CN103999395A

CN103999395A - 压缩软值的方法

Info

Publication number: CN103999395A
Application number: CN201280034181.9A
Authority: CN
Inventors: 雅各布·辛格沃
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2014-08-20
Also published as: EP2732573A1; WO2013131558A1; EP2732573B1; EP2732573B8

Abstract

本发明涉及一种用来压缩软值的接收器中的方法；所述接收器包括至少一个HARQ缓存，所述HARQ缓存用于存储软值的位表示，所述存储软值的位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并，所述方法包括以下步骤：通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值。此外，本发明还涉及一种接收器设备、一种计算机程序以及一种计算机程序产品。

Description

压缩软值的方法

技术领域

本发明涉及一种在接收器中压缩软值的方法。此外，本发明还涉及一种接收器设备、一种计算机程序以及一种计算机程序产品。

背景技术

具有软合并技术的HARQ(混合ARQ)在如EGPRS、UMTS、LTE以及CDMA2000等许多当代数字通信系统中广泛使用。

具有软合并的HARQ极大地提高了频谱效率和用户数据吞吐量。具有软合并的HARQ的总体构想是使用在相同传输块中所有传输中的能量。因此，错误接收的传输块存储在所谓的HARQ缓存中，当接收重传块时，两个块进行软合并。软合并可以是Chase合并、增量冗余、或者两者的结合。

Chase合并中，重传和合并相同编码位。每次重传增加额外能量，即，增加的Eb/N0。增量冗余中，每次新重传包括新奇偶位。两种传输结果的合并导致传输块的编码率比各个传输块的慢。

合并块成功解码的可能性比使用不具有软合并的HARQ(即，两个接收的各个解码)成功解码的可能性更大。

在这些类型的通信系统中，在接收器(例如基站或者移动台)中内存的最大分配之一是HARQ缓存。在所述的HARQ缓存中，存储非成功解码的传输块直至与上述的重传合并。随着数据速率的升高，即，随着通过更高阶调制获得的传输块尺寸增大，或者随着通过多个载波，或者MIMO，或者结合在一起所获得的HARQ进程的增多，HARQ缓存的尺寸也在增加。

为了降低接收器中昂贵的HARQ内存的大小，可以应用压缩。可以应用软值截断，即移除最低有效位，动态范围缩小、统计压缩方法、或任意其他合适的压缩算法。

压缩的使用导致了内存大小和吞吐量(用户数据速率)间的权衡，因为压缩降低了软值的质量，即，信息缺失意味着压缩率更高、质量和吞吐量更低。依赖于压缩算法，信息缺失可以是例如降低的解析或者降低的动态范围。

在现有技术中，利用软值固定压缩，即，使用一个具有固定压缩率的压缩算法。例如，在具有很少重传的情况下，HARQ内存的利用率低但是可以应用压缩。结果，存储的传输块的软值的质量下降，导致用户数据速率更低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种消除或解决现有技术解决方案中的缺点和问题的解决方案。

本发明的另一个目的是提供一种与现有技术解决方案相比增加了吞吐量的解决方案。

根据本发明的第一方面，上文提到的目的通过一种在接收器中压缩软值的方法实现；所述接收器包括至少一个HARQ缓存，所述HARQ缓存用于存储软值的位表示，所述存储软值的位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并，所述方法包括以下步骤：通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值。

上述方法的不同实施例在所附独立权利要求中披露。

根据本发明的第二方面，上文提到的目的通过一种包括至少一个HARQ缓存的接收器设备实现；所述HARQ缓存用于存储软值的位表示，所述存储软值的位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并；所述设备用于通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值。

此外，本发明还涉及一种计算机程序以及一种计算机程序产品。

本发明提供了一种通过使用具有可变压缩率的适应性压缩提高了吞吐量的解决方案。和具有软值的固定压缩的现有技术相比，适应性HARQ压缩提高了链路性能。

本发明的链路性能等同于不具有软值压缩的现有技术或者优于所有用案的现有技术，除了当所有软值都存储在HARQ缓存中，即HARQ缓存的利用率为100％，这种极端用例。如果能保持极端用例的链路性能，HARQ缓存大小等于具有压缩的现有技术。但是，适应性的HARQ压缩增加了内存大小和极端用例链路性能之间的权衡的灵活性，而无需破坏正常用例中的链路性能。

本发明的其他应用和优点从以下具体说明中显而易见。

附图说明

附图旨在阐明和解释本发明的各个实施例，其中：图1-11所示分别为案例1-11。

具体实施方式

为了实现上述和其他目的，本发明涉及一种接收器中的方法以及涉及一种用于压缩软值的接收器设备。接收器包括至少一个用于存储软值的位表示的HARQ缓存。位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并。

本方法包括通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值的步骤，所述设备通过使用所述可变压缩率c对应用于压缩软值。因此，可以以一种更有效的方式利用HARQ缓存提高接收器性能而无需额外的内存成本。

根据本发明的一项实施例，在具有很少重传的情况下，不压缩存储的传输块，从而增加了接收器性能和用户吞吐量。在具有很多重传的情况下，压缩存储的传输块以降低由最大传输块大小、HARQ进程数目以及每个压缩软值的位数所定义的内存要求。

根据又一项实施例，可变压缩率c取决于HARQ缓存的利用率。优选地，如果利用率增加，则可变压缩率c增加，和/或如果利用率降低，则可变压缩率c降低。影响利用率u的因素包括例如HARQ重传的数目、传输块大小以及HARQ进程数目。

根据本发明的另一实施例，利用率可以定义为在HARQ缓存中使用的位数与HARQ缓存中的总位数的比率的利用率u。

可变压缩率意味着需拥有至少两个不同的压缩率，即零比率和第一压缩c₁。压缩率，取决于应用，可以或多或少是一种利用率u的连续函数或者是利用率u的离散函数。

如果压缩率是HARQ缓存利用率的离散函数，使用一个或者多个HARQ缓存利用率阀值作为离散函数的输入值，以使阀值的值增加，压缩增加。在这种情况下，可以保证溢出不会发生，但是此种解决方案会增加头空间，即，有些情况下没有需要也会应用压缩。

发明人进一步意识到所述阀值可以是滞后阀值。随着滞后阀值增加，压缩率应增加；随着滞后阀值降低，压缩率应降低。滞后阀值的使用防止压缩率迅速转换，从而迅速改变链路性能，这可能影响例如功率控制等链路性能自适应算法。

此外，根据又一实施例，本发明进一步包括解压缩存储的软值以及之后如果HARQ缓存已满或近满，使用新压缩率进行压缩的步骤。本实施例消除了HARQ缓存中上述头空间的需要，即，消除了HARQ内存的大小。但是，本实施例需要额外的计算功率。

本方法的替代额外步骤是如果HARQ缓存已满或近满，使用新压缩率进行重新压缩。在这种情况下，通过覆盖进行存储的软值的截断实现重新压缩。在这种情况下，传输块以无需重新压缩、但是最低有效位的覆盖是有可能的方式储存。这消除了HARQ缓存中上述头空间的需要，即，消除了HARQ内存的大小，无需额外计算功率。

在这两种情况下，要求新压缩率比之前的压缩率高，即，减少用于已存储的软值的位数为新软值腾出内存。

关于软值压缩的另一重要考虑事项是在HARQ缓存中分配HARQ进程。分配可以是动态的或静态的。使用静态分配，在配置时间静态分配内存给HARQ进程，只要配置有效，内存不变。内存分配仅在例如HARQ进程数目和每个HARQ进程的软值数目的配置或重配置时改变，不取决于由于例如干扰噪声水平等环境变化导致的重传数目的变化。使用动态分配，当在HARQ缓存中存储传输块的软值时，为传输块完成内存分配，内存分配取决于HARQ缓存的当前利用率。

下文中讨论本发明的不同示意性实现方案和示例。为进一步阐述本发明，现有技术方法也在案例1和2中描述和示出。案例1至8假设接收器支持最多6个HARQ进程及每个进程最多43200个软值的最大配置，导致共支持最多6x43200＝259200个软值。软值可表示为6位，或者4位，如果压缩的话。现有技术在分别使用和不使用压缩的案例1和2中示出。每个HARQ进程使用固定分配，在后一种情况中，使用6到4位的固定压缩。

以下案例3至6示出了静态情况下的HARQ缓存分配。在案例3中，与现有技术中压缩至4位相同，适应性HARQ压缩分配了相同数目的内存，参见案例3。在极端案例中，所有的传输块都进行重传，而且在HARQ缓存中存在每个传输块的至少一个完整版本，所有软值都压缩至4位(HARQ缓存和案例2相同)并且性能等同于现有技术。案例4、5和6示出了具有每配置静态分配的适应性HARQ压缩，其配置了有限数目的HARQ进程或者每HARQ进程有限数目的软值。

在具有动态内存分配的适应性HARQ压缩中，软值的压缩取决于总内存的当前利用率(注意：如果软值的总数为最大值172800，则不应用压缩)。以下示例中假设有6个HARQ进程，每个进程拥有43200个软值。在正常用例中，并非所有传输块都存储在内存中，即，第一次传输后的错误率小于100％，仅在需要时应用压缩。只要最多67％的软值需存储在HARQ缓存中，参见案例7，即，大约最多67％的传输块需要重传，则无需压缩。如果需要存储更多的软值，则应用压缩，即，当需要存储83％的软值时，无压缩时存储86400个软值，有压缩时存储129600个软值，参见案例8。

使用适应性HARQ压缩时，链路性能等同于当67％的软值需存储在HARQ缓存中无压缩时的现有技术，优于需存储少于100％的软值的现有技术。在需存储100％的软值的极端案例中，链路性能等同具有压缩的现有技术。在本示例中，HARQ缓存大小等于具有压缩的现有技术。但是，极端案例中内存大小和链路性能的权衡是有可能的。

案例9至11所示为针对压缩率的适应的不同策略。所有案例中使用如下配置：6位软值可压缩至4位；HARQ内存为48位，即，可存储8x6位软值或者12x4位软值或者(6x6+3x4，4x6+6x4，2x6+9x4)组合。

案例1(如图1所示)

现有技术，无压缩的固定分配：具有6个HARQ进程的HARQ缓存，每个进程具有43200个软值，无压缩，总共6x43200x6位＝1555200位。

案例2(如图2所示)

现有技术，固定压缩至4位的固定分配：具有6个HARQ进程的HARQ缓存，每个进程具有43200个软值，有压缩，总共6x43200x4位＝1036800位。

案例3(如图3所示)

使用具有适应性压缩的灵活分配的适应性HARQ压缩。配置决定了压缩率。

案例4(如图4所示)

适应性HARQ压缩。用例：4个HARQ进程，每个进程具有43200个软值。无需压缩，使用每软值6位。由于不使用压缩，因此链路性能等同于无压缩的现有技术。

案例5(如图5所示)

适应性HARQ压缩。用例：6个HARQ进程，每个进程具有28800个软值。无需压缩，使用每软值6位。由于不使用压缩，因此链路性能等同于无压缩的现有技术。

案例6(如图6所示)

适应性HARQ压缩。用例：5个HARQ进程，每个进程具有43200个软值。5个进程中有3个进程需要压缩。由于进程中有两个进程的软值未使用压缩，链路性能优于具有固定压缩的现有技术(压缩所有软值)。

案例7(如图7所示)

具有动态分配的适应性HARQ压缩。只要内存中存储少于172800个软值，不应用压缩，链路性能等同于无压缩的现有技术。

案例8(如图8所示)

具有动态分配的适应性HARQ压缩；内存中存储21600个软值，这需要压缩129600个软值。未对86400个软值应用压缩，这导致比具有压缩的现有技术拥有更好的性能。

案例9(如图9所示)

案例9描述了使用HARQ内存利用率阀值的压缩率的适应性。使用一个阀值，并设置为50％，即，软值存储为6位软值，而内存利用率少于50％。当内存充满50％时，即，存储4x6位软值，待存储的软值压缩至4位。

1.在最左边的附图中，应用压缩到SV(4)及以下软值，内存填充10SV及4x6位+6x4位＝48位。

2.下一步骤中，参见中间的附图，读取SV(0)和SV(1)，由于内存填充级别超过50％，SV(10)至SV(12)存储为压缩软值。

3.在最后的步骤中，参见最右边的附图，读取SV(2)值SV(7)，由于内存填充级别低于50％，SV(13)存储为6位软值。

案例10(如图10所示)

案例10描述了解压存储的软值以及随后使用新压缩率进行压缩的步骤。

1.在最左边的附图中，不应用压缩直到内存已满，即，存储8x6位软值。

2.当存储SV(8)时，SV(6)和SV(7)被读取，压缩至4位，并存储以使SV(8)所需位可用，参见中间的附图。

3.SV(9)、SV(4)和SV(5)的必要的变更被读取，压缩至4位，并存储，参见最右边的附图。

案例11(如图11所示)

案例11描述了通过覆盖进行存储的软值的截断步骤。定义：SV(x，z)＝软值x，位z。压缩方法是最低有效位(LSB)的截断，即截断SV(x，0)和SV(x，1)。

1.不应用压缩直到内存已满，即，存储8x6位软值，参见最左边的附图。

2.当存储SV(8)时，应用压缩至4位，覆盖SV(6，0到1)和SV(7，0到1)，即截断/压缩SV(6)和SV(7)，参见中间的附图。

3.SV(9)、SV(4)和SV(5)的必要的变更被覆盖/截断/压缩，参见最右边的附图。

此外，所属领域的技术人员理解到，根据本发明的任何方法也可以在计算机程序中实施，所述计算机程序具有代码单元，当处理单元运行这种代码单元时，致使处理单元执行所述方法的步骤。计算机程序包含于计算机程序产品的计算机可读媒介中。计算机可读媒质本质上上可由任何存储器组成，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存存储器、EEPROM(电可擦PROM)或硬盘驱动器。

如上所述，本发明还涉及具有存储器单元、处理单元、接收单元等必要单元的接收器设备。所述设备优选包括在基站、基站控制器或者移动台中或者为基站、基站控制器或者移动台的一部分。无线通信系统可以为任意合适类型，例如，所有使用EGPRS、UMTS、LTE、LTE Advanced及CDMA2000等HARQ进程的3GPP系统。

最后，应了解，本发明并不局限于上述实施例，而是同时涉及且并入所附独立权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims

1.接收器中压缩软值的方法，所述接收器包括至少一个HARQ缓存，所述HARQ缓存用于存储软值的位表示，所述存储软值的位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并，所述方法，其特征在于，包括以下步骤：通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可变压缩率c取决于所述接收器的HARQ进程的配置数目以及每个HARQ进程的软值数目。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可变压缩率c取决于所述HARQ缓存的利用率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述利用率增加，所述可变压缩率c增加。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，如果所述利用率降低，所述可变压缩率c降低。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用率定义为在所述HARQ缓存中使用的位数与在所述至少一个HARQ缓存中的总位数的比率的利用率u。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可变压缩率c是所述利用率的离散函数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述可变压缩率c是一个或多个HARQ缓存利用率阀值的离散函数，因此随着所述至少一个HARQ缓存利用率阀值的值增加，所述可变压缩率c增加。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一个或多个HARQ缓存利用率阀值是滞后阀值，因此随着所述滞后阀值的值增加，所述可变压缩率c增加，随着所述滞后阀值的值降低，所述可变压缩率c降低。

10.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

解压缩存储的软值以及之后如果所述至少一个HARQ缓存已满或近满，使用新压缩率进行压缩。

11.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

如果所述至少一个HARQ缓存已满或近满，使用新压缩率进行重新压缩，其中所述重新压缩通过覆盖截断来实现。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述新压缩率高于先前压缩率。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统采用多个HARQ进程，所述多个HARQ进程在所述至少一个HARQ缓存中动态分配。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信系统是3GPP系统，优选地，EGPRS、UMTS、LTE、LTE Advanced、CDMA2000，所述接收器包含在例如NodeB、eNodeB等基站、中继节点、例如用户设备等移动台。

15.计算机程序，其特征在于，包括：编码单元，所述编码单元由处理单元运行时，使所述处理单元执行根据权利要求1-14中任一权利要求所述的方法。计算机可读媒介所述计算机可读媒介中计算机程序

16.一种计算机程序产品，包括计算机可读媒介以及根据权利要求15所述的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括在所述计算机可读媒介中，并且由包括以下项的组中的一项或多项组成：ROM（只读存储器）、PROM（可编程ROM）、EPROM（可擦除PROM）、闪存、EEPROM（电EPROM）以及硬盘驱动器。

17.至少一个HARQ缓存的接收器设备，所述HARQ缓存用于存储软值的位表示，所述存储软值的位表示用于在无线通信系统中进行HARQ重传合并，其特征在于，用于通过使用可变压缩率c适应性地压缩软值。