具有自动重复请求的分组化信息接收方法

专利名称：具有自动重复请求的分组化信息接收方法
技术领域：
本发明涉及分组化通信系统，具体涉及在执行混合ARQ协议的无线CDMA系统的反向链路上的通信。
背景技术：
长期以来已经认识到，数字通信系统的数据吞吐量会受到噪声、干扰的限制，并且至少是在无线环境中会受到称为衰退的物理信道效应的限制。为了阻遏这些效应，通常习惯于以编码的形式发送数据，从而即使存在一些错误的信息，代码中的冗余信息也使得可能进行解码。这些代码中的某些被设计为使得接收机能够使用称为循环冗余码校验(CRC)的操作来校验检测到和解码的数据序列。如果CRC成功，则认为已经成功地接收到了数据序列。
在分组化通信的环境中，已知多种接收机将根据其来请求错误分组的重发的过程。在至少一些这样的过程中，使用来自原始分组和重发的分组两者的信息进行解码。
在无线CDMA通信的环境中，用于请求错误分组的重发的某类协议被称为混合ARQ(自动重复请求)或HARQ。根据HARQ的已知技术，接收机例如通过执行CRC来进行校验，用于成功解码接收的数据序列。如果解码成功，接收机向发射机发送称为ACK的肯定确认信号。另外或者可选地，如果解码不成功，接收机发送称为NACK的否定确认信号。所述NACK，或者可选地在指定的时间没有ACK，提示发射机重发错误分组。
各种可选协议包括在HARQ技术的广泛分类中。一种这样的协议是增量冗余(IR)。根据IR协议，将要发送的多个位的每个分组化序列称为“子分组”。如果第一子分组的CRC校验失败，则接收机请求重发。重发的子分组是新的子分组，包含与第一子分组相同的消息信息，还包括作为解码辅助的大量的冗余位。一般地，至少还有一个子分组可用于重发，包含比前一子分组还要多的冗余位。
在IR协议的实践中，至少在例如符合CDMA2000 RevD标准的所述CDMA系统的反向链路上，在每个子分组的前面加上或者其伴随有识别子分组的格式的控制信号。以索引形式传送格式信息，如果正确接收到格式信息则从多样的可用格式中正确识别特定选择。对格式的认知尤其告诉接收机，在将要接收的特定子分组中希望接收到什么级别的冗余。
将能够理解，为了正确地解码子分组，接收机正确接收格式索引是很重要的。至少是CDMA领域中的一个挑战是增大接收所述控制信息的可靠性。具体地，增大所述可靠性而不以系统容量为代价向控制消息分配额外的功率是有利的。

发明内容
通过称为SPID的索引来识别给定子分组中的冗余级别。从在发送的子分组之前或与之伴随的格式索引中容易地推断出SPID。具有最小的冗余的子分组的SPID为0，具有次高的冗余量的子分组的SPID为1，等等。通常，存在三个级别的冗余，SPID值分别为0，1和2。
我们已经认识到，下面的事实对于格式索引的可靠接收具有重要的实践意义ACK(或NACK)消息的最近历史限制将要接收的下一个SPID的可能的值。也就是说，如果(例如)接收机用ACK确认最后一个子分组，假设由发射机正确地理解了该确认消息，则下一个SPID必定具有数值0或NULL(NULL表示没有发送信息)。另一方面，如果最后的两个确认消息是ACK-NACK(以该顺序)，则下一个SPID必定是0，1或NULL。如果最后三个确认消息是ACK-NACK-NACK(以该顺序)，则下一个SPID必定是0，1，2或NULL。
上述事实的实践意义是在试图将接收的格式索引与已知的候选索引中一个进行匹配的接收机中，可以使用最近的确认历史来限制需要考虑的候选项的数目。因此，可以更加可靠的进行格式索引的接收。
因此，本发明的一个实施方式是一种用于处理接收的消息信息的子分组的方法，其中子分组具有多样的可能格式之一，为了接收机成功解码子分组，接收机必须知道多样的可能格式中适当的一个。该方法包括除了消息信息之外，接收格式索引；以及将接收的格式索引与多样的已知格式索引中的一种相匹配。通过在候选索引的搜索集上搜索最佳匹配来执行所述匹配步骤。所述方法还包括计数自最后一次成功解码子分组之后被不成功地解码的期望的子分组；以及使用作为结果的计数来限制包括在搜索集中的候选索引的数目。如果一个子分组是在给定的时隙中待收，则该子分组是“期望的”。如果(特别是)接收到错误的子分组或者如果实际上没有发送子分组，则解码尝试可能会不成功。
所述方法还包括解码接收的消息信息的子分组。在已经通过匹配步骤的结果指出将要解码的子分组的格式的假设下执行解码。
在本发明的特定实施方式中，通过CDMA系统的基站在数据信道上接收子分组，在不同于数据信道的控制信道上接收格式索引。


图1是图解说明的实施方式中适配用来实现本发明的CDMA基站接收机的功能块图。
图2是例如在图1的接收机中执行的说明性检测处理的流程图。
具体实施例方式
本发明的原理一般应用于网络中的分组化通信，在其中分组等可以经历重复发送的请求，并且在其中原始分组的重复发送可以包括原始分组中不存在的冗余位。所述网络可以是(不限于)光学、有线、或无线网络。
为了说明的目的，下面我们将描述在无线CDMA网络中、在反向链路或数据分组从移动站向基站的“上行链路”传输环境中的本发明的一个实施方式。下面将要提到的各种协议与标准CDMA2000 RevD相关。与此处采用的术语相一致，我们使用术语“子分组”来表示经历重发、具有不同数目的冗余位的分组化的数据序列，或者表示作为所述重发的结果的分组化的数据序列。
参见图1，在CDMA2000基站上使用的一个接收机包括控制信道检测级10和数据信道检测级20。在控制信道的反向链路上发送控制信息，所述控制信道一般来说不同于在其上发送用户信息的数据信道。控制信息包括位序列，例如在CDMA2000中为6位，其索引指明用于对应的子分组的多样的可能格式中的一种或者“帧”。我们将这样的索引称为“格式索引”。在图1中通过参考数字30和标记为“接收的帧索引信息”的相关框指示了格式索引。下面将描述可能的帧索引的示例性设定。
可能从基站得到错误形式的格式索引。此处将得到的格式索引，即在任何数据恢复和错误校正之前得到的格式索引称为“测量的索引信号”。检测级10的一个任务是将测量的索引信号与来自多样的候选格式索引中的一个选择进行匹配。这是通过例如后验最大似然性检测来进行的找出使值Pr(x|y)最大化的候选索引x，其中y是测量的索引信号，上面的数学表达式读作“x给定y的概率”。在图1中通过参考数字40和标记为“选择的格式索引”的框来指示由检测级10选择的索引。
将会理解，为了使用户数据在基站被可靠地解码，选择的帧索引必须可靠地匹配由移动站发出的那些。为了提高可靠性，也可以使帧索引信息经历重发请求。但是，这增大了复杂性并因此增大了基站的接收机的成本。提高可靠性的另一方法是增大帧索引信息的发送功率。但是，一般地，获得用于控制信道的功率的增大是以牺牲用于数据信道的功率为代价的，并往往减小数据信道的吞吐量。本发明的一个优点是其使得帧索引信息更可靠，而不需要重发信息并且不重新分配在数据信道和控制信道之间的传输功率。
再次转到图1，将会看到提供所选择的索引40作为到检测级20的输入。此外输入到检测级20还有在数据信道上接收的当前子分组50。检测级20的一个任务是从子分组50恢复解码的数据60。为了应用用于解码子分组50的适当算法，检测级20需要知道子分组的格式，包括冗余度以及在CDMA2000中数据传输率和存在或不存在功率提升。所有这样的格式信息是通过所选择的索引40传递的。
由检测级20执行的多种功能中的一种是CRC校验，对解码的子分组执行该CRC校验以检测在恢复的数据中是否存在错误。如果CRC校验成功，即没有检测到错误，则在某些方案中检测级20将发出ACK消息，该ACK消息被发送到发送移动站，以便指示已经成功地接收到子分组。如果CRC校验失败，即检测到错误，则在某些方案中检测级20将发出NACK消息，该NACK消息向发送基站指示没有成功地接收到最后发送的子分组。在接收机的某些方案中，只发送一个确认信号70--ACK或NACK中的任意一个。在第一个例子中，从在给定的帧中不存在ACK推断出NACK。在另一个例子中，从在给定的帧中不存在NACK推断出ACK。
根据上述的HARQ-IR协议，移动站可以用重发的子分组来响应实际的或者推断出的NACK。移动站将重发多达规定数目的子分组。在CDMA2000中，这一数目是2。也就是说，给定的数据块将导致最多三个子分组原始的和两个重发的子分组。在发生又一个NACK信号的情况中，将认为子分组是不可恢复的。
在接收到重发的子分组的情况中，检测级20将倒退到在前的子分组，并且将使用来自原始子分组的信息和来自任何插入子分组(intervening subpacket)的信息，以便解码当前子分组。
如所指出的，对于每个子分组存在多样的可能的格式，每种这样的格式具有其自己的格式索引。表1列出了在CDMA2000中可用的格式。如将从表格中所看到的，总共有57种格式，具有相应的索引0-29和32-58。索引30、31以及59-63是保留的。将会看到，表格被分成三列，每一列对应于一个不同的SPID。SPID00表示原始的子分组，通常具有最小的冗余度。SPID01表示第一次重发的子分组，通常具有中间的冗余级。SPID02表示第二次重发的子分组，通常具有最高的冗余级。
表1

在所述表格的每一列中，具有十种对其不存在功率提升的格式，以及九种对其存在功率提升的格式。这些格式中的每一种的特征在于数据传输速率，该速率从19.2kbps变化到1.3Mbps。通过被称作SDU大小的参数来指示所述数据传输速率。
分别在按时间排列的控制和数据信道上与子分组同时地发送包括有数据传输速率说明的SPID信息。
在这一点上应当注意，发送的格式信息通常包括用于格式索引的五位，用于提升指示符的一位，以及称为MSIB的第七位，用于指示当前数据速率对于移动站是否为可接受的。通常通过交换(flip)(或不交换)其他六位来传达MSIB。交换这些位不会引起不清楚，因为这一交换是在数据块码足够大以便解决任何可能的不明确的环境中进行的。
还应该注意，无效假设(在表1的每一列的底部表示为“NULL”)是除了上述的那些之外又一个候选控制信道消息。在无效假设下，移动站不在控制(或数据)信道上发送任何信息。
按照惯例，图1的接收机的检测级10搜索全部57个索引，以找到与测量的索引信号的最佳匹配。但是，如果考虑新近的确认信号，则可以排除某些索引作为候选索引，并且因此可以缩小搜索。以这种方式缩小搜索减少了从测量的索引信号恢复正确的格式索引的错误概率。
例如，考虑接收机只发出肯定确认(ACK)信号和使得否定确认(NACK)通过推断得出。如果确认了最后的子分组，即刚好在当前的子分组之前的子分组，则可以假设当前子分组(如果存在)为新数据块的原始发送。如果那样，接收机只需要在表1中标题为“SPID00”的列上进行搜索。所述搜索应当包括NULL作为候选之一。
如果最后的两个子分组为确认和未确认(按照该顺序)，则当前子分组(如果存在)可以是原始发送或第一次重发。具体的，如果在最后的时隙没有发送子分组，则其可以是原始发送。无论如何，自最后的ACK只出现了一个未确认消除了当前分组是第二重发的可能性。因此，接收机只需要在表1的标题为“SPID00”的列和标题为“SPID01”的列上进行搜索。
如果最后的两个子分组都没有被确认，则当前子分组(如果存在)可以是原始发送、第一次重发、或第二次重发。如果那样，接收机需要搜索表1中的全部三列。
返回到图1，将会看到，提供通过参考数字80指示的、来自在前的两个子分组的确认位，作为到检测级10的输入数据。
现在将参考图2更加详细地描述检测级10中的检测处理。如在框90中看到的，检测器读取测量的索引信号，还读取由检测级20响应于刚好在当前子分组之前的两个子分组而发出的确认信息。在决定块100，如果时间上最接近的在前子分组得到确认，则控制定向到搜索块130。假如这样，如在块130中指示的，搜索限定到SPID为00的那些格式。如在数据块120中指示的，这一搜索采用测量的索引信号作为输入数据。
返回到决定块100，如果时间上最接近的在前子分组未被确认，则控制定向到另一搜索块110。如果时间上次接近的在前子分组(即，两个在前子分组中的前者)得到确认，则控制定向到搜索块140，其中搜索限定到SPID为00或01的那些格式。如果时间上次接近的在前子分组未被确认，则控制定向到搜索块150，其中对所有格式进行搜索。搜索块140和150采用测量的索引信号120作为输入数据。
图2的处理被容易地扩展到在其中允许三个、四个或更多重发的情形。例如，通过为所允许的每个更多的重发添加附加决定块和附加搜索块容易地修改图2的流程图。
一般地，当所允许的重发的最大数目是NMAX时，搜索集合可以被分割为NMAX+1个子集，其分别包含用于原始发送(N＝0)的格式索引和用于第N个重发的格式索引，N＝1，K，NMAX。对于匹配格式索引的每个搜索可以限定到下述子集对于那些子集，N至多是自最后的成功解码尝试后的解码尝试失败的次数。
尽管在上面提供的示例中的基站只发出ACK信号并使得NACK通过推断得出，但是应当清楚，当相反地发出NACK信号并推断出ACK时，应用相同的原理。
图2的处理被容易地扩展为提供序列检测。在序列检测中，与当前的消息共同地估计出最后一个、两个和多个控制消息，作为控制消息序列。这给出了对其执行最大似然性估计的较长数据序列的优点。
例如，考虑由最后的消息和当前消息组成的、深度为2的序列。如果刚好在最后的控制消息之前存在成功的解码尝试，则对于最后的消息的搜索空间限制在表1的第一列，对于当前消息的搜索空间仅仅限制在前两列。事实上，当前消息的搜索空间受到非常严格的限制，因为重发必须保持与在前的传输相同的SDU大小(其指示数据传输速率)和提升指示符。因此，整个序列的搜索集合是下面的两个集合的并集{在其中第一项是NULL并且第二项来自表1的第一列的那些序列}∪{在其中第一项来自所述表的第一列并且第二项在该表的第二列但是在与第一项相同的行上的那些序列}。
本领域的技术人员将会理解，上面关于深度为2的序列示出的序列搜索原理可以容易地扩展到任意大的深度的序列。
权利要求
1.一种在接收机中执行的解码方法，该接收机被配置用来接受涉及输入数据序列(50)的格式信息、用来在每个输入序列的尝试解码(20)中使用格式信息、和如果接收到并且成功解码在给定时隙中期望的输入序列则用来发出肯定确认信号(70)、或者如果解码期望的序列失败则用来发出否定确认信号(70)、或者用来发出所述两种类型的确认信号，所述方法包括步骤接收适合于当前输入序列的当前格式(30)消息；在候选格式索引的搜索集中搜索根据匹配准则最佳匹配格式消息的索引(40)，并选择所述索引；和使用对应于所选择的索引的格式信息来解码当前输入序列；其特征在于在搜索步骤之前，读取响应于最近的两个或多个期望的输入序列的解码或尝试解码而发出的确认信号，并且如果所述确认信号满足适当的条件，则将搜索限定到少于候选集中的所有索引。
2.如权利要求1中所述的方法，其中将搜索集分割为NMAX+1个子集，分别包括用于原始发送的索引和用于第N次重发的索引，N＝1，K，NMAX，其中N＝0表示原始发送，NMAX是大于N的整数；和利用最后N个接收到的输入序列执行解码当前输入序列的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括计数自最后一次成功的解码尝试之后发生的、解码期望的序列的失败尝试的数目；和对于匹配格式索引的搜索限制在那些N小于或等于所述失败尝试的数目的那些子集。
4.如权利要求3所述的方法，其中不考虑失败的尝试的数目，对于匹配格式的搜索包括NULL作为可能的结果，其中NULL表示没有发送格式索引。
5.如权利要求4所述的方法，其中NMAX＝2；如果成功地解码了最后的输入序列，则仅对NULL和用于原始发送的索引执行搜索；如果失败尝试的数目为1，则仅对NULL、用于原始发送的索引、和用于第一次重发的索引执行搜索；和如果失败尝试的数目为2，则对NULL、用于原始发送的索引、和用于第一次和第二次重发的索引执行搜索。
6.如权利要求1所述的方法，其中通过后验最大似然性检测执行所述搜索。
7.如权利要求1所述的方法，其中接收机位于无线通信系统的基站中。
8.如权利要求7所述的方法，其中接收机在无线系统的控制信道上接收格式信息，并且接收机在无线系统的、区别于控制信道的数据信道上接收输入序列。
9.如权利要求1所述的方法，其中在与由最后一个或多个格式消息和当前格式消息组成的序列相匹配的两个或多个格式索引的序列上执行对于匹配格式索引的搜索。
10.如权利要求9所述的方法，其中通过下述方式来限制对于匹配格式索引的搜索要求任何重发必须具有与在前的发送相同的数据传输速率，并且当且仅当所述在前的发送具有功率提升时才具有功率提升。
全文摘要
本发明公开一种在接收机中执行的解码方法，该接收机被配置用来接收涉及输入数据序列的格式信息、用来使用在每个输入序列的解码中的格式信息、以及如果成功解码输入序列则用来发出确认信号。所述方法包括接收适合于新的输入序列的格式消息；在格式索引的候选集中搜索最佳地满足用于匹配所述格式消息的准则的索引；以及选择给出了最佳匹配的索引。在搜索之前，接收机读取响应于最近的输入序列的解码或尝试解码而发出的确认信号。如果所述确认信号满足适当的条件，则将搜索限定到少于候选集中的所有索引。在解码新的输入序列时使用对应于所选择的索引的格式信息。
文档编号H04L29/08GK1697355SQ20051006876
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月12日 优先权日2004年5月13日
发明者弗朗西斯·多米尼克, 孔红卫, 艾舒克·A.·蒂库 申请人:朗迅科技公司