CN1783769B - 在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法。根据来自于接收器的重发请求，如果对相同数据的重发的编号是奇数时，发送器反转初始发送的编码比特，调制反转的比特，并且向接收器发送调制的比特。之后，发送器通过解调恢复编码比特。如果编码比特别重发了奇数次，则接收器在反转后对编码比特进行解码。因此初始发送比特的错误概率和重发比特的错误概率被有效地平均，并且性能得到提高。

Description

在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法

本申请是申请日为2002年10月15日、申请号为02151562.X、发明名称为“在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及一种广泛的W-CDMA(宽带码分多址)移动通信系统，尤其涉及一种用于提高重发的解码性能的发送/接收装置和方法。

背景技术

在高速、高质量数据服务中的负面影响取决于在移动通信系统中的信道环境。由于被白噪声和衰变、屏蔽导致的信号功率的变化，及由于端子的移动和频率速度变化引起的多普勒效应，以及来自其他用户的干扰和多路径信号，使无线电信道环境不断的变化。因此，除了在第二或第三代移动通信系统中的传统技术之外，需要一种支持无线高速数据分组服务的先进的技术。在本文中，3GPP(第三代合作项目)和3GPP2共同访问(address)AMCS(自适应调制和解码方案)和混合自动重复请求(H-ARQ)技术。

AMCS根据下行链路信道状态的变化校正调制序列和编码率。下行链路信道的质量经常通过测量在UE(用户设备)中接收的信号的SNR(信噪比)来获得。该用户设备向在上行链路信道上的BS(基站)发送信道质量信息。之后，基站根据信道质量信息估计下行链路信道的状态，并且根据估计的下行链路信道状态确定对信道解码器合适的调制方案和编码率。

H-ARQ的执行是复杂的，因为有许多有关系统的复杂性因素需要考虑，其中包括接收缓冲容量和信令以及信道质量。

在现有的高速无线数据分组通信系统中使用QPSK(正交相移键控)、8PSK(8元相移键控)、16QAM(16元正交幅度调制)和1/2、1/4编码率。在AMCS中，基站向拥有好的信道质量的用户设备，例如它的相邻的用户设备，提供高阶调制(例如，16QAM和64QAM)和3/4高编码率；并且向拥有较差信道质量的用户设备，例如在小区边缘的用户设备，提供低阶调制(如8PSK和QPSK)和1/2低编码率。比起依赖于高速功率控制的传统方法来说AMCS显著地降低了干扰信号，并且改善了系统的性能。

H-ARQ是一种在初始发送的数据分组中用于对错误进行补偿的重发控制技术。H-ARQ被分为跟踪组合(CC)、全增量冗余(FIR)和部分增量冗余(PIR)。

CC是在初始发送中使用的相同分组的重发。接收器将重发分组与存储在接收缓存中的初始发送的分组组合起来，因此增加了输入到解码器中的编码比特的可靠性，并因此获得了整个移动通信系统的性能增益。由于组合同样的两个分组相当于重复对分组编码，因而平均产生大约3分贝的性能增益。

FIR仅含有奇偶比特的分组的重发。解码器使用新的奇偶比特和初始发送的系统比特对数据进行解码。结果，解码性能增加了。众所周知，在编码理论中低编码率比重复编码更能获得高性能增益。因此，就性能增益来看，FIR比CC更占优势。

PIR是系统比特和新的奇偶比特组合的分组的重发。在解码期间接收器组合重发的系统比特和初始发送的系统比特。因此，PIR的效果与CC相似。PIR在新的奇偶比特应用于解码方面与FIR相似。由于在PIR中使用了比FIR相对高的编码率，因而在性能方面，PIR处于FIR和CC中间。

因此，使用独立的AMCS和H-ARQ技术能显著地改善系统性能。

图1是在典型的高速无线数据分组通信系统中的发送器的方框图，根据图1，发送器包括信道编码器110、速率控制器120、交织器130、调制器140和控制器150。在，根据在输入的容量为N的发送块中的信息比特，信道编码器110以预定的速率(如，1/2或3/4)对该信息比特编码。信道编码器110通过码元穿孔或码元重复可以支持使用1/6或1/5母编码率的多个编码率。控制器150控制编码率。

如果编码比特的数量不同于在空中(air)发送的比特数量，则速率控制器120通过发送信道多路复用，或者通过重复和穿孔来匹配编码比特的数据率。为了减少由突发错误引起的数据丢失，交织器130将速率匹配的比特交织。调制器140以控制器150确定的调制方案对交织的比特进行调制。

控制器150根据无线电下行链路信道状态来控制信道编码器110的编码率以及调制器140的调制方案。根据无线电环境选择使用QPSK、8PSK、16QAM和64QAM，控制器150支持AMCS。尽管没有显示，UE使用大量的Walsh码来扩展调制数据用来识别数据发送信道并且使用PN码来扩展调制数据去识别基站。

图2表示当在调制器140中使用16QAM时的信号星座(constellation)。参考图2、4编码比特形成单一的调制码元，它被映射到16个信号点中的一个。根据接收器能够容易的识别对应的调制码元的程度，将16个调制码元分类到具有最高错误概率的区域1，具有中等错误概率的区域2，具有最低错误概率的区域3。

图3是以模拟的形式表示在AWGN(加性白高斯噪声)环境下各区域的错误概率的图。例如，在区域1中的调制码元6、7、10、和11有相对高的错误概率。

在诸如16QAM或64QAM这样的高阶调制方案中，调制码元被分到具有不同错误概率的区域中。在这种情况中，在常规的H-ARQ下，重发比特与初始发送的比特有相同的错误概率。因此，初始发送和重发中的错误概率是相同的。

在本领域公知的是，当输入比特的LLG(对数似然比)一致时就能改善解码性。然而发送有高错误概率的个别比特将损害解码性能。因此，需要一种可以提高重发性能的新的重发技术。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种在无线通信系统中的发送/接收装置和方法，其中，使用经提高的系统性能实现分组重发。

本发明的另一个目的是提供一种在无线通信系统中的发送/接收装置和方法，其中，可以提高分组重发的可靠性。

本发明的另一个目的是提供一种在无线通信系统中的发送/接收装置和方法，用于使接收器以更高的接收概率接收比特。

本发明的另一个目的是提供一种在支持H-ARQ无线通信系统中的发送/接收装置和方法，用于进行更有效地分组重发。

本发明的另一个目的是提供一种发送/接收装置和方法，其中重发比特从初始的发送比特改变为具有不同错误概率。

本发明的另一个目的是提供一种接收装置，用于接收从初始的发送比特变换为具有不同的错误概率的重发比特。

本发明的另一个目的是提供一种发送装置和方法，用于在重发中反转比特。

本发明的另一个目的是提供一种接收装置和方法，用于恢复反转的重发比特。

为了实现上述和其他目的，根据了来自接收器的重发请求，信道编码器以预定的速率对

输入数据编码并且在发送器中输出编码比特。如果重发请求对相同的数据奇数编号的，交织器将以预定的交织规则交织编码比特，并且比特反转器反转交织的比特。之后，调制器以预定的调制方案调制反转的比特。

在接收器中，根据预定的调制方案，解调器将通过重发请求接收的数据解调并输出编码比特。对于相同的数据，比特反转器通过奇数编号的重发请求，确定编码比特是否已经被接收，并且如果数据已经通过奇数编号的重发请求接收，则反转编码比特。解交织器以预定的解交织规则对反转的比特进行解交织。组合器将解交织的比特和以前的编码比特合成，并且信道解码器将合成的比特解码并输出解码的信息比特。错误校验器逐分组地从解码的信息比特中提取错误校验比特，并且根据提取的错误校验比特确定信息比特是否有错误。如果信息比特有错误，控制器请求向发送器重发编码比特。

具体来讲，本发明提供了一种在移动通信系统中用于数据发送的调制方法，该移动通信系统具有调制器，该调制器采用信号星座，该信号星座被分为具有第一错误概率的第一区域、具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域、以及具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域，所述方法包括下述步骤：按照确定的编码率对数据比特进行编码，以产生编码的比特；根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述编码的比特进行比特改变，以产生改变的比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述编码的比特的比特改变；按照确定的调制方案对所述经比特改变的编码的比特或未经比特改变的所述编码的比特进行调制，以产生调制码元；以及发送所述调制码元，其中，所述经比特改变的编码的比特或未经比特改变的所述编码的比特被分别映射到信号星座中的不同区域；以及所述比特改变是对所述编码的比特执行反转。

本发明还提供了一种在移动通信系统中用于数据发送的装置，该移动通信系统具有调制器，该调制器采用信号星座，该信号星座被分为具有第一错误概率的第一区域、具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域、以及具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域，所述装置包括：编码器，用于按照确定的编码率对数据比特进行编码，以产生编码的比特；比特反转器，用于根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述编码的比特进行反转，以产生反转的比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述编码的比特的比特反转；以及所述调制器，用于通过利用确定的调制方案对所述经比特反转的编码的比特或未经比特反转的所述编码的比特进行调制，以产生调制码元，其中，所述经比特反转的编码的比特或未经比特反转的所述编码的比特被分别映射到信号星座中的不同区域。

本发明还提供了一种在移动通信系统中用于接收发送数据的方法，该移动通信系统具有发送装置，该发送装置利用比特改变来将编码的比特映射到信号星座的一个不同区域，所述方法包括步骤：接收来自所述发送装置的发送数据；按照用在所述发送装置中的调制方案对所述发送数据进行解调，以产生解调比特；根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则通过比特改变来对所述解调比特进行比特恢复，以产生恢复比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述解调比特的比特恢复；以及对所述经比特恢复的解调比特或未经比特恢复的所述解调比特进行解码，以产生数据比特，其中，如果响应于奇数编号的重发请求已经接收到所述发送数据，则所述比特恢复是对所述解调比特执行比特反转。

本发明还提供了一种在移动通信系统中用于接收发送数据的装置，该移动通信系统具有发送装置，该发送装置利用比特改变来将编码的比特映射到信号星座的一个不同区域，所述用于接收发送数据装置包括：接收装置，用于接收来自所述发送装置的发送数据；解调器，按照用在所述发送装置中的调制方案对所述发送数据进行解调，以产生解调比特；比特反转器，用于根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述解调比特进行比特反转，以产生恢复比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述解调比特的比特反转；以及解码器，用于对所述经比特恢复的解调比特或未经比特恢复的所述解调比特进行解码，以产生数据比特，其中，如果响应于奇数编号的重发请求已经接收到所述数据，则所述比特反转器反转所述解调比特。

本发明还提供了一种在移动通信系统中用于产生调制码元的方法，该移动通信系统具有用于将分组数据流编码为编码的比特的编码器、和对该编码的比特进行调制的调制器，所述方法包括下列步骤：对所述编码比特的至少一部分进行转换，以将具有用在调制器中的信号星座的第一错误概率的第一区域中的调制码元改变为具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域中的调制码元，将第三区域中的调制码元改变为第一区域中的调制码元，以及将第二区域中的调制码元改变为具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域中的不同调制码元，以产生重发调制码元，其中，对所述编码比特的至少一部分进行转换的步骤包括，当来自接收器的重发请求是奇数编号时，从所述编码器输出的编码的比特被反转，而当是初始发送或所述重发请求是偶数编号时，所述编码的比特不被反转。

本发明还提供了一种在移动通信系统中用于数据发送的装置，包括：编码器，用于将分组数据流编码为编码的比特；比特反转器，用于根据重发请求改变所述编码的比特，以对所述编码的比特的至少一部分进行转换，以使得具有信号星座的第一错误概率的第一区域中的调制码元被改变为具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域中的调制码元，第三区域中的调制码元被改变为第一区域中的调制码元，并且具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域中的调制码元被改变为第二区域中的不同调制码元，以产生重发调制码元；以及调制器，用于利用所述信号星座将转换的输入数据映射为调制码元，其中，所述比特反转器根据重发请求改变所述编码的比特的步骤包括，当来自接收器的重发请求是奇数编号时，所述比特反转器对所述编码的比特进行反转，而当是初始发送或所述重发请求是偶数编号时，所述编码的比特不被反转。

本发明还提供了一种根据接收器的重发请求，在CDMA(码分多址)移动通信系统的接收器中用于在比特反转和初始发送的编码的比特的调制后接收发送器重发的编码比特的装置，该装置包括：解调器，根据预定的调制方案对通过重发请求接收到的数据进行解调并输出编码比特；比特反转器，用于确定数据是否已经通过奇数编号的重发请求接收，并且如果数据已经通过奇数编号的重发请求接收则反转编码比特；解交织器，用于以预定的解交织规则对反转的比特进行解交织；组合器，用于将解交织的比特与以前的编码比特合成；信道解码器，用于对合成的比特解码并输出解码的信息比特；错误校验器，用于逐分组地从解码的信息比特中提取错误校验比特并根据提取的错误校验比特确定解码的信息比特是否有错误；及控制器，如果信息比特有错误时控制器用于将另一个编码比特的重发请求发送给发送器。

本发明还提供了一种根据接收器的重发请求，在CDMA(码分多址)移动通信系统的接收器中用于在比特反转和初始发送的编码的比特的调制后接收发送器重发的编码比特的装置，该装置包括：解调器，用于根据预定的调制方案对通过重发请求接收到的数据进行解调并输出编码比特；解交织器，用于以预定的解交织规则对解调的比特进行解交织；比特反转器，用于确定数据是否已经通过奇数编号的重发请求接收，并且如果数据已经通过奇数编号的重发请求接收则反转编码比特；组合器，用于将反转的比特与先前编码的比特合成；信道解码器，用于对合成的比特解码并输出解码的信息比特；错误校验器，用于逐分组地从解码的信息比特中提取错误校验比特并根据提取的错误校验比特确定解码的信息比特是否有错误；及控制器，如果信息比特有错误用于将另一个编码比特的重发请求发送给发送器。

附图说明

根据以下结合附图的细节描述，本发明涉及的上述这些目的、特征和用途将变得更加明显。其中附图描述如下：

图1是在典型的CDMA移动通信系统中发送器的框图；

图2表示在CDMA移动通信系统中16-QAM的信号星座(constellation)的例子；

图3表示16-QAM的信号星座(constellation)中区域的错误概率；

图4是根据本发明具体实施例的CDMA移动通信系统中发送器的框图；

图5是在图4中表示的信道编码器的细节框图；

图6是表示根据本发明具体实施例的CDMA移动通信系统中发送器的操作的流程图；

图7是根据本发明具体实施例的CDMA移动通信系统中接收器的框图；

图8是表示根据本发明具体实施例的CDMA移动通信系统中接收器的操作的流程图；

图9表示根据本发明的发送器中的比特反转；

图10表示根据本发明的接收器中的比特反转；

图11表示根据本发明的重发中的帧错误率与在AWGN环境下根据传统方式重发中的帧错误率的比较关系。

具体实施方式

本发明的最佳实施例将参考结合它的附图在下面进行描述。在下面的描述中，由于公知的功能和结构在非必要细节方面会使本发明变得不清楚，因此不作详细的描述。

在本发明中应用的H-ARQ是一种通过重发用于纠正分组错误的链路控制技术。从名称中可以明显的看出，重发是对初始发送中失败的数据的重新发送。因此，在重发中不发送新数据。

如前所述，根据系统比特是否重发，H-ARQ被分成H-ARQ类型II和H-ARQ类型III。根据同样的奇偶比特是否被重发来区分，主要的H-ARQ类型II是FIR并且H-ARQIII包括CC和PIR。

下面描述的本发明将被应用到所有上述的H-ARQ方法中。在CC中，重发分组与初始发送的分组有相同的比特，并且在FIR和PIR中重发分组与初始发送的分组有不同比特。由于本发明涉及一种用于提高重发分组的发送效率的方法，因此当初始发送的分组不同于它的重发分组时，很明显该方法是可用的。因而，下面将通过举例来描述CC。

发送

图4是根据本发明在CDMA移动通信系统中的发送器的框图。参考图4，发送器包括CRC(循环冗余校验)加法器210、信道编码器220、速率控制器230、交织器240、比特反转器250、反转控制器255、调制器260和控制器270。从本发明的具体实施例中可知，在重发中，编码比特从初始发送的区域被反转用以映射到有不同错误概率的区域中。

CRC加法器210将CRC比特和输入信息比特相加，用于逐分组地错误校验。信道编码器220通过预定的编码以预定的编码率对CRC比特和分组数据进行编码。分组数据被编码成系统比特和奇偶比特，其中奇偶比特是用于系统比特的错误控制比特。可以使用Turbo编码或卷积编码。

编码率决定了奇偶比特与系统比特的比率。例如，当编码率为1/2时，信道编码器220输出一个系统比特和一个奇偶比特用于信息比特的输入。当编码率为3/4时，信道编码器输出三个系统比特和一个奇偶比特用于信息比特的输入。在本发明的具体实施例中，除1/2和3/4外，其他的编码率也可以使用。

速率控制器通过重复和穿孔(puncture)对编码比特的数据速率进行匹配。交织器240随机改变速率匹配比特的序列。已经交织的比特被存储在缓存(未示出)中用于重发。根据来自接收器的重发请求，缓冲的分组在控制器270的控制下被全部或部分地输出。

在反转控制器255的控制下，比特反转器250对重发分组中的比特进行反转。只有在分组的奇数编号的重发时，反转控制器255激活比特反转器250。如果在每一次重发中都运行比特反转器250，则在每一次重发中都发送同样的分组。在第一次重发中反转的比特被发送后如果又请求重发，那么第二次重发将传送原始比特而不再进行比特反转。

更加明确的是，当不需要比特反转时，例如在初始发送或在偶数编号的重发中，反转控制器255在比特反转器250的前端关闭开关，并且打开旁路开关，以便接收的比特绕过比特反转器250。另一方面，如果需要比特反转，则反转控制器255在比特反转器250的前端打开开关，并且关闭旁路开关，以便反转接收的比特。因此在重发中，比特反转器250将编码比特从初始发送的区域中映射到有不同错误概率的区域中。

虽然在图4中比特反转250器被置于交织器240与调制器260之间，只要比特反转器位于调制器260之前，它可以位于发送器中的其他位置。例如，比特反转器250可以放在交织器240的前端。

调制器260以预定的调制方案调制输入的编码比特。

控制器270整体控制发送器中的其他元件。控制器270根据当前无线电信道的状态首先确定信道编码器220的信道编码率和调制器260的调制方案。控制器270也处理来自于上层的重发请求并且将重发请求信息提供给反转控制器255。重发请求信息表示接收器是否已经请求了一个分组重发和已经实现的重发次数。

可以考虑将反转控制器255集成到控制器270中。在这种情况下，被集成的控制器根据来自上一层的信令确定编码率和调制方案并判断比特反转器150是否已经被激活。

图5是显示在图4中表示的信道编码器220的细节框图。这里假定信道编码器220使用自3GGP标准提供的1/6母编码率。

参考图5，信道编码器220输出容量为N的数据帧作为系统比特帧X(＝x₁、x₂、...、x_N)。这里，根据编码率确定N。第一构成编码器224为数据帧的输入而输出两个不同的奇偶比特帧Y1(＝y₁₁、y₁₂、...、y_1N)和Y2(＝y₂₁、y₂₂、...、y_2N)。

内部交织器222交织数据帧并将其作为交织的系统比特帧X′(＝x′₁、x′₂、...、x′_N)输出。第二构成编码器226将交织的系统比特帧X′编码成两种不同的奇偶比特帧Z1(＝z₁₁、z₁₂、...、z_1N)和Z2(＝z₂₁、z₂₂、...、z_2N)。

穿孔器228在穿孔模式中通过将自控制器270接收到的系统比特帧X、交织的系统比特帧X’、奇偶比特帧Y1、Y2、Z1和Z2穿孔来产生系统比特S和奇偶比特P。

穿孔模式根据信道编码器220的编码率和应用的H-ARQ方法确定。例如，当编码率为1/2时，应用在H-ARQ类型III中有效的穿孔模式如下。

$p_1=\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\end{array}---\left(1\right)$

$p_2=\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\\ 0& 0\end{array}---\left(2\right)$

这里1表示一个发送比特，0表示一个穿孔的比特。输入比特从左列穿孔到右列。

上述穿孔模式中的一种被应用在初始发送和在CC中的重发中，然而它们在PIR中的每个发送中交替的使用。

在H-ARQ类型II中，当重发时穿孔系统比特。在这种情况下，例如，穿孔模式是“010010”。

在CC中，如果使用穿孔模式P₁(例如“110000”和“100001”)，那么穿孔器228输出比特X、Y1、X和Z2以及在每次发送中穿孔的其他比特。如果使用穿孔模式P₂(例如“110000”和“100010”)，则穿孔器228输出比特X、Y1、X和Z1以及在每次发送中穿孔的其他比特。

在PIR中，穿孔器228在初始发送中输出比特X、Y1、X和Z2以及在重发中输出比特X、Y1、X和Z1。

图6是表示根据本发明具体实施例的发送器的操作流程图。参考图6在步骤310中CRC加法器210逐分组地将CRC比特添加到输入数据上，在步骤320，信道编码器220对CRC比特和分组数据进行编码。在步骤330，速率控制器230通过重复和穿孔来匹配编码比特的速率。在步骤340，交织器240对速率匹配的比特进行交织。

在步骤350，反转控制器255根据来自于控制器270的重发请求确定分组用于初始发送还是重发。作为初始发送，反转控制器255控制交织的比特绕过比特反转器250并将其提供给调制器260。之后，在步骤380，调制器260调制交织的比特并且在步骤390，发送调制的比特。

另一方面，对于重发，在步骤360，反转控制器255确定重发的序列号。如果重发是偶数编号的，则反转控制器255控制交织的比特绕过比特反转器250并将其提供给调制器260。之后，在步骤380，调制器260调制交织的比特并且在步骤390，发送调制的比特。如果重发是奇数编号的，那么反转控制器255将交织的比特提供给比特转换器250。然后在步骤370，比特反转器250将交织的比特反转，并且在步骤380，调制器260在调制码元单元内调制交织的比特，在步骤390，发送调制的比特。

通过在调制器260中的调制，反转的比特从非反转的比特被映射到不同的区域。从这些信号点到非反转的比特被映射的信号点，不同的信号点有不同的错误概率。如果初始发送的编码比特是图2中的“0000”，它们被映射到区域1中的信号点7。在重发中，比特被反转成“1111”，它被映射到区域3中的信号点13。在重发中，错误概率的改变导致平均在接收器中组合的分组的错误概率并因此提高了解码性能。

接收

图7是根据本发明具体实施例的接收器框图，该接收器对应于图4中发送器。参考图7，接收器包括解调器410、比特反转器420、反转控制器425、解交织器430、组合器440、缓存450、信道解码器460、CRC校验器470。

在运行中，解调器460利用与调制器260中的调制方案对应的解调方法将自发送器接收的数据进行解调。比特反转器420是一个乘法器。该乘法器反转消息比特的符号，即，分别将1转换为-1以及将-1转换为1。在反转控制器425的控制下，比特反转器420在每次相同分组的奇数编号重发时执行比特反转。因此比特反转器420对应于图4中所示的比特反转器250。

虽然发送器使用比特反转器250是由于信道编码器220输出的编码比特有硬值0和1，接收器之所以使用乘法器420以便在反转控制器425的控制下，用于选择性的将每个输入比特乘以-1，是因为解调器410输出的解调比特有软值-1和1。如果调制器410输出硬值，则比特反转器代替乘法器420。

解交织器430以对应于发送器的交织器240中的交织方法的解交织方法对自反转器420或解调器410接收的编码比特进行解交织。虽然在图7中乘法器420可以置于解交织器430的前端，其也可以放在解交织器430的末端而不用考虑发送器的结构。

组合器440将当前接收到的分组的编码比特与存储在缓存450中相同的分组的编码比特合成。如果在缓存450中没有相同分组的编码比特，即，在初始发送中，组合器440仅仅输出当前接收到的编码比特并同时将它们存储在缓存450中。信道解码器460通过以预定的解码方法对其进行解码来恢复自组合器440接收的编码比特，这里，turbo解码对应于发送器中信道编码器220的编码方法。通过turbo解码，信道解码器460为系统比特和奇偶比特的输入而恢复系统比特。

CRC校验器470逐分组地从解码的信息比特中提取CRC比特，并使用提取的CRC比特来确定分组是否出错。错误校验结果被发送到位于上层的接收控制器(未示出)。如果分组没有错误，接收控制器处理分组并向发送器发送ACK(确认)信号。相反，如果分组有错误，接收控制器向发送器发送NACK(非确认)信号，请求分组的重发。

如果ACK信号被发送到发送器，初始化缓存450，并且相应的分组的编码比特被删除。如果NACK信号被发送到发送器，保持缓存450中分组的编码比特。反转控制器425对NACK信号的发送进行计数用于确定下次重发的序列号，并且相应地控制反转器420。

图8是表示根据本发明具体实施例的接收器的操作流程图。参考图8，根据在步骤510中在无线发送信道上的数据的接收，在步骤520，调制器410根据在接收器与发送器之间现有的调制方案通过逐调制码元地对接收的数据进行解调，来恢复编码比特。在步骤530，反转控制器425根据对分组中的NACK的计数来确定编码比特是初始发送的分组还是重发分组。

对于重发，在步骤535，反转控制器425确定重发的序列号。如果重发的编号是奇数，则反转控制器425将编码比特提供给反转器420。在步骤540，反转器420反转编码比特。另一方面，对于在步骤530的初始发送或在步骤535的编号是偶数的重发，反转控制器425使编码比特绕过比特反转器420。

在步骤550，解交织器430对编码比特或反转的比特进行解交织，并且在步骤560，组合器440将交织的比特与累积在缓存450中相同分组中的编码比特合成。在步骤570，信道解码器460以在接收器与发送器之间现有的解码方法对合成的比特进行解码并输出原始的信息比特。

在步骤580，CRC校验器470逐分组地从解码的信息比特中提取CRC比特，并且向上一层报告CRC校验的结果。如果分组没有错误，在步骤590，初始化缓存450并且向发送器发送ACK信号。之后在上层处理分组。相反，如果分组有错误，在步骤595，保持存储在缓存450中的编码比特，并且向发送器发送用于请求分组重发的NACK信号。

根据本发明的具体实施例的发送和接收将以16QAM调制方式为例在下面进行描述。

在操作中，如图4所示的发送器中的CRC加法器210逐分组地将CRC比特添加到预期的数据中。信道编码器220以在发送器与接收器之间预定的编码率对自CRC加法器210接收的数据进行编码。

信道编码器220的操作将参考图5作更详细的描述。包含CRC比特的数据作为系统比特帧X输出，并且同时提供给第一构成编码器224。第一构成编码器224将数据编码成不同的奇偶比特帧Y1和Y2。

内部交织器222将数据交织并将其作为另一个系统比特帧X’输出。第二构成编码器226将系统比特帧X’编码成两个不同的奇偶比特帧Z1和Z2。

穿孔器228通过在一种预定模式中以所需的编码率穿孔系统比特帧X和X’以及奇偶比特帧Y1、Y2、Z1和Z2来输出包含系统比特和奇偶比特的编码比特。如上所述，如果采用CC作为H-ARQ方法，则在初始发送和重发中应用同样的穿孔模式，也就是在初始发送和重发中发送相同的比特。穿孔模式存储在穿孔器228中或由外部提供。后一种情况被应用在图5中。

速率控制器230对自信道编码器220接收的编码比特进行匹配。交织器240以在发送器与接收器之间现有的交织规则对速率匹配的比特进行交织。比特反转器250在反转控制器255的控制下反转交织的比特。比特反转将参考图9做更详细的描述。

图9显示了一种有16个调制级的12比特帧。这里，一个调制码元有4比特。参考图9，第一、第二和第三调制码元分别是[0000]、[1100]、[0111]。当接收到NACK信号并因此请求重发时，原始比特被反转。因此，[0000]、[1100]和[0111]被分别反转为[1111]、[0011]和[1000]。

结合图2中的信号星座(constellation)，在区域1中的初始发送调制码元[0000]在区域3中作为[1111]被重发。从图3中可以看出，区域1中的错误概率比区域3中高很多。根据本发明，在有高错误概率的区域中对个别码元的不断发送将不利地影响系统的性能。然而，在不同发送区域中对码元进行重发将导致比特错误概率的平均化，并因此提高解码性能。在初始发送中，在区域1中发送的调制码元在区域3中被重发，从而确保改善系统性能。

以上描述的过程总结如下：

(1)初始发送分组；

(2)根据接收到分组的第一个NACK信号时，反转分组的比特并提供给调制器；

(3)根据接收到分组的第二个NACK信号时，将分组的比特提供给调制器而无需比特反转；

(4)根据接收到第3个以及之后的NACK信号时，步骤(1)和(2)以及步骤(1)和(3)交替执行；及

(5)在上述步骤中根据接收到ACK信号，初始化缓存并且发送新的分组。

现在将描述在接收器中接收分组。

在操作中，解调器410以对应于使用在发送器中的调制方案的解调方法对自发送器接收的数据进行解调。比特反转器420在反转控制器425的控制下选择性的反转解调的比特。每次当相同分组的分组重发的编号为奇数时激活比特反转器420，参考图10将有更详细的描述。显示在图10中的比特对应于显示在图9中的比特。

响应第一个NACK信号的在图10中的上半部表示的重发的比特被输入到比特反转器420。由于重发比特在发送器中被反转，它们被反转为在图10中下半部表示的原始比特，用于在接收器中合成。因此，如图9所示，恢复的比特与在发送器中比特变换之前的原始比特相同。即，当每次生成用于相同分组的奇数编号的NACK信号时，在接收器中的比特反转器的功能是反转接收到的比特。

解交织器430以使用在发送器的交织器240中的规则对自解调器410或比特反转器420接收的比特进行解交织。组合器440将存储在缓存450中的初始发送比特与它们的重发比特合成。如果有多个重发发生，将积累在每次重发中接收的编码比特。如上所述，合成相同分组的编码比特。

为合成，组合器440预先从缓存450中接收接收到的编码比特。缓存450根据CRC校验器470中的CRC校验结果存储编码比特。为初始发送，组合器440将编码比特存储在缓存中并同时将它们提供给信道解码器460。

CRC校验器470逐分组地从解码的信息比特从提取CRC比特，并且根据CRC校验比特确定分组是否有错误。如果分组有错误，CRC校验器470向上层报告错误并通过向发送器发送NACK信号来请求重发。如果分组没有错误，CRC校验器470向上层发送信息比特并且向发送器发送ACK信号。

图11表示根据本发明的重发和在AWGN环境下根据传统方法的重发中的帧错误率。参考图11，Chase_1^st表示初始发送，Chase_2^nd表示在传统方法中1^st重发，以及Chase_3^rd表示在传统方法中2^nd重发。BI(比特反转)2^nd和BI_3^rd分别表示根据本发明的1^st和2^nd重发。如图11所示，在本发明的1^st和2^nd重发中，错误概率降低了0.4到0.6分贝。

根据上述的本发明，在一个重发中，缓冲比特从它们初始发送的区域被映射到不同区域的信号点。因此，初始发送比特的错误概率和重发比特的错误概率被有效地平均，因而确保提高解码效率。由于通过在交织器的前端以及在解交织器的末端添加简单的比特反转器就可以简单的应用本发明，因而不需要在大范围内改变传统的发送器和接收器就能取得很好的效果。

更进一步，本发明可以应用在有线/无线通信中已知的发送器和接收器中。如果本发明应用于3GPP标准论述下的高速无线数据分组服务当中，那么不需要增加系统的复杂性就能大幅度的提高所有系统的性能。即，减少现有系统中的比特错误率并提高数据流量。

本发明通过它的最佳实施例已经显示和描述，本领域技术人员在不脱离通过附属的权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，对形式和细节上的各种变化是可以理解的。

Claims (17)

1.一种在移动通信系统中用于数据发送的调制方法，该移动通信系统具有调制器，该调制器采用信号星座，该信号星座被分为具有第一错误概率的第一区域、具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域、以及具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域，所述方法包括下述步骤：

按照确定的编码率对数据比特进行编码，以产生编码的比特；

根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述编码的比特进行比特改变，以产生改变的比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述编码的比特的比特改变；

按照确定的调制方案对所述经比特改变的编码的比特或未经比特改变的所述编码的比特进行调制，以产生调制码元；以及

发送所述调制码元，

其中，所述经比特改变的编码的比特或未经比特改变的所述编码的比特被分别映射到信号星座中的不同区域；以及所述比特改变是对所述编码的比特执行反转。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述不同区域是第一区域或第二区域或第三区域，其中第二区域具有比第一区域的错误概率低而比第三区域的错误概率高的错误概率。

3.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：

对所述编码的比特或所述改变的比特进行信道交织，以禁止发送数据的突发错误。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述调制方案是16QAM和64QAM中的一种。

5.一种在移动通信系统中用于数据发送的装置，该移动通信系统具有调制器，该调制器采用信号星座，该信号星座被分为具有第一错误概率的第一区域、具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域、以及具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域，所述装置包括：

编码器，用于按照确定的编码率对数据比特进行编码，以产生编码的比特；

比特反转器，用于根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述编码的比特进行反转，以产生反转的比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述编码的比特的比特反转；以及

所述调制器，用于通过利用确定的调制方案对所述经比特反转的编码的比特或未经比特反转的所述编码的比特进行调制，以产生调制码元，

其中，所述经比特反转的编码的比特或未经比特反转的所述编码的比特被分别映射到信号星座中的不同区域。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述不同区域是第一区域或第二区域或第三区域，其中第二区域具有比第一区域的错误概率低而比第三区域的错误概率高的错误概率。

7.如权利要求5所述的装置，还包括：

信道交织器，用于对所述编码的比特或所述反转的比特进行交织。

8.如权利要求5所述的装置，其中，所述调制方案是16QAM和64QAM中的一种。

9.一种在移动通信系统中用于接收发送数据的方法，该移动通信系统具有发送装置，该发送装置利用比特改变来将编码的比特映射到信号星座的一个不同区域，所述方法包括步骤：

接收来自所述发送装置的发送数据；

按照用在所述发送装置中的调制方案对所述发送数据进行解调，以产生解调比特；

根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则通过比特改变来对所述解调比特进行比特恢复，以产生恢复比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述解调比特的比特恢复；以及

对所述经比特恢复的解调比特或未经比特恢复的所述解调比特进行解码，以产生数据比特，

其中，如果响应于奇数编号的重发请求已经接收到所述发送数据，则所述比特恢复是对所述解调比特执行比特反转。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述调制方案是16QAM和64QAM中的一种。

11.一种在移动通信系统中用于接收发送数据的装置，该移动通信系统具有发送装置，该发送装置利用比特改变来将编码的比特映射到信号星座的一个不同区域，所述用于接收发送数据的装置包括：

接收装置，用于接收来自所述发送装置的发送数据；

解调器，按照用在所述发送装置中的调制方案对所述发送数据进行解调，以产生解调比特；

比特反转器，用于根据重发请求，如果重发请求是奇数编号的，则对所述解调比特进行比特反转，以产生恢复比特，并且如果是初始发送或重发请求是偶数编号的，则绕过对所述解调比特的比特反转；以及

解码器，用于对所述经比特恢复的解调比特或未经比特恢复的所述解调比特进行解码，以产生数据比特，

其中，如果响应于奇数编号的重发请求已经接收到所述数据，则所述比特反转器反转所述解调比特。

12.如权利要求11所述的用于接收发送数据的装置，还包括：

错误校验器，用于以分组为基础从解码的信息比特中提取错误校验比特并根据该错误校验比特确定解码的信息比特是否有错误；及

控制器，如果所述信息比特有错误，则向所述发送装置请求重发数据。

13.如权利要求11所述的用于接收发送数据的装置，其中，所述调制方案是16QAM和64QAM中的一种。

14.一种在移动通信系统中用于产生调制码元的方法，该移动通信系统具有用于将分组数据流编码为编码的比特的编码器、和对该编码的比特进行调制的调制器，所述方法包括下列步骤：

对所述编码比特的至少一部分进行转换，以将具有用在调制器中的信号星座的第一错误概率的第一区域中的调制码元改变为具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域中的调制码元，将第三区域中的调制码元改变为第一区域中的调制码元，以及将第二区域中的调制码元改变为具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域中的不同调制码元，以产生重发调制码元，

其中，对所述编码比特的至少一部分进行转换的步骤包括，当来自接收器的重发请求是奇数编号时，从所述编码器输出的编码的比特被反转，而当是初始发送或所述重发请求是偶数编号时，所述编码的比特不被反转。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述调制器使用16QAM和64QAM中的一种。

16.一种在移动通信系统中用于数据发送的装置，包括：

编码器，用于将分组数据流编码为编码的比特；

比特反转器，用于根据重发请求改变所述编码的比特，以对所述编码的比特的至少一部分进行转换，以使得具有信号星座的第一错误概率的第一区域中的调制码元被改变为具有比第二错误概率低的第三错误概率的第三区域中的调制码元，第三区域中的调制码元被改变为第一区域中的调制码元，并且具有比第一错误概率低的第二错误概率的第二区域中的调制码元被改变为第二区域中的不同调制码元，以在调制器的输出处产生重发调制码元；以及

调制器，用于利用所述信号星座将转换的输入数据映射为调制码元，

其中，所述比特反转器根据重发请求改变所述编码的比特的步骤包括，当来自接收器的重发请求是奇数编号时，所述比特反转器对所述编码的比特进行反转，而当是初始发送或所述重发请求是偶数编号时，所述编码的比特不被反转。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述调制器使用16QAM和64QAM中的一种。

Images