接收设备与接收方法

专利名称：：接收设备与接收方法
技术领域：
：本发明涉及实施在通信系统中自动重复请求(ARQ)重传时修改比特序列的方法的接收设备及其接收方法。
背景技术：
：具有不可靠和时变信道条件的通信系统中的公知技术根据自动重复请求(ARQ)方案和称之为混合式ARQ(HARQ)的前向纠错(FEC)技术进行纠错。如果利用通常使用的循环冗余检验(CRC)检测差错，则通信系统的接收机请求发射机重发错误接收的数据分组。S.Kallel的"具有码组合的类型II混合式ARQ方案的分析(AnalysisofatypeIIhybridARQschemewithcodecombining,IEEETransactionsonCommunicationVol.38,No.8,August1990)"和S.Bakhtiyar的"存储器ARQ方案的通过量性能(ThroughputperformanceofmemoryARQschemes,IEEETransactionsonVehicularTechnology,Vol.48，No.3,May1999)，，定义了三种不同类型的ARQ方案类型I:丢弃错误接收的分组，和分别重传和解码相同分組的新拷贝。它不组合前后接收的分组的版本。类型II:不丟弃错误的分组，而是将其与后续解码的附加重传组合。重传分组有时具有较高的编码率(编码增益)，并且在接收机中将其与来自在前传送的存储的软信息组合。类型III:与类型II相同，具有每个重传分组立即自我解码的限制。这意味着，已传送的分组是可解码的，不需要与在前分组组合。如果以几乎没有信息是可重用的方式损坏了某些分组，这是有用的。如果所有传送携带已标识数据，则可将其视为具有单一冗余版本的、称之为HARQ类型III的特定情况。类型n和类型m方案相对于类型i显然更智能化，并且显示了性能增益，因为它们提供了重用来自在前接收的错误分组的信息的能力。目前基本上存在重用在前传送分组的冗余的三种方案*软组合*码组合參软组合和码组合的组合软组合利用软组合，重传分组携带与在前接收信息相同的信息。在此情况下，以逐符号或者逐比特为基础组合多个接收的分组，例如D.Chase公开了这样的码组合"组合任意数量的噪声分组的最大似然解码方案(Amaximum-likelihooddecodingapproachforcombininganarbitrarynumberofnoisypackets,IEEETrans.Commun.,Vol.COM-33,pp.385-393,May1985)或者B.A.Harvey和S.Wicker的"基于维特比解码器的分组组合系统(PacketCombiningSystemsbasedontheViterbiDecoder，IEEETransactiononCommunication,Vol.42，No.2/3/4，April1994)。通过组合来自已接收分组的软判决值，随着已接收分组的数量和功率增加，线性地增加已传送比特的可靠性。从解码器的观点看，所有传送都将利用相同的FEC方案(具有恒定的码速率)。因此，解码器不需要知道已经执行了多少次重传，因为它仅仅查看已组合的软判决值。在此方案中，所有传送的分組将需要携带相同数量的符号。码组合码组合级联已接收的分组，以便生成新码字(随着传送数量增加来降低码速率)。因此，解码器必须知道每个重传瞬间应用的FEC方案。码组合提供了较之软组合更高的灵活性，因为可以改变重传分组的长度，以适应信道状况。然而，较之软组合，这需要更多的待发送的信令数据。软组合与码组合的组合在被重传的分组携带了与在前被传送的符号相同的某些符号和与其不同的某些码符号的情况下，使用如名为"软组合"节中公开的软组合来组合相同的码符号，同时将使用码组合来组合剩余码符号。这里，信令需求将类似于码组合。如M.P.Schmitt的"利用TCM和分组组合的混合式ARQ方案(HybridARQSchemeEmployingTCMandPacketCombining,ElectronicsLettersVol.34，No,18，September1998)所示，通过重新安排重传的符号格局(constellation)可以增强格码调制(TCM)的HARQ性能。这里，性能增益是最大化重传的映射符号之间欧几里得距离的结果，因为重传是根据符号基础执行的。考虑到高级调制方案(具有携带两个以上比特的符号)，利用软组合的组合方法具有一个主要缺点软组合符号内的比特可靠性在整个重传都为定比，即，在接收进一步重传后，来自在前已接收传送的不可靠的比特，将仍然不可靠，与之类似，在收到进一步传送之后，来自在前已接收传送的更可靠的比特将仍然更多可靠性。变比特可靠性是从二维信号格局(constellation)映射的限制演化而来的，其中，在所有符号很可能被平均发送的假定下，每个符号携带两个以上比特的调制方案不可能具有所有比特的相同平均可靠性。所以，术语"平均可靠性"是指信号格局(signalconstellation)的全部符号的特定比特的可靠性。利用根据显示格雷编码信号格局的图1与给定的比特映射顺序iiqii2qj々16QAM调制方案的信号格局，映射到符号上的比特在分组的首次传送中其平均可靠性彼此明显不同。更具体地说，比特h和qt具有高平均可靠性，因为这些比特被映射到信号格局图的半空间，所以它们的可靠性与比特发送1还是0的事实无关。相反，比特i2和q2具有低平均可靠性，因为它们的可靠性取决于它们发送1还是0的事实。例如，对于比特i2，1被映射到外列，而0被映射到内列。同样，对于比特q2,l被映射到外行，而0被映射到内行。对于第二次和每个进一步重传，比特可靠性将以彼此的定比保持，该比特可靠性由首次传送中利用的信号格局定义，即，在任何数量的重传后，比特i!和qi将总是具有比比特12和q2更高的平均可靠性。在共同待审的PCT/EP01/01982中，建议了一种增强解码器性能的方法，在分组的每个已接收传送之后，该方法具有等于或者接近等于平均比特可靠性的相当大的益处。因此，通过使平均比特可靠性达到平均数的方式，使比特可靠性适应整个重传。这是通过选择用于传送的预定第一和至少第二信号格局实现的，这样所有传送的相应比特的组合平均比特可靠性几乎相等。因此，信号格局重新安排导致已变化的比特映射，其中格局点的移动导致从重传到重传地改变调制符号之间的欧几里得距离。所以，可以按预期的和达到平均数的方式操纵平均比特可靠性，以便在接收机中增加FEC解码器的性能。在以上建议的解决方案中，通过参数化比特到符号的映射实体可以实现格局重新安排的利益。由于复杂性或者有效实施原因，使通信系统具有一个一^参数化标准映射实体可能是有利的。
发明内容因此，本发明的目的是提供具有改进的纠错性能且没有参数化的比特到符号的映射实体的ARQ接收设备和接收方法。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供传送设备，包括重排部分，其通过交换h和i2的比特位置并且交换q！和q2的比特位置以及逻辑倒置i!和q!来重排比特序列(hq1i2q2);调制部分，其调制所述比特序列以及经重排的比特序列；和传送部分，其在首次传送中发送经调制的比特序列，而在重传中发送经调制的经重排的比特序列，其中，所述传送部分还发送关于重排的信息。为了实现本发明上述和其他目的，本发明还提供传送设备，包括重排部分，其通过交换i！和i2的比特位置并且交换q！和q2的比特位置以及逻辑倒置i2和q2来重排比特序列(i!q^q2);调制部分，其调制所述比特序列以及经重排的比特序列；和传送部分，其在首次传送中发送经调制的比特序列，而在重传中发送经调制的经重排的比特序列，其中，所述传送部分还发送关于重排的信息。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供接收设备，包括接收部分，其接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调部分，其解调所接收到的数据，其中，关于比特序列i!q山q2，该重排比特序列通过将i!和q,与b和q2交换并且倒置h和qi的逻辑值来产生。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供接收设备，包括接收部分，其接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调部分，其解调所接收到的数据，其中，关于比特序列i,q山q2，该重排比特序列通过将i!和q!与k和q2交换并且倒置i2和q2的逻辑值来产生。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供传送方法，包括步骤将比特序列hq山q2调制成第一16QAM符号并在首次传送中发送该第一16QAM符号；通过交换h和i2的比特位置并且交换qi和q2的比特位置以及逻辑倒置i!和q!来重排比特序列hq山q2;以及将经重排的比特序列调制成第二16QAM符号并且在重传中发送该第二16QAM符号以及关于重排的信息。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供传送方法，包括步骤将比特序列itq山q2调制成第一16QAM符号并在首次传送中发送该第一16QAM符号；通过交换h和i2的比特位置并且交换q！和q2的比特位置以及逻辑倒置i2和q2来重排比特序列iiqii2q2;以及将经重排的比特序列调制成第二16QAM符号并且在重传中发送该第二16QAM符号以及关于重排的信息。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供接收方法，包括接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调所接收到的数据，其中，关于比特序列iiqii2q2,该重排比特序列通过将ii和qi与i2和q2交换并且倒置ii和qi的逻辑值来产生。为了实现本发明上述和其他目的，本发明提供接收方法，包括接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调所接收到的数据，其中，关于比特序列iiqii2q2,该重排比特序列通过将ii和qi与i2和q2交换并且倒置^和q2的逻辑值来产生。本发明的思想是，在输入比特序列进入映射实体之前修改该输入比特序列。信号格局的修改可以通过使用交织器和逻辑比特反相器来实现，该反相器根据重传号参数m反相和/或交换信号格局比特的位置。因此，不需要利用参数化的比特到符号映射实体，就可以实现格局重新安排的有益效杲。结果，交织器、逻辑比特反相器和非参数化标准映射实体处理后输出的序列，与利用各种格局重新安排方案的参数化的比特到符号映射实体的输出难以分辨。为了更好地理解本发明，下面将参考优选实施例，在附图中图l是显示具有格雷编码比特符号的16QAM调制的示范性信号格局；图2显示了具有格雷编码比特符号的16QAM调制方案的信号格局的4个实例，和图3是利用本发明方法的通信系统的示范性实施例。具体实施方式在以下说明中，将描述作为比特可靠性度量的对数似然率比(LLR)的概念。首先将显示单传送的已映射符号内的比特LLR的直接计算。然后把LLR计算扩展到多传送情况。单传送在具有加性白高斯噪声(AWGN)的信道和等可能符号上的传送而已经发射符号Sn的约束条件下，第i比特W的平均LLR产生下式存《，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(1)其中，l"n-Sn是指在已经发射符号Sn的约束条件下平均已接收符号，dn,m2是指已接收符号L与符号Sm之间的欧几里得距离的平方，Es/No是指观测的信噪比。从公式(1)中可以看出，LLR依赖于信噪比Es/No和信号格局点之间的欧几里得距离dn,m。多传送现在考虑多传送，在独立AWGN信道上已经发射符号sJJ)和等可能符号的约束条件下，第j比特bnJ的第k传送后的平均LLR产生下式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)其中，j是指第j次传送(第(j-1)次重传)。与单传送情况类似，平均LLR依赖于信噪比Es/No和每个传送时间的欧几里得距离。如果不执行格局重新安排，则欧几里得距离dn，m(j):dn,m")对于所有传送是恒定的，因此将由每个传送时间的观测信噪比和首次传送的信号才各局点定义k个传送之后的比特可靠性(LLR)。对于高级调制方案(每符号高于2个比特)，这导致改变该比特的平均LLR，从而导致不同的平均比特可靠性。平均可靠性的差保留在整个重传中，导致解码器性能的恶化。在下文中，通常将认为16-QAM的情况导致2个高可靠和2个低可靠比特，其中对于低可靠比特，可靠性取决于发射1和0(参见图1)。因此，整体上存在2级平均可靠性，因此第二等级可进一步细分。等级l(高可靠性，2个比特)对于l(0)的比特映射被分成i比特的正(负)实数半空间和q比特虚数半空间。这里不存在1^^映射到正半空间还是负半空间的差别。等级2(低可靠性，2个比特)1(0)被映射到用于i比特的内(外)列或者被映射到用于q比特的内(外)行。由于存在依赖于对内(外)列和行的映射的LLR的差别，因此等级2被进一步分类成等级2a:in到内列和qn到内行的各自映射。等级2b:等级2a的倒置映射in到外列和qn到外行的各自映射。为了确保所有比特的整个传送的最佳平均处理，可靠性等级必须修改。必须考虑在初始传送前开放比特映射顺序，但必须保留在重传中，例如，用于初始传送的比特映射hq山q2。比特映射所有重传hqii2q2。图2显示了可能格局的某些实例。表1给出了根据图2得到的比特可靠性。表1格局比特h比特qi比特i2比特q21<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在下文中，假定m代表重传次数参数，n^O代表ARQ环境中的分组的首次传送。此外，假设b代表在映射实体中形成符号的比特的数量。通常，b可以是任何整数，其中通信系统的最经常使用的值是2的整数幂。不失一般性，可以进一步假定被用作对交织处理的输入的比特数n可被b整除，即n是b的整数倍。本领域普通技术人员将会明白如果不是该情况，那么在上述条件满足之前，可以用假比特容易地增补输入比特的序列。如上所述，对于给定的调制，可以标识一些可靠性等级。交织处理在整个重传达到b比特的可靠性的平均数，以使所有b比特平均可靠。这意味着交织器必须改变符号内的b比特的位置(在本领域还称作"打包")，使每个原始比特往往被映射到像多个b比特的所有其它比特那样所有可靠性等级上。这意味着交织是一个符号间比特映射处理。此外，可以有若干可靠性依赖逻辑比特值(低或高)的比特位置。当在这样一个位置非第一次映射一个比特时，还将逻辑地倒置(invert)该比特。有了这些规则，可以构建确定用于重传号m的交织器和反相器处理。在理论上，理想的到达可靠性平均值尽可能在无限或者非常高数量重传之后实现。在这些情况下，也许有不同于交织器序列或者反相器模式(pattern)的可替代方案。选择这些可替代方案之哪个，将留下来由系统设计师选择，因为将没有性能上的差别。如果将保持如图1的信号格局，以便从图2的格局1得到格局2，则必须执行以下处理，其中顺序不关紧要*交换原始比特h和i2的位置*交换原始比特qi和q2的位置*原始比特h和qi的逻辑位置倒置。作为选4奪，还可以倒置以位置1和2结尾的那些比特。下标给出了依赖传送号的一个实例，其中诸多比特总是涉及首次传送，并且字符之上的长划代表该比特的逻辑比特倒置表2格局号交织器和反相器功能性1i1q"2q22i2q2z',^或；2&z;^i25hq1或i2q2i1q14表2每行中第一给定例子对应于图2中给定的格局。从表2中可以容易地得知，信号格局2是通过交换(对换)比特h和i2的位置以及比特qi和q2的位置和通过倒置比特对h、q,或所有比特，而从格局l得到的。类似地，信号格局3是通过在一个可替代方案中相互交换比特i,和i2的位置以及比特qi和q2的位置和通过倒置比特对i2、q2，而从格局1得到的。在另一个可替代方案中，仅仅交换比特位置而不需要倒置。格局4是通过倒置符号的比特对b、q2或所有比特，而不交换比特位置获得的。据此，可以在用于传送号的不同策略之间作出选择(非穷举):表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3显示了利用本发明方法的通信系统的一个示范性实施例。在发射机IOO上，比特序列从前向纠错(FEC)编码器(未示出)获得，然后输入到交织器110和逻辑比特反相器120。交织器110和逻辑比特反相器120分别依赖于传送号参数m并修改输入比特序列。接着，把比特序列输入到作为非参数化标准映射实体的映射器/调制器130。映射器通常使用图2所示的一个信号格局，并且将b比特映射在通过通信信道200发射的符号上。通信信道通常是经历不可靠和时变信道条件的无线通信信道。发射机和接收机存储交织/倒置模式，或者发射机存储交织/倒置模式并且将其告知接收机。在接收机300,复合符号被输入到解映射器/解调器330,将已接收符号解调成对应的比特域序列(例如，LLR的序列)。然后将序列输入到逻辑倒置器320,再输入到解交织器310,解交织器310输出已获得的比特域序列。交织器和解交织器根据交织/解交织的公知技术，通过应用输入比特或符号序列的已确定的伪随机或随机置换进行操作，即交换(对换)序列内的比特或者符号的位置。在上述的实施例中，交织器是符号内比特交织器，用于改变映射实体中形成一个符号的比特的位置。逻辑比特倒置器根据倒置比特的逻辑值的公知技术进行操作，即把逻辑低转换到逻辑高值以及把逻辑高转换到逻辑低值。在利用对数似然比工作的接收机的实际实现中，该倒置操作等同于对数似然比的记号倒置。如果通过差错检测器(未示出)发出的自动重复请求开始重传，导致从发射机IOO发射一个相同数据分组，则在解映射器(demapper)/解调器330中将在前接收的错误数据分组与重传的数据分组进行软组合。由于解交织器和逻辑比特反相器修改了比特序列，因此可以达到平均比特可靠性的平均值，从而增加了接收机的性能。尽管上述方法是利用格雷编码信号和QAM调制方案描述的，但是本领域普通技术人员将会明白，也可以等效地使用其它合适的编码和调制方案来获得本发明的效益。权利要求1、一种接收设备，包括接收部分，其接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调部分，其解调所接收到的数据，其中，关于比特序列i1q1i2q2，该重排比特序列通过将i1和q1与i2和q2交换并且倒置i1和q1的逻辑值来产生。2、一种接收设备，包括接收部分，其接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调部分，其解调所接收到的数据，其中，关于比特序列hq1i2q2,该重排比特序列通过将ii和qi与i2和q2交换并且倒置i2和q2的逻辑值来产生。3、根据权利要求1或2所述的接收设备，其中，所述接收部分还接收关于交换和倒置的信息。4、根据权利要求3所述的接收设备，还包括重排部分，其基于所述信息重排所接收到的数据的经重排的比特序列。5、根据权利要求1或2所述的接收设备，还包括组合部分，其组合所接收到的数据与之前所接收到的数据。6、根据权利要求1或2所述的接收设备，其中，所述接收部分还接收作为比特序列i^i2q2发送的数据，并且所述接收设备还包括组合部分，其组合作为经重排的比特序列发送的数据与作为比特序列iiqii2q2发送的数据。7、一种纟妄收方法，包4舌接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调所接收到的数据，其中，关于比特序列hq1i2q2，该重排比特序列通过将ii和qi与b和q2交换并且倒置i！和qi的逻辑值来产生。8、一种接收方法，包括接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调所接收到的数据，其中，关于比特序列iiq山q2,该重排比特序列通过将ii和qi与i2和q2交换并且倒置i2和q2的逻辑值来产生。9、根据权利要求7或8所述的接收方法，其中，还包括接收关于交换和倒置的信息。10、根据权利要求9所述的接收方法，还包括基于所述信息重排所接收到的数据的经重排的比特序列。11、根据权利要求7或8所述的接收方法，还包括组合所接收到的数据与之前所接收到的数据。12、根据权利要求7或8所述的接收方法，还包括接收作为比特序列i!q!i2q2发送的数据；以及组合作为经重排的比特序列发送的数据与作为比特序列iiqii2q2发送的数全文摘要提供通信系统中接收数据的接收设备及其接收方法。所述接收设备包括接收部分，其接收作为重排比特序列发送的数据；以及解调部分，其解调所接收到的数据，其中，关于比特序列i₁q₁i₂q₂，该重排比特序列通过将i₁和q₁与i₂和q₂交换并且倒置i₁和q₁的逻辑值或i₂和q₂的逻辑值来产生。在输入比特序列进入映射实体之前修改该输入比特序列，信号格局的修改通过使用交织器和逻辑比特反相器来实现，该反相器根据重传号参数m反相和/或交换信号格局比特的位置。因此，不需要利用参数化的比特到符号映射实体，就可以实现格局重新安排。文档编号H04L27/36GK101242249SQ200810080670公开日2008年8月13日申请日期2002年11月15日优先权日2001年11月16日发明者亚历山大·戈利奇克埃德勒冯埃尔布沃特,克里斯琴·温格特,艾科·塞德尔申请人:松下电器产业株式会社