CN101933274A

CN101933274A - 分组重传和接收的方法以及采用该方法的无线设备

Info

Publication number: CN101933274A
Application number: CN2009801034318A
Authority: CN
Inventors: V·加达姆; M·戈什; J·王
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: TWI481222B; TW200943809A; WO2009095831A1; US9397779B2; US20100284340A1; KR20100108607A; JP5676274B2; EP2238703B1; EP2238703A1; CN101933274B; JP2011511524A

Abstract

第一无线设备传递数据到第二无线设备。第一无线设备使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特生成第一数据分组，以及将该第一数据分组传输到第二无线设备。当第二无线设备没有正确地接收第一数据分组时，那么第一无线设备使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特建立第二数据分组，以及向第二无线设备传输第二数据分组。

Description

分组重传和接收的方法以及采用该方法的无线设备

主张按照美国法典35USC§119(e)享有2008年1月29日提交的美国临时专利申请No.61/024,316的优先权。

本发明涉及无线通信领域，更特别地涉及分组重传和接收的方法以及采用该方法的无线设备。

当前无线系统/技术中的许多都使用自动重复请求(ARQ)机制以提高成功接收数据分组的概率。

在这些系统中，当ARQ激活时，那么或者重传同一分组或者传输不同编码的分组。这两种方法都有一定的缺陷。

当重传同一分组时，那么其不提供任何分集增益，尤其当信道正缓慢变化时，很可能当原始分组错误接收时重传的分组也出错了。为了克服该问题，现有的协议在特定数目的重试之后使用较低数据速率模式，以提高成功接收的概率。然而，该方法降低了系统的总吞吐量。

提高重传方案的有效性的另一个方法涉及使用不同的编码方案对重传的分组编码。使用不同的编码方案(以及解码方案)将导致额外的复杂性，在许多情况下都没吸引力。

因此，希望提供一种数据重传方法，该方法提供了一些鲁棒性措施，但是其需要比在数据的第一次传输与该数据的重传之间使用不同纠错编码方案的系统更低的复杂性。还希望提供一种接收使用该方法传输和重传的数据的方法。进一步希望提供可以使用这样的传输和接收方法的无线设备。

在本发明的一个方面中，提供了一种用于从第一无线设备传递数据到第二无线设备的方法。该方法包括：使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特生成第一数据分组；以及将该第一数据分组传输到第二无线设备。当第二无线设备没有正确地接收第一数据分组时，那么该方法进一步包括：使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特建立第二数据分组；以及向第二无线设备传输第二数据分组。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于在第二无线设备处接收来自第一无线设备的数据的方法。该方法包括：接收来自第一无线设备的第一数据分组，该第一数据分组从第一群多个数据比特产生；以及使用第一解交织方案和第一子载波解映射方案至少之一以从该第一数据分组建立第二群多个数据比特。当第一数据分组没有正确接收时，那么该方法进一步包括：从第一无线设备接收第二数据分组，第二数据分组从第一群多个数据比特产生；使用第二解交织方案和第二子载波解映射方案至少之一以从第二数据分组生成第三群多个数据比特。

在本发明的又一方面中，无线设备包括发射机，该发射机适用于：使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特建立第一数据分组；将该第一数据分组传输给第二无线设备。当第一数据分组没有被第二无线设备成功接收时，那么该发射机适用于：使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特建立第二数据分组；以及将该第二数据分组传输给第二无线设备。

在本发明的再一方面中，无线设备包括接收机，该接收机适用于接收来自第一无线设备的第一数据分组，第一数据分组从第一群多个数据比特产生。该接收机适用于使用第一解交织方案和第一子载波解映射方案至少之一以从第一数据分组建立第二群多个数据比特。当第一数据分组没有正确接收时，那么该接收机适用于：接收来自第一无线设备的第二数据分组，该第二数据分组从第一群多个数据比特产生；以及使用第二解交织方案和第二子载波解映射方案至少之一以从第二数据分组生成第三群多个数据比特。

图1是无线设备的一个实施例的功能框图。

图2示意性示出了数据发射机的一个实施例的简化框图。

图3示意性示出了用于在正交频分复用(OFDM)系统中传输数据分组的子载波映射方案的一个实施例。

图4示意性示出了用于在OFDM系统中重传数据分组的子载波映射方案的一个实施例。

图5显示了在第一多径信道中针对各种分组重传选项所模拟的分组错误率(PER)-信噪比(SNR)曲线。

图6显示了在第二多径信道中针对各种分组重传选项所模拟的PER-SNR曲线。

图1是无线设备100的功能框图。本领域技术人员应当明白的是，通过使用软件控制的微处理器、硬接线的逻辑电路或其组合，可以物理地实现图1所示的各种“部件”的一个或多个。并且，尽管出于解释的目的所述部件在图1中被功能性地分离，但是它们可以在任何物理实现中以各种不同方式组合。

无线设备100包括收发机110、处理器120、存储器130和定向天线系统140。

收发机110包括接收机112和发射机114，并且提供无线设备100与其它无线设备通信的功能。

处理器120被配置为联合存储器130一起执行一个或多个软件算法，以提供无线设备100的功能。有利地，处理器120包括其自身的存储器(例如非易失性存储器)，用于保存允许其执行无线设备100的各种功能的可执行软件代码。可替换地，该可执行代码可保存在存储器130内的指定存储位置。

有利地，天线系统140可以包括全向能力和/或定向天线能力。

在一个实施例中，通过对一组数据的不同传输使用不同的交织(比特和/或符号)和/或子载波映射方案，同时对该数据组的所有传输使用同样的纠错编码方案对数据编码，第一无线设备中的发射机传输该数据组给第二无线设备。也就是说，当发射机在第一(原始)数据分组中传输第一组数据比特时，使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一，并且当在第二(重传)数据分组中传输第一组数据比特时，使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一。有利地，该方案可以提供额外的频率分集而不大大地提高解码器的复杂性。有利地，图1中无线设备100中的发射机114可以使用该方案。

图2显示了发射机200的一个实施例的简化框图。在一个实施例中，发射机200可以与图1的发射机114相同。

在图2中，参数“分组类型”定义了指向将被使用的交织和/或映射方案的特定组合的唯一指针。如果“分组类型”参数指示原始分组正在被编码，那么发射机可以使用交织和/或映射方案的一个组合。另一方面，如果“分组类型”参数指示数据正被重传，那么发射机可以使用交织和映射方案的另一个组合。例如，假定发射机适用于使用两种不同的交织方案和两种不同的映射方案，“分组类型”参数的一个可能定义在下面示于表1中。

表1

分组类型	比特交织方案	映射方案
			0	方案1	方案1
1	方案2	方案1
			2	方案2	方案2
…	…	…

当相同数据的多个传输的编码使用不同的比特交织和/或子载波映射方案时，那么接收机可以组合多个接收以提高性能。

为了解码载荷信息，接收机不得不确定“(重)传输模式”。“(重)传输模式”信息可以由发射机使用各种不同的方法传达给接收机。两种这样的方法包括：(1)唯一的签名序列；和(2)报头中的“(重)传输模式”字段。

第一种方法涉及对应于前同步码(preamble)部分中不同的(重)传输模式的唯一签名序列的传输。这提供了最大的增益，因为将使用相同方案传输报头和载荷。该方案的缺陷是其增加了接收机复杂性，因为接收机不得不将接收的信号与所有签名序列相关。

第二种方法涉及传输报头中的“(重)传输模式”字段。该方案的优点是其避免了与上述的唯一签名序列方案相关联的接收机复杂性。报头总是使用预定方案传输，而载荷使用“(重)传输模式”字段确定的不同方案传输。结果，报头字段将不能最大化该提议的方法的益处，因此，该方法具有一些性能损失。然而，通常以比载荷的相对应部分更鲁棒的速率来编码该报头，从而性能损失将不显著。

为了便于更好地理解这些原理，现在将描述示范性的例子。

首先，考虑具有128子载波的OFDM系统，其中104个子载波定义为数据子载波。通过块大小N_CBPS对应于单个OFDM符号中的比特数目的块交织器，交织所有的已编码数据比特。该交织器确保了邻近的编码比特映射到非邻近的子载波上。

就在调制映射之前，如果我们用k来表示交织器之前的编码比特的索引，用i来表示交织器之后的索引，那么交织器方案1可以由以下规则定义：

(1)i＝(N_CBPS/13)(k mod 13)+floor(k/13) k＝0，1，...，N_CBPS-1

函数floor(.)表示不超过该参数的最大整数。

同时，交织器方案2可以由以下规则定义：

(2)i＝(N_CBPS/8)(k mod 8)+floor(k/8) k＝0，1，...，N_CBPS-1

在接收机处，不同分组传输的软度量(soft-metric)可以保存并且在卷积解码器中组合以最优地解码原始数据。

图3示意性示出了子载波映射方案300的一个实施例，用于传输具有128个子载波的正交频分复用(OFDM)系统中的第一数据分组中的数据。使用方案1，复数数据符号被映射到从较低频带边缘上的第一个开始的数据子载波。在接收机处，所述复数数据如下所示从接收的符号中恢复：

(3) {\hat{d}}_{m} = {\hat{H}}_{k} R_{k}

k∈{数据子载波组)

其中m是k的函数，m＝f(k)，R_k和

分别代表子载波k的接收符号和信道频率响应估计。

例如：

{\hat{d}}_{0} = {\hat{H}}_{- 56} R_{- 56}

并且

{\hat{d}}_{62} = {\hat{H}}_{14} R_{14}

图4示意性示出了子载波映射方案40的一个实施例，用于重传OFDM系统中的第二数据分组中的数据。在这种情况下，所述复数数据从接收的符号中恢复为：

(4) {\hat{d}}_{m^{'}} = {\hat{H}}_{k} R_{k}

k∈{数据子载波组)

其中m’是k的函数，m′＝f⁽¹⁾(k)。

在该映射方案中：

{\hat{d}}_{0} = {\hat{d}}_{+ 56} R_{+ 56}

并且

{\hat{d}}_{62} = {\hat{H}}_{- 14} R_{- 14}

如果接收机能够将来自第一(原始)数据分组和第二(重传)数据分组的符号组合起来，那么我们得到：

(5) {\hat{d}}_{m} = {\hat{H}}_{k} R_{1, k} + {\hat{H}}_{k^{'}} R_{2, k^{'}}

k，k′∈{数据子载波组)

其中R_1，k和R_2，k分别代表第一数据分组和第二数据分组中的接收符号。

例如，在上面的例子中：

以及

{\hat{d}}_{62} = {\hat{H}}_{14} R_{1,14} + {\hat{H}}_{- 14} R_{2, - 14}

如等式(5)所示组合两个符号改进了系统的频率分集。然而，该方案需要接收机保存来自在前传输的分组，因此涉及一些额外的硬件资源。可替换地，接收机还可以将来自原始的和重传的分组的对应软比特度量组合，并且将它们用在卷积解码器中。

通过仿真比较提议的方案与当前重传方案的性能。在接下来的仿真结果中，采用具有128个子载波的OFDM系统。FEC包括速率-1/2卷积码，其被穿孔(puncture)以获得不同的更高速率的编码。比特交织器用于交织编码的比特，其然后使用16-QAM或64-QAM调制方案而被映射。多径信道基于带有多个分接头(tap)的指数瑞利(Rayleigh)衰落模型，所述多个分接头基于RMS延迟扩散得到。接收机使用最优的组合方案以便最大化增益。

图5显示了在具有100ns RMS延迟扩散的第一多径信道中，针对用于使用速率-5/6、64-QAM模式的系统的各种分组重传选项所模拟的分组错误率(PER)-信噪比(SNR)曲线。可以观察到，与重传相同分组相比，具有修改的符号映射和比特映射(交织)的提议方案为4％的PER分别提供了3.0dB和4.5dB的额外增益。

图6显示了在具有10ns RMS延迟扩散的第二多径信道中，针对各种分组重传选项所模拟的PER-SNR曲线。可以观察到，甚至在该信道中，修改的比特映射方案在1％的PER时提供1dB增益。

尽管这里公开了优选的实施例，然而仍然处于本发明的构思和范围内的许多这样的变型也是可能的。对于本领域技术人员，在阅读了本文的说明书、附图和权利要求书之后这样的变型将变得清楚。因此，本发明将不被限制，除了处于所附权利要求书的精神和范围之内。

Claims

1.一种用于从第一无线设备传递数据到第二无线设备的方法，该方法包括：

使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特生成第一数据分组；

将所述第一数据分组传输到所述第二无线设备；以及

当所述第二无线设备没有正确地接收所述第一数据分组时，那么：

使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一以从所述第一群多个数据比特建立第二数据分组；以及

向所述第二无线设备传输所述第二数据分组。

2.权利要求1的方法，其中所述第一交织方案和所述第一子载波映射方案两者都用于从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述第一交织方案和所述第二子载波映射方案用于从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

3.权利要求1的方法，其中所述第一交织方案和所述第一子载波映射方案两者都用于从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述第二交织方案和所述第一子载波映射方案用于从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

4.权利要求1的方法，其中所述第一交织方案和所述第一子载波映射方案两者都用于从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述第二交织方案和所述第二子载波映射方案用于从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

5.一种用于在第二无线设备处接收来自第一无线设备的数据的方法，该方法包括：

接收来自所述第一无线设备的第一数据分组，所述第一数据分组从第一群多个数据比特产生；

使用第一解交织方案和第一子载波解映射方案至少之一以从所述第一数据分组建立第二群多个数据比特；

当所述第一数据分组没有正确接收时，那么：

接收来自所述第一无线设备的第二数据分组，所述第二数据分组从所述第一群多个数据比特产生；

使用第二解交织方案和第二子载波解映射方案至少之一以从所述第二数据分组生成第三群多个数据比特。

6.权利要求5的方法，其中所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者都用于从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述第一解交织方案和所述第二子载波解映射方案用于从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。

7.权利要求5的方法，其中所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者都用于从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述第二解交织方案和所述第一子载波解映射方案用于从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。

8.权利要求5的方法，其中所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者都用于从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述第二解交织方案和所述第二子载波解映射方案用于从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。

9.一种无线设备，包括发射机，该发射机适用于：使用第一交织方案和第一子载波映射方案至少之一以从第一群多个数据比特建立第一数据分组，以及将该第一数据分组传输给第二无线设备；

其中当所述第一数据分组没有被所述第二无线设备成功接收时，那么所述发射机适用于：使用第二交织方案和第二子载波映射方案至少之一以从所述第一群多个数据比特建立第二数据分组；以及将该第二数据分组传输给所述第二无线设备。

10.权利要求9的设备，其中所述发射机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述发射机适用于使用所述第一解交织方案和所述第二子载波解映射方案从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

11.权利要求9的设备，其中所述发射机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述发射机适用于使用所述第二解交织方案和所述第一子载波解映射方案从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

12.权利要求9的设备，其中所述发射机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从第一群多个数据比特生成所述第一数据分组，并且其中所述发射机适用于使用所述第二解交织方案和所述第二子载波解映射方案从所述第一群多个数据比特生成所述第二数据分组。

13.一种无线设备，包括接收机，该接收机适用于接收来自第一无线设备的第一数据分组，该第一数据分组从第一群多个数据比特产生，所述接收机进一步适用于：使用第一解交织方案和第一子载波解映射方案至少之一以从所述第一数据分组建立第二群多个数据比特；

其中当所述第一数据分组没有正确接收时，那么所述接收机适用于：接收来自所述第一无线设备的第二数据分组，该第二数据分组从所述第一群多个数据比特产生；以及使用第二解交织方案和第二子载波解映射方案至少之一以从所述第二数据分组生成第三群多个数据比特。

14.权利要求13的设备，其中所述接收机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述接收机适用于使用所述第一解交织方案和所述第二子载波解映射方案从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。

15.权利要求13的设备，其中所述接收机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述接收机适用于使用所述第二解交织方案和所述第一子载波解映射方案从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。

16.权利要求13的设备，其中所述接收机适用于使用所述第一解交织方案和所述第一子载波解映射方案两者从所述第一数据分组生成所述第二群多个数据比特，并且其中所述接收机适用于使用所述第二解交织方案和所述第二子载波解映射方案从所述第二数据分组生成所述第三群多个数据比特。