CN101573907B - 中继辅助混合自动重传请求传送系统 - Google Patents

中继辅助混合自动重传请求传送系统 Download PDF

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Abstract

一种用于从源向目的地传送数据的方法。该方法包括：在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；在中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且其中当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站传送第二传送；或者，另一方面，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则中继站保持沉默。目的地可以是另一中继站。

Description

中继辅助混合自动重传请求传送系统
相关申请的交叉引用
本申请对于2006年8月24日提交的美国临时申请60/839905号要求优先权，通过引用将其完整内容结合在本文中。
技术领域
本发明一般涉及中继辅助混合自动重传请求(HARQ)传送系统和方法。
背景技术
在所属领域中已知，已证明了中继的使用对于遮蔽或长距离为主要问题的从源到目的地的数据传送是有效的。
近来提出了分布式信道编码，以通过允许中继节点与从基站的直接传送一起传送部分代码字，进一步提高中继的效益。例如，见B Zhao andM.Valenti.Distributed turbo coded diversity for the relaychannel.Electronic letters，39：786；M.R.Souryal and B.R.Vojcic.Cooperative turbo coding with time-varying Rayleigh fadingchannels.Proc.IEEE ICC，pages 356-360，June 2004；以及B.Zhaoand M.Valenti.Practical relay netwofks：A generalization ofHybrid-ARQ，IEEE Journal on Selected Areas in Communications，23(1)：7-18，January 2005。
分布式信道编码的主要思想是：网络中的设备能够合作以提供可靠的通信。目的地接收更好的信号质量，并通过合并目的地从源和中继接收的信息而获得附加的分集。然而，常规的分布式信道编码方案或者需要用于中继节点和源之间的反馈的复杂的信令，或者允许中继节点发送导致性能损失的错误信息。
更具体地，图1示出典型的中继方案，其中通过中继站(RS)对必须从源(S)发送到目的地(D)的数据进行中继，在中继站中，由于中继站(RS)具有比源(S)和目的地(D)之间的直接链接更好的链接质量而获得增益；并且图2示出典型的分布式信道编码方案，其中还在源(S)和目的地(D)之间使用了附加的直接链接。在分布式信道编码方案中，源(S)向中继站(RS)和目的地(D)发送数据，作为第一传送。在接收数据之后，RS对数据进行解码并向目的地(D)转送数据，作为第二传送。中继站(RS)可能正确地或错误地对从源(S)接收的数据进行解码。
在所属领域中已知，已提出了如图3所示的具有反馈的中继系统，例如，见Y.Cao and B.Vojcic.Cooperative Coding using SerialConcatenated Convolutional Codes.IEEE CommunicationsSociety/WCNC 2005。在如图3所示的具有反馈方案的中继中，在第一传送中，源(S)向中继站(RS)和目的地(D)发送数据。在从源(S)接收数据之后，中继站(RS)尝试对来自源(S)的数据进行解码，并将关于成功的确认送回至源(S)。对于源(S)也是基站(BS)的情况，源(S)也负责分配用于传送的资源。否则，作为控制源和目的地之间的传送的中心实体的基站(BS)负责分配用于传送的资源，并向源(S)和目的地(D)通报该分配。在这里有两种可能的情况：第一，如果中继站(RS)对来自源(S)的第一传送进行解码，并且源(S)从中继站(RS)接收到应答(ACK)，则基站(BS)将分配用于中继站(RS)的资源以将信息转送给目的地(D)；第二，如果中继站(RS)不能正确地对在第一传送中源(S)所发送的数据进行解码，则中继站(RS)将发送否定应答(NACK)并通知源(S)需要重传。因此，源(S)重传与发往中继站(RS)和目的地(D)的第一传送相关的信息。即，重传的信息所包含的信息量与第一传送中的消息所包含的信息量相同，但是在重传中使用的表示可能不同于在原传送中使用的表示。取决于重传方案的类型，源(S)可能重传相同的分组(HARQ-跟踪合并)或者源(S)可能重传与从源(S)到目的地(D)的第一传送相比的附加冗余(HARQ-递增冗余)。为了在中继站(RS)和源(S)之间提供反馈，基站(BS)需要分配用于传送ACK消息的附加带宽，并且中继站(RS)需要快速地处理数据单元，以便及时地发送ACK。
发明内容
根据本发明，提供了用于从源向目的地传送数据的方法。该方法包括：在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；在中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且其中当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站传送第二传送；或者，另一方面，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则中继站保持沉默。
目的地可以是另一中继站。
在一实施例中，提供了用于从源向目的地传送数据的方法。该方法包括：在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；在中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且其中当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站与源同时传送第二传送；或者，另一方面，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则中继站保持沉默，并且再次监听从源到目的地的重传。
在一实施例中，该方法包括：在第一传送中，从源向目的地和多个中继站传送数据；在所述多个中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且其中当所述多个中继站中的至少一个正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，所述多个中继站中的该至少一个传送第二传送；或者，另一方面，如果所述多个中继站中的该至少一个不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则所述多个中继站中的该至少一个保持沉默。
当包括了一个以上的中继时，源向目的地和所有参与的中继站传送数据。目的地和所有的中继对第一传送中的数据进行解码。目的地确定解码是否成功，并且，如果成功，目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功；另一方面，如果在目的地处解码不成功，或者没有接收到消息，则目的地产生NACK消息或不产生ACK信号，其中源重传与第一传送相关的信息。在各中继站处，中继站确定其是否能正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码。如果解码成功，则中继站与源和其它正确地接收到数据的中继同时传送第二传送；另一方面，在中继站由于中继站和源之间的反馈链接而已经知道它需要做什么的情况下，如果中继站确定其在第一传送中没有正确地对源所发送的数据进行解码，则中继站保持沉默，并再次监听从源或其它正确地接收到数据并同时向目的地传送数据的中继的重传。
利用该方法，如果中继站不能正确地对来自源的数据进行解码，并且数据没有从中继站转送到目的地，则目的地将还是直接从源接收第二传送。另外，如果在从源重传之后，目的地还是不能对数据进行解码，则中继站可转送监听到的数据，作为第三传送。
利用该方法，在中继节点和源之间不需要反馈信道，同时还能获得与有反馈的方法相似的性能。这是通过使中继监听来自源(例如，基站(BS))的包含分配资源的位置的广播消息来获得的。另外，该方法对目的地是透明的，这意味着目的地察觉不到经过中继的传送。由于利用现有的HARQ设备原本就可实现分布式信道编码，不会向现有的HARQ系统中引入另外的复杂度。
更具体地，提供了一种方法，用于克服具有中继的通信系统中的衰减的影响。该方法使用具有分布式信道编码方案的中继辅助HARQ传送，以便保证端节点(即，源和目的地)之间的可靠通信。然而，在中继站不能对来自源的数据进行解码的情况下，该方法不需要附加的带宽。另外，由于从目的地察觉不到正在对一传送进行中继的意义上来说该方法对于目的地是透明的，并且可在例如HARQ的现有的标准机构中实现该方法而无需另外的复杂度，没有向系统引入复杂度。这意味着，如果目的地由于错误解码或没有接收到分组而向源发送否定应答(NACK)，则基站将隐式地组织从中继站或多个中继站到目的地的联合第二传送，以及从源到目的地的重传。
在以下的附图和说明中阐述本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优点将在说明、附图以及权利要求中得以体现。
附图说明
图1是根据现有技术的简单中继系统；
图2是根据现有技术的典型分布式信道编码系统。
图3是根据现有技术的具有反馈的中继系统。
图4是根据本发明的具有分布式信道编码的中继辅助HARQ传送系统。
图5是根据本发明的具有联合分布式信道编码和从基站的直接重传的系统；
图6是在图5的系统中传送的第一帧的结构；
图7是在图5的系统中传送的第二帧的结构；
图8是根据本发明的图4的具有分布式信道编码的中继辅助HARQ传送系统的操作的流程图；
图9是根据本发明实施例的系统，其中源(S)向目的地(D)和所有参与的中继站(RS)传送第一传送，并且其中两组中继站(RS)或者参与第二传送，或者仅监听第二传送。
不同附图中的相同附图标记表示相同的特征。
具体实施方式
现在参照图4和8，在第一传送中，例如基站的源(S)向中继站(RS)和例如移动站的目的地(D)发送数据。在从源(S)接收到数据之后，中继站(RS)和目的地(D)尝试对数据进行解码，并且目的地(D)对解码的成功进行应答。如果需要重传，则源(S)通过NACK消息或无ACK来重传与第一传送相关的信息。即，重传的信息包含与第一传送中的消息相同的信息，但是在重传中使用的表示可不同于在原传送中使用的表示。对于中继站(RS)，有两种可能的情况。第一，如果中继站(RS)正确地对源(S)在第一传送中所发送的数据进行解码，则其，即该中继站与源(S)同时传送第二传送。第二，如果中继站(RS)不能正确地从源(S)所发送的第一传送解码数据，则中继站(RS)将保持沉默，并再次监听从源(S)到目的地(D)的重传。因此，如果中继站(RS)不能正确地对来自源(S)的数据进行解码，并且数据没有从中继站(RS)向目的地(D)转送，则目的地(D)将还是直接从源接收第二传送。在第一种情况下，源(S)和基站(BS)不期待任何来自中继站(RS)的反馈，并且基站假设目的地(D)或者从源(S)接收重传，或者从源(S)和中继站(RS)同时接收重传，来安排重传。中继站(RS)通过来自基站的显式消息或包括在第一传送中的隐式信息来了解第二传送。另外，如果在从源(S)重传之后，目的地(D)还是不能对数据进行解码，则中继站(RS)可转送监听到的数据，作为第三传送。
因此，如图8所示，在第一传送中，系统从基站向目的地(D)和中继站(RS)都传送数据，步骤100。中继站(RS)和源(S)都对第一传送中的数据进行解码，步骤102。在目的地(D)处：目的地(D)确定解码是否成功，步骤104。如果解码成功，目的地(D)通过产生ACK消息来应答解码的成功，步骤106。另一方面，如果在目的地处解码不成功，则目的地(D)或者产生NACK消息，或者不产生ACK信号，步骤108，并且随后源(S)重传与第一传送相关的信息，步骤110。
在中继站(RS)处：中继站(RS)确定中继站(RS)是否正确地对源(S)在第一传送中所发送的数据进行解码，步骤112。如果对在第一传送中的数据正确地解码，则中继站(RS)与源(S)同时传送第二传送，步骤116。另一方面，如果中继站(RS)确定其，即该中继站(RS)没有正确地对源(S)在第一传送中所发送的数据进行解码，则其，即该中继站保持沉默，并再次监听从源(S)向目的地(D)的重传，步骤114。
要实施联合分布式信道编码和从源(S)的直接重传的情况，不会引入附加的复杂度。首先，可利用在例如IEEE 802.16标准的许多标准中已经存在的HARQ机制来实施图5所示的情况。在这种方式下，由于目的地(D)察觉不到一传送正在进行中继，协议对于目的地(D)是透明的。另外，由于两个端节点之间，即源和目的地之间，还有应答过程，没有对系统引入复杂度。这意味着，如果目的地(D)由于错误解码或没有接收到分组而向基站(BS)发送否定应答(NACK)，则基站(BS)将组织从中继站(RS)向目的地(D)的联合第二传送，以及从源(S)向目的地(D)的重传。
当包括了一个以上的中继站时，源向目的地和所有参与的中继站传送数据。目的地和全部的中继站对第一传送中的数据进行解码。目的地确定解码是否成功，并且，如果成功，目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功；另一方面，如果在目的地处解码不成功，或者没有接收到消息，则目的地产生NACK消息或不产生ACK信号，其中源重传与第一传送相关的信息。在各中继站处，中继站确定其是否能正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码。如果解码成功，则中继站与源和其它正确地接收数据的中继同时传送第二传送；另一方面，如果中继站确定其没有正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码，则该中继站保持沉默，并再次监听从源或正确地接收到数据并同时向目的地传送数据的其它中继的重传。中继站可从源查找重传的分配，以便于在没有来自基站的显式指令的情况下，或者执行联合重传，或者监听重传。
现在参照图9，如图9的左侧部分所示，源(S)向目的地(D)和示为RS1、RS2、RS3、...、RSn的所有参与的中继站(RS)传送第一传送。在对数据进行解码之后，只有能够正确地对消息进行解码的一组中继站(RS)在第二传送中与源(S)一起向目的地传送数据。没有正确地对消息进行解码的所有其它中继站不传送任何数据，并且监听从源(S)或其它中继站(RS)的第二传送。图9的右侧示出两组中继站，它们或者参与第二传送，或者只是监听第二传送。假设可能有一个以上的站、源和一个或一个以上的中继参与第二传送，基站(BS)可显式地选择站的子集来参与第二传送。
因此，在这里该方法包括：在第一传送中，从源向目的地和多个中继站传送数据；在所述多个中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且其中当所述多个中继站中的至少一个正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，所述多个中继站中的该至少一个传送第二传送；或者，另一方面，如果所述多个中继站中的该至少一个不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则所述多个中继站中的该至少一个保持沉默。
应当注意的是，当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站可与源同时传送第二传送。另外，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送中解码数据，则中继站保持沉默，并再次监听从源向目的地的重传。另外，可以将中继站之一当作目的地。
为了更好地理解，在以下段落中描述所提出方案及时地应用于IEEE802.16系统的下行链路的组织的实例，其中源(S)还执行基站(BS)的功能，并且只有一中继站(RS)参与中继辅助HARQ传送。取决于网络配置，源(S)和基站(BS)可以是个两个不同的实体。图6中示出举例说明基站(BS)可如何分配资源的第一时间帧的帧结构。
·基站(BS)通过DL MAP分配下行链路(DL)资源，DL MAP指示从源到目的地(D)或多个目的地的分配资源的映射，并且基站(BS)通知中继站(RS)监听特定的传送。
·源(S)向目的地(D)发送数据，并指示中继站(RS)监听特定的传送。
·中继站(RS)和目的地(D)尝试对源(S)所发送的数据进行解码。
·目的地(D)对解码的成功进行应答。基站(BS)通过UL MAP为目的地(D)分配资源以传送应答，该UL MAP指示从目的地或多个目的地到源的分配资源的映射。应当注意的是，中继站(RS)没有必要对传送进行应答。
·对于MS由于错误解码而向源(S)发送NACK，或者在没有接收到数据之后不向源(S)发送ACK，并且中继站(RS)能够正确地对来自源(S)的数据进行解码的情况，中继站(RS)将与源(S)同时向目的地(D)重传数据，如图7所示。在该情况下，基站(BS)通过DL MAP向源(S)分配DL资源，并且指示中继站(RS)重传正确地接收的数据。中继站(RS)可从源(S)查找重传的分配，并且在没有来自源(S)或基站(BS)的任何显式指令的情况下同时进行重传。
·对于目的地(D)向源(S)发送NACK，或者目的地(D)在没有接收到数据之后不向源(S)发送ACK，但是中继站(RS)不能正确地对来自源(S)的数据进行解码的情况，只有源(S)向目的地(D)重传数据，中继站(RS)保持沉默，并且还监听从源(S)的重传。在该情况下，基站(BS)通过DL MAP向源(S)和目的地(D)分配DL资源。尽管可能会指令中继站(RS)重传正确地接收的数据，该情况下中继站(RS)忽略来自源(S)的这些指令，而是保持沉默并且监听从源(S)的重传。中继站(RS)可从源(S)查找重传的分配，并且在没有任何来自源(S)或基站(BS)的显式指令的情况下监听重传。
因此，如果中继站(RS)不能正确地对来自源(S)的数据进行解码，并且数据没有从中继站(RS)转送给目的地(D)，则目的地(D)还是直接从源(S)接收第二传送。另外，如果在从源(S)重传之后目的地(D)还是不能对数据进行解码，则中继站(RS)可向目的地(D)转送监听到的重传，作为第三传送。
已描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的前提下可进行不同的修改。因此，其它实施例也在以下权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于从源向目的地传送数据的方法，包括：
在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；
在中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；
对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且
其中当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站传送第二传送；或者，另一方面，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则中继站保持沉默。
2.如权利要求1所述的方法，其中目的地是另一中继站。
3.一种用于从源向目的地传送数据的方法，包括：
在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；
在中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；
对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且
其中当中继站正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，中继站与源的重传同时传送第二传送；或者，另一方面，如果中继站不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则中继站保持沉默，并且再次监听从源向目的地的重传。
4.如权利要求3所述的方法，其中目的地是另一中继站。
5.一种用于从源向目的地传送数据的方法，包括：
在第一传送中，从源向目的地和多个中继站传送数据；
在所述多个中继站和目的地处对第一传送中的数据进行解码，其中目的地通过产生ACK消息来应答解码的成功，或者通过产生NACK消息或通过不产生ACK信号来应答不成功；
对NACK消息或目的地没有产生ACK消息响应，从源重传与第一传送相关的信息；并且
其中当所述多个中继站中的至少一个正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码时，所述多个中继站中的该至少一个传送第二传送；或者，另一方面，如果所述多个中继站中的该至少一个不能正确地从源所发送的第一传送解码数据，则所述多个中继站中的该至少一个保持沉默。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述多个中继站中的一个是目的地。
7.一种用于从源向目的地传送数据的方法，包括：
在第一传送中，从源向目的地和中继站传送数据；
在中继站和目的地中对第一传送中的数据进行解码；
在目的地处：
确定解码是否成功；
如果成功，则通过产生ACK消息来应答解码的成功；
另一方面，如果在目的地处解码不成功，则产生NACK消息或不产生ACK信号，其中源重传与第一传送相关的信息；
在中继站处：
确定中继站是否正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码；
如果解码成功，则与重传的与第一传送相关的信息同时传送第二传送；
另一方面，如果中继站确定其没有正确地对源在第一传送中所发送的数据进行解码，则使中继站保持沉默，并再次监听从源或从第二中继站向目的地的与第一传送相关的信息的重传。
8.如权利要求7所述的方法，其中目的地是另一中继站。
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