CN102318435B - 数据包中继和数据包解码的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种在中继站中对来自一个或多个用户终端的数据包进行转发的技术方案，以及在基站中对这多个来自用户终端的数据包进行解码的技术方案。中继站对来自一个或多个用户终端的多个数据包的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包并将该数据包发送给基站。基站接收分别来自一个或多个用户终端的多个用户终端数据包的副本以及来自中继站的网络编码数据包，并对它们进行联合软合并解码。

Description

数据包中继和数据包解码的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线中继通信网络，尤其涉及无线中继通信网络中的中继站中的数据包的转发以及基站中的数据包解码。

背景技术

在LTE-A无线通信网络中，中继是支持系统容量提高以及扩大覆盖范围的重要技术手段。在上行中继中，来自多个用户终端的信息需要被中继。通常，来自各个用户终端的信息被分别中继至eNodeB节点。例如，在图1中，中继站21将分别来自用户终端11和12的数据包P1和P2分别中继至eNodeB节点31，对于P₁和P₂两个数据包，仍然需要与该两个数据包长度相当的资源来承载它们。由于在无线通信网络中，通信链路的无线资源极为有限，因此，有必要采取一些节约无线资源的方案来进行中继。

发明内容

本发明在背景技术的基础上，提出了一种在中继站中对来自一个或多个用户终端的数据包进行转发的技术方案，以及在基站中对这多个来自用户终端的数据包进行联合软合并解码的技术方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的方法，包括以下步骤：接收来自一个或多个用户终端的多个用户终端数据包的副本以及来自中继站的网络编码数据包，其中该网络编码数据包由所述中继站分别接收到的来自所述一个或多个用户终端的所述多个用户终端数据包副本进行网络编码后所得；对所述多个用户终端数据包副本以及所述网络编码数据包进行联合软合并解码。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的方法，包括以下步骤：接收来自一个或多个用户终端的多个数据包的副本；对所述多个数据包的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包；将所述网络编码数据包发送给基站。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的解码装置，包括：第一接收装置，用于接收来自一个或多个用户终端的多个用户终端数据包的副本以及来自中继站的网络编码数据包，其中该网络编码数据包由所述中继站分别接收到的来自所述一个或多个用户终端的所述多个用户终端数据包副本进行网络编码后所得；软合并解码装置，用于对所述多个用户终端数据包副本以及所述网络编码数据包进行联合软合并解码。

根据本发明的再一个实施例，提供了一种在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的转发装置，包括：第二接收装置，用于接收来自一个或多个用户终端的多个数据包的副本；网络编码装置，用于对所述多个数据包的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包；发送装置，用于将所述网络编码数据包发送给基站。

通过利用本发明的方法和装置，有效地节约了上行通信链路的无线频谱资源，并有效地降低了中继站中的功率消耗。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为现有技术中的网络拓扑结构示意图；

图2为根据本发明的一个具体实施方式的无线通信网络的中继站转发数据包的示意图；

图3为根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的方法流程示意图；

图4为根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的方法流程示意图；

图5为图4中所示的步骤S402的一个子步骤流程示意图；

图6为根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的基站中的解码示意框图；

图7为根据本发明的另一个具体实施方式的中继站转发数据包的示意图；

图8为根据本发明的一个具体实施方式的误帧率的仿真结果示意图；

图9为根据本发明的另一个具体实施方式的应用场景示意图；

图10为根据本发明的一个具体实施方式的在无线通信网络的中继站用于转发数据包的转发装置100的结构示意图；

图11为根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的解码装置110的结构示意图；

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征或装置(模块)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细的示例性描述。

图2为根据本发明的一个具体实施方式的中继站21的转发方案示意图。需要说明的是，在图2中仅示出了两个用户终端11和12，本领域的普通技术人员应能理解，本发明的技术方案适用于多个用户终端的情形，下文也会对此进行说明。

图3示出了图2中的中继站21对来自多用户终端的数据包进行转发的方法流程图。以下结合图2对图3中所示的步骤进行详细说明。

首先，在步骤S301中，中继站21接收来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本。需要说明的是，用户终端11发送数据包P₁和用户终端12发送数据包P₂的先后顺序不限，中继站21接收数据包P₁和P₂的副本，基站31也接收数据包P₁和P₂的副本。

接着，在步骤S302中，中继站21对分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包P_NC。网络编码的含义是指将来自多个源的数据包进行解调、信道解码处理之后，通过对多个源的数据进行编码的方式实现传输资源的节省。例如，在二进制域，网络编码至少包括以下来两种：一种是对多个用户终端数据包信道解码后的多路比特序列进行按位异或或同或处理，如果各路比特序列的长度不一致，较短的比特序列末尾填零或填一或其它预定信息以达到最长的比特序列的长度；另一种是对多个用户终端的数据包信道解码后的多路比特序列中的至少一路序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它路比特序列进行二进制域的加法变换处理。以下对上述两种网络编码分别举例进行说明。

不失一般性地，设中继站21将数据包P₁经信道解码后获得的比特序列为0101100110，共10个比特，且该比特序列为正确的比特序列；中继站22将数据包P₂经信道解码后获得的比特序列为1100001100，共10个比特。

对上述两路比特序列进行按位异或处理，则得到数据包P_NC的比特序列为1001101010；如果进行同或处理，则得到的数据包P_NC的比特序列为0110010101。

对数据包P₁的比特序列进行二进制域的乘3操作则得到10000110010，为11个比特，其与数据包P₂的比特序列进行二进制加处理得到数据包P_NC的比特序列为11100111110。

最后，在步骤S303中，中继站21将该网络编码数据包发送给基站31。具体地，中继站21对该网络编码数据包执行信道编码以及符号调制后经由发射器发送出去。

需要说明的是，网络编码处理不限于在二进制域进行，例如在八进制域、十六进制域、十进制域皆可。

图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的方法流程图。以下结合图2，对位于图2中的基站31对来自用户终端11或12的数据包进行解码的过程进行详细说明。

首先，在步骤S401中，基站31接收来自中继站21的网络编码数据包，以及分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本。其中，来自中继站21的网络编码数据包由中继站21分别接收到的来自用户终端11和12的两个用户终端数据包P₁和P₂的副本进行上文所述的网络编码后所得。

通常，由于中继站21中的处理时延，基站31先接收到分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本。需要说明的是，由于用户终端11或12至中继站21与用户终端11或12至基站31的无线通信链路的不同，中继站21与基站31收到的同一个数据包P₁或P₂的副本可能会不同。例如，由于中继站21离用户终端11或12较近，其接收到的数据包P₁或P₂的副本可能接收到完全正确；由于基站31离用户终端11或12较远，其接收到的数据包P₁或P₂的副本可能接收会存在错误。

需要说明的是，本领域的普通技术人员应能理解，具体地，数据包P₁和P₂的发送方式可以是时分、码分、频分、空分等方式，由于数据包的发送方式与本发明无直接关系，本发明在此不再赘述。

然后，在步骤S402中，对用户终端数据包副本P₁和P₂以及所述网络编码数据包P_NC进行联合软合并解码。

图5示出了根据本发明的一个实施例的步骤S402的一个子步骤流程图。

首先，在步骤S501中，基站31获取网络编码数据包P_NC的编码比特序列的初始软信息序列以及多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列。

以下对一个编码比特的初始软信息的计算过程进行详细说明。

不失一般性地，以初始软信息为初始比特似然率为例，设用户终端11发送的数据包P1中的一个符号为s₁，则基站31接收到的为y_U1，B：

y_U1，B＝h_U1，B·s₁+n_U1，B(1)

其中，h_U1，B为用户终端11至基站31的信道传输系数，n_U1，B为方差为σ²正态分布的噪声，则符号s₁的似然率为：

$\mathrm{LLR}\left(S_1\right)=\log P\left(y_{U1,B}\right|s_{1i})=-\frac{{(y_{U1,B}-h_{U1,R}{s}_{1i})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}---\left(2\right)$

其中，s_1i为符号s₁所有可能的值。例如以QPSK符号为例，则i＝1～4。

符号s₁中的比特j的初始比特似然率则可以通过以下公式获得：

$\mathrm{LLR}\left(b_j\right)=\log \frac{P(b_j=1|y_{U1,B})}{P(b_j=0|y_{U1,B})}=\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_i)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_k)}\right]=\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_i\right)\right)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_k\right)\right)}\right]---\left(3\right)$

其中，j，k为每个符号所包含的比特。例如，对于QPSK符号，j，k＝1～2。

将编码比特序列的初始软信息序列输入到信道解码器中进行信道解码，则信道解码器输出编码比特序列的估计软信息序列。

对网络编码的数据包进行公式(2)(3)的处理，得到网络编码数据包的编码比特序列初始软信息序列。

在步骤S502中，基站31对网络编码数据包P_NC的编码比特序列的初始软信息以及用户终端数据包副本P₁和P₂的编码比特序列的估计软信息或者编码比特序列的初始软信息进行软合并处理，以得到所述多个用户终端数据包中至少一个用户终端数据包的比特序列的软合并比特似然率。

可选地，在一个实施例中，中继站21中执行的网络编码为对用户终端数据包副本P₁和P₂信道解码后的两路比特序列进行按位异或处理，在基站31可根据以下公式执行软合并处理：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)+\log \frac{\exp \left(\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)\right)+\exp \left(\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right)\right)}{1+\exp (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right))}---\left(4\right)$

其中，b₁为用户终端数据包P₁中的一个编码比特，为该编码比特软合并处理后的软合并比特似然率，为该编码比特估计比特似然率或者初始比特似然率，为与该编码比特b₁进行异或处理的用户终端数据包对应的编码比特b₂的估计似然率，LLR(b_NC)为网络编码数据包P_NC中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率。

采用log(e^a+e^b)≈max(a，b)的近似理论，可将上式简化为公式(5)，这样可大大减少基站31的计算量。

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)+\log \frac{\exp \left(\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)\right)+\exp \left(\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right)\right)}{1+\exp (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right))}$

$\≈\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)+\max (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right),\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right))-\max (0,\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right))---\left(5\right)$

然后，在步骤S503中，基站31对根据公式(4)或(5)得到的软合并比特似然率进行信道解码，以得到的数据包P₁或P₂的比特序列。

下面对公式(4)的推导过程进行详细说明。

设中继站21发送的数据包P_NC中的一个符号为s₃，则基站31接收到的为y_R，B为：

y_R，B＝h_R，B·s₃+n_R，B(6)

以数据包P₁中的比特b₁与数据包P₂中的比特b₂进行异或得到数据包P_NC中的比特b_NC为例，则根据最大后验概率(MAP)原则，比特b₁的比特似然率可以用如下公式表示：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\log \frac{P[b_1=1|y_{\mathrm{NC}}]}{P[b_1=0|y_{\mathrm{NC}}]}=\log \frac{P[b_1=1,y_{\mathrm{NC}}]/P\left[y_{\mathrm{NC}}\right]}{P[b_1=0,y_{\mathrm{NC}}]/P\left[y_{\mathrm{NC}}\right]}---\left(7\right)$

其中，y_NC为中继站21中发送的符号为s₃时，基站31接收到的被信道干扰和衰落后的符号值。其中，符号s₃为包含比特b_NC的比特序列调制后的符号。如对于QPSK，b_NC，1和b_NC，2两比特调制为一符号s₃。

表1：传输比特的可能值

由于b_NC由数据包P₁中的比特b₁和数据包P₂中的比特b₂异或而得，公式(7)右边的联合概率则与b₁和b₂的概率有关。表1示出了b₁、b₂和b_NC的所有可能值。公式(7)右边式子中的分子表示表1中下面两行的概率，分母表示表1中上面两行的概率。

根据表1，可根据公式(7)得到公式(8)：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\log \frac{P\left[y_{\mathrm{NC}}\right|b_{\mathrm{NC}}=1]P(b_1=1)P(b_2=0)+P[y_{\mathrm{NC}}|b_{\mathrm{NC}}=0]P(b_1=1)P(b_2=1)}{P\left[y_{\mathrm{NC}}\right|b_{\mathrm{NC}}=0]P(b_1=0)P(b_2=0)+P[y_{\mathrm{NC}}|b_{\mathrm{NC}}=1]P(b_1=0)P(b_2=1)}---\left(8\right)$

将公式(8)中的分子和分母都除以P[y_NC|b_nC＝0]P(b₁＝0)P(b₂＝0)得到：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\log \frac{\exp (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+L_a\left(b_1\right))+\exp (L_a\left(b_1\right)+L_a\left(b_2\right))}{1+\exp (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+L_a\left(b_2\right))}$

$=L_a\left(b_1\right)+\log \frac{\exp \left(\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)\right)+\exp \left(L_a\left(b_2\right)\right)}{1+\exp (\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+L_a\left(b_2\right))}---\left(9\right)$

其中，LLR(b_NC)为根据公式(3)确定的比特b_NC的初始比特似然率，n＝1，2为比特b_n的比特似然率。如果比特b_n没有接收到，则令P(b_n＝1)＝P(b_n＝0)，则L_a(b_n)＝0。由于b₁与b₂都已经接收到，因此，可用比特b₁、b₂的初始比特似然率或者经信道解码器输出的估计比特似然率来替换L_a(b_n)，优选为后者。于是就得到了公式(4)或者公式(5)。

表2：传输比特的可能值

可选地，在图5所示的步骤S502之前，基站31对数据包P₁和P₂的编码比特序列的初始比特似然率序列进行信道解码，如果两个数据包的信道解码正确，例如CRC校验结果正确，则存储信道解码后的P₁和P₂的数据比特序列，无需进行图5中步骤S502所述的软合并处理。如果有任一个数据包，例如数据包P₁的信道解码不正确，则需要对该数据包P₁执行行如步骤S502中所述的软合并处理。此时，基站31存储P₁和P₂的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列，预备与后续接收到的网络编码的数据包的编码比特序列的初始软信息序列进行如步骤S502所示的软合并处理。

图6示出了此时基站31中的一个解码示意框图。

以上针对以图1所示的应用场景对公式(4)的推导过程进行了详细说明。本领域的普通技术人员根据上文的推导过程，应能将本发明扩展至一般的应用场景。例如，对于图7所示的应用场景，网络编码P_NC由来自用户终端11、12和13的三个数据包副本进行按位异或构成的情形，根据表2，不难得到如下公式：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)+$

$\log \frac{e^{\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)}+e^{\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right)}+e^{\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_3\right)}+e^{\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_3\right)}}{1+e^{\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LL}}R\left(b_2\right)}+e^{\mathrm{LLR}\left(b_{\mathrm{NC}}\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_3\right)}+e^{\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_2\right)+\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_3\right)}}---\left(10\right)$

由此，不难推导到如公式(11)所示的用户终端为m的一般情形：

$\widetilde{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)=\widehat{\mathrm{LLR}}\left(b_1\right)+\log \frac{\underset{\mathrm{oddc}}{\mathrm{\Σ}}{e}^{\mathrm{LLR}\left(\mathrm{oddc}\right)}}{\underset{\mathrm{evenc}}{\mathrm{\Σ}}{e}^{\mathrm{LLR}\left(\mathrm{evenc}\right)}}---\left(11\right)$

其中，LLR(oddc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率 以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的奇数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和，m为用户终端的个数；LLR(evenc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率 以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的偶数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和。

需要说明的是，公式(4)、(5)、(10)和(11)是针对数据包按位进行异或处理所得的软合并处理公式，同或与异或是类似的操作，本领域的普通技术人员在公式(4)、(5)、(10)和(11)的基础上，很容易得出在数据包按位进行同或处理的情形下，与公式(4)、(5)、(10)和(11)对应的软合并处理公式，本文在此就不再详述。

在另一个实施例中，也可以在公式(4)、(5)、(10)和(11)中的各个比特似然率之前增加一个权重系数。例如，该比特似然率系数可以根据传输各个数据包的信道的信道质量好坏来确定。例如，传输数据包P₁的信道的信道质量差于传输数据包P_NC的信道的信道质量，则前的权重系数小于LLR(b_NC)前的权重系数。

另外需要说明的是，以上以数据包P1和P2分别来自用户终端11和12对中继站21中的网络编码过程以及基站31中的解码过程进行了详细说明。如果数据包P1和P2皆是来自用户终端11或者12，中继站21中的网络编码过程以及基站31中的解码过程与上文相同。

再一个需要说明的是，根据中继站21中所采取的具体的网络编码的不同，基站21中执行的联合软合并解码的方式也是多样的，不限于上面的实施例所描述。

公式(4)或(5)所示的合并算法针对图2所示的应用场景进一步通过实验进行了验证。图8示出了实验结果。图8中的实验采取单位方差的加性高斯白噪声瑞利无线信道仿真模型，为了简便起见，设用户终端11和12至中继站21或基站31的信道传输系数相同，并且用户终端11或12至基站31的通信链路的信噪比比中继站21至基站31的通信链路的信噪比差6dB。信道编码采取3460个比特的UMTS1/3Turbo码，采取QPSK的符号调制。在图8中分别示出了图1所示的现有中继、图2所示的采取公式(4)或(5)所示的合并算法的中继以及没有中继时的基站31中的误帧率(FER)。由图8可以明显看出，对于图2所示的应用场景，基站31的误帧率明显低于没有中继时的误帧率，但是略高于图1所示的现有中继的误帧率。但是相比后者，图2中所示的应用场景中，约50％左右的中继资源被节省了，并相应地降低了中继站21中的功耗。

需要说明的是，本发明并不限于图2或者图7所示的应用场景。例如，基站31所接收到的数据包P1或者P2等，也不限于是由各个用户终端直接发送的，也可能是由某个中继站，如图9中所示的中继站22中继的。

图10示出了根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的转发装置100的结构框图。在图10中，转发装置100包括第二接收装置101、网络编码装置102和发送装置103。

以下以图2所示的应用场景为例，对图2中的中继站21对分别来自用户终端11和12的数据包P1和P2的转发过程进行说明。

首先，第二接收装置101接收分别来自用户终端11和12的两个数据包的副本。需要说明的是，用户终端11发送数据包P₁和用户终端12发送数据包P₂的先后顺序不限，第二接收装置101接收数据包P₁和P₂的副本，基站31也接收数据包P₁和P₂的副本。

然后，网络编码装置102对分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包P_NC。网络编码的含义是指将来自多个源的数据包进行解调、信道解码处理之后，通过对多个源的数据进行编码的方式实现传输资源的节省。例如，在二进制域，网络编码至少包括以下来两种：一种是对多个用户终端数据包信道解码后的多路比特序列进行按位异或或同或处理，如果各路比特序列的长度不一致，较短的比特序列末尾填零或填一以达到最长的比特序列的长度；另一种是对多个用户终端的数据包信道解码后的多路比特序列中的至少一路序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它路比特序列进行二进制加法变换处理。以下对上述两种网络编码分别举例进行说明。

不失一般性地，设中继站21将数据包P₁经信道解码后获得的比特序列为0101100110，共10个比特，且该比特序列为正确的比特序列；中继站22将数据包P₂经信道解码后获得的比特序列为1100001100，共10个比特。

对上述两路比特序列进行按位异或处理，则得到数据包P_NC的比特序列为1001101010；如果进行同或处理，则得到的数据包P_NC的比特序列为0110010101。

对数据包P₁的比特序列进行二进制域的乘3操作则得到10000110010，为11个比特，其与数据包P₂的比特序列进行二进制加法处理得到数据包P_NC的比特序列为11100111110。

最后由发送装置103将经网络编码处理后的数据包P_NC发送给基站30。具体地，发送装置103对该网络编码数据包P_NC执行信道编码以及符号调制后经由发射器发送出去。

图11示出了为根据本发明的一个具体实施方式在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的解码装置110的结构示意图。在图11中，解码装置110包括第一接收装置111和软合并解码装置112。在一个实施例中，软合并解码装置112包括获取装置1121、软合并处理装置1122和信道解码装置1123，这在图11中也一并示出了。本领域的普通技术人员应能理解，在图11中，仅第一接收装置111和软合并解码装置112是必需装置，其它装置为可选装置。

以下以图2所示的应用场景为例，对位于图2中的基站31中的解码装置110对来自用户终端11或12的数据包进行解码的过程进行详细说明。

首先，第一接收装置111接收来自中继站21的网络编码数据包，以及分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本。其中，来自中继站21的网络编码数据包P_NC由中继站21分别接收到的来自用户终端11和12的两个用户终端数据包P₁和P₂的副本进行上文所述的网络编码后所得。

通常，由于中继站21中的处理时延，第一接收装置111先接收到分别来自用户终端11和12的数据包P₁和P₂的副本。需要说明的是，由于用户终端11或12至中继站21与用户终端11或12至基站31的无线通信链路的不同，中继站21与基站31收到的同一个数据包P₁或P₂的副本可能会不同。例如，由于中继站21离用户终端11或12较近，其接收到的数据包P₁或P₂的副本可能接收到完全正确；由于基站31离用户终端11或12较远，第一接收装置111接收到的数据包P₁或P₂的副本可能接收会存在错误。

然后，软合并解码装置112对用户终端数据包副本P₁和P₂以及所述网络编码数据包P_NC进行联合软合并解码。

根据本发明的一个实施例，软合并解码装置112中包含三个子装置：获取装置1121、软合并处理装置1122和信道解码装置1123。以下对这三个子装置执行的联合软合并解码过程进行说明。

首先，获取装置1121获取网络编码数据包P_NC的编码比特序列的初始软信息序列以及多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列。编码比特的初始软信息或者估计软信息的获取过程上文已经进行了详细说明，在此就不再赘述。

接着，软合并处理装置1122对网络编码数据包P_NC的编码比特序列的初始软信息以及用户终端数据包副本P₁和P₂的编码比特序列的估计软信息或者编码比特序列的初始软信息进行软合并处理，以得到所述多个用户终端数据包中至少一个用户终端数据包的比特序列的软合并比特似然率序列。

可选地，在一个实施例中，中继站21中执行的网络编码为对用户终端数据包副本P₁和P₂信道解码后的两路比特序列进行按位异或处理，则软合并处理装置1122可根据公式(4)或公式(5)执行软合并处理。

最后，信道解码装置1123对软合并处理装置1122根据公式(4)或(5)得到的软合并比特似然率序列进行信道解码，以得到的数据包P₁或P₂的比特序列。

可选地，在软合并处理装置1122以及信道解码装置1123执行上述的操作之前，信道解码装置1123对数据包P1和P2的各个比特的初始比特似然率进行信道解码，如果两个数据包的信道解码正确，例如CRC校验结果正确，则软合并处理装置1122无需进行上述根据公式(4)或(5)的软合并处理。如果有一个数据包，例如数据包P1的信道解码不正确，则软合并处理装置1122需要对该数据包P1执行行软合并处理。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。本发明的技术方案用软件或硬件皆可实现。

Claims (12)

1.一种在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的方法，包括以下步骤：

A.接收分别来自一个或多个用户终端的多个用户终端数据包的副本以及来自中继站的网络编码数据包，其中该网络编码数据包由所述中继站分别接收到的来自所述一个或多个用户终端的所述多个用户终端数据包副本进行网络编码后所得；

B.对所述多个用户终端数据包副本以及所述网络编码数据包进行联合软合并解码，

其中，所述联合软合并解码步骤包括以下步骤：

B1.获取所述网络编码数据包的编码比特序列的初始软信息序列以及多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列；

B2.对所述网络编码数据包的编码比特序列的初始软信息序列以及所述多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列进行软合并处理，以得到所述多个用户终端数据包中至少一个用户终端数据包的比特序列的软合并比特似然率序列；

B3.对所述软合并比特似然率序列进行信道解码。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络编码包括对所述多个用户终端数据包副本信道解码后的多路比特序列进行按位异或处理，所述步骤B2包括以下步骤：

-根据公式进行软合并处理，其中，b₁为一个用户终端数据包中的一个编码比特，为该编码比特软合并处理后的软合并比特似然率，为该编码比特估计比特似然率，LLR(oddc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的奇数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和，m为用户终端的个数；LLR(evenc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的偶数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述编码比特初始软信息包括编码比特初始比特似然率，其根据以下公式确定：

$\mathrm{LLR}\left(b_j\right)=\log \frac{P(b_j=1|y_{U1,B})}{P(b_j=0|y_{U1,B})}\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_i)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_k)}\right]=\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_i\right)\right)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_k\right)\right)}\right]$

其中，LLR(b_j)为符号s1中第j个比特的初始比特似然率，y_U1，B＝h_U1，B·s₁+n_U1，B，s₁为用户终端U1或中继站发送的符号，h_U1，B为信道传输系数，n_U1，B为噪声；s_i和s_k为符号s₁的所有可能值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络编码包括所述中继站对其所接收到的所述多个用户终端数据包副本经信道解码后的多路比特序列中的至少一路比特序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它路比特序列进行二进制加变换处理；或者对所述多路比特序列进行按位异或或同或处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤B2之前，还包括以下步骤：

-对所述多个用户终端数据包副本的编码比特初始软信息序列进行信道解码；

对于信道解码不正确的用户终端数据包，执行所述步骤B2，B3的操作。

6.一种在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的方法，包括以下步骤：

-接收分别来自一个或多个用户终端的多个数据包的副本；

-对所述多个数据包的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包；

-将所述网络编码数据包发送给基站，

其中，所述网络编码处理包括以下步骤中的任一步骤：

-对所述多个数据包的副本信道解码后的多路比特序列中的至少一路序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它路比特序列进行二进制域的加法变换处理；

-所述网络编码包括对所述多个数据包的副本信道解码后的多路比特序列进行按位异或或同或处理。

7.一种在无线通信网络的基站中用于对来自用户终端的数据包进行解码的解码装置，包括：

第一接收装置，用于接收分别来自一个或多个用户终端的多个用户终端数据包的副本以及来自中继站的网络编码数据包，其中该网络编码数据包由所述中继站分别接收到的来自所述一个或多个用户终端的所述多个用户终端数据包副本进行网络编码后所得；

软合并解码装置，用于对所述多个用户终端数据包副本以及所述网络编码数据包进行联合软合并解码，

其中，所述软合并解码装置包括：

获取装置，用于获取所述网络编码数据包的编码比特序列的初始软信息序列以及多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列；

软合并处理装置，用于对所述网络编码数据包的编码比特序列的初始软信息序列以及所述多个用户终端数据包副本的编码比特序列的估计软信息序列或者编码比特序列的初始软信息序列进行软合并处理，以得到所述多个用户终端数据包中至少一个用户终端数据包的比特序列的软合并比特似然率序列；

信道解码装置，用于对所述软合并比特似然率序列进行信道解码。

8.根据权利要求7所述的解码装置，其中，所述网络编码包括对所述多个用户终端数据包副本信道解码后的多路比特序列进行按位异或处理，所述软合并处理装置用于：

-根据公式进行软合并处理，其中，b₁为一个用户终端数据包中的一个编码比特，为该编码比特软合并处理后的软合并比特似然率，为该编码比特估计比特似然率，LLR(oddc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的奇数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和，m为用户终端的个数；LLR(evenc)为与该编码比特b₁进行异或处理的其它用户终端数据包对应的编码比特b₂、b₃、...b_m的估计似然率以及网络编码数据包中对应的编码比特b_NC的初始比特似然率LLR(b_NC)中的偶数个比特似然率的组合，为所有e的奇数个比特似然率的组合次幂之和。

9.根据权利要求7所述的解码装置，其中，所述编码比特初始软信息包括编码比特初始比特似然率，所述获取装置根据以下公式确定编码比特初始比特似然率：

$\mathrm{LLR}\left(b_j\right)=\log \frac{P(b_j=1|y_{U1,B})}{P(b_j=0|y_{U1,B})}\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_i)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}P\left(y_{U1,B}\right|s_k)}\right]=\log \left[\frac{\underset{s_i;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_i\right)\right)}{\underset{s_k;b_j=1}{\mathrm{\Σ}}\exp \left(\mathrm{LLR}\left(s_k\right)\right)}\right]$

其中，为符号s1中第j个比特的初始比特似然率，y_U1，B＝h_U1，B·s₁+n_U1，B，s₁用户终端U1或中继站发送的符号，h_U1，B为信道传输系数，n_U1，B为噪声；s_i和s_k为符号s₁的所有可能值。

10.根据权利要求7所述的解码装置，其中，所述网络编码包括所述中继站对其所接收到的所述多个用户终端数据包副本经信道解码后的多路比特序列中的至少一路序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它路比特序列进行二进制域的加法变换处理；或者对所述多路比特序列进行按位异或或同或处理。

11.根据权利要求7所述的解码装置，其中，所述信道解码装置还用于：

-对所述多个用户终端数据包副本的编码比特初始软信息序列进行信道解码；

对于信道解码不正确的用户终端数据包，由所述软合并处理装置执行软合并处理以及所述信道解码装置对所述软合并处理装置处理后所获得的比特似然率序列进行信道解码。

12.一种在无线通信网络的中继站中用于对来自多用户终端的数据包进行转发的转发装置，包括：

第二接收装置，用于接收分别来自一个或多个用户终端的多个数据包的副本；

网络编码装置，用于对所述多个数据包的副本进行网络编码处理，以获得一个网络编码数据包；

发送装置，用于将所述网络编码数据包发送给基站，

其中，所述网络编码装置用于执行下列操作中的一项：

-对所述多个数据包的副本信道解码后的多路比特序列中的至少一路序列进行二进制域的乘法变换之后，再与其它比特序列进行二进制域的加法变换处理；

-所述网络编码包括对所述多个数据包的副本信道解码后的多路比特序列进行按位异或或同或处理。