[发明专利]传送用于半正交MS‑MARC系统的数字信号的方法和中继设备

说明书

技术领域

本发明涉及电信领域。在该领域中，本发明更具体地涉及在多信源多中继(MS-MR)网络中传送编码数据。对于指定的目的地，MS-MR网络是一种包含至少四个节点的电信系统：至少两个信源和至少两个中继。本发明涉及网络编码。本发明涉及提高数据传送的质量，并且具体地涉及提高在目的地进行的纠错解码的性能。

本发明具体但非排他地应用于经由移动网络传送数据，例如用于实时应用。

背景技术

网络(特别是移动网络)设法在容量、可靠性、消耗等方面得到显著的改善。移动网络的传送信道以难度而闻名，其导致相对低劣的传送可靠性。在过去几年里，就编码和调制而言，特别是考虑到消耗和容量，已经取得了相当大的进展。在多个信源和目的地共享相同的资源(时间、频率以及空间) 的移动网络中，需要保持尽可能低的传送功率。

低功率不利于覆盖度，因此不利于系统的容量，并且更普遍不利于其性能。

为了增加覆盖度，使通信更可靠，并且更普遍地为了提高性能，一种方法在于依靠中继增加频谱效率，从而提高传送效率以及系统的可靠性。

图1中示出MS-MR系统的基本拓扑，其中：信源(节点S₁和S₂)广播它们的码信息序列以便引起中继R₁和R₂以及目的地D的注意；典型地，信源是设法在中继的帮助下到达相同的基站的用户终端。每个中继对其接收的来自信源S₁至S₂的信号进行解码，并且联合地对通过该解码得到的序列进行重编码，同时还添加它们自己的冗余，从而创建网络码。在目的地D，通过信道解码算法和网络解码算法对包含直接来自信源S₁和S₂的所接收的码序列以及来自中继R₁和R₂的码序列的空间分布的码序列进行解码。

网络编码是一种形式的合作，其中，网络的节点不仅共享它们自身的资源(功率、带宽等)还共享它们的计算能力以便创建功率随着信息通过节点传播时而不断增加的分布码。这得到关于分集以及编码的基本增益，从而得到关于传送可靠性的基本增益。

主要的困难在于从信源到中继的链路不会一直使所有的中继都能够基于它们接收的信号无错误地检测到来自信源的消息。例如，在从信源至中继的传送信道遭受瑞利衰落(Rayleigh fading)时以及在缺少关于信源处的信道的知识时可能会遇到该困难。在这样的环境下，由于中继对来自信源的消息进行有缺陷的解码，所以存在非零概率的断供。这样的缺陷会导致向目的地传播的错误。

另外，达到最大分集意味着，即使在与中继的数量相等的多条链路上发生断供的情况下，也一定能够恢复所有的来自信源的消息。

论文[1]提到了一种用于如图1所示的简单MS-MR系统的网络码。该 MS-MR系统对应于基本拓扑。该系统局限于两个信源和两个中继。所考虑的MS-MR系统是这样的：所有信源到目的地以及中继到目的地的链路都是正交的，并且使用不同的频谱资源(亦即，在信源和中继之间使用的无线电资源在时间上或在频率上是分离的)。因为在多个用户之间细分该无线电资源，所以这种分离导致频谱效率的损耗。

两个信源S₁和S₂向中继R₁、R₂以及目的地D广播编码信息。中继R₁和R₂从两个用户得到假设被正确地解码的流，并且使用在阶数4的有限域中定义的线性网络编码方案以线性的方式将它们组合。该网络码使得能够实现最大分集，即为3(M+1)，因为在两个链路中发生断供的情况下，从四个码I1、I2、I+I2以及I1+2I2得到的任何一对的两个码都足以重组来自信源的消息I1和I2。

在该系统中，在没有干扰时可以独自地减少解码错误，因为所考虑的 MS-MR系统是纯理论性的并且假设不会遭受干扰(因为链路是完全正交的)。另外，在于利用完全正交的链路的约束将导致对频谱资源的非最优的使用，从而导致在网络容量上的限制。

MS-MR系统的中继可以是固定中继，同样也可以是移动中继。给定要在人口密集区域中进行传送的通信的密度，中继的数量可以很大并且可以远大于2。为了覆盖这样的地区，优选地，可以使用固定中继而不是基站，因为基站可能会贵得多。在替代的方式下，能够使用移动中继。典型地，这种移动中继是移动终端。这种MS-MR系统变得非常复杂，并且根据[1]的传送方法消耗大量资源，从而使该系统相对没有吸引力。