CN109565371A - 针对marc/mamrc系统利用全双工中继器和有限反馈对数字信号的动态和选择性fd-dsdf传输 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旨在用于电信系统的全双工中继器，从而实现中继方法，所述电信系统包括若干个源、至少所述中继器、和接收方。所述中继器(R)包括：‑解码器(DDU)，用于根据在传输的当前间隔t期间由源Sε{S₁,S₂,S_M)发送的对应于包括B_s个块/c⁽¹⁾/_S,t,,c⁽²⁾/_S,t,c^(b)/_S,t,c^Bs)/_S,t的码字c_s,t的连续接收块来针对每个源估计消息，所述码字对K比特的消息u_S,t进行编码；决策模块(DU)，用于在每次接收到块之后估计消息时根据估计消息来决定哪些源消息u_S,t被无错解码；网络编码器(ETU)，用于对无错解码的消息的选择进行编码；以及发射器(ETU)，用于向所述目的设备发射表示网络编码消息的信号以及指示所选消息的控制信号。所述决策模块(DU)通过仅考虑来自所述目的设备的返回路径(fdb)来选择在所述网络编码器(ETU)的输入处的无任何错误解码的消息，所述返回路径指示来自所述源的一个或若干消息的正确或不正确解码。在所述中继器每次接收块(c^(b)/_S,t)之后，所述决策模块(DU)阻止所述发射器在接收和解码所述返回路径(fdb)所需的时间段内发射。

Description

针对MARC/MAMRC系统利用全双工中继器和有限反馈对数字信 号的动态和选择性FD-DSDF传输

技术领域

总体上，本发明涉及数字通信领域。更确切地说，本发明的领域是在MARC(多址中继信道)或MAMRC(多址多中继信道)网络中传输编码数据的领域。MAMRC网络是一种电信系统，对于给定目的设备，该电信系统包括至少四个节点：至少两个发送器和两个中继器。更确切地说，本发明涉及中继，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(目的设备)中的纠错解码的性能。中继由中继器实现，该中继器与源合作以在源与目的设备之间获得更可靠的通信。区分两种类型的中继操作：半双工模式和全双工模式。

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)或经由传感器网络传输数据(例如，用于上载测量)。其适用于所谓的“全双工”(FD)中继器，其中中继器与目的设备之间的链路是非正交的(具有干扰)。在该专利申请中，链路是两个或更多个节点之间的通信信道并且其可以是物理的或逻辑的。当链路是物理链路时，则其通常被称为信道。

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，在若干发射器/接收器共享相同资源(时间、频率和空间)的移动网络中，传输功率必须最大可能限度地降低。

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(编码增益)并因此提高系统的传输效率和可靠性(分集增益)。MARC系统的基本拓扑(如图1所展示)是使得源(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，从而创建从接收器D看到的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)的解码取决于用于信道编码和网络编码的联合解码(称为联合信道和网络解码)的算法。

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变得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。

根据全双工模式，中继器从两个源接收新信息块并同时基于先前接收的块向接收方发射信息项；中继器因此可以在同一频带或不同频带上同时进行接收和发送。与半双工中继器相比，全双工中继器使得可以实现更大的容量。

专利申请WO 2015197990涉及一种MARC系统，根据该系统，源在连续的时间间隔t上发送T个消息。每个消息被编码并且每个码字由在连续时间子间隔上发射的B个块组成。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。该系统实现了一种中继协议，该协议根据称为D-SDF(动态选择性解码和转发)的技术仅发射无错解码的字。中继器处的错误检测基于源消息中包括的CRC(表示循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)的缩写)的验证。动态特性源于在由中继器发送之前驱动对参与网络编码的无错解码的字进行选择的选择方案。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。

此协议使得可以通过具有在当前传输间隔上使用在前一个间隔期间无错解码的消息的选择方案来提高正确解码接收方所接收的消息的概率。

发明内容

本发明涉及在具有至少四个节点的网络中传输数字信号，这四个节点包括两个发送器、至少一个中继器、和接收方，使得当中继器是全双工(其因此可以同时接收和发射)时可以提高传输的能量效率和频谱效率，同时限制中继器和目的设备处的解码复杂性。

本发明的主题是一种由电信系统实现的用于中继消息的方法，该电信系统包括M个源、L个中继器全双工中继器、和目的设备，M>1，L≥1，该方法包括每个中继器并且对于T个传输间隔的当前传输周期，T是自然数，T>1：

-解码以便基于在传输的当前间隔t期间由源S发送的对应于码字c_S，t的连续接收块来每个源估计消息，该码字包括B个块其第一个块可以独立于其他块被解码，码字c_S，t对K比特的消息u_S，t进行编码，这些源同时发送，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-每次在从源接收到块之后估计消息时对估计消息进行错误检测并决定无错解码的源消息u_S，t，

-对所述无错解码的消息的选择进行网络编码，

-向该目的设备发射表示网络编码消息的信号和指示所选消息的控制信号，

-在每次从各个源S接收块之后，该中继器在接收和解码源自该目的设备的反馈所需的时间段期间不发射，该反馈指示一个或多个消息的正确或不正确解码，

-该中继器通过仅考虑该反馈来从由该中继器无错解码的消息中选择要编码的消息。

此外，本发明的主题是一种旨在用于电信系统的全双工中继器，该电信系统包括M个源、L个中继器、和目的设备，M>1，L≥1，对于T个传输间隔的当前传输周期，T是自然数，T>1，该全双工中继器包括：

-解码器，用于基于在传输的当前间隔t期间由源S发送的对应于码字c_S，t的连续接收块来每个源估计消息，该码字包括B个块其第一个块可以独立于其他块被解码，码字c_S，t对K比特的消息u_S，t进行编码，这些源同时发送，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-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，t，

-所述无错解码的消息的选择的网络编码器，以及

-表示到该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。

该中继器使得该决策模块通过仅考虑源自该目的设备的指示这些源的一个或多个消息的正确或不正确解码的反馈来选择无错解码的消息作为该网络编码器的输入，并且使得该决策模块在中继器每次接收到块之后禁止该发送器在接收和解码该反馈所需的时间段期间进行发送。

此外，本发明的主题是一种旨在用于电信系统的数字信号的源，该电信系统包括M个源、L个中继器、和目的设备，M>1，L≥1，该源包括：

-将K比特的包括CRC的消息u_S，t编码为码字c_S，t的编码器，该编码采用有限增量冗余的类型以便在T个传输间隔的当前传输周期的当前传输间隔t的每个传输子间隔b＝1，2，…，B上传递块T是自然数，T>1，使得B个连续块形成该码字c_s，t，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，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-在该当前传输间隔t期间去往这些中继器和该目的设备的码字c_s，t的块的发送器，

-该发送器的控制器，

-源自该目的设备的反馈的接收器，该反馈指示这些源的消息的正确或不正确解码，使得当该反馈指示源S的消息u_S，t的正确解码时，该发送器停止发送该码字c_s，t的块。

该源使得在该发送器每次发送块之后，该控制器禁止该发送器在接收和解码该反馈所需的时间段期间进行任何发送。

因此，该中继器形成MARC(多址中继信道)或MAMRC(多址多中继信道)系统的一部分，该系统包括至少两个源，即中继器和目的设备。该系统可以包括两个以上的源和若干中继器。

这些源同时发送去往同一目的设备的消息，从而使得可以最大可能程度地使用共同频谱资源。这些源以连续的传输间隔t发送T个消息，然而这些传输间隔可以具有可变的持续时间。

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t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，t，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。

该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中的某些消息进行编码。

该中继器是全双工的，其可以同时收听源自目的设备的反馈并进行发射。如果该目的设备正确地解码了源的消息，则其通过反馈上载表明源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，该反馈在时间上与这些源和该中继器的传输复用。基于来自该目的设备的返回，该中继器可以推断出由该目的设备正确解码的消息的集合并且基于其已经无错解码的消息来针对下一子间隔适配其选择。在下一子间隔上，该中继器从其对无错解码的消息的选择中丢弃源i的消息(如果其已经正确解码的话)，然后对其选择的消息进行网络编码。

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。该中继器仅与剩余要由该目的设备解码的消息协作，从而简化由该目的设备对接收的处理，并且从而使得可以至少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。

该中继器还可以利用返回信号以便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源的已经由该目的设备无错解码的消息。

根据一个实施例，该反馈由每个源的主导控制信号组成。

根据这种模式，通过确认类型的控制信号ACK_i进行该指示(确认)。然后，用于发射信号ACK_i的控制信道在时间上与这些源和该中继器的传输复用。该目的设备因此在接收和解码从这些源接收的块之后借助于从这些中继器接收的信号来在每个子间隔b结束时上载控制信号ACK_i。最简单的是每个控制信号包括源i的标识符，因此指定源，并且包括设置为零或一的位，这取决于这个源的消息是否由该目的设备无错解码。

根据一个实施例，该方法包括每个源S：

-将K比特的包括CRC的消息u_S，t编码为码字c_s，t，该编码采用有限增量冗余的类型并且在该当前传输间隔t的每个传输子间隔b上传递块1≤b≤B，使得B个连续块形成该码字c_s，t，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

根据该实施例，可以通过由这些源发送的K比特的消息u_S，t中所包括的CRC类型的代码来执行该中继器对无错解码的消息的检测。

根据一个实施例，在每次发送块之后，源S在接收和解码源自该目的设备的反馈所需的时间段期间不发射，该反馈指示这些源的一个或多个消息的正确或不正确解码，并且其中，如果该源的消息u_S，t被指示被正确解码，则其停止发送块。

因此，每个源考虑反馈以停止其对消息的块的发送(如果这个反馈包括这个源的消息的标识)。该源因此停止发送消息并且从而优化在传输期间其对信道的占用。为了确保该中继方法的因果关系，这些源中的每个源在每次发送块之后是静默的并且持续时间足以接收来自该目的设备的返回并对其进行解码。

根据一个实施例，该源转到该当前传输周期的该当前传输间隔t之后的传输间隔，或者，如果该当前间隔t等于T或者如果所有消息都已由该目的设备正确解码，则转到该当前传输周期之后的周期。

根据这种模式，该源转到该当前周期的该当前传输间隔之后的传输间隔，即，该源清空其对要发送的输入数据的记忆并考虑新的输入数据。

然而，如果该当前间隔t等于T或者如果所有消息都已由该目的设备正确解码，则该源可以转到该当前传输周期之后的周期。

注意到传输周期的所有消息都已由该目的设备无错解码或者注意到已经到达最后一个消息的最后一个块的传输的子间隔的每个中继器可以清空其记忆并准备接收下一个传输周期的消息。

包括网络编码的中继器处的编码使得所有分散的源可以受益于空间分布的网络代码的编码增益而不降低频谱效率。这使得可以在接收方的接收器中实现迭代解码，该迭代解码依赖于在中继器中生成的冗余，而不必增加源的发送器中的功率以便实现系统的覆盖范围的增加和频谱效率的提高。

通过不发送检测到错误的消息，该传输协议避免了更具体地当源-中继器链路不是非常可靠时引入的传输错误的传播。无错检测的消息的交织是当源和中继器使用相同的无线电资源时在该目的设备处联合执行这些源的信号和该中继器的信号的信道解码所需的已知技术。

该传输协议通过对抗错误传播和有效地对抗干扰(当其与该中继器合作时仍然发射对该目的设备有用的信息项)而有助于降低能量消耗。

通过将参与中继器的网络编码的消息限制为尚未由该目的设备正确解码的那些消息，该协议使得可以实现最大效率。该中继器的编码容量因此根据来自该目的设备的返回被调整为适应在每个子间隔上严格需要的编码容量，并且该中继器与该目的设备之间的链路不会被该目的设备已知的信息拥塞。

这些源的同时发送可以在同一个无线电资源(代码或频率)上发生，从而使得可以最大可能程度地使用共同频谱资源；在这种情况下，源-中继器链路是非正交的。因此一方面在这些源与该中继器之间以及另一方面在这些源与该目的设备(接收器)之间的传输期间由于源信号的叠加而在由这些中继器接收的信号之间以及在由该目的设备接收的信号之间存在干扰。

根据一个实施例，这些源在同一个无线电资源上同时发送，在该中继器处解码的步骤是迭代的并且包括联合检测和联合解码。该中继器中的联合检测和联合解码使得可以分离由两个发送器同时发送的流。

在这些源同时发送但在不同频谱资源上发送的情况下，在该中继器处不需要对这些源进行迭代联合检测和解码的步骤。在这种情况下，该中继器可以基于在这些源之间没有干扰的情况下接收的序列来解码这些源的每个消息。一方面源-中继器链路和另一方面源-目的设备链路在这种情况下在频率或代码方面是正交的。

根据一种实现方式，该系统包括若干中继器，则可以说是MAMRC系统。

MAMRC系统可以使得这些中继器不相互收听。

根据特别简单的实现方式，这些中继器通过在不同的无线电资源上发射而不相互干扰。这种实现方式更具体地在对信道的访问是FDMA类型时发生；源在共同频带上访问信道并且每个中继器在特定于每个中继器的频带上访问信道。可选地，其中一个中继器使用与这些源相同的频带。这种实现方式意味着为了恢复L个中继器和M个源的L+1阶数的分集，这些中继器在当L>1时其基数大于二的伽罗瓦(Galois)中实现网络编码。无线电资源的非最佳使用导致简单的协议、相对于适用于MARC系统(具有单个中继器)的全双工中继器稍微修改中继器、以及以比MARC系统的网络解码稍微复杂一些的该目的设备处的网络解码为代价增加该目的设备可以利用的有用信息。

这些中继器使用的频谱资源可以与这些源使用的频谱资源不同。相对于源和中继器的数量使用的不同频谱资源的数量越多，该目的设备处的检测就越简单：该目的设备必须解决更少的冲突。另一方面，增加所使用的不同频谱资源的数量会降低系统的频谱效率。对示例性实施例的描述集中于处理使频谱效率最大化的情况，其他情况通过简化该中继器或该目的设备(或两者)处的接收器来推断。

除了源之外还监听一个或多个中继器的中继器接收信号，MARC系统中的目的设备也是如此。也就是说，其同时检测和解码这些源的消息和由其他中继器发射的表示源的由这些其他中继器无错解码的消息的信息。然而，这种实现方式导致以这些中继器和该目的设备的复杂性的增加为代价的无线电资源和网络编码的最佳使用。在同一时刻，单个或若干中继器可以是活动的。

这些中继器也同样可以是固定中继器或移动中继器。考虑到在人口密集区域中传输的通信密度，中继器的数量可能相当大且远大于两个。实际上，为了覆盖这种区域，可以优选地在基站使用固定中继器，其成本可能明显更高。可替代地，可以使用移动中继器。这些移动中继器通常是移动终端。

根据一个实施例，该中继方法包括消息被无错解码的每个源在网络编码之前进行交织。

对网络编码的输入进行交织使得可以在该目的设备处具有类似于并行级联的结构(类似于分布式turbo码)。根据该目的设备处的网络解码类型，交织在这些源之间可以是或可以不是不同的。

根据一个实施例，网络编码之后是第一交织、信道编码、以及不同于第一交织的第二交织。

该第二交织使得可以将特定签名分配给由该中继器发射的信号，这使得可以在该目的设备处将其与由这些源同时或由另一中继器同时发射的信号区分开。

在该目的设备处分离由该中继器发射的信号之后，该第一交织(可选地根据块可变)允许在网络编码与信道编码之间进行分离(在统计独立性的意义上)。

根据优选实现方式，该中继方法的步骤由结合到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布置在MARC或MAMRC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也同样可以实现，然后通过执行程序来控制其操作。

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通过互联网类型的网络进行下载。

因此，本发明的主题还是一种在信息介质上的计算机程序，该程序包括适用于当所述程序在旨在用于旨在实现根据本发明的用于中继数字信号的方法的MARC或MAMRC系统的中继器中被加载并被执行时实现该中继方法的程序指令。

并且本发明的主题还是一种信息介质，该介质包括程序指令，这些程序指令适用于当所述程序在旨在用于旨在实现根据本发明的用于中继数字信号的方法的MARC或MAMRC系统的中继器中被加载并被执行时实现该中继方法。

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是展示具有两个源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是展示具有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是根据本发明的中继器的实施例的简图，

-图5是一方面源和中继器的传输与另一方面反馈之间的时间复用的简图，

-图6是由中继器R实现的根据本发明的方法的流程图，

-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

本发明的背景是若个源(发送器)S₁，……，S_M希望借助于至少一个全双工中继器{R₁，R₂，…，R_L}将其各自的消息分派到共同目的设备D，如图2所展示。当有若个中继器时，每个中继器可以利用由其他中继器发送的信号。

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层的参数化。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。

源同时进行发送。该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，以辅助源与目的设备之间的通信。该中继器通过可选地利用由系统的其他活动中继器与该中继器同时发射的信号来与源合作。

是具有两个元素的伽罗瓦域，R是实数域，并且是复数域。

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t，t＝1,…,T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，t，消息u_S，t包括使得可以验证消息u_S，t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，t执行编码并将消息u_S，t转换为n_S比特，表示为获得的码字c_s，t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，其都为使得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截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)、速率兼容的删截turbo码(RCPTC)、速率兼容的删截卷积码(RCPCC)、速率兼容的LDPC(速率兼容的低密度校验码(rate compatible low density check code)，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|χ|＝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t，t＝1,…,T而变化，但也同样可以变化。

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。

根据本发明的中继方法由旨在用于MARC或MAMRC系统的全双工中继器实现。MAMRC系统的任何中继器还可以利用由一个或多个中继器发射的(多个)信号来辅助其估计源的消息。

图4展示了根据本发明的这种中继器。该中继器包括检测器和解码器DDU、决策模块DU、以及编码器和发送器ETU。

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。可选地，由一个或多个其他活动中继器发射的序列的联合解码有助于解码源的消息。在同一个无线电资源上同时发送的情况下，由中继器进行的检测和解码是联合和迭代地进行的。

在每个传输间隔t∈{1，…，T}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Ri在子间隔b期间合作的源的消息的集合，并且是指示中继器R_i在块b期间是否合作(发送或静默)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此块b(b＝1，…B)上合作并指示这些中继器中的每个中继器针对哪些源的消息合作。因此，中继器R可以针对每个块确定在每个其他中继器的序列中表示哪些源的消息，并且因此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引导经解码的序列。

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。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。

ETU的编码器对由模块DU选择的消息执行网络编码以生成表示这些消息的信号。此网络编码器例如是所选消息的异或。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WO2015197991中描述的那些。

决策模块DU测试由DDU提供的估计消息的CRC，以确定源的无错解码的消息。其决定中继器是否应该发射以及其应该在T个传输间隔期间的每个子间隔上发射哪个信息项。

决策模块DU还将源自目的设备的反馈fdb作为输入数据。此反馈指示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，t是否被正确解码的指示。

图5的简图展示了反馈与中继器和源的传输的时间复用。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反馈，然后在下一子间隔b+1期间发射信号。

因此，决策模块DU从在当前子间隔b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(也就是说反馈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t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和中继器的消息并且然后尝试解码其尚未正确解码的消息。

在传输间隔t∈{1，…，T}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(R_i∈{R₁，…，R_L})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Ri合作的源的消息的集合，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。

目的设备尝试解码的消息属于可能消息的集合P_t，b(t＝1，…，T)的子集：

P_t，b的初始条件使得：在间隔t，t>1的第一个子间隔开始时的可能消息的集合等于间隔t-1的最后一个子间隔上的可能消息的集合： 并且在间隔t＝1的第一个子间隔开始时的可能消息的集合为空：

如果目的设备在间隔t的子间隔b期间正确解码了源S＝{S₁，…，S_M}的消息，则其在为反馈fdb保留的时间期间上载控制信号ACK_S，该反馈指示源S的消息被正确解码，如图5所展示。

中继器基于反馈推断出在子间隔b结束时由目的设备正确解码的消息的集合此集合包含在可能消息的集合P_t，b中：

的初始条件使得：在当前间隔t，t>1的第一个子间隔开始时由目的设备正确解码的消息的集合等于在前一个间隔t-1的最后一个子间隔结束时由目的设备正确解码的消息的集合 并且在第一个间隔t＝1的第一个子间隔结束时由目的设备正确解码的消息的集合为空：

的初始条件使得在第一个间隔t＝1的第一个子间隔上由中继器正确解码的消息的集合为空： 因此，在第一传输间隔的第一子间隔期间，中继器是静默的。

如果中继器接收到信号ACK_S，则可能出现两种情况。中继器已经正确解码了源S的消息u_S，t，或者中继器尚未正确解码源的消息。

如果中继器已经正确解码了此消息u_S，t，则此消息因此形成在来自DDU的解码器的输出上可用的无错解码的消息的一部分。决策模块DU然后从其选择中丢弃此消息u_S，t。消息u_S，t不被发射到ETU的编码器。

如果中继器尚未正确解码此消息u_S，t，则此消息因此不形成在来自DDU的解码器的输出上可用的无错解码的消息的一部分。其因此不被模块DU选择。此外，根据一个实施例，中继器不再尝试估计此消息u_S，t。

因此，在当前间隔t，1≤t≤T的当前子间隔b，1≤b≤B上，中继器与在当前间隔t的前一个子间隔b-1结束时由中继器正确解码的消息的集合的消息减去在当前间隔t的前一个子间隔b-1结束时由目的设备正确解码的消息的集合的消息合作：并且如果余数集合为空，则中继器保持静默，因为其尚未解码任何目的设备尚未正确解码的消息。

与余数集合合作而不是与由中继器正确解码的消息的集合合作的优点具体是为了辅助其他中继器仅解码剩余要由目的设备解码的消息的集合的消息，因为(中继器相互收听，其仅涉及获取关于剩余要解码的消息即的信息)。

在每次发送块之后，源S在接收和解码源自目的设备的反馈所需的时间段期间不发射，该反馈指示这个源的消息的正确或不正确解码。

一旦源S接收到信号ACK_S，根据一个实施例，其就可以停止发射消息u_S，t。换言之，源基于目的设备已正确解码消息u_S，t的块而停止传输该块之后的块。

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t之后的传输间隔，或者如果当前间隔t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t之后的传输间隔。

图6展示了中继器R实现中继方法的流程图。

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、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4。

检测和解码步骤2由DDU的检测器和解码器实现。此检测和解码步骤基于直到当前子间隔b-1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发送的字以及可选地提供对与由其他中继器发射的信号相对应的经解码序列的估计。检测和解码步骤2生成对源的经解码消息的估计版本

由中继器R检测无错解码的消息并进行决定的步骤3由模块DU实现。在当前传输间隔t＝1,…,T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，决定估计消息是否被无错解码。由中继器在当前子间隔b-1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。

如果一个或多个消息被无错解码，则步骤3利用反馈从这些无错解码的消息中选择将参与编码和发射步骤4的那些消息。此选择仅基于反馈的信息执行。所选消息仅是目的设备尚未无错解码的那些消息。错误检测和决定步骤3在每个块被接收之后根据该选择来提供网络编码并控制传输。

根据一个实施例，如果目的设备已经通过反馈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。

编码并向接收方发射的步骤4由ETU的编码器和发送器实现。在此编码和发射步骤4期间，中继器对在当前子间隔b-1上由中继器无错解码并且尚未由目的设备正确解码的消息进行联合编码，同时添加固有冗余，从而创建网络代码。在此步骤期间，中继器在下一个子间隔b期间发射仅表示无错解码的这些消息的信号以及指示所选消息 的信号。

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COD、微处理器μP、存储器MEM、接收器RECs、和发送器EM。特定软件应用存储在存储器MEM中。由微处理器μP执行此软件应用实现了：

-由编码器COD将K比特的包括CRC的消息u_S，t编码为码字c_s，t，该编码采用有限增量冗余的类型以便在T个传输间隔的当前传输周期的当前传输间隔t的每个传输子间隔b＝1，2，…，B上传递块T是自然数，T>1，使得B个连续块形成该码字c_s，t，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，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-在当前传输间隔t期间由发送器EM发送去往中继器和目的设备的码字c_s，t的块，

-由接收器RECs接收源自目的设备的反馈ACK_S，该反馈指示源的消息的正确或不正确解码，

-当该反馈指示源S的消息u_S，t的正确解码时，发送器停止发送码字c_s，t的块，

-在发送器每次发送块之后，禁止发送器在接收和解码反馈ACK_S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μP、XOR网络编码器、存储器MEM、和发送器EM。特定软件应用存储在存储器MEM中。由微处理器μP执行此软件应用实现了：

-由DDU基于源自源的连续接收块进行解码，以便每个源估计消息，

-由DU检测估计消息中的错误并决定无错估计的消息，

-通过XOR对无错解码的消息的选择进行网络编码，以便生成表示信号x_R，

-由发送器EM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暗示了DU通过仅考虑源自目的设备的指示源的一个或多个消息的正确或不正确解码的反馈ACK_S来选择无错解码的消息作为XOR的输入，并且意味着DU在中继器每次接收到块之后禁止发送器在接收和解码反馈(ACK_S)所需的时间段期间进行发送。

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。在此合作期间，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该用于接收消息的方法。

设备D包括接收器RECd、解码器DECd、微处理器μP、存储器MEM、和发送器EM。特定软件应用存储在存储器MEM中。由微处理器μP执行此软件应用实现了：

-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，t-1，

-由发送器EM发送返回消息ACK_S，该返回消息指示由设备D估计和无错解码的消息。

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。源受到若干中继器(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)的辅助。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。源也同样可以是将自身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 (8)

1.一种由电信系统实现的用于中继消息的方法(1)，所述电信系统包括M个源(S₁，…，S_M)、L个中继器(R₁，…，R_L)全双工中继器、和目的设备(D)，M>1，L≥1，所述方法包括每个中继器并且对于T个传输间隔的当前传输周期，T是自然数，T>1：

-解码以便基于在传输的当前间隔t期间由源S∈{S₁，S₂，…，S_M}发送的对应于码字c_S，t的连续接收块来每个源估计消息，该码字包括B个块其第一个块可以独立于其他块被解码，码字c_S，t对K比特的消息u_S，t进行编码，这些源同时发送，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-每次在从源接收到块之后估计消息时对估计消息进行错误检测并决定无错解码的源消息u_S，t，

-对所述无错解码的消息的选择进行网络编码，

-向所述目的设备(D)发射表示网络编码消息的信号和指示所述所选消息的控制信号，

所述方法的特征在于：

-在每次从各个源S＝{S₁，…，S_M}接收块之后，所述中继器在接收和解码源自所述目的设备的反馈所需的时间段期间不发射，所述反馈指示一个或多个消息的正确或不正确解码，

-所述中继器通过仅考虑所述反馈(fdb)来从由所述中继器无错解码的消息中选择要编码的消息。

2.如权利要求1所述的中继方法(1)，其中，所述反馈由每个源的主导控制信号(ACK_S)组成。

3.如权利要求1和2之一所述的中继方法(1)，包括每个源S：

-将K比特的包括CRC的消息c_s，t编码为码字u_S，t，该编码采用有限增量冗余的类型并且在该当前传输间隔的每个传输子间隔b上传递块t，1≤b≤B，使得B个连续块形成该码字c_s，t，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，

-在调制之后在个传输子间隔期间发送去往该中继器和该目的设备的块B。

4.如权利要求1至3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反馈所需的时间段期间不发射，所述反馈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，t被指示被正确解码，则其停止发送所述块。

5.如权利要求4所述的中继方法(1)，其中，所述源转到所述当前传输周期的所述当前传输间隔t之后的传输间隔，或者如果所述当前间隔t等于T或者如果所有消息都已由所述目的设备正确解码，则转到所述当前传输周期之后的周期。

6.如权利要求1至5之一所述的中继方法(1)，其中，对所述L个中继器与所述目的设备之间的传输信道的访问是根据非正交多址方案。

7.一种旨在用于电信系统的全双工中继器(R)，所述电信系统包括M个源(S₁，…，S_M)、L个中继器(R₁，…，R_L)、和目的设备(D)，M>1，L≥1，对于T个传输间隔的当前传输周期，T是自然数，T>1，所述全双工中继器包括：

-解码器(DDU)，用于基于在传输的当前间隔t期间由源S∈{S₁，S₂，…，S_M}发送的对应于码字c_S，t的连续接收块来每个源估计消息，所述码字包括B个块其第一个块可以独立于其他块被解码，码字c_S，t对K比特的消息u_S，t进行编码，所述源同时发送，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-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，t，

-所述无错解码的消息的选择的网络编码器(ETU)，以及

-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)，

所述全双工中继器的特征在于：

-所述决策模块(DU)通过仅考虑源自所述目的设备的指示所述源的一个或多个消息的正确或不正确解码的反馈(fdb)来选择无错解码的消息作为所述网络编码器(ETU)的输入，

并且所述全双工中继器的特征在于所述决策模块(DU)在所述中继器每次接收到块之后禁止所述发送器在接收和解码所述反馈(fdb)所需的时间段期间进行发送。

8.一种旨在用于电信系统的数字信号的源，所述电信系统包括M个源(S₁，…，S_M)、L个中继器(R₁，…，R_L)、和目的设备(D)，M>1，L≥1，所述源包括：

-将K比特的包括CRC的消息u_S，t编码为码字c_s，t的编码器(COD)，所述编码采用有限增量冗余的类型以便在T个传输间隔的当前传输周期的当前传输间隔t的每个传输子间隔b＝1，2，…，B上传递块T是自然数，T>1，使得B个连续块形成所述码字c_s，t，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所述第一个块添加冗余的奇偶校验位，其中，K和B是自然数，B>2，1≤t≤T，

-在所述当前传输间隔c_s，t期间去往这些中继器和所述目的设备的码字t的块的发送器，

-所述发送器的控制器(μP)，

所述源的特征在于其还包括：

-源自所述目的设备的反馈(fdb)的接收器，所述反馈指示所述源的消息的正确或不正确解码，使得当所述反馈指示所述源S的消息u_S，t的正确解码时，所述发送器停止发送所述码字c_s，t的块，

并且所述源的特征在于，在所述发送器每次发送块之后，所述控制器禁止所述发送器在接收和解码所述反馈(fdb)所需的时间段期间进行任何发送。