一種基于最大距離可分編碼的harq方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無線通信中基于最大距離可分編碼的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（Hybrid AutomaticRepeatrequest,HARQ)方法，具體涉及一種在較差信道狀態(tài)下，基于最大距離 可分編碼的特性進(jìn)行改善，從而可以提高糾錯(cuò)能力的HARQ方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)于通信系統(tǒng)的研究過程中，如何提高數(shù)據(jù)傳輸速率和提升服務(wù)質(zhì)量是兩個(gè)至 關(guān)重要的研究重點(diǎn)。差錯(cuò)控制技術(shù)是通過編碼的方式，控制在傳輸過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，對(duì) 其進(jìn)行去除或糾正，提高傳輸?shù)目煽啃?，其目的為在不降低服?wù)質(zhì)量的前提下盡可能高地 提升數(shù)據(jù)傳輸速率。前向糾錯(cuò)（ForwardErrorCorrection,FEC)和自動(dòng)重傳（Automatic Repeatrequest,ARQ)是兩個(gè)最重要的差錯(cuò)控制技術(shù)?；旌献詣?dòng)重傳請(qǐng)求（Hybrid AutomaticRepeatrequest,HARQ)結(jié)合了FEC和ARQ，為近來重要的鏈路自適應(yīng)技術(shù)之一， 可以有效減少誤塊率并提尚系統(tǒng)吞吐量。
[0003] 目前實(shí)際通信系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的為增量冗余模式（IR)下的HARQ;這種模式 下假設(shè)原始數(shù)據(jù)包解碼失敗，則不斷傳遞冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，常通過速率匹配來獲得不同 的冗余情況以滿足重傳需求。
[0004] 但上述HARQ方法仍舊存在一些問題。當(dāng)傳遞信號(hào)的信道狀態(tài)很差時(shí)，由于最初傳 遞的信息遭受到的損害較大，盡管進(jìn)行多次重傳且增加了冗余信息，仍舊無法進(jìn)行正確解 碼、恢復(fù)原有信息。HARQ存在上述問題的原因在于：上述HARQ重發(fā)包中的冗余比特沒有良 好的編碼性能；為了最大限度提升HARQ的效率，應(yīng)該在加入冗余比特時(shí)候采用最優(yōu)的編碼 方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為解決上述HARQ方法在信道狀態(tài)很差時(shí)仍舊無法進(jìn)行正確解 碼、恢復(fù)原有信息的問題，提出一種基于最大距離可分編碼的HARQ方法及裝置。
[0006] 本發(fā)明的思想是通過采用一種具有最大距離可分碼特性的編碼方式，如單奇偶校 驗(yàn)（SingleParityCheck，SPC)碼，改進(jìn)HARQ方法的編碼性能，進(jìn)而提高其糾錯(cuò)能力，實(shí)現(xiàn) 在信道狀態(tài)很差時(shí)仍舊能夠正確解碼、恢復(fù)原有信息。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種基于最大距離可分編碼的HARQ方法，包括以下步驟：
[0009] 步驟一、通過將一個(gè)待傳輸文件分為N個(gè)數(shù)據(jù)包，并采用如下公式對(duì)所有的數(shù)據(jù) 包進(jìn)行異或操作，得到檢驗(yàn)包：
[0010] C=IfI2+...+Ij+...+In (1)
[0011] 其中，C表示檢驗(yàn)包，Ij表示第j個(gè)數(shù)據(jù)包，jG[1，N];
[0012] 步驟二、發(fā)射機(jī)向接收機(jī)發(fā)送待傳輸文件的所有數(shù)據(jù)包，接收機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)包 進(jìn)行解碼，解碼后對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行CRC校驗(yàn)，若全部譯碼正確，則結(jié)束傳輸該文件， 返回步驟一開始下一個(gè)文件的傳輸；若有多于一個(gè)數(shù)據(jù)包譯碼錯(cuò)誤，則重新傳遞N個(gè)數(shù)據(jù) 包；
[0013] 步驟三、接收機(jī)接收到重傳的數(shù)據(jù)包，與之前接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟合并，再次進(jìn) 行解碼，譯碼正確則結(jié)束傳輸該文件，返回步驟一開始下一個(gè)文件的傳輸；譯碼錯(cuò)誤則重復(fù) 步驟二直到達(dá)到數(shù)據(jù)包最大重傳次數(shù)，記錄此時(shí)軟合并后的數(shù)據(jù)包的解碼情況，不再傳輸 數(shù)據(jù)包，改為傳輸步驟一中得到的校驗(yàn)包；
[0014] 步驟四、接收端接收到校驗(yàn)包，對(duì)校驗(yàn)包解碼并進(jìn)行CRC校驗(yàn)，若解碼錯(cuò)誤則重傳 校驗(yàn)包，對(duì)重傳校驗(yàn)包與原有校驗(yàn)包進(jìn)行軟合并，并重新對(duì)軟合并后的校驗(yàn)包進(jìn)行CRC校 驗(yàn)，解碼失敗則繼續(xù)重傳；若解碼正確則通過如下操作對(duì)步驟三中最終得到的軟合并后的 數(shù)據(jù)包進(jìn)行恢復(fù)：
[0015] 當(dāng)N個(gè)數(shù)據(jù)包中，僅有一個(gè)錯(cuò)誤包I,(jG[1，N])時(shí)，采用以下等式對(duì)錯(cuò)誤包進(jìn)行 恢復(fù)：
[0016] (2)
[0017] 如果有多于兩個(gè)的數(shù)據(jù)包傳輸錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)入步驟五；
[0018] 步驟五、對(duì)于步驟三中得到的最終軟合并后的數(shù)據(jù)包，對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包計(jì)算其中 每個(gè)比特的LLR值的平方和，每個(gè)數(shù)據(jù)包包含比特?cái)?shù)為L(zhǎng)，計(jì)算公式如下：
[0020] 其中，j為傳輸錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包的序號(hào)，jG[1，N];
[0021] 在式（3)的計(jì)算結(jié)果中，選擇LLR平方和最大的數(shù)據(jù)包，對(duì)其優(yōu)先進(jìn)行糾錯(cuò)處理， 處理過程如下：
[0022] 對(duì)該數(shù)據(jù)包計(jì)算其中各比特?cái)?shù)據(jù)的LLR改進(jìn)值，計(jì)算公式為：
[0024] 式中LLRj (k)表示序號(hào)為j的數(shù)據(jù)包第k個(gè)比特的LLR的值，LLRe (k)為校驗(yàn)包第 k個(gè)比特的LLR值。
[0025] 由此得到新的LLR值為
[0026] LLRj (k) new=LLRj(k) -+LLRj (k)revised，k= 1，2,…，L(5)
[0027] LLRj (k) ^表示對(duì)原有數(shù)據(jù)包計(jì)算得到的各比特的LLR值；
[0028] 對(duì)I,數(shù)據(jù)包，應(yīng)用新的LLR值重新進(jìn)行解碼，若對(duì)于第一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包解碼失 敗則重傳校驗(yàn)包，重復(fù)步驟四到步驟五的操作，直到對(duì)于第一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包解碼成功；若解 碼正確則轉(zhuǎn)步驟六；
[0029] 步驟六、找到（3)式計(jì)算中LLR平方和次大的錯(cuò)誤包采用與第一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包相 同方式進(jìn)行重新解碼，如此一直操作到所有的錯(cuò)誤包都被糾正。
[0030] 作為優(yōu)選，所述校驗(yàn)包的重傳需要設(shè)置其最大重傳次數(shù)，并在每次進(jìn)行校驗(yàn)包的 重傳時(shí)，都要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果已經(jīng)達(dá)到最大重傳次數(shù)則終止校驗(yàn)包的重傳，并結(jié)束；否 則對(duì)校驗(yàn)包進(jìn)行重傳。
[0031] 作為優(yōu)選，所述校驗(yàn)包的最大重傳次數(shù)與數(shù)據(jù)包的最大重傳次數(shù)相同。
[0032] 有益效果
[0033] 本發(fā)明提出的基于最大距離可分編碼的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法與已有技術(shù)相比 較具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 在信道狀態(tài)較好時(shí)進(jìn)行正常傳輸與原有技術(shù)復(fù)雜度相同，在信道狀態(tài)較差時(shí)，通 過傳遞校驗(yàn)包信息輔助解碼，提高了糾錯(cuò)能力，改善了誤塊率性能。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中基于最大距離可分編碼的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求方法 的流程示意圖。
[0036] 圖2傳統(tǒng)HARQ與本發(fā)明中提出的HARQ方法的BLER-SNR對(duì)比示意圖。
[0037] 圖3傳統(tǒng)HARQ與本發(fā)明中提出的HARQ方法的平均時(shí)隙花費(fèi)對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0039] 原理說明：
[0040] 考慮到前述HARQ的存在惡劣環(huán)境下無法解碼的問題，可以采用編碼性能最好的 碼，來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的最優(yōu)化解碼。因此本發(fā)明利用最大距離可分碼（maximumdistance separable，MDS)對(duì)HARQ進(jìn)行設(shè)計(jì)。最大距離可分碼具有最好的差錯(cuò)糾正能力。對(duì)于碼長(zhǎng) 為n，維度為k的碼，最大距離可分碼的最大漢明距離為d=n-k+1。最大距離可分碼最重 要的特性為：如果采用（n，k)最大距離可分碼進(jìn)行編碼，對(duì)于任意小于n的k值都可以恢復(fù) 出整個(gè)數(shù)據(jù)流。
[0041] 本發(fā)明基于最大距離可分碼的特性提出了一種對(duì)于HARQ技術(shù)的改進(jìn)方案，可以 提升糾正傳輸信息中錯(cuò)誤的能力。與原有的HARQ方案相比，此方案具有更好的BLER(Block ErrorRate，誤塊率）性能，且傳輸文件所需的時(shí)間消耗沒有明顯增加。
[0042] 本發(fā)明采用一種具體的MDS碼，單奇偶校驗(yàn)碼（SPC) ;SPC碼通過添加校驗(yàn)比特，使 得碼字中總是有奇數(shù)或偶數(shù)個(gè)"1"，以此為判斷依據(jù)，評(píng)估碼中是否存在錯(cuò)誤信息，同時(shí)可 以糾正碼中的錯(cuò)誤。采用該種糾錯(cuò)理念，與HARQ相融合，通過奇偶校驗(yàn)方式，添加校驗(yàn)包， 在接收端對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行糾正，可以進(jìn)一步提高HARQ的糾錯(cuò)能力，改善其在傳輸條件較惡劣 情況下的不足。
[0043] 實(shí)施例
[0044] 下面結(jié)合具體文件的傳輸說明如何應(yīng)用本發(fā)明一種基于最大距離可分編碼的 HARQ方法提高糾錯(cuò)能力，如圖1所示，采用基于SPC碼的HARQ包括如下步驟：
[0045] 步驟一、將待傳文件分為多個(gè)數(shù)據(jù)包，對(duì)各數(shù)據(jù)包進(jìn)行異或操作，得到檢驗(yàn)包。
[0046] 在HARQ系統(tǒng)中，若接收的數(shù)據(jù)包通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則進(jìn)行重傳，且重傳有最大 次數(shù)限制。如果所有的數(shù)據(jù)包的重傳都達(dá)到了最大次數(shù)，而數(shù)據(jù)包仍舊無法正確譯碼，則需 要傳送校驗(yàn)包，將校驗(yàn)包與數(shù)據(jù)包聯(lián)合起來，進(jìn)行共同解碼。
[0047] 獲得檢驗(yàn)包的過程可以如下例所示。將文件分為5個(gè)數(shù)據(jù)包，將五個(gè)數(shù)據(jù)包標(biāo)記 為I1, 12, 13, 14,I5。對(duì)五個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行異或操作可以得到檢驗(yàn)包，表示為c。
[0048] C= (6)
[0049] 步驟二、發(fā)射機(jī)向接收機(jī)發(fā)送信息，首先只發(fā)送數(shù)據(jù)包。接收機(jī)在接收之后對(duì)接收 的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，按照原HARQ方法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果數(shù)據(jù)包進(jìn)行CRC校驗(yàn)后 結(jié)果判斷為錯(cuò)誤傳輸，則重新傳遞所有數(shù)據(jù)包。
[0050] 步驟三、接收到重傳的數(shù)據(jù)包，與之前接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行軟合并，再次進(jìn)行解 碼，譯碼正確則結(jié)束