CN101453800B - 多跳接力***中的双向数据传输处理方法及通信中间装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多跳接力***中的双向数据传输处理方法及通信中间装置，其中通信中间装置包括：编码调制方式选择模块，用于根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择第一编码调制方式和第二编码调制方式；编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；网络编码模块，用于将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行插0后，进行网络编码操作；调制模块，用于对网络编码操作得到的信号比特进行调制；广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。本发明实现了***的频谱利用率的提高。

Description

多跳接力***中的双向数据传输处理方法及通信中间装置

技术领域

本发明涉及多跳接力***(Multi-hop Relay System)中的资源调度处理，特别是一种多跳接力***中的数据传输处理方法及通信中间装置。

背景技术

多跳接力***作为未来无线移动通信***中的一项关键技术，提供了以下两种明显的增益：

基站覆盖区域的扩大，由于接力站(Relay Station，RS)的使用，信号可通过接力站进行转发，减小了信号传输中的路径损耗，使得多跳接力***得以覆盖更大的区域；

***通信链路容量的提高，因为多跳接力***相比单跳***可以减小信号传输的路径损耗，从而同样的功率可以支持链路更高的传输速率，通过在热点地区布置接力站，可以提高热点地区用户链路的链路容量，提供更高速率的上行或下行传输服务。

在接力站的引入带来上述优点的同时，多跳接力***中的无线资源分配以及信号传输方式的设计也变得更加复杂，面临更多挑战。

与传统的收发信机直接通信的方式不同，在多跳接力***中，信号需要经过接力站的转发在收发信机间传递，而接力站的信号接受和发送又不能工作在同一无线资源上，于是需要为基站(Base Station，BS)到接力站再到移动台(Mobile Station，MS)的下行方向，和移动台到接力站再到基站的上行方向分配不同的无线资源，并通过合理的资源分配以及有效的信号传输方式的设计，提高无线资源的利用率是多跳接力***的一项重要指标。

传统的多跳接力***采用了四步独立的信号传输方式，如图2所示，基站的信号比特D1发送到移动台，移动台的信号比特D2发送到基站则需要经过如下4个步骤：

信号比特D1从基站发送到接力站；

信号比特D1从接力站发送到移动台；

信号比特D2从移动发送到接力站；

信号比特D2从接力站发送到基站。

上述方式的双向接力传输实现简单，但由于需要分别为上述4个步骤的传输分别分配不同的无线资源，因此其资源利用率相当低。

为了解决传统多跳接力***存在的资源利用率低的问题，提出了一种编码双向接力传输的方案，其引入了网络编码技术的思想。

如图2所示，该编码双向传输的方案包括如下步骤：

基站保存原始信号比特D1后，将其编码调制后发送到接力站；

移动台保存原始信号比特D2后，将其编码调制后发送到接力站；

接力站对接收信号分别解调解码后，得到来自于基站和移动台的原始信号比特D1和D2；

接力站对原始信号比特D1和D2按比特做异或处理，得到D3；

接力站对D3进行编码调制后发送；

基站/移动台接收到接力站发送的信号后，解码解调后得到D3，对D3和保存的原始信号比特D1/D2进行按比特异或处理，从而得到D2/D1。

通过上述的过程即可实现双向接力传输。

与传统的多跳接力传输方式相比，这种方案最大的特点在于节省了四分之一的无线资源，达到了更高的***频谱利用率。

虽然编码双向接力传输方案极大地提高***频谱利用率，但是这种方法还存在以下的问题。

结合图2所示，在编码双向接力传输的广播步骤中，接力站只能以唯一的一种调制方式做信号广播，然而由于接力站到基站和接力站到移动台是两条相互独立的链路，当两条链路的信道质量相差较大的情况下，编码双向接力传输方式下，信道质量较差的那条链路将成为***信号传输的一个瓶颈，因为信道质量相对较好的那条链路也只能采用和信道质量较差的那条链路一样的调制方式，而这种调制方式相对于它的信道质量是一种低效浪费的信号传输方式。

上述的缺点是以接力站为例进行的说明，但该缺点同样也存在于其他如基站、接入点来执行接力站功能的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种多跳接力***中的数据传输处理方法及通信中间装置，提高***的频谱利用率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多跳接力***中的双向数据传输处理方法，包括：通信中间装置对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特的步骤，其中，该方法还包括：

步骤A1，通信中间装置根据链路自适应方法为第一链路和第二链路选择的调制方式不同时，选择其中一种调制方式，并进一步根据信道质量确定该调制方式下第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

步骤A2，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行网络编码操作，并利用步骤A1中选择的调制方式对网络编码操作得到的数据进行调制后广播。

上述的方法，其中，还包括：

步骤A3，源端装置和目的端装置对接收到的广播数据按照步骤A1中选择的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的信号比特进行网络编码操作对应的操作，得到待接收数据。

上述的方法，其中所述通信中间装置为接力站、基站或接入点。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种通信中间装置，包括接收模块、解调模块和解码模块，其中，还包括：

调制方式选择模块，用于利用链路自适应方法为第一链路和第二链路选择调制方式，在选择的调制方式不同时，为第一链路和第二链路从不同的调制方式中选择一种调制方式；

编码速率确定模块，用于根据信道质量确定选择的调制方式下第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

网络编码模块，用于将编码模块编码后的目的端信号比特和源端信号比特进行网络编码操作；

调制模块，用于根据调制方式选择模块选择的调制方式对网络编码操作的结果进行调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

上述的装置，设置于接力站、基站或接入点。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种多跳接力***中的双向数据传输处理方法，包括：通信中间装置对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特的步骤，其中，该方法还包括：

步骤C1，根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择包括第一编码速率和第一调制方式的第一编码调制方式和包括第二编码速率和第二调制方式的第二编码调制方式；

步骤C2，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行如下操作：

在数据位宽较小的调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与另一调制方式对应的信号比特进行网络编码操作，其中，X为数据位宽较小的调制方式的数据位宽，ΔX为调制方式的数据位宽的差值；

步骤C3，对网络编码操作得到的数据进行调制后广播。

上述的方法，其中，还包括：

步骤C4，源端装置和目的端装置对接收到的广播数据按照步骤C3中的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到待接收数据。

上述的方法，其中，所述步骤C3中的调制为分层调制或按照预设星座图的映射原理调制。

上述的方法，其中，所述步骤C3中，对网络编码操作得到的数据进行分层调制时，所述步骤C4具体包括：

步骤C41，源端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到编码后的目的端信号比特，将编码后的目的端信号比特按第一编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特；

步骤C42，目的端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的目的端信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到编码后的源端信号比特，将编码后的源端信号比特按第二编码速率进行解码，最终得到源端信号比特。

上述的方法，其中，所述步骤C3中，对网络编码操作得到的数据按照预设星座图的映射原理调制时，增强层在预设星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在预设星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

上述的方法，其中，所述步骤C4具体包括：

步骤C41’，调制方式较高的一端按照调制星座图的映射原理解调信号，然后将解调后的信号与缓存中的编码后的比特包进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接收的数据；

步骤C42’，调制方式较低的一端根据其缓存中存储的已知的数据比特按照调制星座图的映射原理判断需要解调的信号实际映射的星座点的位置，然后按照简化的调制星座图解调广播的信号，再与缓存中的编码后的比特包进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接收的数据。

上述的方法，其中所述通信中间装置为接力站、基站或接入点。

为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种通信中间装置，包括接收模块、解调模块和解码模块，其中，还包括：

编码调制方式选择模块，用于根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择包括第一编码速率和第一调制方式的第一编码调制方式和包括第二编码速率和第二调制方式的第二编码调制方式；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

网络编码模块，用于将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行如下处理：

在数据位宽较小的调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与另一调制方式对应的信号比特进行网络编码操作，其中，X为数据位宽较小的调制方式的数据位宽，ΔX为调制方式的数据位宽的差值；

调制模块，用于对网络编码操作得到的信号比特进行调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

上述的通信中间装置，其中，所述调制模块采用分层调制或按照预设星座图的映射原理调制。

上述的通信中间装置，其中，所述调制模块对按位异或操作得到的数据按照预设星座图的映射原理调制时，增强层在预设星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在预设星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

上述的装置，设置于接力站、基站或接入点。

本发明通过采用新的网络编码操作、新的星座图实现了***的频谱利用率的提高，相对于传统的编码双向接力方案的曲线，以及传统的4步的多跳接力传输方法有较大的性能提升。

附图说明

图1为传统的多跳接力***的信号传输方式的示意图；

图2为编码双向传输方案下多跳接力***的信号传输方式的示意图；

图3为本发明第一实施例的方法的流程示意图；

图4为本发明第一实施例的接力站的结构示意图；

图5为本发明第二实施例的方法的流程示意图；

图6为本发明第二实施例的接力站的结构示意图；

图7为本发明第三实施例的方法的流程示意图；

图8为QPSK+16QAM的预设星座调制映射图；

图9为QPSK+64QAM的预设星座调制映射图；

图10为16QAM+64QAM的预设星座调制映射图；

图11为本发明第三实施例的接力站的结构示意图；

图12为本发明第一实施例的仿真结果示意图；

图13为本发明第二实施例的仿真结果示意图；

图14为本发明第三实施例的仿真结果示意图。

具体实施方式

本发明的方法可实现于多种环境，如：

环境1，BS11、RS12及MS13之间的双向传输；

环境2，BS21、RS22及RS23之间的双向传输；

环境3，RS31、RS32及RS33之间的双向传输；

环境4，RS41、RS42及MS43之间的双向传输。

环境5，MS51、BS52及MS53之间的双向传输；

环境6，SS61、AP62及SS63之间的双向传输。

由于上述的各方式之间的传输处理基本相同，为方便说明，做如下定义：

源端装置，链路中在下行方向发送原始信号比特的装置(如环境1中的BS11，环境2中的BS21，环境3中的RS31，环境4中的RS41，环境5中的MS51，环境6中的SS61)；

目的端装置，链路中在上行方向发送原始信号比特的装置(如环境1中的MS13，环境2中的RS23，环境3中的RS33，环境4中的MS43，环境5中的MS53，环境6中的SS63)；

通信中间装置，处于源端装置和目的端装置之间的设备(如环境1中的RS12，环境2中的RS22，环境3中的RS32，环境4中的RS42，环境5中的BS52，环境6中的AP62)。

源端装置需要发送的原始信号比特称之为源端信号比特；

目的端装置需要发送的原始信号比特称之为目的端信号比特；

链路中间的通信中间装置广播的信号比特称之为中间信号比特；

第一链路，通信中间装置到源端装置的链路；

第二链路，通信中间装置到目的端装置的链路。

因此，如前所述，本发明的多跳接力***不仅仅包括通信中间装置为RS的***，也包括通信中间装置为BS或AP的***。

在本发明的具体实施例中，以通信中间装置为RS的情况进行具体说明，但应当理解的事，通信中间装置也可以是BS、AP等其他的情况。

<第一实施例>

本发明的第一实施例的多跳接力***中的数据传输处理方法中，在根据链路自适应方法为第一链路和第二链路选择的调制方式不同时，降低或提高其中一条链路的调制方式，使第一链路和第二链路的调制方式相同。

本发明的第一实施例的方法如图3所示，包括：

步骤31，源端装置保存编码后的源端信号比特，并将编码后的源端信号比特调制后发送到接力站；

步骤32，目的端装置保存编码后的目的端信号比特，并将编码后的目的端信号比特调制后发送到接力站；

步骤33，接力站对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特；

步骤34，在根据链路自适应方法为第一链路和第二链路选择的调制方式不同时，从不同的调制方式中选择一种调制方式，并进一步根据信道质量确定第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

步骤35，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行按位异或操作，并利用步骤34中选择的调制方式对按位异或操作得到的数据进行调制后广播；

步骤36，源端装置对接收到的广播数据按照步骤34中选择的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特进行按位异或操作，得到编码后的目的端信号比特，将编码后的目的端信号比特按第一编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特；

步骤37，目的端装置对接收到的广播数据按照步骤34中选择的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的目的端信号比特进行按位异或操作，得到编码后的源端信号比特，将编码后的源端信号比特按第二编码速率进行解码，最终得到源端信号比特。

本发明的第一实施例中的接力站如图4所示，包括：

接收模块，用于接收来自源端装置的编码调制后的源端信号比特，以及来自目的端装置的编码调制后的目的端信号比特；

解调模块，对接收到的编码调制后的源端信号比特和编码调制后的目的端信号比特进行解调，得到编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特；

解码模块，用于对编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特进行解码，得到源端信号比特和目的端信号比特；

调制方式选择模块，用于利用链路自适应方法为第一链路和第二链路选择调制方式，在选择的调制方式不同时，为第一链路和第二链路从不同的调制方式中选择一种调制方式；

编码速率确定模块，用于根据信道质量确定第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

按位异或模块，用于将编码模块编码后的目的端信号比特和源端信号比特进行按位异或操作；

调制模块，用于根据调制方式选择模块选择的调制方式对按位异或操作的结果进行调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

下面以一实际情况对第一实施例进行进一步详细说明。

按照第一链路和第二链路的实际信道状况，在进行链路自适应方法选择的调制方式和编码速率时，假设出现如下情形：

接力站到源端装置(假设为基站)选择16QAM调制方式及2/5的编码速率，而接力站到目的端装置(假设为移动台)选择QPSK调制方式及1/3编码速率。

此时在这种两条链路通过链路自适应方法选择的调制方式不一样的情况下，按照本发明的第一实施例，调整其中一条链路的编码调制方式而使得两条两路选择同样的调制方式，调整方式包括两种：

接力站到移动台链路的调制方式调整为16QAM调制和1/6编码速率；或

接力站到基站链路的调制方式调整为QPSK调制和4/5编码速率。

上述的几种情况如下表所示。

其中编码速率的调整按照信道质量选择。

然后按照调整后的编码速率分别编码来自基站和移动台的数据比特，并将编码后的比特做异或处理，最后按调整好的相同的调制方式广播此信号。

在接收端则同样按照调整后的编码调制方式解调解码信号。

在上述的第一实施例的描述中，在步骤35中是将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行按位异或操作，并利用步骤34中选择的调制方式对按位异或操作得到的数据进行调制后广播，本领域技术人员可以预知的是：该步骤34中也可以采用其他的网络编码方式，如将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行加操作，然后利用步骤34中选择的调制方式对加操作得到的数据进行调制后广播，而源端装置/目的端装置对接收到的广播数据按照步骤34中选择的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特/目的端信号比特进行减操作，得到编码后的目的端信号比特/源端信号比特，将编码后的目的端信号比特/源端信号比特按第一编码速率/第二编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特/源端信号比特。

<第二实施例>

在本发明的第二实施例中引入分层调制(Hierarchical Modulation，HM)和特殊的按位异或方式来实现多跳接力***中的数据传输处理方法。

分层调制的思想是：在应用层将一个逻辑业务分成两个数据流，一个是高优先级的基本层，另一个是低优先级的增强层。在物理层，这两个数据流分别映射到信号星座图的不同层。由于基本层数据映射后的符号距离比增强层的符号距离大，因此，基本层的数据流可以被包括远离发射装置(如基站)和靠近发生装置(如基站)的用户接收，而增强层的数据流只能被靠近发射装置(如基站)的用户接收。也就是说，同一个逻辑业务可以在网络中根据信道条件的优劣提供不同等级的服务。

由于引入分层调制，因此具有不同SINR的接收装置(在本发明中，为源端装置和目的端装置)必须能够从HM符号中恢复不同的层的比特，所以按位异或处理必须在HM的相同优先级的层内进行。

在本发明的第二实施例的多跳接力***中的数据传输处理方法如图5所示，包括：

步骤51，源端装置保存编码后的源端信号比特，并将编码后的源端信号比特调制后发送到接力站；

步骤52，目的端装置保存编码后的目的端信号比特，并将编码后的目的端信号比特调制后发送到接力站；

步骤53，接力站对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特；

步骤54，根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择第一编码调制方式和第二编码调制方式，该第一编码调制方式包括第一编码速率和第一调制方式，该第二编码调制方式包括第二编码速率和第二调制方式；

步骤55，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行特殊按位异或操作；

在接力站到源端装置的第一链路和接力站到目的端装置的第二链路的第一调制方式和第二调制方式不同时，其数据位宽不相同，此时，假设第一调制方式的数据位宽为X bit，而第一调制方式的数据位宽为X+ΔX bit，此时，应该在第一调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与第二调制方式对应的信号比特进行按位异或操作。

举例如下，假设根据链路自适应方法为第一链路和第二链路选择的调制方式分别为QPSK和16QAM，而编码后的源端信号比特和目的端信号比特分别为101110010011110...和100111101100...，此时，按位异或操作如下所示：

步骤56，对按位异或操作得到的数据进行分层调制后广播；

步骤57，源端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理(即星座映射原理)进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特进行按位异或操作，得到编码后的目的端信号比特，将编码后的目的端信号比特按第一编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特；

步骤58，目的端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的目的端信号比特进行按位异或操作，得到编码后的源端信号比特，将编码后的源端信号比特按第二编码速率进行解码，最终得到源端信号比特。

步骤57和58中的按位异或操作，在其期望的层内进行异或操作即可。

本发明第二实施例的接力站，如图6所示，包括：

接收模块，用于接收来自源端装置的编码调制后的源端信号比特，以及来自目的端装置的编码调制后的目的端信号比特；

解调模块，用于对接收到的编码调制后的源端信号比特和编码调制后的目的端信号比特进行解调，得到编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特；

解码模块，用于对编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特进行解码，得到源端信号比特和目的端信号比特；

编码调制方式选择模块，用于根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择第一编码调制方式和第二编码调制方式，该第一编码调制方式包括第一编码速率和第一调制方式，该第二编码调制方式包括第二编码速率和第二调制方式；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

插0处理模块，用于在第一调制方式和第二调制方式不同时，对数据位宽较低的调制方式所对应的编码后的信号比特进行插0处理，所述插0处理为：每隔第一数目的信号比特后***第二数目的0，所述第一数目为数据位宽较低的调制方式的数据位宽，第二数目为第一调制方式和第二调制方式的数据位宽的差值；

按位异或模块，用于对信号比特进行按位异或操作，其操作对象为插0处理得到的信号比特和编码模块输出的未经插0处理的信号比特；

分层调制模块，用于对按位异或操作得到的信号比特进行分层调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

下面以一实际情况对第二实施例进行进一步详细说明。

按照第一链路和第二链路的实际信道状况，在进行链路自适应方法选择的调制方式和编码速率时，假设出现如下情形：

接力站到源端装置(假设为基站)选择16QAM调制方式及2/5的编码速率，而接力站到目的端装置(假设为移动台)选择QPSK调制方式及1/3编码速率。

在这种两条链路通过链路自适应方法选择的调制方式不一样的情况下，首先将来自于基站的信号比特按1/3编码速率编码，将来自移动台的信号比特按2/5编码速率编码；

然后编码后的源端信号比特每2个信号比特后***两个0后，将插0后的源端信号比特与目的端信号比特进行按位异或，最后将按位异或操作得到的信号比特包按QPSK+QPSK的分层调制的原理广播给基站和移动台。

基站接收到广播的信号比特包后，由于其信号质量较好，按照QPSK+QPSK分层调制的星座映射原理解调信号比特包可得到基本层和加强层的信号比特(信号比特包为4bit位宽)，因此，基站将自身保存的编码后的源端信号比特进行每2个信号比特后***两个0后，再与解调出的信号比特包进行按位异或操作，最后按2/5的编码速率解码按位异或操作后的比特包，得到想要接收的数据。

而移动台接收到广播的信号比特包后，由于其信号质量差一些，因此按照QPSK+QPSK分层调制的星座映射原理解调信号比特包只能得到基本层的信号比特，因此，将其保存的信号比特包中，每4个信号比特删除后两个信号比特后得到的信号比特与解调得到的基本层信号比特进行按位异或操作，最后按1/3的编码速率解码取位后的比特包，得到想要接收的数据。

当然，移动台也可在基本层的信号比特包中，每两个信号比特后***两个0，然后与自身保存的编码后的目的端信号比特进行按位异或操作，将按位异或操作的结果以4个信号比特为单位，每单位取前两个信号比特，最后按1/3的编码速率解码取位后的比特包，得到想要接收的数据。

在上述的第二实施例中，是以特殊按位异或操作为例进行的说明，但本领域技术人员可以预知，在步骤55中，也可将编码后的源端信号比特和目的端信号比特执行其他的网络编码操作，如加操作，下面以加操作进行说明：

在接力站到源端装置的第一链路和接力站到目的端装置的第二链路的第一调制方式和第二调制方式不同时，其数据位宽不相同，此时，假设第一调制方式的数据位宽为X bit，而第一调制方式的数据位宽为X+ΔX bit，此时，应该在第一调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与第二调制方式对应的信号比特进行加操作操作。

然后对加操作得到的数据进行分层调制后广播；

而步骤57/58中，源端装置/目的端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理(即星座映射原理)进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特/目的端信号比特进行减操作，得到编码后的目的端信号比特/源端信号比特，将编码后的目的端信号比特/源端信号比特按第一编码速率/第二编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特/源端信号比特。

<第三实施例>

在本发明的第三实施例中引入特殊设置的星座图和特殊的按位异或方式来实现多跳接力***中的数据传输处理方法。

该按位异或方法为：

在接力站到源端装置的第一链路和接力站到目的端装置的第二链路的第一调制方式和第二调制方式不同时，其数据位宽不相同，此时，假设第一调制方式的数据位宽为X bit，而第一调制方式的数据位宽为X+ΔX bit，此时，在第一调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与第二调制方式对应的信号比特进行按位异或操作。

同时，在本发明的第三实施例中，星座图依据以下原则进行设置。

当构成一个调制符号的一组比特中后一部分比特已知的情况下，这个调制符号可能映射到的星座点的组合，也就是子的星座图，将被分配尽可能大的星座点距离。

在本发明的第三实施例的多跳接力***中的数据传输处理方法如图7所示，包括：

步骤71，源端装置保存编码后的源端信号比特，并将编码后的源端信号比特调制后发送到接力站；

步骤72，目的端装置保存编码后的目的端信号比特，并将编码后的目的端信号比特调制后发送到接力站；

步骤73，接力站对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特；

步骤74，根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择第一编码调制方式和第二编码调制方式，该第一编码调制方式包括第一编码速率和第一调制方式，该第二编码调制方式包括第二编码速率和第二调制方式；

步骤75，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行特殊按位异或操作；

在接力站到源端装置的第一链路和接力站到目的端装置的第二链路的第一调制方式和第二调制方式不同时，其数据位宽不相同，此时，假设第一调制方式的数据位宽为X bit，而第一调制方式的数据位宽为X+ΔX bit，此时，应该在第一调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与第二调制方式对应的信号比特进行按位异或操作。

举例如下，假设根据链路自适应方法为第一链路和第二链路选择的调制方式分别为QPSK和16QAM，而编码后的源端信号比特和目的端信号比特分别为101110010011110...和100111101100...，此时，按位异或操作如下所示：

步骤76，将步骤65得到的信号比特包按调制星座图的映射原理调制后广播，其中该星座图中，增强层在星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

由于步骤74中选择的调制方式不同，且源端装置和目的端装置都保存有自己发送的编码后数据，因此，对于调制方式较高的一端，必然有其中一端知道步骤75中异或操作得到的数据中，构成一个调制符号的一组比特中的后一部分比特，此时，将调制符号分到尽可能大的星座点距离，此时得到的增强层在星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

下面对上述的星座图进行详细说明。

如图8所示，为QPSK+16QAM的星座调制映射图，其中，符号含义如下：

三角形代表后两个比特为00的数据；

菱形代表后两个比特为01的数据；

正方形代表后两个比特为10的数据；

圆圈代表后两个比特为11的数据。

从图中可以看出，相对于传统的星座图，其基本层在星座图上的距离增大了，而增强层在星座图上的距离没有变化。

图9和图10分别为QPSK+64QAM和16QAM+64QAM的星座调制映射图，相对于传统的星座图，其基本层在星座图上的距离也增大了，而增强层在星座图上的距离没有变化。

步骤77，调制方式较高的一端按照调制星座图的映射原理解调信号，然后按照步骤75中的信号比特包按位异或的方式，将解调后的信号与缓存中的编码后的比特包做异或处理，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接受的数据；

步骤78，调制方式较低的一端，首先根据其缓存中存储的已知的数据比特按照调制星座图的映射原理判断需要解调的信号实际映射的星座点的位置，然后按照简化的调制星座图解调广播的信号，再将解调的信号按按照步骤75中的异或方式与缓存中的编码后数据异或，最后按其实际编码速率解码此信号数据包得到想要接收的信号数据。

本发明第三实施例的接力站，如图11所示，包括：

接收模块，用于接收来自源端装置的编码调制后的源端信号比特，以及来自目的端装置的编码调制后的目的端信号比特；

解调模块，用于对接收到的编码调制后的源端信号比特和编码调制后的目的端信号比特进行解调，得到编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特；

解码模块，用于对编码后的源端信号比特和编码后的目的端信号比特进行解码，得到源端信号比特和目的端信号比特；

编码调制方式选择模块，用于根据链路自适应方法分别为第一链路和第二链路选择第一编码调制方式和第二编码调制方式，该第一编码调制方式包括第一编码速率和第一调制方式，该第二编码调制方式包括第二编码速率和第二调制方式；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

插0处理模块，用于在第一调制方式和第二调制方式不同时，对数据位宽较低的调制方式所对应的编码后的信号比特进行插0处理，所述插0处理为：每隔第一数目的信号比特后***第二数目的0，所述第一数目为数据位宽较低的调制方式的数据位宽，第二数目为第一调制方式和第二调制方式的数据位宽的差值；

按位异或模块，用于对信号比特进行按位异或操作，其操作对象为插0处理得到的信号比特和编码模块输出的未经插0处理的信号比特；

星座图调制模块，用于对按位异或操作得到的信号比特按星座图调制原理进行调制，其中，该星座图中，基本层增强层在星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

下面以一实际情况对第三实施例进行进一步详细说明。

按照第一链路和第二链路的实际信道状况，在进行链路自适应方法选择的调制方式和编码速率时，假设出现如下情形：

接力站到源端装置(假设为基站)选择16QAM调制方式及2/5的编码速率，而接力站到目的端装置(假设为移动台)选择QPSK调制方式及1/3编码速率。

在这种两条链路通过链路自适应方法选择的调制方式不一样的情况下，首先将来自于基站的信号比特按1/3编码速率编码，将来自移动台的信号比特按2/5编码速率编码；

然后编码后的源端信号比特每2个信号比特后***两个0后，将插0后的源端信号比特与目的端信号比特进行按位异或，最后将按位异或操作得到的信号比特包。

然后，再将按位异或操作得到的信号比特包按图8所示的调制星座图的映射原理调制信号广播给基站和移动台。

在基站端，由于调制方式较高，其直接按照图8所示的调制星座图的映射原理解调信号后，按步骤75中的信号比特包按位异或的方式，将解调后的信号与缓存中的编码后的比特包做异或处理，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接受的数据；

而在移动台端，首先根据其缓存中存储的已知的数据比特(如1001)以及图8的调制星座图的映射原理判断需要解调的信号实际映射的星座点的位置为图8中菱形代表的星座点，于是只需要解调一个类似QPSK信号，按照步骤75中的信号比特包按位异或的方式，将解调后的信号与缓存中的编码后的比特包做异或处理，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接受的数据。

在上述的第三实施例中，是以特殊按位异或操作为例进行的说明，但本领域技术人员可以预知，在步骤75中，也可将编码后的源端信号比特和目的端信号比特执行其他的网络编码操作，如加操作，下面以加操作进行说明：

在接力站到源端装置的第一链路和接力站到目的端装置的第二链路的第一调制方式和第二调制方式不同时，其数据位宽不相同，此时，假设第一调制方式的数据位宽为X bit，而第一调制方式的数据位宽为X+ΔX bit，此时，应该在第一调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与第二调制方式对应的信号比特进行加操作。

然后对加操作得到的数据按调制星座图的映射原理调制后广播；

而在步骤77和78中则为减操作。

图12、图13和图14分别为本发明的三个实施例相对于传统的4步的多跳接力传输方法以及传统的编码双向接力方案的仿真示意图，其中，图12、图13和图14中，横坐标均为RS到MS的平均SNR，纵坐标均为频谱效率，图12、图13和图14中的三条曲线从下到上依次为：本发明方法的曲线(图12、图13和图14中的最上面的曲线分别对应于本发明的3个实施例)，传统的编码双向接力方案的曲线，以及传统的4步的多跳接力传输方法。

其中，仿真条件如下：

相邻基站点间距：500m

路径损耗模型：128.1+37.6log10(R)，R(km)

阴影衰落：标准差8dB

快衰落模型：Jake fading：单径信道

业务模型：随机数据包产生

调制编码方式：

调制方式：QPSK，16QAM，64QAM

编码速率：1/6，1/4，1/3，1/2，2/3

平均SINR：

接力站到基站链路：7dB

接力站到移动台链路：(移动台均匀分布)

[14.5，13.5，12.0，10.5，8.5，7.5，5.5，4.5，3.5，2.0，1.5，0.5，-0.5，-1.0]dB

从图中可以看出，本发明的方法的3个实施例，在RS到MS的平均SNR变化的情况下，相对于传统方法，性能均有较大幅度的提升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种多跳接力***中的双向数据传输处理方法，包括：通信中间装置对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特的步骤，其特征在于，该方法还包括：

步骤A1，通信中间装置根据链路自适应方法为通信中间装置到源端装置之间的第一链路和通信中间装置到目的端装置之间的第二链路选择的调制方式不同时，选择其中一种调制方式，并进一步根据信道质量确定该调制方式下第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

步骤A2，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特进行网络编码操作，并利用步骤A1中选择的调制方式对所述网络编码操作得到的数据进行调制后广播。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤A3，源端装置和目的端装置对接收到的广播数据按照步骤A1中选择的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的信号比特进行所述步骤A2中的网络编码操作的对应操作，得到待接收数据。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通信中间装置为接力站、基站或接入点。

4.一种通信中间装置，包括接收模块、解调模块和解码模块，其特征在于，还包括：

调制方式选择模块，用于利用链路自适应方法为通信中间装置到源端装置之间的第一链路和通信中间装置到目的端装置之间的第二链路选择调制方式，在选择的调制方式不同时，为第一链路和第二链路从不同的调制方式中选择一种调制方式；

编码速率确定模块，用于根据信道质量确定选择的调制方式下第一链路和第二链路对应的第一编码速率和第二编码速率；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

网络编码模块，用于将编码模块编码后的目的端信号比特和源端信号比特进行网络编码操作；

调制模块，用于根据调制方式选择模块选择的调制方式对网络编码操作的结果进行调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，设置于接力站、基站或接入点。

6.一种多跳接力***中的双向数据传输处理方法，包括：通信中间装置对来自源端装置和目的端装置的接收信号分别解调解码后，得到源端信号比特和目的端信号比特的步骤，其特征在于，该方法还包括：

步骤C1，根据链路自适应方法分别为通信中间装置到源端装置之间的第一链路和通信中间装置到目的端装置之间的第二链路选择包括第一编码速率和第一调制方式的第一编码调制方式和包括第二编码速率和第二调制方式的第二编码调制方式；

步骤C2，按第一编码速率和第二编码速率分别对目的端信号比特和源端信号比特进行编码，将编码后的源端信号比特和目的端信号比特执行下述操作：

在数据位宽较小的调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与另一调制方式对应的信号比特进行网络编码操作，其中，X为数据位宽较小的调制方式的数据位宽，ΔX为调制方式的数据位宽的差值；

步骤C3，对网络编码操作得到的数据进行调制后广播。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤C4，源端装置和目的端装置对接收到的广播数据按照步骤C3中的调制方式进行解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到待接收数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C3中的调制为分层调制或按照预设星座图的映射原理调制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C3中，对网络编码操作得到的数据进行分层调制时，所述步骤C4具体包括：

步骤C41，源端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的源端信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到编码后的目的端信号比特，将编码后的目的端信号比特按第一编码速率进行解码，最终得到目的端信号比特；

步骤C42，目的端装置对接收到的广播数据按照分层调制原理解调，并将解调后的数据与自身保存的编码后的目的端信号比特进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，得到编码后的源端信号比特，将编码后的源端信号比特按第二编码速率进行解码，最终得到源端信号比特。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C3中，对网络编码操作得到的数据按照预设星座图的映射原理调制时，增强层在预设星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在预设星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤C4具体包括：

步骤C41’，调制方式较高的一端按照调制星座图的映射原理解调信号，然后将解调后的信号与缓存中的编码后的比特包进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接收的数据；

步骤C42’，调制方式较低的一端根据其缓存中存储的已知的数据比特按照调制星座图的映射原理判断需要解调的信号实际映射的星座点的位置，然后按照简化的调制星座图解调广播的信号，再与缓存中的编码后的比特包进行插0处理后，进行所述步骤C2中的网络编码操作的对应操作，最后按照其编码速率解码异或后的比特包得到想要接收的数据。

12.根据权利要求6到11中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述通信中间装置为接力站、基站或接入点。

13.一种通信中间装置，包括接收模块、解调模块和解码模块，其特征在于，还包括：

编码调制方式选择模块，用于根据链路自适应方法分别为通信中间装置到源端装置之间的第一链路和通信中间装置到目的端装置之间的第二链路选择包括第一编码速率和第一调制方式的第一编码调制方式和包括第二编码速率和第二调制方式的第二编码调制方式；

编码模块，用于根据第一编码速率和第二编码速率分别为目的端信号比特和源端信号比特进行编码；

网络编码模块，用于对编码后的源端信号比特和目的端信号比特执行如下操作：

在数据位宽较小的调制方式所对应的信号比特包中，每X个信号比特后面***ΔX个0，然后将插0得到的信号比特与另一调制方式对应的信号比特进行网络编码操作，其中，X为数据位宽较小的调制方式的数据位宽，ΔX为调制方式的数据位宽的差值；

调制模块，用于对网络编码操作得到的信号比特进行调制；

广播模块，用于将调制模块的输出数据进行广播。

14.根据权利要求13所述的通信中间装置，其特征在于，所述调制模块采用分层调制或按照预设星座图的映射原理调制。

15.根据权利要求13所述的通信中间装置，其特征在于，所述调制模块对网络编码操作得到的数据按照预设星座图的映射原理调制时，增强层在预设星座图上的距离大于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离，而基本层在预设星座图上的距离等于传统星座图调制方法中增强层在星座图上的距离。

16.根据权利要求13、14或15所述的通信中间装置，其特征在于，设置于接力站、基站或接入点。

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