专利名称：一种提高通信系统重传效率的装置及方法
技术领域：
本发明涉及通信系统传输技术领域，尤其涉及一种提高通信系统重传效率的装置 及方法。
背景技术：
如图1所示，在目前的通信系统中，在初始化阶段，发射端传输给接收端的M个 消息^ j ^ M)先经过信道编码后，得到M个二进制编码码字序列A (1 < j <M)，并 将彡j彡M)缓存在接收端。在传输阶段，利用M个速率匹配器从M个编码码字序列 Dj(l ^ j ^ M)挑选出指定长度的M个比特序列S^l ^ j ^ M)后，直接传输给接收端。如图 2所示接收端将接收来的M个软比特序列<j<M),经过解速率匹配后得到M个软编码 码字比特序列&(1 <j<M)，将电(1 <y< M)输入到信道译码器进行译码后，得到M个消息 P/l<y<M)。接收端对M个消息^ (IS JS M)进行循环冗余校验(CRC)后，反馈校验结果。 对于没有成功通过CRC校验的消息，发射端将重新传输该消息对于的编码码字序列。这种 自动请求重传结合前向纠错编码的技术被称为混合自动请求重传，混合自动请求重传技术 被广泛应用在目前的各种通信系统中，以为通信系统提供可靠的物理层链路。在目前的通 信系统中，在一条点对点的链路上传输的多个比特序列都是独立进行自动请求重传，即发 射端将接收端没有准确接收的多个消息对应的编码码字序列分别经过速率匹配后直接传 输给接收端。这种发射端独立地重新传输多个比特序列的方法，效率较低。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种提高通信系统重传效率的装 置及方法，以显著提高发射端到接收端的重传效率。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案一种提高通信系统重传效率的装置异或编码器，所述异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多 个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器，所述多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端 接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包 其中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，、n表示比特序列 Sj(l彡j彡M)的第n个比特，cn表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，并且 l^n^ N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，E表示二进制加法运算。所述多数据包检测器利用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软比特序列&(1 <j< M)为先验信息，从接收到的组合数据包d中计算出发射端重传的各
S =Le +LjA表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合，亡表示本次传输时接收端接收 到的组合数据包。所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包 M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，％表示对第j个比特序列 Sj(l ^ j ^ M)的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消 息，用％ = 1表示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；用％ = 0表 示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，s“表示比特序列Sj(l ≤ j ≤M) 的第n个比特，cn表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，1 < n < N，N表示M 个异或编码器输入序列中最长序列的长度，‘ ，表示二进制乘法运算，‘E’表示二进制加 法运算。所述多数据包检测器采用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败 的软比特序列&(1 ≤j≤ M)为先验信息，从接收到的组合数据包^ 中计算出发射端重传的各
个软比特序列&(l^SM):
S. =Le +L.j
B表示集合{ai，Qj,…aM}中不等于‘0，的元素的索弓|，d表示本次传输时 接收端接收到的组合数据包。一种提高通信系统重传效率的方法A.对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组 合数据包传输给接收端；B.从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的序列。所述步骤A进一步包括以下子步骤
①计算出各个重传的二进制序列Sj (1 ^ j ^ M)的长度；②计算出各个重传的二进制序列Sj(l ^ j ^ M)长度中的最大值N ；③用‘0’将长度小于N的二进制序列Sj (1 ^ j ^ M)补齐到长度N，在相应的序列 的头部或者尾部进行补齐操作；④采用下述公式对各个重传的二进制序列Sj (1 ^ j ^ M)进行逐位异或运算， M表示重传的二进制序列的数目，Sj,n表示第j个比特序列Sj(l彡j彡M)的第n 个比特，cn表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1 < n < N，N表示M个二 进制序列中最长序列的长度，E表示二进制加法运算；⑤将组合数据包C传输给接收端。所述步骤B进一步包括以下子步骤①接收端利用下述公式计算出各个重传序列 M表示重传的二进制序列的数目，A表示参与异或编码的比特序列的集合，d表示 接收端接收到的组合数据包，&(ISJ^M)表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失 败的软比特序列，&(l^y^M)表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端 的第j个软比特序列；②删除重传序列之(1S 中补‘0，位置上的软比特；③解速率匹配；④信道译码。所述步骤A进一步包括以下子步骤①计算出各个二进制序列S」(1 ^ j ^ M)的长度；②计算出各个二进制序列Sj(l ^ j ^ M)长度中的最大值N ；③用‘0’将长度小于N的二进制序列S」(1 ^ j ^ M)补齐到长度N，在相应的序列 的头部或者尾部进行补齐操作；④采用下述公式对各个二进制序列Sj (1 ^ j ^ M)进行逐位加权异或运算 M表示二进制序列的数目，叫表示对第j个比特序列Sj(l彡j彡M)的加权值，该 加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用= 1表示接收端没 有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息，用= 0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的第j个消息，Sj,n表示第j个比特序列Sj (1 ≤ j ≤ M)的第n个比特，cn表 示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比特，1 ≤ n ≤ N，N表示M个二进制序列中 最长序列的长度，‘ ，表示二进制乘法运算，‘E’表示二进制加法运算。⑤将组合数据包C传输给接收端。所述步骤B进一步包括以下子步骤①接收端采用下述公式计算出各个重传序列 M表示重传的二进制序列的数目，B表示集合{> p…，a J7…a M}中不等于‘0’ 的元素的索引，。表示接收端接收到的组合数据包，((1 <j< M)表示接收端在前次传输时 保存的第j个译码失败软比特序列；^(^JSM)表示接收端计算得到的发射端在本次重 传时传输给接收端的第j个软比特序列；②删除重传序列之中补‘0，位置上的软比特；③解速率匹配；④信道译码。本发明具有以下优点和积极效果通过异或编码器可以将发射端重传给接收端的多个比特序列合并后传输，接收端 利用多数据包检测器从组合数据包中还原出各个重传的比特序列，从而节省了发射端到接 收端重传时的资源，进而提高通信系统的重传效率。
图1是现有技术中通信系统的发射端信道编码过程。图2是现有技术中通信系统的发射端传输过程。图3是本发明中异或编码器的实现装置之一。图4是本发明中异或编码器的实现装置之二。图5是本发明中多数包检测器的实现装置之一。图6是本发明中多数包检测器的实现装置之二。
具体实施例方式下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明本发明提出的提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测 器，异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行异或编 码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器嵌入到通信链路的 接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。
实施例1一种提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测器，其中异 或编码器对输入的各个二进制序列进行逐比特异或运算，并输出经过异或操作后的组合数 据包；当输入异或编码器的各个比特序列的长度不一致时，将各个比特序列用‘0’补齐，以 和最长比特序列的长度一致。嵌入到发射端的异或编码器利用公式(1)，计算出重传给接收端的组合数据包
MCn=Y/jn(1)
7=1 '公式⑴中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目表示比特序列 Sj(l彡j彡M)的第n个比特；cn表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特；并且 l^n^ N，N表示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，E表示二进制加法运算，也 就是异或运算。异或编码器可以采用图3所示的装置重传时，编码码字比特序列Dj(l ^ j ^ M)经过速率匹配后得到M个比特序列 Sj (1 ^ j ^ M),将S」(1 ^ j ^ M)进行异或运算后得到组合数据包C，然后将C传输给接收端。和图3所示的异或编码器对应，多数包检测器可以采用图5所示的装置，用于从接 收到的组合数据包中计算出各个重传的软比特序列。重传时，接收端利用下述公式(2)以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的 软比特序列&(1S/SM)为先验信息，从接收到的组合数据包&中，计算出发射端重传的各 个软比特序列式(1^、似)； A表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合力表示本次传输时接收端接收 到的组合数据包。删除重传序列之.(1<)<似冲补‘0，位置上的软比特后，对之厂从)进行解速
率匹配和信道译码。实施例2一种提高通信系统重传效率的装置，包括异或编码器和多数据包检测器，异或编 码器对输入的各个二进制序列进行逐比特加权异或运算，并输出经过加权异或操作后的组 合数据包；当输入异或编码器的各个比特序列的长度不一致时，将各个比特序列用‘0’补 齐，以和最长比特序列的长度一致。嵌入到发射端的异或编码器利用公式(3)，计算出重传给接收端的组合数据包
公式(3)中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，％表示对第j个比特 序列S^l ^ j ^ M)的加权值，该加权值可以是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答 不确认消息(Negative Acknowledgement,NACK)，即用a」=1表示接收端没有准确译出发 射端传输给接收端的第j个消息；反之，用= 0表示接收端准确译出了发射端传输给接 收端的第j个消息。8」,11表示比特序列5」(1<_]_<11)的第n个比特。(^表示异或编码器 输出的组合数据包C的第n个比特。并且，1 < n < N，N表示M个异或编码器输入序列中 最长序列的长度；‘ ’表示二进制乘法运算，‘E’表示二进制加法运算，也就是异或运算。异或编码器还可以采用图4所示的装置重传时，编码码字比特序列Dj(l ^ j ^ M)经过速率匹配后得到M个比特序列 Sj (1 ^ j ^ M),将Sj (1 ^ j ^ M)加权后，再经过异或运算后得到组合数据包C，然后将C传 输给接收端。和图4所示的异或编码器对应，多数包检测器可以采用图6所示的装置，用于从接 收到的组合数据包中计算出各个重传的软比特序列。重传时，接收端利用下述公式(4)以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的 软比特序列&(1 ^ j < M)为先验信息，从接收到的组合数据包d中，计算出发射端重传的各
个软比特序列& M); B表示集合{ai，…，Qj, aM}中不等于‘0’的元素的索引力表示本次传输 时，接收端接收到的组合数据包。删除重传序列式,(1^、似)中补‘0，位置上的软比特后，对毛(l^SM)进行解速
率匹配和信道译码。本发明还提供了一种提高通信系统重传效率的方法，具体方法如下实施例3一种提高通信系统重传效率的方法，该方法在发射端对各个重传的二进制序列进 行异或编码，在接收端再从组合数据包中检测出各个重传的序列。具体方法如下在发射端步骤1.计算出各个重传的二进制序列Sj(l ^ j ^ M)的长度；步骤2.计算出各个重传的二进制序列长度中的最大值N;步骤3.用‘0’将长度小于N的二进制序列Sj(l彡j彡M)补齐到长度N，可以在
10相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；步骤4.对各个重传的二进制序列Sj (1 ^ j ^ M)进行逐位异或运算，方法如公式 (5)所示； 步骤5.将组合数据包C传输给接收端。在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；Sj,n表示第j个比特 序列S“1 ^ j ^ M)的第n个比特；cn表示经过异或编码得到的组合数据包C的第n个比 特；并且1 < n < N，N表示M个二进制序列中最长序列的长度，E表示二进制加法运算，也 就是异或运算。在接收端步骤1.接收端利用公式(6)检测出各个重传序列 步骤2.删除重传序列&J、M)中补‘0’位置上的软比特；步骤3.解速率匹配；步骤4.信道译码。在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；A表示参与异或编码 的比特序列的集合f表示接收端接收到的组合数据包；&(l^y^M)表示接收端在前次传 输时保存的第j个译码失败的软比特序列；&(1S/SM)表示接收端计算得到的发射端在
本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列。实施例4—种提高通信系统重传效率的方法，该方法在发射端对各个二进制序列进行加权 异或编码，在接收端再从组合数据包中检测出各个重传的序列。具体方法如下在发射端步骤1.计算出各个二进制序列Sj(l ^ j ^ M)的长度；步骤2.计算出各个二进制序列3」(1<长度中的最大值N;步骤3.用‘0，将长度小于N的二进制序列Sj(l彡j彡M)补齐到长度N，可以在 相应的序列的头部或者尾部进行补齐操作；步骤4.对各个二进制序列进行逐位加权异或运算，方法如公式(7) 所示；
步骤5.将组合数据包C传输给接收端。在本实施例的上述步骤中，M表示二进制序列的数目。a j表示对第j个比特序列 Sj(l ^ j ^ M)的加权值，该加权值可以是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认 消息(Negative Acknowledgement,NACK)，即用a」=1表示接收端没有准确译出发射端传 输给接收端的第j个消息；反之，用= 0表示接收端准确译出了发射端传输给接收端的 第j个消息。n表示第j个比特序列Sj (1 ^ j ^ M)的第n个比特。cn表示经过异或编 码得到的组合数据包C的第n个比特，并且，1 < n ^ N，N表示M个二进制序列中最长序列 的长度。‘ ，表示二进制乘法运算，‘E’表示二进制加法运算，也就是异或运算。在接收端步骤1.接收端利用公式(8)恢复出各个重传序列
(8)
S ■ = Le + L.
j j J步骤2.删除重传序列y、M)中补‘0’位置上的软比特；步骤3.解速率匹配；步骤4.信道译码。在本实施例的上述步骤中，M表示重传的二进制序列的数目；B表示集合{>” ， aj,…aM}中不等于‘0，的元素的索引《表示接收端接收到的组合数据包；！^^^；、^) 表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的软比特序列；&(IS J、M)表示接收端 计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j个软比特序列。
权利要求
一种提高通信系统重传效率的装置，其特征在于，包括异或编码器，所述异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器，所述多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。
2.根据权利要求1所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包 其中，M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，Sj,n表示比特序列Sj(l≤j≤M) 的第n个比特，cn表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，并且1≤n≤N，N表 示M个异或编码器输入序列中最长序列的长度，E表示二进制加法运算。
3.根据权利要求1或2所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于所述多数据包检测器利用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软 比特序列&(1 ≤ j ≤ M)为先验信息，从接收到的组合数据包d中计算出发射端重传的各个软 比特序列之(1≤j≤M) A表示输入到上述异或编码器的比特序列的集合，d表示本次传输时，接收端接收到的 组合数据包。
4.根据权利要求1所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于所述异或编码器采用下述公式计算出重传给接收端的组合数据包 M表示输入到异或编码器的比特序列的数目，a」表示对第j个比特序列Sj (1≤j≤M) 的加权值，该加权值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用ai = 1表 示接收端没有准确译出发射端传输给接收端的第j个消息；用= 0表示接收端准确译 出了发射端传输给接收端的第j个消息，Sj,n表示比特序列Sj(l≤j≤M)的第n个比特， cn表示异或编码器输出的组合数据包C的第n个比特，1 ≤n≤N，N表示M个异或编码器 输入序列中最长序列的长度，‘ 表示二进制乘法运算，‘∑’表示二进制加法运算。
5.根据权利要求1或4所述的提高通信系统重传效率的装置，其特征在于所述多数据包检测器采用下述公式以接收端在前次传输时保存的各个译码失败的软 比特序列Lj(1 ≤ j ≤ M)为先验信息，从接收到的组合数据包6中计算出发射端重传的各个软 比特序列Sj(1≤j≤M): B表示集合…，Qj,…αΜ}中不等于‘O，的元素的索引，6表示本次传输时，接 收端从接收到的组合数据包。
6.一种提高通信系统重传效率的方法，其特征在于，包括以下步骤Α.对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数 据包传输给接收端；B.从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传序列。
7.根据权利要求6所述的提高通信系统重传效率的方法，其特征在于 所保护步骤A进一步包括以下子步骤①计算出各个重传的二进制序列S^l≤j ≤ Μ)的长度；②计算出各个重传的二进制序列S^l≤ j ≤ M)长度中的最大值N ；③用‘O’将长度小于N的二进制序列S^l≤ j≤ M)补齐到长度N，在相应的序列的头 部或者尾部进行补齐操作；④采用下述公式对各个重传的二进制序列S^l≤ j ≤ M)进行逐位异或运算， ,M M表示重传的二进制序列的数目，Sj,n表示第j个比特序列Sj (1 ^ j ^ Μ)的第η个比 特，cn表示经过异或编码得到的组合数据包C的第η个比特，1 < η < N，N表示M个二进制 序列中最长序列的长度，Σ表示二进制加法运算；⑤将组合数据包C传输给接收端。
8.根据权利要求6或7所述的提高通信系统重传效率的方法，其特征在于 所述步骤B进一步包括以下子步骤①接收端利用下述公式计算出各个重传序列 M表示重传的二进制序列的数目，A表示参与异或编码的比特序列的集合，d表示接收 端接收到的组合数据包，&(i^ysM)表示接收端在前次传输时保存的第j个译码失败的 软比特序列，^7(ISJjM)表示接收端计算得到的发射端在本次重传时传输给接收端的第j 个软比特序列；②删除重传序列&7、M冲补‘O’位置上的软比特；③解速率匹配；④信道译码。
9.根据权利要求6所述的提高通信系统重传效率的方法，其特征在于所述步骤A进一步包括以下子步骤①计算出各个二进制序列Sj(1 ≤ j ≤ M)的长度；②计算出各个二进制序列Sjl≤ j ≤ M)长度中的最大值N ；③用‘O’将长度小于N的二进制序列S^l≤ j ≤ M)补齐到长度N，在相应的序列的头 部或者尾部进行补齐操作；④采用下述公式对各个二进制序列S^l≤ j ≤ M)进行逐位加权异或运算 M表示二进制序列的数目，％表示对第j个比特序列彡j彡M)的加权值，该加权 值是接收端反馈给发射端的第j个消息的应答不确认消息，用= 1表示接收端没有准 确译出发射端传输给接收端的第j个消息，用= O表示接收端准确译出了发射端传输 给接收端的第j个消息，Sj,n表示第j个比特序列Sj (1 ^ j ^ Μ)的第η个比特，cn表示经 过异或编码得到的组合数据包C的第η个比特，1 < η < N，N表示M个二进制序列中最长 序列的长度，‘ ·，表示二进制乘法运算，‘Σ’表示二进制加法运算。⑤将组合数据包C传输给接收端。
10.根据权利要求6或9所述的提高通信系统重传效率的方法，其特征在于所述步骤B进一步包括以下子步骤①接收端采用下述公式计算出各个重传序列 M表示重传的二进制序列的数目，B表示集合{a -,Qj, ..· aM}中不等于‘0，的元 素的索引，d表示接收端接收到的组合数据包，< j < Μ)表示接收端在前次传输时保存 的第j个译码失败软比特序列；&(isy^M)表示接收端计算得到的发射端在本次重传时 传输给接收端的第j个软比特序列；②删除重传序列&J、M)中补‘0’位置上的软比特；③解速率匹配；④信道译码。
全文摘要
本发明涉及通信系统传输技术领域，尤其涉及一种提高通信系统重传效率的装置及方法。本发明的异或编码器嵌入到通信链路的发射端，用于对发射端重传的多个比特序列进行逐比特异或编码，并将异或编码后得到的组合数据包传输给接收端；多数据包检测器嵌入到通信链路的接收端，用于从接收端接收到的组合数据包中检测出各个重传的比特序列。本发明通过异或编码器可以将发射端重传给接收端的多个比特序列合并后传输，接收端利用多数据包检测器从组合数据包中还原出各个重传的比特序列，从而节省了发射端到接收端重传时的资源，进而提高通信系统的重传效率。
文档编号H04L1/00GK101854230SQ201010175960
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者王正海, 田茂 申请人:武汉大学