支持HARQ的设备和方法与流程

支持harq的设备和方法
技术领域
1.本发明涉及无线通信技术中的混合自动重发请求(hybrid automatic repeat request，harq)，尤其是用于ieee 802.11的harq，即，用于wi
‑
fi的harq。为此，本发明提出分别用于在wi
‑
fi中支持该harq的发送设备和接收设备，并且进一步提出与ieee 802.11兼容的相应harq方法。


背景技术：

2.harq是在无线和蜂窝技术中广泛使用的方法，其中，过去的传输和当前的重传被组合，以提高解码性能。当前所有现有的802.11标准(即，a/b/g/n/ac/ax)均不支持harq。具体地，在根据这些标准的通信系统中，编码的数据位在发送器侧进行加扰，并且所用的加扰种子与数据有效载荷一起被编码。这意味着在接收器侧，仅在解码之后才能知道用于加扰的加扰种子(因此需要进行解扰)，因此只能对已解码的位进行解扰。这意味着接收器输入端的对数似然比(log likelihood ratio，llr)不能被解扰，也不能以harq方式进行组合。
3.此外，802.11通信系统通常使用聚合媒体访问控制(medium access control，mac)协议数据单元(a
‑
mpdu)，其中多个mpdu(即，数据单元)被聚合以形成长传输(因此实际上减少了开销)，即，单个物理协议数据单元(physical protocol data unit，ppdu)。由于物理层(physical layer，phy)在整个ppdu上运行，而与mpdu无关，因此，使用第一个mpdu对加扰种子进行编码。如果第一mpdu被正确地解码，并且同时至少一个mpdu解码失败，则发送器将重传失败的mpdu，并将使用的加扰种子的指示附加到(现在的)第一mpdu。这意味着在编码之后，特别是在前向纠错(forward error correction，fec)编码之后，在发送器侧，编码位将与之前的传输有所不同，从而使接收器侧的组合实际上变得不可能。
4.在所有当前的802.11标准(a/b/g/n/ac/ax)的版本中，加扰器在调用fec操作(编码)之前，在发送器端对信息位(其由mac层提供给phy)进行操作
–
它可以是二进制卷积编码器(binary convolutional coder，bcc)或低密度奇偶校验码(low density parity check code，ldpc)。例如，图7示出了802.11n发送器700的框图。图2示出了802.11ax发送器800的框图。在两个发送器700和800中，在fec/bcc编码器702和802之前提供加扰器701和801。
5.加扰器701和801用于避免在位流中相同重复位(多个0或1)的长序列，因此其输出应当至少是伪随机的。这有助于改善峰均功率比(peak to average power ratio，papr)，还可以确保来自其他站(station，sta)的干扰传输，即发送器700和800，在极端情况下它们是同步的，其行为更像随机噪声。
6.因此，随机地选择加扰器701和801的加扰种子，并且，通常在传输之间改变，以便平均地限制papr。ppdu(包括一个或多个数据单元)的每个数据部分通常都带有一个16位的service字段，该字段包含7位加扰器初始化和9个零位。service字段900在图9中示出。service字段900用作加扰种子的指示。
7.然后，将service字段900与数据部分一起编码。这意味着当，例如，使用ldpc，(仅)第一个ldpc码字包含service字段。在接收器侧，紧接在数据解码过程开始之后，解码器输
出端的前7位(与加扰器初始化有关)用于配置解扰器。
8.如上所述，例如，在ieee 802.11中，加扰器701和801(包括service字段900)和fec的配置，有以下缺点：
9.·
加扰种子信息(在service字段900内)包含在第一个mpdu中，因此，在新传输中mpdu(其并非第一个mpdu)的任何重传都必须包括service字段900，从而更改编码位。
10.·
由于解扰器是在fec解码器之后(在接收器侧)部署的，为了使其与harq兼容，用于每次传输/重传的加扰种子都必须相同，以确保原始传输和随后的(可选的)重传都携带相同码字(的可能不同的冗余版本)。
11.·
service字段900经过与数据有效载荷相同的编码和调制，这意味着即使ppdu的实际有效载荷中的任何地方都没有误差，解码加扰种子中的误差也会导致解码整个ppdu失败


技术实现要素：

12.鉴于上述问题和缺点，本发明的实施例旨在改进当前的实施方式。目的是使无线通信技术，特别是ieee 802.11，即wi
‑
fi，与harq兼容。因此，所有传输/重传都应使用(半)随机加扰种子(类似于非harq重传)。此外，应提供鲁棒性方案以向接收侧指示加扰种子，以保护加扰种子，从而避免(或至少使其可能性较小)解码加扰种子的指示时出现误差导致解码整个(聚合的)数据单元失败。本发明的方案应该进一步与当前的实施方式兼容。
13.通过所附独立权利要求中提供的方案实现了本发明的目的。在从属权利要求中进一步定义了本发明的有利实施方式。
14.具体地，本发明提出了一种在fec编码之后执行加扰的发送设备，以及在fec解码之前执行解扰的接收设备。另外，加扰种子指示与传输的数据单元分离。
15.本发明的第一方面提供了一种用于harq的发送设备，所述发送设备用于：使用所述fec编码，对至少一个数据单元进行编码，基于加扰种子，对编码的数据单元进行加扰，提供从加扰和编码的数据单元中分离出的所述加扰种子的指示，并发送所述加扰种子的指示，然后发送所述加扰和编码的数据单元发送至所述接收设备。
16.因此，与当前发送器实施方式不同，fec在加扰之前被执行，即，fec编码器可以被布置在所述发送设备中的加扰器之前。以此方式，利用每次传输都改变的(例如随机)加扰种子，多个传输的组合变得可能。此外，通过将所述加扰种子的指示从数据单元中分离，可以以更鲁棒性的方式将指示提供给所述接收设备，从而减少解码误差。分离意味着加扰种子的指示与数据单元分开发送，或者与数据单元不同地编码和/或调制。
17.如果不切换加扰和fec编码，则实际上不可能对llr进行解扰，并在所述接收设备上将它们组合起来进行多次重传。此外，如果不从数据单元(数据有效载荷)中分离出所述加扰种子的指示，则在第一数据单元与先前的传输不同的情况下，每次重传将导致不同的编码位集，表示它们的llr无法组合。
18.一个数据单元可以是mpdu。多个数据单元可以是a
‑
mpdu，即，ppdu。
19.在第一方面的一种实现形式中，发送设备用于：对从所述至少一个数据单元中分离出的所述加扰种子的指示进行编码和/或调制。
20.因此，可以以更鲁棒性的方式，例如，以具有更强的编码或调制的方案，对所述加
扰种子进行编码和/或调制，以减少解码误差的风险。因此，解码整个数据单元失败的可能性较小，并且需要较少的重传。
21.在第一方面的进一步实现形式中，发送设备用于：将所述加扰种子的指示包括在phy前导码中。
22.在第一方面的进一步实现形式中，发送设备用于：将所述加扰种子的指示包括在信号a(sig
‑
a)字段或信号b(sig
‑
b)字段中。
23.在第一方面的进一步实现形式中，所述发送设备用于：基于一个或多个信令字段的预定位来定义所述加扰种子的指示。
24.以上实施方式的形式是容易的，但是其是从一个或多个数据单元中分离出所述加扰种子的指示的更有效的选择。
25.在第一方面的进一步实现形式中，所述发送设备用于：使用二进制卷积码(bcc)对所述加扰种子的指示进行编码。
26.因此，以不同于数据单元的方式对指示进行编码，尤其更具鲁棒性。数据单元的fec编码与当前实施方式兼容。
27.在第一方面的进一步实现形式中，所述发送设备用于：使用分组码对加扰种子的指示进行编码。
28.因此，以不同于数据单元的方式对指示进行编码，尤其简单且更具鲁棒性。数据单元的fec编码与当前实施方式兼容。
29.在第一方面的进一步实现形式中，发送设备用于：使用hadamard码作为生成矩阵来对加扰种子的指示进行编码。
30.在第一方面的进一步实现形式中，所述发送设备用于：使用二进制相移键控(binary phase shift keying，bpsk)来调制所述加扰种子的指示。
31.因此，将强调制用于指示，使其不太容易产生误差。
32.本发明的第二方面提供了一种用于支持harq的接收设备，所述接收设备用于：从发送设备接收加扰种子的指示，然后接收从加扰种子的指示中分离出的至少一个加扰和编码的数据单元，基于从加扰种子的指示确定的加扰种子，对加扰和编码的数据单元进行解扰，以及使用fec解码对编码的数据单元进行解码。
33.因此，与当前接收器实施方式不同，在解扰之后执行fec解码，即，可以在解扰器之后布置fec解码器。以此方式，利用变化的(例如，随机的)加扰种子，多个传输的组合变得可能。此外，通过接收从数据单元中分离出的所述加扰种子的指示，可以以更鲁棒性的方式对指示进行解码，从而减少了解码误差。
34.在第二方面的一种实现形式中，所述接收设备用于：向所述发送设备发送关于至少一个被正确和/或不正确解码的数据单元的确认(acknowledge，ack)和/或否定确认(not acknowledge，nack)消息，如果至少一个数据单元的解码失败，从所述发送设备接收加扰种子的进一步指示(105)，然后接收从所述加扰种子的进一步指示中分离出的失败的数据单元的加扰和编码重传，基于从加扰种子的进一步指示确定的加扰种子，对失败的数据单元的加扰和编码的重传进行解扰，使用fec解码对失败的数据单元的编码重传进行解码，并将失败的数据单元的重传与先前接收的失败的数据单元进行软组合。
35.因此，所述接收设备用于支持并执行harq，尤其是对于wi
‑
fi。
36.在第二方面的进一步实现形式中，所述接收设备用于：分别对从接收的加扰和编码的数据单元中分离出的接收的加扰种子的指示进行解码和/或解调。
37.在第二方面的进一步实现形式中，所述接收设备用于：从发送设备接收的一个或多个信令字段的预定位中获得加扰种子的指示。
38.在第二方面的进一步实现形式中，所述接收设备用于：从phy前导码中，尤其是从所述发送设备接收的sig
‑
a字段或sig
‑
b字段中提取加扰种子的指示。
39.通过上述实现形式，实现了针对发送设备的相应实现形式描述的优点。
40.本发明的第三方面提供了一种用于支持harq的方法，该方法包括：使用fec编码对至少一个数据单元进行编码，基于加扰种子对编码的数据单元进行加扰，提供从加扰和编码的数据单元分离出的加扰种子的指示，并发送加扰种子的指示，然后发送加扰和编码的数据单元。
41.在第三方面的一种实现形式中，该方法包括：对从至少一个数据单元中分离出的加扰种子的指示进行编码和/或调制。
42.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：将对加扰种子的指示包括在phy前导码中。
43.在第三方面的进一步实现形式中，所述方法包括：将加扰种子的指示包括在sig
‑
a字段或sig
‑
b字段中。
44.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：基于一个或多个信令字段的预定位来定义加扰种子的指示。
45.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：使用bcc对加扰种子的指示进行编码。
46.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：使用分组码对加扰种子的指示进行编码。
47.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：使用hadamard码作为生成矩阵对加扰种子的指示进行编码。
48.在第三方面的进一步实现形式中，该方法包括：使用bpsk来调制加扰种子的指示。
49.利用第三方面的方法，实现了上述关于第一方面的发送设备描述的优点和效果。
50.本发明的第四方面提供了一种用于支持harq的方法，该方法包括：接收加扰种子的指示，然后接收从所述加扰种子(104)的指示(105)中分离出的至少一个加扰和编码的数据单元，基于从加扰种子的指示确定的加扰种子，对加扰和编码的数据单元进行解扰，并使用fec解码对编码的数据单元进行解码。
51.在第四方面的一种实现形式中，该方法包括：向发送设备发送关于至少一个被正确和/或不正确解码的数据单元的确认(ack)和/或否定确认(nack)消息，如果至少一个数据单元的解码失败，则从发送设备接收加扰种子的进一步指示，然后接收从加扰种子的进一步指示中分离出的失败的数据单元的加扰和编码重传，基于从加扰种子的进一步指示确定的加扰种子，对失败的数据单元的加扰和编码的重传进行解扰，使用fec解码对失败的数据单元的编码重传进行解码，并将失败的数据单元的重发与先前接收的失败的数据单元进行软组合。
52.在第四方面的进一步实现形式中，该方法包括：分别对从接收的加扰和编码的数
据单元中分离出的接收的加扰种子的指示进行解码和/或解调。
53.在第四方面的进一步实现形式中，该方法包括：从接收的一个或多个信令字段的预定位中获得加扰种子的指示。
54.在第四方面的进一步实现形式中，该方法包括：从phy前导码中，尤其是从接收的sig
‑
a字段或sig
‑
b字段中提取加扰种子的指示。
55.利用第四方面的方法，实现了上述关于第二方面的接收设备描述的优点和效果。
56.总之，本发明的实施例(方面和实现形式)基于在fec编码之后执行加扰，并且在fec解码之前执行解扰。结果是：
57.·
每次(harq)重传时都可以更改加扰种子
‑
并且可以将加扰后的llr组合
‑
以便更好地进行检测。
58.·
加扰种子与数据单元分开，使其更具鲁棒性。
59.·
数据单元无需与加扰序列周期性对齐(在harq模式下)，并且仍可以与fec分组长度对齐。
60.·
如果不分离加扰种子，则在重传非第一个数据单元(成为第一个)的情况下，加扰种子必须包括第一个重传数据单元中，因此更改编码位。
61.必须注意，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置可以以软件或硬件元件或其任何种类的组合来实现。由本申请中描述的各个实体执行的所有步骤以及描述为由各个实体执行的功能旨在表示各个实体适于或用于执行各个步骤和功能。即使在以下对特定实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤未在执行该特定步骤或功能的实体的特定详细装置的描述中没有反映出来，本领域技术人员应在相应的软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现这些方法和功能。
附图说明
62.本发明的上述方面和实现形式将在以下关于附图的具体实施方式的描述中进行解释，其中
63.图1示出了根据本发明实施例的发送设备。
64.图2示出了根据本发明实施例的方法。
65.图3示出了根据本发明实施例的接收设备。
66.图4示出示了根据本发明实施例的方法。
67.图5示出了生成矩阵。
68.图6示出了奇偶校验矩阵。
69.图7示出了传统的802.11n发送器的框图。
70.图8示出了传统的802.11ax发送器的框图。
具体实施方式
71.图1示出了根据本发明实施例的发送设备100。发送设备100用于支持harq，尤其是用于ieee 802.11/wi
‑
fi的harq。这意味着，设备100可以是支持harq的802.11标准发送设备。
72.发送设备100用于使用fec编码102来编码至少一个数据单元101，以便获得至少一
个编码的数据单元101。fec编码102可以由传统的fec编码器来执行，例如，在图7所示的传统发送器中。数据单元101可以是mpdu，并且如果编码了多个数据单元101，则数据单元101可以在a
‑
mpdu中，即，可以形成ppdu。
73.此外，发送设备100用于基于加扰种子104来加扰编码的数据单元103，以获得至少一个加扰和编码的数据单元106。加扰可以由加扰器来执行，其相应地位于执行fec编码102的fec编码器之后的设备100中。加扰种子104可以包括位的序列，用作加扰编码的数据单元103的位的加扰器的输入编码的数据单元。
74.然后，发送设备100用于提供从加扰和编码的数据单元106分离出的加扰种子104的指示105。指示105可以被设计为使得加扰种子104可以基于指示105获得，例如，可以从指示105计算或得出。
75.最后，发送设备100用于发送加扰种子104的指示105，然后，即，在发送指示之后，将经加扰和编码的数据单元106直接或间接发送至接收设备300。
76.图2示出了根据本发明实施例的相应方法200，该方法200可以相应地由图1的发送设备100执行。方法200用于支持harq，尤其是用于wi
‑
fi。
77.方法200包括：步骤201，使用fec编码102对至少一个数据单元101进行编码；步骤202，基于加扰种子104，对编码的数据单元103进行加扰；步骤203，提供从加扰和编码的数据单元106中分离出的加扰种子104的指示105；以及步骤204：发送加扰种子104的指示105，然后发送加扰和编码的数据单元106。
78.图3示出了根据本发明实施例的接收设备300。接收设备300用于支持harq，特别是用于ieee 802.11/wi
‑
fi的harq，即，设备300可以是支持harq的802.11标准接收设备。
79.接收设备300用于从发送设备100接收加扰种子104的指示105，然后，即，在接收到指示105之后，接收从加扰种子104的指示105中分离出的至少一个加扰和编码的数据单元106。发送设备100就是图1所示的设备。
80.接收设备300还用于基于从加扰种子104的指示105确定的加扰种子104，对加扰和编码的数据单元106进行解扰，以便获得至少一个编码的数据单元103。解扰可以由解扰器执行，例如，被传统的接收器提供的解扰器。
81.此外，接收设备300用于使用fec解码301来解码编码的数据单元103，以获得至少一个数据单元101。数据单元101也可以是mpdu，更多数据单元101可以是a
‑
mpdu或ppdu。fec解码301可以由布置在执行解扰的解扰器之后的传统的fec解码器来执行。
82.图4示出了根据本发明实施例的相应方法400，该方法400可以相应地由图3中的接收设备300执行。方法400用于支持harq，尤其是用于wifi。
83.方法400包括：步骤401，接收加扰种子104的指示105，然后接收从加扰种子104的指示105中分离出的至少一个加扰和编码的数据单元106；步骤402，基于从加扰种子104的指示105中确定的加扰种子104，对加扰和编码的数据单元106进行解扰402；步骤403，使用fec解码301对编码的数据单元103进行解码。
84.在下文中，提供了关于上述设备100和300的更多细节，分别与方法200和400相对应。具体地，提出了用于实现本发明实施例的两个主要方面的不同方案，即：
85.首先，与传统的发送器相比，发送装置100中fec编码102(fec编码器)和加扰(加扰器)的位置/顺序的切换，即，加扰器位于fec编码器之后以对数据单元的编码的位进行操
作。同样，与传统的接收器相比，接收设备300中的解扰(解扰器)和fec解码301(fec解码器)的位置/顺序的切换，即，解扰器位于fec解码器之前，以便解扰器对数据单元101的编码位进行操作。
86.其次，将加扰种子104的指示105(例如，通常被使用的service字段)从数据单元101中分离。也就是说，指示105或者被提供在与数据单元101不同的传输部分中，或者被编码和/或调制为与数据单元101不同。
87.由于优选地加扰种子104在每次(重新)传输时都改变，同时仍发送相同的码字(直至冗余版本)，因此发送设备100中，加扰基于数据单元101的编码位操作。这允许接收设备300上的llr(“软位”)在合并之前被解扰。对于bcc和ldpc都是如此。因此，加扰种子104的指示105(例如，service字段)被数据单元101分开提供。发送设备100在数据单元之前向接收设备300指示105加扰种子104。
88.现在描述用于指示加扰种子104的第一选择。具体地，一种非常简单的方案是从其当前位置(在数据部分之前)去除指示105(例如，整个service字段)，并将加扰种子指示105移动到phy前导码。即，发送设备100可以用于将加扰种子104的指示105包括在phy前导码中，并且相应地，接收设备300可以用于从phy前导码中提取加扰种子104的指示105。phy前导是传输中与数据部分(一个或多个数据单元)不同的部分。
89.例如，可以在sig
‑
a内(对于所有sta)或在sig
‑
b内(对于每个sta)指示105加扰种子(可以是7位)。这意味着发送设备100可以用于将加扰种子104的指示105包括在sig
‑
a字段或sig
‑
b字段中，并且相应地，接收设备300可以用于从发送设备100接收到的sig
‑
a字段或sig
‑
b字段中提取指示105加扰种子104。这是简单的方案，但是需要一些开销。
90.或者，可以使用现有字段(例如，代表sta的sta
‑
id和l
‑
sig长度的sta的sta
‑
id和sig
‑
b循环冗余校验(cyclic redundancy check，crc)的位的某种组合，7个最低有效位(least significant bit，lsb)，长度为l
‑
sig)，以便(例如，使用预定义的配方(因此，对于发送设备100和接收设备300都是已知的))生成一个新的(例如，伪随机加扰种子104)。即，发送设备100可以用于基于一个或多个信令字段的预定位来定义加扰种子104的指示105，并且接收设备300可以被相应地用于从发送设备100接收到的一个或多个信令字段的预定的位中得到的加扰种子104的指示105。
91.现在描述用于指示加扰种子104的第二选择。具体地，指示105(例如，service字段)可以保持原样并且被保持在常规位置上，但是可以被与发送设备100中的数据单元101分开地编码和/或调制，使得接收设备300可以与(一个或多个)数据单元分开地对其进行解码和/或解调，可以获得解扰种子104，并且可以立即将在llr上使用。
92.例如，可以使用bcc编码。如果使用bcc(并因此使用viterbi(维特比)解码)，则可能需要附加指示105(例如，service字段或种子信息)，以确保viterbi解码器具有足够的深度。
93.现在描述用于指示加扰种子104的第三选择。具体地，指示105(例如，service字段)可以保持原样并且被保持在常规位置上，但是可以被与数据单元101分开地编码和/或调制。例如，为了确保在最大鲁棒性，可以使用带有某些分组码编码(例如，速率1/2)的bpsk调制，而不管用于数据单元101的调制和编码方案(modulation and coding scheme，mcs)。因此，指示105(service字段)始终使用非鲁棒性的方案进行编码和调制。
94.这意味着分配给指示105(例如，service字段)的音频数始终是固定的，因此很容易计算数据单元101、ldpc参数(缩短/打孔/重复)、前fec(pre
‑
fec)位等所需的音频数。可以使用简单的分组码。例如，可以使用编码率为1/2的系统线性分组码，其中加扰种子104被附加有1位(使其变为8位)，并且hadamard码可以用于生成矩阵500，如图5所示。奇偶校验矩阵在图7中示出。
95.已经结合各种作为示例的实施例以及实施方式描述了本发明。然而，通过研究附图、本公开和独立权利要求，可以通过本领域技术人员和实践要求保护的发明理解和实现其他的变型。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中记载的几个实体或项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能在有利的实施方式中使用。