接收机物理层利用数据链路层校验信息提升译码精度的方法与流程

文档序号:13221854阅读:157来源:国知局
技术领域本发明属于无线通信技术,涉及在物理层利用链路层校验正确的PDU(ProtocolDataUnit,协议数据单元)进行二次译码,具体涉及一种接收机物理层利用数据链路层校验信息提升译码精度的方法。

背景技术:
ARQ(AutomaticRepeatRequest,自动请求重传)和HARQ(HybridAutomaticRepeatRequest,混合自动请求重传)是当前两大主要的误包处理技术。在传统ARQ机制中,链路层一旦发现错误的包就将其丢弃,然后要求在下一帧中重传这个包。由于ARQ是一种自适应系统,其反馈重传的次数与信道干扰密切相关,当信道误码率很高时,重传过于频繁会使系统开销过大甚至导致阻塞。HARQ是当今的主流技术,尤其是在3G技术及LTE中,HARQ得到广泛应用。在HARQ中,依赖于物理帧的局部重传获取额外的冗余信息,系统的开销依然较大,系统延时也较大。通过调研发现,现存的各种技术中,还没有一种技术将链路层的信息反馈到物理层中作为额外冗余信息,用于纠错译码。通过对纠错译码的观察发现,当接收端对收到的前后相关序列进行似然译码时,由于是采用概率判决,译码中的不确定性会被逐级传递与累加放大;如果有额外冗余信息来减少这种不确定性,则可以提高译码准确率。以结构为(n,k,K)的卷积码似然译码为例,卷积码的约束长度为n*K(或为K),即编码结果中相互关联的码元为n*K个;在译码过程中,即利用这种内在的相互关联规律来纠错译码。然而,在译码过程中,由于这种关联的存在,当前一比特译码出错时,这种错误信息将会作为下一比特译码的先验信息,这样将可能导致下一比特的错误判决,而这种错误的影响深度为n*K。因此,若能提高先验比特的正确率,将能有效的提升译码的性能。

技术实现要素:
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点,提供一种接收机物理层利用数据链路层校验信息提升译码精度的方法,本发明利用帧中已经校验译码正确的PDU包作为额外信息,进行二次译码的方法。该方法处理错误的PDU包时,不首先进行重传,而是利用译码正确的PDU信息,来降低译码的不确定度,再次纠错译码,有效减少重传次数,降低系统开销,提高系统吞吐率。接收机物理层利用数据链路层校验信息提升译码精度的方法,其特征在于包括以下步骤:(1)物理层接收含有多个PDU数据的物理帧后,以帧为单位进行译码,译码结果提交至链路层;(2)链路层提取出每个PDU,通过包校验信息识别正确和错误的PDU;(3)将正确的PDU作为额外信息,和步骤(1)中物理层接收的初始帧进行联合译码,即二次译码;(4)再次将译码结果提交至链路层,通过PDU校验信息检验二次译码的PDU是否正确;(5)对仍不正确的数据包启动HARQ重传机制。一帧数据经信道传输并且被接收后的译码步骤具体为:A1.假设每个PDU包有Mbit数据,LbitCRC校验信息,一帧中有n个PDU包,信道编码采用(3,1,2)卷积码,CRC生成多项式g(x)=x4+x+1;这里取M=10,L=4,n=20;A2.一帧数据在发送端物理层中通过卷积码进行编码,卷积码的生成矩阵为G=[100;101;111];A3.对编码的帧进行BPSK调制,信道为加性高斯信道,均值为0,方差为N,调制后的数据被发送;A4.接收端接收数据并解调,保存解调后的数据,然后对数据进行第一次译码;A5.收端链路层对第一次译码结果进行包拆分,重新还原得到各个PDU包,并对每个PDU包编号;A6.通过每个PDU的CRC校验信息,识别译码正确和错误的包;A7.利用已经正确译码的包的信息减少译码不确定度,对步骤A4进行二次译码。二次译码具体策略为:一.获取并储存步骤A6中错误的PDU包的索引;二.提取一个索引值,在步骤A5中已经得到第一次译码后的所有PDU包的编号,找到这个索引值对应的PDU包,对该包利用前后正确的数据进行似然译码;三.用步骤二重新译码后的结果替换对应错误PDU包的信息;四.对于还有错误的PDU包的二次译码,重复步骤二、三即可。本发明受到ARQ/HARQ思想和似然译码思想的启发,但不拘泥于只通过重传获得额外冗余信息,而是将链路层信息反馈到物理层作为额外信息进行二次译码,克服现有似然译码过程中,不确定性的逐级传递与累加,从而导致出错的可能性加大的缺陷。为了减少译码的不确定性,在二次译码中,充分利用第一次译码校验的正确PDU信息作为译码的额外信息,提高译码正确率,减小重传开销。本发明的特点是:利用链路层包校验信息,识别正确的PDU,将正确的PDU所含的数据作为二次译码的额外信息,降低物理帧译码过程中先验信息的不确定性,从而有效减少重传次数,降低系统开销,减小时延。附图说明图1为本发明的具体实例流程图。图2为本发明的二次译码核心流程图。图3为本发明不同信噪比下误包率仿真结果示意图。图4为本发明不同信噪比下误码率仿真结果示意图。具体实施方式考虑一帧数据经信道传输并且被接收后的译码及二次译码。如图1所示:A1.假设每个PDU包有Mbit数据,LbitCRC校验信息,一帧中有n个PDU包,信道编码采用(3,1,2)卷积码,CRC生成多项式g(x)=x4+x+1;这里取M=10,L=4,n=20;A2.一帧数据在发送端物理层中通过卷积码进行编码,卷积码的生成矩阵为G=[100;101;111];A3.对编码的帧进行BPSK调制,信道为加性高斯信道,均值为0,方差为N,调制后的数据被发送;A4.接收端接收数据并解调,保存解调后的数据,然后对数据进行第一次译码;A5.收端链路层对第一次译码结果进行包拆分,重新还原得到各个PDU包,并对每个PDU包编号;A6.通过每个PDU的CRC校验信息,识别译码正确和错误的包;A7.利用已经正确译码的包的信息减少译码不确定度,对A4进行二次译码,二次译码的核心流程如图2所示:已经识别正确的PDU包提供额外冗余信息,信道编码模块联合冗余信息和A4中保存的解调信息对初始接收的帧再次进行译码,即二次译码。对于二次译码可以使用以下策略:1.获取并储存步骤A6中错误的PDU包的索引;2.提取一个索引值,在步骤A5中已经得到第一次译码后的所有PDU包的编号,找到这个索引值对应的PDU包,对该包利用前后正确的数据进行似然译码(如可以采用最大似然的方式,对错误的PDU包进行迭代替换,选择具有最小汉明距离的组合作为预期译码结果;或采用类维特比方法);3.用步骤2重新译码后的结果替换对应错误PDU包的信息;4.对于其他错误的PDU包的二次译码,重复步骤2,3即可。图3,图4给出了这个具体实例的仿真结果,图3表示在不同信噪比(SNR)下误包率的比较,即A4中第一次译码后的误包率(和A7中二次译码后的误包率的比较。图4表示在不同信噪比(SNR)下误码率的比较,即A4中第一次译码后的误码率和A7中二次译码后的误码率的比较。由2个图可以看出二次译码在没有重传开销情况下可以显著地提升系统的性能。本发明的优点在于不通过重传即可获得译码纠错所需要的额外冗余信息,提升误包率和BER,有效降低重传开销,减小时延。
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