專(zhuān)利名稱(chēng)：基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，尤其涉及在正交幅度調(diào)制(QAM，QuadratureAmplitude Modulation)通信系統(tǒng)中基于星座圖分布調(diào)整和調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等差錯(cuò)保護(hù)重排的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求(HARQ，Hybrid Automatic Repeat reQuest)傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)通信中，前向糾錯(cuò)和自動(dòng)請(qǐng)求重傳是兩種基本的差錯(cuò)控制技術(shù)，自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ，Automatic Repeat reQuest)技術(shù)以降低吞吐率為代價(jià)來(lái)?yè)Q取可靠性的提高，而前向差錯(cuò)糾正(FEC，F(xiàn)orward Error Correction)技術(shù)則通過(guò)糾正最常出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤圖樣來(lái)減少ARQ重傳的頻度，以降低可靠性為代價(jià)來(lái)維持一定的吞吐率。結(jié)合FEC、ARQ兩種差錯(cuò)控制技術(shù)各自的特點(diǎn)，將ARQ和FEC兩種差錯(cuò)控制方式結(jié)合起來(lái)使用，構(gòu)成HARQ系統(tǒng)，可以提供更好的性能，尤其是在時(shí)變衰落信道環(huán)境。由于ARQ技術(shù)所具有的錯(cuò)誤重傳機(jī)制，可以較好地保障數(shù)據(jù)通信的可靠性，因此HARQ研究的重點(diǎn)一直是在保證系統(tǒng)可靠性要求的前提下，研究提高系統(tǒng)吞吐率的方法，主要從重傳機(jī)制、編碼方案、碼率調(diào)整以及重傳合并方法等方面進(jìn)行分析研究。重傳合并技術(shù)充分利用了已有重傳碼字中的有用信息，并對(duì)有用信息進(jìn)行合并、增強(qiáng)，進(jìn)而減少重傳次數(shù)，是一種有效改善系統(tǒng)吞吐率的技術(shù)。目前合并技術(shù)主要采用Chase合并，是一種基于最大似然譯碼(maximum likelihood decoding)的合并技術(shù)。1993年Turbo碼及其實(shí)用譯碼算法的出現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了HARQ的研究。Turbo碼強(qiáng)糾錯(cuò)能力的引入可以有效地減少ARQ重傳次數(shù)，從而提高HARQ系統(tǒng)的吞吐率。在第三代移動(dòng)通信幾個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)中，Turbo碼已被采納作為高質(zhì)量業(yè)務(wù)信道的主流編譯碼方案，如WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA等。
在無(wú)線通信中，為了支持更高傳輸速率，需采用高頻譜效率調(diào)制技術(shù)，隨著對(duì)高頻譜效率通信系統(tǒng)的深入研究，各種非自適應(yīng)和自適應(yīng)的高階正交幅度調(diào)制MQAM(M-ary QAM)技術(shù)在無(wú)線通信中受到了廣泛重視。QAM是一種正交調(diào)制方式，一般常用的方式為16QAM和64QAM。理想情況下，MQAM的最高頻譜利用率為log2M bits/s/Hz。通過(guò)改變QAM調(diào)制階數(shù)M，可實(shí)現(xiàn)變速率數(shù)據(jù)傳輸，適應(yīng)信道時(shí)變特性，提高系統(tǒng)頻譜效率。然而在采用MQAM調(diào)制技術(shù)的Turbo編譯碼的HARQ系統(tǒng)中，由于MQAM調(diào)制對(duì)每個(gè)調(diào)制符號(hào)中的不同比特提供了不同的差錯(cuò)保護(hù)，使接收端解映射后輸出的數(shù)據(jù)具有不等的可靠性，這將降低針對(duì)等可靠性數(shù)據(jù)譯碼的Turbo碼的糾錯(cuò)能力。
在結(jié)合調(diào)制編碼技術(shù)的HARQ研究中，文獻(xiàn)Shih-Kai Lee，Mao-Chao Lin，“An ARQ SchemeUsing Combined QPSK and BPSK Transmissions，”IEEE Transactions on Communications，Vol.43，No.5，May 1995，pp.1917-1925(斯凱.李，毛橋.林，“一種結(jié)合QPSK和BPSK傳輸?shù)腁RQ方案”，IEEE通信匯刊，第43卷，第5期，1995年5月，第1917-1925頁(yè))提出了一種四相相移鍵控(QPSK，Quadrature Phase Shift Keying)和二進(jìn)制相移鍵控(BPSK，Binary Phase Shift Keying)相結(jié)合的選擇重傳ARQ方案，即第一次傳輸采用QPSK調(diào)制，重傳采用BPSK調(diào)制。其理論分析和仿真表明在加性白高斯信道(AWGN，Additive WhiteGaussian Noise)信道下，該方案的吞吐量性能比單純的QPSK或BPSK調(diào)制方式下的性能好，但是該方案僅采用了差錯(cuò)檢測(cè)過(guò)程，而且當(dāng)?shù)谝淮尾捎肣PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)，若兩個(gè)子碼塊均出錯(cuò)時(shí)，則至少還需兩次以上的采用BPSK調(diào)制方式的重傳。歐洲EP1255368號(hào)專(zhuān)利(“在增強(qiáng)型蜂窩通信系統(tǒng)中具有幾種調(diào)制編碼方案的鏈路自適應(yīng)的方法”，西門(mén)子信息與通信網(wǎng)絡(luò)公司，2002年11月6日)采用不同的編碼調(diào)制方法來(lái)最大化數(shù)據(jù)吞吐率。美國(guó)US6308294號(hào)專(zhuān)利(“采用Turbo碼結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)混合ARQ”，美國(guó)摩托羅拉公司，2001年10月23日)公布了一種采用Turbo碼的混合ARQ的一般結(jié)構(gòu)，在重傳中采用不同的編碼碼率來(lái)自適應(yīng)信道條件，其中所采用的初始碼率信息可以明確傳給接收端，或接收端通過(guò)盲檢測(cè)獲得。
WO 02067491號(hào)世界專(zhuān)利(“具有不同星座圖重排的混合ARQ方法”，日本Matsushita電子工業(yè)有限公司，2002年8月29日)針對(duì)16QAM和64QAM調(diào)制方式的HARQ系統(tǒng)發(fā)明了具有信號(hào)星座圖重排的HARQ方案，根據(jù)QAM調(diào)制的不等差錯(cuò)保護(hù)特性提出了幾個(gè)不同的比特到符號(hào)映射的均勻星座圖，在傳輸和重傳中采用不同的星座圖進(jìn)行調(diào)制映射與解映射，使得在接收端經(jīng)重傳合并后送往Turbo譯碼器輸入端的數(shù)據(jù)具有相同的可靠性，提高HARQ系統(tǒng)的吞吐率。但是這種方法需要收發(fā)兩端均存儲(chǔ)所有的因重傳而附加的星座圖，為了獲得較好的性能，16QAM需采用4個(gè)不同的均勻星座圖，64QAM需采用6個(gè)不同的均勻星座圖，較大增加了發(fā)送端和接收端的存儲(chǔ)容量，同時(shí)也不利于接收端進(jìn)一步采用符號(hào)級(jí)合并。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法。該方法用于調(diào)制階數(shù)為M且M＝2m的正交幅度調(diào)制(MQAM)通信系統(tǒng)中，發(fā)送端和接收端使用重排規(guī)則所需的存儲(chǔ)容量小，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，可更加簡(jiǎn)單有效地提高接收端解映射后的合并軟值信號(hào)信噪比，減少分組重傳次數(shù)，使得系統(tǒng)的吞吐率得以最大化，并且有利于進(jìn)一步采用符號(hào)級(jí)合并，使系統(tǒng)性能可進(jìn)一步得到提高。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，該方法用于調(diào)制階數(shù)為M且M＝2m的正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)中，它依次由以下步驟組成發(fā)送端將數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、發(fā)送緩存、比特交織、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排、調(diào)制映射、調(diào)制；接收端進(jìn)行解調(diào)、解映射、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排、接收緩存、重傳合并、比特解交織、信道糾錯(cuò)譯碼、差錯(cuò)校驗(yàn)；接收端到發(fā)送端的反饋信道，將證實(shí)信息(ACK或NACK)反饋至發(fā)送端；其特點(diǎn)是a、所述的發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射采用相同分布特性的星座圖，在第一次傳輸和前m/2-1次重傳中，采用均勻星座圖，第m/2次及以后的重傳中采用非均勻星座圖，對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)的兩個(gè)高位比特提供較高的差錯(cuò)保護(hù)；b、發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排發(fā)送端使用m/2個(gè)重排和反重排規(guī)則，依次在不同的重傳次數(shù)中循環(huán)采用，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特的交替保護(hù)；接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值。
本發(fā)明的有益效果是發(fā)送端在調(diào)制映射之前，先進(jìn)行調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排，調(diào)制映射時(shí)交替采用均勻星座和非均勻星座，在前m/2次傳輸中，采用均勻星座，若仍然不能正確傳輸分組，則后續(xù)的重傳中系統(tǒng)便采用非均勻星座圖，以更高的差錯(cuò)保護(hù)傳輸調(diào)制符號(hào)內(nèi)的兩個(gè)高位比特，獲得較高的性能增益。因此本發(fā)明僅采用兩個(gè)不同分布特性的星座圖，即均勻星座和非均勻星座，其比特與符號(hào)之間的映射關(guān)系相同，結(jié)合發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，可以更加簡(jiǎn)單有效地提高接收端解映射后的合并軟值信號(hào)信噪比，減少分組重傳次數(shù)，使得系統(tǒng)的吞吐率得以最大化，經(jīng)過(guò)仿真分析驗(yàn)證該方法的性能比現(xiàn)有采用4個(gè)(調(diào)制階數(shù)M為16，m為4的正交幅度調(diào)制方式，16QAM)或6個(gè)(調(diào)制階數(shù)M為64，m為6的正交幅度調(diào)制方式，64QAM)均勻星座圖重排的混合ARQ方法性能更好；另外，本發(fā)明中發(fā)送端和接收端僅需存儲(chǔ)需較少容量的重排規(guī)則，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，并且有利于進(jìn)一步采用符號(hào)級(jí)合并，使系統(tǒng)性能可進(jìn)一步得到提高。
當(dāng)正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)的調(diào)制階數(shù)M為16，m為4時(shí)，發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，每m個(gè)即每4個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特{c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)16正交幅度調(diào)制(16QAM)符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸和第一次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供較高差錯(cuò)保護(hù)；在第二次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供更高的差錯(cuò)保護(hù)。所用的非均勻星座圖中，其重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3相同的4個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該4個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用兩個(gè)重排和反重排規(guī)則發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每4個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每4個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b4，b3，b2，b1，同一分組在奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)比特b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)；接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’4，b’3，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’4，b’3，b’2，b’1。
由于調(diào)制階數(shù)M為16，m為4的正交幅度調(diào)制方式即16QAM調(diào)制方式具有兩級(jí)不等差錯(cuò)保護(hù)，每4個(gè)重排后的比特{c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)16QAM符號(hào)，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供較高的差錯(cuò)保護(hù)，對(duì)重排后的兩個(gè)低位比特c2和c1提供較低的差錯(cuò)保護(hù)，在均勻星座圖中，相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，對(duì)兩個(gè)高位比特c4和c3的差錯(cuò)保護(hù)略高于對(duì)兩個(gè)低位比特c2和c1的差錯(cuò)保護(hù)，而采用所述方法的非均勻星座圖中，是以降低對(duì)兩個(gè)低位比特c2和c1的差錯(cuò)保護(hù)，來(lái)獲取對(duì)兩個(gè)高位比特c4和c3的更高的差錯(cuò)保護(hù)。
對(duì)應(yīng)于16QAM調(diào)制方式的兩級(jí)不等差錯(cuò)保護(hù)特性，在發(fā)送端調(diào)制映射前和接收端解映射后，采用兩個(gè)重排和反重排規(guī)則，交替對(duì)兩個(gè)高位比特和兩個(gè)低位比特提高較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，使得接收端重傳合并后的各個(gè)比特軟值的可靠性提高，并具有相同的可靠性，提高信道譯碼器的譯碼能力。本發(fā)明用兩個(gè)不同分布特性的星座圖(即均勻星座和非均勻星座)和兩個(gè)重排和反重排規(guī)則比現(xiàn)有采用4個(gè)均勻星座圖重排的方法更加簡(jiǎn)單方便，性能更好。
同樣，當(dāng)通信系統(tǒng)是調(diào)制階數(shù)M為64，m為6的正交幅度調(diào)制即64QAM通信系統(tǒng)時(shí)， 采用類(lèi)似的方法可獲得更好的性能改善。發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射每m個(gè)即每6個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特{c6，c5，c4，c 3，c2，c1}映射為一個(gè)64正交幅度調(diào)制符號(hào)64QAM符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸、第一次重傳和第二次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供較高差錯(cuò)保護(hù)；在第三次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供更高差錯(cuò)保護(hù)。所采用的非均勻星座圖中，其重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5相同的16個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該16個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用三個(gè)重排和反重排規(guī)則發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每6個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每6個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b6，b5，b4，b3，b2，b1，同一分組在第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b4，b3，b2，b1，b6，b5，對(duì)比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，比特b2，b1提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，比特b6，b5提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b6，b5，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)重排規(guī)則。
接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’4，b’3，b’2，b’1，b’6，b’5，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’6，b’5，b’4，b’3，發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)反重排規(guī)則。
64QAM調(diào)制方式具有三級(jí)不等差錯(cuò)保護(hù)，每6個(gè)重排后的比特{c6，c5，c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)64QAM符號(hào)，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供較高的差錯(cuò)保護(hù)，對(duì)重排后的兩個(gè)中位比特c4和c3提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，對(duì)重排后的兩個(gè)低位比特c2和c1提供較低的差錯(cuò)保護(hù)，在均勻星座圖中，相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，因此對(duì)各比特的差錯(cuò)保護(hù)相差不大，而采用所述方法的非均勻星座圖中，是以降低對(duì)四個(gè)低位比特c4，c3，c2，c1的差錯(cuò)保護(hù)，來(lái)獲取對(duì)兩個(gè)高位比特c6和c5的更高的差錯(cuò)保護(hù)。
對(duì)應(yīng)于64QAM調(diào)制方式的三級(jí)不等差錯(cuò)保護(hù)特性，在發(fā)送端調(diào)制映射前和接收端解映射后，采用三個(gè)重排和反重排規(guī)則，交替對(duì)兩個(gè)高位比特、兩個(gè)中間比特和兩個(gè)低位比特提高較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，使得接收端重傳合并后的各個(gè)比特軟值的可靠性提高，并具有相同的可靠性，提高信道譯碼器的譯碼能力。本發(fā)明用兩個(gè)不同分布特性的星座圖(即均勻星座和非均勻星座)和三個(gè)重排和反重排規(guī)則比現(xiàn)有采用6個(gè)均勻星座圖重排的方法更加簡(jiǎn)單方便，性能更好。


下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是基于MQAM調(diào)制星座圖分布特性調(diào)整的不等保護(hù)HARQ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
圖2是采用Gray編碼的16QAM均勻星座圖。
圖3是采用Gray編碼的且Δ1＝Δ2＝0.707時(shí)的16QAM非均勻星座圖。
圖4是采用Gray編碼的64QAM均勻星座圖。
圖5是采用Gray編碼的且Δ1＝Δ2＝Δ3＝Δ4＝0.707時(shí)的64QAM非均勻星座圖。
圖6是基于MQAM調(diào)制星座圖分布特性調(diào)整的不等保護(hù)HARQ系統(tǒng)發(fā)送流程。
圖7是基于MQAM調(diào)制星座圖分布特性調(diào)整的不等保護(hù)HARQ系統(tǒng)接收流程。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一圖1示出，本實(shí)施例用于調(diào)制階數(shù)M為16，m為4的正交幅度調(diào)制(16QAM)通信系統(tǒng)中，其方法由以下步驟組成發(fā)送端將數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、發(fā)送緩存、比特交織、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排、調(diào)制映射、調(diào)制；接收端進(jìn)行解調(diào)、解映射、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排、接收緩存、重傳合并、比特解交織、信道糾錯(cuò)譯碼、差錯(cuò)校驗(yàn)；接收端到發(fā)送端的反饋信道，將證實(shí)信息ACK或NACK反饋至發(fā)送端。
圖2示出，發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，每m個(gè)即每4個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特c4，c3，c2，c1映射為一個(gè)16正交幅度調(diào)制16QAM符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸和第一次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供較高差錯(cuò)保護(hù)；圖3示出在第二次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供更高的差錯(cuò)保護(hù)。所用的非均勻星座圖中，其重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3相同的4個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該4個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用兩個(gè)重排和反重排規(guī)則發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每4個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每4個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b4，b3，b2，b1，同一分組在奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)比特b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)；接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’4，b’3，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’4，b’3，b’2，b’1。
其比特不等差錯(cuò)保護(hù)重排規(guī)則和星座圖分布調(diào)整方法如表2所示，發(fā)送端根據(jù)反饋的NACK信號(hào)計(jì)算同一分組的傳輸次數(shù)，獲取兩類(lèi)傳輸次數(shù)信息一類(lèi)是判斷是奇數(shù)次傳輸還是偶數(shù)次傳輸，來(lái)控制調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排；另一類(lèi)是判斷分組是否是第三次以后的傳輸(即第二次以后的重傳)，來(lái)控制調(diào)制星座圖分布特性的調(diào)整。
具體來(lái)講，在調(diào)制映射時(shí)，每m個(gè)即每4個(gè)重排后的比特C＝{c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)Z＝{ZI，ZQ}，ZI，ZQ∈{±Δ1，±Δ2}。ZI由送往同相I支路的兩個(gè)比特c2和c4映射，ZQ由送往正交Q支路的兩個(gè)比特c1和c3映射。由于星座圖的對(duì)稱(chēng)性，I支路的c4c2(c4為高位比特，c2為低位比特)和Q支路的c3c1(c3為高位比特，c1為低位比特)均分別按Gray編碼將比特01，00，10，11映射為-Δ2、-Δ1、Δ1和Δ2。其中，通過(guò)調(diào)整Δ1和Δ2取值來(lái)調(diào)整星座圖的分布特性，為了使星座圖的平均符號(hào)能量保持為1，要求Δ12+Δ22＝1。因此當(dāng)Δ2＝2Δ1，即Δ1＝0.3162，Δ2＝0.9486時(shí)，任意兩個(gè)相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，調(diào)制星座圖為均勻星座，如圖2所示。當(dāng)Δ1≠0.3162時(shí)，調(diào)制星座圖中任意兩個(gè)星座點(diǎn)之間的距離將不完全相等，星座圖為非均勻星座。特別當(dāng)Δ1＝0.707時(shí)，Δ2＝0.707，高位比特c4和c3相同的4個(gè)星座點(diǎn)重合在一起(即圖3中的00xx、01xx、10xx、11xx對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)都是四個(gè)重疊在一起的點(diǎn))，這些星座點(diǎn)之間的距離為零；高位比特c4和c3不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。00xx表示4個(gè)比特序列0000、0001、0010、0011分別映射為4個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(0.707+j0.707)，它們之間的距離為零；01xx表示4個(gè)比特序列0100、0101、0110、0111分別映射為4個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(0.707-j0.707)，它們之間的距離為零；10xx表示4個(gè)比特序列1000、1001、1010、1011分別映射為4個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(-0.707+j0.707)，它們之間的距離為零；11xx表示4個(gè)比特序列1100、1101、1110、1111分別映射為4個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(-0.707-j0.707)，它們之間的距離為零；而00xx、01xx、10xx、11xx對(duì)應(yīng)的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，均為2，如圖3所示。
由于對(duì)稱(chēng)性，同相I支路和正交Q支路的比特映射與解映射是相同的，因此I支路和Q支路的誤比特性能是一樣的，16QAM的平均誤比特率BER等于I支路或Q支路的BER。附圖2中同時(shí)也表明了對(duì)每個(gè)比特解映射時(shí)的判決門(mén)限，顯然每支路的高位比特c3(或c4)比低位比特c1(或c2)具有更好的誤碼性能。
在AWGN信道下，高位比特的誤比特率為P1(E)=12Q(Δ2σn)+12Q(Δ1σn)]]>低位比特的誤比特率為P2(E)=Q(Δ2-Δ12σn)-12Q(Δ1+3Δ22σn)+12Q(3Δ1+Δ22σn)]]>式中，σn2＝No/2為AWGN的方差。
在調(diào)整星座圖分布特性時(shí)，星座圖的平均符號(hào)能量保持1不變，即Es＝1因此接收端信號(hào)的信噪比為SN=2EsNo=1σn2]]>σn=12EsNo=18·(EbNo)]]>分析以上表達(dá)式可知，I支路和Q支路中的高位比特的誤碼率低于低位比特的誤碼率；在保持Δ12+Δ22=1]]>但Δ1≠0.3162時(shí)，星座圖為非均勻星座圖，隨著Eb/No的增加，其高位比特的誤碼率與低位比特的誤碼率的差值增大；當(dāng)Δ1＞0.3162時(shí)，高位比特比均勻星座中的高位比特具有較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)。當(dāng)Δ1＝0.707時(shí)，Δ2＝0.707，對(duì)于兩個(gè)高位比特，由于增加了兩個(gè)高位比特不同的相鄰點(diǎn)之間的平均距離，因此高位比特具有更強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)。
因此，采用非均勻星座可以對(duì)調(diào)制符號(hào)比特在中的兩個(gè)高位比特提供更強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，若將這一特性應(yīng)用到HARQ系統(tǒng)中，通過(guò)在重傳中改變調(diào)制星座圖的分布特性，對(duì)部分比特提供更強(qiáng)差錯(cuò)保護(hù)，將有效減少HARQ的重傳次數(shù)，增大系統(tǒng)吞吐率。
為了對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)的四個(gè)比特的交替進(jìn)行保護(hù)，采用如表1所示的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等差錯(cuò)保護(hù)重新排序規(guī)則，這里僅考慮兩次重排規(guī)則，其優(yōu)勢(shì)就在于在調(diào)制之前，仍然可以方便采用符號(hào)級(jí)合并，以便獲得進(jìn)一步的性能增益。
表1 16QAM比特不等差錯(cuò)保護(hù)重新排序規(guī)則

則在接收端經(jīng)16QAM解映射后輸出的軟比特值為c4′=LLR(cI,1)=|αejθ|24{minβ∈SI,1(0)|rd-β|2-minβ∈SI,1(1)|rd-β|2}]]>
c3′=LLR(cQ,1)=|αejθ|24{minβ∈SQ,1(0)|rd-β|2-minβ∈SQ,1(1)|rd-β|2}]]>c2′=LLR(cI,2)=|αejθ|24{minβ∈SI,2(0)|rd-β|2-minβ∈SI,2(1)|rd-β|2}]]>c1′=LLR(cQ,2)=|αejθ|24{minβ∈SQ,2(0)|rd-β|2-minβ∈SQ,2(1)|rd-β|2}]]>經(jīng)符號(hào)內(nèi)比特重排，恢復(fù)原比特序列順序，對(duì)應(yīng)輸出的軟比特值為 因此經(jīng)j次傳輸合并后輸出的第i個(gè)軟比特值b″i，j為 其中L-1為最大重傳次數(shù)，c′i，0＝0。
上式為經(jīng)(j-1)次重傳合并后輸出的第i個(gè)軟比特值b″i，j，顯然若不經(jīng)過(guò)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特重排，則b″4，j、b″3，j始終具有高可靠性軟值，而b″2，j、b″1，j始終具有低可靠性軟值；若采用調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特重排，則只要經(jīng)過(guò)兩次傳輸(即經(jīng)過(guò)一次重傳)后，每個(gè)合并后的比特的可靠性將得到平衡和提高。這樣的軟比特值送入信道譯碼器后，也將進(jìn)一步提高信道譯碼器的糾錯(cuò)能力。
在發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解映射時(shí)，采用如表2所示的星座圖分布調(diào)整方法，分組在第一次傳輸和第一次重傳采用Δ1＝0.3162和Δ2＝0.9486均勻星座(如圖2所示)，對(duì)比特b4和b3提供較高差錯(cuò)保護(hù)；如果接收仍然有錯(cuò)，則在第二次及以后的重傳，采用Δ1＝Δ2＝0.707的非均勻星座(如圖3所示)，對(duì)比特b4和b3提供更高的差錯(cuò)保護(hù)。
表2 16QAM比特不等差錯(cuò)保護(hù)重排規(guī)則和星座圖分布調(diào)整方法

上述實(shí)例是在星座圖的平均符號(hào)能量保持為1，Δ12+Δ22＝1的情況下得到的，當(dāng)然星座圖的平均符號(hào)能量保持也可為其它除1以外的常數(shù)，則要求Δ12+Δ22＝常數(shù)，同樣可以推出相應(yīng)的星座點(diǎn)取值，即Δ1和Δ2的值。
實(shí)施例二圖1示出，實(shí)施例二用于調(diào)制階數(shù)M為64，m為6的正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)即64QAM通信系統(tǒng)中，其方法由以下步驟組成發(fā)送端將數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、發(fā)送緩存、比特交織、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排、調(diào)制映射、調(diào)制；接收端進(jìn)行解調(diào)、解映射、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排、接收緩存、重傳合并、比特解交織、信道糾錯(cuò)譯碼、差錯(cuò)校驗(yàn)；接收端到發(fā)送端的反饋信道，將證實(shí)信息ACK或NACK反饋至發(fā)送端。
圖4示出，發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，每m個(gè)即每6個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特c6，c5，c4，c3，c2，c1映射為一個(gè)64正交幅度調(diào)制符號(hào)即64QAM符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸、第一次重傳和第二次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供較高差錯(cuò)保護(hù)；圖5示出，在第三次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供更高差錯(cuò)保護(hù)。所采用的非均勻星座圖中，其重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5相同的16個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該16個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用三個(gè)重排和反重排規(guī)則發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每6個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每6個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b6，b5，b4，b3，b2，b1，同一分組在第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b4，b3，b2，b1，b6，b5，對(duì)比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，比特b2，b1提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，比特b6，b5提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b6，b5，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)重排規(guī)則。
接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’4，b’3，b’2，b’1，b’6，b’5，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’6，b’5，b’4，b’3，發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)反重排規(guī)則。
其比特不等差錯(cuò)保護(hù)重排規(guī)則和星座圖分布調(diào)整方法如表3所示。發(fā)送端根據(jù)反饋的NACK信號(hào)計(jì)算同一分組的傳輸次數(shù)，同樣獲取兩類(lèi)傳輸次數(shù)信息一類(lèi)是將傳輸次數(shù)進(jìn)行模三運(yùn)算后，來(lái)控制調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排，若模三運(yùn)算結(jié)果為0時(shí)，表示是第一次傳輸；若模三運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，表示是第二次傳輸，即第一次重傳；若模三結(jié)果為2時(shí)，表示是第三次傳輸，即第二次重傳；另一類(lèi)是判斷分組是否是第六次以后的傳輸(即第五次以后的重傳)，來(lái)控制調(diào)制星座圖分布特性的調(diào)整。
具體來(lái)講，在調(diào)制映射時(shí)，每6個(gè)重排后的比特C＝{c6，c5，c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)64QAM復(fù)數(shù)符號(hào)Z＝{ZI，ZQ}，ZI，ZQ∈{±Δ1，±Δ2，±Δ3，±Δ4}。ZI由送往同相I支路三個(gè)比特c6，c4，c2映射，ZQ由送往正交Q支路的三個(gè)比特c5，c3，c1映射。由于星座圖的對(duì)稱(chēng)性，I支路的c6，c4，c2(c6為高位比特，c2為低位比特)和Q支路的c5，c3，c1(c5為高位比特，c1為低位比特)均分別按Gray編碼將比特111，110，101，001，000，010，011映射為-Δ4、-Δ3、-Δ2、-Δ1、Δ1、Δ2、Δ3、Δ4，其中，通過(guò)調(diào)整Δ1、Δ2、Δ3和Δ4的取值來(lái)調(diào)整星座圖的分布特性，為了使星座圖的平均符號(hào)能量保持為1，要求Δ12+Δ22+Δ32+Δ42=2]]>。當(dāng)Δ1＝0.154，Δ2＝0.463，Δ3＝0.771，Δ4＝1.08時(shí)，任意兩個(gè)相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，調(diào)制星座圖為均勻星座；其余取值將構(gòu)成非均勻星座。特別當(dāng)Δ1＝Δ2＝Δ3＝Δ4＝0.707時(shí)，高位比特c6和c5相同的16個(gè)星座點(diǎn)重合在一起(即圖5中的00xxxx、01xxxx、10xxxx、11xxxx對(duì)應(yīng)的星座點(diǎn)都是16個(gè)重疊在一起的點(diǎn))，這些星座點(diǎn)之間的距離為零；高位比特c6和c5不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。即00xxxx表示16個(gè)比特序列000000(001111分別映射為16個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(0.707+j0.707)，它們之間的距離為零；01xxxx表示16個(gè)比特序列010000(011111分別映射為16個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(0.707-j0.707)，它們之間的距離為零；01xxxx表示16個(gè)比特序列010000(011111分別映射為16個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(-0.707+j0.707)，它們之間的距離為零；11xxxx表示16個(gè)比特序列110000(111111分別映射為16個(gè)16QAM復(fù)數(shù)符號(hào)，其值均為(-0.707-j0.707)，它們之間的距離為零；而00xxxx、01xxxx、10xxxx、11xxxx對(duì)應(yīng)的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等，均為2。同樣，由于對(duì)稱(chēng)性，I支路和Q支路的誤比特性能是一樣的，高位比特的誤比特率為P1(E)=14Q(Δ4σn)+14Q(Δ3σn)+14Q(Δ2σn)+14Q(Δ1σn)]]>相對(duì)于Δ1＝0.154，Δ2＝0.463，Δ3＝0.771，Δ4＝1.08的均勻星座，當(dāng)Δ1＝Δ2＝Δ3＝Δ4＝0.707時(shí)，由于增加了兩個(gè)高位比特不同的相鄰點(diǎn)之間的平均距離，因此高位比特具有更強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)。
因此，在HARQ系統(tǒng)中，通過(guò)在重傳中改變調(diào)制星座圖的分布特性，對(duì)部分比特提供更強(qiáng)差錯(cuò)保護(hù)，將有效減少HARQ的重傳次數(shù)，增大系統(tǒng)吞吐率。
表3 64QAM比特不等差錯(cuò)保護(hù)重排規(guī)則和星座圖分布調(diào)整方法

上述實(shí)例是在星座圖的平均符號(hào)能量保持為1，Δ12+Δ22+Δ32+Δ42=2]]>的情況下得到的，當(dāng)然星座圖的平均符號(hào)能量保持也可為其它除1以外的常數(shù)，則要求

常數(shù)，同樣可以推出相應(yīng)的星座點(diǎn)取值，即Δ1、Δ2、Δ3和Δ4的值。
本發(fā)明除了用于16QAM和64QAM的上述兩種具體實(shí)施例外，也可用于其它調(diào)制階數(shù)為M(如128)且M＝2m的正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)，其一般的系統(tǒng)框圖如圖1所示，工作過(guò)程為發(fā)送端將數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、發(fā)送緩存、比特交織、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排、調(diào)制映射、調(diào)制；接收端進(jìn)行解調(diào)、解映射、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排、接收緩存、重傳合并、比特解交織、信道糾錯(cuò)譯碼、差錯(cuò)校驗(yàn)；接收端到發(fā)送端的反饋信道，將證實(shí)信息ACK或NACK反饋至發(fā)送端。其發(fā)送和接收流程分別如圖6和7所示。
圖6示出、在發(fā)送端，信道編碼將添加了檢錯(cuò)編碼信息的數(shù)據(jù)分組按一定的碼率編碼后緩存，根據(jù)接收端反饋的證實(shí)信息(ACK或NACK)計(jì)算重傳次數(shù)，并確定需傳輸或重傳的分組；若接收到的是ACK信號(hào)，重傳次數(shù)為0，傳輸新的分組，同時(shí)將已正確傳輸?shù)姆纸M數(shù)據(jù)從發(fā)送緩存器中清除；若接收到的是NACK信號(hào)，重傳次數(shù)加1，則從發(fā)送緩存器中重傳該分組；然后根據(jù)重傳次數(shù)信息選擇一種調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排規(guī)則將序列b重新排序輸出序列c；調(diào)制映射時(shí)，星座圖采用典型的Gray編碼映射，根據(jù)重傳次數(shù)信息調(diào)整星座圖的分布，交替使用均勻和非均勻星座圖進(jìn)行調(diào)制映射。
圖7示出、在接收端，接收到的有擾信號(hào)經(jīng)過(guò)衰落補(bǔ)償后，采用與發(fā)送端對(duì)應(yīng)的均勻或非均勻星座進(jìn)行解映射，輸出比特軟值c’，再進(jìn)行調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排輸出原比特順序軟值b’，然后與接收緩存中的包含錯(cuò)誤信息的分組合并后送往信道譯碼器，經(jīng)信道譯碼后，再對(duì)其進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)；若差錯(cuò)校驗(yàn)無(wú)錯(cuò)誤，則將數(shù)據(jù)信息送往信宿，并向發(fā)送端反饋ACK信號(hào)，提示發(fā)送端傳輸新的數(shù)據(jù)分組；若有錯(cuò)誤，則向發(fā)送端反饋NACK信號(hào)，請(qǐng)求發(fā)送端重傳分組。
其中，在發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射中，采用相同分布特性的星座圖，在第一次傳輸和前m/2-1次重傳中，采用均勻星座圖，第m/2次及以后的重傳中采用非均勻星座圖，對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)的兩個(gè)高位比特提供較高的差錯(cuò)保護(hù)。
在發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排中，發(fā)送端使用m/2個(gè)重排和反重排規(guī)則，依次在不同的重傳次數(shù)中循環(huán)采用，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特的交替保護(hù)；接收端在解調(diào)解映射后，針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值。
設(shè)b＝{bm，bm-1，…，b1}表示比特交織器輸出的比特序列，經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等差錯(cuò)保護(hù)排序，對(duì)要映射成一個(gè)MQAM符號(hào)的m個(gè)比特按一定的關(guān)系重新排序，使重排后的比特序列調(diào)整為c＝{cm，cm-1，…，c1}。經(jīng)重排后的序列c＝{cm，cm-1，…，c1}中的奇數(shù)比特序列cQ＝{cm-1，…c3，c1}＝{cQ，k，k＝1，m/2}送往正交Q支路，偶數(shù)比特序列c1＝{cm，…c4，c2}＝{cI，k，k＝1，m/2}送往同相I支路，通過(guò)Gray編碼的均勻或非均勻星座映射成復(fù)數(shù)MQAM符號(hào)。
在系統(tǒng)接收端，接收到的信號(hào)為r＝zαejθ+n其中z表示復(fù)數(shù)MQAM符號(hào)，αejθ為信道衰落，n為方差為σn2＝No/2的AWGN。
假設(shè)理想的信道估計(jì)，則經(jīng)過(guò)衰落補(bǔ)償后的信號(hào)為rd=z+nαejθ=z+n′]]>其中n’仍為方差為σ′2＝σn2/|αejθ|2的復(fù)數(shù)AWGN。
MQAM解映射利用近似對(duì)數(shù)似然比函數(shù)將MQAM符號(hào)解映射為軟比特值序列c’＝{c’m，c’m-1，…，c’1}輸出，經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，還原為與發(fā)送端重排前相同的比特順序b’＝{b’m，b’m-1，…，b’1}，通過(guò)重傳合并后，作為信道譯碼的軟輸入。
令SI，k(0)表示MQAM星座圖中同相支路第k個(gè)比特為0的區(qū)域，SI，k(1)表示為1的區(qū)域，SQ，k(0)表示MQAM星座圖中正交支路第k個(gè)比特為0的區(qū)域，SQ，k(1)表示為1的區(qū)域，則MQAM解映射輸出的軟比特值通過(guò)下式計(jì)算
LLR(cI,k)=|αejθ|24{minβ∈SI,k(0)|rd-β|2-minβ∈SI,k(1)|rd-β|2}]]>LLR(cQ,k)=|αejθ|24{minβ∈SQ,k(0)|rd-β|2-minβ∈SQ,k(1)|rd-β|2}]]>其中k＝1，…，m/2。
因此MQAM解映射后輸出的軟比特序列為c′i＝LLR(cI，k)ci-1′=LLR(cQ,k)i=mk,k=1,2,...,m2]]>經(jīng)過(guò)符號(hào)內(nèi)比特重排恢復(fù)原輸入比特順序，第(j-1)次重傳對(duì)應(yīng)的軟比特值用b′i，j表示，則經(jīng)(j-1)次重傳合并后輸出的軟比特值b″i，j為bi,j′′=Σj=1Lbi,j′]]>其中i＝1，2，…，m
權(quán)利要求
1.一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，該方法用于調(diào)制階數(shù)為M且M＝2m的正交幅度調(diào)制(MQAM)通信系統(tǒng)中，它依次由以下步驟組成發(fā)送端將數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、發(fā)送緩存、比特交織、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排、調(diào)制映射、調(diào)制；接收端進(jìn)行解調(diào)、解映射、調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排、接收緩存、重傳合并、比特解交織、信道糾錯(cuò)譯碼、差錯(cuò)校驗(yàn)；接收端到發(fā)送端的反饋信道，將證實(shí)信息(ACK或NACK)反饋至發(fā)送端；其特征在于a、所述的發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射采用相同分布特性的星座圖，在第一次傳輸和前m/2-1次重傳中，采用均勻星座圖，第m/2次及以后的重傳中采用非均勻星座圖，對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)的兩個(gè)高位比特提供較高的差錯(cuò)保護(hù)；b、發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排發(fā)送端使用m/2個(gè)重排和反重排規(guī)則，依次在不同的重傳次數(shù)中循環(huán)采用，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特的交替保護(hù)；接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，其特征在于當(dāng)正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)的調(diào)制階數(shù)M為16，m為4時(shí)，發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，每m個(gè)即每4個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特c4，c3，c2，c1映射為一個(gè)16正交幅度調(diào)制(16QAM)符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸和第一次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供較高差錯(cuò)保護(hù)；在第二次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3提供更高的差錯(cuò)保護(hù)。
3.如權(quán)利要求2所述一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，其特征在于所述發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，在第二次及以后的重傳，采用非均勻星座，其重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3相同的4個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該4個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c4和c3不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)請(qǐng)求方法，其特征在于所述發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用兩個(gè)重排和反重排規(guī)則a、發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每4個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每4個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b4，b3，b2，b1，同一分組在奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)比特b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)；b、接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即奇次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，偶次傳輸時(shí)，將每4個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’4，b’3，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’4，b’3，b’2，b’1。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，其特征在于當(dāng)正交幅度調(diào)制通信系統(tǒng)的調(diào)制階數(shù)M為64，m為6時(shí)，發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，每m個(gè)即每6個(gè)經(jīng)調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排后的比特{c6，c5，c4，c3，c2，c1}映射為一個(gè)64正交幅度調(diào)制符號(hào)；數(shù)據(jù)分組在第一次傳輸、第一次重傳和第二次重傳時(shí)，發(fā)送端調(diào)制映射和接收端解調(diào)映射采用均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供較高差錯(cuò)保護(hù)；在第三次及以后的重傳，采用非均勻星座，對(duì)重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5提供更高差錯(cuò)保護(hù)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，其特征在于所述發(fā)送端的調(diào)制映射和接收端的解映射，在第三次及以后的重傳，采用非均勻星座，其重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5相同的16個(gè)星座點(diǎn)重合在一起，該16個(gè)星座點(diǎn)之間的距離為零；該重排后的兩個(gè)高位比特c6和c5不同的相鄰星座點(diǎn)之間的距離相等。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)請(qǐng)求方法，其特征在于所述發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排和接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排，使用三個(gè)重排和反重排規(guī)則a、發(fā)送端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特不等保護(hù)重排將重排前的每m個(gè)即每6個(gè)比特進(jìn)行重排，重排前先將每6個(gè)比特按從高位到低位的順序依次排列為b6，b5，b4，b3，b2，b1，同一分組在第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變，對(duì)重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)低位比特比特b2，b1提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b4，b3，b2，b1，b6，b5，對(duì)比特b4，b3提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，比特b2，b1提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，比特b6，b5提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)比特b6，b5，b4，b3，b2，b1重排為b2，b1，b6，b5，b4，b3，對(duì)重排前的兩個(gè)低位比特b2，b1提供較強(qiáng)的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)高位比特b6，b5提供中等的差錯(cuò)保護(hù)，重排前的兩個(gè)中位比特b4，b3提供較低的差錯(cuò)保護(hù)；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)重排規(guī)則；b、接收端的調(diào)制符號(hào)內(nèi)比特反重排針對(duì)發(fā)送端采用的重排規(guī)則進(jìn)行比特反重排，將解映射輸出的比特軟值序列重新排序，恢復(fù)為發(fā)送端比特重排前的比特順序軟值，即第一次傳輸時(shí)，保持原比特順序不變；第二次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’4，b’3，b’2，b’1，b’6，b’5，反重排為發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；第三次傳輸時(shí)，將每6個(gè)解映射輸出的比特軟值按從高位到低位的順序依次排列為b’2，b’1，b’6，b’5，b’4，b’3，發(fā)送端重排前的比特順序b’6，b’5，b’4，b’3，b’2，b’1；后續(xù)的傳輸，依次循環(huán)采用以上三個(gè)反重排規(guī)則。
全文摘要
一種基于均勻與非均勻調(diào)制星座圖映射的不等保護(hù)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法，用于調(diào)制階數(shù)為M且M＝文檔編號(hào)H04L1/08GK1490972SQ03117248
公開(kāi)日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者陳紅, 范平志, 陳 紅 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)