CN112425103A - 使用系统极化编码重传数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种在采用HARQ方法的通信系统中的混合自动重传请求(HARQ)发射机(13、60)，其中来自任意前向纠错(FEC)码的主码字通过通信信道(11)被发送并由HARQ接收机(15、70)否定地应答，所述发射机包括极化码重传装置。主码字缓冲器(62)存储主码字，系统增量冗余(IR)编码器(63)接收主码字的第一段并将第一段编码成第一IR码字。主码字的第一段排除主码字的至少一个符号，并且系统IR编码器(63)包括系统极化编码器。响应于解码错误而接收的主码字段被编码成IR码字，其中主码字的第k段X_sk被排除在第k个IR码字的重传之外，并且可以在传输之前对IR码字进行置换。

Description

使用系统极化编码重传数据的方法和系统

技术领域

本申请一般涉及通过通信信道重传数据，更具体地，涉及采用系统极化编码的重传系统。

背景技术

在许多通信系统中，例如无线系统，传输信道会随时间发生不可预测的变化，并且系统中的发射机无法预先知道信道的质量。各种现象，例如热噪声、多径衰落、多普勒效应以及来自其他发射机的干扰，可能是这种信道变化和现有信道状况的不可预测性的根源。通信系统采用前向纠错(FEC)编码方案，以在嘈杂和时变的通信信道上提供可靠的信息传输。在FEC方案中，发射机将输入数据包从纠错码编码成码字，并通过通信信道传输码字。码字携带和输入数据包有关的冗余信息，并且这种冗余使得输入数据包中的信息对于信道引起的损坏(corruption)更具弹性。FEC方案中的接收机配备有解码器，其目的是从发送的码字的信道损坏副本中恢复输入数据包。当信道状况比平时糟糕时，例如，在深衰落期间，接收机可能无法从损坏的码字恢复输入数据包。即使对于其统计信息在时间上是固定的信道，信道中的噪声偶尔也会超过通常水平，并且FEC码证明不足以正确地恢复输入数据包。

在面对恶劣的信道状况下，为了有效地提供可靠的通信，许多通信系统采用混合自动重传请求(HARQ)方法，该方法将FEC与错误检测和重传相结合。除了从发射机到接收机的前向信道外，HARQ方案还需要从接收机到发射机的反馈信道。反馈信道用于发送反馈消息，该反馈消息指示接收机是否能够成功地恢复输入数据包。在其基本形式中，反馈消息可以是肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)。肯定应答(ACK)表示接收机成功地解码了当前输入数据包；否定应答(NACK)则表示相反。有很多种HARQ方案；可以在参考文献[Lin，Chap.22]中找到关于HARQ的方法和问题的全面讨论。与一般的HARQ方案有关的基本概念描述如下。

HARQ方案在HARQ会话中处理输入数据包，每个HARQ会话包括主包和可能的多个附加HARQ包的传输，所有这些包都来自同一输入数据包。HARQ会话以HARQ发射机接收新的输入数据包开始，将输入数据包编码成主码字，将主码字放入主包中，并通过前向信道发送主包。如果HARQ接收机能够从接收到的主包恢复输入数据包，则其发送ACK；否则，发送NACK。每当HARQ发射机接收到ACK，则当前HARQ会话(成功)结束，并且一旦新的输入数据包可用时立即开始新的HARQ会话。每当HARQ发射机接收到NACK，则其校验当前HARQ会话中的传输数量是否已达到某个限制。如果是，则当前会话以失败终止；如果不是，则HARQ发射机从当前输入数据包生成新的码字，将其放入HARQ包中，并通过前向信道发送该HARQ包。当接收到新的HARQ包时，HARQ接收机使用最新的HARQ包中可用的信息以及在当前HARQ会话中先前接收到的包中的信息，再次尝试恢复输入数据包。

能够在HARQ会话中发送的包的数量限制是一种设计参数，其通常由针对HARQ会话中发送的特定类型数据的延迟约束(constraint)来确定。例如，实时应用(如语音传输或机器的远程控制)对延迟的容忍度较低，应该相应地选择包的数量限制。另一方面，诸如将文件传输到云存储系统这样的应用可以容忍高得多的延迟，但需要对输入数据包进行几乎无错误的恢复，因此可以选择足够大的包数量限制，以确保足够的可靠性。

如果在HARQ发射机没有接收到ACK消息的情况下达到了对传输的数量限制，那么主要受延迟约束的通信系统可以进入到下一个输入数据包的传输，而受可靠性约束的通信系统可以中止操作并向更高层协议发送警报信号。关于如何处理此类错误事件的具体细节并不约束本原理的应用。

HARQ方案通过“分集(diversity)”来提供可靠性。HARQ中的分集可以采用例如在“Chase合并(Chase-combination)”(CC)方法中的简单重复的形式，或者可以采用“增量冗余(Incremental Redundancy)”(IR)的形式。在CC-HARQ中，HARQ码字是主码字的精确拷贝。在IR-HARQ中，HARQ码字可以是从当前输入数据包派生的任何码字。由IR提供的分集的一种特殊形式是无速率编码[Byer]。在[Sol]中讨论了无速率编码和HARQ编码的关系。

本原理主要针对通过使用系统极化码来构造IR-HARQ方案。极化码是论文[Arik1]中介绍的一种较新类型的线性分组码(linear block code)，该论文通过引用并入本文，并包含在本申请的文件历史记录中。在系统码中，作为码字的一部分，输入数据包看起来透明的。在[Arik2]中首次讨论了系统极化码，并且在[Arik3]中公开了极化码的系统编码的递归方法。在极化编码的背景下，系统编码有两个主要优点。如[Arik2,Li]中所示，其改善了极化码的比特误码率(BER)性能；并且如[Arik2]中所指出并在[Wu]中所进一步研究的那样，其允许构造类turbo(turbo-like)极化码。事实上，系统编码的这些优点并不是极化编码所特有的；这些优点对于其它码族(例如卷积码)也是如此，且为该领域的实践者所熟知。

现有的著作包括很多基于极化码的HARQ方案。[Chen1]、[Moha]中的建议用极化编码来研究Chase合并。[Chen2]、[ElKh]、[Feng]、[Huaw1]、[Li]和[Song]中的方法是IR-HARQ方案的示例。用于极化码的HARQ方法包含缩短和删截，作为将极化码的长度调整到所需值的手段。在[Wang]中描述了一种缩短和删截极化码的方法，这种方法的优点是简单。

本公开提出了一种新的IR-HARQ方法，其基于系统极化编码连同极化码的缩短和删截。本原理可以用作利用任何类型的FEC码来生成主码字的HARQ方案。本原理使用系统极化编码来生成HARQ码字。本原理与现有技术的不同之处在于使用系统极化编码来生成IR-HARQ码字的方式。本原理的目的是提高数字通信系统中的传输数据的吞吐量和可靠性。本原理的目的是提供一种使用系统极化码的改进的IR-HARQ方案。

除了HARQ应用外，本原理还可以作为一种独立的方法，用于基于数据的系统编码来构造无速率极化码。本原理包括用于对无速率极化码进行编码和解码的方法。本原理的目的是提供一种基于对输入数据进行系统编码的无速率极化编码方案。

参考文献

[Arik1]E.Arikan,“Channel Polarization:A Method for Constructing Capacity-Achi eving Codes for Symmetric Binary-Input Memoryless Channels”,《IEEETransactions on Information Theory》,第55卷，第7期，第3051-3073页，2009年7月。

[Arik2]E.Arikan,“Systematic Polar Coding”,《IEEE Communications Letters》,第15卷，第8期，第860-862页，2011年8月。

[Arik3]E.Arikan,“Method and system for error correction in transmittingdata using low complexity systematic encoder”,美国专利号8,347,186B1，2013年1月1日。

[Byer]J.W.Byers,M.Luby,M.Mitzenmacher和A.Rege,“A Digital FountainApproach to Reliable Distribution of Bulk Data”,关于计算机通讯的应用、技术、架构和协议的ACM SIGCOMM’98会议论文集(Proceedings of the ACM SIGCOMM’98Conference on Applications,Technologies,Architectures,and Protocols forComputer Communication),美国纽约州纽约,1998年,第56-77页。

[Chase]D.Chase,“Code Combining-A Maximum-Likelihood Decoding Approach forCombining an Arbitrary Number of Noisy Packets”，《IEEE Transactions onCommunications》,第33卷，第5期，第385-393页，1985年5月。

[Chen1]K.Chen,K.Niu,Z.He和J.Lin,“Polar coded HARQ scheme with chasecombining”,2014IEEE Wireless Communications and Networking Conference(WCNC)。IEEE,2014年,第474–479页。

[Chen2]K.Chen,K.Niu和J.Lin,“A hybrid ARQ scheme based on polar codes”,《IEEE Communications Letters》,第17卷,第10期,第1996–1999页,2013年。

[ElKh]M.El-Khamy,H.P.Lin,J.Lee,H.Mahdavifar和I.Kang,“HARQ rate-compatiblepolar codes for wireless channels”,2015IEEE Global Communications Conference(GLOBECOM)。IEEE,2015年,第1–6页。

[Feng]B.Feng,Q.Zhang,和J.Jiao,“An Efficient Rateless Scheme Based on theEx tendibility of Systematic Polar Codes”,《IEEE Access》,第PP卷，第99期，第1-1页，2017年。

[Huaw1]R1-177210,HARQ scheme for polar codes,华为-海思，3GPP TSG RAN WG1会议#86，瑞典哥德堡，2016年8月。

[Li]B.Li,D.Tse,K.Chen,和H.Shen,“Capacity-achieving rateless polar codes”,2016IEEE International Symposium on Information Theory(ISIT),2016年,第46–50页。[Lin]S.Lin和D.J.Costello,Error Control Coding,第二版。Upper Saddle River:Pearson Education Inc.,2004年。

[Moha]M.S.Mohammadi,I.B.Collings和Q.Zhang,“Simple Hybrid ARQ SchemesBased on Systematic Polar Codes for IoT Applications”,《IEEE CommunicationsLetters》,PP卷,第99期,第1–1页,2017年。

[Sol]E.Soljanin,N.Varnica和P.Whiting,“Punctured vs rateless codes forhybrid ARQ”,《Proc.IEEE Information Theory Workshop,Punta del Este.》,第155–159页,2006年。

[Song]H.Songnam,D.Hui,和I.Maric,“Rate-compatible polar codes”,美国专利申请公开号2017/0047947,2017年2月2日。

[Wang]Wang,R.和Liu,R.(2014)“A Novel Puncturing Scheme for Polar Codes”,《IEEE Communications Letters》，第18卷，第12期，第2081-2084页，2014年。

[Wu]D.Wu,A.Liu,Y.Zhang和Q.Zhang,“Parallel concatenated systematic polarcodes”,《Electronics Letters》，第52卷，第1期，第43-45页，2015年11月。

以上所列出版物以引用方式并入本文。

发明内容

在HARQ发射机和HARQ接收机之间的数据传输中，HARQ发射机中的主编码器将输入数据包编码成主码字。将主码字放置在所发射的包(transmitted packet)内，并由包发射机通过前向信道进行发送。所发射的包被HARQ接收机作为接收包接收。

在一个实施例中，一种HARQ发射机装置，用于在采用HARQ协议的通信系统中，在具有最大传输限制m的HARQ会话中，传输输入数据包时使用，其中该最大传输限制m是大于或等于2的整数，该装置包括：主编码器，其被配置成接收输入数据包以启动HARQ会话并将输入数据包从主码编码成主码字；包发射机，其被配置成接收主码字并通过通信信道在主包内传输主码字；以及系统增量冗余(IR)编码器，其被配置成选择第k个IR数据段，以系统方式将该第k个IR数据段从第k个IR母码编码成第k个IR母码字，并通过对第k个IR母码字的删截来从第k个IR母码字生成第k个IR码字。包发射机接收第k个IR码字，并通过通信信道在第k个IR包内发送第k个IR码字，其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数，其中第k个IR数据段是主码字的子向量，以及其中，响应于在HARQ会话中接收第k个否定应答(NACK)，来发送第k个IR包。当响应于在HARQ会话中传输的包达到最大传输限制m或在HARQ会话中传输的包的数量达到最大传输限制m而接收到其中一个肯定应答(ACK)时，HARQ会话结束。可选地，对第k个IR母码字的删截移除第k个IR母码字的系统段，其中第k个IR母码字的系统段是第k个IR母码字的子向量，并且其中第k个IR母码字的系统段以系统方式携带第k个IR数据段。在以系统方式将第k个IR数据段编码成第k个IR母码字之前，HARQ编码器可以对第k个IR数据段应用置换，由此第k个IR母码字的系统段携带第k个IR数据段的置换副本。在被删截之前，可以缩短第k个IR母码字，并且对第k个IR母码字的删截可以移除第k个IR母码字的缩短段。第k个IR母码优选为系统极化码。主码优选为系统极化码或非系统极化码中的一个。对于每个1≤j≤(m-1)，第j个IR数据段的大小可以小于输入数据包的大小，并且其中对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段不同于第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保IR码彼此不同并且与不同于主码。

在另一实施例中，一种HARQ接收机装置，用于生成输出数据包，作为在采用HARQ协议的通信系统中在具有最大接收包限制m的HARQ会话中所发射的输入数据包的估计，其中最大接收包限制m是大于或等于2的整数，该装置包括：接收机前端，其被配置成接收接收到的主包以生成主解码器输入数据；HARQ解码器，其被配置成处理主解码器输入数据并生成输入数据包的主估计；错误检测器，其被配置成检测输入数据包的主估计中的错误；以及反馈包发射机，其被配置成分别根据错误检测器是否检测到输入数据包的主估计中的错误来发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个。接收到的主包携带来自主码的主码字，其中该主码字是对应于输入数据包的编码的主码中的码字。接收机前端还被配置成，响应于反馈包发射机发射(k-1)个连续否定应答(NACK)，接收第k个接收的增量冗余(IR)包以生成第k个IR解码器输入数据，其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数值。HARQ解码器还被配置成处理第k个解码器输入数据集合(collection)并生成输入数据包的第k个IR估计，其中对于每个整数j＝1,2，…，k，第k个解码器输入数据集合包括主解码器输入数据和第j个IR解码器输入数据。错误检测器还被配置成检测输入数据包的第k个IR估计中的错误。反馈包发射机还被配置成分别根据错误检测器是否检测到输入数据包的第k个IR估计中的错误来发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个。第k个接收到的IR包包含来自第k个IR码的第k个IR码字，其中第k个IR码字是第k个IR母码字的删截版本，其中该第k个IR母码字是来自第k个IR母码的码字，其中第k个IR母码字是对应于第k个IR数据段的系统编码的第k个IR母码中的码字，其中第k个IR数据段是主码字的子向量，其中第k个IR数据段的系统编码包括第k个IR数据段到第k个IR母码字的系统段的映射，其中，第k个IR母码字的系统段是第k个IR母码字的子向量，以及其中第k个IR母码字的子向量以系统方式携带第k个IR数据段。第k个IR母码字的删截版本没有包含来自第k个IR母码字的系统段的元素。当前端接收机接收到所接收的主包时，HARQ会话开始，并且其中当反馈包发射机发射HARQ会话中的第一个ACK时，或者在反馈包发射机发射HARQ会话中的第一个ACK或HARQ会话中的第m个ACK/NACK信号中的一个后，HARQ会话结束。HARQ解码器可以包括主解码器和(m-1)个IR解码器的集合。主解码器可以是被配置成解码主码的解码器。对于每个整数j＝1,2，…，(m-1)，(m-1)个IR解码器的集合可以包括被配置成解码j个IR母码的第j个IR解码器。对于大于或等于1且小于或等于(m-1)的每个整数k，可以由在第k个解码器集合(kth collection ofdecoders)之间进行消息传递的第k个会话生成输入数据包的第k个IR估计，其中对于每个j＝1,2，...k，第k个解码器集合包括主解码器和第j个IR解码器。对于大于或等于1且小于或等于(m-1)的每个整数k，消息传递的第k个会话包括(1+k)个解码步骤，其中，对于每个整数j＝1,2、…、k，(1+k)个解码步骤包括主码解码步骤和第j个IR码解码步骤，其中(1+k)个解码步骤按相反顺序依序执行，从第k个IR码解码步骤开始，接着是第(k-1)个IR码解码步骤，直至第一个IR码解码步骤，并以主码解码步骤结束，其中在第j个IR码解码步骤中，第j个IR解码器将第j个IR母码解码以生成第j个IR数据段的估计，其中对于每个l＝j+1、…、k，对于在第j个IR码解码步骤中的第j个IR解码器可用的消息包括第j个IR解码器输入数据、第j段主解码器输入数据，以及第l个IR数据段的估计，其中第j段主解码器输入数据包括对应于第j个IR数据段的主解码器输入数据的段。其中在主码解码步骤中，主解码器将主码解码以生成输入数据包的第k个估计。其中在主码解码步骤中，对于主解码器可用的消息包括主解码器输入数据和对于每个l＝1，…，k的第l个IR数据段的估计。对于大于或等于1且小于或等于(m-1)的每个整数k，消息传递的第k个会话可以包括置信传播解码，其中在消息传递的第k个会话中，第k个解码器集合以不受限制的方式交换消息。第k个IR母码可以是系统极化码。主码可以是系统极化码或非系统极化码中的一个。对于每个1≤j≤(m-1)，第j个IR数据段的大小可以小于输入数据包的大小，并且对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段可以不同于第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保IR码彼此不同并且不同于主码。

在阐述下面的“具体实施方式”之前，阐述贯穿本专利文献所使用的某些词语和短语的限定可能是有利的。术语“耦合”及其衍生词是指两个或多个要素之间的任何直接或间接的通信，无论这些要素是否彼此物理接触。术语“发射(transmit)”、“接收”和“通信”及其衍生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其衍生词是指不受限制的包含。术语“或”是包括所有的，意思是和/或。短语“与…关联”及其衍生词，是指包括、被包括在内、与…相互连接、包含、被包含在内、连接到或与连接、耦合到或与…耦合、与…可通信的、与…合作、交错、并置、接近、被约束到或受到…约束、具有、具有…性能、对…有关系、与…有关系，等等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何装置、系统或其部分。这样的控制器可以以硬件实施，或硬件与软件和/或固件中的一个或两个的组合来实施。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的、无论是本地的还是远程的。短语“至少一个”在与项目列表一起使用时，意味着可以使用一个或多个所列项目的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。例如，“A、B和C中的至少一个”包括以下任意组合：A；B；C；A和B；A和C；B和C；以及A、B和C。

此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实施或支持，每一个计算机程序由计算机可读程序代码形成，并在计算机可读介质中实施。术语“应用”和“程序”是指一个或多个计算机程序、软件部件、指令集、程序、功能、对象、类、实例、相关数据或适于在适当的计算机可读程序代码中实施的它们的一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传送暂时性电气或其他信号的有线的、无线的、光学的或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可永久存储数据的介质和可存储数据并随后覆盖数据的介质，例如可重写光盘或可擦除存储器设备。

贯穿本公开提供了其他特定单词和短语的定义。本领域普通技术人员应当理解，在许多(即使不是大多数)情况下，这些定义适用于此类被定义的词语和短语在之前以及将来的使用。

附图说明

为了更全面地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图的描述，附图中相同的附图标记表示相同的部分：

图1是用于在可以采用本原理的通信信道上进行数据传输的HARQ系统的功能框图；

图2是每次接收到NACK时发送主包的相同副本的CC-HARQ方案的图；

图3是IR-HARQ方案的图，其中发射机每次接收NACK时发送IR包，其中每个IR包可以不同于主包并且彼此不同；

图4是示出了在可以采用本原理的HARQ发射机的一个示例实施方式的过程的流程图；

图5是示出了在可以采用本原理的HARQ接收机的一个示例实施方式的过程的流程图；

图6是示例HARQ发射机的更详细的功能框图；

图7是示例HARQ接收机的更详细的功能框图；

图8是用于根据本原理的HARQ发射机的第一实施例的参数列表；

图9A是举例说明了本原理的优选实施例的设计示例；

图9B是示出了用于本原理的优选实施例的HARQ解码器的图；

图10是示出了各种HARQ方案的性能的图；

图11示出了示例无线网络，在该无线网络中，可以根据本公开来实施使用系统极化编码的HARQ；

图12A示出示例用户设备网络，在该用户设备网络中，可以根据本公开来实施使用系统极化编码的HARQ；以及

图12B示出了示例增强型NodeB(eNB)网络，在该网络中，可以根据本公开来实施使用系统极化编码的HARQ。

具体实施方式

下面讨论的图1到图12B以及用于在本专利文献中描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，不应以任何方式来解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的通信系统中实施。

依照编码理论中已确立的惯例，系统中的数据字和码字在本文中被表示为有限域F上的向量。域元素(标量)用普通的小写字母表示，例如a∈P。向量用小写黑体字表示，例如a，以及符号a∈F^N表示a是有限域F上的N维向量。以整数1，2，…，N来索引长度为N的向量的元素，并且向量a∈F^N依据其元素被表示为a＝(a₁，a₂，…，a_N)。域上的矩阵用大写黑体字母表示，例如A∈F^M×N，其中M表示行数，N表示A的列数。其分量均为零的向量(全零向量)用0表示。

给定向量的子向量由选择器集合(selector set)指定。用于向量x＝(x₁，x₂，…，x_N)的选择器集合被限定为x的坐标索引集{1，2，…，N}的任何子集A。符号x_A用于表示子向量

其中{b₁，b₂，…，b_n}是A的元素的以自然(递增)排序的列表。例如，如果x＝(5，6，7，89)且A＝{4，12}，则x_A＝(5，6，8)。因此，不论A的元素如何排序，子向量x_A是被唯一地限定的。对于任何集合A，符号|A|表示A中元素的数量；符号A^c表示在指定的通用集合中A的补集。对于任何两个集合A和B，符号A\B表示集合A∩B^c。

下面使用术语“变换”(或“变形”)来指有限域F上的线性向量空间运算。“变换G”是指在适用向量空间的特定基础上由矩阵G表示的变换。一种对极化编码很重要的特殊类型变换是在二进制域F＝{0，1}上的极性变换

其中

是F的第n次克罗内克(Kronecker)幂。

在下面的描述中，为了解释的目的而对具体细节(例如特定实施例、过程、技术等)进行了阐述，以便提供对本原理的透彻理解，而非限制。然而，对于本领域技术人员来说，明显的是，本原理可以在背离本文具体细节的其他实施例中实施。例如，本原理可以在任何数据发射机和数据接收机之间的任何数据通信系统中实施，例如，参见图1。本原理的一个特定的非限制性应用是在无线通信系统中，例如，参见图11和图12A-12B。

在下面的描述中，省略了在物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)和更高层(数据链路、网络、传送和应用)上的众所周知的协议的详细描述，以便不让不必要的细节来模糊本原理的描述。例如，该描述没有提到在本文考虑的HARQ系统中发射的包不仅包含用户数据，而且还包含用于诸如链路控制和包标识的目的的协议数据。此外，下面的描述不考虑以下的可能性：从发射机到接收机的前向信道可能偶尔会任意延迟包、丢失包或者以不同于所发射的包的顺序来传送包。以下描述中的另一个简化是假设从接收机到发射机的反馈信道按时且没有任何错误地传送反馈包(ACK/NACK)。假设本文中考虑的通信系统配备用以从包延迟、丢失等恢复的协议。对反馈信道也作了类似的假设。在实际系统中，HARQ发射机期望对其发射的每个包在一定的超时时段(time-out period)内接收反馈消息。如果反馈没有在超时时段内到达或有错误地到达，那么HARQ发射机13需要配备有采取纠正措施(例如向更高层协议发送警报消息)的错误恢复协议。为了保持专注于本公开的新颖性方面，本公开省略了从前向信道或反馈信道进行恢复的错误恢复协议的具体说明。对于本领域技术人员来说，明显的是，本原理可以与任何通用错误恢复协议一起应用，以从前向信道或反馈信道的包传输的缺陷中进行恢复。

一些附图包含了单独的功能块，而没有详细解释用于实施这些功能的硬件电路的结构和操作。每当省略这些细节时，本领域技术人员将能够理解这些功能至少在某种程度上可以通过硬件电路来实施，以及可以使用单独的硬件电路、使用与适当编程的数字微处理器或通用计算机共同起作用的软件、使用专用集成电路(ASIC)、和/或使用一个或更多个数字信号处理器(DSP)来实施。

记住以上几点，首先参考图1，示出了HARQ系统10的功能框图。HARQ系统10执行某种HARQ协议(方案)，其目的是将输入数据包11没有任何错误地再现为输出数据包12。HARQ系统10包括HARQ发射机13、前向信道14、HARQ接收机15和反馈信道16。在各个HARQ会话中，HARQ系统10逐个处理输入数据包。在每个HARQ会话中，HARQ发射机13的传输次数被限制为最大数量m，其中m是正整数常数，并且被固定作为HARQ系统10的设计的一部分。对于HARQ发射机13和HARQ接收机15两者最大数量m是共同的。在HARQ发射机13处，最大数量被称为“最大传输限制m”；在HARQ接收机15处，其被称为“最大接收包限制m”。在HARQ会话期间，在HARQ系统10中发射的第一个包称为主包，其余包称为IR包。在会话中，IR包的数量限制为m-1。

HARQ发射机13被配置成逐个发射主包和IR包。HARQ发射机暂停以在包传输之间接收来自HARQ接收机15的反馈(ACK或NACK)。每当HARQ接收机15接收到新包时，它尝试使用包含在直到当前HARQ会话中的所有接收到的包中的信息来恢复输入数据包。如果HARQ接收机15能够产生通过错误检测测试的输入数据包的估计，那么HARQ接收机15发送ACK；否则，HARQ接收机15发送NACK。只有当HARQ发射机13在该HARQ会话内接收到m个连续NACK之前接收到ACK，HARQ会话才以成功结束；否则，它以失败结束。

从实施的观点来看，HARQ发射机13和HARQ接收机15是有限状态机，通过它们在前向信道14和反馈信道16上相互发送的信号进行相互交互。HARQ发射机13的状态包括传输计数器，其中传输计数器记录在当前HARQ会话中发射的包的数量。当在当前HARQ会话中，传输计数器的值达到最大传输限制m时，HARQ发射机13将无法继续发送更多的包；从而该会话必须终止。同样，HARQ接收机15的状态包括接收包计数器，其中接收包计数器对在当前HARQ会话中接收的包的数量进行计数，并且其值不能超过最大接收包限制m。

转向图2，示出了CC-HARQ方案20，作为图1的一般的HARQ框架的特殊实例。在图2中，第一水平线21描述在HARQ发射机13处的事件，第二水平线22描述在HARQ接收机15处的事件。从第一水平线21到第二水平线22的箭头表示包通过前向信道14从HARQ发射机13向HARQ接收机15的传输。从第二水平线22到第一水平线21的箭头表示反馈包通过反馈信道16从HARQ接收机15向HARQ发射机13的传输。CC-HARQ方案20使用简单的重传方法，其中在HARQ会话中发射的所有包都是该会话中的主包的相同副本。在图2所描绘的特定场景中，第一次HARQ会话以HARQ发射机13通过前向信道14发送第一个主包P₁ 231开始，其中第一个主包231包含第一个主码字，其中第一个主码字是主码中的码字，并且第一个主码字由主编码器根据第一个输入数据包生成，其中主编码器是用于主码的编码器。，HARQ发射机13通过对第一个输入数据包依据第一主码的编码规则进行编码来生成第一个主码字。HARQ接收机15接收到主包231的噪声副本，成功解码第一个主包231的噪声副本，恢复第一个输入数据包，并通过反馈信道16发送第一个ACK 241。在接收到第一个ACK 241时，HARQ发射机13释放第一个输入数据包，通过对第二个输入数据包进行编码来生成第二个主包P₂ 232，并且通过前向信道14发送第二个主包P₂ 232。在图2中的特定场景中，HARQ接收机15未能从第二个主包232的噪声副本中恢复第二个输入数据包，从而通过反馈信道16发送NACK 242。HARQ发射机13接收到NACK 242，并发射第一个IR包P₂ 233，其中第一个IR包是第二个主包P₂ 232的相同副本。HARQ接收机15接收到第一个IR包P₂ 233的噪声副本，并尝试通过对第二个主包232和第一个IR包233的噪声副本进行联合解码来恢复第二个输入数据包。在图2中的场景中，该解码尝试以失败结束，从而HARQ接收机15发送第二个NACK 243。HARQ发射机13通过发射第二个IR包P₂ 234来响应第二个NACK243，其中第二个IR包P₂ 234是第二个主包P₂ 232的相同副本。在接收到第二个IR包P₂ 234的噪声副本之后，HARQ接收机15第三次尝试解码第二个输入数据包，这一次是通过联合处理包232、包233和包234的噪声副本来进行。该第三次尝试成功，HARQ接收机15发送ACK 244。HARQ发射机13对ACK 244的接收标志着第二次HARQ会话的结束。第三次HARQ会话开始于HARQ发射机13进行处理以对第三个输入数据包进行编码并发送第三个主包P₃ 235。这就完成了图2的描述。CC-HARQ方案的优点是简单，从而将在下面用作测量本原理优选实施例的性能的基准。

图3示出了示例HARQ方案30，其中HARQ方案30依据参考图1描述的一般框架来生成IR包。图3中的示例与图2中的CC-HARQ示例仅在生成IR包的方式上不同。没有将图3中的IR包约束为主包的相同副本；它们可以根据任何特定的编码规则生成。图3中的示例以HARQ发射机13发送第一个主包331开始。HARQ接收机15接收到第一个主包331的噪声副本，成功地恢复第一个输入数据包，并发送第一个ACK 341。HARQ发射机13发送第二个主包P₂ 332。HARQ接收机15未能从接收到的第二个主包P₂ 332的噪声副本中恢复第二个输入数据包，从而发送NACK 342。HARQ发射机13接收到NACK 342并发送第一个IR包R_2，1 333，其中第一个IR包333源自第二个输入数据包。HARQ接收机16接收到第一个IR包R_2，1 333的噪声副本，未能从所接收到的包332和333解码第二输入数据包，从而发送第二个NACK 343。HARQ发射机13通过发射第二个IR包R_2，2 334来响应第二个NACK 343，其中第二个IR包334源自第二主包332。HARQ接收机15第三次尝试从接收到的包332、包333和包334恢复第二个输入数据包。该第三次尝试成功，从而HARQ接收机15发送ACK 344。在该示例中，HARQ发射机13对ACK 344的接收标志着第二次HARQ会话的结束。第三次HARQ会话以HARQ发射机13发送第三个主包P₃335开始。该示例代表一般的IR-HARQ方案，其中HARQ发射机可以使用任何编码规则来生成IR包。本原理遵循图3的一般框架。

图4和图5分别以流程图格式示出HARQ发射机40和HARQ接收机50。图4和图5中的流程图更精确地规定了本原理的一般框架。在每个HARQ会话开始时，HARQ发射机40处于主包状态41，其中主包状态包括以下操作：等待输入数据包、接收输入数据包、将输入数据包编码成主码字、传输主包中的主码字，将传输计数器设置为1，以及响应于主包等待反馈。当HARQ发射机40响应于主包接收反馈时，HARQ发射机40的状态改变为反馈校验状态42，其中反馈校验状态42包括校验反馈是ACK还是NACK。如果反馈是ACK，则HARQ发射机40的状态改变为主包状态41，由此当前HARQ会话以成功结束，并且开始下一个HARQ会话。如果反馈是NACK，HARQ发射机40的状态改变为传输计数器状态43，其中传输计数器状态43包括将传输计数器值增加1。HARQ发射机40的下一个状态是发射机计数器校验状态44，其中发射机计数器校验状态44包括校验传输计数器值是否超过最大传输限制。最大传输限制是用于HARQ系统的设计参数，以及确定在HARQ会话中可以发生的包传输(主包加IR包)的最大数量。如果传输计数器超过最大传输限制，那么HARQ发射机40进入到主包状态41，由此当前HARQ会话以失败结束，并且开始新的HARQ会话。如果传输计数器没有超过最大传输限制，HARQ发射机40进入到IR状态45，其中IR状态45包括以下步骤：准备IR码字、传输IR包中的IR码字，以及响应于所传输的IR包等待反馈。当响应于所传输的IR包的反馈到达时，HARQ发射机进入到反馈校验状态42。根据上述描述，HARQ发射机40处的操作循环持续进行。这就完成了图4中的流程图的描述。

在每个HARQ会话开始时，HARQ接收机50处于接收机主包状态51，其中接收机主包状态51包括将接收包计数器初始化为0并等待主包的操作。当HARQ接收机50接收到主包时，HARQ接收机50的状态改变为解码状态52。在解码状态52中，HARQ接收机50尝试通过使用在当前HARQ会话中所有接收到的包(接收到的主包和任何接收到的IR包)中可用的信息来解码输入数据包。通过生成输入数据包的估计来结束解码状态52中的操作。解码状态52之后的下一状态是错误检测状态53，其中错误检测状态53包括校验输入数据包的估计是否包含任何错误。如果在输入数据包的估计中没有检测到错误，则HARQ接收机50进入到ACK状态54。在ACK状态54中，HARQ接收机50发送ACK并进入到接收机主包状态51，由此HARQ会话成功地完成。如果HARQ接收机50在错误检测状态53中检测到错误，则HARQ接收机50进入到NACK状态55。在NACK状态55中，HARQ接收机50发送NACK，将接收包计数器增加1，并且进入到接收机计数器校验状态56。在接收机计数器校验状态56中，HARQ接收机50校验接收机包计数器是否等于最大接收包限制。最大接收包限制是其值被设置为与HARQ系统中HARQ发射机40处的最大传输限制相同的数量的参数。如果状态56的校验结果是YES，则HARQ接收机50进入到接收机主包状态51，由此当前HARQ会话以失败方式结束并且开始新的HARQ会话。如果接收包计数器小于最大接收包限制，则HARQ接收机50进入到IR包等待状态57。在IR包等待状态中，HARQ接收机50等待直到接收到新的IR包；并且，在接收到新的IR包时，HARQ接收机50进入到解码状态52。继续HARQ接收机50处的HARQ会话，直到或者HARQ接收机50生成通过错误检测测试的输入数据包的估计，或者直到接收的包的数量达到最大接收包限制。

图6和图7分别以功能框图的格式示出HARQ发射机60和HARQ接收机70。图6和图7中的功能框图更具体地说明了本原理的硬件实施方面。下面的描述涉及由主包和最多(m-1)个附加IR包的传输组成的单个HARQ会话。HARQ发射机60是有限状态机，其中机器的状态由控制器66控制，并且该状态包括传输计数器。在HARQ会话开始时，将HARQ发射机60的状态初始化为初始状态。HARQ发射机60还包括主编码器61，其中处于初始状态的主编码器等待输入数据包，当输入数据包变为可用时接收输入数据包，将输入数据包编码为主码字，将主码字保存在主码字缓冲器62中，以及向包发射机64提供主码字作为输入。包发射机64通过前向信道在主包中传输主码字。在主包的传输之后，HARQ发射机60将传输计数器的值设置为1并开始等待来自HARQ接收机的第一个反馈包，其中，当第一个反馈包到达反馈包接收机65时，等待结束。反馈包接收机65从第一个反馈包中提取第一个反馈信号并将该反馈信号传递给控制器66。第一个反馈信号或者是ACK或者是NACK。如果第一个反馈信号是ACK，则控制器66将HARQ系统的状态重置为初始状态，并且指示主编码器接收和编码新的输入数据包。如果第一个反馈信号是NACK且传输计数器小于最大传输限制m，则控制器66将传输计数器增加1并向系统IR编码器63发送第一个IR传输指令。当接收到第一个IR传输指令时，系统IR编码器63从主码字缓冲器62取得主码字的第一段，以系统方式将主码字的第一段从第一个IR码编码成第一个IR码字，并将第一个IR码字呈现给包发射机64。包发射机64通过前向信道发送第一个IR包中的第一个IR码字。在第一个IR包的传输之后，HARQ发射机开始等待第二个反馈包。当反馈接收机65接收到第二个反馈包时，等待结束。反馈接收机65从第二个反馈包中提取第二个反馈信号，并将其传递给控制器66。如果第二个反馈信号是ACK，则控制器66将HARQ发射机的状态重置为初始状态，并指示主编码器接收和编码新的输入数据包。如果第二个反馈信号是NACK且传输计数器小于最大传输限制m，则控制器66将传输计数器增加1(到3)，并向系统IR编码器63发送第二个IR传输指令。当接收到第二个IR传输指令时，系统IR编码器63从主码字缓冲器62取得主码字的第二段，以系统方式将主码字的第二段从第二个IR码编码成第二个IR码字，并将第二个IR码字呈现给包发射机64。包发射机64在第二个IR包中传输第二个IR码字。在第二个IR包的传输之后，HARQ发射机开始等待第三个反馈包。当反馈接收机65接收到第三个反馈包时，等待结束。根据第三个反馈信号的值，HARQ会话以类似于上述前两轮IR的方式继续。在任何情况下，只要HARQ会话中HARQ发射机60接收到的NACK信号的数量达到最大传输限制m，HARQ会话以失败结束。如果HARQ发射机60在HARQ会话中在接收到m个NACK之前接收到ACK，则HARQ会话以成功结束。

图7描绘了被配置为与图6的HARQ发射机60一起使用的HARQ接收机70。下面的描述涉及由主包以及与主包相关联的最多(m-1)个附加IR包的接收组成的单个HARQ会话。HARQ接收机70是有限状态机，其中该机器的状态由HARQ接收机控制器75控制。在HARQ会话开始时，将HARQ接收机70的状态初始化为初始状态。HARQ接收机70的状态包括接收包计数器，其中在进入初始状态时将接收包计数器的值设置为零，并且在HARQ接收机70每次接收到新的包时增加1。总的来说，HARQ接收机70在每次HARQ会话中的目标是恢复输入数据包并将其作为输出数据包来传送。HARQ接收机70尝试通过使用接收包中的信息来恢复输入数据包，其中接收包包括主接收包和多达(m-1)个附加接收的IR包。HARQ接收机70包括前端处理器71，其中前端处理器71处理接收到的包并根据每个接收包产生解码器输入数据。根据接收包生成的解码器输入包含关于接收包所携带的码字的统计信息，其中统计信息通常是有限精度实数的向量，其中，每个有限精度实数是用于接收包所携带的码字的特定比特的对数似然比。解码器输入数据存储在解码器输入缓冲器72中，其中解码器输入缓冲器72是用于保存解码器输入数据使得其可以在HARQ会话期间根据需要进行使用的存储器设备。HARQ接收机还包括HARQ解码器73，其中HARQ解码器是被配置成使用来自前端处理器71的当前解码器输入数据以及之前的解码器输入数据来解码输入数据包的解码器，该之前的解码器输入数据属于在当前HARQ会话中接收并存储在解码器输入缓冲器72中的之前的包。在每次解码尝试之后，HARQ解码器73将解码器判定传递给错误检测器74，其中解码器判定是输入数据包的估计。错误检测器74对解码器判定应用错误检测测试，目的是检测解码器判定中的错误。如果错误检测器74检测到解码器判定中没有错误，则HARQ接收机70接受解码器判定并将解码器判定作为输出数据包发送出去。理想情况下输出数据包是输入数据包的无错误副本；然而，解码器输出包中可能存在未检测到的错误。如果错误检测器74检测到解码器判定中的任何错误，则没有输出数据包发送出去。不管错误检测测试结果如何，错误检测器74将错误检测测试结果发送到HARQ接收机控制器75。错误检测测试结果通常是二进制值结果，指示在解码器判定中是否检测到错误。HARQ接收机控制器75控制HARQ接收机中的操作流。具体而言，HARQ接收机控制器75控制反馈包发射机76，其中反馈包发射机76是在HARQ系统中通过反馈信道向HARQ发射机60发送反馈包的发射机。如果错误检测测试结果为正(指示在解码器判定中检测到错误)，则HARQ接收机控制器75指示反馈包发射机发送NACK；如果错误检测器测试结果指示在解码器判定中没有检测到错误，则HARQ接收机控制器75指示反馈包发射机发送ACK。如果错误检测测试结果指示解码器判定中没有错误，或者接收包计数器达到最大接收包限制m，则HARQ接收机控制器将HARQ接收机70的所有功能块初始化到其初始状态。在返回到初始状态时，HARQ接收机70通过根据上述相同规则执行新的HARQ会话来继续其操作。这就完成了HARQ接收机70的描述。HARQ发射机60和HARQ接收机70共同举例说明了如上文参考图1所述的HARQ系统10的操作细节。HARQ发射机60处的最大传输限制和HARQ接收机处的最大接收包限制被配置成等于公共值m，其中m是大于或等于2的整数。

图8示出了用于根据本原理的HARQ发射机60的第一实施例的HARQ发射机参数列表80。HARQ发射机参数列表80包括主列表81和IR列表82。主列表81限定了主编码器61的参数，并且包括一对长度参数(N，K)和生成器矩阵G。第一长度参数N是主码字x＝(x₁，x₂，…，x_N)的长度，第二长度参数K是输入数据包d＝(d₁，d₂，…，d_K}的长度。主编码器61依据等式x＝dG将输入数据包d从主码编码到主码字x。可以以任何期望的方式选择HARQ发射机的第一实施例中的主码。

在继续对第一实施例的详细描述之前，应当注意到，如上所述的第一实施例一般足够到可以容许生成器矩阵G，该生成器矩阵G包含用于错误检测目的的循环冗余校验(CRC)生成器。例如，可以通过使生成器矩阵G具有G＝G₁G₂的形式，将错误检测内置到系统中，其中G₁是CRC生成器矩阵，G₂是用于纠错码的生成器矩阵。在这种情况下，编码操作包括两个阶段。第一阶段包括计算dG₁＝(d，c)，该计算将CRC c附加到数据d上。在第二阶段，主码字作为x＝(d，c)G₂获得。当以这里描述的方式插入CRC时，HARQ接收机处的解码操作通常将包括两个阶段，其中第一阶段生成(d，c)的至少一个估计

以及第二阶段检查对于在第一阶段生成的每个估计

是否成立。如果没有估计

满足CRC校验，则HARQ接收机发送NACK；如果发现至少一个估计

满足CRC校验，则HARQ接收机接受有效估计中的一个作为最终判定并发送ACK。这里给出的第一实施例的描述省略示出如何执行错误检测，以便不让不必要的一般细节来扰乱描述。本领域技术人员将清楚，任何标准的错误检测方法都可以与本原理结合使用。

IR列表82限定了系统IR编码器63的参数，该系统IR编码器63被配置成从各个IR码生成(m-1)个IR码字的序列。IR码字和相关变量由整数k索引，该整数k的取值范围为1≤k≤m-1。第k个IR码字由r^(k)表示，并通过缩短和删截操作从第k个IR母码字x^(k)获得。这里使用的术语“删截(puncturing)”和“缩短(shorting)”以它们在纠错码文献中使用的通常技术意义进行使用。对码C进行删截是指不传输由删截段P选择的某些坐标的操作。例如，给定具有码字长度为N＝8的码C和删截段P＝{1，3，8}，对(x₁，x₂，…，x₈)∈C进行的删截操作产生(x₂，x₄，x₅，x₆，x₇)。

码C的缩短通过对C的码字设置约束来限定子码

例如，对于码C和缩短的段S，缩短的码被限定为C′＝{x∈C：x_S＝c}，其中c是大小为|S|的恒定比特模式。由于S中的坐标是固定的，它们不携带信息。在下文，将以等于全零向量的常数向量c来进行缩短操作。码字的缩短部分x_S不携带信息；在下文，将在传输之前删截缩短部分。

第k个IR码字r^(k)是第k个IR码中的码字，第k个IR母码字x^(k)是第k个IR母码中的码字。IR列表82显示表征第k个IR码和第k个IR母码的参数(N_k，K_k，S_k，M_k，A_k，V_k，T_k)的集合。

IR列表82中的参数中的三个参数是长度参数。参数N_k是整数，指明第k个IR码字

的长度。参数K_k是整数，指明第k个IR母码字x^(k)的数据有效载荷的大小。参数M_k是整数，指明第k个IR母码字

的长度。其遵从长度参数的限定，第k个IR码的速率为K_k/N_k，第k个IR母码的速率为K_k/M_k。

IR列表82中的其余参数是选择器集合。第k个IR数据选择器S_k是用于选择第k个主码字段

的选择器集合，其中第k个主码字段

是用于生成第k个IR母码字x^(k)的主码字x的一部分。第k个系统段A_k是用于选择第k个系统段

的选择器集合，其中，第k个系统段

是携带第k个主码字段

的第k个IR母码字x^(k)的一部分。第k个缩短段选择器V_k是用于选择第k个缩短段

的选择器集合，其中，第k个缩短段

是在上述限定的意义上被缩短的第k个母码字x^(k)的一部分。第k个删截段选择器T_k是用于选择第k个删截段

的选择器集合，其中第k个删截段

是在上述限定的意义上被删截的第k个IR母码字x^(k)的一部分。系统IR编码器63被配置成将第k个主码字段

编码到第k个IR母码字x^(k)中，使得

且

从而确保编码操作是系统的，并且第k个IR母码字x^(k)在第k个缩短段

中不携带信息。系统IR编码器63通过对第k个IR母码字x^(k)进行删截并设置

来获得第k个IR码字r^(k)，其中

是第k个删截段T_k的补码。

IR列表82指明选择器集合上的多个约束。其中一些约束条件需要解释。约束|S_k|＝K_k和|A_k|＝|S_k|确保了可以在第k个系统段

中携带第k个主码字段

A_k和V_k不相交的约束是必要的，因为

必须能够随

变化，而

必须保持不变。约束K_k＜K确保第k个IR码和主码是不同的码，从而使简单的重复(如在CC-HARQ中那样)在本原理的领域之外。最后，段选择器集合S₁，S₂，...，S_m-1有区别地成对的约束确保IR码字r⁽¹⁾，r⁽²⁾，…，r^(m-1)中没有两个IR码字携带相同的数据有效载荷，从而确保在IR码字的生成中避免了简单的重复(如在CC-HARQ中那样)。因此，本原理确保主码字和(m-1)个IR码字携带不同的数据有效载荷。这就完成了对第一实施例的描述。

第一实施例提供了用于根据本原理实施HARQ系统的广泛的框架。在下面，将考虑细化第一实施例的更具体的实施例。为了激发这些更具体的实施例，关于第一实施例的许多要点需要进一步澄清和讨论。尽管没有在IR列表82中声明为必要条件，还是优选地选取删截段T_k使得

这确保删截固定为0的坐标

从而不会通过前向信道进行不必要地传输。第一实施例没有规定如何选择T_k。优选地采用

上面已经解释了使用

的原因。具有

确保主码字的第k段

作为第k个IR码字x^(k)的一部分从重传中排除。这里的基本原理是，系统中的HARQ接收机已经接收到

的噪声副本，作为接收到的主包的一部分。信息理论教导了，如果第k个IR码字r^(k)携带从

得到的新的奇偶校验位而不是重复

则前向信道容量将以更有效的方式使用。出于这一动机，下面给出的本原理的优选实施例采用T_k＝A_k∪V_k，从而完全放弃

以支持新的奇偶校验位。选择T_k＝A_k∪V_k将本原理与简单的重复技术(如CC-HARQ)区分开来。在CC-HARQ中，分集是通过先前发送的比特的简单重传来提供的；本原理避免了简单的重传，以获得更有效的信道资源利用率。以下面的示例说明了本原理相对于CC-HARQ的性能增益。

第一实施例没有指明主码的类型。事实上，本原理可以应用于任意类型的主码。主码可以是系统的也可以是非系统的；它可以是极化码或任何其他类型的码。主码可以是通过缩短或删截较长的码而获得。主码可以包含用于检测错误目的的CRC码。在选择主码方面的这种灵活性确保了本原理可以应用于为任何现有FEC系统提供附加HARQ能力。在下文所述的本原理的优选实施例中，主码是非系统极化码，并且系统IR码是系统极化码。在示例中将主要代码限制为非系统代码仅为了给出具体的示例的目的，而不是本原理的限制。本原理可与系统主码一起使用。

在第一实施例中，系统IR编码器61被配置成使得

在将

的坐标嵌入到第k个IR母码字中之前，可以通过对

的坐标进行置换来提高HARQ系统的性能。可以预见，在本原理的一些实施例中，系统IR编码器63将应用

形式的嵌入操作，其中π是置换因子(permutation)，其改变

的元素的顺序但不改变它们的值。如果在主码字的传输过程中段

受到噪声突发的影响，那么在IR编码将噪声突发分散以及将IR解码器呈现为在时间上更均匀的噪声分布之前，对

应用置换。这可以提高HARQ系统的性能(吞吐量和可靠性)。

第一实施例除了要求IR码是系统的，对IR码的类型没有设置任何约束。在下文所述的本原理的优选实施例中，IR码被视为系统极化码。本原理主要针对IR码是系统极化码的应用。

下面介绍本原理的优选实施例。为了说明的简单性，优选实施例呈现主编码器61是无缩短和无删截的非系统极化编码器。因此，主编码器的块长度N是2的幂，即对于某个整数n≥1，N＝2ⁿ。主码的活跃段A是通过使用极化码构造的任何标准方法来确定的。一旦确定了活跃段A，则实施主编码器61的推荐方法为使用标准的非系统极化编码器。这样的编码器首先通过设置u_A＝d将输入数据包d＝(d₁，d₂，…，d_K)嵌入到源字u＝(u₁，u₂，…，u_N)中；接下来，编码器通过设置u_A＝0，用零(或任何其他固定的比特模式)填充坐标的补集，然后通过执行变换操作x＝uG_N来计算主码字x＝(x₁，x₂，…，x_N)，其中，

众所周知，变换操作x＝uG_N可以在O(N log N)二进制逻辑操作内被执行。这就完成了对主编码器61的优选实施例的描述。

下面是系统IR编码器63的优选实施例。首先，描述第k个IR码的设计细节。图8的IR列表82中列出了用于设计第k个IR码的相关参数。在优选实施例中，IR母码是系统极化码。选择第k个IR母码的长度M_k为大于或等于N_k+K_k的2的最小整数幂，即对于唯一的i值，M_k＝2ⁱ，使得2^i-1＜N_k+K_k≤2ⁱ。第k个系统段选择器A_k分三步得到。首先，使用标准的系统极化码设计方法来得到第k个IR母码的坐标{1，2，…，M_k}的可靠性排序列表。其次，从可靠性排序列表中移除第k个缩短段选择器V_k中的坐标，以获得大小为N_k+K_k的缩短列表。第三，选择可靠性排序列表中最可靠的|S_k|个元素来形成第k个系统段选择器A_k。无论第k个缩短段选择器V_k如何被选择，都可以应用此方法。具体而言，这里的实施例使用V_k＝{i：N_k+K_k+1≤i≤M_k}作为第k个缩短段选择器V_k；然而，该选择只是为了演示。对于第k个缩短段选择器V_k和第k个系统段选择器A_k的给定的具体选择，第k个删截段选择器T_k的优选实施例是T_k＝A_k∪V_k。值得注意的是，此处指明的用于这些选择器集合的构造方法确保IR列表82中的约束

被自动满足。这就完成了优选实施例中的第k个IR码的描述。

将注意力转向系统IR编码器63的操作，优选实施例中的系统IR编码器63遵循与第一实施例中相同的一般性步骤。它从主码字缓冲器62中取得第k个重传段

并且使用任何标准的系统极化编码方法将其系统地编码到第k个IR母码字x^(k)中。一旦第k个IR母码字x^(k)就绪，系统IR编码器63通过如第一实施例中的那样对x^(k)进行删截，即通过设置

来产生第k个IR码字r^(k)。

下面是一些解释性的注释。优选实施例在IR码长度(N₁，N₂，...，N_m-1)和IR有效载荷长度(K₁，K₂，…，K_m-1)的选择上留有很大程度的灵活性。在许多应用中，IR码的长度被约束为与主码的长度相同，即N₁＝N₂＝…＝N_m-1＝N。在这样的约束下，优选地选择有效载荷长度为非递增序列，K₁≥K₂≥…≥K_m-1，使得IR码逐渐变得更强大。通常，IR有效载荷长度的选择是复杂的优化问题的主题，需要与选择器集合(S₁，S₂，…，S_m-1)的选择以及在HARQ接收机处使用的解码算法的性质一起考虑。用于选择选择器集合的一些启发式方法将在下面描述。

优选实施例中的系统IR编码器63可以是任何标准类型的系统极化编码器。为了明确起见，接下来描述系统极化编码的方法。在推荐的方法中，系统IR编码器63通过以下步骤将

编码为x^(k)：1)系统IR编码器63将第k个重传段

嵌入到第k个草稿码字v中，该草稿码字是长度为M_k的比特向量。通过设置

来完成将

嵌入到v中。通过设置

系统IR编码器63用0填充第k个草稿码字v的剩余坐标，其中

是A_k相对于{1，2，…，M_k}的补码，0是长度为

的全零向量。2)系统IR编码器63计算第k个草稿码字v的逆极性变换并将其存储在第k个草稿源字w中，其中第k个草稿源字w是长度为M_k的比特向量。v和w之间的逆极性变换关系可以表示为

其中

是极性变换矩阵

的逆矩阵。极性变换的一种表示形式是

(其中m_k＝log(M_k))，但是这里描述的方法可以应用于极性变换的其他形式(例如使用比特反转操作作为变换的一部分的那些极性变换)。3)系统IR编码器63通过设置

来修改第k个草稿源字w，并通过计算

来产生第k个IR母码字。众所周知，由这种编码方法产生的第k个IR母码字x^(k)是系统的其意义是

转到图9A，示出了设计示例90，其中设计示例90进一步详细地例示了HARQ发射机60中的主编码器61和系统IR编码器63的优选实施例。设计示例90包括主码参数列表91，其列出了主码的设计参数。设计示例还包括三个IR码参数列表92、93和94，它们分别列出了第一个、第二个和第三个IR码的设计参数。因此，在该示例HARQ会话中，最大传输数为m＝4。首先给出了主码的构造的描述。主码列表91指定主码的长度为N＝16，输入数据包的长度为K＝12，并且活跃段选择器指明为A＝{16，812，14，15，4，6，10，7，11，13，2}。活跃段选择器的设计包括生成主可靠性列表95，其中主可靠性列表是极性变换x＝uG_N＝16的源字u的坐标{1，2，…，N＝16}以可靠性降低的顺序的列表。通过具有1/2删除概率的二进制删除信道(BEC)设计规则来获得设计示例90中的主可靠性列表95。BEC设计规则是用于极化码的众所周知的启发式设计规则，该设计规则在前向信道是具有一定删除概率(在本例中为1/2)的BEC的建模假设的情况下生成源字的坐标的可靠性。主可靠性列表95的前K＝12个元素产生主列表91中的活跃段选择器A。由A选择的子向量u_A携带输入数据包。注意，u_A＝(u₂，u₄，u₆，u₇，u₈，u₁₀，u₁₁，u₁₂，u₁₃，u₁₄，u₁₅，u₁₆)和u_A的元素的顺序始终是自然递增的索引顺序，与活跃段选择器A的元素顺序无关。这就完成了对主码的描述。

在上述说明中使用的BEC设计规则仅为了阐述的目的。对于本领域技术人员清楚的是，本原理可以与任何其他标准极化码设计规则一起应用，代替BEC设计规则。实际上，使用基于信道模型(该信道模型表示系统可能被使用的实际信道状况)的极化码设计规则，而不是BEC设计规则(其隐含了将信道建模为BEC)，是更有利的。

现在注意转到第一IR列表92，它描述了第一个IR码的参数。第一个IR码的长度为N₁＝16，有效载荷大小为K₁＝8。因此，第一个IR母码的长度为M₁＝32，这是大于或等于N₁+K₁＝24的2的最小整数幂。通过根据主可靠性列表95在主码的活跃段选择器A中取最不可靠的K₁＝8个坐标来获得第一个IR列表92中示出的第一个IR数据选择器S₁。第一个IR数据段为

根据优选实施例，获得第一个缩短段选择器V1作为从N₁+K₁+1＝25到M₂＝32的坐标的集合。使用删除概率为1/2的BEC设计规则来构造用于第一个IR母码的第一个系统段选择器A₁。(通常，用于第一个IR母码的设计规则不必与主码的设计规则相同。)BEC设计规则对第一个IR母码的坐标{1，2，…，M₁＝32}进行等级排列，并产出第一个IR母码可靠性列表96。在将第一个缩短段选择器V₁中的坐标从第一个IR母可靠性列表中移除后，得到第一个缩短的IR母可靠性列表为(16，24，8，12，20，14，22，15，23，4，6，10，7，18，11，19，13，21，2，3，5，9，17，1)。

取第一个缩短的IR母可靠性列表的前K₁＝8个元素，得到第一个系统段选择器为A₁＝{16，24，8，12，20，14，22，15}。根据优选实施例，第一个删截段选择器T₁取为T₁＝A₁∪V₁。得到的第一个IR码字r⁽¹⁾的长度为M₁-|T₁|＝16，这与第一个IR列表92中的指定长度N₁＝16一致。这就完成了第一个IR码的说明。图9中的第二个IR列表93列出了第二个IR码的参数。第二个IR码的长度指定为N₂＝16，第二个IR数据选择器的长度指定为K₂＝5。因此，第二个IR母码具有长度为M₂＝32，并且第二个缩短段选择器V₂是从N₂+K₂+1＝22到M₂＝32的整数的集合。第二个IR母码使用删除概率为1/2的BEC设计规则进行构造。(一般来说，第二个IR母码的设计规则不必与第一个IR母码的设计规则相同。)由于第二个IR母码与第一个IR母码具有相同的长度，并且两者都使用相同的BEC设计规则，所以第一个IR母可靠性列表96也对第二个IR母码有效。在从列表96中移除第二个缩短段选择器V2中的坐标后，获得第二个缩短的IR母可靠性列表为(16，8，12，20，14，15，4，6，10，7，18，11，19，13，21，2，3，5，9，17，1)。取第二个缩短的IR母可靠性表的前K₂＝5个元素，得到第二个系统段选择器为A₂＝{16，8，12，20，14}。根据优选实施例，第二个删截段选择器取为T₂＝A₂∪V₂。第二个IR数据选择器S₂的设计值得特别注意。S₂的长度指定为K₂＝5。在本示例中，通过从S₁中取三个元素以及从A\S₁中取两个元素来填充S₂的有效载荷容量K₂＝5。

通过对可靠性较小的元素给予优先权，从S₁和A\S₁中选择要包含在S₂中的各个元素。从S₁中选择三个元素作为S₁中最不可靠的三个元素，即(11，13，2)。从A\S₁中选择两个元素作为A\S₁中最不可靠的两个元素，即(12，14)。得到S2＝{11，13，2，12，14}和

这就完成了对第二个IR码的构造的描述。图9中的第三个IR列表94列出了第三个IR码的参数。第三个IR码的长度指定为N₃＝16，第三个IR数据段的长度指定为K₃＝4。因此，第三个IR母码的长度为M₃＝32，第三个缩短段选择器V3是从N₃+K₃+1＝21到M₃＝32的整数的集合。第三个IR母码使用删除概率为1/2的BEC设计规则进行构造。由于第三个IR母码与第一个IR母码具有相同的长度，因此第一个IR母码可靠性列表96也对第三个IR母码有效。在从列表96中移除第三个缩短段选择器V3中的坐标后，获得第三个缩短的IR母可靠性列表为(16、8、12、20、14、15、4、6、10、7、18、11、19、13、2、3、5、9、17、1)。取第三个缩短的IR母可靠性表的前K₃＝4个元素，得到第三个系统段选择器A₃＝{16，812，20}。根据优选实施例的规则，第三个删截段选择器取为T₃＝A₃∪V₃。通过从S₁中取一个元素、从S₁\S₂中取一个元素以及从A\(S₁∪S₂)中取两个元素来构造第三个IR数据选择器S₃；这种分配与作为S₃的大小的指定K₃＝4一致。从S₂中选择的要包含在S₃中的元素被选择为S₂中最不可靠的元素，即14；从S₁\S₂中选择的元素被选择为S₁\S₂中最不可靠的元素，即7；从A\(S₁∪S₂)中选择的两个元素被选择为A\(S₁∪S₂)中最不可靠的两个元素，即(16，8)。本过程给出S₃＝{14，7，16，8}且

这就完成了对本示例的第三个IR码的设计的描述。为了便于说明，下面给出数值示例，其中输入数据包是

d＝(0，0，1，0，0，1，0，0，1，0，0，1). (1)

主编码器61通过设置u_A＝d，或者更精确地说，通过设置u₂＝d₁、u₄＝d₂、u₆＝d₃、u₇＝d₄、u₈＝d₅、u₁₀＝d₆、u₁₁＝d₇、u₁₂＝d₈、u₁₃＝d₉、u₁₄＝d₁₀、u₁₅＝d₁₁和u₁₆＝d₁₂，将d嵌入源字u＝(u₁，u₂，…，u_N＝16)中。主编码器将源字的剩余坐标设置为零，即u₁＝0、u₃＝0、u₅＝0以及u₉＝0。这就完成了源字u的准备工作。

在本原理的替代实施方式中，源字u的冻结坐标可以被设置为不同的比特模式(而不是全零模式)，并不影响本原理的适用性。主编码器通过计算x＝uG_N＝16，根据源字u生成主码字x＝(x₁，x₂，…，x_N＝16)，其中

这将得到主码字

x＝(0，1，1，1，1，0，1，1，1，0，1，1，0，1，1，1) (2)

在准备第一个IR包时，HARQ发射机首先选择第一个码字段

在本数值示例中，假设系统IR编码器63使用上文结合优选实施例描述的系统编码方法。相应地，通过设置

和

来准备第一个草稿码字v⁽¹⁾，得到

v⁽¹⁾＝(0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，0，10，0，1，0，0，0，0，1，0，0)

通过逆极性变换运算从第一个草稿码字v⁽¹⁾获得第一个草稿源字w⁽¹⁾，

w⁽¹⁾＝(1，0，1，0，1，0，1，0，0，1，0，1，1，0，1，0，0，0，0，0，1，1，)

将第一个草稿源字的冻结坐标设为零，获得第一个修改后的源字

w⁽¹⁾＝(0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，0，0，1，0，0，0，0，0，0，1，)

极性变换操作x⁽¹⁾＝w⁽¹⁾G_N产生第一个IR母码字

x⁽¹⁾＝(0，1，1，0，1，0，0，1，0，1，0，1，1，0，1，0，0，0，1，1，0，0，1，1，0，0，0，0，0，0，0，0). (3)

可以验证编码是对称的其意义是

通过删截运算

获得第一个IR码字，

r⁽¹⁾＝(0，1，1，0，1，0，0，0，1，0，1，0，0，1，0，1). (4)

以类似的方式，获得第二个和第三个IR母码字以及第二个和第三个IR码字为

x⁽²⁾＝(0，0，1，1，0，0，1，1，0，0，1，1，1，1，0，0，1，1，1，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0)， (5)

r⁽²⁾＝(0，0，1，1，0，0，1，0，0，1，1，0，1，1，1，0)， (6)

x⁽³⁾＝(0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0)， (7)

r⁽³⁾＝(0，0，0，0，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1). (8)

这完成了系统IR编码器63在设计示例90中如何操作的描述。

将注意力转向用于设计示例90的接收机侧，图9B描绘了可在接收机侧使用的示例HARQ解码器97。示例HARQ解码器97构成HARQ解码器73的优选实施例的示例。示例HARQ解码器97包括主解码器98，其中主解码器98是可以用于对由主码参数列表91限定的主码进行解码的任何解码器。当主码是如本示例中的极化码时，主解码器98可以是连续消除(successive cancellation)(SC)解码器、置信传播(BP)解码器或列表解码器。HARQ解码器还包括第一IR解码器991、第二IR解码器992和第三IR解码器993，其中IR解码器991、992和993分别是用于由IR参数列表92、93和94限定的IR码的解码器。在本原理的优选实施例中，IR码是极化码，因此，相应地，应当选择IR解码器991、992和993为适于解码极化码的解码器。IR解码器991、992和993的选项包括SC解码、BP解码和列表解码。IR解码器991、992和993可以是不同类型的极性解码器(polar decoder)，每个极性解码器针对相应的解码任务而优化。BP解码的优点是允许解码器交换软信息(soft information)。SC解码的优点是更简单。

下面描述了主解码器98和IR解码器采用SC解码以及交换硬判定的示例场景。具体而言，假设在发送主包和IR包时，包发射机64采用二进制相移键控(BPSK)作为调制方案；换句话说，假设通过变换s＝α(1-2x)，将主码字x映射到BPSK信号向量s，其中α是振幅，1是与主码字x具有相同长度的多个1的向量。这种变换将主码字的每个元素x_i转换为BPSK信号s_i，使得如果x_i＝0，则s_i＝α，以及如果x_i＝1，则s_i＝-α。同样，假设通过变换s^(k)＝α(1-2r^(k)将第k个IR码字r^(k)映射到BPSK信号向量s^(k)。在示例中使用BPSK调制仅为了演示目的，而不是本原理的限制性特征。特别地，对于本领域技术人员来说，明显的是，本原理可以用于采用诸如具有任意数目的星座点(constellation point)(4、16、64等)的正交幅度调制(QAM)的其它类型调制的系统中。

在示例场景中，假设前向信道14是加性高斯噪声信道(additive Gaussian noisechannel)。分别用y和y^(k)标记主码字和第k个IR码字的信道输出。更具体地说，y＝s+n且y^(k)＝s^(k)+n^(k)，其中n和n^(k)表示信道噪声。噪声向量n和n^(k)由均值为0和方差σ²的独立相同分布的高斯随机变量组成。进一步假设n与s无关，n^(k)与s^(k)无关。这里使用加性高斯噪声信道仅为了说明的目的。本原理可以和其他类型的信道(例如具有多径衰落、多径干扰、多普勒频移、多用户干扰的信道)一起使用。

在典型的数字通信系统中，在前向信道14的输出处从接收的包获得离散时间信号y和y^(k)中，涉及大量的信号处理(同步、均衡、采样等)。这样的信号处理由HARQ接收机70中的前端处理器71完成。在该示例中，假设前端处理器也执行解调和软输入软输出(SISO)的解映射功能，并向HARQ解码器73递送对数似然比(LLR)，该对数似然比包括分别与主码字和第k个IR码字相关的主LLR L和第k个LLRL^(k)。主LLR L的第i个分量由下式给出：

同样，第k个LLR L^(k)的第i个分量由下式给出：

对于此处的加性高斯噪声信道，这些LLR计算简化为表达式Li＝2αy_i/σ²和

对于其他类型的前向信道，计算LLR的适当等式是通信工程领域技术人员的常识。

HARQ解码器73的操作细节将通过继续上述HARQ发射机的数字示例来进行解释，其中输入数据包由等式(1)给出。主码字由等式(2)给出，以及IR码字由等式(4)，(6)和(8)给出。假设信道信噪比(SNR)为(-1)分贝(dB)；其中，以分贝(dB)为单位的信道信噪比(SNR)被限定为

在数值示例中，HARQ接收机70接收

y＝(1.6，-1.9，-0.5，-2.3，0.1，0.5，0.1，-2.4，0.2，2.1，-0.3，0.4，2.5，-1.2，-1.9，-2.6) (9)

作为主信道输出，并且前端处理器71将主LLR计算为

主解码器98采用等式(10)中的主LLR L作为输入，并执行第一个主解码，目的是恢复等式(1)的输入数据包d。该第一个主解码产生输入数据包的第一个估计，其中，在该数值示例中，输入数据包的第一个估计恰巧是

等式(11)中的第一个估计在6个位置上不同于等式(1)中输入数据包d真实值。因此，HARQ接收机70向HARQ发射机60发送NACK，HARQ发射机通过发送第一个IR码字r⁽¹⁾来进行响应，如本示例中的等式(4)给出的那样。HARQ接收机70接收

y⁽¹⁾＝(0.1，-0.2，0.3，2.2，-1.9，2.8，2.7，-1.5，-1.6，0.3，-0.3，0.3，1.7，0.1，0.1，-1.5)

作为用于第一个IR码字r⁽¹⁾的信道输出，并且前端处理器71将第一个IR LLR计算为

第一IR解码器991接收第一个IR LLR并执行第一个IR码字的第一次解码。通过对等式(3)中的第一个IR母码字x⁽¹⁾执行第一次解码来间接地执行第一个IR码字的第一次解码。在第一个IR母码的第一次解码开始之前，构造合适的第一个IR母LLR

其中第一个IR母LLR是长度为N₂＝32的向量。通过如下填充

的坐标来构造第一个IR母LLR：

和

等式

表示只有通过前向信道发送的第一个IR母码字的部分是由集合

索引的部分；因此，第一个IR母LLR的对应分量用第一个IR LLR填充。等式

意味着，将位于集合V₁中的IR母LLR向量的每个坐标设置为LLR值的精度允许的尽可能大的数字，例如，如果使用8位带符号整数，则设置为127；将LLR值设置为大值表示解码器完全知晓对应的位(就是V₁中的位的情况，由于作为应用在系统IR编码器63处的缩短操作的一部分，这些位被固定为0)。等式

根据主LLR重新使用LLR值

在这些置换之后，第一IR解码器991使用IR母LLR

来产生第一个IR母码字的第一个估计。在该示例中，获得第一个IR母码字的第一个估计为

等式(12)中第一个IR母码字的第一个估计恰好与等式(3)中的第一个IR母码字x⁽¹⁾一致。然而，第一IR解码器991不知道这一点。本原理不要求第一个IR解码器或任何后续IR解码器能够确定它们产生的任何估计是正确的估计。第一个IR解码器的下一步是将

部分传递给主解码器98。主解码器假定

是

的正确估计，并且更新主LLR的段

为，如果

则L_i＝∞；以及如果对于每个i∈S₁，

则L_i＝-∞。在主LLR的更新之后，主解码器98使用更新的主LLR来产生输入数据包的第二个估计。在本示例中，获得输入数据包的第二个估计为

因为它与等式(3)中的输入数据包d一致，因此等式(3)中的第二个估计是正确的。如前所述，本原理包括诸如CRC的方法，以用足够的可靠性来确定

以及主解码器的任何后续估计是正确的。此时，HARQ接收机70发送ACK，从而当前HARQ会话成功地完成。

一般来说，如果第二个估计值

不正确，则上述示例中的HARQ会话将继续。在这种情况下，HARQ接收机70将发送NACK，并且HARQ发射机60会发送第二个IR码字。HARQ解码器将以与第一个IR母LLR

的准备相同的方式准备第二个IR母LLR

然后，第二IR解码器992将产生第二个IR母码字的第一个估计并将其传递给主解码器98和第一IR解码器991。第一个IR母码字和第二个IR母码字具有共同的有效载荷

在本示例中，S₁∩S₂＝{2，11，13}。因此，第一IR解码器991将具有通过使用由第二IR解码器992提供的

的估计来产生第一个IR母码字的第二个估计的选项。在产生第一个IR母码字的这样的第二个估计之后，第一个IR解码器将向主解码器98发送第一个IR码字的第二个估计。主解码器将依次利用第二个IR母码字的第一个估计和第一个IR母码字的第二个估计，并且产生输入数据包的第三个估计。如果输入数据包的第三个估计没有通过错误检测测试，则本领域技术人员应当清楚，在接收到第三个IR包之后，可以继续上述处理。作为HARQ解码器97的优选实施例的示例，这完成了连续消除(SC)解码方法的描述。

HARQ解码器97的说明性示例中的SC解码方法本质上是有序的，其意义是解码器估计在由将993连接到992、将992连接到991和将991连接到98的分支组成的有向树中流动。这种有序的信息流适合于连续消除解码，并且具有简单的优点。然而，本原理可以与更普通的解码技术一起应用，在这些技术中可以根据具体的时间表在所有解码器98、991、992、993之间传递解码估计，并且解码可以持续许多次迭代。此外，与上面的SC示例不同，交换的消息可以包含软信息而不是硬判定。对于本领域技术人员来说，明显的是，由于BP解码允许以自然的方式交换软信息，所以当主解码器和IR解码器彼此交换信息时，可以使用与SC解码相比更有利的BP解码。这种通用的方法有可能以牺牲复杂性为代价来提高性能。本原理通过允许HARQ解码器利用迭代的消息传递解码算法，在具有极化码的HARQ方面比现有技术得到更大的优势。使用系统极化码来实施IR码是在HARQ接收机处构造消息传递解码器的关键促成者。

图10是示出了本原理相对于基准CC-HARQ方法的性能优势的图。该图的纵轴是吞吐量。横轴是以dB为单位的信噪比(SNR)值。这里的主码长度为N＝256，输入数据包的长度为K＝192。HARQ方案采用m＝3轮IR传输。IR母码的长度为M₁＝M₂＝M₃＝512。IR码字的长度为N₁＝N₂＝N₃＝256，而IR有效载荷大小为K₁＝162、K₂＝87和K₃＝60。HARQ系统采用BPSK调制。前向信道是加性高斯噪声信道。主解码器和IR解码器采用BP解码。图10中的图显示，在高信噪比下，本原理提供与基准CC-HARQ类似的吞吐量，但在低信噪比下优于CC-HARQ。因此，与CC-HARQ相比，本原理使通信系统能够在更宽的动态信噪比范围内工作。

图11示出了示例性无线网络，在其中可以根据本公开实施使用系统极化编码的HARQ。图11所示的无线网络1100的实施例仅为了说明。可以在不脱离本公开的范围的情况下使用无线网络1100的其他实施例。无线网络1100包括eNodeB(oNB)1101、eNB1102和oNB1103。eNB1101与eNB1102以及eNB1103通信。eNB1101还与至少一个因特网协议(IP)网络1130(例如因特网、专有IP网络或其它数据网络)通信。

根据网络类型，可以使用诸如“基站”或“接入点”之类的其它众所周知术语来代替“eNodeB”或“eNB”。为了方便起见，在本专利文件中使用术语“eNodeB”和“eNB”来指向远程终端提供无线接入的网络基础设施部件。此外，根据网络类型，可以使用诸如“移动站”(或“MS”)、“用户站”(或“SS”)、“远程终端”、“无线终端”或“用户设备”之类的其他众所周知的术语来代替“用户设备”或“UE”。为了方便起见，该专利文件中使用术语“用户设备”和“UE”来指无线地访问eNB的远程无线设备，无论UE是移动设备(例如移动电话或智能手机)还是通常被视为的固定设备(例如台式计算机或自动售货机)。

eNB1102为在eNB1102的覆盖区域1120内的第一多个用户设备(UE)提供到网络1130的无线宽带接入。该第一多个UE包括：UE1111，其可位于小企业(SB)中；UE1112，其可位于企业(E)中；UE1113，其可位于WiFi热点(HS)中；UE1114，其可位于第一住宅(R)中；UE1115，其可位于第二住宅(R)中；和UE1116，其可以是移动设备(M)，例如手机、无线膝上型计算机、无线个人数字助理(PDA)等。eNB 1103为在eNB1103的覆盖区域1125内的第二多个UE提供到网络1130的无线宽带接入。该第二多个UE包括UE1115和UE1116。在一些实施例中，eNB1101-1103中的一个或更多个可以使用3G、4G或5G、长期演进(LTE)、LTE-A、WiMAX或其他高级无线通信技术进行相互通信以及与UE 1111-1116通信。

虚线显示覆盖区域1120和1125的大致范围，这些区域被显示为近似圆形，仅出于说明和解释的目的。应当清楚地理解，与eNB相关联的覆盖区域，例如覆盖区域1120和1125，可以具有其他形状，包括不规则形状，这取决于eNB的配置以及与自然和人为障碍物相关联的无线电环境的变化。

如下面更详细地描述的，如本公开的实施例中所描述的，BS1101、BS1102和BS1103中的一个或多个包括2D天线阵列。在一些实施例中，BS1101、BS1102和BS1103中的一个或多个支持用于具有2D天线阵列的系统的码本设计和结构。

尽管图11示出了无线网络1100的一个示例，但是可以对图11进行各种改变。例如，无线网络1100可以在任何合适的布置中包括任意数量的eNB和任意数量的UE。此外，eNB1101可以直接与任意数量的UE通信，并为这些UE提供到网络1130的无线宽带接入。类似地，每个eNB1102-1103可以直接与网络1130通信并为UE提供到网络1130的直接无线宽带接入。此外，eNB1101、1102和/或1103可以提供到其他网络或附加外部网络(例如外部电话网络或其他类型的数据网络)的接入。

如下面进一步详细描述的，可以在eNB(例如eNB1102)和/或UE(例如UE1116)中实施如图1所描绘并在上面描述的示例性HARQ系统。

图12A示出了示例性用户设备网络，在该用户设备网络中，可以根据本公开来实施使用系统极化编码的HARQ。图12A所示的UE1116的实施例仅用于说明，并且图11的UE1111-1115可以具有相同或相似的配置。然而，UE有多种多样的配置，并且图12A没有将本公开的范围限制为UE的任何特定实施方式。

UE1116包括天线1205、射频(RF)收发机1210、发射(Tx)处理电路系统(circuitry)1215(其可以是图1中的HARQ发射机13)、麦克风1220和接收(RX)处理电路系统1225(其可以是图1中的HARQ接收机15)。UE 1116还包括扬声器1230、主处理器1240、输入/输出(I/O)接口(IF)1245、键盘1250、显示器1255和存储器1260。存储器1260包括基本操作系统(OS)程序1261和一个或多个应用1262。要么OS程序1261、应用1262中的一个，或者它们的某些组合可以实施用于如图1到10的各种实施例中所述的HARQ方案的编程。

射频(RF)收发机1210从天线1205接收由网络1100的eNB传输的进入的射频(RF)信号(包括上述的主包和次包)。射频(RF)收发机1210可以将该进入的射频(RF)信号下变频(down-convert)，以生成中频(IF)信号或基带信号，中频信号或基带信号将被发送到接收(Rx)处理电路系统1225。该接收(Rx)处理电路系统1225将处理后的信号发送到扬声器1230(例如用于语音数据)或发送到主处理器1240用于进一步处理(例如用于网页(web)浏览数据)。

作为至少某些输入数据包11，发射(Tx)处理电路系统1215接收来自麦克风1220的模拟或数字语音数据，或来自主处理器1240的其他输出基带数据(例如网页(web)数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)。发射(Tx)处理电路系统1215实施HARQ发射机13。射频(RF)收发机1210接收来自发射(Tx)处理电路系统1215的输出的处理后的基带信号或中频(IF)信号，并且将该基带信号或中频(IF)信号上变频(up-convert)为经由天线1205发射的射频(RF)信号。

为了控制UE 1116的整体操作，主处理器1240可以包括一个或多个处理器或其他处理设备，并且执行存储在存储器1260中的基本OS程序1261。例如，主处理器1240可以依据众所周知的原理通过射频(RF)收发机1210、接收(Rx)处理电路系统1225和发射(Tx)处理电路系统1215来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。在一些实施例中，主处理器1240包括至少一个可编程微处理器或微控制器，而在其他实施例中，主处理器包括专用电路系统(例如，用于系统和/或非系统编码或解码处理、删截处理、数据映射，等等)以及(可选地)可编程逻辑或处理电路。

主处理器1240还能够执行驻留在存储器1260中的其它进程和程序，例如对于用于如本公开的实施例中所述的具有的2D天线阵列的系统的信道质量测量和报告的操作。主处理器1240可以根据正在执行的进程的需要将数据和/或指令移入或移出存储器1260。在一些实施例中，主处理器1240被配置成基于OS程序1261或响应于从eNB或操作员接收到的信号来执行应用1262。主处理器1240还耦合到I/O接口1245，该接口为UE 1116提供连接到诸如笔记本电脑和手持计算机等其它设备的能力。I/O接口1245是这些附件和主控制器1240之间的通信路径。

主处理器1240还耦合到袖珍键盘1250(其可以仅仅是单个按钮，也可以是按钮的阵列或其他按钮组)和显示单元1255。UE1116的操作者可以使用袖珍键盘1250将数据输入UE1116。显示器1255可以是触摸屏显示器或其他能够渲染(诸如来自网页的)文本和/或至少有限图形、并且按照已知实践接收用户的触摸输入的显示器。存储器1260耦合到主处理器1240，并且存储器1260的至少一部分可以包括随机存取存储器(RAM)，存储器1260的另一部分可以包括闪存或其他只读存储器(ROM)。

尽管图12A示出了UE1116的一个示例，但是可以对图12A进行各种改变。例如，可以组合、进一步细分或省略图12A中的各种部件，并且可以根据特定需要添加附加部件。作为特定示例，主处理器1240可以被划分为多个处理器，例如一个或多个中央处理单元(CPU)以及一个或多个图形处理单元(GPU)。此外，虽然图12A示出了被配置成移动电话或智能手机的UE1116，但是UE可以被配置以作为其他类型的移动或固定设备进行操作。

图12B示出了示例性增强型NodeB(eNB)网络，在该网络中，可以根据本公开来实施使用系统极化编码的HARQ。图12B所示的eNB1102的实施例仅用于说明，并且图11的其它eNB可以具有相同或相似的配置。然而，eNB有多种多样的配置，并且图12B不将本公开的范围限制为eNB的任何特定实施方式。注意，eNB1101和eNB1103可以包括与eNB 1102相同或相似的结构。

如图12B所示，eNB1102包括多个天线1270a-1270n、多个射频(RF)收发机1272a-1272n、发射(Tx)处理电路系统1274和接收(Rx)处理电路系统1276。在某些实施例中，多个天线1270a-1270n中的一个或多个包括2D天线阵列。eNB1102还包括控制器/处理器1278、存储器1280和回程接口(backhaul)或网络接口1282。

射频(RF)收发机1272a-1272n从天线1270a-1270n接收进入的射频(RF)信号，例如由UE或其他eNB传输的信号。射频(RF)收发机1272a-1272n将进入的射频(RF)信号下变频以生成中频(IF)信号或基带信号。该IF信号或基带信号被发送到接收(Rx)处理电路系统1276，其通过对基带信号或中频(IF)信号进行滤波、解码和/或数字化来生成处理后的信号。接收(Rx)处理电路系统1276将处理后的信号传输到控制器/处理器1278以进行进一步处理。

发射(Tx)处理电路系统1274从控制器/处理器1278接收模拟或数字数据(例如语音数据、web数据、电子邮件或交互式视频游戏数据)，作为用于输入数据包11的至少一些输入数据。发射(Tx)处理电路系统1274实施源编码器和信道编码器，以对输出的基带数据进行编码、多路复用和/或数字化从而生成处理后的信号。射频(RF)收发机1272a-1272n接收来自发射(Tx)处理电路系统1274的输出的处理后的信号，并且将基带信号或中频(IF)信号上变频为经由天线1270a-1270n发射的射频(RF)信号。

控制器/处理器1278可以包括控制eNB1102的整体操作的一个或多个处理器或其他处理设备。例如，控制器/处理器1278可以依照众所周知的原理通过射频(RF)收发机1272a-1272n、接收(Rx)处理电路系统1276和发射(Tx)处理电路系统1274来控制前向信道信号的接收和反向信道信号的传输。控制器/处理器1278还可以支持其他功能，例如更高级的无线通信功能。控制器/处理器1278可以在eNB 1102中支持任何各种各样的其它功能。在一些实施例中，控制器/处理器1278包括至少一个微处理器或微控制器，而在其他实施例中，主处理器包括(例如，用于系统的和/或非系统的编码处理、删截处理、数据映射等等的)专用电路系统，以及(可选地)可编程逻辑或处理电路。

控制器/处理器1278还能够执行驻留在存储器1280中的程序和其他进程，例如基本操作系统OS。控制器/处理器1278还能够支持用于如本公开实施例中所述的具有2D天线阵列的系统的信道质量测量和报告。在一些实施例中，控制器/处理器1278支持实体之间的通信。控制器/处理器1278可以根据正在执行的进程的需要将数据和/或指令移入或移出存储器1280。

控制器/处理器1278还耦合到回程接口(backhaul)或网络接口1282。该回程接口或网络接口1282允许eNB1102通过回程连接或通过网络与其他设备或系统进行通信。接口1282可以支持通过任何合适的一个或多个有线或无线连接进行通信。例如，当eNB1102被实施为蜂窝通信系统的一部分(例如支持3G、4G、5G、LTE或LTE-A的部分)时，接口1282可以允许eNB1102通过有线或无线回程连接与其他eNB进行通信。当eNB1102被实施为接入点时，接口1282可以允许eNB1102通过有线或无线局域网、或有线或无线连接与更大的网络(例如因特网)进行通信。接口1282包括支持通过有线或无线连接(例如以太网或射频(RF)收发机)进行通信的任何适当结构。

存储器1280耦合到控制器/处理器1278。存储器1280的一部分可以包括RAM，存储器1280的另一部分可以包括闪存或其他ROM。在某些实施例中，多个指令被存储在存储器中。多个指令被配置成使控制器/处理器1278执行系统的和/或非系统的编码或解码处理、删截处理、数据映射等。

尽管图12B示出了eNB1102的一个示例，但是可以对图12B进行各种改变。例如，eNB1102可以包括任意数量的所示出的每个部件。作为特定示例，接入点可以包括多个接口1282，并且控制器/处理器1278可以支持路由功能以在不同网络地址之间路由数据。作为另一个特定示例，虽然被显示为包括单个发射(Tx)处理电路系统1274的实例和单个接收(Rx)处理电路系统1276的实例，但是eNB1102可以包括每一个的多个实例(例如，每个射频(RF)收发机一个实例)。

虽然本文详细描述并在附图中描述了特定的“用于使用系统极化编码重传数据的系统和方法”，但是应当理解，本公开所涵盖的主题仅由权利要求所限定。尽管本公开已经用示例性实施例进行了描述，但是也可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。旨在本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的此类改变和修改。本申请中的说明不应当被理解为暗示任何特定要素、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围内的必要或关键要素：专利主题的范围仅由允许的权利要求限定。此外，除非在特定权利要求中明确使用了“用于……的装置”或“用于……的步骤”的确切词，并且跟随标识功能的分词短语，否则所有这些权利要求均无意针对任何所附权利要求或权利要求要素援引35USC§112(f)。在权利要求中使用诸如(但不限于)“机制”、“模块”、“装置”、“单元”、“部件”、“元素”、“构件”、“设备”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”的术语应被理解为并旨在指代相关领域技术人员已知的结构(如通过权利要求本身的特征进行了进一步修改或增强的那样)，而无意援引35USC第112(f)条。

Claims (28)

1.一种混合自动重传请求(HARQ)发射机装置，用于在采用HARQ协议的通信系统中，在具有最大传输限制m的HARQ会话中，发射输入数据包，其中所述最大传输限制m是大于或等于2的整数，所述HARQ发射机装置包括：

主编码器，其被配置成接收输入数据包以启动所述HARQ会话并将所述输入数据包从主码编码成主码字；

包发射机，其被配置成接收所述主码字并通过通信信道在主包内传输所述主码字；以及

系统增量冗余(IR)编码器，其被配置成选择第k个IR数据段，以系统方式将所述第k个IR数据段从第k个IR母码编码成第k个IR母码字，并通过对所述第k个IR母码字的删截从所述第k个IR母码字产生第k个IR码字；

其中，所述包发射机还被配置成接收所述第k个IR码字并通过通信信道在第k个IR包内传输所述第k个IR码字，

其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数，

其中，所述第k个IR数据段是所述主码字的子向量，

其中，响应于在所述HARQ会话中接收第k个否定应答(NACK)来发射所述第k个IR包，

其中，当响应于在所述HARQ会话中发射的包而接收到肯定应答(ACK)时，所述HARQ会话结束，以及

其中，所述HARQ会话中发射的包的数量由所述最大传输限制m来限制。

2.根据权利要求1所述的HARQ发射机装置，其特征在于，对所述第k个IR母码字的删截移除所述第k个IR母码字的系统段，其中所述第k个IR母码字的所述系统段是所述第k个IR母码字的子向量，并且其中，所述第k个IR母码字的所述系统段以系统方式携带所述第k个IR数据段。

3.根据权利要求2所述的HARQ发射机装置，其特征在于，所述HARQ编码器还被配置成在以所述系统方式将所述第k个IR数据段编码为所述第k个IR母码字之前，对所述第k个IR数据段应用置换，由此所述第k个IR母码字的所述系统段携带所述第k个IR数据段的置换副本。

4.根据权利要求2所述的HARQ发射机装置，其特征在于，在所述第k个IR母码字被删截之前缩短所述第k个IR母码字，并且对所述第k个IR母码字的删截移除了所述第k个IR母码字的缩短段。

5.根据权利要求1所述的HARQ发射机装置，其特征在于，所述第k个IR母码是系统极化码。

6.根据权利要求1所述的HARQ发射机装置，其特征在于，所述主码是系统极化码或非系统极化码中的一个。

7.根据权利要求1所述的HARQ发射机装置，其特征在于，对于每个1≤j≤(m-1)，第j个IR数据段的大小小于所述输入数据包的大小，并且其中对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段不同于所述第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保所述IR码彼此不同且不同于所述主码。

8.一种混合自动重传请求(HARQ)接收机装置，用于在采用HARQ协议的通信系统中，在具有最大接收包限制m的HARQ会话中，生成输出数据包作为所发射的输入数据包的估计，其中所述最大接收包限制m是大于或等于2的整数，所述HARQ接收机装置包括：

接收机前端，其被配置成接收接收到的主包以产生主解码器输入数据；

HARQ解码器，其被配置成处理所述主解码器输入数据并生成所述输入数据包的主估计；

错误检测器，其被配置成检测所述输入数据包的所述主估计中的错误，并且如果在所述输入数据包的所述主估计中没有检测到错误，则释放所述输入数据包的所述主估计作为所述输出数据包；以及

反馈包发射机，其被配置成分别根据所述错误检测器是否检测到所述输入数据包的主估计中的错误来发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个，

其中，所述接收到的主包携带来自主码的主码字，其中所述主码字是对应于所述输入数据包的编码的所述主码中的码字，

其中，所述接收机前端还被配置成，响应于所述反馈包发射机发射k个连续否定应答(NACK)，来接收第k个接收到的增量冗余(IR)包，以产生第k个IR解码器输入数据，其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数值，

其中所述HARQ解码器还被配置成处理第k个解码器输入数据集合并生成所述输入数据包的第k个IR估计，其中对于每个整数j＝1,2，…，k，所述第k个解码器输入数据集合包括所述主解码器输入数据和第j个IR解码器输入数据，

其中，所述错误检测器还被配置成检测所述输入数据包的所述第k个IR估计中的错误，并且如果在所述输入数据包的所述第k个IR估计中没有检测到错误，则释放所述输入数据包的所述第k个IR估计作为所述输出数据包，

其中，所述反馈包发射机还被配置成分别根据所述错误检测器是否检测到所述输入数据包的所述第k个IR估计中的错误来发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个，

其中，所述第k个接收到的IR包包含来自第k个IR码的第k个IR码字，其中所述第k个IR码字是第k个IR母码字的删截版本，其中所述第k个IR母码字是来自第k个IR母码的码字，其中，所述第k个IR母码字是对应于第k个IR数据段的系统编码的所述第k个IR母码中的码字，其中所述第k个IR数据段是所述主码字的子向量，其中，所述第k个IR数据段的所述系统编码包括所述第k个IR数据段到所述第k个IR母码字的系统段的映射，其中所述第k个IR母码字的所述系统段是所述第k个IR母码字的子向量，其中，所述第k个IR母码字的所述子向量以系统方式携带所述第k个IR数据段，

其中，所述第k个IR母码字的所述删截版本不包含来自所述第k个IR母码字的所述系统段的元素，

其中，当响应于在所述HARQ会话中接收到的包而发射肯定应答(ACK)时，所述HARQ会话结束，以及

其中，所述HARQ会话中接收到的包的数量由所述最大接收包限制m来限制。

9.根据权利要求8所述的HARQ接收机装置，其特征在于，所述HARQ解码器包括主解码器和包括(m-1)个IR解码器的集合，

其中，所述主解码器是被配置成解码所述主码的解码器，

其中，对于每个整数j＝1,2，…，(m-1)，所述(m-1)个IR解码器的集合包括被配置成解码第j个IR母码的第j个IR解码器，

其中，对于每个大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数k，通过在第k个解码器集合之间进行消息传递的第k个会话来生成所述输入数据包的所述第k个IR估计，其中，对于每个j＝1,2，…，k，所述第k个解码器集合包括所述主解码器和所述第j个IR解码器。

10.根据权利要求9所述的HARQ接收机装置，其特征在于，对于大于或等于1且小于或等于(m-1)的每个整数k，消息传递的所述第k个会话包括(1+k)个解码步骤，其中对于每个整数j＝1,2，…，k，所述(1+k)个解码步骤包括主码解码步骤和第j个IR码解码步骤，其中所述(1+k)个解码步骤按相反顺序依次执行，从第k个IR码解码步骤开始，接着是第(k-1)个IR码解码步骤，直至第一个IR码解码步骤，并且以所述主码解码步骤结束，其中在所述第j个IR码解码步骤中，所述第j个IR解码器解码所述第j个IR母码以生成所述第j个IR数据段的估计，其中在所述第j个IR码解码步骤中，对于每个l＝j+1，…，k，所述第j个IR解码器可用的消息包括所述第j个IR解码器输入数据、所述主解码器输入数据的第j段和第l个IR数据段的估计，其中所述主解码器输入数据的第j段包括对应于所述第j个IR数据段的所述主解码器输入数据的段，其中，在所述主码解码步骤中，所述主解码器解码所述主码以生成所述输入数据包的第k个估计，其中，在所述主码解码步骤中，所述主解码器可用的消息包括所述主解码器输入数据和对于每个l＝1，…，k的第l个IR数据段的估计。

11.根据权利要求9所述的HARQ接收机装置，其特征在于，对于每个大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数k，消息传递的所述第k个会话包括置信传播解码，其中在消息传递的所述第k个会话中，所述第k个解码器集合以不受限制的方式交换消息。

12.根据权利要求8所述HARQ接收机装置，其特征在于，所述第k个IR母码是系统极化码。

13.根据权利要求8所述的HARQ接收机装置，其特征在于，所述主码是系统极化码或非系统极化码中的一个。

14.根据权利要求8所述的HARQ接收机装置，其特征在于，对于每个1≤j≤(m-1)，所述第j个IR数据段的大小小于所述输入数据包的大小，并且其中对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段不同于所述第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保所述IR码彼此不同并且不同于所述主码。

15.一种混合自动重传请求(HARQ)传输方法，用于在采用HARQ协议的通信系统中，在具有最大传输限制m的HARQ会话中，发射输入数据包，其中所述最大传输限制m是大于或等于2的整数，所述HARQ传输方法包括：

在主编码器中，接收输入数据包以启动所述HARQ会话，并将所述输入数据包从主码编码成主码字；

在包发射机中，接收所述主码字并通过通信信道在主包内传输所述主码字；

在系统增量冗余(IR)编码器中，选择第k个IR数据段，以系统方式将所述第k个IR数据段从第k个IR母码编码成第k个IR母码字，并通过对所述第k个IR母码字的删截，从所述第k个IR母码字产生第k个IR码字，

其中，在所述包发射机中接收所述第k个IR码字，并且由所述包发射机通过所述通信信道在第k个IR包内传输所述第k个IR码字，

其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数，

其中，所述第k个IR数据段是所述主码字的子向量，

其中，响应于在所述HARQ会话中接收第k个否定应答(NACK)来发射所述第k个IR包，

其中，当响应于在所述HARQ会话中发射的包而接收到肯定应答(ACK)时，所述HARQ会话结束，

其中，当响应于在所述HARQ会话中接收到的包而发送肯定应答(ACK)时，所述HARQ会话结束，并且

其中，在所述HARQ会话中发射的包的数量由所述最大传输限制m来限制。

16.根据权利要求15所述的HARQ传输方法，其特征在于，对所述第k个IR母码字的删截移除所述第k个IR母码字的系统段，其中所述第k个IR母码字的所述系统段是所述第k个IR母码字的子向量，并且其中，所述第k个IR母码字的所述系统段以系统方式携带所述第k个IR数据段。

17.根据权利要求16所述的HARQ传输方法，其特征在于，还包括：

在以所述系统方式将所述第k个IR数据段编码为所述第k个IR母码字之前，对所述HARQ编码器中的所述第k个IR数据段应用置换，其中所述第k个IR母码字的系统段携带所述第k个IR数据段的置换副本。

18.根据权利要求16所述的HARQ传输方法，其特征在于，在所述第k个IR母码字被删截前缩短所述第k个IR母码字，并且对所述第k个IR母码字的删截移除了所述第k个IR母码字的缩短段。

19.根据权利要求15所述的HARQ传输方法，其特征在于，所述第k个IR母码是系统极化码。

20.根据权利要求15所述的HARQ传输方法，其特征在于，所述主码是系统极化码或非系统极化码中的一个。

21.根据权利要求15所述的HARQ传输方法，其特征在于，对于每个1≤j≤(m-1)，第j个IR数据段的大小小于所述输入数据包的大小，并且其中对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段不同于所述第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保所述IR码彼此不同并且不同于所述主码。

22.一种混合自动重传请求(HARQ)接收方法，用于在采用HARQ协议的通信系统中，在具有最大传输限制m的HARQ会话中，生成输出数据包作为所发射的输入数据包的估计，其中所述最大接收包限制m是大于或等于2的整数，所述HARQ接收方法包括：

在接收机前端中，接收接收到的主包以产生主解码器输入数据；

在HARQ解码器中，处理所述主解码器输入数据并生成所述输入数据包的主估计；

在错误检测器中，检测所述输入数据包的所述主估计中的错误，并且如果在所述输入数据包的所述主估计中没有检测到错误，则释放所述输入数据包的所述主估计作为所述输出数据包；

在反馈包发射机中，分别根据所述错误检测器是否检测到所述输入数据包的主估计中的错误来发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个，

其中，所述接收到的主包携带来自主码的主码字，其中所述主码字是对应于所述输入数据包的编码的所述主码中的码字；以及

响应于所述反馈包发射机发射k个连续否定应答(NACK)，在所述接收机前端接收第k个接收到的增量冗余(IR)包；

产生第k个IR解码器输入数据，其中k是大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数值；

在所述HARQ解码器中处理第k个解码器输入数据集合，并生成所述输入数据包的第k个IR估计，其中对于每个整数j＝1,2，…，k，所述第k个解码器输入数据集合包括所述主解码器输入数据和第j个IR解码器输入数据；

在所述错误检测器中检测所述输入数据包的所述第k个IR估计中的错误，并且如果在所述输入数据包的所述第k个IR估计中没有检测到错误，则释放所述输入数据包的所述第k个IR估计作为所述输出数据包；

分别根据所述错误检测器是否检测到所述输入数据包的所述第k个IR估计中的错误，从所述反馈包发射机发射肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)中的一个，

其中，所述第k个接收到的IR包包含来自第k个IR码的第k个IR码字，其中所述第k个IR码字是第k个IR母码字的删截版本，其中所述第k个IR母码字是来自第k个IR母码的码字，其中，所述第k个IR母码字是对应于第k个IR数据段的系统编码的所述第k个IR母码中的码字，其中所述第k个IR数据段是所述主码字的子向量，其中，所述第k个IR数据段的所述系统编码包括所述第k个IR数据段到所述第k个IR母码字的系统段的映射，其中所述第k个IR母码字的所述系统段是所述第k个IR母码字的子向量，其中，所述第k个IR母码字的所述子向量以系统方式携带所述第k个IR数据段，

其中，所述第k个IR母码字的所述删截版本不包含来自所述第k个IR母码字的所述系统段的元素，以及

其中，所述HARQ会话中接收到的包的数量由所述最大接收包限制m来限制。

23.根据权利要求22所述的HARQ接收方法，其特征在于，所述HARQ解码器包括主解码器和包括(m-1)个IR解码器的集合，

其中，所述主解码器是被配置成解码所述主码的解码器，

其中，对于每个整数j＝1,2，…，(m-1)，所述(m-1)个IR解码器的集合包括被配置成解码所述第j个IR母码的第j个IR解码器，

其中，对于每个大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数k，通过在第k个解码器集合之间进行消息传递的第k个会话来生成所述输入数据包的所述第k个IR估计，其中，对于每个j＝1,2，…，k，所述第k个解码器集合包括所述主解码器和所述第j个IR解码器。

24.根据权利要求23所述的HARQ接收方法，其特征在于，对于每个大于或等于1且小于或等于(m-1)的整数k，消息传递的所述第k个会话包括(1+k)个解码步骤，其中对于每个整数j＝1,2，…，k，所述(1+k)个解码步骤包括主码解码步骤和第j个IR码解码步骤，其中所述(1+k)个解码步骤按相反顺序依次执行，从第k个IR码解码步骤开始，接着是第(k-1)个IR码解码步骤，一直到第一个IR码解码步骤，并且以所述主码解码步骤结束，其中在所述第j个IR码解码步骤中，所述第j个IR解码器解码所述第j个IR母码以生成所述第j个IR数据段的估计，其中在所述第j个IR码解码步骤中，对于每个l＝j+1，…，k，所述第j个IR解码器可用的消息包括所述第j个IR解码器输入数据、所述主解码器输入数据的第j段和第l个IR数据段的估计，其中所述主解码器输入数据的第j段包括对应于所述第j个IR数据段的所述主解码器输入数据的段，其中，在所述主码解码步骤中，所述主解码器解码所述主码以生成所述输入数据包的第k个估计，其中，在所述主码解码步骤中，所述主解码器可用的消息包括所述主解码器输入数据和对于每个l＝1，…，k的第l个IR数据段的估计。

25.根据权利要求23所述的HARQ接收方法，其特征在于，对于大于或等于1且小于或等于(m-1)的每个整数k，消息传递的所述第k个会话包括置信传播解码，其中在消息传递的所述第k个会话中，所述第k个解码器集合以不受限制的方式交换消息。

26.根据权利要求22所述的HARQ接收方法，其特征在于，所述第k个IR母码是系统极化码。

27.根据权利要求22所述的HARQ接收方法，其特征在于，所述主码是系统极化码或非系统极化码中的一个。

28.根据权利要求22所述的HARQ接收方法，其特征在于，对于每个1≤j≤(m-1)，所述第j个IR数据段的大小小于所述输入数据包的大小，并且其中对于任何一对整数i和j，第i个IR数据段不同于所述第j个IR数据段，使得1≤i<j≤(m-1)，从而确保所述IR码彼此不同并且不同于所述主码。

Images