CN101594218A - 用于多输入多输出系统的混合自动重传请求方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法及系统，其中，上述方法包括：在进行数据传输时，发送端从预先设置的多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并将数据流发送至接收端，其中，映射方式包括：部分映射方式、完全映射方式；在传输失败的情况下进行数据重传时，发送端从多种映射方式中重新选择一种映射方式，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并重传数据流至所述接收端。通过本发明，通过改变重传数据和天线之间的映射关系，可以提高HARQ技术的传输可靠性，降低误码率，提高数据传输效率。

Description

用于多输入多输出系统的混合自动重传请求方法及系统

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及到一种用于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称为MIMO)系统中的混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request，简称为HARQ)方法和系统。

背景技术

无线通信领域出现了许多新技术，例如，正交频分多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)和MIMO，这些技术能较大地提高通信系统的性能，从而满足人们不断增长的数据业务需求。MIMO技术是无线通信领域多天线技术上的重大突破。MIMO技术可以在不增加频谱资源的情况下提高系统容量，从而可以在不增加载频和基站的情况下进行扩容。利用MIMO技术还可以获得各种分集增益从而提高接收信号的质量，降低误码率，从而提高通信系统的稳定性。因此，MIMO技术在提高通信系统性能方面有着举足轻重的作用。

HARQ技术结合了自动重传技术和前向纠错编码技术来检测错误并进行纠正。目前有三种HARQ模式：第一类是接收端丢弃无法正确接收的分组，通过反馈信道通知发送端重传原始信号的拷贝；第二类是接收端保存无法正确接收的分组，通过与重传分组合并完成解码；第三类是接收端保存无法正确接收的分组，通过与重传分钟合并完成解码，此类重传信息包含能够正确解码的全部信息。

使用HARQ进行纠错的过程如下：发送端首先将调制编码后的数据包发送到接收端，接收端对收到的信息进行纠错解码，如果能够正确地完成解码，则向发送端反馈正确接收标识(ACK)，如果不能够正确地解码，则反馈错误接收标识(NACK)，通过该信息要求发送端重传数据。

传统MIMO系统中的HARQ结构如图1所示：

在发送端，待传输的s(s≥0)个数据流首先通过冗余循环校验(CRC)编码器101的CRC编码器以及调制编码单元进行CRC编码以及编码调制，然后通过MIMO编码和预处理单元102的MIMO编码处理形成L(L≤M)个待传输的数据流，最后将L个数据流最终映射到M(M≥2)个发射天线103上进行发送。

在接收端，接收天线104上的信号首先通过信道估计单元105进行信道估计，得到MIMO传输信道矩阵H，然后将信号通过MIMO检测数据流逆映射单元106进行MIMO检测和数据流的逆映射，然后再通过位于接收端的CRC单元107对检测得到的信号进行CRC校验，反馈信息处理单元108通过判断是否正确解码从而生成反馈信息，最后通过反馈信道109反馈到接收端。如果接收端没有正确地接收信号(CRC检测出错)，则发送端在收到反馈信息NACK后，将原始信号按照首次传输的方式重新传送一次，其中数据流和天线之间的映射关系一直保持不变，直到接收端正确地接收数据。

可以看出，在目前的方法中，每一次重传的原始信号都经过相同的天线以及相同的信道传输，这样就使得出现误码的符号无法在较强的信道传输，然而正确接收的符号却一直占据优秀的信道，从而丢失了重传时的空间分集增益。

发明内容

为了解决上述问题而提出本发明，本发明的主要目的在于提供一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求机制，以解决相关技术中错误重传反复出现的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法。

根据本发明的用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法包括：在进行数据传输时，发送端从预先设置的多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并将数据流发送至接收端，其中，映射方式包括：部分映射方式、完全映射方式；在传输失败的情况下进行数据重传时，发送端从多种映射方式中重新选择一种映射方式，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并重传数据流至接收端。

其中，在数据流的数量等于多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：发送端在多个发射天线中的全部天线以选择的映射方式映射数据流；其中，选择的映射方式为完全映射方式。

在数据流的数量小于多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：发送端选择多个发射天线中的部分天线，以选择的映射方式映射数据流，其中，选择的映射方式为部分映射方式。

或者，在数据流的数量小于多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：发送端以选择的映射方式，在选择的映射方式对应的天线映射数据流，其中，选择的映射方式为部分映射方式。

优选地，系统按照如下规则之一选择数据首传或者数据重传的映射方式：(1)协议规定、(2)系统配置并通过信令广播的选择方式、(3)发送端根据接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。其中，接收端的反馈信息包括：混合自动重传请求的正确应答/错误应答、信道质量指示值、信道状态信息、接收端建议或指示的映射方式。

其中，在映射数据流时，在多个发射天线中的一个发射天线上最多映射一个数据流。

其中，数据流为经过多输入多输出编码处理的数据流。

其中，发送端或接收端为以下之一：基站、中继站、用户设备。

优选地，在进行数据传输时选择的映射方式下，按照天线编号和数据符号的序号相对应的方式映射数据流，在进行重传时选择的映射方式下，按照天线编号与数据符号的序号不对应的映射数据流。

优选地，基于系统允许的最大重传次数，在进行数据传送时选择的映射方式以及进行每次重传时所选择的映射方式中，至少存在两种不同的映射方式。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求系统。

根据本发明的用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求系统包括：设置模块，用于预先设置多种映射方式，其中，映射方式包括：完全映射方式、部分映射方式；映射单元，用于在进行数据传输时，从多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线中的部分或全部；重传映射单元，用于在传输失败的情况下进行数据重传时，从多种映射方式中重新选择一种映射方式，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部；多个发射天线，连接至映射单元和重传映射单元，用于发送映射到其上的数据流。

优选地，设置模块还用于预先设置在进行数据传输或重传时对映射方式的使用顺序。

上述技术方案具有以下优点或有益效果：改变重传数据和天线之间的映射关系，由此提高HARQ技术的传输可靠性，降低误码率，提高数据传输效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为相关技术中MIMO系统的HARQ流程框图；

图2是根据本发明方法实施例的用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法的流程图；

图3是用于实现根据本发明方法实施例的用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法的系统框图；

图4是根据本发明实施例的方法的映射方式的示意图；

图5是根据本发明实施例的方法的应用实例1中完全空间复用时的循环天线映射方案的示意图；

图6是根据本发明实施例的方法的应用实例2中循环天线选择映射方案的示意图；

图7是根据本发明实施例的方法的应用实例3中空间分集对应的循环天线映射方案的示意图；

图8是根据本发明系统实施例的用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

方法实施例

在本实施例中，提供了一种用于MIMO系统中的HARQ方法。

如图2所示，根据本实施例的用于MIMO系统中的HARQ方法包括：步骤S202，在进行数据传输时，发送端以预先设置的多种映射方式中选择一种映射方式，从全部可选部分映射方式中选择一种部分映射方式，或者从全部可选完全映射方式中选择一种完全映射方式，将待发送的数据流(这里所指的数据流为经过MIMO编码处理的数据流)映射到多个发射天线中的部分或全部，并发送数据流至接收端；

步骤S204，在传输失败的情况下进行数据重传时，发送端从多种映射方式中重新选择一种映射方式，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并重传数据流至接收端。

其中，上述的映射方式包括部分映射方式和/或完全映射方式，其中，当数据流数量等于发射天线数量时，发送端与接收端共享一系列预先定义好的将数据流映射到天线的映射方式，这一系列预先定义好的映射方式都被称为完全映射方式，这一系列预先定义好的完全映射方式的全体称为全部可选完全映射方式；当数据流数量小于发射天线数量时，发送端与接收端共享一系列预先定义好的将数据流映射到天线的映射方式，这一系列预先定义好的映射方式都被称为部分映射方式，这一系列预先定义好的部分映射方式的全体称为全部可选部分映射方式。相应地，被选择的映射方式可以称为被选部分映射方式或者被选完全映射方式。

对于映射方式的选择，系统按照如下规则之一选择数据首传或者数据重传的映射方式：(1)协议规定、(2)系统配置并通过信令广播的选择方式、(3)所述发送端根据所述接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。

其中，在按照协议规定进行映射方式选择时，协议预先规定首传和各次重传时使用默认的数据映射方式，发送端和所有接收端将按照协议规定的数据映射方式按照一定的顺序和规则进行发送和接收数据。

在根据系统配置并广播的方式进行映射方式选择时，根据应用场景配置系统在首传和各次重传时的数据映射妇女故事，系统通过信令通知相关的发送端和/或接收端，同时，当应用场景改变时，系统会改变相应的数据映射方式配置，并通过信令通知向相关的发送端和/或接收端，即，发送端和接收端共享的映射方式可以在工作过程中由广播消息进行改变。

在发送端进行自适应选择时，发送端根据接收端的反馈信息自适应地选择映射矩阵，并通过信令通知对应的系统设备或终端。具体地，接收端的反馈信息包括：HARQ的反馈ACK/NACK，或者信道质量(Channel Quality Information，简称为CQI)值，或者信道状态信息(Channel State Information，简称为CSI)、接收端建议的数据映射方式等。

需要说明的是，在本发明中，在进行映射处理时，在多个发射天线中的一个发射天线上最多映射一个数据流。

一方面，在数据流的数量等于多个发射天线的数量的情况下，即，采用完全空间复用方式，在步骤S202或步骤S204中的映射处理为：发送端将数据流映射到多个发射天线中的全部，即，以完全映射方式进行映射。

另一方面，在数据流的数量小于多个发射天线的数量的情况下，即，采用基于天线选择的空间复用方式，在步骤S202或步骤S204中的映射处理为：发送端选择多个发射天线中的部分天线，以部分映射方式映射并发送数据流；在进行重传时，发送端重新从全部可选部分映射方式中选择一种部分映射方式，并以被选的部分映射方式映射并发送数据流。

或者，在采用基于天线选择的空间复用方式时，在步骤S202或步骤S204中的映射处理为：发送端选择多个发射天线中的部分天线，并以选择的部分天线对应的部分映射方式映射数据流，即，以部分映射方式进行映射。

其中，上述发送端或接收端可以为以下之一：基站、中继站、用户设备。

下面将描述用于实现上述处理过程的系统。

图3是用于执行根据本发明实施例的用于MIMO系统中的HARQ方法的系统的框图。如图3所示，在发送端(包括基站、中继站、用户终端等)的MIMO编码和预编码之后、发射天线之前增加一个映射处理处理单元303，用以完成数据与天线之间的映射处理，然后将映射之后的数据通过对应的天线发送出去。本发明实施例的数据重传经过如下步骤：首先对重传数据与发射天线之间进行重新映射，然后将映射到每个天线上的数据发送出去，即，首次传输和重传时使用不同的映射方式。

以下结合实施例对本发明进行说明。

在以下的实例1和实例2中，如图4所示，发射端和接收端共享4种可选完全映射方式(可选完全映射方式1-可选完全映射方式4)，并且也共享4种部分映射方式(可选部分映射方式1-可选部分映射方式4)。

实例1

图5是根据本发明实例1的完全空间复用时循环天线映射方案。如图5所示，发送端配置4个发射天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4，同时采用完全空间复用的方式传输数据，即MIMO传输矩阵为 $\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right],$ 在HARQ结构首次传输的时候，发送端从全部4种可选完全映射方式中选择可选完全映射方式1，天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₁、s₂、s₃、s₄(501单元)。当首传出错需要进行第一次重传时，发送端从全部4种可选完全映射方式中重新选择可选完全映射方式2，将传输数据符号和天线之间的映射关系改为：天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₂、s₃、s₄、s₁(502单元)，需要第二次重传时，发送端从全部4种可选完全映射方式中重新选择可选完全映射方式3，则将传输数据符号和天线之间的映射关系改为：天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₃、s₄、s₁、s₂(503单元)，需要第三次重传时，发送端从全部4种可选完全映射方式中重新选择可选完全映射方式4，将传输数据符号和天线之间的映射关系改为：天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₄、s₁、s₂、s₃(504单元)。

当需要进行第四次或者更多重传时，重传数据和天线之间的映射关系可以再次按照可选完全映射方式1、可选完全映射方式2、可选完全映射方式3、可选完全映射方式4的次序进行选择，即，依次选择501单元至504单元。

实例2

图6是根据本发明实例2的循环天线选择映射方案。如图6所示，发送端配置4个发射天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4，同时采用基于天线选择的空间复用的方式传输数据，假设每次选择使用其中3个天线。

在HARQ的首次传输的时候，发送端从全部4种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式1，选择在天线Tx1、Tx2、Tx3上分别传输数据符号s₁、s₂、s₃(601单元)。

当首传出错需要进行第一次重传时，发送端从全部4种可选部分映射方式中重新选择可选部分映射方式2，将传输数据符号和天线之间的映射关系修改为：天线Tx1、Tx2、Tx4上分别传输数据符号s₁、s₂、s₃(602单元)，需要第二次重传时，发送端从全部4种可选部分映射方式中重新选择可选部分映射方式3，将传输数据符号和天线之间的映射关系改为：天线Tx1、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₁、s₂、s₃(603单元)，需要第三次重传时，发送端从全部4种可选部分映射方式中重新选择可选部分映射方式4，将传输数据符号和天线之间的映射关系修改为：天线Tx2、Tx3、Tx4上分别传输数据符号s₁、s₂、s₃(604单元)。

当需要进行第四次或者更多重传时，重传数据和天线之间的映射关系再次按照可选部分映射方式1、可选部分映射方式2、可选部分映射方式3、可选部分映射方式4的次序进行选择。即，依次选择601单元至604单元。

在以下给出的实例3中，如图7所示，发射端和接收端共享6种可选部分映射方式，具体地，图7中的701单元对应可选部分映射方式1，702单元对应可选部分映射方式2，703单元对应可选部分映射方式3，704单元对应可选部分映射方式4，705单元对应可选部分映射方式5，706单元对应可选部分映射方式6。

实例3

图7是根据本发明实例3的空间分集对应的循环天线映射方案。如图7所示，发送端配置4个发射天线Tx1、Tx2、Tx3、Tx4，同时采用基于完全空间分集的方式传输数据。

首次传输时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式1，使用701单元对应矩阵，第一次重传时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式2，使用702单元对应矩阵，第二次重传时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式3，使用703单元对应矩阵，第三次重传时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式4，使用704单元对应矩阵，第四次重传时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式5，使用705单元对应矩阵，第五次重传时，发送端从全部6种可选部分映射方式中选择可选部分映射方式6，使用706单元对应矩阵，如还需要重传，则数据和天线之间的映射关系再次按照可选部分映射方式1、可选部分映射方式2、可选部分映射方式3、可选部分映射方式4、可选部分映射方式5、可选部分映射方式6的方式进行选择。即，依次选择701单元至706单元。

通过本发明的上述技术方案，由于重传的原始信号经过不同的天线及信道进行传输，使得出现误码的符号可以在较强的信道传输，增加了重传时的空间分集增益。

需要说明的是，以上给出的实施例中，首传和重传过程中每次使用的映射方式均不相同，但是，本发明不限于此，基于系统允许的最大重传次数，在进行数据传送时选择的所述映射方式以及进行每次重传时所选择的所述映射方式中，至少存在两种不同的映射方式即可。并且在达到最大重传次数仍未传输成功的情况下需要再次进行重传时，所使用的传输方式也不一定与前期的传输或重传过程一致，具体地，可以根据协议规定、系统配置并通过信令广播的选择方式来进行选择，或者，发送端可以根据接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。

系统实施例

在本实施例中，提供了一种用于MIMO系统的HARQ系统。

如图8所示，根据本实施例的用于MIMO系统的HARQ系统，位于发送端，包括：设置模块80，用于预先设置多种映射方式，其中，映射方式包括：完全映射方式、部分映射方式；映射单元82，用于在进行数据传输时，从多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线中的部分或全部；重传映射单元84，用于在传输失败的情况下进行数据重传时，从多种映射方式中重新选择一种映射方式，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部；多个发射天线86，连接至映射单元和重传映射单元，用于发送映射到其上的数据流。

优选地，设置模块80还用于预先设置在进行数据传输或重传时对映射方式的使用顺序。另外，映射单元82和重传映射单元84可以合一设置作为映射单元。

其中，映射单元82和重传映射单元84根据如下规则之一选择数据首传或者数据重传的映射方式：(1)协议规定、(2)系统配置并通过信令广播的选择方式、(3)发送端根据接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。具体地，接收端的反馈信息包括：HARQ的反馈ACK/NACK，或者信道质量(Channel Quality Information，简称为CQI)值，或者信道状态信息(Channel State Information，简称为CSI)、接收端建议的数据映射方式等。

基于系统允许的最大重传次数，在进行数据传送时选择的映射方式以及进行每次重传时所选择的映射方式中，至少存在两种不同的映射方式，即，在本发明中，并不要求每次传输使用的映射方式都不相同。

其中，上述发送端或接收端可以为以下之一：基站、中继站、用户设备。

借助于本发明实施例的技术方案，能够通过改变重传数据和天线之间的映射关系，提高HARQ技术的传输可靠性，降低误码率，提高数据传输效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求方法，其特征在于，包括：

在进行数据传输时，发送端从预先设置的多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线的部分或全部，并将所述数据流发送至接收端，其中，所述映射方式包括：部分映射方式、完全映射方式；

在传输失败的情况下进行数据重传时，所述发送端从所述多种映射方式中重新选择一种映射方式，将所述数据流映射到所述多个发射天线的部分或全部，并重传所述数据流至所述接收端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述数据流的数量等于所述多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：

所述发送端在所述多个发射天线中的全部天线以选择的所述映射方式映射所述数据流；其中，选择的所述映射方式为完全映射方式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述数据流的数量小于所述多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：

所述发送端选择所述多个发射天线中的部分天线，以选择的所述映射方式映射所述数据流，其中，选择的所述映射方式为部分映射方式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述数据流的数量小于所述多个发射天线的数量的情况下，将数据流映射到多个发射天线的部分或全部的处理具体为：

所述发送端以选择的所述映射方式，在选择的所述映射方式对应的天线映射所述数据流，其中，选择的所述映射方式为部分映射方式。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

系统按照如下规则之一选择数据首传或者数据重传的映射方式：(1)协议规定、(2)系统配置并通过信令广播的选择方式、(3)所述发送端根据所述接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收端的反馈信息包括：混合自动重传请求的正确应答/错误应答、信道质量指示值、信道状态信息、所述接收端建议或指示的映射方式。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在映射所述数据流时，在所述多个发射天线中的一个发射天线上最多映射一个数据流。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据流为经过多输入多输出编码处理的数据流。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述发送端或所述接收端为以下之一：基站、中继站、用户设备。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，

在进行数据传输时选择的所述映射方式下，按照天线编号和数据符号的序号相对应的方式映射所述数据流，在进行重传时选择的所述映射方式下，按照天线编号与数据符号的序号不对应的映射所述数据流。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，基于系统允许的最大重传次数，在进行数据传送时选择的所述映射方式以及进行每次重传时所选择的所述映射方式中，至少存在两种不同的映射方式。

12.一种用于多输入多输出系统中的混合自动重传请求系统，其特征在于，包括：

设置模块，用于预先设置多种映射方式，其中，所述映射方式包括：完全映射方式、部分映射方式；

映射单元，用于在进行数据传输时，从所述多种映射方式中选择一种映射方式，将待发送的数据流映射到多个发射天线中的部分或全部；

重传映射单元，用于在传输失败的情况下进行数据重传时，从所述多种映射方式中重新选择一种映射方式，将所述数据流映射到所述多个发射天线的部分或全部；

多个发射天线，连接至所述映射单元和所述重传映射单元，用于发送映射到其上的数据流。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，

所述设置模块还用于预先设置在进行数据传输或重传时对映射方式的使用顺序。

14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述映射单元和所述重传映射单元如下规则之一选择数据首传或者数据重传的映射方式：(1)协议规定、(2)系统配置并通过信令广播的选择方式、(3)所述发送端根据所述接收端的反馈信息进行映射方式的自适应选择。

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