专利名称：有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统及方法
技术领域：
本发明涉及中继系统译码转发方法中误码扩散严重的问题所提出的有效减小误 码扩散的中继非选择性译码转发方法，该发明适用于存在中继的各种场景，包括两跳或多 跳、协作中继或非协作中继、透明中继或非透明中继等。
背景技术：
中继技术因为其能够有效增加覆盖范围和增强系统吞吐量而获得广泛关注。在目 前广泛研究的中继转发技术中，译码转发技术是其中最主要的中继转发技术之一。采用译 码转发的中继对接收到的来自基站的信号主要进行均衡、解调、信道译码、信道重编码、重 调制，然后把重新产生的信号转发给终端。组成。译码转发的优缺点显而易见其优点是能 够重生信号，抑制从源端到中继的信道和噪声影响，并且支持中继根据从中继到终端的信 道质量进行链路自适应传输。然而一旦中继译码出错，如果继续重新编码转发信号，则会造 成严重的误码扩散。译码转发中继可以进而分成两类一是非选择性译码转发中继，一是选择性译码 转发中继。这里给出这两种现有技术的具体方法1.传统的非选择性译码转发技术其实现的具体步骤如下源端把数据包按某种编码调制格式传输给中继；中继对接收到的数据包进行信道均衡、解调和译码。无论是否译码正确，中继对译 码后的信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进行重新编码(包含 必要的速率匹配)、重新调制，然后转发给终端；终端对接收到的数据包进行译码。如果终端译码正确，它将反馈肯定确认(ACK)给中继，并由中继转发该信令给源 端，该数据包的传输成功结束。否则，终端反馈否定确认(NACK)给中继。当中继收到终端的NACK，如果自己也译码出错，则转发该信令给源端，转至步骤 f)。否则，中继将重传该数据包给终端，转至步骤h)。当源端收到来自中继的NACK，它将重传该数据包给中继。中继把接收到的重传数据包与前面收到的版本进行合并后再译码。然后无论译码 正确与否，它都把该数据包转发给终端。终端把接收到的重传数据包和前面收到的版本进行合并后再译码。转至步骤d)。传统的非选择性译码转发技术的系统框图如图1所示。可见，由于中继无论译码 对错，都进行硬判、重新编码和调制，必定会造成严重的误码扩散，该版本传输给终端，不但 不会对终端的译码带来帮助，反而在进行HARQ重传、合并译码时带来更坏的损失。2.选择性译码转发中继为了克服误码扩散的缺陷提出了选择性译码转发中继它要求中继译码后进行循 环冗余校验(CRC)。如果校验结果说明译码正确，则中继进行重新编码调制和转发信号。否则中继将不继续把信号往下转发而是反馈信息给源端请求重传。其具体步骤如下源端把数据包按某种编码调制格式传输给中继；中继对接收到的数据包进行信道均衡、解调和译码。如果中继正确译码，则对译码后信息比特的软信息进行硬判，然后对该信息比特 进行重新编码(包含必要的速率匹配)、重新调制，然后转发给终端，转至步骤f)；如果中继 译码出错，中继反馈NACK给源端并不再继续转发数据包。源端收到NACK重传数据包给中继；中继把接收到的重传数据包与前面收到的版本进行合并后再译码。转至步骤C)终端收到中继转发的数据包进行译码。如果终端译码正确，它将反馈肯定确认(ACK)给中继，并由中继转发该信令给源 端，该数据包的传输成功结束。否则，终端反馈否定确认(NACK)给中继。中继收到终端的NACK把数据包重传给终端终端把接收到的重传数据包和前面收到的版本进行合并后再译码。转至步骤g)。选择性译码转发技术的系统框图如图2所示。虽然选择性译码转发能够克服误码 扩散，但是它使得中继协议复杂并且对基站调度资源和干扰管理增加了复杂度。特别是集 中式调度系统，基站完全负责资源调度功能，通常为了减小端到端传输时延，基站在第一次 传输时就已经把多跳链路的资源分配好。这种情况下，即使中继因为译码出错而不往下转 发信号，但是对应的资源已经被基站分配好不能被其他传输所使用，从而不得不浪费了该 资源。而事实上即使是中继译码出错的信号仍然含有许多有用信息。如果中继能够利用 基站已经分配好的资源尽可能的把有用信息转发下去并且尽量克服误码扩散的影响，那么 终端获得的该版本将对混合自动请求重传(HARQ)的合并译码带来明显的性能增益。这就 是本发明的动机。为了解决现有方案的缺陷，本发明提出了一种新型的中继非选择性译码转发方 法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种有效减小误码扩散的中继非选择性译码 转发方法，用于有效减小误码扩散的，提高集中式调度得中继系统的频谱效率及性能增益。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案有效减小误码扩散的中继非选 择性译码转发系统，该系统包括源端、与源端通过信道连接的中继和与中继通过信道连接 的终端，所述源端包括依次连接的编码模块，用于将信息比特进行信道编码，生成编码比 特；速率匹配模块，用于把编码比特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码 率；调制模块，用于把打孔后的编码比特映射成为选定调制的复数符号；所述中继包括依次连接的均衡模块，用于对选定调制的复数符号进行时域与频域 均衡；
解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的 软信息；译码模块，用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息；信息比特硬判模块，用于把编码比特的软信息硬判决为二进制的信息比特；CRC校验模块，用于利用循环冗余码校验硬判后的二进制信息比特是否正确；所有编码比特硬判模块，根据CRC校验模块的输出结果，把译码后对应所有编码 比特的软信息判决为二进制的编码比特；重编码模块，根据CRC校验模块的输出结果，把硬判后的信息比特重新进行信道 编码；速率匹配模块，用于把编码比特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码 率；调制模块，用于把打孔后的二进制编码比特按调制方式的规定映射成为选定调制 的复数符号；与中继和源端连接的ACK/NACK反馈模块，用于中继向源端反馈其译码正确与否 的信令，译码正确反馈ACK，译码错误反馈NACK ；所述终端包括依次连接的均衡模块，用于对中继输出的复数信号进行时域与频域 均衡；解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的 对数似然比；译码模块，用于对用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息；信息比特硬判模块，用于把编码比特的软信息判决为二进制的信息比特；与终端和中继连接的ACK/NACK反馈模块，用于终端向中继反馈其译码正确与否 的信令，译码正确反馈ACK，译码错误反馈NACK。本发明还包括一种有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，该方法包括 以下步骤a)源端把数据包按编码调制格式传输给中继；b)中继对接收到的数据包进行信道均衡、解调和译码；如果中继译码正确，则对 译码后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进行重新编码、重新 调制，然后转发给终端；如果中继译码错误，中继则直接对译码后整个码字的所有编码比特 的软信息进行硬判，然后进行速率匹配、调制后转发给终端；c)终端收到中继转发的数据包进行译码；d)如果终端译码正确，它将反馈肯定确认给中继，并由中继转发该信令给源端，该 数据包的传输成功结束；否则，终端反馈否定确认给中继；e)若中继收到终端的否定确认，如果自己也译码错误，则转发该信令给源端，转至 步骤f)；否则，中继将重传该数据包给终端，转至步骤h)；f)当源端收到来自中继的否定确认，将重传该数据包给中继；g)中继把接收到的重传数据包与前面收到的数据包进行解调合并后再译码；如 果中继译码正确，则对译码后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比 特进行重新编码、重新调制，然后转发给终端；如果中继译码错误，中继则对译码后整个码字的所有编码比特的软信息进行硬判，然后进行速率匹配、调制后转发给终端；h)终端把接收到的重传数据包和前面收到的数据包进行合并后再译码。本发明所提方案可以应用在各种中继系统中，用来减小译码转发技术的误码扩 散，特别是提高集中式调度下系统地频谱效率。
图1为现有的非选择性译码转发技术的系统框图；图2为现有的选择性译码转发技术的系统框图；图3为本发明非选择性译码转发技术的系统框图；图4为本发明进行链路仿真的仿真曲线。
具体实施例方式请参照图3所示，有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统，该系统包括 源端、与源端通过信道连接的中继和与中继通过信道连接的终端，所述源端包括依次连接 的编码模块，用于将信息比特进行信道编码，生成编码比特；速率匹配模块，用于把编码比 特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码率；调制模块，用于把打孔后的编码比特 映射成为选定调制的复数符号；所述中继包括依次连接的均衡模块，用于对选定调制的复数符号进行时域与频域 均衡；解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的软 信息；译码模块，用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息；信息比特硬 判模块，用于把编码比特的软信息硬判决为二进制的信息比特；CRC校验模块，用于利用循 环冗余码校验硬判后的二进制信息比特是否正确；所有编码比特硬判模块，根据CRC校验 模块的输出结果，把译码后对应所有编码比特的软信息判决为二进制的编码比特；重编码 模块，根据CRC校验模块的输出结果，把硬判后的信息比特重新进行信道编码；速率匹配模 块，用于把编码比特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码率；调制模块，用于把 打孔后的二进制编码比特按调制方式的规定映射成为选定调制的复数符号；与中继和源 端连接的ACK/NACK反馈模块，用于中继向源端反馈其译码正确与否的信令，译码正确反馈 ACK，译码错误反馈NACK ；所述终端包括依次连接的均衡模块，用于对中继输出的复数信号进行时域与频域 均衡；解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的对 数似然比；译码模块，用于对用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息； 信息比特硬判模块，用于把编码比特的软信息判决为二进制的信息比特；与终端和中继连 接的ACK/NACK反馈模块，用于终端向中继反馈其译码正确与否的信令，译码正确反馈ACK， 译码错误反馈NACK。本发明还涉及一种有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，其具体实施 步骤如下a)源端把数据包按某种编码调制格式传输给中继；b)中继对接收到的数据包进行信道均衡、解调和译码。如果中继正确译码，则对译 码后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进行重新编码(包含必要的速率匹配)、重新调制，然后转发给终端；如果中继译码出错，中继则对译码后整个码 字的所有编码比特的软信息进行硬判，然后进行必要的速率匹配、调制后转发给终端，同时 作为可选项，中继估计译码后的等效噪声方差，并把它连同数据一起转发给终端。c)终端收到中继转发的数据包进行译码。d)如果终端译码正确，它将反馈肯定确认(ACK)给中继，并由中继转发该信令给 源端，该数据包的传输成功结束。否则，终端反馈否定确认(NACK)给中继。e)当中继收到终端的NACK，如果自己也译码出错，则转发该信令给源端，转至步 骤f)。否则，中继将重传该数据包给终端，转至步骤h)f)当源端收到来自中继的NACK，它将重传该数据包给中继。g)中继把接收到的重传数据包与前面收到的版本进行合并后再译码。如果中继正 确译码，则对译码后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进行重 新编码(包含必要的速率匹配)、重新调制，然后转发给终端；如果中继译码出错，中继则对 译码后整个码字的所有编码比特的软信息进行硬判，然后进行必要的速率匹配、调制后转 发给终端，同时作为可选项，中继估计译码后的等效噪声方差，并把它连同数据一起转发给 终端。h)终端把接收到的重传数据包和前面收到的版本进行合并后再译码，如果中继转 发译码后的等效噪声方差，则终端利用它来进行HARQ的最大比合并。转至步骤d)。针对该实施例和前述的现有方案进行链路仿真，仿真参数如下
仿真对比的方案1)传统选择性译码转发 2)传统非选择性译码转发 3)本发明提出的非选择性译码转发调制BPSK信道质量1)源端到中继信噪比=-1.8dB 2)源端到中继信噪比=-1.6dB信道模型高斯信道码长320信道编码(13，ll)8Turbo 码码率1/2 仿真曲线如图4所示该仿真针对的是集中式调度。由于在集中式调度的系统， 基站在第一次传输时就已经把多跳链路的资源分配好。这种情况下，即使选择性转发中继 因为译码出错而不往下转发信号，但是对应的资源已经被基站分配好不能被其他传输所使 用，从而不得不浪费了该资源。所以本发明方案与选择性转发方案和传统的非选择性转发 方案在集中式调度系统中所占用的资源是一样的，而由于本发明的方案能够减小误码扩 散，从而改善终端的译码性能，提高了系统的频谱效率。从频谱效率的曲线可以证明这一点ο本发明提出了一种新型的中继非选择性译码转发方法，能有效减小误码扩散的， 提高集中式调度得中继系统的频谱效率。其创新点主要体现在以下两个方面1)当中继译码出错时，不是仅仅对信息比特进行硬判，而是对译码后的所有编码 比特进行硬判(现有的软输入软输出译码器能够获得整个码字所有编码比特的软输出)。 这样中继不需要再进行重新编码，而只需要在硬判的编码比特上按照所选择的调制编码格 式进行速率匹配和调制。这是本发明与传统非选择性译码转发方案最大的区别传统非选 择性译码转发是指对信息比特进行硬判，然后重新编码，这是误码扩散的主要来源。2)当中继译码出错，转发的数据中包含噪声，让中继估计译码后的等效噪声方差 并连同数据一起发送给终端。终端利用该等效噪声方差进行HARQ的最大比合并。具体的等 效噪声估计方法有许多现有方案，不是本发明所主张的权利，但是要求中继把估计的等效 噪声方差连同数据一起发送给终端是传统译码转发方案中所不存在的，是新增加的信令， 进一步提高系统的频谱效率。本发明应用于存在中继的各种场景，包括两跳或多跳、协作中继或非协作中继、透 明中继或非透明中继等。上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉 此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发 明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统，该系统包括源端、与源端通过信 道连接的中继和与中继通过信道连接的终端，其特征在于所述源端包括依次连接的编码 模块，用于将信息比特进行信道编码，生成编码比特；速率匹配模块，用于把编码比特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码率；调制模块，用于把打孔后的编码比特映射成为选定调制的复数符号；所述中继包括依次连接的均衡模块，用于对选定调制的复数符号进行时域与频域均解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的软信息；译码模块，用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息； 信息比特硬判模块，用于把编码比特的软信息硬判决为二进制的信息比特； CRC校验模块，用于利用循环冗余码校验硬判后的二进制信息比特是否正确； 所有编码比特硬判模块，根据CRC校验模块的输出结果，把译码后对应所有编码比特 的软信息判决为二进制的编码比特；重编码模块，根据CRC校验模块的输出结果，把硬判后的信息比特重新进行信道编码； 速率匹配模块，用于把编码比特进行打孔，以匹配根据信道质量自适应选择的码率； 调制模块，用于把打孔后的二进制编码比特按调制方式的规定映射成为选定调制的复 数符号；与中继和源端连接的ACK/NACK反馈模块，用于中继向源端反馈其译码正确与否的信 令，译码正确反馈ACK，译码错误反馈NACK ；所述终端包括依次连接的均衡模块，用于对中继输出的复数信号进行时域与频域均解调合并模块，用于将均衡后的复数符号映射成二进制编码比特或者编码比特的对数 似然比；译码模块，用于对用于对编码比特进行信道译码，获得所有编码比特的软信息； 信息比特硬判模块，用于把编码比特的软信息判决为二进制的信息比特； 与终端和中继连接的ACK/NACK反馈模块，用于终端向中继反馈其译码正确与否的信 令，译码正确反馈ACK，译码错误反馈NACK。
2.如权利要求1所述的有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统，其特征在 于所述中继还包括输入端和解调合并模块的输出端连接，输出端和解调合并模块的输入 端连接的缓存模块，用于缓存同一个数据包的多次传输/重传版本。
3.如权利要求1所述的有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统，其特征在 于所述终端还包括输入端和解调合并模块的输出端连接，输出端和解调合并模块的输入 端连接的缓存模块，用于缓存同一个数据包的多次传输/重传版本。
4.如权利要求1所述的有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发系统，其特征在 于所述中继还包括与中继的译码模块连接的译码其输出模块，用于输出等效信噪比至终 端的解调合并模块。
5.有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a)源端把数据包按编码调制格式传输给中继；b)中继对接收到的数据包进行信道均衡、解调和译码；如果中继译码正确，则对译码 后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进行重新编码、重新调制， 然后转发给终端；如果中继译码错误，中继则直接对译码后整个码字的所有编码比特的软 信息进行硬判，然后进行速率匹配、调制后转发给终端；c)终端收到中继转发的数据包进行译码；d)如果终端译码正确，它将反馈肯定确认给中继，并由中继转发该信令给源端，该数据 包的传输成功结束；否则，终端反馈否定确认给中继；e)若中继收到终端的否定确认，如果自己也译码错误，则转发该信令给源端，转至步骤 f)；否则，中继将重传该数据包给终端，转至步骤h)；f)当源端收到来自中继的否定确认，将重传该数据包给中继；g)中继把接收到的重传数据包与前面收到的数据包进行解调合并后再译码；如果中 继译码正确，则对译码后信息比特的软信息进行硬判获得信息比特，然后对该信息比特进 行重新编码、重新调制，然后转发给终端；如果中继译码错误，中继则对译码后整个码字的 所有编码比特的软信息进行硬判，然后进行速率匹配、调制后转发给终端；h)终端把接收到的重传数据包和前面收到的数据包进行合并后再译码。
6.如权利要求5所述的有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，其特征在 于，所述步骤b)进一步包括如下步骤，中继估计译码后的等效噪声方差，并把该等效噪声 方差转发给终端，终端利用等效噪声方差来进行HARQ的最大比合并。
7.如权利要求5所述的有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，其特征在 于，所述步骤b)中中继译码正确或错误采用循环冗余CRC校验。
全文摘要
本发明提出一种有效减小误码扩散的中继非选择性译码转发方法，当中继译码出错时，不是仅仅对信息比特进行硬判，而是对译码后的所有编码比特进行硬判。这样中继不需要再进行重新编码，而只需要在硬判的编码比特上按照所选择的调制编码格式进行速率匹配和调制。本发明所提方案可以应用在各种中继系统中，用来减小译码转发技术的误码扩散，特别是提高集中式调度下系统的频谱效率。
文档编号H04L25/03GK102111234SQ20091024731
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者周婷, 徐景, 王海峰, 王芳 申请人:上海无线通信研究中心