CN1656719A - 用于动态选择arq方法的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在接收单元508基于数据帧中的系统比特的累积信噪比(SNR)选择用于重发数据帧(图4)的ARQ方法的方法600。发送单元500通过使用由接收单元508发送的信道SNR测量报告来跟踪系统比特的累积SNR。该方法使用重发的系统比特的追踪组合(经部分增量冗余传输)，直到系统比特的累积SNR到达合适的值，并且之后切换成仅在重发中发送校验位(经完全增量冗余)。另外，该方法更改诸如码功率的资源的分配，以仅提供成功解码发送的帧所需要的资源。发送单元500将和数据帧相关联的传输类型、传输号和/或和资源分配通知给接收单元508。

Description

用于动态选择ARQ方法的装置和方法
技术领域
本发明总的来说涉及通信系统，并且具体的说涉及选择用于数据帧的重发的自动重复请求方法。
背景技术
在混合自动重复请求(H-ARQ)系统中，在通信系统的接收端使用数据帧的重发来获得所需级别的数据质量。但是，过多的重发可以导致系统吞吐量的减少。在采用自适应调制和编码(AMC)的系统中，AMC的选择是基于在做出选择的时间的信道情况的。考虑测量误差，反馈延迟，以及移动站速度，在发送数据帧时，基于当前信道情况的AMC选择通常不是最好的选择。系统之后依靠ARQ方法来修正其中不良选择AMC的形势。为减少ARQ吞吐量损失，需要自适应系统来调节ARQ方法以最好匹配实际信道情况。
下面将使用具有五分之一速率(也就是，对于每个输入进编码器的比特，产生五个比特)的信道编码器描述三种H-ARQ方法，如图1所示。图2-4示出了来自工作在初始传输的1/2编码速率的编码器的数据的空中时隙(over the air slot)格式。参考图2和3，示出了使用重复和最大比率组合(追踪)技术的H-ARQ。追踪组合(如这里所述的)是基于IEEE论文：D.Chase，“Code Combining-A Maximum-Likelihood Decoding Approach for Combining an Arbitrary Number ofNoisy Packets”，IEEE Trans on Communication，Vol.33，pp.385-393，1985年5月。基本思想是重发没有接收到(也就是，没有合适解码)的数据分组。重发的分组由它们相应的信号幅度-噪声功率比加权，并且加到最初发送的分组——换句话说，它们是最大比率组合的(MRC)。将重发的分组加到最初发送的分组改进了信噪比(因为MRC的缘故信噪比相加)。因此，因为SNR随着重复连续增加，在第一次尝试没有被合适的解码的分组最终被在几次重复之后解码。
参考图2和3，使用追踪组合技术的H-ARQ工作如下：刺穿来自g1和g3多项式的输出(由部分1表示)，并且和系统比特一起发送，如图2所示。注意到所有分组重发和第一分组相同。因此，可以将它们最大比率组合，和作为选择，它们可以被解码而没有任意另外的信息(也就是，它们是可自解码的)。参考图1和3，示出了部分增量冗余(IR)组合技术。对于这个情况，第一发送的分组和如图3所示的相同。但是，第一重发包括没有随第一分组一起发送的g1/g3穿刺的校验位的后一半(表示为部分2)。可以在系统比特上采用最大比率组合。部分IR方法提供更高的编码增益，特别是在快速衰减的信道中，例如，在对于其完美信噪比(SNR)跟踪不可能的车辆信道中。而且，应该注意，这个方案是可自解码的，如图2所示。参考图1和4，示出了完全IR组合技术。对于这个情况，第一重发不重复系统比特。而是，在每个下一传输中连续发送校验位。这个过程之后重复。完全IR方法相比部分IR方法提供更高的IR增益，但是重发的分组不是可自解码的(除了当再次发送系统比特时)。
当AMC系统适当地跟踪时，因为在慢运动移动站的情况中，存在很多在第一重发中仅需要小的SNR以正确地解释给定数据帧的例子。这假定使用追踪组合或完全IR组合两个传输。通过提供小的SNR，比如传输功率和沃尔什码这样的节省的资源可以用在别处以增加系统吞吐量。完全IR组合方案关于追踪组合提供显著的信道编码增益。但是，当以恶化的SNR接收最初传输并且在阈值或阈值之上接收第二传输时，完全IR性能相对追踪组合恶化。在这个情况中，追踪组合方法合适地工作。但是，完全IR方法需要进一步的重发，这是因为关键的系统比特在最初传输中丢失了。因此，第二传输不是“可自解码的”，并且严重依靠在第一传输中接收的信息。
已知用于选择追踪、部分追踪和部分IR组合的方法。但是，该方法不使用提供最好性能的完全IR。给定组合技术，现有技术的方法以两比特软确认，通过在和基站通信的用户设备(UE)中累积的能量来确定需要多少重发。因此，现有技术的方法具有相对于完全IR吞吐量损失和在上行链路发送的额外ACK/NACK比特的费用的缺点。另外，现有技术不能提供在基于UE的通信信道的SNR的ARQ组合方法之间进行选择的方法。
因此，存在对于动态选择用于发送数据帧的最好的H-ARQ方法的改进方法的需要。
附图说明：
图1是工作在五分之一速率的现有信道编码器的视图。
图2是来自使用追踪H-ARQ方法组合的图1的编码器的数据的控制时隙格式的视图。
图3是来自使用部分IR H-ARQ方法组合的图1的编码器的数据的控制时隙格式的视图。
图4是来自使用完全IR H-ARQ方法组合的图1的编码器的数据的控制时隙格式的视图。
图5是可以实现本发明的方法的优选实施例的基站收发机和移动站的相关部分的框图。
图6是本发明的方法的优选实施例的流程图。
具体实施方式
参考图5，示出了可以实现本发明的方法的基站收发机(BTS)500和用户设备508的相关部分。在优选实施例中，用户设备508是移动站。但是，本领域普通技术人员将认可本发明还可以用于很多类型的用户设备。如图所示，BTS 500包括ARQ/编码/调制子系统502。这个子系统502实现本发明的H-ARQ选择方法，并且确定应用到发送给MS 508的数据的编码和调制方案。在采用自适应调制和编码(AMC)的系统中，比如的第三代合作项目(3GPP)高速下行链路分组接入(HSDPA)和3.5G中，AMC的选择是基于由MS 508通过反馈信道506提供的信道情况测量报告。来自ARQ/编码/调制子系统502的数据由RF调制器504调制。将调制的数据信号经天线507发送并且由MS 508经天线509接收。MS接收器510解调信号并且发送软比特到turbo解码器512用于处理。Turbo解码器512恢复由BTS 500发送的数据。当turbo解码器成功解码接收的比特时，它经反馈信道506发送确认(ACK)到BTS 500的ARQ/编码/调制子系统502。当因为以误差接收数据帧而turbo解码器不能解码接收的比特时，如由循环冗余校验(CRC)指示的，它发送不确认(NACK)到ARQ/编码/调制子系统502。BTS 500使用NACK和信道情况测量报告以选择最好的H-ARQ方法用于重发数据帧。在本发明的优选实施例中，采用停止-和-等待(stop-and-wait)H-ARQ方案。换句话说，BTS 500发送数据的第一帧并且在发送下一个数据帧之前等待来自MS 508的ACK或NACK。
在本发明的优选实施例中，通过选择性地选择H-ARQ方法，用于基于在MS接收器510的数据帧的系统比特中的累积SNR来重发数据帧，从而减轻完全IR方法的缺点。BTS 500的ARQ/编码/调制子系统502使用从MS 508接收的信道SNR测量跟踪这个值。通常，MS 508每两毫秒发送SNR测量报告给BTS 500。在优选实施例中，该方法使用重发系统比特的追踪组合(经部分IR传输)直到系统比特的累积SNR到达合适的值，并且之后切换以在接下来的传输中仅发送校验位。
采取下面的步骤以实现数据帧到MS 508的成功传送。首先，基于来自MS 508的信道质量报告做出AMC选择。之后，BTS 500发送数据帧到MS 508。MS 508响应以ACK/NACK消息以指示传输状态，并且发送对应于发射的数据帧的信道SNR测量报告。(MS 508连续发送信道SNR测量报告给BTS 500，通常每两毫秒)。基于报告，BTS 500更新累积的SNR的本地估计，就像在MS 508看到的。在NACK的情况中，BTS 500也部分基于本地估计并且部分基于来自MS 508的最新的信道SNR报告来选择重发方法。在优选实施例中，从部分IR和完全IR H-ARQ方法中选择重发方法。作为选择或另外，可以改变资源分配(沃尔什码和码功率)以仅提供允许传输的成功解码所需要的要求。改变资源分配的能力在最初传输非常接近阈值时是有用的。持续重发过程直到成功接收数据帧或到达重发的限制。该方法提供在因为延迟或移动速度造成的比如不良AMC跟踪的不理情况下性能良好的H-ARQ系统。该方法还减轻完全IR H-ARQ具有的可自解码性能。
参考图6，示出了本发明的方法的优选实施例的流程图。该方法600在现有技术中公知的任意计算机或微处理器的图5的BTS 500的ARQ/编码/调制子系统502上运行。在步骤602，该方法选择AMC用于传输数据帧到MS 508。该选择基于从MS 508通过反馈信道506接收的信道情况测量报告。AMC设置成功解码帧所需要的SNR阈值。在步骤604，使用所选的AMC编码和调制数据帧。在步骤606，该方法初始化变量“接收的累积SNR”到零。这个变量用于保持用于如在MS 508看到的系统比特的累积SNR的估计。在步骤608，该方法发送数据帧。在步骤610，该方法确定BTS 500是否接收了来自MS 508的发送数据帧的信道情况测量报告。如果答复是否，该方法继续轮询测量报告的接收。当接收到测量报告时，该方法记录发送的帧的信道SNR(步骤612)。在步骤614，该方法使用在步骤612记录的信道SNR更新接收的累积SNR。
在步骤618，该方法确定是否为发送的帧从MS 508接收了NACK。如果答复是是，该方法确定最好的H-ARQ方法以用于重发。具体的说，在步骤620，该方法确定接收的累积SNR是否在SNR阈值的3dB之内(在步骤602设置的)。如果答复是是，该方法确定最新的SNR(根据从MS 508接收的最新的信道情况测量报告确定)是否大于或等于SNR阈值减1dB(步骤622)。应该注意在一个实施例中，BTS 500从MS 508恒定地接收报告(大约每2ms)并且跟踪最新的SNR报告。在作为选择的实施例中，MS 508在它报告NACK给BTS500时报告SNR。如果在步骤622的答复是是，该方法在初始传输的每码功率的一半使用完全IR H-ARQ方法重发帧(步骤624)。在步骤624，该方法允许减少分配的资源，这是因为在MS 508接收的第一传输非常接近要求的阈值。在这种情况中，不要求在完全功率的重发到达要求的阈值。而是，可以将另外的功率分配给另一用户。之后，在步骤628，该方法确定是否到达重发的最大数量。如果答复是否，该方法前进到步骤610并且继续处理。如果答复是是，该方法在步骤634终止。
回来参考步骤622，如果最新的SNR不大于或等于SNR阈值减1dB，该方法在和初始传输相同的功率和码分配使用完全IR H-ARQ重发帧(步骤626)。之后，在步骤628，该方法确定是否到达重发的最大值。如果答复是否，该方法前进到步骤610并且继续处理。如果答复是是，该方法在步骤634终止。回来参考步骤620，如果累积的SNR没有在SNR阈值的3dB之内，该方法确定接收的累积SNR是否在SNR阈值的3dB和预定dB之间(步骤630)。例如，对于QPSK调制，预定dB是7dB；对于16QAM调制(速率3/4 turbo码)，预定dB是4dB。如果接收的累积SNR在SNR阈值的3dB和预定dB之间，该方法在和初始传输相同的功率和码分配使用完全IR H-ARQ重发帧(步骤626)。之后，在步骤628，该方法确定是否到达重发的最大值。如果答复是否，该方法前进到步骤610并且继续处理。如果答复是是，该方法在步骤634终止。
回来参考步骤630，如果接收的累积SNR不在SNR阈值的3dB和预定dB之间，该方法在和初始传输相同的功率和码分配使用部分IRH-ARQ重发帧(步骤632)。之后，在步骤628，该方法确定是否到达重发的最大值。如果答复是否，该方法前进到步骤610并且继续处理。如果答复是是，该方法在步骤634终止。
回来参考步骤618，如果没有接收到NACK(也就是，成功发送帧)，该方法前进到步骤602以重复用于下一个帧的过程。执行该方法直到由MS 508成功接收并解码由BTS 500发送的所有数据帧，或直到到达重发的最大数量。为了MS 508解码从BTS 500接收的帧，MS 508必须知道BTS 500发送的传输/重发的类型(例如，完全IR，部分IR)。在本发明的优选实施例中，BTS 500经由一到三个比特表示的IR版本号以信号通知MS 508这个信息。IR版本号可以包括两个比特，其包含传输类型(例如，完全IR，部分IR)和传输号(例如，第一传输，第一重发等)。例如，参考图4，当MS 508接收包括完全IR、第一重发的IR版本号时，MS 508知道应该解码包括系统比特(Sys)和g1/g3穿刺的校验位的前一半的帧。作为另一选择，IR版本号可以包括包含功率分配的三比特。使用先前的实例，IR版本号可以包括传输类型、传输号和功率分配，比如完全IR、第一重发和一半功率。在这个情况中，MS 508知道应该在初始传输的每码功率的一半解码包括系统比特和g1/g3穿刺的校验位的前一半的帧。
虽然本发明可以具有多种修改和替代形式，在附图中以实例的方式示出了特定实施例并且在这里进行了详细描述。但是，应该理解本发明不意在限定于所公开的具体形式。而是，本发明覆盖在本发明所附权利要求所限定的精神和范围内的所有修改，等效和替代。

Claims (10)

1.一种选择用于发送数据帧的自动重复请求方法的方法，该方法包括：
确定成功解码帧所要求的信噪比；
初始发送帧；
接收对应于初始发送的帧的信道信噪比测量报告；
使用测量报告更新接收的累积信噪比值，其中该值表示用于在初始发送的帧中的系统比特的接收的累积信噪比的估计；
确定初始发送是否失败；
当初始发送失败时，比较累积的信噪比值和信噪比阈值；以及
基于比较，选择自动重复请求方法用于重发帧。
2.如权利要求1所述的方法，其中，选择自动重复请求方法的步骤包括步骤：
确定累计的信噪比值是否在信噪比阈值的第一预定值内；
当累积的信噪比值在信噪比阈值的第一预定值内时，确定在最近的信噪比测量报告中的信噪比是否在信噪比阈值的预定范围中；以及
当在最近的信噪比测量报告中的信噪比在预定范围中时，选择在初始传输的一半功率使用完全增量冗余自动重复请求方法来重发帧。
3.如权利要求2所述的方法，其中，当在最近的信噪比测量报告中的信噪比不在预定范围中时，该方法包括选择在初始传输的相同功率使用完全增量冗余自动重复请求方法来重发帧的步骤。
4.如权利要求2所述的方法，其中，当累计的信噪比值不在信噪比阈值的第一预定值中时，该方法包括步骤：
确定累积的信噪比值是否在信噪比阈值的第一预定值和第二预定值之间；以及
当累积的信噪比值在第一预定值和第二预定值之间时，选择在与初始传输的相同功率使用完全增量冗余自动重复请求方法来重发帧。
5.如权利要求4所述的方法，其中，当累积的信噪比值不在第一预定值和第二预定值之间时，该方法包括选择在与初始传输的相同功率使用部分增量冗余自动重复请求方法来重发帧的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中，该确定成功解码帧所要求的信噪比阈值的步骤包括选择用于传输帧的幅度调制和编码方案的步骤，该幅度调制和编码方案设置成功解码帧所要求的信噪比阈值。
7.如权利要求1所述的方法，其中，在接收对应于初始发送的帧的信道信噪比测量报告之后，该方法包括存储该信道信噪比测量报告的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其中，初始发送帧的步骤包括步骤：
发送帧；以及
发送对应于帧的版本号。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该发送对应于帧的版本号的步骤包括发送包含传输类型、传输号和功率分配的至少其中之一的版本号。
10.一种在其上存储有一组指令的存储介质，当将该组指令载入处理单元时，其使得单元执行下面的步骤：
确定成功解码帧所要求的信噪比；
初始发送帧；
接收对应于初始发送的帧的信道信噪比测量报告；
使用测量报告更新接收的累积信噪比值，其中该值表示用于在初始发送的帧中的系统比特的接收的累积信噪比的估计；
确定初始发送是否失败；
当初始发送失败时，比较累积的信噪比值和信噪比阈值；以及
基于比较，选择自动重复请求方法用于重发帧。
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