CN106301673A - 一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统 - Google Patents

一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统，包括：信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；信源节点根据获得的所述传输指示，向目的节点发送自己的本地信息或网络编码后的数据。本发明公开的基于协作网络编码场景的传输方法及系统，能够解决现有的协作网络编码中没有HARQ反馈和重传导致数据传输可靠性无法保证的问题。

Description

一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统。
背景技术
空间分集(SD，Spatial Diversity)技术被广泛认为是一种有效抵御无线信道多径衰落的方法。信源节点将同一份信息，从不同的独立信道发送给目的节点。通常，这样的多条独立信道由发送端或接收端部署的多根天线提供。然而，在实际的用户设备上配备多天线受到体积、成本和硬件等条件的限制。在不具备多天线的发射系统中，每个单天线信源节点都有一个协作节点，空间分集是通过让每一个单天线信源节点不仅发送自己的本地信息并转发协作节点的本地信息的方法来实现的，我们称之为协作分集(CD，CooperativeDiversity)技术。
网络编码(NC，Network Coding)技术，是指通过在中继节点对多个独立信息流进行编码再转发的方法，从而提高通信网络的容量。在传统的数据传输系统中，中继节点只负责数据的接收、储存和转发，而网络编码下的中继节点在转发之前会额外根据编码规则对多个独立数据进行线性或非线性的处理。随着网络编码研究的深入，使用更复杂的编码和解码技术，如将网络编码和信道编码结合，或使用迭代解码和软解码等方法，可以充分挖掘经过网络编码后的合成的数据中包含的各独立数据的内容。
将网络编码技术应用到协作分集技术中，意味着每一个信源节点不再是单纯的发送自己的本地信息并接收、储存和转发协作节点的本地信息，而是将自己的本地信息和协作节点的本地信息进行网络编码后再发送给目的节点，即协作网络编码技术。
为了抵抗无线信道的时变性和多径衰落，混合自动重传请求(HARQ，Hybrid Automatic Repeat reQuest)技术被应用在很多现代通信系统中，以提高数据传输的可靠性。HARQ技术采用前向纠错(FEC，Forward ErrorCorrection)编码的技术和自动重传请求(ARQ，Automatic Repeat reQuest)技术，通过增加冗余和重传的方式，实现传输可靠性的提高。根据重传时是否必须使用不同的物理资源块(PRB，Physical Resource Block)及调制和编码策略(MCS，Modulation and Coding Scheme)，HARQ的工作方式可分为自适应和非自适应两种。对于自适应重传，重传使用的新的PRB及MCS，由控制信息重新分配。
目前，网络编码和HARQ技术相结合的研究已经广泛涉及多播和广播无线通信系统。在点对点的单播无线通信系统中，也存在针对网络编码和HARQ技术相结合的研究。然而，在现有的单播无线通信系统的研究中，信源节点只在重传时才使用网络编码，即信源节点只在收到HARQ反馈发现多个数据都解码失败的情况下，才利用网络编码将解码失败的多个数据经过处理后再发送，并不能充分的利用协作网络编码带来的空间分集增益。可见，对协作网络编码环境下HARQ重传的研究，目前还比较欠缺。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于协作网络编码场景的传输方法及系统，能够解决现有的协作网络编码中没有HARQ反馈和重传导致数据传输可靠性无法保证的问题。
为了达到上述技术目的，本发明提供一种基于协作网络编码场景的传输方法，包括：信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；信源节点根据获得的所述传输指示，向目的节点发送自己的本地信息或网络编码后的数据。
本发明还提供一种基于协作网络编码场景的传输方法，包括：目的节点向信源节点发送对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；目的节点接收所述信源节点根据所述传输指示发送的自己的本地信息或网络编码后的数据。
本发明还提供一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于信源节点，包括：信源节点获取模块，用于获取目的节点发送的对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；信源节点发送模块，用于根据获得的所述传输指示，向目的节点发送所述信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
本发明还提供一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于目的节点，包括：目的节点发送模块，用于向信源节点发送对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；目的节点接收模块，用于接收所述信源节点根据所述传输指示发送的该信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
在本发明中，信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；信源节点根据获得的传输指示，向目的节点发送自己的本地信息或网络编码后的数据。通过本发明，将HARQ重传技术引入到协作网络编码的场景中，利用HARQ重传技术保证协作网络编码传输的可靠性，弥补了单纯协作网络编码因无线信道的时变性和多径衰落而丢包的缺陷，提高了目的节点对信源节点发送的信息的解码率，从而提高了系统的总体性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于协作网络编码场景的传输方法的流程图；
图2为本发明实施例应用的基于协作网络编码的无线上行HARQ系统；
图3为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输系统的示意图；
图4为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输系统的示意图；
图5为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输方法的流程图；
图6为本发明一实施例中，信源节点只获得HARQ指示时对HARQ指示的处理示意图；
图7为本发明一实施例中，信源节点收到针对本信源节点的控制信息时对控制信息中新数据指示的处理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的基于协作网络编码场景的传输方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的基于协作网络编码场景的传输方法包括以下步骤：
步骤11：信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；
步骤12：信源节点根据获得的传输指示，向目的节点发送自己的本地信息或网络编码后的数据。
其中，信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或HARQ指示携带。具体而言，控制信息(CI，Control Information)包括2比特的新数据指示(NDI，New Data Indicator)，新数据指示用于表示对应信源节点的本地信息是否需要重传。HARQ指示包含2比特的确认/不确认(ACK/NACK)指示，用于表示对应信源节点上一次发送的本地信息的解码情况。
具体而言，信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示包括：
信源节点接收目的节点发送给该信源节点的控制信息；或者，
信源节点监听目的节点发送给该信源节点的协作节点的HARQ指示；或者，
信源节点接收目的节点发送给该信源节点的控制信息，并监听目的节点发送给该信源节点的协作节点的HARQ指示。
本发明实施例还提供一种基于协作网络编码场景的传输方法，包括以下步骤：目的节点向信源节点发送对信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；目的节点接收信源节点根据传输指示发送的自己的本地信息或网络编码后的数据。
其中，信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或HARQ指示携带。具体而言，控制信息包括2比特的新数据指示，新数据指示用于表示对应信源节点的本地信息是否需要重传。HARQ指示包含2比特的确认/不确认指示，用于表示对应信源节点上一次发送的本地信息的解码情况。
于上述实施例中，信源节点、协作节点、目的节点可以是无线接入网中任意节点类型的任意组合。
图2为本发明实施例应用的基于协作网络编码的无线上行HARQ系统。如图2所示，本发明实施例应用的基于协作网络编码的无线上行HARQ系统包含两个独立的信源节点(信源节点S1和信源节点S2)和一个目的节点D，由目的节点D对信源节点S1和S2进行上行调度和控制。两个信源节点S1和S2互为协作伙伴，即每个信源节点在向目的节点D传输自己的本地信息的同时，也有责任帮助协作节点向目的节点D传输信息。
图2所示的每个节点都只配备有一根发射天线和一根接收天线，采用半双工模式工作，因此，信源节点间采用时分复用(TDM，Time DivisionMultiplexing)的工作方式。在某一时隙t，信源节点S1在前半时隙向目标节点D发送信息，信源节点S2在后半时隙向目的节点D发送信息。由于无线信号的广播特性，除了目标节点D，每个信源节点都能偷听到协作节点发送的信息。每个信源节点都试图解码协作节点发送的信息。如果解码成功，该信源节点在紧接的自己的发送时隙，会根据目的节点D的调度和控制要求将自己的本地信息和协作节点发送的信息中协作节点的本地信息进行网络编码，然后将网络编码后的信息发送给目的节点D，从而实现协作分集。如果信源节点对协作节点发送的信息解码不成功或目的节点D不要求协作转发，信源节点仅发送自己的本地信息。
本发明实施例还提供一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于信源节点，包括：信源节点获取模块，用于获取目的节点发送的对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；信源节点发送模块，用于根据获得的所述传输指示，向目的节点发送所述信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
其中，信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或HARQ指示携带。具体而言，控制信息包括2比特的新数据指示，新数据指示用于表示对应信源节点的本地信息是否需要重传。HARQ指示包含2比特的确认/不确认指示，用于表示对应信源节点上一次发送的本地信息的解码情况。
图3为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输系统的示意图。于本实施例中，上述传输系统包括：第一信源节点获取模块201，用于接收目的节点发送给该信源节点的控制信息；第二信源节点获取模块202，用于监听获取目的节点发送给该信源节点的协作节点的HARQ指示；信源节点发送模块203，用于根据获得的控制信息和/或HARQ指示，向目的节点发送该信源节点的本地信息或网络编码后的数据；信源节点接收模块204，用于接收该信源节点的协作节点发送的信息；信源节点解码模块205，用于解码该信源节点的协作节点发送的信息。其中，关于控制信息及HARQ指示的说明同上述实施例，故于此不再赘述。
本发明实施例还提供一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于目的节点，包括：目的节点发送模块，用于向信源节点发送对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；目的节点接收模块，用于接收所述信源节点根据所述传输指示发送的该信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
其中，信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或HARQ指示携带。具体而言，控制信息包括2比特的新数据指示，新数据指示用于表示对应信源节点的本地信息是否需要重传。HARQ指示包含2比特的确认/不确认指示，用于表示对应信源节点上一次发送的本地信息的解码情况。
图4为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输系统的示意图。于本实施例中，上述传输系统包括：第一目的节点发送模块301，用于向信源节点发送控制信息；第二目的节点发送模块302，用于向信源节点发送HARQ指示；目的节点接收模块303，用于接收信源节点发送的该信源节点的本地信息或网络编码后的数据；目的节点编码模块304，用于解码信源节点发送的数据。
其中，关于控制信息及HARQ指示的说明同上述实施例，故于此不再赘述。
图5为本发明一实施例提供的基于协作网络编码场景的传输方法的流程图。如图5所示，本实施例说明在长期演进(LTE，Long-Term Evolution)系统中，互为协作伙伴的用户设备(UE，User Equipment)向基站(eNB，Evolved Node B)发送信息的场景。其中，UE1例如为图2中的信源节点S1，UE2例如为图2中的信源节点S2，eNB例如为图2中的目的节点D。
具体而言，在某一时隙t的前半时隙，本实施例的步骤如下：
步骤401：eNB发送包含对UE1的调度信息的下行控制信息(DCI，Downlink Control Information)，UE1接收包含调度信息的下行控制信息，UE2偷听包含调度信息的下行控制信息；
步骤402：eNB发送对UE1和UE2的本地信息的解码情况的HARQ指示，UE1偷听该HARQ指示，其中，需要说明的是，由于UE1和UE2的传输交替进行，因此，本次UE1传输时eNB发送的HARQ指示是针对上一次UE2传输的反馈，另外，由于本次UE2不需要传输，故UE2可不接收该HARQ指示；
步骤403：UE1根据下行控制信息中的调度信息的要求和HARQ指示，对信息进行编码和调制，在指定的时频资源上将信息发送给eNB；
步骤404：eNB在调度信息指定的时频资源上接收UE1发送的信息，同时，UE2在调度信息指定的时频资源上偷听UE1发送的信息；
步骤405：eNB对UE1发送的信息进行解码操作，同时，UE2对UE1发送的信息进行解码操作。
其中，本实施例的上述步骤，针对UE1和UE2交替进行。即在某一时隙t，eNB在前半时隙调度UE1发送信息，在后半时隙调度UE2发送信息。
具体而言，本实施例步骤401中使用的包含对UE1的调度信息的下行控制信息，在原有下行控制信息格式0和格式4(DCI format 0/4)的基础上，将1比特的新数据指示(NDI，New Data Indicator)字段增加至2比特。其中，NDI字段的最高位(MSB，Most Significant Bit)指示UE1上一次发送的本地信息是否需要重传，NDI字段的最低位(LSB，Least Significant Bit)指示UE2上一次发送的本地信息是否需要重传。
本实施例步骤402中eNB发送的HARQ指示，包含2比特的数据。其中，该HARQ反馈的最高位指示上一次UE1发送的本地信息的解码情况，该HARQ反馈的最低位指示上一次UE2发送的本地信息的解码情况。
于本实施例步骤403中，UE1根据下行控制信息中调度信息的要求和HARQ指示，对信息进行编码和调制。图6为本发明一实施例中，信源节点只获得HARQ指示时对步骤402中偷听得到的HARQ指示的处理示意图。如图6所示，具体包括以下几种情况：
1)若HARQ指示的最高位和最低位值都为NACK，则UE1发送网络编码后的数据，且数据包含重传的UE1的本地信息和重传的UE2的本地信息，使用非自适应重传；
2)若HARQ指示的最高位值为ACK，最低位值为NACK，则UE1发送网络编码后的数据，且数据包含新传的UE1的本地信息和重传的UE2的本地信息，使用非自适应重传；
3)若HARQ指示的最高位值为NACK，最低位值为ACK，则UE1仅重传UE1的本地信息，使用非自适应重传；
4)若HARQ指示的最高位和最低位值都为ACK，则UE1不做任何操作，等待eNB发送的下行控制信息。
其中，上述提及的非自适应重传，表示UE1会根据最近一次的控制信息中的MCS对待发送的信息进行编码处理，在最近一次的控制信息所指示的无线资源PRB上发送信息。本实施例中的最近一次的控制信息，指的是eNB对UE1或UE2的控制信息，包括UE1接收到的eNB向UE1发送的控制信息和UE1偷听到的eNB向UE2发送的控制信息。
无论UE1是否获得HARQ指示，只要UE1同时收到eNB发送的控制信息，UE1会忽略HARQ指示而根据下行控制信息来确定下一次传输。图7为本发明一实施例中，信源节点(如UE1)收到针对本信源节点(如UE1)的调度信息的下行控制信息时对步骤401中接收到下行控制信息中的NDI字段的处理示意图。如图7所示，具体包括以下几种情况：
1)若NDI最高位发生翻转，最低位没有发生翻转，则UE1发送网络编码后的数据，且数据包含新传的UE1的本地信息和重传的UE2的本地信息，UE1根据控制信息发送网络编码后的数据；
2)若NDI最高位和最低位都发生翻转，则UE1仅发送UE1的本地信息，且UE1的本地信息是新传，UE1根据控制信息发送新传的本地信息；
3)若NDI最高位没有发生翻转，最低位发生翻转，则UE1仅发送UE1的本地信息，且UE1的本地信息是重传，UE1根据控制信息发送重传本地信息，也即传统的自适应重传；
4)若NDI最高位和最低位都没有发生翻转，则UE1发送网络编码后的数据，且数据包含重传的UE1的本地信息和重传的UE2的本地信息，UE1根据控制信息发送网络编码后的数据。
此外，本发明实施例同样适用于在长期演进系统中，互为协作伙伴的中继节点(RN，Relay Node)向宿主基站(DeNB，Donor Evolved Node B)发送信息的场景。其中，RN1例如为图2中的信源节点S1，RN2例如为图2中的信源节点S2，DeNB例如为图2中的目的节点D。
在基于RN及DeNB的协作网络编码场景下的HARQ重传中，RN默认DeNB只发送最高位和最低位值都为ACK的HARQ指示，除此以外，RN和DeNB所涉及的模块和步骤与UE和eNB所的模块和步骤相同。故于此不再赘述。
综上所述，本发明实施例通过在协作网络编码系统中引入HARQ重传技术的方法，利用HARQ技术保证协作网络编码传输的可靠性，弥补了单纯协作网络编码丢包的缺陷，提高了传输数据的解码率，从而提高了系统的总体性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (17)

1.一种基于协作网络编码场景的传输方法，其特征在于，包括：
信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；
所述信源节点根据获得的所述传输指示，向目的节点发送自己的本地信息或网络编码后的数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或混合自动重传请求HARQ指示携带。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述控制信息包含2比特的新数据指示。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述混合自动重传请求HARQ指示包含2比特的确认ACK/不确认NACK指示。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述信源节点获取目的节点发送的对该信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示包括：
所述信源节点接收目的节点发送给该信源节点的控制信息；或者，
所述信源节点监听目的节点发送给该信源节点的协作节点的混合自动重传请求HARQ指示；或者，
所述信源节点接收目的节点发送给该信源节点的控制信息，并监听目的节点发送给该信源节点的协作节点的混合自动重传请求HARQ指示。
6.一种基于协作网络编码场景的传输方法，其特征在于，包括：
目的节点向信源节点发送对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；
所述目的节点接收所述信源节点根据所述传输指示发送的自己的本地信息或网络编码后的数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或混合自动重传请求HARQ指示携带。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述控制信息包含2比特的新数据指示。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述混合自动重传请求HARQ指示包含2比特的确认ACK/不确认NACK指示。
10.一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于信源节点，其特征在于，包括：
信源节点获取模块，用于获取目的节点发送的对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；
信源节点发送模块，用于根据获得的所述传输指示，向目的节点发送所述信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或混合自动重传请求HARQ指示携带。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述控制信息包含2比特的新数据指示。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述混合自动重传请求HARQ指示包含2比特的确认ACK/不确认NACK指示。
14.一种基于协作网络编码场景的传输系统，位于目的节点，其特征在于，包括：
目的节点发送模块，用于向信源节点发送对所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示；
目的节点接收模块，用于接收所述信源节点根据所述传输指示发送的该信源节点的本地信息或网络编码后的数据。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所述信源节点与其协作节点的本地信息的传输指示由控制信息和/或混合自动重传请求HARQ指示携带。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述控制信息包含2比特的新数据指示。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述混合自动重传请求HARQ指示包含2比特的确认ACK/不确认NACK指示。
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