專利名稱：：信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，特別涉及多個(gè)RS協(xié)同合作的通信系統(tǒng)的傳送裝置及方法。
背景技術(shù)：
：通常在基于RS(中繼站)的無(wú)線通信系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)RS被用以協(xié)助一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信。上述情況主要發(fā)生于多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者傳感網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率及傳輸數(shù)據(jù)受限。協(xié)作RS的基本思想是利用無(wú)線傳輸媒體的下述特性增加傳輸步驟廣播特性以及利用獨(dú)立信道達(dá)到分集效果。一般而言，在協(xié)作RS系統(tǒng)中，首先源節(jié)點(diǎn)101廣播數(shù)據(jù)至各協(xié)作RS節(jié)點(diǎn)102，然后各RS節(jié)點(diǎn)102把處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)103，整個(gè)過(guò)程如圖1所示。圖2給出了一個(gè)具有多用戶的基于RS協(xié)作的小區(qū)示意圖。每個(gè)用戶利用特定的資源從而與其他用戶進(jìn)行區(qū)分，例如OFDMA、TDMA或CDMA。傳統(tǒng)意義上，當(dāng)Decode-and-Forward(DF)模式被RS采納時(shí)，數(shù)據(jù)均需要由RS進(jìn)行譯碼，重新生成后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。其中，所能利用的主要的發(fā)送方案包括有-分布式空時(shí)編碼(DSTC)-分布式空間復(fù)用(DSM)-分布式空時(shí)編碼與空間復(fù)用混合方案(DSTC-SM)但是，在傳統(tǒng)的通信方案中，這些重新生成的數(shù)據(jù)被隨機(jī)分配至各協(xié)作RS上加以發(fā)送。也就是說(shuō)，當(dāng)各RS轉(zhuǎn)發(fā)信息時(shí)，所有再編碼數(shù)據(jù)被無(wú)差別地平等對(duì)待。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種在使用多個(gè)RS協(xié)同合作的通信系統(tǒng)中的各RS間的數(shù)據(jù)分配裝置及方法。利用編碼數(shù)據(jù)的非均等特性(重要性差異)進(jìn)行合理的分配RS資源從而保證通信系統(tǒng)更加高效地運(yùn)作，不僅能夠便捷地利用上述各種傳輸方案，而且充分考慮和利用轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之間的差異性。按照本發(fā)明的一方面，一種信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的方法，所述中繼站協(xié)作的無(wú)線通信系統(tǒng)由至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)、多個(gè)RS以及至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，包括步驟a)源節(jié)點(diǎn)收集所有鏈路的信道參數(shù)；b)源節(jié)點(diǎn)決定和分配每個(gè)參與的RS所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；C)源節(jié)點(diǎn)指示每個(gè)RS相應(yīng)的數(shù)據(jù)分配方案；d)RS根據(jù)指示提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)。按照本發(fā)明的另一方面，一種信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于輸出最后信息比特；至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)，收集所有鏈路的信道參數(shù)，決定和分配每個(gè)參與的RS所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，指示每個(gè)RS相應(yīng)的數(shù)據(jù)分配方案；多個(gè)RS，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的指示提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)。采用本專利中的方法及裝置，系統(tǒng)的性能相對(duì)于不考慮信息非均等情況下的性能有大幅度的提升。圖1顯示迄今的包含多個(gè)RS的協(xié)作通信系統(tǒng)；圖2顯示本發(fā)明所適用的單小區(qū)的一個(gè)例子；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的包括信道反饋信息的下行鏈路系統(tǒng)框圖，其中包括一個(gè)基站(BS)，N個(gè)RS以及一個(gè)移動(dòng)臺(tái)(MS);圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的RS的結(jié)構(gòu)及各部分功能示意圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)運(yùn)行流程圖，其中包括BS，RS以及MS之間與本發(fā)明緊密相關(guān)的控制信令傳輸；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的RS中的比特交織器裝置結(jié)構(gòu)；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的RS中的符號(hào)交織器裝置結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例方式假設(shè)在某一小區(qū)內(nèi)共有w。個(gè)RS，并且其中的w個(gè)RS將選中參與協(xié)作。在這里需要預(yù)先設(shè)定最大所能選取的RS數(shù)目A^，具體數(shù)值需要綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和性能。圖3顯示基于本發(fā)明的包括信道反饋信息的下行鏈路系統(tǒng)框圖。BS301廣播數(shù)據(jù)以及控制信息301a至所有有效的RS302，然后各RS檢測(cè)接收信號(hào)并重新生成新的數(shù)據(jù)用于第二階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。所有的再生數(shù)據(jù)將根據(jù)所建議的數(shù)據(jù)分配方案并利用不同RS間的協(xié)作進(jìn)行發(fā)送。在接收端，MS303將接收來(lái)自不同RS302的數(shù)據(jù)，MS的接收機(jī)303a利用信道檢測(cè)器303b的輸出進(jìn)行檢測(cè)并合并從而形成最后信息比特輸出。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的RS的結(jié)構(gòu)及各部分功能示意圖。圖3與圖4共同詳細(xì)地描述了系統(tǒng)框架。圖3所示的系統(tǒng)框圖中由一個(gè)BS301，多于一個(gè)RS302以及一個(gè)MS303共同組成來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。其中BS301接收來(lái)自上行控制信道的反饋信息304，并根據(jù)上述的反饋信息形成下行鏈路的控制信息用于指示RS302執(zhí)行本發(fā)明的核心算法，然后把下行鏈路控制信息以及數(shù)據(jù)301a通過(guò)廣播形式發(fā)送至各有效的RS302;圖4中，RS包括接收機(jī)裝置(RSReceiver)401，數(shù)據(jù)再生裝置(DataRegenerationApparatus)402以及有效數(shù)據(jù)提取裝置(DataIngestionApparatus)403;其中接收機(jī)401主要用于接收來(lái)自BS301的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)和譯碼從而得出信息比特，數(shù)據(jù)再生裝置402主要是根據(jù)接收機(jī)41得到的信息數(shù)據(jù)重新根據(jù)合適的編碼和調(diào)制參數(shù)形成新的重發(fā)數(shù)據(jù)符號(hào)，其包括以下三部分信道編碼器404、比特交織器405、調(diào)制器406以及符號(hào)交織器407，其中信道編碼器404用于對(duì)接收機(jī)401輸出的信息比特重新編碼，從而有利于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)；比特交織器405主要用于對(duì)信道編碼器404的輸出比特進(jìn)行比特級(jí)交織，從而使得誤碼在比特級(jí)隨機(jī)化；調(diào)制器406用于對(duì)比特交織器405的輸出比特進(jìn)行調(diào)制，從而形成用于轉(zhuǎn)發(fā)的各有效符號(hào)；符號(hào)交織器407用于對(duì)調(diào)制器406的輸出符號(hào)進(jìn)行符號(hào)級(jí)交織，從而使得誤碼進(jìn)一步在符號(hào)級(jí)充分隨機(jī)化；有效數(shù)據(jù)提取裝置403主要是根據(jù)再生的數(shù)據(jù)符號(hào)以及BS301發(fā)送的控制信息提取出正確的數(shù)據(jù)并經(jīng)由該RS的天線發(fā)送，其包括以下兩部分重傳數(shù)據(jù)形成裝置(RetransmissionDataFormingApparatus)408以及數(shù)據(jù)分配裝置(DataAllocationApparatus)409，其中重傳數(shù)據(jù)形成裝置408的主要功能是利用數(shù)據(jù)分配裝置409對(duì)數(shù)據(jù)再生裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)的提取并形成發(fā)送符號(hào)。在MS端303，MS接收機(jī)303a接收來(lái)自各RS的信號(hào)并且合并譯碼輸出最后信息比特。圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)運(yùn)行流程圖，其中包括了階段一和階段二期間BS、RS以及MS間傳遞的與本發(fā)明相關(guān)的控制信令和主要步驟。包括1.MS501測(cè)量第z個(gè)RS(RSj)502與MS501之間的下行信道參數(shù)，并通過(guò)控制信令沉—C/za朋e/C^"—1—/503通過(guò)MS—RS上行控制信道507進(jìn)行反饋；2.rs」502測(cè)量BS—rs一/下行鏈路信道參數(shù)，然后形成控制信令Di—cto""e/G^—2—/504通過(guò)上行控制信道508發(fā)送至BS端，其中包括RSj—MS鏈路的信道參數(shù)503;3.當(dāng)BS505收到來(lái)自每個(gè)有效RS」("i,2，…w。)502的控制信令沉一cto""e/G。!v^2j504，BS505將根據(jù)一定的RS選擇準(zhǔn)則選取最優(yōu)的W個(gè)RS用于下次的協(xié)作傳輸；4.當(dāng)BS505決定最優(yōu)的w個(gè)RS后，BS根據(jù)本發(fā)明中的方法決定用于^個(gè)1^5的數(shù)據(jù)分配模式并形成控制信號(hào)￡^"http://。0^。《_加^505;5.BS通過(guò)BS—rsj下行鏈路509廣播數(shù)據(jù)及控制信令至上述w個(gè)最優(yōu)的RS502;6.rs—/502根據(jù)BS發(fā)出的下行控制信令接收、檢測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)再生。然后RSj根據(jù)D。toM。c加'。n—505信令提取部分?jǐn)?shù)據(jù)并形成發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)，505將被轉(zhuǎn)發(fā)至MS501從而有助于MS501的數(shù)據(jù)合并；7.MS501接收來(lái)自所有w個(gè)協(xié)作RS502的數(shù)據(jù)并根據(jù)"/。c。ri?！丁?^^505提供的數(shù)據(jù)分配模式進(jìn)行數(shù)據(jù)合并檢測(cè)，并形成最終輸出信息比特。BS、RS以及MS間與本發(fā)明緊密相關(guān)的交互控制信令總結(jié)具體見(jiàn)下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>為便于更進(jìn)一步討論，設(shè)定如下的參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，由于大尺度信道衰落參數(shù)容易測(cè)量且隨移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)變化緩慢，因此假設(shè)BS通過(guò)上行控制信道獲得的沉—C/za""e/G*_2」信令包括大尺度衰落信息(可以同時(shí)考慮路徑損耗和陰影衰落)，即假設(shè)A,和g,為BS-RS—,-MS無(wú)線鏈路的信道增益且已知相應(yīng)的大尺度功率增益分別為￡JAfl和^|gfl。W個(gè)RS參與合作并使用相同的編碼速率再生數(shù)據(jù)。在該應(yīng)用實(shí)例中考慮Turbo碼，BS—RS一,鏈路和RS—MS鏈路的碼率分別用7她,以及/她2加以表示。上述兩個(gè)階段可以采用相同的碼率或者不同的碼率。在這里我們考慮=toe2=7ae的情況。眾所周知，當(dāng)采用Turbo碼作為信道編碼時(shí)，編碼比特由兩部分組成:系統(tǒng)比特(SystematicBits)與校驗(yàn)比特(ParityBits)。在該應(yīng)用實(shí)例中，本發(fā)明的具體體現(xiàn)如下利用路徑增益大的RS」一MS鏈路傳輸對(duì)譯碼起更重要作用的系統(tǒng)比特，而利用其它的rs—MS鏈路傳輸校驗(yàn)比特。在傳統(tǒng)方案中，信息比特610經(jīng)過(guò)Turbo編碼器606后的編碼比特首先進(jìn)入比特交織器607進(jìn)行比特隨機(jī)化。但是，當(dāng)系統(tǒng)采用本發(fā)明時(shí)，必須保持系統(tǒng)比特604與校驗(yàn)比特605的完整和獨(dú)立性。從圖6可以看出，當(dāng)采用本發(fā)明時(shí)，此時(shí)新的比特交織器的輸出601為隨機(jī)化后的系統(tǒng)比特矢量i,602和校驗(yàn)比特矢量、603。它們分別由子比特交織器一608和子比特交織器二609分別進(jìn)行獨(dú)立交織，從而得到與輸入系統(tǒng)比特矢量x,604和校驗(yàn)比特矢量、605不同的順序。類似地，符號(hào)交織也應(yīng)該針對(duì)上述兩部分比特分別進(jìn)行。從圖7可以看出，當(dāng)采用本發(fā)明時(shí)，此時(shí)新的符號(hào)交織器707的輸出701為隨機(jī)化后的系統(tǒng)調(diào)制符號(hào)矢量"02和校驗(yàn)符號(hào)矢量^703。比特交織器的輸出601經(jīng)過(guò)調(diào)制器704之后分輸入系統(tǒng)符號(hào)矢量s,705和校驗(yàn)符號(hào)矢量、706，且并行輸入符號(hào)交織器707。輸入系統(tǒng)符號(hào)矢量s,705和校驗(yàn)符號(hào)矢量、706分別由符號(hào)交織器707的兩個(gè)子符號(hào)交織器進(jìn)行獨(dú)立交織，經(jīng)過(guò)子符號(hào)交織器一708后的輸出為符號(hào)矢量^702，經(jīng)過(guò)子符號(hào)交織器二709后的輸出為符號(hào)矢量^703。從上述的描述中可以得出，控制信令指示了數(shù)據(jù)分配模式從而使得每個(gè)RS能夠提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。而數(shù)據(jù)分配模式的確定需要由多種因素共同決定，主要包括協(xié)作RS的數(shù)目wRS一/與MS鏈路的傳輸編碼速率h^用于各RS的數(shù)據(jù)發(fā)送方案，例如DSTC，DSM或者DSTC-SM因此，本發(fā)明應(yīng)用的步驟具體描述如下BS根據(jù)AT值選擇確定合適的數(shù)據(jù)發(fā)送方案。在802.16e標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于不同的發(fā)送天線數(shù)目定義了多種不同的發(fā)送方案。當(dāng)發(fā)送方案確定之后，BS選擇合適的乂個(gè)RS用于傳輸系統(tǒng)符號(hào)，其中具體值由發(fā)送方案及RSj與MS鏈路的傳輸編碼速率/to&共同確定。假設(shè)w個(gè)RS與MS間的路徑功率增益按降序排列為^k|2}>￡^2|2}>...>^|g」1。也就是說(shuō)，RS—MS鏈路提供了相對(duì)于rs—MS鏈路更高的路徑增益。根據(jù)編碼速率^^計(jì)算用于轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)符號(hào)的最小RS數(shù)目—，具體算法如下當(dāng)確定，)值后，接下來(lái)需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)發(fā)送方案確定最終的K值。因此，用于轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)數(shù)據(jù)的RS分別列出如下(<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在這里，我們給出具體兩個(gè)例子用于說(shuō)明如何根據(jù)編碼速率/^2以及發(fā)送方案來(lái)確定K值。W=3,脅2=1/3,Z)5"Msc/z匿<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>1，因此^—A用以傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)，M—&和^—^用來(lái)傳輸校驗(yàn)數(shù)據(jù)。W=3,脅2=1/2,AS7U-廚油we—屮><會(huì)]=1，因此利用is—尺,和i5-^組成分布式Alamouti空時(shí)碼傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)，^用來(lái)傳輸校驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)所有用于進(jìn)行數(shù)據(jù)分配方案的參數(shù)決定后，BS將根據(jù)上述確定的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)控制信令￡^"版加'。"—尸加，。該控制信令的主要目的是為了向各RS指示具體的數(shù)據(jù)分配方案從而使得所有的RS能夠通過(guò)Z)加遞。加/。"7加em信令正確無(wú)誤地提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用中，傳輸該信令所需要的比特?cái)?shù)目與采取何種標(biāo)準(zhǔn)有緊密的關(guān)系。在這里，可以舉例如下<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>RS需發(fā)送至MS從而有利于MS正確進(jìn)行合并來(lái)自不同RS的數(shù)據(jù)并譯碼。權(quán)利要求1.一種信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的方法，所述中繼站協(xié)作的無(wú)線通信系統(tǒng)由至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)、多個(gè)RS以及至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，包括步驟a)源節(jié)點(diǎn)收集所有鏈路的信道參數(shù)；b)源節(jié)點(diǎn)決定和分配每個(gè)參與的RS所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；c)源節(jié)點(diǎn)指示每個(gè)RS相應(yīng)的數(shù)據(jù)分配方案；d)RS根據(jù)指示提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述多個(gè)協(xié)作的RS分為兩組，其中一組RS用于轉(zhuǎn)發(fā)重要的數(shù)據(jù)，另一組RS用于轉(zhuǎn)發(fā)非重要的數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述重要數(shù)據(jù)包括Turbo編碼時(shí)的編碼比特中的系統(tǒng)比特。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述非重要數(shù)據(jù)包括Turbo編碼時(shí)的編碼比特中的校驗(yàn)比特。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述兩組中的RS數(shù)目可以相同或者不同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟b)包括確定有效RS的數(shù)目N;確定RS的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)內(nèi)容；確定RS與MS鏈路的傳輸編碼速率以及調(diào)制方式；確定各RS的數(shù)據(jù)發(fā)送方案。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于根據(jù)有效RS的數(shù)目N以及編碼速率計(jì)算用于轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)符號(hào)的最小RS數(shù)目8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述RS的數(shù)據(jù)發(fā)送方案包括DSTC、DSM或DSTC-SM之一。9.一種信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于輸出最后信息比特；至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)，收集所有鏈路的信道參數(shù)，決定和分配每個(gè)參與的RS所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，指示每個(gè)RS相應(yīng)的數(shù)據(jù)分配方案；多個(gè)RS，根據(jù)源節(jié)點(diǎn)的指示提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RS包括接收機(jī)，用于接收來(lái)自BS的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼和譯碼；數(shù)據(jù)再生裝置，根據(jù)合適的編碼和調(diào)制參數(shù)形成新的重發(fā)數(shù)據(jù)符號(hào)；有效數(shù)據(jù)提取裝置，根據(jù)再生的數(shù)據(jù)符號(hào)及BS發(fā)送的控制信息提取出正確的數(shù)據(jù)并經(jīng)接收機(jī)的天線發(fā)送。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)再生裝置包括信道編碼器，用于對(duì)接收機(jī)輸出的信息比特進(jìn)行編碼；比特交織器，用于對(duì)信道編碼器的輸出比特進(jìn)行比特交織；調(diào)制器，用于對(duì)比特交織器的輸出比特進(jìn)行調(diào)制；符號(hào)交織器。用與對(duì)調(diào)制器的輸出符號(hào)進(jìn)行符號(hào)級(jí)交織。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信道編碼器為Turbo編碼器。全文摘要一種信息非均等編碼系統(tǒng)中多中繼站協(xié)作的方法，所述中繼站協(xié)作的無(wú)線通信系統(tǒng)由至少一個(gè)源節(jié)點(diǎn)、多個(gè)RS以及至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，包括步驟源節(jié)點(diǎn)收集所有鏈路的信道參數(shù)；源節(jié)點(diǎn)決定和分配每個(gè)參與的RS所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；源節(jié)點(diǎn)指示每個(gè)RS相應(yīng)的數(shù)據(jù)分配方案；RS根據(jù)指示提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)。采用本專利中的方法，系統(tǒng)的性能相對(duì)于不考慮信息非均等情況下的性能有大幅度的提升。文檔編號(hào)H04L12/54GK101175010SQ20061013790公開(kāi)日2008年5月7日申請(qǐng)日期2006年10月30日優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日發(fā)明者程錦霞申請(qǐng)人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司;三星電子株式會(huì)社