專利名稱：：一種自適應(yīng)混合自動請求重傳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)，尤其涉及在多天線系統(tǒng)中結(jié)合空時編碼調(diào)制的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳方法。
背景技術(shù)：
：為了在時變無線信道中提高系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸性能，包括3GPP和3GPP2技術(shù)建議在內(nèi)的許多提案中都采用了自適應(yīng)調(diào)制、信道編碼及混合自動請求重傳(ARQ)技術(shù)。自適應(yīng)調(diào)制是根據(jù)信道條件自適應(yīng)改變調(diào)制方式，如低信噪比時采用二進制相移鍵控(BPSK)，信噪比逐漸增加時可分別采用四進制相移鍵控(QPSK)或多進制正交幅度調(diào)制(MQAM)，如4QAM，16QAM，64QAM等。加入信道編碼后，如Turbo碼，雖然降低了數(shù)據(jù)傳輸速率，但它可以很大地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)健性，尤其在多徑和衰落的無線通信信道中。在多入多出(MIMO)系統(tǒng)中，自適應(yīng)編碼調(diào)制同樣能提高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)穩(wěn)健性，而空時碼是一種有效地對抗多經(jīng)衰落的多天線技術(shù)，大致可以分為兩大類基于空間分集的空時碼，常用的有空時網(wǎng)格碼(STTC)和空時分組碼(STBC);基于空間復(fù)用的空時碼，有分層空時碼(BLAST)。重傳合并技術(shù)充分利用已重傳碼字中的有用信息，并采用不同的方式對這些有用信息進行合并，從而有效地減少重傳次數(shù)，系統(tǒng)可獲得比傳統(tǒng)自動請求重傳(ARQ)更優(yōu)的性能。傳統(tǒng)的自適應(yīng)混合自動請求重傳技術(shù)往往通過接收端預(yù)測并反饋信道質(zhì)量參數(shù)，根據(jù)此參數(shù)自適應(yīng)地改變信道編碼速率以及調(diào)制方式，這種方法應(yīng)用在MIMO系統(tǒng)中，并未充分利用多天線的特性一具備分集和復(fù)用增益。目前已有人將空時碼技術(shù)應(yīng)用于自適應(yīng)傳輸中，但主要是基于完整空時碼陣的編碼方式，這樣勢必會損失系統(tǒng)的傳輸效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，目的在于將信道編碼和空時編碼結(jié)合起來，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)傳輸模式，從而有效地降低重傳次數(shù)，提高系統(tǒng)的頻譜效率。本發(fā)明的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，在發(fā)送端和接收端建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，發(fā)送端準(zhǔn)備多種傳輸模式，建立信噪比與各傳輸模式的對應(yīng)表，對應(yīng)表中的每個傳輸模式均包括信道編碼方式、調(diào)制方式和空時編碼方式，每種傳輸模式對應(yīng)固定的傳輸次數(shù)范圍；并建立傳輸模式間的模式轉(zhuǎn)移圖；發(fā)送端發(fā)射天線數(shù)M大于1，執(zhí)行下述步驟(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，將NACK數(shù)初始化為O;(2)發(fā)送端根據(jù)模式轉(zhuǎn)移圖選擇一種傳輸模式，將數(shù)據(jù)順序進行檢錯編碼、信道編碼、調(diào)制映射，儲存于發(fā)送緩存區(qū)中；(3)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(l);否則，轉(zhuǎn)步驟(4);(4)發(fā)送端置傳輸序號N=NACK數(shù)+1;(5)發(fā)送端判斷N是否超出當(dāng)前傳輸模式對應(yīng)的次數(shù)范圍，若超出，轉(zhuǎn)步驟(2);否則，進行步驟(6);(6)發(fā)送端判斷N是否大于發(fā)送天線數(shù)M，是轉(zhuǎn)步驟(7);否則，轉(zhuǎn)步驟(8);(7)發(fā)送端將N對發(fā)送天線數(shù)M取模，即N-NmodM,更新N值；(8)發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前選擇的傳輸模式對數(shù)據(jù)進行空時編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，包括傳輸序號N和當(dāng)前選擇的傳輸模式；(9)接收端接收數(shù)據(jù)，并儲存于接收緩存區(qū)中；判斷N是否大于發(fā)送天線數(shù)M，是轉(zhuǎn)步驟(10);否則，轉(zhuǎn)步驟(11);(10)接收端將N對發(fā)送天線數(shù)M取模，即N-NmodM，更新N值，并將前N次接收數(shù)據(jù)按列組成一個矩陣，將此次的接收數(shù)據(jù)與該矩陣中的第N列進行chase合并后更新該第N列，再進行完整矩陣的解碼，轉(zhuǎn)步驟(12);(11)接收端將當(dāng)前接收數(shù)據(jù)與接收緩存區(qū)中己儲存的數(shù)據(jù)進行合并解碼；(12)接收端根據(jù)當(dāng)前的傳輸模式對解碼后的數(shù)據(jù)進行解調(diào)、信道解碼和差錯解碼；若差錯解碼正確，接收端反饋ACK給發(fā)送端，否則，接收端反饋NACK給發(fā)送端；轉(zhuǎn)步驟(3)。所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，所述發(fā)送端準(zhǔn)備的多種傳輸模式中，所采用的信道編碼方式可以包括不同編碼速率的Turbo碼或LDPC碼；所采用的調(diào)制方式可以包括BPSK、QPSK、4QAM或16QAM;所采用的空時編碼方式可以包括準(zhǔn)正交空時碼陣的列結(jié)構(gòu)、垂直分層空時編碼DBLAST結(jié)構(gòu)或完整的空時碼陣結(jié)構(gòu)。所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，所述傳輸模式將數(shù)據(jù)依次按照所述準(zhǔn)正交空時碼陣的列結(jié)構(gòu)進行空時編碼時，傳輸次數(shù)達到發(fā)送天線數(shù)M時獲得滿分集增益;若傳輸次數(shù)大于發(fā)送天線數(shù)，將按1~M傳輸循環(huán)選擇空時編碼方式。所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，其特征在于所述信噪比與傳輸模式的對應(yīng)表中，發(fā)送端在限制最大誤碼率(BER)的條件下，確定在每個信噪比區(qū)間頻譜效率最優(yōu)的傳輸模式，每個信噪比區(qū)間對應(yīng)一種傳輸模式；根據(jù)所述對應(yīng)表得到每種傳輸模式在其對應(yīng)的以及相鄰的信噪比區(qū)間的傳輸次數(shù)范圍，一旦傳輸次數(shù)超過當(dāng)前傳輸模式對應(yīng)的傳輸次數(shù)的范圍，傳輸模式即轉(zhuǎn)移為現(xiàn)傳輸次數(shù)對應(yīng)的傳輸模式，由此制定根據(jù)傳輸次數(shù)改變傳輸模式的模式轉(zhuǎn)移圖。本發(fā)明通過自適應(yīng)地調(diào)節(jié)傳輸模式，從而調(diào)節(jié)信道編碼方式、調(diào)制方式和空時編碼方式，從而有效地降低重傳次數(shù)，提高信道利用率和系統(tǒng)的頻譜效率。并且在慢信道衰落時，通過ACK或NACK反饋，靈活地選擇傳輸方式，降低系統(tǒng)的實現(xiàn)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的性能。圖1為本發(fā)明提供的實例所制定的模式間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；圖2為本發(fā)明的工作流程框圖。具體實施例方式本發(fā)明采用的實例為具有4根發(fā)送天線和4根接收天線的MIMO系統(tǒng)，空時碼采用常用的ABBA型的準(zhǔn)正交碼結(jié)構(gòu)，低階調(diào)制采用BPSK、4QAM的調(diào)制方式，高階調(diào)制采用16QAM的調(diào)制方式。信道衰落為慢衰落信道。ABBA型碼結(jié)構(gòu)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>這種空時碼為Mxp的矩陣結(jié)構(gòu)，其中M為發(fā)送天線數(shù)，；為符號時隙數(shù)。矩陣中每列對應(yīng)每個符號時隙上傳輸?shù)姆柺噶?，每行對?yīng)每根發(fā)射天線上的傳輸符號。本發(fā)明提供的實例僅僅考慮自適應(yīng)改變調(diào)制方式和空時編碼方式。發(fā)送端設(shè)定四種傳輸模式，分別為采用BPSK調(diào)制和采用STBC+HARQ的空時編碼方式的模式、采用4QAM調(diào)制和STBC+HARQ的空時編碼方式的模式、采用16QAM調(diào)制和STBC+HARQ的空時編碼方式的模式以及采用16QAM調(diào)制和BLAST+HARQ的空時編碼方式的模式。其中，STBC+HARQ表示每次重傳按照STBC碼陣的一列進行空時編碼，若傳輸次數(shù)大于發(fā)送天線數(shù)M，將按1M傳輸循環(huán)選擇空時編碼方式。BLAST+HARQ表示每次重傳按照DBLAST結(jié)構(gòu)進行空時編碼。限定^￡/^10—3，根據(jù)頻譜效率曲線劃分信噪比(SNR)區(qū)間，選擇在各個區(qū)間內(nèi)使頻譜效率達到最優(yōu)的傳輸模式，制定信噪比與傳輸模式的對應(yīng)表，如表1所示。根據(jù)表1得到每種模式在自己對應(yīng)的以及相鄰的信噪比區(qū)間的傳輸次數(shù)范圍，如表2所示，并繪制出模式間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖1所示,N為傳輸次數(shù),若A^5，則傳輸模式為模式1，AA>5，則傳輸模式轉(zhuǎn)為模式2，若2<7^《12，狀態(tài)不進行轉(zhuǎn)移，若7VS2，傳輸模式轉(zhuǎn)為3，若^>12，則傳輸模式轉(zhuǎn)為l，其它模式間的轉(zhuǎn)移依此類推。表1:根據(jù)信噪比區(qū)間劃分來確定本實例的傳輸模式表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本實施例的工作流程如圖2所示(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，將NACK數(shù)初始化為O;(2)發(fā)送端選擇一種傳輸模式對發(fā)送數(shù)據(jù)進行調(diào)制，儲存于發(fā)送緩存區(qū)中；(3)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(2);否則，轉(zhuǎn)步驟(5);(4)發(fā)送端記載傳輸序號N-NACK數(shù)+1;(5)發(fā)送端判斷N是否超出當(dāng)前傳輸模式限定的次數(shù)范圍，若超出，則根據(jù)圖4所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進行轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)步驟(3);否則，轉(zhuǎn)步驟(7);(6)發(fā)送端判斷N是否大于4，若是，轉(zhuǎn)步驟(8);否則，轉(zhuǎn)步驟(9);(7)發(fā)送端將N對4取模，即N-Nmod4，更新N值；(8)發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前選擇的傳輸模式對數(shù)據(jù)進行空時編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，包括傳輸序號N和當(dāng)前選擇的傳輸模式?？諘r編碼的選擇方法具體描述如下發(fā)送端若選擇傳輸模式l、2、3，則第N次傳輸時(N《4)，將數(shù)據(jù)按照碼陣的第N列進行空時編碼后發(fā)射，若傳輸次數(shù)N〉4，將按照前四次的空時編碼方式進行循環(huán)，即將傳輸數(shù)據(jù)按照碼陣的第N=Nmod4列進行空時編碼后發(fā)射；發(fā)送端若選擇傳輸模式4，則每次傳輸將數(shù)據(jù)按照DBLAST結(jié)構(gòu)進行調(diào)制發(fā)射。(9)接收端接收數(shù)據(jù)，并儲存于接收緩存區(qū)中；判斷N是否大于發(fā)送天線數(shù)M，若是，轉(zhuǎn)步驟(10);否則，轉(zhuǎn)步驟(11);(10)接收端將N對發(fā)送天線數(shù)M取模，即N:NmodM，更新N值，并將前N次接收矢量按列組成一個矩陣，將此次的接收數(shù)據(jù)與該矩陣中的第N列進行chase合并后更新該第N列，再進行完整矩陣的解碼，轉(zhuǎn)步驟(12);(11)接收端將當(dāng)前接收數(shù)據(jù)與已儲存的數(shù)據(jù)進行合并解碼。若傳輸采用的是13的傳輸模式，則合并解碼的方法具體描述如下首次傳輸碼向量^=feAAAf，記信道系數(shù)矩陣記為i^(/z,A,&,/0，其中&為(接收天線數(shù)目)維的列向量，噪聲記為v，接收矢量為巧+、，檢測方法采用排序的串行干擾消除(OSIC)法。第二次傳輸碼向量^=(-x;,x;,-x:,;c;)7，接收矢量記為尸2=歷2+"2，貝u<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>貝U(1)式轉(zhuǎn)化為尸、HS+v'，(2)至此，可以對(2)式采取OSIC檢測。對于三次和四次的合并方式可以以此類推。若采用傳輸模式4，則接收端將當(dāng)前的接收矢量和已儲存的數(shù)據(jù)矢量進行chase合并后，再采取OSIC檢測方法檢測。(12)接收端根據(jù)當(dāng)前的傳輸模式對解碼后的數(shù)據(jù)進行解調(diào)、信道解碼和差錯解碼；若解碼正確，接收端反饋ACK給發(fā)送端；否則，接收端反饋NACK給發(fā)送端；轉(zhuǎn)步驟(3)。權(quán)利要求1.一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，在發(fā)送端和接收端建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，發(fā)送端準(zhǔn)備多種傳輸模式，建立信噪比與各傳輸模式的對應(yīng)表，對應(yīng)表中的每個傳輸模式均包括信道編碼方式、調(diào)制方式和空時編碼方式，每種傳輸模式對應(yīng)固定的傳輸次數(shù)范圍；并建立傳輸模式間的模式轉(zhuǎn)移圖；發(fā)送端發(fā)射天線數(shù)M大于1，執(zhí)行下述步驟(1)發(fā)送端準(zhǔn)備新數(shù)據(jù)，將NACK數(shù)初始化為0；(2)發(fā)送端根據(jù)模式轉(zhuǎn)移圖選擇一種傳輸模式，將數(shù)據(jù)順序進行檢錯編碼、信道編碼、調(diào)制映射，儲存于發(fā)送緩存區(qū)中；(3)發(fā)送端若收到ACK，則從緩存區(qū)中釋放當(dāng)前數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)步驟(1)；否則，轉(zhuǎn)步驟(4)；(4)發(fā)送端置傳輸序號N＝NACK數(shù)+1；(5)發(fā)送端判斷N是否超出當(dāng)前傳輸模式對應(yīng)的次數(shù)范圍，若超出，轉(zhuǎn)步驟(2)；否則，進行步驟(6)；(6)發(fā)送端判斷N是否大于發(fā)送天線數(shù)M，是轉(zhuǎn)步驟(7)；否則，轉(zhuǎn)步驟(8)；(7)發(fā)送端將N對發(fā)送天線數(shù)M取模，即N＝NmodM，更新N值；(8)發(fā)送端根據(jù)當(dāng)前選擇的傳輸模式對數(shù)據(jù)進行空時編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)，包括傳輸序號N和當(dāng)前選擇的傳輸模式；(9)接收端接收數(shù)據(jù)，并儲存于接收緩存區(qū)中；判斷N是否大于發(fā)送天線數(shù)M，是轉(zhuǎn)步驟(10)；否則，轉(zhuǎn)步驟(11)；(10)接收端將N對發(fā)送天線數(shù)M取模，即N＝NmodM，更新N值，并將前N次接收數(shù)據(jù)按列組成一個矩陣，將此次的接收數(shù)據(jù)與該矩陣中的第N列進行chase合并后更新該第N列，再進行完整矩陣的解碼，轉(zhuǎn)步驟(12)；(11)接收端將當(dāng)前接收數(shù)據(jù)與接收緩存區(qū)中已儲存的數(shù)據(jù)進行合并解碼；(12)接收端根據(jù)當(dāng)前的傳輸模式對解碼后的數(shù)據(jù)進行解調(diào)、信道解碼和差錯解碼；若差錯解碼正確，接收端反饋ACK給發(fā)送端，否則，接收端反饋NACK給發(fā)送端；轉(zhuǎn)步驟(3)。2.如權(quán)利要求l所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，其特征在于，所述發(fā)送端準(zhǔn)備的多種傳輸模式中，所采用的信道編碼方式可以包括不同編碼速率的Turbo碼或LDPC碼；所采用的調(diào)制方式可以包括BPSK、QPSK、4QAM或16QAM;所采用的空時編碼方式可以包括準(zhǔn)正交空時碼陣的列結(jié)構(gòu)、垂直分層空時編碼DBLAST結(jié)構(gòu)或完整的空時碼陣結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，其特征在于所述傳輸模式將數(shù)據(jù)依次按照所述準(zhǔn)正交空時碼陣的列結(jié)構(gòu)進行空時編碼時，傳輸次數(shù)達到發(fā)送天線數(shù)M時獲得滿分集增益；若傳輸次數(shù)大于發(fā)送天線數(shù)，將按1M傳輸循環(huán)選擇空時編碼方式。4.如權(quán)利要求l、2或3所述的一種自適應(yīng)混合自動請求重傳的方法，其特征在于所述信噪比與傳輸模式的對應(yīng)表中，發(fā)送端在限制最大誤碼率(BER)的條件下，確定在每個信噪比區(qū)間頻譜效率最優(yōu)的傳輸模式，每個信噪比區(qū)間對應(yīng)一種傳輸模式；根據(jù)所述對應(yīng)表得到每種傳輸模式在其對應(yīng)的以及相鄰的信噪比區(qū)間的傳輸次數(shù)范圍，一旦傳輸次數(shù)超過當(dāng)前傳輸模式對應(yīng)的傳輸次數(shù)的范圍，傳輸模式即轉(zhuǎn)移為現(xiàn)傳輸次數(shù)對應(yīng)的傳輸模式，由此制定根據(jù)傳輸次數(shù)改變傳輸模式的模式轉(zhuǎn)移圖。全文摘要一種自適應(yīng)混合自動請求重傳方法，本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)，目的在于將信道編碼和空時編碼結(jié)合起來，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)傳輸模式，有效地降低重傳次數(shù)，提高系統(tǒng)的頻譜效率。本發(fā)明在發(fā)送端和接收端建立傳輸鏈路，發(fā)送端準(zhǔn)備多種傳輸模式，建立信噪比與各傳輸模式的對應(yīng)表，每種傳輸模式對應(yīng)固定的傳輸次數(shù)范圍；并建立傳輸模式間的模式轉(zhuǎn)移圖；通過自適應(yīng)地調(diào)節(jié)傳輸模式，從而調(diào)節(jié)信道編碼方式、調(diào)制方式和空時編碼方式，從而有效地降低重傳次數(shù)，提高信道利用率和系統(tǒng)的頻譜效率。并且在慢信道衰落時，通過ACK或NACK反饋，靈活地選擇傳輸方式，降低系統(tǒng)的實現(xiàn)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的性能。文檔編號H04L1/02GK101183918SQ20071016849公開日2008年5月21日申請日期2007年11月26日優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日發(fā)明者劉應(yīng)狀,周宗儀,俊孫,娟敖,朱光喜,林宏志,王德勝申請人:華中科技大學(xué)