数据传输的方法和设备
技术领域
本发明涉及通信领域,并且更具体地,涉及数据传输的方法和设备。
背景技术
协作通信,其思想最初来源于中继通信,就是用户与其他中继节点之间通过协作来进行信息传输,保障用户和目的节点之间的通信。基于中继的下一代网络架构已经成为目前的研究热点,它通过协作传输技术,不仅可以支持源节点与目的节点之间的直接通信,而且通过引入一个或多个中继节点,使得源节点发出的信息还能由各中继节点经过一定方式的处理后再转发至目的节点。这种多跳传输方式绕开阻碍电波传输的建筑物等障碍物,在一定程度上克服了大尺度衰落的影响,减少了收发终端间的路径损耗,降低了设备的发射功率,从而抑制系统干扰并提高信号的信噪比。此外,由于目的节点可根据不同的合并方式对来自不同发射节点的信号进行接收处理,协作传输还可以显著地抵抗信道上小尺度衰落的影响,在一定程度上改善信号的传输环境,获得不同的分集增益。
网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术,其思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理,然后转发给下游节点。如果利用了网络编码,在网络的中间节点不再是简单的存储转发,而是将接收信息进行编码并非发送出去,从而提高网络的容量和鲁棒性。网络编码与协作通信有机结合,可以进一步提升系统性能。
但是现有的网络编码与协作通信结合的技术方案中,还存在传输效率低的问题,还需要进一步提高传输效率或传输灵活性。
发明内容
本发明实施例提供一种数据传输的方法和设备,能够提高传输效率或传输灵活性。
第一方面,提供了一种数据传输的方法,该方法包括:中继节点接收目标节点发送的中继节点所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或
两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;中继节点接收两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的源信号;中继节点对接收到的两个或两个以上的源信号进行网络编码;中继节点将得到的网络编码后的信号用该SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到中继信号;中继节点向目标节点发送该SCMA码本映射得到中继信号。
第二方面,提供了一种数据传输的方法,该方法包括:目标节点分别向两个或两个以上的源节点发送源节点所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;目标节点向中继节点发送中继节点所使用的SCMA码本信息;目标节点接收中继节点发送的中继信号,该中继节点发送的中继信号是中继节点接收该两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的第一源信号,对接收到的两个或两个以上的第一源信号进行网络编码并将得到的网络编码后的信号用该中继节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射所得到至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;目标节点接收至少一个该源节点发送第二源信号,该第二源信号为源节点用源节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到的;其中该第二源信号和中继信号是用同一时频资源发送的。
第三方面,提供了一种数据传输的方法,该方法包括:源节点接收目标节点发送的第一资源信息;源节点在该第一资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送第一源信号;源节点接收目标节点发送的第二资源信息和该源节点使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;源节点在该第二资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送该第二源信号,该第二源信号为源节点使用该SCMA码本信息所指示的SCMA码本对数据进行码本映射得到至少两个以上调制符号。
第四方面,提供了一种数据传输的设备,该设备包括:该设备700包括:
总线710;与该总线相连的处理器720;与该总线相连的存储器730;与该总线相连的发射机750;与该总线相连的接收机740;其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收目标节点发送的该设备所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;并且控制该接收机接收两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的源信号;该处理器还用于将得到的网络编码后的信号用该SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到中继信号,中继信号为至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机向目标节点发送该SCMA码本映射得到中继信号。
第五方面,提供了一种数据传输的设备,该设备包括:该设备800包括:总线810;与该总线相连的处理器820;与该总线相连的存储器830;与该总线相连的发射机850;与该总线相连的接收机840;其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机分别向两个或两个以上的源节点发送源节点所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;并且控制该发射机向中继节点发送中继节点所使用的SCMA码本信息;该处理器还通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收中继节点发送的中继信号,该中继节点发送的中继信号是中继节点接收该两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的第一源信号,对接收到的两个或两个以上的第一源信号进行网络编码并将得到的网络编码后的信号用该中继节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射所得到至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;并控制接收机接收两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的第二源信号,该第二源信号为源节点用源节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到的;其中该第二源信号和中继信号是用同一时频资源发送的。
第五方面,提供了一种数据传输的设备,该设备包括:该设备900包括:
总线910;与该总线相连的处理器920;与该总线相连的存储器930;与该总线相连的发射机950;与该总线相连的接收机940;其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收目标节点发送的第一资源信息;并控制该接收机接收目标节点发送的第二资源信息和该源节点使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机在该第一资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送第一源信号;并控制该发射机在该第二资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送该第二源信号,该第二源信号为源节点使用该SCMA码本信息所指示的SCMA码本对数据进行码本映射得到至少两个以上调制符号。
根据本发明实施例的数据传输的方法和设备,中继节点可以发送SCMA码本映射的网络编码信号,因此使得中继节点和源节点在同一个时频资源发送信号成为可能,增加了系统传输的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是适用本发明的数据传输的方法的通信系统的示意图。
图2是SCMA码本映射处理的示意图。
图3是SCMA译码的示意图。
图4是功能节点更新示意图。
图5是变量节点更新示意图。
图6是根据本发明一实施例的数据传输的方法的流程示意图。
图7是根据本发明一实施例的数据传输的方法的流程示意图。
图8是根据本发明一实施例的数据传输的方法的流程示意图。
图9是根据本发明一实施例的数据传输的方法的流程示意图。
图10是根据本发明一实施例的数据传输的设备的示意性结构图。
图11是根据本发明一实施例的数据传输的设备的示意性结构图。
图12是根据本发明一实施例的数据传输的设备的示意性结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如,部件可以是但不限于,在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中,部件可位于一个计算机上和/或分布在2个或更多个计算机之间。此外,这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据,例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。
此外,本发明的各个方面或特征可以实现成方法、装置或使用标准编程和/或工程技术的制品。本申请中使用的术语“制品”涵盖可从任何计算机可读器件、载体或介质访问的计算机程序。例如,计算机可读介质可以包括,但不限于:磁存储器件(例如,硬盘、软盘或磁带等),光盘(例如,CD(Compact Disk,压缩盘)、DVD(Digital Versatile Disk,数字通用盘)等),智能卡和闪存器件(例如,EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory,可擦写可编程只读存储器)、卡、棒或钥匙驱动器等)。另外,本文描述的各种存储介质可代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可包括但不限于,无线信道和能够存储、包含和/或承载指令和/或数据的各种其它介质。
首先对本发明实施例所应用的环境进行说明,如图1所示为本发明实施例应用的一种无线中继网络结构图。由图中可知,该无线中继网络包括源节点S1-SNs、中继节点R和目的节点D,其中中继节点R和目的节点D可以为
多天线结构。图中实线表示源节点向中继节点和目的节点进行发送源信号,可以采用定向发送或者广播的方式。虚线表示中继节点向目的节点发送中继信号,可以采用定向发送或者广播的方式。当然,在实际情况中,该无线中继网络中可以包括多个中继节点,但是对于每一个中继节点,它们所执行的操作都是相类似的,因此在此只图示了一个中继节点的情况。
源节点可以为网络设备,其中网络设备可以是用于与移动设备通信的设备,网络侧设备可以是GSM(Global System of Mobile communication,全球移动通讯)或CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)中的BTS(Base Transceiver Station,基站),也可以是WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)中的NB(NodeB,基站),还可以是LTE(Long Term Evolution,长期演进)中的eNB或eNodeB(Evolutional Node B,演进型基站)或接入点,或者车载设备、可穿戴设备,未来5G网络中的网络侧设备或者未来演进的PLMN(Public Land Mobile Network,公共陆地移动网络)网络中的网络设备。
源节点S1至SNs可以是终端设备也可以称为用户设备(UE,User Equipment)用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。接入终端可以是蜂窝电话、无绳电话、SIP(Session Initiation Protocol,会话启动协议)电话、WLL(Wireless Local Loop,无线本地环路)站、PDA(Personal Digital Assistant,个人数字处理)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备,未来5G网络中的终端设备或者未来演进的PLMN(Public Land Mobile Network,公共陆地移动网络)网络中的终端设备。。
下面稀疏码多址接入(SCMA,Sparse Code Multiple Access)做一个介绍,SCMA是一种非正交的多址接入技术,当然本领域技术人员也可以不把这个技术称之为SCMA,也可以称为其他技术名称,在本发明中不作为对于保护范围的限制。该技术借助SCMA码本在相同的传输资源上传输多个不同的数据流,其中不同的数据流使用的SCMA码本不同,从而达到提升资源的利用率。数据流可以来自同一个终端设备也可以来自不同的终端设备。
SCMA码本为两个或两个以上码字的集合。
其中,码字可以为多维复数域向量,其维数为两维或两维以上,用于表示数据与两个或两个以上调制符号之间的映射关系,该调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号,数据可以为二进制比特数据或者多元数据。可选的,零调制符号和非零调制符号的关系可以为零调制符号个数不少于非零调制符号个数。
SCMA码本由两个或两个以上的码字组成。SCMA码本可以表示一定长度的数据的可能的数据组合与SCMA码本中码字的映射关系。
SCMA技术通过将数据流中的数据按照一定的映射关系直接映射为SCMA码本中的码字即多维复数向量,实现数据在多个资源单元上的扩展发送。这里的数据可以是二进制比特数据也可以是多元数据,多个资源单元可以是时域、频域、空域、时频域、时空域、时频空域的资源单元。
图2示出了以6个数据流复用4个资源单元作为举例的SCMA的码本映射处理(或者说,编码处理)的示意图,如图2所示,6个数据流组成一个分组,4个资源单元组成一个编码单元。一个资源单元可以为一个子载波,或者为一个资源粒子(英文为:Resource Element,英文缩写为:RE),或者为一个天线端口。在图2中,数据流和资源单元之间有连线表示至少存在该数据流的一种数据组合经码字映射后会在该资源单元上发送非零的调制符号,而数据流和资源单元之间没有连线则表示该数据流的所有可能的数据组合经码字映射后在该资源单元上发送的调制符号都为零。数据流的数据组合可以按照如下阐述进行理解,例如,二进制比特数据流中,00、01、10、11为所有可能的两比特数据组合。为了描述方便,每个数据流的数据分别表示为s1至s6,每个资源单元发送的符号分别表示为x1至x4,并且数据流和资源单元之间的连线表示该数据流的数据经扩展后会在该资源单元上发送调制符号,其中,该调制符号可以为零符号,也可以为非零符号,数据流和资源单元之间没有连线则表示该数据流的数据经扩展后不会在该资源单元上发送调制符号。
从图2中可以看出,每个数据流的数据经扩展后会在多个资源单元上发送,同时,每个资源单元发送的符号是来自多个数据流的数据经扩展后的非零调制符号的叠加。例如数据流3的数据s3经扩展后会在资源单元1和资源单元2上发送非零调制符号,而资源单元3发送的数据x2是数据流2、数据流4和数据流6的数据s2、s4和s6分别经扩展后得到的非零调制符号的
叠加。由于数据流的数量可以大于资源单元的数量,因而该SCMA系统可以有效地提升网络容量,包括系统的可接入用户数和频谱效率等。
SCMA码本中的码字通常具有如下形式:
而且,相对应的SCMA码本通常具有如下形式:
其中,N为大于1的正整数,可以表示为一个编码单元所包含的资源单元数量,也可以理解为码字的长度;Qm为大于1的正整数,表示SCMA码本中包含的码字数量,可以与调制阶数对应,例如,在采样四相相移键控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying)或4阶调制时Qm为4;q正整数,且1≤q≤Qm;SCMA码本和码字所包含的元素cn,q为复数,cn,q数学上可以表示为:
cn,q∈{0,α*exp(j*β)},1≤n≤N,1≤q≤Qm
α可以为任意实数,β可以为任意值,N和Qm可以为正整数。
并且,SCMA码本中的码字可以和数据形成一定映射关系,例如SCMA码本中的码字可以与2比特数据形成一种映射关系。
结合上述图2,当数据流与资源单元之间有连线时,数据流对应的SCMA码本和SCMA码本中的码字应具有如下特点:SCMA码本中至少存在一个码字在相应的资源单元上发送非零的调制符号,例如,数据流3和资源单元1之间有连线,则数据流3对应的SCMA码本至少有一个码字满足c1,q≠0,1≤q≤Qm;
当数据流与资源单元之间没有连线时,数据流对应的SCMA码本和SCMA码本中的码字应具有如下特征:SCMA码本中所有码字在相应的资源单元上发送为零的调制符号,例如,数据流3和资源单元3之间没有连线,则数据流3对应的SCMA码本中的任意码字满足c3,q=0,1≤q≤Qm。
综上所述,当调制阶数为QPSK时,上述图2中数据流3对应的SCMA码本可以具有如下形式和特征:
其中,c
n,q=α*exp(j*β),1≤n≤2,1≤q≤4,α和β可以为任意实数,对任意q,1≤q≤4,c
1,q和c
2,q不同时为零,且至少存在一组q
1和q
2,1≤q
1,q
2≤4,使得
且
举例地,如果数据流3的数据s3为“10”,则根据前述映射规则,该数据组合映射为码字即4维复数向量:
在非正交多址接入系统中,如图2所示的二分图也可以用特征矩阵来表示。特征矩阵可以具有如下形式:
其中,rn,m表示该特征矩阵中的元素,m和n为自然数,且1≤n≤N,1≤m≤M,N行分别表示一个编码单元中的N个资源单元,M列分别表示一个分组中复用的数据流的数量。虽然特征矩阵可以用通用的形式表达,但是特征矩阵可以具有如下特征:
(1)特征矩阵中的元素rn,m∈{0,1},1≤n≤N,1≤m≤M,其中,当rn,m=1时,以对应的二分图可以解释为第m个数据流与第n个资源单元之间有连线,当然,rn,m=1也可以理解为该第m个数据流中至少存在一种数据组合经码字映射后在第n个资源单元上发送非零调制符号;当rn,m=0时,以对应的二分图可以解释为第m个数据流与第n个资源单元之间没有连线,当然,rn,m=0也可以理解为该第m个数据流的所有可能的数据组合经码字映射后在该第n个资源单元上发送零调制符号;
(2)进一步地,可选地,特征矩阵中的0元素的数量不少于1元素的数量,从而体现稀疏编码的特性。
同时,特征矩阵中的列可以称为特征序列,并且该特征序列可以具有如下表达形式:
因此,特征矩阵也可以认为是由一系列的特征序列组成的矩阵。
结合上述对特征矩阵的特征描述,对于图2中给出的示例,相应的特征矩阵可以表示为:
而与图2中的数据流3使用的码本
相对应的特征
序列可以表示为:
由此可以认为,码本与特征序列的对应关系是一对一的关系,即一个码本唯一地对应一个特征序列;而特征序列与码本的对应关系可以是一对多的关系,即一个特征序列可以对应一个或一个以上的码本。因此特征序列可以理解为:特征序列对应一个或多个码本,每个特征序列由零元素和1元素组成,零元素表示所对应的码本中的所有码字在该零元素相应位置的调制符号全为零调制符号,该1元素表示所对应的码本中的所有码字在该1元素相应位置的调制符号不全为零调制符号或全为非零调制符号。
其中,特征序列与码本之间的对应关系可以由以下两个条件确定:
(1)码本中的码字具有的调制符号总数量与对应的特征序列具有的元素总数量相同;
(2)对于特征序列中的任意一个1元素,都能在对应的码本中至少找到一个码字,使得该码字在该1元素位置的调制符号不为零调制符号;对于特征序列中任意一个零元素,对应的码本中的所有码字在该零元素相应位置的调制符号全为零调制符号。
因而,在本发明实施例中,码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;每个特征矩阵由两个或两个以上的特征序列组成,每个特征矩阵对应一个或多个码本,每个特征序列也对应一个或多个码本,特征序列由零元素和1元素组成,该零元素表示所对应的码本中的所有码字在该零元素相应位置的调制符号全为零调制符号,该1元素表示所对应的码本中的所有码字在该1元素相应位置的调制符号不全为零调制符号或全为非零调制符号。
在本发明实施例中,多个码本可以被划分为一个或多个码本簇,每个码本簇可以包括一个或多个码本,对于同一码本簇中的任意两个码本,例如码本a和码本b,具有如下特征:码本a中的码字与码本b中的码字具有的调制符号总数量相同。因而,码本簇中的码本满足所有码字具有的调制符号总数量相同,即所有码字的长度相同,也即数据流复用的资源单元的数量相同。
在本发明实施例中,多个码本还可以被划分为一个或多个码本集,每个
码本集可以包括一个或多个码本,对于同一码本集中的任意两个码本,例如码本c和码本d,具有如下特征:(1)码本c中的码字与码本d中的码字具有的调制符号总数量相同;(2)对于码本c中的所有码字的调制符号都为零调制符号的位置,码本d中的所有码字的调制符号在该位置上也都为零调制符号。
仍以图2为例进行说明,并假设调制阶数为QPSK,图2中的数据流1使用的码本可以表示为码本1,数据流3使用的码本可以表示为码本3,码本1和码本3可以分别表示为:
其中,e
n,q=α*exp(j*β),n∈{2,4},1≤q≤4,α和β可以为任意实数,对任意q,1≤q≤4,e
2,q和e
4,q不同时为零,且至少存在一组q1和q2,使得
且
1≤q1≤4且1≤q2≤4。
码本1的所有码字在位置3(即对应于第3个资源单元,n=3)的调制符号都为零调制符号,码本3的所有码字在位置3的调制符号也都为零调制符号;但码本1的所有码字在位置1(即对应于第1个资源单元,n=1)的调制符号都为零调制符号,而码本3的所有码字在位置1的调制符号不是都为零调制符号,因而码本1与码本3不属于相同的码本集。
又例如,对于具有如下特征的码本2而言,该码本2可以表示为:
其中,d
n,q=α*exp(j*β),1≤n≤2,1≤q≤4,α和β可以为任意实数,对任意q,1≤q≤4,d
1,q和d
2,q不同时为零,且至少存在一组q1和q2,使得
且
1≤q1≤4且1≤q2≤4。
码本2的所有码字在位置1和2(即对应于第1个和第2个资源单元,n=1,2)的调制符号都为零调制符号,码本3的所有码字在位置1和2的调制符号也都为零调制符号,并且码本2的所有码字仅在位置1和2的调制符号都为零调制符号,码本3的所有码字也仅在位置1和2的调制符号都为零
调制符号,即码本2和码本3对于所有码字的调制符号都为零调制符号的位置相同,都为位置1和位置2,因而,码本2与码本3属于相同的码本集。
综上所述,在本发明实施例中,每个码本簇包括一个或多个码本集,每个码本集包括一个或多个码本,每个码本由两个或两个以上的码字组成,其中,每个码本簇满足相同码本簇中的码字具有的调制符号总数量相同,每个码本集满足相同码本集中的码字具有的调制符号总数量相同,并且相同码本集中任意一个码本对于所有码字的调制符号都为零调制符号的位置相同。
还应理解,在非正交多址接入系统中,可以直接表示和存储码本,例如直接存储上文中所述的码本或码本中的各个码字,或者仅存储码字中对应特征序列元素为1元素的位置上的调制符号等。因而,在应用本发明时,需要假设非正交多址接入系统中的网络设备和终端设备都可以存储预先设计的以下部分或全部内容:
(1)一个或多个特征矩阵:
其中r
n,m∈{0,1},1≤n≤N,1≤m≤M,M和N均为大于1的正整数,其中M可以表示复用的数据流的数量,N可以表示一个编码单元所含有的资源单元的数量,也可以理解为码字的长度;
(3)一个或多个码本:
其中Q
m≥2,Q
m可以表示该码本对应的调制阶数,每个码本可以对应一种调制阶数,其中,N为大于1的正整数,可以表示为一个编码单元所含有的资源单元的数量,也可以理解为码字的长度。
下面对SCMA译码做介绍:
SCMA译码的方法很多,比如用MPA(Message Passing Algorithm)算法,或者用目标遗传算法等算法实现,在此仅就MPA作为介绍。
MPA的译码方式可以看做是一种消息传递的过程,这里的“消息”指的是对目标解码信号的一种猜测。MPA是一种迭代译码算法,它利用数据流和资源单元之间的多次信息传递迭代从而达到收敛译码的效果。从理论上讲SCMA的译码问题属于多项式复杂程度的非确定性问题,而MPA作为一种贪婪迭代算法,MPA具有较低的算法复杂度,这是由于信号在频域稀疏扩展带来的。
如图3,假设4个资源单元对应的节点称为资源单元,也可称之为功能节点(Function Node,记作FN),假设6个用户对应的节点称为数据流,这也可以称之为变量节点(Variable Node,记作VN),这里的用户可以指互不相同的用户,也可以是少于6的用户,其中两个数据流出自一个用户。下面为了能够很好地描述译码的算法,采用变量节点和功能节点的描述方式,FN和VN之间的连线称为“边”。下表列出SCMA中使用的一些变量术语:
变量术语 |
描述 |
J=4 |
4个FN |
K=6 |
6个VN |
df=3 |
每个FN与3个VNs相连 |
dv=2 |
每个VN与2个FNs相连 |
M=|Cx|=4 |
用户信源的调制阶数,如M=4 |
ap(init)=1/M |
VNs上的初始状态为每个星座 |
Ni=5 |
MPA译码的迭代次数 |
MPA在迭代前需要进行一定量的复数运算,记为f(.),其具体表达式为:
其中yn,r1为接收端在第n个资源单元和第r1跟接收天线上收到的信号,hn,k,r1为用户k在在第n个资源单元和第r1跟接收天线对应的上行信道,Ck(i)为用户k的SCMA码本中的第i个码字,No,n,r1为第n个资源单元和第r1跟
接收天线上的噪声。可见计算函数f(.)需要四个输入信息,分别为:接收信号y,信道估计h和噪声估计N,和每个用户对用的码本信息。这里需要将在计算好的f(.)进行存储,以便后续模块更新时使用。在f(.)计算完毕之后,MPA需要经过多次迭代从而达到收敛,每一次迭代过程可以分为两个步骤:FN节点的更新和VN节点的更新。迭代结束后需要进行LLR的计算并输出给后续Turbo译码器。
首先,MPA在迭代前需要进行一定量的复数运算,记为f(.),其具体表达式为:
其中yn,r1为接收端在第n个资源单元和第r1跟接收天线上收到的信号,hn,k,r1为用户k在在第n个资源单元和第r1跟接收天线对应的上行信道,Ck(i)为用户k的SCMA码本中的第i个码字,No,n,r1为第n个资源单元和第r1跟接收天线上的噪声。可见计算函数f(.)需要三个输入,分别为:接收信号y,信道估计h和噪声估计N。这里需要将在计算好的f(.)进行存储,以便后续模块更新时使用。
随后,在f(.)计算完毕之后,MPA需要经过多次迭代从而达到收敛,每一次迭代过程可以分为两个步骤:FN节点的更新和VN节点的更新。
最后,在迭代结束后需要进行LLR的计算并输出给后续Turbo译码器。功能节点和变量节点的更新以及LLR计算模块的具体描述见下文:
功能节点FN的更新
FN根据(与之相连的)VNs传递来的后验概率,对每个相连的VN分别统计SCMA各码字的后验概率,并将概率消息传递给对应的VN。
见图4,以更新三条边为例,每个FN连接df=3个VNs,每次迭代过程中,FN需要更新相连的3个VN的信息。这里暂且将图中标识的FN定义为FNn,其相连的3个VN依次称为VNk,VNa,VNb,那么从FNn到VNk的更新公式为:
其中:
·i表示VNk对应的SCMA码本中的第i个码字;
·yn是第n个资源单元上的接收信号;
·No,n是第n个资源单元上的噪声功率估计;
·Hn是所有VNs到FNn的信道估计矩阵;
·α表示VN
a所对应的SCMA码本中的第α个码字,
表示从VN
a传递给FN
n的信息;
·β表示VN
b所对应的SCMA码本中的第β个码字,
表示从VN
b传递给FN
n的信息。
·函数φn(·)表示Ck(i)的条件信道概率(CCP,Conditional Channel Probability),具体的表达式为;
相同地,从FNn到VNa,从FNn到VNb传递的信息可以分别由下面公式计算得到:
当我们遍历n=1…4,这样就完成了所有功能节点(FN1到FN4)的更新。
变量节点VN的更新
在所有的FN更新后,VN需要根据(与之相连的)FN传递来的后验概率,统计每个SCMA码字的后验概率,并将概率消息传递给对应的FN。
见图5,以更新两条边为例,每个VN连接dv=2个FNs,迭代过程中,VN需要同时更新相连的2个FNs的信息。以VNk为例,从VNk到FNn的更新公式为:
其中!n表示除FN
n外的其他同VN
k相连的FNs,ap
k(i)表示
的先验概率,初始先验概率设置为
由于ap
k(i)一般情况下是个常数,所以VNs的更新公式可以简化为:
当我们遍历k=1…6,这样就完成了所有变量节点(VN1到VN6)的更新。
MPA译码输出
当重复FN的更新和VN的更新的迭代过程达到性能收敛时,比如在第Ni次迭代后,我们需要对MPA的译码结果进行信息符号的LLR(Log Likelihood Ratio)软判决译码输出,传递给Turbo译码器作为输入,其具体步骤见下:
·首先,对于每个VN,根据相连的两个FNs所传递的信息来分别计算M个SCMA码字的概率,以VNk为例:
ui,x的LLR值:
译码器也通过将LLRx与0比较做出硬判决。下面,将MPA的具体算法
流程总结如下:
应理解,以上列举的SCMA系统为适用本发明的数据传输的方法和装置的通信系统的一例,以上SCMA的介绍内容比如码本映射和SCMA译码的原理,数据SCMA码本映射过程和SCMA译码的过程可以适用于下面的实施例中,在下面的实施例不再赘述。而且本发明并不限定于此SCMA系统,其他的能够使终端设备在同一时段复用相同的时频资源进行数据传输的通信系统均落入本发明的保护范围内。
下面所描述的方法实施例,各个处理过程虽然有编号,但编号并不代表时间先后顺序,不构成时间顺序的限定。
实施例中的SCMA码本本领域技术人员可以用其他名称指代。下面实
施例中所述的信号为了描述简洁,可能省略了一些本领域技术人员可以理解的实现的技术处理,比如经过SCMA码本映射得到的调制符号需要经过上变频等操作才能在空口上发送。
SCMA码本信息在实现过程中可以有很多实现方式,例如:
1、可以是指示SCMA码本的索引,
2、也可以是包括码本簇信息、码本集信息和码本信息,其中,所述码本簇信息用于指示SCMA码本所属的码本簇,所述码本集信息用于指示SCMA码本所属的码本簇中的码本集信息,所述码本信息用于指示SCMA码本所属的码本集中的码本信息。
3、也可以是包括码本集信息和码本信息,其中,所述码本集信息用于指示SCMA码本所属的码本集信息,所述码本信息用于指示SCMA码本所属的码本集中的码本信息。
4、也可以是包括码本簇信息和码本信息,其中,所述码本簇信息用于指示SCMA码本所属的码本簇,所述码本信息用于指示SCMA码本所属的码本簇中的码本信息。
5、也可以是包括特征矩阵信息、特征序列信息和码本信息,其中,所述特征矩阵信息用于指示特征矩阵,特征序列信息用于指示特征矩阵中的特征序列,码本信息用于指示与所述特征序列对应的一个或多个码本中的码本信息。
6、也可以是包括特征序列信息和码本信息,所述特征序列信息用于指示特征序列,所述码本信息用于指示与特征序列对应的一个或多个码本中的码本信息。
7、也可以是包括特征矩阵信息和码本信息,所述特征矩阵信息用于指示特征矩阵,所述码本信息用于指示与特征矩阵对应的一个或多个码本中的码本信息。
该信息可以在DCI中进行发送,也可以在其他消息中比如广播消息或者承载在下行数据中进行发送。
发送可以为广播的方式或者定向发送的方式。
图6提供了一种数据传输的方法,该方法可以执行在中继节点,具体为:
S610:中继节点接收目标节点发送的中继节点所使用的SCMA码本信息,
该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号,可选地,码本信息可以携带在下行控制信息(英文为Downlink Control Information,简写为DCI)消息中,也可以携带在其他消息中,在此不做限制,中继节点所使用的SCMA码本信息指的是分配给中继节点所使用的码本,后续实施例中类似描述可以类似理解,不再赘述;
S620:中继节点接收两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的源信号;
S630:中继节点对接收到的两个或两个以上的源信号进行网络编码,可选地,网络编码可以为异或编码,或者为物理层编码,或者为其他网络编码技术,在此不做限定;
S640:中继节点将得到的网络编码后的信号用该SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到中继信号,中继信号为至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;
S650:中继节点向目标节点发送该SCMA码本映射得到中继信号。根据上述对于SCMA技术的介绍,本领域技术人员可以理解发送中继信号,可以是发送通过SCMA码本映射得到的非零调制符号。可选地,中继节点发送中继信号的时频资源也被至少一个该源节点用于发送经过该至少一个源节点所使用的SCMA码本进行SCMA码本映射得到的源信号。
本发明实施例,中继节点可以对源信号进行网络编码后再进行SCMA码本映射得到中继信号发送,从而使得中继节点发送中继信号时,源节点也在相同的时频资源上发送经过SCMA码本映射后的源信号成为可能,相对于现有技术中中继节点在向目的节点发射中继信号时,源节点不能够在相同的时频资源上发送源信号相比,增加了系统中信号的传输量,提高了传输效率。
可选地,中继节点接收目标节点发送需要中继节点进行网络编码的源节点信息,中继节点进一步判断接收信号是否是需要中继节点进行网络编码的源节点发送的,如果是需要中继节点进行网络编码的源节点发送的,则对接收到的源信号进行网络编码。可选地,需要中继节点进行网络编码的源节点
信息可以为UE ID信息,并且可以携带在下行控制信息(英文为Downlink Control Information,简写为DCI)消息中,也可以携带在其他消息中,比如广播消息,承载下行数据的消息等,在此不做限制。通过需要中继节点进行网络编码的源节点信息,能够使得中继节点只对需要中继节点进行网络编码的源节点信息进行网络编码,增加了传输灵活性。
图7提供了一种数据传输的方法,该方法可以执行在目标节点,具体为:
S710:目标节点分别向两个或两个以上的源节点发送源节点所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;
S720:目标节点向中继节点发送中继节点所使用的SCMA码本信息;
S730:目标节点接收中继节点发送的中继信号,该中继节点发送的中继信号是中继节点接收该两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的第一源信号,对接收到的两个或两个以上的第一源信号进行网络编码并将得到的网络编码后的信号用该中继节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射所得到至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;
S740:目标节点接收至少一个该源节点发送第二源信号,该第二源信号为源节点用源节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到的;其中该第二源信号和中继信号是用同一时频资源发送的。
本发明实施例,目标节点可以在接收到中继节点的中继信号的同时接收到源节点发送的源信号,因此增加了接收信号量,提高了传输效率。
可选地,目标节点接收中继节点发送的中继信号之前包括:目标节点接收至少一个该源节点发送的第一源信号;目标节点接收中继节点发送的中继信号之后还包括目标节点根据接收的该第一源信号和中继信号进行网络译码。由于中继信号是根据第一源信号进行网络编码得到的,因此可以用中继信号和第一源信号进行网络译码,增加了译码的成功率。
可选地,目标节点向中继节点发送需要中继节点进行网络编码的源节点信息,该源节点信息用于中继节点判断是否对接收到的源信号进行网络编码。
可选地,该源节点信息可以为UE ID。可选地,需要中继节点进行网络编码的源节点信息是被携带在下行控制信息DCI消息中发送的,也可以携带在其他消息中发送,在此不做限制。通过需要中继节点进行网络编码的源节点信息,增加了中继节点网络编码的灵活性,从而增加了中继系统的灵活性。
可选地,SCMA码本信息是被携带在DCI消息中发送的,也可以携带在其他消息中。
图8提供了一种数据传输的方法,该方法可以执行在目标节点,具体为:
S810:源节点接收目标节点发送的第一资源信息;
S820:源节点在该第一资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送第一源信号,该第一源信号可以为非SCMA码本映射得到的源信号,比如可以是通过星座映射得到的源信号;
S830:源节点接收目标节点发送的第二资源信息和该源节点使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;
S840:源节点在该第二资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送该第二源信号,该第二源信号为源节点使用该SCMA码本信息所指示的SCMA码本对数据进行SCMA码本映射得到至少两个以上调制符号,该至少两个以上调制符号可以被称为源信号或经过SCMA码本映射后的源信号。
可选地,所述源节点发送SCMA码本映射得到至少两个以上调制符号的时频资源被至少一个中继节点用于发送经SCMA码本映射得到的中继信号。
可选地,该第一资源信息携带在第一下行控制信息DCI中,第二资源信息和该源节点使用的SCMA码本信息携带在第二下行控制信息DCI中。
本发明实施例,源节点可以根据目的节点发送的信息,发送SCMA码本映射后的信号或非SCMA码本映射的信号,具有传输的灵活性。
图9提供了一种数据传输的方法,该传输方法由源节点、中继节点、目标节点执行,虽然图9描述的方案包括多个执行主体,但是本领域技术人员
知道对于单独一个执行主体来说,只需要完成它本身需要完成的操作就可以,因此该方法也可以分解为多个由单个执行主体完成的独立方案,比如可以分解为由中继节点完成的方案、由源节点完成的方案,由目标节点完成的方案,这些独立的方案就不再赘述。
在这个实施中,目的节点举例为基站NodeB,源节点举例为两个或两个以上的终端设备UE,在本实施例中具体为UE A,UE B,UE C,UE D,中继节点简称为RN,英文可以表示为relay station。
我们假设这个实施例采用的SCMA码本可以为6个用户同时发送2bit的数据,并且假设6个数据流的复用4个RE的情况。这里的用户可以指互不相同的用户,也可以是少于6的用户,其中两个数据流出自一个用户。所以SCMA码本设置以4个UE数据即UE A,UE B,UE C,UE D的数据流与RN网络编码得到的2组数据组成一组6个数据流复用4个RE;
具体方法介绍如下:
S9010:NodeB向RN节点发送RN使用的SCMA码本的信息,假设RN使用的SCMA码本为:
可选地,NodeB还可以向RN发送需要RN进行网络编码的源节点信息,用来表示对接收到的哪些源节点的源信号进行网络编码,该源节点信息可以和RN使用的SCMA码本的信息携带在同一个消息中发送,也可以用另一个消息进行携带,消息类型可以是DCI消息,也可以是其他消息,在该实施例中源节点信息可以为UE信息,比如UE ID信息。
S9020:NodeB分别向UE A,UE B,UE C,UE D节点发送UE A,UE B,UE C,UE D使用的SCMA码本的信息,该信息在实现过程中可以有很多实现方式,可以采用上述步骤1所使用的多种方式,不再赘述。假设
假设NodeB向UE A发送SCMA码本为:
假设NodeB向UE B发送SCMA码本为:
假设NodeB向UE C发送SCMA码本为:
假设NodeB向UE D发送SCMA码本为:
S9030,S9040::UE A,UE B,UE C,UE D分别向NodeB和RN发送第一源信号A1,B1,C1,D1,该发送可以是广播的方式,也可以是定向发送的,并且这几个UE的发送动作可以是利用同一时频资源。以UEA和UEB举例为:UE A以广播的方式向RN或者NodeB发送源信号A1,或者UEA以定向发送的的方式向RN或者NodeB发送源信号A1,并且UE B和UE A可以利用同一时频资源来发送源信号B1,比如UE B通过和UE A发送源信号A1相同的时隙来发送源信号B1。
第一源信号A1,B1,C1,D1可以是UE A,UE B,UE C,UE D根据操作9020中NodeB所发送的SCMA码本信息所指示的码本对数据进行SCMA码本映射得到的调制符号,如果采用这种方式,那么UE A,UE B,UE C,UED分别发送A1,B1,C1,D1可以采用相同的时频资源。
第一源信号A1,B1,C1,D1也可以UE A,UE B,UE C,UE D根据星座调制技术获得的调制符号,而不是根据操作9020中NodeB所发送的SCMA码本对数据进行SCMA码本映射得到的调制符号。
当然本领域技术人员可以知道,在实现过程中,调制符号还可以经过一些技术处理比如进行IFFT或上变频等处理才真正成为发送的第一源信号A1,
B1,C1,D1,在本发明实施例中为了能够简洁清楚地描述方案,对一些技术细节予以省略,该省略并不影响本领域技术人员理解和根据描述来实现本发明的方案。
S9050:RN节点接收UE A,UE B,UE C,UE D分别发送的第一源信号A1,B1,C1,D1,并对接收到的源信号进行网络编码,再对网络编码后的信号进行SCMA码本映射得到至少两个以上的调制符号。对接收到的源信号进行网络编码这种描述可以理解是为了清晰简洁的描述方案而采用的描述方式,在实现过程中,本领域技术人员可以理解为RN对第一源信号A1,B1,C1,D1的接收信号进行译码得到接收信号的估计信号A1’,B1’,C1’,D1’,如果接收A1,B1,C1,D1是采用SCMA码本映射得到的,则需要进行SCMA译码,如果不是采用SCMA码本映射得到的,则不需要进行SCMA译码。
再对A1’,B1’,C1’,D1’进行网络编码;网络编码的方式可以有多样:比如说可以采用MAC层比特异或的方式进行网络编码,得到网络编码的原理简单的表示可以为E1=A1’⊕B1’,F1=C1’⊕D1’;当然也可以在物理层采用物理层网络编码的方式,下表列出了对于物理层符号进行物理层网络编码的关系表格,表格中以中继节点如何用A1’,B1’如何进行物理层网络编码进行说明,比如第一行,如果A’=1,B’=1,则认为中继节点接收到的符号2,中继节点进行物理层网络编码可以通过如下映射关系得出需要发送的中继信号为1。
然后再根据操作9010中NodeB下发的SCMA码本信息所指示的码本,对E1和F1进行SCMA码本映射,得到E1’和F1’;假设E1=00,根据操作9010下发的两个SCMA码本中的一个SCMA码本C5进行SCMA码本映射后得到的调制符号可以为码本C5当中的第一个码字。对于信号F1使用SCMA码本C6,映射原理与E1相同,得到F1’.
可选地,如果RN接收到Node B发送的需要RN进行网络编码的源节点信息,则RN需要判断接收到的源信号是否为需要中继节点进行网络编码的
源节点发送的,如果是,则对接收到的源信号进行网络编码,如果不是则不进行网络编码。在本实施例中,假设RN判断接收到的源节点是需要RN进行网络编码的源节点UE A,UE B,UE C,UE D发送,则在实现的过程中可以对接收信号的估计信号A1’,B1’,C1’,D1’进行网络编码比如异或编码得到E1和F1,然后再进行SCMA码本映射得到E1’和F1’,E1’和F1’为至少两个以上的调制符号,而且至少两个调制符号可以包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号,E1’和F1’可以为RN向NodeB发送的中继信号。
S9060:NodeB接收UE A,UE B,UE C,UE D分别发送的第一源信号A1,B1,C1,D1,本领域技术人员理解一般接收到的源信号可能会和第一源信号A1,B1,C1,D1有所不同,因为可能会加上一些信道干扰,在此为了描述简洁清晰,不再过多文字上的区分。在实现过程中,本领域技术人员可以理解为NodeB对第一源信号A1,B1,C1,D1的接收信号进行译码得到接收信号的估计信号A1’,B1’,C1’,D1’,如果接收A1,B1,C1,D1是采用SCMA码本映射得到的,则需要进行SCMA译码,如果不是采用SCMA码本映射得到的,则不需要进行SCMA译码。当然在这个S9060操作中NodeB也可以仅接收信号不进行译码,而到后续操作中比如S9100或S9110进行译码得到A1’,B1’,C1’,D1’。
S9070:UE A,UE B,UE C,UE D分别用下发的SCMA码本对待发送的数据进行SCMA码本映射后得到的调制符号A2,B2,C2,D2。
S9080:RN向NodeB发送信号E1’,F1’,发送的方式可以是定向发送也可以是广播。
S9090:UE A,UE B,UE C,UE D分别发送第二源信号A2,B2,C2,D2;该发送可以是广播的方式,也可以是定向发送的,并且这几个UE的发送动作可以是同时发送。RN向NodeB发送信号E1’,F1’和UE A,UE B,UE C,UE D分别发送第二源信号A2,B2,C2,D2可以为利用同一时频资源进行发送.
S9100:NodeB接收中继信号E1’,F1’和第二源信号A2,B2,C2,D2,在实现的过程中可以得到关于中继信号E1’,F1’和第二源信号A2,B2,C2,D2的接收信号;
NodeB对中继信号E1’,F1’和第二源信号A2,B2,C2,D2的接收信号进行SCMA译码,SCMA译码的方法很多,比如可以采用对数域中的信息传递算法(log-MPA)对收到的SCMA的信号中恢复出每个用户的原始发送信息,或者采用目标遗传译码对收到的SCMA的信号中恢复出每个用户的原始发
送信息,在此不再赘述。
在实现的过程中可以为NodeB对中继信号E1’,F1’和第二源信号A2,B2,C2,D2的接收信号进行SCMA译码得到对应的估计信号E1”,F1”,A2’,B2’,C2’,D2’;如果用对数似然比来表示E1”,F1”,A2’,B2’,C2’,D2’,则E1”,F1”,A2’,B2’,C2’,D2’可以表示为LLRe1,LLRf1,LLRa2,LLRb2,LLRc2,LLRd2。获得的A2’,B2’,C2’,D2’可以作为下一次译码的数据,这样NodeB获得的A2’,B2’,C2’,D2’增加了NodeB对于信号A2,B2,C2,D2的接收成功率,因为根据传统的中继网络编码方案,NodeB在获得中继信号E1,不会同时获得源节点用中继节点发送中继信号相同的时频资源发送的源信号,而通过本发明实施例方案,由于中继节点发送中继信号的时候,源节点还可以在相同的时频资源上发送源信号,增加了系统数据传输量,提高了传输效率。
S9110:eNodeB使用信息E1”,F1”和A1’,B1’,C1’,D1’进行网络编码的译码得到A1,B1,C1,D1,当然本领域技术人员知道,这里该的得到A1,B1,C1,D1可以指得到源信号A1,B1,C1,D1的接收信号的估计信号,比如如果异或网络译码可话,用简单地用A1’=A1’⊕E1”来简单的表示网络译码的原理,当然在实现的过程中可以并非按照这个公式来计算,这里只是表示本发明网络译码的原理。
下面对于网络译码以异或网络译码为例介绍一种异或网络译码方法,物理层网络编码对应的译码与此类似,本领域技术人员可以理解异或网络译码在实现过程中有非常多种实现方式和变型方案,在此不一一赘述。
对于E1’,F1’SCMA译码得到的E1”,F1”,结合eNB前面储存的A1’,B1’,C1’,D1’,进行联合译码。下面以E1”,和A1’,B1’的联合译码为例进行描述
其中,eNB对于估计信号A1’、B1’进行解调后,得到对应的对数释然比,记为LLR
m1、LLR
m2,对E1”SCMA译码得到的为其对应的对数似然比,记为LLR
m3,则根据网络编码的关系有,
这时根据对数似然比的定义有:
对(1)式两边取e的对数,经过计算可以得到:
很好理解的是,Prch(mi=1)=1-Prch(mi=0)。
由于m3是对m1和m2进行网络编码之后的消息,所以根据m1、m2和m3之间的异或特性,可以得到:
为根据
关系推导出的m
1为0的先验概率信息。同理,根据
关系推导出的m
1为1的先验概率信息为:
结合(3)(4)式,根据对数似然比的定义,可以得到m1的先验对数似
然比为:
此时,将(2)式带入(3)式和(4)式,然后在根据(5)式,可以得到m1的先验对数似然比。
同理,根据
关系推导出的m
2为0和1的先验概率信息分别如(6)式和(7)式所示:
结合(6)(7)式,根据对数似然比的定义,可以得到m2的先验对数似然比为:
将上述所得到的m1,m2的先验对数似然比与其解调后的对数似然比进
行合并,得到m1及m2的后验对数似然比:
其中
称为m
1及m
2的后验对数似然比,可以根据此后验对数似然比对m
1及m
2进行译码。
如此,m1及m2进行译码即得到A1’、B1’的网络译码结果。同样,用相同的方法可以得到对C1’,D1’和F1”进行网络译码,得到对应的C1’和D1’的网络译码结果。
并且本领域技术人员知道网络编码类型多样,相应每一种网络编码对应的网络译码也不胜枚举,在此也不一一赘述。
在执行操作S9110之后再执行类似S9030的操作,UE A,UE B,UE C,UED分别发送信号A2,B2,C2,D2.
然后继续执行类似S9040-S9100的操作如下(这些操作没有在图中表示出来):NodeB接收到A2,B2,C2,D2的接收信号,进行解码得到接收信号的估计信号A2’,B2’,C2’,D2’,再对A2’,B2’,C2’,D2’进行网络编码,并进行SCMA码本映射得到E2’和F2’;UE A,UE B,UE C,UE D可以和RN分别在同一时频资源发送信号A3,B3,C3,D3,E2’,F2’,其中A3,B3,C3,D3为分别UE A,UE B,UEC,UE D用下发的SCMA码本信息指示的码本对待发送的数据进行映射后得到的调制符号;NdeB接收信号E2’,F2’,A3,B3,C3,D3,得到关于E2’,F2’,A3,B3,C3,D3的接收信号,NodeB对E2’,F2’,A3,B3,C3,D3的接收信号进行SCMA译码得到E2”,F2”和A3’,B3’,C3’,D3’,NodeB再用E1”,F2”和之前NodeB接收的两次接收信号的估计信号A2’,B2’,C2’,D2’(一次是步骤10获得的估计信号A2’,B2’,C2’,D2’,另一次NodeB接收步骤12中UE A,UE B,UEC,UE D分别发送的信号A2,B2,C2,D2而得到的估计信号A2’,B2’,C2’,D2’)三次的信号进行网络译码得到A2’,B2’,C2’,D2’,这里我们看到NodeB实际上接收了两次关于A2,B2,C2,D2的源信号,加上中继信号,进行网络译码,进一步增加了数据传输成功率,增加了传输效率。
根据上述实例,可以看到,由于采用了SCMA码本映射,当RN在发送SCMA映射后的数据时,UE也可以发送SCMA映射后的数据,从而增加了NodeB获得的数据,从而增加了NodeB对于接收数据的成功率,提高了传输效率。
下面,结合图10-图12详细说明根据本发明实施例的数据传输的设备,而上述方法实施例中的操作的技术描述也可以适用于设备实施例,为了简洁起见,不在一一赘述。
图10示出了根据本发明实施例的数据传输的设备1000的示意性框图。该设备可以为中继节点,如图10所示,该设备1000包括:
总线1010;
与该总线相连的处理器1020;
与该总线相连的存储器1030;
与该总线相连的发射机1050;
与该总线相连的接收机1040;
其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收目标节点发送的该设备所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;并且控制该接收机接收两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的源信号;
该处理器还用于将得到的网络编码后的信号用该SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到中继信号,中继信号为至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;
该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机向目标节点发送该SCMA码本映射得到中继信号。可选地,中继节点发送中继信号的时频资源也被至少一个该源节点用于发送经过该至少一个源节点所使用的SCMA码本映射得到的源信号。
本发明实施例,继节点可以对源信号进行网络编码后再进行SCMA码本映射得到中继信号发送,从而使得中继节点发送中继信号时,源节点也在相同的时频资源上发送经过SCMA码本映射后的源信号成为可能,提高了传输效率。
可选地,该处理器还用于控制该接收机接收目标节点发送需要该设备进行网络编码的源节点信息;该处理器进一步用于判断接收信号是否是需要该
设备进行网络编码的源节点发送的,如果是需要该设备进行网络编码的源节点发送的,则对接收到的两个或两个以上的源信号进行网络编码。通过需要中继节点进行网络编码的源节点信息,能够使得中继节点只对需要中继节点进行网络编码的源节点信息进行网络编码,增加了传输灵活性。
可选地,该网络编码为异或编码,该处理器进一步用于对两个或两个以上的源信号进行异或编码。
可选地,该网络编码是物理层网络编码,该处理器进一步用于根据接收到的两个或两个以上的源信号根据映射关系进行物理层网络编码。
可选地,该处理器还用于控制该接收机接收发送SCMA映射得到的至少两个以上调制符号的资源,该处理器还用于控制该发射机在该资源上发送SCMA映射得到的至少两个以上调制符号。
可选地,该设备使用的SCMA码本信息是携带在下行控制信息DCI中。
可选地,该需要设备进行网络编码的源节点信息是携带在下行控制信息DCI中。
图11示出了根据本发明实施例的数据传输的设备1100的示意性框图。该设备可以为目的节点,如图11所示,该设备1100包括:
总线1110;
与该总线相连的处理器1120;
与该总线相连的存储器1130;
与该总线相连的发射机1150;
与该总线相连的接收机1140;
其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机分别向两个或两个以上的源节点发送源节点所使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;并且控制该发射机向中继节点发送中继节点所使用的SCMA码本信息;
该处理器还通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收中继节点发送的中继信号,该中继节点发送的中继信号是中继节点接收该两个或两个以上的源节点发送的两个或两个以上的第一源信号,对接
收到的两个或两个以上的第一源信号进行网络编码并将得到的网络编码后的信号用该中继节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射所得到至少两个以上调制符号,其中该至少两个以上调制符号可以包括至少一个零调制符号和非零调制符号;并控制接收机接收该两个或两个以上的源节点中的至少一个源节点发送、的第二源信号,该第二源信号为源节点用源节点所使用的SCMA码本信息所指示的码本进行SCMA码本映射得到的;其中该第二源信号和中继信号是用同一时频资源发送的。
本发明实施例,目标节点可以在接收到中继节点的中继信号的同时接收到源节点发送的源信号,因此增加了接收信号量,提高了传输效率。
可选地,该处理器还用于控制该接收机接收该两个或两个以上的源节点中至少一个源节点发送的第一源信号,并且处理器还用于根据接收的该第一源信号和中继信号进行网络译码。由于中继信号是根据第一源信号进行网络编码得到的,因此可以用中继信号和第一源信号进行网络译码,增加了译码的成功率。
可选地,该处理器还用于控制该发射机向中继节点发送需要中继节点进行网络编码的源节点信息,该源节点信息用于中继节点判断是否对接收到的源信号进行网络编码。通过需要中继节点进行网络编码的源节点信息,增加了中继节点网络编码的灵活性,从而增加了系统的灵活性。
可选地,SCMA码本信息是被携带在下行控制信息DCI消息中发送的。
可选地,需要中继节点进行网络编码的源节点信息是被携带在下行控制信息DCI消息中发送的。
图12示出了根据本发明实施例的数据传输的设备1200的示意性框图。该设备可以为目的节点,如图12所示,该设备1200包括:
总线1210;
与该总线相连的处理器1220;
与该总线相连的存储器1230;
与该总线相连的发射机1250;
与该总线相连的接收机1240;
其中,该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该接收机接收目标节点发送的第一资源信息;并控制该接收机接收目标节点
发送的第二资源信息和该源节点使用的SCMA码本信息,该SCMA码本由两个或两个以上的码字组成,该码字为多维复数向量,用于表示数据与至少两个调制符号之间的映射关系,该至少两个调制符号包括至少一个零调制符号和至少一个非零调制符号;
该处理器通过该总线,调用该存储器中存储的程序,以用于控制该发射机在该第一资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送第一源信号,该第一源信号可以为非SCMA码本映射得到的源信号,比如可以是通过星座映射得到的源信号;并控制该发射机在该第二资源上向目标节点或中继节点或者向两者发送该第二源信号,该第二源信号为源节点使用该SCMA码本信息所指示的SCMA码本对数据进行SCMA码本映射得到至少两个以上调制符号,该至少两个以上调制符号可以被称为源信号或经过SCMA码本映射后的源信号。
可选地,所述源节点发送SCMA码本映射得到至少两个以上调制符号的时频资源被至少一个中继节点用于发送经SCMA码本映射得到的中继信号。
可选地,该第一资源信息携带在第一下行控制信息DCI中。
可选地,该第二资源信息携带在第二下行控制信息DCI中。
可选地,该SCMA码本信息携带在第三下行控制信息DCI中。
本发明实施例,源节点可以根据目的节点发送的信息,发送SCMA码本映射后的信号或非SCMA码本映射的信号,具有传输的灵活性。
上述多个实施例中的处理器比如1020、1120、1220还可以称为CPU。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失行随机存取存储器(NVRAM)。具体的应用中,设备比如1000、1100、1200可以嵌入或者本身可以就是例如移动电话之类的无线通信设备或者网络侧设备等网络设备,还可以包括容纳发射电路和接收电路的载体,以允许设备和远程位置之间进行数据发射和接收。发射电路和接收电路可以耦合到天线。设备的各个组件通过总线耦合在一起,其中,总线除包括数据总线之外,还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚明起见,在图中将各种总线都标为总线比如1010、1110、
1210。具体的不同产品中解码器可能与处理单元集成为一体。
处理器可以实现或者执行本发明方法实施例中的公开的各步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器,解码器,编码器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用解码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成,或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。
应理解,在上述本发明实施例中,该处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,简称为“CPU”),该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器提供指令和数据。存储器比如1030、1130、1230的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如,存储器还可以存储设备类型的信息。
该总线系统除包括数据总线之外,还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见,在图中将各种总线都标为总线系统。
在实现过程中,上述方法实施例的各操作可以通过处理器比如1020、1120、1220的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的信息,结合其硬件完成上述方法实施例终端的操作。为避免重复,这里不再详细描述。
应理解,在本发明的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结
合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易
想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。