CN114268417B - 一种自适应harq的传输方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应HARQ的传输方法、系统及存储介质，涉及混合自动重传请求领域，其技术要点是：S1，对多帧信源进行编码处理；S2，对编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；S3，选择多个编码块的多个第一编码块；S4，根据多个第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值；S5，若译码失败，则将对应译码失败的译码数据块进行缓存，返回S2继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回S2继续执行。本发明大大降低接收端的缓存器开销，可满足不同应用系统需求的自适应调整。

Description

一种自适应HARQ的传输方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及一种混合自动重传请求领域，更具体地说，它涉及一种自适应HARQ的传输方法、系统及存储介质。

背景技术

混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request,HARQ)作为差错控制中的重要技术，作用在于补偿由于链路适配所带来的误码，通过反馈冗余消息增加译码信息的全面性提高译码准确度，从而实现无线通信系统的可靠性、高效性传输。

现有基于HARQ技术根据重传内容可以分为TypeⅠ、TypeⅡ、TypeⅢ型，TypeⅠ是简单的将FEC与ARQ合并的，没有对错误码字中的数据进行利用，降低了系统传输的有效性；TypeⅡ型属于增量冗余类型的HARQ方案，初传比特存储在接收端开辟的缓存单元中，发送端也不是简单地重传相同的码字，而是发送与初传时信息不同的增量冗余信息，将重传信息与上一次存入缓存器中的信息合并，然后译码，接收端需要开辟较大的缓存器，对存储空间的要求较高；TypeⅢ与TypeⅡ类似，不同之处在于这种方式重传的信息比特在重传的过程中有独立译码的能力，对于Chase合并译码时将前两次传输的数据与本次传输的数据相加后进行合并译码；部分增量冗余PIR合并，需要对编码后的比特分组，使分组后的码块都具备独立译码的能力来提高传输系统的可靠性，但是两种方式都实现复杂度高，且重传数据仅基于提前预设的冗余版本号计算重传序列的起始位置，重传不同码率相同码长的数据，重传的数据无译码针对性，辅助译码能力有限。

因此，如何解决现有技术重传有效性低、宽带资源占用大，接收端缓存器存储空间要求高且传输质量改善有限的问题是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应HARQ的传输方法、系统及存储介质，解决了现有混合自动重传请求对接收端的缓存器存储空间要求高的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种自适应HARQ的传输方法，包括根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，其特征在于，还包括以下步骤：

S1，对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个所述编码信息；

S2，对多个所述编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个所述译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据所述比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

S3，根据多个所述定向重传信息序列选择多个所述编码块的多个第一编码块；

S4，根据多个所述第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

S5，若译码失败，则将对应译码失败的译码块进行缓存，返回S2继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回S2继续执行。

与现有技术相比较而言，本发明基于FEC解码的收敛情况，通过定向重传信息选择，触发不同的重传内容及数量。在触发重传机制的情况下，重传的信息内容及数量根据当前传输块中的FEC编码码率，编码块大小等进行优化选择，避免公开多余的编码块的信息，是动态调整的。每次重传的数据包都与上一次的有所不同，每次重传的信息并不是已传数据的简单复制，是基于FEC译码收敛情况确定的定向重传信息序列，每次重传的信息会更新译码过程中对应信息的初始译码软信息，增加解码成功的概率。本发明在缓存器中不用缓存整个未通过译码和CRC校验的数据包，其缓存空间与重传的信息块的数量相对应，可根据实际应用确定信息块的比特数量的阈值，开辟适合的缓存器大小并留有空余灵活的适用于不同应用间各方面性能调整，降低对缓存器的存储空间的要求。

进一步的，对多帧信源的编码处理包括CRC编码与FEC编码处理，先进行CRC编码处理，再根据CRC编码处理的结果进行FEC编码处理。

进一步的，根据所述对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据所述绝对值的大小作为置信度特征，并根据所述绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

进一步的，根据所述定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个译码块的第一编码块。

进一步的，根据所述第一编码块更新译码处理中对应的初始译码软信息，其具体实现为：

根据所述第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

第二方面，提供了一种自适应HARQ的传输系统，包括计算单元，用于根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，其特征在于，还包括：

编码单元，用于对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个所述编码信息；

译码单元，用于对所述编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个所述译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据所述比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

第一处理单元，用于根据多个所述定向重传信息序列选择多个编码块的多个第一编码块；

第二处理单元，根据多个所述第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

判断单元，若译码失败，则将对应译码失败的译码数据块进行缓存，返回译码单元继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回译码单元继续执行。

进一步的，所述系统还包括选择单元，用于根据所述对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据所述绝对值的大小作为置信度特征，并根据所述绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

进一步的，所述系统还包括选择单元，用于根据所述定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个译码块的第一编码块。

进一步的，所述系统还包括第三处理单元，用于根据所述第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

第三方面，提供了一种计算机可存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的传输方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明可大大降低接收端的缓存器开销。

2.本发明定性的进行FEC解码，并非FEC解码的重复执行。

3.本发明可以达到重传带宽资源，纠错能力，重传次数平衡，满足不同应用需求的自适应调整。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一实施例提供的方法流程图；

图2为本发明一实施例提供的HARQ方案的整体框图；

图3为现有技术中的传统HARQ方案的整体框图；

图4为本发明一实施例提供的系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一：

请参考图1与图2，本申请实施例一提供一种自适应HARQ的传输方法，可应用于有信息重传要求的通信系统和基于软信息译码有反馈链路的通信系统，包括根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，其特征在于，还包括以下步骤：

S1，对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个编码信息；

S2，对多个编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

S3，根据多个定向重传信息序列选择多个编码块的多个第一编码块；

S4，根据多个第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

S5，若译码失败，则将对应译码失败的译码块进行缓存，返回S2继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回S2继续执行。

具体的，单次重传的信息块的比特数量由当前FEC编码码率code_Rate，编码块大小code_Len以及修正步长restep的代数关系式决定：D＝code_Len*(0.028-0.02*code_Rate)*restep(1)。

式中的权值(如0.028或0.02)可根据纠错能力及带宽资源需求做适当的调整，动态地调节传输块数据量的多少，在重传次数，纠错能力，宽带利用率方面做权衡，比如步长越大(一定约束下)，单次传输数据量越大，其纠错能力越强，重传次数越少，但是带宽资源占用越多，当然单次重传数据量个数不宜太大，需要权衡各方面性能。

请参考图2所示，噪声信道的左边部分为发送端，右边部分为接收端。发送端发射机所发送的数据经过噪声信道处理后以数据包的形式发送，接收端的接收机接收该数据包。

在发送端，根据接收端产生的NACK信息及接收端反馈的定向重传信息序列选择重传的信息，在接收端缓存器中仅存译码块中部分FEC译码的软信息，CRC校验不通过时，计算定向重传信息序列得出对应的位置信息，反馈该位置信息以及NACK信息给发送端。

在接收端，接收机在收到发射机发射数据包之后进行FEC解码，将解码失败的包对应的译码软信息放进缓存器中，计算定向重传信息序列及当前重传需重传的比特数量，并向发送端发送一个定向重传信息序列Pos及NACK信信息请求重传，基于发送端重传回来的信息对应更新FEC解码中初始译码软信息(默认为最大)并再次进行FEC解码，如果依旧没有通过FEC解码，则继续将对应译码失败的译码判决软信息存入缓存器中；如果通过FEC解码，但没有通过CRC校验，则以上步骤继续，可根据数据量多少选择一个较为合适重传的次数，其纠错能力与带宽资源占用都较为合适，使得数据传输过程中各方面的性能都较为合适。

请参考图3所示，同理，噪声信道的左边部分为发送端，右边部分为接收端，在图3的接收端部分，现有技术是将重传信息与上一次存入缓存器中的信息合并，然后进行解码处理，这样的处理会使得接收端需要开辟较大的缓存器，对存储空间的要求较高。

综上所述，本发明基于FEC解码的收敛情况，通过定向重传信息选择，触发不同的重传内容及数量。在触发重传机制的情况下，重传的信息内容及数量根据当前传输块中的FEC编码码率，编码块大小等进行优化选择，避免公开多余的编码块的信息，是动态调整的。每次重传的数据包都与上一次的有所不同，每次重传的信息并不是已传数据的简单复制，是基于FEC译码收敛情况确定的定向重传信息序列，每次重传的信息会更新译码过程中对应信息的初始译码软信息，增加解码成功的概率。本发明在缓存器中不用缓存整个未通过译码和CRC校验的数据包，其缓存空间与重传的信息块的数量相对应，可根据实际应用确定信息块的比特数量的阈值，开辟适合的缓存器大小并留有空余灵活的适用于不同应用间各方面性能调整，降低对缓存器的存储空间的要求。

本申请实施例一的又一个实施例中，对多帧信源的编码处理包括CRC编码与FEC编码处理，先进行CRC编码处理，再根据CRC编码处理的结果进行FEC编码处理。

具体的，信源将要发送的消息首先经过CRC编码，然后经过FEC编码，并缓存当前编码块信息内容，当前编码块信息内容由发射机发射出去。

本申请实施例一的又一个实施例中，根据所述对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据所述绝对值的大小作为置信度特征，并根据所述绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

具体的，接收端基于FEC的收敛情况，计算对数似然比信息，并求取该对数似然比信息的绝对值将其作为置信度特征，根据置信度特征(即对数似然比信息的绝对值的大小)从小到大的顺序存入置信表T中，T＝(t₀,t₁,t₂,…,t_K-1)，其中，K表示编码块信息长度。其中，信息长度可根据当前应用场景下，重传带宽的约束，调整公式(1)中的restep数得出，或者在该约束下留有特定的空余作为应用中灵活配置的资源。

接收端缓存器远不用缓存整个未通过CRC校验的数据包，接收端缓存器的空间与公式(1)计算的比特数量对应，可根据实际应用确定比特数量的阈值，开辟适合的缓存器大小并留有空余灵活的适用于不同应用间各方面性能调整。在计算比特数量的阈值时，公式(1)中restep值越大单次重传的信号数量越多，纠错能力越强，重传次数越少，但是带宽占用会相对增大，因此，restep值不宜调整的过大。

本申请实施例一的又一个实施例中，根据定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个译码块的第一编码块。

具体的，请参考图2，接收端根据发送端所发送的数据包，反馈定向重传信息序列和NACK信号给接收端，发送端则根据该定向重传信息序列和NACK信号在发送端缓存器中选择译码失败的多个译码块所对应的多个第一编码块，将其以数据包形式发送给接收端进行处理。

本申请实施例一的又一个实施例中，根据所述第一编码块更新译码处理中对应的初始译码软信息，其具体实现为：

根据第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

具体的，每次重传的信息会更新译码过程中对应信息的初始概率信息(初始译码软信息)，译码处理的时候每个比特信息有的初始概率信息，即为译码软信息，基于这个概率信息，越趋近负1或者越趋近于正一，那么这个值就越容易判定0或者1，初始信息更新到最大值时，帮助译码迭代过程中信息迭代更新过程中不被淹没，即错的信息或者对的信息会表现更明显，否则在多次迭代中信息差异就很快被更新了，重传的信息初始概率信息增大，覆盖当前未通过校验的译码块中对应位置比特信息的概率，增加定向重传信息序列的信息位的判决概率，从而增加解码成功的概率。

综合上述技术方案，本实施例一以校验失败的一个编码码块为例，该编码码块对应的编码码率在1/2～9/10范围，restep取值为1，单次重传的信息数据量占码长的1％～8％，对应接收端缓存器开销对应只占整个编码块的1％～8％，但是需要增加为了定向重传信息序列Pos的开销。实际应用中，接收端缓存器的空间大小可以调整restep来进行调整，根据实际应用可能场景对带宽资源，传播等待时延(重传次数)，纠错能力要求等情况设置可配置的缓存空间。

实施例二：

如图4所示，基于同一构思，本申请实施例二还提供了一种自适应HARQ的传输系统，包括计算单元，用于根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，还包括：

编码单元770，用于对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个编码信息；

译码单元780，用于对编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

第一处理单元790，用于根据多个定向重传信息序列选择多个编码块的多个第一编码块；

第二处理单元800，根据多个第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

判断单元810，若译码失败，则将对应译码失败的译码数据块进行缓存，返回译码单元继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回译码单元继续执行。

本申请实施例二的又一个实施例中，系统还用于对多帧信源的编码处理包括CRC编码与FEC编码处理，先进行CRC编码处理，再根据CRC编码处理的结果进行FEC编码处理。

本申请实施例二的又一个实施例中，系统还包括选择单元，用于根据对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据绝对值的大小作为置信度特征，并根据绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

本申请实施例二的又一个实施例中，系统还包括选择单元，用于根据定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个译码块的第一编码块。

本申请实施例二的又一个实施例中，系统还包括第三处理单元，用于根据第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

上述各程序单元所执行的方法可参照本发明数据传输方法各个实施例，此处不再叙述。

实施例三：

本申请实施例三还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条指令，该指令由处理器加载并执行时，使得计算机执行如上述实施例一中的方法所执行的操作。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应HARQ的传输方法，其特征在于，包括根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，其中重传信息块中的比特数量的计算式为：D=code_Len* (0.028 - 0.02 * code_Rate) * restep，其中，code_Rate表示当前FEC的编码码率，code_Len表示编码块大小，restep表示修正步长，还包括以下步骤：

S1，对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个所述编码信息；

S2，对多个所述编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个所述译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据所述比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

S3，根据多个所述定向重传信息序列选择多个所述编码块的多个第一编码块；

S4，根据多个所述第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

S5，若译码失败，则将对应译码失败的译码块进行缓存，返回S2继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回S2继续执行。

2.根据权利要求1所述的一种自适应HARQ的传输方法，其特征在于，对多帧信源的编码处理包括CRC编码与FEC编码处理，先进行CRC编码处理，再根据CRC编码处理的结果进行FEC编码处理。

3.根据权利要求1所述的一种自适应HARQ的传输方法，其特征在于，根据所述对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据所述绝对值的大小作为置信度特征，并根据所述绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

4.根据权利要求3所述的一种自适应HARQ的传输方法，其特征在于，根据所述定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个编码块的第一编码块。

5.根据权利要求4所述的一种自适应HARQ的传输方法，其特征在于，根据所述第一编码块更新译码处理中对应的初始译码软信息，其具体实现为：根据所述第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

6.一种自适应HARQ的传输系统，其特征在于，包括计算单元，用于根据编码码率、编码块大小和修正步长计算重传信息块中的比特数量，其中重传信息块中的比特数量的计算式为：D=code_Len * (0.028 - 0.02 * code_Rate) * restep，其中，code_Rate表示当前FEC的编码码率，code_Len表示编码块大小，restep表示修正步长，还包括：

编码单元，用于对多帧信源进行编码处理，获得多个编码块所对应的多个编码信息，缓存多个所述编码信息；

译码单元，用于对多个所述编码信息进行译码，获取译码失败的多个译码块，计算多个所述译码块所对应的对数似然比信息并缓存，根据所述比特数量和对应的对数似然比信息确定多个定向重传信息序列；

第一处理单元，用于根据多个所述定向重传信息序列选择多个所述编码块的多个第一编码块；

第二处理单元，用于根据多个所述第一编码块将对应的初始译码处理中的初始译码软信息更新为最大值，并再次进行译码处理；

判断单元，若译码失败，则将对应译码失败的译码数据块进行缓存，返回译码单元继续执行，若译码成功，CRC校验失败，则依旧返回译码单元继续执行。

7.根据权利要求6所述的一种自适应HARQ的传输系统，其特征在于，所述系统还包括选择单元，用于根据所述对数似然比信息获取译码迭代的对数似然比信息的绝对值，根据所述绝对值的大小作为置信度特征，并根据所述绝对值对应的比特信息进行升序排序，并存入置信表中，选择置信表中前d个置信度特征对应的比特信息作为定向重传信息序列，并产生请求重传的NACK信号；其中，d表示重传信息块中的比特数量。

8.根据权利要求7所述的一种自适应HARQ的传输系统，其特征在于，所述系统还包括选择单元，用于根据所述定向重传信息序列和NACK信号选择对应多个编码块的第一编码块。

9.根据权利要求8所述的一种自适应HARQ的传输系统，其特征在于，所述系统还包括第三处理单元，用于根据所述第一编码块覆盖译码处理中未通过译码块中对应的比特信息的初始译码软信息。

10.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述计算机可存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的传输方法的步骤。