CN1747568A - 基站中多用户反馈信息的分类组合传送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种基站中多用户反馈信息的分类组合传送方法。在基站中将用户按照信息传输的效率分成N类，然后按照类别将多个用户的ACK/NACK信息进行收集组合，即根据用户信息传输的效率将多个用户的ACK/NACK信息分成N组，每组组合了具有相同特性的多个用户的ACK/NACK信息。然后分别对N组组合信息采用适当的压缩方法进行压缩，压缩后的信息再次组合后发送给本小区内所有移动台。移动台接收到基站发来的信息后，首先对信息进行解压缩，然后再提取出本移动台的ACK/NACK信息。本发明可以大大减少下行反馈信道的通信量，节省无线资源的使用。

Description

基站中多用户反馈信息的分类组合传送方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的基站设备和移动台设备，特别是一种在基站中按类别组合多用户的反馈信息，然后对组合后的信息采用适合其数据特点的压缩方法进行压缩，然后再次组合，并传送的方法。
背景技术
在现有的移动通信中，由于恶劣的无线信道环境，导致了无线信道的不可靠和时变的特性，这就要求必须采用信道编码和纠错技术。目前比较常用的一种技术是混合请求重发(HARQ)技术，该技术结合了自动请求重传(ARQ)技术和前向纠错(FEC)技术来检测和纠正错误。目前有三种混合请求重传技术：第一类，接收端丢弃无法正确接收的分组，并通过返回信道通知发送端重发原分组的拷贝，新收到的分组独立地进行解码。第二类，接收端不丢弃错误的分组，而是与重传的信息相结合进行解码。第三类，重发的信息可以与以前传输的分组相结合，但是重发的分组包括正确接收数据所需要的全部信息。
使用HARQ进行信道的纠错时，首先发送端将编码后的信息发送给接收端，接收端收到信息后对信息进行纠错解码。如果可以正确接收数据，则信息被接收端接收，同时给发送端发一个确认信息(ACK)；如果错误无法纠正，则接收端向发送端发送不确认信息(NACK)，要求发送端重发数据，然后接收端再根据接收的重发数据进行解码。
图1显示的是停止并等待(Stop-and-Wait)ARQ重传机制示意图，在这种方法中，发送端发送完一个数据包后就等待接收端返回一个确认信息，如果接收端正确接收，则返回一个ACK信息，发送端收到ACK信息后再传送下一个数据包；如果接收端不能正确接收数据，则返回一个NACK信息，发送端收到NACK信息后重发该数据包。此方法实现简单，但由于发送端要等待返回的确认信息，所以效率较低。
图2显示的是退回N(Go-Back-N自动重发)ARQ重传机制示意图，在这种方法中，发送端会连续发送N个数据包而不用等待接收端返回确认信息。如果接收端不能正确接收某个数据包，则发送端会重新发送出错的数据包以及其后N-1个已经发送的数据包，同时接收端丢弃已经接收到的出错的数据包及其后的N-1个数据包。此方法存在一个大的往返延迟，并且一个数据包出错后就要重传N个数据包，因此效率也不是很高。
图3显示的是选择性重发(Selective-Repeat)ARQ重传机制示意图，在此方法中，发送端的数据包同样是连续传输，但是出错后仅仅重传出错的数据包，重传之后，发送端接着传新的数据包。这种方法的效率较高，但是接收端必须配备缓冲器用于存储出错数据包后的无错数据包，因为数据包传给用户的时候是需要排序的。
图4为传统的ARQ工作流程图。在图4中，开始发送过程400启动后，接收端就根据设定发送新的信号或重传信号401。接收端启动接收开始后402，接收到发送端发来的信号403，然后判断接收的信息是否有错404，如果没错，则生成ACK反馈信号405，如果出错，则生成NACK反馈信号406。然后生成的反馈信息传给发送端，接收端重新进入接收开始的状态408。发送端收到反馈信息后，判断接收的是ACK还是NACK信号409。如果收到的是ACK信号，则设定发送的内容为新的数据410，否则将发送信号设定为重传数据411。根据设定的内容发送端回到发送开始的状态412，继续发送信息。
在以上的重传机制中，发送端和接收端之间需要建立一条信道用于反向传送ACK/NACK确认信息。如果用户是发送端，基站是接收端，则基站和每个用户之间都要建立一条信道用于传送反馈信息。而反馈信息ACK/NACK一般用一个或几个比特表示即可。
在现有的移动通信网络中，基站会接收到大量的移动台发来的数据，同时基站也需要在接收到数据后向每个发送过数据的移动台发送ACK/NACK信息。这些确认信息数量很多，占据了大量的无线资源。在无线资源变得越来越宝贵的同时，如何对其进行有效的利用已经成了一个十分重要的问题。
发明内容
因此，本发明提出了反馈信息的组合压缩传输方法。本发明的目的在于，提供了一种在无线通信系统的下行信道中，有效地传输多个用户的ACK/NACK确认信息的方法。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提出了一种在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，包括以下步骤：
按照特定的标准对用户进行分类；
按照不同的类别组合要发送给用户的反馈信息；
压缩组合后的反馈信息；
再次组合压缩后的反馈信息；
对再次组合后的反馈信息进行编码；以及
向用户发送编码后的反馈信息。
因为同一小区中各用户的信息传输效率不同，有的用户信号较好，所以信息传输的效率较高，基站发送的反馈信息中ACK信息占多数，而有的用户处在小区的边缘，信号较差，接收的反馈信息中NACK占多数。为了更好地根据数据的特点进行压缩，所以本发明首先通过基站设备对同一小区中多个用户的确认信息按N类分别进行组合，组合的确认信息再分别根据其数据特点进行压缩，不同类型的压缩数据再次组合在一起在无线信道中进行发送。这样就可以从以往的每个用户分配一个反馈信道变成多个用户共用反馈信道，同时通过对组合的多用户信息进行压缩，使传输的反馈信息大大减少，节省了无线资源的使用。
优选地，所述特定的标准可以根据用户的传输效率，例如用户信号的SNR值或用户的多普勒频移或其它测量值。
优选地，针对不同类别用户的反馈信息，可以采用不同的压缩方法对其进行压缩。
优选地，所述压缩方法可以是能够有效地减小信息的长度的压缩编码算法。
优选地，所述编码可以是纠错编码。
根据本发明的另一方面，提出了一种在移动台中接收从基站发送的已分类用户反馈信息的方法，包括以下步骤：
接收从基站发送的信息；
对接收到的信息进行解码；
对解码后的信息进行解压缩；以及
从解压缩后的信息中，提取出基站对本移动台的反馈信息。
优选地，所述解码步骤包括对接收的数据进行纠检错，如果上述纠检错步骤成功，则继续进行其他的步骤，如果上述纠检错步骤失败，则要求基站重传不能正确解码的部分。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于对多用户反馈信息进行分类组合传送的基站，包括：
多用户反馈信息分类器，用于按照根据特定的标准对用户进行分类，以便按类别收集多个用户的反馈信息；
分类反馈信息压缩器，用于根据不同类型的组合的反馈信息的特性，采用合适的压缩方法对组合的反馈信息进行数据压缩；
分类反馈信息组合器，用于再次组合压缩后的分类反馈信息；
编码器，用于在发送的反馈信息中添加冗余信息以便在接收端进行纠检错；以及
发送器，用于将编码后的反馈信息发送给用户。
优选地，在所述基站中，所述特定的标准可以是用户的传输效率，例如用户信号的SNR值或用户的多普勒频移或其它测量值。
优选地，所述压缩方法可以是能够有效地减小信息的长度的压缩编码算法。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于对多用户反馈信息进行分类组合传送的移动台，包括：
信息接收装置，用于接收从基站发送的信息；
信息解码装置，用于对接收到的信息进行解码；
解压缩装置，用于对解码后的信息进行解压缩；以及
反馈信息提取装置，用于从解压缩后的信息中，提取出基站对本移动台的反馈信息。
优选地，所述信息解码装置用于对接收的数据进行纠检错，如果上述纠检错操作失败，则要求基站重传不能正确解码的部分。
附图说明
图1～4给出了现有技术的重传机制，其中图1为停止并等待(Stop-and-Wait)ARQ重传机制示意图，图2为退回N(Go-Back-N自动重发)ARQ重传机制示意图，图3为选择性重发(Selectiye-Repeat)ARQ重传机制示意图，以及图4为传统的ARQ工作流程图；
图5是根据本发明的一个实施例的移动通信系统的结构图；
图6是图5所示基站部分中的多用户反馈信息处理器及信息处理过程的示意图；
图7是图5所示基站部分中的分类反馈信息压缩器的示意图；以及
图8是图5所示移动站中的反馈信息接收处理器及信息处理过程示意图。
具体实施方式
以下通过参考附图来描述本发明的实施例。应该指出，所描述的实施例仅是为了说明的目的，而不是对本发明范围的限制。
本发明提出了按多种类型分别组合小区中的用户确认信息，然后对组合的信息根据其数据的特点分别进行压缩，将压缩后的信息再次组合传送给用户的方法来节省无线资源的使用。这多种类型是按照信息传输的效率来分的，例如，反馈信息中ACK占多数的用户可以作为一类，ACK和NACK信息基本持平的用户可以作为一类，反馈信息中NACK占多数的用户也可以作为一类。通过这种分类将具有相同数据传输特性用户的反馈信息组合在一起。分类时所依据的信息传输效率可以是用户上行信号的SNR值，也可以是用户的多普勒频移，或者是其它的测量值，也可以多个测量值的结合。
根据本发明，采用了对分类组合的确认信息进行压缩后再发送的技术。压缩的目的是为了用尽可能少的符号来传送信息，提高信息传输率。在信息论的编码理论中，已经从理论上证明，至少存在某种最佳的编码或信息处理方法，能够做到既有效又可靠地传输信息。目前人们已经提出了很多种编码压缩方法，比如Huffman编码算法，这种算法能够产生最优信源编码，使码字满足前缀条件且平均分组长度最小；再比如已被广泛应用于计算机文件压缩的Lempel-Ziv算法等等。这些编码算法都能够有效地减少信息的长度。所以本发明中就要结合这些压缩算法来有效地传输信息，减少传输的信息量，节省无线资源。
图5为本发明中移动通信系统的结构图。在图5中，上半部分为移动台的结构，下半部分为基站的结构。
在基站部分中，包括了多用户反馈信息分类器554，分类反馈信息压缩器555，分类反馈信息组合器556，编码器557，发送器524等。
用户向基站发送了数据后，基站对接收到的数据进行解码，基站是否正确解码的反馈信息ACK/NACK需要及时反馈给用户。多用户反馈信息分类器554根据基站向用户发送信息的效率不同将用户分成了多个类别，分类的依据是基站测量的用户的SNR值，或者是用户的多普勒频移，或者是其它的测量值。另外，多用户反馈信息分类器554分别收集各个类别中多个用户的反馈信息。
分类反馈信息压缩器555根据组合数据的特点将组合后的信息进行压缩，减少传输的信息量。不同类型的组合数据其特点不同。如果用1表示ACK信息，用0表示NACK信息，则对于传输效率较高的类，其组合数据中1占多数，对于传输效率中等的类，其组合数据中1，0的个数基本持平，而对于传输效率较低的类，其组合数据中0占多数。根据不同的组合数据的特点，可以采用合适的压缩方式进行压缩。
下面说明基站部分中的有关部件为实现根据本发明的反馈信息的分类组合而执行的操作。分类反馈信息组合器556将压缩后的不同用户类型的数据再次进行组合。
编码器557在发送的反馈信息中添加冗余信息以便在接收端进行纠检错，差错控制可以采用HARQ技术或其他有效的方法。
发送器524将编码后的反馈信息发送给所有用户。
移动台部分包括：信息接收装置525，信息解码装置566，解压缩装置567，信息提取装置568等。
信息接收装置525接收基站发送的信息，接收的信息中包含了组合在一起的多个用户的反馈信息。
信息解码装置566对接收的信息进行纠检错，如果正确，则接收信息；否则移动台会保存正确接收部分的内容，同时要求基站重传出错的信息，然后把原始信息与重传内容相结合，提高正确接收信息的概率。
解压缩装置567对解码后的信息进行解压缩，恢复原始的组合在一起的多个用户的ACK/NACK信息。
反馈信息提取装置568移动台从接收到的信息中提取出自己的ACK/NACK信息。
由于本发明中把多个用户的反馈信息按类组合在一起，经过压缩后再进行传输，因此，减少了传输的信息，节省了无线资源的使用。
在移动台部分，数据首先进行备份513，以便在数据重传时使用。然后进行数据编码514，该编码可以是例如HARQ编码，可以实现纠错(CRC)和反馈重传(FEC)两种功能。编码后的数据进行调制515，然后通过传输器516传输数据。数据经过衰落信道517后被基站部分的接收器518接收。然后在解调器519中进行数据解调，接下来在520中进行Chase/IR合并。Chase合并和IR合并为两种HARQ方法，在Chase合并方法中，重传的信息和原始信息相同，而在IR方法中，重传的信息为冗余信息。经过Chase/IR合并后，数据在解码器521中进行解码，解码后的数据在数据备分设备522中进行备份，以便数据出错时对信息进行新的利用或者是在重排序后提交给下一步的处理过程。数据解码后，根据数据能否正确解码分别生成ACK/NACK反馈信息。在基站中，多个用户的反馈信息在多用户反馈信息处理器523中进行分类，压缩，组装后，经过发送器524反馈给移动台。移动台的接收器525接收到基站发来的信息后，经过移动台内的反馈信息接收处理器526对反馈信息进行解压缩和信息提取，得到本移动台的反馈信息，然后将反馈信息提供给数据备份和编码器部分。如果反馈信息是ACK，则编码器直接对新的数据进行编码，如果反馈信息是NACK，则从数据备份设备中取出原始信息，根据系统采用的HARQ方法(Chase或者IR合并)来对数据进行编码，然后再进行其它处理过程。
图6为基站中多用户反馈信息处理器以及信息处理过程示意图。在图6中，左边的部分为图5中基站部分的多用户反馈信息处理器。右边的部分为多用户反馈信息处理器中信息处理过程的示意图。左右两边是相互对应的。中间白色粗箭头为对应的设备和过程，黑色的粗箭头为对应的信息。首先，多用户的反馈信息61经过分类器62进行分类，分类的依据是预先设定的分类表60，分类后，得到了三类反馈数据63。每一类型的反馈信息在分类反馈信息压缩器64中分别进行压缩。压缩后的多个类的信息65在分类反馈信息组合器66中进行组合。组合信息67再在编码器中进行纠错编码68，得到编码后的信息69，该信息由信息位和校验位组成。编码后的信息最后通过发送器70发送出去。
分类表是进行用户分类的依据。在本实施例中的分类表是根据用户的SNR值来设定的，如表1所示，把基站中的用户分成三类。分类依据可以是用户的SNR值，或者是用户的多普勒频移，或者是其它的测量值。
               表1
 SNR值   用户类别
 SNR＞S1   用户属于第一类(Class 1)
 S2＜SNR≤S1   用户属于第二类(Class 2)
 SNR≤S2   用户属于第三类(Class 3)
在表1中，示出了基站中用户的分类示例(根据用户的SNR值)。
在表1中，设定了两个判定点S1和S2，如果用户的SNR值大于S1，则用户属于第一类。如果用户的SNR值介于S1与S2之间，则用户属于第二类。如果用户的SNR值小于等于S2，则用户属于第三类。S1和S2可以是预定的阈值。第一类为信号传输效率较低，NACK信息占多数情况的用户；第二类为传输效率中等，ACK和NACK信息基本持平的用户；第三类用户的传输效率较高，因此反馈信息中ACK信息占多数。例如，如果用11表示ACK，用00表示NACK，则第一类用户的反馈信息中，0的个数占多数，在第二类用户的反馈信息中，0，1个数基本相当。在第三类用户的反馈信息中，1的个数占多数。因此，我们就可以根据各类用户的数据特点分别采用适当的压缩方法来进行压缩。比如，可以采用对1占多数的数据具有较大压缩率的方法来对类型三进行压缩，采用对1，0基本持平的数据具有压缩率较大的方法对类型二进行数据压缩。在图7中，给出了分类反馈信息压缩器的示意图。71是第N类用户的反馈信息组合，如果ACK用00来表示，NACK用11来表示，则可以给出该类用户反馈信息的数据为72所示。经过压缩操作后，压缩后的用户的反馈信息显著缩短73，压缩后的反馈信息可以仅仅用6个比特101101来表示74。
图8为移动站反馈信息接收处理器及信息处理过程的示意图。左图为图5中移动站部分的反馈信息接收处理器，右图为移动站对反馈信息进行处理的过程示意图。左右两边互相对应。中间白色的粗箭头表示设备和过程的对应，黑色粗箭头表示处理信息的对应关系。首先，移动站的信息接收部分80接收基站发来的多用户的反馈信息81，接收到的信息由信息位和校验位组成。接收的信息首先在解码器82中进行解码去掉校验位。解码后的信息为压缩后的多个类型用户反馈信息的组合83。解码后的数据进行解压缩84，解压缩后恢复了多个用户的组合反馈信息85。然后经过反馈信息提取器86提取出本移动站所需的反馈信息86。
尽管已经针对典型实施例示出和描述了本发明，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其他的改变、替换和添加。因此，本发明不应该被理解为被局限于上述特定实例，而应当由所附权利要求所限定。

Claims (16)

1、一种在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，包括以下步骤：
按照特定的标准对用户进行分类；
按照不同的类别组合要发送给用户的反馈信息；
压缩组合后的反馈信息；
再次组合压缩后的反馈信息；
对再次组合后的反馈信息进行编码；以及
向用户发送编码后的反馈信息。
2、根据权利要求1所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：所述特定的标准是用户的传输效率，将相同传输效率的用户分为一类。
3、根据权利要求1所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：所述特定的标准是用户信号的SNR值，将其SNR值属于同一范围内的用户分为一类。
4、根据权利要求1所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：所述特定的标准是用户的多普勒频移，将其多普勒频移属于同一范围内的用户分为一类。
5、根据权利要求1到4之一所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：针对不同类别用户的反馈信息，采用不同的压缩方法对其进行压缩。
6、根据权利要求5所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：所述压缩方法为能够有效地减小信息的长度的压缩编码算法。
7、根据权利要求1所述的在基站中将多用户反馈信息进行分类组合传送的方法，其特征在于：所述编码为纠错编码。
8、一种在移动台中接收从基站发送的已分类用户反馈信息的方法，包括以下步骤：
接收从基站发送的信息；
对接收到的信息进行解码；
对解码后的信息进行解压缩；以及
从解压缩后的信息中，提取出基站对本移动台的反馈信息。
9、根据权利要求8所述的在移动台中接收从基站发送过来的已分类用户反馈信息的方法，其特征在于：所述解码步骤是对接收的数据进行纠检错，如果上述纠检错步骤成功，则继续进行其他的步骤，如果上述纠检错步骤失败，则要求基站重传不能正确解码的部分。
10、一种用于对多用户反馈信息进行分类组合传送的基站，包括：
多用户反馈信息分类器，用于按照根据特定的标准对用户进行分类，以便按类别收集多个用户的反馈信息；
分类反馈信息压缩器，用于根据不同类型的组合的反馈信息的特性，采用合适的压缩方法对组合的反馈信息进行数据压缩；
分类反馈信息组合器，用于再次组合压缩后的分类反馈信息；
编码器，用于在发送的反馈信息中添加冗余信息以便在接收端进行纠检错；以及
发送器，用于将编码后的反馈信息发送给用户。
11、根据权利要求10所述的基站，其特征在于：所述特定的标准是用户的传输效率，将相同传输效率的用户分为一类。
12、根据权利要求10所述的基站，其特征在于：所述特定的标准是用户信号的SNR值，将其SNR值属于同一范围内的用户分为一类。
13、根据权利要求10所述的基站，其特征在于：所述特定的标准是用户的多普勒频移，将其多普勒频移属于同一范围内的用户分为一类。
14、根据权利要求10所述的基站，其特征在于：所述压缩方法为能够有效地减小信息的长度的压缩编码算法。
15、一种用于对多用户反馈信息进行分类组合传送的移动台，包括：
信息接收装置，用于接收从基站发送的信息；
信息解码装置，用于对接收到的信息进行解码；
解压缩装置，用于对解码后的信息进行解压缩；以及
反馈信息提取装置，用于从解压缩后的信息中，提取出基站对本移动台的反馈信息。
16、根据权利要求15所述的移动台，其特征在于所述信息解码装置用于对接收的数据进行纠检错，如果上述纠检错操作失败，则要求基站重传不能正确解码的部分。
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