CN1422032A - 一种混合自动重传方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合自动重传方法，该方法在数据接收端对接收到的数据包进行译码，同时获得接收数据的质量度量，在反馈ACK/NACK时，还反馈译码质量信息，由数据发送端根据接收到的ACK/NACK，依据数据质量度量信息以及其它条件选择新数据包或重传数据的的编码调制方式，确定新的数据包或需要重新传送的数据向接收端发送；这样，使得发送端在判断是否需要重发数据时，可以直接获得接收端接收信号信量的信息，从而可以更准确的选择重传信息，提高重传的效率以及正确解码的概率，同时，也可以使发送端调制编码方式的选择更准确，因此使用本发明实现数据包混合自动重传的效率较高、系统资源使用更合理。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信系统中混合自动重传请求和自适应调制编码的链路自适应技术，具体地说涉及到混合自动重传的方法。
背景技术
在无线通信系统的高速数据包接入过程中，HARQ(Hybrid AutomaticRepeat reQuest，混合自动重传请求)是一种十分重要的方法。该方法是将数据包的自动重传和信道编码结合起来进行数据传送的一种方法，它的原理和过程是：在进行一个数据包传送过程中，发送端首先发送一定量的信息，接收端对接收信息进行译码并进行CRC校验，若校验正确，则返回译码正确信息ACK，要求发送端发送新的数据；若校验错误，则返回译码错误信息NACK，要求发送端重传该数据包的信息。发送端如果收到信息ACK，判断得知接收端已正确接收该数据包，因此删除该数据包的相关信息，发送新的数据包；若收到NACK信息，判断得知接收端未能正确接收该数据包，此时，如果该数据包的发送次数没有达到最大重传次数，就选择一种适合的信道编码方式重发该数据包，否则放弃重传，发送新的数据包。上述过程反复进行，直到数据传送结束。上述通过CRC校验对译码后的数据包进行判断，只能笼统的得到该数据包的误帧信息，即只能判断该数据包中有没有错误，而得不到有关该数据包接收质量的更详细的信息。事实上，在CRC校验错误的情况下，由于信道条件的不同导致的数据包的接收质量也是不同的，现有方法在进行数据包的重传时，由于缺少必要的指导，使得重传数据包的编码调制方式的选择处于盲目状态，进而使得数据包的重传也处于盲目状态，因此将导致重传效率的降低和系统资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效率较高、系统资源使用合理的混合自动重传方法。
为达到上述目的，本发明提供的一种混合自动重传方法，包括：
(1)数据接收端对接收到的数据包进行译码，获得译码结果和接收数据的质量度量；
(2)对译码结果进行校验，如果校验结果正确，向数据发送端发送确认信息ACK以及数据质量度量信息，数据发送端根据接收到的确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件选择新数据包的编码调制方式，然后继续向数据接收端发送后继数据包，否则，
(3)向数据发送端发送非确认信息NACK以及数据质量度量信息，数据发送端根据接收到的非确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件确定需要重新传送的数据，并选择适合的编码调制方式向接收端发送需要重新传送的数据。
所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法为：将Turbo码迭代译码最后一次译码结果接收和前一次译码结果进行比较，用两个序列的汉明距离除以数据包的帧长所得到的商作为接收数据的质量度量。
所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法也可以为：用Viterbi译码得到的幸存路径和次优路径的路径度量之差作为接收数据的质量度量。
所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法还可以为：从译码过程中获取误码率范围以及记载校验错误的数据的位置，以此作为接收数据的质量度量。
为提高向数据发送端反馈的数据传送和利用效率，本发明还包括：对确认信息ACK和非确认信息NACK进行等级划分，以在所述步骤(2)和步骤(3)中向数据发送端发送确认信息以及数据质量度量信息时，通过发送适当等级的ACK或NACK实现。
所述步骤(3)中确定需要重新传送的数据包括：确定上次传送的数据以及重新传送该数据需要的冗余校验数据，也可以是确定上次传送的数据的错误范围以及重新传送该范围数据需要的冗余校验数据。
由于本发明在接收端译码过程中，产生了反映译码质量的信息，在反馈ACK/NACK时，还反馈译码质量，这样，使得发送端在判断是否需要重发数据时，可以直接获得接收端接收信号信量的信息，从而可以更准确的选择重传信息，提高重传的效率以及正确解码的概率，同时，反馈的译码质量作为新数据包调制/编码方式选择的依据之一，可以使发送端调制/编码方式的选择更准确，因此使用本发明实现数据包混合自动重传的效率较高、系统资源使用更合理。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明实施例流程图；
图3是本发明实施例中获取接收数据质量的第一种方法的原理图；
图4是本发明实施例中获取接收数据质量的第二种方法的原理图；
图5是本发明实施例中采用的ACK/NACK分级发送/接收原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
本发明是在传统HARQ的基础上提出的一种改进方法。在本发明中，接收端在译码过程中，产生反映接收数据质量的信息，该信息连同数据校验结果ACK/NACK一起反馈给发送端，由发送端根据ACK/NACK判断数据是否需要重传，如果需要重传，将根据接收数据质量决定重发的数据，使数据重传过程中拥有更多更充分的依据，从而能够更准确的选择重传信息以及传送该信息的调制编码方式，提高数据重传正确接收的概率，提高HARQ的性能。
本发明的原理参考图1。如图中所示，接收端对接收信号进行解调、冗余信息合并、解码之后，输出两组数据：发送信息的译码结果和接收信号质量指示QI。译码结果进行CRC校验，根据校验结果发送反馈信息ACK/NACK。如果CRC校验错误，发送NACK，要求发送端重传，如果校验正确，则发送ACK，要求发送端发送新数据包。接收信号质量指示QI是同译码结果一起从译码器输出的，它同ACK/NACK一起反馈到发送端。QI是在译码过程中产生的，它表明了译码器对此次译码结果质量的判断，包括误码率范围、译码结果可信度、对重传信息的要求等。由于QI还反映了信道传输状况，因此对新数据包传输的调制/编码方式的选择也有一定的参考价值，这些都是通过CRC校验所得不到的。发送端收到ACK/NACK和QI后，首先根据ACK/NACK判断是否需要重传，如果需要重传，则根据QI及其它条件选择重传数据以及适合的调制编码方式并发送；如果不需要重传，发送新的数据包，则根据QI以及其他条件选择新数据包的调制/编码方式。
图2是本发明实施例流程图。按照图2实施本发明，在步骤1，由数据接收端对接收到的数据包进行译码，获得译码结果和接收数据的质量度量；如果采用Turbo码译码器对接收数据译码，对Turbo码迭代译码来说，每次迭代均可以产生译码结果。将Turbo码迭代译码最后一次(第N次)译码结果和前一次译码结果进行比较，用两个序列的汉明距离除以数据包的帧长L所得到的商作为接收数据的质量QI的度量，这样的QI为一个百分比，范围为0到50％左右的一个数。根据Turbo码迭代译码的原理，接收信号质量越好，收敛越快，汉明距离越小，QI的值也越小，反之越大。因此，QI直接的反映了译码质量和接收信号质量。对于卷积码来说，在接收信号能量一定的条件下，幸存路径和次优路径的路径度量之差，直接反映了译码的可信度、误码率等指标，参考图3。如果采用Viterbi码译码器对接收数据译码，用Viterbi译码器得到的幸存路径和次优路径的路径度量之差作为接收数据的质量度量，该质量度量可直接反映译码的可信度、误码率等指标，参考图4。
在步骤2，对译码结果进行校验，如果校验结果正确，进行步骤3向数据发送端发送确认信息ACK以及数据质量度量信息；接着在步骤4数据发送端根据接收到的确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件选择新数据包的编码调制方式，然后继续向数据接收端发送后继数据包；如果校验结果不正确，则进行步骤5向数据发送端发送非确认信息NACK以及数据质量度量信息，然后数据发送端在步骤6根据接收到的非确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件确定需要重新传送的数据，并选择适合的编码调制方式向接收端发送需要重新传送的数据。
上述其它条件诸如数据类型、信道容量等，例如，如果对数据的传输效率要求较高，可以选择增加较多的冗余位以增强接收端的数据纠错能力。
上述确定需要重新传送的数据包括：确定上次传送的数据以及重新传送该数据需要的冗余校验数据。也就是说，在数据包重传时，要根据接受数据的质量等条件的要求，重新确定冗余校验数据，将重传数据和新确定的冗余校验数据打包发送。
为使简化反馈质量信息，减少处理该信息的时间，本实施例中还包括划分接收数据的质量度量等级的步骤，以方便向数据发送端发送接收数据的质量度量信息，具体的等级数量可以通过仿真或实验确定。
在本发明的另外的实施例中，在译码过程中获得接收数据的质量度量也可以由从译码过程中获取的误码率范围以及记载的校验错误的数据的位置来充当，设施反馈给发送端的数据质量信息包括误码率和错误数据的位置。为此，在该实施例中还要对数据包进行范围划分，以方便记载校验错误的数据的位置，提高反馈数据和重发数据的效率。对于该方案，需要重新传送的数据包括确定上次传送的数据的错误范围以及重新传送该范围数据需要的冗余校验数据。
ACK/NACK以及QI的反馈有另一种方式，即通过发送适当等级的ACK或NACK实现，因此需要对接收数据的数据质量度量进行等级划分，以方便获得ACK或NACK的等级。参考图5。图中所示，从译码器送出的两路数据，一路是译码结果，译码结果通过CRC校验得到ACK/NACK，另一路是QI。ACK/NACK和QI通过分级后，得到分级的ACKi/NACKi(i为级数)。由于分级的ACKi/NACKi包含了ACK/NAKC和译码质量QI的信息，因此发送端收到ACKi/NACKi后，可以同时判断是否需要重发、以及重发何种冗余信息。比如某个数据帧第一次发送，返回NACKi，需要重发。这时就需要根据NACKi的界别确定发何种信息。如果为NACKN-1，表明用户设备(UE)的解码质量很差，几乎完全不可用，必须重发有关系统位的信息。如果为NACK1或NACK2，可以进行部分增量冗余(IR)发送，为NACK0时，进行完全IR发送。同样，ACKi/NACKi也可以作为下一个数据帧调制编码方案选择的参考，例如门限调整。
下表是Trubo码QI分级的示意。其中分为多少级别由HARQ机制决定，包括重传类型、重传冗余版本数目、反馈信道容量等。
| QI | QIi | ACKi/NACKi |
| 0～x1％ | 0 | 0 |
| x1％～x2％ | 1 | 1 |
| x2％～x3％ | 2 | 2 |
| ... | ... | ... |
| xN-1～xN％ | N-1 | N-1 |
下表是QI分级的一个具体实例，该例中QI分成4级，对应于ACKi/NACKi也分成4个级别，分别对应00、01、10、11。也就是说，需要反馈两个比特信息。其中，11为ACK，即CRC校验正确，不需要重传。00、01、10均表示NACK，即CRC校验有误，需要重传，但要求重传的信息不一样。00表示译码质量很差，表明此次接收的信号质量很差，不能与下次重传的信息进行合并，因此要求发送方完全重发和本次一样的冗余信息(主要是系统位信息)，以保证接收方首先收到解码所需的最重要的信息。01表示译码质量比较差，但接收信息可以用于重传合并(当然也可不用于合并，由接收端进行判断)，因此需要重发部分系统码信息(即部分IR方式)，重传的信息量少于ACKi/NACKi为00的情况。10表示译码错误，但几乎可以正确，接收信息完全可以用于下次重传合并。此时，只需要重发少量的冗余信息，便可以正确解码。
| QI | QIi级别 | ACKi/NACKi | 译码是否有误 | 接收信号质量 | 重发信息 |
| ＞x2％ | 0 | 00 | 有 | 很差 | 发送系统码信息(chase方式) |
| x1％～x2％ | 1 | 01 | 有 | 比较差 | 重发部分系统码信息(部分IR方式) |
| ＜x2％ | 2 | 10 | 有 | 几乎可以正确译码 | 重发新的冗余信息(完全IR方式) |
| / | 3 | 11 | 无 | 好 | 不重发 |
其中：0＜x1＜x2
Claims (10)
1、一种混合自动重传方法，包括：
(1)数据接收端对接收到的数据包进行译码，获得译码结果和接收数据的质量度量；
(2)对译码结果进行校验，如果校验结果正确，向数据发送端发送确认信息ACK以及数据质量度量信息，数据发送端根据接收到的确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件选择新数据包的编码调制方式，然后继续向数据接收端发送后继数据包，否则，
(3)向数据发送端发送非确认信息NACK以及数据质量度量信息，数据发送端根据接收到的非确认信息，依据数据质量度量信息以及其它条件确定需要重新传送的数据，并选择适合的编码调制方式向接收端发送需要重新传送的数据。
2、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法为：将Turbo码迭代译码最后一次译码结果接收和前一次译码结果进行比较，用两个序列的汉明距离除以数据包的帧长所得到的商作为接收数据的质量度量。
3、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法为：用Viterbi译码得到的幸存路径和次优路径的路径度量之差作为接收数据的质量度量。
4、根据权利要求1、2或3所述的混合自动重传方法，其特征在于该方法还包括：划分接收数据的质量度量等级，以方便向数据发送端发送接收数据的质量度量信息。
5、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于所述步骤(1)中获得接收数据的质量度量的方法为：从译码过程中获取误码率范围以及记载校验错误的数据的位置，以此作为接收数据的质量度量。
6、根据权利要求5所述的混合自动重传方法，其特征在于该方法还包括：对数据包进行范围划分，以方便记载校验错误的数据的位置。
7、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于该方法还包括：对确认信息ACK和非确认信息NACK进行等级划分，以在所述步骤(2)和步骤(3)中向数据发送端发送确认信息以及数据质量度量信息时，通过发送适当等级的ACK或NACK实现。
8、根据权利要求7所述的混合自动重传方法，其特征在于该方法还包括：对接收数据的数据质量度量进行等级划分，以方便获得ACK或NACK的等级。
9、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于所述步骤(3)中确定需要重新传送的数据包括：确定上次传送的数据以及重新传送该数据需要的冗余校验数据。
10、根据权利要求1所述的混合自动重传方法，其特征在于所述步骤(3)中确定需要重新传送的数据包括：确定上次传送的数据的错误范围以及重新传送该范围数据需要的冗余校验数据。
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