CN101621364A - 自动重传控制器和重传块重组装置 - Google Patents

自动重传控制器和重传块重组装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了自动重传控制器和重传块重组装置，所述自动重传控制器包括：响应接收单元，所述响应接收单元用于接收从所述接收机反馈的信息；重传判断单元，所述重传判断单元根据所述响应接收单元所接收的信息，确定需要重传的编码数据块；以及数据获取单元，在需要重传的编码数据块的数目多于一个时，所述数据获取单元获取各被所述重传判断单元判断为需要重传的所述编码数据块的数据的一部分，进行重新组合，形成重传编码块。

Description

自动重传控制器和重传块重组装置
技术领域
本发明涉及通信系统中的传输技术，更具体地说，涉及混合自动重传请求(HARQ)技术中的自动重传控制器和重传块重组装置。
背景技术
随着对高速无线多媒体业务需求的不断增加和无线频谱资源日趋紧张，探索未来高效率的移动通信系统将具有越来越重要的意义和价值。为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，前向纠错编码(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法被引入以降低系统的误码率，确保服务质量。虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组。ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究。
HARQ技术的分类
根据不同的分类方式，HARQ可被分为同步HARQ技术和异步HARQ技术，非自适应HARQ技术和自适应HARQ技术，以及不同的重传类型和重传机制等。
同步HARQ技术和异步HARQ技术：根据重传发生时刻的不同，HARQ可以分为同步和异步两类。同步HARQ由于接收端预先已知传输的发生时刻，HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。虽然异步自适应HARQ技术与同步非自适应技术相比较而言，在调度方面的灵活性更高，但是后者所需的信令开销更少。
重传类型：根据重传内容的不同，HARQ主要有3种混合自动重传请求机制，被称为HARQ-I、HARQ-II和HARQ-III等。三种类型的相同点是都进行FEC编码和CRC校验，接收端进行FEC译码和CRC校验，如果分组有错则请求重传；不同点是HARQ-I放弃错误分组，重传分组与已传分组相同，没有组合译码。HARQ-II错误分组不被丢弃，而与重传分组组合进行译码，重传分组和已传分组的格式和内容可以不同。HARQ-III因为采用CPC码(互补的打孔卷积码)，每个已传分组与重传分组都能进行自解码；每次重传可有不同的冗余产生(不同的比特打孔)，也可有相同的冗余产生(相同的FEC)，此时与HARQ-I的操作类似，但错误分组要被存储在收端，以便与重传分组结合。
自适应和非自适应：根据重传时的数据特征是否发生变化又可将HARQ分为非自适应和自适应两种，其中传输的数据特征包括资源块的分配、调制方式、传输块的长度、传输的持续时间。自适应传输是指在每一次重传过程中，发送端可以根据实际的信道状态信息改变部分的传输参数。因此，在每次传输的过程中，包含传输参数的控制信令信息要一并发送，这样就会造成额外的信令开销。可改变的传输参数包括调制方式、资源单元的分配和传输的持续时间等。在非自适应系统中，这些传输参数相对于接收端而言都是预先已知的，因此信令较为简单。
传统自动重传请求(ARQ)三个标准协议是停等(SAW，stop-and-wait)ARQ，回退N帧(GBN，go-back-n)ARQ和选择性重传(SR，selective repeat)ARQ。ARQ和HARQ既可以用在FDD系统中也可以用在TDD系统中。
在一般的HARQ系统中，当接收端检测到错误数据包时，一般错误比特只占数据包的一部分，将整个数据包重传会造成一定的吞吐量损失。3GPP的长期演进计划(LTE)和WiMAX系统增强型(802.16m)均将HARQ-II，III型作为备选方案。当第一次尝试译码失败时，发射机附加冗余信息或者重新处理后再传输，重传包和原始传输包并不完全相同，这些重传信息和先前接收的数据包合并可得到更好的系统吞吐量。
图1示意性地示出了HARQ系统的结构图。如图1所示，HARQ系统包括发射单元100、ARQ控制器101、调制和编码方式(MCS)控制器102、无线信道103、信道估计器104、接收单元105、调制和编码方式选择器106和ARQ校验107等部分。此外，一般还包括数据缓存和接收缓存。数据缓存用于暂时保存待发送和已发出但未验证正确的数据，接收缓存用于暂时保存所接收的数据。图1中所示的数据缓存、发射单元、ARQ控制器、MCS控制器构成了HARQ系统的发射机部分。发射机例如可以是无线通信系统中的基站(节点B)，也可以是一般网络(如互联网、内联网)中的服务器。图1中所示的信信道估计器104、接收单元105、调制和编码方式选择器106、ARQ校验107、接收缓存等部分构成了HARQ系统的接收机部分。接收机例如可以是无线通信系统中的移动站，也可以是互联网或内联网等中与服务器相连的个人计算机等。也就是说，图1所示的HARQ系统即可以用在无线通信网络中，也可用于有线网络中。HARQ系统例如可以应用于TCP/IP网络。
下面结合图1对HARQ系统的一般处理过程进行说明。
首先，在初始状态，在发射机部分(发射端)，发射单元100根据MCS控制器102提供的调制和编码信息对数据缓存中的待发送数据进行调制和编码，并通过天线等发射对待发送数据进行调制和编码所产生的新的数据包。
在接收机部分(接收端)，接收单元105对发射单元100通过信道103发射来的数据进行接收，并由ARQ校验单元107对接收的数据进行CRC校验。如果校验正确，则将正确接收的数据比特输出，并返回ACK信号给发射端的ARQ控制器101；否则返回NACK(也可称NAK)信号，并且将当前数据包的信息(例如比特软信息)保留到接收缓存中。同时，接收端的MCS选择器106根据信道估计的结果计算例如有效信噪比等参数来确定调制和编码方式，并且反馈给发射端的MCS控制器102。MCS和ACK/NACK信号的反馈是两个独立的支路，其反馈频率可以相同也可以不同，取决于系统设定或者信道环境。当发射机回到初始状态时，根据反馈的MCS对数据进行编码调制。
然后，在发射机部分，在收到ARQ校验单元返回的ACK反馈或NACK反馈后，ARQ控制器首先确定接收到的反馈是ACK还是NACK。如果接收到的是ACK，回到初始状态，根据反馈的MCS，对数据进行编码调制，继续发送新的数据包。如果接收到的反馈是NACK，则对重传次数加1，当重传次数不超过设定的最大重传次数时，将上次发射的数据包重新发送。重传数据包的格式(例如编码调制方式和数据包大小等)可以和第一次传输时相同(即Chase Combining)，也可以根据最新的MCS反馈选择新的包格式(即HARQ-III类型的IR递增冗余方式)。重传次数达到上限时，回到初始状态，继续发送新的数据包。
接收机部分收到重传的数据包后，将新的信息和接收缓存里保留的信息进行合并后再次解码(重传的数据信息和保留信息合并能有效降低误码率，提高吞吐量)。对解码后的数据进行CRC校验，然后将校验的结果反馈(ACK/NCAK)给发射端。
可以看出，ARQ控制器101在收到ACK信号或者达到最大重传次数时，发射端才发射新的数据。这样发射端和接收端都需要一定的缓存空间对未能正确传输的数据进行保存。
图2示意性地示出了HARQ数据帧和重传时序。在图2所示的示意性示例中，每个数据帧包含多个数据包(图中例示了4个数据包)。接收端(接收机部分)为每个数据包反馈一个CRC校验结果给发射机部分(发射端)。在图2所示的示例中，在最初发送的四个数据包P1、P2、P3和P4中，例如通过CRC校验获知P1和P4被正确接收，因而针对它们的反馈为ACK。而P2和P3没有被正确接收，针对它们的反馈为NACK。因而，如图2所示，在下一帧中重传了数据包P2和P3，帧中的其它位置可以用于发送新的数据包(图中示出为新的数据包P5和P6)。图中示出的T为数据帧长度，Td为帧间间隔。
从图1和图2中可以看出，在常规技术中，HARQ系统对一个MAC层的整个数据包(PDU)进行重传处理，每次重传都占用较大的信道资源。
在一般的HARQ重传机制中，将数据包作为一个整体在接收端进行CRC校验，而实际系统中可能是数据包的少数某些比特出错，这样整个(或部分)包的重传占用了不少信道资源。为了进一步提高HARQ的性能，已提出了一种基于编码块重传的方法。在该方法中，使一个数据包由若干个自带校验码的编码块组成，重传数据以编码块为最小单位。
图3示出了依据编码块重传的技术方案的数据包结构的示意图。图3的数据包结构仅仅是示例性的，其可以包括更多或更少的编码块。如图3所示，帧中的数据包401(或者叫传输包，Transport Block，TB)包含若干个(图中示意性地示出为4个)编码块402，每个编码块都带一个CRC校验码403。一个源数据子包经过编码器后，对应一个编码块与CRC校验码的组合。整个数据包最后可以加入一个CRC校验码404，也可以不加。接收端对每个编码块进行校验，如果出错，下一包数据中只对出错的编码块重传，其他编码块可以放新的数据，这样可以避免一般HARQ需要将整个数据包重传的问题。
在依据编码块重传的技术方案中，以编码块代替整个数据包为最小单位进行重传，提高了系统的吞吐量。但例如在3GPP LTE长期演进系统中，编码块最大可以达到6144个比特，这意味着重传的负荷依然很大。
应该注意，上面对常规技术的说明只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
以下列出了本发明的参考文献，通过引用将它们并入于此，如同在本说明书中作了详尽描述。
1、[专利文献1]：Wu，et al.，Adaptive multi-mode HARQ system andmethod(US 7,152,196B2)；
2、[专利文献2]：Stewart，et al.，Block puncturing for turbo coed basedincremental redundancy(US 20070061690A1)；
3、[专利文献3]：Mo，et al.，Packet transmission apparatus and methodusing optimized punctured convolution codes(US 20070234186A1)；
4、[专利文献4]：Qiu，et al.，Wireless terminalturbo decoding modulesupporting packet splitting and decoding(US 20070280158A1)；
5、[非专利文献1]：3GPP TR25.835.Report on hybrid ARQ type II/III[S].2000；
6、[非专利文献2]：C.Bai，B.Mielczarek，W.A.Krzymie′n，and I.J.Fair.“Sub-block recovery scheme for iterative decoding of turbo codes，”inProc.IEEE VTC’05-Fall，Dallas，USA，Sept.2005；
7、[非专利文献3]：Tao Shi；Lei Cao，“Combining techniques andsegment selective repeat on turbo coded hybrid ARQ”，in Proc.IEEE Conf.WCNC.2004 IEEE，Vol.4，pp.2115-2119，21-25March 2004。
发明内容
本发明鉴于常规技术的上述缺点作出，用于克服由于现有技术的局限造成的一个或更多个缺点，至少提供一种有益的选择。
为了实现上述目的，本申请提供了以下发明。
发明1、一种自动重传控制器，所述自动重传控制器用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的发射机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括一个或更多个编码数据块，各所述编码数据块具有针对该编码数据块自身的校验，所述接收机根据所述校验确定各所述编码数据块是否被正确接收，并反馈反映各所述编码数据块是否被正确接收的信息，所述自动重传控制器包括：
响应接收单元，所述响应接收单元用于接收从所述接收机反馈的所述信息；
重传判断单元，所述重传判断单元根据所述响应接收单元所接收的信息，确定需要重传的编码数据块；以及
数据获取单元，在需要重传的编码数据块的数目多于一个时，所述数据获取单元获取各被所述重传判断单元判断为需要重传的所述编码数据块的数据的一部分，进行重新组合，形成重传编码块。
发明2、根据发明1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述数据获取单元获取各所述需要重传的编码数据块的一半数据、三分之一数据或四分之一数据，形成所述重传编码块。
发明3、根据发明1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述数据获取单元从各需要重传的编码数据块中获得的数据占该数据块的比例相互之间不完全相同。
发明4、根据发明1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述接收机还反馈未被正确接收而需要重传的编码数据块的各部分的接收可靠性的信息，所述数据获取单元根据所述接收可靠性获取各所述需要重传的编码数据块的未被可靠接收的部分，形成所述重传编码块。
发明5、根据发明1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述自动重传控制器还包括格式通知单元，用于向所述接收机通知所提取的编码数据块的部分，以及对这些部分的组合。
发明6、根据发明1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述发射机和所述接收机工作于TDD模式或FDD模式。
发明7、根据发明1所述的自动重传控制器，其中所述编码数据块是Turbo码编码、卷积码编码或LDPC码。
发明8、根据发明1所述的自动重传控制器，其中所述数据获取单元根据待重传的数据块的长度和块数，而获取各待重传的数据块的不同部分。
发明9、根据发明1所述的自动重传控制器，其中所述数据获取单元还获取待发送的新数据，所述发射机对所述新数据进行编码，形成新编码块，对所述新编码块与所述重传编码块进行调制及发送。
发明10、根据发明1所述的自动重传控制器，其中所述数据获取单元通过获取各需要重传的编码数据块的源数据，由所述发射机的编码器对所述源数据进行编码而重新获得各所述需要重传的编码数据块，所述数据获取单元对重新获得的各所述需要重传的编码数据块进行提取，而获得所述需要重传的编码数据块的数据的一部分。
发明11、根据发明1所述的自动重传控制器，其中所述数据获取单元获取存储的各需要重传的编码数据块，获得所述需要重传的编码数据块的数据的一部分。
发明12、一种自动重传控制器，所述自动重传控制器用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的发射机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括针对该数据包自身的校验，所述接收机根据所述校验确定各所述数据包是否被正确接收，并反馈反映各数据包是否被正确接收的信息，所述自动重传控制器包括：
响应接收单元，所述响应接收单元用于接收从所述接收机反馈的所述信息；
重传判断单元，所述重传判断单元根据所述响应接收单元所接收的信息，确定需要重传的数据包；以及
数据获取单元，在需要重传的数据包的数目多于一个时，所述数据获取单元获取被所述重传判断单元判断为需要重传的数据包的数据的一部分，进行组合，形成重传数据包。
发明13、一种重传块重组装置，用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的接收机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括一个或更多个编码数据块，所述一个或更多个所述编码数据块中的一个或更多个是重传编码块，所述重传编码块具有被所述接收机指出各需要重传的编码数据块的各一部分，所述接收机接收从所述发射机发送来的所述帧，所述重传块重组装置包括：
重传部分确定单元，确定所接收的帧中哪一部分包括所述重传编码块，并确定所述重传编码数据块的各部分对应于各所述需要重传的编码数据块的哪一部分；以及
合并单元，根据所述重传部分确定单元所确定的结果，将所述重传数据块与存储单元中存储的所述需要重传的编码数据块合并。
发明14、一种自动重传控制方法，所述自动重传控制方法用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的发射机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括一个或更多个编码数据块，各所述编码数据块具有针对该编码数据块自身的校验，所述接收机根据所述校验确定各所述编码数据块是否被正确接收，并反馈反映各所述编码数据块是否被正确接收的信息，所述自动重传控制方法包括：
响应接收步骤，所述响应接收步骤用于接收从所述接收机反馈的所述信息；
重传判断步骤，所述重传判断步骤根据所述响应接收步骤所接收的信息，确定需要重传的编码数据块；以及
数据获取步骤，在需要重传的编码数据块的数目多于一个时，所述数据获取步骤获取各被所述重传判断步骤判断为需要重传的所述编码数据块的数据的一部分，进行重新组合，形成重传编码块。
参照以下的说明和附图，本发明的这些和进一步的方面和特征将变得更加清楚。在所述的说明和附图中，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
参照以下的附图可以更好地理解本发明的很多方面。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，使其相对于在依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件变得更大。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。
附图说明
附图示出了本发明的优选实施例，构成了说明书的一部分，用于与文字说明一起进一步详细地阐释本发明的原理。其中：
图1示意性地示出了HARQ系统的结构图；
图2示出了一般HARQ系统的数据帧和重传的时序示意图；
图3示出了依据编码块重传的技术方案的数据包结构的示意图；
图4示出了依据本发明的一种实施方式的HARQ发射机结构图；
图5示出了根据本发明的一种实施方式的发射机处的重传处理方法的示意流程图；
图6示出了无重传数据时的数据获取和编码处理的示意图；
图7示出了从源数据缓存中获取重传数据和编码处理的示意图；
图8示出了从编码块数据缓存中获取重传数据和编码处理的示意图；
图9示出了依据本发明的一种实施方式的拆分重组的示意图；
图10示出了根据本发明的另一种实施方式的发射机处的重传处理方法的示意流程图；
图11示出了依据本发明的一种实施方式的HARQ接收机结构图；以及
图12示出了编码块拆分重传的接收端合并示意图。
具体实施方式
下面以一般的单天线通信系统为例，参照附图来对本发明的方法和装置进行说明。但应该注意的是，本发明可应用于单天线通信系统，同样也可以应用于MIMO-OFDM的多天线系统或者CDMA系统中。对于一般的Internet网络数据重传，本发明也是适用的。
图4示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的发射机的结构图。如图4所示，根据本发明的一种实施方式的发射机包括源数据缓存单元201、编码单元202、CRC添加单元203、调制单元204、发射天线(Tx)207、编码块数据缓存单元208、MCS控制器206以及ARQ控制器205。其中，ARQ控制器205包括响应接收单元2051、重传判断单元2052、数据获取单元2053以及格式通知单元2054。在本发明的不同实施方式中，也可以没有编码块数据缓存单元208和/或格式通知单元2054。
图5示出了根据本发明的一种实施方式的发射机处的重传处理方法的示意流程图。下面结合图4和图5对本发明一种实施方式的发射机处的处理进行说明。
首先，在步骤1101，由ARQ控制器205的响应接收单元2051接收来自接收机的ACK/NACK反馈信息。
该ACK/NACK反馈信息的格式可以由收发双方约定。例如针对图2和图3所示的一帧具有4个数据包、每个数据包具有4个子包的情况，根据一种实施方式，可以使用一个16比特的字来反馈ACK和NACK信号。其中最前面的4个比特表示第一个数据包的四个子包，随后的四个比特表示第二数据包的四个子包，再随后的四个比特表示第三个数据包，最后的四个比特表示第四个数据包。对于最前面的四个比特，如果第一个比特为1，则表明该第一个数据包中的第一个子包出错，如果第一个比特为0，则表明该第一个数据包中的第一个子包被正确接收。如果第二个比特为1，则表明该第一个数据包中的第二个子包出错，如果第二个比特为0，则表明该第一个数据包中的第二个子包被正确接收。依此类推。
在另一种实施方式中，可以预先定义各种状态，并进行编号。接收机发送该编号，发射机根据从接收机接收的编号，确定出错的包和子包。
当在步骤1101中由接收响应单元2051接收到ACK/NACK反馈信息之后，在步骤1102和1103中由重传判断单元2052判断是否有需要重传的编码块以及编码块是否多于1个。可以根据以上约定的信息格式或数字编号来确定是否有需要重传的编码块以及需要重传的编码块的位置和数目。在不存在需要重传的编码块或重传的编码块的数目为一个时，可以在步骤1104由数据获取单元2053进行常规的数据获取处理。
图6示出了在没有数据编码块需要重传时的数据获取和编码处理的示意图，其中功能框图上方表示相应的数据结构，设每次传输的数据包占用的资源块固定，共包含4个编码块。如图6所示，在没有需要重传的编码块时，由数据获取单元2053从源数据缓存201中获取新的数据。将获得的数据分成若干子包(SubPacket，SP11-SP14，其中SPij表示第i次传输的第j个子包，下同)，然后送入编码器202，编码器根据MCS控制器206产生的编码方式对这些子包进行编码，生成编码块(CodeBlock，CB11-CB14，CB11是SP11编码后的比特序列，CBij表示第i次传输的第j个编码块)。在本文后续描述中，子包SP是指编码前的源比特数据，编码块CB是指编码后的比特数据，一个子包经过编码器之后，对应一个编码块，根据上下文，编码块也可指编码块及其CRC的组合。在接收端，数据是按照编码块为单位进行解码的。然后由CRC添加单元为各个编码块分别加CRC校验码(CRC1-CRC4)。加完校验码之后的数据进入调制器204。在存在编码块数据缓存单元208的情况下，加完校验码之后的数据还同时被送入编码块数据缓存单元208存储。调制器204根据MCS控制器206确定的调制方式对数据进行调制，生成调制符号序列，送往发射天线207进行发射处理(步骤1106)。此时，不从编码块数据缓存208中提取所存储的之前发送的编码块。
图7和图8示出了有重传数据块时，生成重传数据的两种方法，即步骤1105的两种处理方法。如前所述，编码块数据缓存单元208保存当前帧的编码数据加校验码的比特序列。因而，在编码块数据缓存单元208的实施方式中，如果有数据需要重传，则将相应的数据编码块从编码块数据缓存单元208中取出即可。如果没有编码块数据缓存单元208，在需要重传时，发射端要从源数据缓存单元201中再次读取需要重传的源数据子包并再次编码。图7和图8分别示出了从源数据缓存单元201和编码块数据缓存单元208中取需要重传的数据的处理过程。在图7中，重新从源数据缓存单元201中提取需要重传的2个子包SP12，SP13，再次编码生成CB12和CB13并分别加CRC，然后拆分重组成新的编码块CB22。在图8中，这些数据从编码块数据缓存单元208中获取，这可以节省重传数据块的编码过程，但需要更多的缓存空间。编码块数据缓存单元208保存了未确认是否正确接收的调制前数据块系列。如果上次传输的所有数据返回ACK信号，则编码块数据缓存单元208删除保存的相应数据。
图8示出了根据本发明的一种实施方式，在存在编码块数据缓存单元208的情况下，多于一个的数据编码块需要重传时的数据获取和编码处理示意图。如图8所示，在第一次传输时有2个数据块CB12，CB13(对应的源数据子包分别是SP12，SP13)出错需要重传时，数据获取单元2053从源数据缓存单元201中获取3个子包的新数据(SP21，SP23，SP24)，送入编码器203，加CRC，并将当前的新编码数据块存入编码块数据缓存单元208。然后从编码块数据缓存单元208中取出需要重传的两个块CB12及其CRC以及CB13及其CRC，将其各取一部分组成新的编码块，称之为CB22。在此CB12和CB13是包括其CRC校验码的数据，它们组成CB22时，MCS不变，编码块长度也不变，拆分重组只是将CB12或者CB13的部分比特数据放到CB22的特定位置。例如CB12＝{x1，x2，x3，x4}，CB13＝{y1，y2，y3，y4}，组合成CB22＝{x1，y1，x3，y4}等。在拆分重传块里，CRC也和数据比特一样处理。这样，第二帧传输的数据的4个编码块为{CB21，CB22，CB23，CB24}，其中CB21、CB23和CB24为新的编码块，CB22为重传编码块，包含出错块CB12和CB13的各一部分(分别由CB22a和CB22b表示，见图12)。
通过拆分重组，可以使重传编码块的数目少于根据来自接收端的反馈确定的未被正确接收的编码块的数目。
图9示出了上述过程的反馈信息和重传数据块时序示意图。本文将多于一个的数据编码块需要重传时，数据获取单元2053对存储在码块数据缓存单元208中的或重新获得的需要重传的编码块数据进行的处理称为拆分重组，对应图5的步骤1105。
当需要重传时的数据编码块个数为1个时，可以对整个出错数据块进行重传，这等同于一般的HARQ；或者等待直到出错数据包个数大于1时，再进行拆分重组后重传。
数据块的拆分方式可以由收发双方约定，也可以由发射端自行决定后通知接收端。格式通知单元2054向接收机通知在编码块中所提取的部分以及对这些部分的组合(步骤1110)。格式通知单元2054以及步骤1110都是可选的而不一定是必须的。
下面进一步说明重传时数据块不同的拆分方式。例如图9所示的情况，设编码块CB12的比特序列为{b10，b11，b12，b13，b14，b15}，编码块CB13的比特序列为{b20，b21，b22，b23，b24，b25}，则拆分合并的CB22可以为{b10，b11，b12，b23，b24，b25}，或者{b10，b21，b12，b23，b14，b25}，即前后半部分比特合并和比特交叉合并。也可以采用其他的拆分合并方式，例如形成{b13，b14，b15，b20，b21，b22}等。
在一种实施方式中，不管有多少校验出错的编码块，都取校验出错的编码块的三分之一数据进行重传。即，如果有三个编码块校验出错，则取这三个校验出错的编码块的各自的三分之一数据，由这些数据组成新的待重传的子包。很显然，本领域的技术人员可以根据实际情况调整从待重传的校验出错的编码块中取出的数据的比例。例如可以取二分之一、四分之一、五分之一等。
此外，从各待重传的校验出错的编码块中取出的数据的比例可以不同，例如在有三个编码块校验出错的情况下，可以分别取这三个校验出错的编码块的数据二分之一、三分之一和六分之一。这可能是根据从接收方反馈的可靠性信息确定的。另外，在包中各编码块的长度不同时，可以根据这些长度的不同而进行不同比例的提取，例如从长度长的编码块中少取一些数据，从长度短的编码块中多取一些数据，或者相反。
在另一实施方式中，可以不管从接收方反馈了有多少个校验出错的编码块，每次都以一个编码块进行重传。例如如果反馈为3个编码块校验出错，则各取这些编码数据块的三分之一的数据，而如果反馈为4个编码块校验出错，则各取这些编码数据块的四分之一的数据，等等。
另外，在确定拆分方式时，可以参照接收机反馈来的可靠性信息。例如，在一种实施方式中，接收机在解码前根据一个编码块的比特软信息(软信息是软入软出解码器的输入参数，用一个实数表示编码块的每一个比特可信度，该数绝对值越大表示可靠性越高，软信息的长度和编码器的输出比特数相等。经典的软信息度量如对数似然比即LLR值，也可以有其他表示方式，例如星座点距离等，但意义相同)数值的大小确定那部分比特的可靠性较低，并将该信息反馈给发射端(发射机)。发射端针对反馈的软信息位置信息做拆分重传，以获得更好的合并增益，当然这会增加反馈链路的开销。例如上述编码块中，假如CB12第一次传输时前半部分比特的软信息可靠性较低(LLR绝对值较小)，而CB13的后半部分比特软信息可靠性较低时，{b10，b11，b12，b23，b24，b25}的重传方式较好。此时，若一个编码块的软信息可靠性较低的比特比较多，则可以提高从该编码块中提取的部分的比例。
此外，并不是每次重传时，都重传校验出错的编码块的固定部分，而是可以根据情况进行调整。例如可以根据是奇数次重传还是偶数次重传而选取不同的部分。例如在反馈为两个编码块校验出错时，在奇数次重传时，重传2个出错编码块的前半部分，偶数次重传时2个出错编码块的后半部分。又例如当一个校验出错的编码块的重传次数已经较多(例如大于特定阈值)时，可以增多该编码块的重传数据的数量。
数据块(编码块或数据包)拆分组合的方式可以有很多，其关键是重传的数据块和第一次传输时的数据块的对应比特位置传输的是同样的信息。这样只要接收端知道重传编码块中每个比特对应以前传输的编码块的位置信息，就能对其进行软信息合并，带来合并增益。因此，当MCS或者编码块大小改变时，只要接收端能找到重传的数据和以前传输的数据的对应比特位置，就可以进行对应位的软信息合并。当MCS或者编码块长度改变时，传递重传比特的位置信息会占用较多的链路开销，影响系统吞吐量的提升。
需要强调的是，尽管在上面的说明中，如图9所示，是以一个数据包中的编码块出错作为示例的，但本发明的并不因此受限。以上说明中的校验出错的编码块可以指一帧中不同的数据包中的校验出错的编码块。此时，例如发射端可以对这两个出错的数据编码块进行拆分重传。
另外，在另一种情况下，接收机只反馈帧中数据包的校验结果。在这种情况下，帧中数据包也可能并不是按照编码块编码的，例如图2所示的情形。这时发射端不能知道包内那些块出错。此时，可以以数据包为单位进行拆分重传，这样，也能细化重传的颗粒度。
图10示出了依据本发明再一种实施方式的发射机处的重传处理方法的示意流程图。
此时，如图10所示，首先在步骤1101′，接收接收机反馈的ACK/NACK信息，此时接收机反馈的ACK/NACK信息只包含帧中数据包的校验信息。然后，在步骤1102′，判断是否有需要重传的数据包。如果有(步骤1102′，是)，则进而判断是否已经超过了限定的重传次数(步骤1103′)。如果超出了限定的重传次数，则在步骤1104′按常规的方法获取数据。即，获得新数据并打包等。如果还未超出重传限定次数，则在步骤1105′中，获取需要重传的各个数据包的一部分，将这些部分组合组成一个或更多个重传数据包，与其他新数据包一起，在步骤1106′中，对数据包进行调制及后续处理。与针对图7和图8描述的情况类似，在步骤1105′中，既可以直接从存储编码后的重传数据包的存储单元中直接取得需重传的数据包的特定部分，也可以先根据需要重传的数据包的源数据，重新获得需要重传的数据包，并从重新获得的需要重传的数据包中提取特定部分。
通过拆分重组，可以使重传数据包的数目少于根据来自接收端的反馈确定的未被正确接收的数据包的数目。
重传的数据拆分格式和位置在可以在下行控制信令里告知接收端，此时上行反馈链路开销较小，但下行链路占用了一定的资源。这可以根据业务的要求灵活选择。例如在TDD系统中，一帧下行数据包括信令，导频和载荷数据等，一般控制信令部分先于数据被接收解码，然后根据事先约定的信令编码方式获取重传数据的拆分格式和位置，再对后续的相应数据进行拆分合并操作。
发射机(例如格式通知单元2054)在下行控制信令中向接收端通知重传的数据拆分格式和位置的方式例如可以如下所述。
例如在图2和图3所示的一帧有4个数据包，各数据包有4个编码块的情况下，对于从每个出错编码块取一半数据合并到一个编码块的技术方案，该通知例如可以采用这样的字段。
  位0-3   位4-7   位8-11   位12-13
  重传编码块的位置   第一个出错编码块编号   第一个出错编码块编号   编码格式00：前一编码块的前半部分和后一编码块的后半部分顺序合并，例如，{b10，b11，b12，b23，b24，b25}01：前一编码块的后半部分和后一编码块的前半部分顺序合并，例如，{b13，b14，b15，b20，b21，b22}10：前一编码块和后一编码块交叉合并，例如{b10，b21，b12，b23，b14，b25}11：前一编码块的前半部分和后一编码块的前半部分顺序交叉合并，{b13，b20，b14，b21，b15，b22}
如果方案更复杂，或方案包含的选项更多，则相应的字段也会更加复杂。本领域技术人员可以根据实际的需要对通知的格式进行调整。
类似的编码格式在TDD和FDD系统中均可应用，在TDD系统中，信令和数据可以在一个下行时间段的不同时刻发出。在FDD系统中，信令通过专用频段，和数据同时发出。
另外，不同的拆分和合并方式可以由收发双方事先约定，用一组固定的编码来表示一个数据包内重传的相应的重传包位置和编码方案。例如，对图8中的4个编码块拆分重传时，除了用4个比特表示相应数据块的ACK/NAK信号，再增加4个反馈比特表示接收端希望的拆分格式，比如{1110}表示发射端在第2个块放重传数据，且在奇数次重传时重传2个出错编码块的前半部分，偶数次重传时对2个出错块的后半部分；{1101}表示在第1个块放重传数据，其他操作和前面一项相同，等等。这样接收端在收到重传数据时无需信令信息就可以完成拆分合并。这种方法节约了下行控制信令的资源，但代价是上行反馈信息开销稍大，需要更多的反馈比特表示接收端希望的拆分和位置信息。
图11示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的接收机的结构图。如图11所示，在本发明的一种实施方式的接收机部分，首先由接收天线301接收数据，然后由信道估计单元308根据导频或者训练序列进行信道估计，MCS选择器309根据信道信息计算合适的调制和编码方式，并反馈给发射端。另一方面，解调单元302对数据进行解调。在解码器303对解调后的数据进行解码之前，由ARQ控制单元307的重传数据判断单元3071判断当前数据是新数据还是重传数据，这可以根据下行信令部分的指令决定也可以根据接收端保存的ACK/NAK序列判断。如果是新数据，直接解码并进行CRC校验；如果是重传数据，则由位置判断单元3072确定重传的位置和编码方式，并由数据合并单元3073在接收缓存306中找到相应位置的数据进行软信息合并，然后送入解码器303。解码器303对接收的新数据或经合并的数据进行解码，并由CRC校验单元304对解码后的比特进行CRC校验。如果校验正确则反馈ACK信号，且输出正确接收的数据；否则反馈NAK信号，并将当前数据块解码前的比特软信息保存到接收缓存序列中，如图11中控制开关3074所示。
图12示出了接收端的合并操作。针对图9所示的重传的情况，如图12所示，首先将重传的编码块CB22拆分为CB22a和CB22b两部分，然后对子块CB22a和CB12的对应比特位置进行软信息合并，并对子块CB22b和CB13进行软信息合并。重传时MCS不变，对应位的合并也较为简单，即将相应比特位的LLR值相加。合并后的编码块表示为CB12’和CB13’，然后分别送入解码器解码。图12中假设CB22a和CB22b分别是CB12和CB13的前半部分，其长度恰好组成一个完整的编码块。这种合并能有效降低误码率，而且可以实现编码块的部分重传。和图2中的整个数据包重传的HARQ相比，拆分重传在同样的时间内，能够传输更多的数据。
上述合并方式对于CC(Chase Combining)而言合并是显然的；对IR(递增冗余)方式，本方法也同样适用，可以将各编码块需要重传的冗余比特信息进行拆分重传。这对于IR而言，也等效于动态调整码率结构。不同的拆分比例会进一步细化重传的颗粒度。本发明拆分的依据就是重传数据和原始数据的比特位置是一一对应的，在接收端进行软信息合并时，只需对对应位置的软信息相加即可。
如果重传后数据仍然无法正确接收，可以进行多次重传。第二次重传的数据格式选择可以由收发双方约定，也可以由发射端通过信令告知接收端。当信道条件特别恶劣，重传次数达到某个上限时，该数据包被丢弃。
当各编码块在发射端都组成独立的调制序列时，也可以以调制符号为单位对编码块进行拆分重传操作。此时接收端进行符号合并。
HARQ编码块合并方法，可以基于比特软信息(LLR)合并，也可以对调制符号进行能量合并(Chase Combining)。如果是后者，则重传的数据由调制后的符号组成，接收端合并是在解调之前。
本发明提出了一种基于数据编码块拆分的混合自动重传(HARQ)的方法和装置。该方法对需要重传的编码块进行删余或拆分后组合成新的编码块进行重传。接收端再做反向操作进行合并接收。这种方法细化了HARQ重传数据的颗粒度，能够进一步提高系统的吞吐量，接收机的处理和信令控制也较为简单。该本文中数据编码块的编码可以是Turbo码(CTC)，卷积码(CC)或者低密度校验码(LDPC)等。
上述的HARQ系统反馈信息可以是各编码块和整个数据包的ACK/NACK信号，也可以包括更多的信息，如比特LLR值小于一定阈值的编码块位置，这样发射端可以对重传数据进行有选择的拆分组合。
上述HARQ方法可以工作于通信系统中上行链路和下行链路，对TDD和FDD模式均适用。

Claims (10)

1、一种自动重传控制器，所述自动重传控制器用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的发射机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括一个或更多个编码数据块，各所述编码数据块具有针对该编码数据块自身的校验，所述接收机根据所述校验确定各所述编码数据块是否被正确接收，并反馈反映各所述编码数据块是否被正确接收的信息，所述自动重传控制器包括：
响应接收单元(2051)，所述响应接收单元(2051)用于接收从所述接收机反馈的所述信息；
重传判断单元(2052)，所述重传判断单元(2052)根据所述响应接收单元(2051)所接收的信息，确定需要重传的编码数据块；以及
数据获取单元(2053)，在需要重传的编码数据块的数目多于一个时，所述数据获取单元(2053)获取各被所述重传判断单元(2052)判断为需要重传的所述编码数据块的数据的一部分，进行重新组合，形成重传编码块。
2、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述数据获取单元(2053)获取各所述需要重传的编码数据块的一半数据、三分之一数据或四分之一数据，形成所述重传编码块。
3、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述数据获取单元(2053)从各需要重传的编码数据块中获得的数据占该数据块的比例相互之间不完全相同。
4、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述接收机还反馈未被正确接收而需要重传的编码数据块的各部分的接收可靠性的信息，所述数据获取单元(2053)根据所述接收可靠性获取各所述需要重传的编码数据块的未被可靠接收的部分，形成所述重传编码块。
5、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述自动重传控制器还包括格式通知单元(2054)，用于向所述接收机通知所提取的编码数据块的部分，以及对这些部分的组合。
6、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其特征在于，所述发射机和所述接收机工作于TDD模式或FDD模式。
7、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其中所述编码数据块是Turbo码编码、卷积码编码或LDPC码。
8、根据权利要求1所述的自动重传控制器，其中所述数据获取单元根据待重传的数据块的长度和块数，而获取各待重传的数据块的不同部分。
9、一种自动重传控制器，所述自动重传控制器用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的发射机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括针对该数据包自身的校验，所述接收机根据所述校验确定各所述数据包是否被正确接收，并反馈反映各数据包是否被正确接收的信息，所述自动重传控制器包括：
响应接收单元(2051)，所述响应接收单元(2051)用于接收从所述接收机反馈的所述信息；
重传判断单元(2052)，所述重传判断单元(2052)根据所述响应接收单元(2051)所接收的信息，确定需要重传的数据包；以及
数据获取单元(2053)，在需要重传的数据包的数目多于一个时，所述数据获取单元(2053)获取被所述重传判断单元(2052)判断为需要重传的数据包的数据的一部分，进行组合，形成重传数据包。
10、一种重传块重组装置，用于包括发射机和接收机的自动重传系统中的接收机，所述发射机向所述接收机发送包含多个数据包的帧，各数据包包括一个或更多个编码数据块，所述一个或更多个所述编码数据块中的一个或更多个是重传编码块，所述重传编码块具有被所述接收机指出各需要重传的编码数据块的各一部分，所述接收机接收从所述发射机发送来的所述帧，所述重传块重组装置包括：
重传部分确定单元，确定所接收的帧中哪一部分包括所述重传编码块，并确定所述重传编码数据块的各部分对应于各所述需要重传的编码数据块的哪一部分；以及
合并单元，根据所述重传部分确定单元所确定的结果，将所述重传数据块与存储单元中存储的所述需要重传的编码数据块合并。
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