CN1395387A - 在码分多址移动通信系统中发送和接收数据的设备和方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种在CDMA移动通信系统中在高速分组发送期间使解码差错最小化的数据发送/接收的设备和方法。当按混合自动重复请求(“H－ARQ”)技术重发数据时，数据发送/接收设备和方法通过根据重发数分配不同的可靠性给编码比特，对待重发的编码比特执行码元映射，从而改善了系统性能。

Description

在码分多址移动通信系统中发送 和接收数据的设备和方法

                          技术领域

一般来说，本发明涉及在码分多址(CDMA)移动通信系统中发送和接收数据的设备和方法，具体地说，涉及用于在发送前调整映射到已调码元的数据比特可靠性的数据发送/接收设备和方法。

                          背景技术

在通信系统中，传输的信号总是被混入某种失真和噪声。与有线通信系统相比，经无线网发送和接收信号的移动通信系统更容易受失真和噪声的影响。

为此，已经提出各种方法减小移动通信系统中失真和噪声的影响。例如，利用典型的调制技术和编码技术，为了在加性高斯白噪声(“AWGN”)环境中将误码率从10^-2降低到10^-3，则要求约1dB到2dB的低信噪比(“SNR”)。另一方面，为了在多径衰落环境下得到相同结果，需要将信噪比增加到约10dB。但是，增加发送功率以便增加信噪比进而降低误码率的方法可能导致不需要的整个系统性能的降低。因此，在用户设备(“UE”)和节点B两者均不增加功率或损失带宽的情况下，有效地降低或消除衰落的影响，即失真或噪声的影响的技术对移动通信系统是非常重要的。对此，一个有效设计是信道交织技术与纠错编码技术的组合。

交织技术是在发送前交织发送的比特，从而分散数据比特可能受到损伤的部分到多个位置，以防这一部分集中在单一位置。即，交织技术通过使相邻比特能够随机地受到衰落影响以防止突发差错。

同时，用于差错控制编码技术的码被分为非记忆码和记忆码。非记忆码包括线性分组码，而记忆码包括卷积码和Turbo码。另外，用于利用差错控制编码技术执行编码的装置称为“信道编码器”。

未来的移动通信系统要求可靠地传输高速多媒体数据，并因此需要更有力的信道编码技术。利用Turbo码的信道编码技术显示出即使在低信号-差错比情况下亦最接近根据误码率(“BER”)的香侬限制的性能。利用Turbo码的信道编码器的输出可以分为系统比特和奇偶比特。这里，“系统比特”是待发送的实际信号，而“奇偶比特”是帮助接收机纠正可能传输差错的附加信号。但是，即使差错控制编码信号也不能克服可能在系统比特或奇偶比特中出现的突发差错。当数据通过衰落信道传输时经常出现这种现象。交织是防止这种现象的技术之一。这种交织技术防止突发差错的产生，对改善信道编码效果做出贡献。

在数字调制器中经交织的信号按逐码元方式进行映射。这里，调制器的阶数的增加会导致在一个码元中的比特数的增加。具体地，在超过8阵列相移键控(“8PSK”)的高-阶调制技术情况下，一个码元包含3个或多个信息比特，并且这些比特可按其可靠性进行分类。这里，关于可靠性，在由发送机调制一个码元的过程中，在类似于如图1和2所示的X/Y轴上左/右象限或上/下象限的宏观范围表示2个比特的码元叫做有“较高可靠性”，和在微观范围表示2个比特的码元叫做有“较低可靠性”。

图1表示16阵列正交幅度调制(“16QAM”)信号星座图，和图2表示64阵列正交幅度调制(“64QAM”)信号星座图。

参照图1，16QAM调制的码元每个包含4个比特，并具有可靠性模式[H、H、L、L]，其中H代表具有较高可靠性的比特位置和L代表具有较低可靠性的比特位置。也就是说，前两个比特具有较高可靠性和后两个比特具有较低可靠性。

参照图2，64QAM调制的码元每个包含6个比特，并具有可靠性模式[H、H、M、M、L、L]，其中H代表具有较高可靠性的比特位置，M代表具有中等可靠性的比特位置和L代表具有较低可靠性的比特位置。

如图3所示，对于普通高速下行链路分组接入(“HSDPA”)移动通信系统的发送机由信道编码器、交织器和调制器组成。

参照图3，N个传送块提供到尾比特发生器310，其中将各个尾比特增加到N个传送块的每个上。信道编码器312编码N个增加尾比特传送块的每个块的各个比特，并输出编码的比特。信道编码器312具有至少一个编码率，以便编码N个传送块。编码率可以是1/2或3/4。信道编码器312利用R＝1/6或1/5的母码通过码的码元穿孔或码元重复，可以获得期望的编码率。另外，当支持多个编码率时，通过控制码的码元穿孔和码元重复，要求信道编码器312在可支持的编码率中选择一种将被使用的编码率。图3表示在控制器320的控制下信道编码器312选择编码率的结构。

从信道编码器312输出的编码比特被应用到速率匹配器314，在该匹配器中这些比特进行速率匹配。通常，当传送信道经过复用或者信道编码器的输出比特与通过空中发送的码元在数量上不相同时，则通过对编码比特重复和/或穿孔执行速率匹配。由速率匹配器314速率匹配的编码比特被应用到交织器316，进行速率匹配的编码比特的交织。交织操作是在传输期间使可能的数据丢失最小化。经交织的编码比特被应用到M阵列调制器318，在该调制器中这些比特根据QPSK、8PSK、16QAM或64QAM调制模式或技术经受码元映射。控制器320根据当前无线信道状态控制信道编码器312的编码操作和调制器318的调制模式。HSDPA移动通信系统利用自适应调制和编码方案(“AMCS”)作为控制器320，以便根据无线环境选择性地利用QPSK、8PSK、16QAM或64QAM的调制模式。虽然没有在图中表示出，CDMA移动通信系统利用沃而什码W和正交码PN扩频发送的数据，使得相应的UE可以识别发送数据的信道和发送数据的节点B。

在以上发送机的描述中，编码比特没有对系统比特和奇偶比特分别进行描述。但是，从发送机的Turbo编码器312输出的编码比特可以被分为系统比特和奇偶比特。当然，从信道编码器312输出的系统比特和奇偶比特具有不同的优先级。换言之，在差错出现在按规定速率的传输数据中的情况下，当差错出现在奇偶比特中而不是差错出现在系统比特时，有可能较好地进行解码。如上所述，原因是系统比特是实际信息比特，而奇偶比特是附加的帮助接收机在解码期间纠正传输差错的比特。

因此，根据它们的优先级，可能映射经交织的系统比特和奇偶比特到具有较高可靠性的位置、具有中等可靠性的位置和具有较低可靠性的位置。当前已经提出基于优先级的码元映射方法(“SMP”)的技术，通过降低差错将出现在具有较高优先级的系统比特而不是奇偶比特的可能性来提高系统性能。

例如，在16QAM中，在发送前4个编码比特被映射到一个码元，按这种方式前2个比特被映射到具有较高可靠性的比特位置和后2个比特被映射到具有较低可靠性的比特位置。在重发的情况下，在每次发送中重发的比特也以相同可靠性进行发送。即，通过具有较高可靠性的比特位置原始发送的编码比特，即使在重发时也通过具有较高可靠性的比特位置进行发送。同样，通过具有较低可靠性的比特位置原始发送的编码比特，即使重发时也通过具有较低可靠性的比特位置进行发送。因此，差错将出现在特定比特的概率很大。在这种情况下，编码增益的效果可能被降低，因为当输入比特具有均匀对数似然率(“LLR”)时，Turbo解码器的解码性能才能被改进。

因此，考虑到当其输入比特具有均匀LLR时，Turbo解码器性能得到改善，新的重发技术(混合自动重发请求(“H-ARQ”))需要引入到发送机和接收机。

                          发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改善移动通信系统性能的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种在移动通信系统中具有高可靠性的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种能在移动通信系统的接收机中以较高接收概率接收比特的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种在重发技术(H-ARQ)中具有较高效率的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种能在利用H-ARQ技术的移动通信系统中获得编码效果和分集增益的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种能利用Turbo解码器特性的数据发送/接收设备和方法。

本发明的另一个目的是提供一种数据发送设备和方法，该设备和方法在原始发送和每次重发中通过映射发送帧中的比特到具有不同可靠性的比特位置来增加解码概率，从而平均了信道解码器的输入比特的LLR值。

本发明的另一个目的是提供一种数据接收设备和方法，该设备和方法在原始接收和每次重收中通过重排接收帧中的比特来增加解码概率，从而平均了信道解码器的输入比特的LLR值。

按照本发明的第一个方案，提供一种在包括调制器和高阶调制器的CDMA移动通信系统中重发k×N编码比特的方法。该调制器通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流。该高阶调制器调制编码比特流中的k×N编码比特为每个码元包含k比特的N个码元，每个码元是由具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分组成。该方法包括：在每次重发请求时，循环移位待重发的k×N编码比特的规定比特数，连续利用k/2比特分解循环移位的k×N编码比特，并交替地安排被分解的编码比特到第一比特部分和第二比特部分。

按照本发明的第二个方案，提供一种在包括编码器和高阶调制器的CDMA移动通信系统的发送设备中重发编码比特流的方法。该编码器通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流。该高阶调制器连续映射编码比特流到每个具有固定可靠性模式的各个码元。该方法包括：在重发请求时，循环移位待重发的编码比特流的规定比特数，并且按逐比特方式连续映射循环移位编码比特流到固定可靠性模式中。

按照本发明的第三个方案，提供一种用于CDMA移动通信系统的发送设备，例如包括：编码器，用于通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；交织器，用于交织编码比特流并产生经交织的编码比特流；和2^k阵列调制器，用于调制编码比特流中的k×N编码比特为N个码元每个码元包含k比特。每个码元由具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分组成。该设备包括：介于交织器与调制器之间的移位器，用于在对k×N编码比特重发请求时，循环移位k×N编码比特中的第一k/2编码比特到k×N编码比特的后部。该设备还包括：2^k阵列调制器，用于连续地用k/2比特分解循环移位的k×N编码比特，并且交替地安排被分解的编码比特到第一比特部分和第二比特部分，每个部分具有N个每个包含k比特的码元。

按照本发明的第四个方案，提供一种用于CDMA移动通信系统的发送设备，包括：编码器，用于通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；和高阶调制器，用于连续映射编码比特流到每个具有固定可靠性模式的各码元。该设备包括：缓冲控制器，在重发请求时，根据规定循环移位模式控制对待重发的编码比特流的循环移位，改变基于重发请求数的编码比特流。该设备还包括：移位器，用于存储待重发的编码比特流，并根据来自缓冲控制器的循环移位模式循环移位待重发的编码比特流规定比特数。调制器按逐比特方式连续映射待重发的循环编码比特流为固定可靠性模式。

按照本发明的第五个方案，提供一种CDMA移动通信系统的接收设备的接收数据的方法，其中比特流至少由代表一个码元的3个比特组成，并包括具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分。该方法包括：在重发时，解调存在于第一比特部分中的编码比特和存在于第二比特部分的编码比特，并且输出一个编码比特流。解调的编码比特流被循环移位规定比特数并对解调的编码比特进行重排。该方法还包括：组合原始发送时和以前重发时接收的构成编码比特流的编码比特和构成重排的编码比特流的编码比特，并且根据来自组合的编码比特解码的信息比特是否出现差错，发送重发请求。

按照本发明的第六个方案，提供一种CDMA移动通信系统中接收数据的接收设备，其中比特流由代表一个码元的至少3个比特组成并且包括具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分。该设备包括用于解调接收数据并输出编码比特流的解调器。缓冲控制器在重发时根据预定循环移位模式控制对解调后的编码比特流的循环移位，基于重发请求数改变编码比特流。用于存储解调的编码比特流的重排部分，通过根据来自缓冲控制器的预定循环移位模式对解调的编码比特流循环移位规定的比特数重排解调的编码比特流。

                         附图说明

从下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将变得更清楚，其中：

图1表示16阵列正交幅度调制(“16QAM”)的信号星座图；

图2表示64阵列正交幅度调制(“64QAM”)的信号星座图；

图3表示常规CDMA移动通信系统的信道编码器的结构；

图4表示按照本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统的发送机的结构；

图5表示如图4所示信道编码器的详细结构；

图6表示按照本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统的对应于图4的发送机的接收机的结构；

图7表示按照本发明的一个实施例的发送机中缓冲器重排操作的例子；

图8表示按照本发明的一个实施例的发送机中缓冲器重排操作的另一个例子；

图9表示按照本发明的一个实施例的接收机中缓冲器重排操作的例子；

图10表示在衰落环境下常规方法与建议的方法之间的性能比较；和

图11表示在加性高斯白噪声(“AWGN”)环境下常规方法与建议的方法之间的性能比较。

                         具体实施方式

下面将参照附图描述发明的优先实施例。在下面的描述中，对众所周知的功能或结构不进行详细描述，因为不必要的细节可能会混淆本发明。

本发明的各个实施例都具体地与调制阶数有关。

在移动通信系统中，信道编码器的编码率R可以由R＝k/n表示，n和k是相关素数。这里，k代表输入比特数，n代表输出比特数。例如，在系统编码率1/2的情况下，信道编码器接收1个输入比特并产生2个输出比特。输出比特由1个系统比特和1个奇偶比特组成。在当非对称编码率3/4的情况下，信道编码器接收3个输入比特并产生4个输出比特。输出比特由3个系统比特和1个奇偶比特组成。

按照本发明的一个方案的与SMP技术关联的混合自动重复请求(“H-ARQ”)是一种当出现数据分组差错时通过重发出错数据纠正差错的链路控制技术。H-ARQ根据是否重发信息比特被分类为H-ARQ II型和H-ARQIII型。典型地，全增冗余度(FIR)表示H-ARQ II型。另外，H-ARQ II型根据对于重发所用的奇偶比特是否彼此相同被分为跟踪组合(CC)和部分增加冗余度(PIR)。其中，本发明实施例的描述将分别参照H-ARQ II型和H-ARQIII型。

图4表示按照本发明的一个实施例的CDMA移动通信系统中的发送机的结构。参照图4，循环冗余检验(“CRC”)加法部分402接收发送的数据源，并在接收数据加上用于差错检验的CRC。信道编码器404接收加入CRC的数据并且利用一种规定码编码接收的数据。该规定码涉及输出发送比特和通过编码接收的数据对发送比特的差错控制比特。如上所述，该规定码包括Turbo码和系统卷积码。同时，信道编码器404按规定编码率编码数据。该规定编码率确定从信道编码器404输出的系统比特与奇偶比特的比率。例如，如果规定编码率是1/2的对称编码率，则信道编码器404接收1个比特并且输出1个系统比特和1个奇偶比特。然而，如果规定编码率是3/4的非对称编码率，则信道编码器404接收3个比特并且输出3个系统比特和1个奇偶比特。如下所述本发明的一个实施例可以等同地应用到不仅1/2和3/4的编码率，而且还应用到其它编码率。即，本发明的实施例仅通过调制阶数延迟编码比特，而不考虑编码率。信道编码器404的详细结构如图5所示。

速率匹配器406通过对来自信道编码器404的编码比特的重复和穿孔执行速率匹配。交织器408接收来自速率匹配器406的编码比特，并且交织接收的编码比特。因此，从交织器408输出的编码比特在缓冲延迟器410中是随机定位的。缓冲延迟器410在缓冲控制器412的控制下，按规定的比特单元延迟缓冲的编码比特。

当来自接收机的重发请求时，缓冲控制器412确定是否延迟缓冲的编码比特或暂时存储在缓冲延迟器410中。另外，缓冲控制器412根据该确定控制缓冲延迟器410。缓冲延迟器410的操作可应用到CC、PIR和FIR的H-ARQ型，并且将在下面参照实施例进行详细描述。虽然在图4中由ACK/NACK信号代表重发请求，但是重发命令是已由接收机接收到重发请求的上层发布的。因此，在本实施例中，重发命令可以从上层提供给缓冲控制器412。

在发送到接收机前，调制器414映射来自缓冲延迟器410编码比特为规定的码元。例如，当利用16QAM调制时，调制器414映射编码比特为具有可靠性模式[H、H、L、L]的码元。控制器420控制发送机的整个操作。控制器420确定在当前无线信道状态将要使用的编码率和调制模式。控制器420根据确定的编码率控制信道编码器404的编码率，并根据确定的调制模式控制调制器414。

虽然在图4中缓冲延迟器410受到来自缓冲控制器412的重发请求的控制，缓冲控制器412的功能可以由未表示的上层相同功能代替。

图5表示如图4所示的信道编码器404的详细结构。图5的信道编码器使用在第三代合伙计划3rd Generation Partnership Project(“3GPP”)采用R＝1/6码。

参照图5，当接收到1个发送帧时，信道编码器输出完整发送帧作为系统比特帧X。该发送帧还提供到第一信道编码器510，并且该第一信道编码器510对发送帧执行编码并输出两个不同的奇偶比特帧Y₁和Y₂。

另外，发送帧还提供给交织器512，并且交织器512交织该发送帧。完整的交织发送帧作为交织的系统比特帧X′进行发送。交织的发送帧提供给第二信道编码器514，并且第二信道编码器514对交织的发送帧执行编码，并输出两个不同的奇偶帧Z₁和Z₂。

系统比特帧X由x₁、x₂、…、x_N组成的发送单元，并且交织的系统比特帧X′由x′₁、x′₂、…、x′_N组成的发送单元。奇偶比特帧Y₁是由y₁₁、y₁₂、…y_1N组成的发送单元，并且奇偶比特帧Y₂是由y₂₁、y₂₂、…y_2N组成的发送单元。最后，奇偶比特帧Z₁是由z₁₁、z₁₂、…z_1N组成的发送单元，并且奇偶比特帧Z₂是由z₂₁、z₂₂、…z_2N组成的发送单元。

系统比特帧X、交织的系统比特帧X′和4个不同奇偶比特帧Y₁、Y₂、Z₁、Z₂都被提供给穿孔器516。穿孔器516根据从控制器(AMCS)420提供的穿孔模式，穿孔系统比特帧X、交织的系统比特帧X′和4个不同奇偶比特帧Y₁、Y₂、Z₁、Z₂，并且唯一地输出期望的系统比特S和奇偶比特P。这里，穿孔模式是根据信道编码器404的编码率和在使用的H-ARQ型确定的。典型的穿孔模式是按照以下方程确定的：

方程(1) $p_1=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\end{array}\right]$

方程(2) $p_2=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\\ 0& 0\end{array}\right]$

当使用H-ARQ III型(CC和PIR)和信道编码器404具有编码率1/2时，使用方程(1)和(2)的穿孔模式。在CC的情况下，在原始发送和重发中，穿孔器516重复使用方程(1)和(2)的穿孔模式。在PIR的情况下，在每次发送时，穿孔器516重复使用这两种穿孔模式。如果使用H-ARQII型(FIR)，穿孔器516在重发时使用一种穿孔模式用于穿孔系统比特。例如，对于H-ARQII型的穿孔模式变为“010010”。

在CC的情况下，如果假设穿孔器516使用方程(1)的穿孔模式，在每次发送时，穿孔器516根据穿孔模式“110000”输出X和Y₁，并且进一步根据穿孔模式“100001”输出X和Z₂，并且穿孔其它比特。作为另一个例子，在每次发送时，如果假设穿孔器516使用方程(2)的穿孔模式，穿孔器516根据穿孔模式“110000”输出X和Y₁，并且进一步根据穿孔模式“100010”输出X和Z₁，并且穿孔其它比特。在PIR的情况下，如果在原始发送时，发送X、Y₁、X、和Z₂，则在重发时发送X、Y₁、X、和Z₁。

当利用在3GPP中采用的R＝1/3码时，信道编码可以利用如图5所示的第一信道编码器510和穿孔器516实现。

图6表示按照本发明的一个实施例的对应于图4的发送机的接收机的结构。参照图6，解调器610接收从发送机发送的已调数据，并根据对应于在发送机的调制器414中使用的调制模式的解调模式解调接收的数据。缓冲重排部分612从解调器610接收解调的数据，并且在缓冲控制器614的控制下，重排该解调数据对其进行组合。缓冲重排部分612提供重排的数据到去交织器616。缓冲控制器614的操作将下面详细描述。去交织器616的去交织操作对应于由发送机的交织器执行的交织操作。

组合器618缓冲-组合相同的编码比特。即，当从发送机正常接收编码比特时，不激活组合器618。然而，在重发请求的情况下，当发送机重发与以前发送的编码比特相同编码比特时，组合器618执行组合。信道解码器622接收从组合器618输出的组合编码比特，根据规定解码技术解码接收的编码比特，并且输出期望的接收比特。这里，该规定解码技术接收系统比特和奇偶比特，并解码系统比特。该规定解码技术是由发送机的编码技术确定的。

CRC检验器624接收从信道解码器622输出的解码比特，并且检验附加在接收比特上的CRC，确定在接收比特上是否已经出现差错。如果确定在接收比特上没有出现差错，则CRC检验器624输出接收的比特，并且在接收比特的应答中发送ACK到发送机。但是，如果确定在接收比特上出现了差错，则CRC检验器624发送NACK，即，发送否定ACK到发送机，请求出错比特重发。

从CRC检验器624接收ACK后，初始化缓冲器620，丢弃相应的缓冲的编码比特。但是，在接收到NACK时，缓冲器620缓冲或者暂时存储对应的编码比特，将其与待重发的编码比特进行组合。另外，CRC检验器624提供ACK/NACK到缓冲控制器614，使得缓冲控制器614可以控制缓冲重排部分612。

本发明提出一种在CDMA移动通信系统中利用16QAM调制作为调制阶数支持H-ARQ技术的发送机和接收机。本发明通过标准化扩展调制到M阵列调制阶数。本发明区分H-ARQ类型，并提出对应于区分的H-ARQ类型的若干个实施例。

下面参照附图将进一步详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，将假设，本发明的实施例使用16QAM作为调制阶，使用编码率1/2，使用CC和PIR作为H-ARQ类型，并使用方程(1)的穿孔模式。另外，各实施例的详细描述将对包括CC、PIR、和FIR的不同H-ARQ类型分别进行。再有，S比特和P比特作为编码比特是公知的。因此，在下面的描述中，术语“编码比特”可以解释为S比特和P比特。

1.作为H-ARQ类型使用的跟踪组合(“CC”)

首先，将参照如图4所示的HSDPA发送机的结构描述发送数据的操作。

CRC加法部分402加入CRC到发送数据上，并且加入CRC的数据由信道编码器404利用规定码进行编码。即，信道编码器404输出编码比特。参照图5将更详细地描述信道编码器404的操作。输出加入CRC的数据源，作为S比特X，并在同时，提供到第一编码器510。提供到第一编码器510的数据源按规定编码率被编码为不同的P比特Y₁和Y₂。再有，该数据源被交织器512进行交织然后提供到第二信道编码器514。输出提供到第二信道编码器514的交织数据作为另外的S比特X′。再有，提供到第二信道编码器514的交织数据按规定编码率被编码为不同的P比特Z₁和Z₂。穿孔器516按规定穿孔模式对S比特X和X′和P比特Y₁、Y₂、Z₁、和Z₂执行穿孔，并且按期望的编码率输出最后的S比特和P比特。如上所述，如果H-ARQ类型是CC，在原始发送的穿孔模式与重发的穿孔模式相同。即，当CC被用作H-ARQ类型时，在原始发送时的发送比特与重发时的发送比特相同。穿孔模式或者由穿孔器516事先识别，或者从外部提供。在图5中，信道编码器是从外部提供穿孔模式的。

参照回图4，来自信道编码器404的编码比特被提供给速率匹配器406，这些比特在此经受速率匹配。一般，当传输信道经过复用或者通过空中发送的码元与信道编码器的输出比特在数量上不相同时，速率匹配通过对编码比特重复和穿孔执行。由速率匹配器406速率匹配的编码比特由交织器408按照规定的交织模式进行交织。交织模式是由接收机识别的。来自交织器408的交织的编码比特如图7所示在缓冲控制器412的控制下由缓冲延迟器410进行延迟。将经延迟的编码比特提供到调制器414，在该调制器中被映射到规定的码元。通过例子的方式说明图7的缓冲延迟器410的操作。

为了便于说明，假设在图7中调制阶数是16并且1帧有12比特。在这种情况下，1个码元由4个比特组成，并且具有可靠性模式[H、H、L、L]。因此，如图7所示，在原始发送702，第1、第2、第5、第6、第9和第10比特位置被映射到较高可靠性的比特，并且第3、第4、第7、第8、第11和第12比特位置被映射到较低可靠性的比特。

但是，在由从接收机接收的NACK引起的重发704时，第1、第2、第5、第6、第9和第10比特位置被映射到较低可靠性的比特，并且第3、第4、第7、第8、第11和第12比特位置被映射到较高可靠性的比特。即，两次重发的比特被映射到在原始发送时具有较高可靠性的比特位置和在第二次发送时具有较低可靠性的比特位置。这种方法从第三次发送进行重复。

作为第一方法的应用，在图8中引入第二方法。与图7的第一方法一样，为了便于说明，在图8的第二方法中也假设，调制阶数是16和1帧有12比特。在这种情况下，一个码元由4个比特组成并且具有可靠性模式[H、H、L、L]。因此，在原始发送时，编码比特被无延迟地进行发送。但是，从第一次重发开始，每次重发编码比特被逐比特地延迟。因此，从原始发送到第三次重发，某个比特通过具有较高可靠性的比特位置两次和较低可靠性比特位置两次被发送。

下面将描述M阵列调制信号标准化的第一方法和第二方法的操作。

1)第一方法

1.1)在原始发送时，完整的交织比特被发送到调制器414，

1.2)当收到ACK时，缓冲控制器412发送完整的交织的比特到调制器414，

1.3)当收到NACK时，在发送到调制器414前，缓冲控制器412延迟待重发的编码比特(1og₂M)/2，

1.4)当再次收到NACK时，缓冲控制器412发送待重发的完整的编码比特到调制器414，

1.5)当再次收到NACK时，在发送到调制器414前，缓冲控制器412延迟待发送的编码比特(log₂M)/2，

1.6)当收到ACK时，缓冲控制器412重复执行1.4)和1.5)的操作。

2)第二方法

2.1)在原始发送时，完整的交织比特被发送到调制器414，

2.2)当收到ACK时，缓冲控制器412发送完整的交织比特到调制器414，

2.3)当每次收到NACK时，缓冲控制器412延迟待重发的编码比特1个比特，对第1比特到第(log₂M-1)比特执行这个操作，并且然后再延迟在第1比特、…、第(log₂M-1)比特次序上的编码比特，

2.4)缓冲控制器412继续2.3)的操作，直至收到ACK。

当使用第二方法时，接收机通过反向执行延迟操作重排接收的比特，并然后组合重排的比特。第二方法已被引入作为第一方法的应用。在下面描述中，将参照第一方法描述本发明。

接下来，将参照如图6所示的对应于发送机的HSDPA接收机的结构描述接收数据的操作。

解调器610接收从发送机发送的数据，并且按对应于在发送机的调制器414所用的调制模式的解调模式解调接收的数据为编码比特。来自解调器610的解调的编码比特在缓冲控制器614的控制下由缓冲重排部分612进行重排。重排的编码比特被施加到进行去交织的去交织器616。下面将参照图9描述缓冲重排部分612的操作。

第一NACK发送以后，缓冲重排部分612收到按照图9的标号902表示的重发帧。为便于组合，编码比特存在于每次发送的相同位置。因此，正如由图9中标号904表示的，缓冲重排部分612通过延迟(左移)相应各个比特2个比特重排编码比特，并且提供重排的编码比特到去交织器616。即，缓冲重排部分612的操作对应于发送机中缓冲延迟器410的操作。

去交织器616按由发送机的交织器408所用的交织模式执行去交织。来自去交织器616的去交织编码比特被提供到组合器618经受组合。即，组合器618组合在原始发送时接收的编码比特与在重发时接收的相同编码比特。如果存在着若干次重发，组合器618缓冲组合在每次重发时接收的编码比特与原始发送时和以前重发接收的编码比特。如上所述，组合是对相同编码比特执行的。

为了执行对重发编码比特的组合，组合器618识别以前接收的编码比特。例如，从缓冲器620以前接收的编码比特被提供给组合器618，并且缓冲器620根据来自CRC检验器624的CRC检验结果确定是否缓冲以前接收的编码比特。组合器618提供组合的编码比特给信道解码器622。但是，在原始发送时，组合器618可以不执行对从去交织器616提供的编码比特的组合。因此，在原始发送时，组合器提供来自去交织器616的完整编码比特到信道解码器622。

信道解码器622解码从组合器618提供的编码比特为由发送机按规定解码技术发送的信息比特。这里，规定解码技术是接收S比特和P比特，并且解码S比特，并且该规定解码技术是由发送机的编码技术确定的。

CRC检验器624接收由信道解码器622解码的信息比特，并通过检验包含在信息比特中的CRC确定在接收的信息比特中是否出现差错。如果确定在信息比特中出现差错，CRC检验器624向上层报告，并对该对应的信息比特发送重发请求。但是，如果确定在信息比特中没有出现差错，CRC检验器624输出该信息比特，然后对从信道解码器622提供的下一个信息比特执行检错。

虽然没有在图6中表示出，当CRC检验器624发现差错时，上层发送用于重发请求的NACK到发送机。但是，如果CRC检验器614未发现差错，上层发送ACK到发送机，作为该信息比特的应答。如上所述，当发送NACK时，在缓冲器620中存储出错的编码比特。但是，当发送ACK时，初始化缓冲器620。

图10和11分别表示在衰落环境和加性高斯白噪声(“AWGN”)环境下常规方法与本建议的方法的吞吐量之间的比较。应当指出的是，按照本发明的方法在衰落环境和AWGN环境下可以获得显著的性能增益。

2.作为H-ARQ类型使用的部分增加请求(“PIR”)

首先，将参照如图4所示的HSDPA发送机的结构描述发送数据的操作。

CRC加法部分402加入CRC到发送数据中，并将加入CRC的数据由信道编码器404利用规定码进行编码。即，信道编码器404输出为实际发送数据的系统比特(S比特)，和通过编码对发送数据进行差错控制的奇偶比特(P比特)。信道编码器404的操作是按与当作为H-ARQ类型使用的CC相同的方式执行的。但是，对于信道编码器404的穿孔器516的穿孔模式是新定义的。对于PIR的穿孔模式是这样定义的，即在原始发送和重发两种情况下对S比特发送相同比特，并且在原始发送和重发两种情况下对P比特发送和以前发送的比特不同的比特。当使用PIR时，穿孔器516可以交替地使用方程(1)和(2)。

与使用CC时一样，从信道编码器404输出的S比特和P比特在通过速率匹配器406和交织器408以后经历调制操作。即，当PIR作为H-ARQ类型使用时，发送机与当使用CC作为H-ARQ类型时相同方式发送数据，除了信道编码器404具有不同穿孔模式。这里，仅当重发数据分组时，缓冲控制器412通过控制缓冲延迟器410延迟编码比特。是否发送数据分组可以通过穿孔模式事先进行识别。

接下来，将参照图6的对应于发送机的HSDPA接收机的结构描述接收数据的操作。

通过解调器610、缓冲重排部分612和去交织器616处理接收数据的操作是按照与当使用CC作为H-ARQ类型时相同的方法执行的。但是，当PIR作为H-ARQ类型被使用时，在重发时，考虑从去交织器616提供的去交织的编码比特是否与以前去交织的编码比特相同，组合器618执行组合。这是因为CC使用的穿孔模式与PIR使用的穿孔模式不同。即，当使用PIR作为H-ARQ类型时，在原始发送和重发两种情况下都发送相同的S比特，而在原始发送和重发两种情况下不发送相同的P比特。因此，仅当发送相同帧时才执行组合。例如，假设，作为在第一次发送或原始发送的P比特的相同P比特在第三次发送或第二次重发时进行发送，并且作为在第二次发送或第一次重发的P比特的相同P比特在第四次发送或第三次重发时进行发送。在这种情况下，在原始发送和第一次重发时编码比特未被延迟，并且在第二次重发和第三次重发时编码比特被延迟。发送的编码比特是否相同，都根据穿孔模式进行确定。解码组合器618的输出的结构也与使用CC的情况相同，为此将不对其进行详细的描述。

3.使用全增冗余度(“FIR”)作为H-ARQ类型

CRC加法部分402加入CRC到发送数据中，并由信道编码器404利用规定码对加入CRC的数据进行编码。信道编码器404根据方程(1)和(2)按相同速率在原始发送时输出S比特和P比特，并且在重发时仅输出P比特。这可以在信道编码器404中通过调整穿孔器516的穿孔模式实现，并且穿孔模式是由发送机和接收机两者都可识别的。当FIR被使用作为H-ARQ类型时，用于重发的穿孔模式P₃和P₄由以下方程确定：

方程(3) $p_3=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 1& 0\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right]$

方程(4) $p_4=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\\ 0& 0\\ 1& 0\\ 1& 0\end{array}\right]$

如方程(3)和(4)所示，当FIR被用作H-ARQ类型时，信道编码器404具有穿孔S比特并仅输出P比特的穿孔模式。例如，当方程(3)的穿孔模式被应用到图5的信道编码器404时，信道编码器404输出编码比特Y₁、Y₂、Z₁和Z₂。

因此，在原始发送时信道编码器404提供由S比特和P比特组成的各个编码比特到速率匹配器406，但在重发时仅提供P比特到速率匹配器406。提供到速率匹配器406的编码比特在速率匹配以后被提供到交织器408。

当FIR被用作H-ARQ类型时，S比特仅在原始发送时进行发送并且在重发时不发送。因为在重发时仅发送P比特，在原始发送时不考虑编码比特在发送中的延迟，而在第一次重发时考虑。即，在重发以后，仅延迟相同的编码比特。这是因为替代利用较高可靠性发送特殊P比特，最好是利用较高可靠性发送所有P比特。因此，发送机对以前判断为具有较高可靠性的2个编码比特判断为较低可靠性，并对以前判断为具有较低可靠性的2个编码比特判断为较高可靠性，在发送编码比特中贯穿着延迟。编码比特被延迟的点，如使用CC或PIR时一样，根据穿孔模式可以进行识别。仅当待发送的数据分组与以前发送的数据分组相同时，才执行延迟。

例如，在重发时使用方程(3)的穿孔模式，在第一次重发时，发送机对编码比特Y₁和Y₂判断为较高可靠性和对编码比特Z₁和Z₂判断为较低可靠性，并且在第二次重发时，对编码比特Y₁和Y₂判断为较低可靠性和对编码比特Z₁和Z₂判断为较高可靠性。可靠性的判断取决于延迟可以由缓冲延迟器410做出。

交织的编码比特被提供给调制器414，在调制器它们被映射到对应于在发送到接收机前判断的可靠性的各比特位置。

接下来，将参照如图6所示对应发送机的HSDPA接收机的结构描述接收数据的操作。

按与CC或PIR被用作H-ARQ类型时使用的相同方法，执行通过解调器610、缓冲重排部分612和去交织器616处理接收数据的操作。但是，当FIR被用作H-ARQ类型时，在每次其它重发时，相同P比特利用不同可靠性进行接收。因此，组合器618组合在每次重发时接收的相同P比特。组合器618按与CC或PIR用作H-ARQ类型时使用的相同的方法执行组合。同时，解码从组合器618输出的信息比特的处理也与使用CC或PIR的情况的处理一样，为此将不提供其详细描述。

如上所述，本发明通过在每次重发时重排存储在缓冲器中的比特并映射重排的比特到不同可靠性的比特位置可以显著地增加发送效率，因此对信道解码器的输入比特平均LLR值。另外，当使用可以应用到有线/无线发送机和接收机并将来还可能被标准化的HSDPA时，本发明可以在不增加系统复杂性的情况下显著增加整个系统性能。即，与现存系统比较，按照本发明的系统通过降低误码率可以增加吞吐量。

虽然参照其某个优选实施例已对本发明进行表示和描述，但是本专业技术人员将可以理解在不脱离由后附的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下在形式和细节上可以做出各种变化。

Claims (22)

1.一种在码分多址移动通信系统中重发k×N个编码比特的方法，具有：调制器，用于利用接收的数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；和高阶调制器，用于调制该编码比特流中的k×N个编码比特为N个每个由k个比特组成的码元，每个码元由具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分组成，该方法包括：

在每次重发请求时，循环移位待重发的k×N个编码比特规定比特数；

连续由k/2比特分解k×N个循环移位的编码比特；和

在第一比特部分和第二比特部分交替地安排被分解的编码比特。

2.按照权利要求1的方法，其中如果重发请求是偶数序列发送请求，循环移位的规定比特数是0。

3.按照权利要求1的方法，其中如果重发请求是奇数序列重发请求，循环移位的规定比特数是k/2。

4.按照权利要求1的方法，其中如果重发请求是奇数序列重发请求，循环移位的规定比特数是1。

5.一种用于码分多址移动通信系统发送设备中重发编码比特流的方法，具有：编码器，用于通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；和高阶调制器，用于连续映射编码比特流为具有固定可靠性模式的各码元；该方法包括：

在重发请求时，循环移位待重发的编码比特流规定比特数；和

按逐比特方式连续映射循环移位编码比特流到固定可靠性模式。

6.按照权利要求5的方法，其中循环移位包括：

当重发请求是奇数序列重发请求时，循环移位待重发编码比特流规定比特数；

当重发请求是偶数重发请求时，输出未循环移位的待重发编码比特流。

7.按照权利要求6的方法，其中规定比特数是可以根据固定可靠性模式连续映射到一个码元的编码比特的总数的一半。

8.按照权利要求6的方法，其中规定比特数是1。

9.一种用于码分多址移动通信系统的发送设备，具有：编码器，用于通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；交织器，用于交织编码比特流并产生交织编码比特流；和2^k阵列调制器，用于调制编码比特流中的k×N编码比特为N个每个由k比特组成的码元，每个码元由具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分组成，该设备包括：

介于交织器与调制器之间的移位器，当对k×N编码比特重发请求时，用于循环移位k×N编码比特中的第一k/2编码比特为k×N编码比特的后部分；

2^k阵列调制器，用于连续由k/2比特分解循环移位的k×N编码比特；和

交替地安排被分解的编码比特到第一比特部分和第二比特部分，每个部分具有N个每个由k个比特组成的码元。

10.按照权利要求9的发送设备，其中如果重发请求是偶数序列重发请求，编码比特进行无延迟地输出。

11.一种码分多址移动通信系统的发送设备，具有：编码器，用于通过接收数据比特流产生具有纠错比特的编码比特流；和高阶调制器，用于连续映射编码比特流到各个码元，每个码元具有固定可靠性模式，该设备包括：

缓冲控制器，用于在重发请求时，根据预定循环移位模式对待重发的编码比特流控制循环移位，基于重发请求的数改变编码比特流；

移位器，用于存储待重发的编码比特流和根据来自缓冲控制器的预定循环移位模式循环移位待重发的编码比特流规定比特数；和

调制器，用于按照逐比特的方式连续映射待重发的编码比特流为固定可靠性模式。

12.按照权利要求11的发送设备，其中，循环移位模式包括：

当重发请求是奇数序列重发请求时，循环移位待重发的编码比特流规定比特数；和

当重发请求是偶数序列重发请求时，不循环移位地输出待重发的编码比特流。

13.按照权利要求12的发送设备，其中，规定比特数是可以根据固定可靠性模式连续映射到一个码元的编码比特的总数的一半。

14.按照权利要求12的发送设备，其中，规定比特数是1。

15.一种在用于码分多址移动通信系统的接收设备中接收数据的方法，接收数据中的比特流由代表一个码元的至少3个比特组成，并包括具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分，该方法包括：

在重发时，解调存在于第一比特部分的编码比特和存在于第二比特部分的编码比特：

循环移位解调的编码比特流规定比特数和重排解调的编码比特流；

组合构成重排的编码比特流的编码比特与构成在原始发送和以前重发时收到的编码比特流的编码比特；和

根据从组合的编码比特解码的信息比特中是否出现差错，发送重发请求。

16.按照权利要求15的方法，其中，重排包括：

当重发请求是奇数序列重发请求时，循环移位待重发的编码比特流规定比特数；

当重发请求是偶数序列重发请求时，不循环移位地输出待重发的编码比特流。

17.按照权利要求16的方法，其中，规定比特数是可以连续映射到一个码元的编码比特的总数的一半。

18.按照权利要求15的方法，其中规定比特数是1。

19.一种在用于码分多址移动通信系统的接收设备中接收数据的设备，接收数据中的比特流由代表一个码元的至少3个比特组成，并包括具有较高可靠性的第一比特部分和具有较低可靠性的第二比特部分，该设备包括：

解调器，用于解调接收的数据和输出一个编码比特流；

缓冲控制器，用于在重发时根据规定循环移位模式对解调的编码比特流控制循环移位，基于重发请求的数改变编码比特流；和

重排部分，用于存储解调的编码比特流，并根据来自缓冲控制器的预定循环移位模式，通过对解调的编码比特流循环移位规定比特数，重排解调的编码比特流。

20.按照权利要求19的接收设备，其中，当重发请求是奇数序列重发请求时，缓冲控制器还循环移位待重发的编码比特流规定比特数，当重发请求是偶数序列重发请求时，不循环移位地输出待重发的编码比特流。

21.按照权利要求20的接收设备，其中，规定比特数是可以根据固定可靠性模式连续映射到一个码元的编码比特的总数的一半。

22.按照权利要求20的接收设备，其中，规定比特数是1。

Images