CN109565330A - 用于针对具有至少一个动态半双工中继器的系统利用选择性逻辑来发射数字信号的方法、相应的程序产品以及中继器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由旨在用于电信系统的半双工中继器实现的中继方法，所述电信系统包括多个源、所述中继器、和接收方。所述方法(1)包括：对时间索引的源b的集合L_R,b进行参数设置；‑定义逻辑规则C_b(L_R,b，S_R,b，S_D,b)，b＝1，…，B‑1，所述逻辑规则导致确定所述中继器合作的无错解码的源消息的选择；接收阶段(2)，所述接收阶段包括：o接收由所述源发射的码字，此阶段包括用于针对每个源根据所接收的码字来估计与由所述源发射的所述码字(c_s)相关联的消息u_S,t的解码步骤；o由所述中继器进行错误检测并决定(3)无错解码的消息，所述无错解码的消息确定由所述中继器无错解码的源的集合S_R,b；‑编码和向接收方发射仅表示消息的所述选择的信号的阶段(4)，所述接收阶段使得在每次从不同的源接收块(c(b)/_s,t)之后，所述中继器接收并解码来自所述目的设备的返回路径，所述返回路径指示(S_D,b)是否没有消息或至少一个消息被无错解码，由所述目的设备无错解码的这些消息确定由所述目的设备无错解码的源的集合S_D,b，并且所述方法使得只要所述逻辑规则C_i<sb/>中的一个有效，所述中继器就从所述接收阶段切换到所述编码和传输阶段。

Description

用于针对具有至少一个动态半双工中继器的系统利用选择性 逻辑来发射数字信号的方法、相应的程序产品以及中继器 设备

技术领域

本发明的领域是在电信系统中传输编码数据的领域，该电信系统包括至少两个源、中继器、和目的设备。更确切地说，本发明涉及网络编码，并且其涉及提高数据传输的质量，并且具体地涉及提高接收器中的纠错解码的性能。

本发明尤其但不排他地适用于经由移动网络传输数据(例如，用于实时应用)。

背景技术

网络，特别是移动网络，在容量、可靠性、消耗等方面寻求可观的好处。移动网络的传输信道被认为是困难的并且导致相对平庸的传输可靠性。近年来，在编码和调制方面取得了重大进展，特别是在消耗和容量方面的考虑。实际上，在多个发射器/接收器共享相同资源(时间、频率和空间)的移动网络中，传输功率必须最大限度地降低。

这种降低与覆盖范围相悖，并因此与系统的容量相悖，并且更一般地与其性能相悖。

为了扩大覆盖范围，增强通信的可靠性，并且更一般地提高性能，一种方法在于依赖中继器来提高频谱效率并因此提高系统的传输效率和可靠性。

MARC系统是具有至少四个节点的电信系统，该四个节点包括至少两个源(发送器)、中继器和接收方(接收器)。MARC系统的拓扑(如图1所示)使得源(节点S₁和S₂)广播其编码信息序列以引起中继器R和接收方D的注意。中继器对从源S₁和S₂产生的接收信号进行解码，并对其进行联合重新编码，同时添加固有冗余，从而创建空间分布的网络代码。在目的设备D处，对三个空间分布的编码序列(包括直接从源S₁和S₂产生的这两个所接收编码序列和从中继器产生的编码序列)的解码取决于联合信道/网络解码算法。

网络编码是合作形式，根据该形式，网络的节点不仅共享其固有资源(功率、带宽等)，而且还共享其计算能力，以便创建随着信息传播通过节点而越来越强大的分布式编码。其在多样性和编码方面以及因此在传输可靠性方面带来了实质性的好处。

对于MARC系统，考虑源和中继器的比特率(比特/秒)是D＝1/Ts并且可用的总传输持续时间固定为T。因此，可以在源与中继器之间共享的可用信道使用的数目是N＝DT。如果考虑奈奎斯特(Nyquist)比特率和形状是基本正弦的形状的脉冲的传输的情况，则N是可用复维数的总数并且D是系统的可用总带。

区分两种类型的中继操作：半双工模式和全双工模式。

根据已知的半双工模式，区分与传输信道的不同使用相对应的两个传输阶段，因为中继器不能同时进行接收和发送。源和中继器因此共享作为与这两个阶段相对应的两个连续部分的传输信道的使用的总数。在包括传输信道的使用(时隙)的第1部分的第一阶段期间，这两个源进行发送而不是中继器。中继器联合解码/重新编码，以便推断出在传输信道的下一次使用期间要发送的信号。在包括传输信道的使用的第2部分的第二阶段期间，中继器发送在传输信道的使用的第1部分期间确定的信号，并且源发送与在传输信道的使用的第1部分期间发送的信息项相同的信息项相关的奇偶校验序列。中继器因此遵从由第二阶段的持续时间固定的特定定时。由于简单的通信方案并且由于易于实现它们以及由此产生的其降低的成本，半双工类型的中继器是有吸引力的。

同一申请人名下的专利申请WO 2012/022905 A1描述了一种针对具有非正交链路的MARC系统根据前面的两阶段定时进行操作的半双工中继器。该中继器实现了一种中继方法，该方法根据称为选择性解码和转发(SDF)的技术不发射被错误解码的字。根据这种技术，中继器尝试对源的消息进行解码并仅发射无错检测的那些消息的确定性函数的结果。这种错误检测通过检查包括在源消息中的CRC(循环冗余校验)来执行。此外，每个中继器在其传输中包括向目的设备和其他中继器指示其合作的源的消息的控制信号。

尽管选择性中继技术通过避免由中继器传播错误而表现出不可否认的优点，但是其与半双工中继器一起使用具有要求中继器和源确定并知道这两个传输阶段的对应持续时间的缺点。

专利申请WO 2015092302 A1描述了一种中继技术，根据该技术，半双工中继器以动态而非固定的方式操作，其能够根据对源自多个源的接收消息进行解码时的错误来适配其操作方式。

低于传输信道的使用的数目的阈值B1，中继器保持在非选择性监听模式。在这种模式下，中继器尝试检测并无错解码所有源的消息。一旦经过的信道使用的数目超过阈值B1，中继器就转到选择性监听模式。在后一种模式下，一旦消息被无错解码，中继器就从期间其尝试检测并无错解码源的消息的监听阶段切换至编码和向接收方传输的阶段。因此，如果经过的时间超过作为系统参数的阈值B1，则中继器从非选择性监听转到选择性监听。阈值B1因此使得可以不惩罚需要比其源-中继器链路明显优于其他源的源-中继器链路的源更长解码时间的源。因此，阈值B1的参数化使得可以引入MARC系统的操作灵活性，这种灵活性允许中继器适应源之间的不同环境。B1可以是可变的，例如在具有B个块的每个码字处或者根据码字的数目；中继器监听时间不是固定的。一方面，这种灵活性允许适应源-中继器链路的质量的瞬时变化。此外，在其中一个源与中继器之间的链路非常糟糕的情况下，非选择性监听时间的延长可以最终允许中继器解码这个源并将表示所有源的消息的信号发射到目的设备。此外，即使不能无错对这个源进行解码，中继器仍然可以通过在转到选择性监听模式之后发射表示其他源的无错解码的消息的信号来辅助目的设备。而且，这种操作方式对源完全透明；只有中继器适配其监听模式。

因此，所描述的技术具体地取决于中继器的两种监听模式(完全监听模式和选择性监听模式)的区别。在发射(在编码之后)无错解码的消息之前，在完全监听模式期间，中继器针对某个源基于接收到由这个源发送的全部或部分码字来等待无错解码所有源的消息。在从完全监听模式转到选择性监听模式之后，中继器发射(在编码之后)其能够无错解码的第一消息。

从监听阶段到编码和传输阶段的切换因此以动态而非固定的方式发生。切换的这种灵活性使得可以使中继器的操作方式适应源与中继器之间的信道质量，如果中继器的监听持续时间相对于源的传输持续时间是固定的，则不是这种情况。在两种监听模式之间进行区分增加了即使当其中一个中继器-源链路质量比其他链路好得多时也能够无错解码多个源的概率。

然而，一旦中继器从接收阶段切换到编码和传输阶段，其就不能再正确地解码源的尚未解码的消息，因为由于中继器是半双工的，其不能同时监听源和发射。因此，阈值的值是敏感的并且难以确定。

此外，目的设备-源链路有时可以比中继器-源链路具有更好的质量并且允许目的设备在中继器之前正确地解码这个源的消息。在非选择性接收期间，可能发生中继器仅仅因为其没有成功地正确解码已经由目的设备正确解码的消息而不切换到编码阶段的情况。在这种情况下，中继器不必要地消耗能量并且在超过阈值B1之前的剩余时间内不向目的设备提供任何辅助，而其原本能够在此阈值B1之前与目的设备合作。在选择性接收期间，在正确解码已经由目的设备正确解码的消息之后切换中继器不仅不能为目的设备提供任何好处，而且还增加了目的设备处的干扰。

发明内容

本发明的主题是一种由半双工中继器实现的中继方法，该半双工中继器旨在用于包括多个源、至少该中继器和接收方的电信系统，该中继方法包括：

-将由时间b索引的源的集合参数化，

-定义由时间b索引的逻辑规则这些逻辑规则导致通过仅考虑该集合由该中继器无错解码的源的集合和由该目的设备无错解码的源的集合而确定中继器在时间b+1上合作的无错解码的源的消息的选择，B是自然数，B＞2，

-接收阶段，包括：

ο接收由这些源发送的码字，这些码字对于源而言对应于B个块，其第一个块可以独立于其他块被解码，此阶段包括用于基于所接收的码字来每个源估计与该源发送的这些码字相关联的消息u_S的解码步骤，

ο由该中继器进行错误检测并决定无错解码的消息，无错解码的这些消息确定由该中继器无错解码的源的集合

-编码并向接收方发射仅表示对这些消息的选择的信号的阶段。

该接收阶段使得每次从各个源接收块之后，中继器接收并解码源自该目的设备的返回路径，该返回路径指示是否没有消息或至少一个消息被无错解码，由该目的设备无错解码的这些消息确定由目的设备无错解码的源的集合并且该方法使得只要逻辑规则C_b中的一个有效，该中继器就从该接收阶段切换到该编码和传输阶段。

此外，本发明的主题是一种旨在用于电信系统以实现根据本发明的中继方法的半双工中继器，该电信系统包括多个源、至少该中继器和接收方。该中继器包括：

-存储器，用于存储由时间b索引的源的集合的参数化并用于存储由时间b索引的逻辑规则这些逻辑规则导致通过仅考虑该集合由中继器无错解码的源的集合和由目的设备无错解码的源的集合而确定中继器在时间b+1上合作的无错解码的源的消息的选择，B是自然数，B＞2，

-解码装置，用于基于所接收的与由这些源发送的码字相对应的字来每个源估计与由该源发送的码字相关联的消息u_S，由该源发送的连续码字对应于B个块，其第一个块可以独立于其他块被解码，

-决策模块，用于每次在接收到块之后估计消息时基于估计消息来决定无错解码的源消息u_S，并确定由中继器无错解码的源的集合

-消息的所述选择的网络编码器，

-表示到目的设备的网络编码消息的信号以及指示所选消息的控制信号的发送器。

该中继器使得只要这些逻辑规则C_b中的一个有效，该决定装置就将对无错解码的消息的选择引导为该网络编码器的输入，通过考虑源自该目的设备的返回路径来确定由该目的设备无错解码的源的集合该返回路径指示这些源的一个或多个消息的正确或不正确解码，由该目的设备无错解码的这些消息确定由该目的设备无错解码的源的集合

因此，该中继器形成包括至少两个源、该中继器、和目的设备的电信系统的一部分。该系统可以包括两个以上的源和多个中继器。

这些源以连续的传输间隔发送T个消息，这些传输间隔可以具有可变的持续时间。每个传输间隔是独立的，中继器在每个传输间隔结束时重新初始化其存储器。

该中继方法使得这些源处的编码采用有限增量冗余的类型并且在当前传输间隔的每个传输子间隔b＝1，2，...，B上传递块使得B个连续块形成码字c_s，使得第一个块可以独立于其他块被解码并且使得之后的块是为第一个块添加冗余的奇偶校验位。

中继器估计源自这些源的接收消息并且仅以表示信号的形式来对无错检测的消息的选择进行编码。

该中继器是半双工的，其不能同时发射和监听源自目的设备的返回路径。

如果目的设备正确地解码了源的消息，则其通过返回路径上载表明源S_i的消息被正确解码或未被正确解码的指示。为了确保该方法的因果关系，返回路径在时间上与源的传输复用。

基于来自目的设备的返回，中继器可以推断出在时间b由目的设备正确解码的消息的集合。

在时间b，中继器将逻辑规则C_b应用于由已经无错解码的消息的集合、由目的设备无错正确解码的消息的集合、和参数化集合L_R，b组成的参数以获得集合。如果获得的集合不为空，则中继器从接收切换到对无错解码的消息的选择进行网络编码。并且中继器发射由网络编码产生的表示信号。注意，逻辑规则在切换之后被忽略。

因此，仅在遵从逻辑规则时才发生中继器从接收阶段到编码和传输阶段的切换。

中继器从其对无错解码的消息的选择(以进行网络编码)中丢弃由目的设备无错解码的源i的任何消息(并且如果其自己正确解码的话)。

因此，中继器仅发送关于目的设备尚未正确解码的消息的信息，从而优化传输信道的使用。中继器仅与剩余要由目的设备解码的消息协作，从而简化由目的设备对接收的处理，并且从而使得可以减少网络编码和网络解码所需的消耗功率以及系统内部产生的干扰以及因此对抗这种干扰所需的功率。

在中继器的选择中考虑在目的设备发生的决定使得可以确保在切换之后的合作总是有效并且为目的设备提供辅助。

根据一个实施例，逻辑规则C_b，b＝1，...，B-1，定义了中继器可以以非选择性接收模式合作的源以及中继器可以以选择性接收模式合作的源。

根据一个实施例，集合全部与最多所有源的源的同一集合S_m相同，其中，逻辑规则全部与第1个规则相同，一方面如果集合S_m减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源包含于或等于与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合且另一方面如果与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则此第1个规则有效。此外，在切换之后，中继器对集合S的源减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源之后的消息进行编码。

根据一个实施例，对于b≤时间阈值，集合全部与最多所有源的源的同一集合S_m相同并且逻辑规则全部与第1个规则相同。对于b>时间阈值，集合为空并且逻辑规则全部与第2个规则相同。此外，如果集合S_m减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源包含于或等于与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合且如果与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则第1个规则有效，并且如果与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则第2个规则有效。此外，在切换之后，中继器对由中继器正确解码的消息减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源进行编码，时间阈值是参数。

根据一个实施例，对于b≤时间阈值，集合全部与两个源的第1集合{S₁，S₂}相同并且逻辑规则全部与第1个规则相同。对于b>时间阈值，集合全部与最多所有源的第2集合S_m相同并且逻辑规则全部与第2个规则相同。如果第1集合{S₁，S₂}减去同由目的设备正确解码的消息相关联的源与同由中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空 则第1个规则有效。如果第2集合S减去同由目的设备正确解码的消息相关联的源与同由中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空则第2个规则有效。此外，在切换之后，中继器对由中继器正确解码的消息减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源进行编码。

根据一个实施例，由源连续发送的从1到b的块的累积是其速率随b减小的代码的码字，1≤b≤B。

根据一个实施例，返回路径由每个源的主导控制信号组成。

根据一个实施例，该方法还包括每个源S：

-将包括CRC的K比特的消息u_S编码为码字c_s，该编码采用有限增量冗余的类型并且在每个传输子间隔b(1≤b≤B)上传递块使得B个连续块形成该码字c_s，使得该第一个块可以独立于其他块被解码并且使得之后的块是为该第一个块添加冗余的奇偶校验位，

-在调制之后在B个传输子间隔期间发送去往该中继器和该目的设备的块

根据一个实施例，在每次发送块之后，源S在接收和解码源自目的设备的返回路径所需的时间段期间不发送，该返回路径指示源的一个或多个消息的正确或不正确解码。此外，如果源的消息u_S指示被正确解码，则其停止发送块。

根据一个实施例，源同时发送去往同一目的设备的消息，从而使得可以最大限度地使用共同频谱资源。然后将该系统称为MARC(多址中继信道)或MAMRC(多址多中继信道)。

根据一个实施例，中继器还可以利用返回信号在对从源接收的消息进行检测和解码期间的上游起作用并且丢弃已经由目的设备无错解码的源的消息。

以上各种实施例可以或可以不与这些模式中的一个或多个组合以定义另一个实施例。

此外，本发明的主题是一种包括至少两个源、中继器和目的设备的系统，其被适配成实现根据本发明的方法。因此，根据本发明的系统包括根据本发明的中继器。

根据示例，该系统是MARC系统。当该系统包括多个中继器时，其被称为MAMRC。

每个源、每个中继器、和目的设备可以配备有一个或多个发送天线以及一个或多个接收天线。

根据优选实现方式，中继方法的步骤由结合在一个或多个电子电路(比如芯片)中的中继程序的指令确定，该一个或多个电子电路本身能够设置在该系统的电子设备中。当此程序被加载到诸如处理器或等同物的计算设施(其操作然后通过执行该程序而受控)中时，根据本发明的中继方法同样可以很好地被实现。

因此，本发明还应用于计算机程序，具体为在信息介质之上或之中的适用于实现本发明的计算机程序。此程序可以使用任何编程语言并且采用源代码、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，比如是部分编译形式，或是任何其他令人期望的形式以实现根据本发明的方法。

该信息介质可以是任何能够存储程序的实体或设备。例如，该介质可以包括存储装置，如ROM，例如CD ROM或微电子电路ROM，或其他磁记录装置，例如USB密匙或硬盘。

可替代地，该信息介质可以是结合了该程序的集成电路，该电路被适配成执行或用于执行所讨论的方法。

此外，该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递的可传输形式，比如电信号或光信号。根据本发明的程序可以具体地从互联网类型的网络进行下载。

附图说明

在阅读了通过简单的说明性和非限制性示例的方式给出的对实施例和附图的以下描述之后，本发明的其他特性和优点将变得更加清楚明显，在附图中：

-图1是示出具有两个源S₁，，S₂、中继器R、和目的设备D的MARC系统的基本拓扑的简图，

-图2是示出具有M个源S₁，...，S_M、L个中继器{R₁，R₂，...，R_L}、和目的设备D的MAMRC系统的基本拓扑的简图，

-图3是根据本发明的由源S实现的中继方法的步骤的实施例的简图，

-图4是由中继器R实现的根据本发明的方法的流程图，

-图5是根据本发明的中继器的实施例的简图，

-图6是源与返回路径的传输之间的时间复用的简图，

-图7是根据本发明的源S的示例性实施例的简图，

-图8是根据本发明的中继器R的示例性实施例的简图，

-图9是根据本发明的接收方设备D的示例性实施例的简图。

具体实施方式

本发明的背景是多个源(发送器)S₁，...，S_M希望借助于至少一个半双工中继器{R₁，R₂，...，R_L}将其各自的消息分派到共同目的设备D，如图2所示。当有多个中继器时，每个中继器可以利用其他活动中继器发送的信号。

不存在对传输信道的约束；其可以是快衰落或慢衰落的信道，其可以是频率选择性的，并且其可以是MIMO。在随后的描述中，假设节点(源、中继器和目的设备)完全同步并且这些源是独立的(其之间没有相关性)。

传输周期被分解为T个传输间隔(时隙)。周期的持续时间取决于系统的参数化并且具体地取决于根据七层分割的ISO的MAC层。在每个传输间隔上，每个源具有要发射的K比特的消息。CRC类型的信息项形成由源发射的K比特的消息的一部分并且用于判定所接收的消息是否被正确解码。源的T个消息可以是相互独立的，或者可以是相关的并且形成帧。

根据所描述的示例，源同时进行发送。中继器尝试向目的设备发射表示估计的且无错解码的消息的有用信号，以便有助于源与目的设备之间的通信。中继器在该中继器切换之前通过在MAMRC系统的情况下可选地利用其他活动中继器发射的信号而与源合作。

是具有两个元素的伽罗瓦(Galois)域，是实数域，是复数域。

图3是由源实现的根据本发明的中继方法的步骤的实施例的简图。

在每个传输间隔上，M个源{S₁，S₂，...，S_M}中的每个源S具有要发射的包括K个信息比特的消息u_S，消息u_S包括使得可以验证消息u_S的完整性的CRC类型的代码。

在统计上独立的源{S₁，S₂，...，S_M}借助于具有增量冗余的代码对消息u_S执行编码并将消息u_S转换为n_S比特，表示为获得的码字c_s被分段为B个冗余块，每个冗余块在子间隔期间被发射，表示为其中，b＝1，2，...，B。每个块包括n_S，b比特，具有增量冗余的代码可以是系统类型的，信息比特然后被包括在第一个块中：不管具有增量冗余的代码是否是系统类型的，其为使得B个块中的第一个块可以独立于其他块被解码。源S处的最高编码速率是K/n_S，1并且其不能大于一，n_S，1＞K。源S的最小编码速率为K/n_S。第一个块之后的每个块包括为第一个块添加冗余的奇偶校验位，块中的每个块可以与第一个块联合地被解码。

具有增量冗余的代码可以例如通过具有兼容速率的有限系列的删余线性码或者被修改为以有限长度操作的无速率码来产生：raptor码(RC)、速率兼容的删余turbo码(RCPTC)、速率兼容的删余卷积码(RCPCC)、速率兼容的LDPC(速率兼容的低密度校验码，RCLDPC)。

每个块由表示为的不同交织器交织，交织后的码字表示为交织器使得可以对抗可能在通过信道进行的传输期间发生的衰落并且使得可以向每个源给出印记，该印记便于这些源由中继器和目的设备分开。对码字的每个交织部分进行调制，以获得复码字其中其中，表示基数|x|＝2^qs的复信号，并且其中，N_b＝n_S，b/q_S。

M个源{S₁，S₂，...，S_M}中的每个源S可以使用与其他源的最小编码速率和调制阶数不同的最小编码速率K/n_S和调制阶数q_s，只要所发送的复码字的传输的子间隔数在源之间是相同的：n_S，b/q_S＝N_b，b＝1，2，...，B。

每个源S在传输间隔期间发送由B个块组成的码字该传输间隔被分解成B个子间隔。无论b(1≤b≤B)的值是什么，块1至b的连结(或累积)本身都是码字，因为其是由增量冗余编码器产生的。

为了简化中继器和目的设备的接收结构，所描述的源具有交织器、编码器和调制器，其不随传输间隔而变化，但同样可以变化。

本发明提出了一种MARC或MAMRC系统的中继器的合作的新方法，以辅助进行发射的源并且因此获得传输的频谱效率的提高，同时允许在接收方的接收器中进行简单且高效的解码。

图4是由半双工中继器R实现根据本发明的中继方法的流程图，该中继器旨在用于图1所示的MARC系统或图2所示的MAMRC系统。方法1包括检测和解码的步骤2、检测错误和决定的步骤3、测试逻辑规则的有效性4、以及编码并向接收方发射仅表示无错解码的消息的信号的步骤5。

图5示出了根据本发明的这种中继器。中继器包括存储器MEMr、检测器和解码器DDU、决策模块DU、以及编码器和发送器ETU。

存储器MEMr存储由时间b索引的源的集合的参数化并且存储由时间b索引的逻辑规则这些逻辑规则导致通过仅考虑集合由中继器无错解码的源的集合和由目的设备无错解码的源的集合而确定中继器在时间b+1上合作的无错解码的源的消息的选择。B是自然数，B＞2。

DDU的结构和操作方式类似于专利申请WO 2015197990和WO 2015197991中描述的那些。

检测器和解码器DDU周期性地将对源的经解码消息的估计版本传递到模块DU。在同一个无线电资源上同时发送的情况下，检测器和解码器DDU的检测和解码2是联合和迭代地执行的。此检测和解码步骤基于直到当前子间隔b接收的字来提供对消息的估计，这些字对应于由M个源{S₁，S₂，...，S_M}中的每个源S发送的字检测和解码步骤2生成对源的经解码消息的估计版本

在每个传输间隔期间并且对于每个子间隔b∈{1，...，B}，中继器R接收：

其中，是源S_i与中继器R之间的信道增益，其中，是中继器R_i与中继器R之间的信道增益，S_i∈{S₁，...，S_M}，R∈{R₁，...，R_L}，R_i∈{R₁，...，R_L}\R。是方差σ²的附加噪声向量。是中继器R_i在子间隔b期间合作的源的集合，并且是指示中继器R_i在块b期间是否合作(发送(活动)或静默)的函数：

其中，φ为空集。

根据源自这些其他中继器的信令信息项，在每个传输子间隔b上对其他活动中继器的序列的解码进行配置，该信令信息项指示这些中继器中的每个中继器是否在该块b(b＝1，...B)上合作(也可以在没有信令的情况下“盲”地检测到中继器的非传输)并指示这些中继器中的每个中继器针对哪些源合作。因此，中继器R可以针对每个块确定在每个其他活动中继器的序列中表示哪些源，并且以在对序列中所表示的源的消息进行解码期间将经解码的序列考虑在内的这种方式相应地引导经解码的序列。降低接收复杂度的一种可能性是为每个中继器(或/和每个源)分配特定频带。

DDU使用当前块b、以及所有先前接收的块来获得对源的消息的估计

决策模块DU测试3由DDU提供的估计消息的CRC以确定无错解码的源的消息。模块DU因此在每个子间隔上确定由中继器正确解码的消息的集合在当前传输间隔的每个当前子间隔上，步骤3检测估计消息中的错误。

根据一个实施例，通过利用源自源的B个块中的第一个块中所包括的CRC类型的信息项来执行对错误的检测。在完成错误检测时，判定估计消息是否被无错解码。由中继器在当前子间隔b上正确解码的消息的集合表示为

在没有任何无错解码的消息的情况下，没有消息被选择参与网络编码，中继器保持静默。

决策模块DU还将源自目的设备的返回路径fdb作为输入数据。此返回路径指示M个源的M个消息中已经由目的设备无错解码的那些消息。在每个子间隔上，目的设备上载源自源S＝{S₁，...，S_M}的消息u_S是否被正确解码的指示。

图6的简图示出了返回路径与源的传输的时间复用。在发送块之后，每个源中断其发送，等待来自目的设备的返回。这种复用确保了中继器在当前子间隔b期间在块b由目的设备和由中继器接收之后具有任其支配的返回路径，然后可选地切换以便在下一子间隔b+1期间进行编码和发射信号。只要中继器处于接收阶段，其就会监听来自目的设备的返回。在切换之后，中继器不再监听返回路径或者其定期中断本身发射以便监听来自目的设备的返回路径。在后一种情况下，如果中继器注意到其正合作的源在目的设备处被无错解码，则其可以停止发射和监听，这样做是为了最小化所产生的干扰和中继器所消耗的能量。

因此，决策模块DU从在当前子间隔b上由DDU正确解码的消息中仅选择在当前子间隔b上尚未被目的设备解码的那些消息(也就是说返回路径未指示为被正确解码的那些消息)来在下一子间隔b+1上进行传输。

在当前周期的当前传输间隔的每个当前子间隔b(b＝1，...，B)期间，目的设备尝试检测每个源的消息并且然后尝试解码其尚未正确解码的消息。

在当前传输间隔的子间隔b∈{1，2，...，B}期间由目的设备D接收的序列如下：

其中，表示源S_i(S_i∈{S₁，...，S_M})与目的设备D之间的信道增益，表示中继器R_i与目的设备D之间的信道增益，是噪声向量并且是在子间隔b期间中继器R_i合作的源的集合，其中，是指示中继器R_i是否静默的指示符：

其中，φ表示空集。

如果目的设备在子间隔b期间正确解码了源S∈{S₁，...，S_M}的消息，则其在为返回路径保留的时间期间上载信号fdb，该信号指示源S的消息被正确解码，如图6所示。在每次发送块之后，源S在接收和解码源自目的设备的返回路径所需的时间段内不发射，该返回路径指示该源的消息的正确或不正确解码。

模块DU基于返回路径推断出在子间隔b结束时由目的设备正确解码的消息的集合

模块DU在子间隔b上测试存储在存储器MEMr中的逻辑规则的有效性4，以便通过仅考虑集合由中继器无错解码的源的集合和由目的设备无错解码的源的集合来确定中继器可能在子间隔b+1上合作的无错解码的源的消息的选择。如果逻辑规则C_b有效，则模块DU指示引导装置IN的切换。

在引导装置IN切换之后，ETU的编码器执行网络编码5，同时添加固有冗余，从而创建由模块DU选择的消息Msg的网络代码，以便生成表示这些消息的信号x_R，b。此网络编码器例如是所选消息的异或。表示信号由ETU的发送器在下一子间隔b+1上发射。

ETU的发送器确保在中继器合作阶段期间将表示信号发射到目的设备。ETU的结构和操作方式类似于专利申请WO 2015197990和WO 2015197991中描述的那些。

在此编码和发射步骤5期间，中继器在下一子间隔b+1期间发射仅表示这些无错解码的消息的信号以及指示所选消息的信号

根据一个实施例，如果目的设备已经通过返回路径指示其已经无错解码了所有消息，则模块DU指示DDU的检测器停止处理所接收的信号，即，错误检测和决定步骤禁止检测和解码，直到当前传输间隔结束。因此，错误检测和决定步骤3还控制检测和解码步骤2。

一旦源S接收到指示目的设备已正确解码消息u_S的信号fdb，根据一个实施例，其就可以停止发射其消息u_S。换言之，源基于目的设备已正确地解码消息u_S的块而停止发送该块之后的块。

此外，如果各个源的消息都已由目的设备正确解码，则根据一个实施例，源转到当前周期的当前传输间隔之后的传输间隔，或者如果当前间隔等于T则转到当前传输周期之后的周期。

即使各个源的消息还没有全部被目的设备正确解码，根据一个实施例，如果当前子间隔b等于B，则源也转到当前传输周期的当前传输间隔之后的传输间隔。

根据一个实施例，集合全部与最多所有源的源的同一集合S_m相同：此外，逻辑规则全部与规则C₁相同。如果且如果则该规则C₁有效。在切换之后，中继器对集合的源的消息进行编码。因此，该模式使得可以配置中继器可以合作的源集合。例如，从S_m中丢弃源以考虑例如这个源与中继器之间的灾难性传播条件。

时间阈值是参数，1＜时间阈值＜B。

根据一个实施例，对于b≤时间阈值，集合全部与最多所有源的源的同一集合Sm相同：此外，对于b≤时间阈值，逻辑规则全部与第1个规则C₁相同。此外，对于i＞时间阈值，集合为空并且逻辑规则全部与第2个规则C₂相同。如果集合S_m减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源包含于或等于与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合且如果与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空：且则第1个规则C₁有效。如果与由中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空：则第2个规则C₂有效。在切换之后，中继器对由中继器正确解码的消息减去由目的设备正确解码的消息进行编码。

根据一个实施例，对于b≤时间阈值，集合全部与两个源的第1集合{S₁，S₂}相同并且逻辑规则全部与第1个规则C₁相同。对于b＞时间阈值，集合全部与最多所有源的第2集合S_m相同并且逻辑规则全部与第2个规则C₂相同。如果第1集合{S₁，S₂}减去同由目的设备正确解码的消息相关联的源与同由中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空：则第1个规则C₁有效。如果第2集合S_m减去同由目的设备正确解码的消息相关联的源与同由中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空：则第2个规则C₂有效。在切换之后，中继器对由中继器正确解码的消息减去由目的设备正确解码的消息进行编码。

图7是根据本发明的用于实现根据本发明的中继方法的源S的实施例的简图。通过例如在激活源的屏幕上显示的快捷方式图标之后激活特定软件应用来实现该中继方法。

源S包括编码器CODs、微处理器μPs、存储器MEMs、接收器RECs、和发送器EMs。特定软件应用存储在存储器MEMs中。由微处理器μPs执行该软件应用实现了：

-由编码器CODs将包括CRC的K比特的消息u_S编码为码字c_s，该编码是采用有限增量冗余的类型以便在当前传输周期的当前传输间隔的每个传输子间隔b＝1，2，...，B上传递块使得B个块中的第一个块可以独立于其他块被解码并且使得第一个块之后的每个块包括为第一个块添加冗余的奇偶校验位，块中的每个块能够与第一个块联合地被解码，其中，K和B是自然数，B＞2，

-在交织码字并且然后调制以获得复码字之后在当前传输间隔期间由发送器EMs发送码字c_s的块，目的地是中继器和目的设备，

-由接收器RECs接收源自目的设备的返回路径fdb，该返回路径指示源的消息的正确或不正确解码，

-发送器停止发送其返回路径指示源S的消息u_S的正确解码的块之后的块

-在发送器每次发送块之后，禁止发送器在接收和解码返回路径fdb所需的时间段期间进行任何发送。

图8是根据本发明的能够与MAMRC系统的M个源S₁，...，S_M、和L-1个中继器R₁，...，R_L-1、和目的设备D合作以实现根据本发明的中继方法的中继器R的实施例的简图。通过例如在激活中继器的屏幕上显示的快捷方式图标之后激活特定软件应用来实现该中继方法。

中继器R包括解码器DDU、决策模块DU、微处理器μPr、XOR网络编码器、存储器MEM、和发送器EMr。特定软件应用存储在存储器MEMr中。由微处理器μPr执行该软件应用程序实现了：

-由DDU基于源自源的连续接收块进行检测和解码，以便每个源S估计消息

-由DU检测估计消息中的错误并决定无错估计的消息以便确定在当前子间隔b由中继器正确解码的消息的集合，表示为

-由模块DU基于返回路径fdb确定在子间隔b结束时由目的设备正确解码的消息的集合

-由模块DU在子间隔b上测试存储在存储器MEMr中的逻辑规则的有效性，以便确定中继器可能在子间隔b+1上合作的无错解码的源的消息的选择，

-如果逻辑规则C_b有效，则由模块DU激活对无错解码的消息的选择Msg进行XOR网络编码，以便生成表示信号x_R，

-由发送器EMr向目的设备发射表示信号x_R以及指示所选消息的控制信号。

程序代码的执行意味着模块DU禁止发送器EMr在接收和解码返回路径fdb所需的时间段期间在每次由中继器接收到块之后进行发送。

图9是根据本发明的能够与MAMRC系统的M个源S₁，...，S_M和L个中继器R₁，...，R_L合作以实现根据本发明的中继方法的接收方设备D的简图。在此协作期间，设备D实现用于接收消息的方法。通过例如在激活设备的屏幕上显示的快捷方式图标之后激活特定软件应用来实现用于接收消息的该方法。

设备D包括接收器RECd、解码器DECd、微处理器μPd、存储器MEMd、和发送器EMd。特定软件应用存储在存储器MEMd中。由微处理器μPd执行这个软件应用程序实现了：

-由解码器DECd对由源S₁，...，S_M发送的消息和由中继器发送的信号进行解码以便获得估计消息并检测这些估计消息中的错误，

-由接收器RECd接收由中继器发送的控制信号以便为每个活动中继器确定这个中继器正针对其进行合作的消息的集合S_R，

-由发送器EMd发送返回消息fdb，该返回消息指示由设备D无错估计和解码的消息。

源是例如寻求将消息发射到共同目的设备的用户，该共同目的设备例如是移动接入网络的基站。源由多个中继器(其可以是轻量级基站)和/或例如源中的一个(在该源位于源与基站之间的路径上的情况下)来辅助。源可以例如在其不用于传输这些固有消息的无线电资源上起到中继器的作用。源同样可以是将自己寻址到同一目的设备的基站。

根据特定使用，源对应于移动终端。根据另一种使用，源可以对应于可从同一个终端访问的不同服务，但是在这种情况下，终端配备有至少两个天线，这两个天线在终端与中继器之间以及终端与目的设备之间确定两个不同的传播信道。

Claims (13)

1.一种方法(1)，用于在T个传输的周期的传输间隔期间中继由多个源同时发送的码字，使得码字包括具有索引b的B个块，其第一个块可以独立于其他块被解码，码字对消息u_S进行编码，其中，B和T是自然数，B＞2，T＞1，并且使得所述B个块在所述传输间隔的B个传输子间隔期间被传输，所述方法由半双工中继器实现，所述半双工中继器旨在用于包括所述源(S={S₁，...，S_M})、至少所述中继器、和接收方的电信系统，所述方法包括：

-将由块的索引b索引的源的集合参数化，

-定义由块的索引b索引的逻辑规则使得所述逻辑规则C_b导致通过仅考虑所述集合由所述中继器无错解码的源的集合和由目的设备无错解码的源的集合而确定所述中继器在所述块b的传输之后的传输子间隔上合作的无错解码的源的消息的选择，

-接收阶段(2)，包括：

○接收由所述源发送的所述码字，此阶段包括用于基于所接收的码字来每个源估计与所述源发送的所述码字(c_S)相关联的消息u_S的解码步骤，

○由所述中继器进行错误检测并决定(3)无错解码的消息，所述无错解码的消息确定由所述中继器无错解码的源的集合

-编码并向接收方发射仅表示对所述消息的所述选择的信号的阶段(5)，

所述接收阶段使得在每次从各个源接收块之后，所述中继器接收并解码源自所述目的设备的返回路径，所述返回路径指示是否没有消息或至少一个消息被无错解码，由所述目的设备无错解码的这些消息确定由所述目的设备无错解码的源的集合并且所述方法使得只要所述逻辑规则C_b中的一个有效，所述中继器就从所述接收阶段切换到所述编码和传输阶段(4)。

2.如权利要求1所述的方法(1)，使得所述逻辑规则C_b，b＝1，...，B-1，定义所述中继器可以在非选择性接收模式(C₁)下合作的源和所述中继器可以在选择性接收模式(C₂)下合作的源。

3.如权利要求1所述的方法(1)，其中，所述集合全部与最多所有源的源的同一集合S_m相同其中，所述逻辑规则全部与第1个规则(C₁)相同，一方面如果所述集合S_m减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源包含于或等于与由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合且另一方面如果与由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则此第1个规则(C₁)有效，并且其中，在切换之后，所述中继器对所述集合S的源减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源之后的消息进行编码。

4.如权利要求1所述的方法(1)，其中，对于b≤时间阈值，所述集合全部与最多所有源的源的同一集合S_m相同并且逻辑规则全部与第1个规则(C₁)相同，其中，对于b＞时间阈值，集合为空并且所述逻辑规则全部与第2个规则(C₂)相同，如果所述集合S_m减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源包含于或等于与由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合且如果与由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则第1个规则(C₁)有效，如果与由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源不为空则第2个规则(C₂)有效，并且其中，在切换之后，所述中继器对由所述中继器正确解码的消息减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源进行编码，时间阈值是参数。

5.如权利要求1所述的方法(1)，其中，对于b≤时间阈值，所述集合全部与两个源的第1集合{S₁，S₂}相同并且所述逻辑规则全部与第1个规则(C₁)相同，其中，对于b>时间阈值，集合全部与最多所有源的第2集合S_m相同并且所述逻辑规则全部与第2个规则(C₂)相同，如果第1集合{S₁，S₂}减去同由所述目的设备正确解码的消息相关联的源与同由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空则第1个规则(C₁)有效，如果第2集合S减去同由所述目的设备正确解码的消息相关联的源与同由所述中继器正确解码的消息相关联的源的集合之间的交集不为空则第2个规则(C₂)有效，并且其中，在切换之后，所述中继器对由所述中继器正确解码的消息减去与由所述目的设备正确解码的消息相关联的源进行编码，时间阈值是参数。

6.如权利要求1所述的方法(1)，其中，由源连续发送的从1到b的块的累积是其速率随b减小的代码的码字，1≤b≤B。

7.如权利要求1所述的中继方法(1)，其中，所述返回路径由每个源的主导控制信号组成。

8.如权利要求1至7之一所述的中继方法(1)，包括每个源S：

-将包括CRC的K比特的消息u_S编码为码字c_s，所述编码采用有限增量冗余的类型并且在每个传输子间隔b(1≤b≤B)上传递块使得B个连续块形成所述码字c_s，使得所述第一个块可以独立于其他块被解码并且使得之后的块是为所述第一个块添加冗余的奇偶校验位，

-在调制之后在B个传输子间隔期间发送去往所述中继器和所述目的设备的块

9.如权利要求1至8之一所述的中继方法(1)，其中，在每次发送块之后，源S在接收和解码源自所述目的设备的所述返回路径所需的时间段内不发送，所述返回路径指示所述源的一个或多个消息的正确或不正确解码，并且其中，如果所述源的消息u_S指示被正确解码，则其停止发送所述块。

10.一种旨在用于电信系统以实现如权利要求1至9中任一项所述的中继方法的半双工中继器(R)，所述电信系统包括多个源(S＝{S₁，...，S_M})、至少所述中继器、和接收方，所述半双工中继器包括：

-存储器(MEMr)，用于存储由索引b索引的源的集合的参数化并用于存储由索引b索引的逻辑规则使得所述逻辑规则C_b导致通过仅考虑所述集合由所述中继器无错解码的源的集合和由所述目的设备无错解码的源的集合而确定所述中继器在所述块b的传输之后的传输子间隔上合作的无错解码的源的消息的选择，B是自然数，B＞2，

-解码装置(DDU)，用于基于所接收的与由所述源发送的码字相对应的字来每个源估计与由所述源发送的所述码字相关联的消息，由所述源发送的连续码字对应于B个块，其第一个块可以独立于其他块解码，

-决策模块(DU)，用于每次在接收到块之后估计消息时基于估计消息来决定无错解码的源消息u_s，并确定由所述中继器无错解码的源的集合

-消息的所述选择的网络编码器(ETU)，

-表示到所述目的设备的网络编码消息的信号以及指示所选消息的控制信号的发送器(ETU)，

其特征在于：

-只要所述逻辑规则中的一个有效，所述决定装置(DU)就将对无错解码的消息的选择引导为所述网络编码器(ETU)的输入，通过考虑源自所述目的设备的返回路径(fdb)来确定由所述目的设备无错解码的源的集合所述返回路径指示所述源的一个或多个消息的正确或不正确解码，由所述目的设备无错解码的这些消息确定由所述目的设备无错解码的源的集合

11.一种电信系统，包括多个源(S＝{S₁，...，S_M})、至少一个如权利要求10所述的中继器、和接收方。

12.一种在信息介质上的计算机程序，所述程序包括适用于当所述程序在旨在用于电信系统的中继器中被加载并被执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的中继数字信号的方法的程序指令，所述电信系统包括多个源(S＝{S₁，...，S_M})、至少所述中继器、和接收方。

13.一种信息介质，包括程序指令，所述程序指令适用于当所述程序在旨在用于电信系统的中继器中被加载并被执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的中继数字信号的方法，所述电信系统包括多个源(S＝{S₁，...，S_M})、至少所述中继器、和接收方。