CN1976271A - 用于多载波系统基于加权合并的混合自动重传方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传技术，其系统包括接收装置和发射装置，以及一连接在所述接收装置的加权合并模块上的选择模块，选择模块用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；加权合并模块用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。本发明结合OFDM传输技术的特点，利用选择信噪比加权合并的技术，消除严重衰落子载波上低信噪比数据对合并后数据的不利影响，从而改善系统译码性能。在接收端把合并模块从译码之前移至解调之前，另外，在发送端通过为重传数据选择与之前传输不相关的子载波进行传输，可带来频率分集的增益。本发明提高系统的吞吐量性能和由重传引起的时延性能。

Description

用于多载波系统基于加权合并的混合自动重传方法及系统

技术领域

本发明涉及未来宽带的无线移动通信技术，尤其指用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传(HAQR，Hybrid Auto Repeat Request)方法及系统。

背景技术

在无线通信系统中，数据业务的QoS(业务质量)要求具有高的BER(误码率)性能。自动重传请求(ARQ，Auto Repeat Request)作为一种差错控制技术能够提高系统的BER性能，保证系统的传输可靠性。

该ARQ方法为：当接收方对每个接收的数据包经过解码校验判断后反馈给发送方一个确认/非确认信令，当为非确认信令时，发送方需要把标识为传输失败的数据包(称为误包)重新发送。标识失败是通过在编码信息中加CRC(循环冗余校验码)校验信息来实现的。解码时通过CRC校验信息来判断数据包是否解码正确。

混合自动重发请求(HAQR，Hybrid Auto Repeat Request)的方式有多种，其中之一为由Chase博士提出的采用平均信噪比加权合并的方案，即解调后的重传数据包和失败数据包根据平均信噪比进行加权合并，对合并后的数据包进行译码。根据译码后的数据CRC校验的结果，向发送方反馈该数据包的确认或非确认信令，控制发送方进行数据重传。

对于单载波系统，无法实现通过各个子载波上的信噪比信息来进行选择合并数据；在多载波系统(如OFDM系统)中则可以通过信道估计模块估计出所有子载波上的信噪比。各个子载波上的信噪比可以反映信道频率选择性衰落的影响。因此，可以通过每个子载波上获得的信噪比信息来选择合并数据，降低严重衰落子载波上的低信噪比数据对合并数据的不利影响。

现有的HARQ合并方案中，Chase合并模块位于调制之后译码之前，用于加权合并的权值是信道的平均信噪比，在OFDM这样的多载波系统中，由于可以获得每个子载波上的信噪比，如果依然采用平均信噪比进行加权合并，则合并的精度将会下降。

此外，在现有的HARQ方案中也没有结合多载波系统的特点实现在数据重传的同时在接收端合并获得频率分集增益。

发明内容

本发明旨在提供一种能改善系统解调和译码性能以及提高系统吞吐量用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传方法及系统。

本发明之一，一种信噪比加权合并模块。它包括加权合并模块，其特征在于：它还包括一与所述加权合并模块相连的选择模块，其中：选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

在上述的信噪比加权合并模块中，选择模块包括设置模块和与之相连的比较模块，其中：设置模块，用于设定信噪比合并门限值；比较模块，用于将各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较：若大于或等于合并门限值，则该信噪比送至所述加权合并模块中进行重传数据与失败数据的加权合并处理；若小于合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

本发明之二，一种在接收端进行信噪比加权合并的方法。包括：选择步骤：对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；加权合并步骤，将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

在上所述的方法中，选择步骤包括：设置步骤：设定信噪比合并门限值；比较步骤：将信道估计得出的各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较，若子载波上的信噪比大于或等于所述合并门限值，则作为选出的信噪比，进入加权合并步骤；若小于所述合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

本发明之三，一种接收装置。它包括加权合并模块，其特征在于：它还包括一与所述加权合并模块相连的选择模块，其中：选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

在上述的接收装置中，加权合并模块是连接在该接收装置的解调器的前端。

本发明之四，一种接收方法。包括：估计和保存步骤：在接收到发送端第一次传输的数据后，利用其中的导频比特估计各子载波上的信噪比，在数据解调之前，保存每个子载波上的数据和相应的信噪比信息；产生控制信令步骤；接收端MAC层将根据物理层提供的循环冗余校验码的校验结果，产生用于控制混合重传过程的数据传输或重传信令，传送给发射装置；选择信噪比并进行相应的加权合并步骤：当接收到发送端第二次重传的数据后，进行信道估计获得各子载波上的信噪比，再对各子载波上的信噪比进行选择，并对选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的数据和信噪比进行相应的加权合并；保存及输出数据步骤：将合并后的数据和信噪比保存在缓存中，并在后续的解调、解交织、译码和循环冗余校验码的校验操作后，输出数据。

在上述的接收方法中，选择信噪比包括：设置步骤：设定信噪比合并门限值；比较步骤：将信道估计得出的各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较，若子载波上的信噪比大于或等于所述合并门限值，则作为选出的信噪比，进行后续的加权合并步骤；若小于所述合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

本发明之五，一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传方法。包括下列步骤：发送端的动态资源分配器分配相应的子载波用于数据的第一次传输；接收端在接收到数据后，利用其中的导频比特估计各子载波上的信噪比，在数据解调之前，保存每个子载波上的数据和相应的信噪比信息；接收端MAC层将根据的物理层提供的循环冗余校验码的校验结果，产生用于控制混合重传过程的数据传输或重传信令，传送给发射装置；对于发送端第二次之后的数据重传，发送端的动态资源分配器将分配与前次传输不相关的子载波用于该次的数据重传；同时，接收端在获得该重传数据后进行信道估计，对各子载波上的信噪比进行选择，并对选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的数据和信噪比进行相应的加权合并；将合并后的数据和信噪比保存在缓存中，并进行后续的解调、解交织、译码和循环冗余校验码的校验操作，数据接收。

本发明之六，一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传系统。它包括接收装置和发射装置，所述接收装置包括加权合并模块和解凋器，所述发射装置包括OFDM映射装置，其特征在于：它还包括一连接在所述加权合并模块上的选择模块，其中：选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

在上述的混合自动重传系统中，加权合并模块是连接在所述接收装置的解调器的前端。

在上述的混合自动重传系统中，它还包括一连接在所述发射装置的OFDM映射装置上的动态资源分配器，用于提供每次的数据重传时分配与之前传输不相关的子载波，以使对应接收装置加权合并时带来频率分集增益。

本发明结合OFDM传输技术的特点，利用选择信噪比加权合并的技术，消除严重衰落子载波上低信噪比数据对合并后数据的不利影响，从而改善系统译码性能。本发明保留了Chase(信噪比加权)合并的优点，在接收端通过把合并模块从现有技术的译码之前移至解调之前，利用信道估计得出的每个子载波上的信噪比，通过精确粒度下的选择性Chase合并提高系统的吞吐量性能和由重传引起的时延性能。另外，在发送端通过为重传数据选择与之前传输不相关的子载波进行传输，使得在接收端进行Chase合并获得时间分集增益的同时，可以获得频率分集的增益，进一步提高系统的吞吐量。

附图说明

图1是本发明用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传系统的示意图。

图2是本发明信噪比加权合并模块的功能框图。

具体实施方式

一)一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传系统

参见图1，包括接收装置1和发射装置2，所述接收装置l包括加权合并模块11和解调器12，所述发射装置2包括OFDM映射装置22，特点是，它还包括一连接在所述加权合并模块11上的选择模块13，以及一连接在所述0FDM映射装置22上的动态资源分配器21，其中：

选择模块13，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择。

加权合并模块11，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。加权合并模块11是连接在所述接收装置的解调器12的前端。

动态资源分配器21，用于提供每次的数据重传时分配与之前传输不相关的子载波，以使对应接收装置加权合并时带来频率分集增益。

二)一种信噪比加权合并模块

如图2所示，包括加权合并模块11和一与该加权合并模块11相连的选择模块13，其中：

选择模块13包括：

设置模块131，用于设定信噪比合并门限值；

比较模块132，用于将各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较：若大于或等于合并门限值，则该信噪比送至所述加权合并模块中进行重传数据与失败数据的加权合并处理；若小于合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

三)一种在接收端进行信噪比加权合并的方法

包括下列步骤：

设置步骤：设定信噪比合并门限值；

比较步骤：将信道估计得出的各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较，若子载波上的信噪比大于或等于所述合并门限值，则作为选出的信噪比，进入加权合并步骤；若小于所述合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

加权合并步骤，将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

四)接收装置

该接收装置包括上述的信噪比加权合并模块，连接在在所述接收装置的解凋器12的前端。

五)一种接收方法

包括下列步骤：

在接收到发送端第一次传输的数据后，利用其中的导频比特估计各子载波上的信噪比，在数据解调之前，保存每个子载波上的数据和相应的信噪比信息；

接收端MAC层将根据物理层提供的CRC(循环冗余校验码)校验结果，产生ACK/NACK(确认/非确认)信令传输给发射装置用于控制HARQ过程的数据传输或重传；

当接收到发送端第二次重传的数据后，进行信道估计获得各子载波上的信噪比，再对各子载波上的信噪比进行选择，并对选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的数据和信噪比进行相应的加权合并；

将合并后的数据和信噪比保存在缓存中，并在后续的解调、解交织、译码和循环冗余校验码的校验操作后，输出数据。

六)一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传方法

包括下列步骤：

1)K个未编码的数据比特通过CRC(N，K)校验编码器，加上N-K个校验比特构成N个数据比特。

2)N个数据比特通过信道编码器进行信道编码。产生的编码比特经过交织和调制。之后的调制符号将保存在发送缓存中准备数据的传输或重传。

3)根据DRA(动态资源分配器)分配的子载波，进行子载波映射和IFFT(反快速付立叶变换)操作，然后通过无线信道传输给接收装置。

4)接收装置在接收到数据经过FFT(快速付立叶变换)之后，利用其中的导频比特估计出所有子载波上的信噪比，在数据解调之前，将每个子载波上的数据和相应的信噪比信息保存在接收缓存中。

5)同时对接收数据(或者合并后数据)进行解调，解交织，译码操作。

6)进行CRC校验。

7)如果CRC校验的结果正确，输出K个信息比特，发送ACK(确认)信令给发射装置通知开始新数据的传输(即HARQ过程回到步骤1)；如果结果不正确，发送NACK信令给发射装置通知进行数据重传(即HARQ过程执行步骤8)。如果达到了HARQ设定的最大重传次数，CRC校验的结果仍然不正确，则结束循环，发送ACK信令给发射装置通知开始新的数据传输；该段数据的可靠性传输留给上层来保证。

8)发射装置根据反馈的NACK(非确认)信令，取出传输缓存中的数据，同时DRA分配与前次传输不相关的子载波用于该次的数据重传。

9)接收装置接收到重传数据后，通过导频比特估计出所有子载波上的信噪比。将每个子载波上的信噪比与合并门限制进行比较，大于等于门限值的信噪比和相应的重传数据与缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。合并后的数据和信噪比取代原有的数据和信噪比保存在接收缓存中。

10)转到5)操作。

选择合并的公式如下所示：

$\left\{\begin{array}{ccc}R\left(i\right)\left(j\right)=\frac{\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{retrans}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}s\left(i\right)\left(j\right)*{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{subcarrier}}\left(i\right)\left(j\right)}{\underset{i=0}{\overset{N_{\mathrm{retrans}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{subcarrier}}\left(i\right)\left(j\right)},& & {\mathrm{SNR}}_{\mathrm{subcanrrier}}\left(i\right)\left(j\right)>={\mathrm{Comb}}_{\mathrm{threshold}}\\ R\left(i\right)\left(j\right)=R(i-1)\left(j\right)& i\&NotEqual;0,& {\mathrm{SNR}}_{\mathrm{subcarrier}}\left(i\right)\left(j\right)<{\mathrm{Comb}}_{\mathrm{threshold}}\\ R\left(i\right)\left(j\right)=s\left(i\right)\left(j\right)& i=0,& {\mathrm{SNR}}_{\mathrm{subcarrier}}\left(i\right)\left(j\right)<{\mathrm{Comb}}_{\mathrm{threshold}}\end{array}---\left(1\right)\right.$

其中，i代表第i次重传；

N_retrans为重传次数，1≤N_retrans≤N_max

N_max为最大重传次数

R(i)(j)为第i次重传，第j个子载波上的合并后的调制符号s(i)(j)为第i次重传，第j个子载波上的合并前的调制符号SNR_subcarrier(i)(j)为第i次重传，第j个子载波上估计的信噪比Comb_threshold为合并门限

综上所述，本发明适用于OFDM系统，基本思想为：

1)在接收端进行重传数据合并时，利用信道估计模块得出的每个子载波上的信噪比与合并门限值比较，若大于或等于门限值，子载波上的重传数据将与保存在缓存中相应的失败数据进行加权合并，否则删除该子载波上的重传数据。这样，消除严重衰落子载波上低信噪比数据对合并后数据的不利影响。从而改善系统译码性能。

2)结合OFDM传输技术，采用信噪比加权合并HARQ，通过把接收端的合并模块从现有方案的译码之前移至解调之前，利用信道估计得出的每个子载波上的信噪比，对接收的数据进行相对精确的Chase加权合并。然后再解调，解交织，译码的操作，从而改善系统的吞吐量性能；

3)结合OFDM传输技术的特点，在发送端通过DRA(动态资源分配)在数据重传时分配与之前传输不相关的子载波用于每次的数据重传，这样在接收端合并时可以带来频率分集增益。

3)结合OFDM传输技术的特点，在发送端通过DRA(动态资源分配)在数据重传时分配与之前传输不相关的子载波用于每次的数据重传，在接收端合并时可以带来频率分集增益。

总而言之，本发明通过上述三方面的改进将会提高系统的吞吐量性能和由重传引起的时延性能。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种信噪比加权合并模块，包括加权合并模块，其特征在于：它还包括一与所述加权合并模块相连的选择模块，其中：

选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；

加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

2.根据权利要求1所述的信噪比加权合并模块，其特征在于：所述的选择模块包括设置模块和与之相连的比较模块，其中：

设置模块，用于设定信噪比合并门限值；

比较模块，用于将各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较：若大于或等于合并门限值，则该信噪比送至所述加权合并模块中进行重传数据与失败数据的加权合并处理；若小于合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

3.一种在接收端进行信噪比加权合并的方法，包括：

选择步骤：对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；

加权合并步骤，将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的选择步骤包括：

设置步骤：设定信噪比合并门限值；

比较步骤：将信道估计得出的各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较，若子载波上的信噪比大于或等于所述合并门限值，则作为选出的信噪比，进入加权合并步骤；若小于所述合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

5.一种接收装置，包括加权合并模块，其特征在于：它还包括一与所述加权合并模块相连的选择模块，其中：

选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；

加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于：所述的加权合并模块是连接在该接收装置的解调器的前端。

7.一种接收方法，包括：

估计和保存步骤：在接收到发送端第一次传输的数据后，利用其中的导频比特估计各子载波上的信噪比，在数据解调之前，保存每个子载波上的数据和相应的信噪比信息；

产生控制信令步骤；接收端MAC层将根据物理层提供的循环冗余校验码的校验结果，产生用于控制混合重传过程的数据传输或重传信令，传送给发射装置；

选择信噪比并进行相应的加权合并步骤：当接收到发送端第二次重传的数据后，进行信道估计获得各子载波上的信噪比，再对各子载波上的信噪比进行选择，并对选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的数据和信噪比进行相应的加权合并；

保存及输出数据步骤：将合并后的数据和信噪比保存在缓存中，并在后续的解调、解交织、译码和循环冗余校验码的校验操作后，输出数据。

8.根据权利要求7所述的接收方法，其特征在于：所述的选择信噪比包括：

设置步骤：设定信噪比合并门限值；

比较步骤：将信道估计得出的各子载波上的信噪比与所述合并门限值进行比较，若子载波上的信噪比大于或等于所述合并门限值，则作为选出的信噪比，进行后续的加权合并步骤；若小于所述合并门限值，则删除该子载波上的重传数据。

9.一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传方法，包括下列步骤：

发送端的动态资源分配器分配相应的子载波用于数据的第一次传输；

接收端在接收到数据后，利用其中的导频比特估计各子载波上的信噪比，在数据解调之前，保存每个子载波上的数据和相应的信噪比信息；

接收端MAC层将根据的物理层提供的循环冗余校验码的校验结果，产生用于控制混合重传过程的数据传输或重传信令，传送给发射装置；

对于发送端第二次之后的数据重传，发送端的动态资源分配器将分配与前次传输不相关的子载波用于该次的数据重传；同时

接收端在获得该重传数据后进行信道估计，对各子载波上的信噪比进行选择，并对选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的数据和信噪比进行相应的加权合并；

将合并后的数据和信噪比保存在缓存中，并进行后续的解调、解交织、译码和循环冗余校验码的校验操作，数据接收。

10.一种用于多载波系统的基于加权合并的混合自动重传系统，包括接收装置和发射装置，所述接收装置包括加权合并模块和解调器，所述发射装置包括OFDM映射装置，其特征在于：它还包括一连接在所述加权合并模块上的选择模块，其中：

选择模块，用于对信道估计得出的各子载波上的信噪比进行选择；

加权合并模块，用于将选出的信噪比和对应的重传数据与在缓存中保存的失败数据和信噪比进行相应的加权合并。

11.根据权利要求10所述的混合自动重传系统，其特征在于：所述加权合并模块是连接在所述接收装置的解调器的前端。

12.根据权利要求10获11所述的混合自动重传系统，其特征在于：它还包括一连接在所述发射装置的OFDM映射装置上的动态资源分配器，用于提供每次的数据重传时分配与之前传输不相关的子载波，以使对应接收装置加权合并时带来频率分集增益。