专利名称：基于网络编码的数据处理方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种基于网络编码的数据处理方法和系统。
背景技术：
网络编码是一种可以较好地满足无线宽带需求的技术。假设源节点A和源节点B 通过中间节点交换数据包，如果不采用网络编码，源节点A在时刻1向中间节点发送数据包 a，源节点B在时刻2向中间节点发送数据包b，中间节点在时刻3向源节点A发送数据包 b，中间节点在时刻4向源节点B发送数据包a ；如果采用网络编码，源节点A在时刻1向中间节点发送数据包a，源节点B在时刻2向中间节点发送数据包b，中间节点在时刻3同时向源节点A和源节点B发送数据包(< =10『(《,6) = ^ 6。通过 比较上述两个流程，可以看出引入网络编码后可以节省一个时隙的资源，从而极大地提升频谱的利用效率。现有技术中，在传输数据包a、数据包b和数据包c时，三组数据都是采用相同的调制方式进行传输。但是，采用相同的调制方式不能使得传输性能最优。
发明内容
本发明实施例是提供一种基于网络编码的数据处理方法和系统，以达到最佳传输性能。本发明实施例提供了一种基于网络编码的数据处理方法，包括接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包， 所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特
流的异或结果，即c = 其中，c为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的
比特流，b为第二个数据包中传输的比特流；从接收到的数据包中获取原始发送数据。本发明实施例提供了一种基于网络编码的数据处理方法，包括为第一星座图、第二星座图、第三星座图设定备选的星座图集合；计算所述星座图集合内的不同的星座组合下第一数据包和第二数据包的平均理论误码率；将所述平均理论误码率最低所对应的星座组合确定为所述第一星座图、第二星座图和第三星座图，以便采用所述第一星座图为第一数据包进行调制，采用所述第二星座图为第二数据包进行调制，采用第三星座图为第三数据包进行调制。本发明实施例提供一种接收设备，包括接收模块，用于接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特流的异或结果，即C 二其中，c为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的比特流，b为第二个数据包中传输的比特流；获取模块，用于从接收到的数据包中获取原始发送数据。本发明实施例提供了一种星座组合获取设备，包括设定模块，用于为第一星座图、第二星座图、第三星座图设定备选的星座图集合； 计算模块，用于计算所述星座图集合内的不同的星座组合下，第一数据包和第二数据包的平均理论误码率；确定模块，用于将所述平均理论误码率最低所对应的星座组合确定为所述第一星座图、第二星座图和第三星座图，以便采用所述第一星座图为第一数据包进行调制，采用所述第二星座图为第二数据包进行调制，采用第三星座图为第三数据包进行调制。本发明实施例提供了一种基于网络 编码的数据处理系统，包括星座组合获取设备，用于获取与第一数据包对应的第一星座图、与第二数据包对应的第二星座图和与第三数据包对应的第三星座图，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低；第一发送设备，用于产生第一数据包，并采用所述第一星座图对所述第一数据包调制后进行发送；第二发送设备，用于产生第二数据包，并采用所述第二星座图对所述第二数据包调制后进行发送；第三发送设备，用于接收所述第一数据包和第二数据包，对所述第一数据包和第二数据包进行异或处理后得到第三数据包， 并采用所述第三星座图对所述第三数据包调制后进行发送；接收设备，用于接收经过调制后的第一数据包、经过调制后的第二数据包和经过调制后的第三数据包，并获取原始数据。由上述技术方案可知，本发明实施例的基于网络编码的数据处理方法及设备，通过对不同的数据包采用不同的调制方式，并且该不同的调制方式可以使得接收信号的误码率最低，可以实现系统传输性能最佳。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例对应的应用场景一的系统结构示意图；图2为本发明实施例对应的应用场景二的系统结构示意图；图3为本发明实施例对应的应用场景三的系统结构示意图；图4为本发明第一实施例的方法流程示意图；图5为本发明实施例中获取星座图的最佳组合的方法流程示意图；图6为本发明实施例中从接收到的数据包中获取原始发送数据的方法流程示意图；图7为本发明实施例中星座图的示意图；图8为本发明实施例中联合星座图的示意图；图9为本发明第二实施例的接收设备结构示意图；图10为本发明第三实施例的星座组合获取设备。图11为本发明第四实施例的系统结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。网络编码技术在无线通信系统中有多种有效应用场景，本发明实施例对应的几种典型应用场景可以参见图1 3所示。图1为本发明实施例对应的应用场景一的系统结构示意图，参见图1，包括基站 (Base Station，BS)、中继站(Relay Station, RS)和第一终端(UEA)以及第二终端(UE B)。 本场景下是两个终端通过中继站向基站传输数据时的示意图。具体地，在第一时刻，UE A向BS和RS同时发送数据包a ；在第二时刻，UE B向BS和RS同时发送数据包b ；在第三时刻，RS向BS发送数据包a和数据包b异或后的数据包c，C= 十\也即 xor (a，b) 0图2为本发明实施例对应的应用场景二的系统结构示意图，参见图2，包括基站 (Base Station，BS)、中继站(Relay Station, RS)和第一终端(UEA)以及第二终端(UE B)。 本场景下是基站通过中继站向两个终端传输数据时的示意图。具体地，在第一时刻，BS向UE A、UE B和RS同时发送数据包a ；在第二时刻，BS向UE A、UE B和RS同时发送数据包b ；在第三时刻，RS向UE A和UE B同时发送数据包a和数据包b异或后的数据包c， C=亭。图3为本发明实施例对应的应用场景三的系统结构示意图，参见图3，包括基站 (Base Station，BS)、第一终端(UE A)以及第二终端(UE B)。本场景下是两个终端通过协作向基站传输数据时的示意图。具体地，在第一时刻，UE A向UE B和BS同时发送数据包a ；在第二时刻，UE B向UE A和BS同时发送数据包b ；在第三时刻，UE A和UE B同时向BS发送数据包a和数据包b异或后的数据包c， c=a 十 δ。在上述应用场景下均可以采用本发明实施例所述的数据传输方法。图4为本发明第一实施例的方法流程示意图，包括步骤41 接收设备接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特流的异或结果，即C = ω①6。其中，c为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的比特流，b为第二个数据包中传输的比特流。例如，参见图1-3，第一数据包为数据包a，第二数据包为数据包b，第三数据包为数据包C。具体地，参见图1，在一个实施例中，第一数据包是从第一终端发送给中继站和基站的数据包；第二数据包是从第二终端发送给中继站和基站的数据包；第三数据包是从中继站发送给基站的数据包。参见图2，在一个实施例中，第一数据包是从基站发送给中继站、第一终端和第二终端的数据包；第二数据包是从基站发送给中继站、第一终端和第二终端的数据包；第三数据包是从中继站发送给第一终端和第二终端的数据包。参见图3，在一个实施例中，第一数据包是从第一终端发送给基站和第二终端的数据包；第二数据包是从第二终端发送给基站和第一终端的数据包；第三数据包是第一终端、第二终端同时发送给基站的数据包。另外，接收设备是指能够接收到数 据包a、数据包b和数据包c的接收节点。例如， 在图1所示的系统中，接收设备为BS ；在图2所示的系统中，接收设备为两个终端；在图3 所示的系统中，接收设备为BS。步骤42 接收设备从接收到的数据包中获取原始发送数据。具体地，本发明实施例可以采用联合解调的方式，从接收到的数据包中获取原始发送数据。具体内容可以参见下述实施例。本实施例通过对不同的数据包采用不同的调制方式，并且该不同的调制方式可以使得接收信号的误码率最低，可以实现系统传输性能最佳。基于图1所示的系统，基站接收到的信号可以表示为Γι = Ii1M1 (a)+Ii1 = Ii1S^n1,其中，S1 = M1 (a)r2 = h2M2 (b) +n2 = h2s2+n2,其中，S2 = M2 (b)r3 = h3M3(c)+n3 = h3s3+n3,其中，S3 = M3(C)(1)其中l)rk为基站在时刻k = 1，2，3时接收到的信号，nk为对应的噪声，hk为对应的信号响应；2) S1为数据包a根据星座图M1调制后得到的数据，S2为数据包b根据星座图M2调制后得到的数据，S3为数据包α十时艮据星座图M3调制后得到的数据；其中a，b分别发送的比特流如果假定信道可以通过均衡器消除其影响或只考虑高斯噪声下的接收信号，可以得到ri = si + ηιF2 = S2+ n2r3 = S3+ n3(2)根据上式(2)，通过重组接收信号，可以得到一个三维的接收信号
r = nil + Γ2 2 + r3i3
=Sjil + 52^2 + + + Η2 2 + H3!^
、 v-J 、·ν" 1
sη
=s + n(3)其中，ik(k = 1,2,3)是彼此正交的单位矢量。本发明实施例中，为了获取最佳性能，需要获取第一星座图M1、第二星座图M2和第三星座图M3的最佳组合。图5为本发明实施例中获取星座图的最佳组合的方法流程示意图，包括步骤51 为第一星座图、第二星座图、第三星座图设定备选的星座图集合；
其中，备选的星座图集合为第一数据包中的比特流和第二数据包中的比特流能够组成的效果不重复的星座图集合。不同的星座图实际上就是二进制比特值跟其对应的调制号不同的组合关系。抽象而言，假定对K个比特进行调制，K个比特对应2K个不同的比特序列，也就是2Κ个星座符号。我们定义2Κ比特序列为sp，2K个星座符号为S(1，p，q = 0，1，...， 2Κ_1，一个比特序列映射到一个星座符号。固定2Κ个Sq的顺序不变为b，Sl，…，S2H],调
整2￡个Sp的排列顺序得到序列[>，Μ, _ · · , sP2K_]并依次将其映射到相同位置的星座符号
上，就可以一个星座图。通过[、,&，···， 2Κ_」中的比特序列，可以得到不同的星座图。例
如，4个比特可以对应24个星座图，但是如果星座图只是相差一个负号，则效果一样，则此时备选的星座图集合中包含12个星座图(如表1)。步骤52 计算所述星座图集合内的不同的星座组合下，第一数据包和第二数据包的平均理论误码率；
其中，该平均理论误码率可以为在高斯信道或者理想均衡下的平均理论误码率。步骤53 将平均理论误码率最低所对应的星座组合确定为所述第一星座图、第二星座图和第三星座图。很好理解的是，由于第三个数据包是第一数据包和第二数据包进行网络编码后的结果。也就是说，第三数据包中传输的比特流位第一数据包中传输的比特流与第二数据包中传输的比特流的异或结果，真正需要接收的数据包是第一数据包和第二数据包(即，通过对第一数据包和第二数据包和第三数据包进行联合检测以得到第一和第二数据包，在对接收到的信号进行联合检测以得到第一数据包和第二数据包时，第三数据包起着中间辅助作用)。所以在本实施例中只需要计算第一数据包和第二数据包的平均理论误码率就可以了。上述获取最佳星座组合的流程可以具体如下为方便描述，我们重新定义￥ = Σ Sp为由三个调制后的数据包组成的三维
k=l ,
信号，通过该参数可以计算数据包a和数据包b对应的接收信号的平均理论误码率，其中1)十进制序号ρ 6 0，1，..·，2#+1 — 1 的值由二进制序列[Ωοαι.-.Μ^Μ^-I2L1] 决定，P为各星座点的序号，2Κ为每个数据包的比特数；2) s\p] =M1Ooar-Af2j^1)；3) s[p] = M2(Zj0W1)‘4) ^pl = M3(C0Cr-C2L1)，Cfe =恥十 bK5)Mq(*)表示根据星座图Mq对比特★进行调制，q= 1，2，3。举例而言，如我们选择所有星座图为4-PAM，即a、b和c都采用4-PAM调制，而上述的描述可以表示为
3 r ,Σ sTh十进制序号ρ e 0,1, ... ,15的值由二进制序列[a。aib。bJ决定， 1) k=l ,
a0, B1为数据包a中的比特流，b0, Id1为数据包b中的比特流；2) ^p1=M1(A0A1);
3) s[2p] =M2(b0b1) 4) = M3(C0C1) , Cfc = 十 6fc。本实施例中，在给定星座组合时，可以采用如下方式计算在高斯信道或理想均衡时的平理论误码率。1)首先计算发射信号s = Sp误判为Sq
权利要求
1.一种基于网络编码的数据处理方法，其特征在于，包括接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特流的异或结果，即C = αφδ,其中，C为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的比特流，b为第二个数据包中传输的比特流；从接收到的数据包中获取原始发送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图为在设定备选的星座图集合中，第一数据包和第二数据包的平均理论误码率最低时对应的星座图组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一数据包和第二数据包的平均理论误码率最低是在高斯信道或理想均衡下的平均理论误码率最低。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从接收到的数据包中获取原始发送数据，包括获取所述第一数据包、第二数据包和第三数据包分别对应的接收信号及其信道信息和噪声功率；获取所述第一星座图、第二星座图和第三星座图并将所述第一星座图、第二星座图和第三星座图组合成三维的联合星座图；根据所述接收信号、信道信息、噪声功率和联合星座图，计算各发送比特的对数似然比；根据各发送比特对应的对数似然比分别得到各比特的原始发送数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据包是从第一终端发送给中继站和基站的数据包； 所述第二数据包是从第二终端发送给中继站和基站的数据包； 所述第三数据包是从中继站发送给基站的数据包。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据包是从基站发送给中继站、第一终端和第二终端的数据包； 所述第二数据包是从基站发送给中继站、第一终端和第二终端的数据包； 所述第三数据包是从中继站发送给第一终端和第二终端的数据包。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一数据包是从第一终端发送给基站和第二终端的数据包； 所述第二数据包是从第二终端发送给基站和第一终端的数据包； 所述第三数据包是第一终端、第二终端同时发送给基站的数据包。
8.一种基于网络编码的数据处理方法，其特征在于，包括 为第一星座图、第二星座图、第三星座图设定备选的星座图集合；计算所述星座图集合内的不同的星座组合下，第一数据包和第二数据包的平均理论误码率；将所述平均理论误码率最低所对应的星座组合确定为所述第一星座图、第二星座图和第三星座图，以便采用所述第一星座图为第一数据包进行调制，采用所述第二星座图为第二数据包进行调制，采用第三星座图为第三数据包进行调制。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一数据包和第二数据包的平均理论误码率最低是在高斯信道或理想均衡下的平均理论误码率最低。
10.一种接收设备，其特征在于，包括接收模块，用于接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特流的异或结果，即C = α &，其中，c为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的比特流，b为第二个数据包中传输的比特流；获取模块，用于从接收到的数据包中获取原始发送数据。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述获取模块具体用于获取所述第一数据包、第二数据包和第三数据包分别对应的接收信号及其信道信息和噪声功率；获取所述第一星座图、第二星座图和第三星座图并将所述第一星座图、第二星座图和第三星座图组合成三维的联合星座图；根据所述接收信号、信道信息、噪声功率和联合星座图，计算各发送比特的对数似然比；根据各发送比特对应的对数似然比分别得到各比特的原始发送数据。
12.—种星座组合获取设备，其特征在于，包括设定模块，用于为第一星座图、第二星座图、第三星座图设定备选的星座图集合；计算模块，用于计算所述星座图集合内的不同的星座组合下，第一数据包和第二数据包的平均理论误码率；确定模块，用于将所述平均理论误码率最低所对应的星座组合确定为所述第一星座图、第二星座图和第三星座图，以便采用所述第一星座图为第一数据包进行调制，采用所述第二星座图为第二数据包进行调制，采用第三星座图为第三数据包进行调制。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第一数据包和第二数据包的平均理论误码率最低是在高斯信道或理想均衡下的平均理论误码率最低。
14.一种基于网络编码的数据处理系统，其特征在于，包括星座组合获取设备，用于获取与第一数据包对应的第一星座图、与第二数据包对应的第二星座图和与第三数据包对应的第三星座图，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低；第一发送设备，用于产生第一数据包，并采用所述第一星座图对所述第一数据包调制后进行发送；第二发送设备，用于产生第二数据包，并采用所述第二星座图对所述第二数据包调制后进行发送；第三发送设备，用于接收所述第一数据包和第二数据包，对所述第一数据包和第二数据包进行异或处理后得到第三数据包，并采用所述第三星座图对所述第三数据包调制后进行发送；接收设备，用于接收经过调制后的第一数据包、经过调制后的第二数据包和经过调制后的第三数据包，并获取原始数据。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述星座组合获取设备为权利要求12 所述设备；和/或，所述接收设备为权利要求10或11所述的设备。
全文摘要
本发明提供一种基于网络编码的数据处理方法和系统。该方法包括接收经过调制后的数据包，所述经过调制后的数据包包括采用第一星座图调制的第一数据包、采用第二星座图调制的第二数据包和采用第三星座图调制的第三数据包，所述第一星座图、第二星座图和第三星座图能够使得接收信号的误码率最低，所述第三数据包中传输的比特流为所述第一数据包中传输的比特流与所述第二数据包中传输的比特流的异或结果，即其中，c为第三数据包中传输的比特流，a第一数据包中传输的比特流，b为第二个数据包中传输的比特流；从接收到的数据包中获取原始发送数据。本发明实施例可以提高传输性能。
文档编号H04L27/34GK102447667SQ20101051202
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者吴涛 申请人:华为技术有限公司