JP5074594B2 - 乗算ネットワーク・コーディング - Google Patents
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Description
4−QSM 4相直交振幅変調
ARQ 自動再送要求
AWGN 加算白色ガウス雑音
BPSK 二位相偏移変調
CBR 符号化双方向中継
CRC 巡回冗長検査
CS 合成信号
DPC ダーティ・ペーパ符号化
FEC 前方誤り訂正
GF ガロア体
MRC 最大比合成
MU−ARQ マルチユーザARQ
NACK 否定応答
NC ネットワーク・コーディング
OFDM 直交周波数分割多重
OFDMA 直交周波数分割多元接続
PAM パルス振幅変調〔信号)
PSK 位相偏移変調
SINR 信号対干渉雑音比
SNR 信号対雑音比
で表わしても良い。第一の乗算ネットワーク・コーダ204aは、第一の通信インタフェース206aに対して合成信号208を提供する。
と定義するが、ここでnは一部の情報を搬送するシンボルのインデックスであり、kは信号が属する全ての情報(例えば、データ語k)のインデックスである。記法の簡単化のため、以下の本明細書では、シンボル・インデックスnを省略し、従って、信号を
と表わす。
を知っているとする。合成信号
を送信器402で信号210(1)と210(2)とから形成し、チャネル404を介して受信器406に送信する。信号210(1)、即ちs1は受信器406で未知である。受信器406は、受信した雑音のある、減衰した合成信号
から信号210(1)を取得したい。ここで、hは合成チャネルの振幅、pは送信電力、wは雑音である。この場合、加算白色ガウス雑音(AWGN)として本雑音をモデル化する。
を生成するが、ここで、w´は、実効的にwと同じ統計値を有するAWGNである。
を搬送する合成信号を形成する。それ故、位相変調信号を一緒に乗算してMNC情報
を生成する。この乗算をFECの下で実行しても良い。
をノードeとfに送信する。もっと具体的には、ノードcはMNC情報
をもう一つの中間ノードdに送信し、ノードdはMNC情報
をノードeとノードfに送信する。或いは、ノードcはMNC情報
を直接ノードeとfに送信しても良い。
を持つ合成信号を乗算し、情報Bを取得する。ノードfは、情報Bの複素共役でMNC情報
を持つ合成信号を乗算し、情報Aを取得する。希望の信号を回復するためのこれらの複素共役乗算をFECの下で実行しても良い。乗算ネットワーク・コーディングで、情報Aの信号、情報Bの信号、および/またはMNC情報
の信号は雑音成分を持っていても良い。
を送信するが、ここでαは、送信電力をP3に正規化するスケール係数である。言い換えれば、α=(P3)1/2/(G2P2+σ2)1/2である。変数r3(2)は、ノードv2から受信した中継ノードv3の雑音のある信号であり、w3(2)は、中継ノードv3のノードv2から非復号化メッセージの上部に残された雑音である。
および
のようにそれ自身の信号の影響を元にもどすことができる。SNR結果は、Γ1=Γ23Γ31/(1+Γ23+Γ31)およびΓ2=Γ23Γ32/(1+Γ23+Γ32)であり、ここでΓ23=P2G2/σ2である。
を送信する。
で置き換える。合成信号から明らかなように、二つの雑音項を各々その他と乗算する。上部のSNR限界を提供するよう、この項を次の分析で無視することができるが、その理由は、この項は中間から高位のSNR範囲(ここでは分析は具体的に適用可能である)では小さく、2個の複素ガウス確率変数の統計値は、それらの乗算の後では非複素ガウス分布であるからである。分析で雑音の乗算項を無視するとしても、適切な電力正規化:
を利用する。
および
のようにそれ自身の信号の影響を元に戻すことができる。幾つかの計算の後、SNRを導出できる。逆SNR上部限界は、ノードv1およびv2に対して、Γ1 −1=Γ13 −1+Γ23 −1+Γ31 −1(1+Γ13 −1)(1+Γ23 −1)およびΓ2 −1=Γ13 −1+Γ23 −1+Γ32 −1(1+Γ13 −1)(1+Γ23 −1)である。
Claims (22)
- 乗算ネットワーク・コーディングを実行するように適合された通信ノード(202)であって、
符号化演算を実行するように適合されたエンコーダ(204E)と、
復号化演算を実行するように適合されたデコーダ(204D)と
を備え、
前記エンコーダは、合成信号(208)を形成するために、情報を担持する2以上の信号(210)を乗算するように構成され、
前記デコーダは、受信した合成信号を1以上の複素共役信号(210*)と乗算するように構成されると共に、情報を担持する復号信号を生成するようにさらに構成され、
前記通信ノードは、前記符号化演算により、送信通信モード(312)のための乗算ネットワーク・コーディングによる符号化を少なくとも部分的に実行するように構成され、かつ、前記復号化演算により、受信通信モード(314)のための乗算ネットワーク・コーディングによる復号化を少なくとも部分的に実行するように構成されている
ことを特徴とする通信ノード。 - 前記1つ以上の複素共役信号は、複素共役となっている少なくとも1つの情報担持信号を含むことを特徴とする請求項1に記載の通信ノード。
- 前記1以上の複素共役信号は、複素共役となっている少なくとも1つの合成信号を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の通信ノード。
- 前記情報を担持する2以上の信号は位相領域を有し、該信号の該位相領域において情報を搬送することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信ノード。
- 前記情報を担持する2以上の信号は、該信号の前記位相領域において情報を搬送するが、該信号の振幅においては情報を搬送しないことを特徴とする請求項4に記載の通信ノード。
- 前記情報を担持する2以上の信号はそれぞれ、実質的に一定の絶対振幅値を少なくともシンボルからシンボルまでの間において有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信ノード。
- 前記情報を担持する2以上の信号は、変数n及びkを有する
の形態を有する式によってそれぞれ定義され、
前記変数nは、1つの情報を搬送するシンボルのインデックスであって、
前記変数kは、前記信号と関連する情報の全てのセットのインデックスである
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信ノード。 - 前記通信ノードは、符号化双方向中継(CBR)シナリオ(800)を扱うために、前記乗算ネットワーク・コーディングによる符号化、または、前記乗算ネットワーク・コーディングによる復号化を実行するように適合されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の通信ノード。
- 乗算ネットワーク・コーディングを実行するように適合された通信ノードにおける方法であって、
合成信号を形成する工程と、
前記合成信号を送信する工程(304)と、
別の合成信号を受信する工程(306)と、
前記受信した合成信号から、情報を担持する復号信号を生成する工程と
を備え、
前記形成工程は、符号化演算において、2以上の情報担持信号(210)を乗算することにより前記合成信号を形成する工程を含み、
前記生成工程は、復号化演算において、前記受信した合成信号と1以上の複素共役信号(210*)とを乗算することにより、前記情報を担持する復号信号を生成する工程を含み、
前記通信ノードは、前記形成工程の実行により、送信通信モード(312)のための乗算ネットワーク・コーディングによる符号化を少なくとも部分的に実行するように構成され、かつ、前記生成工程の実行により、受信通信モード(314)のための乗算ネットワーク・コーディングによる復号化を少なくとも部分的に実行するように構成されている
ことを特徴とする方法。 - 前記形成工程は、少なくとも1つの信号が雑音成分を含む前記2以上の情報担持信号を乗算する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記生成工程は、前記受信した合成信号を1以上の複素共役信号と乗算する工程を含み、
前記1以上の複素共役信号の少なくとも1つは雑音成分を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の方法。 - 前記生成工程は、前記受信した合成信号を1以上の複素共役信号と乗算する工程を含み、
前記受信した合成信号は雑音成分を含むことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の方法。 - 前記生成工程は、前記受信した合成信号を1以上の複素共役信号と乗算する工程を含み、
前記受信した合成信号は減衰されていることを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の方法。 - 前記生成工程は、前記受信した合成信号について実行され、前記合成信号は、前方誤り訂正(FEC)符号化がなされており、
前記方法はさらに、前記生成工程の後に、前記情報を担持する復号信号についてFEC復号化を実行する工程を備えることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の方法。 - 前記受信した合成信号は、ある値を有する複素チャネル振幅成分を含み、
前記生成工程は、前記受信した合成信号の複素チャネル振幅成分の前記値を知ることなく、当該受信した合成信号を乗算することにより、前記情報を担持する復号信号を生成する工程を含むことを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の方法。 - 前記情報を担持する復号信号から、該復号信号を更に処理することによって前記情報を抽出する抽出工程(310)をさらに備えることを特徴とする請求項9乃至15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記抽出工程は、前記受信した合成信号、または、前記情報を担持する復号信号について、等化処理を行うことなく前記情報を担持する復号信号から該情報を抽出する工程を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記抽出処理は、
前方誤り訂正(FEC)復号化を、前記情報を担持する復号信号について実行する工程と、
前記情報を抽出するために、前記復号信号を復調する工程と
を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記抽出工程は、前記情報を担持する復号信号と、直接に受信したバージョンの情報を担持する前記信号とについて、最大比合成(MRC)を実行する工程を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 乗算ネットワーク・コーディングを実行するように適合されたシステムであって、
第1の通信ノード(202a)と、
第2の通信ノード(202b)と
を備え、
前記第1の通信ノードは、乗算エンコーダ(204E)、送信器(502)及び第1の受信器(504)を含み、
前記第1の受信器は、第1の情報を担持する第1の信号(210(1))と、第2の情報を担持する第2の信号(210(2))とを受信するように適合され、
前記乗算エンコーダは、前記第1の信号と前記第2の信号とを乗算することにより合成信号(208)を形成するように適合され、該合成信号は、前記第1の情報と前記第2の情報とを含む乗算ネットワーク・コーディングされた情報(212)を担持し、
前記送信器は、前記合成信号を送信するように適合され、
前記第2の通信ノードは、乗算デコーダ(204D)及び第2の受信器(504)を含み、
前記第2の受信器は、前記合成信号を前記第1の通信ノードの前記送信器から受信するように適合されると共に、前記第2の情報を担持する前記第2の信号を受信するようにさらに適合され、
前記乗算デコーダは、前記第2の信号の複素共役(210*(2))を生成するように適合されると共に、前記合成信号と前記第2の信号の複素共役とを乗算することにより前記第1の信号を取得するように更に適合され、該取得された前記第1の信号は、前記第1の情報を担持している
ことを特徴とするシステム。 - プロセッサが実行可能な命令であって、乗算ネットワーク・コーディングによる符号化を実行するように適合されており、実行された場合に通信ノード(202a−S)が以下の工程を実行する命令を記憶した記憶媒体であって、
第1の情報を担持する第1の信号(210(1))を受信する工程(602)と、
第2の情報を担持する第2の信号(210(2))を受信する工程(604)と、
符号化演算において前記第1の信号と前記第2の信号とを乗算して、乗算ネットワーク・コーディングされた第1の情報と第2の情報(212)とを担持する合成信号(208)を形成する形成工程と、
前記合成信号を別のノードへ送信する工程(608)と
を備え、
前記通信ノードは、少なくとも部分的に、乗算ネットワーク・コーディングによる符号化を前記形成工程において実行するように適合されていることを特徴とする、記憶媒体。 - プロセッサが実行可能な命令であって、乗算ネットワーク・コーディングによる符号化を実行するように適合されており、実行された場合に通信ノード(202b−R)が以下の工程を実行する命令を記憶した記憶媒体であって、
第2の情報を担持する第2の信号(210(2))を受信する工程(612)と、
前記第2の信号の複素共役(210*(2))を生成する工程(614)と、
第1の情報と第2の情報とを含み、乗算ネットワーク・コーディングされた情報(212)を担持する合成信号(208)を受信する工程(616)と、
前記合成信号に、前記第2の信号の複素共役を乗算することにより、前記第1の情報を担持する第1の信号(210(1))を取得する取得工程と
を備え、
前記通信ノードは、少なくとも部分的に、乗算ネットワーク・コーディングによる復号化を前記取得工程において実行するように適合されていることを特徴とする、記憶媒体。
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