CN100508511C - 逻辑与运算的分集组合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通信系统中用于处理接收信号的方法，它确定对应于重新传送的分组的码元信息，比较重新传送的分组的码元信息与原始分组的码元信息，并根据比较步骤的结果形成组合的分组。

Description

逻辑与运算的分集组合方法
技术领域
本发明一般涉及一种通信系统，特别涉及一种用于进行无线通信系统中误码控制操作的系统和方法。
背景技术
图1示出了现有技术中无线通信系统中的接收机。该接收机包括MPSK解调器10，用于使用软判定方法解调重新传送的分组信号，分集组合器20，用于将从解调器10产生的码元与先前接收的误码的分组信号(以下简称为“原始分组信号”)组合，以及解码器30，用于解码组合的码元。
MPSK(多相移相键控)解调器执行这样一种调制方法，该方法中只有相位随着幅度而改变，载波的频率保持不变，一次传送多个比特。当信号被调制后，一个调制的信号传送2比特或4比特的数据。即，未调制的信号一次传送1比特，但在4二进制PSK调制中，通过使用信号的相位改变，一次传送2比特。而16二进制PSK允许一次传送4比特。
MPSK调制基于假设M＝2n，其中M是具有不同相位的调制信号(或码元)的数量，而n代表一次传输的比特的数量。在这种调制的方案中，载波之间的相位差为2π/M，并可通过使用正交表示系统来实施。
分集组合器执行码元的分集组合技术。根据该技术，保留而不是消除含有噪声的码元，此后，将它有效地与已被重新传送的相同的码元组合，以控制误码，从而提高了码元的可靠性。有必要在无线通信系统中采用码元分集组合方法，因为它提高了码元的可靠性。因此，已经建议了诸如等增益组合方法(equal-combining method)和最大比率组合方法(maximal-ratio-combining method)的各种分集组合方法。
在这些方法中，最大比率组合方法被认为是最有效的。该方法添加信号大小的比率，并在接收信号加上附加的白高斯噪声的环境中，使信噪比最大。最大比率组合方法具有优良的性能，但它的计算方法非常复杂，因为它使用软判定值。
在操作中，从MPSK解调器输出的信号(即码元)是通过对重新传送接收到的分组信号进行软判定操作而获得的值。通常将该值表示为具有十进制小数点的实数。当将该码元传送到分集组合器20时，分集组合器将它与原始分组的码元组合。将由分集组合器进行的组合过程表示如下：
(加权值x*码元A)+(加权值y*码元B)
→(1.1*0.789)+(0.8*1.125)＝1.768
其中加权值是传送原始分组信号的信道的加权值，加权值“Y”(0.8)是传输重新传送的分组信号的信道的加权值，码元“A”是原始分组的码元，码元“B”(1.125)是重新传送的分组的码元，以及1.768是根据MRC从分组组合过程输出的结果值。
将所述组合过程的结果值(1.768)传送到解码器30，解码器使用接收到的结果值确定重新传送的分组信号，并进行纠错解码。解码器30通常仅进行纠错功能。虽然图1中未图示，但MRC分集组合器包括了信道估算器(channel estimator)，以克服多径衰落。所述信道估算器试图估算接收到的信号和相位信息经过的信道的容量。
现有技术中的MRC分集组合器具有缺陷。例如，该MRC要求使用信息估算器。同样，由于在码元解调的过程中使用软判定值，以及需要进行大量的增加了复杂性的计算，因此MRC难以实施。这些计算包括在十进制小数点以下的实数的乘法与加法，且在MRC中的次数分值多于以下描述的根据本发明的比特逻辑操作。因此，现有技术中的MRC是非常复杂的。而且，在MRC中信道的估算值中、软判定值和计算结果都以实数的形式存储。结果，浪费了存储器的空间。
因此，需要一种分集组合器，其进行少于现有技术中MRC组合器的计算量，因此实施起来更为有效，且降低成本。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种系统和方法，用于在通信接收机中，以较低的运算复杂性方式进行分集运算，因此，能够比现有技术的MRC分集组合器更为有效地实施。
本发明的另一目的在于提供一种通信接收机中的分集组合系统和方法，所述接收机可应用于多种类型的消除误码的纠错码系统中。
本发明的再一目的在于提供一种以逻辑操作来替代现有技术MRC组合器中的运算的上述类型的系统和方法。
为实现这些及其他的目的与优点，本发明提供了一种逻辑操作的分集组合方法，其包括：接收和解调重新传送的分组，解码从解调产生的码元，当从解码的信号中检测到误码时，将产生的码元与原始分组的码元组合，根据组合的结果解码重新传送的分组的码元，以及当从第二个解码的信号中检测到误码时，要求重新传送分组。该组合步骤的优点在于基于逻辑操作进行组合，其中根据一个包括了一种逻辑与操作的非限制性的实施例。通过进行逻辑操作，替代现有技术中在MRC分集组合器中的计算，可以除去信道估算器，并提高了效率。
根据本发明的一个方面，提供一种在通信系统中处理接收信号的方法，包括：确定对应于重新传送的分组的码元信息，其中所述每个信号的码元由以下步骤确定：确定对应于所述每个信号的I和Q分量，在相图上定位所述I和Q分量，以及根据所述I和Q分量在相图中的位置，将码元分配到所述每个信号；以及基于所述重新传送的分组中的每个信号的码元和对应于原始分组的信号的码元的逻辑运算的结果，检测来自重新传送的分组误码；其中所述相图包括预定数量的基本区和预定数量的门限区，以及其中将码元分配到对应的基本区和门限区。
根据本发明的一个方面，提供一种通信接收机，包括：处理器，其确定包含在重新传输的分组中的多个信号的每个的码元，其中处理器通过确定对应于所述每个信号的I和Q分量、在相图中定位的所述I和Q分量、以及根据相图中I和Q分量的位置分配码元到所述各信号来确定所述每个信号的码元；以及组合器，其根据重新传送的分组中的每个信号的码元与原始分组中的对应信号的码元之间的逻辑运算的结果，检测来自重新传输的分组的误码；其中所述相图包括：预定数量的基本区和预定数量的门限区，以及其中码元被分配到基本区和门限区的区域中的一个。
附图说明
图1是表示了根据现有技术的接收系统的结构的图。
图2是表示了根据本发明的接收系统的结构的图。
图3是表示了根据本发明的MPSK解调的图。
图4A和4B表示了根据本发明的可进行组合的原始的和重新传送的分组的示例。
图5A是表示了根据本发明的分集组合方法和运算结果数值为“0”的情况的示意图；图5B是表示了运算结果数值为“2”的情况的示意图；图5C是表示了运算结果数值为“1”的情况的示意图。
图6表示了根据本发明的由图4A和图4B的分组组合结果构成的组合分组的示例。
图7A和7B分别表示了图6所示的组合器分组中的信号可有具有正确的或正常的码元和消除码元的情况。
图8是根据本发明的分集组合方法的流程图。
具体实施方式
图2表示了根据本发明的一个实施例的接收系统。该系统包括：MPSK解调器50，用于根据硬判定方法解调重新传送的分组，分集组合器60，用于将从解调器50产生的码元与原始分组的码元组合，以及包括解码器70，用于根据组合器输出的结果解码重新传送的分组的码元。分集组合器60根据逻辑操作进行组合处理，以及解码器70可以是消除误码的纠错解码器。优选地，所述逻辑操作包括组合的码元的逻辑与(AND)操作。
图3是一个表示了根据本发明的如何进行MPSK解调的概念性的框图。如图所示，该解调方法使用QPSK(四相移相键控)技术。在描述本发明的这一步骤之前，注意，在接收重新传送的分组之前，接收到了包含误码的原始分组。然后，将重新传送分组的请求从接收机发送到发信机。此后，依次接收到重新传送的分组。根据本发明的一个实施例，原始的和重新传送的每个分组中都包括了多个信号。在图4A中，原始分组中的信号表示为a1，1、a1，2…a1，n，以及在图4B中，重新传送的分组中的信号表示为a2，1、a2，2…a2，n。
根据本发明，在进行MPSK解调的步骤中，注意，对于重新传送的分组中，解调在信号接信号的基础上对每个信号来进行。在图3中，优选地，通过解释性的相图进行解调。如图所示，该相图包括预定数量的分区的基本码元区和预定数量的分区的门限码元区。仅为了说明起见，示出了4个基本码元区和4个门限码元区，门限码元区分别位于基本码元区之间。门限码元区的范围应该优化，以使MPSK的解调性能最佳。
根据本发明，MPSK解调器50使用硬判定值进行解调。即分组的每个信号属于相图中8个码元区中的其中之一，并将其转换为其所属区域的码元值。各码元区可按如下方法确定。
首先，注意，分组中的各信号包含I和Q信号(或正交系数)。所述I和Q信号对应于一种坐标值，该坐标值表示了当以相图表示分组信号时的分组信号的位置。
根据分组信号所属的码元区，MPSK解调器50将分组信号转换为4个基本码元(0、1、2、3)中的其中之一或将它转换为4个门限码元(0&1、1&2、2&3、3&0)的其中之一。门限码元(0&1)有高的可能性，噪声分量已混合到基本码元(0)或基本码元(1)中。门限码元(1&2)有高的可能性，噪声分量已混合到基本码元(1)或基本码元(2)中。门限码元(2&3)有高的可能性，噪声分量已混合到基本码元(2)或基本码元(3)中。门限码元(3&0)有高的可能性，噪声分量已混合到基本码元(3)或基本码元(0)中。
从这一解释中，很明显，根据本发明的至少一个实施例，属于其中一个基本码元区的分组信号仅通过对应的码元表示，而属于其中一个门限码元区的分组信号通过2个对应的相邻的门限码元区的基本码元表示。例如，如果分组信号位于基本码元区(0)，则将该分组信号转换为基本码元(0)。但是，如果分组信号位于基本码元区(3)和基本码元区(0)之间的门限码元区(3&0)，则将该分组信号转换为具有基本码元(3)的值和基本码元(0)的值的门限码元。
将来自MPSK解调器50的重新传送的分组信号发送到解码器70，以及解码器解码该信号，并检查在重新传送的分组中是否存在误码。在解码的过程中，可以通过将门限码元作为消除码元进行处理。如果在误码检测过程中存在误码，则将从MPSK解调器50输出的信号发送到分集组合器60。
图5A-5C表示了根据本发明的可实施的一些分集组合器的技术及其结果。该解释是基于信号接信号的基础上提供的，以理解重新传送的分组中的所有信号都可以与对应的原始分组中的信号组合。
当从MPSK解调器50(即，从解调的重新传送的分组)输出的信号被发送到分集组合器60时，分集组合器60对解调的重新传送的分组信号的码元和与原始分组中的信号对应的码元进行局部运算。优选地，所述逻辑运算包括与运算，但本领域普通技术人员可以理解，也可以使用其他的逻辑门排列，只要这些排列能够提供用于下述根据本发明的输出。
图5A是组合结果数值为“0”的情况的分集组合方法的示意图。图5B是表示了运算结果数值为“2”的情况的示意图。图5C是表示了运算结果数值为“1”的情况的示意图。
在图5A中，如果两个比较的码元是不同的(0，2)，则运算结果数值为“0”。此后，解码器70将对应的码元当作消除码元，并对其解码。
在图5B中，如果两个比较的码元是彼此相同的，且为门限码元，则运算结果数值为“2”。此后，解码器70将对应的码元当作消除码元，并对其解码。
在其他的情况中，解码码元，但不将其作为消除码元。在图5C中，如果两个比较的码元(A，A’)是相同的，且为基本码元，则运算结果数值为“1”。此后，解码器70正常地将对应的码元解码，即根据其实际的码元。因此，这些码元不被当作消除码元。
如果两个比较的码元(B，B’)是不同的门限码元(0&1，1&2)，但相邻的码元中间具有相同的基本码元(1)，则运算结果数值为“1”，且解码器70正常地解码对应的码元。
如果两个码元(C，C’)其中的一个(C)是基本码元(3)，另一个码元(C’)是与基本码元(3)相邻的门限码元(2&3)，则运算结果的数值为“1”，解码器70正常地解码对应的码元，即不当作消除码元。
因此，仅在与的数值结果为“0”或“2”的情况下，解码器70才将对应的码元当作消除码元，并进行消除误码的纠错解码。因此，根据本发明的分集组合方法可应用于各种类型的消除误码的纠错编码中。
该组合步骤的结果是诸如图6所示的组合的分组。在该分组中，阴影部分信号A2被当作消除码元，因为它满足上述分配消除码元的条件中的一个条件。但是，非阴影部分的信号，不是消除信号，而是被当作正常值(即Ai＝a2，i，以及An-1＝a1，n-1＝a2，n-1)。图7A和图7B表示了对组合的分组中的信号A2进行逻辑与运算的两种情况，一种情况下，组合的分组中的信号A2对应于正确的(非消除)判定码元，另一种情况下，组合的分组中的信号A2对应于消除信号。以下将提供更为详细的解释。
参照图7A和7B，考虑组合原始的分组和重新传送的分组的情况。此处，a1，j表示先前发送的(或原始的)分组的第j个码元，a2，j表示重新传送的分组的第j个码元的门限判定输出，以及Aj表示根据本发明形成的组合的分组的第j个码元。在这个例子中，通过a1，2和a2，2的逻辑与运算来判定A2。如果逻辑与运算仅产生一个逻辑“1”，则判定为可能正确(如无误码)。这对应于纠错判定码元的情况。例如，如果逻辑与产生1个以上的逻辑“1”，则A2判定可能对应于消除码元。
图8是根据本发明的包含在分集组合方法中的步骤的流程图。所述方法包括：接收重新传送的分组的初始步骤(S10)以及使用MPSK调制解调接收到的分组(S20)。下一步，解码从解调产生的分组中的各信号的码元(S30)。下一步，确定在重新传送的分组信号中是否存在误码。当在解码的信号中检测到任何误码时，将产生的码元与原始分组中的对应信号的码元组合(S40)。然后，进行第二个解码步骤(S50)，其中根据组合的结果解码重新传送的分组中的码元。在步骤(S60)，当从第二个解码的信号中检测到误码时，则请求重新传送一个分组。
以下将提供根据本发明的分集组合方法的优选实施例的更为详细的描述。在该方法中，如果接收到重新传送的分组(S10)，则根据本发明的解调方法解调该重新传送的分组(S20)。此后对解调的分组中信号产生的码元进行消除误码的纠错解码和误码检测(S30)。如果在解调的重新传送的分组中存在误码，则分集组合器60在信号接信号的基础上，将解调后的重新传送的分组产生的码元和原始分组的码元进行逻辑与运算。结果，形成了组合的分组。此后，参照运算的结果，对重新传送的(或组合的)分组进行消除误码的纠错编码和误码检测(步骤S50)。
在解码器70的下一阶段，可通过误码检测器(未图示)或控制器(未图示)进行误码检测。误码检测的步骤和解码的步骤是独立进行的步骤，但为了解释方便，认为解码器70也进行误码检测的功能。
以下将参照图2、3、4和5详细描述根据本发明的分集组合方法。当在(步骤S10)接收到重新传送的分组时，MPSK解调器50根据本发明建议的解调方法解调该重新传送的分组(步骤S20)。即根据分组中的信号出现在相图中的位置，将MPSK解调器50解调的信号为以8个码元(1、0&1、1、1&2、2、2&3、3、3&0)中的其中之一表示。
对于重新传送的分组中的每个信号，解码器70解码该所述解调的信号(或码元)(步骤S30)。此时，解码器70将MPSK解调器50输出的码元中的门限码元作为消除码元，并解码它。解码器70还检查在已通过解码处理的重新传送的分组中是否存在误码。
如果在重新传送的分组中存在误码，则将从MPSK解调器50输出的重新传送的分组的码元发送到分集组合器60。然后，分集组合器60将重新传送的分组的码元和对应于原始分组的码元进行逻辑与运算(步骤S40)。
参照分集组合器60的运算结果，解码器70进行解码和误码检测(步骤S50)。即，如果与运算的结果数值为“0”或“2”，则解码器70将对应的码元作为消除的码元，并对组合的分组进行解码和误码检测。如果在步骤S50确定重新传送的分组中再一次有误码，则接收方请求从发送方重新传送对应的分组(步骤S60)。然而，如果在步骤S30或步骤S50确定重新传送的分组没有误码，则终止对应分组的误码控制程序。
如上所述，在本发明中，第一个误码控制处理通过MPSK解调器步骤(S20)和消除误码纠错解码步骤(S30)进行，而第二个误码控制处理，通过分集组合步骤(S40)和消除误码的纠错解码步骤(S50)进行。
具体地说，误码控制程序设计为如果重新传送的分组的误码在第一个误码控制处理中是可纠错的，则不进行分集组合步骤(S40)。这样的优点在于重新传送的分组能够无误码地快速地处理。
因此，根据本发明分集组合方法具有以下优点。首先，由于分集组合是通过逻辑与运算来实现的，所以与现有技术中诸如MRC的方法比较，它的运算处理非常简单，而且使用了较少的存储器。另外，由于在解调的过程中使用硬判定值，因此能够容易地实施分集组合方法。其次，根据本发明的分集组合方法能够容易地适用于任何消除误码的纠错编码系统，而且不需要信道估算器。结果，与现有技术相比，本发明实施的复杂性大为减少。
以上所述实施例和优点仅是解释性的，不会构成为对本发明的限制。本发明的教导能够容易地应用于其它类型的装置。本发明的描述将是解释性的，不会限制权利要求的范围。对本领域普通技术人员来说，本发明的许多替代、修改和变化是显而易见的。在权利要求中，装置加功能的表述将包含以上所描述的所引用功能实现的结构，并且不仅是结构的等效而且是等效结构。

Claims (21)

1.一种在通信系统中处理接收信号的方法，包括：
确定对应于重新传送的分组的码元信息，其中所述每个信号的码元由以下步骤确定：确定对应于所述每个信号的I和Q分量，在相图上定位所述I和Q分量，以及根据所述I和Q分量在相图中的位置，将码元分配到所述每个信号；以及
基于所述重新传送的分组中的每个信号的码元和对应于原始分组的信号的码元的逻辑运算的结果，检测来自重新传送的分组误码；
其中所述相图包括预定数量的基本区和预定数量的门限区，以及其中将码元分配到对应的基本区和门限区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述重新传送的分组包含多个信号，而且所述确定的步骤包括确定重新传送的分组中的每个信号的码元。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述每个信号的码元是基于所述各信号的I和Q分量的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述门限区交织在所述基本区之间。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定所述每个的信号的I和Q分量在所述门限区和所述基本区的所处的位置；以及
将对应于所述确定的区域的码元分配到所述每个信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中分配到所述基本区和所述门限区的所述码元是QPSK值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述逻辑运算包括逻辑与的运算。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
根据硬判定值解调重新传送的分组。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
形成组合的分组。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
如果检测到来自重新传输的分组的错误，则请求分组的重新传输。
11.根据权利要求10所述的方法，如果运算结果值的数字为“0”或“2”，则确定在重新传输的分组中存在错误。
12.一种通信接收机，包括：
处理器，其确定包含在重新传输的分组中的多个信号的每个的码元，其中处理器通过确定对应于所述每个信号的I和Q分量、在相图中定位的所述I和Q分量、以及根据相图中I和Q分量的位置分配码元到所述各信号来确定所述每个信号的码元；以及
组合器，其根据重新传送的分组中的每个信号的码元与原始分组中的对应信号的码元之间的逻辑运算的结果，检测来自重新传输的分组的误码；
其中所述相图包括：预定数量的基本区和预定数量的门限区，以及其中码元被分配到基本区和门限区的区域中的一个。
13.根据权利要求12所述的通信接收机，其中重新传送的分组包含了多个信号，以及其中所述处理器确定重新传送的分组中的每个信号的码元。
14.根据权利要求13所述的通信接收机，其中所述每个信号的码元是根据所述每个信号的I和Q分量的。
15.根据权利要求12所述的通信接收机，其中所述门限区交织在所述基本区之间。
16.根据权利要求12所述的通信接收机，其中所述处理器确定所述每个信号的所述I和Q分量位于所述门限区和所述基本区的位置，并将对应于所述确定的区域的码元分配到所述信号。
17.根据权利要求12所述的通信接收机，其中所述逻辑操作包括逻辑与运算。
18.根据权利要求12所述的通信接收机，进一步包括
解调器，其根据硬判定值解调重新传送的分组。
19.根据权利要求12所述的通信接收机，其中该组合器(60)形成组合的分组。
20.根据权利要求12所述的通信接收机，其中如果检测到来自重新传输的分组的错误，则将相应分组的重新传输请求传送到发送方。
21.根据权利要求20所述的通信接收机，其中如果运算结果值的数字为“0”或“2”，则组合器(60)确定在重新传输的分组中存在错误。
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