專利名稱：：一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)，尤其涉及在多天線系統(tǒng)中的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法。
背景技術(shù)：
：無(wú)線通信系統(tǒng)期望能夠獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更高的可靠性，然而無(wú)線信道的多徑衰落特性限制了系統(tǒng)的性能，空時(shí)碼是一種有效地對(duì)抗多經(jīng)衰落的多天線技術(shù)，大致可以分為兩大類一類為基于空間分集的空時(shí)碼，常用的有空時(shí)網(wǎng)格碼(STTC)和空時(shí)分組碼(STBC);—類為基于空間復(fù)用的空時(shí)碼，有分層空時(shí)碼(BLAST)。信道編碼(如LDPC,TURBO碼)經(jīng)過(guò)比特交織，采用迭代解碼方式，可以獲得很好的差錯(cuò)性能。即使如此，無(wú)線通信系統(tǒng)仍需要一種自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ARQ)協(xié)議來(lái)保障數(shù)據(jù)包的可靠傳輸?；旌献詣?dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)技術(shù)充分利用已重傳碼字中的有用信息，并采用不同的方式對(duì)這些有用信息進(jìn)行合并，從而有效地減少重傳次數(shù)，系統(tǒng)可獲得比傳統(tǒng)ARQ更優(yōu)的性能。一方面，HARQ幾乎可以保證數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)傳輸，另一方面，HARQ會(huì)大大降低系統(tǒng)的容量。于是，考慮將混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)與多進(jìn)多出(MIMO)結(jié)合將是十分有效和有意義的。在無(wú)線通信中，為了支持更高的速率傳輸，需要使用高頻譜效率調(diào)制技。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)技術(shù)在無(wú)線通信中受到廣泛重視。但由于MQAM調(diào)制對(duì)調(diào)制符號(hào)的不同比特提供不同的差錯(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)同等可靠性數(shù)據(jù)譯碼的Turbo碼的糾錯(cuò)性能。日本Matsushita電子工業(yè)有限公司，2002年8月29日提出WO02067491號(hào)名稱為"具有不同星座圖重排的混合ARQ方法"的國(guó)際專利申請(qǐng)，針對(duì)16QAM禾B64QAM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，或者對(duì)比特進(jìn)行相應(yīng)的重排和解重排，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。這種方法可以提高解碼的高效性，從而降低差錯(cuò)率。但這種重傳合并機(jī)制是基于chase合并的，即每次重傳采用相同的符號(hào)，沒(méi)用充分利用多天線的分集增益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，目的在于有效地降低符號(hào)的差錯(cuò)率，從而降低重傳次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐率。本發(fā)明的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，在發(fā)送端和接收端建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，發(fā)送端發(fā)射天線數(shù)M大于1，發(fā)送端和接收端存儲(chǔ)M個(gè)星座圖或者M(jìn)種比特排列順序，執(zhí)行下述步驟(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)順序進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、比特交織，儲(chǔ)存于發(fā)送緩存區(qū)，將NACK數(shù)初始化為O;(2)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(l);否則轉(zhuǎn)步驟(3);(3)發(fā)送端置傳輸序號(hào)N:NACK數(shù)+1;(4)發(fā)送端第N次傳輸，若傳輸序號(hào)N大于發(fā)射天線數(shù)M，轉(zhuǎn)步驟(5);否則，從發(fā)送端儲(chǔ)存的星座圖中選擇第N個(gè)星座圖，對(duì)發(fā)送緩存區(qū)儲(chǔ)存的比特序列進(jìn)行映射，或者從發(fā)送端儲(chǔ)存的比特排列順序中選擇第N種比特排列順序，對(duì)發(fā)送緩存區(qū)中儲(chǔ)存的比特序列進(jìn)行重排后再進(jìn)行固定星座圖映射；對(duì)映射后的數(shù)據(jù)按準(zhǔn)正交的空時(shí)碼陣的第N列進(jìn)行編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)步驟(6);(5)發(fā)送端將N對(duì)M進(jìn)行取模運(yùn)算，更新N值，轉(zhuǎn)步驟(4);(6)接收端接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行MIMO檢測(cè)；(7)接收端選擇與發(fā)送端一致的第N個(gè)星座圖進(jìn)行解映射，或者恢復(fù)比特排列順序后再進(jìn)行固定星座圖解映射，獲得當(dāng)前的比特軟信息，即對(duì)數(shù)似然比值，并儲(chǔ)存于接收緩存區(qū)中，且與以前儲(chǔ)存的所有比特軟信息合并；(8)接收端利用合并的所有比特軟信息進(jìn)行迭代解碼；(9)接收端將解碼后的信息進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，若正確，進(jìn)行步驟(IO)，否則轉(zhuǎn)步驟(11);(10)接收端反饋ACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2);(11)接收端反饋NACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2)。所述的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，其特征在于，所述M個(gè)星座圖為Gray編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行重排后的M-l個(gè)星座圖，該M-l個(gè)星座圖的選取規(guī)則是在基于Gmy編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖重排后的所有星座圖中，選取M-1個(gè)星座圖，能夠使映射到這M個(gè)星座圖上的每個(gè)比特間的軟信息合并值差異性最小，即可靠性差異最??；所述M種比特排列順序，為對(duì)原始比特排列順序進(jìn)行全排列，從中選取M種比特排列順序，使得每個(gè)比特間的軟信息合并值差異性最小，即可靠性差異最小。所述的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，其特征在于，所述步驟(4)和步驟(7)中所述的固定星座圖為Gray編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖。本發(fā)明將基于分集增益的空時(shí)碼結(jié)構(gòu)作為內(nèi)部編碼，將星座圖重排和信道編碼結(jié)合起來(lái)，同時(shí)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)在天線上的重排和比特間的重排，可以獲得兩方面的增益，利用合并后的軟信息值進(jìn)行迭代解碼，可以有效地降低重傳次數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)性能。圖1為本發(fā)明的流程框圖2(A)圖2(D)為16QAM調(diào)制的4種類型的星座圖；圖2(A)為星座圖1;圖2(B)為星座圖2;圖2(C)為星座圖3;圖2(D)為星座圖4。具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用的實(shí)例為4根發(fā)送天線、4根接收天線的MIMO系統(tǒng)，信道編碼采用Turbo碼，調(diào)制方式采用16QAM，空時(shí)碼采用常用的ABBA型的準(zhǔn)正交碼結(jié)構(gòu)。ABBA型的準(zhǔn)正交碼的碼陣結(jié)構(gòu)，如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>ABBA型空時(shí)碼為Mxp的矩陣結(jié)構(gòu)，其中M為發(fā)送天線數(shù)，p為符號(hào)時(shí)隙數(shù)。矩陣每列對(duì)應(yīng)每個(gè)符號(hào)時(shí)隙上傳輸?shù)姆?hào)矢量，每行對(duì)應(yīng)每根發(fā)射天線上的傳輸符號(hào)。選擇發(fā)送端儲(chǔ)存的4個(gè)星座圖或者4種比特排列順序及與其對(duì)應(yīng)的空時(shí)碼列如表1所示，圖2(A)圖2(D)為16QAM調(diào)制的4個(gè)星座圖；此實(shí)例采用的固定星座圖如圖2(A)所示。在這四個(gè)星座圖中，將每4個(gè)比特c^,^映射成一個(gè)16QAM的復(fù)數(shù)符號(hào)2=^,^}，e{±Ap±A2}，其中《+A22=1，A2=2A2。z,由送往/路的兩個(gè)比特c,.,c,3映射，^由送往Q路的兩個(gè)比特^c,J央射。如圖2(A)所示，在比特序列1011中，比特11映射為-A2，比特01映射為A2，則1011映射成復(fù)數(shù)符號(hào)A,-_/A2，類似的，比特OOOl映射成復(fù)數(shù)符號(hào)/\+_/~。按照上述規(guī)則，每個(gè)星座圖將16個(gè)4位比特序列映射成為16個(gè)復(fù)數(shù)符號(hào)。表h發(fā)送端重排方式及空時(shí)編碼方式(16QAM)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>下面以采用比特重排方式詳細(xì)說(shuō)明此實(shí)例。其中假定比特原始排列順序?yàn)閊,.3。4，^(c,為O或l)為取反運(yùn)算。第i種比特排列順序?yàn)閏,.lC,2c,3c,4;第2種比特排列順序?yàn)閏,3c,4^;，第3種比特排列順序?yàn)閏,3c,4CnC,.2;第4種比特排列順序?yàn)閏^,2^;;整個(gè)系統(tǒng)工作流程如圖1所示(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，順序進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、交織后儲(chǔ)存于緩存區(qū)中，記緩存區(qū)中儲(chǔ)存的比特序列為C+^^，q^，qJ，將每4個(gè)信息比特分為一組，記一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)為A=Cl|Cl2Cl3Cl4。(2)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(l);否則轉(zhuǎn)步驟(3);(3)發(fā)送端置傳輸序號(hào)N:NACK數(shù)+1;(4)發(fā)送端第N次傳輸，若傳輸序號(hào)N大于4，轉(zhuǎn)步驟(5);若N=l，選擇第一種比特排列方式，即按原比特排列順序c，二cn^c^,4進(jìn)行固定星座圖映射后，按空時(shí)碼陣的首列進(jìn)行編碼；若N=2，將比特序列重排為<=6^14&，進(jìn)行固定星座圖映射之后，按空時(shí)碼陣的第二列進(jìn)行編碼；若N二3，將比特序列重排為c,"^c^n，進(jìn)行固定星座圖映射之后，按空時(shí)碼陣的第三列進(jìn)行編碼；若N=4，將比特序列重排為，進(jìn)行固定星座圖映射之后，按空時(shí)碼陣的第四列進(jìn)行編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(6);(5)發(fā)送端將N對(duì)4進(jìn)行取模運(yùn)算，更新N值，轉(zhuǎn)步驟(4);(6)接收端接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行MIMO檢測(cè)，檢測(cè)方法如下記首次傳輸碼向量^=(;cp;c2,;c3，x4;r，記信道系數(shù)矩陣記為i/二fe，/^,/23,/0，其中/z,.為(接收天線數(shù)目)維的列向量，噪聲記為v，接收矢量為巧=歷，+巧，采用排序的串行干擾消除(OSIC)等方法進(jìn)行檢測(cè)。記第二次傳輸碼向量^"-x;,x,X,x;,，接收矢量記為P2—?dú)v2+v2。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>至此，可以對(duì)(2)式采取OSIC等方法檢測(cè)。對(duì)于第三次和第四次傳輸?shù)臋z測(cè)方式可以依此類推。傳輸次數(shù)N>4，將此次的接收矢量和第N=Nmod4次傳輸?shù)慕邮帐噶窟M(jìn)行chase合并后，再運(yùn)用OSIC等方法檢測(cè)。(7)接收端恢復(fù)比特排列順序后再采用固定星座圖解映射，獲得當(dāng)前的比特軟信息，即對(duì)數(shù)似然比值，并儲(chǔ)存于接收緩存區(qū)中，且與以前儲(chǔ)存的所有比特軟信息合并；(8)接收端利用合并的比特軟信息進(jìn)行迭代解碼，迭代解碼方法描述如下所有重傳合并得到的比特軟信息記為丄(")，比特交織后輸出到緩存中的比特軟信息記為^(")，則緩存區(qū)輸出^(")=丄(")-4(")，將輸出的軟信息經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)解交織后，得到A(C)，將丄。(C)輸出到信道解碼器，得到新的比特軟信息丄(c)，將A(c)"(c)-^(c)經(jīng)過(guò)交織后，進(jìn)行串并變換得到丄。(力，輸入到緩存區(qū)中進(jìn)行下一次的迭代。當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到，信道解碼器輸出硬判決信息丄(w。(9)接收端將解碼后的輸出信息進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，若正確，進(jìn)行步驟(10)，否則轉(zhuǎn)步驟(11);(10)接收端反饋ACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2);(11)接收端反饋NACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2)。權(quán)利要求1.一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，在發(fā)送端和接收端建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，發(fā)送端發(fā)射天線數(shù)M大于1，發(fā)送端和接收端存儲(chǔ)M個(gè)星座圖或者M(jìn)種比特排列順序，執(zhí)行下述步驟(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)順序進(jìn)行檢錯(cuò)編碼、信道編碼、比特交織，儲(chǔ)存于發(fā)送緩存區(qū)，將NACK數(shù)初始化為0；(2)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(1)；否則轉(zhuǎn)步驟(3)；(3)發(fā)送端置傳輸序號(hào)N＝NACK數(shù)+1；(4)發(fā)送端第N次傳輸，若傳輸序號(hào)N大于發(fā)射天線數(shù)M，轉(zhuǎn)步驟(5)；否則，從發(fā)送端儲(chǔ)存的星座圖中選擇第N個(gè)星座圖，對(duì)發(fā)送緩存區(qū)儲(chǔ)存的比特序列進(jìn)行映射，或者從發(fā)送端儲(chǔ)存的比特排列順序中選擇第N種比特排列順序，對(duì)發(fā)送緩存區(qū)中儲(chǔ)存的比特序列進(jìn)行重排后再進(jìn)行固定星座圖映射；對(duì)映射后的數(shù)據(jù)按準(zhǔn)正交的空時(shí)碼陣的第N列進(jìn)行編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)步驟(6)；(5)發(fā)送端將N對(duì)M進(jìn)行取模運(yùn)算，更新N值，轉(zhuǎn)步驟(4)；(6)接收端接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行MIMO檢測(cè)；(7)接收端選擇對(duì)應(yīng)的第N個(gè)星座圖進(jìn)行解映射，或者恢復(fù)比特排列順序后再進(jìn)行固定星座圖解映射，獲得當(dāng)前的比特軟信息，即對(duì)數(shù)似然比值，并儲(chǔ)存于接收緩存區(qū)中，并與以前儲(chǔ)存的所有比特軟信息合并；(8)接收端利用合并的所有比特軟信息進(jìn)行迭代解碼；(9)接收端將解碼后的信息進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，若正確，進(jìn)行步驟(10)，否則轉(zhuǎn)步驟(11)；(10)接收端反饋ACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2)；(11)接收端反饋NACK給發(fā)送端，轉(zhuǎn)步驟(2)。2.如權(quán)利要求l所述的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，其特征在于，所述M個(gè)星座圖為Gray編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行重排后的M—1個(gè)星座圖，該M-1個(gè)星座圖的選取規(guī)則是在基于Gray編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖重排后的所有星座圖中，選取M-1個(gè)星座圖，能夠使映射到這M個(gè)星座圖上的每個(gè)比特間的軟信息合并值差異性最小，即可靠性差異最??；所述M種比特排列順序，為對(duì)原始比特排列順序進(jìn)行全排列，從中選取M種比特排列順序，使得每個(gè)比特間的軟信息合并值差異性最小，即可靠性差異最小。3.如權(quán)利要求l所述的一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，其特征在于，所述步驟(4)和步驟(7)中所述的固定星座圖為Gray編碼的高階正交幅度調(diào)制的均勻星座圖。全文摘要一種組合的混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)，目的在于有效地降低符號(hào)的差錯(cuò)率，從而降低重傳次數(shù)，提高系統(tǒng)的吞吐率。本發(fā)明在發(fā)送端和接收端建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，發(fā)送端發(fā)射天線數(shù)M大于1，發(fā)送端和接收端存儲(chǔ)M個(gè)星座圖或者M(jìn)種比特排列順序，將信道編碼和空時(shí)碼結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)，每次重傳時(shí)先選擇一種星座圖進(jìn)行符號(hào)映射，或者選擇一種比特排列順序?qū)⒈忍剡M(jìn)行重排后采用固定星座圖進(jìn)行映射，然后選擇一種空時(shí)碼列結(jié)構(gòu)進(jìn)行空時(shí)編碼，接收端進(jìn)行軟信息合并及迭代解碼。本發(fā)明利用多天線的分集增益以及比特一符號(hào)的映射分集增益，可以有效地降低重傳次數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)性能。文檔編號(hào)H04L1/18GK101183919SQ20071016849公開(kāi)日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年11月26日優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日發(fā)明者劉應(yīng)狀,周宗儀,俊孫,娟敖,朱光喜,林宏志,王德勝申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)