專利名稱：基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線電電子學(xué)與電信技術(shù)的信息技術(shù)領(lǐng)域，尤指 一種在無線通信領(lǐng)域里的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線增強(qiáng)技術(shù)的集合，主要 應(yīng)用于通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線信道數(shù)據(jù)傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基 于噴泉碼的多合一反饋重傳技術(shù)，噴泉碼通常被用作前向糾錯(cuò)碼的一 種，并用在非實(shí)時(shí)(或?qū)r(shí)延具有高忍耐性)的應(yīng)用/場合中。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有誤碼反饋重傳技術(shù)的工作機(jī)制當(dāng)一條無線鏈路的接收端 在對一個(gè)數(shù)據(jù)包解碼后仍然檢測到殘存錯(cuò)誤(或解碼失敗)，它就會通 知發(fā)送端以同樣的編碼重新傳送這個(gè)數(shù)據(jù)包(HARQ Chasing Combining)或重新傳送同一個(gè)編碼的不同部分(Incremental Redundancy)多次，直到這個(gè)數(shù)據(jù)包的成功解碼或重傳次數(shù)達(dá)到一個(gè) 門限值，接收端會對收到的同一個(gè)數(shù)據(jù)包的不同拷貝(或同一個(gè)編碼 的不同部分)進(jìn)行軟合并(soft combining)，以期能夠成功糾錯(cuò)并且解 碼得到正確的原始數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的反饋重傳技術(shù)(HARQ Chase Combining)的工作機(jī)制如圖1所示；存在于現(xiàn)有的反饋重傳技術(shù)(如HARQ Chase Combining和 HARQ Incremental Redundancy)中的一個(gè)嚴(yán)重影響帶寬利用率的問 題是每一個(gè)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，在接收端反饋申請重傳之后，不管錯(cuò)誤 比特的多少，都需要至少一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包重傳來幫助糾錯(cuò)，由于通 信鏈路的動(dòng)態(tài)性，很難給這個(gè)被重傳的數(shù)據(jù)包設(shè)定一個(gè)精確的長度， 重傳的數(shù)據(jù)太多超出糾錯(cuò)的需要會導(dǎo)致帶寬資源的浪費(fèi)，重傳的數(shù) 據(jù)太少會增加重傳的次數(shù)也會導(dǎo)致帶寬資源的浪費(fèi)，結(jié)果都是反饋 重傳導(dǎo)致了帶寬利用率和數(shù)據(jù)吞吐率的下降，包括一個(gè)負(fù)作用是數(shù)據(jù) 傳輸時(shí)延的增加。
在現(xiàn)有的混合自動(dòng)重傳請求HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest)中，是一種結(jié)合前向糾錯(cuò)編碼FEC (Feed-forward Error Correction)與自動(dòng)重傳請求ARQ (Auto Repeat r叫uest)方法的技術(shù)， 并透過 ACK / NACK (Positive Acknowlegment / Negetive Acknowlegment)，來決定是否要重傳。隨著無線業(yè)務(wù)的發(fā)展，將來 的無線業(yè)務(wù)多是上下性不對稱，無線傳輸環(huán)境特別復(fù)雜，對傳輸數(shù)據(jù) 的質(zhì)量卻有很高的要求，所以在現(xiàn)有的混合自動(dòng)重傳請求HARQ中， 仍然存在著系統(tǒng)的吞吐率、傳輸延時(shí)、傳輸質(zhì)量和帶寬資源利用率等 重要參數(shù)的優(yōu)選問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種利用噴泉碼(Fountain Code )的原理，來改進(jìn)無線鏈路中現(xiàn)有混合式誤碼反 饋重傳(簡稱反饋重傳)HARQ ( Hybrid Automatic Retransmission request)的方法及數(shù)據(jù)編碼方式，從而得到顯著提高的無線鏈路帶寬 利用率以及系統(tǒng)級(比如一個(gè)WiMAX接入網(wǎng))的端到端數(shù)據(jù)傳輸延 遲及吞吐率的基于噴泉碼的多合一反饋重傳技術(shù)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是主要解決如何利用獨(dú)特的噴泉碼系 列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼、解碼的算法流程問題；要解決影響無線 通信數(shù)據(jù)吞吐率的諸多因素問題；要解決編解碼的復(fù)雜度問題以及如 何提高反饋重傳機(jī)制的帶寬利用率等有關(guān)技術(shù)問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在無線通信領(lǐng)域 里的高速數(shù)據(jù)傳輸中，用誤碼反饋重傳方法的工作機(jī)制為當(dāng)一條無 線鏈路的接收端在對一個(gè)數(shù)據(jù)包解碼后仍然檢測到殘存錯(cuò)誤或解碼 失敗，它就會通知發(fā)送端以同樣的編碼重新傳送這個(gè)數(shù)據(jù)包或重新 傳送同一個(gè)編碼的不同部分多次，直到這個(gè)數(shù)據(jù)包的成功解碼或重傳 次數(shù)達(dá)到一個(gè)門限值，接收端會對收到的同一個(gè)數(shù)據(jù)包的不同拷貝 或同一個(gè)編碼的不同部分，進(jìn)行軟合并，來完成糾錯(cuò)并且解碼得到正 確的原始數(shù)據(jù)；用差錯(cuò)控制方法包括自動(dòng)重傳請求ARQ(AutoRepeat request)方案和分組編碼、巻積編碼和Turbo碼純粹的前向糾錯(cuò)編碼 FEC(Feed-forward Error Correction)方案；用混合自動(dòng)重傳請求HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest)方法，將前向糾錯(cuò)編碼FEC與自 動(dòng)重傳請求ARQ方案相結(jié)合，在自動(dòng)重傳請求ARQ系統(tǒng)中引入前向糾錯(cuò)編碼FEC，用來糾正傳輸過程中的數(shù)據(jù)差錯(cuò)，本發(fā)明利用噴泉 碼的無比率信道編碼原理，改進(jìn)無線鏈路中現(xiàn)有混合式誤碼反饋重傳 HARQ ( Hybrid Automatic Retransmission request )的方法及數(shù)據(jù)編石馬 方式，所述噴泉碼由k個(gè)原始分組通過異或XOR生成2個(gè)以上數(shù)量 的編碼分組.只要收到其中任意k (1+ e )個(gè)編碼分組，就可以解 碼得到這些原始分組；通過發(fā)送端主動(dòng)發(fā)出至少三組以上的編碼分組 讓接收端進(jìn)行解碼，用多合一反饋重傳機(jī)制來完成無線鏈路帶寬利 用率，以及系統(tǒng)級的端到端數(shù)據(jù)傳輸延遲及吞吐率，該反饋重傳方法 的具體算法流程的工作步驟是 步驟1.分組分塊
1) 設(shè)定至少二個(gè)的參與多合一的分組數(shù)目N，為同一個(gè)數(shù)據(jù)流
上的N個(gè)數(shù)據(jù)包；
2) 輸入N個(gè)分組信號，傳遞到分組分塊模塊，將每個(gè)分組分
成M個(gè)數(shù)據(jù)塊； 、
步驟2.初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC
1) 執(zhí)行完分組分塊模塊后，則進(jìn)入初始分組噴泉碼變換，加 驗(yàn)證碼CRC模塊；
2) 通過一個(gè)獨(dú)特的噴泉碼系列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼.并將 提供多合一的重傳分組，為至少一個(gè)以上分組進(jìn)行編碼，該噴泉碼系 列包括N個(gè)向量，每個(gè)向量有N個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量的編 碼方法是將N個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的元素為1的數(shù)據(jù)塊互相異或XOR，產(chǎn)生N個(gè)新數(shù)據(jù)塊；
3) 每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，M為每個(gè)分組的 數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)；
4) 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；
5) 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù) 塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)；
6) 為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼； 步驟3.重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC
1) 執(zhí)行完初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模塊后， 則進(jìn)入重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模塊；
2) 對于準(zhǔn)備用來做二合一的重傳分組的編碼，使用相同的編 碼方法，用不同的向量設(shè)計(jì)規(guī)則，完成重傳分組；
3) 用于反饋重轉(zhuǎn)分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須 倆倆線性不相關(guān)；
4) 編碼后同一個(gè)重傳分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須異或XOR來 自所有N個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊至少是 一個(gè)以上；
5) 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊參與異或XOR 的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊遞減，來自第二個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊遞增，依此類推來自第三，第四一直到第N-1和第N個(gè)原始分組 的數(shù)據(jù)塊數(shù)的安 使用相同規(guī)則；6)為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼； 步驟4.分組傳輸
1) 執(zhí)行完重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模塊后，則進(jìn) 入分組傳輸模塊；
2) 編碼后的初始傳輸分組直接用于發(fā)送,；
3) 編碼后的重傳分組在收到接收端重傳請求后發(fā)送，在每個(gè) 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊后附上的驗(yàn)證碼，可供接收端辨別哪個(gè)編碼后的數(shù)據(jù) 塊含有誤碼；
步驟5.接收端解碼
1) 執(zhí)行完分組傳輸模塊后，則進(jìn)入接收端解碼模塊；
2) 接收端綜合利用接收到的，來自于N個(gè)初始傳輸分組的數(shù)據(jù) 塊進(jìn)行解碼；
3) 解碼的方法是通過這些接收到數(shù)據(jù)塊之間的異或?qū)⒃紨?shù) 據(jù)塊一個(gè)一個(gè)地分離出來；
4) 只要接收到的沒有誤碼數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)大于或等于初始傳輸 分組的數(shù)據(jù)塊總數(shù)(NXM),屬于這些初始傳輸分組的全部數(shù)據(jù)塊就 能被成功解碼；
步驟6.重傳請求？
1) 執(zhí)行完接收端解碼模塊后，則進(jìn)入判斷重傳請求模塊；
2) 如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù) 塊，則接收端可以請求發(fā)送端發(fā)送下一個(gè)重傳分組，這個(gè)新的重傳分組需要反饋到上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換,加驗(yàn)證碼CRC模塊;
3) 執(zhí)行上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模 塊，進(jìn)行從新編碼；
4) 如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù) 塊，則部分?jǐn)?shù)據(jù)塊還是可以被分離出來成功解碼；
步驟7. N個(gè)分組正確接收 如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊可以保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊，則 進(jìn)入N個(gè)分組正確接收模塊。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的獨(dú)特的噴 泉碼系列的編碼規(guī)則為實(shí)現(xiàn)一個(gè)對應(yīng)于兩個(gè)初始傳輸分組的二合一 的反饋重傳，每一個(gè)分組被分成5個(gè)數(shù)據(jù)塊，總共10個(gè)數(shù)據(jù)塊 Sl..SlO， 這個(gè)噴泉碼系列包括了 N=10個(gè)向量K1…K10， 每個(gè)向 量有10個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量Ki的的編碼方法是將S1..S10 這10個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的Ki元素為1的數(shù)據(jù)塊互相異或XOR，以這樣 的方式，從10個(gè)向量可以產(chǎn)生10個(gè)的新數(shù)據(jù)塊El..ElO， N個(gè)向量 K1…KN的設(shè)計(jì)規(guī)則是
a. 每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，為每個(gè)分組的數(shù) 據(jù)塊個(gè)數(shù)；
b. 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；
c. 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù)
17塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)，在二合一的反饋重傳中El=Sl,E2=SlXOR S2，以次類推。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的反饋重傳 分組為5個(gè)數(shù)據(jù)塊，相對應(yīng)的需要5個(gè)向量K11…K15,這5個(gè)用于 二合一重傳分組的向量的設(shè)計(jì)規(guī)則是
a. 用于反饋重傳分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須 倆倆線性不相關(guān)；
b. 編碼后同一個(gè)重傳的分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須包含參與 異或XOR的來自兩個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊至少是一個(gè)以上；
c. 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊所包含參與異 或XOR的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊為遞減，來自第二個(gè)原始分 組的數(shù)據(jù)塊為遞增。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的發(fā)送端的 具體工作步驟是
步驟1.發(fā)送數(shù)據(jù)流
發(fā)送數(shù)據(jù)流模塊的輸出來自上層待發(fā)送的數(shù)據(jù)流； 步驟2.信道編碼器
1) 執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)流模塊后，則進(jìn)入信道編碼器模塊；
2) 信道編碼器按照上述算法中步驟2的初始分組噴泉碼變 換，加驗(yàn)證碼CRC模塊的描述，對初始分組進(jìn)行分塊，并對這些數(shù)據(jù)塊按上述算法步驟2的初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模塊 的描述和步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC模塊描述的 噴泉碼編碼規(guī)則進(jìn)行編碼； 步驟3.發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
1) 執(zhí)行完信道編碼器模塊后，則進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊；
2) 信道編碼器的輸出暫存在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊中； 步驟4.反饋重傳控制器
1) 執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊后，則進(jìn)入反饋重傳控制器模
塊；
2) 反饋重傳控制器從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，挑選用來發(fā)送的初 始或重傳分組；
3) 反饋重傳控制器可以反饋請求信道編碼器，制造更多的重 傳分組；
步驟5.調(diào)制
1) 執(zhí)行完反饋重傳控制器模塊后，則進(jìn)入調(diào)制模塊；
2) 調(diào)制模塊對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行發(fā)送前調(diào)制。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的接收端的 具體工作步驟是
步驟1.接收數(shù)據(jù)流
接收數(shù)據(jù)流模塊最終由上層運(yùn)用軟件接收； 步驟2.信道解碼器1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)流模塊后，則進(jìn)入信道解碼器模塊；
2) 信道解碼器從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并按上述算法步 驟5的接收端解碼模塊的描述進(jìn)行解碼；
步驟3.接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
1) 執(zhí)行完信道解碼器模塊后，則進(jìn)入接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊；
2) 信道解碼器進(jìn)行解碼后，解碼結(jié)果輸出到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
模塊；
3) 解調(diào)模塊的輸出暫存在接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中； 步驟4.解調(diào)
1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊后，則進(jìn)入解調(diào)模塊；
2) 在接收端解調(diào)模塊對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)；
3) 從接收端到發(fā)送端的傳輸反饋信息在控制信道中完成。 進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的混合式誤
碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征為自適應(yīng)傳輸時(shí)，在每一次重 傳過程中，發(fā)送端可以根據(jù)實(shí)際的信道狀態(tài)信息改變部分的傳輸參 數(shù)，故在每次傳輸過程中包含傳輸參數(shù)的控制信令信息要一并發(fā)送， 可改變的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、參與多合一重傳的分組個(gè)數(shù)，以 及每個(gè)分組中分塊的長度。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的混合式誤 碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征為非自適應(yīng)傳輸時(shí)，傳輸參數(shù) 相對于接收端而言都是預(yù)先已知的，故在每次傳輸過程中包含傳輸參數(shù)的控制信令信息在非自適應(yīng)系統(tǒng)中是不需要被傳輸?shù)摹?br> 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明解決了影響無線通信數(shù)據(jù)的帶寬資 源利用率和數(shù)據(jù)吞吐率等問題， 一個(gè)重傳分組能被用在同一個(gè)接收端 或同一個(gè)數(shù)據(jù)流的多個(gè)初始傳輸分組上，大大提高了反饋重傳機(jī)制 的帶寬利用率，在高誤碼率的無線通信環(huán)境上，此項(xiàng)發(fā)明使信道吞吐 率顯著提高；使用了特殊的噴泉碼設(shè)計(jì)，編解碼復(fù)雜度以異或操作為 主，比其他基于高復(fù)雜度編碼(比如網(wǎng)絡(luò)編碼NETWORK CODING) 的類似技術(shù)要低得多；所使用的特殊的噴泉碼設(shè)計(jì)規(guī)則讓部分解碼成 為可能；新的反饋重傳方法及相關(guān)的噴泉碼設(shè)計(jì)方案，能使無線鏈路 數(shù)據(jù)吞吐率在現(xiàn)有(由HARQ-Chase Combining達(dá)到的)的基礎(chǔ)上最多 提高110%,每個(gè)分組分割的數(shù)據(jù)塊越多，或共享同一個(gè)重傳分組的 初始傳輸分組越多，本方法的效率就越高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 附圖1是傳統(tǒng)的反饋重傳技術(shù)(HARQ Chase Combining)工作 機(jī)制示意附圖2是本發(fā)明算法流程工作步驟方框圖； 附圖3是本發(fā)明以二合一重傳為例的噴泉碼設(shè)置及編碼結(jié)構(gòu)示
意附圖4是本發(fā)明以二合一重傳為例的反饋重傳機(jī)制示意圖；說明書第12/25頁
附圖5是本發(fā)明反饋重傳方法的實(shí)施例之一示意圖； 附圖中標(biāo)號說明
1— 分組分塊；
2— 初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC;
3— 重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC;
4— 分組傳輸；
5— 接收端解碼；
6— 重傳請求？
7—N個(gè)分組正確接收;
101— 發(fā)送數(shù)據(jù)流；
102— 信道編碼器；
103— 發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū);
104— 反饋重傳控制器;
105— 調(diào)制；
201— 接收數(shù)據(jù)流；
202— 信道解碼器；
203— 接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū);
204— 解調(diào)；
具體實(shí)施例方式
請參閱附圖1、 2、 3、 4、 5所示，本發(fā)明在無線通信領(lǐng)域里的高 速數(shù)據(jù)傳輸中，用誤碼反饋重傳方法的工作機(jī)制為當(dāng)一條無線鏈路 的接收端在對一個(gè)數(shù)據(jù)包解碼后仍然檢測到殘存錯(cuò)誤或解碼失敗, 它就會通知發(fā)送端以同樣的編碼重新傳送這個(gè)數(shù)據(jù)包或重新傳送同 一個(gè)編碼的不同部分多次，直到這個(gè)數(shù)據(jù)包的成功解碼或重傳次數(shù)達(dá) 到一個(gè)門限值，接收端會對收到的同一個(gè)數(shù)據(jù)包的不同拷貝或同一個(gè)編碼的不同部分，進(jìn)行軟合并，來完成糾錯(cuò)并且解碼得到正確的原
始數(shù)據(jù)；用差錯(cuò)控制方法包括自動(dòng)重傳請求ARQ方案和分組編碼、 巻積編碼和Turbo碼純粹的前向糾錯(cuò)編碼FEC方案；用混合自動(dòng)重 傳請求HARQ方法，將前向糾錯(cuò)編碼FEC與自動(dòng)重傳請求ARQ方 案相結(jié)合，在自動(dòng)重傳請求ARQ系統(tǒng)中引入前向糾錯(cuò)編碼FEC，用 來糾正傳輸過程中的數(shù)據(jù)差錯(cuò)，其特征在于利用噴泉碼的無比率信 道編碼原理，改進(jìn)無線鏈路中現(xiàn)有混合式誤碼反饋重傳HARQ的方 法及數(shù)據(jù)編碼方式，所述噴泉碼由k個(gè)原始分組通過異或XOR生成2 個(gè)以上數(shù)量的編碼分組.只要收到其中任意k (1+ e )個(gè)編碼分組， 就可以解碼得到這些原始分組；通過發(fā)送端主動(dòng)發(fā)出一定數(shù)量的編碼 分組讓接收端進(jìn)行解碼，用多合一反饋重傳機(jī)制來完成無線鏈路帶 寬利用率，以及系統(tǒng)級的端到端數(shù)據(jù)傳輸延遲及吞吐率，該反饋重傳 方法的具體算法流程的工作步驟是 步驟l.分組分塊l
1) 設(shè)定至少二個(gè)的參與多合一的分組數(shù)目N，為同一個(gè)數(shù)據(jù)流
上的N個(gè)數(shù)據(jù)包；
2) 輸入N個(gè)分組信號，傳遞到分組分塊1模塊，將每個(gè)分組 分成M個(gè)數(shù)據(jù)塊；
步驟2.初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC2
1)執(zhí)行完分組分塊1模塊后，則進(jìn)入初始分組噴泉碼變換， 加驗(yàn)證碼CRC 2模塊；2) 通過一個(gè)獨(dú)特的噴泉碼系列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼.并將 提供多合一的重傳分組，為至少一個(gè)以上分組進(jìn)行編碼，該噴泉碼系 列包括N個(gè)向量，每個(gè)向量有N個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量的編 碼方法是將N個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的元素為1的數(shù)據(jù)塊互相異或XOR， 產(chǎn)生N個(gè)新數(shù)據(jù)塊；
3) 每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，M為每個(gè)分組的 數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)；
4) 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；
5) 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù) 塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)；
6) 為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼； 步驟3.重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 3
1) 執(zhí)行完初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC2模塊后， 則進(jìn)入重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 3模塊；
2) 對于準(zhǔn)備用來做二合一的重傳分組的編碼，使用相同的編 碼方法，用不同的向量設(shè)計(jì)規(guī)則，完成重傳分組；
3) 用于反饋重轉(zhuǎn)分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須 倆倆線性不相關(guān)；
4) 編碼后同一個(gè)重傳分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須異或XOR來 自所有N個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊至少是 一個(gè)以上；5) 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊參與異或XOR 的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊遞減，來自第二個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊遞增，依此類推來自第三，第四一直到第N-1和第N個(gè)原始分組 的數(shù)據(jù)塊數(shù)的安排使用相同規(guī)則；
6) 為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼； 步驟4.分組傳輸4
1) 執(zhí)行完重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC3模塊后，則 進(jìn)入分組傳輸4模塊；
2) 編碼后的初始傳輸分組直接用于發(fā)送，；
3) 編碼后的重傳分組在收到接收端重傳請求后發(fā)送，在每個(gè) 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊后附上的驗(yàn)證碼，可供接收端辨別哪個(gè)編碼后的數(shù)據(jù) 塊含有誤碼；
步驟5.接收端解碼5
1)執(zhí)行完分組傳輸4模塊后，則進(jìn)入接收端解碼5模塊；
2) 接收端綜合利用接收到的，來自于N個(gè)初始傳輸分組的數(shù)據(jù) 塊進(jìn)行解碼；
3) 解碼的方法是通過這些接收到數(shù)據(jù)塊之間的異或?qū)⒃紨?shù) 據(jù)塊一個(gè)一個(gè)地分離出來；
4) 只要接收到的沒有誤碼數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)大于或等于初始傳輸 分組的數(shù)據(jù)塊總數(shù)(NXM)，屬于這些初始傳輸分組的全部數(shù)據(jù)塊就 能被成功解碼；步驟6.重傳請求？ 6
1 )執(zhí)行完接收端解碼5模塊后，則進(jìn)入判斷重傳請求6模塊;
2) 如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù) 塊，則接收端可以請求發(fā)送端發(fā)送下一個(gè)重傳分組，這個(gè)新的重傳分 組需要反饋到上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 3模 塊；
3) 執(zhí)行上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 3 模塊，進(jìn)行從新編碼；
4) 如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù) 塊，則部分?jǐn)?shù)據(jù)塊還是可以被分離出來成功解碼；
步驟7. N個(gè)分組正確接收7
如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊可以保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊，則 進(jìn)入N個(gè)分組正確接收7模塊。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的獨(dú)特的 噴泉碼系列的編碼規(guī)則為實(shí)現(xiàn)一個(gè)對應(yīng)于兩個(gè)初始傳輸分組的二合 一的反饋重傳，每一個(gè)分組被分成5個(gè)數(shù)據(jù)塊，總共10個(gè)數(shù)據(jù)塊 Sl..SlO， 這個(gè)噴泉碼系列包括了 N=10個(gè)向量K1…K10， 每個(gè)向 量有10個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量Ki的的編碼方法是將S1..S10 這10個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的Ki元素為1的數(shù)據(jù)塊互相異或XOR,以這樣 的方式，從10個(gè)向量可以產(chǎn)生10個(gè)的新數(shù)據(jù)塊El..ElO， N個(gè)向量 K1…KN的設(shè)計(jì)規(guī)則是
26a. 每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，為每個(gè)分組的數(shù) 據(jù)塊個(gè)數(shù)；
b. 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；
c. 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù) 塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)，在二合一的反饋重傳中El=Sl,E2=SlXOR S2，以次類推。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的反饋重傳 分組為5個(gè)數(shù)據(jù)塊，相對應(yīng)的需要5個(gè)向量K11…K15,這5個(gè)用于 二合一重傳分組的向量的設(shè)計(jì)規(guī)則是
a. 用于反饋重傳分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須 倆倆線性不相關(guān)；
b. 編碼后同一個(gè)重傳的分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須包含參與 異或XOR的來自兩個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊至少是一個(gè)以上；
c. 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊所包含參與異 或XOR的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊為遞減，來自第二個(gè)原始分 組的數(shù)據(jù)塊為遞增。
請參閱附圖5所示，進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋 重傳方法的發(fā)送端的具體工作步驟是-步驟1.發(fā)送數(shù)據(jù)流101
發(fā)送數(shù)據(jù)101模塊的輸出來自上層待發(fā)送的數(shù)據(jù)流步驟2.信道編碼器102
1)執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)流101模塊后，則進(jìn)入信道編碼器102
模塊；
2)信道編碼器按照上述算法中步驟2的初始分組噴泉碼變換， 加驗(yàn)證碼CRC 2模塊的描述，對初始分組進(jìn)行分塊，并對這些數(shù)據(jù)塊 按上述算法步驟2的初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 2模塊的 描述和步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC 3模塊描述的 噴泉碼編碼規(guī)則進(jìn)行編碼；
步驟3.發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)103
1) 執(zhí)行完信道編碼器102模塊后，則進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 103模塊；
2) 信道編碼器102的輸出暫存在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)103模塊中； 步驟4.反饋重傳控制器104
1) 執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)103模塊后，則進(jìn)入反饋重傳控 制器104模塊；
2) 反饋重傳控制器104從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)103中，挑選用來 發(fā)送的初始或重傳分組；
3) 反饋重傳控制器104可以反饋請求信道編碼器102，制造 更多的重傳分組；
步驟5.調(diào)制105
1)執(zhí)行完反饋重傳控制器104模塊后，則進(jìn)入調(diào)制105模塊；2)調(diào)制105模塊對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行發(fā)送前調(diào)制。 進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的接收端的
具體工作步驟是
步驟l.接收數(shù)據(jù)流201
接收數(shù)據(jù)流201模塊最終由上層運(yùn)用軟件接收； 步驟2.信道解碼器202
1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)流201模塊后，則進(jìn)入信道解碼202模塊;
2) 信道解碼器202從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)203讀取數(shù)據(jù)，并按上 述算法步驟5的接收端解碼5模塊的描述進(jìn)行解碼；
步驟3.接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)203
1) 執(zhí)行完信道解碼器202模塊后，則進(jìn)入接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 203模塊；
2) 信道解碼器202進(jìn)行解碼后，解碼結(jié)果輸出到接收數(shù)據(jù)緩 沖區(qū)203模塊；
3) 解調(diào)204 ^莫塊的輸出暫存在接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)203中； 步驟4.解調(diào)204
1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)203模塊后，則進(jìn)入解調(diào)204模塊;
2) 在接收端解調(diào)204模塊對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)；
3) 從接收端到發(fā)送端的傳輸反饋信息在控制信道中完成。 進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的混合式誤
碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征為自適應(yīng)傳輸時(shí)，在每一次重傳過程中，發(fā)送端可以根據(jù)實(shí)際的信道狀態(tài)信息改變部分的傳輸參 數(shù)，故在每次傳輸過程中包含傳輸參數(shù)的控制信令信息要一并發(fā)送， 可改變的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、參與多合一重傳的分組個(gè)數(shù)，以 及每個(gè)分組中分塊的長度。
進(jìn)一步的，所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的混合式
誤碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征為非自適應(yīng)傳輸時(shí)，傳輸參 數(shù)相對于接收端而言都是預(yù)先已知的，故在每次傳輸過程中包含傳輸 參數(shù)的控制信令信息在非自適應(yīng)系統(tǒng)中是不需要被傳輸?shù)摹?本發(fā)明的方法步驟具體描述
圖2展示了基于此項(xiàng)發(fā)明的算法流程圖.如圖2所示，給定任意的 參與多合一的分組數(shù)目N(比如同一個(gè)數(shù)據(jù)流上的N個(gè)數(shù)據(jù)包)，此項(xiàng) 發(fā)明中提出基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法的步驟如下
1) .將每個(gè)分組分成M個(gè)數(shù)據(jù)塊；
2) .通過一個(gè)獨(dú)特的噴泉碼系列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼.并將 提供多(N)合一的重傳分組(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行編碼.圖3展示了本發(fā) 明所使用的獨(dú)特的噴泉碼系列.如圖3所示，如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)對應(yīng)于 兩個(gè)初始傳輸分組的二合一的反饋重傳，每一個(gè)分組被分成5個(gè)數(shù) 據(jù)±央，總共10個(gè)數(shù)據(jù)塊(SI..SIO).這個(gè)噴泉碼系列包括了 N (N=10) 個(gè)向量K1…K10.每個(gè)向量有10個(gè)元素(element).對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向 量Ki的的編碼方法是將S1..S10這10個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的Ki元素為1 的數(shù)據(jù)塊互相異或(XOR),以這樣的方式，從10個(gè)向量可以產(chǎn)生10個(gè)的新數(shù)據(jù)塊E1..E10. N個(gè)向量K1…KN的設(shè)計(jì)規(guī)則是
a. 每個(gè)向量由M (每個(gè)分組的數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù))個(gè)值為0或1的元素 組成；
b. 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；
c. 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含(XOR)的原始數(shù)據(jù)塊的 數(shù)目遞增，如El-Sl,E2-SlXORS2，以次類推；
3).另外，對于準(zhǔn)備用來做二合一的重傳分組的編碼，使用相同 的編碼方法，用不同的向量設(shè)計(jì)規(guī)則；
如圖3所示，如果需要一個(gè)用來做反饋重傳的分組(5個(gè)數(shù)據(jù)塊), 相對應(yīng)的需要5個(gè)向量K11…K15.,這5個(gè)用于重傳分組的向量的設(shè) 計(jì)規(guī)則(以二合一重傳為例)是
a. 用于反饋重轉(zhuǎn)分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須倆 倆線性不相關(guān)；
b. 編碼后同一個(gè)重傳的分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須包含(參與 XOR的)來自兩個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊.來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊至 少是一個(gè)可以是多個(gè)；
c. 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊所包含(參與XOR 的)來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊遞減，來自第二個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊遞增；
4).編碼后的初始傳輸分組直接用于發(fā)送，編碼后的重傳分組在 收到接收端重傳請求后發(fā)送(見圖4);為了便于接收端辨別哪個(gè)編碼后的數(shù)據(jù)塊含有誤碼，可在每個(gè)
所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊后付上驗(yàn)證碼Cyclic Redundancy Check (CRC);
5).接收端綜合利用接收到的，來自于兩個(gè)初始傳輸分組和第一 個(gè)重傳分組的數(shù)據(jù)塊嘗試進(jìn)行解碼；
解碼的方法是通過這些接收到數(shù)據(jù)塊之伺的異或?qū)⒃紨?shù)據(jù)塊 一個(gè)一個(gè)地分離出來(見圖4).
由于這些噴泉碼向量的特殊設(shè)計(jì)規(guī)則，只要接收到的沒有誤碼 數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)大于或等于初始傳輸分組的數(shù)據(jù)塊總數(shù)(NXM)，屬于 這些初始傳輸分組的全部數(shù)據(jù)塊就能被成功解碼(或分離).如果接 受到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊.接收端可以 請求發(fā)送端發(fā)送下一個(gè)重傳分組.這個(gè)新的重傳分組需要按步驟3進(jìn) 行從新編碼.如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部 數(shù)據(jù)塊，部分?jǐn)?shù)據(jù)塊還是可以被分離出來成功解碼，比如圖四中從 El , E2 ，和E3就可以直接分離出SI ， S2 ,和S3 。
實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)新的反饋重傳方法及相關(guān)的噴泉碼設(shè)計(jì)方案能使 無線鏈路數(shù)據(jù)吞吐率在現(xiàn)有(由HARQ-Chase Combining達(dá)到的)的基 礎(chǔ)上最多提高110%.每個(gè)分組分割的數(shù)據(jù)塊越多，或共享同一個(gè)重 傳分組的初始傳輸分組越多，這個(gè)方法的效率就越高.在信號質(zhì)量越 差的情況下提高效果越明顯。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)綜述
1 ) 一個(gè)重傳分組能被用在同一個(gè)接收端或同一個(gè)數(shù)據(jù)流的多個(gè)初始傳輸分組上，大大提高了反饋重傳機(jī)制的帶寬利用率.在高誤碼率 的無線通信環(huán)境上，此項(xiàng)發(fā)明使信道吞吐率顯著提高.
2) 使用了特殊的噴泉碼設(shè)計(jì)，編解碼復(fù)雜度O(Kln(K))(異或操作 為主)比其他基于高復(fù)雜度編碼(比如網(wǎng)絡(luò)編碼NETWORK CODING)的類似技術(shù)要低得多.
3) 所使用的特殊的噴泉碼設(shè)計(jì)規(guī)則讓部分解碼成為可能.這意味 著一個(gè)分組內(nèi)包含多個(gè)原始數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)塊出錯(cuò)的情況下，同一分 組的其他包含少量原始數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)塊仍可以自行解碼(參見圖3中 SI, S2， S3的解碼過程).實(shí)際運(yùn)用中可以把一個(gè)分組的數(shù)據(jù)塊按重要 性排列.這樣保證了重要數(shù)據(jù)的解碼可以先行進(jìn)行(無需等到接收端 收到足夠的數(shù)據(jù)塊(NXM個(gè)).
本發(fā)明實(shí)施例之一
圖5描述了此項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，包括在一個(gè)無線發(fā)送端和接 收端的主要功能模塊.這些模塊的說明如下
101發(fā)送數(shù)據(jù)流輸出來自上層待發(fā)送的數(shù)據(jù)流；
102信道編碼器按照上述算法步驟2的描述對初始分組進(jìn)行分塊, 并對這些數(shù)據(jù)塊按商述算法步驟2和3描述的噴泉碼編碼規(guī)則進(jìn)行編 碼；102信道編碼器的輸出暫存在103發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；
104反饋重傳控制器從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中挑選用來發(fā)送的初始或 重傳分組.它還可以請求102信道編碼器制造更多的重傳分組；
105調(diào)制模塊對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行發(fā)送前調(diào)制。在接收端204解調(diào)模塊對接收到的信號進(jìn)行解調(diào).204解調(diào)模塊的 輸出暫存在203接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；
202信道解碼器從203接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)并按上述算法步 驟5的描述嘗試進(jìn)行解碼，解碼結(jié)果輸出到201接收數(shù)據(jù)流最終由上 層運(yùn)用軟件接收； 注從接收端到發(fā)送端的傳輸反饋信息的控制信道在圖5中省略. 本發(fā)明能被運(yùn)用的產(chǎn)品范圍
本發(fā)明在無線通信中具有廣泛的用途.作為一個(gè)新的高效率低 復(fù)雜度的反饋重傳技術(shù)，它可以被用在無線點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(wireless peer-to-peer networks)或無線中繼上(wireless relay)提供中繼間的鏈 路層糾錯(cuò)功能.它還可以被用在3G (如UMTS, HSPA)和4G (如 WiMAX, LTE)移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站和終端中作為下行和上行鏈路的 誤碼反饋重傳機(jī)制.
現(xiàn)有的(或類似的)技術(shù)簡介
噴泉碼(Fountain code)是一種新穎的無比率(rateless)信道編碼 技術(shù)，噴泉碼可以由k個(gè)原始分組通過異或生成任意數(shù)量的編碼分 組.而只要收到其中任意k (1+ e )個(gè)編碼分組就可以解碼得到這 些原始分組.噴泉碼通常被用作前向糾錯(cuò)碼的一種并用在非實(shí)時(shí)(或 對時(shí)延具有高忍耐性)的應(yīng)用/場合中，通過發(fā)送端主動(dòng)發(fā)出大量的編 碼分組讓接收端提高解碼概率，具有取代反饋重傳的作用.但在單用 戶(或單個(gè)接收端的情況下)，這樣的運(yùn)用導(dǎo)致了大量冗余分組的傳輸，并沒有帶來帶寬利用率的提高。
類似的方法也可以用網(wǎng)絡(luò)編碼(Network Coding)來實(shí)現(xiàn)，與噴泉 碼相似，網(wǎng)絡(luò)編碼也可以用來對不同分組進(jìn)行線性疊加.網(wǎng)絡(luò)編碼比 噴泉碼具有更大的系數(shù)空間從而具有更高的解碼效率，但相應(yīng)的網(wǎng) 絡(luò)編解碼的復(fù)雜度o(k)比噴泉碼的編解碼復(fù)雜度O(Kln(K))高得多 (K是參與編解碼得數(shù)據(jù)分組或數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù))。
權(quán)利要求
1.一種基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法，在無線通信領(lǐng)域里的高速數(shù)據(jù)傳輸中，用誤碼反饋重傳方法的工作機(jī)制為當(dāng)一條無線鏈路的接收端在對一個(gè)數(shù)據(jù)包解碼后仍然檢測到殘存錯(cuò)誤或解碼失敗，它就會通知發(fā)送端以同樣的編碼重新傳送這個(gè)數(shù)據(jù)包或重新傳送同一個(gè)編碼的不同部分多次，直到這個(gè)數(shù)據(jù)包的成功解碼或重傳次數(shù)達(dá)到一個(gè)門限值，接收端會對收到的同一個(gè)數(shù)據(jù)包的不同拷貝或同一個(gè)編碼的不同部分，進(jìn)行軟合并，來完成糾錯(cuò)并且解碼得到正確的原始數(shù)據(jù)；用差錯(cuò)控制方法包括自動(dòng)重傳請求ARQ方案和分組編碼、卷積編碼和Turbo碼純粹的前向糾錯(cuò)編碼FEC方案；用混合自動(dòng)重傳請求HARQ方法，將前向糾錯(cuò)編碼FEC與自動(dòng)重傳請求ARQ方案相結(jié)合，在自動(dòng)重傳請求ARQ系統(tǒng)中引入前向糾錯(cuò)編碼FEC，用來糾正傳輸過程中的數(shù)據(jù)差錯(cuò)，其特征在于利用噴泉碼的無比率信道編碼原理，改進(jìn)無線鏈路中現(xiàn)有混合式誤碼反饋重傳HARQ的方法及數(shù)據(jù)編碼方式，所述噴泉碼由k個(gè)原始分組通過異或XOR生成2個(gè)以上數(shù)量的編碼分組.只要收到其中任意k(1+ε)個(gè)編碼分組，就可以解碼得到這些原始分組；通過發(fā)送端主動(dòng)發(fā)出至少三組以上的編碼分組讓接收端進(jìn)行解碼，用多合一反饋重傳機(jī)制來完成無線鏈路帶寬利用率，以及系統(tǒng)級的端到端數(shù)據(jù)傳輸延遲及吞吐率，該反饋重傳方法的具體算法流程的工作步驟是步驟1.分組分塊(1)1)設(shè)定至少二個(gè)的參與多合一的分組數(shù)目N，為同一個(gè)數(shù)據(jù)流上的N個(gè)數(shù)據(jù)包；2)輸入N個(gè)分組信號，傳遞到分組分塊(1)模塊，將每個(gè)分組分成M個(gè)數(shù)據(jù)塊；步驟2.初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(2)1)執(zhí)行完分組分塊(1)模塊后，則進(jìn)入初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(2)模塊；2)通過一個(gè)獨(dú)特的噴泉碼系列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼.并將提供多合一的重傳分組，為至少一個(gè)以上分組進(jìn)行編碼，該噴泉碼系列包括N個(gè)向量，每個(gè)向量有N個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量的編碼方法是將N個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的元素為1的數(shù)據(jù)塊互相異或XOR，產(chǎn)生N個(gè)新數(shù)據(jù)塊；3)每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，M為每個(gè)分組的數(shù)據(jù)塊個(gè)數(shù)；4)倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；5)編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù)塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)；6)為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼；步驟3.重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(3)1)執(zhí)行完初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(2)模塊后，則進(jìn)入重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(3)模塊；2)對于準(zhǔn)備用來做二合一的重傳分組的編碼，使用相同的編碼方法，用不同的向量設(shè)計(jì)規(guī)則，完成重傳分組；3)用于反饋重轉(zhuǎn)分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須倆倆線性不相關(guān)；4)編碼后同一個(gè)重傳分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須異或XOR來自所有N個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊至少是一個(gè)以上；5)重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊參與異或XOR的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊遞減，來自第二個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊遞增，依此類推來自第三，第四一直到第N-1和第N個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊數(shù)的安排使用相同規(guī)則；6)為每個(gè)經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)塊加驗(yàn)證碼；步驟4.分組傳輸(4)1)執(zhí)行完重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(3)模塊后，則進(jìn)入分組傳輸(4)模塊；2)編碼后的初始傳輸分組直接用于發(fā)送，；3)編碼后的重傳分組在收到接收端重傳請求后發(fā)送，在每個(gè)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊后附上的驗(yàn)證碼，可供接收端辨別哪個(gè)編碼后的數(shù)據(jù)塊含有誤碼；步驟5.接收端解碼(5)1)執(zhí)行完分組傳輸(4)模塊后，則進(jìn)入接收端解碼(5)模塊；2)接收端綜合利用接收到的，來自于N個(gè)初始傳輸分組的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解碼；3)解碼的方法是通過這些接收到數(shù)據(jù)塊之間的異或?qū)⒃紨?shù)據(jù)塊一個(gè)一個(gè)地分離出來；4)只要接收到的沒有誤碼數(shù)據(jù)塊的個(gè)數(shù)大于或等于初始傳輸分組的數(shù)據(jù)塊總數(shù)(N×M)，屬于這些初始傳輸分組的全部數(shù)據(jù)塊就能被成功解碼；步驟6.重傳請求？(6)1)執(zhí)行完接收端解碼(5)模塊后，則進(jìn)入判斷重傳請求(6)模塊；2)如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊，則接收端可以請求發(fā)送端發(fā)送下一個(gè)重傳分組，這個(gè)新的重傳分組需要反饋到上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(3)模塊；3)執(zhí)行上述步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC(3)模塊，進(jìn)行從新編碼；4)如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊不足于保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊，則部分?jǐn)?shù)據(jù)塊還是可以被分離出來成功解碼；步驟7.N個(gè)分組正確接收(7)如果接收到的無誤碼數(shù)據(jù)塊可以保證成功解碼全部數(shù)據(jù)塊，則進(jìn)入N個(gè)分組正確接收(7)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法， 其特征在于所述的獨(dú)特的噴泉碼系列的編碼規(guī)則為實(shí)現(xiàn)一個(gè)對應(yīng)于 兩個(gè)初始傳輸分組的二合一的反饋重傳，每一個(gè)分組被分成5個(gè)數(shù) 據(jù)塊，總共IO個(gè)數(shù)據(jù)塊SI..SIO，這個(gè)噴泉碼系列包括了N-IO個(gè)向 量K1…K10， 每個(gè)向量有10個(gè)元素，對應(yīng)每個(gè)噴泉碼向量Ki的 的編碼方法是將S1..S10這10個(gè)數(shù)據(jù)塊中對應(yīng)的Ki元素為1的數(shù)據(jù) 塊互相異或XOR,以這樣的方式，從10個(gè)向量可以產(chǎn)生10個(gè)的新數(shù) 據(jù)塊El..ElO， N個(gè)向量K1…KN的設(shè)計(jì)規(guī)則是a. 每個(gè)向量由M個(gè)值為0或1的元素組成，為每個(gè)分組的數(shù) 據(jù)塊個(gè)數(shù)；b. 倆倆向量之間必須線性不相關(guān)；c. 編碼后同一個(gè)分組內(nèi)的數(shù)據(jù)塊所包含異或XOR的原始數(shù)據(jù) 塊的數(shù)目為遞增數(shù)據(jù)，在二合一的反饋重傳中E1=S1,E2=S1X0R S2,以次類推。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳友法， 其特征在于所述的反饋重傳分組為5個(gè)'數(shù)據(jù)塊，相對應(yīng)的需要5個(gè) 向量K11…K15，這5個(gè)用于二合一重傳分組的向量的設(shè)計(jì)規(guī)則是a. 用于反饋重傳分組編碼和用于原始分組編碼向量之間必須 倆倆線性不相關(guān)；b. 編碼后同一個(gè)重傳的分組內(nèi)的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊必須包含參與 異或XOR的來自兩個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊，來自每個(gè)原始分組的數(shù)據(jù) 塊至少是一個(gè)以上；c. 重傳分組的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊到最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊所包含參與異 或XOR的來自第一個(gè)原始分組的數(shù)據(jù)塊為遞減，來自第二個(gè)原始分 組的數(shù)據(jù)塊為遞增。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法， 其特征在于所述的發(fā)送端的具體工作步驟是-步驟l.發(fā)送數(shù)據(jù)流(101)發(fā)送數(shù)據(jù)流(101)模塊的輸出來自上層待發(fā)送的數(shù)據(jù)流； 步驟2.信道編碼器(102)1)執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)流(101)模塊后，則進(jìn)入信道編碼器(102)模塊；2)信道編碼器按照上述算法中步驟2的初始分組噴泉碼變換, 加驗(yàn)證碼CRC (2)模塊的描述，對初始分組進(jìn)行分塊，并對這些數(shù) 據(jù)塊按上述算法步驟2的初始分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC (2) 模塊的描述和步驟3的重傳分組噴泉碼變換，加驗(yàn)證碼CRC (3)模 塊描述的噴泉碼編碼規(guī)則進(jìn)行編碼； 步驟3.發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(103)1) 執(zhí)行完信道編碼器(102)模塊后，則進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(103)模塊；2) 信道編碼器(102)的輸出暫存在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(103) 模塊中；步驟4.反饋重傳控制器(104)1) 執(zhí)行完發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(103)模塊后，則進(jìn)入反饋重傳 控制器(104)模塊；2) 反饋重傳控制器(104)從發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(103)中，挑 選用來發(fā)送的初始或重傳分組；3) 反饋重傳控制器(104)可以反饋請求信道編碼器(102), 制造更多的重傳分組；步驟5.調(diào)制(105)1) 執(zhí)行完反饋重傳控制器(104)模塊后，則進(jìn)入調(diào)制(105)模塊；2) 調(diào)制(105)模塊對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行發(fā)送前調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法， 其特征在于所述的接收端的具體工作步驟是 步驟l.接收數(shù)據(jù)流(201)接收數(shù)據(jù)流(201)模塊最終由上層運(yùn)用軟件接收； 步驟2.信道解碼器(202)1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)流(201)模塊后，則進(jìn)入信道解碼器(202)模塊；2) 信道解碼器(202)從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(203)讀取數(shù)據(jù)， 并按上述算法步驟5的接收端解碼(5)模塊的描述進(jìn)行解碼；步驟3.接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(203)1) 執(zhí)行完信道解碼器(202)模塊后，則進(jìn)入接收數(shù)據(jù)緩沖 區(qū)(203)模塊；2) 信道解碼器(202)進(jìn)行解碼后，解碼結(jié)果輸出到接收數(shù)據(jù) 緩沖區(qū)(203)模塊；3) 解調(diào)(204)模塊的輸出暫存在接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(203)中； 步驟4.解調(diào)(204)1) 執(zhí)行完接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(203)模塊后，則進(jìn)入解調(diào)(204)模塊；2) 在接收端解調(diào)(204)模塊對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)；3) 從接收端到發(fā)送端的傳輸反饋信息在控制信道中完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法，其特征在于所述的混合式誤碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征 為自適應(yīng)傳輸時(shí)，在每一次重傳過程中，發(fā)送端可以根據(jù)實(shí)際的信道 狀態(tài)信息改變部分的傳輸參數(shù)，故在每次傳輸過程中包含傳輸參數(shù)的 控制信令信息要一并發(fā)送，可改變的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、參與多 合一重傳的分組個(gè)數(shù)，以及每個(gè)分組中分塊的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法， 其特征在于所述的混合式誤碼反饋重傳HARQ重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征 為非自適應(yīng)傳輸時(shí)，傳輸參數(shù)相對于接收端而言都是預(yù)先已知的，故 在每次傳輸過程中包含傳輸參數(shù)的控制信令信息在非自適應(yīng)系統(tǒng)中 是不需要被傳輸?shù)摹?br> 全文摘要
一種涉及無線電電子學(xué)與電信技術(shù)的信息技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種在無線通信領(lǐng)域里的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線增強(qiáng)技術(shù)的集合，主要應(yīng)用于通用移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線信道數(shù)據(jù)傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基于噴泉碼的多合一反饋重傳方法；該方法利用噴泉碼的無比率信道編碼原理，改進(jìn)無線鏈路中現(xiàn)有混合式誤碼反饋重傳HARQ的方法及數(shù)據(jù)編碼方式，主要解決如何利用獨(dú)特的噴泉碼系列，對每個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼、解碼的算法流程等有關(guān)技術(shù)問題；本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的反饋重傳方法及相關(guān)的噴泉碼設(shè)計(jì)方案，能使無線鏈路數(shù)據(jù)吞吐率在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上最多提高110％，每個(gè)分組分割的數(shù)據(jù)塊越多，或共享同一個(gè)重傳分組的初始傳輸分組越多，本方法的效率就越高。
文檔編號H04L1/18GK101667904SQ20091020169
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者李卓群 申請人:上海奇微通訊技術(shù)有限公司