CN101222306B - 具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及方法，其首先由一接收端接收通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得信道质量估计信息以及所述通信信号对应的资源块的信干噪比信息，然后再根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重发次数，最后一发送端根据所确定的调制编码格式及重发次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送，由此可有效降低空口的传输时延，并能基于业务质量要求联合优化重复次数，实现频域资源分配和时域混合自动重传，同时还可支持基于信道质量的包调度。

Description

具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及通信方法。

背景技术

在Release-6协议中，混合自动重传技术是用于在通信系统规定的时间内补偿链路错误。随着3GPP标准的长期演变，对用户平面时延提出了更高要求，即要求从无线接入网或终端的IP层到终端或无线接入网的单程传输时延应低于Release-6协议规定的5毫秒(ms)。为了实现以上的时延要求，若采用现有的0.5ms传输间隔，且采用六通道同步停止等待协议，当最大重传次数达到4次时，信息在空口的时延已经为15ms，因此现有的同步混合自动重传将无法满足3GPP的要求。再有，3GPP长期演变后对用户在小区边缘的体验也提高更高要求。当用户处在小区边界时，信道将不能保证用户的中速或高速业务的传输质量，进而高层的包重传现象极易发生。

综上所述，在现有通信中，一方面存在重传的需求，另一方面现有重传的时延无法满足通信要求，因此，如何解决现有技术存在的缺点实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及方法，以实现空口的传输时延的降低。

本发明的另一目的在于提供一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及方法，能基于业务质量要求联合优化重复次数，以实现频域资源分配和时域混合自动重传，同时支持基于信道质量的包调度。

为了达到上述目的，本发明提供一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统，其包括：用于接收已发送的通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息的接收端、用于根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重复次数的联合频域重复和混合自动重传控制模块、以及用于根据所确定的调制编码格式及重复次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送的发送端。

其中，所述接收端包括：信道质量估计模块、第一基带信号处理模块、最大似然比计算LLR模块、重复合并模块、混合自动重传合并模块以及译码模块，所述联合频域重复和混合自动重传控制模块为一根据

及

选择调制编码格式和重复次数的模块，即预先假定重复次数为M₂和调制编码格式后，计算出

重复此过程，找出所有满足

的重复次数和调制编码格式的组合后，再根据

确定最佳重复次数和调制编码格式的组合；其中SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，

为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率，所述发送端包括：自适应调制和编码模块、空时频重复模块和第二基带信号处理模块。

再有，本发明提供一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信方法，其包括步骤：1)接收通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息；2)根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重复次数；以及3)根据所确定的调制编码格式及重复次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送。

其中，所述步骤2)根据

及

确定调制编码格式及重复次数，其中，SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，

为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率。

综上所述，本发明的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及方法，通过对通信系统的信道进行分析以预先确定发送端的编码调制方式及信息重复次数，降低了空口的传输时延，并能基于业务质量要求联合优化重复次数，实现频域资源分配和时域混合自动重传，同时还可支持基于信道质量的包调度。

附图说明

图1为本发明的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统的基本架构示意图。

图2为本发明和现有的HARQ技术关于残余误块率的性能比较示意图。

图3为本发明和现有的HARQ技术关于系统吞吐量的性能比较示意图。

图4为本发明和现有的HARQ技术关于平均传输次数的比较示意图。

图5为本发明和现有的HARQ技术传输次数分布的比较示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统至少包括：一接收端、一联合频域重复和混合自动重传控制模块以及一发送端。

所述接收端用于接收已发送的通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息，其中，对通信信号的分析处理是指对通信信号进行信道质量估计、解调译码等，通常其包括信道和信道质量估计模块、第一基带信号处理模块、似然比计算模块、重复合并模块、混合自动重传(HARQ)合并模块以及译码模块，由于所述各模块的功能都为通信领域技术人员所知悉，在此不再予以详细说明，在本实施方式中，所述信道质量估计信息由所述信道和信道质量估计模块对接收到的通信信号进行处理后得到，所述多个频率资源块的信干噪比信息由所述译码模块所提供，须注意的是，所述接收端并非仅限于包括前述各模块，使用者可根据实际需要采用不同结构功能的接收装置。

所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块用于根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重发次数，在本实施方式中，其根据公式

及

选择调制编码格式和重复次数的模块，其中

SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，

为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率，例如，所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块先假定重复次数为M₁，调制编码格式采用四相相移键控(QPSK)，根据前述说明可计算出

且其满足

若所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块再假定重复次数为M₂，调制编码格式采用16正交幅度(QAM)，根据前述说明可计算出

且其也满足

……当所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块找出符合

条件的重复次数和调制编码格式的组合后，再根据

确定一最佳重复次数和调制编码格式的组合，如此即可确定调制编码格式及重发次数。

所述发送端用于根据所确定的调制编码格式及重发次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送，其至少包括自适应调制和编码模块、空时频重复模块、第二基带信号处理模块及发射模块，其中，所述自适应调制和编码模块根据所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块确定的调制编码格式对通信信号进行相应的编码调制，所述空时频重复模块根据所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块确定的重发次数对经过编码调制的信号进行相应次数的重复，由于所述各模块的功能都为通信领域技术人员所知悉，在此不再予以详细说明，此外，本领域的技术人员根据现有技术也可采用包括有自适应调制和编码模块和空时频重复模块的其它发送装置，在此不再赘述。

本发明的具有联合频域重复和混合自动重传的通信方法包括以下步骤：

第一步，通信接收端接收通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息，即所述接收端对通信信号进行信道质量估计、基带处理、对数似然比计算、重复合并及译码等处理获得所述通信信道质量估计信息及信干噪比信息为现有技术，且已为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。

第二步，联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重发次数，例如，其根据

及

确定调制编码格式及重发次数，其中，

SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，

为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率。

第三步，通信系统的发送端根据所确定的调制编码格式及重发次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送，例如，若所述联合频域重复和混合自动重传(HARQ)控制模块确定调制编码格式为16QAM，重发次数为2，则所述发送端对要发送的通信信号进行16QAM的编码调制，并将其重发2次，此外，所述发送端还需对信号进行其他必要处理，例如基带处理等，但该等必要处理都为本领域技术人员所知悉，故不再详述。

为进一步说明本发明的技术效果，发明人采用仿真技术对具有联合频域重复和混合自动重传的正交频分复用多址通信系统(OFDMA)进行了仿真，其中，为了简化仿真，假设重传传输的频域重复次数小于等于第一次传输的频域重复次数，系统下行的仿真参数如表1所示，

表1OFDMA下行的仿真参数

请参见图2，其为本发明和现有的HARQ技术关于残余误块率的性能比较示意图，如果残余的目标误块率为0.001，若接收信噪比为0dB，本发明相较于现有的HARQ技术，能获得3dB的性能增益；在极低信噪比区域，本发明能够获得较高的累积信干噪比，从而使系统进入工作区域，避免丢包；在低信干噪比，本发明能够补偿深衰落，同时能够获得更多的频率分集。

请参见图3，其为系统吞吐量的性能比较示意图，若工作点为0dB，与现有HARQ技术相比，本发明能够提高系统吞吐量20％；当工作在更低信噪比区域时，本发明能够获得更多的系统吞吐量提高。因此本发明能够更好地提高用户在小区边缘的体验。另一方面，现有的HARQ技术在小区边缘不能支持高速实时业务，而本发明能够较好地控制时延，保证业务质量。

请参见图4，其为本发明和现有的HARQ技术关于平均传输次数的比较示意图，当工作在低信噪比区域，本发明能够显著降低平均传输次数，从而减小空口的传输时延；当信干噪比大于5dB时，本发明在减少时延方面，几乎没有增益。然而，从残余误块率来看，本发明仍然能够取得较好的性能增益。

请参见图5，其为传输次数分布的比较示意图，采用本发明，绝大多数包通过两次传输能够被正确接受，因此能够显著减少传输次数，降低传输时延。若允许重传的频域重传次数大于第一次的频域重传次数，在低信噪比区域的平均传输次数和时延都将进一步减少。

综上所述，本发明的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统及方法可有效降低空口的传输时延，并能基于业务质量要求联合优化重复次数，实现频域资源分配和时域混合自动重传，同时支持基于信道质量的包调度。

Claims (4)

1.一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统，其特征在于包括：

接收端，用于接收已发送的通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息；

联合频域重复和混合自动重传控制模块，用于根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及联合频域重复的重复次数；

发送端，用于根据所确定的调制编码格式及重复次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送；

所述联合频域重复和混合自动重传控制模块为一根据 ${\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right)<T\arg e\_\mathrm{BLER}$ 及

$\{{\mathrm{MCS}}^{*},M^{*}\}=\underset{\mathrm{MCS},M}{\arg \max }\{(1-\mathrm{BLE}{R}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right))R_{\mathrm{MCS}}/M\}$ 选择调制编码格式和重复次数的模块，即预先假定重复次数为M₂和调制编码格式后，计算出

重复此过程，找出所有满足 ${\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_{M2}\right)<T\arg \mathrm{et}\_\mathrm{BLER}$ 的重复次数和调制编码格式的组合后，再根据 $\{{\mathrm{MCS}}^{*},M^{*}\}=\underset{\mathrm{MCS},M}{\arg \max }\{(1-{\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right))R_{\mathrm{MCS}}/M\}$ 确定最佳重复次数和调制编码格式的组合；其中SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，

为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率。

2.如权利要求1所述的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统，其特征在于所述接收端包括与联合频域重复和混合自动重传控制模块连接的信道质量估计模块、与接收模块连接的第一基带信号处理模块、与第一基带信号处理模块连接的最大似然比计算LLR模块、与最大似然比计算LLR模块连接的重复合并模块、与重复合并模块连接的混合自动重传合并模块以及与混合自动重传合并模块连接的译码模块，所述译码模块与联合频域重复和混合自动重传控制模块连接。

3.如权利要求1所述的具有联合频域重复和混合自动重传的通信系统，其特征在于所述发送端包括：自适应调制和编码模块、与自适应调制和编码模块连接的空时频重复模块和与空时频重复模块连接的第二基带信号处理模块，所述空时频重复模块和自适应调制和编码模块分别与联合频域重复和混合自动重传控制模块连接。

4.一种具有联合频域重复和混合自动重传的通信方法，其特征在于包括步骤：

1)接收通信信号，并对所述通信信号进行分析处理以获得通信信道质量估计信息以及预先设置的多个频率资源块的信干噪比信息；

2)根据所述信道质量估计信息及所述各资源块的信干噪比信息确定调制编码格式及重复次数；

3)根据所确定的调制编码格式及重复次数对待发射的通信信号进行相应的编码调制及相应次数的联合频域重复和混合后予以发送，

所述步骤2)根据 ${\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right)<T\arg e\_\mathrm{BLER}$ 及 $\{{\mathrm{MCS}}^{*},M^{*}\}=\underset{\mathrm{MCS},M}{\arg \max }\{(1-\mathrm{BLE}{R}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right))R_{\mathrm{MCS}}/M\}$ 确定调制编码格式及重复次数，即预先假定重复次数为M₂和调制编码格式后，计算出

重复此过程，找出所有满足 ${\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_{M2}\right)<T\arg \mathrm{et}\_\mathrm{BLER}$ 的重复次数和调制编码格式的组合后，再根据 $\{{\mathrm{MCS}}^{*},M^{*}\}=\underset{\mathrm{MCS},M}{\arg \max }\{(1-{\mathrm{BLER}}_{\mathrm{MCS}}\left({\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{SNR}}}_M\right))R_{\mathrm{MCS}}/M\}$ 确定最佳重复次数和调制编码格式的组合；其中，

SNR_i为所述多个频率资源块中的第i个频率资源块的信干噪比，M表示传输信号在频域的重复次数，且SNR₁≤SNR₂≤…≤SNR_M，为不同调制编码格式所对应的误块率，Target_BLER为预设的目标误块率，R_MCS/M为不同调制编码格式所对应的通信系统资源块的平均速率。

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