專利名稱：在移動通信系統(tǒng)中用于分組重發(fā)的發(fā)送/接收裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種廣泛的W-CDMA(寬帶碼分多址)移動通信系統(tǒng)，尤其涉及一種用于提高重發(fā)的解碼性能的發(fā)送/接收裝置和方法。
背景技術(shù)：
在高速、高質(zhì)量數(shù)據(jù)服務(wù)中的負(fù)面影響取決于在移動通信系統(tǒng)中的信道環(huán)境。由于被白噪聲和衰變、屏蔽導(dǎo)致的信號功率的變化，及由于端子的移動和頻率速度變化引起的多普勒效應(yīng)，以及來自其他用戶的干擾和多路徑信號，使無線電信道環(huán)境不斷的變化。因此，除了在第二或第三代移動通信系統(tǒng)中的傳統(tǒng)技術(shù)之外，需要一種支持無線高速數(shù)據(jù)分組服務(wù)的先進(jìn)的技術(shù)。在本文中，3GPP(第三代合作項目)和3GPP2共同訪問(address)AMCS(自適應(yīng)調(diào)制和解碼方案)和混合自動重復(fù)請求(H-ARQ)技術(shù)。
AMCS根據(jù)下行鏈路信道狀態(tài)的變化校正調(diào)制序列和編碼率。下行鏈路信道的質(zhì)量經(jīng)常通過測量在UE(用戶設(shè)備)中接收的信號的SNR(信噪比)來獲得。該用戶設(shè)備向在上行鏈路信道上的BS(基站)發(fā)送信道質(zhì)量信息。之后，基站根據(jù)信道質(zhì)量信息估計下行鏈路信道的狀態(tài)，并且根據(jù)估計的下行鏈路信道狀態(tài)確定對信道解碼器合適的調(diào)制方案和編碼率。
H-ARQ的執(zhí)行是復(fù)雜的，因為有許多有關(guān)系統(tǒng)的復(fù)雜性因素需要考慮，其中包括接收緩沖容量和信令以及信道質(zhì)量。
在現(xiàn)有的高速無線數(shù)據(jù)分組通信系統(tǒng)中使用QPSK(正交相移鍵控)、8PSK(8元相移鍵控)、16QAM(16元正交幅度調(diào)制)和1/2、1/4編碼率。在AMCS中，基站向擁有好的信道質(zhì)量的用戶設(shè)備，例如它的相鄰的用戶設(shè)備，提供高階調(diào)制(例如，16QAM和64QAM)和3/4高編碼率；并且向擁有較差信道質(zhì)量的用戶設(shè)備，例如在小區(qū)邊緣的用戶設(shè)備，提供低階調(diào)制(如8PSK和QPSK)和1/2低編碼率。比起依賴于高速功率控制的傳統(tǒng)方法來說AMCS顯著地降低了干擾信號，并且改善了系統(tǒng)的性能。
H-ARQ是一種在初始發(fā)送的數(shù)據(jù)分組中用于對錯誤進(jìn)行補償?shù)闹匕l(fā)控制技術(shù)。H-ARQ被分為跟蹤組合(CC)、全增量冗余(FIR)和部分增量冗余(PIR)。
CC是在初始發(fā)送中使用的相同分組的重發(fā)。接收器將重發(fā)分組與存儲在接收緩存中的初始發(fā)送的分組組合起來，因此增加了輸入到解碼器中的編碼比特的可靠性，并因此獲得了整個移動通信系統(tǒng)的性能增益。由于組合同樣的兩個分組相當(dāng)于重復(fù)對分組編碼，因而平均產(chǎn)生大約3分貝的性能增益。
FIR僅含有奇偶比特的分組的重發(fā)。解碼器使用新的奇偶比特和初始發(fā)送的系統(tǒng)比特對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。結(jié)果，解碼性能增加了。眾所周知，在編碼理論中低編碼率比重復(fù)編碼更能獲得高性能增益。因此，就性能增益來看，F(xiàn)IR比CC更占優(yōu)勢。
PIR是系統(tǒng)比特和新的奇偶比特組合的分組的重發(fā)。在解碼期間接收器組合重發(fā)的系統(tǒng)比特和初始發(fā)送的系統(tǒng)比特。因此，PIR的效果與CC相似。PIR在新的奇偶比特應(yīng)用于解碼方面與FIR相似。由于在PIR中使用了比FIR相對高的編碼率，因而在性能方面，PIR處于FIR和CC中間。
因此，使用獨立的AMCS和H-ARQ技術(shù)能顯著地改善系統(tǒng)性能。
圖1是在典型的高速無線數(shù)據(jù)分組通信系統(tǒng)中的發(fā)送器的方框圖，根據(jù)圖1，發(fā)送器包括信道編碼器110、速率控制器120、交織器130、調(diào)制器140和控制器150。在，根據(jù)在輸入的容量為N的發(fā)送塊中的信息比特，信道編碼器110以預(yù)定的速率(如，1/2或3/4)對該信息比特編碼。信道編碼器110通過碼元穿孔或碼元重復(fù)可以支持使用1/6或1/5母編碼率的多個編碼率。控制器150控制編碼率。
如果編碼比特的數(shù)量不同于在空中(air)發(fā)送的比特數(shù)量，則速率控制器120通過發(fā)送信道多路復(fù)用，或者通過重復(fù)和穿孔來匹配編碼比特的數(shù)據(jù)率。為了減少由突發(fā)錯誤引起的數(shù)據(jù)丟失，交織器130將速率匹配的比特交織。調(diào)制器140以控制器150確定的調(diào)制方案對交織的比特進(jìn)行調(diào)制。
控制器150根據(jù)無線電下行鏈路信道狀態(tài)來控制信道編碼器110的編碼率以及調(diào)制器140的調(diào)制方案。根據(jù)無線電環(huán)境選擇使用QPSK、8PSK、16QAM和64QAM，控制器150支持AMCS。盡管沒有顯示，UE使用大量的Walsh碼來擴展調(diào)制數(shù)據(jù)用來識別數(shù)據(jù)發(fā)送信道并且使用PN碼來擴展調(diào)制數(shù)據(jù)去識別基站。
圖2表示當(dāng)在調(diào)制器140中使用16QAM時的信號星座(constellation)。參考圖2、4編碼比特形成單一的調(diào)制碼元，它被映射到16個信號點中的一個。根據(jù)接收器能夠容易的識別對應(yīng)的調(diào)制碼元的程度，將16個調(diào)制碼元分類到具有最高錯誤概率的區(qū)域1，具有中等錯誤概率的區(qū)域2，具有最低錯誤概率的區(qū)域3。
圖3是以模擬的形式表示在AWGN(加性白高斯噪聲)環(huán)境下各區(qū)域的錯誤概率的圖。例如，在區(qū)域1中的調(diào)制碼元6、7、10、和11有相對高的錯誤概率。
在諸如16QAM或64QAM這樣的高階調(diào)制方案中，調(diào)制碼元被分到具有不同錯誤概率的區(qū)域中。在這種情況中，在常規(guī)的H-ARQ下，重發(fā)比特與初始發(fā)送的比特有相同的錯誤概率。因此，初始發(fā)送和重發(fā)中的錯誤概率是相同的。
在本領(lǐng)域公知的是，當(dāng)輸入比特的LLG(對數(shù)似然比)一致時就能改善解碼性。然而發(fā)送有高錯誤概率的個別比特將損害解碼性能。因此，需要一種可以提高重發(fā)性能的新的重發(fā)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種在無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送/接收裝置和方法，其中，使用經(jīng)提高的系統(tǒng)性能實現(xiàn)分組重發(fā)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送/接收裝置和方法，其中，可以提高分組重發(fā)的可靠性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送/接收裝置和方法，用于使接收器以更高的接收概率接收比特。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在支持H-ARQ無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送/接收裝置和方法，用于進(jìn)行更有效地分組重發(fā)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種發(fā)送/接收裝置和方法，其中重發(fā)比特從初始的發(fā)送比特改變?yōu)榫哂胁煌e誤概率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種接收裝置，用于接收從初始的發(fā)送比特變換為具有不同的錯誤概率的重發(fā)比特。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種發(fā)送裝置和方法，用于在重發(fā)中反轉(zhuǎn)比特。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種接收裝置和方法，用于恢復(fù)反轉(zhuǎn)的重發(fā)比特。
為了實現(xiàn)上述和其他目的，根據(jù)了來自接收器的重發(fā)請求，信道編碼器以預(yù)定的速率對輸入數(shù)據(jù)編碼并且在發(fā)送器中輸出編碼比特。如果重發(fā)請求對相同的數(shù)據(jù)奇數(shù)編號的，交織器將以預(yù)定的交織規(guī)則交織編碼比特，并且比特反轉(zhuǎn)器反轉(zhuǎn)交織的比特。之后，調(diào)制器以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制反轉(zhuǎn)的比特。
在接收器中，根據(jù)預(yù)定的調(diào)制方案，解調(diào)器將通過重發(fā)請求接收的數(shù)據(jù)解調(diào)并輸出編碼比特。對于相同的數(shù)據(jù)，比特反轉(zhuǎn)器通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求，確定編碼比特是否已經(jīng)被接收，并且如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收，則反轉(zhuǎn)編碼比特。解交織器以預(yù)定的解交織規(guī)則對反轉(zhuǎn)的比特進(jìn)行解交織。組合器將解交織的比特和以前的編碼比特合成，并且信道解碼器將合成的比特解碼并輸出解碼的信息比特。錯誤校驗器逐分組地從解碼的信息比特中提取錯誤校驗比特，并且根據(jù)提取的錯誤校驗比特確定信息比特是否有錯誤。如果信息比特有錯誤，控制器請求向發(fā)送器重發(fā)編碼比特。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的細(xì)節(jié)描述，本發(fā)明涉及的上述這些目的、特征和用途將變得更加明顯。其中附圖描述如下圖1是在典型的CDMA移動通信系統(tǒng)中發(fā)送器的框圖；圖2表示在CDMA移動通信系統(tǒng)中16-QAM的信號星座(constellation)的例子；圖3表示16-QAM的信號星座(constellation)中區(qū)域的錯誤概率；圖4是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的CDMA移動通信系統(tǒng)中發(fā)送器的框圖；圖5是在圖4中表示的信道編碼器的細(xì)節(jié)框圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明具體實施例的CDMA移動通信系統(tǒng)中發(fā)送器的操作的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的CDMA移動通信系統(tǒng)中接收器的框圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明具體實施例的CDMA移動通信系統(tǒng)中接收器的操作的流程圖；圖9表示根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送器中的比特反轉(zhuǎn)；
圖10表示根據(jù)本發(fā)明的接收器中的比特反轉(zhuǎn)；圖11表示根據(jù)本發(fā)明的重發(fā)中的幀錯誤率與在AWGN環(huán)境下根據(jù)傳統(tǒng)方式重發(fā)中的幀錯誤率的比較關(guān)系。
具體實施例方式
本發(fā)明的最佳實施例將參考結(jié)合它的附圖在下面進(jìn)行描述。在下面的描述中，由于公知的功能和結(jié)構(gòu)在非必要細(xì)節(jié)方面會使本發(fā)明變得不清楚，因此不作詳細(xì)的描述。
在本發(fā)明中應(yīng)用的H-ARQ是一種通過重發(fā)用于糾正分組錯誤的鏈路控制技術(shù)。從名稱中可以明顯的看出，重發(fā)是對初始發(fā)送中失敗的數(shù)據(jù)的重新發(fā)送。因此，在重發(fā)中不發(fā)送新數(shù)據(jù)。
如前所述，根據(jù)系統(tǒng)比特是否重發(fā)，H-ARQ被分成H-ARQ類型II和H-ARQ類型III。根據(jù)同樣的奇偶比特是否被重發(fā)來區(qū)分，主要的H-ARQ類型II是FIR并且H-ARQIII包括CC和PIR。
下面描述的本發(fā)明將被應(yīng)用到所有上述的H-ARQ方法中。在CC中，重發(fā)分組與初始發(fā)送的分組有相同的比特，并且在FIR和PIR中重發(fā)分組與初始發(fā)送的分組有不同比特。由于本發(fā)明涉及一種用于提高重發(fā)分組的發(fā)送效率的方法，因此當(dāng)初始發(fā)送的分組不同于它的重發(fā)分組時，很明顯該方法是可用的。因而，下面將通過舉例來描述CC。
發(fā)送圖4是根據(jù)本發(fā)明在CDMA移動通信系統(tǒng)中的發(fā)送器的框圖。參考圖4，發(fā)送器包括CRC(循環(huán)冗余校驗)加法器210、信道編碼器220、速率控制器230、交織器240、比特反轉(zhuǎn)器250、反轉(zhuǎn)控制器255、調(diào)制器260和控制器270。從本發(fā)明的具體實施例中可知，在重發(fā)中，編碼比特從初始發(fā)送的區(qū)域被反轉(zhuǎn)用以映射到有不同錯誤概率的區(qū)域中。
CRC加法器210將CRC比特和輸入信息比特相加，用于逐分組地錯誤校驗。信道編碼器220通過預(yù)定的編碼以預(yù)定的編碼率對CRC比特和分組數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。分組數(shù)據(jù)被編碼成系統(tǒng)比特和奇偶比特，其中奇偶比特是用于系統(tǒng)比特的錯誤控制比特?？梢允褂肨urbo編碼或卷積編碼。
編碼率決定了奇偶比特與系統(tǒng)比特的比率。例如，當(dāng)編碼率為1/2時，信道編碼器220輸出一個系統(tǒng)比特和一個奇偶比特用于信息比特的輸入。當(dāng)編碼率為3/4時，信道編碼器輸出三個系統(tǒng)比特和一個奇偶比特用于信息比特的輸入。在本發(fā)明的具體實施例中，除1/2和3/4外，其他的編碼率也可以使用。
速率控制器通過重復(fù)和穿孔(puncture)對編碼比特的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行匹配。交織器240隨機改變速率匹配比特的序列。已經(jīng)交織的比特被存儲在緩存(未示出)中用于重發(fā)。根據(jù)來自接收器的重發(fā)請求，緩沖的分組在控制器270的控制下被全部或部分地輸出。
在反轉(zhuǎn)控制器255的控制下，比特反轉(zhuǎn)器250對重發(fā)分組中的比特進(jìn)行反轉(zhuǎn)。只有在分組的奇數(shù)編號的重發(fā)時，反轉(zhuǎn)控制器255激活比特反轉(zhuǎn)器250。如果在每一次重發(fā)中都運行比特反轉(zhuǎn)器250，則在每一次重發(fā)中都發(fā)送同樣的分組。在第一次重發(fā)中反轉(zhuǎn)的比特被發(fā)送后如果又請求重發(fā)，那么第二次重發(fā)將傳送原始比特而不再進(jìn)行比特反轉(zhuǎn)。
更加明確的是，當(dāng)不需要比特反轉(zhuǎn)時，例如在初始發(fā)送或在偶數(shù)編號的重發(fā)中，反轉(zhuǎn)控制器255在比特反轉(zhuǎn)器250的前端關(guān)閉開關(guān)，并且打開旁路開關(guān)，以便接收的比特繞過比特反轉(zhuǎn)器250。另一方面，如果需要比特反轉(zhuǎn)，則反轉(zhuǎn)控制器255在比特反轉(zhuǎn)器250的前端打開開關(guān)，并且關(guān)閉旁路開關(guān)，以便反轉(zhuǎn)接收的比特。因此在重發(fā)中，比特反轉(zhuǎn)器250將編碼比特從初始發(fā)送的區(qū)域中映射到有不同錯誤概率的區(qū)域中。
雖然在圖4中比特反轉(zhuǎn)250器被置于交織器240與調(diào)制器260之間，只要比特反轉(zhuǎn)器位于調(diào)制器260之前，它可以位于發(fā)送器中的其他位置。例如，比特反轉(zhuǎn)器250可以放在交織器240的前端。
調(diào)制器260以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制輸入的編碼比特。
控制器270整體控制發(fā)送器中的其他元件?？刂破?70根據(jù)當(dāng)前無線電信道的狀態(tài)首先確定信道編碼器220的信道編碼率和調(diào)制器260的調(diào)制方案?？刂破?70也處理來自于上層的重發(fā)請求并且將重發(fā)請求信息提供給反轉(zhuǎn)控制器255。重發(fā)請求信息表示接收器是否已經(jīng)請求了一個分組重發(fā)和已經(jīng)實現(xiàn)的重發(fā)次數(shù)。
可以考慮將反轉(zhuǎn)控制器255集成到控制器270中。在這種情況下，被集成的控制器根據(jù)來自上一層的信令確定編碼率和調(diào)制方案并判斷比特反轉(zhuǎn)器150是否已經(jīng)被激活。
圖5是顯示在圖4中表示的信道編碼器220的細(xì)節(jié)框圖。這里假定信道編碼器220使用自3GGP標(biāo)準(zhǔn)提供的1/6母編碼率。
參考圖5，信道編碼器220輸出容量為N的數(shù)據(jù)幀作為系統(tǒng)比特幀X(＝x1、x2、...、xN)。這里，根據(jù)編碼率確定N。第一構(gòu)成編碼器224為數(shù)據(jù)幀的輸入而輸出兩個不同的奇偶比特幀Y1(＝y(tǒng)11、y12、...、y1N)和Y2(＝y(tǒng)21、y22、...、y2N)。
內(nèi)部交織器222交織數(shù)據(jù)幀并將其作為交織的系統(tǒng)比特幀X′(＝x′1、x′2、...、x′N)輸出。第二構(gòu)成編碼器226將交織的系統(tǒng)比特幀X′編碼成兩種不同的奇偶比特幀Z1(＝z11、z12、...、z1N)和Z2(＝z21、z22、...、z2N)。
穿孔器228在穿孔模式中通過將自控制器270接收到的系統(tǒng)比特幀X、交織的系統(tǒng)比特幀X’、奇偶比特幀Y1、Y2、Z1和Z2穿孔來產(chǎn)生系統(tǒng)比特S和奇偶比特P。
穿孔模式根據(jù)信道編碼器220的編碼率和應(yīng)用的H-ARQ方法確定。例如，當(dāng)編碼率為1/2時，應(yīng)用在H-ARQ類型III中有效的穿孔模式如下。
1 11 00 0p1＝0 00 00 1..............(1)1 11 00 0p2＝0 00 10 0..............(2)這里1表示一個發(fā)送比特，0表示一個穿孔的比特。輸入比特從左列穿孔到右列。
上述穿孔模式中的一種被應(yīng)用在初始發(fā)送和在CC中的重發(fā)中，然而它們在PIR中的每個發(fā)送中交替的使用。
在H-ARQ類型II中，當(dāng)重發(fā)時穿孔系統(tǒng)比特。在這種情況下，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輸出比特X、Y1、X和Z2以及在每次發(fā)送中穿孔的其他比特。如果使用穿孔模式P2(例如“110000”和“100010”)，則穿孔器228輸出比特X、Y1、X和Z1以及在每次發(fā)送中穿孔的其他比特。
在PIR中，穿孔器228在初始發(fā)送中輸出比特X、Y1、X和Z2以及在重發(fā)中輸出比特X、Y1、X和Z1。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明具體實施例的發(fā)送器的操作流程圖。參考圖6在步驟310中CRC加法器210逐分組地將CRC比特添加到輸入數(shù)據(jù)上，在步驟320，信道編碼器220對CRC比特和分組數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在步驟330，速率控制器230通過重復(fù)和穿孔來匹配編碼比特的速率。在步驟340，交織器240對速率匹配的比特進(jìn)行交織。
在步驟350，反轉(zhuǎn)控制器255根據(jù)來自于控制器270的重發(fā)請求確定分組用于初始發(fā)送還是重發(fā)。作為初始發(fā)送，反轉(zhuǎn)控制器255控制交織的比特繞過比特反轉(zhuǎn)器250并將其提供給調(diào)制器260。之后，在步驟380，調(diào)制器260調(diào)制交織的比特并且在步驟390，發(fā)送調(diào)制的比特。
另一方面，對于重發(fā)，在步驟360，反轉(zhuǎn)控制器255確定重發(fā)的序列號。如果重發(fā)是偶數(shù)編號的，則反轉(zhuǎn)控制器255控制交織的比特繞過比特反轉(zhuǎn)器250并將其提供給調(diào)制器260。之后，在步驟380，調(diào)制器260調(diào)制交織的比特并且在步驟390，發(fā)送調(diào)制的比特。如果重發(fā)是奇數(shù)編號的，那么反轉(zhuǎn)控制器255將交織的比特提供給比特轉(zhuǎn)換器250。然后在步驟370，比特反轉(zhuǎn)器250將交織的比特反轉(zhuǎn)，并且在步驟380，調(diào)制器260在調(diào)制碼元單元內(nèi)調(diào)制交織的比特，在步驟390，發(fā)送調(diào)制的比特。
通過在調(diào)制器260中的調(diào)制，反轉(zhuǎn)的比特從非反轉(zhuǎn)的比特被映射到不同的區(qū)域。從這些信號點到非反轉(zhuǎn)的比特被映射的信號點，不同的信號點有不同的錯誤概率。如果初始發(fā)送的編碼比特是圖2中的“0000”，它們被映射到區(qū)域1中的信號點7。在重發(fā)中，比特被反轉(zhuǎn)成“1111”，它被映射到區(qū)域3中的信號點13。在重發(fā)中，錯誤概率的改變導(dǎo)致平均在接收器中組合的分組的錯誤概率并因此提高了解碼性能。
接收圖7是根據(jù)本發(fā)明具體實施例的接收器框圖，該接收器對應(yīng)于圖4中發(fā)送器。參考圖7，接收器包括解調(diào)器410、比特反轉(zhuǎn)器420、反轉(zhuǎn)控制器425、解交織器430、組合器440、緩存450、信道解碼器460、CRC校驗器470。
在運行中，解調(diào)器460利用與調(diào)制器260中的調(diào)制方案對應(yīng)的解調(diào)方法將自發(fā)送器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。比特反轉(zhuǎn)器420是一個乘法器。該乘法器反轉(zhuǎn)消息比特的符號，即，分別將1轉(zhuǎn)換為-1以及將-1轉(zhuǎn)換為1。在反轉(zhuǎn)控制器425的控制下，比特反轉(zhuǎn)器420在每次相同分組的奇數(shù)編號重發(fā)時執(zhí)行比特反轉(zhuǎn)。因此比特反轉(zhuǎn)器420對應(yīng)于圖4中所示的比特反轉(zhuǎn)器250。
雖然發(fā)送器使用比特反轉(zhuǎn)器250是由于信道編碼器220輸出的編碼比特有硬值0和1，接收器之所以使用乘法器420以便在反轉(zhuǎn)控制器425的控制下，用于選擇性的將每個輸入比特乘以-1，是因為解調(diào)器410輸出的解調(diào)比特有軟值-1和1。如果調(diào)制器410輸出硬值，則比特反轉(zhuǎn)器代替乘法器420。
解交織器430以對應(yīng)于發(fā)送器的交織器240中的交織方法的解交織方法對自反轉(zhuǎn)器420或解調(diào)器410接收的編碼比特進(jìn)行解交織。雖然在圖7中乘法器420可以置于解交織器430的前端，其也可以放在解交織器430的末端而不用考慮發(fā)送器的結(jié)構(gòu)。
組合器440將當(dāng)前接收到的分組的編碼比特與存儲在緩存450中相同的分組的編碼比特合成。如果在緩存450中沒有相同分組的編碼比特，即，在初始發(fā)送中，組合器440僅僅輸出當(dāng)前接收到的編碼比特并同時將它們存儲在緩存450中。信道解碼器460通過以預(yù)定的解碼方法對其進(jìn)行解碼來恢復(fù)自組合器440接收的編碼比特，這里，turbo解碼對應(yīng)于發(fā)送器中信道編碼器220的編碼方法。通過turbo解碼，信道解碼器460為系統(tǒng)比特和奇偶比特的輸入而恢復(fù)系統(tǒng)比特。
CRC校驗器470逐分組地從解碼的信息比特中提取CRC比特，并使用提取的CRC比特來確定分組是否出錯。錯誤校驗結(jié)果被發(fā)送到位于上層的接收控制器(未示出)。如果分組沒有錯誤，接收控制器處理分組并向發(fā)送器發(fā)送ACK(確認(rèn))信號。相反，如果分組有錯誤，接收控制器向發(fā)送器發(fā)送NACK(非確認(rèn))信號，請求分組的重發(fā)。
如果ACK信號被發(fā)送到發(fā)送器，初始化緩存450，并且相應(yīng)的分組的編碼比特被刪除。如果NACK信號被發(fā)送到發(fā)送器，保持緩存450中分組的編碼比特。反轉(zhuǎn)控制器425對NACK信號的發(fā)送進(jìn)行計數(shù)用于確定下次重發(fā)的序列號，并且相應(yīng)地控制反轉(zhuǎn)器420。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明具體實施例的接收器的操作流程圖。參考圖8，根據(jù)在步驟510中在無線發(fā)送信道上的數(shù)據(jù)的接收，在步驟520，調(diào)制器410根據(jù)在接收器與發(fā)送器之間現(xiàn)有的調(diào)制方案通過逐調(diào)制碼元地對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，來恢復(fù)編碼比特。在步驟530，反轉(zhuǎn)控制器425根據(jù)對分組中的NACK的計數(shù)來確定編碼比特是初始發(fā)送的分組還是重發(fā)分組。
對于重發(fā)，在步驟535，反轉(zhuǎn)控制器425確定重發(fā)的序列號。如果重發(fā)的編號是奇數(shù)，則反轉(zhuǎn)控制器425將編碼比特提供給反轉(zhuǎn)器420。在步驟540，反轉(zhuǎn)器420反轉(zhuǎn)編碼比特。另一方面，對于在步驟530的初始發(fā)送或在步驟535的編號是偶數(shù)的重發(fā)，反轉(zhuǎn)控制器425使編碼比特繞過比特反轉(zhuǎn)器420。
在步驟550，解交織器430對編碼比特或反轉(zhuǎn)的比特進(jìn)行解交織，并且在步驟560，組合器440將交織的比特與累積在緩存450中相同分組中的編碼比特合成。在步驟570，信道解碼器460以在接收器與發(fā)送器之間現(xiàn)有的解碼方法對合成的比特進(jìn)行解碼并輸出原始的信息比特。
在步驟580，CRC校驗器470逐分組地從解碼的信息比特中提取CRC比特，并且向上一層報告CRC校驗的結(jié)果。如果分組沒有錯誤，在步驟590，初始化緩存450并且向發(fā)送器發(fā)送ACK信號。之后在上層處理分組。相反，如果分組有錯誤，在步驟595，保持存儲在緩存450中的編碼比特，并且向發(fā)送器發(fā)送用于請求分組重發(fā)的NACK信號。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的發(fā)送和接收將以16QAM調(diào)制方式為例在下面進(jìn)行描述。
在操作中，如圖4所示的發(fā)送器中的CRC加法器210逐分組地將CRC比特添加到預(yù)期的數(shù)據(jù)中。信道編碼器220以在發(fā)送器與接收器之間預(yù)定的編碼率對自CRC加法器210接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
信道編碼器220的操作將參考圖5作更詳細(xì)的描述。包含CRC比特的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)比特幀X輸出，并且同時提供給第一構(gòu)成編碼器224。第一構(gòu)成編碼器224將數(shù)據(jù)編碼成不同的奇偶比特幀Y1和Y2。
內(nèi)部交織器222將數(shù)據(jù)交織并將其作為另一個系統(tǒng)比特幀X’輸出。第二構(gòu)成編碼器226將系統(tǒng)比特幀X’編碼成兩個不同的奇偶比特幀Z1和Z2。
穿孔器228通過在一種預(yù)定模式中以所需的編碼率穿孔系統(tǒng)比特幀X和X’以及奇偶比特幀Y1、Y2、Z1和Z2來輸出包含系統(tǒng)比特和奇偶比特的編碼比特。如上所述，如果采用CC作為H-ARQ方法，則在初始發(fā)送和重發(fā)中應(yīng)用同樣的穿孔模式，也就是在初始發(fā)送和重發(fā)中發(fā)送相同的比特。穿孔模式存儲在穿孔器228中或由外部提供。后一種情況被應(yīng)用在圖5中。
速率控制器230對自信道編碼器220接收的編碼比特進(jìn)行匹配。交織器240以在發(fā)送器與接收器之間現(xiàn)有的交織規(guī)則對速率匹配的比特進(jìn)行交織。比特反轉(zhuǎn)器250在反轉(zhuǎn)控制器255的控制下反轉(zhuǎn)交織的比特。比特反轉(zhuǎn)將參考圖9做更詳細(xì)的描述。
圖9顯示了一種有16個調(diào)制級的12比特幀。這里，一個調(diào)制碼元有4比特。參考圖9，第一、第二和第三調(diào)制碼元分別是 、 、 。當(dāng)接收到NACK信號并因此請求重發(fā)時，原始比特被反轉(zhuǎn)。因此， 、 和 被分別反轉(zhuǎn)為 、 和 。
結(jié)合圖2中的信號星座(constellation)，在區(qū)域1中的初始發(fā)送調(diào)制碼元 在區(qū)域3中作為 被重發(fā)。從圖3中可以看出，區(qū)域1中的錯誤概率比區(qū)域3中高很多。根據(jù)本發(fā)明，在有高錯誤概率的區(qū)域中對個別碼元的不斷發(fā)送將不利地影響系統(tǒng)的性能。然而，在不同發(fā)送區(qū)域中對碼元進(jìn)行重發(fā)將導(dǎo)致比特錯誤概率的平均化，并因此提高解碼性能。在初始發(fā)送中，在區(qū)域1中發(fā)送的調(diào)制碼元在區(qū)域3中被重發(fā)，從而確保改善系統(tǒng)性能。
以上描述的過程總結(jié)如下(1)初始發(fā)送分組；(2)根據(jù)接收到分組的第一個NACK信號時，反轉(zhuǎn)分組的比特并提供給調(diào)制器；(3)根據(jù)接收到分組的第二個NACK信號時，將分組的比特提供給調(diào)制器而無需比特反轉(zhuǎn)；(4)根據(jù)接收到第3個以及之后的NACK信號時，步驟(1)和(2)以及步驟(1)和(3)交替執(zhí)行；及(5)在上述步驟中根據(jù)接收到ACK信號，初始化緩存并且發(fā)送新的分組。
現(xiàn)在將描述在接收器中接收分組。
在操作中，解調(diào)器410以對應(yīng)于使用在發(fā)送器中的調(diào)制方案的解調(diào)方法對自發(fā)送器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。比特反轉(zhuǎn)器420在反轉(zhuǎn)控制器425的控制下選擇性的反轉(zhuǎn)解調(diào)的比特。每次當(dāng)相同分組的分組重發(fā)的編號為奇數(shù)時激活比特反轉(zhuǎn)器420，參考圖10將有更詳細(xì)的描述。顯示在圖10中的比特對應(yīng)于顯示在圖9中的比特。
響應(yīng)第一個NACK信號的在圖10中的上半部表示的重發(fā)的比特被輸入到比特反轉(zhuǎn)器420。由于重發(fā)比特在發(fā)送器中被反轉(zhuǎn)，它們被反轉(zhuǎn)為在圖10中下半部表示的原始比特，用于在接收器中合成。因此，如圖9所示，恢復(fù)的比特與在發(fā)送器中比特變換之前的原始比特相同。即，當(dāng)每次生成用于相同分組的奇數(shù)編號的NACK信號時，在接收器中的比特反轉(zhuǎn)器的功能是反轉(zhuǎn)接收到的比特。
解交織器430以使用在發(fā)送器的交織器240中的規(guī)則對自解調(diào)器410或比特反轉(zhuǎn)器420接收的比特進(jìn)行解交織。組合器440將存儲在緩存450中的初始發(fā)送比特與它們的重發(fā)比特合成。如果有多個重發(fā)發(fā)生，將積累在每次重發(fā)中接收的編碼比特。如上所述，合成相同分組的編碼比特。
為合成，組合器440預(yù)先從緩存450中接收接收到的編碼比特。緩存450根據(jù)CRC校驗器470中的CRC校驗結(jié)果存儲編碼比特。為初始發(fā)送，組合器440將編碼比特存儲在緩存中并同時將它們提供給信道解碼器460。
CRC校驗器470逐分組地從解碼的信息比特從提取CRC比特，并且根據(jù)CRC校驗比特確定分組是否有錯誤。如果分組有錯誤，CRC校驗器470向上層報告錯誤并通過向發(fā)送器發(fā)送NACK信號來請求重發(fā)。如果分組沒有錯誤，CRC校驗器470向上層發(fā)送信息比特并且向發(fā)送器發(fā)送ACK信號。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的重發(fā)和在AWGN環(huán)境下根據(jù)傳統(tǒng)方法的重發(fā)中的幀錯誤率。參考圖11，Chase_1st表示初始發(fā)送，Chase_2nd表示在傳統(tǒng)方法中1st重發(fā)，以及Chase_3rd表示在傳統(tǒng)方法中2nd重發(fā)。BI(比特反轉(zhuǎn))_2nd和BI_3rd分別表示根據(jù)本發(fā)明的1st和2nd重發(fā)。如圖11所示，在本發(fā)明的1s1和2nd重發(fā)中，錯誤概率降低了0.4到0.6分貝。
根據(jù)上述的本發(fā)明，在一個重發(fā)中，緩沖比特從它們初始發(fā)送的區(qū)域被映射到不同區(qū)域的信號點。因此，初始發(fā)送比特的錯誤概率和重發(fā)比特的錯誤概率被有效地平均，因而確保提高解碼效率。由于通過在交織器的前端以及在解交織器的末端添加簡單的比特反轉(zhuǎn)器就可以簡單的應(yīng)用本發(fā)明，因而不需要在大范圍內(nèi)改變傳統(tǒng)的發(fā)送器和接收器就能取得很好的效果。
更進(jìn)一步，本發(fā)明可以應(yīng)用在有線/無線通信中已知的發(fā)送器和接收器中。如果本發(fā)明應(yīng)用于3GPP標(biāo)準(zhǔn)論述下的高速無線數(shù)據(jù)分組服務(wù)當(dāng)中，那么不需要增加系統(tǒng)的復(fù)雜性就能大幅度的提高所有系統(tǒng)的性能。即，減少現(xiàn)有系統(tǒng)中的比特錯誤率并提高數(shù)據(jù)流量。
本發(fā)明通過它的最佳實施例已經(jīng)顯示和描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離通過附屬的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對形式和細(xì)節(jié)上的各種變化是可以理解的。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求，在移動通信系統(tǒng)發(fā)送器中產(chǎn)生用于重發(fā)的調(diào)制碼元的方法，其中發(fā)送器包括用于將分組數(shù)據(jù)流編碼成編碼比特的編碼器以及用于調(diào)制編碼比特的調(diào)制器，包括下述步驟將第一區(qū)域中的調(diào)制碼元反轉(zhuǎn)為第三區(qū)域中的調(diào)制碼元，其中第一區(qū)域含有應(yīng)用在調(diào)制器中的信號星座的第一錯誤概率，第三區(qū)域含有比第二錯誤概率低的第三錯誤概率；將第三區(qū)域中的調(diào)制碼元轉(zhuǎn)化為第一區(qū)域中的調(diào)制碼元；及為了產(chǎn)生重發(fā)調(diào)制碼元，將第二區(qū)域中的調(diào)制碼元轉(zhuǎn)化為第二區(qū)域中不同的調(diào)制，其中第二區(qū)域含有低于第一錯誤概率的第二錯誤概率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從編碼器輸出的編碼比特被反轉(zhuǎn)用于產(chǎn)生重發(fā)調(diào)制碼元。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)來自于接收器的重發(fā)請求的編號是奇數(shù)時，從編碼器輸出的編碼比特被反轉(zhuǎn)來產(chǎn)生重發(fā)調(diào)制碼元。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，調(diào)制器使用16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的一種調(diào)制方式。
5.一種在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的發(fā)送器中根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求重發(fā)編碼比特的方法，其以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制按預(yù)定的編碼率進(jìn)行編碼的比特并將調(diào)制的比特發(fā)送到接收器，本方法包括下述步驟根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求反轉(zhuǎn)編碼比特；以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制反轉(zhuǎn)的編碼比特；將調(diào)制的比特反送到接收器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，反轉(zhuǎn)的比特比在先前的發(fā)送中有不同的錯誤概率。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中反轉(zhuǎn)步驟包括下述步驟確定重發(fā)請求的編號是否為奇數(shù)；及如果重發(fā)請求的編號是奇數(shù)則反轉(zhuǎn)編碼比特。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中預(yù)定的調(diào)制方案是16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的一種。
9.一種在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的發(fā)送器中根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求用于重發(fā)編碼比特的裝置，其以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制按預(yù)定的編碼率進(jìn)行編碼的比特并將調(diào)制的比特發(fā)送到接收器，該裝置包括比特反轉(zhuǎn)器，根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求用于反轉(zhuǎn)編碼比特；及調(diào)制器，用于以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制反轉(zhuǎn)的比特。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，反轉(zhuǎn)的比特比起先前的發(fā)送有不同的錯誤概率。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，比特反轉(zhuǎn)器確定重發(fā)請求的編號是否為奇數(shù)；及如果重發(fā)請求的編號是奇數(shù)則反轉(zhuǎn)編碼比特。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，預(yù)定的調(diào)制方案是16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的一種。
13.一種在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的發(fā)送器中根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求用于重發(fā)編碼比特的裝置，該裝置包括信道編碼器，用于以預(yù)定的編碼率對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并輸出編碼比特；交織器，用于以預(yù)定的交織規(guī)則交織編碼比特；比特反轉(zhuǎn)器，如果接收器的重發(fā)請求的編號是奇數(shù)，用于反轉(zhuǎn)交織的比特；及調(diào)制器，用于以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制反轉(zhuǎn)的比特。
14.一種在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的發(fā)送器中根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求用于重發(fā)編碼比特的裝置，該裝置包括信道編碼器，用于以預(yù)定的編碼率對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并輸出編碼比特；比特反轉(zhuǎn)器，如果接收器的重發(fā)請求的編號是奇數(shù)，用于反轉(zhuǎn)編碼比特；交織器，用于以預(yù)定的交織規(guī)則交織反轉(zhuǎn)的比特；及調(diào)制器，用于以預(yù)定的調(diào)制方案調(diào)制交織的比特。
15.一種根據(jù)來自接收器的重發(fā)請求，在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的接收器中用于在比特反轉(zhuǎn)和初始發(fā)送的編碼的比特的調(diào)制后接收發(fā)送器重發(fā)的編碼比特的方法，該方法包括下述步驟根據(jù)預(yù)定的調(diào)制方案對通過重發(fā)請求接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并輸出編碼比特；反轉(zhuǎn)編碼比特；及對反轉(zhuǎn)的比特進(jìn)行解碼。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，反轉(zhuǎn)步驟包括下述步驟確定數(shù)據(jù)是否已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收；及如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收則反轉(zhuǎn)編碼比特。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，預(yù)定的調(diào)制方案是16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的一種。
18.一種根據(jù)接收器的重發(fā)請求，在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的接收器中用于在比特反轉(zhuǎn)和初始發(fā)送的編碼的比特的調(diào)制后接收發(fā)送器重發(fā)的編碼比特的裝置，該裝置包括解調(diào)器，根據(jù)預(yù)定的調(diào)制方案對通過重發(fā)請求接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并輸出編碼比特；比特反轉(zhuǎn)器，用于反轉(zhuǎn)編碼比特；及信道解碼器，用于對反轉(zhuǎn)的比特進(jìn)行解碼。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，還包括錯誤校驗器，用于逐分組地從解碼的信息比特中提取錯誤校驗比特并根據(jù)提取的錯誤校驗比特確定解碼的信息比特是否有錯誤；及當(dāng)信息比特有錯誤時控制器將另一個編碼比特的重發(fā)請求發(fā)送給發(fā)送器。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，比特反轉(zhuǎn)器確定數(shù)據(jù)是否已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收并且如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收則反轉(zhuǎn)編碼比特。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，預(yù)定的調(diào)制方案是16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的一種。
22.一種根據(jù)接收器的重發(fā)請求，在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的接收器中用于在比特反轉(zhuǎn)和初始發(fā)送的編碼的比特的調(diào)制后接收發(fā)送器重發(fā)的編碼比特的裝置，該裝置包括解調(diào)器，根據(jù)預(yù)定的調(diào)制方案對通過重發(fā)請求接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并輸出編碼比特；比特反轉(zhuǎn)器，用于確定數(shù)據(jù)是否已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收，并且如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收則反轉(zhuǎn)編碼比特；解交織器，用于以預(yù)定的解交織規(guī)則對反轉(zhuǎn)的比特進(jìn)行解交織；組合器，用于將解交織的比特與以前的編碼比特合成；信道解碼器，用于對合成的比特解碼并輸出解碼的信息比特；錯誤校驗器，用于逐分組地從解碼的信息比特中提取錯誤校驗比特并根據(jù)提取的錯誤校驗比特確定解碼的信息比特是否有錯誤；及控制器，如果信息比特有錯誤時控制器用于將另一個編碼比特的重發(fā)請求發(fā)送給發(fā)送器。
23.一種根據(jù)接收器的重發(fā)請求，在CDMA(碼分多址)移動通信系統(tǒng)的接收器中用于在比特反轉(zhuǎn)和初始發(fā)送的編碼的比特的調(diào)制后接收發(fā)送器重發(fā)的編碼比特的裝置，該裝置包括解調(diào)器，用于根據(jù)預(yù)定的調(diào)制方案對通過重發(fā)請求接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)并輸出編碼比特；解交織器，用于以預(yù)定的解交織規(guī)則對解調(diào)的比特進(jìn)行解交織；比特反轉(zhuǎn)器，用于確定數(shù)據(jù)是否已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收，并且如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過奇數(shù)編號的重發(fā)請求接收則反轉(zhuǎn)編碼比特；組合器，用于將反轉(zhuǎn)的比特與先前編碼的比特合成；信道解碼器，用于對合成的比特解碼并輸出解碼的信息比特；錯誤校驗器，用于逐分組地從解碼的信息比特中提取錯誤校驗比特并根據(jù)提取的錯誤校驗比特確定解碼的信息比特是否有錯誤；及控制器，如果信息比特有錯誤用于將另一個編碼比特的重發(fā)請求發(fā)送給發(fā)送器。
全文摘要
一種在移動通信系統(tǒng)中用于分組重發(fā)的發(fā)送/接收裝置和方法。根據(jù)來自于接收器的重發(fā)請求,如果對相同數(shù)據(jù)的重發(fā)的編號是奇數(shù)時,發(fā)送器反轉(zhuǎn)初始發(fā)送的編碼比特,調(diào)制反轉(zhuǎn)的比特,并且向接收器發(fā)送調(diào)制的比特。之后,發(fā)送器通過解調(diào)恢復(fù)編碼比特。如果編碼比特重發(fā)了奇數(shù)次,則接收器在反轉(zhuǎn)后對編碼比特進(jìn)行解碼。因此初始發(fā)送比特的錯誤概率和重發(fā)比特的錯誤概率被有效地平均,并且性能得到提高。
文檔編號H04Q7/38GK1423438SQ0215156
公開日2003年6月11日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者金魯善, 文庸石, 金憲基, 尹在升 申請人:三星電子株式會社