CN101626286B - 重传调制发送和接收方法及通信系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种重传信号的发送方法、接收方法及一种通信系统。所述发送方法包括步骤：按照第一星座图对信号进行第一调制并发送得到的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点；当需要重传时，按照与第一星座图不同的第二星座图对信号进行第二调制并发送得到的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点。利用本发明的重传方法，提高了重传的性能，并且能够降低进行三次传输的数据包数目，从而提高系统容量。

Description

重传调制发送和接收方法及通信系统

技术领域

本发明总体上涉及无线移动通信技术领域，更具体地，涉及一种重传调制发送和接收方法及使用该方法的通信系统。

背景技术

HARQ(混合自动重发请求)是一种差错控制技术，其目的在于保证信息的可靠性。在HARQ中，接收端首先进行前向纠错(FEC)，如果依然不能正确解调，则要求发送端重新发送数据。因此，HARQ避免了FEC需要复杂的译码设备以及自动重发请求(ARQ)方式中信息连贯性差的缺点，并能使整个系统误码率很低。

比特重排在高阶调制的HARQ中也发挥了重要作用。在移动通信系统中，为了不增加带宽同时提高数据传输速率，通常采用M阶正交幅度调制(M-QAM)的方案。但是高阶调制本身是一种不等差错保护调制，对于M＞4，映射到M-QAM符号上的各个比特的误比特率(BER)性能是不同的。处于星座图内围的点能量较小，容易受到衰落，构成这些符号的比特可靠性较差。相比之下，构成外围点的比特可靠性较好。比特重排正是为了避免某些比特始终受到衰落，改变重传中各符号对应的星座位置，使接收端解调合并后比特可靠性趋于均匀且总体得到提高，进而提高系统的吞吐量。从HARQ实现的角度看，比特重排改变了数据的星座映射的版本，为速率匹配产生的数据版本进行补充，进一步给重传合并带来增益。

图1示出了传统的16QAM调制比特映射方式的星座图，其中比特的映射顺序为i₁i₂q₁q₂，i₁取0和1分别对应了右半和左半平面的星座点，i₂取0和1分别对应了中间和两侧的星座点。这样i₁取1的星座点和取0的星座点间的平均距离要大于i₂的，在接收端i₁的可靠性大于i₂的。因此，在基于HARQ进行重传时，如图2所示，星座图中的i₁和i₂交换位置使得上次传输时采用高可靠性映射传输的数据比特，在重传中则采用低可靠性映射进行传输。

目前，比特重映射的方法已经成为高速分组接入(HSPA)的HARQ标准，LTE也基本沿袭这一方法。

根据传统方法的接收端的处理如图3所示。在接收端，首先对每次接收到的信号分别进行解调，然后对解调后的软值进行合并。即先解调再合并。传统的方法中，在每次进行解调时，仍然按照传统的星座点进行解调。已知的是，解调的性能好坏和星座点的最小距离有关，调制阶次越高，其星座点间的最小距离越小，该最小距离距离决定了解调的分辨能力和模糊度。在接收端进行处理，对软值进行合并，其软值受限于原有的星座图最小距离，合并处理是对有一定模糊度信号的再加工。

同时，传统的方法在于首先分别对接收信号进行解调，然后对其结果合并，相当于每个数据进行了两次解调。由于每次解调的星座点间的最小距离都与原始调制星座图相同，它无法利用具有更大最小距离的星座图解调来提高系统性能。

本发明的思想在于，在发送端，在首次传输和重传采用不同的星座图;在接收端，在解调之前对信号进行合并，然后对合并信号利用具有较大最小距离的新的解调星座图进行解调，即先对第一和第二次传输的信号进行合并，得到两个新的符号，然后利用新的星座图进行解调。与原始的星座图相比，新的星座图具有更少星座点以及更大的最小星座点距离，从而能够降低系统的误码率。

发明内容

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种重传信号的发送方法，包括步骤:

按照第一星座图对信号进行第一调制并发送得到的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点;

当需要重传时，按照依赖于第一星座图的第二星座图对信号进行第二调制并发送得到的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点;其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系:在第一星座图中选取n个点，M＝n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，其在第一星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，部落在第一星座图的n个星座点之一上。

根据本发明的另一方面，提供了一种重传信号的接收方法，包括步骤:

接收按照第一星座图对信号进行第一调制的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点;

接收按照第二星座图对信号进行第二调制的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点;

对第一调制信号和第二调制信号进行合并处理，从而得到合并调制信号，并利用由选自第一星座图的n个点构成的第三星座图对合并调制信号进行解调;其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系:在第一星座图中选取n个点，M＝n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，其在第一，星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，部落在第一星座图的所述n个星座点之一上。

根据本发明的另一方面，提供了一种通信系统，包括:

发送端，按照第一星座图对信号进行第一调制并发送得到的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点;当需要重传时，按照第二星座图对信号进行第二调制并发送得到的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点;

接收端，接收来自发送端的第一调制信号和第二调制信号，对接收到的第一调制信号和第二调制信号进行合并处理，从而得到合并信号，并利用由选自第一星座图的n个点构成的第三星座图对合并信号进行解调对合并信号进行解调;

其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系:在第一星座图中选取n个点，M＝n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，其在第一星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，部落在第一星座图的n个星座点之一上。

附图说明

通过结合附图的以下详细的描述，本发明一定示例实施例的以上或其它方面、特性和优点将变得更加显而易见，附图中:

图1示出了传统的16QAM调制比特映射方式的星座图;

图2示出了传统方法的16QAM调制重传中比特重映射方式的星座图;

图3示出了传统方法中接收端处理的示意图;

图4示出了根据本发明的星座点选择的示意图;

图5示出了根据本发明的重映射方式的示意图;

图6示出了根据本发明的16QAM重映射的示例;以及

图7示出了根据本发明64QAM星座点选择的示例。

具体实施方式

下面将参考附图来详细描述本发明的优选实施方式。以下描述主要包括:i)在接收端选择解调时所采用的星座图;与调制时使用的星座图相比，解调使用的星座图具有更少的星座点，ii)根据所选择的解调星座点构造重传时的映射方式;以及iii)接收端相应的处理方法。

1)发送端的处理

在发送端，当第一次进行传输时，所使用的星座图与传统方法所使用的星座图相同。下面将描述如何根据第一次传输使用的星座图来构造重传时发送端使用的星座图。

i.选择新的星座图的星座点

如果发送端的调制星座图有m＝n*n个点，则在构造重传时使用的星座图时，从第一次传输时使用的m个星座点中选取n个星座点作为重传星座图中的对应星座点。这里，可以选择m个星座点的n个星座点，需要满足以下条件星座点的最小距离较大，并且在重传使用星座图中，在每行每列只有一个所选择的星座点。

ii.构造重映射

设所选择的星座点是c₁，c₂，…，c_n;在第一次传输中，数据的调制信号是s₁，设需要重传该调制信号，则在c₁，c₂，…，c_n查找中与s₁具有相同实部星座点，由于在新生成的星座图中每行、每列只有一个所选择的星座点，因此符合条件的星座点只有一个，设为c_i，即

real(c_i)＝real(s₁)，

其中real(·)表示提取信号的实部，那么在重传s₁时映射点的虚部与c_i相同，设在第二次传输s₁重映射的符号为s₂，有

imag(s₂)＝imag(c_i)，

其中imag(·)表示提取信号的虚部。

此外，查找在c₁，c₂，…，c_n中与s₁具有相同虚部星座点，同样，符合条件的星座点只有一个，设为c_r，即

imag(c_r)＝imag(s₁)

那么s₁在重传时映射点的实部与c_r相同，则有

real(s₂)＝real(c_r)

由此得到数据的调制信号s₁的重传映射后的符号s₂。

按照上述方式，则得到了发送端在进行重传时使用的具有M个星座点的星座图，其中M＝n*n。

2)接收端的合并处理和解调方法

可以假设是加性高斯白噪声信道，设r₁和r₂分别为第一次和第二次接收到的信号。在接收端对接收信号进行合并处理，交换第一次和第二次接收信号的虚部，得到x₁和x₂，

x₁＝real(r₁)+j*imag(r₂)

x₂＝real(r₂)+j*imag(r₁)

其中real(·)表示提取信号的实部，imag(·)表示提取信号的虚部。经过合并处理后，如果不考虑噪声的影响，所有的合并点x₁和x₂的可能取值要少于原始调制星座点。

例如，第一次调制使用的星座图有16个点，而在第二次对合并点x₁和x₂解调时所采用的星座图只有4个点，即，在发送端进行重传时从第一星座图中选择的那四个点。其详细说明将在具体实施例中描述。然后对合并信号按照新的解调星座图进行解调。

通过一个示例来解释如何构造在发送端进行重传时重映射的星座图。以采用16QAM调制信号为例，在接收端所选择的用于解调星座图如图4所示。

在第一次传输中，数据的调制信号是图5的左上角空心圆圈所指示的符号1，即

经过两次传输后，提取其r₁的虚部

与第二次接收到信号的实部构成一个新的符号，该符号只能取图4所示选定的星座点，这些星座点为

$c_1=1/\sqrt{10}+3/\sqrt{10}j$

$c_2=-3/\sqrt{10}+1/\sqrt{10}j$

$c_3=3/\sqrt{10}-1/\sqrt{10}j$

$c_4=-1/\sqrt{10}-3/\sqrt{10}j$

在c₁，c₂，c₃，c₄中，其虚部为

的星座点只有c₁，那么第二次接收信号的实部应为c₁的实部相同，因此对于

重映射后的星座点的实部应为

同样可以推得重映射后星座点的虚部，经过两次传输后，提取其r₁的实部

和第二次接收信号的虚部构成一个新的符号，该符号只可能是c₁，c₂，c₃，c₄中的一个点。在这些点中，实部是

的星座点只有c₂，那么第二次接收信号的虚部应为c₂的虚部相同，因此对于

重映射后的星座点的虚部应为

即图5中实心圆圈所示的位置。

图6示出了针对16QAM第一次传输映射方式及相应的重传下映射方式图。采用该重传映射方式，一个星座点经两次传输并合并后的信号，部会落在图4中用加粗的线表示的4个圆上。

图7给出了针对64QAM合并后用于解调的星座点的示意图。图中空心圆表示64QAM的星座图，实心圆表示从64个星座点中选中的8个星座点，由此构成解调星座图。如果数据的调制信号为符号1，即

经过两次传输后，提取其r₁的虚部

和第二次接收信号的实部构成一个新的符号，该符号只有可能取图7中所示选定的星座点，这些星座点为

$c_1=1/\sqrt{42}+7/\sqrt{42}j$

$c_2=5/\sqrt{42}+3/\sqrt{42}j$

$c_3=7/\sqrt{42}-1/\sqrt{42}j$

$c_4=3/\sqrt{42}-5/\sqrt{42}j$

$c_5=-1/\sqrt{42}-7/\sqrt{42}j$

$c_6=-3/\sqrt{42}+5/\sqrt{42}j$

$c_7=-5/\sqrt{42}-3/\sqrt{42}j$

$c_8=-7/\sqrt{42}+1/\sqrt{42}j$

在c₁，c₂，c₃，c₄，c₅，c₆，c₇，c₈中，其虚部为

的星座点只有c₁，那么第二次接收信号的实部应为c₁的实部相同，因此对于

重映射后的星座点的实部应为

同样可以推得重映射后星座点的虚部，经过两次传输后，提取其r₁的实部

和第二次接收信号的虚部构成一个新的符号，该符号只可能为c₁，c₂，c₃，c₄，c₅，c₆，c₇，c₈中一点，这些点中其实部为

的星座点只有c₈，那么第二次接收信号的虚部应为c₈的虚部相同，因此对于重映射后的星座点的虚部应为由此可以构造出重映射的符号。图7给出了64QAM第一次传输方式，以及相应第二次传输方式。采用该重传映射方式，一个点两次传输合并后信号部会落在图7中的8个实心圆点上。

如果只考虑一次重传，则采用该重传映射方法，可以提高系统性能，根据仿真结果，会有百分之十几的增益。另一方面，提高了第二次传输的性能，可以降低进行三次传输的数据包数目，从而提高系统容量。

尽管已经参考特定示例实施例示出并描述了发明，本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以进行形式和细节上的各种修改。

Claims (10)

1.一种重传信号的发送方法，包括步骤：

按照第一星座图对信号进行第一调制并发送得到的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点；

当需要重传时，按照与第一星座图不同的第二星座图对信号进行第二调制并发送得到的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点；

其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系：在第一星座图中选取n个点，M=n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，以及其在第一星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，都落在第一星座图的所述n个星座点之一上。

2.根据权利要求1所述的发送方法，其中，在从第一星座图中所选取的n个星座点构成的第三星座图中，其最小距离与第一星座图的最小距离相比较大。

3.根据权利要求2所述的发送方法，其中，由在第三星座图中与需要重传的信号在第一星座图中的星座点具有相同实部的星座点的虚部，以及在第三星座图中与需要重传的信号在第一星座图中的星座点具有相同虚部的星座点的实部，构成重传的信号。

4.一种重传信号的接收方法，包括步骤：

接收按照第一星座图对信号进行第一调制的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点；

当需要重传时，接收按照第二星座图对信号进行第二调制的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点；

对第一调制信号和第二调制信号进行合并处理，从而得到合并信号，并利用由选自第一星座图的n个点构成的第三星座图对合并信号进行解调；

其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系：在第一星座图中选取n个点，M=n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，以及其在第一星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，都落在第一星座图的所述n个星座点之一上。

5.根据权利要求4所述的接收方法，其中，在从第一星座图中所选取的n个星座点构成的第三星座图中，其最小距离与第一星座图的最小距离相比较大。

6.根据权利要求5所述的接收方法，其中，在合并处理中，交换第一调制信号和第二调制信号的虚部，从而得到合并后的调制信号。

7.一种通信系统，包括：

发送端，按照第一星座图对信号进行第一调制并发送得到的第一调制信号，所述第一星座图具有M个星座点；当需要重传时，按照第二星座图对信号进行第二调制并发送得到的第二调制信号，所述第二星座图具有M个星座点；

接收端，接收来自发送端的第一调制信号和第二调制信号，对接收到的第一调制信号和第二调制信号进行合并处理，从而得到合并信号，并利用由选自第一星座图的n个点构成的第三星座图对合并信号进行解调；

其中，所述第一星座图和第二星座图满足以下关系：在第一星座图中选取n个点，M=n*n，对于M个星座点中的每一个，其在第一星座图的实部与其在第二星座图的虚部构成的点，以及其在第一星座图的虚部与其在第二星座图的实部构成的点，都落在第一星座图的所述n个星座点之一上。

8.根据权利要求7所述的通信系统，其中，在从第一星座图中所选取的n个星座点构成的第三星座图中，其最小距离与第一星座图的最小距离相比较大。

9.根据权利要求8所述的通信系统，其中，由在第三星座图中与需要重传的信号在第一星座图中的星座点具有相同实部的星座点的虚部，以及在第三星座图中与需要重传的信号在第一星座图中的星座点具有相同虚部的星座点的实部，构成重传的信号。

10.根据权利要求7所述的通信系统，其中，在合并处理中，接收端交换第一调制信号和第二调制信号的虚部，从而得到合并后的调制信号。

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