专利名称：用于纠错和选择性重传的方法、设备和系统的制作方法
用于纠错和选择性重传的方法、设备和系统本发明涉及使用自动分组重复请求的分组交换无线通信系统的方法 和设备，更具体地，涉及在这样的系统中藉以提高有效数据速率的方法和 设备。在某些无线通信系统中，诸如在用于无线LAN的IEEE 802. 11标准中 规定的那些，采用了分组交换方法，由此发射机以被称为分组的数据块发 送信息到接收机。在集中的网络中，或在对等网络中以自组(adhoc)的 方式，分组可以从基站传送到不同的移动接收机，且反之亦然。数据从发 射机转移到接收机的有效速率被称为吞吐量。仅仅正确接收的分组对有效的数据吞吐量有贡献。吞吐量被定义为在 通信系统中每秒正确地接收的比特的平均数。在自动重复请求(ARQ)系统中，如果检错算法表明分组被有错误地 才妄收，则分组-故自动重传。在类型I混合ARQ系统中，前向纠错码(FEC)与检错算法相组合。 这允许更通常出现的错误图案通过使用FEC来处理，而对于不太通常出现 的错误图案则通过请求分组重传而被处理。在ARQ或类型I混合ARQ系统中，发起重传请求的分组在接收机中通 常被丢弃。在类型II混合ARQ系统中，FEC再次与检错算法相组合，但发起重传 请求的分组被存储，并稍后与分组的重传的一个或者多个拷贝相组合，导 致比任何它的构成分组更可靠的单个分组。在某些类型II混合ARQ系统中，每次分组被重传时加上另外的冗余 (或纠错)比特，以及在每级以增加的可靠性实行解码。达到递增的冗余 性的熟知的码是比率兼容的凿孔巻积码(RCPC)。通过用涡轮码或用低密 度奇偶校验码替代巻积码，而实行实现对容量扩展的码(extensions to capacity achieving code)。在这些系统中，分组以最高的码速率发送， 然后冗余比特被递增地发送，直至分组被正确地解码为止。在这些系统的每个系统中，没有新数据发送到接收机。直至先前的分 组已被成功地解码为止。如果没有新数据发送，则数据速率被限制。例如， 发送一个冗余数据分组使得有效的数据速率降低一半，以及发送两个冗余数据分组使得有效的数据速率降低三分之二 。所以，需要一种克服这些缺点的、用于自动重复请求分组交换无线通 信系统的方法和设备。按照本发明的第 一方面，提供了在分组交换通信系统中使用的方法，该方法包括把第一分组从源节点发送到目的地节点，该第一分组包含第 一数据比特组；和把第二分组从源节点发送到目的地节点，该第二分组包含第二数据比特组；其中在第一数据比特组不能在目的地节点处成功解码的情形下，该第二分组还包括用于该第 一 数据比特组的第 一 纠错比特组。 按照本发明的第二方面，提供了在分组交换通信系统中使用的源节点，该源节点包括用于发送数据分组到目的地节点的装置，每个数据分 组包括各自的数据比特组；以及用于接收来自目的地节点的、对于每个数 据分组的、指示每个数据分组在目的地节点处是否已成功解码的应答的装 置；其中在该应答指示数据分组不能在目的地节点处被成功解码的情形 下，该用于发送的装置还适合于与包括各自数据比特组的下一个数据分组 一起发送纠错比特组，用于包含错误的数据分组中的数据比特。按照本发明的第三方面，提供了在分组交换通信系统中使用的目的地 节点，该目的地节点包括用于接收来自源节点的数据分组的装置，每个 数据分组包括各自的数据比特组；以及用于确定每个接收的数据分组是否 能被目的地节点成功解码的装置；其中在数据分组不能被目的地节点成功 解码的情形下，该用于接收的装置还适合于与包括各自的数据比特组的下 一个数据分组一起接收纠错比特组，用于包含错误的分组中的数据比特。按照本发明的第四方面，提供了包括如上所述的源节点和目的地节点 的分组交4灸通信系统。现在将参照以下附图仅仅作为例子来描述本发明，其中
图1显示按照本发明的无线通信系统；图2显示按照本发明的方法；以及图3显示在按照本发明的系统中使用的分组结构。图1显示包括源节点2和目的地节点4的、按照本发明的无线通信系 统。源节点2把要发送的数据划分成多个分组，通过使用检错算法编码数 据，并进而4巴每个分组发送到目的地节点4。当目的地节点4接收到分组时，执行某检错操作，以确定分组是否已被正确地接收，并且目的地节点4发送应答信号到源节点2。在本发明的 某些实施例中，应答信号包括单个比特， 一个值(比如说'T，)指示没有错 误地接收到分组，而另 一个值(比如说"O，，)指示在接收的分组中有错误。 在本发明的替换优选实施例中，如果至今已发送K个分组的话，则ACK信 号包括K个比特，或L个数目的比特(其中L小于K)。在这些替换实施 例中，在ACK信号中的每个比特指示先前传送到目的地节点的一个特定分 组的状态。在本发明的以下说明中，已作出关于通信系统的多个假设。第一，应 答(ACK)信号没有错误和延时。第二，应答信号在源节点2处在进行下一 个传送之前被接收。第三，目的地节点4知道由源节点2使用来传送的速 率。第四，平均信噪比(SNR)和信道分布是已知的。信道分布可以是基于 从某信道测量操作得到的模型，以及平均SNR是緩慢改变的参数，且它可 以在长的观察期内精确地计算，或被设置为相应于最坏情形场景的某固定 的值。这个假设允许确定平均数据吞吐量。为了简化起见，第五假设是 分组周期是固定的。然而，将会容易地看到，在本发明的实施例中不需要 固定的分组周期。另外，在说明性实施例中，被使用来传送分组的数据速 率是恒定的。然而，在本发明的替换实施例中，被使用来传送分組的数据 速率从分组到分组地变化。如上所述，在类型II混合ARQ系统中，FEC与检错算法相组合，以及发起重传请求的分组被存储和稍后与分组的一个或者多个重传版本相组 合，导致比起任何的它的构成分组更可靠的单个分组。在另外的类型II 混合ARQ系统中，每次分组被重传时加上新的冗余(或纠错)比特，以及 在每级以增加的可靠性实行解码。然而，在这些系统中，不向目的地节点 4发送新数据比特，直到错误的分组被恢复或者直到规定的时间被超过。按照本发明，当数据分组在目的地节点4处被接收且纠错算法(如果 存在的话)不能校正数据分组中的错误时，发出重传请求到源节点2。图 2图解了按照本发明的方法。在步骤102，数据分组由目的地节点4接收。目的地节点4使用纠错 算法从接收的数据分组产生接收的码字(步骤104)。适当的纠错算法的 例子是速率兼容的凿孔巻积码、涡轮码、低密度奇偶校验码UCPC, RC-TC， RC—LDPC)。然后，在步骤106,检错算法被使用来检测在接收的码字中是否有错误。在一个优选实施例中，循环冗余校验(CRC)被用作为检错算法。替 换地，可以使用单个比特奇偶校验。在任一种情形下，源节点包括带有数 据比特的某'检验数据'，目的地节点然后使用其来验证接收的数据比特的 准确性。如果这种验证失败，则多半没有正确地解码接收的码字。如果在步骤106没有检测到错误，则发送应答信号到源节点2，指示 该分组已被无错误地接收(步骤108)。这个应答信号包括如上所述的一 个或多个比特。目的地节点4然后等待接收下一个数据分组(步骤110)。如果在接收的码字中检测到错误，则处理过程移到步骤112，在其中 目的地节点4发送指示接收的分组带有错误的应答信号(包括一个或多个 比特)到源节点2。按照本发明，响应于在步骤112发送的应答信号，源节点2发送对于 在先前分组中的数据的冗余比特和下一个分组中的新数据到目的地节点 4。冗余比特是以适合于所使用的纠错算法的方式得出的。例如，在RCPC 的情形下，当分组首先通过使用巻积码被编码时，冗余比特由源节点得出 和存储。典型地，这样的代码被设计成使得接收机能够以增加的可靠性来 解码每个附加分组。替换地，冗余比特可以在需要它们用于到目的地节点的传送时由源节 点得出。确切的实施方案取决于在系统中使用的纠错算法。在本发明的另外的替换实施例中，附加冗余比特可以通过使用这样的 纠错算法来生成，即该纠错算法与被用来生成初始地与数据比特一起发送 的冗余比特的不同。因为不同的纠错算法可以比其它算法更好地纠正特定 的错误，所以本发明的这个实施例增加了所传送的分组可以成功地接收的 机会。在目的地节点4，分组被接收(步骤114)，以及在分组中的新数据 被传递到纠错级(步骤104)，以确定接收的码字。用于新数据的处理过 程然后如上所述地进行。例如，如果接收的码字不包含错误，即，新数据 已被成功地接收，则把关于新数据的肯定应答信号发送到源节点(步骤 108)。然而，如果新数据没有被成功地接收，则把关于新数据的否定应 答信号发送到源节点(步骤112)，以及目的地节点4等待接收用于该下 一个分组中的新数据的冗余比特(步骤114)。用于在先前分组中的数据的冗余比特连同来自先前分组的数据一起被提供到纠错级(步骤104)，以确定错误现在是否可被纠正。修改的码字被生成，以及检错算法确定在这个修改的码字中是否有错误(步骤106)。 如果在先前数据中的错误现在可以通过使用附加冗余比特被纠正，则 指示数据现在已被成功接收的应答信号被发送到源节点(步骤108),以及对于下 一 个数据分组重复进行该处理过程。如果在先前数据中的错误通过使用附加冗余比特仍旧不能被纠正，则 指示先前数据仍旧未被成功接收的应答信号被发送到源节点(步骤112)， 以及目的地节点4等待接收来自源节点2的、用于该先前分组的数据的另 外的冗余比特。如上所述，该另外的冗余比特可包括从与被使用来生成先 前冗余比特的纠错算法相同的纠错算法生成的冗余比特，或者可以由不同 的纠错算法生成。当从源节点2接收到这些另外的冗余比特时，处理过程回到步骤110,在其中确定在先前数据中的错误是否可以通过使用先前接收的冗余比特 和该另外的冗余比特被纠正。处理过程然后如上所述地继续进行。在本发明的替换实施例中，在每个分组中冗余比特不可能随相关的新 数据一起被包括。这意味着，对于在特定分组中的任何新数据可以跳过图 2的纠错步骤(步骤104 )。如果在新数据中检测到错误(步骤106 ),则 一旦在该下一个分组中已接收到冗余比特便可以实行纠错。在本发明的另外的替换实施例中，如果先前接收的数据分组在目的地 节点4处不能成功地解码，则目的地节点4可以制止传送应答信号到源节 点2。如果源节点2在预定的时限内没有接收到应答信号，则源节点2假 设一个或多个先前分组的接收有错误，所以它把纠错比特包括在下一个分 组中，正如以上描述的。图3显示按照本发明的示例性分组结构。要从源节点2传送到目的地 节点4的数据被划分成由'K，个分组组成的'超级，分组。超级分组在这里也 称为K分组。图3显示当在K分组中有K-1个接连的分组是错误的时的示例性分组 结构。通常，有可能小于K-1个接连的分组是错误的，以及接连的错误分 组不一定在第一分组开始。而且，在K分组内可以有2个或更多接连的错 误分组突发。然而，对于每个突发，不管突发长度和开始位置如何，用于 执行分组编码的方法是相同的。所使用的数据速率和要使用的其它参数取 决于实际的情形。图3上的所有的定时周期是对于分组间隔进行归 一化的，所以分组间隔按1秒对待。"和Pk表示在分组中发送的比特的类型。Dk表示数据比特，以及如上 所述，它也可以包括某些冗余或检错比特。Pk表示用于Dk的另外的冗余比特。Dk与Pk之间的主要差别在于，新数据比特首先被引入到Dk。在图3所示的示例性分组结构中，每个分组被有错误地接收，所以每 个随后的分组包含用于先前分组的冗余比特和用于任何更早的分组的另 外的冗余比特。例如，Pkt 1被有错误地接收，以及用于Pkt 1的数据的 冗余比特(Pi)在Pkt 2中发送。在Pkt 2中的新数据(DJ也被有错误地接 收，以及用于这个数据的冗余比特(P2)被包括在第三分组(Pkt 3)中。在 Pkt 2中用于D,的第一组冗余比特不足以纠正D,中的错误，所以在Pkt 3 中发送用于Dj々另外的冗余比特。因为在每个分组中的新数据比特(例如，D3)的数目取决于被传送的 冗余比特的数目(例如，P和P"或P,或PJ ，所以纠错比特生成算法被 选择成能够处理在每个分组中传送的不同数目的数据比特。作为上述的本发明的实施例的例子，考虑两个分组Pkt l和Pkt 2。 假设在Pkt 1中的数据D,被有错误地接收。Pkt 2将包括用于Pkt l中的 数据的冗余比特P!。在Pkt 2中的新数据比特，表示为D2，将以与Pj口 Dj目同的方式被编码，这样，有效的数据速率是相同的。例如，当RCPC被使用于编码时，在Pkt 1中的信息比特sl, s2， s3， s4，...在巻积编码后变为bl, b2， b3， ... 。 Pkt 1将包括奇数编号的比特 bl， b3， b5，...。由于Pktl是错误的，所以Pkt 2将包括附加冗余比特 b2， b4， b6..。对于Pkt 2的新的信息比特是tl， t.2， t3...,它在编码后变为 cl,c2，c3...。为了保持与Pl和Dl相同的数据速率，在第二分组中发送比 特cl, c3， c5…。应当指出，图3的表示法被使用来表示比特类型，而不是实际的比特 内容。冗余比特是使用在源节点2中的编码器从数据比特生成的。可以使 用基于速率兼容的码、巻积码/涡轮码/ LDPC码的任何适当的编码器。所以提供了用于自动重复请求分组交换无线通信系统的方法和设备， 其允许即使在先前的分组尚未成功解码的情形下也把新数据提供到目的 地节点。
权利要求
1.一种在分组交换通信系统中使用的方法，该方法包括-把第一分组从源节点发送到目的地节点，该第一分组包含第一数据比特组；和-把第二分组从源节点发送到目的地节点，该第二分组包含第二数据比特组，其中在该第一数据比特组不能在该目的地节点处被成功解码的情形下，该第二分组还包括用于该第一数据比特组的第一纠错比特组。
2. 如在权利要求1中要求的方法，还包括-在该第 一数据比特组不能使用对于该第 一数据比特组的第 一纠错比 特组来成功解码的情形下，在从源节点发送到目的地节点的第三分组中包 括第三数据比特组和用于该第一数据比特组的第二纠错比特组。
3. 如在权利要求1中要求的方法，还包括-在该第 一数据比特组不能使用对于该第 一数据比特组的第 一纠错比 特组来成功解码的情形下，和在该第二数据比特组不能在该目的地节点处 被成功解码的情形下，在从源节点发送到目的地节点的第三分组中包括第 三数据比特组、用于该第 一数据比特组的第二纠错比特组和用于该第二数 据比特组的第 一纠错比特组。
4. 如在权利要求2或3中要求的方法，其中对于特定的数据比特组 的每个纠错比特组是通过使用不同的纠错算法得出的。
5. 如在权利要求2或3中要求的方法，其中对于特定的数据比特组 的每个纠错比特组是通过使用相同的纠错算法得出的。
6. 如在权利要求4或5中要求的方法，其中一个或者多个纠错算法 是从速率兼容的凿孔巻积码、速率兼容的涡轮码或速率兼容的低密度奇偶 校验码中选择的。
7. 如在任一前迷权利要求中要求的方法，其中一接收到分组，目的 地节点便发送应答信号到源节点，该应答信号指示该分组是否已经被成功 地解码。
8. 如在权利要求7中要求的方法，其中应答信号还指示预定数目的 先前接收的分组是否已经被成功地解码。
9. 如在任一前述权利要求中要求的方法，其中纠错比特是在相关的 分组发送到目的地节点之前在源节点处得出的。
10. 如在权利要求7或8的任一项中要求的方法，其中纠错比特是在源节点处接收到指示先前发送的分组尚未被成功地解码的应答信号后得 出的。
11. 如在任一前述权利要求中要求的方法，其中每个数据分组还包括
12. —种在分组交换通信系统中使用的源节点，该源节点包括-用于发送数据分组到目的地节点的装置，每个数据分组包括各自的 数据比特组；以及-用于接收来自目的地节点的、对于每个数据分组的、指示每个数据 分组在目的地节点处是否已经被成功地解码的应答的装置；其中在该应答指示数据分组不能在目的地节点处被成功地解码的情 形下，该用于发送的装置还适合于与包括各自数据比特组的下一个数据分 组一起发送纠错比特组，用于包含错误的数据分组中的数据比特。
13. —种在分组交换通信系统中使用的目的地节点，该目的地节点包括-用于接收来自源节点的数据分组的装置，每个数据分组包括各自的 数据比特组；以及-用于确定每个接收的数据分组是否能被目的地节点成功解码的装置；其中在数据分组不能被目的地节点成功解码的情形下，该用于接收的 装置还适合于与包括各自数据比特组的下一个数据分组一起接收纠错比 特组，用于包含错误的分组中的数据比特。
14. 一种包括如权利要求12中要求的至少一个源节点和如权利要求 13中要求的至少一个目的地节点的分组交换通信系统。
全文摘要
本发明涉及在分组交换通信系统中使用的方法，该方法包括把第一分组从源节点发送到目的地节点，该第一分组包含第一数据比特组；把第二分组从源节点发送到目的地节点，该第二分组包含第二数据比特组，其中在该第一数据比特组不能在该目的地节点处成功解码的情形下，该第二分组还包括用于该第一数据比特组的第一纠错比特组。
文档编号H04L1/18GK101278514SQ200680036132
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月21日 优先权日2005年9月28日
发明者C·K·何, F·M·J·威廉斯, J·C·乌斯特维恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司