专利名称：用于在通信系统中发送和接收信号的装置和方法
技术领域：
本发明总的涉及用于在通信系统中发送和接收信号的装置和方法，具体地，涉及用于在通信系统中使用结构化低密度奇偶校验(LDPC)码来发送和接收信号的装置和方法。
背景技术：
下一代通信系统已经演化为分组服务通信系统。所述分组服务通信系统是一种用于向多个移动站(MS)发送脉冲(burst)分组数据的系统，被设计用于高容量数据传输。
已经为下一代通信系统提出了诸如混合自动重复请求(HARQ)方案和自适应调制与编码(AMC)方案的各种数据传输方案以增加数据吞吐量。为了支持HARQ方案和AMC方案，所述通信系统必须支持各种编码率。
一般地，下一代通信系统使用LDPC码与turbo码。众所周知，LDPC码在用于高速数据传输时表现出高性能增益，而且LDPC码有效地纠正由传输信道中产生的噪声所导致的错误，从而为数据传输可靠性的增长做出贡献。
图1是说明使用LDPC码的传统通信系统的框图。参照图1，所述通信系统包括信号发送装置100和信号接收装置150。信号发送装置100包括编码器111、调制器113、以及射频(RF)处理器115；而信号接收装置150则包括RF处理器151、解调器153、以及解码器155。如果信号发送装置100希望发送信息向量s，则将信息向量s提供给编码器111。编码器111使用预定编码方案将信息向量s编码为码字向量c(即，LDPC码字)，并将该生成的码字向量c输出到调制器113。其中，所述预定编码方案指LDPC编码方案。调制器113使用预定调制方案将码字向量c调制为调制向量m，并将调制向量m输出到RF处理器115。RF处理器115对从调制器113输出的调制向量m进行RF处理，并通过天线ANT将经RF-处理的信号发送到信号接收装置150。
信号接收装置150通过其天线ANT接收由信号发送装置100发送的所述信号，并将该接收的信号提供给RF处理器151。RF处理器151对该接收的信号进行RF-处理，并将经RF-处理的向量r输出到解调器153。解调器153使用与信号发送装置100的调制器113中使用的所述调制方案对应的解调方案解调从RF处理器151输出的向量r，并将已解调的向量x输出到解码器155。解码器155使用与信号发送装置100的编码器111中使用的所述编码方案对应的解码方案将从解调器153输出的向量x解码，并最终输出已解码的信号 作为复原的信息向量。
图2是说明传统LDPC码的奇偶校验矩阵的视图。参照图2，形成所述LDPC码的奇偶校验矩阵以使得将整个奇偶校验矩阵划分为多个块，并将置换矩阵映射到单独的块。这里将假定所述置换矩阵每个均具有Ns×NS的尺寸。
如图2中所示，将所述结构化LDPC码的奇偶校验矩阵划分为m×n块，并将置换矩阵映射到所述m×n块中的每个块。Pmn代表位于所述奇偶校验矩阵中的多个块当中的第m块行与第n块列彼此交叉的点上的置换矩阵。映射到每个块的所述置换矩阵将被称为“块矩阵”。在其中选择单位矩阵作为全部块矩阵的奇偶校验矩阵中，一旦确定了每个块的第一行中的非零元素的点，就确定了其余Ns-1个非零元素的点。因而，与其中不规则地选择非零元素的点所需的存储器容量相比，将用于存储关于所述奇偶校验矩阵的全部信息所需的存储器容量减少为1/Ns。
所述通信系统使用各种错误控制方案以增强系统可靠性，而混合自动重复请求(HARQ)方案是通过将所述错误控制方案当中的前向纠错(FEC)方案和自动重复请求(ARQ)方案的优点进行组合而得到的一种方案。HARQ方案(即，通过使用FEC方案纠正频繁产生的错误样式来减少重发的数量的一种方案)被分为三种类型I型、II型、和III型。现在将说明HARQ方案的所述三种类型。
图3是示意性地说明传统通信系统中的I型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。然而，在给出图3的描述之前，应当注意到，可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，图3中假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作。
参照图3，在I型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以相同的格式发送码字向量。也即，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置发送在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)。其中，假定码字向量(n，k’)的编码率是R0，而且由于码字向量(n，k’)是用turbo编码方案编码的，所以它包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分(P00，P01)。结果，在I型HARQ方案中，为初始发送和重发使用相同的编码率R0，因此发送相同的码字向量(n，k’)。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码以纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中编码码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中编码码字向量(k’，k)的操作对应。在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的否定应答(NAK)信息以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的应答(ACK)信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而重发其在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。从而，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量为止。
如上所述，由于所述信号发送装置在初始发送和后续重发中发送相同的码字向量，所以I型基于HARQ的信号发送和接收操作在不良信道状况下急剧地降低系统吞吐量。
图4是示意性地说明传统通信系统中的II型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。然而，在给出图4的描述之前，应当注意到，可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，图4中假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作。
参照图4，在II型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以不同的格式发送码字向量。也即，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。如果假定码字向量(n，k’)可支持的编码率为R0、R1、...、RL(其中R0＞R1＞...＞RL)，则所述信号发送装置在初始发送时发送码字向量(n，k’)(R0)，其中(n，k’)(R0)表示编码率R0下的码字向量(n，k’)。进一步，由于码字向量(n，k’)(R0)是用turbo编码方案编码的，所以它包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分(P00，P01)。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置仅将为码字向量(n，k’)(R0)准备的关于码字向量(n，k’)(R1)的附加奇偶校验向量P1发送给所述信号接收装置，其中该码字向量(n，k’)(R1)是与初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的码字向量。码字向量(n，k’)(R1)包括映射到所述信息向量和奇偶校验部分(P00，P01)的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P1。结果，所述信号发送装置在重发时仅将奇偶校验部分P1发送到所述信号接收装置。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码以纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中编码码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中编码码字向量(k’，k)的操作对应。
在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的NAK信息以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的ACK信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而仅重发添加到其在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)的奇偶校验向量P1，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。从而，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量为止。
如上所述，在II型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时仅发送先前已发送的码字向量的附加奇偶校验向量。因而，如果所述信号发送装置初始发送的所述码字向量中有重大错误，则所述信号接收装置可能偶尔无法正确地复原所述信息向量。因而，所述信号发送装置周期性地(例如，每隔预定数量L次重发)重发初始发送的码字向量，以便能够正常复原所述信息向量。
然而，由于II型基于HARQ的信号发送和接收操作在重发时必须生成支持可变编码率的码字向量(n，k’)，所述信号发送装置应当包括用于生成码字向量(n，k’)的额外的编码器，而所述信号接收装置也应当包括用于解码码字向量(n，k’)的额外的解码器。此外，在重发时，所述信号发送装置仅发送添加到初始发送的码字向量的奇偶校验向量，而不是发送支持所述可变编码率的完整码字向量(n，k’)，所以它必须包括用于将除该附加奇偶向量之外的其余部分穿孔的穿孔器。结果，II型基于HARQ的信号发送和接收操作导致非情愿的硬件复杂度增加。
图5是示意性地说明传统通信系统中的III型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。然而，在给出图5的描述之前，应当注意到，可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，图5中假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作。
参照图5，在III型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以不同的格式发送码字向量。也即，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的turbo编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。
如果假定码字向量(n，k’)可支持的编码率为R0、R1、...、RL(其中R0＞R1＞...＞RL)，则所述信号发送装置在初始发送时发送码字向量(n，k’)(R0)，其中(n，k’)(R0)表示编码率R0下的码字向量(n，k’)。由于码字向量(n，k’)(R0)是用turbo编码方案编码的，所以它包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分(P00，P01)。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置向所述信号接收装置发送与初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的码字向量，即，信息部分S0以及为码字向量(n，k’)(R0)准备的关于码字向量(n，k’)(R1)的附加奇偶校验向量P1。该码字向量(n，k’)(R1)包括映射到所述信息向量和奇偶校验部分(P00，P01)的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P1。结果，所述信号发送装置在重发时将信息部分S0以及奇偶校验部分P1发送到所述信号接收装置。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码，从而纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中编码码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中编码码字向量(k’，k)的操作对应。
在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的NAK信息以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的ACK信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而重发与初始发送时其发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的信息部分S0以及奇偶校验向量P1，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。从而，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量。
如上所述，在III型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时发送与先前已发送的码字向量不同的信息部分、以及附加奇偶校验部分(即，新的奇偶校验部分)。因而，所述信号接收装置仅使用所述重发的码字向量就可以正常地复原所述信息向量。也即，所述信号接收装置是可自解码的。
然而，由于III型基于HARQ的信号发送和接收操作在重发时必须生成支持可变编码率的码字向量(n，k’)，所以所述信号发送装置应当包括用于生成码字向量(n，k’)的额外的编码器，而所述信号接收装置也应当包括用于解码码字向量(n，k’)的额外的解码器。此外，在重发时，所述信号发送装置发送信息部分和附加奇偶校验部分，而不是发送支持所述可变编码率的完整码字向量(n，k’)，所以它必须包括用于将除该附加奇偶向量之外的其余部分穿孔的穿孔器。结果，III型基于HARQ的信号发送和接收操作导致非情愿的硬件复杂度增加。
发明内容
因而，本发明的目的是提供一种用于在通信系统中发送和接收信号的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种通信系统中的具有最小化的硬件复杂度的II型基于HARQ的信号发送和接收装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种通信系统中的具有最小化的硬件复杂度的III型基于HARQ的信号发送和接收装置和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种用于在通信系统中发送信号的方法。该方法包括步骤接收要发送的信息向量；使用支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验(LDPC)编码方案编码所述信息向量；生成包括映射到所述信息向量的第一部分、以及映射到奇偶校验向量的第二部分的第一结构化LDPC码字向量；将所述第一结构化LDPC码字向量发送到信号接收装置；当检测到该第一结构化LDPC码字向量中出现错误时，使用支持第二编码率的结构化LDPC编码方案编码所述信息向量，并生成包括所述第一部分、所述第二部分、以及映射到所述信息向量的附加奇偶校验向量的第三部分的第二结构化LDPC码字向量；以及将所述第三部分发送到所述信号接收装置。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、和优点将变得更加显而易见，其中图1是说明使用LDPC码的传统通信系统的框图；图2是说明传统LDPC码的奇偶校验矩阵的视图；图3是示意性地说明传统通信系统中的I型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图；图4是示意性地说明传统通信系统中的II型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图；图5是示意性地说明传统通信系统中的III型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图；图6是示意性地说明根据本发明的实施例的通信系统中的II型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图；图7是示意性地说明根据本发明的实施例的通信系统中的III型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。
具体实施例方式
以下将参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。附图中，相同或类似的元素用相同的引用数字表示，即使它们在不同的附图中被描述。下面说明中，为清楚和简洁起见已经略去了对其中合并的已知功能和结构的详细描述。
本发明提出一种通信系统中的信号发送和接收装置和方法。特别地，本发明提出一种使用结构化低密度奇偶校验(LDPC)码来发送和接收信号的装置和方法。进一步，本发明提出一种通过应用II型混合自动重复请求(HARQ)方案和III型HARQ方案在发送和接收信号过程中利用结构化LDPC码来最小化硬件复杂度的信号发送和接收装置和方法。尽管没有单独说明，本发明也可以将使用所提出的结构化LDPC码的发送和接收信号的操作应用于图1中所示的通信系统中的信号发送和接收装置。
结构化LDPC码的编码器和解码器可以生成并解码所述结构化LDPC码，根据所述LDPC码的特性仅存储很小量的奇偶校验矩阵。也即，所述编码器和所述解码器可以通过在存储器中存储与具有不同的多个编码率和块尺寸或码字尺寸的结构化LDPC码对应的奇偶校验矩阵、并根据所述通信系统的信道状况而应用不同的编码率来生成和解码所述结构化LDPC码。因而，可以通过简单地根据编码率和块尺寸的改变而修改所述奇偶校验矩阵来生成和解码所述结构化LDPC码，而不必修改所述编码器和所述解码器的硬件结构。然而，倘若使用卷积码以及具有通过级连卷积码而得到的结构的turbo码(二者均在当前的通信系统中被普遍使用)，则如果改变了编码率和块尺寸，就必须根据改变后的编码率和块尺寸修改所述编码器和解码器的硬件结构。
因而，本发明提出一种使用结构化LDPC码的基于HARQ方案发送和接收信号的装置和方法。将参照图6说明本发明的实施例中提出的基于II型HARQ方案的信号发送和接收操作，而且将参照图7说明本发明的实施例中提出的基于III型HARQ方案的信号发送和接收操作。
然而，在给出II型基于HARQ的信号发送和接收操作以及III型基于HARQ的信号发送和接收操作的描述之前，下面将说明I型基于HARQ的信号发送和接收操作。
可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，这里假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作。
在I型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以相同的格式发送码字向量。也即，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置发送在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)。其中，假定码字向量(n，k’)的编码率是R0，而且码字向量(n，k’)包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P0。结果，在I型HARQ方案中，为初始发送和重发使用相同的编码率R0，因此发送相同的码字向量(n，k’)。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码以纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中生成码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中产生码字向量(k’，k)的操作对应。
在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的否定应答(NAK)信息以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的应答(ACK)信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而重发其在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。
前面的描述中，当接收到来自所述信号接收装置的NAK信息时，所述信号发送装置重发与该NAK信息对应的所述信号。然而，当在初始发送之后的预定时间之内未能接收到来自所述信号接收装置的任何响应时(即，当未能接收到所述ACK或NAK信息时)，所述信号发送装置可以确定所述初始发送的信号出错而执行信号重发操作。
从而，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行I型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量。
图6是示意性地说明根据本发明的实施例的通信系统中的II型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。然而，在给出图6的描述之前，应当注意到，可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，图6中假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作。
参照图6，在II型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以不同的格式发送码字向量，如上所述。因而，本发明的实施例中，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。如果假定码字向量(n，k’)可支持的编码率为R0、R1、...、RL(其中R0＞R1＞...＞RL)，所述信号发送装置在初始发送时发送码字向量(n，k’)(R0)，其中(n，k’)(R0)表示编码率R0下的码字向量(n，k’)。由于码字向量(n，k’)(R0)是用结构化LDPC编码方案编码的，所以它包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P0。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置仅将为码字向量(n，k’)(R0)准备的关于码字向量(n，k’)(R1)的附加奇偶校验向量P1发送给所述信号接收装置，其中该码字向量(n，k’)(R1)是与初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的码字向量。码字向量(n，k’)(R1)包括映射到所述信息向量和奇偶校验部分P0的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P1。结果，所述信号发送装置在重发时仅将奇偶校验部分P1发送到所述信号接收装置。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码以纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中编码码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中生成码字向量(k’，k)的操作对应。
在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的NAK信息，以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的ACK信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而仅重发添加到其在初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)的奇偶校验向量P1，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。
前面的描述中，当接收到来自所述信号接收装置的NAK信息时，所述信号发送装置重发与该NAK信息对应的所述信号。然而，当在初始发送之后的预定时间之内未能接收到来自所述信号接收装置的任何响应时(即，当未能接收到所述ACK或NAK信息时)，所述信号发送装置可以确定所述初始发送的信号出错而执行信号重发操作。这样，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行II型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量为止。
如上所述，在II型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时仅发送先前已发送的码字向量的附加奇偶校验向量。因而，如果所述信号发送装置初始发送的所述码字向量中有重大错误，则所述信号接收装置可能偶尔无法正确地复原所述信息向量。因而，所述信号发送装置周期性地(例如，每隔预定数量L次重发)重发初始发送的码字向量，以便能够正常复原所述信息向量。
如上所述，在II型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时必须生成支持可变编码率的码字向量(n，k’)。然而，根据其中使用结构化LDPC码的本发明的实施例，所述信号发送装置不需要包括用于生成码字向量(n，k’)的额外的编码器，而且所述信号接收装置也不需要包括用于解码码字向量(n，k’)的额外的解码器。可以在所述信号发送和接收装置中通过简单地存储相应的奇偶校验矩阵而生成和解码支持所述可变编码率的码字向量(n，k’)。
也即，所述信号发送装置和所述信号接收装置可以通过简单地存储支持所述可变编码率(即，支持多个编码率)的多个奇偶校验矩阵而生成和解码码字向量(n，k’)。所述信号发送装置和所述信号接收装置可以使用所述通信系统中初始给出的完整奇偶校验矩阵(即，亲奇偶校验矩阵)作为用于支持所述可变编码率的奇偶校验矩阵、或者使用通过修改该亲奇偶校验矩阵而生成的子奇偶校验矩阵。
另外可选地，所述信号发送装置和所述信号接收装置可以在其中预先存储分别映射到所述多个编码率的多个奇偶校验矩阵，而且若有必要则使用映射到它们关联的编码率的奇偶校验矩阵。与使用传统LDPC编码相比，使用结构化LDPC码减少了用于存储所述奇偶校验矩阵所需的存储器容量。
更特别地，如上所述，形成所述LDPC码的奇偶校验矩阵以使得将整个奇偶校验矩阵划分为多个块，并将置换矩阵映射到单独的块。这里将假定所述置换矩阵每个均具有Ns×NS的尺寸，将所述结构化LDPC码的奇偶校验矩阵划分为m×n块，并将置换矩阵映射到所述m×n块中的每个块。映射到每个块的所述置换矩阵将被称为“块矩阵”。在其中选择单位矩阵作为全部块矩阵的奇偶校验矩阵中，一旦确定了每个块的第一行中的非零元素的点，就确定了其余Ns-1个非零元素的点。因而，与其中不规则地选择非零元素的点的情况下所需的存储器容量相比，将用于存储关于所述奇偶校验矩阵的全部信息所需的存储器容量减少为1/Ns。
结果，使用结构化LDPC码使得能够进行II型基于HARQ的信号发送和接收操作而无需增加硬件复杂度。
图7是示意性地说明根据本发明的实施例的通信系统中的III型基于HARQ的信号发送和接收操作的视图。然而，在给出图7的描述之前，应当注意到，可以使用兼具纠错功能和检错功能的一种编码或者使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作。进一步，图7中假定使用两种不同的编码(其中一种具有纠错功能而另一种具有检错功能)来执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作。
参照图7，在III型HARQ方案中，信号发送装置在初始发送和重发中以不同的格式发送码字向量。也即，在初始发送时，所述信号发送装置通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC码编码方案)的第一编码器将k-位信息向量编码为用于检错的码字向量(k’，k)，通过使用预定编码方案(例如，支持预定固定编码率的结构化LDPC码编码方案)的第二编码器再次将码字向量(k’，k)编码为用于纠错的码字向量(n，k’)，并接着发送码字向量(n，k’)作为最终码字向量。如果假定码字向量(n，k’)可支持的编码率为R0、R1、...、RL(其中R0＞R1＞...＞RL)，则所述信号发送装置在初始发送时发送码字向量(n，k’)(R0)，其中(n，k’)(R0)表示编码率R0下的码字向量(n，k’)。由于码字向量(n，k’)(R0)是用结构化LDPC码编码方案编码的，所以它包括映射到所述信息向量的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P0。
之后，在由初始发送的码字向量中出现的错误导致的重发时，所述信号发送装置向所述信号接收装置发送与初始发送时所发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的码字向量，即，信息部分S0以及为码字向量(n，k’)(R0)准备的关于码字向量(n，k’)(R1)的附加奇偶校验向量P1。该码字向量(n，k’)(R1)包括映射到所述信息向量和奇偶校验部分P0的信息部分S0以及映射到奇偶校验向量的奇偶校验部分P1。结果，所述信号发送装置在重发时将信息部分S0以及奇偶校验部分P1发送到所述信号接收装置。
在接收到由所述信号发送装置初始发送的码字向量时，信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第一解码器将该接收的码字向量解码，从而纠正该接收的码字向量中的错误。第一解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第二编码器中编码码字向量(n，k’)的操作对应，而且该接收的码字向量(当它被正确地纠错时)被复原为码字向量(k’，k)。
在将该接收的码字向量纠错之后，所述信号接收装置通过使用与所述信号发送装置中使用的所述编码方案对应的解码方案的第二解码器将经纠错的接收的码字向量解码，从而检测经纠错的接收的码字向量中的错误。第二解码器的所述解码操作与所述信号发送装置的第一编码器中编码码字向量(k’，k)的操作对应。
在检测到经纠错的接收的码字向量中的错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的不正常接收的NAK信息，以请求重发相应的码字向量。所述信号接收装置临时将经检测有错的码字向量缓冲在其缓冲器中，准备将经检测有错的码字向量与重发的码字向量组合。然而，当在经纠错的接收的码字向量中未检测到错误时，所述信号接收装置向所述信号发送装置发送指示初始发送的码字向量的正常接收的ACK信息。
如果所述信号发送装置响应于来自所述信号接收装置的对所述码字向量的重发请求而重发与初始发送时其发送的码字向量(n，k’)(R0)不同的信息部分S0以及奇偶校验部分P1，则所述信号接收装置接收由所述信号发送装置重发的所述码字向量，通过第一解码器将该接收的码字向量纠错，将经纠错的接收的码字向量与其中缓冲的经检测有错的初始发送的码字向量组合，并接着通过第二解码器检测经组合的接收的码字向量中可能的错误。
前面的描述中，当接收到来自所述信号接收装置的NAK信息时，所述信号发送装置重发与该NAK信息对应的所述信号。然而，当在初始发送之后的预定时间之内未能接收到来自所述信号接收装置的任何响应时(即，当未能接收到所述ACK或NAK信息时)，所述信号发送装置可以确定所述初始发送的信号出错而执行信号重发操作。
从而，所述信号发送装置和所述信号接收装置在预定重发次数内、或在预定时间内重复地执行III型基于HARQ的信号发送和接收操作，直到正常地复原所述k-位信息向量。
如上所述，在III型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时发送与先前已发送的码字向量不同的信息部分、以及附加奇偶校验部分(即，新的奇偶校验部分)。因而，所述信号接收装置仅使用所述重发的码字向量就可以正常地复原所述信息向量。也即，所述信号接收装置是可自解码的。
如上所述，在III型基于HARQ的信号发送和接收操作中，所述信号发送装置在重发时必须生成支持可变编码率的码字向量(n，k’)。然而，根据其中使用结构化LDPC码的本发明的实施例，所述信号发送装置不需要包括用于生成码字向量(n，k’)的额外的编码器，而所述信号接收装置也不需要包括用于解码码字向量(n，k’)的额外的解码器。可以在所述信号发送和接收装置中通过简单地存储相应的奇偶校验矩阵而生成和解码支持所述可变编码率的码字向量(n，k’)。结果，使用结构化LDPC码使得能够进行III型基于HARQ的信号发送和接收操作而无需增加硬件复杂度。
通过前面的描述可以理解，本发明的实施例使用结构化LDPC码执行基于HARQ的信号发送和接收操作，使得能够在通信系统中以较低的硬件复杂度进行信号发送和接收。更特别地，本发明的实施例使得能够在其中必须支持可变编码率的基于II型和III型HARQ方案的发送和接收信号的过程中进行信号发送和接收而不需额外的编码器和解码器。
尽管已经参照其某些优选实施例展示和描述了本发明，本领域技术人员应当理解，在不背离由所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的前提下，可以在其中从形式和细节上做出各种改变。
权利要求
1.一种用于在通信系统中发送信号的方法，该方法包括步骤接收要发送的信息向量；通过使用支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验LDPC编码方案编码所述信息向量而生成包括映射到所述信息向量的第一部分、以及映射到奇偶校验向量的第二部分的第一结构化LDPC码字向量；将所述第一结构化LDPC码字向量发送到信号接收装置；在接收该第一结构化LDPC码字向量时检测出现的错误，通过使用支持第二编码率的结构化LDPC编码方案编码所述信息向量而生成包括所述第一部分、所述第二部分、以及映射到所述信息向量的附加奇偶校验向量的第三部分的第二结构化LDPC码字向量；以及将所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分发送到所述信号接收装置。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所发送的所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分是所述第三部分。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所发送的所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分是所述第一部分和第三部分。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述支持所述第一编码率的结构化LDPC编码方案是基于第一子奇偶校验矩阵的，其中所述第一子奇偶校验矩阵是根据所述第一编码率基于亲奇偶校验矩阵生成的。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述支持所述第二编码率的结构化LDPC编码方案是基于第二子奇偶校验矩阵的，其中所述第二子奇偶校验矩阵是根据所述第二编码率基于所述亲奇偶校验矩阵生成的。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述支持所述第一编码率的结构化LDPC编码方案是基于根据所述第一编码率的多个奇偶校验矩阵其中之一的。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述支持所述第二编码率的结构化LDPC编码方案是基于根据所述第二编码率的多个奇偶校验矩阵其中之一的。
8.一种用于在通信系统中发送信号的装置，该装置包括编码器，用于使用支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验LDPC编码方案编码信息向量以生成包括映射到所述信息向量的第一部分、以及映射到奇偶校验向量的第二部分的第一结构化LDPC码字向量，并使用支持第二编码率的结构化LDPC编码方案编码所述信息向量而生成包括所述第一部分、所述第二部分、以及映射到所述信息向量的附加奇偶校验向量的第三部分的第二结构化LDPC码字向量；发送器，用于将下述其中之一发送到信号接收装置所述第一结构化LDPC码字向量、以及所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分；以及控制器，用于在初始发送时，执行使用支持所述第一编码率的结构化LDPC编码方案编码所述信息向量以将所述第一结构化LDPC码字向量发送到所述信号接收装置的控制操作，而且在接收该第一结构化LDPC码字向量时检测出现的错误，使用支持所述第二编码率的结构化LDPC编码方案编码所述信息向量以将所述第二结构化LDPC码字向量的所述至少一个部分发送到所述信号接收装置。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所发送的所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分是所述第三部分。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所发送的所述第二结构化LDPC码字向量的至少一个部分是所述第一部分和第三部分。
11.如权利要求8所述的装置，其中，所述支持所述第一编码率的结构化LDPC编码方案是基于第一子奇偶校验矩阵的，其中所述第一子奇偶校验矩阵是基于根据所述第一编码率的亲奇偶校验矩阵生成的。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述支持所述第二编码率的结构化LDPC编码方案是基于第二子奇偶校验矩阵，其中所述第二子奇偶校验矩阵是基于根据所述第二编码率的所述亲奇偶校验矩阵生成的。
13.如权利要求8所述的装置，其中，所述支持所述第一编码率的结构化LDPC编码方案是基于根据所述第一编码率的多个奇偶校验矩阵其中之一的。
14.如权利要求8所述的装置，其中，所述支持所述第二编码率的结构化LDPC编码方案是基于根据所述第二编码率的多个奇偶校验矩阵其中之一的。
15.一种用于在通信系统中接收信号的方法，该方法包括步骤使用与信号发送装置中所使用的支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验LDPC编码方案对应的解码方案将接收的信号解码；确定该接收的信号中是否有错误；当检测到该接收的信号中出现错误时，向所述信号发送装置发送指示该接收的信号中出现所述错误的信息；如果在向所述信号发送装置发送指示出现所述错误的所述信息之后接收到信号，则将该当前接收的信号与所述经检验有错的接收的信号组合，使用与所述信号发送装置中所使用的支持第二编码率的结构化LDPC编码方案对应的解码方案将该组合信号解码，并确定该经解码的组合信号中是否有错误；以及当检测到该组合信号中出现错误时，向所述信号发送装置发送指示该组合信号中出现所述错误的信息；当未检测到该组合信号中出现错误时，输出该组合信号作为信息向量。
16.一种用于在通信系统中接收信号的装置，该装置包括解码器，用于使用与信号发送装置中所使用的支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验LDPC编码方案对应的解码方案将接收的信号解码，将随后接收的信号与其中存储的经检验有错的先前接收的信号组合，并使用与所述信号发送装置中所使用的支持第二编码率的结构化LDPC编码方案对应的解码方案将该组合信号解码；以及控制器，用于在检测到该经解码的接收的信号中的错误时，执行向所述信号发送装置发送指示检测到所述错误的信息的控制操作，并用于在未检测到该经解码的接收的信号中的错误时，输出该经解码的接收的信号作为信息向量。
全文摘要
一种用于在通信系统中发送信号的装置和方法。使用支持第一编码率的结构化低密度奇偶校验(LDPC)编码方案来编码信息向量，以生成包括映射到所述信息向量的第一部分以及映射到奇偶校验向量的第二部分的第一结构化LDPC码字向量。将所述第一结构化LDPC码字向量发送到信号接收装置。如果在该第一结构化LDPC码字向量中有错误，则使用支持第二编码率的结构化LDPC编码方案来编码所述信息向量，以生成包括所述第一部分、所述第二部分、以及映射到所述信息向量的附加奇偶校验向量的第三部分的第二结构化LDPC码字向量。将所述第三部分发送到所述信号接收装置。
文档编号H04L1/16GK101095303SQ200580045639
公开日2007年12月26日 申请日期2005年12月30日 优先权日2004年12月31日
发明者庆奎范, 金永镐, 金宰烈, 尹皙铉 申请人:三星电子株式会社