专利名称：按照混合arq法进行数据传输的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，尤其是移动无线电系统中按照混合ARQ法进行数据传输的方法和相应的实施装置。
背景技术：
尤其对于移动无线电系统，常常提议采用所谓的分组接入方法或者说面向分组的数据连接，因为流行的报文类型往往具有非常高的突发因子，从而只存在由长的静止时段间断开的短的有效时段。在此情况下，其中面向分组的数据连接可能会比其它的有连续的数据流的数据传输方法显著地提高效率，因为具有连续的数据流的数据传输方法中，在整个通信关系中保持曾经划分的资源，例如载波频率或者时隙，这就是说在不进行数据的时刻也保持占据资源，从而该资源不能够供其它的网络用户使用。这导致没有优化地利用移动无线电系统的紧张的频谱。
未来的移动无线电系统，例如根据UMTS移动无线电标准(“通用移动无线电系统”)，要提供许多不同的业务，其中除了纯粹的语音传输外，多媒体的应用越来越重要了。随之出现的不同传输速率的业务多样性要求对未来的移动无线电系统的空气界面非常灵活的接入协议。在此证实面向分组的数据传输方法是非常适合的方法。
与UMTS相关地，对面向分组的数据连接中提出的所谓的ARQ方法(“自动重复请求”)。其中在接收方对从发射机向接收机传输的数据分组在其质量方面检验其解码。如果接收的数据分组出错，接收机就请求从发射机重新传输该数据分组，也就是说，发射机向接收机发射重复的数据分组，它与以前发射的并且出错的接收了的数据分组相同或者部分相同(视重复的数据分组含与原来的数据分组相同的数据的多少程度，称为完全重复或者部分重复)。在对UMTS移动无线电标准提出的ARQ方法方面在数据分组中既设有数据传输也设有所谓的标题信息的传输，其中标题信息还具有用于进行出错检验的信息，例如CRC位(“循环冗余检验”)，并且可以编码用于纠错(所谓的FEC，前向纠错)。
根据当前的UMTS规格的提议，本发明提出一种所谓的混合ARQ方法，也称为“增量冗余”ARQ方法。与上述的常规ARQ方法的主要区别是，在接收机中采用有相同信息起源但是有不同的信道代码多个数据分组进行编码。就是说解码多个具有相同的信息起源的数据分组并且分析直到原传输的数据分组在接收机中解码为无失误的为止。与前述的ARQ方法相反，在混合ARQ方法中重复的数据分组(也称作“再发射”)典型地不与原发送的数据分组相同。
在图3中示出对根据UMTS标准化的当前状态讨论的混合ARQ方法的信号处理。
如图3所示，把传输信号的产生分成本来数据的处理和标题信息的处理。在标题方把功能方框3产生的标题信息传输到功能方框12，功能方框12致力于把应当用同一个无线电包发射的所有数据分组的全部标题汇集成单个的标题(所谓的“标题级联”。功能方框13向由此得到的标题信息CRC位添加误码识别符。接着由功能方框14输送信道代码并且由功能方框15对这样得出的位流进行速率匹配，交织器16起把输送到该交织器的符号和位按确定的方式和方法进行安排并且在时间上加以扩展的作用。由交织器16发出的数据块由功能方框17划分到单个发送帧或者说无线电帧(所谓的“无线电帧段”)。
在数据方同样地设有添加CRC位用的功能方框4。功能方框5用作，按总是可以从信道编码器进行限制到一定的位数的编码的方式，把向信道编码器输送的数据分裂开。
通过由信道编码器6进行的信道编码对本来要发射的数据添加冗余的信息。这导致多个相继发送的数据分组包括具有相同信息起源的位。在混合ARQ方法中(根据所谓的II型和III型)中接收机错误接收或者错误解码数据分组时不再由发射机向接收机再次发送同一数据分组，而是发射机传输至少部分的位与原来传输的数据中含有的位有相同的信息起源的数据分组。接收机可以通过共同地分析具有相同的信息起源的所有数据分组，重新地获得具有较高质量的原发送的信息。
对于实施前述混合ARQ方法要求通过发出接收机的相应请求从相同的信息起源产生具有进入原发送的数据分组和相应的重复数据分组的“增量冗余”(所谓的“冗余选择”)。为此，在信道编码器6后设有相应的由作为控制层的功能块3控制并且在信道编码后进行相应的位选择的功能块7。以此方式由功能块7依据功能块3进行的控制选择在第一分组以及在重复数据分组中有待发送的位。
由功能块7给出的数据输送到功能块8，功能块8通过选取和摈除各别位(所谓的划点)或者重复个别位(所谓重复)调节数据流的位速率。由续后的功能块9可以对数据流添加所谓的DTX位(“间断传输”)。此外在数据方还设有承担与标题方设置的功能块16和17相同功能的功能块10和11。
最后由功能块18把在相应存在的物理传输信道或者发射信道上反映或者多路复用(所谓的“多路复用”)在数据方和标题方上发出的位。
对尽可能高效率的混合ARQ方法或者说“增量冗余”ARQ方法尽可能地把不同的数据重复包的FEC代码选择得使这些数据分组一般地彼此具有很小的相同性或者说相符性。这尤其是在UMTS因为对各个传输信道实施的信道编码和数据匹配的高度灵活性而成问题，尤其是因为信道编码不能专门地在其效率方面优化。在这种情况下，还有其它的因素起重要的作用，例如存储要求实施算法的复杂性，其中尤其涉及在移动台方实施的算法。
总之在参照图3说明的混合ARQ方法存在有尽可能有利地编码原发送数据分组以及可能出现的一或多个后续发送的重复数据分组以达到尽可能高的品质因数的问题。
发明内容
因此本发明的任务在于提出一种根据混合ARQ法进行数据传输的方法以及相应配备的装置，借以以较高的灵活性和较好地利用可能的编码收益实现混合ARQ法的原则，而不明显地提高复杂性及存储要求。
根据本发明，所述的任务通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求23的装置完成。从属权利要求相应地定义本发明的有利的实施形式。
本发明的基本思想在于，把图3中所示的功能块7和8综合成冗余选择(“冗余选取”)速率匹配(“速率匹配”)，从而进行高效率的编码。其中用进行位分离以产生多个(不同编码的)带有后接的位集合的并列的位流的结构取代图3中所示的混合ARQ结构的功能块7和8。对所述的不同位流进行相互分开的速率匹配。以此方式在编码时达到较高的灵活性。对每个要传输的数据分组或重复的数据分组可以优选按比例地结合不同的并列数据流。这尤其可以有利地用于位重复时。
根据本发明提出的方法及相应的装置的优点是较高的灵活性和较充分地利用可能的编码收益，其中还可以达到较少基于重复的速率匹配而不显著地提高复杂性及(尤其是执行交织所需要的)存储需要。
在从属权利要求中说明本发明的优选实施例，尤其是根据本发明实施的位分离或位集合的方式和方法以及对从位分离得到的各个不同的位流的速率匹配。
下面参照附图借助于移动无线电系统中的面向分组数据传输的优选实施例详细地说明本发明，然而，在此本发明当然并不局限于移动无线电系统，而是可以普遍地用于其中设有用于数据传输的混合ARQ方法的各种各样的通信系统。
图1示出说明根据本发明的特定面向分组混合ARQ法进行的信号处理图示，图2示出说明移动无线电系统中的通信的图示，而图3示出说明常规的面向分组混合ARQ法进行的信号处理图示。
具体实施例方式
如上所述，例如如图2所示，下面着手于，借助本发明在移动无线电系统中实现面向分组的数据传输。在此图2中举例示出在基站与移动无线电系统，例如UMTS移动无线电系统，的移动台2之间的通信。从基站1向移动台2的信息传输通过所谓的“下行链路”信道DL进行，而从移动台2向基站1的信息传输通过所谓的“上行链路”信道UL进行。下面举例地借助于从基站1向移动台2的面向分组的数据传输，也就是说借助于“下行链路”信道的面向分组数据传输来说明本发明，然而，在此本发明也可以类似地用于通过“上行链路”信道的数据传输。此外下面类似于图3借助于在相应的发射机中实施的信号处理措施说明本发明，在此要注意的是，为了分析以此方式在发射机方处理的数据，要求在相应的接收机中以相反的顺序进行进行相应的信号处理，从而本发明不仅涉及发射方，而是也涉及接收方。
图1中示出根据本发明的混合ARQ方法要用数据分组传输的数据和标题信息的信号处理。本发明主要涉及数据部分的处理，从而在图1中示出的涉及标题部分的功能块12-17，与图3所示的功能块12-17相应。同样地图1中示出的功能块3-6以及9-11和18与图3所示的相应功能块对应，从而这些功能块的任务和功能可以参阅图3的以上说明。
如由图1可见，在图3中示出的功能块7和8由新的功能段19取代。该功能段19含有功能块20，它取决于由功能块3进行的控制把由串联的信道编码器6给出的编码的位划分为至少两个并列的位流，它们是相应地是分开地，也就是说彼此是独立地，进行速率匹配。在图1中就此方面示出三个位流，其中对每个位流各设一个功能块21-23用于进行速率匹配，也说是就用于各个位的划点或者重复。以此方式，出现多个不同地编码的并列的位流，这些位流被输送到另一个功能块24中。该另一个功能块24的任务是，把并列的位流中的各个位聚集到由功能块20为位分离，也就是为了划分到各个并列的位流采用的同一个序列中。以此方式保证在速率匹配后保留下的位的序列全部都不改变。
如果对每个数据分组都独特地选择这种多个并列的位流，根据图1所示的信号处理可以转变为图3所示的信号处理。然而明显地，借助于图1所示的信号处理可以在编码时得到较高的灵活性。尤其是可以按比例地相互组合对每个数据分组不同的并列位流，其中可以把此特别有利地在位重复时使用。从而例如可以取代于如图3所示的对唯一位流纯粹的重复编码进行传输，在图1所示的信号处理中不改变位流A，也就是说不进行速率匹配，其中同样地可以用在图1中所示的进行了相应的速率匹配的位流B以补充其余的发送信号。尤其是可以用对于N号的数据分组及重复数据分组只使用位流1至N的位的方式，选择把信道编码位流划分成各个位流A-C。根据图3所示的现有技术这是不可能的，并且只有通过根据本发明提出的原理才能实现的，例如图1所示。该实施变例的优点是，在接收机中对于接收第N号重复数据分组只须预留N个位块的存储器，因为事先知道接收的数据只由N个位块产生。稍为普遍性地还可以提出一种方案，其中为重复数据分组1至N采用的位块的数量单调增加或者甚至严格单调地增加。
下面说明由功能块20及24进行的位分离及位集合以及功能块21-23进行的速率匹配的实施例。
在由功能块21和22以及可能的情况下由功能块23进行的并列的速率匹配模式方面，可以提出，按以下方式进行选择由共同的功能段执行那些与图3中所示的功能块7和8根据当前的规格标准执行的功能等效的功能。
同样地在进行重复时可以这样地用多于两个并列的位流A-C中的数据补充数据分组100％地不改变传输一个位流或者分流的位，而另一个位流或者分流的位填其余的数据。根据本发明的另一个实施例还可以这样地选择速率匹配模式在重复时用恰好两个并列的位流中的数据补充数据分组其中一个位流达100％地，也就是不改变地传输，而另一个位流填充其余的数据。
可以这样地选择功能块20和24的功能方式使要发送的原数据分组总是含有位流A的数据，或者，如果已经100％地传输位流A的数据时，含有位流B和A的数据。这样，对于第一重复数据分组优选地采用位流B的数据，或者，如果已经100％地传输位流B的数据时，采用位流B和A的数据。对于第二重复数据分组特别优选地采用位流C的数据，或者，如果已经100％地传输位流C的数据时，采用位流C和B的数据。
一般而言，目的在于通过组合在移动台2中尽可能地有效地利用存储器并且从而在其起源方面尽可能不严重地散布数据分组中的数据。此外，还应当可以在编码时利用尽可能高的收益。
下面说明在移动台2的存储要求方面的优化选择，其中下面说明实施例表示在存储要求与期待的高效性之间折衷。根据该实施例要重复的位只从其数据已经还按照如图3所示的现有技术传输了的分流或者位流中选取，从而避免高存储要求，尤其是接收机中的高存储要求。根据该实施例原数据分组只含有位流A的数据。第一重复数据分组含有位流B的数据，或者，如果已经100％地传输位流B的数据时，含有位流B和A的数据。在这方面该实例与上述的实施例相符。与上述的实施例不同的是，第二重复数据分组含有位流C的数据，或者，如果已经100％地传输位流C的数据时，采用位流C以及位流B和/或位流A的数据。
一般地有利的是，如果在恰好进行一个所要求的重复后用大致同样多的位传输位流A和B。在恰好进行二个所要求的重复后应当用大致同样多的位传输位流A、B和C。
当然所有的在本专利申请的范围内所述的实施例一般地也可以用于多于两个的重复。
根据本发明的另一个变例可以在通过信道编码器6编码后由不在初始安排传输的分流或者位流A-C只划点数据的较大的部分，因为通过后续的速率匹配本来这些位流中只选择要传输的位的一个较小的部分(典型地是例如10％)。因此，如果这些分流或者位流的90％的位立即消失是没有损害的。通过这种措施在中间级的功能块中相应地需要较低的存储位置，从而该变例主要目的是进一步降低存储要求。
上述的变例等效于下面说明的变例。取代选择随后达90％的划点的特定位流(例如位流B)，还可以输入两个位流而不是所述位流(例如位流B`和位流B``)，其中位流(B`)含有原位流(B)10％的位。
权利要求
1.按照混合ARQ法传输数据的方法，其中从发射机(1)向接收机(2)以数据分组的形式传输数据，包括以下步骤(a)在发射了一个数据分组之后存在接收机(2)的一个相应的请求时，从发射机(1)向接收机(2)传输至少一个重复数据分组，其中所述重复数据分组和原发射的数据分组包括具有相同的信息起源的位，(b)为了选择要在重复数据分组中传输的位，关于信道编码的位流进行位选择，和(c)把要在数据分组或者重复数据分组中传输的位进行位速率匹配，其特征在于，通过把信道编码的位流的位划分成至少一个第一位流(A)和一个第二位流(B、C)并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配的方式共同地实施步骤(b)和步骤(c)。
2如权利要求1所述的方法，其特征在于，在实施数据分组或重复数据分组的各自相应的位速率匹配之后把各个位流(A-C)的位重新相互组合。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，以对于数据分组或重复数据分组而言第一位流(A)的位不变而第二位流(B，C)的位被用于填充所述数据分组或重复数据分组的方式来选择用在第一位流(A)和第二位流(B，C)位速率匹配。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以对于数据分组或者重复数据分组而言不改变第一位流(A)的位，并且用第一和第二位流(B、C)的位填充数据分组或者重复数据分组的方式，选择用在第一位流(A)上的位速率匹配。
5.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，以原发送的数据分组含有第一位流(A)的位的方式，选择信道编码位流的位的划分。
6.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，以原始发送的数据分组包含第一位流(A)的位和第二位流(B)的位的方式选择信道编码位流的位的划分。
7.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，以重复数据分组包含第二位流(B)的位的方式选择信道编码位流的位的划分。
8.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，以重复的数据分组含有第二位流(B)的位和第一位流(A)的位的方式，选择信道编码位流的位的划分。
9.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，把信道编码位流至少划分成第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)，并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配，并且以如下方式选择信道编码位流的位的划分在原发射的数据分组和所述重复的数据分组之后发射的、具有与原发射的数据分组和所述重复的数据分组相同的信息起源的另一个重复数据分组含有第三位流(C)的位。
10.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，把信道编码位流的位至少划分成第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)，并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配，并且以如下方式选择信道编码位流的位的划分在原发射的数据分组和所述重复的数据分组后发射的、具有与原发射的数据分组和所述重复的数据分组相同的信息起源的另一个重复数据分组含有第三位流(C)和第二位流(B)的位。
11.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，以原发射的数据分组惟独含有第一位流(A)的位的方式，选择信道编码位流的位的划分。
12.如权利要求11和权利要求7或8所述的方法，其特征在于，把信道编码位流的位至少划分成第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)，并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配，并且以如下方式选择信道编码位流的位的划分在原发射的数据分组和所述重复的数据分组之后发射的、具有与原发射的数据分组和所述重复的数据分组相同的信息起源的另一个重复数据分组含有第三位流(C)的位。
13.如权利要求12和权利要求7或8所述的方法其特征在于，把信道编码位流的位至少划分成第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)，并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配，并且在原发射的数据分组和所述重复的数据分组之后发射的、具有与原发射的数据分组和所述重复的数据分组相同的信息起源的另一个重复数据分组含有第三位流(C)的位和第一位流(A)和/或第二位流(B)的位。
14.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，信道编码位流的位向各个位流(A-C)的划分，向各个位流(A-C)的划分所采用的位速率匹配和随后的各个位流(A-C)的组合以如下方式选择。在传输数据分组和重复的数据分组后传输第一位流(A)和第二位流(B)的至少近似相同多的位。
15.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，把信道编码位流的位至少划分成第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)，并且各个位流(A-C)分别进行分开的位速率匹配，并且信道编码位流的位向各个位流(A-C)的划分，向各个位流(A-C)的划分采用的位速率匹配以如下方式选择。传输原发射的数据分组、传输重复的数据分组以及传输具有与原发射的数据分组和所述重复的数据分组相同的信息起源的另一个重复数据分组以后，传输第一位流(A)、第二位流(B)和第三位流(C)的至少近似地相同多位。
16.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在采用相应的对所述位流(A-C)的位速率匹配之前，把其当时不比其它的位流首要地设在当时发射的数据分组或者重复的数据分组中传输的位流(A-C)的位，部分地从该位流(A-C)中去掉。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在采用相应的对所述位流(A-C)的位速率匹配之前，把其当时不比其它的位流首要地设在当时发射的数据分组或者重复的数据分组中传输的位流(A-C)的位的大约90％从该位流(A-C)消除掉。
18.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述的方法在移动无线电系统中实施。
19.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，只有在信道编码的位流的所有位都被选择的情况下，才通过相应的位速率匹配重复各个被编码的位。
20.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在按照用其把信道编码的位速率的位划分成所述各个位流(A-C)的次序来实施数据分组或重复数据分组的各自相应的位速率匹配之后把各个位流(A-C)的位重新相互组合。
21.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过把用于1号至N号重复数据分组的总数增加N的方式，选择信道编码位流向各个位流(A-C)的划分。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，以对于N号重复数据分组只采用1号至N号位流的位的方式，选择信道编码位流的位向各个位流(A-C)的划分。
23.按照混合ARQ法进行数据传输的装置，其中从所述装置(1)向接收机(2)以数据分组的形式传输数据，其中所述装置(1)被设计成在发射了一个数据分组之后，存在接收机(2)的一个相应的请求时，向接收机(2)传输至少一个重复数据分组，其中所述重复数据分组和原发射的数据分组包括具有相同的信息起源的位，其中所述装置(1)被设计成为了选择要在重复数据分组中要传输的位，关于信道编码的位流进行位选择，和所述装置(1)被设计成把要在数据分组或者重复数据分组中传输的位进行位速率匹配，其特征在于，所述装置(1)包括一个位分离装置(20)用于通过把信道编码的位流的位划分成至少一个第一位流(A)和一个第二位流(B、C)，所述装置(1)包括被分配给各个数据流(A-C)的位速率匹配装置(21-23)，以对各个数据流(A-C)分别实施一个分开的位速率匹配，和所述装置(1)包括一个位确定装置(24)用于把从各个位速率匹配装置(21-23)输出的各个位流(A-C)的位进行相互组合。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述装置(1)被设计成用于实施根据权利要求1-22之一所述的方法。
25.接收机(2)用于接收按照混合ARQ法以数据分组的形式进行数据传输的数据，其特征在于，该接收机(2)被设计成用于接收、解码和分析按照权利要求1-22之一所述的方法传输的数据分组及重复数据分组，以确定以数据分组传输的数据的信息内容。
全文摘要
为了在按照混合ARQ法进行数据进达到较高的灵活性，优选地在应用在移动无线电系统中时，提出把信道编码的位流划分到至少一个第一位流(A)和第二位流(B、C)，其中这些并列的位流(A－C)分别进行分开的位速率匹配，并且把由此得出的各个位流(A－C)的在最后再相互组合，以用数据分组或者接收方所要求的重复数据分组进行传输。
文档编号H04L1/08GK1790977SQ20051013404
公开日2006年6月21日 申请日期2002年2月6日 优先权日2001年2月19日
发明者J·米歇尔, B·拉尔夫 申请人:西门子公司