專利名稱：基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法。
背景技術(shù)：
通信系統(tǒng)中，差錯控制技術(shù)是否適宜將很大程度決定通信質(zhì)量的高低。差錯控制主要可以從編碼調(diào)制和通信協(xié)議兩個方面出發(fā)。對于電力線通信系統(tǒng)等信道環(huán)境復(fù)雜多變、噪聲干擾惡劣的通信系統(tǒng)或者對數(shù)據(jù)量和吞吐率要求很高的多媒體廣播通信系統(tǒng)來說，如何在保證低差錯率的情況下有效提高吞吐率更是人們所關(guān)注的問題。在差錯控制技術(shù)中有兩個主要的方法，其一是前向差錯控制(FEC)，它依賴于編碼技術(shù)；其二是自動請求重傳(ARQ)，其細(xì)節(jié)由具體的通信協(xié)議決定。雖然這兩種技術(shù)應(yīng)用十 分廣泛，但兩者都有自己的不足FEC可以以較穩(wěn)定的速率傳輸，但是一旦譯碼錯誤就無法獲得正確信息，尤其在一些噪聲比較強(qiáng)烈、條件復(fù)雜惡劣的信道中，傳輸?shù)恼`比特率(BER)和誤幀率(FER)會很快惡化；ARQ機(jī)制通過簡單的方法，當(dāng)接收端遇到錯誤就請求發(fā)送端重傳所有比特，雖然可以提高傳輸?shù)目尚哦?，但是重傳次?shù)隨著FER的升高而顯著增多，吞吐率會受到嚴(yán)重影響。因此，出現(xiàn)了 FEC與ARQ折衷的一種協(xié)議，即混合自動請求重傳(HARQ)。HARQ的FEC部分可以提高吞吐率，同時(shí)ARQ部分可以提高可信度。根據(jù)信道條件和對通信指標(biāo)要求的不同，應(yīng)該選擇不同的HARQ策略，在前向糾錯編碼復(fù)雜度和重傳比例數(shù)量之間作相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)不同服務(wù)質(zhì)量需求。由于HARQ協(xié)議的靈活性、穩(wěn)定性和較高的通信效率，使之較廣泛地用于各種實(shí)際通信系統(tǒng)中。LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校驗(yàn))碼，是由 Robert G. Gallager于1962年提出的一類基于稀疏校驗(yàn)矩陣的特殊線性分組碼。它通常由校驗(yàn)矩陣H進(jìn)行描述，校驗(yàn)矩陣H的零空間即LDPC碼的碼字空間，其主要特點(diǎn)是校驗(yàn)矩陣具有稀疏性。LDPC(N，K)碼的H矩陣是一個(N-K) XN維的矩陣，其中，N為碼字長度(簡稱碼長)，K為信息位長度，對應(yīng)碼率為K/N。LDPC碼不僅有逼近香農(nóng)限的良好性能，結(jié)構(gòu)靈活，碼率高時(shí)更優(yōu)于其它FEC碼(如Turbo碼)，是近年來信道編碼領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于深空通信、光纖通信、地面及衛(wèi)星數(shù)字多媒體廣播等領(lǐng)域。LDPC碼成為第四代無線移動通信系統(tǒng)和新一代數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)信道編碼方案的強(qiáng)有力競爭者，而基于LDPC碼的信道編碼方案已經(jīng)被多個通信與廣播標(biāo)準(zhǔn)所采納，如ITU-T G.hn (國際電聯(lián)電力線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn))、DVB-T2 (第二代歐洲數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn))、DVB-S2 (第二代歐洲數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸標(biāo)準(zhǔn))以及DTMB (中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn))等。傳統(tǒng)HARQ方法雖然有一系列優(yōu)點(diǎn)，然而在一些對通信質(zhì)量、速率、穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)中，其效果依然無法達(dá)到要求。因此，人們對HARQ做出了進(jìn)一步的發(fā)展和研究。主要的一種改進(jìn)是冗余增長型IR-HARQ (incremental redundancy HARQ)。它的主要原理是將校驗(yàn)比特流分成幾次傳輸，當(dāng)接收端有錯誤出現(xiàn)時(shí)，就傳輸下一部分校驗(yàn)比特，直到碼字正確接收。這種方法適用性強(qiáng)，效率有所提高。但是IR-HARQ需要有一套RC碼(Rate-compatible Codes)。RC碼的編解碼復(fù)雜度高,而且對于LDPC碼而言，目前的技術(shù)很難在不降低通信性能的前提下設(shè)計(jì)一套RC-LDPC碼。因此，目前通信系統(tǒng)并未充分利用HARQ策略和LDPC編碼的優(yōu)勢。如何將LDPC碼和HARQ結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高速可靠的通信是一個尚未解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何設(shè)計(jì)一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法。該方法能夠結(jié)合HARQ策略與LDPC編碼的優(yōu)勢，并充分利用傳輸比特的非對等保護(hù)特性，可以適應(yīng)多種復(fù)雜信道條件和多種業(yè)務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)高可靠性和高速率的通信質(zhì)量。
(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法，其包括以下步驟SI、發(fā)送端對待傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字；S2、發(fā)送端對所述碼字進(jìn)行星座映射，得到碼字對應(yīng)的星座符號，再經(jīng)過后處理送入信道傳輸；S3、接收端對解調(diào)和解映射后得到的對應(yīng)LDPC碼字的比特LLR進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確則接收成功，否則存儲解碼前所述碼字所有比特的對數(shù)似然比(LLR)，并向發(fā)送端請求重傳；S4、根據(jù)所述比特信息在所述編碼調(diào)制方案中的不同保護(hù)度，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，發(fā)送端在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議，選擇其中若干比特組，以預(yù)定順序進(jìn)行重傳；S5、接收端將收到的重傳包解調(diào)得到的比特LLR與此前存儲的比特LLR中對應(yīng)于重傳包比特組的部分進(jìn)行合并，更新存儲中對應(yīng)部分的比特LLR ；S6，接收端對經(jīng)過更新的比特LLR再進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確或達(dá)到重傳次數(shù)上限則終止，否則繼續(xù)向發(fā)送端請求重傳并跳轉(zhuǎn)到步驟S4。優(yōu)選地，在所述步驟SI中，將所述需要傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，所述LDPC編碼為非規(guī)則LDPC編碼。優(yōu)選地，在所述步驟S2中，星座映射的方式為QAM或者APSK，所述QAM調(diào)制方式或者APSK調(diào)制方式為單載波調(diào)制或者OFDM調(diào)制。優(yōu)選地，在所述步驟S4中，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組的方法是，根據(jù)各比特保護(hù)度的高低，將碼字的所有比特分為若干比特組，分組的組數(shù)根據(jù)實(shí)際碼字各比特保護(hù)度分布情況確定，為便于重傳策略的設(shè)置和靈活選取，一般為3組或3組以上。優(yōu)選地，所述比較所述碼字各比特保護(hù)度高低的方法是以下三種式中的至少一種(I)可根據(jù)不規(guī)則LDPC編碼碼字的各個比特參與校驗(yàn)方程數(shù)不同，參與校驗(yàn)方程數(shù)越多，相應(yīng)比特保護(hù)度越高；(2)可根據(jù)星座映射圖不同位置的各個符號之間的歐氏距離，推算出映射符號對應(yīng)的各個比特在信道傳輸中的保護(hù)度的高低；(3)可通過仿真或?qū)嶒?yàn)，比較各個比特保護(hù)度的高低。優(yōu)選地，在所述步驟S4中，所述預(yù)定的重傳協(xié)議需要規(guī)定的內(nèi)容是(1)、將所述碼字各比特分為若干比特組的分組方式和分組數(shù)；(2)、重傳次數(shù)上限M(M ^ I)，當(dāng)解碼錯誤時(shí)，若重傳次數(shù)已達(dá)到M則接收端丟棄該碼字，否則繼續(xù)請求重傳；(3)所述各比特組的重傳順序，其中各比特組的重傳次數(shù)為n，則O彡η彡M ;⑷重傳的映射和調(diào)制方式，一般選擇比首次傳輸具有更高可靠性的映射和調(diào)制方式。優(yōu)選地，在所述步驟S4中，所述重傳的方法為將重傳比特組直接重傳或者進(jìn)行再次LDPC編碼，然后送入信道傳輸；在所述步驟S5中，將直接重傳的比特LLR與第一次傳輸對應(yīng)比特的LLR進(jìn)行直接求和或加權(quán)求和合并，最后對總的比特LLR進(jìn)行解碼。優(yōu)選地，在所述步驟S4中，所述重傳方法為將重傳比特進(jìn)行再次LDPC編碼，然后送入信道傳輸；在所述步驟S5中，將經(jīng)過解碼的重傳比特LLR與第一次傳輸對應(yīng)比特的LLR進(jìn)行直接求和或加權(quán)求和合并，最后對總的比特LLR進(jìn)行解碼。本發(fā)明還提供給了一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳裝置，包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括 LDPC編碼單元，用于將需要傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字；信號映射調(diào)制單元，用于將LDPC碼字映射到某種預(yù)定的星座圖上，并按某種預(yù)定調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制，生成碼字對應(yīng)的數(shù)字信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)射單元，用于將所述數(shù)字信號進(jìn)行上變頻、取實(shí)部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，再由模擬前端發(fā)射到信道中傳輸；碼字比特分組存儲單元，用于緩存當(dāng)前傳輸碼字的所有比特，并根據(jù)采用編碼調(diào)制方案中對所述比特信息的不同保護(hù)度，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組；重傳控制單元，用于控制重傳的次數(shù)上限和重傳次序邏輯，能夠在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議，選擇所述碼字比特分組存儲單元中的若干比特組，以預(yù)定順序控制發(fā)送端進(jìn)行若干次重傳；所述接收端包括前端接收單元，用于前端接收模擬信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到所述數(shù)字信號；信號解映射解調(diào)制單元，用于將所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)和解映射，得到發(fā)送端所碼字或重傳比特組對應(yīng)的LLR ；LLR存儲合并處理單元，用于存儲碼字所有比特的LLR，并能夠?qū)χ貍鞅忍亟M的LLR與存儲中對應(yīng)部分的比特的LLR進(jìn)行合并處理；LDPC解碼單元，用于對解調(diào)和解映射或合并得到的碼字的所有比特的LLR進(jìn)行LDPC解碼，得到發(fā)送端傳輸?shù)脑急忍匦畔?；請求重傳控制單元，用于判斷是否向發(fā)送端請求重傳，如果LDPC解碼單元解碼正確或達(dá)到重傳次數(shù)上限則不請求重傳，否則向發(fā)送端發(fā)送請求重傳信息。(三)有益效果本發(fā)明的基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法，可以根據(jù)不同的通信需求和應(yīng)用情況得到多種基于非對等保護(hù)的混合自動重傳策略，提高對應(yīng)通信環(huán)境下的通信可靠性和吞吐率，能夠適應(yīng)多種業(yè)務(wù)模式和多種信道條件，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例所述的基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法流程圖。圖2是依照本發(fā)明所述裝置的發(fā)送端結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是依照本發(fā)明所述裝置的接收端結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是依照本發(fā)明一種實(shí)施方式下發(fā)送端進(jìn)行64QAM星座映射的星座圖；圖5是依照本發(fā)明一種實(shí)施方式下系統(tǒng)的吞吐率曲線；圖6是依照本發(fā)明一種實(shí)施方式下系統(tǒng)的吞吐率曲線；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 比特的非對等保護(hù)特性(UEP, Unequal Protection)在編碼調(diào)制中是常見的。對于非規(guī)則LDPC編碼，由于其校驗(yàn)矩陣的不規(guī)則結(jié)構(gòu)和糾錯機(jī)制，碼字不同位置的比特參與的校驗(yàn)方程數(shù)量不同，受到了不同程度的保護(hù)。對于星座映射(如高階QAM調(diào)制)中星座圖上各個符號間的歐氏距離不同，映射的各個比特間的平均歐氏距離不同，所以在傳輸中存在不同的出錯幾率，保護(hù)度各不相同。但目前編碼調(diào)制中各比特的非對等保護(hù)特性在各種通信系統(tǒng)中并沒有得到充分有效的利用。如圖I所示，本發(fā)明的基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法包括SI、發(fā)送端對待傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字。編碼的方法為非規(guī)則LDPC編碼，即對應(yīng)的LDPC校驗(yàn)矩陣H的各列重(每一列元素中“I”的個數(shù))不完全相同，所以得到的LDPC碼的各個比特參與的校驗(yàn)方程數(shù)不相同，受到不同程度的保護(hù)，具有所謂“非對等保護(hù)”特性。編碼得到的LDPC碼記為LDPC (N，K)，則它具有(N_K) XN維的H校驗(yàn)矩陣，其中，N為碼字長度(簡稱碼長)，K為信息位長度，對應(yīng)碼率為K/N。S2、發(fā)送端對所述碼字星座映射，得到碼字對應(yīng)的數(shù)字信號，再經(jīng)過調(diào)制和數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入信道傳輸。星座映射的方式為16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、QPSK、16APSK、32APSK、64APSK或者256APSK。星座映射時(shí)，將碼字各比特依次按每段M個比特分段，其中2M為調(diào)制階數(shù)。例如，對于64QAM映射，M = 6。所述調(diào)制方式為OFDM調(diào)制，將星座映射后的符號(頻域有效數(shù)據(jù))進(jìn)行IFFT反傅里葉變換，將各符號調(diào)制在不同子載波上，得到時(shí)域OFDM數(shù)字信號s (η)，如以下公式所示'( ) = -J= X Sk exp(j2 廣),O <n< N⑴
ViV SN其中，N表不OFDM子載波的總數(shù)，Ω表不子載波集，k表不子載波編號，Sk表不調(diào)制在子載波k上的頻域發(fā)送符號。在發(fā)送的時(shí)域信號s (η)前加上相應(yīng)保護(hù)間隔，得到時(shí)域信號幀。此后，將數(shù)字信號進(jìn)行上變頻、取實(shí)部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，再通過模擬前端發(fā)送到信道傳輸。S3、接收端對解調(diào)和解映射后得到的碼字進(jìn)行LDPC解碼。解碼的方式為利用解調(diào)和解映射后得到的碼字各比特的對數(shù)似然比(LLR)軟信息進(jìn)行迭代，如果在指定的有限次數(shù)內(nèi)(例如30次)迭代成功則解碼成功，否則解碼失敗。若解碼成功則此次接收成功，否則存儲解碼前所述碼字所有比特的LLR，并向發(fā)送端發(fā)送請求重傳信息(NACK信息)；S4、發(fā)送端將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，發(fā)送端在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議選擇其中若干比特組依次進(jìn)行重傳。將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，首先比較各比特保護(hù)度的高低可根據(jù)不規(guī)則LDPC編碼碼字的各個比特參與校驗(yàn)方程數(shù)不同(碼字某個比特參與的校驗(yàn)方程數(shù)等于其對應(yīng)于校驗(yàn)矩陣H中某一列的列重)，參與校驗(yàn)方程數(shù)越多，相應(yīng)比特保護(hù)度越高；也可根據(jù)星座映射圖不同位置的各個符號之間的歐氏距離，推算出映射符號對應(yīng)的各個比特在信道傳輸中的保護(hù)度的高低；還可通過仿真或?qū)嶒?yàn)，比較各個比特保護(hù)度的高低。然后通過綜合以上幾種保護(hù)度比較標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果，按保護(hù)度的高低分布將碼字的所有比特分為若干比特組，分組的組數(shù)根據(jù)實(shí)際碼字各比特保護(hù)度分布情況確定，為便于重傳策略的設(shè)置和靈活選取，一般為3組或3組以上。 預(yù)定的重傳協(xié)議可以根據(jù)實(shí)際信道條件、業(yè)務(wù)模式和服務(wù)質(zhì)量需求來靈活選取。例如，將碼字按保護(hù)度分布的高低分為3個比特組時(shí)(記為S1、S2和S3，保護(hù)度S1〈S2〈S3)，可以選擇多種重傳協(xié)議，每個重傳協(xié)議主要由兩部分組成，一部分是重傳次序，一部分是重傳調(diào)制方式。具體舉例如下重傳次序部分，有以下幾種選擇作為示例(其中Hl H6為重傳次序的代號)Hl.重傳次數(shù)上限M=I，重傳次序?yàn)镾I ;H2.重傳次數(shù)上限M=2，重傳次序?yàn)镾1-S2 ；H3.重傳次數(shù)上限M=3，重傳次序?yàn)镾1-S2-S3 ；H4.重傳次數(shù)上限M=2，重傳次序?yàn)镾l-Sl ;H5.重傳次數(shù)上限M=3，重傳次序?yàn)镾1-S1-S2 ；H6.重傳次數(shù)上限M=3，重傳次序?yàn)镾l-Sl-Sl ;重傳調(diào)制方式部分，有以下幾種選擇作為示例(其中Ml M8為重傳調(diào)制方式的代號)Ml.首次傳輸碼字和重傳均用64QAM調(diào)制；M2.首次傳輸碼字和重傳均用256QAM調(diào)制； M3.首次傳輸碼字用64QAM調(diào)制，重傳均用QPSK調(diào)制；M4.首次傳輸碼字用64QAM調(diào)制，重傳均用16QAM調(diào)制；M5.首次傳輸碼字用256QAM調(diào)制，重傳均用64QAM調(diào)制；M6.首次傳輸碼字用256QAM調(diào)制，重傳均用16QAM調(diào)制；M7.首次傳輸碼字用64APSK調(diào)制，重傳均用16APSK調(diào)制；M8.首次傳輸碼字用256APSK調(diào)制，重傳均用64QAM調(diào)制；將以上兩部分任意組合，就可以得到36種重傳協(xié)議，例如H1/M4，H3/M5等等，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)信道條件和服務(wù)質(zhì)量需求靈活選取重傳協(xié)議，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。S5、接收端將重傳與存儲的比特LLR對應(yīng)合并，更新存儲的比特LLR。由于本次重傳與上一次傳輸在接收端解調(diào)和解映射后，有兩組對應(yīng)的比特LLR值，其絕對值的大小分別反映了兩次傳輸中各比特的可靠性的大小。因?yàn)閮纱蝹鬏數(shù)男旁氡认嗤?，所以兩次傳輸?shù)膶?yīng)比特相當(dāng)于形成了一組重復(fù)碼，上一次傳輸?shù)谋忍豅LR是本次傳輸?shù)南闰?yàn)信息。根據(jù)理論推導(dǎo)，兩次比特LLR合并的最優(yōu)方法應(yīng)該是直接相加。S6，接收端對更新LLR信息再進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確或達(dá)到重傳次數(shù)上限則終止，否則繼續(xù)向發(fā)送端請求重傳并跳轉(zhuǎn)到步驟S4。在所述步驟S4中，所述重傳協(xié)議中的重傳方式均為直接將首次存儲的LDPC碼字的某一比特組進(jìn)行映射調(diào)制后發(fā)送到信道中。在實(shí)際系統(tǒng)中，如果需要進(jìn)一步驟保證重傳比特組的可靠性，還可以將待重傳的比特組再次進(jìn)行LDPC編碼，得到LDPC碼，然后送入信道傳輸；在所述步驟S5中，對應(yīng)地將接收到的LDPC碼 進(jìn)行解碼得到的比特LLR與存儲的比特LLR合并，然后對總的比特LLR進(jìn)行解碼。本發(fā)明提供了一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳裝置，該裝置包括發(fā)送端以及接收端。其中，如圖2所示，發(fā)送端包括LDPC編碼單元，用于將比特信息進(jìn)行LDPC編碼；信號映射調(diào)制單元，用于將LDPC碼字映射到星座圖上并進(jìn)行調(diào)制；數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)射單元，用于將數(shù)字信號進(jìn)行上變頻、取實(shí)部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，由模擬前端發(fā)射；碼字比特分組存儲單元，用于緩存碼字的所有比特，并將碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組；重傳控制單元，用于控制重傳次數(shù)和次序，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議進(jìn)行重傳；如圖3所示，接收端包括前端接收單元，用于前端接收模擬信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；信號解映射解調(diào)制單元，用于將所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)和解映射得到對應(yīng)的比特LLR ；LLR存儲合并處理單元，用于存儲碼字所有比特的LLR，并能夠?qū)χ貍鞯谋忍豅LR與存儲的比特LLR進(jìn)行合并；LDPC解碼單元，用于對碼字的所有比特的LLR進(jìn)行解碼，得到原始比特信息；請求重傳控制單元，用于判斷是否向發(fā)送端請求重傳，如果需要則向發(fā)送端發(fā)送請求重傳信息。下面以ITU-T G. hn系統(tǒng)、DVB-T2系統(tǒng)和DTMB系統(tǒng)中關(guān)于LDPC碼和映射調(diào)制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為業(yè)務(wù)背景，來進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例I采用ITU-T G. hn系統(tǒng)中的碼率為1/2的LDPC (8640，4320)編碼方式，具體實(shí)施流程包括如下步驟SI、發(fā)送端對待傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字。編碼的方法為非規(guī)則LDPC編碼，對應(yīng)的LDPC校驗(yàn)矩陣Hl具有準(zhǔn)循環(huán)的形式，包含c X t個q階子循環(huán)矩陣(由q階單位矩陣每行向右移動η位(O < η < q-1)構(gòu)成)。用簡化形式將以上Hl矩陣表示為如下H1。形式
aI.} “1,2 ··· aU
α ,... α7ιHK= I Γ ahj \ ··■··...........(2)
O1ti ... a"」其中，c=LZ, t=Z4,0 ^ i ^ c_l, 0 ^ j ^ t~l;每個元素表示一個q階循環(huán)矩陣(q=360)，Bijj=-I表示零矩陣(n>0)表示一個q階循環(huán)矩陣，其第一行為對應(yīng)單位矩陣向右平移η位。本實(shí)施例中的Hl矩陣的簡化形式Η1。的具體數(shù)據(jù)見參考文獻(xiàn)Telecommunication standardization sector of ITU, G. 9960:Unified high-speedwire-line based home networking transceivers System architecture and physicallayer specification, 2010。編碼得到的LDPC碼記為LDPC(8640，4320)，則它具有4320X8640維的Hl校驗(yàn)矩陣，其中，8640為碼長，4320為信息位長度，對應(yīng)碼率為1/2。S2、發(fā)送端對所述碼字星座映射，得到碼字對應(yīng)的星座符號，再經(jīng)過調(diào)制和后處理送入信道傳輸。本實(shí)施例中，首次傳輸?shù)男亲成涞姆绞綖?4QAM，星座映射時(shí)，將碼字各比特依次按每段M個比特分段，其中2m = 64, M = 6。64QAM的星座映射圖如圖4所示。所述調(diào)制方式為單載波調(diào)制或者OFDM調(diào)制，如果采用單載波調(diào)制，則將星座映射后的符號調(diào)制在單載波上；如果采用OFDM調(diào)制，則將星座映射后的符號(頻域有效數(shù)據(jù))進(jìn)行IFFT反傅里葉變換，將各符號調(diào)制在不同子載波上，得到時(shí)域OFDM數(shù)字信號s (η)，如公式⑴所示。 此后，將數(shù)字信號進(jìn)行上變頻、取實(shí)部和數(shù)模轉(zhuǎn)換等后處理，再通過模擬前端發(fā)送到信道傳輸。S3、接收端對解調(diào)和解映射后得到的碼字進(jìn)行LDPC解碼。若解碼成功則此次接收成功，否則存儲解碼前所述碼字所有比特的LLR，并向發(fā)送端發(fā)送請求重傳信息；S4、發(fā)送端將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，發(fā)送端在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議選擇其中若干比特組依次進(jìn)行重傳。將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，首先比較各比特保護(hù)度的高低，在本實(shí)施例中方法如下分組方法(I):可根據(jù)不規(guī)則LDPC編碼的校驗(yàn)矩陣Hl中各列的列重來區(qū)分各比特保護(hù)度的高低。根據(jù)上述Hl矩陣具體參數(shù)表1，可以得到LDPC碼字各比特的保護(hù)度(參加校驗(yàn)方程數(shù))有2、3和6三種。所述每個碼字LDPC(8640，4320)共有8640個比特，其中各個比特的LDPC保護(hù)度分布具體如下LDPC保護(hù)度為2的比特共3600個；LDPC保護(hù)度為3的比特共3240個；LDPC保護(hù)度為6的比特共1800個?？蓳?jù)此分為三個不同保護(hù)度的比特組。分組方法(2):可根據(jù)星座映射圖不同位置的各個符號之間的歐氏距離，推算出每個星座映射符號對應(yīng)的M個比特(本實(shí)施例中M=6)在信道傳輸中的保護(hù)度的高低。若將每個星座映射符號的6個比特記為{b5，b4, b3, b2, bl, b0}，其中b5為最高有效位，b0為最低有效位，則LDPC (8640, 4320)碼的8640個比特中，第η個比特(η=0，1,2,..., 8639)對應(yīng)于星座映射中的bk，k=5-(n mod 6)。經(jīng)過推算，本實(shí)施例的64QAM星座映射圖中一共有三種保護(hù)度不同的比特{b5，b2}、{b4，bl}和{b3，b0}，其中{b5，b2}是保護(hù)度最低的，{b4，bl}次之，{b3，b0}保護(hù)度最高?？蓳?jù)此分為三個不同保護(hù)度的比特組。分組方法(3):綜合考慮以上兩種比較標(biāo)準(zhǔn)，一共可以細(xì)分出3X3=9種保護(hù)度的比特小組，每個比特小組的比特是LDPC(8640，4320)碼字的所有比特中某種LDPC保護(hù)度的比特與某種星座映射符號保護(hù)度的比特的交集。然后，通過仿真實(shí)施例I中SNR=IldB下各個比特解碼的LLR數(shù)據(jù)(見表2)，將保護(hù)度最低的三個比特小組(LDPC保護(hù)度為2的比特與星座映射符號中Ib5，b2}比特的交集；LDPC保護(hù)度為2的比特與星座映射符號中{b4，bl}比特的交集；LDPC保護(hù)度為3的比特與星座映射符號中{b5，b2}比特的交集)劃入比特組SI，同理將保護(hù)度最高的三個比特小組劃入比特組3，余下保護(hù)度居中的三個比特小組劃入比特組S2，得到碼字所有比特的三個比特組SI、S2和S3。表2SNR=lldB時(shí)各保護(hù)度比特的解碼LLR值
權(quán)利要求
1.一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法，其特征在于，包括以下步驟 51、發(fā)送端將待傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字； 52、發(fā)送端對所述碼字進(jìn)行星座映射，得到碼字對應(yīng)的星座符號，再經(jīng)過后處理送入信道傳輸； 53、接收端對解調(diào)和解映射后得到的所述碼字的比特對數(shù)似然比LLR進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確則接收成功，否則存儲解碼前所述碼字所有比特的LLR，并向發(fā)送端請求重傳； 54、發(fā)送端根據(jù)所述比特信息在所述編碼調(diào)制方案中的不同保護(hù)度，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，發(fā)送端在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議，選擇其中若干比特組，以預(yù)定順序進(jìn)行重傳； 55、接收端將收到的重傳包解調(diào)得到的比特LLR與此前存儲的比特LLR中對應(yīng)于重傳包比特組的部分進(jìn)行合并，更新存儲中對應(yīng)部分的比特LLR ； S6，接收端對經(jīng)過更新的比特LLR再進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確或達(dá)到重傳次數(shù)上限則終止，否則繼續(xù)向發(fā)送端請求重傳并跳轉(zhuǎn)到步驟S4。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟SI中，將所述需要傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，所述LDPC碼為非規(guī)則LDPC碼。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟S2中，星座映射的方式為正交幅度調(diào)制QAM或者幅相鍵控調(diào)制APSK，所述QAM調(diào)制方式或者APSK調(diào)制方式為單載波調(diào)制或者CFDM調(diào)制。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組的方法是，根據(jù)各比特保護(hù)度的高低，將碼字的所有比特分為若干比特組。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，比較所述碼字各比特保護(hù)度高低的方法為以下三種方式中的至少一種(I)根據(jù)不規(guī)則LDPC編碼碼字的各個比特參與校驗(yàn)方程數(shù)不同，參與校驗(yàn)方程數(shù)越多，相應(yīng)比特保護(hù)度越高；(2)根據(jù)星座映射圖不同位置的各個符號之間的歐氏距離，歐式距離越大，相應(yīng)比特保護(hù)度越高；(3)通過仿真或?qū)嶒?yàn)，比較各個比特保護(hù)度的高低。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述預(yù)定的重傳協(xié)議需要規(guī)定的內(nèi)容是分組方式、分組數(shù)、重傳次數(shù)上限M、重傳順序、重傳的映射和調(diào)制方式。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述重傳方法為將重傳比特組直接重傳，然后送入信道傳輸；在所述步驟S5中，將直接重傳的比特LLR與第一次傳輸對應(yīng)比特的LLR進(jìn)行直接求和或加權(quán)求和合并，最后對總的比特LLR進(jìn)行解碼。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述重傳方法為將重傳比特進(jìn)行再次LDPC編碼，然后送入信道傳輸；在所述步驟S5中，將經(jīng)過解碼的重傳比特LLR與第一次傳輸對應(yīng)比特的LLR進(jìn)行直接求和或加權(quán)求和合并，最后對總的比特LLR進(jìn)行解碼。
9.一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳裝置，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于，所述發(fā)送端包括 LDPC編碼單元用于將需要傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，得到對應(yīng)所述比特信息的碼字；信號映射調(diào)制單元用于將LDPC碼字映射到預(yù)定的星座圖上，并按預(yù)定調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制，生成碼字對應(yīng)的數(shù)字信號； 數(shù)模轉(zhuǎn)換發(fā)射單元用于將所述數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，由模擬前端發(fā)射到信道中傳輸; 碼字比特分組存儲單元用于緩存當(dāng)前傳輸碼字的所有比特，并根據(jù)采用編碼調(diào)制方案中對所述比特信息的不同保護(hù)度，將所述碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組； 重傳控制單元用于控制重傳的次數(shù)上限和重傳次序邏輯，能夠在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議，選擇所述碼字比特分組存儲單元中的若干比特組，以預(yù)定順序控制發(fā)送端進(jìn)行重傳； 所述接收端包括 前端接收單元用于前端接收模擬信號并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到所述數(shù)字信號； 信號解映射解調(diào)制單元用于將所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)和解映射，得到發(fā)送端所碼字或重傳比特組對應(yīng)的比特LLR ； LLR存儲合并處理單元用于存儲碼字所有比特的LLR，并能夠?qū)χ貍鞅忍亟M的LLR與存儲中對應(yīng)部分的比特的LLR進(jìn)行合并處理； LDPC解碼單元用于對解調(diào)和解映射或合并得到的碼字的所有比特的LLR進(jìn)行LDPC解碼，得到發(fā)送端傳輸?shù)脑急忍匦畔ⅲ? 請求重傳控制單元用于判斷是否向發(fā)送端請求重傳，如果LDPC解碼單元解碼正確或達(dá)到重傳次數(shù)上限則不請求重傳，否則向發(fā)送端發(fā)送請求重傳信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于非對等保護(hù)的混合自動請求重傳方法，涉及數(shù)字通信領(lǐng)域。該方法包括以下步驟對待傳輸?shù)谋忍匦畔⑦M(jìn)行LDPC編碼，產(chǎn)生LDPC碼字；對所述碼字進(jìn)行星座映射，將產(chǎn)生的星座符號經(jīng)過后處理送入信道傳輸；在接收端進(jìn)行LDPC解碼，若解碼正確則接收成功，否則存儲解碼前所述碼字所有比特的LLR，并向發(fā)送端請求重傳；根據(jù)所述比特信息在編碼調(diào)制方案中的不同保護(hù)度，將LDPC編碼碼字分為若干保護(hù)度不同的比特組，發(fā)送端在收到請求重傳信號后，根據(jù)預(yù)定的重傳協(xié)議，選擇其中若干比特組，以預(yù)定順序進(jìn)行重傳；該方法根據(jù)不同的通信需求和應(yīng)用情況可得到多種基于非對等保護(hù)的混合自動重傳策略，提高了對應(yīng)通信環(huán)境下的通信可靠性和吞吐率，適應(yīng)多種業(yè)務(wù)模式和多種信道條件。
文檔編號H04L1/18GK102843226SQ20121023814
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者潘長勇, 任飛, 劉思聰, 李嘉, 楊昉, 張超, 宋健 申請人:清華大學(xué), 四川長虹電器股份有限公司