CN1422021A - 在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种发送/接收装置，用于移动通信系统中的分组重发。根据接收机的重发请求，发射机重排编码比特，并将重排的比特映射到调制码元。重发的调制码元被用与初次发送时不同的可靠性发送。接收机解调接收到的数据，并且如果编码比特已经被重发，在解码之前将编码比特重排为原始的顺序。

Description

在移动通信系统中用于分组重发的发送/接收装置和方法

技术领域

本发明涉及一种WCDMA(宽带码分多址)移动通信系统，特别涉及一种用于在重发时改善解码性能的发送/接收装置和方法。

背景技术

对于高速、高质量数据业务的不利影响归结于移动通信系统中的无线信道环境。该无线通信环境经常因白噪声、衰落引起的信号功率的改变、阴影、由于终端的移动和频繁的速度改变而引起的多普勒效应、和来自其它用户和多径信号的干扰，而频繁变化。因此，除了在第二或第三代移动通信系统中的传统技术外，需要一种对信道环境的变化高度自适应的改进技术，以支持无线高速数据分组业务。在本文中，3GPP(第三代合作项目)和3GPP2一般提出AMCS(自适应调制&编码方案)和HARQ(混合自动请求重发)的技术。

AMCS根据下行链路信道条件，调节调制级别(order)和编码率。下行链路信道质量通常通过测量在UE(用户设备)接收到的下行链路信号的SNR(信噪比)来评价。UE在上行链路上将信道质量信息反馈给BS(基站)。然后，BS基于该信道质量信息，估计下行链路信道条件，并根据估计的下行链路信道条件，确定对于信道编码器合适的调制方案和编码率。

至于HARQ，在信道质量和包括接收缓冲器大小和信令的系统复杂性方面需要考虑一些问题。

QPSK(四相相移键控)、8PSK(8-ary相移键控)、和16QAM(16-ary正交调幅)和1/2和1/4的编码率都可以考虑用在高速无线分组通信系统中。AMCS中，BS将一个高级调制(例如16QAM和64QAM)和高编码率(例如3/4)应用到具有好信道质量的UE，例如其相邻UE，而将一个低级调制(例如8PSK和QPSK)和低编码率(例如1/2)应用到具有差信道质量的UE，例如在小区边界的UE。与依赖快速功率控制的传统方法相比，这样AMCS大大地减少了干扰信号，并改善了系统的整体性能。

HARQ是一种重发控制技术，用于纠正初次发送的数据分组中的差错。用于实现HARQ的方案包括跟踪组合(CC，chase combining)、完全增量冗余(FIR，full incremental redundancy)、和部分增量冗余(PIR，partial incrementalredundancy)。

利用CC，可以重发包括系统比特和奇偶校验比特的整个初次发送分组。接收机将重发分组与存储在接收缓冲器中的初次发送分组组合。由此增加了被输入到解码器的编码比特的发送可靠性，这样导致整个移动通信系统的性能增益。平均实现了大约3dB的性能增益，由于相同两个分组的组合等价于分组的重复编码。

在FIR中，重发的分组不同于初次发送的分组，只有奇偶校验比特，由此增加了解码增益。解码器使用新的奇偶校验比特和初次发送的系统和奇偶校验比特解码数据。结果，改善了解码性能。在编码原理中公知的是，在低编码率时比通过重复编码实现更大的性能增益。因此，FIR在性能增益方面比CC更优良。

与FIR相比，PIR是另一种重发方案，其中，重发的分组具有系统比特和新的奇偶校验比特。接收机将重发的系统比特与初次发送的系统比特组合用于解码，获得与CC相似的效果。PIR也与FIR相似，因为它也使用新的奇偶校验比特来解码。由于在比FIR更高的编码率实现PIR，所以PIR的性能改进介于FIR和CC方案之间。

将增加对于改变的信道环境的适应性的独立技术结合使用，使AMCS和HARQ可以大大地改善系统性能。

图1是典型高速无线数据分组通信系统中的发射机的方块图。参考图1，发射机包括信道编码器110、速率控制器120、交织器130、调制器140和控制器150。

在传输大小为N的信息块的过程中，一旦输入信息比特，信道编码器110就以编码率R(＝n/k，n和k是互质数)编码信息比特，例如1/2或3/4。利用该编码率R，输入k个信息比特，信道编码器110输出n个编码比特。经过码元穿孔(puncturing)或码元重复，信道编码器110可以支持使用母编码率1/6或1/5的多个编码率。控制器150控制编码率。

如果编码比特的数目与在无线信道发送的比特数目不同，速率控制器120通常通过传输信道多路复用，或通过重复和穿孔，匹配编码比特的数据速率。为了使突发差错引起的数据损耗最小，交织器130交织速率匹配的比特。调制器140以控制器150确定的调制方案调制交织的比特。

控制器150根据无线下行链路信道环境，选择编码率和调制方案。为了根据无线环境有选择地使用QPSK、8PSK、16QAM、和64QAM，控制器150支持AMCS。

虽然没有示出，UE用多个沃尔什码扩展调制的数据，来识别数据传输信道，并用PN(伪随机噪声)码来识别BS。

如前所述，调制器140对于交织比特支持包括QPSK，8PSK，16QAM，和64QAM的各种调制方案。当调制级别增加时，一个调制码元中的比特数目也增加。特别在除8PSK的高级调制方案中，一个调制码元包括三个或更多的比特。在这种情况下，被映射到一个调制码元的比特根据它们的位置具有不同的发送可靠性。

关于发送可靠性，调制码元的两个代表被左/右和上/下定义的宏区域的比特，在I(同相)-Q(正交相位)信号星座图中具有相对高的可靠性。代表宏区域内微区域的其它比特具有相对低的可靠性。

图2示出了16QAM中的示意性信号星座图。参考图2，一个16QAM调制码元包括以可靠性模式[H，H，L，L]的4个比特[i1，q1，i2，q2](H表示高可靠性，L表示低可靠性)。也就是说，两个高位的2比特[i1，q1]具有高可靠性，两个低位的2比特[i2，q2]具有相对低的可靠性。

图3显示了64QAM中的示意信号星座图。参考图3，一个64QAM调制码元包括以可靠性模式[H，H，M，M，L，L]的6个比特[i1，q1，i2，q2，i3，q3](M表示中等可靠性)。

类似地，8PSK调制码元包括3个比特。它们中有一个的可靠性比其它两个比特低。这样，可靠性模式就是[H，H，L]。

然而在传统HARQ中，初次发送比特和它们的重发比特在可靠性方面是相同的。被映射到低可靠性位置的比特在重发时仍具有低的可靠性，被映射到高可靠性位置的比特在重发时仍具有高的可靠性。

公知的是，当输入比特的LLRS(对数似然比，Log Likelihood Ratios)统一时，在Turbo编码中改善了解码性能。然而在相同的环境中比特的连续发送，可能恶化解码性能。在本文中，有必要开发一种新颖的具有改善了的发送性能的重发方案。

发明内容

因此，本发明一个目的在于提供一种发送/接收装置和方法，其中，在无线通信系统中用改善的系统性能进行分组重发。

本发明另一个目的在于提供一种装置和方法，用于在无线通信系统中用更高的可靠性发送比特。

本发明另一个目的在于提供一种装置和方法，用于在无线通信系统中用更高的可靠性接收比特。

本发明进一步的目的在于提供一种发送/接收装置和方法，用于在支持HARQ的无线通信系统中提供更有效的分组重发。

本发明进一步的目的在于提供一种装置和方法，用于重排重发的调制码元的编码比特，以便于具有与初次发送时不同的可靠性。

本发明进一步的目的在于提供一种装置和方法，用于恢复为了具有与初次发送不同的可靠性而被重排的重发码元。

本发明另一个目的在于提供一种装置和方法，用于重排映射到重发调制码元的编码比特，以便于通过与初次发送不同的正交信道而发送。

本发明进一步的目的在于提供一种装置和方法，用于恢复为了通过与初次发送时不同的正交信道发送而被重排的重发编码比特。

为了实现上述目的以及其它目的，依据本发明的一个方面，一旦接收机请求重发，编码比特就以预定的重排模式被重排。重排的比特被映射到调制码元，并被发送到接收机。

依据本发明的另一方面，在发射机中，一旦接收机请求重发，比特重排器就以预定的重排模式重排编码比特，而且调制器将重排编码映射到调制码元。

依据本发明的另一方面，解调因发送了重发请求而接收到的数据，并输出编码比特。编码比特以相应于发射机中使用的重排模式的预定重排模式被重排并被解码。

依据本发明的另一方面，在接收机中，解调器解调因发送重发请求而接收到的数据，并输出编码比特。比特重排器以相应于发射机中使用的重排模式的预定重排模式重排编码比特并解码，以及信道解码器解码重排的编码比特。

附图说明

下面将参考附图进一步详细描述本发明，通过这些描述，可以更清楚地看到本发明的上述和其它目的、特征和优点。

图1是传统CDMA移动通信系统中的发射机的方块图；

图2示出了CDMA移动通信系统的16QAM中的信号星座图(constellation)的举例；

图3示出了CDMA移动通信系统的64QAM中的信号星座图的举例；

图4是依据本发明第一实施例的CDMA移动通信系统中的发射机的方块图；

图5是如图4所示的信道编码器的详细方块图；

图6是依据本发明一个实施例的CDMA移动通信系统中发射机的操作流程图；

图7是依据本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统中的接收机的方块图，该接收机是如图4所示的发射机的对应物；

图8是依据本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统中接收机的操作流程图；

图9示出依据本发明的一个实施例，当使用16QAM时发射机中的比特重排；

图10示出依据本发明的一个实施例，当使用64QAM时发射机中的比特重排；

图11示出依据本发明的一个实施例，当使用8PSK时发射机中的比特重排；

图12示出依据本发明的一个实施例，当使用16QAM时发射机中在第一次重发时的比特重排。

具体实施方式

下面将结合图详细描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，公知的功能或结构就不详细描述了，因为如果进行不必要的详细描述的话，将会使本发明显得模糊不清。

本发明中考虑的HARQ是一种用于纠正由重发引起的分组差错的链路控制技术。从它的名称可以看出，重发是初次发送但失败的分组的再一次重复发送。因此，在重发中不会发送新的数据。

如上所述，HARQ技术根据是否重发系统比特和奇偶校验比特，被划分为II类HARQ和III类HARQ。主要的II类HARQ是FIR，III类HARQ包括CC和PIR，所述CC和PIR根据是否重发相同的奇偶校验比特而区别。

如下所述的本发明可被用于上面任意一种HARQ技术。在CC中，重发的分组具有与初次发送分组相同的比特，而在FIR和PIR中，重发分组和初次发送分组具有不同的比特。下面描述每个HARQ技术。

发送

图4是依据本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统中的发射机的方块图。参考图4，发射机包括CRC(循环冗余校验)加法器210、信道编码器220、速率控制器230、交织器240、比特重排器250、重排控制器255、调制器260和控制器270。在本发明的实施例中，编码比特在重发时重新排列，以被映射到与初次发送不同的码元。

CRC加法器210基于一个分组数据将CRC比特加到输入信息比特当中，用于差错校验。信道编码器220以预定的编码率通过预定的编码，编码带有CRC比特的分组数据。

分组数据被编码为系统比特和奇偶校验比特，所述奇偶校验比特是系统比特的差错控制比特。可以使用Turbo编码或卷积编码方法。

编码率决定了奇偶校验比特与系统比特的比例。利用如1/2的编码率，信道编码器220对于一个信息比特的输入，输出一个系统比特和一个奇偶校验比特。利用3/4的编码率，信道编码器220对于三个信息比特的输入，输出三个系统比特和一个奇偶校验比特。在本发明的实施例中，也可以使用除了1/2和3/4之外的其它编码率。

速率控制器230通过重复和穿孔，将编码比特的数据速率匹配为期望的输出。交织器240随机排列速率匹配比特的序列。交织的码元被存储在用于重发的缓冲器(未示出)中。在CC中，存储在发送缓冲器中的相同分组在控制器270的控制下根据接收机的重发请求而被输出，

比特重排器250在重排控制器255的控制下，以一个调制码元为单位，重排交织的比特。重排控制器255根据当前发送是初次发送还是重发而激活比特重排器250。如果是初次发送，比特重排器250在重排控制器255的控制下，没有重排，而只是输出交织的比特。如果是重发，比特重排器250在重排控制器255的控制下，重排每个调制码元的交织比特。

这样，通过重排将被映射的编码比特，比特重排器250在重发时生成具有与初次发送不同的差错概率的映射。比特重排器250可被应用于CC、PIR和FIR中任何一个，下面将更详细地描述它们。

调制器260以预定的调制方案调制输入编码比特。

控制器270对发射机的部件进行全面控制。控制器270首先根据当前无线信道的情况，确定信道编码器220的编码率和调制器260的调制方案。控制器270也处理来自上层的重发请求，并将这些重发请求信息提供给重发重排控制器255。重发请求信息表明接收机是否请求重发分组，并表明已经进行了多少次重发。

可以进一步设想，重排控制器255集成在控制器270内。在这种情况下，集成的控制器根据上层发来的信令确定编码率和调制方案，以及是否激活比特重排器250。

图5是如图4所示的信道编码器220的详细方块图。假定信道编码器220使用了3GPP(第三代合作项目)标准提供的1/6母编码率。

参考图5，信道编码器220输出一个大小为N的数据帧作为系统比特帧X(＝x₁，x₂，...x_N)。在此，N根据编码率确定。第一子(constituent)编码器224输出与每个输入数据帧有关的两个不同的奇偶校验比特帧Y1(＝y₁₁，y₁₂，...，y_1N)和Y2(＝y₂₁，y₂₂，...，y_2N)。

内部交织器222交织数据帧，并将其作为交织系统比特帧X′(＝x′₁，x′₂，...x′_N)输出。第二子编码器226将交织的系统比特帧X′编码成两个不同的奇偶校验比特帧Z1(＝z₁₁，z₁₂，...，z_1N)和Z2(＝z₂₁，z₂₂，...，z_2N)。

穿孔器228通过以从控制器270接收的穿孔模式穿孔系统比特帧X、交织系统比特帧X′和奇偶校验比特帧Y1、Y2、Z1和Z2，产生预期的系统比特S和奇偶校验比特P。

根据信道编码器220的编码率和系统使用的HARQ技术确定穿孔模式。例如，当编码率为1/2时，可用在III类HARQ技术中的穿孔模式如下： $P_1=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(1\right)$ $P_2=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\\ 0& 0\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，1表示要发送一个比特，0表示要穿孔一个比特。输入比特从左列至右列被穿孔。

在CC中的初次发送和重发时，使用上述穿孔模式之一，而在PIR中，每次发送时交替使用这些穿孔模式。

在II类HARQ(FIR)中，在重发时系统比特被穿孔。在这种情况下，穿孔模式例如为“010010”。

在CC中，如果使用穿孔模式P₁(即，“110000”和“100001”)，那么，穿孔器228就输出比特X、Y1、X和Z2，以及在每个发送时被穿孔的其它比特。如果穿孔模式P₂(即，“110000”和“100010”)被使用，那么，穿孔器228就输出比特X、Y1、X和Z1，以及在每个发送时被穿孔的其它比特。

在PIR中，穿孔器228在初次发送时以“100001”的穿孔模式输出比特X、Y1、X和Z2，在重发时以“100010”的穿孔模式输出比特X、Y1、X和Z1。

当信道编码器220使用母编码率1/6时，类似地使用一个子编码器和一个穿孔器，就可以实现如在3GPP II中采用的使用母编码率1/3的信道编码器。穿孔器通过穿孔系统比特帧X和奇偶校验比特帧Y1和Y2，输出包括系统比特S和奇偶校验比特P的编码比特。

图6示出了依据本发明实施例的发射机操作的流程图。参考图6，在步骤310中，CRC加法器210基于一个分组将CRC比特加到输入数据当中。在步骤320中，信道编码器220编码具有CRC比特的分组。在步骤330中，速率控制器230通过重复和穿孔，匹配编码比特的速率。在步骤340中，交织器240交织速率匹配的比特。

在步骤350中，重排控制器255根据来自控制器270的重发请求，确定分组是初次发送分组还是重发分组。如果是初次发送，即步骤350中响应为“否”，重排控制器255使得交织的比特旁路比特重排器250，并将未重排的交织比特提供给调制器260。然后，在步骤370中，调制器260调制交织比特，并在步骤380中，发送调制比特。

另一方面，在重发的情况下，即在步骤350中响应为“是”，在步骤360中，重排控制器255根据预定的重排模式，基于一个调制码元重排交织比特。然后，在步骤370中，调制器260调制交织的比特，并在步骤380中，发送调制比特。

在如图2所示的可靠模式[H、H、L、L]的16QAM中，发送“abcd”的调制码元的上面两个比特“ab”被映射成具有高可靠性，下面两个比特“cd”被映射成具有低可靠性。如果重排调制码元是“acbd”，那么上面两个比特“ac”被映射成具有高可靠性，下面两个比特“bd”被映射成具有低可靠性。以后将更加详细地描述比特重排的其它实施例。

接收

图7是依据本发明的一个实施例的接收机的方块图，该接收机与图4所示的发射机配对。参考图7，接收机包括：解调器410、比特重排器420、重排控制器425、去交织器430、组合器440、缓冲器450、信道解码器460和CRC校验器470。

在操作中，解调器410以相应于调制器260中使用的调制方法的解调方法，解调从发射机接收到的数据。比特重排器420以相应于发射机比特重排器250中使用的方法的重排方法，基于一个调制码元重排解调数据。以后将更加详细地描述比特重排。

去交织器430以相应于发射机的交织器240中的交织方法的去交织方法，去交织比特重排器420的输出。

组合器440将当前接收到的分组的编码比特和积累在缓冲器450中的相同分组的编码比特组合。如果在缓冲器450中没有相同分组的编码比特，也就是说，如果是初次发送，组合器440只是输出当前编码比特，并同时将它们存储在缓冲器450中。

信道解码器460通过以预定的解码方法解码从组合器440接收到的编码比特，从而使其恢复，在此使用的是相应于发射机的信道编码器220的编码方法的Turbo解码。

CRC校验器470基于一个分组从解码信息比特中提取CRC比特，并利用提取的CRC比特来确定该分组是否有差错。差错校验结果被传送给上层的接收控制器(未示出)。如果该分组没有差错，接收控制器就处理该分组，并将ACK(确认)信号发送给发射机。相反，如果该分组有差错，那么接收控制器将NACK(未确认)信号发送给发射机，请求重发该分组。

如果ACK信号被发送给发射机，缓冲器450通过删除相应分组的编码比特而被初始化。如果NACK信号被发送给发射机，该分组的编码比特就保留在缓冲器450中。重排控制器425计数NACK信号的发送，以确定接下来重发的序列号，并相应控制比特重排器420。

图8示出了依据本发明实施例的接收机的操作的流程图。参考图8，一旦在步骤510中接收到无线传输信道上的数据，步骤520中，解调器410通过基于一个调制码元解调接收数据而恢复编码比特，解调方法相应于接收机和发射机之间的预定的调制方案。在步骤530中，重排控制器425根据对于该分组的NACK发生次数来确定编码比特是初次发送分组或者是重发分组。

如果是重发，在步骤540中，重排控制器425控制比特重排器420基于一个调制码元重排编码比特。另一方面，如果是初次发送，即步骤530中是否定结果，重排控制器425使编码比特旁路比特重排器420。

在步骤550中，去交织器430去交织比特重排器420的输出，如果需要，在步骤560中，组合器440将交织比特和积累在缓冲器450中的相同分组的编码比特组合在一起。在步骤570中，信道解码器460将组合比特解码，并输出初次信息比特，解码方法是在接收机和发射机之间预定的解码方法。

在步骤580中，CRC校验器470基于一个分组从解码信息比特中提取CRC比特，并将该CRC校验结果报告给上层。如果分组没有差错，在步骤590中，缓冲器450被初始化，并将ACK信号发送给发射机。然后，在上层中处理该分组。相反，如果该分组有差错，在步骤595中，存储在缓冲器450中的编码比特被保留下来，并将请求重发该分组的NACK信号发送给发射机。

以下将描述在CC、PIR和FIR中的分组重发。下面的描述中，举例使用了16QAM的调制方案和1/2的编码率，而且对于CC和PIR使用穿孔模式P1。

1.CC中的分组重发

在操作中，在如图4所示的发射机中，CRC加法器210基于一个分组将CRC比特加到预期数据当中。信道编码器220以发射机和接收机之间的预定编码率编码来自CRC加法器210的数据。

下面参考图5更加详细地描述信道编码器220的操作。包括CRC比特的数据作为系统比特帧X被输出，并同时被提供给第一子编码器224。第一子编码器224将数据编码成不同的奇偶校验比特帧Y1和Y2。内部交织器222交织数据，并将交织数据作为另一个系统比特帧X′输出。第二子编码器226将该系统比特帧X′编码成两个不同的奇偶校验比特帧Z1和Z2。

穿孔器228通过在理想的编码率以预定的穿孔模式穿孔系统比特帧X、X′和奇偶校验比特帧Y1、Y2、Z1和Z2，输出包含系统比特和奇偶校验比特的编码比特。如前所述，如果CC被采纳作为HARQ技术，在初次发送和重发时，使用相同的穿孔模式，这表明在初次发送和重发时，发送的是相同的比特。穿孔模式被存储在穿孔器228或由控制器270提供。后者情况如图5所示。穿孔模式被预先在发射机和接收机之间设置。

速率控制器230匹配来自信道编码器220的编码比特的速率。交织器240以在发射机和接收机之间预先设置的交织规则，交织速率匹配的比特。比特重排器250在重排控制器255的控制下重排交织的比特。调制器260将重排比特映射到特定码元，并将它们发送到接收机。

下面将参考图9更加详细地描述比特重排。图9示出了16QAM中原始比特和它们的比特重排。4个编码比特[i1，q1，i2，q2]以可靠的模式[H，H，L，L]被映射到调制码元。i1和i2是在I信道上被发送的比特，q1和q2是在Q信道上被发送的比特。H和L分别表示高可靠性部分和低可靠性部分。在初次发送时，在调制码元中，编码比特1、2、5、6、9、和10被映射成具有高可靠性，而编码比特3、4、7、8、11和12具有低可靠性。

在第一次重发时，初次发送的编码比特在它们映射到调制码元的过程中被重排，于是高可靠性比特与低可靠性比特交换。这样，由此产生的重排编码比特是[i2，q2，i1，q1]。初次发送时具有高可靠性的编码比特1、2、5、6、9、和10在重发时，具有低可靠性。相反，初次发送时具有低可靠性的编码比特3、4、7、8、11和12在重发时，具有高可靠性。

在第二次重发时，编码比特在它们映射到调制码元的过程中被重排，于是I信道比特和Q信道比特彼此交换。这样，由此产生的重排编码比特是[q1，i1，q2，i2]。也就是说，初次发送时的I信道比特和Q信道比特在第二次重发时各自变成Q信道比特与I信道比特。I与Q信道交换影响了I-Q信道相位分集。

在第三次重发时，编码比特在它们映射到调制码元的过程中被重排，于是高可靠性比特与低可靠性比特交换，然后，I信道比特与Q信道比特彼此交换。这样，由此产生的重排编码比特是[q2，i2，q1，i1]。也就是说，初次发送时的高可靠性I信道比特在第三次重发时变成低可靠性的Q信道比特。

从第四次重发开始，重复着上述的重排程序，从初次发送的模式开始。

图10示出了在64QAM中原始比特和它们的重排。6个编码比特[i1，q1，i2，q2，i3，q3]以可靠模式[H，H，M，M，L，L]映射成调制码元。i1、i2、i3是在I信道上发送的比特，以及q1、q2、q3是在Q信道上发送的比特。H、M、L各自表示高可靠性部分，中等可靠性部分和低可靠性部分。在初次发送时，每个调制码元1、2、7、和8的两个高位比特具有高可靠性，每个调制码元3、4、9和10的两个中间比特具有中等可靠性，每个调制码元5、6、11和12的两个低位比特具有低可靠性。

在第一次重发时，初次发送编码比特在映射到调制码元的过程中通过2比特右循环方式重排，于是由此产生的重排编码比特是[i3，q3，i1，q1，i2，q2]。初次发送时具有高可靠性的编码比特1、2、7和8重发时，具有中等可靠性。初次发送时具有中等可靠性的编码比特3、4、9和10重发时，具有低可靠性。初次发送时具有低可靠性的编码比特5、6、11和12重发时，具有高可靠性。

在第二次重发时，编码比特在被映射到调制码元的过程中通过4比特右循环方式重排，于是由此产生的重排编码比特是[i2，q2，i3，q3，i1，q1]。这样，当编码比特被发送三次时，相同可靠性水平的每对比特具有其它两种可靠性。

在第三次重发时，编码比特在映射到调制码元的过程中重排，于是I信道比特与Q信道比特彼此交换。这样，由此产生的重排编码比特是[q1，i1，q2，i2，q3，i3]。I与Q信道交换影响I-Q信道相位分集。

在第四次重发时，编码比特在映射到调制码元的过程中通过2比特右循环方式重排，并I信道比特与Q信道比特之间交换。这样，由此产生的第四次重发的重排编码比特是[q3，i3，q1，i1，q2，i2]。

在第五次重发时，编码比特在映射到调制码元的过程中通过4比特右循环方式重排，并I信道比特与Q信道比特之间交换。这样，由此产生的第五次重发的重排编码比特是[q2，i2，q3，i3，q1，i1]。

从第六次重发开始，重复着上述的重排程序，从初次发送模式开始。

图11示出了在8PSK中原始比特和它们的重排。3编码比特[b1，b2，b3]以可靠模式[H，H，L]映射到调制码元。在初次发送时，每个调制码元1、2、4、5、7和8的两个高位比特具有高可靠性，每个调制码元3、6、9的其它一个比特具有低可靠性。

在第一次重发时，初次发送编码比特在映射到调制码元的过程中通过1比特右循环方式重排，于是由此产生的重排编码比特是[b3，b1，b2]。编码比特1、3、4、6、7和9重发时，具有高可靠性。编码比特2、5和8重发时具有低可靠性。

在第二次重发时，编码比特在映射到调制码元的过程中通过2比特右循环方式重排，于是由此产生的重排编码比特是[b2，b3，b1]。编码比特2、3、5、6、8和9重发时，具有高可靠性。编码比特1、4和7重发时具有低可靠性。

从第三次重发开始，重复着上述的重排程序，从初次发送模式开始。

虽然上面描述了重发时根据调制码元的可靠模式或根据I和Q信道来执行比特重排，但是这些都只是示意性应用。因此，如其它实施例还可以想到，改变重排模式的序列或是使用重排模式的一部分。

现在将描述如图7所示的接收机中的分组接收。

在操作中，解调器410解调从发射机接收到的数据，解调方法相应于发射机中使用的调制方案。比特重排器420在重排控制器425控制下重排解调比特。将参考图12描述当使用16QAM时，第一次重发帧的比特重排。

如图12上半部分中所示，响应于分组的第一NACK信号的重排比特，被输入给比特重排器420。由于发射机中重发比特被重排以具有与初次发送时不同的可靠性，如图12下半部所示，用于分组组合的比特重排器420以相应于发射机的比特重排的原始顺序重排接收比特。

去交织器430去交织重排比特，组合器440将存储在缓冲器450中的初次发送比特与它们的重发比特组合在一起。如果发生多次重发，那么在每次重发时接收到的编码比特就被积累起来。如前所述，组合相同分组的编码比特。

为了组合，组合器440从缓冲器450接收前面接收到的编码比特。缓冲器450根据CEC校验器470中的CRC校验效果存储它们。如果是初次发送，组合器440将编码比特存储在缓冲器450中，并同时将它们提供给信道解码器460。

信道解码器460通过以预定的解码方法解码组合比特来恢复信息比特。那就是说，对于输入系统比特和奇偶校验比特，信道解码器460恢复系统比特。

CRC校验器470基于一个分组从解码信息比特中提取CRC比特，并根据CRC比特确定该分组是否有差错。如果该分组有差错，CRC校验器470将差错报告给上层，并通过发送一个NACK信号给发射机来请求重发该分组。如果该分组没有差错，470将信息比特传送给上层，并将ACK信号发送给发射机。在这种情况下，缓冲器450被初始化。

2.在PIR中的分组重发

如图4所示，在发射机中，在操作中，加法器210基于一个分组将CRC比特加到预期数据当中。信道编码器220以预定编码率编码从CRC加法器210接收到的数据，并输出包括系统比特和奇偶校验比特的编码比特。

信道编码器220的操作与CC中编码器的操作相同，除了穿孔器228使用不同的穿孔模式。在PIR穿孔模式中，在每个发送过程中，发送相同的系统比特和不同的奇偶校验比特。

例如，穿孔模式P1和P2可以交替使用，这取决于发射机和接收机之间的协议。

以在CC中相同的方式进行速率匹配和去交织。然而，由于在PIR中在每个发送过程可以发送不同的比特，所以只有当重发相同的比特时，比特重排器420才在重排控制器255控制下执行比特重排。重排控制器255根据提供给信道编码器220的穿孔模式，确定是否重发相同的比特。如果使用相同的穿孔模式，可以确定重发相同的比特。此时，以图9、10和11描述的相同方式来执行比特重排。

现在将描述图7所示接收机中的分组接收。

在操作中，解调器410解调从发射机接收到的数据，解调方法相应于发射机中使用的调制方法。

重排控制器425确定编码比特是否被重发，如果要重发的话，还确定重发的序列号，重排控制器425还根据确定结果来控制比特重排器420。比特重排器420重排解调比特，重排方式相应于发射机中的比特重排。在PIR中，相同的系统比特不考虑初次发送和重发而被发送，但在每次发送时都发送不同的奇偶校验比特。因此，只有在接收到相同的比特时重排控制器425才激活比特重排器420。

例如，如果在初次发送和第二次重发时发送的是相同的比特，并且在第三次重发时仍然发送第一次重发比特，那么比特重排器420只有在第二和第三次重发时才执行比特重排。根据穿孔模式确定是否重发相同的比特。那就是说，只有当使用相同的穿孔模式时，才执行比特重排。

去交织器430去交织重排的比特，组合器440将去交织的比特与前面接收到的相同的编码比特组合。信道解码器460通过解码组合器440的输出恢复信息比特。

3.在FIR中的分组重发

在如图4所示的发射机中，在操作中，加法器210基于一个分组将CRC比特加到预期数据当中。信道编码器220在初次发送时，以穿孔模式P1或P2输出系统比特和奇偶校验比特，并如下面所示，在重发时，以一个穿孔模式只输出奇偶校验比特。在穿孔器228中使用的穿孔模式预先设置在发射机和接收机之间。 $P3=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 1& 0\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(3\right)$ $P4=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\\ 0& 0\\ 1& 0\\ 1& 0\end{array}\right]---\left(4\right)$

如果信道编码器220使用穿孔模式P3，它输出编码比特Y1、Y2、Z1和Z2。

速率控制器230匹配编码比特的数据速率，交织器240交织速率匹配的比特。调制器260以预定方式调制交织的比特，并将调制码元发送给接收机。

当FIR被用作HARQ技术时，只在初次发送时发送系统比特。在每次重发时，只发送奇偶校验比特，这样在第一次重发后考虑比特重排。那就是说，因为具有统一可靠性的所有奇偶校验比特帧的发送提高了解码性能，优于具有可靠性的特定奇偶校验比特帧的发送，比特重排在相同的奇偶校验比特上执行。

例如，如果在第一次重发时使用穿孔模式P3，编码比特为没有重排的Y1、Y2、Z1和Z2。在此，比特Y1和Y2被映射成具有高可靠性，以及比特Z1和Z2被映射成具有低可靠性。然而当再次使用相同的穿孔模式时，编码比特以与参考图9、10和11所示的不同的重排模式被重排。

现在将描述图7所示的接收机中的分组接收。

在操作中，解调器410解调从发射机接收到的数据，解调方法相应于发射机中使用的调制方法。

重排控制器425确定编码比特是否被重发，如果是这样，还确定重发的序列号，重排控制器425还根据确定结果来控制比特重排器420。比特重排器420重排解调比特，重排方式相应于发射机中比特重排方式。

在FIR中，仅在重发相同的编码比特时用比特重排。因此，组合器440将重发的比特P与相同的比特P以在CC中的相同方式组合。组合器440的输出的信道解码以前面所述的方式来执行，因此在此不再赘述。

虽然上面描述中比特重排器和交织器是分离的，但是它们也可以集成为一体。交织器根据交织规则存储输入比特。一旦产生将被读取的存储器地址，交织器读取该地址的一个比特。当交织器与比特重排器集成为一体时，集成的交织器根据调制方案产生和一个调制码元中包括的一样多的读取地址，并根据重排模式重排存储器地址。然后，根据该地址从存储器中输出比特。

例如，在16QAM中如果产生存储8比特帧的写地址是100、101、102、103、104、105、106、107，读地址是104、107、100、105、103、106、101、102，那么集成的交织器就以如下方式操作。

在初次发送时，集成的交织器根据以上述顺序的读取地址，从存储器中读取比特。在第一次重发时，读取地址以[100，105，104，107]和[101，102，103，106]四个比特为单位被重排。然后，存储器以重排的读取地址的顺序输出比特。从第二次重发开始，读取地址的顺序根据图9所示的重排模式被改变。

类似地，在接收机中，比特重排器可以与去交织器集成一体，集成的比特重排-去交织器的操作相应于发射机中的集成比特重排-交织器。

依据上述本发明，在重发时，编码比特在映射到调制码元的过程中被重排。结果，在接收机被输入到Turbo解码器的LLR(对数似然比)变得统一，这样可以获得优良的解码效率。

本发明可以被应用到任何一种有线和无线通信的发射机和接收机，并利用简单的比特重排器就实现了。因此，没有增加系统复杂性，就大大提高了整个系统的性能，而且减少BER(误码率)和FER(误帧率)，由此改善了吞吐量。

虽然本发明是参考一定的优选实施例来示出和描述的，但是可以理解的是，在不脱离由附加权利要求所限制的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以作出形式上和细节上的各种改变。

Claims (36)

1.一种在CDMA(码分多址)移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的方法，所述发射机包括编码器和调制器，所述编码器用于编码分组数据流并输出编码比特，所述调制器用于将编码比特映射到调制码元，该方法包括以下步骤：

根据接收机的重发请求，以预定的重排模式重排编码比特；

将重排的比特映射到调制码元；以及

将调制码元发送到接收机。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据接收机的重发请求的序列号确定所述重排模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个调制码元被分成具有高可靠性的第一部分和具有低可靠性的第二部分，而且在重排步骤中，交换被映射到第一部分的编码比特和被映射到第二部分的编码比特。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个调制码元被分成具有高可靠性的第一部分、具有低可靠性的第二部分和具有介于第一和第二部分之间的可靠性的第三部分，而且在重排步骤中，重排被映射到第一部分的编码比特、被映射到第二部分的编码比特和被映射到第三部分的编码比特，这样，初次发送的编码比特的可靠性和重发时编码比特的可靠性不同。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，每个调制码元被分成用于I(同相)信道上的发送的第一部分和用于Q(正交相位)信道上的发送的第二部分，而且在重排步骤中，交换被映射到第一部分的编码比特和被映射到第二部分的编码比特。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，重排编码比特以8PSK(相移键控)、16QAM(正交调幅)和64QAM之一被映射到调制码元。

7.一种在CDMA移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的方法，所述发射机包括编码器和调制器，所述编码器用于编码分组数据流并输出编码比特，所述调制器用于以16QAM将编码比特映射到调制码元，该方法包括以下步骤：

在初次发送后，根据接收机的重发请求，通过交换映射到高可靠性部分的编码比特和映射到低可靠性部分的编码比特，重排编码比特；

以16QAM将重排的比特映射到调制码元。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

根据接收机的第二次重发请求，通过交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

根据接收机的第三次重发请求，通过交换映射到高可靠性部分的编码比特和映射到低可靠性部分的编码比特，以及交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：

根据接收机的第四次重发请求，通过交换映射到高可靠性部分的编码比特和映射到低可靠性部分的编码比特，以及交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

11.一种在CDMA移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的方法，所述发射机包括编码器和调制器，所述编码器用于编码分组数据流并输出编码比特，所述调制器用于以64QAM将编码比特映射到调制码元，该方法包括以下步骤：

根据接收机的重发请求，通过交换映射到具有高可靠性的第一部分的编码比特，映射到具有低可靠性的第二部分的编码比特，和映射到具有介于第一和第二可靠性之间的可靠性的第三部分的编码比特，重排编码比特，这样初次发送时编码比特的可靠性和重发时的可靠性不同；以及

以64QAM将重排的比特映射到调制码元。

12.根据权利要求11的方法，其中，根据接收机的重发请求，在重排步骤中，通过将映射到第三部分的编码比特用映射到第一部分的编码比特替代，将映射到第一部分的编码比特用映射到第二部分的编码比特替代，并将映射到第二部分的编码比特用映射到第三部分的编码比特替代，重排编码比特。

13.根据权利要求12的方法，其中，根据接收机的另一次重发请求，再一次重发编码比特，通过将映射到第二部分的编码比特用映射到第一部分的编码比特替代，将映射到第三部分的编码比特用映射到第二部分的编码比特替代，并将映射到第一部分的编码比特用映射到第三部分的编码比特替代，重排编码比特。

14.根据权利要求11的方法，其中，还包括以下步骤，根据接收机的另一次重发请求，通过交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

15.根据权利要求11的方法，其中，还包括以下步骤：

根据接收机的重发请求，通过交换映射到第一部分的编码比特，映射到第二部分的编码比特和映射到具有介于第一和第二可靠性之间的可靠性的第三部分的编码比特，这样初次发送时编码比特的可靠性与重发时不同，并根据接收机的另一个重发请求，通过交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

16.根据权利要求15的方法，其中，还包括以下步骤：

根据接收机的另一个重发请求，通过将映射到第三部分的编码比特用映射到第一部分的编码比特替代，将映射到第一部分的编码比特用映射到第二部分的编码比特替代，以及将映射到第二部分的编码比特用映射到第三部分的编码比特替代，并通过交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

17.根据权利要求15的方法，其中，还包括以下步骤：

根据接收机的另一个重发请求，通过将映射到第二部分的编码比特用映射到第一部分的编码比特替代，将映射到第三部分的编码比特用映射到第二部分的编码比特替代，以及将映射到第一部分的编码比特用映射到第三部分的编码比特替代，并通过交换映射到I信道部分的编码比特和映射到Q信道部分的编码比特，重排编码比特。

18.一种在移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的装置，所述发射机包括编码器和调制器，所述编码器用于编码分组数据流并输出编码比特，所述调制器用于将编码比特映射到调制码元，该装置包括：

比特重排器，用于根据接收机的重发请求，以预定的重排模式重排编码比特；以及

调制器，用于将重排的比特映射到调制码元。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述重排器根据接收机的重发请求的序列号，确定重排模式。

20.根据权利要求18所述的装置，其中，每个调制码元被分成具有高可靠性的第一部分和具有低可靠性的第二部分，而且重排器通过交换映射到第一部分的编码比特和映射到第二部分的编码比特，重排编码比特。

21.根据权利要求18所述的装置，其中，每个调制码元被分成具有高可靠性的第一部分、具有低可靠性的第二部分和具有介于第一和第二部分之间的可靠性的第三部分，而且根据接收机的重发请求，重排器通过交换映射到第一部分的编码比特、映射到第二部分的编码比特和映射到具有介于第一和第二可靠性之间的可靠性的第三部分的编码比特，重排编码比特，这样，初次发送时的编码比特的可靠性和重发时的可靠性不同。

22.根据权利要求18所述的装置，其中，每个调制码元被分成用于I信道上的发送的第一部分和用于Q信道上的发送的第二部分，而且重排器通过交换映射到第一部分的编码比特和映射到第二部分的编码比特，重排编码比特。

23.根据权利要求18所述的装置，其中，调制器以8PSK、16QAM、和64QAM之一将重排的编码比特映射到调制码元。

24.一种在移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的装置，该装置包括：

信道编码器，用于通过以预定的编码率编码输入数据生成编码比特；

交织器，用于以预定的交织规则交织编码比特；

比特重排器，用于根据接收机的重发请求，以预定的重排模式重排交织的比特；

调制器，用于以预定的调制方案将重排的比特映射到调制码元。

25.一种在移动通信系统的发射机中，用于重发编码比特的装置，该装置包括：

信道编码器，用于通过以预定的编码率编码输入数据生成编码比特；

交织器，用于根据接收机的重发请求，以预定的交织规则交织编码比特，并以预定的重排模式重排交织的比特；以及

调制器，用于以预定的调制方案将重排的比特映射到调制码元。

26.一种在移动通信系统中，用于接收重排的编码比特的方法，所述重排是根据接收机的重发请求而发射机重排初次发送的编码比特，该方法包括以下步骤：

解调因发送重发请求而接收到的数据，并输出编码比特；

以相应于发射机中使用的重排模式的预定重排模式，重排编码比特；以及

解码重排的编码比特。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，编码比特被重排为发射机中重排以前的原始顺序。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，在解码步骤中，组合重排比特和先前接收到的相应的编码比特。

29.根据权利要求26所述的方法，其中，在解调步骤中，以8PSK、16QAM、和64QAM之一，将接收的数据码元去映射。

30.一种在移动通信系统中，用于接收重排编码比特的装置，其中，重排比特是发射机根据接收机的重发请求，重排初次发送的编码比特，该装置包括：

解调器，解调因发送重发请求而接收到的数据，并输出编码比特；

比特重排器，用于以相应于发射机中使用的重排模式的预定的重排模式，重排编码比特；以及

信道解码器，用于解码重排的编码比特。

31.根据权利要求30所述的装置，其中，比特重排器将编码比特重排为发射机中重排之前的原始顺序。

32.根据权利要求30所述的装置，其中，还包括组合器，用于组合重排比特和先前接收到的相应的编码比特，并将组合比特提供给信道解码器。

33.根据权利要求30所述的装置，其中，还包括：

差错校验器，用于基于一个个分组，从由信道解码器解码的信息比特中提取差错校验比特，并根据提取的差错校验比特，确定信息比特是否有差错；以及

控制器，用于如果信息比特有差错，向发射机请求重发该编码比特。

34.根据权利要求30所述的装置，其中，所述解调器以8PSK、16QAM、和64QAM之一，将接收的数据码元去映射。

35.一种在移动通信系统中，用于接收重排编码比特的装置，其中重排比特是发射机根据接收机的重发请求，将初次发送的编码比特进行重排，该装置包括：

解调器，用于解调因以预定调制方法发送了重发请求而接收到的数据，并输出编码比特；

比特重排器，用于以相应于发射机中使用的重排模式的预定重排模式，重排编码比特；

去交织器，用于以相应于发射机中使用的交织规则的预定去交织规则，去交织重排比特；

组合器，用于组合去交织比特和先前接收到的相应的编码比特；

信道解码器，用于解码组合的比特；

差错校验器，用于基于一个个分组，从由信道解码器解码的信息比特中提取差错校验比特，并根据提取的差错校验比特，确定信息比特是否有差错；以及

控制器，用于如果信息比特有差错，向发射机请求重发所述编码比特。

36.一种在移动通信系统中，用于接收重排编码比特的装置，其中重排比特是发射机根据接收机的重发请求，重排初次发送的编码比特，该装置包括：

解调器，用于解调因以预定的调制方案发送重发请求而接收到的数据，并输出编码比特；

去交织器，用于依据相应于发射机中使用的交织规则的去交织规则，去交织编码比特，并以相应于发射机中使用的重排模式的预定的重排模式重排去交织比特；

组合器，用于组合去交织比特和先前接收到的相应编码比特；

信道解码器，用于解码组合比特；

差错校验器，用于基于一个个分组，从由信道解码器解码的信息比特中提取差错校验比特，并根据提取的差错校验比特，确定信息比特是否有差错；以及

控制器，用于如果信息比特有差错，向发射机请求重发所述编码比特。

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