專利名稱：：一種多符號間比特重排序方法及使用該方法的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種多符號間比特重排序方法及使用該方法的系統(tǒng)，應用于無線通信系統(tǒng)中同一數據包前后兩次傳輸采用不同調制方式的情況，屬于物理層的鏈路傳輸技術。
背景技術：
：自適應編碼調制(AMC)技術由于能夠根據信道質量實現(xiàn)鏈路自適應而在無線通信系統(tǒng)中被廣泛的采用，它能夠提高系統(tǒng)的頻譜效率，特別是當信道質量較好AMC選擇了高階調制方式的時候。而正交幅度調制(QAM)是目前無線通信系統(tǒng)中主要選用的高階調制方式。在高階QAM調制中，映射到一個符號的多個比特之間具有不同的可靠性，當同一個數據包由于傳輸失敗要進行混合自動請求重傳(HARQ)時，如果不改變編碼比特到高階QAM調制符號的映射方式，則那些在較高可靠位置上的比特將累積越來越高的可靠性而那些在較低可靠位置上的比特的可靠性將越來越低，從而導致一個編碼中的不同編碼比特之間的可靠性差異太大而影響譯碼性能。為了解決這一問題，在高速下行分組接入(HSDPA)中提出了比特重排序的方案，改變在重傳時編碼比特到調制符號的映射順序，使得兩次傳輸的數據合并后編碼比特之間具有比較平均的可靠性，從而提高譯碼性能。例如，HSDPA中的比特重排序功能用于16QAM和64QAM調制，表1給出了16QAM的幾種重排序操作方式，輸入序列每4個比特一組進行映射調制，記作>vM+2,V^+3，其中A:附Ofi^=/;表1:16QAM的比特重排序星座版本參數b輸出序列具體操作0無1交換MSBs與LSBs位置2對LSBs邏輯取反3交換MSBs與LSBs位置，并且對LSBs邏輯取反注表中MSB指最高重要性(即可靠性)比特(MoWSfgmycflW說f)，LSB指最低重要性(即3可靠性)比特aeaWS/g"折ca"f5//)。表2給出了64QAM的幾種重排序操作方式。輸入序列每6個比特一組進行映射調制，記作》vA/t+/,Vpx,Vp,/t+"其中Awod6=7。表2:64QAM的比特重排序<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>上述方案僅僅考慮了當前重傳時采用的調制方式，因此它只能夠用于同一個數據包的前后兩次傳輸(重傳)采用同一調制方式的情況下才有性能增益。如果同一個數據包的前后兩次傳輸(重傳)采用不同的調制方式(例如第一次傳輸采用16QAM，第二次重傳采用64QAM)，上述方案不能獲得性能增益。這是因為不同的QAM調制，它的一個符號對應的比特數不一樣，一個符號內各比特的可靠性分布不一樣，而上述方案并沒有聯(lián)合考慮前后兩次采用不同的QAM調制的情況。因此僅僅釆用上述方案，在同一個數據包前后兩次傳輸(重傳)采用不同的QAM調制的情況下，并不能達到使合并后的編碼比特可靠性平均化的目的，這是上述方案的一大缺陷。除了HARQ重傳，比特重排序方案還能夠應用于協(xié)作中繼場景中。在協(xié)作中繼中，源點廣播數據包，中繼節(jié)點和目的節(jié)點同時接收，然后中繼節(jié)點再將接收到的數據包轉發(fā)給目的節(jié)點，這樣目的節(jié)點收到同一個數據包的兩個不同版本的信號，將這兩個版本合并后進行譯碼。因此如果中繼節(jié)點對于轉發(fā)的數據包進行比特重排序，則目的節(jié)點合并后的編碼比特就具有比較平均的可靠性，從而提高譯碼性能。事實上，在協(xié)作中繼場景下，中繼轉發(fā)數據包所經歷的信道(或者數據包重傳所經歷的信道)與源點發(fā)送該數據包所經歷的信道(或者該數據包前一次傳輸所經歷的信道)是相互獨立的。如果系統(tǒng)采用AMC技術，那么將會根據不同的信道質量選擇不同的調制編碼格式(MCS)。由于兩次傳輸信道是相互獨立的，通過AMC選擇不同的調制方式的可能性是比較大的。特別是協(xié)作中繼場景下，中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的信道很有可能比源點到目的節(jié)點的信道要好很多，因此同一個數據包的前后兩次傳輸采用不同調制方式具有較大的可能性。由于對于不同的QAM調制，一個符號對應的比特數不一樣，一個符號內各比特的可靠性分布不一樣，如何綜合考慮前后兩次不同QAM調制的符號內比特可靠性的分布，找到更有效的比特重排序方案來提高性能是一個值得研究的問題。因此，實有必要對現(xiàn)有的比特重排序方法做進一步改進。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是提出了一種針對同一個數據包的前后兩次傳輸采用不同調制方式的多符號間比特重排序方案，使編碼比特經合并后可靠性分布更加平均，從而提高譯碼性能。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案一種多符號間比特重排序方法，用于同一數據包采用不同調制方式重傳時提高譯碼性能，該方法包括以下步驟步驟一，計算前次傳輸時采用的第一調制階數的一半與后次傳輸時采用的第二調制階數的一半的公倍數；步驟二，將前次傳輸符號內不同編碼比特的可靠性進行標記，作為該編碼比特的已有可靠性等級；步驟三，在后次傳輸時，把每個步驟一中的公倍數的兩倍編碼比特分為一組，在前次傳輸中映射到越高可靠性位置的比特被安排到當前剩余可用的越低可靠性位置，反之亦然。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，步驟一中的公倍數為最小公倍數。為了解決上述技術問題，本發(fā)明進一步包括一種使用上述多符號間比特重排序方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端及連接發(fā)送端與接收端的信道，其中，所述發(fā)送端模塊與接收端模塊互為反函數，所述發(fā)送端至少包括信道編碼模塊；比特重排序模塊，用于對重傳的編碼比特進行的重排序；及依次與所述比特重排序模塊連接的符號調制模塊，用于把編碼后的二進制比特按調制方式的規(guī)定映射成為選定調制的復數符號；所述接收端至少包括信道譯碼模塊；解比特重排序模塊，把編碼比特恢復到原有的順序；及依次與所述解比特重排序模塊連接的符號解調模塊，用于將復數符號映射成二進制編碼比特。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述發(fā)送端進一步包括依次連接于信道編碼模塊與比特重排序模塊之間的速率匹配模塊及比特交織模塊，所述接收端進一步包括依次連接于解比特重排序模塊及信道譯碼模塊之間的解比特交織模塊及解速率匹配模塊。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述發(fā)送端進一步包括連接于信道編碼模塊與比特重排序模塊之間的速率匹配模塊及連接于符號調制模塊后的符號交織模塊，所述接收端進一步包括連接于解比特重排序模塊及信道譯碼模塊之間的解速率匹配模塊及連接于符號解調模塊前的解符號交織模塊。本發(fā)明提出了一種針對不同調制方式的多符號間比特重排序方法及使用該方法的系統(tǒng)，不同考慮了前后兩次傳輸采用不同QAM調制的情況及跨越多個符號進行比特重排序，即在每2Mmcm比特一組內進行的比特重排序方案使編碼比特經合并后可靠性分布更加平均，從而提高譯碼性能。圖l是本發(fā)明比特重排序方法的流程圖2是本發(fā)明使用多符號間比特重排序方法的一種系統(tǒng)實現(xiàn)框圖；圖3是本發(fā)明使用多符號間比特重排序方法的另一種系統(tǒng)實現(xiàn)框圖；圖4是本發(fā)明仿真參數1的仿真曲線圖；圖5是本發(fā)明仿真參數2的仿真曲線圖。具體實施例方式下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述請參照圖l所示，本發(fā)明的比特重排序方案可以按照下面具體步驟實施1.輸入前一次傳輸(或者源點傳輸)的調制階數Mi和當前重傳(或者中繼轉發(fā)傳輸)的調制階數M2。并按照前一次傳輸(或者源點傳輸)時映射的可靠性位置對編碼比特進行可靠性等級標記。2.把編碼比特每2M咖m分成一組，記作^Aw,…A+uj，其中Amod2M,:0，下標表示編碼比特的序號。.3.在每個2Mmcm編碼比特的組內，按照前一次傳輸(或者源點傳輸)時標記的可靠性等級從高到低進行排序，結果得到卜!，《,…，《^匿-2，《U-F^，^，…A+2L^，其中A:mod2M^^-0，F(xiàn)(，)表示按照前一次傳輸(或者源點傳輸)時標記的可靠性等級從高到低進行排序的函數。上述序列中上標表示所標記的已有可靠性等級，l表示最高可靠性等級(即MSB)，M^2表示最低可靠性等級(LSB)。4.對上述得到的比特序列按照從低到高的順序分配當前重傳(或者中繼傳輸)時的可靠性等級，也就是把前一次傳輸中最高可靠性位置的比特被安排到當前剩余可用的最低可靠性的位置，結果得到如下的序列(《"2，《Z2，…，d—2，《ul，其中Amod2M國-05.按照上一步分配好的新的可靠性等級，把編碼比特放入新的符號映射的相應位置，得到如下序列^,^，…，&u卜i/(卜"，《r，…，d-2，《2^—其中Am0d2Mm=0,/f(—表示按照上一步分配好的新的可靠性等級把編碼比特放入新的符號映射的相應位置的比特重排序函數。實際上，系統(tǒng)實現(xiàn)時只關心上述流程的輸入序列和輸出序列的關系，因而上述復雜的步驟是可以離線計算的。只需要離線計算好任意兩種調制方式Mi、M2下的輸入序列^A+1,-A+2《—J和輸出序列b,&,…,&ul的函數關系，并把它存儲在收發(fā)兩端，在每次數據包傳輸中根據AMC結果來進行比特重排序函數的選擇。具體發(fā)送端和接收端的系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖2及圖3所示，圖2及圖3給出了系統(tǒng)實現(xiàn)框圖的兩種形式，區(qū)別在于信道交織器是采用比特交織還是符號交織。各模塊作用如下信道編碼模塊為了克服因傳輸信道的干擾和噪聲導致的誤碼而對信息碼元序列進行的檢錯糾錯編碼，例如巻積碼、Turbo碼、LDPC碼等。接收端的信道譯碼是發(fā)送端的信道編碼的逆過程。速率匹配模塊未來寬帶無線通信系統(tǒng)中為了適配信道質量，提高頻譜效率，對信道編碼后的編碼序列進行打孔，傳輸打孔后剩余的編碼比特，使傳輸的序列長度減小。接收端的解速率匹配是發(fā)送端速率匹配的逆過程，即對接收到的編碼比特在被發(fā)送端打過孔的位置補零，恢復成原有信道編碼后的編碼序列長度。比特重排序模塊為了使重傳數據包合并后編碼比特的可靠性分布盡可能均勻而對重傳7接收端的解比特重排序是對發(fā)送端比特重排序的逆過程，即把編碼比特恢復到原有的順序。符號調制模塊根據信道質量選定調制方式后把編碼后的二進制比特按調制方式的規(guī)定映射成為選定調制的復數符號，例如BPSK，QPSK，16QAM等調制方式。接收端的符號解調是發(fā)送端符號調制的逆過程，即將復數符號映射成二進制編碼比特的過程。交織模塊為了防止信道的突變和深度衰落導致的傳輸序列的突發(fā)錯誤，把傳輸序列按一定規(guī)則打亂后再發(fā)送到信道中，使誤碼離散化，將突發(fā)差錯信道變?yōu)殡x散差錯信道從而能夠通過信道編碼來糾正離散差錯，改善數據傳輸質量。接收端的解符號交織是發(fā)送端符號交織的逆過程。交織可以基于信道編碼后的二進制比特進行(叫做比特交織)，也可以基于調制后的復數符號進行(叫做符號交織)。圖2及圖3中方框表示本方案所應用的模塊，實際上可以按照前述步驟計算任意前后兩次重傳的調制方式下的比特重排序函數，存儲在該模塊，對輸入序列采用對應的函數處理即可。發(fā)送端和接收端的對應模塊互為反函數。另外，圖2及圖3系統(tǒng)框圖中的虛線框內的模塊為可選模塊，具體系統(tǒng)可能有所不同。系統(tǒng)框圖的關鍵在于采用本發(fā)明發(fā)送端的比特重排序模塊緊接在符號調制模塊前面。在比特重排序模塊的前面和調制模塊的后面都可以根據系統(tǒng)需要添加不同的模塊。最后，當接收端收到后一次重傳(或者中繼傳輸)時先進行解調，解調后的比特采用上述比特重排序函數的反函數來恢復到原有的順序，然后與前一次傳輸(或者源點傳輸)的解調比特合并后再進行譯碼。這里我們舉例說明上述方案的實現(xiàn)過程令前一次傳輸采用16QAM(M產4)，當前重傳采用64QAM(M2=6).首先定義映射為1個16QAM符號的4個比特有兩個可靠性等級，記作{《,《+1，《+2,《+3}，其中pmod4-0，映射為1個64QAM符號的6個比特有三個可靠性等級，記作，《+2，《+3,《+4，《+5}，其中pmod6-0.上標表示標記的可靠性等級，數字越小可靠性等級越高；下標表示比特序號?，F(xiàn)在我們對編碼比特按照2Mmem-12進行分組得到fc，^+1A2+2A2+3,&+4》L5A2+6A2+7》〗+8》)+9A2+1。A2+11}，其中tmodl2-0(1)然后我們按照前一次傳輸的可靠性等級從高到低進行比特排序<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>對上述排序的序列從低到高分配當前重傳的可靠性等級<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>最后，我們按照分配好的新的可靠性等級把編碼比特放入新的調制映射的對應位置，最后得到的輸入64QAM符號調制的比特序列為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>比較公式(4)和(1)的比特序列的下標(比特序號)，可以發(fā)現(xiàn)最終得到的比特重排序函數是一個非常簡單的形式只需要在每12個比特的組內把最后兩比特與最前兩比特交換次序即可。實際上，前一次傳輸和當前重傳采用任意兩種調制方式下的比特重排序函數的計算流程是可以離線計算的。實現(xiàn)中，我們只需要離線計算好任意兩種調制方式下的比特重排序函數并把它存儲在收發(fā)兩端，在每次數據包傳輸中根據AMC結果來進行比特重排序函數的選擇。按照上述例子進行的鏈路仿真，參數如表l、圖2所示及表2、圖3所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>上述仿真結果說明本發(fā)明提出的方案比傳統(tǒng)方案不管在M^M2還是M-M2的情況下都能夠獲得0.5dB的性能增益。而本方案中任意兩種調制方式對應的比特重排序函數是可以離線計算的，我們只需要存儲得到的函數，并根據系統(tǒng)AMC結果選擇相應的比特重排序函數來進行。所以本發(fā)明方案不會引入任何復雜性或其他損失，卻帶來了明顯的頻譜效率的增益，因而是實際系統(tǒng)中值得采用的方案。以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案。如，通過對某些比特取反等方法來得到其他變形形式的方案等特征均不脫離本發(fā)明精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。權利要求1.一種多符號間比特重排序方法，用于同一數據包采用不同調制方式重傳時提高譯碼性能，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一，計算前次傳輸時采用的第一調制階數的一半與后次傳輸時采用的第二調制階數的一半的公倍數；步驟二，將前次傳輸符號內不同編碼比特的可靠性進行標記，作為該編碼比特的已有可靠性等級；步驟三，在后次傳輸時，把每個步驟一中的公倍數的兩倍編碼比特分為一組，在前次傳輸中映射到越高可靠性位置的比特被安排到當前剩余可用的越低可靠性位置，反之亦然。2.如權利要求l所述的一種多符號間比特重排序方法，其特征在于步驟一中的公倍數為最小公倍數。3.—種使用權利要求l所述的多符號間比特重排序方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端及連接發(fā)送端與接收端的信道，其特征在于所述發(fā)送端模塊與接收端模塊互為反函數，所述發(fā)送端至少包括信道編碼模塊；比特重排序模塊，用于對重傳的編碼比特進行的重排序；及依次與所述比特重排序模塊連接的符號調制模塊，用于把編碼后的二進制比特按調制方式的規(guī)定映射成為選定調制的復數符號；所述接收端至少包括信道譯碼模塊；解比特重排序模塊，把編碼比特恢復到原有的順序；及依次與所述解比特重排序模塊連接的符號解調模塊，用于將復數符號映射成二進制編碼比特。4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送端進一步包括依次連接于信道編碼模塊與比特重排序模塊之間的速率匹配模塊及比特交織模塊，所述接收端進一步包括依次連接于解比特重排序模塊及信道譯碼模塊之間的解比特交織模塊及解速率匹配模塊。5.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)送端進一步包括連接于信道編碼模塊與比特重排序模塊之間的速率匹配模塊及連接于符號調制模塊后的符號交織模塊，所述接收端進一步包括連接于解比特重排序模塊及信道譯碼模塊之間的解速率匹配模塊及連接于符號解調模塊前的解符號交織模塊。全文摘要一種多符號間比特重排序方法，用于同一數據包采用不同調制方式重傳時提高譯碼性能，其包括以下步驟計算前次傳輸時采用的第一調制階數的一半與后次傳輸時采用的第二調制階數的一半的公倍數；將前次傳輸符號內不同編碼比特的可靠性進行標記，作為該編碼比特的已有可靠性等級；在后次傳輸時，把每個步驟一中的公倍數的兩倍編碼比特分為一組，在前次傳輸中映射到越高可靠性位置的比特被安排到當前剩余可用的越低可靠性位置，反之亦然。本發(fā)明技術方案使編碼比特經合并后可靠性分布更加平均，從而提高譯碼性能。文檔編號H04L1/18GK101621363SQ20081003999公開日2010年1月6日申請日期2008年7月1日優(yōu)先權日2008年7月1日發(fā)明者婷周,景徐,王海峰申請人:上海無線通信研究中心