CN107005347B - 用于柔性、选择性ssdf中继的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于经由中继器中继消息的方法，并且涉及用于中继消息的中继器。所述中继器(r)包括：‑可靠性测试装置，所述可靠性测试装置仅仅涉及被估计为具有错误并且采用其在错误检测之前的形式的消息以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开；以及‑成型器单元(ETU)，所述成型器单元包括仅考虑被估计为不具有错误的消息和被估计为具有错误的可靠消息的信道交织器和调制器，如果至少一条被估计为具有错误的消息成功通过可靠性测试，则这个成型采用软形式执行。

Description

用于柔性、选择性SSDF中继的方法和设备

技术领域

本发明涉及电信领域。在这个领域内，本发明更具体地涉及经由中继器在源与目的地之间通过中继传输编码数据。传输系统因此包括至少三个节点。本发明同样涉及在源与目的地之间具有多个中继器的系统，涉及具有多个源、多个中继器和一个或多个目的地的系统，并且涉及具有一个源、多个中继器和多个目的地的系统。

本发明涉及网络编码。本发明涉及改进传输数据的质量，并且具体地涉及通过增加中继的有效性来改进在目的地处的错误校正解码的性能。

本发明具体地但非排他地涉及例如针对实时应用经由移动网络或经由传感器网络传输数据。

背景技术

无线通信的容量几年来一直迅速增长，并且预期这种进度在未来几年中将会继续。为了适应这种爆炸，解决方案包括使网络致密化、管理干扰(多根天线)或增加频谱。

使网络致密化需要部署成本非常高的基础设施。考虑到用户终端(车辆、智能电话等)具有不断增加的功能性，它们变成部署昂贵基础设施元件以使网络致密化的替代方案。由于它们的特有性质，伴随这种致密化的连接是无线连接，并且它们在其基础设施元件角色中执行的传输与由网络处理的通信进行竞争，因为它们使用相同频谱资源。然而，用户终端和网络致密化元件的使用使得必须处理相关联的干扰。

在[1][2]中描述了用于基于具有半正交或非正交链路的多址和多中继信道(MAMRC)的结构的选择性解码和转发(SDF)中继技术。通过MAMRC结构实现的通信被认为是协作的，其中，多个源经由一个或多个中继器同时传输到目的地。所描述的技术与全分集网络编码相结合。半正交协议使得源能够在中继器正在监听的阶段期间、在使用相同信道使用的同时进行传输，并且然后允许中继器在源沉默的阶段期间单独传输。在SDF中继技术中，中继器试图对来自源的消息进行解码并且以验证插入消息中的CRC的形式做出关于已经正确解码的消息的硬决策。在网络编码之后，中继器仅将已经正确解码的那些消息转发到目的地。

可以基于软值(对数似然比(LLR))来做出硬决策。当多个源同时传输时，中继器执行迭代多用户联合解码。在最后一次迭代处，检测器将LLR值与来自源的消息的位相关联。与位b相关联的LLR值是所述位b等于一的概率与所述位b等于零的概率之间的比率的对数。硬决策相当于测试LLR的符号；如果所述符号是正的，那么决策是位b为一，并且如果所述符号是负的，决策是位b为零。应当观察到，LLR值可以与已知位相关联，即在硬决策之后：按其定义，一位的LLR具有+无穷大的值，并且零位的LLR具有-无穷大的值。实际上，无穷大对应于LLR的最高量化值。

网络编码是合作形式，其中，网络的节点不仅共享它们自身的资源(功率、带宽等)，而且还共享它们的计算能力，以便创建随着信息传播通过节点而变得越来越强大的分布式代码。这在多样性和编码方面并因此在传输可靠性方面产生显著的改进。

发明内容

本发明提供一种用于通过中继器中继消息的方法，所述方法相比于已知的具有选择的中继方法递送额外的增益。中继器用于具有M个源、L个中继器和D个目的地的电信系统，其中，源、中继器和目的地之间的传输经由传输信道进行。M≥1，L≥1，D≥1。所述方法包括：

在给定的第一数目的信号使用过程中对由至少一个源传输的码字进行软解码以便获得表示已解码消息的软值的向量；

检测向量中的错误以便能够将被估计为不具有错误的消息与被估计为具有错误的消息分开；

可靠性测试，所述可靠性测试仅仅涉及被估计为具有错误的消息的向量以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开；

成型，所述成型包括仅考虑被估计为不具有错误的消息和那些被估计为具有错误的可靠的消息的信道交织和调制，如果至少一条被估计为具有错误的消息成功地通过可靠性测试，这个成型采用软形式执行；以及

在第二给定数目的信道使用过程中，传输代表由成型考虑的消息的信号。

本发明的软选择性解码和转发(soft selective decode and forward，SSDF)方法同样可以在源、中继器与目的地之间的正交链路、半正交链路和非正交链路的背景下使用。例如，在基于“双向中继信道(two-way relay channel)”(TRC)体系结构的系统的背景下，信道使用在时间上被再分为两个阶段：一个阶段对应于源传输，并且另一个阶段对应于中继传输。当链路是非正交的时，源和中继器通过相同的频谱资源同时传输；当链路是正交的时，源和中继器在它们的对应传输阶段期间共享信道使用；并且当链路是半正交的时，源通过相同的频谱资源同时传输，或中继器通过相同的频谱资源同时传输。M个源之间共享的信道使用的数目被书写为Cu(其中，信道使用构成时间频率粒度)。如果协议是正交的，那么每个源利用信道的Cu/M次使用，而如果协议是非正交的或半正交的，每个源利用Cu次信道使用。对于每个中继器，中继器以软方式检测并解码在Cu或Cu/M次信道使用过程中由一个源传输或分别由M个源传输的码字。中继器对表示已解码消息的软值的向量执行错误检测，因此使得有可能将已经被估计为不具有错误的消息与已经被估计为具有错误的消息分开。中继器执行仅仅涉及被估计为具有错误的消息的向量的可靠性测试以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开。这个测试被应用于呈在错误检测之前的形式的消息，即，消息在软解码之后的形式。当存在至少一条已经被估计为具有错误且可靠的消息时，成型采用软形式执行，即，其被应用于消息的软值。中继器在调制后传输信号。在常规机制中，信令信号通知目的地在成型中已经被考虑的消息。

测试被解码为具有错误的消息的向量的可靠性使得有可能丢弃错误太大的消息，并且仅保存其他消息。因此，应当理解，当消息被认为是可靠的时，在没有进一步细节的情况下，暗示消息被估计为具有错误并且其已经成功地通过了可靠性测试。可靠消息的软值传达相关信息，即使在通过信道传输的过程中所述消息的完整性未被保存，所述信息在目的地处也可以有效地用于正确地对源进行解码。

因此，即使在中继器处不存在被解码为不具有错误的消息的情况下，目的地也可以受益于由于网络编码而得到的增益。因此，本发明的中继增加在目的地处成功解码的概率，同时保证用于在源与目的地之间的传输的可靠程度，并且使从中继器到目的地的错误传播最小化。因此，这种方法尤其适用于部署在建筑群区域中的系统，其中，传输信道通常遭受所谓的瑞利衰落。确切地说，此类衰落干扰传输信号并且产生错误检测的非零概率，即，运行中断的非零概率。本发明的先进的选择性中继方法有利地使得可以限制错误地接收的消息的传播，同时当错误的消息具有一定程度的可靠性时，仍然允许传输信息。因此，相比于已知的系统，所述方法向目的地传输额外的信息，从而改进目的地检测和解码的概率，更具体地当源到中继器链路具有噪声时。不同于某些中继器，当没有不具有错误的消息并且没有可靠的错误消息时，本发明的中继器保持沉默。这避免了将增加目的地处的干扰的噪声的传输。当源到中继器和中继器到目的地的链路是非正交的时，这种干扰的增加在目的地处尤其有害。

在一个实现方式中，可靠性测试包括将关于消息的软值的LLR向量的概率错误的估计与阈值进行比较。

通过示例的方式，阈值是0.01。这个阈值可以被设置为随着传播条件而改变。所述阈值可能具有使用模拟或测量确定的初始值。

在一个实现方式中，对与消息相关联的所有软值估计错误概率。这个实现方式适用于执行非系统的编码的源。

在一个实现方式中，由中继器接收的码字在由源进行系统编码之后传输，并且仅对与消息的系统部分相关联的软值估计错误概率。

这个实现方式适用于执行系统的编码的源。通过限制对系统部分的错误概率的估计，中继器变得更有效。

在一个实现方式中，成型进一步包括二进制网络编码和信道编码，二进制网络编码在于在二进制域中使用异或来将被估计为不具有错误的消息相加在一起并且然后进行交织。

此类编码被适配成用于由中继器估计为不具有错误的消息。被估计为不具有错误的消息的硬值通过将其LLR向量的负软值设置为零并将正软值设置为一获得。

在一个实现方式中，如果没有检测到不具有错误的消息，并且如果至少一条被检测为具有错误的消息是可靠的，那么调制是软类型的。

采用软形式(也被称为软“映射”)执行的调制确定不是星座图的一个点而是星座图的多个点的加权平均值的复合值，所述多个点被调节为关于构成消息的位的连续LLR，其中，这种技术被称为最小均方不相关错误压缩。

在一个实现方式中，软类型的调制将构成可靠消息的位的Q>2个软值映射到复合符号上，所述复符号是被调节为Q个软值的值的星座图的点的加权平均值。

调制包括将消息的Q个软值映射在复合符号上，所述复合符号被确定为被调节为构成消息的Q个位的Q个LLR的星座图的符号的加权平均值。

在一个实现方式中，仅对软值的选择执行信道交织，以便将编码和调制速率调整为第二给定数目的信道使用的长度。

在一个实现方式中，如果没有检测到不具有错误的消息，并且如果所有被检测为具有错误的消息都是可靠的，那么采用软形式的成型包括在信道交织之前对软值进行软网络编码并且包括软调制。

在一个实现方式中，软网络编码是仅对软值的选择执行的加法，以便将编码和调制速率调整为第二给定数目的信道使用的长度。

在一个实现方式中，如果至少一调消息被检测为不具有错误，并且如果至少一条消息被检测为具有错误并且是可靠的，那么定位在对应于值零和一的极端量化值处的软值与被检测为不具有错误的消息相关联，并且采用软形式的成型包括在信道交织之前对消息的软值进行软网络编码并且包括软调制。

本发明还提供一种用于电信系统的中继器，所述电信系统具有M个源、L个中继器和D个目的地，并且被设计成用于执行本发明的中继方法。中继器包括：

软解码器，所述软解码器用于在给定第一数目的信道使用过程中由至少一个源传输的码字以便获得表示已解码消息的软值的向量；

错误检测器，所述错误检测器用于检测向量中的错误以便将被估计为不具有错误的消息与被估计为具有错误的消息分开；

可靠性测试装置，所述可靠性测试装置仅仅涉及被估计为具有错误的消息的向量以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开；

成型器单元，包括：

信道交织器和调制器，所述信道交织器和调制器仅考虑被估计为不具有错误的消息和那些被估计为具有错误的可靠的消息，如果至少一条被估计为具有错误的消息成功地通过可靠性测试，这个成型采用软形式执行；以及

传输端，所述传输端用于在第二给定数目的信道使用过程中传输代表由成型器单元考虑的消息的信号。

在一个实施例中，成型器单元进一步包括：

交织器，所述交织器分别用于将被估计为不具有错误的消息交织；以及

网络编码器，所述网络编码器在伽罗瓦域中在交织器和信道编码器之前用于交织的消息。

在一个实施例中，调制器是软类型并且成型器单元在信道交织器之前进一步包括：

用于选择被估计为具有错误且可靠的消息的软值中的一些的装置；以及

网络编码器，所述网络编码器用于对所选择的软值进行软编码。

在一个实施例中，调制器是软类型并且成型器单元在信道交织器之前进一步包括：

用于选择被估计为具有错误且可靠的消息的软值中的一些的装置；

交织器，所述交织器用于交织所选择的软值；

网络编码器，所述网络编码器用于对所选择的软值进行软编码；

网络交织器；以及

软信道编码器。

本发明还提供一种系统，所述系统具有M个源、L个中继器和D个目的地，其中，所述中继器是本发明的中继器。在所述系统的具体实施例中，网络交织器在不同中继器之间是不同的。

本发明尤其适用于半双工中继器，但是其同样可以与全双工中继器一起使用。利用半双工中继器的合作系统是非常有吸引力的，因为它们使用比用于全双工中继器的方案更简单的通信方案，易于实现并且具有降低的成本。

以上各种实现方式实施例可以可选地与这些实现方式实施例中的一个或多个进行组合以便定义其他的实现方式实施例。

在一个优选实现方式中，所述中继方法的步骤是由结合在一个或多个电子电路(如芯片)中的中继程序的指令确定的，所述一个或多个电子电路自身可以被安排在中继器的电子设备中。当将程序加载到计算组件(如处理器)或等效物(其操作然后通过执行程序而受控)中时本发明的中继方法可以同样很好地被执行。

因此，本发明还应用于计算机程序，具体为在数据介质之上或之中并且适用于执行本发明的计算机程序。本程序可以使用任何编程语言并且可以是源代码、目标代码或者是介于源代码与目标代码之间的代码的形式，如是部分编译形式，或是任何其他令人期望的形式以实现本发明的方法。

所述数据介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，所述介质可以包括存储装置，如只读存储器(ROM)(例如高密度磁盘(CD)ROM或微电子电路ROM)、或真正的磁记录装置(例如，硬盘或通用串行总线(USB))。

替代地，数据介质可以是并入了所述程序的集成电路，所述电路被适配成用于执行所讨论的方法或在所述方法执行时使用。

此外，程序可以转换为可经由电缆或光缆、通过无线电或通过其他手段传达的可传输介质形式(如电信号或光信号)。本发明的程序可以具体地从互联网类型的网络进行下载。

本发明还提供一种在数据介质上的计算机程序，所述程序包括程序指令，当所述程序被加载在用于系统的中继器中并且由所述中继器执行时，所述程序指令被适配成用于执行本发明的中继方法，所述系统具有M个源、L个中继器和D个目的地，所述中继器用于执行中继方法。

本发明还提供一种数据介质，所述数据介质包括程序指令，当所述程序被加载在用于系统的中继器中并且由所述中继器执行时，所述程序指令被适配成用于执行本发明的中继方法，所述系统具有M个源、L个中继器和D个目的地，所述中继器用于执行中继方法。

附图说明

在阅读仅作为说明性和非限制性示例给出的实现方式的以下描述时以及从附图中，本发明的其他特性和优点变得更加清楚，在附图中：

图1是现有技术的双向多中继信道(TWMRC)的图；

图2是现有技术的多址多中继信道(MAMRC)的图；

图3是现有技术的广播多中继信道(BMRC)的图；

图4示出了如在本发明的详细说明中考虑的半正交协议；

图5是本发明的中继器r的实施例的图；

图6是本发明的中继方法的简化流程图；

图7示出了由编码和传输单元(ETU)执行的Θ_硬，_i(u_i)成型的实现方式；

图8示出了由ETU执行的Θ_硬，₃(u₁，u₂)成型的实现方式；

图9示出了由ETU执行的Θ_软，_i(λ₁)成型的实现方式；

图10示出了由ETU执行的Θ_软，₃(λ₁，λ₂)成型的实现方式；

图11示出了由ETU执行的Θ_软，_i(λ₁)成型的实现方式；

图12示出了由ETU执行的Θ_软，₃(λ₁，λ₂)成型的实现方式；

图13示出了当中继器与系统中的其他中继器一起使用时，即L≥2时，由ETU执行的Θ_硬，₃(u₁，u₂)成型的实现方式；

图14示出了当中继器与系统中的其他中继器一起使用时，即L≥2时，由ETU执行的Θ_软，₃(λ₁，λ₂)成型的第一实现方式；

图15示出了当中继器与系统中的其他中继器一起使用时，即L≥2时，由ETU执行的Θ_软，₃(λ₁，λ₂)成型的第二实现方式。

具体实施方式

本申请中使用以下标记。

所有向量使用黑体字符。向量v的第k个元素书写为v_k。F_q是q元素伽罗瓦域，

是实数域，并且

是复数域。

本发明的中继在无线系统中使用，在所述无线系统中至少两条独立消息在通向其目的地的路线上经由至少一个中继器被传输。以一般的方式，源、节点s_i，i∈{1，...，M}，广播它们的编码信息序列以便引起中继器r_j，j∈{1，...，L}和目的地d_k，k∈{1，...，D}的注意。每个中继器对从源接收的信号进行解码并且对从解码产生的消息进行联合再编码，同时添加其自身的冗余以便创建网络码。

例如，本发明可以用于所谓的双向多中继信道(TWMRC)系统中、所谓的多址多中继信道(MAMRC)系统中或所谓的广播多中继信道(BMRC)系统中。

如图1中所示的TWMRC系统包括试图在使用L个中继器(L≥1)的同时彼此传输消息的两个节点s₁、s₂。一般而言，两个节点之间存在直接链路。中继器被用来增加两个节点之间的通信的可靠性。然而，如果两个节点是半双工节点并且如果它们同时传输，那么它们不能彼此监听。在此类情况下，两个节点s₁、s₂之间不存在直接链路。无论什么情况，中继器都可以根据本发明并且有效地使用。

如图2中所示的MAMRC系统包括试图使用中继器r₁,…,r_L将它们的消息传输到公共目的地d的M个源s₁,…,s_M。信道模型可以是正交、半正交或非正交类型。无论信道是何种类型，根据本发明的中继器都可以被用来增加传输可靠性。

如图3中所示的BMRC系统包括试图利用L≥1个中继器、使用所谓的“循环方式”模式(在每个时隙中传输一个消息)向D≤M个不同目的地传输M≥2个不同消息的源s。根据本发明的中继器被用来增加传输可靠性。每个中继器可以具有其自身的时隙(正交系统)，或者所有中继器可以同时传输(非正交系统)。网络编码的原理接近混合自动重传请求(HARQ)模式的原理：第n条消息可以在中继器处与先前的消息一起被网络编码。

以下使用TWMRC网络的示例来详细描述本发明。两个节点s₁、s₂试图交换其K位消息u₁,

每个节点使用L个中继器r∈{r₁,…,r_L}。在这个示例中，中继器是半双工中继器(他们不能同时进行接收和传输)。

为了简化说明，考虑的系统是半正交的：来自节点s₁和s₂的传输在中继器处不会干扰(时间上正交)，但来自中继器的传输在同一频带上是同时的，并且因此在节点s₁和s₂处发生干扰。在此参考非正交系统使用术语“半正交”，其将考虑在同一频带上从节点s₁和s₂的同时传输。

图4中示出了这个半正交协议。在第一时隙期间，节点s₁传输，而中继器和节点s₂监听。在第二时隙期间，节点s₂传输，而中继器和节点s₁监听。在第三时隙期间，中继器同时传输，而节点s₁和节点s₂监听。每个传输周期由信道的N_c次使用组成，同样地再分为三个传输时隙。一次信道使用是如由使得能够传输调制符号的系统定义的时频资源中的最小粒度。信道使用的次数与可用的频率段相关联并且与传输的持续时间相关联。

为了简化说明，做出以下假设：

仅使用一个中继器，即L＝1，其中，节点和中继器同步并且各自配备有单根传输天线；

来自节点的消息是独立的(它们之间不相关)；

节点之间的链路遭受噪声(相加噪声)和衰落(衰落增益，其可以是快的或慢的)。本说明书更具体地涉及慢衰落，其中，衰落增益在信道的N_c次使用期间是恒定的，其中，N_c是用于完成一个传输周期的信道使用次数；并且

被分配至各个节点的所有时隙在信道使用次数方面是相同大小的，即Nc＝3N。每个传输时隙包括N次信道使用。

当存在仅一个中继器时，所考虑的半正交系统变为正交变体。消息由节点传输，所述节点典型地是试图在利用中继器的同时到达同一基站的用户终端。

参考图5中所示的实施例来描述本发明的中继器r。图6中示出了本发明的方法1。

来自源s_i的数据消息被书写为

，它是具有由在整数2阶的有限伽罗瓦域

中取值的分量组成的长度K的消息。u_iu_i被认为包括作用于验证消息的完整性的循环冗余校验(CRC)。消息u_i由信道码转换为P_s位码字，书写为

。源可以使用任何信道编码。在不损失普遍性的情况下，考虑由源使用的信道编码是系统的，即，码字c_i在其第一部分中包括消息，并且假设在所述源中使用相同编码长度P_s。码字c_i是交织的，其中，交织器在不同节点中不同，并且被书写为π_i。交织的码字b_i馈入无记忆的调制器以便获得复合码字x_i∈X^N，这样使得

表示基数X＝2^q.的复杂星座图。应当观察到，如以此方式获得的符号随后通过考虑可用于中继器的传输功率而与信道使用(当使用OFDM时，多路复用部分、IFFT、去多路复用、插入循环前缀、过滤以及射频部分)相关联。

本发明的中继器r在被分配至节点s_i，i∈{1，2}的时隙期间、在基带中接收以下各项：

或

其中，表达式

表示节点s_i与中继器r之间的信道增益，并且

是相加噪声向量。

中继器r对所接收的信号

执行检测1。当源在使用相同信号使用(非正交系统)的同时进行传输时，通过使用多用户联合检测器(MUD)来共同执行检测以便将消息与对应的源分开，所述检测可选地可以是迭代的。

中继器r使用软信道解码器来解码2，所述消息中的每一条消息在时隙结束时被分配至源。针对每个码字，信道解码器生成软值或LLR的向量，书写为

表示已解码的消息。

中继器r对向量λ₁、λ₂执行错误检测3，以便能够将被估计为不具有错误的消息与被估计为具有错误的消息分开。

在一个实施例中，在做出关于位的值的硬决策之后执行这种错误检测。当源处的信道编码是系统类型时，码字的第一部分一般包括系统部分。这个第一部分被用来做出关于消息的位(0或1)的值的硬决策，以便以硬形式获得所估计的消息

这种实现方式执行起特别简单，并且更具体地，当来自源的消息包括完整性信息(如CRC)时。错误检测包括通过在硬决策之后比较CRC的值与消息的内容来验证每条消息的完整性。

被估计为不具有错误的消息被认为使得

。这些消息被传输到决策单元DU，并且在图5所示的中继器中，开关B_i,1是闭合的。

被估计为具有错误的消息使得

，并且它们未被传输到决策单元DU。在图5所示的中继器中，开关B_i,1保持打开并且开关B_i,2是闭合的。

当被估计为具有错误的这些消息在处于错误检测之前的形式，即软形式时，经受可靠性测试；所述测试因此被应用于LLR向量λ_i。这个测试用于将可靠的消息与不可靠的消息分开。这个可靠性测试使用应用于LLR向量的可靠性函数f。将所产生的值与阈值

进行比较。

在第一实现方式中，函数f估计码字c_i的错误位概率：

在第二实现方式中，函数f在对应于系统部分的第一部分上估计码字c_i的错误位概率：

根据本实现方式，K或P_s越大，测试的准确性越大。

如果所述值小于或等于阈值：f(λ_i)≤γ_t或f(L_i)≤γ_t，消息是可靠的。在图5所示的中继器中，开关B_i,3是闭合的，并且消息被传输至决策单元DU。

如果所述值大于阈值：f(λ_i)>γ_t或f(L_i)>γ_t，消息是不可靠的。在图5所示的中继器中，开关B_i,3是打开的，并且消息未被传输至决策单元DU。

在模拟的基础上，阈值的初始值可以被设置为约0.01。这个阈值是可调参数。具体而言，它随着中继器和部署中继器的环境条件而改变。

决策单元DU控制编码和传输单元ETU的操作，随着完整性和可靠性测试的结果而改变。

ETU执行成型5，仅考虑已经被估计为不具有错误的消息和已经被估计为具有错误且可靠的消息。如果至少一条被估计为具有错误的消息成功地通过可靠性测试，这个成型采用软形式执行。这个成型包括信道交织和调制x_r∈X^N。

ETU在消息已经成型之后传输6代表消息的信号。使用本领域技术人员已知的机制，中继器利用信令信号来通知目的地在代表信号中考虑的消息。

以下详细描述决策单元DU的角色和其对ETU的操作的影响。

如果没有接收到不具有错误的消息，并且如果所接收的消息都不可靠，那么中继器保持沉默，这避免了传播错误，并且决策单元DU不激活ETU。

如果接收到的所有消息都不具有错误(因此没有消息用于可靠性测试)，那么由决策单元DU以硬模式激活ETU。

如果至少一条消息不具有错误，并且如果所有被估计为具有错误的消息都不可靠，那么由决策单元以硬模式激活ETU。

以硬模式激活ETU意味着由ETU以其硬形式考虑消息；成型5被应用于消息的位。对于图5所示的示例，由ETU以硬模式执行的成型可以用以下形式表达：

x_r＝Θ_硬，_i(u_i)如果仅消息

(i＝1或2)不具有错误，并且

(其中，j≠i)不可靠(并且被估计为具有错误)或者

x_r＝Θ_硬，₃(u₁，u₂)如果两条消息都不具有错误。

图7示出了成型Θ_硬，_i(u_i)的实现方式。这个成型包括消息交织器π_r,i、信道编码器、信道交织器π_r,ch以及调制器。消息交织器将消息

交织并且给出经交织的消息u_r。信道编码器生成码字c_r。信道交织器将码字交织以便生成经交织的码字b_r。调制器从经交织的字b_r生成调制信号x_r∈X^N。

图8示出了成型Θ_硬，₃(u₁，u₂)的实现方式。这个成型包括两个不同的消息交织器π_r,i、π_r,2、信道编码器、信道交织器π_r,ch以及调制器。消息交织器π_r,i、π_r,2将不具有错误的消息的位交织。经交织的消息

通过在二进制域中使用异或(XOR)被相加在一起以生成消息u_r：

信道编码器对消息u_r进行编码以便给出码字

码字c_r由信道交织器进行交织以便给出经交织的字b_r。调制器从经交织的字b_r生成调制信号x_r∈X^N。

如果接收到的至少一条消息具有错误并且是可靠的，那么由决策单元DU以软模式激活ETU。在此类情况下，由ETU执行的成型是以下中的一个：

如果

(如被估计为具有错误的)

是可靠的，并且如果(其中，j≠i)既不具有错误也不可靠，那么x_r＝Θ_软，_i(λ₁)；

如果两条消息

和

(如被估计为具有错误的)都是可靠的，或者一条消息(如被估计为具有错误的)是可靠的并且另一条不具有错误，那么x_r＝Θ_软，₃(λ₁，λ₂)。

应当观察到，在此类情况下，在做出硬决策期间，不具有错误的消息的软值(LLR)被定位在对应于值零和一的极端量化值上。

图9示出了成型Θ_软，_i(λ₁)的实现方式。这个成型包括击穿设备Ω_r,I、信道交织器π_r,ch以及软调制器。击穿设备选择对应于消息u_i的LLR向量λ_i的软值(P_s')中的一些并且给出击穿向量L_i。交织器将击穿向量交织以便生成经交织的击穿向量。软调制器将经交织的击穿向量转换为调制信号x_r∈X^N。

图10示出了成型Θ_软，₃(λ₁，λ₂)的实现方式。这个成型包括两个击穿设备Ω_r,1、Ω_r,2、软网络编码器、信道交织器π_r,ch以及软调制器。每个击穿设备Ω_r,1、Ω_r,2选择对应于消息u₁、u₂的LLR向量λ₁、λ₂的软值(P_s')中的一些并且给出击穿向量L₁、L₂。软网络编码器通过执行以下操作将(被适配成随着被分配至中继器的信道使用次数而改变的相同长度的)击穿向量相加在一起：

信道交织器将编码的向量λ_r交织以便生成经交织的编码向量。软调制器将经交织的编码向量转换为调制信号x_r∈X^N。

图11至12示出了成型θ_软，_i(λ₁)和θ_软，₃(λ₁，λ₂)的其他示例。成型的这些示例有利地是软的以便在中继器处进行编码，即，成型使得有可能使用与源使用的信道编码不同的信道编码。

除了图9中所示的成型的部件之外，图11中所示的成型示例θ_软，_i(λ₁)还包括消息交织器π_r,i和软信道编码器。击穿设备选择对应于消息u_i的LLR向量λ_i的K软值，例如，对应于系统部分的K值，以便给出击穿向量

消息交织器π_r,i将击穿向量L_i交织以便生成经交织的击穿向量L_r。软信道编码器将经交织的击穿向量L_r编码成

形式。信道交织器π_r,ch将编码的向量C_r交织以便生成经交织的编码向量B_r。软调制器将经交织的编码向量转换为调制信号x_r∈X^N。

除了图10中所示的成型的部件之外，图12中所示的成型示例θ_软，₃(λ₁，λ₂)还包括两个不同的消息交织器π_r,i、π_r,2和软信道编码器。每个击穿设备Ω_r,1、Ω_r,2选择对应于消息u₁、u₂的LLR向量λ₁、λ₂的K软值，例如，对应于系统部分的K值，以便给出击穿向量

、

。每个消息交织器π_r,i、π_r,2将相应的击穿向量L₁、L₂交织以便生成经交织的击穿向量。软网络编码器使用操作(1)将经交织的击穿向量相加在一起以便生成向量

。软信道编码器将向量L_r编码成

形式。信道交织器将编码的向量C_r交织以便生成经交织的编码向量B_r。软调制器将经交织的编码向量转换为调制信号x_r∈X^N。

当中继器的实施例使得必须对来自源的消息的非系统位使用LLR时，这个实施例可以在消息中的一个不具有错误时得到改进。所述方法从消息的位再生成LLR向量。因此，例如，如果

那么中继器可以再生成码字c₁，假设所述中继器知道由源s₁使用的信道编码。在知道码字c₁的情况下，所述方法如下再生成LLR向量：

以下解释软调制的原理。

常规调制

引起具有值0或1的Q个连续位(在此书写为

)与属于星座图

的符号

相对应。这个操作对应于图7、图8和图13中的“调制”框。假设星座图的功率被归一化为一。相关联的软调制对应于图9、图10、图11、图12、图14和图15的“软映射”框。使用与图11、图12和图15相关联的标记，软调制包括采取与符号

的位

的值相关的Q个连续LLR

并且包括寻找使均方错误最小化的函数

其中，

是最小均方错误(MMSE)。这个众所周知的估计问题给出：

所产生的复合值

是被调节为其组成位的LLR的星座图的符号的加权平均值。当星座图携带少于两个位(即，Q≤2)时，替代方案包括在同相分量和在正交分量上直接传输LLR(在功率归一化之后)。当Q>2时，以上提出的软调制(MMSE)使得能够在信道的单次使用过程中传输Q个LLR：这些LLR由软调制压缩。

因此，在与其传输时隙相关联的第n次信道使用过程中(包括N次信道使用，n＝1,…,N)，中继器传输：

以便使x_r,n中的每一个的功率保持等于1。

在接收时，目的地s_i接收

通过构造，由此得出：

其中，估计噪声w₁具有方差

其中，：

并且与x_r,n(有偏MMSE估计器)相关。对应于最小均方不相关错误(MMSUE)的不相关模型被书写为：

其中，w₂与x_r,n不相关，并且具有方差

最后，基带中所接收的信号可以被书写为：

其中，

的方差可以被书写为：

其中，σ²是噪声

的方差。

应当观察到，当位

已知(或以等效方式LLR

采取正无穷或负无穷值)时，由此得出

即，

替代方案包括在确定数目的位上量化x_r,n。这些位然后由中继器使用常规技术传输。

目的地需要知道功率

这个信息可以以控制信号在中继器与目的地之间被传输。替代地，目的地可以执行盲检测，假设它知道在接收时信道的状态和噪声功率。

所考虑的系统可以包括多个中继器，即，L≥2。

被适配成用于这种系统的中继器的第一实施例包括如以上所述保存ETU，具有消息交织器π_r,i在中继器中不同的约束。当中继器同时接收多于两条消息时，网络编码器包括呈由决策单元DU选择的消息的硬形式或软形式的异或(XOR)。

被适配成用于这种系统的第二实施例包括优化网络编码以便实现全分集。在此类情况下，中继器的结构相比于以上描述的主要变化包括利用更适合的网络编码代替二进制网络编码(XOR)，并且包括在网络编码与信道编码之间添加网络交织器π_r,net。适合的网络编码必须保证全分集标准(例如，高于二阶的伽罗瓦域中的网络编码)。

图13示出了当L≥2时由ETU执行的Θ_硬，₃(u₁，u₂)成型的实现方式。相比于图8中所示的实现方式，二进制网络编码(XOR)由网络编码代替，并且成型包括位于网络编码和信道编码之间的网络交织器π_r,net。

图14和图15示出了当L≥2时由ETU执行的Θ_软，₃(λ₁，λ₂)成型的两个实现方式。图14的实现方式与图10的实现方式相当。图15的实现方式与图12的实现方式相当。相比于图12的实现方式，图15的实现方式进一步包括位于软网络编码与软信道编码之间的网络交织器π_r,net。

附件

代数量

1.LLR

对数似然比(LLR)表示关于两个符号的似然比的对数或概率的比率。

在二进制情况下，位u可以具有1或0的值。这种比率由标量给出：

并且通过其符号唯一地定义关于位u的硬决策。

2.LAPPR

对数后验概率比率(LAPPR)指定一种形式的LLR，所述LLR对于典型地由所接收序列提供的平行或“侧”信息是“有条件的”。

在二进制情况下，LAPPR由以下定义：

[1]专利申请WO 2013/093359，“Method of transmitting a digital signalfor a semi-orthogonal MS-MARC system,and corresponding program product andrelay device(传输用于半正交MS-MARC系统的数字信号的方法以及相应的程序产品和中继设备)”。

[2]专利申请WO 2013/093361“Method of transmitting a digital signal fora non-orthogonal MS-MARC system,and corresponding program product and relaydevice(传输用于非正交MS-MARC系统的数字信号的方法以及相应的程序产品和中继设备)”。

Claims (13)

1.一种用于由中继器中继消息的中继方法，所述中继器用于具有M个源s，s₁，...，s_M、L个中继器r，r₁，...，r_L和D个目的地d，d₁，...，d_D的电信系统中，M≥1，L≥1，D≥1，所述源、所述中继器以及所述目的地之间的传输经由传输信道发生，其中，所述方法包括：

-在给定的第一数目的信道使用过程中，在至少一个源对消息进行编码之后，对由所述至少一个源传输的码字进行软解码，以便获得表示所述已解码消息的软值的向量；

-检测所述向量中的错误以便能够将被估计为不具有错误的消息与被估计为具有错误的消息分开；

所述方法的特征在于，其进一步包括：

-可靠性测试，所述可靠性测试仅仅涉及被估计为具有错误的消息的向量以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开；

-成型，所述成型包括仅考虑被估计为不具有错误的所述消息和那些被估计为具有错误的可靠的消息的信道交织和调制，如果至少一条被估计为具有错误的消息成功地通过所述可靠性测试，则这个成型采用软形式执行；以及

-在第二给定数目的信道使用过程中，传输代表由所述成型考虑的所述消息的信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可靠性测试包括将关于消息的所述软值对数似然比向量的错误概率的估计值与阈值进行比较。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述向量的所有所述软值估计所述错误概率。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述中继器接收到的所述码字在由所述源进行系统编码之后被传输，并且其中，仅对与所述消息的系统部分相关联的所述软值估计所述错误概率。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述成型进一步包括二进制网络编码和信道编码，所述二进制网络编码在于在二进制域中使用异或来将被估计为不具有错误的所述消息相加在一起并且然后进行交织。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，如果没有检测到不具有错误的消息，并且如果至少一条被检测为具有错误的消息是可靠的，那么所述调制是软类型的。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述软类型的调制将构成所述可靠消息的位的Q>2个软值映射到复合符号上，所述复合符号是被调节为Q个软值的值的星座图的点的加权平均值。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信道交织仅对软值的选择执行，以便将编码和调制速率调整为所述第二给定数目的信道使用的长度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，如果没有检测到不具有错误的消息，并且如果所有被检测为具有错误的消息都是可靠的，那么采用软形式的所述成型包括在所述信道交织之前对所述软值进行软网络编码并且包括软调制。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述软网络编码是仅对所述软值的选择执行的加法，以便将编码和调制速率调整为所述第二给定数目的信道使用的长度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，如果至少一条消息被检测为不具有错误，并且如果至少一条消息被检测为具有错误并且是可靠的，那么定位在对应于值零和一的极端量化值处的软值与被检测为不具有错误的所述消息相关联，并且采用软形式的所述成型包括在信道交织之前对所述消息的所述软值进行软网络编码并且包括软调制。

12.一种用于电信系统的中继器r，所述电信系统具有M个源s，s₁，...，s_M、L个中继器r，r₁，...，r_L、和D个目的地d，d₁，...，d_D，M≥1，L≥1，D≥1，所述中继器用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的中继方法，并且包括：

-软解码器，所述软解码器用于在给定第一数目(N)的信道使用过程中，在至少一个源对消息进行编码之后，对由所述至少一个源传输的码字进行软解码，以便获得表示所述已解码消息的软值的向量；

-错误检测器，所述错误检测器用于检测所述向量中的错误以便将被估计为不具有错误的消息与被估计为具有错误的消息分开；

所述中继器的特征在于，其进一步包括：

-可靠性测试装置，所述可靠性测试装置仅仅涉及被估计为具有错误的消息的向量以便能够将可靠的消息与不可靠的消息分开；

-成型器单元，包括：

-信道交织器和调制器，所述信道交织器和调制器仅考虑被估计为不具有错误的所述消息和那些被估计为具有错误的可靠的消息，如果至少一条被估计为具有错误的消息成功地通过所述可靠性测试，这个成型采用软形式执行；以及

-传输端，所述传输端用于在第二给定数目的信道使用过程中，传输代表由成型器单元考虑的消息的信号。

13.一种具有M个源s，s₁，...，s_M、L个中继器r，r₁，...，r_L和D个目的地d，d₁，...，d_D的系统，M≥1，L≥1，D≥1，其中，所述中继器根据权利要求12所述并且使得所述信道交织器在所述中继器之间是不同的。

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