用于干扰网络的编码的方法和设备技术

所公开的技术允许在包括多个发送器和接收器的环境中将信号流从发送器传输到接收器。用于发送器的技术：将来自发送器的数据流解码成多个子流；通过码字对子流进行编码；还叠加多个码字以便以异步方式形成信号流；并且将信号流传输到接收器。码字可以跨过多个块。接收器：接收来自第一发送器的第一码字流；接收来自第二发送器的第二码字流，两个码字流可以作为一个信号同时被接收到；并且在多个块的滑动窗口上对第一码字流和第二码字流进行解码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于干扰网络的编码的方法和设备相关申请的交叉参考本专利文件要求2014年9月29日提交的标题为“用于干扰网络的编码的方法和设备(METHODSANDAPPARATUSFORCODINGFORINTERFERENCENETWORK)”的第62/057,193号美国临时专利申请的优先权的权益。上述专利申请的全部内容以引用方式并入，作为本专利文件的一部分。关于由联邦赞助的研发的声明本专利技术是基于由国家科学基金会(NSF)给予的政府支持项目CCF-1320895而展开的。政府享有本专利技术的某些权利。
本专利文件涉及用于对通信信道的数据流进行编码和解码的方法和系统。
技术介绍
为了获得高数据速率和大量的连接，预期下一代蜂窝网络将部署很多小基站。尽管这种密集的部署提供使无线电更靠近终端用户的益处，但它也增加了来自邻近小区的干扰量。因此，对干扰的智能管理将成为实现高频谱利用率、低功耗、覆盖广的无线通信技术的一个关键。各种现有通信系统基于点对点信道代码进行操作并且将干扰处理成噪声。尽管此类技术能够在干扰较弱时以较低的计算复杂性取得可接受的性能，但随着干扰变强，性能变会降低，而这在密集无线网络下是常有的情况。具体而言，在高信噪比/干扰噪声比界限下，将干扰处理成噪声的性能与同时解码具有极大差距。将干扰处理成噪声和连续消除解码(没有速率分裂)通常是实践中使用的两个主要的解码方案，它们实现比同时解码严格意义上小的速率区域。
技术实现思路
公开用于利用多对发送器和接收器对通信信道的数据流进行编码和解码的方法和系统。所述方法和系统可以利用任何数量的发送器和接收器来实现针对一般干扰信道的同步解码的性能，而无需使用高复杂性多用户序列检测。所述方法和系统还可以通过并入速率分裂技术来实现Han-Kobayashi编码方案的性能。已知同步解码是Han-Kobayashi编码方案的组成部分，其中每个接收器对预定消息(intendedmessage)以及干扰消息的一部分进行解码，而不是将干扰处理成噪声。然而，传统Han-Kobayashi中的同时解码使用高复杂性多用户序列检测，这在实施过程中成本可能较高。本文件描述可以尤其克服干扰信道中的同时解码的上述限制的技术。在一方面，公开用于包括多对发送器和接收器的通信信道的低复杂性编码技术。来自发送器的信号彼此相互干扰，因此，在每个接收器处观察到的信号是期望信号以及一个或多个干扰信号和一些噪声的混合。在一些公开的实施例中，将数据流分解成多个子流。这些子流经由时间/频率/空间维度的跨度上的多个单元(“块”)传送到接收器。每个发送器将其子流中的每个编码成跨越多个块的码字，并且通过以交错的方式叠加多个码字来同时传输多个码字。在一些实施例中，码字的特性(编码调制)和叠加它们的机制(叠加原理)可以相对于通信信道参数以及其他传输约束进行优化。每个接收器通过经由多个块的滑动窗口对接收到的信号进行解码而恢复来自期望发送器的码字以及来自干扰发送器的一些码字。在示例性方面，针对每个窗口，可以一个接一个地(连续消除解码)恢复多个码字(期望码字和干扰码字)，从而允许每个解码步骤具有低复杂性。在一些实施方案中，可以优化对将要恢复的码字的选择以及码字的解码顺序。附图说明图1示出示例性两用户高斯干扰信道的说明性图解。图2示出利用三个虚拟输入信号的叠加编码的说明性图解。图3A到图3C示出编码和解码操作的说明性图解。图4A到图4D示出实施例的性能评估的说明性图解。图5示出实施例的性能评估的另一说明性图解。图6A示出同时解码内边界和角点的说明性图解。图6B示出滑动窗口叠加编码方案的说明性调度表。图7示出无线通信系统的说明性图解。图8示出用于传输信号流和接收信号流的示例性方法。图9示出用于传输信号流和接收信号流的示例性设备。具体实施方式本专利文件涉及用于利用多对发送器和接收器而针对通信信道来对数据流进行编码和解码的方法和系统。使用传统点对点信道编码的大多数现有通信系统将干扰处理成噪声。尽管这个简单的方案可以在干扰较弱时以较低的计算复杂性实现良好的性能，但随着干扰变强，性能降低，而这在密集无线网络下是常有的情况。在过去的数十年里，已经提议不同协议层处的若干技术来减轻无线网络中干扰的不利影响。物理层处的一个重要的概念技术是同时解码，其中每个接收器对期望信号以及干扰的一部分或全部进行解码。当干扰较强时，同时解码技术使用良好的点对点代码而针对两用户高斯干扰信道实现最佳性能。另外，当编码器被限于点对点随机代码全体时，同时解码技术通常实现最佳的最大似然解码性能。实现通用两用户干扰信道的最好已知性能的Han-Kobayashi编码方案也将同时解码用作关键组成部分。然而，主要缺点在于，同时解码中的每个接收器不得不使用多用户序列检测的某一形式，这在实施时通常需要较高的计算复杂性。这个问题近来已经由基于新出现的空间耦合的极性代码的一些方法解决，但这些解决方案需要开发新的代码家族(而不是使用传统的点对点信道代码，诸如，LDPC代码和涡轮码)并且涉及非常长的块长度。在本文件中，公开滑动窗口叠加编码(SWSC)方案，该方案利用点对点信道代码和低复杂性解码实现同时解码的理论性能。这个方案以网络信息原理的基本组成部分为基础，将下列理念相结合：块马尔可夫编码和滑动窗口解码(常用于多跳中继和反馈通信，但不用于单跳通信)以及叠加编码和连续消除解码(允许利用点对点代码进行的低复杂性解码)。将了解，在若干操作场景下，所公开的方案的实施例可以在移动电话和基站中的任一个(或两者)处实施。所公开的滑动窗口叠加编码(SWSC)方案利用点对点信道代码和低复杂性解码实现同时解码的性能。本文件公开该编码方案如何利用两个或更多发送器-接收器对针对一般干扰信道在概念层面进行工作以及该编码方案在调制约束下可以如何转变为高斯干扰信道的实际编码技术。模拟结果表明，在适中的块长度(例如，2048)处使用标准LTE涡轮码，滑动窗口叠加编码有时可以使将干扰处理成噪声的传统方法的性能翻倍。尽管模拟结果与涉及两个用户的示例性场景有关，但所公开的技术可以容易应用于具有两个以上用户的场景。使用至多两个叠加层，所公开的SWSC技术实现用于任何两用户对干扰信道的同时解码内边界，而无需使用高复杂性同时多用户序列检测。所公开的编码方案也可以扩展以实现一般干扰网络的同时解码的理论性能，包括Han–Kobayashi内边界。在用于干扰信道的大多数现有编码技术中，干扰通常作为噪声的一部分而被忽略，从而合并信号结构(调制顺序)和/或干扰的功率。当将调制/功率信息用作编码技术的一部分时，这样的技术在本文中被称为“将干扰处理成噪声”。当只将功率信息用作编码技术的一部分时，这样的技术在本文中被称为“将干扰处理成高斯噪声”。根据编码技术，接收器可以相继地恢复一些干扰码字和期望码字，而忽略作为噪声的一部分的剩余部分(例如，不将被恢复的码字)。这个编码方案可以被称为“连续干扰消除”。因此，将干扰处理成噪声与连续干扰消除之间的一个差异在于，在将干扰处理成噪声时，不恢复干扰码字。根据另一编码技术，接收器可以同时恢复所有码字(例如，期望码字和干扰码字)。这个技术在本文中称为“同时解码”或“联合解码”。已知，同时解码优于上述两种编码技术，并且它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从发送器传输数据流的方法，包括：将数据流分解成多个子流；通过来自多个码字的相应码字对所述多个子流中的每个子流进行编码；根据每个编码的子流生成信号流；以及传输所述信号流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 US 62/057,1931.一种用于从发送器传输数据流的方法，包括：将数据流分解成多个子流；通过来自多个码字的相应码字对所述多个子流中的每个子流进行编码；根据每个编码的子流生成信号流；以及传输所述信号流。2.根据权利要求1所述的方法，其中码字跨过多个块。3.根据权利要求1所述的方法，其中码字跨过多个块，并且其中所述多个块中包括的每个块的位置被布置以实现最佳性能。4.根据权利要求1所述的方法，其中使用块马尔可夫编码来生成所述信号流。5.一种用于由接收器接收数据流的方法，包括：接收来自第一发送器的第一码字流；接收来自第二发送器的第二码字流；在多个块的滑动窗口上对接收到的第一码字流和第二码字流进行解码，其中码字流是通过叠加多个码字来生成的，并且每个码字是对来自发送器的信号流的子流的编码。6.根据权利要求5所述的方法，其中一个接一个地恢复来自所述第一发送器和来自所述第二发送器的多个码字。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述解码涉及所述第一码字流和所述第二码字流中包括的每个码字的解码顺序，并且其中所述解码顺序是能配置的。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述解码涉及所述第一码字流和所述第二码字流中包括的每个码字的解码顺序，并且其中所述解码顺序能至少部分基于(i)所述第一发送器与所述接收器之间的第一传输信道的质量和(ii)所述第二发送器与所述接收器之间的第二传输信道的质量进行配置。9.根据权利要求5所述的方法，其中使用块马尔可夫编码来生成所述信号流。10.一种发送器处的设备，其包括：存储器，存储指令；处理器，从所述存储器中读取所述指令并且实施方法，所述方法包括：将数据流分解成多个子流；通过来自多个码字的相应码字对所述多个子流中的每个子流进行编码；根据每个编码的子流生成信号流；以及传输所述信号流。11.根据权利要求10所述的设备，其中码字跨过多个块。12.根据权利要求10所述的设备，其中码字跨过多个块，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永涵，王乐乐，朴镐晟，埃伦·萨索戈鲁，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US