專利名稱：：接收設備與接收方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及實施在通信系統(tǒng)中自動重復請求(ARQ)重傳時修改比特序列的方法的接收設備及其接收方法。
背景技術：
：具有不可靠和時變信道條件的通信系統(tǒng)中的公知技術根據自動重復請求(ARQ)方案和稱之為混合式ARQ(HARQ)的前向糾錯(FEC)技術進行糾錯。如果利用通常使用的循環(huán)冗余檢驗(CRC)檢測差錯，則通信系統(tǒng)的接收機請求發(fā)射機重發(fā)錯誤接收的數據分組。S.Kallel的"具有碼組合的類型II混合式ARQ方案的分析(AnalysisofatypeIIhybridARQschemewithcodecombining,IEEETransactionsonCommunicationVol.38,No.8,August1990)"和S.Bakhtiyar的"存儲器ARQ方案的通過量性能(ThroughputperformanceofmemoryARQschemes,IEEETransactionsonVehicularTechnology,Vol.48，No.3,May1999)，，定義了三種不同類型的ARQ方案類型I:丟棄錯誤接收的分組，和分別重傳和解碼相同分組的新拷貝。它不組合前后接收的分組的版本。類型II:不丟棄錯誤的分組，而是將其與后續(xù)解碼的附加重傳組合。重傳分組有時具有較高的編碼率(編碼增益)，并且在接收機中將其與來自在前傳送的存儲的軟信息組合。類型III:與類型II相同，具有每個重傳分組立即自我解碼的限制。這意味著，已傳送的分組是可解碼的，不需要與在前分組組合。如果以幾乎沒有信息是可重用的方式損壞了某些分組，這是有用的。如果所有傳送攜帶已標識數據，則可將其視為具有單一冗余版本的、稱之為HARQ類型III的特定情況。類型n和類型m方案相對于類型i顯然更智能化，并且顯示了性能增益，因為它們提供了重用來自在前接收的錯誤分組的信息的能力。目前基本上存在重用在前傳送分組的冗余的三種方案*軟組合*碼組合參軟組合和碼組合的組合軟組合利用軟組合，重傳分組攜帶與在前接收信息相同的信息。在此情況下，以逐符號或者逐比特為基礎組合多個接收的分組，例如D.Chase公開了這樣的碼組合"組合任意數量的噪聲分組的最大似然解碼方案(Amaximum-likelihooddecodingapproachforcombininganarbitrarynumberofnoisypackets,IEEETrans.Commun.,Vol.COM-33,pp.385-393,May1985)或者B.A.Harvey和S.Wicker的"基于維特比解碼器的分組組合系統(tǒng)(PacketCombiningSystemsbasedontheViterbiDecoder，IEEETransactiononCommunication,Vol.42，No.2/3/4，April1994)。通過組合來自已接收分組的軟判決值，隨著已接收分組的數量和功率增加，線性地增加已傳送比特的可靠性。從解碼器的觀點看，所有傳送都將利用相同的FEC方案(具有恒定的碼速率)。因此，解碼器不需要知道已經執(zhí)行了多少次重傳，因為它僅僅查看已組合的軟判決值。在此方案中，所有傳送的分組將需要攜帶相同數量的符號。碼組合碼組合級聯已接收的分組，以便生成新碼字(隨著傳送數量增加來降低碼速率)。因此，解碼器必須知道每個重傳瞬間應用的FEC方案。碼組合提供了較之軟組合更高的靈活性，因為可以改變重傳分組的長度，以適應信道狀況。然而，較之軟組合，這需要更多的待發(fā)送的信令數據。軟組合與碼組合的組合在被重傳的分組攜帶了與在前被傳送的符號相同的某些符號和與其不同的某些碼符號的情況下，使用如名為"軟組合"節(jié)中公開的軟組合來組合相同的碼符號，同時將使用碼組合來組合剩余碼符號。這里，信令需求將類似于碼組合。如M.P.Schmitt的"利用TCM和分組組合的混合式ARQ方案(HybridARQSchemeEmployingTCMandPacketCombining,ElectronicsLettersVol.34，No,18，September1998)所示，通過重新安排重傳的符號格局(constellation)可以增強格碼調制(TCM)的HARQ性能。這里，性能增益是最大化重傳的映射符號之間歐幾里得距離的結果，因為重傳是根據符號基礎執(zhí)行的?？紤]到高級調制方案(具有攜帶兩個以上比特的符號)，利用軟組合的組合方法具有一個主要缺點軟組合符號內的比特可靠性在整個重傳都為定比，即，在接收進一步重傳后，來自在前已接收傳送的不可靠的比特，將仍然不可靠，與之類似，在收到進一步傳送之后，來自在前已接收傳送的更可靠的比特將仍然更多可靠性。變比特可靠性是從二維信號格局(constellation)映射的限制演化而來的，其中，在所有符號很可能被平均發(fā)送的假定下，每個符號攜帶兩個以上比特的調制方案不可能具有所有比特的相同平均可靠性。所以，術語"平均可靠性"是指信號格局(signalconstellation)的全部符號的特定比特的可靠性。利用根據顯示格雷編碼信號格局的圖1與給定的比特映射順序iiqii2qj々16QAM調制方案的信號格局，映射到符號上的比特在分組的首次傳送中其平均可靠性彼此明顯不同。更具體地說，比特h和qt具有高平均可靠性，因為這些比特被映射到信號格局圖的半空間，所以它們的可靠性與比特發(fā)送1還是0的事實無關。相反，比特i2和q2具有低平均可靠性，因為它們的可靠性取決于它們發(fā)送1還是0的事實。例如，對于比特i2，1被映射到外列，而0被映射到內列。同樣，對于比特q2,l被映射到外行，而0被映射到內行。對于第二次和每個進一步重傳，比特可靠性將以彼此的定比保持，該比特可靠性由首次傳送中利用的信號格局定義，即，在任何數量的重傳后，比特i!和qi將總是具有比比特12和q2更高的平均可靠性。在共同待審的PCT/EP01/01982中，建議了一種增強解碼器性能的方法，在分組的每個已接收傳送之后，該方法具有等于或者接近等于平均比特可靠性的相當大的益處。因此，通過使平均比特可靠性達到平均數的方式，使比特可靠性適應整個重傳。這是通過選擇用于傳送的預定第一和至少第二信號格局實現的，這樣所有傳送的相應比特的組合平均比特可靠性幾乎相等。因此，信號格局重新安排導致已變化的比特映射，其中格局點的移動導致從重傳到重傳地改變調制符號之間的歐幾里得距離。所以，可以按預期的和達到平均數的方式操縱平均比特可靠性，以便在接收機中增加FEC解碼器的性能。在以上建議的解決方案中，通過參數化比特到符號的映射實體可以實現格局重新安排的利益。由于復雜性或者有效實施原因，使通信系統(tǒng)具有一個一^參數化標準映射實體可能是有利的。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的是提供具有改進的糾錯性能且沒有參數化的比特到符號的映射實體的ARQ接收設備和接收方法。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供傳送設備，包括重排部分，其通過交換h和i2的比特位置并且交換q！和q2的比特位置以及邏輯倒置i!和q!來重排比特序列(hq1i2q2);調制部分，其調制所述比特序列以及經重排的比特序列；和傳送部分，其在首次傳送中發(fā)送經調制的比特序列，而在重傳中發(fā)送經調制的經重排的比特序列，其中，所述傳送部分還發(fā)送關于重排的信息。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明還提供傳送設備，包括重排部分，其通過交換i！和i2的比特位置并且交換q！和q2的比特位置以及邏輯倒置i2和q2來重排比特序列(i!q^q2);調制部分，其調制所述比特序列以及經重排的比特序列；和傳送部分，其在首次傳送中發(fā)送經調制的比特序列，而在重傳中發(fā)送經調制的經重排的比特序列，其中，所述傳送部分還發(fā)送關于重排的信息。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供接收設備，包括接收部分，其接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調部分，其解調所接收到的數據，其中，關于比特序列i!q山q2，該重排比特序列通過將i!和q,與b和q2交換并且倒置h和qi的邏輯值來產生。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供接收設備，包括接收部分，其接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調部分，其解調所接收到的數據，其中，關于比特序列i,q山q2，該重排比特序列通過將i!和q!與k和q2交換并且倒置i2和q2的邏輯值來產生。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供傳送方法，包括步驟將比特序列hq山q2調制成第一16QAM符號并在首次傳送中發(fā)送該第一16QAM符號；通過交換h和i2的比特位置并且交換qi和q2的比特位置以及邏輯倒置i!和q!來重排比特序列hq山q2;以及將經重排的比特序列調制成第二16QAM符號并且在重傳中發(fā)送該第二16QAM符號以及關于重排的信息。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供傳送方法，包括步驟將比特序列itq山q2調制成第一16QAM符號并在首次傳送中發(fā)送該第一16QAM符號；通過交換h和i2的比特位置并且交換q！和q2的比特位置以及邏輯倒置i2和q2來重排比特序列iiqii2q2;以及將經重排的比特序列調制成第二16QAM符號并且在重傳中發(fā)送該第二16QAM符號以及關于重排的信息。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供接收方法，包括接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調所接收到的數據，其中，關于比特序列iiqii2q2,該重排比特序列通過將ii和qi與i2和q2交換并且倒置ii和qi的邏輯值來產生。為了實現本發(fā)明上述和其他目的，本發(fā)明提供接收方法，包括接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調所接收到的數據，其中，關于比特序列iiqii2q2,該重排比特序列通過將ii和qi與i2和q2交換并且倒置^和q2的邏輯值來產生。本發(fā)明的思想是，在輸入比特序列進入映射實體之前修改該輸入比特序列。信號格局的修改可以通過使用交織器和邏輯比特反相器來實現，該反相器根據重傳號參數m反相和/或交換信號格局比特的位置。因此，不需要利用參數化的比特到符號映射實體，就可以實現格局重新安排的有益效杲。結果，交織器、邏輯比特反相器和非參數化標準映射實體處理后輸出的序列，與利用各種格局重新安排方案的參數化的比特到符號映射實體的輸出難以分辨。為了更好地理解本發(fā)明，下面將參考優(yōu)選實施例，在附圖中圖l是顯示具有格雷編碼比特符號的16QAM調制的示范性信號格局；圖2顯示了具有格雷編碼比特符號的16QAM調制方案的信號格局的4個實例，和圖3是利用本發(fā)明方法的通信系統(tǒng)的示范性實施例。具體實施方式在以下說明中，將描述作為比特可靠性度量的對數似然率比(LLR)的概念。首先將顯示單傳送的已映射符號內的比特LLR的直接計算。然后把LLR計算擴展到多傳送情況。單傳送在具有加性白高斯噪聲(AWGN)的信道和等可能符號上的傳送而已經發(fā)射符號Sn的約束條件下，第i比特W的平均LLR產生下式存《，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(1)其中，l"n-Sn是指在已經發(fā)射符號Sn的約束條件下平均已接收符號，dn,m2是指已接收符號L與符號Sm之間的歐幾里得距離的平方，Es/No是指觀測的信噪比。從公式(1)中可以看出，LLR依賴于信噪比Es/No和信號格局點之間的歐幾里得距離dn,m。多傳送現在考慮多傳送，在獨立AWGN信道上已經發(fā)射符號sJJ)和等可能符號的約束條件下，第j比特bnJ的第k傳送后的平均LLR產生下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)其中，j是指第j次傳送(第(j-1)次重傳)。與單傳送情況類似，平均LLR依賴于信噪比Es/No和每個傳送時間的歐幾里得距離。如果不執(zhí)行格局重新安排，則歐幾里得距離dn，m(j):dn,m")對于所有傳送是恒定的，因此將由每個傳送時間的觀測信噪比和首次傳送的信號才各局點定義k個傳送之后的比特可靠性(LLR)。對于高級調制方案(每符號高于2個比特)，這導致改變該比特的平均LLR，從而導致不同的平均比特可靠性。平均可靠性的差保留在整個重傳中，導致解碼器性能的惡化。在下文中，通常將認為16-QAM的情況導致2個高可靠和2個低可靠比特，其中對于低可靠比特，可靠性取決于發(fā)射1和0(參見圖1)。因此，整體上存在2級平均可靠性，因此第二等級可進一步細分。等級l(高可靠性，2個比特)對于l(0)的比特映射被分成i比特的正(負)實數半空間和q比特虛數半空間。這里不存在1^^映射到正半空間還是負半空間的差別。等級2(低可靠性，2個比特)1(0)被映射到用于i比特的內(外)列或者被映射到用于q比特的內(外)行。由于存在依賴于對內(外)列和行的映射的LLR的差別，因此等級2被進一步分類成等級2a:in到內列和qn到內行的各自映射。等級2b:等級2a的倒置映射in到外列和qn到外行的各自映射。為了確保所有比特的整個傳送的最佳平均處理，可靠性等級必須修改。必須考慮在初始傳送前開放比特映射順序，但必須保留在重傳中，例如，用于初始傳送的比特映射hq山q2。比特映射所有重傳hqii2q2。圖2顯示了可能格局的某些實例。表1給出了根據圖2得到的比特可靠性。表1格局比特h比特qi比特i2比特q21<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在下文中，假定m代表重傳次數參數，n^O代表ARQ環(huán)境中的分組的首次傳送。此外，假設b代表在映射實體中形成符號的比特的數量。通常，b可以是任何整數，其中通信系統(tǒng)的最經常使用的值是2的整數冪。不失一般性，可以進一步假定被用作對交織處理的輸入的比特數n可被b整除，即n是b的整數倍。本領域普通技術人員將會明白如果不是該情況，那么在上述條件滿足之前，可以用假比特容易地增補輸入比特的序列。如上所述，對于給定的調制，可以標識一些可靠性等級。交織處理在整個重傳達到b比特的可靠性的平均數，以使所有b比特平均可靠。這意味著交織器必須改變符號內的b比特的位置(在本領域還稱作"打包")，使每個原始比特往往被映射到像多個b比特的所有其它比特那樣所有可靠性等級上。這意味著交織是一個符號間比特映射處理。此外，可以有若干可靠性依賴邏輯比特值(低或高)的比特位置。當在這樣一個位置非第一次映射一個比特時，還將邏輯地倒置(invert)該比特。有了這些規(guī)則，可以構建確定用于重傳號m的交織器和反相器處理。在理論上，理想的到達可靠性平均值盡可能在無限或者非常高數量重傳之后實現。在這些情況下，也許有不同于交織器序列或者反相器模式(pattern)的可替代方案。選擇這些可替代方案之哪個，將留下來由系統(tǒng)設計師選擇，因為將沒有性能上的差別。如果將保持如圖1的信號格局，以便從圖2的格局1得到格局2，則必須執(zhí)行以下處理，其中順序不關緊要*交換原始比特h和i2的位置*交換原始比特qi和q2的位置*原始比特h和qi的邏輯位置倒置。作為選4奪，還可以倒置以位置1和2結尾的那些比特。下標給出了依賴傳送號的一個實例，其中諸多比特總是涉及首次傳送，并且字符之上的長劃代表該比特的邏輯比特倒置表2格局號交織器和反相器功能性1i1q"2q22i2q2z',^或；2&z;^i25hq1或i2q2i1q14表2每行中第一給定例子對應于圖2中給定的格局。從表2中可以容易地得知，信號格局2是通過交換(對換)比特h和i2的位置以及比特qi和q2的位置和通過倒置比特對h、q,或所有比特，而從格局l得到的。類似地，信號格局3是通過在一個可替代方案中相互交換比特i,和i2的位置以及比特qi和q2的位置和通過倒置比特對i2、q2，而從格局1得到的。在另一個可替代方案中，僅僅交換比特位置而不需要倒置。格局4是通過倒置符號的比特對b、q2或所有比特，而不交換比特位置獲得的。據此，可以在用于傳送號的不同策略之間作出選擇(非窮舉):表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3顯示了利用本發(fā)明方法的通信系統(tǒng)的一個示范性實施例。在發(fā)射機IOO上，比特序列從前向糾錯(FEC)編碼器(未示出)獲得，然后輸入到交織器110和邏輯比特反相器120。交織器110和邏輯比特反相器120分別依賴于傳送號參數m并修改輸入比特序列。接著，把比特序列輸入到作為非參數化標準映射實體的映射器/調制器130。映射器通常使用圖2所示的一個信號格局，并且將b比特映射在通過通信信道200發(fā)射的符號上。通信信道通常是經歷不可靠和時變信道條件的無線通信信道。發(fā)射機和接收機存儲交織/倒置模式，或者發(fā)射機存儲交織/倒置模式并且將其告知接收機。在接收機300,復合符號被輸入到解映射器/解調器330,將已接收符號解調成對應的比特域序列(例如，LLR的序列)。然后將序列輸入到邏輯倒置器320,再輸入到解交織器310,解交織器310輸出已獲得的比特域序列。交織器和解交織器根據交織/解交織的公知技術，通過應用輸入比特或符號序列的已確定的偽隨機或隨機置換進行操作，即交換(對換)序列內的比特或者符號的位置。在上述的實施例中，交織器是符號內比特交織器，用于改變映射實體中形成一個符號的比特的位置。邏輯比特倒置器根據倒置比特的邏輯值的公知技術進行操作，即把邏輯低轉換到邏輯高值以及把邏輯高轉換到邏輯低值。在利用對數似然比工作的接收機的實際實現中，該倒置操作等同于對數似然比的記號倒置。如果通過差錯檢測器(未示出)發(fā)出的自動重復請求開始重傳，導致從發(fā)射機IOO發(fā)射一個相同數據分組，則在解映射器(demapper)/解調器330中將在前接收的錯誤數據分組與重傳的數據分組進行軟組合。由于解交織器和邏輯比特反相器修改了比特序列，因此可以達到平均比特可靠性的平均值，從而增加了接收機的性能。盡管上述方法是利用格雷編碼信號和QAM調制方案描述的，但是本領域普通技術人員將會明白，也可以等效地使用其它合適的編碼和調制方案來獲得本發(fā)明的效益。權利要求1、一種接收設備，包括接收部分，其接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調部分，其解調所接收到的數據，其中，關于比特序列i1q1i2q2，該重排比特序列通過將i1和q1與i2和q2交換并且倒置i1和q1的邏輯值來產生。2、一種接收設備，包括接收部分，其接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調部分，其解調所接收到的數據，其中，關于比特序列hq1i2q2,該重排比特序列通過將ii和qi與i2和q2交換并且倒置i2和q2的邏輯值來產生。3、根據權利要求1或2所述的接收設備，其中，所述接收部分還接收關于交換和倒置的信息。4、根據權利要求3所述的接收設備，還包括重排部分，其基于所述信息重排所接收到的數據的經重排的比特序列。5、根據權利要求1或2所述的接收設備，還包括組合部分，其組合所接收到的數據與之前所接收到的數據。6、根據權利要求1或2所述的接收設備，其中，所述接收部分還接收作為比特序列i^i2q2發(fā)送的數據，并且所述接收設備還包括組合部分，其組合作為經重排的比特序列發(fā)送的數據與作為比特序列iiqii2q2發(fā)送的數據。7、一種纟妄收方法，包4舌接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調所接收到的數據，其中，關于比特序列hq1i2q2，該重排比特序列通過將ii和qi與b和q2交換并且倒置i！和qi的邏輯值來產生。8、一種接收方法，包括接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調所接收到的數據，其中，關于比特序列iiq山q2,該重排比特序列通過將ii和qi與i2和q2交換并且倒置i2和q2的邏輯值來產生。9、根據權利要求7或8所述的接收方法，其中，還包括接收關于交換和倒置的信息。10、根據權利要求9所述的接收方法，還包括基于所述信息重排所接收到的數據的經重排的比特序列。11、根據權利要求7或8所述的接收方法，還包括組合所接收到的數據與之前所接收到的數據。12、根據權利要求7或8所述的接收方法，還包括接收作為比特序列i!q!i2q2發(fā)送的數據；以及組合作為經重排的比特序列發(fā)送的數據與作為比特序列iiqii2q2發(fā)送的數全文摘要提供通信系統(tǒng)中接收數據的接收設備及其接收方法。所述接收設備包括接收部分，其接收作為重排比特序列發(fā)送的數據；以及解調部分，其解調所接收到的數據，其中，關于比特序列i₁q₁i₂q₂，該重排比特序列通過將i₁和q₁與i₂和q₂交換并且倒置i₁和q₁的邏輯值或i₂和q₂的邏輯值來產生。在輸入比特序列進入映射實體之前修改該輸入比特序列，信號格局的修改通過使用交織器和邏輯比特反相器來實現，該反相器根據重傳號參數m反相和/或交換信號格局比特的位置。因此，不需要利用參數化的比特到符號映射實體，就可以實現格局重新安排。文檔編號H04L27/36GK101242249SQ200810080670公開日2008年8月13日申請日期2002年11月15日優(yōu)先權日2001年11月16日發(fā)明者亞歷山大·戈利奇克埃德勒馮埃爾布沃特,克里斯琴·溫格特,艾科·塞德爾申請人:松下電器產業(yè)株式會社