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CN101594212B - 通信系统中采用交织规则重排的数据重传方法及其装置 - Google Patents

通信系统中采用交织规则重排的数据重传方法及其装置 Download PDF

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CN101594212B CN2008100383592A CN200810038359A CN101594212B CN 101594212 B CN101594212 B CN 101594212B CN 2008100383592 A CN2008100383592 A CN 2008100383592A CN 200810038359 A CN200810038359 A CN 200810038359A CN 101594212 B CN101594212 B CN 101594212B
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Abstract

本发明提出了一种低复杂度的改进HARQ方案。根据本发明的技术方案，在对一个接收解调出错的数据块的各次重传中，每次均采用不同的交织规则进行交织处理，而保持相同的符号调制处理。根据本发明的一个优选实施方案，在对一个接收解调出错的数据块的各次重传中，每次均采用不同的交织规则进行交织处理，而保持相同的符号调制处理和子载波映射处理，以使得该数据块在接收合并时可以获得与星座图重排分集和频率分集等同的效果，从而提高了HARQ技术的性能。与现有其他改进型HARQ技术相比，该优选实施方案在硬件实现上比较简单。

Description

通信系统中采用交织规则重排的数据重传方法及其装置
技术领域
本发明涉及混合自动重传请求(HARQ)技术，尤其涉及通信系统中采用交织规则重排的数据重传方法及其装置。
背景技术
通信系统中采用差错控制技术用以提高信号的传输质量，保证信息可靠性。传统的差错控制技术包括前向纠错(FEC)和检错加自动重传请求(ARQ)。FEC技术根据接收数据中冗余信息来进行纠错，特点是“只纠错、不重传”。ARQ技术依靠错码检测和重发请求来保证信号质量，特点是“只重传、不纠错”。
在当今具备高速数据业务传输能力的通信系统中，差错控制技术越来越多的采用混合自动重传请求(HARQ)技术。HARQ技术综合了FEC与ARQ的优点，是FEC和ARQ相结合的一种差错控制方法。当通信系统采用HARQ技术的情况下，接收端在超出自身纠错能力时快速请求发送端重发错误的数据块，因此能自动适应信道条件的变化，且对测量误差和时延不敏感。HARQ实现机制传统上分为三类：
第一类HARQ(HARQ Type I)又叫传统ARQ，接收端首先对数据包进行纠错，如果有错误不能纠正，就发送数据包重传请求，同时丢弃错误的数据包。重传时使用相同的前向纠错编码，冗余信息不变。Chase合并对第一类HARQ作了一定程度的改进，不丢弃错误的数据包，而是存储起来，在接收端由解码器先将多次传输的数据按信噪比加权相加，即最大比合并(MRC)，再进行解码，从而获得时间分集增益。
第二类HARQ(HARQ Type II)属于全冗余方式的增加冗余(IR)的ARQ机制。其重传不包含系统比特信息，只是携带新的冗余信息来帮助解码，在接收端与先前收到的信息合并形成纠错能力更强的前向纠错码，使错误率进一步降低。冗余信息版本由若干编码打孔方式产生。
第三类HARQ(HARQ Type III)，又叫部分冗余HARQ，也属于增加冗余机制。接收机将多次传输的数据合并后进行解码。重传数据中同时包含冗余和系统比特，能够自解码。由于系统比特对解码的影响非常大，如果系统中噪声和干扰比较大，使得第一次传输的数据破坏非常严重，那么即使增加冗余信息，数据包也难以解码。这种情况下，重传数据自解码将使系统性能得到提高。第三类HARQ可以看作前两类的结合。
现有技术中存在许多对HARQ进行改进以提高HARQ技术性能的技术方案。
现有技术1，美国专利申请US20070230613A1，通过每次重传时重新安排信号星座图以获取星座重排分集，以提高HARQ技术的性能。
现有技术2，美国专利申请US20050207345A1，通过每次重传时重新安排信号载波子集以获取频率分集增益，以提高HARQ技术的性能。
现有技术3，K.C.Beh等人提出的“3GPP LTE OFDMA系统中混合重传机制的性能评估(Performance Evaluation of Hybrid ARQSchemes of 3GPP LTE OFDMA System，PIMRC 2007)”，通过每次重传时重新选择比特-符号映射规则和子载波映射规则以同时获取星座重排分集和频率分集，以提高HARQ技术的性能。
图1示出了上述现有技术中的发送端设备的系统框图，上述这些现有技术均能改善HARQ技术的性能，但也存在着实现方案复杂等缺点。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明提出了一种低复杂度的改进HARQ方案，通过在出错数据包重传时改变交织规则可以在重传合并时获得与星座图重排分集和频率分集等同的效果，从而提高了HARQ技术的性能。为实现上述目的：
根据本发明的第一方面，提供了一种在通信网络的发送设备中用于数据重传的方法，其中，包括以下步骤：a.采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则，对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据；b.对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据；d.将所述符号调制处理后的重传数据发送至接收设备。
根据本发明的第二方面，提供了一种在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的方法，其包括以下步骤：i.接收来自发送设备的所述重传数据的重传版本；ii.对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本；iii.根据所述发送设备所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同；iv.将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。
根据本发明的第三方面，提供了一种在通信网络的发送设备中用于数据重传的数据重传装置，其中包括：交织处理装置，用于采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据；符号调制装置，用于对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据；发送装置，用于将所述符号调制处理后的重传数据发送至接收设备。
根据本发明的第四方面，提供了一种在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的接收合并装置，其包括：接收装置，用于接收来自发送设备的所述重传数据的重传版本；符号解调制装置，用于对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本；解交织装置，用于根据所述发送设备所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同；信息合并装置，将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于通信网络中的发送设备，其包括本发明第三方面所述的数据重传装置。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于通信网络中的接收设备，其包括本发明第四方面所述的接收合并装置。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案主要对通信网络中的设备中所采用的交织器和解交织器进行改进，因而实现成本比较合理。根据本发明的一个具体实施方案，通过出错数据包每次重传时仅改变交织规则可以在重传合并时获得与星座图重排分集和频率分集等同的效果，从而提高了HARQ技术的性能。根据本发明的另一个具体实施方案，其所采用的交织规则可以兼容现有的IEEE802.16e协议中所采用的交织规则。本发明的其它特点将在以下结合优选实施例的描述中变得更为清晰。
附图说明
通过阅读以下参照附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1示出了几种现有技术中的发送端设备的系统框图；
图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的发送设备中用于数据重传的方法流程图；
图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的方法流程图；
图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的发送设备中用于数据重传的数据重传装置的结构图；
图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的接受合并装置的结构图；
图6a、6b、6c为根据本发明的一个具体实施方案的系统性能仿真效果图。
在附图中，相同和相似的附图标记代表相同或相似的装置或方法步骤。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其不限制本发明。
基于现有技术，通信系统中，发送设备对信道编码处理后的数据进行分块处理，每一个数据块经交织处理及其他处理后发送到接收设备。最常用的交织方式为矩阵交织，即将信道编码后的码字序列(数据块)逐行填入一个大小为m×n的矩阵，矩阵填满以后，再逐列读出。同样，接收设备的解交织器将接收到的信号逐列填入m×n的矩阵，填满后再逐行读出，然后送往解码器进行解码。这样，信道中的连续突发错误被解交织器分隔为多个孤立的错误，因而可以起到了消除突发错误的目的。如果接收设备无法正确恢复接收到的数据块时，其将发出接收失败消息或者重传请求消息，发送设备接收到该消息后将重传该数据块。
图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的发送设备中用于数据重传的方法流程图。以下将结合现有技术对该流程进行详细描述。
本发明中的通信网络中的数据重传，可以是基于现有技术，由发送设备根据来自接收设备的接收失败消息或者重传请求消息来重传数据块；或者接收设备无法正确恢复接收到的数据块时继续等待，如果发送设备在发出一个数据块之后的规定时间内没有收到来自接收设备的接收反馈消息，发送设备就默认为该数据块传输失败并重传该数据块。
首先，在步骤S11中，发送设备采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则，对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
然后，在步骤S12中，发送设备对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据。这里的符号调制处理指的是多进制数字调制中的比特至符号映射，基于现有技术，可以采用的多进制调制方式包括M-PSK(多相键控)、M-QAM(多进制正交幅度调制)等。以具有16个星座点的16QAM为例，其每一个星座点表示一种矢量状态，每4位二进制数规定了一种矢量状态，因此，每个16QAM符号可以传送4比特数据信息。发送设备对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输时均相同的符号调制处理，即是指重传数据每次传输时，保持4位二进制数对应于16QAM中的各符号的映射规则不变。
最后，在步骤S14中，发送设备将处理后的重传数据发送至接收设备。
下面将结合现有技术对上述步骤S11进行详细说明。本发明的技术方案中的交织处理是基于矩阵交织的。在现有HARQ技术中，大多数都在发送设备对某一数据块的多次传输中采用相同的交织规则，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传。而在本发明中，发送设备在重传一个数据块时，其采用与需要重传的数据块在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则对所述需要重传的数据块进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。例如，当发送设备首次发送某一数据块时，采用第一交织规则对其进行交织处理；当该数据块因故需要重传，发送设备在第一次重传该数据块、亦即第二次发送该数据块时，采用不同于第一交织规则的第二交织规则对其进行交织处理；这样，该数据块在两次传输中交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，经过步骤S12中相同的符号调制处理后，接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。当接收设备仍然无法正确恢复该数据块而需要重传时，发送设备在第二次重传该数据块、亦即第三次发送该数据块时，可以采用第一交织规则或第二交织规则对其进行交织处理，或者还可以采用与第一、二交织规则均不相同的第三交织规则对其进行交织处理。在该数据块其后可能的各次重传中，发送设备和接收设备对其进行的处理与上述第二次重传中的处理类似，在此不再赘述。
优选地，发送设备对某一数据块的多次传输中均采用不同的交织规则，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传，亦即发送设备在重传一个数据块时，其在步骤S11中采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中所采用的交织规则均不相同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
具体地，发送设备可以采用以下方式来确定在某次传输中对所述需要重传的数据所采用的交织规则：发送设备确定需要重传的数据块的重传次数信息，并在上述步骤S11中基于该重传次数信息来确定本次重传所采用的交织规则，并采用该交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理。这里的重传次数信息用以指示本次重传是该数据块的第几次重传。该重传次数信息可以是由接收设备通过重传请求消息告知发送设备的，也可以是发送设备根据本地发送记录来确定的。
更具体地，这里所采用的交织规则根据其物理意义可以描述为如下步骤：I1.将需要重传的数据按顺序逐行写入一个交织矩阵；I2.对所述交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述重传次数信息来确定；I3.将所述行移位后的交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据步骤S12中所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；I4.对所述分组后的交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，循环移位的位数根据该分组数据所属的列的序号来确定；I5.将所述分组循环移位后的交织矩阵中的数据按顺序逐列读出。
上面对图2中所示的根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的发送设备中用于数据重传的过程进行了详细说明。根据本发明的一个优选实施例，上述技术方案还可以用于多载波通信网络，尤其是无线多载波通信网络，例如采用OFDM技术的无线网络。此时，发送设备中用于数据重传的方法在图2所示流程图的基础上，在步骤S12之后还应包括步骤S13，对所述获得符号调制处理后的重传数据进行子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据；最后，在步骤S14中，发送设备将子载波映射处理后的重传数据发送至所述接收设备。
上述步骤S13中的子载波映射处理，即是指需要发送的数据块在完成步骤S12中的符号调制处理之后，将各符号分配到各子载波的映射处理。发送设备可以在第一次重传一个数据块时采用与首次发送该数据块时不同的子载波映射处理，以使得接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时还可以取得频率分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。当接收设备仍然无法正确恢复该数据块而需要重传时，发送设备在第二次重传该数据块、亦即第三次发送该数据块时，可以采用与前两次发送中不同的子载波映射处理。在该数据块其后可能的各次重传中，发送设备均可对该数据块采用不同的子载波映射处理。
优选地，发送设备在对某一数据块的多次传输中，每次均采用相同的符号调制处理和相同的子载波映射处理，而每次均采用不同的交织规则对该数据块进行交织处理，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传。这样，该数据块在各次传输中经交织处理后，其编码比特序列的顺序在各次传输中发生了变化，经过步骤S12中相同的符号调制处理和步骤S13中相同的子载波映射处理后，接收设备在接收到这些传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排分集以及频率分集相等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。为达到上述目的，该数据块在各次发送时所采用的交织规则需要经过特别设计。
具体地，以前述交织规则为例，下面将根据其物理意义所对应的步骤I1至I5，详细描述一种用于该优选实施例中的交织规则的设计。例如但不限于，通信网络采用OFDM技术，数字调制方式采用M-QAM调制(例如16QAM、64QAM)。发送设备所需要发送的数据块的数据比特个数为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给该发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍。所述交织矩阵的大小(行数与列数的乘积)与需要发送的数据块的数据比特个数相同。其中步骤I3中所述s取为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半。所述交织矩阵的列数取为所述最小子载波数目的因子，则其行数为s的偶数倍。其中步骤I2中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积，当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；例如系统采用16QAM调制时，s取值为2，所述循环移位因子应与2互质；如果系统既可采用16QAM调制也可采用64QAM调制，s取值可为2也可为3，则所述循环移位因子应与2、3都互质。其中步骤I4中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述交织矩阵的所有列中的排序数。
上述交织规则中，步骤I3中的s还可以取为符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数。这样，当通信系统中所采用的数字调制方式中每个符号包含的数据比特个数为奇数(例如采用32QAM调制)时，该交织规则仍然适用。
图3示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的方法流程图。以下将结合现有技术对该流程进行详细描述。
首先，在步骤S21中，接收设备接收来自发送设备的所述重传数据的重传版本。
然后，在步骤S23中，接收设备对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本。
接着，在步骤S24中，接收设备根据所述发送设备所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同。
最后，在步骤S25中，接收设备将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。
下面将结合现有技术对上述步骤进行详细说明。
在步骤S23中，接收设备对接收到的重传数据的重传版本进行与发送设备中的符号调制处理相对应的符号解调制处理，以获得符号解调制之后的重传版本，在该重传数据块的多次接收后所进行的符号解调制处理均保持不变。
然后在步骤S24中，接收设备采用与发送设备所采取的交织规则相对应的解交织规则来对接收到的重传数据块经符号解调制后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据块的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同。具体地，在重传数据块的各次重传中，发送设备和接收设备分别根据重传数据的重传次数信息来确定相应的交织规则和解交织规则。优选地，在重传数据块的各次重传中，发送设备所采用的交织规则均不相同，也不同于该数据块首次发送中所采用的交织规则；相应地，接收设备在各次接收到该数据块的重传版本后所采用的解交织规则均不相同，也不同于首次接收该数据块后所采用的解交织规则。这样，该数据块在相邻两次传输中经交织处理后，其编码比特序列的顺序在两次传输中发生了变化，经过相同的符号调制处理后，接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。上述重传次数信息可以是接收设备根据本地接收记录来确定的。在步骤S24中，接收设备基于其确定的接收到的重传数据的重传版本的重传次数信息来确定其所需的解交织规则，并采用该解交织规则对接收到的重传数据经符号解调制处理之后的重传版本进行解交织处理。
更具体地，这里所采用的解交织规则根据其物理意义可以描述为如下步骤：DI1.将需要解交织的数据按顺序逐列写入一个解交织矩阵；DI2.将所述解交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；DI3.对所述分组后的解交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，以获得分组循环移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述该分组数据所属的列的序号来确定；DI4.对所述分组移位后的解交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述重传次数信息确定；DI5.将所述行循环移位后的解交织矩阵中的数据按顺序逐行读出。其中，步骤DI3中各分组数据循环移位的移位方向与发送设备交织处理中相应的分组数据循环移位的移位方向相反，步骤DI4中各行数据循环移位的移位方向与发送设备交织处理中相应的各行数据循环移位的移位方向相反。
最后，在步骤S25中，接收设备将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。具体地，步骤S25中的信息合并可以采用Chase合并。基于现有技术，接收设备在完成步骤S25中的信息合并后，还将进行译码等处理，如果正确地恢复出发送设备发送的数据块，则接收设备向发送设备发出一个接收成功消息；如果无法恢复出发送设备发送的数据块，则接收设备向发送设备发出一个接收失败消息或重传请求消息，或者不发出反馈消息而根据约定等待发送设备重传该数据块。
上面对图3中所示的本发明的一个具体实施方式的在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的过程进行了详细说明。根据本发明的一个优选实施例，上述技术方案还可以用于多载波通信网络，尤其是无线多载波通信网络，例如采用OFDM技术的无线网络。此时，接收设备中用于对重传数据进行接收合并的方法在图3所示流程图的基础上，在步骤S21之后还应包括步骤S22，对所述接收到的重传数据的重传版本进行子载波解映射处理，以获得子载波解映射处理后的重传版本。这里的子载波解映射处理对应于发送设备中的子载波映射处理。根据该优选实施例，发送设备对某一数据块的多次传输中均采用相同的子载波映射处理，而在该数据块的所述多次传输中均采用不同的交织规则，这里所述的多次传输包括该数据块的首次发送和可能的一次或多次重传。这样，该数据块在各次传输中交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，经过相同的符号调制处理和相同的子载波映射处理后发送到接收设备；接收设备在接收到这些传输的数据块后，经相同的子载波解映射处理和符号解映射处理，并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排分集以及频率分集相等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。为达到上述目的，该数据块在各次发送时所采用的交织规则和解交织规则需要经过特别设计。
具体地，以前述解交织规则为例，下面将根据其物理意义所对应的步骤DI1至DI5，详细描述一种用于该优选实施例中的解交织规则的设计。例如但不限于，通信网络采用OFDM技术，数字调制方式采用M-QAM调制(例如16QAM、64QAM)。重传数据经符号解调制后的重传版本的数据比特个数为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给所述发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍。解交织矩阵的大小(行数与列数的乘积)与该重传版本的数据比特个数相同。所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数。其中步骤DI2中所述s取为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半。所述解交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，则其行数为s的偶数倍。其中步骤DI3中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述解交织矩阵的所有列中的排序数。其中步骤DI4中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积；当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；例如系统采用16QAM调制时，s取值为2，所述循环移位因子应与2互质；如果系统既可采用16QAM调制也可采用64QAM调制，s取值可为2也可为3，则所述循环移位因子应与2、3都互质。
上述解交织规则中，步骤DI2中的s还可以取为符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数。这样，当通信系统中所采用的数字调制方式中每个符号包含的数据比特个数为奇数(例如采用32QAM调制)时，该解交织规则仍然适用。
根据本发明的另一变化例，在重传数据块的各次重传中，发送设备确定其所采用的交织规则后将该交织规则通知给接收设备；接收设备根据该交织规则确定其相应的解交织规则，并采用该解交织规则对接收到的数据块进行解交织处理。
图4示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的发送设备中用于数据重传的数据重传装置的结构图。该数据重传装置10典型地位于通信网络中的发送设备1之中。如图4所示，该数据重传装置10包括交织处理装置101、符号调制装置102、子载波映射装置103、发送装置104和第一确定装置105。这里为了简明起见，在图中示出了许多优选实施例中的可选子装置，本领域技术人员根据本说明书的教导，应能理解其中仅交织处理装置101、符号调制装置102和发送装置104是实施本发明所必要的装置，其他子装置为可选装置。
以下将结合现有技术对图4中所示的数据重传装置10进行数据重传的过程进行详细描述。
本发明中的通信网络中的数据重传，可以是基于现有技术，由发送设备1根据来自接收设备的接收失败消息或者重传请求消息来重传数据块；或者接收设备无法正确恢复接收到的数据块时继续等待，如果发送设备在规定时间内没有收到发送出的数据块的接收反馈消息，发送设备就默认为该数据块传输失败并重传该数据块。
首先，交织处理装置101采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则，对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
然后，符号调制装置102对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据。这里的符号调制处理指的是多进制数字调制中的比特至符号映射，基于现有技术，可以采用的多进制调制方式包括M-PSK(多相键控)、M-QAM(多进制正交幅度调制)等。以具有16个星座点的16QAM为例，其每一个星座点表示一种矢量状态，每4位二进制数规定了一种矢量状态，因此，16QAM的每符号可以传送4比特数据信息。发送设备对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输时均相同的符号调制处理，即是指重传数据每次传输时，保持4位二进制数对应于16QAM中的各符号的映射规则不变。
最后，发送装置104将处理后的重传数据发送至接收设备。
本领域技术人员应该理解，在发送设备1中，对一个数据块的首次传输和可能的一次或多次重传优选地都是由同一装置完成的，该装置即为数据重传装置10。也就是说，数据重传装置10还用于各数据块的首次传输。
下面将结合现有技术对上述数据重传装置10进行详细说明。本发明的技术方案中的交织处理是基于矩阵交织的。在现有HARQ技术中，大多数都在发送设备对某一数据块的多次传输中采用相同的交织规则，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传。而在本发明中，发送设备1中的数据重传装置10在重传一个数据块时，其交织处理装置101采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。例如，当数据重传装置10首次发送某一数据块时，交织处理装置101采用第一交织规则对其进行交织处理；当该数据块因故需要重传，数据重传装置10在第一次重传该数据块、亦即第二次发送该数据块时，由交织处理装置101采用不同于第一交织规则的第二交织规则对其进行交织处理；这样，该数据块在两次传输中经交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，经过符号调制装置102进行相同的符号调制处理并发出后，接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。当接收设备仍然无法正确恢复该数据块而需要重传时，发送设备1在第二次重传该数据块、亦即第三次发送该数据块时，由交织处理装置101采用第一交织规则或第二交织规则对其进行交织处理，或者还可以采用与第一、第二交织规则均不相同的第三交织规则对其进行交织处理。在该数据块其后可能的各次重传中，交织处理装置101对其进行的处理与上述第二次重传中的处理类似，在此不再赘述。
优选地，数据重传装置10对某一数据块的多次传输中均采用不同的交织规则，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传，亦即数据重传装置10在重传一个数据块时，其交织处理装置101采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中所采用的交织规则均不相同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
优选地，数据重传装置10还包括第一确定装置105。当数据重传装置10重传一个数据块时，该第一确定装置105确定需要重传的数据块的重传次数信息，交织处理装置101基于该重传次数信息来确定本次重传所采用的交织规则，并采用该交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理。这里的重传次数信息用以指示本次重传是该数据块的第几次重传。该重传次数信息可以是由接收设备通过重传请求消息告知发送设备1的，也可以是发送设备1根据本地发送记录来确定的。
具体地，交织处理装置101可通过执行以下处理操作来实现根据上述交织规则的交织处理：I1.将需要重传的数据按顺序逐行写入一个交织矩阵；I2.对所述交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述重传次数信息来确定；I3.将所述行移位后的交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据符号调制装置102所作符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；I4.对所述分组后的交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，循环移位的位数根据该分组数据所属的列的序号来确定；I5.将所述分组循环移位后的交织矩阵中的数据按顺序逐列读出。
根据本发明的一个优选实施例，上述技术方案还可以用于多载波通信网络，尤其是无线多载波通信网络，例如采用OFDM技术的无线网络。此时，数据重传装置10还包括子载波映射装置103，该子载波映射装置103对经符号调制装置102进行符号调制处理后的重传数据进行子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据；最后，发送装置104将子载波映射处理后的重传数据发送至接收设备。
上述子载波映射装置103中的子载波映射处理，即是指需要发送的数据块在完成符号调制处理之后，将各符号分配到各子载波的映射处理。数据重传装置10可以在第一次重传一个数据块时采用与首次发送该数据块时不同的子载波映射处理，以使得接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时还可以取得频率分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。当接收设备仍然无法正确恢复该数据块而需要重传时，数据重传装置10在第二次重传该数据块、亦即第三次发送该数据块时，可以采用与前两次发送中不同的子载波映射处理。在该数据块其后可能的各次重传中，子载波映射装置103对其进行的处理与上述第二次重传中的处理类似，在此不再赘述。
优选地，发送设备1在由数据重传装置10对某一数据块的多次传输中，其交织处理装置101每次采用不同的交织规则，而其符号调制装置102每次均采用相同的符号调制处理，其子载波映射装置103每次均采用相同的子载波映射处理，这里的多次传输包括该数据块的首次传输和可能的一次或多次重传。这样，该数据块在各次传输中经交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，再经过相同的符号调制处理和相同的子载波映射处理后，接收设备在接收到这些传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排分集以及频率分集相等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。为达到上述目的，该数据块在各次传输时所采用的交织规则需要经过特别设计。
具体地，以前述交织处理装置101所采用的交织规则为例，下面将根据其所执行的处理操作I1至I5，详细描述一种用于该优选实施例中的交织规则的设计。例如但不限于，通信网络采用OFDM技术，数字调制方式采用M-QAM调制(例如16QAM、64QAM)。发送设备1中数据重传装置10所需要发送的数据块的数据比特个数为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给发送设备1的最小子载波数目的乘积的整数倍。所述交织矩阵的大小(行数与列数的乘积)与需要发送的数据块的数据比特个数相同。其中处理操作I3中所述s取为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半。所述交织矩阵的列数取为所述最小子载波数目的因子，则其行数为s的偶数倍。其中处理操作I2中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积，当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；例如系统采用16QAM调制时，s取值为2，所述循环移位因子应与2互质；如果系统既可采用16QAM调制也可采用64QAM调制，s取值可为2也可为3，则所述循环移位因子应与2、3都互质。其中处理操作I4中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述交织矩阵的所有列中的排序数。
上述交织规则中，处理操作I3中的s还可以取为符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数。这样，当通信系统中所采用的数字调制方式中每个符号包含的数据比特个数为奇数(例如采用32QAM调制)时，该交织规则仍然适用。
图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的接受合并装置的结构图。该接收合并装置20典型地位于通信网络中的接收设备2之中，该接收设备2与发送设备1相对应。如图5所示，该接收合并装置20包括接收装置201、子载波解映射装置202、符号解调制装置203、解交织装置204、信息合并装置205和第二确定装置206。这里为了简明起见，在图中示出了许多优选实施例中的可选子装置，本领域技术人员根据本说明书的教导，应能理解其中仅接收装置201、符号解调制装置203、解交织装置204、信息合并装置205是实施本发明所必要的装置，其他子装置为可选装置。
以下将结合现有技术对图5中所示的接收合并装置20对重传数据进行接收合并的过程进行详细描述。
首先，接收装置201接收来自发送设备1的重传数据的重传版本。
然后，符号解调制装置203对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本。
接着，解交织装置204根据发送设备1所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同。
最后，信息合并装置205将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。
具体地，符号解调制装置203对接收到的重传数据的重传版本进行与发送设备中的符号调制处理相对应的符号解调制处理，以获得符号解调制之后的重传版本，在该重传数据块的多次接收后，符号解调制装置203所采用的符号解调制处理均保持不变。
然后，解交织装置204采用与发送设备所采取的交织规则相对应的解交织规则来对接收到的重传数据块经符号解调制后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据块的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同。具体地，在重传数据块的各次重传中，发送设备1和接收设备2分别根据重传数据的重传次数信息来确定相应的交织规则和解交织规则。优选地，在重传数据块的各次重传中，发送设备1所采用的交织规则均不相同，也不同于该数据块首次发送中所采用的交织规则；相应地，接收设备2在各次接收到该数据块的重传版本后所采用的解交织规则均不相同，也不同于首次接收该数据块后所采用的解交织规则。这样，该数据块在相邻两次传输中交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，经过相同的符号调制处理后，接收设备在接收到这两次传输的数据块并在解交织处理之后进行信息合并时可以取得与星座图重排等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。根据上述方案，接收合并装置20还包括第二确定装置206，该第二确定装置206用于根据本地接收记录来确定上述重传次数信息。解交织装置204基于第二确定装置206所确定的接收到的重传数据的重传版本的重传次数信息来确定其所需的解交织规则，并采用该解交织规则对接收到的重传数据经符号解调制处理之后的重传版本进行解交织处理。
更具体地，解交织装置204可通过执行以下处理操作来完成根据上述解交织规则的解交织处理：DI1.将需要解交织的数据按顺序逐列写入一个解交织矩阵；DI2.将所述解交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据符号解调制装置203所作符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；DI3.对所述分组后的解交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，以获得分组循环移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述该分组数据所属的列的序号来确定；DI4.对所述分组移位后的解交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述重传次数信息确定；DI5.将所述行循环移位后的解交织矩阵中的数据按顺序逐行读出。其中，处理操作DI3中各分组数据循环移位的移位方向与发送设备交织处理中相应的分组数据循环移位的移位方向相反，处理操作DI4中各行数据循环移位的移位方向与发送设备交织处理中相应的各行数据循环移位的移位方向相反。
最后，信息合并装置205所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并。具体地，信息合并装置205中的信息合并可以采用Chase合并。基于现有技术，接收设备2在完成信息合并后，还将进行译码等处理，如果正确的恢复出发送设备发送的数据块，则接收设备2向发送设备1发出一个接收成功消息；如果无法恢复出发送设备1发送的数据块，则接收设备2向发送设备1发出一个接收失败消息或重传请求消息，或者不发出反馈消息而根据约定等待发送设备1重传该数据块。
上面对图5中所示的本发明的一个具体实施方式的接收合并装置对重传数据进行接收合并的过程进行了详细说明。根据本发明的一个优选实施例，上述技术方案还可以用于多载波通信网络，尤其是无线多载波通信网络，例如采用OFDM技术的无线网络。此时，接收合并装置20还包括子载波解映射装置202，该子载波解映射装置202用于对所述接收到的重传数据的重传版本进行子载波解映射处理，以获得子载波解映射处理后的重传版本，然后将该重传版本送到符号解调制装置203进行符号解调制处理。这里的子载波解映射处理对应于发送设备1中的子载波映射处理。根据该优选实施例，发送设备1对某一数据块的多次传输中，每次均采用相同的符号调制处理和子载波映射处理，而每次采用的交织规则各不相同，这里所述的多次传输包括该数据块的首次发送和可能的一次或多次重传。这样，在发送设备1中，该数据块在各次传输中交织处理后，其编码比特序列的顺序发生了变化，经过相同的符号调制处理和相同的子载波映射处理后发送到接收设备2；接收设备2在接收到这些传输的数据块后，由其子载波解映射装置202和符号解调制装置203对这些数据块分别进行每次均相同的子载波解映射处理和符号解映射处理，然后由解交织装置204采用每次均不相同的解交织规则对其进行解交织处理之后进行信息合并，完成信息合并后的数据块可以取得与星座图重排分集以及频率分集相等同的分集效果，从而改善了HARQ技术的性能。为达到上述目的，该数据块在各次发送时所采用的交织规则和解交织规则需要经过特别设计。
具体地，以前述解交织装置204所采用的解交织规则为例，下面将根据其所执行的处理操作DI1至DI5，详细描述一种用于该优选实施例中的解交织规则的设计。例如但不限于，通信网络采用OFDM技术，数字调制方式采用M-QAM调制(例如16QAM、64QAM)。重传数据经符号解调制后的重传版本的数据比特个数为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给发送设备1的最小子载波数目的乘积的整数倍。解交织矩阵的大小(行数与列数的乘积)与该重传版本的数据比特个数相同。所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数。其中处理操作DI2中所述s取为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半。所述解交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，则其行数为s的偶数倍。其中处理操作DI3中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述解交织矩阵的所有列中的排序数。其中处理操作DI4中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积，当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；例如系统采用16QAM调制时，s取值为2，所述循环移位因子应与2互质；如果系统既可采用16QAM调制也可采用64QAM调制，s取值可为2也可为3，则所述循环移位因子应与2、3都互质。
上述解交织处理中，处理操作DI2中的s还可以取为符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数。这样，当通信系统中所采用的数字调制方式中每个符号包含的数据比特个数为奇数时，例如采用32QAM调制时，该解交织规则仍然适用。
根据本发明的另一变化例，在重传数据块的各次重传中，发送设备1确定其所采用的交织规则后将该交织规则通知给接收设备2；接收设备2根据该交织规则确定其相应的解交织规则，并由解交织装置204采用该解交织规则对接收到的数据块进行解交织处理。
根据本发明的一个优选实施例，在数据传输时所采用的交织规则和解交织规则可以兼容IEEE802.16e协议中所采用的交织规则和解交织规则。下面将结合IEEE802.16e协议中所采用的交织规则来详细描述该优选实施例中所采用的交织规则和解交织规则。
在IEEE802.16e协议中，发送端在信道编码后，对编码比特进行交织处理时采用了一个二次置换过程。下面以一组具体参数为例说明该交织规则。
系统分配给一个用户的最小子载波数为48，分配给一个用户的子载波数的可选参数均为该最小子载波数48的整数倍。每个子载波上采用的调制方式为QPSK、16QAM或64QAM等。令s为所采用的调制方式中每符号对应的比特数的一半，即采用QPSK时s为1，采用16QAM时s为2，采用64QAM时s为3，依此类推。需要交织处理的数据块的比特数为Ncbps，其应该为每符号对应的比特数2s与最小子载波数48的乘积的整数倍，待处理的数据块的实际比特数不满足该条件的可以通过补零来满足该条件。交织矩阵的参数选择包括：从用户最小子载波数48的因子中选择一个大小合适的作为交织矩阵的列数，可选的值包括12、16、24等。以交织矩阵的列数选为16为例，则其行数相应地应为每符号对应的比特数2s与3的乘积的整数倍。以k作为第一次置换前的比特索引值，mk作为第一次置换后、第二次置换前的比特索引值，以jk作为第二次置换后的比特索引值，交织规则可以用公式定义如下：
第一次置换采用以下公式：
mk＝(Ncbps/16)·kmod16+floor(k/16)，k＝0，1，…，Ncbps-1        (1)
第二次置换采用以下公式：
jk＝s·floor(mk/s)+(mk+Ncbps-floor(16·mk/Ncbps))mod s，
       k＝0，1，…，Ncbps-1                                      (2)
以Ncbps为192，调制方式为16QAM为例，此时s为2，输入交织器的输入比特流b0、b1、b2、...、b191。
第一次置换就是一个简单的矩阵交织，对应的编码比特在矩阵中的排列如表1所示。
表1.  802.16e中交织器中第一次置换对应的编码比特排列
  b0   b1   b2   b3   b4   b5   b6   b7   b8   b9   b10   b11   b12   b13   b14   b15
  b16   b17   b18   b19   b20   b21   b22   b23   b24   b25   b26   b27   b28   b29   b30   b31
  b32   b33   b34   b35   b36   b37   b38   b39   b40   b41   b42   b43   b44   b45   b46   b47
  b48   b49   b50   b51   b52   b53   b54   b55   b56   b57   b58   b59   b60   b61   b62   b63
  b64   b65   b66   b67   b68   b69   b70   b71   b72   b73   b74   b75   b76   b77   b78   b79
  b80   b81   b82   b83   b84   b85   b86   b87   b88   b89   b90   b91   b92   b93   b94   b95
  b96   b97   b98   b99   b100   b101   b102   b103   b104   b105   b106   b107   b108   b109   b110   b111
  b112   b113   b114   b115   b116   b117   b118   b119   b120   b121   b122   b123   b124   b125   b126   b127
  b128   b129   b130   b131   b132   b133   b134   b135   b136   b137   b138   b139   b140   b141   b142   b143
  b144   b145   b146   b147   b148   b149   b150   b151   b152   b153   b154   b155   b156   b157   b158   b159
  b160   b161   b162   b163   b164   b165   b166   b167   b168   b169   b170   b171   b172   b173   b174   b175
  b176   b177   b178   b179   b180   b181   b182   b183   b184   b185   b186   b187   b188   b189   b190   b191
第二次置换是对交织矩阵的各列数据按顺序每s个为一簇进行划分，然后对交织矩阵的各列数据中的各簇数据进行循环移位，循环移位遵循以下规则：第一列中各簇数据不移位、第二列中各簇数据循环移一位、第三列中各簇数据循环移两位，依此类推。第二次置换对应的编码比特在矩阵中的排列如表2所示。
表2.  802.16e中交织器中第二次置换对应的编码比特排列
b0 b17 b2 b19 b4 b21 b6 b23 b8 b25 b10 b27 b12 b29 b14 b31
  b16   b1   b18   b3   b20   b5   b22   b7   b24   b9   b26   b11   b28   b13   b30   b15
  b32   b49   b34   b51   b36   b53   b38   b55   b40   b57   b42   b59   b44   b61   b46   b63
  b48   b33   b50   b35   b52   b37   b54   b39   b56   b41   b58   b43   b60   b45   b62   b47
  b64   b81   b66   b83   b68   b85   b70   b87   b72   b89   b74   b91   b76   b93   b78   b95
  b80   b65   b82   b67   b84   b69   b86   b71   b88   b73   b90   b75   b92   b77   b94   b79
  b96   b113   b98   b115   b100   b117   b102   b119   b104   b121   b106   b123   b108   b125   b110   b127
  b112   b97   b114   b99   b116   b101   b118   b103   b120   b105   b122   b107   b124   b109   b126   b111
  b128   b145   b130   b147   b132   b149   b134   b151   b136   b153   b138   b155   b140   b157   b142   b159
  b144   b129   b146   b131   b148   b133   b150   b135   b152   b137   b154   b139   b156   b141   b158   b143
  b160   b177   b162   b179   b164   b181   b166   b183   b168   b185   b170   b187   b172   b189   b174   b191
  b176   b161   b178   b163   b180   b165   b182   b167   b184   b169   b186   b171   b188   b173   b190   b175
然后将矩阵中的编码比特按顺序逐列读出，并进行符号调制处理和子载波映射处理。输出比特流顺序为b0、b16、b32、b48、...、b159、b143、b191、b175，其中，比特b0、b16、b32、b48映射为第1个16QAM符号，以此类推，直至比特b159、b143、b191、b175映射为第48个16QAM符号，这48个16QAM符号再按预定顺序映射到48个子载波。上述第一次置换可以保证输入编码比特流中相邻编码比特映射到不相邻的子载波。
根据上述本发明的优选实施例，数据重传装置10中的交织处理装置101对编码比特进行交织处理时也采用了一个二次置换过程，其对前述IEEE802.16e协议所采用的交织规则加以改进，相应的公式定义如下：
第一次置换采用以下公式：
mk＝(Ncbps/16)·(k+cyc_shift×reTx_num)mod16+floor(k/16)，
k＝0，1，…，Ncbps-1                 (3)
第二次置换采用以下公式：
jk＝s·floor(mk/s)+(mk+Ncbps-floor(16·mk/Ncbps))mod s，
k＝0，1，…，Ncbps-1                 (4)
该优选实施例中的交织规则与前述IEEE802.16e协议所采用的交织规则相比，区别在于在第一次置换中引入了一个循环移位项。具体地，上面式子(3)、(4)中的各符号与式子(1)、(2)中相同的符号有着相同的定义，式(3)中cycshift×reTx_num即为循环移位项。上式(3)中cyc_shift为一个移位因子，该移位因子是一个与s互质的整数。例如，当通信网络可以采用16QAM调制或64QAM调制时，cyc_shift的取值应与2、3互质，其可以取为5、7、11或13等；本领域技术人员应该理解，当系统可以采用1024QAM调制时，s可以取值为5，此时cyc_shift还应与5互质，其可以取为7、11、13等。上式(3)中reTx_num表示重传次数因子，当发送设备1首次发送一个数据块时，该因子值为0；当发送设备1第一次重传该数据块，亦即第二次发送该数据块时，该因子值为1；当发送设备1第二次重传该数据块，亦即第三次发送该数据块时，该因子值为2；发送设备1对该数据块的其他可能的各次重传中，该因子的取值依此类推。
数据重传装置10在发送一个数据块时，其第一确定装置105确定该数据块的重传次数信息，亦即确定重传次数因子reTx_num。交织处理装置101即根据该重传次数因子来确定相应的交织规则，并对输入比特流进行交织处理。
仍以Ncbps为192，调制方式为16QAM为例，此时s为2，输入交织器的输入比特流仍记为b0、b1、b2、...、b191。这里的循环移位因子cyc_shift选为7。需要注意的是，在该数据块的首次传输时，数据重传装置10中的交织处理装置101对其进行的交织处理与前述802.16e协议中的交织处理实质上是一样的，也就是说本发明的该优选实施例中的交织算法可以兼容802.16e协议中的交织算法。
下面以该数据块的第一次重传为例详细说明对应的交织处理。
第一次置换在简单的矩阵交织的基础上，对矩阵中的各行数据进行循环移位，循环移位的位数为7，对应的编码比特在矩阵中的排列如表3所示。
表3.本发明优选实施例中第一次重传时
交织器中第一次置换对应的编码比特排列
  b9   b10   b11   b12   b13   b14   b15   b0   b1   b2   b3   b4   b5   b6   b7   b8
  b25   b26   b27   b28   b29   b30   b31   b16   b17   b18   b19   b20   b21   b22   b23   b24
  b41   b42   b43   b44   b45   b46   b47   b32   b33   b34   b35   b36   b37   b38   b39   b40
  b57   b58   b59   b60   b61   b62   b63   b48   b49   b50   b51   b52   b53   b54   b55   b56
  b73   b74   b75   b76   b77   b78   b79   b64   b65   b66   b67   b68   b69   b70   b71   b72
  b89   b90   b91   b92   b93   b94   b95   b80   b81   b82   b83   b84   b85   b86   b87   b88
b105 b106 b107 b108 b109 b110 b111 b96 b97 b98 b99 b100 b101 b102 b103 b104
  b121   b122   b123   b124   b125   b126   b127   b112   b113   b114   b115   b116   b117   b118   b119   b120
  b137   b138   b139   b140   b141   b142   b143   b128   b129   b130   b131   b132   b133   b134   b135   b136
  b153   b154   b155   b156   b157   b158   b159   b144   b145   b146   b147   b148   b149   b150   b151   b152
  b169   b170   b171   b172   b173   b174   b175   b160   b161   b162   b163   b164   b165   b166   b167   b168
  b185   b186   b187   b188   b189   b190   b191   b176   b177   b178   b179   b180   b181   b182   b183   b184
第二次置换是对交织矩阵的各列数据按顺序每s个为一簇进行划分，然后对交织矩阵的各列数据中的各簇数据进行循环移位，循环移位遵循以下规则：第一列中各簇数据不移位、第二列中各簇数据循环移一位、第三列中各簇数据循环移两位，依此类推。第二次置换对应的编码比特在矩阵中的排列如表4所示。
表4.本发明优选实施例中第一次重传时
交织器中第二次置换对应的编码比特排列
  b9   b26   b11   b28   b13   b30   b15   b16   b1   b18   b3   b20   b5   b22   b7   b24
  b25   b10   b27   b12   b29   b14   b31   b0   b17   b2   b19   b4   b21   b6   b23   b8
  b41   b58   b43   b60   b45   b62   b47   b48   b33   b50   b35   b52   b37   b54   b39   b56
  b57   b42   b59   b44   b61   b46   b63   b32   b49   b34   b51   b36   b53   b38   b55   b40
  b73   b90   b75   b92   b77   b94   b79   b80   b65   b82   b67   b84   b69   b86   b71   b88
  b89   b74   b91   b76   b93   b78   b95   b64   b81   b66   b83   b68   b85   b70   b87   b72
  b105   b122   b107   b124   b109   b126   b111   b112   b97   b114   b99   b116   b101   b118   b103   b120
  b121   b106   b123   b108   b125   b110   b127   b96   b113   b98   b115   b100   b117   b102   b119   b104
  b137   b154   b139   b156   b141   b158   b143   b144   b129   b146   b131   b148   b133   b150   b135   b152
  b153   b138   b155   b140   b157   b142   b159   b128   b145   b130   b147   b132   b149   b134   b151   b136
  b169   b186   b171   b188   b173   b190   b175   b176   b161   b178   b163   b180   b165   b182   b167   b184
  b185   b170   b187   b172   b189   b174   b191   b160   b177   b162   b179   b164   b181   b166   b183   b168
然后将矩阵中的编码比特按顺序逐列读出，输出比特流顺序为b9、b25、b41、b57、...、b152、b136、b184、b168。符号调制装置102对该输出比特流进行符号调制处理，其中，比特b9、b25、b41、b57映射为第1个16QAM符号，以此类推，直至比特b152、b136、b184、b168映射为第48个16QAM符号。子载波映射装置103再将这48个16QAM符号按预定顺序映射到48个子载波。
根据上述公式(3)、(4)，并结合上述对本发明该优选实施例中发送设备1第一次重传一个数据块的过程的描述，本领域技术人员应该很容易理解发送设备1其他各次重传该数据块的过程，在此不再赘述。
通过在上述第一次置换中引入与重传次数信息有关的循环移位，可以使得：该数据块对应的输入比特流中的各编码比特在该数据块各次重传时映射到不同的子载波，且每一编码比特在各次重传时交替映射到星座图的高可靠性比特或低可靠性比特。
相应的，接收设备2中的接受合并装置20中的解交织装置204也采用一个二次置换的解交织过程，以i作为第一次置换前的比特索引值，ni作为第一次置换后、第二次置换前的比特索引值，以qi作为第二次置换后的比特索引值，解交织规则可以用公式定义如下：
第一次置换采用以下公式：
ni＝s·floor(i/s)+(i+floor(16·i/Ncbps))mod s，i＝0，1，…，Ncbps-1            (5)
第二次置换采用以下公式：
qi＝16·ni-Ncbps·floor(16·ni/Ncbps)+
(floor(16·ni/Ncbps)+16-cyc_shift×reTx_num)mod16    ，i＝0，1，…，Ncbps-1    (6)
上式(5)、(6)与前述发送设备1中的交织规则的公式(3)、(4)相对应，其中相同的符号标记具有相同的定义和取值范围。根据前面对本发明该优选实施例中发送设备1重传或发送数据块的过程的描述，并结合上述解交织算法，本领域技术人员应该很容易理解该优选实施例中接收设备2中的接受合并装置20对重传数据的接收合并处理过程，在此不再赘述。
根据本发明的上述优选实施例，在对一个接收解调出错的数据块的各次重传中，每次均对输入比特流采用不同的交织规则进行交织处理，而保持相同的符号调制处理和子载波映射处理，以使得该数据块在接收合并时可以获得与星座图重排分集和频率分集等同的效果，从而提高了HARQ技术的性能。与现有技术相比，该优选实施方案主要对交织器和解交织器进行了改动，因而在硬件实现上比较简单。
图6a、图6b、图6c是上述优选实施例的仿真效果图。仿真条件设置如下：移动台为单输入单输出系统，信道模型采用3GPP空间信道模型中的市区视距场景(3GPP SCM URBAN-MICRO LOS)，移动台平均移动速率约为3km/小时，调制方式为16QAM或64QAM，信道编码采用编码速率为1/2或3/4的卷积码，最大重传次数为4，交织算法和解交织算法即如上述公式(3)至(6)。其中，图6a中横坐标为符号噪声比，即平均每符号能量与信道中白噪声功率谱密度的比值，纵坐标为数据包的错误率；图6b中横坐标为符号噪声比，纵坐标为平均传输次数；图6c中横坐标为符号噪声比，纵坐标为吞吐量。
如图6a至图6c所示，在相同条件下，相比于传统HARQ技术，本发明的上述优选实施方案在吞吐量上获得10％～30％的增长，而平均传输次数下降了约10％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。本领域技术人员应能理解上述交织处理装置和解交织处理装置可以为处理器，其通过运行经适当编程的程序来执行上述处理操作，也可为特别设计的可执行上述处理操作的固件、专用集成电路、DSP等。此外，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (38)

1.一种在通信网络的发送设备中用于数据重传的方法，其中，包括以下步骤：
a.采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则，对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据；
b.对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据；
d.将所述符号调制处理后的重传数据发送至接收设备；
其中，所述步骤a包括：
a11.将所述需要重传的数据按顺序逐行写入一个交织矩阵；
a12.对所述交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据重传次数信息确定；
a13.将交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；
a14.对所述分组后的交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，循环移位的位数根据该分组数据所属的列的序号来确定；
a15.将所述分组循环移位后的交织矩阵中的数据按顺序逐列读出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a还包括以下步骤：
-采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中所采用的交织规则均不相同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
-确定所述需要重传的数据的重传次数信息；
所述步骤a还基于所述重传次数信息确定重传交织规则，并采用所述重传交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述重传交织规则包括基于矩阵交织的交织规则。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述需要重传的数据比特个数为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给所述发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍，所述交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数；
其中所述步骤a13中所述s为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半；
其中所述步骤a12中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积；当s的取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；
其中所述步骤a14中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述交织矩阵的所有列中的排序数。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信网络包括多载波通信网络，在所述步骤b之后还包括以下步骤：
c.对所述获得符号调制处理后的重传数据进行子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据；
其中，所述步骤d还包括以下步骤：
-将所述子载波映射处理后的重传数据发送至所述接收设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤c还包括以下步骤：
-对所述获得符号调制处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据。
8.根据权利要求6所述的方法，所述多载波通信网络包括多载波无线通信网络。
9.根据权利要求8所述的方法，所述多载波无线通信网络包括OFDM无线通信网络，所述符号调制包括QAM调制。
10.一种在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的方法，其包括以下步骤：
i.接收来自发送设备的所述重传数据的重传版本；
ii.对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本；
iii.根据所述发送设备所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同；
iv.将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并；
其中，所述步骤iii包括如下步骤：
iii1.将需要解交织的数据按顺序逐列写入一个解交织矩阵；
iii2.将所述解交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；
iii3.对所述分组后的解交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，以获得分组循环移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述分组数据所属的列的序号来确定；
iii4.对所述分组移位后的解交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据重传次数信息确定；
iii5.将所述行循环移位后的解交织矩阵中的数据按顺序逐行读出。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
-确定所述接收到的所述重传数据的重传版本的重传次数信息；
所述步骤iii还包括：
-基于所述重传次数信息确定所需的解交织规则；
-采用所述解交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，其中所述解交织规则包括基于矩阵交织的解交织规则。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述解交织矩阵的比特个数为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给所述发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍，所述解交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数；
其中所述步骤iii2中所述s为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半；
其中所述步骤iii3中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述解交织矩阵的所有列中的排序数；
其中所述步骤iii4中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积；当s的取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信网络包括多载波通信网络，在所述步骤ii之前还包括以下步骤：
-对所述接收到的重传数据的重传版本进行子载波解映射处理，以获得子载波解映射处理后的重传版本；
其中，所述步骤ii还包括以下步骤：
-对所述子载波解映射处理后的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，对所述接收到的重传数据的重传版本进行子载波解映射处理的步骤中，进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的子载波解映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据。
16.根据权利要求14所述的方法，所述多载波通信网络包括多载波无线通信网络。
17.根据权利要求16所述的方法，所述多载波无线通信网络包括OFDM无线通信网络，所述符号调制包括QAM调制。
18.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述信息合并包括Chase合并。
19.一种在通信网络的发送设备中用于数据重传的数据重传装置，其中包括：
交织处理装置，用于采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据；
符号调制装置，用于对所述交织处理后的重传数据进行与前面每次传输均相同的符号调制处理，以获得符号调制处理后的重传数据；
发送装置，用于将所述符号调制处理后的重传数据发送至接收设备；
所述交织处理装置执行以下处理操作来实现所述交织处理：
a11.将所述需要重传的数据按顺序逐行写入一个交织矩阵
a12.对所述交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据重传次数信息确定；
a13.将交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；
a14.对所述分组后的交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，循环移位的位数根据该分组数据所属的列的序号来确定；
a15.将所述分组循环移位后的交织矩阵中的数据按顺序逐列读出。
20.根据权利要求19所述的数据重传装置，其特征在于，所述交织处理装置还用于采用与需要重传的数据在前面一次或多次传输中所采用的交织规则均不相同的交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理，以获得交织处理后的重传数据。
21.根据权利要求20所述的数据重传装置，其特征在于，还包括：
第一确定装置，用于确定所述需要重传的数据的重传次数信息；
所述交织处理装置还用于基于所述重传次数信息确定重传交织规则，采用所述重传交织规则对所述需要重传的数据进行交织处理。
22.根据权利要求21所述的数据重传装置，其特征在于，其中所述交织规则包括基于矩阵交织的交织规则。
23.根据权利要求21所述的数据重传装置，其特征在于，所述需要重传的数据的比特个数为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给所述发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍，所述交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数；
其中所述处理操作a13中所述s为所述符号调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半；
其中所述处理操作a12中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积；当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数；
其中所述处理操作a14中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述交织矩阵的所有列中的排序数。
24.根据权利要求19至23中任一项所述的数据重传装置，其特征在于，所述通信网络包括多载波通信网络，还包括：
子载波映射装置，用于对所述获得符号调制处理后的重传数据进行子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据；
所述发送装置还用于将所述子载波映射处理后的重传数据发送至所述接收设备。
25.根据权利要求24所述的数据重传装置，其特征在于，所述子载波映射装置还用于对所述获得符号调制处理后的重传数据进行前面每次传输均相同的子载波映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据。
26.根据权利要求24所述的数据重传装置，所述多载波通信网络包括多载波无线通信网络。
27.根据权利要求26所述的数据重传装置，所述多载波无线通信网络包括OFDM无线通信网络，所述符号调制包括QAM调制。
28.一种在通信网络的接收设备中用于对重传数据进行接收合并的接收合并装置，其包括：
接收装置，用于接收来自发送设备的所述重传数据的重传版本；
符号解调制装置，用于对所述接收到的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本；
解交织装置，用于根据所述发送设备所采取的交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理，以获得经解交织处理后的重传版本，其中，所述发送设备采用的交织规则与所述重传数据的前面一次或多次传输中的至少一次传输所采用的交织规则不同；
信息合并装置，将所述解交织处理后的重传版本与之前接收到的所述重传数据的一个或多个解交织处理后的版本进行信息合并；
所述解交织装置执行以下处理操作来实现所述解交织处理：
iii1.将需要解交织的数据按顺序逐列写入一个解交织矩阵；
iii2.将所述解交织矩阵的各列数据按顺序每s个进行分组，其中s根据所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数来确定，各列数据长度为s的整数倍；
iii3.对所述分组后的解交织矩阵的各列数据中的各分组数据进行循环移位，以获得分组循环移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据所述分组数据所属的列的序号来确定；
iii4.对所述分组移位后的解交织矩阵的各行数据分别进行循环移位，以获得行移位后的解交织矩阵，其中所述循环移位的位数根据重传次数信息确定；
iii5.将所述行循环移位后的解交织矩阵中的数据按顺序逐行读出。
29.根据权利要求28所述的接收合并装置，其特征在于，还包括：
第二确定装置，用于确定所述接收到的所述重传数据的重传版本的重传次数信息；
所述解交织装置还用于基于所述重传次数信息确定所需的解交织规则，采用所述解交织规则对所述符号解调制处理后的重传版本进行相应的解交织处理。
30.根据权利要求29所述的接收合并装置，其特征在于，其中所述解交织规则包括基于矩阵交织的解交织规则。
31.根据权利要求30所述的接收合并装置，其特征在于，所述解交织矩阵的比特个数为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数与分配给所述发送设备的最小子载波数目的乘积的整数倍，所述解交织矩阵的列数为所述最小子载波数目的因子，所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数为偶数；
其中所述处理操作iii2中所述s为所述符号解调制处理中每个符号包含的数据比特个数的一半；
其中所述处理操作iii3中，所述各分组数据的循环移位的位数为该分组数据所属的列在所述解交织矩阵的所有列中的排序数；
其中所述处理操作iii4中，所述循环移位的位数为基于所述重传次数信息的重传次数因子与一个循环移位因子的乘积，当s取值不为1，所述循环移位因子为一个与s互质的正整数。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的接收合并装置，其特征在于，所述通信网络包括多载波通信网络，还包括：
子载波解映射装置，用于对所述接收到的重传数据的重传版本进行子载波解映射处理，以获得子载波解映射处理后的重传版本；
所述符号解调制装置还用于对所述子载波解映射处理后的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的符号解调制处理，以获得符号解调制处理后的重传版本。
33.根据权利要求32所述的接收合并装置，其特征在于，所述子载波解映射装置还用于对所述接收到的重传数据的重传版本进行与之前接收到的该重传数据一个或多个版本均相同的子载波解映射处理，以获得子载波映射处理后的重传数据。
34.根据权利要求32所述的接收合并装置，所述多载波通信网络包括多载波无线通信网络。
35.根据权利要求34所述的接收合并装置，所述多载波无线通信网络包括OFDM无线通信网络，所述符号调制包括QAM调制。
36.根据权利要求28至31中任一项所述的接收合并装置，其特征在于，所述信息合并包括Chase合并。
37.一种用于通信网络中的发送设备，其包括权利要求19至27中任一项所述的数据重传装置。
38.一种用于通信网络中的接收设备，其包括权利要求28至36中任一项所述的接收合并装置。
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