CN1476692A

CN1476692A - 用于移动通信系统的差错控制方法

Info

Publication number: CN1476692A
Application number: CNA018194591A
Authority: CN
Inventors: 修春娣; 李永会
Original assignee: Linkair Communications Inc
Current assignee: Linkair Communications Inc
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2004-02-18
Also published as: WO2003030424A1

Abstract

本发明公开了一种应用于CDMA通信系统分组数据业务的一种新的RCPT/II型HARQ方法即RCPT/CPCHARQ方法。该方法采用码率匹配截短Turbo码RCPT编码、码字校验交替重传方案以及契斯合并Chase combining与递增冗余IR方法的结合形式，即发端以交替重传较高码率RCPT子码和校验码组来响应收端因译码失败而反馈回来的NAK信号；收端译码时对接收到的重复高码率子码进行Chase combining，而将校验码组中增加的冗余与高码率子码组合构成低码率的母码，增加FEC系统的纠错能力。采用本发明方法，能使译码复杂性和译码时延降低，简化了系统设计，又能达到全IR性能。

Description

用于移动通信系统的差错控制方法技术领域

本发明涉及移动通信系统中的一种差错控制方法，特别涉及一种适用于码分多址 CDMA ( Code Divi s ion Mul t iple Access )通信系统高速分组数据业务的差错控制方法。技术背景

第三代移动通信（3G ) 系统要求支持话音、图像和数据等多种业务，尤其是要能够支持多媒体和高比特率分组数据业务。为实现高数据速率的传输，必须釆用高效，可靠的通信机制，为此高维的调制方式被应用于 3G 系统中，从而提高了系统的峰值速率。然而由此带来的问题是系统的可靠性受到严重的挑战，因为无线信道上，多径、阴影、多普勒频移等会严重的恶化高维体制系统的性能，使随机错误和突发错误并存。如果不采取有效的差错控制机制，很难实现数据的可靠传输，势必不能满足数据通信中误码率小于 10"⁶的要求。在 3G系统中，建议采用混合纠错 HARQ( Hybr id Automat ic Repeat reques t )作为系统链路级的差错控制技术，以满足对服务质量 QoS ( Qual i ty of Service ) 的要求。

数据通信系统中的基本差错控制方式有三种：前向纠错 FEC ( Forward Error Control )、检错重传 ARQ ( Automat ic Repeat reques t )及：^合纠错 HARQ。 HARQ方式指任何一种 FEC方式与 ARQ方式的结合形式，即发端首先对待发送的信息比特进行 FEC编码，然后将经过编码的码字送给收端，若收端发现对应接收码字中有不可纠正的错误时，则通过反馈信道反馈一个否决信重传逐渐增加的冗余（或称校验码）回应收端的每个 NAK信号。 ^艮据重发数据中冗余的多少 IR 又可分为部分 IR ( Part ial IR )和全 IR ( Ful l IR ) 两种方式。部分 IR 即每次重发的数据由信息比特和新增加的冗余构成，收端则将每次接收到的数据结合起来构成较低码率的码字；从而提高系统的纠错能力。由于该方法中每次重发的码字都可以进行单独译码，所以也称多重冗余 I I I型 HARQ。全 IR是一种 II型 HARQ方案，发端以只重发增加的冗余来回应收端译码失败的信号，收端则将先前接收到的数据与重发的冗余结合起来构成更^ [氏码率的码字，更大程度地提高系统的性能。

上述提到的现有技术中的 HARQ方法存在以下的缺陷： Chase combining 方法虽然简单易于实现，但性能稍差；全 IR 方法性能最好，但随着重传次数的增加，收发两端的緩存器需求量增大，而 FEC码纠错能力的增强也是以更为复杂的译码算法和译码设备为代价；部分 IR 虽然在性能和复杂性方面介于前两者之间，但该方法所能提供的系统性能也并非最优。发明目的

为解决现有技术存在的上述缺陷和不足, 本发明提出了一种新的 RCPT/II型 HARQ方法。可称之为 RCPT/CPC ( al ternate "Code retransmiss ion" and "Par i ty retransmi ss ion" & Chase combing ) HARQ 方法。该方法将码率匹配截短 Turbo码 RCPT编码与码字校验交替重传方案相结合，同时综合了 Chase combining和 IR方法的优点，既能很好地改进 HARQ系统的性能又能相对降低系统的复杂度。

本发明采用下述技术方案本实现:

本发明的这种 RCPT/CPC HARQ 方法，其特征在于：采用 RCPT编码与码字校险交替重传方案以及 Chase combining 与 IR方法相结合的技术，即发端以交替重传较高码率 RCPT 子码和校验码组来回应收端因译码失败而反馈回来的 MK 信号；收端译码时对接收到的重复高码率子码进行 Chase comb ining,而将增加的冗余与高码率子码组合构成低码率的母码，以提高 FEC 系统的纠错能力，进而使整个系统在性能和复杂性两方面达到最优。

本发明的 RCPT/CPC HARQ方法进一步包括如下步骤：

1 )发端对待发送比特进行 RCPT纠错编码，获得 RCPT子码 A和校验码组 B;

2 )发端发送所述的子码 A, 收端对其进行相应译码，并进行 CRC校验；

3 )对应第一个 NAK信号，发端重发校验码组 B，收端译码时，将接收的该增加的校验码组与步骤 2中接收的所述的子码合并后再译码；

4 )对应第二个 NAK信号，发端再次重发子码 A; 收端译码时，先将所收到的所有重复子码进行 Chase combining , 之后与步骤 3 中接收的所述的校验码組合并后再译码；

5 )对应 ACK 信号，发端发送下一帧，收端则接受译码正确的数据帧并发送给用户。

采用本发明的这种 RCPT / CPC HARQ 方法，由于利用了码字校验交替重传的方案，使系统不再需要全 IR 方法中过低码率的母码，从而降低了译码复杂性和译码时延，减少了收端緩存器的开销，又因为本发明结合了 Chase comb ining技术，使得系统获得了可以与全 IR媲美的性能。 jg图说明

以下结合附图和本发明的较佳实施例，详细描述本发明，附图中：图 1给出了采用本发明方法的直扩序列 DS - CDMA系统框图；图 2给出了本发明方法所釆用的 RCPT码的结构图；

图 3 给出了本发明 RCPT / CPC HARQ 方法中三次重传过程对应的编译码方案示意图；

图 4给出了实现本发明方法的工作流程图。

本发明的这种 RCPT / CPC HARQ 方法，可应用于需要提供高速分组数据业务的任何无线系统。下面以 DS - CDMA 系统，更确切地说，是以该系统的物理层为例，针对高速分组数据业务来描述本发明，但是，本发明并不局限于此。优选实施方式

现有移动通信系统物理层中，差错控制方法的选择取决于系统所需的服务质量 QoS和无线信道。对于分組数据业务，要求系统输出的误码率达到 1 (Γ^δ 或者更好。因而，在恶劣的信道条件下，系统要求具有强纠错能力的 FEC码来保证系统的可靠通信。但是，当信道条件继续恶化（尤其是处于深衰落或多址干^等各种复杂的信道环境中）时，即使采用 1/3码率的 Turbo码作为纠错码也会失效。于是， HARQ技术由于结合了 ARQ方式的高可靠性和 FEC方式的高通过效率而被广泛应用于物理层的差错控制系统。

本发明提出的这种新的差错控制方法是基于 RCPT编码、码字校验交替重传以及 Chase combining方法和 IR方法的结合形式给出的一个适用于 TDD 系统的新型 HARQ 方法，称之为 RCPT/CPC HARQ方法，它釆用码字校验交替重传的方案与 Chase combining技术的结合形式，降低了全 IR方法的复杂性，同时可以达到全 IR方法所能提供的最优性能。与传统的 HARQ技术相比， RCPT/CPC HARQ方法主要具有以下几个主要的优点。 1. FEC系统选用 RCPT码纠错。 RCPT码是由一个低码率 Turbo码做母码，遵循码率匹配原则并按一定方式截短而产生的一族码。系统通过合理地选取每次重传所需要的校验比特以构成更低码率 RCPT码来实现数据的可靠传输。

2. ARQ系统选用码字校验交替重传方案。发端交替重传校验码组和 RCPT 子码，收端相应地交替存贮接收到的 RCPT子码与检验码组。

3. 基于 1、 2 , 本发明提出的 RCPT / CPC HARQ方法采用 Chase combining 方法与 IR方法相结合的技术，这一点也是本发明最核心的思想。

第一个优点说明 RCPT / CPC HARQ方法由于采用了 RCPT码，使系统获得最佳的可靠性和有效性，因为 Turbo码是时至今日编码理论中最好的纠错码，而码率匹配原则又使纠错码的码率设计自适应于信道条件，提高了系统的有效性。

第二个优点说明了 RCPT / CPC HARQ方法不需要类似全 IR方法中低码率的 Turbo母码，可以降低 Turbo译码器的级数，进而降低译码复杂度和译码时延。

第三个优点说明了 RCPT/CPC HARQ 方法综合了 RCPT编码与码字校验交替重传方案的优势，并利用 Chase comb ining 与 IR方法的结合形式，降低了系统的复杂度，同时却达到了全 IR方法所能达到的最佳性能。

参考附图 1 , 附图 1给出了采用本发明方法的 DS - CDMA系统框图。系统发射机由 CRC编码器 101、 RCPT编码器 102、扩频调制器 103、符号交织器 104 组成。发端首先将待发送的信息比特以固定长度成帧，然后利用 CRC编码器 101附加用来检错的校验比特（系统应将 CRC校验比特设计得足够长，使得不可检错概率在系统设计允许范围可以忽略），再送入 RCPT编码器 102 中按设计所需的母码码率进行编码，并将所有码字储存在发端緩存器中以备重传，编码后的码字在扩频调制器 103 中完成扩频调制，在符号交织器 104中完成信道交织，最后经无线信道 105发送至 C面 A的接收机。

CDMA接收机包括解交织器 106、解扩解调器 107、 RCPT译码器 108、 CRC 译码器 109。在收端，解交织器 106、解扩解调器 107、首先对接收码字完成解交织、解扩解调功能，然后利用 RCPT译码器 108 对接收信号进行纠错，再利用 CRC译码器 109检错，如译码正确，则接收此帧信息，否则当接收码字中有不可纠正的错码时，则通过反馈信道反馈一个 NAK信号请求发端数据的重传。

在图 2 中，给出了应用于本发明方法中 RCPT码的结构图。本发明较佳实施例中选用码率为 k/2n的 Turbo母码对 k比特长度的信息帧进行 FEC编码，然后再按一定的截短方式对其校验比特进行截位，以获得码率为 k / n 的子码 A, 则被截掉的 n个校脸比特构成了用做重传的校臉码组 B。如图 2 , 子码 A由长度为 k的信息块 I和长度为 n- k的校驗块构成，效验码组 B由剩余的长度为 n的校验块 P₂构成， A与 B结合则构成码率为 k / 2n的母码 C。

图 3给出了本发明 RCPT/CPC HARQ方法较佳实施例中三次重传过程对应的编译码方案示意图。

依据本发明的较佳实施例， HARQ 系统选择最大重传次数为 3。在发端，首先利用 RCPT编码器依据图 2所示的 RCPT码结构获得子码 A和校险码组 B。发端第一次传送码率为 k / n的 RCPT子码 A, 收端 RCPT译码器对接收到的对应码字 A*进行译码；若存在不可纠正错误，发端以重传校验码组 B回应收端的第一个 NAK信号，收端译码器将接收到的效验码组 B *与保留在緩存器中的 A*合并成的码率为 k / 2n 的母码 C*进行纠错；若仍存在不可纠正错误，则发端再次重传 RCPT子码 A回应收端的第二个 NAK信号，收端将新接收到 01 01466 的数据与緩存器中的 A*进行 Chase combining获得 A**，进一步将 A**与缓存器中的效驺码组 B*组合成 C**送入译码器。

图 4示出了实现本发明方法的工作流程图。

参照附图 4，本发明提出的 RCPT / CPC HARQ 方案中，发端首先将一定比特长度的信息成帧排序、加序号（步骤 401 ), 利用 CRC编码器进行检错编码（步骤 402 ), 再进行 RCPT纠错编码获得所需的码率为 k/n的 RCPT子码 A, 和校验码组 B (步骤 403 )。

确定好 RCPT码后，本发明 RCPT/CPC HARQ方法重传过程包括如下步骤：发端首先发送子码 A (步驟 404 ), 同时将子码 A与校验码組 B存贮在发端緩存器中（步骤 405 )。收端对接收到的子码 A*进行译码（步驟 407 ), 若经过 CRC校验 (步骤 408 )译码正确（步驟 409 )，则接受该数据帧并送给用户（步驟 410 ), 同时反馈给发端一个 ACK信号；否则，若发现 A *中有不可纠正的错误（步驟 409 ), 则将其暂存在收端緩存器中（步骤 411 ), 并反馈给发端一个 NAI (信号请求重传。发端收到第一个 NAK信号后，重传发端緩存器中的校验码组 B (步骤 411 ), 收端将接收到的 B*与保留在緩存器中的 A*组合构成低码率的母码 O ,并对 C *进行译码（步骤 413 ),若 CRC检测（步骤 414 ) 译码正确（步骤 415 )时，接受该数据帧（步骤 410 ); 否则，若译码失败（步骤 415 ), B *被储存在緩存器中（步骤 416 ), 同时反馈 NA 信号给发端要求重传。发端以再次重传子码 A 回应第二个 NAK信号（步骤 416 ), 收端将新接收到的子码 A*与緩存器中的 A*进行 Chase combining得到 A** (步骤 418 ), 即对接收到的重复的子码依据所对应传输信道的信噪比 SNR条件进行加权合并，再将 A**与緩存器中的 B*组合成新的 C**送入译码器（步驟 419 )进行译码，若经 CRC校验 (步骤 420 )译码正确（步骤 421 )，接受该数据帧（步骤 410 ); 否则，若译码仍然失败（步驟 420， 421 ), 则放弃该信息包（步骤 422 ), 等待处理下一个信息包。

尽管以上结合附图对本发明进行了详细描述，但本发明并不局限于此，依本发明方法，同领域的普通技术人员可以 ^[艮容易的实现本发明，或通过其他方式予以改进，应该知道凡不脱离本发明思想的任何改进都是本发明权利要求的范围。

Claims

权利要求书

1、一种差错控制方法，其特征在于：发端以交替重传较高码率码率匹配截短 Turbo 码 RCPT 子码和校验码组来回应收端因译码失败而反馈回来的否决信号 NAK 信号；收端译码时对接收到的重复高码率子码进行契斯合并 Chase combin ing , 而将增加的校验码组与高码率子码组合构成 4氏码率的母码进行译码。
2、如权利要求 1 所述的差错控制方法，其特征在于，该方法进一步包括如下步骤：

1 )发端对待发送比特进行 RCPT纠错编码，获得 RCPT子码 A和校臉码组 B;

2 )发端发送所述的子码 A, 收端对其进行相应译码，并进行 CRC校验；

3 )对应第一个 NAK信号，发端重发校验码組 B, 收端译码时，将接收的该增加的校全码组与步骤 2中接收的所述的子码合并后再译码；

4 )对应第二个 NAK信号，发端再次重发子码 A; 收端译码时，先将所收到的所有重复子码进行 Chase combining , 之后与步骤 3 中接收的所述的校验码组合并后再译码；

5 )对应 ACK信号，发端发送下一帧，收端则接受译码正确的数据帧并发送给用户。

3、如权利要求 1 , 2所述的差错控制方法，其特征在于，所述的 Chase combining 是依据所对应传输信道的信噪比条件对所接收的所有重复子码进行力口权。

4、如权利要求 1 , 2所述的差错控制方法，其特征在于，通过一反馈信道反馈所迷的 NAK信号， ACK信号。
5、如权利要求 2 所述的差错控制方法，其特征在于，最大重传次数为

3次。
6、如权利要求 1 所述的差错控制方法，其特征在于，还包括存储校验码的步骤。

II