CN101877629B - 基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 - Google Patents
基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101877629B CN101877629B CN200910135477.XA CN200910135477A CN101877629B CN 101877629 B CN101877629 B CN 101877629B CN 200910135477 A CN200910135477 A CN 200910135477A CN 101877629 B CN101877629 B CN 101877629B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modulation
- bit
- check bit
- transmission
- modulate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
一种HARQ重传方法,包括步骤:利用卷积Turbo编码方法将要传输的信息编码为信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分;针对要传输的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分的第一次传输及其后的n次重传,对于每两次连续的传输分别采用不同的调制映射方式对相应的要传输部分进行调制,并发射已调制的信号,其中n是大于等于零的整数。本发明的传输机制的性能要优于传统的III型HARQ传输机制,同时提高了传输时的鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及无线移动通信,更具体地,涉及一种基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及其设备
背景技术
随着无线业务的发展,HARQ在无线通信领域里扮演着越来越关键的角色。这主要有两个方面的原因:首先,将来的无线业务多是上下性不对称、突发性的分组数据业务,对时延要求不高,对传输的数据质量却有很高的要求。其次,无线传播环境非常复杂。对接收信号而言,不仅存在各种衰落、移动引起的多普勒平移,而且还有受到各种干扰和噪声的影响。这些衰落和干扰容易引起随机差错和突发错误,将严重影响传输质量。
HARQ技术又称混合自动重发请求,是差错控制技术的一种。差错控制技术的目的在于提高信号的传输质量,保证信息可靠性。除了HARQ外,还存在两种主要的方式用于差错控制:前向纠错(FEC)和检错加自动重传(ARQ)。FEC技术根据接收数据中冗余信息来进行纠错,特点是“只纠不传”。ARQ技术依靠错码检测和重发请求来保证信号质量,特点是“只传不纠”。
HARQ技术综合了FEC与ARQ的优点,是将FEC和ARQ相结合的一种纠错方法。根据HARQ技术,发射端会发送具有一定冗余信息的数据。接收端首先进行FEC,如果依然不能正确解调,则要求发射端重新发送数据。因此,HARQ避免了FEC需要复杂的译码设备和ARQ方式信息连贯性差的缺点,并能使整个***误码率很低。
通常,HARQ分为三类,分别是I型HARQ(HARQ-I)、II型HARQ(HARQ-II)、III型HARQ(HARQ-III)。
I型HARQ工作过程如下:接收端在纠错不成功后,将接收到的包完全丢弃,并要求发端重传。重传的数据包将和上一次的一样。
II型HARQ属于递增冗余(Incremental Redundancy)的ARQ机制。在HARQ-II中,接收到的错误数据包不会立即被丢弃,待重传的数据包收到,和错误的数据包合并后再进行译码,这样就能大幅度提高纠错能力。但是,II型HARQ存在的缺点在于重传数据是冗余信息,并不包括***比特。因此当第一次传输的数据包被严重破坏时,则无法恢复***比特。
III型HARQ对II型HARQ进行了改进,重传的码字具有自解码的能力,并不依赖于第一次传输的数据。此外,根据重传的冗余版本不同,HARQ-III又可进一步分为两种:一种是只具有一个冗余版本的HARQ-III,各次重传冗余版本均与第一次传输相同,即重传分组的格式和内容与第一次传输的相同,接收端的解码器根据接收到的信噪比(SNR)加权组合这些发送分组的拷贝,这样,可以获得时间分集增益。另一种是具有多个冗余版本的HARQ-III,各次重传的冗余版本不相同,编码后的冗余比特的删除方式是经过精心设计的,使得删除的码字是互补等效的。因此,合并后的码字能够覆盖FEC编码中的比特位,使译码信息变得更全面,更利于正确译码。
目前,III型HARQ被广泛应用于移动通信标准中(如:3GPP,3GPP-LTE,WiMAX,802.16m)。传统III型HARQ的重传机制如图1所示。
如图1所示,可以将数据帧分成3部分,第一部分是信息比特,第二部分是保留的校验比特,第三部分是打掉(删除)的校验比特。同时,在重传过程中,会采取两种不同的调制映射方式。在图1中采用“方格”来表示第一映射方式,采用“斜线”来表示第二映射方式。这里,可以采用多种不同的映射方式,包括但不局限于:16QAM。例如,64QAM,16PSK,64PSK等等。图2示出了基于16QAM的第一种映射方式,图3示出了基于16QAM的第二种映射方式。
在第一次传输的时候,为了提高传输码率,发射端只传输信息比特部分和保留的校验比特部分,并且采用第一种映射方式来调制信息比特部分和保留的校验比特部分。在第二次传输的时候,发射端传输信息比特部分和删除的校验比特部分,其中采用第二种映射方式来调制信息比特部分,采用上述第一种映射方式来调制打掉的校验比特部分。
由于传统的III型HARQ的传输机制没有将编码和调制联合考虑,因此其二次重传的性能并不是很理想。此外,由于在第二次重传传统的方法采用两种的调制映射方式,如果帧的映射发射错误,第二次重传就无法获得第二次重传的映射方式,同时不知道两种映射方式的分界点。
发明内容
因此,本发明针对传统的III型HARQ机制存在的缺点,通过将递增冗余(IR)的ARQ机制(III型HARQ)中的高阶调制(如16QAM)与卷积turbo编码(Convolutional Turbo Coding)结合,提出一种新的重传机制。
根据本发明的第一方面,提出了一种HARQ重传方法,包括步骤:
利用卷积Turbo编码方法将要传输的信息编码为信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分;
针对要传输的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分中的每一个的第一次传输及其后的n次重传,对于每两次连续的传输分别采用不同的调制映射方式对相应的要传输部分进行调制,并发射已调制的信号,其中n是大于等于零的整数。
根据本发明的第二方面,提出了一种发射机,包括:
卷积Turbo编码器,对信息比特进行卷积Turbo编码,得到编码后的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分;
调制模块,将编码后的比特映射到调制星座图上,得到调制后的码元;
多天线发射模块,将调制后的码元映射到多个天线上;
导频信号***模块,在调制后的码元中间***导频信号,以便用于接收端的信道估计;
IFFT变换模块将***导频后的码元序列进行IFFT变换以便映射到OFDM子载波上,并由相应的天线进行发射;
其中,针对要传输的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分中的每一个的第一次传输及其后的n次重传,对于每两次连续的传输分别采用不同的调制映射方式对相应的要传输部分进行调制,并发射已调制的信号,其中n是大于等于零的整数。
本发明的传输机制的性能要优于传统的III型HARQ传输机制,同时提高了传输时的鲁棒性。
附图说明
图1示出了根据本发明的HARQ重传机制的示意图;
图2是示出了第一种映射方式的示意图;
图3是示出了第二种映射方式的示意图;
图4示出了根据本发明的发射机的总体方框图;
图5示出了CTC编码器的结构图;
图6示出了根据本发明的接收机的总体方框图;
图7示出了根据本发明的CTC解码器的结构图;
图8示出了根据本发明的HARQ重传机制的示意图;
图9示出了使用本发明的方法与现有技术方法的性能比较。
具体实施方式
本发明根据CTC编码和解码特性提出了一种IR HARQ传输方法。下面将参考图4-8来详细描述根据本发明的基于CTC的HARQ重传方法。
首先参考图4和图5来描述根据本发明的发射机的操作。图4是示出了根据本发明的发射机的方框图。如图4所示,发射机可以包括CTC编码模块、调制模块、多天线发射处理模块,导频信号***模块、IFFT变换模块和发射天线。其中,CTC编码模块用于对信息比特进行卷积Turbo编码,得到编码后的比特。调制模块将编码后的比特映射到调制星座图上,得到调制后的码元。多天线发射模块将调制后的码元映射到多个天线上,导频信号***模块在调制后的码元中间***导频信号,以便用于接收端的信道估计。IFFT变换模块将***导频后的码元序列进行IFFT变换以便映射到OFDM子载波上,并由相应的天线进行发射。
具体地,图5示出了CTC编码模块的详细结构图。图5所示的编码模块总体上可以包括1/3CTC编码器501、交织器502、码元选择器503以及打孔器504。如图5所示,首先将输入信息比特输入1/3CTC编码器501。这里,经过1/3CTC编码器501编码后输出的比特信息和校验比特个数是信息比特数的3倍。随后,利用交织器502对编码后数据进行交织处理。然后打孔器503根据所需的传输速率对交织后的数据打孔,即选择要发送的数据比特,从而体改编码效率。随后,利用调制模块对要发送的数据比特进行调制,得到编码后的比特序列,并发送编码后的比特序列。
具体地,在1/3CTC编码器501中,采用双二进制循环递归***卷积码(duo binary Circular Recursive Systematic Convolutionalcode)作为其成份码(constituent code)。如图5所示,1/3CTC编码器401可以包括CTC交织器和成份编码器,其中CTC交织器的输入A和B代表输入的信息比特,它需要进行两次编码。首先,直接对信息比特A、B进行双二进制循环递归***卷积编码,将一组信息比特Ai和Bi同时输入到该卷积编码器中进行编码,当开关打到位置1时,得到了校验序列Y1,W1。当开关打到位置2时,得到校验序列Y2和W2。
如图5所示,交织器502包括交织模块和码元选择模块。其中交织模块将编码后的比特进行交织,重新排列编码后的比特数据位置。经过交织器进行交织处理后,输出的序列为(ABY1Y2W1W2)。通过码元选择器和打孔器对得到的该序列进行处理,码元选择器针对重传操作选取缓冲器的开始位置,并打掉多余的校验比特,得到所需的信息比特和保留的校验比特,以提高编码速率。将得到信息比特和保留的校验比特输入到调制模块,以进行映射。
本发明的主要改进在于调制模块的处理。根据本发明的基本思想,在第一次传输的过程中,由于需要提高码率,因此W1W2被删除,只传输ABY1Y2,同时利用第一种调制映射方式(例如图2所示的调制映射方式)对其进行调制。在第二次传输中,将信息比特和校验位都使用第二种编码方式。在第三次传输中,采用与第一种调制映射方式不同的第二种调制映射方式(例如图3所示的调制映射方式)来调制保留的校验比特部分,采用第一种调制映射方式来调制删除的(打掉的)校验比特部分。
根据本发明,重传机制遵循了时间分集思想,在解码软值合并的情况下也遵守均衡原理。即比特调制时的可靠性应该均衡,如果第一次在调制可靠性高的位置传输,那么下一次就应该在调制可靠性低的位置传输,从而保证在多次传输后所有比特的可靠性大致相同。
下面参考图6和图7来描述根据本发明的接收机的操作。图6示出了根据本发明的接收机的总体方框图。如图6所示,接收机可以包括:FFT模块,用于将OFDM的码元转换成基带调制码元;信道估计模块,将接收到的调制码元除去信道影响;MIMO多天线接收处理模块,将多个天线的接收多个数据流合并成一个数据流;解调模块,用于将调制码元映射成比特数据;CTC解码模块,从带有校验比特的数据流恢复出信息比特数据流。
图7示出了根据本发明的CTC解码器的结构图。
如图7所示,Ys(Ak,Bk)表示接收端接收到的信息比特,YP(A1k,B1k)表示为接收端接收到的第一次编码的校验比特,lnPout ex(uk/y)I和lnPout ex(uk/y)II分别表示为第一个解码器和第二个解码器的对数域信息比特外概率信息输出,lnP(uk/y)I和lnP(uk/y)II分别表示为第二个解码器和第一个解码器的对数域信息比特外概率信息输入,AN I(SN=s),B0 I(S0=s)和AN II(SN=s),B0 II(S0=s)表示在初始状态和结尾状态S0和SN都等于s时的信息比特输出,lnP(uk/y),表示解码迭代的最终输出的信息比特概率信息.
以下将详细描述解码的过程。首先,接收到的信息比特软值和第一次编码的校验比特同时输入到第一个MAP(最大似然译码)解码器,以进行译码。经译码得到并输出对数域信息比特外概率信息。通过交织器,与通过交织器后的信息比特和第二次编码的校验比特一起输入到第二个MAP解码器,进行译码并输出对数域信息比特外概率信息。通过解交织器输入到第一个MAP解码器。重复上述处理进行译码迭代。当迭代数次后,输出最终的信息比特概率lnP(uk/y),输入到解交织器和硬判决器后得到译码后的信息比特(Ak,Bk)。
在接收机侧,Y1和W1校验比特为一组,与信息比特A和B一起作为第一MAP解码器的输入,Y2和W2校验比特为一组,与信息比特A和B一起作为第二MAP解码器的输入。根据CTC解码特性,希望两个解码器的软值输入的可靠性比较均衡,即,如果第一个解码器输入的软值可靠性为一高一低,那么就希望第二个解码器的输入的软值的可靠性为一高一低。由于传统的IR HARQ的传输机制中没有利用CTC解码特性,而导致了在第一个解码器的输入的软值可靠性都是高,而在第二个解码器输入的软值可靠性都是低。这导致CTC编码方法的性能损失。
本发明将CTC的编解码特性与调制相结合。在第二次传输中,将信息比特和校验位都使用第二种编码方式,从而克服了传统方法的缺陷,提高了***的性能。
同时,本发明的重传机制遵循了时间分集思想,在解码软值合并时也遵守均衡原理。即比特调制时的可靠性应该均衡。如果第一次在调制可靠性高的位置传输,那么下一次就应该在调制可靠性低的位置传输,而保证在多次传输后所有比特的可靠性大致相同。本发明具体的传输机制如图8所示。例如,示例性的方法可以描述如下:
1.第一次传输,发射端传输信息比特部分和保留的校验比特部分,并且第一次传输的调制映射方式采用第一种调制映射方式(例如图2所示的调制方式);
2.第二次传输(第一次重传),发射端传输信息比特部分和删除的校验比特部分,其中采用与第一种调制映射方式不同的第二种调制映射方式来调制信息比特部分和删除的(打掉的)校验比特部分(例如图3所示的调制方式);
3.第三次传输(第二次重传),发射端采用第二种调制方式对保留的校验比特部分进行调制,采用第一种调制方式对删除的校验比特部分进行调制;
4.第3n+1次重传方式和第一次传输的方式一致,第3n+2次重传方式和第二次传输的方式一致,第3n+3次重传方式和第三次传输的方式一致。
事实上,根据本发明的原理,以上示例可以有多种变体,只要对于每一次传输及重传,本次传输与上次传输对于信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特中的每一个均采用了不同的调制方法,即可解决本发明的技术问题。即,以信息比特为例,如果本次传输利用第一种调制方法对信息比特进行调制,则对于信息比特的下一次传输,应采用不同的调制方式。这里应注意,以上述示例为例,在第一和第二次传输中传输了信息比特,而在第三次传输中没有传输比特,则对于信息比特的第三次传输(整体的第四次传输),采用与对于信息比特的第二次传输(整体的第二次传输)不同的调制方式,依次类推。
发明的效果如图9所示,从图9中可以看出,在二次重传的时候,本发明的性能要优于传统方法,在三次重传的时候本发明的性能与传统的方法的性能一样。由于在实际***中,二次重传的概率要大于3次重传,而且由于本发明的二次重传的性能优于传统的二次重传,因此本发明较传统方法可以节省更多的资源。
Claims (4)
1.一种HARQ重传方法,包括步骤:
利用卷积Turbo编码方法将要传输的信息编码为信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分;
针对要传输的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分中的每一个的第一次传输及其后的n次重传,对于每两次连续的传输分别采用不同的调制映射方式对相应的要传输部分进行调制,并发射已调制的信号,其中n是大于等于零的整数;
其中,对于第一次传输,发射端采用第一调制映射方式对要传输的信息比特和保留的校验比特进行调制;当需要第一重传时,发射端采用与第一调制映射方式不同的第二调制映射方式对要传输的信息比特和删除的校验比特进行调制;当需要第二重传时,发射端采用第二调制方式对要传输的保留的校验比特进行调制,采用第一调制方式对删除的校验比特进行调制。
2.根据权利要求1所述的方法,其中:在第一调制映射方式中在可靠性高的位置传输的比特在第二调制映射方式中被置换到可靠性低的位置进行传输。
3.一种发射机,包括:
卷积Turbo编码器,对信息比特进行卷积Turbo编码,得到编码后的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分;
调制模块,将编码后的比特映射到调制星座图上,得到调制后的码元;
多天线发射模块,将调制后的码元映射到多个天线上;
导频信号***模块,在调制后的码元中间***导频信号,以便用于接收端的信道估计;
IFFT变换模块将***导频后的码元序列进行IFFT变换以便映射到OFDM子载波上,并由相应的天线进行发射;
其中,针对要传输的信息比特、保留的校验比特以及删除的校验比特部分中的每一个的第一次传输及其后的n次重传,对于每两次连续的传输分别采用不同的调制映射方式对相应的要传输部分进行调制,并发射已调制的信号,其中n是大于等于零的整数;
其中,对于第一次传输,所述调制模块采用第一调制映射方式对要传输的信息比特和保留的校验比特进行调制;当需要第一重传时,所述调制模块采用与第一调制映射方式不同的第二调制映射方式对要传输的信息比特和删除的校验比特进行调制;当需要第二重传时,所述调制模块采用第二调制方式对要传输的保留的校验比特进行调制,采用第一调制方式对删除的校验比特进行调制。
4.根据权利要求3所述的发射机,其特征在于:在第一调制映射方式中在可靠性高的位置传输的比特在第二调制映射方式中被置换到可靠性低的位置进行传输。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910135477.XA CN101877629B (zh) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | 基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910135477.XA CN101877629B (zh) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | 基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101877629A CN101877629A (zh) | 2010-11-03 |
CN101877629B true CN101877629B (zh) | 2014-11-26 |
Family
ID=43020102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200910135477.XA Expired - Fee Related CN101877629B (zh) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | 基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101877629B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103581091B (zh) | 2012-07-31 | 2016-06-08 | 武汉邮电科学研究院 | 发射***和接收***、以及发射方法和接收方法 |
WO2018058295A1 (en) | 2016-09-27 | 2018-04-05 | Qualcomm Incorporated | Hybrid automatic repeat request for block codes |
CN108076519B (zh) * | 2016-11-15 | 2020-05-26 | 上海朗帛通信技术有限公司 | 一种被用于低延迟的ue、基站中的方法和设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1422021A (zh) * | 2001-10-17 | 2003-06-04 | 三星电子株式会社 | 在移动通信***中用于分组重发的发送/接收装置和方法 |
CN1430362A (zh) * | 2001-10-31 | 2003-07-16 | 三星电子株式会社 | 移动通信***中用于分组重发的方法和发送/接收设备 |
CN1433183A (zh) * | 2002-01-17 | 2003-07-30 | 杨大成 | 一种新型的混合自动请求重发(harq)技术 |
CN101291200A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 中山大学 | 一种混合自动请求重发的方法 |
-
2009
- 2009-04-28 CN CN200910135477.XA patent/CN101877629B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1422021A (zh) * | 2001-10-17 | 2003-06-04 | 三星电子株式会社 | 在移动通信***中用于分组重发的发送/接收装置和方法 |
CN1430362A (zh) * | 2001-10-31 | 2003-07-16 | 三星电子株式会社 | 移动通信***中用于分组重发的方法和发送/接收设备 |
CN1433183A (zh) * | 2002-01-17 | 2003-07-30 | 杨大成 | 一种新型的混合自动请求重发(harq)技术 |
CN101291200A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-10-22 | 中山大学 | 一种混合自动请求重发的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101877629A (zh) | 2010-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4149475B2 (ja) | データ送信装置およびデータ受信装置 | |
US11664934B2 (en) | Adaptive transmission method for satellite communication, apparatus, and system | |
KR100464325B1 (ko) | 이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법 | |
JP3701263B2 (ja) | Cdma移動通信システムにおけるデータの送受信装置およびその方法 | |
US7289567B2 (en) | Apparatus and method for transmitting and receiving data using partial chase combining | |
US7650560B2 (en) | Packet transmission apparatus and method using optimized punctured convolution codes | |
KR101476203B1 (ko) | 성좌 재배열 이득을 보장하기 위한 harq 기반 신호 전송 방법 | |
WO2010046956A1 (ja) | 適応ハイブリッド自動再送要求方式による送信装置、受信装置、通信システム、及び通信方法 | |
CN102037671A (zh) | Wcdma和lte网络中harq的重传设置的选择 | |
KR101490249B1 (ko) | 연판정을 이용한 통신방법 및 장치 | |
JP2006245912A (ja) | 送信装置、受信装置、およびデータ再送方法 | |
JP5135603B2 (ja) | マルチレベル符号化変調を用いた再送方法、送信機および受信機 | |
CN101877629B (zh) | 基于卷积turbo编码的HARQ重传方法及设备 | |
CN108400839B (zh) | 一种基于模拟混沌码的harq方法 | |
KR101509728B1 (ko) | 심볼 매핑 방법 및 장치 | |
US12015489B2 (en) | Communication transmitter for retransmitting medium access control (MAC) protocol data unit (MPDU) | |
CN101282202A (zh) | 混合自动请求重发方法及数据传输*** | |
CN101867439B (zh) | 比特映射方式的指示方法 | |
CN102833039B (zh) | 运用于混合自动重传请求***的大迭代接收方法 | |
CN101841405A (zh) | 无线通信***、无线通信方法、发送器和接收器 | |
CN101933274B (zh) | 分组重传和接收的方法以及采用该方法的无线设备 | |
JP4427094B2 (ja) | データ送信装置、データ送信方法、データ受信装置、データ受信方法およびデータ通信システム | |
CN101626286B (zh) | 重传调制发送和接收方法及通信*** | |
KR101191197B1 (ko) | 복수의 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화하는 방법 | |
KR101137349B1 (ko) | 복수의 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화하는 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141126 Termination date: 20160428 |