CN101854230B - 一种提高通信系统重传效率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信系统传输技术领域，尤其涉及一种提高通信系统重传效率的装置及方法。本发明的异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。本发明通过异或编码器可以将发射端重传给接收端的多个比特序列合并后传输，接收端利用多数据包检测器从组合数据包中还原出各个重传的比特序列，从而节省了发射端到接收端重传时的资源，进而提高通信系统的重传效率。

Description

一种提高通信系统重传效率的装置及方法

技术领域

本发明涉及通信系统传输技术领域，尤其涉及一种提高通信系统重传效率的装置及方法。

背景技术

如图1所示，在目前的通信系统中，在初始化阶段，发射端传输给接收端的M个消息P_j(1≤j≤M)先经过信道编码后，得到M个二进制编码码字序列D_j(1≤j≤M)，并将D_j(1≤j≤M)缓存在接收端。在传输阶段，利用M个速率匹配器从M个编码码字序列D_j(1≤j≤M)挑选出指定长度的M个比特序列S_j(1≤j≤M)后，直接传输给接收端。如图2所示接收端将接收来的M个软比特序列经过解速率匹配后得到M个软编码码字比特序列

将

输入到信道译码器进行译码后，得到M个消息接收端对M个消息

进行循环冗余校验(CRC)后，反馈校验结果。对于没有成功通过CRC校验的消息，发射端将重新传输该消息对于的编码码字序列。这种自动请求重传结合前向纠错编码的技术被称为混合自动请求重传，混合自动请求重传技术被广泛应用在目前的各种通信系统中，以为通信系统提供可靠的物理层链路。在目前的通信系统中，在一条点对点的链路上传输的多个比特序列都是独立进行自动请求重传，即发射端将接收端没有准确接收的多个消息对应的编码码字序列分别经过速率匹配后直接传输给接收端。这种发射端独立地重新传输多个比特序列的方法，效率较低。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种提高通信系统重传效率的装置及方法，以显著提高发射端到接收端的重传效率。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种提高通信系统重传效率的装置：

异或编码器，所述异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；

多数据包检测器，所述多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。

所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}$

其中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，s_j，n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，并且1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算。

所述多数据包检测器利用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列

为先验信息，从接收到的组合数据包

中计算出发射端重传的各个软比特序列

A表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合，

表示本次传输时接收端接收到的组合数据包。

所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}$

M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用α_j＝1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；用α_j＝0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，s_j，n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算。

所述多数据包检测器采用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列

为先验信息，从接收到的组合数据包

中计算出发射端重传的各个软比特序列

B表示集合{α₁，…，α_j，…α_M}中不等于‘0’的元素的索引，

表示本次传输时接收端接收到的组合数据包。

一种提高通信系统重传效率的方法：

A.对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；

B.从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的序列。

所述步骤A进一步包括以下子步骤：

①计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

②计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

③用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

④采用下述公式对各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位异或运算，

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}$

M表示重传的二进制序列的数目，s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算；

⑤将组合数据包C传输给接收端。

所述步骤B进一步包括以下子步骤：

①接收端利用下述公式计算出各个重传序列：

M表示重传的二进制序列的数目，A表示参与异或编码的比特序列的集合，

表示接收端接收到的组合数据包，

表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的软比特序列，

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列；

②删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特；

③解速率匹配；

④信道译码。

所述步骤A进一步包括以下子步骤：

①计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

②计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

③用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

④采用下述公式对各个二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位加权异或运算：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}$

M表示二进制序列的数目，α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用α_j＝1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息，用α_j＝0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算。

⑤将组合数据包C传输给接收端。

所述步骤B进一步包括以下子步骤：

①接收端采用下述公式计算出各个重传序列：

M表示重传的二进制序列的数目，B表示集合{α₁，…，α_j，…α_M}中不等于‘0’的元素的索引，

表示接收端接收到的组合数据包，

表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败软比特序列；

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列；

②删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特；

③解速率匹配；

④信道译码。

本发明具有以下优点和积极效果：

通过异或编码器可以将发射端重传给接收端的多个比特序列合并后传输，接收端利用多数据包检测器从组合数据包中还原出各个重传的比特序列，从而节省了发射端到接收端重传时的资源，进而提高通信系统的重传效率。

附图说明

图1是现有技术中通信系统的发射端信道编码过程。

图2是现有技术中通信系统的发射端传输过程。

图3是本发明中异或编码器的实现装置之一。

图4是本发明中异或编码器的实现装置之二。

图5是本发明中多数包检测器的实现装置之一。

图6是本发明中多数包检测器的实现装置之二。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明：

本发明提出的提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测器，异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。

实施例1

一种提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测器，其中异或编码器对输入的各个二进制序列进行逐比特异或运算，并输出经过异或操作后的组合数据包；当输入异或编码器的各个比特序列的长度不一致时，将各个比特序列用‘0’补齐，以和最长比特序列的长度一致。

嵌入到发射端的异或编码器利用公式(1)，计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}---\left(1\right)$

公式(1)中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目；s_j，n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特；c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特；并且1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算，也就是异或运算。

异或编码器可以采用图3所示的装置：

重传时，编码码字比特序列D_j(1≤j≤M)经过速率匹配后得到M个比特序列S_j(1≤j≤M)，将S_j(1≤j≤M)进行异或运算后得到组合数据包C，然后将C传输给接收端。

和图3所示的异或编码器对应，多数包检测器可以采用图5所示的装置，用于从接收到的组合数据包中计算出各个重传的软比特序列。

重传时，接收端利用下述公式(2)以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列

为先验信息，从接收到的组合数据包

中，计算出发射端重传的各个软比特序列

A表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合；

表示本次传输时接收端接收到的组合数据包。

删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特后，对

进行解速率匹配和信道译码。

实施例2

一种提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测器，异或编码器对输入的各个二进制序列进行逐比特加权异或运算，并输出经过加权异或操作后的组合数据包；当输入异或编码器的各个比特序列的长度不一致时，将各个比特序列用‘0’补齐，以和最长比特序列的长度一致。

嵌入到发射端的异或编码器利用公式(3)，计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}---\left(3\right)$

公式(3)中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值可以是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息(Negative Acknowledgement，NACK)，即用α_j＝1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；反之，用α_j＝0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息。s_j，n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特。c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特。并且，1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度；‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算，也就是异或运算。

异或编码器还可以采用图4所示的装置：

重传时，编码码字比特序列D_j(1≤j≤M)经过速率匹配后得到M个比特序列S_j(1≤j≤M)，将S_j(1≤j≤M)加权后，再经过异或运算后得到组合数据包C，然后将C传输给接收端。

和图4所示的异或编码器对应，多数包检测器可以采用图6所示的装置，用于从接收到的组合数据包中计算出各个重传的软比特序列。

重传时，接收端利用下述公式(4)以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列为先验信息，从接收到的组合数据包

中，计算出发射端重传的各个软比特序列

B表示集合{α₁，…，α_j，…α_M}中不等于‘0’的元素的索引；

表示本次传输时，接收端接收到的组合数据包。

删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特后，对

进行解速率匹配和信道译码。

本发明还提供了一种提高通信系统重传效率的方法，具体方法如下：

实施例3

一种提高通信系统重传效率的方法，该方法在发射端对各个重传的二进制序列进行异或编码，在接收端再从组合数据包中检测出各个重传的序列。具体方法如下：

在发射端：

步骤1.计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

步骤2.计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

步骤3.用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，可以在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

步骤4.对各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位异或运算，方法如公式(5)所示；

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}---\left(5\right)$

步骤5.将组合数据包C传输给接收端。

在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特；c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特；并且1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算，也就是异或运算。

在接收端：

步骤1.接收端利用公式(6)检测出各个重传序列

步骤2.删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特；

步骤3.解速率匹配；

步骤4.信道译码。

在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；A表示参与异或编码的比特序列的集合；

表示接收端接收到的组合数据包；

表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的软比特序列；

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列。

实施例4

一种提高通信系统重传效率的方法，该方法在发射端对各个二进制序列进行加权异或编码，在接收端再从组合数据包中检测出各个重传的序列。具体方法如下：

在发射端：

步骤1.计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

步骤2.计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

步骤3.用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，可以在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

步骤4.对各个二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位加权异或运算，方法如公式(7)所示；

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}---\left(7\right)$

步骤5.将组合数据包C传输给接收端。

在本实施例的上述步骤中，M表示二进制序列的数目。α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值可以是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息(Negative Acknowledgement，NACK)，即用α_j＝1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；反之，用α_j＝0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息。s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特。c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，并且，1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度。‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算，也就是异或运算。

在接收端：

步骤1.接收端利用公式(8)恢复出各个重传序列

步骤2.删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特；

步骤3.解速率匹配；

步骤4.信道译码。

在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；B表示集合{α₁，…，α_j，…α_M}中不等于‘0’的元素的索引；

表示接收端接收到的组合数据包；

表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的软比特序列；

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列。

Claims (5)

1.一种提高通信系统重传效率的装置，其特征在于，包括：

异或编码器，所述异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；

多数据包检测器，所述多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列；

所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}$

其中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，s_j,n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，并且1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算；

所述多数据包检测器利用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列

为先验信息，从接收到的组合数据包

中计算出发射端重传的各个软比特序列 ${\hat{S}}_j(1\≤j\≤M):$

A表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合，

表示本次传输时，接收端接收到的组合数据包。

2.根据权利要求1所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于：

所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}$

M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用α_j=1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；用α_j=0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，S_j,n表示比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算，也就是异或运算。

3.根据权利要求2所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于：

所述多数据包检测器采用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列

为先验信息，从接收到的组合数据包

中计算出发射端重传的各个软比特序列 ${\hat{S}}_j(1\≤j\≤M):$

B表示集合{α₁，…,α_j,…α_M}中不等于‘0’的元素的索引，表示本次传输时，接收端从接收到的组合数据包。

4.一种提高通信系统重传效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；

B．从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传序列；

所保护步骤A进一步包括以下子步骤：

①计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

②计算出各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

③用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

④采用下述公式对各个重传的二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位异或运算,

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{j,n}$

M表示重传的二进制序列的数目，s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，∑表示二进制加法运算，也就是异或运算；

⑤将组合数据包C传输给接收端；

所述步骤B进一步包括以下子步骤：

①接收端利用下述公式计算出各个重传序列：

M表示重传的二进制序列的数目，A表示参与异或编码的比特序列的集合，

表示接收端接收到的组合数据包，

表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的软比特序列，

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列；

②删除重传序列

中补‘0’位置上的软比特；

③解速率匹配；

④信道译码。

5.一种提高通信系统重传效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；

B．从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传序列；

所述步骤A进一步包括以下子步骤：

①计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)的长度；

②计算出各个二进制序列S_j(1≤j≤M)长度中的最大值N；

③用‘0’将长度小于N的二进制序列S_j(1≤j≤M)补齐到长度N，在相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；

④采用下述公式对各个二进制序列S_j(1≤j≤M)进行逐位加权异或运算：

$c_n=\underset{j=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_j\·s_{j,n}$

M表示二进制序列的数目，α_j表示对第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用α_j=1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息，用α_j=0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，s_j，n表示第j个比特序列S_j(1≤j≤M)的第n个比特，c_n表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1≤n≤N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，‘·’表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算，也就是异或运算；

⑤将组合数据包C传输给接收端；

所述步骤B进一步包括以下子步骤：

①接收端采用下述公式计算出各个重传序列：

M表示重传的二进制序列的数目，B表示集合{α₁，…,α_j,…α_M}中不等于‘0’的元素的索引，

表示接收端接收到的组合数据包，表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败软比特序列;

表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列；

②删除重传序列中补‘0’位置上的软比特；

③解速率匹配；

④信道译码。

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