CN101924619B - 一种多天线lte系统中的混合自动重传方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法和装置，包括：基站根据用户终端反馈的ACK/NACK消息来确定数据块是否为重传数据，否则选择新数据对应的增量冗余IR版本发送；如果重传数据，则选择对应的增量冗余IR版本，并选择多流或者单流预编码的码本进行重传。因为采用单流/多流自适应的HARQ方法，并结合了适用于2次传输的IR版本，克服了现有多流传输技术在信道质量下降时造成的可靠性差，重传过多等问题，为多天线LTE+系统提供了的HARQ处理方法。

Description

一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法和装置

技术领域  本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种多天线LTE(LongTerm Evolution，长期演进)系统中的HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自动重发请求)方法和装置。 

背景技术  MIMO(Multi-Input Mult-Output，多输入多输出)技术可以在信道质量较好时，采用多流传输技术实现空分复用，来提高数据的传输速率；在信道质量较差时，采用单流传输技术获取分集增益，提高数据的可靠性。 

ARQ(Automatic Repeat reQuest，自动重发请求)和FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错)的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。因此，随着高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ也已经成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究。 

例如在WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)和LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中，MIMO和HARQ技术已经得到了应用，但是如何在LTE+中结合MIMO和HARQ的优势因为需要考虑比LTE更为复杂的需求，还没有得到应用。具体总结为： 

1、MIMO和HARQ两者性能都可以在一定程度上实现数据传输速率和可靠性的折中，它们之间存在相互影响； 

2、MIMO和HARQ在同一个系统中共存； 

3、MIMO可以开环或者闭环，如果闭环，需要采用码本号反馈的方法来为发端选择使用的码字；而HARQ的指示信息是ACK/NACK。 

4、同一TTI(Transmit Time Interval，传输块)的ACK/NACK(确认/不确认)可以是采用多流一个ACK/NACK或者多个ACK/NACK。 

对于LTE上行链路，通常基站天线数大于终端天线数，因此最大流数往往由UE端发送天线数决定。 

发明内容  本发明旨在提供一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法和装置，解决由于信道质量下降时带来的多流预编码可靠性问题。 

本发明公开了一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法，包括： 

(1)基站根据来自用户终端的消息判断数据块是否需要重传，如果不需要，则选择新数据对应的增量冗余IR版本发送； 

(2)如果所述数据块需要重传，则选择对应的增量冗余IR版本，并选择多流或者单流预编码的码本进行重传。 

本发明公开的的混合自动重传方法，还包括如下从属技术特征： 

在所述步骤(2)中，选择单流发送，占用一个子帧来进行重传。 

在所述步骤(2)中，选择多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据，同时在其它信道上发送新数据。 

在所述步骤(2)中，当有两个数据块需要重传时，先采用单流发送，占用一个子帧来进行重传；在下一次发送时隙采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据，同时在其它信道上发送新数据。 

所述用户终端天线数为2～4，所述基站天线数为2～8。 

所述预编码的码本包括：SVD分解，Householder变换，Jacobi旋转矩阵，以及3GPP有关提案中设计的码本。 

本发明还公开了一种多天线LTE系统中的混合自动重传装置，包括： 

发送数据判断模块，用于根据来自用户终端反馈的消息判断数据块是否需要重传，如果不需要重传则选择新数据对应的增量冗余IR版本发送； 

重传方式控制模块，用于针对重传数据选择对应的增量冗余IR版本，并选择多流或者单流预编码的码本进行重传。 

本发明公开的混合自动重传装置，还包括如下从属技术特征： 

所述重传方式控制模块控制重传数据块采用单流发送，占用一个子帧来进行重传。 

所述重传方式控制模块控制重传数据块采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据，同时在其它信道上发送新数据。 

当有两个数据块需要重传时，所述重传方式控制模块先控制第一个重传数据块采用单流发送，占用一个子帧来进行重传；控制第二个重传数据块在下一次发送时隙采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据，同时在其它信道上发送新数据。 

本发明公开的一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法和装置，因为采用单流/多流自适应的HARQ方法，并结合了适用于2次传输的IR版本，克服了现有多流传输技术在信道质量下降时造成的可靠性差，重传过多等问题，为多天线LTE+系统提供了的HARQ处理方法。 

附图说明

图1是本发明实施例的混合自动重传方法流程图。 

图2是根据本发明实施例的不同码率的IR版本生成方式。 

图3是本发明实施例中第一个流出错时IR版本在不同流上的使用方法。 

图4是本发明实施例中第二个流出错时IR版本在不同流上的使用方法。 

图5是本发明实施例中两个流同时出错时IR版本在不同流上的使用方法。 

具体实施方式  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

图1是本发明的混合自动重传方法流程图，包括如下步骤： 

步骤S0，基站根据下行反馈的两个流的CQI(Channel Quality Information，信道质量信息)来确定采用的编码方式和调制方式，从而进一步计算每个数据块的比特数，并生成相应的数据块； 

步骤S1，基站对数据块进行编码并调制，对于多流数据块来说，设第一个流的两个IR(Incremental redundancy，增量冗余)版本分别为P1，1和P1，2，第二个流的两个IR版本分别为P2，1和P2，2。 

步骤S2，UE(用户终端)向NodeB(端节点B)反馈ACK/NACK消息，NodeB来决定传输策略，即NodeB根据反馈的ACK/NACK消息，来确定是否需要进行数据重传。如果不是重传数据，则对应步骤SS0，两个流分别使用P1，1和P2，1发送数据，并且返回S0步骤，生成新的数据块。如果数据是重传数据，则进入步骤S3； 

步骤S3，对于重传数据，根据是哪一个流的重传数据，分别对应SS1、SS2、SS3三种不同的状态： 

状态SS1，第一个流需要重传，则在其下一次发送机会，在两天线上采用单流发送，发送的IR版本为P1，2； 

状态SS2，第二个流需要重传，则在其下一次发送机会采用多流发送，第一个流发送IR版本为P2，2，第二个流发送新数据块P1，1或者P2，1； 

状态SS3，第一个流和第二个流都需要重传，第一个流在下一次发送机会采用单流发送，发送的IR版本为P1，2；在后面一次发送采用多流发送，第一个流发送重传数据IR版本为P2，2，第二个流发送新数据块P1，1或者P2，1； 

上述实施例因为采用单流/多流自适应方法，充分利用了MIMO分集和复用在不同信道环境下的优势，进而为多天线LTE系统提供了合适多流/单流预编码的处理方法。 

另外，上述的实施例因为是针对MIMO的HARQ技术，专门配置了不同的IR版本P1，1、P2，1、P1，2和P2，2，所以特别适合于多天线LTE系统的收发模式。 

在本发明的实施例中ACK/NACK是由基站在接收数据进行CRC校验后生成的，每一个流分别对应一个ACK/NACK校验位；终端根据用户的ACK/NACK来确定对应于哪一种重传模式；上行链路的HARQ采用同步方式来实现，因此可以保证每次传输机会不管采用单流预编码还是多流预编码，都能够实现信道的正确传输。本发明针对下行数据的发送和重传。 

优选的，UE根据返回的ACK/NACK来决定采用哪一种单流或多流预编码的实现方式； 

以上优选实施例说明UE根据信道状况、由步骤S2和S3确定采用的发送或重传机制。在没有出现误块(状态SS0)时，采用多流传输提高速率；在出现误块时，或者退化为单流提高链路可靠性(对于状态SS1)，或者通过从较差的第二个流修改为较好的第一个流(对于状态SS2)，来提高可靠性。对于后面一种情况，为了提高数据传输速率，在第二个流还将捎带传输一个新的数据块。 

优选的，还包括：对于两个流数据块都出错的情况(状态SS4)，采用综合SS1和SS2的方法。对于第一次重传机会，两天线全部用于第一个流的重传，采用单流传输提高链路可靠性。对于第二次重传机会，原来在第二个流的数据块改在第一个流发送，来提高可靠性，此外为了提高数据传输速率，第二个流还将捎带传输一个新的数据块。 

以上优选实施例在保证一定的数据速率的同时，提高了传输的可靠性。 

优选的，IR版本可以用于不同的编码技术，包括：1/3，1/2和2/3码率的Turbo码等。 

优选的，还包括：不同的天线数，常见的UE端天线数为2～4，NodeB天线数2～8。 

优选的，预编码的码本设计可以多种不同的码本设计，包括：SVD(奇异值分解)分解，Householder变换，Jacobi旋转矩阵，以及3GPP标准组织有关提案中设计的码本设计方法； 

如图2所示根据本发明实施例的不同码率的IR版本生成方式，包括1/3，1/2和2/3码率的Turbo码。由于单流预编码的分集增益，通常情况下能够在少的重传次数即可实现正确接收，因此，无论哪一种码率的编码，采用的IR版本都是两个，其中1/3码率时，第一次和重传的两个码本图案相同。对于HARQ后可能存在的少量误块，可以通过RLC层的ARQ来弥补。如图2所示，不同的turbo编码，不同的编码速率，导致IR版本不同，这个图说明了常用的3种turbo编码速率1/3，1/2，2/3，在不同的速率情况下，第一次和重传的格式是不同的，1/3速率时，第一次和重传的都是传的100％，，1/2速率时传的是三分之二，，2/3速率时传的是 50％，也就是说这是三种不同的IR版本，图中所示的第一次传输版本和第二次传输版本是在相同的IR版本情况下的. 

图3是本发明实施例中第一个流出错时IR版本在不同流上的使用方法，示出了根据本发明实施例可能采用的编码方法和冗余版本使用的模式图；图中第一个流采用1/3码率16QAM调制方式，第二个流采用1/2码率QPSK调制方式。对于第一个流出错的情况，在下一次发送时通过单流预编码在两天线发送第一个流的重传版本P1，2，即采用1/3的码16QAM调制。 

图4是本发明实施例中第二个流出错时IR版本在不同流上的使用方法，示出了根据本发明实施例可能采用的编码方法和冗余版本使用的模式图；图中第一个流采用1/3码率16QAM调制方式，第二个流采用1/2码率QPSK调制方式。对于第二个流出错的情况，在下一次发送时，第一个流的重传版本为P1，2，采用1/2的码率QPSK调制；第二个流采用1/2的码率QPSK调制发送新数据。 

图5是本发明实施例中两个流同时出错时IR版本在不同流上的使用方法，示出了根据本发明实施例的可能采用的编码方法和冗余版本使用的模式图；图中第一个流采用1/3码率16QAM调制方式，第二个流采用1/2码率QPSK调制方式。对于两个流同时出错的情况，在下一次发送时通过单流预编码在两天线发送第一个流的重传版本P1，2，即采用1/3的码16QAM调制；在后面的一次发送机会中，第一个流的重传版本为P1，2，采用1/2的码率QPSK调制；第二个流采用1/2的码率QPSK调制发送新数据。 

本发明的实施例采用多ACK/NACK方式反馈信息的方法，利用了MIMO系统能够在不同情况下能够提高系统可靠性或数据速率的特点，结合HARQ技术和MIMO的预编码技术，来实现单流/多流技术自适应转换。 

本发明针对现有技术中不能充分利用MIMO技术分集和复用，以及版本是为多次重传设计的问题，结合单流/多流预编码，并且给出新的IR版本设计方法，提出一种适用于MIMO系统的快速HARQ方案，，提高吞吐量的同时，降低数据块的正确接收的时延。 

在本发明的实施例中，提供了一种2天线基于单流/多流自适应的HARQ方法，用于每种编码方式所对应的IR版本分别设计为2，降低重传次数，其造成的性能损失通过MIMO的单流预编码处理的分集增益来补偿。包括如下步骤：针对系统所能支持的最大流数(N)，用户终端选择发送数据时采用多流的传输模式和相应的码本；针对各流CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)，确定资源块大小，对每流分别进行编码调制，并且设计不同的IR(增量冗余Incremental redundancy)版本；针对ACK/NACK返回的信息，确定需要重传的流数，并根据不同的重传状态来进行重传；其中，重传数据流(n)通过降维的方式在下一次发送时隙占用一个子帧来进行发送。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种多天线LTE系统中的混合自动重传方法，其特征在于，包括：

(1)基站根据来自用户终端的消息判断数据块是否需要重传，如果不需要，则选择新数据块对应的增量冗余IR版本发送；

(2)如果所述数据块需要重传，则选择对应的增量冗余IR版本，并选择多流或者单流预编码的码本进行重传；

其中，在所述步骤(2)中，当有两个数据块需要重传时，先采用单流发送，占用一个子帧进行重传；在下一次发送时隙采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据块，同时在其它信道上发送新数据块。

2.如权利要求1所述的多天线LTE系统中的混合自动重传方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，选择单流发送，占用一个子帧进行重传。

3.如权利要求1所述的多天线LTE系统中的混合自动重传方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，选择多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据块，同时在其它信道上发送新数据块。

4.如权利要求1、2、或者3所述的多天线LTE系统中的混合自动重传方法，其特征在于，所述用户终端天线数为2～4，所述基站天线数为2～8。

5.一种多天线LTE系统中的混合自动重传装置，其特征在于，包括：

发送数据判断模块，用于根据来自用户终端反馈的消息判断数据块是否需要重传，如果不需要重传则选择新数据块对应的增量冗余IR版本发送；

重传方式控制模块，用于针对重传数据选择对应的增量冗余IR版本，并选择多流或者单流预编码的码本进行重传；

其中，当有两个数据块需要重传时，所述重传方式控制模块先控制第一个重传数据块采用单流发送，占用一个子帧来进行重传；控制第二个重传数据块在下一次发送时隙采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据块，同时在其它信道上发送新数据块。

6.如权利要求5所述的多天线LTE系统中的混合自动重传装置，其特征在于，所述重传方式控制模块控制重传数据块采用单流发送，占用一个子帧来进行重传。

7.如权利要求5所述的多天线LTE系统中的混合自动重传装置，其特征在于，所述重传方式控制模块控制重传数据块采用多流发送，在性能较好的信道上发送重传数据块，同时在其它信道上发送新数据块。