CN1149803C - 一种基于比特变换的数据重传方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于比特变换的数据重传方法，该方法的关键是在每次重传数据进行正交振幅调制之前，对数据内各组成比特的位置按照选定的变换方式进行调换；该方法还进一步包括：a.从设定的所有变换方式中任选一种变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并首次发送调制后的数据；b.数据传输后，判断是否需要重传，如果不需要，则返回步骤a发送新数据；如果需要，则判断预先设定的变换方式本轮是否已全部用过，如果是，则任选一种变换方式；否则，任选一种本轮未使用过的变换方式；c.按选定的变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并发送调制后的数据。采用该方法可减少存储量，且保证多次重传后同一数据符号内各比特可靠性的均衡，提高译码器性能及数据传输可靠性。

Description

一种基于比特变换的数据重传方法
技术领域
本发明涉及数据重传技术，尤指一种在数据调制前预先对数据比特位置进行变换，以保证多次重传后数据可靠性的基于比特变换的数据重传方法。
发明背景
通信***在进行数据传输的过程中，经常会遇到传输数据错或未收到所传数据的现象，如此就会影响整个***的正常工作，为了保证***的正常工作，一些支持重发机制的***就采取不断重发同一数据直至收到对端接收数据正确的应答为止。对于采用正交幅度调制(QAM)传输数据的通信***来说，所传输的数据是由所采用星座图中的符号确定的，也就是说，传输数据时，先传星座图中一个符号所对应的X轴数据，后传该符号对应的Y轴数据。但是，当一个符号对应的比特数目大于或等于4时，该符号内各个组成比特的传输可靠性是不同的，由于每个符号内各比特位传输时可靠性的不同，数据在经过多次重传后，每个符号内各个组成比特之间的可靠性就会相差较大，则使得整个数据的可靠性降低，同样也可能影响***的正常工作。如果想在每次重传中使数据比特的可靠性保持不变，则这种同一符号内不同比特可靠性的差异将会降低译码器的性能。
为了均衡和改善重传过程中同一符号内每个比特的可靠性，提高译码性能，业界提出了一种基于信号星座图重排的增强自动重发请求(HARQ)方法，该方法通过改变每次重传过程中数据高阶调制的星座图来改变每个符号内不同比特的可靠性，使得在多次重传过程中每个符号内不同比特的可靠性基本趋于一致，从而使得基于多次重传的译码器的性能得以提高。但是在这种方法中，收发端都必须存储所有可能用到的星座图，需要的储存量较大，尤其对于高阶调制方法，因为阶数越高需要采用的变换星座图越多，存储量也越大。
上述HARQ方法实现的基本原理就是：在每次数据重传时采用不同的格雷码图。以16QAM数据高阶调制为例，QAM高阶调制的星座图可以有多种变化方式，但是由于16QAM的每个符号均由4比特位组成，因此，一般选用四种不同的、有对称性的星座图作为重传过程中可能用到的星座变换图即可满足需求，数据在重传时可循环使用这四种星座图。图1～图4给出了所选定的该HARQ方法中可能用到的四种矩形16QAM星座图，其中，i1代表符号的最高位，q1代表符号的第二位，i2代表符号的第三位，q2代表符号的最低位。
从图1可以看出i1q1的变化概率比i2q2小，故此，采用此星座图传输数据时，数据中i1q1的可靠性比i2q2高；同样，从图2可以看出i2q2的变化概率比i1q1小，故此，采用此星座图传输数据时，数据中i2q2的可靠性比i1q1高，以此类推，每次传输时顺序使用选定的星座图，即可保证经过多次重传后数据中各比特的可靠性仍基本保持一致。表一中具体给出了该方法中每次传输时采用的星座图号及其性能分析：
传输次数   星座图号                   性能分析
第一次传输   图1 i1q1的可靠性高于i2q2
第二次传输   图2 改变i1q1和i2q2的映射关系后，i2q2比i1q1可靠性高
第三次传输   图3 i1q1的可靠性比i2q2高，本次传输是第一次传输i2q2的取反映射
第四次传输   图4 i2q2比i1q1可靠性高，本次传输是第二次传输i1q1的取反映射
以后的传输   图1～图4 循环使用上面所定义的星座图1～4
         表一  数据传输所用星座图及其性能分析
由上述分析可见，为了正确地进行传输或解调就必须在收发端都存储可能用到的所有选定星座图的映射关系，如此存储量大大增加，对于更高阶调制来说，用到的星座图会更多，需要的存储空间则会更大。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于比特变换的数据重传方法，使其既能减少存储量，又能保证多次重传后同一符号内每个比特的可靠性保持均衡，进而提高译码器的性能，以及数据传输的可靠性。
从HARQ重传方法所采用的四幅星座图可以看出，当采用两幅部分对称或完全对称的星座图进行数据重传时，每个符号i1q1i2q2中i1、i2或q1、q2可靠性的高低正好相反，那么，如果始终采用同一幅星座图而将每个符号中比特的位置调换，即i1与i2的位置互换或是q1与q2的位置互换，所达到的效果与改变星座图是一致的，而且，互换比特位置的做法在收发端都只需存储一幅星座图即可，存储量很小。
故此，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种基于比特变换的数据重传方法，其至少包括以下步骤：预先设定正交振幅调制所采用星座图中每个符号对应至少一种变换方式，该方法包括以下步骤：
a.从设定的所有变换方式中任选一种变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并首次发送调制后的数据；
b.数据传输后，判断是否需要重传，如果不需要，则返回步骤a发送新数据；如果需要，则判断预先设定的变换方式本轮是否已全部用过，如果是，则任选一种变换方式；否则，任选一种本轮未使用过的变换方式；
c.按选定的变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并发送调制后的数据。
该方法还进一步包括以下步骤：预先设定比特位置未经变换对应变换方式0，首次数据传输采用变换方式0对当前要传输的数据进行调制，并发送调制后的数据。那么，步骤b中数据需要重传时，判断预先设定的变换方式本轮是否已全部用过，如果是，则从变换方式0开始重新依序选择变换方式；否则，依序选择下一种变换方式。
其中，变换方式是指每个符号内各组成比特的位置排列顺序。所述比特位置调换由比特变换装置实现，该比特变换装置至少包括：
串/并转换器，用来将串行数据转换成并行数据；
寄存器，用于存储并行数据；
控制器，用于控制并行数据中比特输出的先后顺序，完成比特位置变换。
当正交振幅调制的阶数为2n时，该正交振幅调制星座图中的每个符号由n个比特构成，n大于等于4。每个符号的组成比特序列可表示为i1q1......imqm，每个符号的比特变换方式有(m！)2种，其中m为n/2。
本发明的关键就是：在每次重传数据进行调制之前时，对数据内比特的位置进行调换。
本发明所提供的基于比特变换的数据重传方法，是通过每次重传前对数据内比特位置进行变换以改变同一符号内不同比特的可靠性，如此，经过多次传输后便可使同一符号内不同比特的可靠性基本保持均衡。由于在每次重传时采用的是同一幅基本星座图，因此收发端各只需存储一幅基本的星座图映射关系即可，进而使存储量得以降低，同时增强数据传输的可靠性。
附图说明
图1为16QAM用增强自动重发请求方法进行数据重传时星座图之一；
图2为16QAM用增强自动重发请求方法进行数据重传时星座图之二；
图3为16QAM用增强自动重发请求方法进行数据重传时星座图之三；
图4为16QAM用增强自动重发请求方法进行数据重传时星座图之四；
图5为采用本发明方法实现数据重传的流程示意图；
图6为本发明方法的一实施例图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
假定通信***采用高阶调制且支持重传机制，同时，假定高阶调制的阶数为2n，即星座图中每个点(每个符号)由n个比特组成，其中每个符号可以由比特序列i1q1......imqm(m＝n/2)来表示。由于高阶调制中每个符号内不同比特的可靠性是不同的，所以本发明通过变换比特的位置来改变每次重传过程中相应比特的可靠性，并通过多次重传达到均衡每个比特可靠性的目的。比特变换的具体操作是互换i1，i2，......，im或是q1，q2，......，qm的位置。一般，这种互换位置的组合有(m！)2种，对应每种互换的可能性都有相应的一个编号，例如：数据比特不变换的情况编号为0，其它情况可依次编号，每次只需选用其中一种互换方式对将要传输的数据比特进行位置变换即可。
以16QAM高阶调制数据传输为例，即高阶调制的阶数为24，n为4，其星座图中每个点(每个符号)由4个比特组成，其中，每个符号由比特序列i1q1i2q2表示。
对于16QAM高阶调制而言，每个符号内比特的变换方式共有4种，分别为：i1q1i2q2、i2q1i1q2、i1q2i2q1、i2q2i1q1、在这四种变换方式中，将i1q1i2q2作为数据比特没有进行变换的初始状态，标记为变换方式0，其它变换方式可依次分别标记为变换方式1、变换方式2、变换方式3。
如图5所示，采用本发明的方法进行数据传输及重传时，发送端的工作过程至少包括以下的步骤：
1)在初次传输时，数据比特不经过变换，即按比特变换方式0将该数据比特根据星座图的映射关系进行调制、发送；
2)当数据发送完成后，***判断是否需要重传，如果上一次传输正确，则转入步骤1)传输新的数据块，否则转入步骤3)进行重传；
3)如果数据需要重传，则先判断所选定的四种变换方式的组合是否都已使用，如果没有，则按编号顺序选择下一序号的变换方式；如果已全部使用过，则从变换方式0开始重新依序选择。选定比特变换方式后，根据所选择的比特变换方式对要传输的数据比特进行变换，之后，再根据星座图的映射关系对数据进行调制、发送，然后返回步骤2)。
在步骤3)中，按照选定的比特变换方式对要传输的数据比特进行变换可以采用两种方法实现：以硬件方式实现，或以软件方式实现。
以硬件方式实现比特变换时，如图6所示，该比特变换装置至少包括串/并转换器50、寄存器51和控制器52，其中，控制器52用于控制比特输出的先后顺序，以完成比特位置的变换。在发送端，串/并变换器50首先将输入的串行数据流变换为并行数据，送入寄存器51中进行存储，然后通过控制器52来控制并行数据比特位的输出次序，以达到数据比特位置变换的目的，最后再将比特位变换后的数据流调制发送出去。同样，在接收端也配有该比特变换装置，***对接收到的数据进行解调后，便利用该比特变换装置的反变换，恢复数据比特原有的次序，然后再执行进一步的处理。该控制器52中预先放置了选定的比特变换方式，并设定了不同变换方式的选择顺序。
该比特变换也可采用编程以软件方式实现，通过数组或队列存储数据位，并按预先选定的变换方式对数据为进行重新排列组合，然后将经过变换的数据调制输出。只是相对于硬件装置而言，软件实现速度要慢。
本发明的方法只是在高阶调制前对数据比特的位置进行变换，而不是直接对星座图进行重排，因此，采用该方法只需存储一幅星座图，能够在完成数据传输的同时降低存储量，并且，该方法在多次重传后能保证同一数据符号内每个比特的可靠性基本一致。
本发明在选用数据比特位置变换的组合方式时，不仅可以选用任意几种位置变换方式，也可以采用位置变换的全部(m！)2种方式。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种基于比特变换的数据重传方法，其特征在于，预先设定正交振幅调制所采用星座图中每个符号对应至少一种变换方式，该方法包括以下步骤：
a.从设定的所有变换方式中任选一种变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并首次发送调制后的数据；
b.数据传输后，判断是否需要重传，如果不需要，则返回步骤a发送新数据；如果需要，则判断预先设定的变换方式本轮是否已全部用过，如果是，则任选一种变换方式；否则，任选一种本轮未使用过的变换方式；
c.按选定的变换方式对符号比特位置进行调换，再用调换后的符号对当前要传输的数据进行调制，并发送调制后的数据。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括：预先设定比特位置未经变换对应变换方式0，首次数据传输采用变换方式0对当前要传输的数据进行调制，并发送调制后的数据。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中数据需要重传时，判断预先设定的变换方式本轮是否已全部用过，如果是，则从变换方式0开始重新依序选择变换方式；否则，依序选择下一种变换方式。
4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：所述变换方式为每个符号内各组成比特的位置排列顺序。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的比特位置调换由比特变换装置实现。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的比特变换装置至少包括：
串/并转换器，用来将串行数据转换成并行数据；
寄存器，用于存储并行数据；
控制器，用于控制并行数据中比特输出的先后顺序，完成比特位置变换。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当正交振幅调制的阶数为2n时，该正交振幅调制星座图中的每个符号由n个比特构成。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的比特数n大于等于4。
9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述每个符号的组成比特序列为i1q1......imqm，其中m为n/2。
10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：每个符号的比特变换方式有(m！)2种，m为n/2。
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