合作式多媒体通信方法及其系统技术方案

本发明专利技术揭露一种合作式多媒体通信方法及其系统，该系统包括：讯源节点，包括第一阶层式调变星座图，且讯源节点传送第一信号及第二信号；中继节点，包括保护性对调调变及第二阶层式调变星座图，且中继节点调变接收第二信号所解调取得的数据，以产生第三信号，并传送第三信号；以及目的节点，接收第一信号及第三信号以进行优化译码。本发明专利技术设计一组最佳阶层式调变星座图分别给讯源节点以及中继节点使用。

【技术实现步骤摘要】
合作式多媒体通信方法及其系统
本专利技术为一种合作式多媒体通信方法及系统，特别是指一种在合作式多媒体通信系统中，对中继节点执行保护度调换的合作式多媒体通信方法。
技术介绍
近年来，无线通信技术的发展继续朝向高传输率、高可靠度和高质量等趋势发展，然而因为频谱为有限且非再生资源，无线通信技术的发展与可用频谱息息相关，如何在有限的频谱中突破无线通信技术的瓶颈，是这几年很重要的研究议题之一。因此，智能型合作式网络的想法被提出，其目标为运用智能型方式来有效率使用频谱，并以合作方式同时提升系统容量与通信质量；在传统的无线通信技术中，智能型合作式网络由感知无线电(CognitiveRadio,CR)技术及合作式通信(CooperativeCommunications)结合而成，利用感知无线电技术提升频谱使用效益，而合作式通信则可降低传输通道衰褪(Fading)的影响并提升通信容量，这两技术的结合将可营造高效率的通信环境。在下世代无线通信系统中，可以预见的合作式通信将会是重要的应用技术，以提升频谱使用效益及系统容量。合作式通信主要概念是利用中继节点(RelayNode,R)来协助信号传输，图1为习知技术中的合作式通信基本架构。如图1所示，习知技术中的合作式通信基本架构1包含一讯源节点11(SourceNode,S)、一中继节点13以及一目的节点15(DestinationNode,D)，其传输路径可分成两个时槽：(1)第一时槽T1：讯源节点11同时传输信号给中继节点13与目的节点15；(2)第二时槽T2：中继节点13收到讯源节点11传输的信号，经过信号处理后再将信号传送给目的节点15。因此信号传输可以透过直接链路(Source-Destination)与中继链路(Source-Relay-Destination)将信号传输给目的节点15，由于信号传输非经由单一链路，因此可以改善单一链路信号严重衰褪(DeepFading)的情况，进而达到合作分集增益(CooperativeDiversityGain)的效果。一般来说，合作式通信系统的中继节点13有下列几种信号处理方式，分别是(一)放大传递(Amplify-and-Forward,AF)：将所收到来自讯源节点11的信号直接放大而传送至目的节点15；(二)解码传递(Decode-and-Forward,DF)：将所收到来自讯源节点11的信号先行译码，之后再重新编码传输至目的节点；(三)压缩传递(Compress-and-Forward,CF)：讯源节点11的信号并没有完全被重新解/编码，而是利用适当的压缩技术将中继节点13所解出的信息传送给目的节点15。对于合作式通信来说，现阶段都是以半双工(Half-Duplex)传输为主，缺点为需使用多个传输时槽以达到合作式通信的概念，在与传统通信系统相较之下，降低了通道传输效率。近年来所发展许多编码方法都可改善此缺点，例如网络编码(NetworkCoding,NC)、阶层式调变(HierarchicalModulation,HM)等技术，皆可提升通道传输效率。在下世代无线通信系统中，可以预见的多媒体广播服务将逐渐增加而成为主要信号流量，因此如何利用合作式通信的概念来提升多媒体广播传输效益，将会是一个非常重要且尚未被广泛研究的议题；特别是阶层式调变(HierarchicalModulation,HM)为多媒体系统常用的调变技术，如何将合作式通信与阶层式调变结合以提升多媒体通信的服务质量(QualityofService)，也将会是研究重点。阶层式调变技术就是因应多媒体通信而提出的，它不同于一般的调变技术将所有信息位同等对待(亦即星座图上的星座点呈现均匀分布)，而是根据信息位的重要性来给予不同程度的传输保护，因此星座图上的星座点呈现非均匀分布。例如多媒体通信的信息位区分为基础(主要)位(BaseBit)与精细(次要)位(RefinementBit)，阶层式调变对于基础(主要)位给予较佳的调变保护(即是其调变错误距离较大)，而精细(次要)位则给予较低的调变保护(即是其调变错误距离较小)；此乃是因为对于多媒体通信而言，基础(主要)位是维持通信绝对必需的，而精细(次要)位虽可提升通信质量，却非绝对必需的。图2说明4/16-QAM阶层式调变的星座图架构。请参照图2，4/16-QAM阶层式调变的星座图2包括四个象限，分别为第一象限21、第二象限23、第三象限25以及第四象限27，每一象限包含四个星座点，单一星座点共传送四个位，每一星座点包括两个基础(主要)位及两个精细(次要)位，而每一星座点的前二位为基础位，后二位为精细位，以星座点211为例，前二位“00”为基础位，后二位“10”为精细位，其他星座点可同理得知，因此单一星座点对于基础(主要)位或是精细(次要)位而言，均为4-QAM调变符码，然而整体而言，则为16-QAM调变符码。例如传送基础(主要)位为“00”且精细(次要)位为“00”的符码时，即传送第一象限21中右上方的星座点213。在阶层式调变中，不同基础(主要)位星座点的距离为2d1而不同精细(次要)位星座点的距离为2d2，原则上d1远大于d2以确保基础(主要)位的传输质量，而调变参数λ＝d2/(d1-d2)代表基础(主要)位与精细(次要)位保护能力的比值，当值变小代表不同象限间的符码距离增加，也即基础(主要)位的保护能力增加，另一方面在同象限里的符码距离变小，代表精细(次要)位的保护能力降低。透过阶层式调变的使用，即使平均信号质量较差的多媒体通信用户，仍可以成功译码出基础(主要)位，而对于平均信号质量较佳的多媒体通信用户而言，则可以同时成功解码出基础(主要)位与精细(次要)位，提升多媒体通信的质量。最近几年，基于阶层式调变合作式通信系统已有初步研究成果，分别为(一)分析基于阶层式调变的合作式通信系统的错误率，在达到预设的基础(主要)位错误率(BitErrorRate,BER)之下，挑选最佳的调变参数以得到最低的精细(次要)位错误率；(二)在使用全双工模式下，分析符码错误率的上限界，并且设计最佳调变参数让整体的符码错误率能达到最低；(三)提出利用两个不同的门坎(Threshold)让中继节点根据当时的讯杂比做比较，以决定中继节点是否传输所有位、只传输基础(主要)位或是不传输任何信号，并且选择最佳的门坎与调变参数让位元错误率达到最低；(四)也有考虑中继节点解码后只传输精细(次要)位给目的节点，以提升在目的节点的精细(次要)位的译码成功机率；(五)考虑单一中继节点的环境下门坎选择与调变参数优化的问题，以达到最大的合作分集增益；(六)适用于多中继节点且彼此用独立的传输通道环境下，提出一种低复杂度的联合解码方法。然而，对于传统阶层式调变传输系统而言，对于基础(主要)位给予较佳的调变保护(即是其调变错误距离较大)，而精细(次要)位则给予较低的调变保护(即是其调变错误距离较小)；此乃是因为对于多媒体通信而言，基础(主要)位是维持通信绝对必需的，而精细(次要)位虽可提升通信质量，却非绝对必需的。但在下世代无线通信系统中，可以预见的多媒体服务将逐渐增加而成为主要信号流量，因此如何利用合作式通信的概念来提升多媒体广播传输效益，将会是一个非常重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合作式多媒体通信方法，包括以下步骤：具有一第一阶层式调变星座图的讯源节点调变具有不同保护度的基础位及精细位，且传送一第一信号及一第二信号；具有保护度对调调变及一第二阶层式调变星座图的中继节点调变接收该第二信号所解调的数据，以产生及传送一第三信号；以及通过一目的节点接收该第一信号及该第三信号，以进行优化译码。

【技术特征摘要】
1.一种合作式多媒体通信方法，包括以下步骤：具有一第一阶层式调变星座图的讯源节点调变具有不同保护度的基础位及精细位，且传送一第一信号及一第二信号；具有保护度对调调变及一第二阶层式调变星座图的中继节点调变接收该第二信号所解调的数据，以产生及传送一第三信号；以及通过一目的节点接收该第一信号及该第三信号，以进行优化译码。2.如权利要求1所述的合作式多媒体通信方法，还包括以下步骤：根据权重结合错误率，给予符合系统效能的权重，且决定一最佳的调变参数。3.如权利要求1所述的合作式多媒体通信方法，其中，该中继节点的该保护度对调调变将原基础位视为精细位，以及将原精细位视为基础位。4.如权利要求1所述的合作式多媒体通信方法，该第二阶层式调变星座图为由第一阶层式调变星座图经由保护度对调调变以及星座点位置重新排列获得，使得目的节点的具有相同基础位的不同精细位具有最大化的最小欧式距离相乘积。5.如权利要求1所述的合作式多媒体通信方法，其中，标准阶层式调变星座图为任意类型星座图。6.如权利要求1所述的合作式多媒体通信方法，其中，该中继节点及该目的节点为多...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩云，蔡育仁，王晋良，
申请(专利权)人：蔡育仁，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71