专利名称：用于在通信网络中进行中继的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在通信网络中进行中继的方法和装置。按照一般的方式，本发明涉及数字通信的领域。
背景技术：
本发明更具体地涉及网络编码的问题，网络具有形成该问题的一部分的中继站。本发明应用到(使用多接入中继信道(MARC)模型)由多个源、中继站、和目的地组成的多用户网络。在这种类型的网络拓扑中，源为了中继站R和目的地D的意图而广播它们的编码的信息序列。中继站不得不对从源接收的信号进行解码，并在添加适于创建空间分布网络代码的其自己的冗余的同时对接收的信号进行(联合)重新编码。在目的地处，包括从源接收的编码序列和从中继站发送的编码序列的空间分布编码序列的解码取决于联合信道/网络解码算法。出现的问题之一在于，从源节点到中继节点R的连接不总是使得能够在节点R处没有误差地解码所接收的信号。最终目的地必须能够恢复包括穿过的无线电链路的质量的接收信号的可靠性。此外，为(HD )和全双工(FD )中继站，并还应用到正交链路(没有干扰)和非正交链路。无线网络的节点之间的合作的构思在过去几年已变得日益成功。已经示出的是，该构思的某些实际实施例使得可能增加无线通信系统的传送的谱效率和可靠性两者。网络编码是其中网络的节点不仅共享它们自己的资源(功率、带宽等)而且共享它们的计算能力的高级形式的合作，由此创建当信息通过节点传播时、变得日益有效的一类分布编码。该编码导致在分集和编码方面的实质增长。在其中源不知道S — R信道的具有瑞利波衰落的中继信道的现实情况下，存在其中中继站将对来自源的消息进行不完全解码的非零概率。这可导致传播到目的地的误差。在现有技术中，IEICETransactions on Communication, Vol.E92-B, No. 11, November2009 中发表的作者为 S. Tang, J. Cheng, C. Sun, R. Miura, S. Obana的科技出版物“Joint channel and network decoding for XOR-based relay inmult1-access channel”中披露了能实现全分集的用于双源MARC网络的联合信道/网络代码，并且其通过应用用于中继的“联合选择性”功能来考虑源一到一中继站链路的不可靠性。为了这样做，如果没有误差地解码了从源接收的两个消息，则中继站传送所接收的消息的网络编码的版本。该现有技术科技出版物中描述的该技术包括至少以下两个缺陷 中继功能取决于“联合选择性”方案如果在中继站处将两个源消息之一检测为有错，则中继站不传送任何东西；以及 “编码设计”限于以下情况，其中源和中继站使用相同编码方案。ISWCS2007, 4th International Symposium on Wireless Communication Systems, 2007，IEEE, Piscataway，NJ, USA, Octoberl, 2007(2007-10-01)pp. 732-736，XP031166866中发表的作者为Dereje H. Woldegebreal等的科技出版物^ Mul tip I e-access relaychannel with network coding and non-1deal source-relay channels”按照理论方式描述了 MARC系统，其取决于以下假设，即，与目的地处的异或(XOR)解码分离地执行来自源和中继站的信号的信道解码。在“自适应”模式中，仅当中继站从源接收的两个消息已被正确解码时，中继站才传送网络编码。如果这没有发生(检测到错误)，则中继站传送在没有错误的情况下解码的消息(如果存在该消息的话)，或者中继站保持沉默。误差检测可基于循环冗余校验(CRC)并且中继站可然后添加“额外比特”的传送，以指示解码的结果。在没有描述实现MARC系统的方法的情况下、计算MARC系统的理论性能限制时，必然涉及该出版物。本发明 寻求改进该情况。
发明内容
为此，本发明提供了一种在具有多个源、中继站和目的地的通信系统中进行选择性中继的方法，该方法包括以下步骤 该中继站接收所述源分别传送的消息，以便获得所述消息的估计； 该中继站检测所估计的消息中的误差； 该中继站向该目的地传送代表性信号，该信号仅代表没有检测到误差的那些消息，并且由向没有误差地检测到的消息应用的非双射满射函数引起，该函数包括交织和编石马;和 在检查信号指示在该代表性信号中代表的至少一个消息的情况下(S卩，参与所述信号)，该代表性信号由该中继站向该目的地传送。必须交织没有误差地检测到的消息，以便在目的地处执行源和中继信号的联合信道解码。由此，当源一到一中继站链路不是非常可靠时，本发明的方法使得可能限制误差从中继站向目的地的传播。在两个源的特定情况下，该代表性信号对于没有误差地检测到的每一消息指示该消息仅来自所述源中的相应一个源、或者没有误差的两个消息来自两个源。结果，在检测到来自两个源的消息具有误差的情况下，中继站不单独地传送任何信号。在其他情况下，中继站传送消息，该消息代表来自两个源之一的消息(当有误差地检测到另一消息时)、或者代表其每一个来自所述源中的相应一个源的两个消息(当没有误差地检测到两个消息时)。当存在多于两个源时，以上原理按照类似方式应用，两个源由n个源代替，n是源的数目，其被理解为传送的信号代表最多n个消息，但是它可同样地代表它们中的仅一个消息。在一个实现中，在没有误差地检测到至少两个消息的情况下，该代表性信号由网络和信道编码函数产生，该函数取决于没有误差地检测到的消息的数目、并且被应用到没有检测到误差的那些消息。利用这样的编码，中继站传送的信号不能使得目的地检测到源所传送的消息；目的地必须实现同时利用中继站发送的代表性信号、以及目的地接收的直接来自源的信号的联合检测。假设中继站错误检测的消息不参与代表性信号的内容，则这通过提供仅代表中继站已没有误差地接收到的至少一个信号的信号，来有利地使得可能改进联合检测方法。当中继站没有误差地检测不到消息时，中继站不传送任何代表性信号。
在一个实现中，借助于CRC类型代码来执行误差检测步骤。这使得可能优化误差检测。在特定实现中，网络和信道编码函数包括仅没有检测到误差的那些消息的模2(异或(XOR))加。如果所有其他是已知的，则这使得可能恢复消息。在知道模2加和其他消息的情况下，可能恢复一个消息。可以在该上下文中使用检查信号，以便确定按照该方式恢复的消息所源自的源。在一个实现中，消息的模2 (异或)加和它们相应的CRC代码一起执行。这使得可能在目的地处测试消息中的误差的存在，该消息由来自中继站的接收信号解码，并且由来自在目的地处接收的直接来自源的信号的解码/检测的先验信息解码。这导致目的地处的接收的简化。在一个实施例中，中继站向没有检测到误差的消息应用信道编码。尽管模2(异或)加使得可能向系统提供全分集(即，使得可能在单一链路中断的情况下，恢复所有消息一一知道模2加和其他消息，可能恢复一个消息)，但是该信道编码使得可能按照对中继站处的XOR产生的信号的编码所引起的附加冗余的成本，实现每一源的二进制误差率(或目的地处的每一源的每一消息的误差率)的更好性能。该实现中在中继站处组合来自源的数据的方式使得可能获得目的地处的全分集，同时使得误差向目的地的传播最小化。本发明还提供了一种在具有多个源和目的地的通信网络中的选择性中继装置，该中继装置的特征在于，它包括以下部件，用于 接收所述源分别传送的消息，以便获得所述消息的估计； 检测所估计的消息中的误差； 向该目的地传送代表性信号，该信号代表仅没有检测到误差的那些消息，并且由向没有误差地检测到的消息应用的`并包括交织和编码的非双射满射函数产生；和 在检查信号指示在该代表性信号中代表的至少一个消息的情况下，该代表性信号由所述中继装置向该目的地传送。本发明还提供了一种包括代码指令的计算机程序，当该指令由处理器运行时，用于实现选择性中继方法的步骤。本发明还提供了一种用于包括代码指令的计算机程序的记录介质，当该指令由处理器运行时，用于实现选择性中继方法的步骤。本发明还提供了一种用于接收消息的方法，该消息接收方法在用于实现根据本发明的中继方法的具有多个源和中继站的MARC系统的目的地中实现，该消息接收方法的特征在于它包括以下步骤 迭代检测/解码，在中继站传送的指示在代表性信号中代表的至少一个消息的检查信号的检查下，联合应用到来自源的接收消息、和来自中继站的接收信号，该接收信号代表来自源的、并且由中继站没有误差地接收到的消息。在一个实现中，该代表性信号来自由所述传送的代表性信号中代表的所述检查信号指示的消息的模2加。如上所述，该模2加使得可能在知道所有其他消息的情况下恢复消息。知道模2加和其他消息使得可能恢复一个消息，并由此当存在仅一个中断的链路时，可能恢复所有消息。
在一个实现中，检测/解码步骤是迭代的。迭代方法对于在目的地处实际执行联合检测是最有效的(在性能和复杂性方面)，同时连同从中继站接收和传送的代表性信号一起来利用从源接收和传送的信号。本发明还提供了一种用于具有多个源和中继站的通信网络的消息接收装置，该装置的特征在于它包括以下部件，用于 按照迭代方式并且在中继站传送的指示在代表性信号中代表的至少一个消息的检查信号的检查下，对来自源的接收消息、和来自中继站的接收信号进行联合检测/解码，该接收信号代表由中继站没有误差地接收到的消息。本发明还提供了一种包括代码指令的计算机程序，当该指令由处理器运行时，用于实现该接收方法的步骤。本发明还提供了一种用于包括代码指令的计算机程序的记录介质，当该指令由处理器运行时，用于实现该接收方法的步骤。上面在中继方法的上下文中描述的可选特征可应用到上述中继装置、程序、和记录介质。本发明还提供一种通信系统，包括上面说明的至少一个中继装置和至少一个接收
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在纯粹为了本发明的实现的说明目的而给出的以下描述的帮助下，并且参考附图，可更好地理解本发明，其中图1示出了本发明的方法的实现；图2示出了 MARC类型信道；图3示出了在多用户MARC网络中与链路的合作的方案；图4a示出了在选择无错消息的一般情况下的中继站的处理；图4b示出了特别用于异或和空时编码/调制的中继站的处理；图4c示出了特别用于异或和ST-BICM的中继站的处理；图4d示出了用于异或和ST-BICM情况的中继站的处理的等效模型；图4e示出了用于异或和BICM情况的中继站的处理的等效模型；图5示出了中继站处的检测/解码方案；图6是解调器的详细方案；图7是解码器的详细方案；以及图8、9和10是目的地处的联合检测/解码方案。
具体实施例方式下面关于MARC网络进行以下假设 源、中继站、和目的地被很好地同步；以及 源是独立的(它们之间不存在相关性)。图1示出了在一个实现中的本发明的方法。该方法包括接收步骤(在图1中写作REC)，其中中继站R接收消息Ul、u2、.......uN，所述消息中的每一个与相应源关联；检测步骤(在图1中写作DET)，其中中继站R检测消息中的误差；和传送步骤(在图1中写作TRANS)，其中中继站(R)向目的地(D)传送信号，该信号代表仅没有检测到误差的那些消息。该代表性信号连同检查信号一起由中继站R传送到目的地D，该检查信号指示在该代表性信号中代表哪些消息。图2是在中继信道R的帮助下在N个节点S:、S2、......、Sn和目的地D之间的通
信的抽象模型。本发明的通信系统包括至少中继站R和目的地D。作为说明，在下面的描述中，对MARC网络给予考虑，MARC网络具有所谓“半双工”中继站(即，不能同时接收和传
送的中继站)，并具有时间正交的链路。由此，区分N+1个传送阶段。源51........Sn在前
N个传送阶段期间向中继站和目的地广播它们的数据。中继站沉默并执行联合解码/重新编码，以便推导出在下一阶段期间要发送的信号。源使用信道代码，而中继站中使用网络代码，以便智能组合从N个源检测的消息。下面，对于该模型提出新的联合信道/网络编码/解码方法。作为示例，每一源是通信网络中的移动终端。作为示例，中继站可以是“轻量级”基站或终端，而目的地可以是例如基站。在变型中，每一源可以是例如基站。中继站可以例如是“轻量级”基站或终端，而目的地可以是例如终端。在这些变型配置中，目的地在从所有源接收消息的意义上可以是集中器(concentrator)节点，并且它可以适于解码按照联合方式接收的所有消息。图3中示出了该系统的模型。源S1........Sn试图`将分割为块U1........Un的它们的数据传送到目的地。在
一个实现中，每一消息块包括它自己的循环冗余校验(CRC)。块Ui G F2K，iG {1，...，N}具有长度K，并且假设源在统计上是独立的(F2是两个元素的伽罗瓦域)。每一源Si具有Ti个天线，并使用空时调制和编码方案 y该方案将每一消息向量Ui与属于基数
X i I =2^ (Qi G N)的复杂星座X ,的编码和调制信号X, G X^i相关联 ; FkXi在下面被称作源Si所传送的码字。假设N个源Si在N个正交传送阶段中传送它们的码字X, G ，每一个在Ni个信道利用期间。具有Rx个接收天线和Tk个传送天线的中继站在前N个阶段期间接收码元的扰乱版本
权利要求
1.一种在具有多个源(SpS2........SN)、中继站(R)、和目的地(D)的通信网络中的选择性中继方法，该方法的特征在于，其包括以下步骤 该中继站(R)接收所述源分别传送的消息(U1, ,U2........Un),以便获得所述消息的估计； 该中继站(R)检测所估计的消息(U1,、u2........uN)中的误差； 该中继站(R)向该目的地(D)传送代表性信号，该信号仅代表没有检测到误差的那些消息、并且由向没有误差地检测到的消息应用的非双射满射函数产生，该函数包括交织和编码；和 在检查信号指示在该代表性信号中代表的至少一个消息的情况下，该代表性信号由该中继站(R)向该目的地(D)传送。
2.根据前述权利要求的通信网络中的选择性中继方法，其中，在没有误差地检测到至少两个消息的情况下，该代表性信号由网络和信道编码函数产生，该函数取决于没有误差地检测到的消息的数目、并被应用到没有检测到误差的那些消息。
3.根据权利要求1或权利要求2的通信网络中的选择性中继方法，其特征在于，借助于CRC类型代码来执行该误差检测步骤。
4.根据权利要求2或权利要求3的通信网络中的选择性中继方法，其中该网络和信道编码函数仅包括没有检测到误差的那些消息的模2加的步骤。
5.根据前述权利要求的通信网络中的选择性中继方法，其中所述消息的模2加连同它们相应的CRC码一起执行。
6.一种在具有多个源(SpS2........SN)、和目的地(D)的通信网络中的选择性中继装置(R)，该中继装置的特征在于，它包括以下部件，用于 接收所述源分别传送的消息U1,、U2........uN),以便获得所述消息的估计； 检测所估计的消息中的误差； 向该目的地(D)传送代表性信号，该信号仅代表没有检测到误差的那些消息、并且由向没有误差地检测到的消息应用的并包括交织和编码的非双射满射函数产生；和 在检查信号指示在该代表性信号中代表的至少一个消息的情况下，该代表性信号由所述中继装置(R)向该目的地(D)传送。
7.一种用于接收消息的方法，该消息接收方法在用于实现根据权利要求1到5中的任一个的中继方法的具有多个源(Sp S2、.......SN)和中继站(R)的MARC系统的目的地(D)中实现，该消息接收方法的特征在于，它包括以下步骤 检测/解码步骤，在中继站(R)传送的指示在代表性信号中代表的至少一个消息的检查信号的控制下，联合应用到来自源的接收消息、和来自中继站的接收信号，该接收信号代表来自源的、并且由中继站没有误差地接收到的消息。
8.根据权利要求7的用于通信网络的消息接收方法，其中该代表性信号来自由所述传送的代表性信号中代表的、所述检查信号所指示的消息的模2加。
9.一种用于具有多个源(S:、S2........Sn)和中继站(R)的通信网络的消息接收装置(D)，该装置的特征在于，它包括以下部件，用于 按照迭代方式、并且在中继站(R)传送的指示在代表性信号中代表的至少一个消息的检查信号的控制下，对来自源的接收消息、和来自中继站的接收信号进行联合检测/解码，该接收信号代表由中继站没有误差地接收到的消息。
10.根据权利要求9的消息接收装置(D)，其中该联合检测/解码部件包括具有软输入和软输出的解码器。
11.一种通信系统，包括根据权利要求6的至少一个中继装置(R)和根据权利要求9的至少一个接收装置(D)。
全文摘要
本发明涉及一种在包括多个源、中继站、和接收器的通信网络中的选择性中继方法，其特征在于，该方法包括以下步骤经由中继站接收所述源分别传送的消息，以便获得所述消息的估计；在中继站处检测所估计的消息的误差；并从该中继站向该接收器传送信号，该信号代表还没有检测到误差的单一消息，该信号由向没有检测到误差的消息应用的包括交织和编码的非双射满射函数产生。在控制信号指示在该代表性信号中代表哪些消息的情况下，该代表性信号由该中继站向该接收器传送。本发明还涉及通信网络中用于选择性中继的装置。
文档编号H04B7/155GK103069728SQ201180040172
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年8月19日
发明者A.哈特费, R.维索兹, A.伯赛特 申请人:法国电信公司