CN101286828A - 一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统，其中根据信道质量和差错校验结果控制每次重传数据帧时所使用的映射方式，从而使重传的数据帧与原始发送的数据帧合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性；并且所有重传符号将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，从而能够获得较大的频率分集增益。

Description

一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统
技术领域
本发明涉及一种自适应HARQ方法，特别是涉及一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统。
背景技术
IEEE802.16e无线城域网协议是IEEE委员会专门为宽带无线接入制定的标准。它定义了Wireless Man空中接口规范，其中包括物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)的规范。
在无线信号的传输过程中，为了消除无线信道的恶劣特性造成的影响，可以采用混合自动重传请求(HARQ)进行差错控制，HARQ是Hybrid Automatic-Repeat-Request的缩写，通常称为混合类ARQ，它是一种FEC(前向纠错编码)和ARQ(自动重传请求)相结合的提高通信可靠性的技术。IEEE 802.16e标准中物理层定义了可选的基于卷积码(CC)、卷积Turbo码(CTC，Convolutional Turbo Codes)和BTC(Block Turbo Codes)的HARQ方案。在HARQ方案中，又包含有Chase合并(Chase Combining)和增量冗余(IncrementalRedundancy)两种合并方法，分别如下：
第一种，即Chase合并：发送端重发的数据帧与原数据帧完全相同，在接收端，根据每次发送数据帧时的信道信噪比(SNR)将收到的几个数据帧按照权重合并获得解码信息，这种方法提供了多种增益并且容易实现。
第二种，即增量冗余：与上述第一种不同的是重发的数据帧不是简单的重复与原数据完全相同的数据帧，而是在第一次发送失败后发送带有附加冗余信息的帧，在接收端，把这几次的数据看成一次较大编码速率的传输，进行适当的组合并进行解码。
在HARQ方案中，如果使用Chase合并方式，则要求各个比特的译码可靠性趋于平均，但是在广泛应用的多进制调制(例如QAM)方式下，同一符号内部各个比特的译码可靠性却有很大的差异，这使得纠错码的性能很难达到最优。
IEEE 802.16e所用的HARQ方案是停等式(SAW)HARQ方案，即接收端接收到一个分组信息后，通过专门的反馈信道将分组信息的状态返回。如果接收正确则返回ACK信息，否则返回NAK信息。但是单个SAW的ARQ方案将会十分浪费信道资源，发送端在收到反馈信息之前无法判断传输的状态，从而必须处于空闲状态，造成带宽的浪费和系统容量的降低。因此，IEEE 802.16e采用了多信道SAW HARQ方案，即在连续的传输流时间上把信道分成若干子信道，各个子信道独立地执行停等式协议。
IEEE802.16e中的HARQ系统示意图如图1，发送端包括消息模块、循环冗余校验(CRC)编码模块、信道编码模块、HARQ缓存模块、交织模块、调制模块、IFFT模块、插入循环前缀(CP)模块，接收端包括消息模块、循环冗余校验(CRC)模块、信道解码模块、HARQ缓存模块、去交织模块、解调模块、FFT模块、去除循环前缀(CP)模块、SNR估计模块、重传控制模块，发送端通过信道将数据帧发送至接收端。在IEEE802.16e标准中，除了使用Turbo码编码方式对抗信道差错外，还在其后的交织模块对数据进行了交织重组以提高传输的可靠性。交织是调制之前的最后一步操作，交织完成后，数据便进入星座映射模块。协议中的交织部分有以下两个处理过程：
1)首先对数据进行一次抗突发干扰处理，将邻近的比特分散开来。设Ncbps为每个OFDMA子信道上的已编码比特的个数(coded bits per subchannel)；Nmod为所选的模数；NCPC为每个子载波上的比特数(coded bits per subcarrier)，这个比特数根据调制方式的不同而有所改变，对QPSK、16-QAM、64-QAM分别为2、4、6；k为第一次交织前的比特索引；mk为一次交织后二次交织前的比特索引；jk为二次交织之后的比特索引。第一次交织由公式(1)所决定：
mk＝(Ncbps/Nmod)*kmod(Nmod)+floor(k/Nmod)      k＝0，1，...，Ncbps-1(1)
其中，floor(x)表示小于等于x的最大整数。
2)第二步交织的作用是将数据比特比较平均地分散到符号中的各个位置中去，以消除同一符号各比特传输的译码可靠性不均的问题。第二次交织由公式(2)所定：
jk＝s*floor(mk/s)+(mk+Ncbps-floor(Nmod*mk/Ncbps))mod(s)k＝0，1，...Ncbps-1(2)
其中，floor(x)表示小于等于x的最大整数，s为大于等于(NCPC/2)的最小整数。
但是第二次交织仍旧是一种静态的交织手段，如果某个数据帧传输出错从而进行了重传，这样两次传输各符号内的比特排列仍旧是一样的，这样各比特的译码可靠性并不能趋于平均。
综上所述，虽然IEEE 802.16e中使用了CTC码、二次交织等方法保证数据传输的可靠性，但是由于交织方式固定，所以如果分组出错，重传分组在进行星座映射的时候，符号内部的比特排列没有发生改变。在这种情况下，各比特之间的译码可靠性会产生较大差距，这将大大降低纠错能力，严重影响Chase合并的译码有效性。例如如图2所示的译码可靠性示意图，比特映射顺序：i1q1i2q2。可以看出，图2中的i1，q1具有更高的译码可靠性，不管比特为0还是为1，都被映射到对称轴的一侧，其译码可靠性不依赖于传输内容(0或者1)，而i2，q2的译码可靠性较低，映射的结果是外侧的行(列)或者是内侧的行(列)，这样其译码可靠性依赖于所传输的内容。因此，应该对这种方式加以改进。
发明内容
为了解决各个比特译码可靠性不均的问题，本发明在进行重传之前对符号的映射方式进行重新定义，即使用可变星座映射方式来消除各比特之间的译码可靠性差异。具体地说，本发明提供了一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法，其特征在于，根据信道质量和差错校验结果控制每次重传数据帧时所使用的映射方式。
其中，所述控制每次重传数据帧时所使用的映射方式是改变每次重传数据比特的符号映射规则从而使重传的数据帧与原始发送的数据帧合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。
另外，所有重传符号将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，由此当系统处于快速移动环境中时，信道变化比较剧烈从而使得每次重传所采用的自适应交织矩阵差别非常大，所以同一符号将被调制至相隔较远的子载波上，以至于两个子载波间的衰落相关性很小，从而能够获得较大的频率分集增益。
优选地，所述信道质量以信道的SNR来衡量。
优选地，所述差错校验结果是NAK或者ACK信息。
本发明还提供了一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ系统，该系统包括发送端装置和接收端装置，发送端通过信道将数据帧发送至接收端，发送端装置包括消息模块、循环冗余校验编码模块、信道编码模块、HARQ缓存模块、交织模块、调制模块、IFFT模块、插入循环前缀模块，接收端装置包括消息模块、循环冗余校验模块、信道解码模块、HARQ缓存模块、去交织模块、解调模块、FFT模块、去除循环前缀模块、SNR估计模块、重传控制模块，其特征在于，所述发送端装置还包括映射方式控制模块，该映射方式控制模块根据信道质量和差错校验结果控制发送端装置的HARQ缓存模块，以控制每次重传数据帧时所使用的映射方式。
其中，所述控制每次重传数据帧时所使用的映射方式是改变每次重传数据比特的符号映射规则从而使重传的数据帧与原始发送的数据帧合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。
另外，每次重传数据帧时，所述交织模块将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，由此当系统处于快速移动环境中时，信道变化比较剧烈从而使得每次重传所采用的自适应交织矩阵差别非常大，所以同一符号将被调制至相隔较远的子载波上，以至于两个子载波间的衰落相关性很小，从而能够获得较大的频率分集增益。
优选地，所述信道质量以信道的SNR来衡量，信道的SNR由所述SNR估计模块来测量获得。
优选地，所述差错校验结果是NAK或者ACK信息，NAK、ACK信息由所述循环冗余校验模块生成。
本发明使合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性，使得译码效率更高，并且还能够获得更多的分集增益。
附图说明
图1是现有技术中的IEEE 802.16e的HARQ系统图。
图2是现有技术中的译码可靠性示意图。
图3是本发明的16QAM重组映射示意图。
图4是本发明改进后的基于IEEE 802.16e的HARQ系统图。
具体实施方式
下面首先描述自适应交织方案，然后提出基于自适应交织的HARQ方案。设当前帧的信道状态信息在接收端通过理想信道估计获得且通过反馈信道在发送端完全重现。首先根据各子载波上的信道状态信息幅值大小进行升序排列： | h N 1 | < | h N 2 | < &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; < | h N K | . 因此初始符号矢量x＝[x1x2…xK]T，按如下规律放置于4×(K/4)矩阵中：
x N 1 x N 2 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; x N K / 4 x N K / 2 x N K / 2 - 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; x N K / 4 + 1 x N K / 2 + 1 x N K / 2 + 2 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; x N 3 K / 4 x N K x N K - 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; x N 3 K / 4 + 1
其中，第一行和第三行数据为至左向右的顺序；而第二行和第四行数据按自右向左的顺序放置。然后，从上述矩阵中按列取出所有数据符号并进行堆栈从而形成重组后的数据符号矢量
x 1 = [ x N 1 x N K / 2 x N K / 2 + 1 x N K x N 2 x N K / 2 - 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; x N K / 4 x N K / 4 + 1 x N 3 K / 4 x N 3 K / 4 + 1 ]
x1是自适应交织器的输出值。
由以上描述可以看出，自适应交织策略可以根据发送端提供的信道状态信息更有效地随机化突发误码。我们把自适应交织技术与Chase合并方式相结合从而形成本发明的自适应HARQ方法。所有重传符号将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，因此，当系统处于快速移动环境中，信道变化比较剧烈从而使得每次重传所采用的自适应交织矩阵差别非常大，所以同一符号将被调制至相隔较远的子载波上，以至于两个子载波间的衰落相关性很小，从而能够获得较大的频率分集增益。因此，自适应HARQ方法不仅使得译码效率更高还能够获得更多的分集增益。
由于高进制调制技术可以有效地提高系统的频谱利用率，因此被广泛应用于高数据速率通信系统中，目前多进制方形QAM调制方式被普遍应用。但是所有的多进制映射方式均导致了同一映射符号内各比特的译码可靠性差异，从而使得纠错码性能很难达到最优。为了解决各个比特译码可靠性不均的问题，本发明提出了星座重组的方法，该星座重组方法改变每次重传数据比特的符号映射规则从而使合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。图3显示了16-QAM在四次传输中分别使用的映射方式(比特映射顺序：i1q1i2q2)，4种映射方式都采用格雷码映射。这里规定最大的重传次数为3，初始传输使用映射方案1(如图3(a)所示)，如果传输出错，则第一次重传使用映射方案2(如图3(b)所示)，如果传输再次出错，则依次使用映射方案3(如图3(c)所示)以及映射方案4(如图3(d)所示)。如果重传三次仍旧无法正确译码，则丢弃该分组。从图3中可以看出，映射方式(a)和(c)中，i1和q1的译码可靠性高于i2和q2，而在映射方式(b)和(d)中，i2和q2的译码可靠性高于i1和q1。
本发明改进后的基于IEEE 802.16e的HARQ系统图如图4所示，该改进的系统与图1所示的系统相比，发送端装置增加了一个映射方式控制模块。该映射方式控制模块根据信道质量和差错校验结果(NAK或者ACK)控制发送端装置的调制模块，以控制每次重传数据帧时所使用的映射方式，因此，图4所示的系统能够获得更加平均的译码可靠性。信道质量例如以信道SNR来衡量，由接收端的SNR估计模块来测量信道的SNR。当然也可以以本领域中公知的其他参数来衡量信道质量。差错校验结果可以由接收端的循环冗余校验模块来生成。
以上所属仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法，其特征在于，根据信道质量和差错校验结果控制每次重传数据帧时所使用的映射方式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制每次重传数据帧时所使用的映射方式是改变每次重传数据比特的符号映射规则从而使重传的数据帧与原始发送的数据帧合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所有重传符号将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，由此当系统处于快速移动环境中时，信道变化比较剧烈从而使得每次重传所采用的自适应交织矩阵差别非常大，所以同一符号将被调制至相隔较远的子载波上，以至于两个子载波间的衰落相关性很小，从而能够获得较大的频率分集增益。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述信道质量以信道的SNR来衡量。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述差错校验结果是NAK或者ACK信息。
6.一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ系统，该系统包括发送端装置和接收端装置，发送端通过信道将数据帧发送至接收端，发送端装置包括消息模块、循环冗余校验编码模块、信道编码模块、HARQ缓存模块、交织模块、调制模块、IFFT模块、插入循环前缀模块，接收端装置包括消息模块、循环冗余校验模块、信道解码模块、HARQ缓存模块、去交织模块、解调模块、FFT模块、去除循环前缀模块、SNR估计模块、重传控制模块，其特征在于，所述发送端装置还包括映射方式控制模块，该映射方式控制模块根据信道质量和差错校验结果控制发送端装置的调制模块，以控制每次重传数据帧时所使用的映射方式。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制每次重传数据帧时所使用的映射方式是改变每次重传数据比特的符号映射规则从而使重传的数据帧与原始发送的数据帧合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，每次重传数据帧时，所述交织模块将根据前一帧数据所处的信道状态信息进行交织重组，由此当系统处于快速移动环境中时，信道变化比较剧烈从而使得每次重传所采用的自适应交织矩阵差别非常大，所以同一符号将被调制至相隔较远的子载波上，以至于两个子载波间的衰落相关性很小，从而能够获得较大的频率分集增益。
9.如权利要求6-8中任一项所述的系统，其特征在于，所述信道质量以信道的SNR来衡量，信道的SNR由所述SNR估计模块来测量获得。
10.如权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于，所述差错校验结果是NAK或者ACK信息，NAK、ACK信息由所述循环冗余校验模块生成。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101848178A (zh) * 2010-05-11 2010-09-29 清华大学 一种单载波频域均衡方法和系统、发送和接收装置
CN101895942A (zh) * 2010-04-06 2010-11-24 美商威睿电通公司 服务质量提供方法以及其所适用的移动通讯装置与系统
WO2010148691A1 (zh) * 2009-11-18 2010-12-29 中兴通讯股份有限公司 一种自适应重传的方法、装置及系统
CN102387104A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN102404096A (zh) * 2010-09-13 2012-04-04 中兴通讯股份有限公司 混合自动重传请求信息的反馈方法及终端
CN102387104B (zh) * 2010-09-02 2016-12-14 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN110233711A (zh) * 2019-06-10 2019-09-13 唐利(上海)信息科技有限公司 一种混合自动重传请求的信息处理方法及装置
EP3961944A4 (en) * 2019-04-23 2022-06-08 Panasonic Intellectual Property Corporation of America BASE STATION, TERMINAL AND COMMUNICATION METHOD
CN115051775A (zh) * 2022-04-27 2022-09-13 北京理工大学 宽带自组网中的高效自动重传方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010148691A1 (zh) * 2009-11-18 2010-12-29 中兴通讯股份有限公司 一种自适应重传的方法、装置及系统
CN101895942A (zh) * 2010-04-06 2010-11-24 美商威睿电通公司 服务质量提供方法以及其所适用的移动通讯装置与系统
CN101895942B (zh) * 2010-04-06 2013-07-24 美商威睿电通公司 服务质量提供方法以及其所适用的移动通讯装置与系统
CN101848178B (zh) * 2010-05-11 2013-02-20 清华大学 一种单载波频域均衡方法和系统、发送和接收装置
CN101848178A (zh) * 2010-05-11 2010-09-29 清华大学 一种单载波频域均衡方法和系统、发送和接收装置
CN102387104A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN102387104B (zh) * 2010-09-02 2016-12-14 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN106453169A (zh) * 2010-09-02 2017-02-22 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN106453169B (zh) * 2010-09-02 2019-11-15 索尼公司 无线通信系统中的信号发送和接收方法与装置
CN102404096A (zh) * 2010-09-13 2012-04-04 中兴通讯股份有限公司 混合自动重传请求信息的反馈方法及终端
CN102404096B (zh) * 2010-09-13 2015-06-03 中兴通讯股份有限公司 混合自动重传请求信息的反馈方法及终端
EP3961944A4 (en) * 2019-04-23 2022-06-08 Panasonic Intellectual Property Corporation of America BASE STATION, TERMINAL AND COMMUNICATION METHOD
CN110233711A (zh) * 2019-06-10 2019-09-13 唐利(上海)信息科技有限公司 一种混合自动重传请求的信息处理方法及装置
CN115051775A (zh) * 2022-04-27 2022-09-13 北京理工大学 宽带自组网中的高效自动重传方法

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