CN1735001A - 一种自动请求重传的确认信令的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种数据通信系统中，差错控制的自动请求重传的确认信令的方法。包括以下步骤：a.在发射端将确认信令映射为0，将非确认信令映射为非0，并调制后发送给接收端；b.在接收端根据设定的门限值对接收到的信令进行判决，还原出确认信令和非确认信令。采用本发明所提到的确认信令和非确认信令的映射方法可以减少发射端的发射功率，降低了系统干扰，提高了系统容量。

Description

一种自动请求重传的确认信令的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据通信系统中，差错控制的自动请求重传的确认信令的方法。

技术背景

在数据通信系统中，常采用自动请求重传(ARQ)技术进行差错控制，这种技术在发射的信息中加一定的冗余比特使其具有一定的检错能力，在接收端按照对应的规则对接收信号进行检错，并将检错结果形成应答信号反馈给发端，发端根据应答信号把接收端认为有错的那组信息进行重传，直到码组无错码位置。如果发端发送的码组同时具有纠错和检错的能力，则称为HAQR。ARQ技术在对时延要求不高的业务中获得了广泛的应用。近来，在第三代移动通信系统的HSDPA和上行增强技术中，也采用H-ARQ技术进行差错控制，提高系统性能。

在ARQ系统中，接收端送给发送端的确认信息包括确认信令(ACK)和非确认信令(NACK)，ACK表示接收端正确接收数据，发端可以发送新数据；NACK表示接收端检测到数据有误，请求发端重传上一次的数据，确认信息必须以较低的误码率传输。如果确认信息出错，则会对系统性能带来严重的影响。如果ACK被误译为NACK，则发端将启动一次无效的重传，降低系统的吞吐率；如果NACK被误译为ACK，则会造成丢包。为了可靠的传输确认信息ACK/NACK，一般采用的方式是提升确认信息ACK/NACK的发射功率和增加确认信息ACK/NACK的冗余比特数，增加确认信息ACK/NACK的冗余比特数相当于用于发送确认信息ACK/NACK的总功率提高，我们统称为提高确认信息ACK/NACK的发射功率，即提高确认信息ACK/NACK的信噪比。但确认信息ACK/NACK的发射功率过高，占用系统的功率过高，一方面，使系统可以同时支持的H-ARQ信道数降低，另一方面，对其它信道的干扰加大，因此，确认信息ACK/NACK的功率也不可过高。

在上行增强技术中，Node B给UE发送的确认信息只有ACK和NACK两种状态。当Node B发ACK时，UE不是判决为ACK，就是判决为NACK，UE判决为NACK的概率称为ACK的误码率；当Node B发NACK时，UE不是判决为ACK，就是判决为NACK，UE判决为ACK的概率称为NACK的误码率。在上行增技术中，目前采用的方法是将下行信令ACK映射为1，将下行信令NACK映射为-1，在接收端采用0门限和非对称门限进行判决。在不影响性能的情况下，一般来说，对ACK的误码率要求为低于1％，NACK的误码率要求为低于0.1％，因此如果采用0门限，将要求发射端Node B采用不同的功率发射ACK和NACK(根据性能要求，NACK的发射功率要高于ACK)，该方法在接收端的判决非常简单；如果采用非对称门限，则可以使得Node B侧采用相同的功率发射ACK或NACK，该方法可以使得发射端有较小的峰均比。

上述两种方法都有一个共同的缺点就是Node B的发射功率较高，影响到下行容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动请求重传的确认信令的方法，使得在同样性能要求条件下减少在H-ARQ系统中的确认信息ACK/NACK的平均发射功率，以提供系统容量。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种自动请求重传的确认信令的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在发射端将确认信令映射为0，将非确认信令映射为非0，并调制后发送给接收端；

b、在接收端根据设定的门限值对接收到的信令进行判决，还原出确认信令和非确认信令。

所述的步骤a中，将非确认信令映射为+1或-1。

所述的步骤b中，所述的确认信令门限值a、b满足如下公式：

P(n≤-a)＝p(n≥a)＝x％；

P(n＜-b)＝p(n＞b)＝y％；

其中r为接收端接收到的信号，s为发送数据，p为发射功率；n为接收信号时的噪声；g为接收信号增益，x％为确认信令误码率要求，y％为非确认信令误码率要求。

所述的方法，当非确认信令映射为1时，在接收端UE用对信令的解调结果r和门限a进行比较，如果r大于门限a则判为非确认信令，否则判为确认信令。

所述的方法，当NACK映射为-1时，在接收端用对信令的解调结果r和-a门限进行比较，如果r小于门限-a则判为NACK，否则判为ACK。

所述的步骤a中，发射功率满足如下公式：P≥(a+b)²。

本发明所提到的ACK和NACK信令的映射方法可以减少发射端的发射功率，降低了系统干扰，提高了系统容量。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

由于在ARQ技术中，当重传概率为10～20％时，性能最佳，因此如果在NodeB侧，ACK信令的发送概率为80～90％，NACK信令的发送概率为10～20％，有了这个不等概率的信息，我们找到了对ACK和NACK信令的一种映射方法，在保证误码性能的情况下可以减少Node B的平均发射功率。

如图1所示，是本发明的流程示意图，本实施例在发射端Node B将下行信令ACK映射为0(DTX)，将下行信令NACK映射为非0(例如+1或-1)。通过调制将上述数据发送给接收端。

我们在接收端设定一个门限值，对接收到的信令进行判决，还原出确认信令和非确认信令。后面将详细论述该门限值的设定。

下面来讨论这样映射的优缺点，主要是与前面提到的将下行信令ACK/NACK分别映射为1/-1的映射方法进行比较。

为讨论方便，下文中将原有的映射方法称为非DTX映射，而将我们提出的映射称为DTX映射。我们不考虑调制方式，只在实数域上讨论问题，原因是加上调制方式将问题映射到复数域上方法完全一样，最后的结论和不考虑调制方式一样。假设发送数据为s(其中s为±1或0)，则接收端收到的信号为 $r=g\sqrt{p}s+n$ (其中p为发射功率；n为接收信号时的噪声，为实数；g为接收信号增益，这里的增益包含信号衰落和扩频等的增益，在同一时刻是一个固定的常数)。为方便，设g为1，因此

为下文讨论方便，假设n为连续分布，而且n的密度函数关于0点对称(0均值的高斯分布就满足上述假设，增加对称假设的目的是为了使得NACK映射为+1或-1时，判决门限为-a或+a，好减少一个参数和下文公式2和3描述方便)。设系统对ACK的误码率的要求为低于x％，对NACK的误码率要求为低于v％，则存在a和b，使得：

P(n≤-a)＝p(n≥a)＝x％                       (2)

P(n＜-b)＝P(n＞b)＝y％                       (3)

当采用DTX映射时，有两种情形：当NACK映射为1时，为了使得ACK的误码要求低于x％，由于P(r≥a|s＝0)＝p(n≥a)＝x％，因此可以选择a为门限，在接收端UE用对信令的解调结果r和门限a进行比较，如果r大于门限a则判为NACK，否则判为ACK；同样当NACK映射为-1时，则在接收端用对信令的解调结果r和-a门限进行比较，如果r小于门限-a则判为NACK，否则判为ACK。上述门限只能满足对ACK误码的要求，而对于NACK的误码则是通过改变NodeB的发射功率来得到满足，当NACK映射为1时，我们知道要使 $P(r<a|s=1)=p(n<a)=p(n<a-\sqrt{p_1})=y\%,$ 由(3)式，只需要 $\sqrt{p_1}=a+b,$ 同理，当NACK映射为-1时，也可以计算出 $\sqrt{p_{-1}}=a+b.$ 因此不论NACK映射为1，还是映射为-1，只需要Node B端发射NACK的功率为：

(a+b)²                                               (4)

就可以满足对ACK和NACK的误码率要求

当采用非DTX映射，有两种情形：

如果接收端采用0门限，即当解调结果大于0则判为ACK，否则判为NACK。利用(1)、(2)和(3)式不难得到，Node B侧发送NACK和ACK的功率为：

$\left\{\begin{array}{cc}{a}^2& \mathrm{ACK}\\ b^2& \mathrm{NACK}\end{array}\right.\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

如果接收端采用非对称门限，即保证发射端用相同功率发送ACK或NACK信令，同样利用(1)、(2)和(3)式不难得到，Node B侧发送NACK和ACK的功率为：

(a+b)²/4                                             (6)

设发射ACK和NACK的概率分别为e和f(不妨假设e＞f)，则由(4)式采用DTX映射时，Node B的平均功率为：

P_DTX＝f(a+b)²                                        (7)

则由(5)式采用非DTX映射，但UE采用0门限时，Node B的平均功率为：

P_Zero＝ea²+fb²                                       (8)

则由(6)式采用DTX映射，但UE采用非对称门限，NodeB对ACK和NACK等功率发送时，Node B的平均功率为：

P_Nonzero＝(a+b)²/4                                       (9)

由于重传概率概率为10～20％时，性能最佳，因此如果在Node B侧，ACK信令的发送概率为80～90％，NACK信令的发送概率为10～20％，在此条件下我们来比较一下DTX和非DTX的性能。假设n为零均值高斯噪声，下表给出了几种ACK/NACK误码要求下的非DTX的功率DTX的功率比。

表1  不同误码率要求下的功率比

ACK误码	NACK误码	PZero/PDTX(dB)	PNonzero/PDTX(dB)	PNonzero/PZero(dB)
					1％	0.1％	0.33～3.08	0.97～3.98	0.64～0.90
0.1％	0.1％	0.97～3.98	0.97～3.98	1

从上表可以看出采用DTAX，Node B减少平均发射功率0.33～3.98dB，因此在平均功率的意义下，采用DTX要优于非DTX。从表中也可以看出，当ACK和NACK的误码率要求一不样时，采用非对称门限的平均功率要大一些。

采用本发明所提到的所提到的ACK和NACK信令的映射方法可以减少发射端的发射功率，降低了系统干扰，提高了系统容量。

Claims (6)

1、一种自动请求重传的确认信令的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在发射端将确认信令映射为0，将非确认信令映射为非0，并调制后发送给接收端；

b、在接收端根据设定的门限值对接收到的信令进行判决，还原出确认信令和非确认信令。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤a中，将非确认信令映射为+1或-1。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的步骤b中，所述的确认信令门限值a、b满足如下公式：

P(n≤-a)＝p(n≥a)＝x％；

P(n＜-b)＝p(n＞b)＝y％；

其中r为接收端接收到的信号，s为发送数据，p为发射功率；n为接收信号时的噪声；g为接收信号增益，x％为确认信令误码率要求，y％为非确认信令误码率要求。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于当非确认信令映射为1时，在接收端UE用对信令的解调结果r和门限a进行比较，如果r大于门限a则判为非确认信令，否则判为确认信令。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于当NACK映射为-1时，在接收端用对信令的解调结果r和-a门限进行比较，如果r小于门限-a则判为NACK，否则判为ACK。

6、如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的步骤a中，发射功率满足如下公式：P≥(a+b)²。