使用部分跟踪组合来发送和接收数据的设备和方法

专利名称：使用部分跟踪组合来发送和接收数据的设备和方法
技术领域：
本发明通常涉及通信系统，特别涉及通过大小不均等的发送来执行部分跟踪(partial Chase)编码和组合。
背景技术：
混合ARQ(HARQ)已经被证明在通信系统吞吐量上具有优势，并且被证明使系统鲁棒，从而能够承受调制和编码方案(MCS)的选择误差。全跟踪组合是HARQ的最简单的形式。在全跟踪组合方案中，信息的重发只是首次发送的简单重复。因为用于跟踪组合的联合发射解码器包含由第一次发送所使用的解码器跟随的单一的软存储缓冲和软混合器，所以跟踪HARQ解码器比全增量冗余(IR)HARQ解码器更容易实现。对于IR来说，必须在每一次发送中提供软存储，(也就是说，不进行组合)，并且联合解码器必须处理所有接收的数据。
全跟踪HARQ已经被实现在诸如图1中所示的通信设备的一个发射器/接收器链上。信道编码器和解码器单元可能包括的功能有诸如循环冗余校验(CRC)编码和码率匹配以及使用turbo码的、卷积码、鲍斯—乔荷利—霍金根(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)码(BCH)或其它编码的前向纠错(FEC)编码(包括如果有的话，还包括添加尾位比特)。块交织器和解交织器将接收到的比特/值重新排序，来帮助信道编码器和解码器提供分集好处。调制器和解调器单元可能包括QPSK，8PSK，MQAM，或其它调制方法，还包括沃尔什(Walsh)码解复用和扩散。如在本领域技术人员所知，全跟踪组合功能能够发生在块解交织器的之前或之后。
全跟踪HARQ的一个潜在缺点是，每次重发信息都必须与最初的传输大小相同。对于通信的某些组合，比如语音和附加的信道数据，可用的信道资源(比如码空间，时隙，频率信道，或者码流)可能发生改变，由于进一步重发的码空间不足从而导致当前的HARQ发送异常中止。类似地，码空间的变化可能提供当前用户无法利用的附加的码源，因为在全跟踪HARQ中，重发需要与最初的发送相同的大小。
因此，需要一种发送和接收数据的设备和方法，其中信息的重发可以与最初发送的大小不等。


图1是使用现有技术的全跟踪HARQ方案的通信设备的发射器/接收器链的一部分。
图2是依照本发明、可实现部分跟踪HARQ方案的通信设备的优选实施例。
图3是可以在依照本发明的优选实施例的设备上实现的发射器/接收器链的一部分。
图4是一个部分跟踪编码的例子，由于可用沃尔什码空间的变化从而使得其具有更少的用于信息重发的代码源，而在MCS中没有变化。
图5是一个部分跟踪编码的例子，其具有更少的用于信息重发的码源，并且MCS从最初发送数据的QPSK改变为重发数据的16QAM。
图6是一个部分跟踪编码的例子，其具有更多的用于信息重发的码源，并且MCS从最初发送数据的16QAM改变为重发数据的QPSK。
图7是将来自最初发送的LLR和来自重发的LLR的一部分相组合的部分追踪的例子，其中最初发送相对于重发使用了较多的资源并且MCS没有变化。
图8是将来自最初发送的LLR和来自重发的LLR的一部分相组合的部分跟踪的例子，其中最初发送相对于重发使用了较多的资源并且MCS从QPSK变化为16QAM。
图9是将来自最初发送的LLR和来自重发的LLR相组合的部分跟踪的例子，其中最初发送相对于重发使用了较少的资源并且MCS从16QAM变化为QPSK。
具体实施例方式
在本发明的优选实施例中所使用的部分跟踪HARQ技术寻求获得发送大小可变且对于当前通信系统影响最小的好处。在本发明的优选实施例中，部分跟踪HARQ技术可以在通信设备，比如移动站(MS)上实现。图2是一个框图，示出了一个典型移动站200的一些组成部分。如图中所示，移动站200可以包括天线202，发射器204，接收器206，包含存储器(未示出)的微处理器208，电源IC 210，扩音器212，扬声器214，键区216和显示器218。天线202从接收器206接收信号并且发送信号到发射器204。微处理器208处理这些信号。微处理器208也处理来自键区216的输入并发送输出到显示器218。电源IC 210与扩音器212和扬声器214相连接来控制电源供给。在本发明的另一个实施例中，部分跟踪HARQ技术可以在诸如寻呼机或个人数字助理(PDA)等其它通信设备上实现。
图2中的发射器204和接收器206的一部分如图3所示。部分跟踪HARQ技术使用连接在块交织器304和调制器308之间的部分跟踪编码器306，和一个连接到解调器312和块解交织器316的部分跟踪组合器314。因为信道编码器302，块交织器304，调制器308，解调器312，块解交织器316和信道解码器都按照本领域技术人员通常所知的进行操作，所以在这里就不提供进一步的详细说明了。部分跟踪编码器306和部分跟踪组合器314可以在硬件(例如，使用Xilinx的Virtex XCV2000E上的可配置逻辑和RAM存储器)或者软件(例如，在运行于Motorola的MSC8102 DSP的代码中)上实现。
部分跟踪编码器306依靠重发的信道资源的可用性来截去或扩展从块交织器304接收来的交织数据。在优选实施例中，本发明在1XTREME EV-DV中实现(建议发展到cdma2000，以提供数据和语音(1x EV-DV)码分多址(CDMA)系统，其中信道资源为正交码，比如沃尔什码)。但是，在另一个实施例中，本发明可以在一个3GPPW-CDMA系统中实现，在这个系统中信道资源是正交可变扩频因子(OVSF)码。在另外的其它实施例中，信道资源可以是在时分多址(TDMA)系统中的时隙或者频分多址(FDMA)或OFDM系统中的频率。在优选实施例中，部分跟踪组合器314仅仅基于码的数量和接收的调制(也即，预先确定的，没有所需的附加信号)来处理接收的数据。如果接收的重发比首次发送要小，就仅仅组合部分软信息码(softbit)。如果重发比首次发送要大，就会将存储的首次发送的某些值和多个的接收到的重发中的软信息码相组合。组合之后，解交织器316和信道解码器318随后可在与首次传送所使用的大小相同的缓冲上运行。
现在将参考图4来对部分跟踪编码器的运行的详细情况进行说明。图4示出了一个部分跟踪编码的例子，因为可用的沃尔什码空间的变化，其具有更少的可用于当前的信息发送(重发)的码源。具体地说，可用于第一次发送(Nres1)的资源数量是8，而可用于重发只有5个码源(Nres＝5)。所需的调制规则m(在诸如MQAM的M信号星座图中，m＝log2M比特/符号)对于重发不发生改变(m＝m1)。应该注意到，因为信道情况的改变，调制规则对于重发也可能发生改变。也应该注意到，码数量是逻辑标号并且不一定非要符合特定的码源。此外，在接收端，将被组合的数据可以使用相同或不同的自然沃尔什序列发送。
如图4所示，部分跟踪编码器306接收了4个输入用于在首次发送(m1)中调制数据的MCS的调制规则，用于在重发(m)中调制数据的MCS的调制规则，Nres1和Nres。部分跟踪编码器306接收重发和最初发送的MCS相同的输入，而且接收仅仅5个资源可用于重发的输入，部分跟踪编码器306将使得信息，优选地，将使得仅仅5个码上的交织编码比特被重发。最初发送的8个码中的3个上的交织编码比特将不被发送。在优选实施例中，最先的5个码上的交织编码比特将被重发。但是，本领域普通技术人员将认识到，任意5个码上的交织编码比特都可以被重发。
在如图4所示的部分跟踪编码功能的更详细的解释说明中，如果最初的发送有80个编码的交织数据比特(10比特/码，比特1-10在第一码源上，比特11-20在第二码源上，以此类推)，重发就会在五个可用代码上重复50个比特(比特1-10在第一码源上，以此类推)。在第二次有5个可用的码的重发上，比特1到50能够被再次发送，但是希望发送那些还没有被重发的比特以便确保性能可与全跟踪编码器比较。在第二次重发有5个可用的码的情况下，可以在5个可用码上发送50个比特(比特51-60在第一码源上，比特61-70在第二码源上，比特71-80在第三码源上，比特1-10在第四码源上，比特11-20在第五码源上)。
因为可用的沃尔什码空间的变化，也可以在更多的码源可用于交织编码比特的重发时使用部分跟踪编码器306。例如，如果在图4中，Nres1＝5且Nres＝8，编码器306将使得所有5个码上的交织编码比特至少会被重发一次(比特1-50在前五个码上，而比特1-30在后三个码上)。
也可以在MCS因为重发而改变时使用部分跟踪编码器306。图5示出了一个例子，其中MCS从最初传输的数据的四相相移键控(QPSK)变化为重发的数据的16正交幅度调制(QAM)。因为16QAM的频谱效率是QPSK的两倍(在图5中表现为m＝2*m1)，单一的16QAM码就可以携带两个QPSK码所携带的信息。在图5的例子中，可用的码空间从最初发送的Nres1＝8变化为重发中的Nres＝3。因而，最初发送中在码1和2上携带的交织编码比特将在重发时由码1携带。最初发送中在码3和4上携带的交织编码比特将在重发时由码2携带。最初发送中的在码5和6上携带的交织编码比特将在重发时由码3携带。因为没有更多的可用的资源用于重发，在最初发送中的码7和码8上携带的交织编码比特将不被发送。尽管所有调制规则和码源改变的组合都可以通过部分跟踪编码器306处理，但是Nres1*m1/m为整数值的组合将会是最有效率的。
在如图5所示的部分跟踪编码功能的一个更详细的解释说明中，如果最初的发送有80个编码交织数据比特(10比特/码，比特1-10在第一码源上，比特11-20在第二码源上，以此类推)，重发在3个可用的码上(比特1-20在第一码源上，比特21-40在第二码源上，比特41-60在第三码源上)重复60个比特。
当因为可用的沃尔什码空间的变化而使较多的码源可用于交织编码比特的重发时，也可以在图5中的例子中使用部分跟踪编码器306。例如，如果在图5中，Nres1＝3且Nres＝8，最初发送的QPSK码1和2所携带的交织编码比特将在重发时被16QAM码1所携带。最初发送的QPSK码3所携带的交织编码比特将在重发时被16QAM码2的前一半所携带。优选地，任何重发时没有用到的码空间将被最初发送的QPSK码1，2和3所携带的交织编码比特的重复所填充。例如，重发时的16QAM码2的后一半将重复最初发送的QPSK码1所携带的交织编码比特，重发时的16QAM码3的前一半将重复最初发送的QPSK码2所携带的交织编码比特，等等。
像在前面的段落中所注意到的，如果可用的沃尔什空间增加，可能需要增加重发时的码源的使用。这可能与重发的调制规则所需的变化(举例来说，从16QAM到QPSK)协同发生。图6示出了一个例子，其中可用的码空间伴随着调制从16QAM到QPSK(m＝0.5*m1)的变化，从最初发送的3个码(Nres1＝3)增加到重发时的8个码(Nres＝8)。因为QPSK的频谱效率是16QAM的一半，要求两个QPSK码携带一个单一的16QAM码所携带的信息。因此，最初发送的16QAM码1所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码1和2所携带。最初发送的16QAM码2所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码3和4所携带。最初发送的16QAM码3所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码5和6所携带。重发时的最后两个QPSK码7和8是最初发送的第一个16QAM码的交织编码比特的重复。
在如图6所示的部分跟踪编码功能的一个更详细的解释说明中，如果最初的发送有60个编码交织数据比特(20比特/码，比特1-20在第一码源上，比特21-40在第二码源上，以此类推)，重发将会在8个可用码上重复80个比特(比特1-10在第一码源上，比特11-20在第二码源上，比特21-30在第三码源上，比特31-40在第四码源上，比特41-50在第五码源上，比特51-60在第六码源上，比特1-10在第七码源上，比特11-20在第八码源上)。
当因为可用的沃尔什码空间的变化而使较少的码源可用于交织编码比特的重发时，也可以在图6中的例子中使用部分跟踪编码器306。例如，如果在图6中，Nres1＝8且Nres＝3，最初发送的16QAN码1的前一半所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码1所携带。最初发送的16QAM码1的后一半所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码2所携带。最初发送的16QAM码2的前一半所携带的交织编码比特将被重发时的QPSK码3所携带。因为重发没有进一步可用的资源，16QAM码2的后一半到16QAM码8的后一半将不被发送。
应该注意的是，预先设定的对在部分跟踪编码器306中重复的交织编码比特的选择可以作为重发的一个函数而改变。例如，如果最初的发送(8个码可用)使用码1到8，第一次重发(2个码可用)可以重复在最初发送的码1和2上所携带的交织编码比特，第二次重发(7个码可用)可以重复在最初发送的码3-8和1上所携带的交织编码比特。用这样的方式，部分跟踪组合可以在发送总数量相同的码并且使用相同的调制时达到全跟踪组合的剩余误帧率的性能。
在图3的发射器链中的部分跟踪编码器306的三个图4-6中的例子将在图7-9中延续图3的发射器链中的部分跟踪组合器314。在图7-9中，最初发送和重发中的码所携带的信息是解调的软信息值，例如，在优选实施例中的比特对数似然比(LLRs)，其代替了交织编码比特。组合器314将来自最初发送和重发的LLR在一个组合的比特LLR缓冲器(cbuf)中组合。缓冲器的大小由最初的发送决定。来自最初发送的LLR可以被存储在接收器存储器(rbuf)中直到其被发送到cbuf。此外，来自最初发送的LLR还可以被直接存储到cbuf中。在图7的例子中，部分跟踪组合器314组合了部分来自在8个码上(Nres1＝8)最初发送的LLR和来自在5个码上(Nres＝5)重发的LLR。(调制规则没有改变。)cbuf的内容在第一次重发后示出。特别的，图7示出了来自在码1上最初发送的LLR和来自在码1上重发的LLR的组合。同样的，来自在码2上最初发送的LLR和来自在码2上重发的LLR组合，以此类推。如图7所示，来自于在码6，7和8上最初传输的LLR因为没有资源可用来重发在码6，7和8上的交织编码比特而没有被组合。在优选实施例中，当比特LLR被作为部分解调过程而提供时，在组合的比特LLR缓冲器中所示的“+”号表示简单的加法。在另一个实施例中，“+”号可能表示提供作为部分解调过程的解调的软信息值的最大率组合(对等增益来说是平均)。
在图7所示的部分跟踪组合功能的一个更详细的解释说明中，如果最初的发送有80个编码交织数据比特，cbuf将包含80比特LLR，rbuf包含50比特LLR。部分跟踪组合器314将组合cbuf中的前50比特LLR和rbuf的内容。在第二次重发有5个可用的码的情况下，rbuf将再次包含50比特LLR。在rbuf中的比特LLR 1到30将被加到cbuf中组合的比特LLR 51到80上，并且rbuf中的比特LLR 31到50将被加到cbuf中组合的比特LLR 1到20上。
也可以在因为可用的沃尔什码空间改变而使较多的码源可用于交织编码比特的重发时使用部分跟踪组合器314。例如，如果在图7中，

此外，在室温下，在分别用作采样#1、采样#2和采样#3的发射有源部件的金刚石薄膜中，DC电阻率值(ρ(Ω·cm))、光学基本吸收边缘能量值(εg(eV))和在室温下通过辐照由5kV静电电压加速的电子束而获得的阴极发光光谱中的(展现在5.0到5.5eV能量范围中的光发射峰值的峰强度)/(展现在2.0到3.5eV能量范围中的光发射峰值的峰强度)的(CL峰强度比率)值，都如表2所示。
此外，作为能够防止电介质击穿并且同时获得足够电场强度的栅极电压，在施加+10V到具有40nm厚的氧化钽溅射薄膜以便获得强烈的饱和漏极电流的状态中，当施加+20V漏电压时，从采样#1、采样#2和采样#3可以观察到5.2eV(波长约238nm)的光发射，并且同时，在每个采样的电致发光光谱中，展现了位于2.5eV(波长约496nm；对应于由缺陷等引起的光发射)附近的宽带峰值，即所谓的频带A峰值，同时在5.2eV附近(波长约238nm；对应于由自由激子引起的光发射)展现窄带峰值。峰值强度比率，即(5.2eV处峰值强度)/(2.5eV处峰值强度)(EL峰值强度比率)如表2所示。
<表2>

从表2，应该理解，当比较采样#3、采样#2和采样#1时，电阻率值和光学基本吸收边缘能量值以命名顺序而增大，并且如在阴极发光光谱中观察到的，虽然在作为淀积的发射有源部件的金刚石晶体中，缺陷或者杂质的密度很低，但是自由激子峰值强度很高。(Nres1＝3)上最初发送的LLR和来自在码8(Nres＝8)上重发的LLR的一部分。在这个例子中，调制规则由16QAM变为QPSK(m＝0.5*m1)。组合的比特LLR缓冲器的内容在第一次重发后示出。具体地说，图9示出了来自在码1上最初发送的LLR与来自在码1和2上重发的LLR的组合。来自在码2上最初发送的LLR与来自在码3和4上重发的LLR相组合。来自在码3上最初发送的LLR与来自在码5和6上重发的LLR相组合。最后，来自在码1上最初发送的LLR和来自在码1和2上的重发的LLR的组合将会与在码7和8上的重发相组合。
当因为可用的沃尔什码空间的变化而使较少的码源可用于交织编码比特的重发时，也可在图9的例子中使用部分跟踪组合器314。例如，如果在图9中，Nres1＝8且Nres＝3，组合的比特LLR缓冲器将如下所示

本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明的设备和方法以及关于本发明设备的构成做出各种修改和变更。例如，交织编码数据可以在第一次发送之后存储，用于潜在的重发，或者在重发时重建。如另一个例子，部分跟踪组合器314可以被分成一个部分跟踪前组合器和一个跟踪组合器。这在当前的跟踪组合是在解交织器316之后执行的情况下可能有用。在这种情况下，部分跟踪前组合器创建了一个与在全跟踪编码/组合方案上运行的块解交织器316大小相同的软信息块。如果重发较小，就会填充空(软信息零)符号，而如果重发较大，就会提前组合某些接收的软信息值。这两个操作都发生在一个给定接收的调制和码数量的预设方式中。
如另一个例子，在有较高调制级的系统中，部分跟踪组合可在符号(而不是比特LLR)基础上执行，就像全跟踪组合一样。但是，在这种情况下，调制在重发中是不能改变的。如更进一步的例子，在有较高调制级的系统中，部分跟踪编码可在QPSK，QAM等调制之后再在交织编码符号上执行，就像跟踪编码一样。但是，在这种情况下，调制必须被限制为在重发中不能改变。
如另一个例子，如果重发使用的实际码(相对于码源的逻辑码数量而言)与第一次发送使用的码相同(举例来说，第一次8个码的发送使用码7到14，而5个码的重发使用码7到11)，部分跟踪编码器就可以使用扩展编码数据。但是，需要更多的存储空间。
如又一个例子，如果需要，接收器具有在组合前对接收数据单独解码和共同解码的选择权。这仅仅在接收的数据是可自解码的情况下是成功的；就部分跟踪组合而言，可自解码块仅在Nres*m≥Nres1*m1时可得到保证。
权利要求
1.在包括有多个通信信道的通信系统中，一种发送数据的方法包括如下步骤通过第一组通信信道发送数据，其中所述第一组通信信道包括通信信道的第一数量；并且通过第二组通信信道重发至少一部分数据，其中所述的第二组通信信道包括通信信道的第二数量，其中所述通信信道的第一数量和通信信道的第二数量不同，并且其中所述第二组通信信道可以包括第一组通信信道的一个或多个信道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信信道的第一数量比所述通信信道的第二数量要大，并且所述重发的步骤包括选择数据的预先决定的部分以通过第二组通信信道重发。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信信道的第二数量比所述通信信道的第一数量要大，并且所述重发的步骤包括选择所有的数据以通过第二组通信信道重发。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述通过第一组通信信道发送的数据使用第一MCS调制，其中所述通过第二组通信信道重发的数据的至少一部分使用第二MCS调制，并且其中所述第二MCS比第一MCS更有效率，允许通过所述第一组通信信道的两个或更多的通信信道发送的数据通过第二组通信信道的较小的数量的信道进行发送。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述通信信道的第一数量比所述通信信道的第二数量要大，并且其中当所述的第二组通信信道充满时，任何通过第一组通信信道发送的剩余数据都不会被发送。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述通信信道的第一数量比所述通信信道的第二数量要小，并且其中所述通过第一组信道发送的数据重复地填充第二组通信信道，直到第二组通信信道被填满。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述通过第一组通信信道组发送的数据使用第一MCS调制，其中所述通过第二组通信信道重发的数据的至少一部分使用第二MCS调制，并且其中所述第一MCS比第二MCS要更有效率，从而使得通过第一组通信信道的一个通信信道发送的数据将要通过第二组通信信道的两个或更多个信道发送。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述通信信道的第一数量比所述通信信道的第二数量要小，并且其中所述通过第一组信道发送的数据重复地填充第二组通信信道，直到第二组通信信道被填满。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述通信信道的第一数量比所述通信信道的第二数量要大，并且其中所述当第二组通信信道充满时，任何通过第一组通信信道发送的剩余数据都将被丢弃。
10.一种通过多个通信信道发送数据的通信设备，其包括一个用于处理数据的处理器；以及一个发射器用于通过第一组通信信道发送数据，其中所述第一组通信信道包括通信信道的第一数量，并且用于通过第二组通信信道重发数据的至少一部分，其中所述第二组通信信道包括通信信道的第二数量，其中所述通信信道的第一数量与通信信道的第二数量不同，并且其中所述第二组通信信道可以包括第一组通信信道中的一个或多个信道。
全文摘要
本发明公开了一种用来发送和接收数据的设备和方法，其中所述信息的重发可以和最初的发送大小不等。此发明使用了一个部分跟踪编码器来依靠重发的信道资源的可用性从而截去或者扩展数据。部分跟踪组合器仅仅基于码的数量和接收的调制(也就是，预先决定的，没有附加的需要的信号)来处理接收到的解调过的数据。如果接收的重发比第一次发送要小，就仅仅组合软信息比特的一部分。如果重发比第一次发送要大，就会将存储的第一次发送的某些值要和重发中的多个接收的软信息比特相组合。
文档编号H03M13/00GK1640048SQ02809127
公开日2005年7月13日 申请日期2002年4月5日 优先权日2001年4月30日
发明者布赖恩·K·克拉松, 阿米塔瓦·高希 申请人:摩托罗拉公司