專利名稱：具有自動重復(fù)請求的分組化信息接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分組化通信系統(tǒng)，具體涉及在執(zhí)行混合ARQ協(xié)議的無線CDMA系統(tǒng)的反向鏈路上的通信。
背景技術(shù)：
長期以來已經(jīng)認(rèn)識到，數(shù)字通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量會受到噪聲、干擾的限制，并且至少是在無線環(huán)境中會受到稱為衰退的物理信道效應(yīng)的限制。為了阻遏這些效應(yīng)，通常習(xí)慣于以編碼的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，從而即使存在一些錯誤的信息，代碼中的冗余信息也使得可能進(jìn)行解碼。這些代碼中的某些被設(shè)計為使得接收機(jī)能夠使用稱為循環(huán)冗余碼校驗(CRC)的操作來校驗檢測到和解碼的數(shù)據(jù)序列。如果CRC成功，則認(rèn)為已經(jīng)成功地接收到了數(shù)據(jù)序列。
在分組化通信的環(huán)境中，已知多種接收機(jī)將根據(jù)其來請求錯誤分組的重發(fā)的過程。在至少一些這樣的過程中，使用來自原始分組和重發(fā)的分組兩者的信息進(jìn)行解碼。
在無線CDMA通信的環(huán)境中，用于請求錯誤分組的重發(fā)的某類協(xié)議被稱為混合ARQ(自動重復(fù)請求)或HARQ。根據(jù)HARQ的已知技術(shù)，接收機(jī)例如通過執(zhí)行CRC來進(jìn)行校驗，用于成功解碼接收的數(shù)據(jù)序列。如果解碼成功，接收機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送稱為ACK的肯定確認(rèn)信號。另外或者可選地，如果解碼不成功，接收機(jī)發(fā)送稱為NACK的否定確認(rèn)信號。所述NACK，或者可選地在指定的時間沒有ACK，提示發(fā)射機(jī)重發(fā)錯誤分組。
各種可選協(xié)議包括在HARQ技術(shù)的廣泛分類中。一種這樣的協(xié)議是增量冗余(IR)。根據(jù)IR協(xié)議，將要發(fā)送的多個位的每個分組化序列稱為“子分組”。如果第一子分組的CRC校驗失敗，則接收機(jī)請求重發(fā)。重發(fā)的子分組是新的子分組，包含與第一子分組相同的消息信息，還包括作為解碼輔助的大量的冗余位。一般地，至少還有一個子分組可用于重發(fā)，包含比前一子分組還要多的冗余位。
在IR協(xié)議的實(shí)踐中，至少在例如符合CDMA2000 RevD標(biāo)準(zhǔn)的所述CDMA系統(tǒng)的反向鏈路上，在每個子分組的前面加上或者其伴隨有識別子分組的格式的控制信號。以索引形式傳送格式信息，如果正確接收到格式信息則從多樣的可用格式中正確識別特定選擇。對格式的認(rèn)知尤其告訴接收機(jī)，在將要接收的特定子分組中希望接收到什么級別的冗余。
將能夠理解，為了正確地解碼子分組，接收機(jī)正確接收格式索引是很重要的。至少是CDMA領(lǐng)域中的一個挑戰(zhàn)是增大接收所述控制信息的可靠性。具體地，增大所述可靠性而不以系統(tǒng)容量為代價向控制消息分配額外的功率是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
通過稱為SPID的索引來識別給定子分組中的冗余級別。從在發(fā)送的子分組之前或與之伴隨的格式索引中容易地推斷出SPID。具有最小的冗余的子分組的SPID為0，具有次高的冗余量的子分組的SPID為1，等等。通常，存在三個級別的冗余，SPID值分別為0，1和2。
我們已經(jīng)認(rèn)識到，下面的事實(shí)對于格式索引的可靠接收具有重要的實(shí)踐意義ACK(或NACK)消息的最近歷史限制將要接收的下一個SPID的可能的值。也就是說，如果(例如)接收機(jī)用ACK確認(rèn)最后一個子分組，假設(shè)由發(fā)射機(jī)正確地理解了該確認(rèn)消息，則下一個SPID必定具有數(shù)值0或NULL(NULL表示沒有發(fā)送信息)。另一方面，如果最后的兩個確認(rèn)消息是ACK-NACK(以該順序)，則下一個SPID必定是0，1或NULL。如果最后三個確認(rèn)消息是ACK-NACK-NACK(以該順序)，則下一個SPID必定是0，1，2或NULL。
上述事實(shí)的實(shí)踐意義是在試圖將接收的格式索引與已知的候選索引中一個進(jìn)行匹配的接收機(jī)中，可以使用最近的確認(rèn)歷史來限制需要考慮的候選項的數(shù)目。因此，可以更加可靠的進(jìn)行格式索引的接收。
因此，本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種用于處理接收的消息信息的子分組的方法，其中子分組具有多樣的可能格式之一，為了接收機(jī)成功解碼子分組，接收機(jī)必須知道多樣的可能格式中適當(dāng)?shù)囊粋€。該方法包括除了消息信息之外，接收格式索引；以及將接收的格式索引與多樣的已知格式索引中的一種相匹配。通過在候選索引的搜索集上搜索最佳匹配來執(zhí)行所述匹配步驟。所述方法還包括計數(shù)自最后一次成功解碼子分組之后被不成功地解碼的期望的子分組；以及使用作為結(jié)果的計數(shù)來限制包括在搜索集中的候選索引的數(shù)目。如果一個子分組是在給定的時隙中待收，則該子分組是“期望的”。如果(特別是)接收到錯誤的子分組或者如果實(shí)際上沒有發(fā)送子分組，則解碼嘗試可能會不成功。
所述方法還包括解碼接收的消息信息的子分組。在已經(jīng)通過匹配步驟的結(jié)果指出將要解碼的子分組的格式的假設(shè)下執(zhí)行解碼。
在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，通過CDMA系統(tǒng)的基站在數(shù)據(jù)信道上接收子分組，在不同于數(shù)據(jù)信道的控制信道上接收格式索引。


圖1是圖解說明的實(shí)施方式中適配用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的CDMA基站接收機(jī)的功能塊圖。
圖2是例如在圖1的接收機(jī)中執(zhí)行的說明性檢測處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的原理一般應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的分組化通信，在其中分組等可以經(jīng)歷重復(fù)發(fā)送的請求，并且在其中原始分組的重復(fù)發(fā)送可以包括原始分組中不存在的冗余位。所述網(wǎng)絡(luò)可以是(不限于)光學(xué)、有線、或無線網(wǎng)絡(luò)。
為了說明的目的，下面我們將描述在無線CDMA網(wǎng)絡(luò)中、在反向鏈路或數(shù)據(jù)分組從移動站向基站的“上行鏈路”傳輸環(huán)境中的本發(fā)明的一個實(shí)施方式。下面將要提到的各種協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)CDMA2000 RevD相關(guān)。與此處采用的術(shù)語相一致，我們使用術(shù)語“子分組”來表示經(jīng)歷重發(fā)、具有不同數(shù)目的冗余位的分組化的數(shù)據(jù)序列，或者表示作為所述重發(fā)的結(jié)果的分組化的數(shù)據(jù)序列。
參見圖1，在CDMA2000基站上使用的一個接收機(jī)包括控制信道檢測級10和數(shù)據(jù)信道檢測級20。在控制信道的反向鏈路上發(fā)送控制信息，所述控制信道一般來說不同于在其上發(fā)送用戶信息的數(shù)據(jù)信道?？刂菩畔ㄎ恍蛄校缭贑DMA2000中為6位，其索引指明用于對應(yīng)的子分組的多樣的可能格式中的一種或者“幀”。我們將這樣的索引稱為“格式索引”。在圖1中通過參考數(shù)字30和標(biāo)記為“接收的幀索引信息”的相關(guān)框指示了格式索引。下面將描述可能的幀索引的示例性設(shè)定。
可能從基站得到錯誤形式的格式索引。此處將得到的格式索引，即在任何數(shù)據(jù)恢復(fù)和錯誤校正之前得到的格式索引稱為“測量的索引信號”。檢測級10的一個任務(wù)是將測量的索引信號與來自多樣的候選格式索引中的一個選擇進(jìn)行匹配。這是通過例如后驗最大似然性檢測來進(jìn)行的找出使值Pr(x|y)最大化的候選索引x，其中y是測量的索引信號，上面的數(shù)學(xué)表達(dá)式讀作“x給定y的概率”。在圖1中通過參考數(shù)字40和標(biāo)記為“選擇的格式索引”的框來指示由檢測級10選擇的索引。
將會理解，為了使用戶數(shù)據(jù)在基站被可靠地解碼，選擇的幀索引必須可靠地匹配由移動站發(fā)出的那些。為了提高可靠性，也可以使幀索引信息經(jīng)歷重發(fā)請求。但是，這增大了復(fù)雜性并因此增大了基站的接收機(jī)的成本。提高可靠性的另一方法是增大幀索引信息的發(fā)送功率。但是，一般地，獲得用于控制信道的功率的增大是以犧牲用于數(shù)據(jù)信道的功率為代價的，并往往減小數(shù)據(jù)信道的吞吐量。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是其使得幀索引信息更可靠，而不需要重發(fā)信息并且不重新分配在數(shù)據(jù)信道和控制信道之間的傳輸功率。
再次轉(zhuǎn)到圖1，將會看到提供所選擇的索引40作為到檢測級20的輸入。此外輸入到檢測級20還有在數(shù)據(jù)信道上接收的當(dāng)前子分組50。檢測級20的一個任務(wù)是從子分組50恢復(fù)解碼的數(shù)據(jù)60。為了應(yīng)用用于解碼子分組50的適當(dāng)算法，檢測級20需要知道子分組的格式，包括冗余度以及在CDMA2000中數(shù)據(jù)傳輸率和存在或不存在功率提升。所有這樣的格式信息是通過所選擇的索引40傳遞的。
由檢測級20執(zhí)行的多種功能中的一種是CRC校驗，對解碼的子分組執(zhí)行該CRC校驗以檢測在恢復(fù)的數(shù)據(jù)中是否存在錯誤。如果CRC校驗成功，即沒有檢測到錯誤，則在某些方案中檢測級20將發(fā)出ACK消息，該ACK消息被發(fā)送到發(fā)送移動站，以便指示已經(jīng)成功地接收到子分組。如果CRC校驗失敗，即檢測到錯誤，則在某些方案中檢測級20將發(fā)出NACK消息，該NACK消息向發(fā)送基站指示沒有成功地接收到最后發(fā)送的子分組。在接收機(jī)的某些方案中，只發(fā)送一個確認(rèn)信號70--ACK或NACK中的任意一個。在第一個例子中，從在給定的幀中不存在ACK推斷出NACK。在另一個例子中，從在給定的幀中不存在NACK推斷出ACK。
根據(jù)上述的HARQ-IR協(xié)議，移動站可以用重發(fā)的子分組來響應(yīng)實(shí)際的或者推斷出的NACK。移動站將重發(fā)多達(dá)規(guī)定數(shù)目的子分組。在CDMA2000中，這一數(shù)目是2。也就是說，給定的數(shù)據(jù)塊將導(dǎo)致最多三個子分組原始的和兩個重發(fā)的子分組。在發(fā)生又一個NACK信號的情況中，將認(rèn)為子分組是不可恢復(fù)的。
在接收到重發(fā)的子分組的情況中，檢測級20將倒退到在前的子分組，并且將使用來自原始子分組的信息和來自任何插入子分組(intervening subpacket)的信息，以便解碼當(dāng)前子分組。
如所指出的，對于每個子分組存在多樣的可能的格式，每種這樣的格式具有其自己的格式索引。表1列出了在CDMA2000中可用的格式。如將從表格中所看到的，總共有57種格式，具有相應(yīng)的索引0-29和32-58。索引30、31以及59-63是保留的。將會看到，表格被分成三列，每一列對應(yīng)于一個不同的SPID。SPID00表示原始的子分組，通常具有最小的冗余度。SPID01表示第一次重發(fā)的子分組，通常具有中間的冗余級。SPID02表示第二次重發(fā)的子分組，通常具有最高的冗余級。
表1

在所述表格的每一列中，具有十種對其不存在功率提升的格式，以及九種對其存在功率提升的格式。這些格式中的每一種的特征在于數(shù)據(jù)傳輸速率，該速率從19.2kbps變化到1.3Mbps。通過被稱作SDU大小的參數(shù)來指示所述數(shù)據(jù)傳輸速率。
分別在按時間排列的控制和數(shù)據(jù)信道上與子分組同時地發(fā)送包括有數(shù)據(jù)傳輸速率說明的SPID信息。
在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)注意，發(fā)送的格式信息通常包括用于格式索引的五位，用于提升指示符的一位，以及稱為MSIB的第七位，用于指示當(dāng)前數(shù)據(jù)速率對于移動站是否為可接受的。通常通過交換(flip)(或不交換)其他六位來傳達(dá)MSIB。交換這些位不會引起不清楚，因為這一交換是在數(shù)據(jù)塊碼足夠大以便解決任何可能的不明確的環(huán)境中進(jìn)行的。
還應(yīng)該注意，無效假設(shè)(在表1的每一列的底部表示為“NULL”)是除了上述的那些之外又一個候選控制信道消息。在無效假設(shè)下，移動站不在控制(或數(shù)據(jù))信道上發(fā)送任何信息。
按照慣例，圖1的接收機(jī)的檢測級10搜索全部57個索引，以找到與測量的索引信號的最佳匹配。但是，如果考慮新近的確認(rèn)信號，則可以排除某些索引作為候選索引，并且因此可以縮小搜索。以這種方式縮小搜索減少了從測量的索引信號恢復(fù)正確的格式索引的錯誤概率。
例如，考慮接收機(jī)只發(fā)出肯定確認(rèn)(ACK)信號和使得否定確認(rèn)(NACK)通過推斷得出。如果確認(rèn)了最后的子分組，即剛好在當(dāng)前的子分組之前的子分組，則可以假設(shè)當(dāng)前子分組(如果存在)為新數(shù)據(jù)塊的原始發(fā)送。如果那樣，接收機(jī)只需要在表1中標(biāo)題為“SPID00”的列上進(jìn)行搜索。所述搜索應(yīng)當(dāng)包括NULL作為候選之一。
如果最后的兩個子分組為確認(rèn)和未確認(rèn)(按照該順序)，則當(dāng)前子分組(如果存在)可以是原始發(fā)送或第一次重發(fā)。具體的，如果在最后的時隙沒有發(fā)送子分組，則其可以是原始發(fā)送。無論如何，自最后的ACK只出現(xiàn)了一個未確認(rèn)消除了當(dāng)前分組是第二重發(fā)的可能性。因此，接收機(jī)只需要在表1的標(biāo)題為“SPID00”的列和標(biāo)題為“SPID01”的列上進(jìn)行搜索。
如果最后的兩個子分組都沒有被確認(rèn)，則當(dāng)前子分組(如果存在)可以是原始發(fā)送、第一次重發(fā)、或第二次重發(fā)。如果那樣，接收機(jī)需要搜索表1中的全部三列。
返回到圖1，將會看到，提供通過參考數(shù)字80指示的、來自在前的兩個子分組的確認(rèn)位，作為到檢測級10的輸入數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將參考圖2更加詳細(xì)地描述檢測級10中的檢測處理。如在框90中看到的，檢測器讀取測量的索引信號，還讀取由檢測級20響應(yīng)于剛好在當(dāng)前子分組之前的兩個子分組而發(fā)出的確認(rèn)信息。在決定塊100，如果時間上最接近的在前子分組得到確認(rèn)，則控制定向到搜索塊130。假如這樣，如在塊130中指示的，搜索限定到SPID為00的那些格式。如在數(shù)據(jù)塊120中指示的，這一搜索采用測量的索引信號作為輸入數(shù)據(jù)。
返回到?jīng)Q定塊100，如果時間上最接近的在前子分組未被確認(rèn)，則控制定向到另一搜索塊110。如果時間上次接近的在前子分組(即，兩個在前子分組中的前者)得到確認(rèn)，則控制定向到搜索塊140，其中搜索限定到SPID為00或01的那些格式。如果時間上次接近的在前子分組未被確認(rèn)，則控制定向到搜索塊150，其中對所有格式進(jìn)行搜索。搜索塊140和150采用測量的索引信號120作為輸入數(shù)據(jù)。
圖2的處理被容易地擴(kuò)展到在其中允許三個、四個或更多重發(fā)的情形。例如，通過為所允許的每個更多的重發(fā)添加附加決定塊和附加搜索塊容易地修改圖2的流程圖。
一般地，當(dāng)所允許的重發(fā)的最大數(shù)目是NMAX時，搜索集合可以被分割為NMAX+1個子集，其分別包含用于原始發(fā)送(N＝0)的格式索引和用于第N個重發(fā)的格式索引，N＝1，K，NMAX。對于匹配格式索引的每個搜索可以限定到下述子集對于那些子集，N至多是自最后的成功解碼嘗試后的解碼嘗試失敗的次數(shù)。
盡管在上面提供的示例中的基站只發(fā)出ACK信號并使得NACK通過推斷得出，但是應(yīng)當(dāng)清楚，當(dāng)相反地發(fā)出NACK信號并推斷出ACK時，應(yīng)用相同的原理。
圖2的處理被容易地擴(kuò)展為提供序列檢測。在序列檢測中，與當(dāng)前的消息共同地估計出最后一個、兩個和多個控制消息，作為控制消息序列。這給出了對其執(zhí)行最大似然性估計的較長數(shù)據(jù)序列的優(yōu)點(diǎn)。
例如，考慮由最后的消息和當(dāng)前消息組成的、深度為2的序列。如果剛好在最后的控制消息之前存在成功的解碼嘗試，則對于最后的消息的搜索空間限制在表1的第一列，對于當(dāng)前消息的搜索空間僅僅限制在前兩列。事實(shí)上，當(dāng)前消息的搜索空間受到非常嚴(yán)格的限制，因為重發(fā)必須保持與在前的傳輸相同的SDU大小(其指示數(shù)據(jù)傳輸速率)和提升指示符。因此，整個序列的搜索集合是下面的兩個集合的并集{在其中第一項是NULL并且第二項來自表1的第一列的那些序列}∪{在其中第一項來自所述表的第一列并且第二項在該表的第二列但是在與第一項相同的行上的那些序列}。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，上面關(guān)于深度為2的序列示出的序列搜索原理可以容易地擴(kuò)展到任意大的深度的序列。
權(quán)利要求
1.一種在接收機(jī)中執(zhí)行的解碼方法，該接收機(jī)被配置用來接受涉及輸入數(shù)據(jù)序列(50)的格式信息、用來在每個輸入序列的嘗試解碼(20)中使用格式信息、和如果接收到并且成功解碼在給定時隙中期望的輸入序列則用來發(fā)出肯定確認(rèn)信號(70)、或者如果解碼期望的序列失敗則用來發(fā)出否定確認(rèn)信號(70)、或者用來發(fā)出所述兩種類型的確認(rèn)信號，所述方法包括步驟接收適合于當(dāng)前輸入序列的當(dāng)前格式(30)消息；在候選格式索引的搜索集中搜索根據(jù)匹配準(zhǔn)則最佳匹配格式消息的索引(40)，并選擇所述索引；和使用對應(yīng)于所選擇的索引的格式信息來解碼當(dāng)前輸入序列；其特征在于在搜索步驟之前，讀取響應(yīng)于最近的兩個或多個期望的輸入序列的解碼或嘗試解碼而發(fā)出的確認(rèn)信號，并且如果所述確認(rèn)信號滿足適當(dāng)?shù)臈l件，則將搜索限定到少于候選集中的所有索引。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中將搜索集分割為NMAX+1個子集，分別包括用于原始發(fā)送的索引和用于第N次重發(fā)的索引，N＝1，K，NMAX，其中N＝0表示原始發(fā)送，NMAX是大于N的整數(shù)；和利用最后N個接收到的輸入序列執(zhí)行解碼當(dāng)前輸入序列的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法還包括計數(shù)自最后一次成功的解碼嘗試之后發(fā)生的、解碼期望的序列的失敗嘗試的數(shù)目；和對于匹配格式索引的搜索限制在那些N小于或等于所述失敗嘗試的數(shù)目的那些子集。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中不考慮失敗的嘗試的數(shù)目，對于匹配格式的搜索包括NULL作為可能的結(jié)果，其中NULL表示沒有發(fā)送格式索引。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中NMAX＝2；如果成功地解碼了最后的輸入序列，則僅對NULL和用于原始發(fā)送的索引執(zhí)行搜索；如果失敗嘗試的數(shù)目為1，則僅對NULL、用于原始發(fā)送的索引、和用于第一次重發(fā)的索引執(zhí)行搜索；和如果失敗嘗試的數(shù)目為2，則對NULL、用于原始發(fā)送的索引、和用于第一次和第二次重發(fā)的索引執(zhí)行搜索。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過后驗最大似然性檢測執(zhí)行所述搜索。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收機(jī)位于無線通信系統(tǒng)的基站中。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中接收機(jī)在無線系統(tǒng)的控制信道上接收格式信息，并且接收機(jī)在無線系統(tǒng)的、區(qū)別于控制信道的數(shù)據(jù)信道上接收輸入序列。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在與由最后一個或多個格式消息和當(dāng)前格式消息組成的序列相匹配的兩個或多個格式索引的序列上執(zhí)行對于匹配格式索引的搜索。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過下述方式來限制對于匹配格式索引的搜索要求任何重發(fā)必須具有與在前的發(fā)送相同的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且當(dāng)且僅當(dāng)所述在前的發(fā)送具有功率提升時才具有功率提升。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在接收機(jī)中執(zhí)行的解碼方法，該接收機(jī)被配置用來接收涉及輸入數(shù)據(jù)序列的格式信息、用來使用在每個輸入序列的解碼中的格式信息、以及如果成功解碼輸入序列則用來發(fā)出確認(rèn)信號。所述方法包括接收適合于新的輸入序列的格式消息；在格式索引的候選集中搜索最佳地滿足用于匹配所述格式消息的準(zhǔn)則的索引；以及選擇給出了最佳匹配的索引。在搜索之前，接收機(jī)讀取響應(yīng)于最近的輸入序列的解碼或嘗試解碼而發(fā)出的確認(rèn)信號。如果所述確認(rèn)信號滿足適當(dāng)?shù)臈l件，則將搜索限定到少于候選集中的所有索引。在解碼新的輸入序列時使用對應(yīng)于所選擇的索引的格式信息。
文檔編號H04L29/08GK1697355SQ20051006876
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者弗朗西斯·多米尼克, 孔紅衛(wèi), 艾舒克·A.·蒂庫 申請人:朗迅科技公司