專利名稱：基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)中的鏈路自適應(yīng)技術(shù)以及各通信節(jié)點(diǎn)的協(xié)作方式，特別是針對(duì)使用 自適應(yīng)編碼調(diào)制(AMC)技術(shù)和混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)技術(shù)的系統(tǒng)中，各通信節(jié)點(diǎn)的有效 的協(xié)作策略。
背景技術(shù)：
無線信道，受各種外界干擾及多徑衰落等因素的影響，具有時(shí)變特性和衰落特性。多輸 入多輸出(MIM0)技術(shù)可以提供分集增益，有效的對(duì)抗信道衰落。為使多輸入多輸出系統(tǒng)能 夠獲得期望的分集增益，各天線之間必須保持一定的最小距離。但在實(shí)際系統(tǒng)中，由于通信 節(jié)點(diǎn)的體積限制而無法實(shí)現(xiàn)。為克服這一缺陷，人們提出了協(xié)作通信技術(shù)。它利用無線信道 的廣播特性，源端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信號(hào)可以被其他用戶接收，因此，可以利用用戶間的協(xié)作獲 得天線陣列增益。研究表明，協(xié)作通信技術(shù)可以有效改善覆蓋性能，提高鏈路的可靠性和吞 吐量。但是，由于協(xié)作會(huì)帶來額外的信令開銷，所以，不恰當(dāng)?shù)膮f(xié)作有可能帶來性能的損失。 因此，必須合理設(shè)計(jì)協(xié)作方案，以使協(xié)作帶來的增益最大化。
自適應(yīng)編碼調(diào)制(AMC)技術(shù)能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)信道編碼的碼率和調(diào)制方式使之與時(shí)變信道 的瞬時(shí)信道條件相匹配，可以提高數(shù)據(jù)通信的吞吐量和頻譜利用率?；旌献詣?dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ) 技術(shù)融合了前向糾錯(cuò)編碼和自動(dòng)請(qǐng)求重傳(ARQ)兩項(xiàng)基本的差錯(cuò)控制技術(shù)，是保證數(shù)據(jù)在無 線時(shí)變信道上可靠傳輸?shù)闹匾侄巍；旌献詣?dòng)請(qǐng)求重傳技術(shù)的基本原理是在發(fā)送端，信息 數(shù)據(jù)包首先經(jīng)過檢錯(cuò)碼編碼，然后經(jīng)過信道糾錯(cuò)碼編碼，然后送入信道。在接收端，接收到 的信息數(shù)據(jù)包首先經(jīng)過信道編碼的解碼，來糾正在無線信道傳輸過程中引入的錯(cuò)誤。然后經(jīng) 過檢錯(cuò)碼檢驗(yàn)信息數(shù)據(jù)包是否正確譯碼。如果檢驗(yàn)結(jié)果信息數(shù)據(jù)包正確譯碼，接收端向發(fā)送 端發(fā)送確認(rèn)信號(hào)(ACK)。發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)信息數(shù)據(jù)包；如果檢驗(yàn)出接收到的信息數(shù)據(jù) 包含有錯(cuò)誤信息，則丟棄該信息數(shù)據(jù)包或者保存該信息數(shù)據(jù)包，然后向發(fā)送端發(fā)送否認(rèn)信號(hào) (NACK)，發(fā)送端根據(jù)預(yù)先確定的傳送方案重新發(fā)送該信息數(shù)據(jù)包的信息。如此重復(fù)下去，直 到信息數(shù)據(jù)包被正確接收或者盡管數(shù)據(jù)包仍然有錯(cuò)誤但是己經(jīng)達(dá)到最大重傳次數(shù)，則開始一 個(gè)新的信息數(shù)據(jù)包的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有協(xié)作通信技術(shù)存在的額外信令開銷造成性能損失的問題，提供一種可以 在最小化節(jié)點(diǎn)協(xié)作信令開銷的情況下提高系統(tǒng)傳輸性能的基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作 重傳方法。
本發(fā)明的基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法，包括以下步驟
(1) 根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，得到經(jīng)過重傳之后的最大允許誤包率(PER)，結(jié)合當(dāng)前 源端到目的端直接傳輸鏈路的信道狀態(tài)信息，確定信道編碼調(diào)制方案級(jí)別和最大重傳次數(shù)；
(2) 源端向目的端發(fā)送數(shù)據(jù)，目的端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到數(shù)據(jù)；
(3) 如果目的端正確譯碼，則反饋確認(rèn)信號(hào)(ACK)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到確認(rèn)信 號(hào)(ACK);如果目的端不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)(NACK)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到 否認(rèn)信號(hào)(NACK);(4) 如果中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼，則反饋確認(rèn)信號(hào)(ACK)，源端和目的端同時(shí)接收到確認(rèn)信 號(hào)(ACK);如果中繼節(jié)點(diǎn)不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)(NACK)，源端和目的端同時(shí)接收到 否認(rèn)信號(hào)(NACK);
(5) 如果此時(shí)的編碼調(diào)制方案級(jí)別為0，即源端到目的端的直接傳輸信道處于深衰落， 并且中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼則由中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重傳；否則，由源端重傳；
(6) 在目的端采用最大比合并，如果合并后譯碼正確，則反饋確認(rèn)信號(hào)(ACK)，源端和 中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到確認(rèn)信號(hào)(ACK);如果目的端不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)(NACK)， 源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到否認(rèn)信號(hào)(NACK);
(7) 檢查是否到達(dá)最大重傳次數(shù)，若未到達(dá)，則轉(zhuǎn)到第(5)步；若到達(dá)最大重傳次數(shù)， 則丟棄此數(shù)據(jù)包，開始發(fā)送下一數(shù)據(jù)包。
上述第(1)步中，信道編碼調(diào)制方案和信道狀態(tài)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過仿真得到的誤包率 曲線來獲取。
中繼節(jié)點(diǎn)的重傳方案選擇以下兩種之一
方案l:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，不改變當(dāng)前編碼調(diào)制方案級(jí)別。
方案2:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)到目的端的信道狀態(tài)信息，重新選擇編碼調(diào)
制方案級(jí)別。
本發(fā)明是將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)，混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳技術(shù)以及協(xié)作分集結(jié)合起來考慮， 選擇在協(xié)作增益明顯的時(shí)刻進(jìn)行協(xié)作，避免了不恰當(dāng)或無增益的協(xié)作，從而在盡可能的減少 了協(xié)作信令開銷的情況下，有效的優(yōu)化了系統(tǒng)整體性能，在信道條件比較差的情況下，本發(fā) 明帶來的性能增益更為突出。


圖1是本發(fā)明在三節(jié)點(diǎn)中模型中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中S為源端，D為目的端，R為中繼節(jié)點(diǎn)；
實(shí)線表示直接傳輸鏈路，虛線表示中繼鏈路。
圖2是本發(fā)明所述方法的實(shí)施流程圖。 圖3是本發(fā)明與傳統(tǒng)方案的性能比較圖。
具體實(shí)施例方式
以最典型的且具一般性的三節(jié)點(diǎn)模型為例說明本發(fā)明的基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié) 作重傳方法，系統(tǒng)模型如圖1所示。
具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖2所示
第1步根據(jù)不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，得到經(jīng)過重傳之后的最大允許誤包率(PER)， 結(jié)合當(dāng)前的信道狀態(tài)信息，確定編碼調(diào)制方案級(jí)別；
第2步源端向目的端發(fā)送數(shù)據(jù)，目的端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到數(shù)據(jù)；
第3步如果目的端正確譯碼，則反饋ACK，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到ACK;如果目的 端不能正確譯碼，則反饋NACK，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到NACK。
第4步如果中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼，則反饋ACK，源端和目的端同時(shí)接收到ACK;如果中繼 節(jié)點(diǎn)不能正確譯碼，則反饋NACK，源端和目的端同時(shí)接收到NACK;
第5步如果此時(shí)的編碼調(diào)制方案級(jí)別為0，即源端到目的端的直接傳輸信道處于深衰落， 并且中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼則由中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重發(fā)；否則，由源端重發(fā)；第6步在目的端采用最大比合并，如果合并后譯碼正確，則反饋ACK，源端和中繼節(jié)點(diǎn)
同時(shí)接收到ACK;如果目的端不能正確譯碼，則反饋NACK，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到NACK;
第7步檢査是否到達(dá)最大重傳次數(shù)，若未到達(dá)，則轉(zhuǎn)到第5步；若到達(dá)最大重傳次數(shù)，
則丟棄此數(shù)據(jù)包，開始發(fā)送下一數(shù)據(jù)包。
需要說明的是，本發(fā)明的實(shí)施過程第1步中，根據(jù)信道條件選擇編碼調(diào)制方案時(shí)，信道 編碼調(diào)制方案和信道條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過仿真得到誤包率曲線來獲取。
還需要說明，在有些系統(tǒng)中，為了降低復(fù)雜度，規(guī)定重傳過程中編碼調(diào)制方案級(jí)別不變。
為了確保與更多系統(tǒng)的兼容性，在本發(fā)明中，規(guī)定中繼節(jié)點(diǎn)可以選擇兩種重傳方案
方案l:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，不改變當(dāng)前編碼調(diào)制方案級(jí)別。優(yōu)點(diǎn)不需要估計(jì)中繼節(jié)點(diǎn) 到目的端的信道狀態(tài)信息，復(fù)雜度低。缺點(diǎn)編碼調(diào)制方案級(jí)別有可能和中繼節(jié)點(diǎn)到目的端 的信道狀態(tài)不匹配。
方案2:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)到目的端的信道狀態(tài)信息，重新選擇編碼調(diào)制 方案級(jí)別。優(yōu)點(diǎn)編碼調(diào)制方案級(jí)別和中繼節(jié)點(diǎn)到目的端的信道狀態(tài)相匹配。缺點(diǎn)復(fù)雜度咼。
圖3中給出了本發(fā)明與傳統(tǒng)方案(只聯(lián)合考慮自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳 技術(shù)，而未考慮自適應(yīng)協(xié)作重傳)的頻譜效率性能比較。其中，源端到中繼節(jié)點(diǎn)信道和中繼
節(jié)點(diǎn)到目的端信道的平均信噪比都為7，而源端到目的端信道的平均信噪比為^。這是一種
典型的中繼節(jié)點(diǎn)位于源端到目的端中點(diǎn)附近時(shí)的網(wǎng)絡(luò)模型。由性能比較可以得出對(duì)所有7
值，本發(fā)明都比傳統(tǒng)方案性能好，特別地，在Z值比較低，也就是信道條件比較差的情況下， 本發(fā)明帶來的性能增益更為突出。
權(quán)利要求
1.一種基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法，其特征在于，包括以下步驟(1)根據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，得到經(jīng)過重傳之后的最大允許誤包率，結(jié)合當(dāng)前源端到目的端直接傳輸鏈路的信道狀態(tài)信息，確定信道編碼調(diào)制方案級(jí)別和最大重傳次數(shù)；(2)源端向目的端發(fā)送數(shù)據(jù)，目的端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到數(shù)據(jù)；(3)如果目的端正確譯碼，則反饋確認(rèn)信號(hào)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到確認(rèn)信號(hào)；如果目的端不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到否認(rèn)信號(hào)；(4)如果中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼，則反饋確認(rèn)信號(hào)，源端和目的端同時(shí)接收到確認(rèn)信號(hào)；如果中繼節(jié)點(diǎn)不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)，源端和目的端同時(shí)接收到否認(rèn)信號(hào)；(5)如果此時(shí)的編碼調(diào)制方案級(jí)別為0，即源端到目的端的直接傳輸信道處于深衰落，并且中繼節(jié)點(diǎn)正確譯碼則由中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重傳；否則，由源端重傳；(6)在目的端采用最大比合并，如果合并后譯碼正確，則反饋確認(rèn)信號(hào)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到確認(rèn)信號(hào)；如果目的端不能正確譯碼，則反饋否認(rèn)信號(hào)，源端和中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到否認(rèn)信號(hào)；(7)檢查是否到達(dá)最大重傳次數(shù)，若未到達(dá)，則轉(zhuǎn)到第(5)步；若到達(dá)最大重傳次數(shù)，則丟棄此數(shù)據(jù)包，開始發(fā)送下一數(shù)據(jù)包。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法，其特征在于，所述第 (l)步中，信道編碼調(diào)制方案和信道狀態(tài)信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系通過仿真得到的誤包率曲線來獲取。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法，其特征在于，所述中 繼節(jié)點(diǎn)的重傳方案選擇以下兩種之一方案l:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，不改變當(dāng)前編碼調(diào)制方案級(jí)別。方案2:中繼節(jié)點(diǎn)在重傳時(shí)，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)到目的端的信道狀態(tài)信息，重新選擇編碼調(diào)制方案級(jí)別。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)編碼調(diào)制的自適應(yīng)協(xié)作重傳方法，該方法依據(jù)源端到目的端直接傳輸鏈路的信道狀態(tài)信息和不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，選擇合適的編碼調(diào)制方案級(jí)別和最大重傳次數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送，由無線信道的廣播特性，目的端和中繼節(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)接收到數(shù)據(jù)，如果目的端未能正確譯碼，則啟動(dòng)重傳，依據(jù)所選擇的編碼調(diào)制方案以及中繼節(jié)點(diǎn)是否正確接收數(shù)據(jù)包來決定由源端或中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重傳。本發(fā)明是將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)，混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳技術(shù)以及協(xié)作分集結(jié)合起來考慮，選擇在協(xié)作增益明顯的時(shí)刻進(jìn)行協(xié)作，避免了不恰當(dāng)或無增益的協(xié)作，從而在盡可能的減少了協(xié)作信令開銷的情況下，提高了傳輸質(zhì)量，有效的優(yōu)化了系統(tǒng)整體性能。
文檔編號(hào)H04L1/18GK101282204SQ20081001621
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者史斐謹(jǐn), 袁東風(fēng) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)