一種提高通信系統重傳效率的裝置及方法
2023-12-07 06:42:56
專利名稱：一種提高通信系統重傳效率的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及通信系統傳輸技術領域，尤其涉及一種提高通信系統重傳效率的裝置 及方法。
背景技術：
如圖1所示，在目前的通信系統中，在初始化階段，發射端傳輸給接收端的M個 消息^ j ^ M)先經過信道編碼後，得到M個二進位編碼碼字序列A (1 < j <M)，並 將彡j彡M)緩存在接收端。在傳輸階段，利用M個速率匹配器從M個編碼碼字序列 Dj(l ^ j ^ M)挑選出指定長度的M個比特序列S^l ^ j ^ M)後，直接傳輸給接收端。如圖 2所示接收端將接收來的M個軟比特序列<j<M),經過解速率匹配後得到M個軟編碼 碼字比特序列&(1 <j<M)，將電(1 <y< M)輸入到信道解碼器進行解碼後，得到M個消息 P/l<y<M)。接收端對M個消息^ (IS JS M)進行循環冗餘校驗(CRC)後，反饋校驗結果。 對於沒有成功通過CRC校驗的消息，發射端將重新傳輸該消息對於的編碼碼字序列。這種 自動請求重傳結合前向糾錯編碼的技術被稱為混合自動請求重傳，混合自動請求重傳技術 被廣泛應用在目前的各種通信系統中，以為通信系統提供可靠的物理層鏈路。在目前的通 信系統中，在一條點對點的鏈路上傳輸的多個比特序列都是獨立進行自動請求重傳，即發 射端將接收端沒有準確接收的多個消息對應的編碼碼字序列分別經過速率匹配後直接傳 輸給接收端。這種發射端獨立地重新傳輸多個比特序列的方法，效率較低。
發明內容
針對上述存在的技術問題，本發明的目的是提供一種提高通信系統重傳效率的裝 置及方法，以顯著提高發射端到接收端的重傳效率。為達到上述目的，本發明採用如下的技術方案一種提高通信系統重傳效率的裝置異或編碼器，所述異或編碼器嵌入到通信鏈路的發射端，用於對發射端重傳的多 個比特序列進行逐比特異或編碼，並將異或編碼後得到的組合數據包傳輸給接收端；多數據包檢測器，所述多數據包檢測器嵌入到通信鏈路的接收端，用於從接收端 接收到的組合數據包中檢測出各個重傳的比特序列。所述異或編碼器採用下述公式計算出重傳給接收端的組合數據包 其中，M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目，、n表示比特序列 Sj(l彡j彡M)的第n個比特，cn表示異或編碼器輸出的組合數據包C的第n個比特，並且 l^n^ N，N表示M個異或編碼器輸入序列中最長序列的長度，E表示二進位加法運算。所述多數據包檢測器利用下述公式以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗的軟比特序列&(1 <j< M)為先驗信息，從接收到的組合數據包d中計算出發射端重傳的各
S =Le +LjA表示輸入到上述異或編碼器的比特序列的集合，亡表示本次傳輸時接收端接收 到的組合數據包。所述異或編碼器採用下述公式計算出重傳給接收端的組合數據包 M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目，％表示對第j個比特序列 Sj(l ^ j ^ M)的加權值，該加權值是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答不確認消 息，用％ = 1表示接收端沒有準確譯出發射端傳輸給接收端的第j個消息；用％ = 0表 示接收端準確譯出了發射端傳輸給接收端的第j個消息，s「表示比特序列Sj(l ≤ j ≤M) 的第n個比特，cn表示異或編碼器輸出的組合數據包C的第n個比特，1 < n < N，N表示M 個異或編碼器輸入序列中最長序列的長度，『 ，表示二進位乘法運算，『E』表示二進位加 法運算。所述多數據包檢測器採用下述公式以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗 的軟比特序列&(1 ≤j≤ M)為先驗信息，從接收到的組合數據包^ 中計算出發射端重傳的各
個軟比特序列&(l^SM):
S. =Le +L.j
B表示集合{ai，Qj,…aM}中不等於『0，的元素的索弓|，d表示本次傳輸時 接收端接收到的組合數據包。一種提高通信系統重傳效率的方法A.對發射端重傳的多個比特序列進行逐比特異或編碼，並將異或編碼後得到的組 合數據包傳輸給接收端；B.從接收端接收到的組合數據包中檢測出各個重傳的序列。所述步驟A進一步包括以下子步驟
①計算出各個重傳的二進位序列Sj (1 ^ j ^ M)的長度；②計算出各個重傳的二進位序列Sj(l ^ j ^ M)長度中的最大值N ；③用『0』將長度小於N的二進位序列Sj (1 ^ j ^ M)補齊到長度N，在相應的序列 的頭部或者尾部進行補齊操作；④採用下述公式對各個重傳的二進位序列Sj (1 ^ j ^ M)進行逐位異或運算， M表示重傳的二進位序列的數目，Sj,n表示第j個比特序列Sj(l彡j彡M)的第n 個比特，cn表示經過異或編碼得到的組合數據包C的第n個比特，1 < n < N，N表示M個二 進位序列中最長序列的長度，E表示二進位加法運算；⑤將組合數據包C傳輸給接收端。所述步驟B進一步包括以下子步驟①接收端利用下述公式計算出各個重傳序列 M表示重傳的二進位序列的數目，A表示參與異或編碼的比特序列的集合，d表示 接收端接收到的組合數據包，&(ISJ^M)表示接收端在前次傳輸時保存的第j個解碼失 敗的軟比特序列，&(l^y^M)表示接收端計算得到的發射端在本次重傳時傳輸給接收端 的第j個軟比特序列；②刪除重傳序列之(1S 中補『0，位置上的軟比特；③解速率匹配；④信道解碼。所述步驟A進一步包括以下子步驟①計算出各個二進位序列S」(1 ^ j ^ M)的長度；②計算出各個二進位序列Sj(l ^ j ^ M)長度中的最大值N ；③用『0』將長度小於N的二進位序列S」(1 ^ j ^ M)補齊到長度N，在相應的序列 的頭部或者尾部進行補齊操作；④採用下述公式對各個二進位序列Sj (1 ^ j ^ M)進行逐位加權異或運算 M表示二進位序列的數目，叫表示對第j個比特序列Sj(l彡j彡M)的加權值，該 加權值是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答不確認消息，用= 1表示接收端沒 有準確譯出發射端傳輸給接收端的第j個消息，用= 0表示接收端準確譯出了發射端傳輸給接收端的第j個消息，Sj,n表示第j個比特序列Sj (1 ≤ j ≤ M)的第n個比特，cn表 示經過異或編碼得到的組合數據包C的第n個比特，1 ≤ n ≤ N，N表示M個二進位序列中 最長序列的長度，『 ，表示二進位乘法運算，『E』表示二進位加法運算。⑤將組合數據包C傳輸給接收端。所述步驟B進一步包括以下子步驟①接收端採用下述公式計算出各個重傳序列 M表示重傳的二進位序列的數目，B表示集合{> p…，a J7…a M}中不等於『0』 的元素的索引，。表示接收端接收到的組合數據包，((1 <j< M)表示接收端在前次傳輸時 保存的第j個解碼失敗軟比特序列；^(^JSM)表示接收端計算得到的發射端在本次重 傳時傳輸給接收端的第j個軟比特序列；②刪除重傳序列之中補『0，位置上的軟比特；③解速率匹配；④信道解碼。本發明具有以下優點和積極效果通過異或編碼器可以將發射端重傳給接收端的多個比特序列合併後傳輸，接收端 利用多數據包檢測器從組合數據包中還原出各個重傳的比特序列，從而節省了發射端到接 收端重傳時的資源，進而提高通信系統的重傳效率。
圖1是現有技術中通信系統的發射端信道編碼過程。圖2是現有技術中通信系統的發射端傳輸過程。圖3是本發明中異或編碼器的實現裝置之一。圖4是本發明中異或編碼器的實現裝置之二。圖5是本發明中多數包檢測器的實現裝置之一。圖6是本發明中多數包檢測器的實現裝置之二。
具體實施例方式下面以具體實施例結合附圖對本發明作進一步說明本發明提出的提高通信系統重傳效率的裝置，包括異或編碼器和多數據包檢測 器，異或編碼器嵌入到通信鏈路的發射端，用於對發射端重傳的多個比特序列進行異或編 碼，並將異或編碼後得到的組合數據包傳輸給接收端；多數據包檢測器嵌入到通信鏈路的 接收端，用於從接收端接收到的組合數據包中檢測出各個重傳的比特序列。
實施例1一種提高通信系統重傳效率的裝置，包括異或編碼器和多數據包檢測器，其中異 或編碼器對輸入的各個二進位序列進行逐比特異或運算，並輸出經過異或操作後的組合數 據包；當輸入異或編碼器的各個比特序列的長度不一致時，將各個比特序列用『0』補齊，以 和最長比特序列的長度一致。嵌入到發射端的異或編碼器利用公式(1)，計算出重傳給接收端的組合數據包
MCn=Y/jn(1)
7=1 '公式⑴中，M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目表示比特序列 Sj(l彡j彡M)的第n個比特；cn表示異或編碼器輸出的組合數據包C的第n個比特；並且 l^n^ N，N表示M個異或編碼器輸入序列中最長序列的長度，E表示二進位加法運算，也 就是異或運算。異或編碼器可以採用圖3所示的裝置重傳時，編碼碼字比特序列Dj(l ^ j ^ M)經過速率匹配後得到M個比特序列 Sj (1 ^ j ^ M),將S」(1 ^ j ^ M)進行異或運算後得到組合數據包C，然後將C傳輸給接收端。和圖3所示的異或編碼器對應，多數包檢測器可以採用圖5所示的裝置，用於從接 收到的組合數據包中計算出各個重傳的軟比特序列。重傳時，接收端利用下述公式(2)以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗的 軟比特序列&(1S/SM)為先驗信息，從接收到的組合數據包&中，計算出發射端重傳的各 個軟比特序列式(1^、似)； A表示輸入到上述異或編碼器的比特序列的集合力表示本次傳輸時接收端接收 到的組合數據包。刪除重傳序列之.(1<)<似衝補『0，位置上的軟比特後，對之廠從)進行解速
率匹配和信道解碼。實施例2一種提高通信系統重傳效率的裝置，包括異或編碼器和多數據包檢測器，異或編 碼器對輸入的各個二進位序列進行逐比特加權異或運算，並輸出經過加權異或操作後的組 合數據包；當輸入異或編碼器的各個比特序列的長度不一致時，將各個比特序列用『0』補 齊，以和最長比特序列的長度一致。嵌入到發射端的異或編碼器利用公式(3)，計算出重傳給接收端的組合數據包
公式(3)中，M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目，％表示對第j個比特 序列S^l ^ j ^ M)的加權值，該加權值可以是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答 不確認消息(Negative Acknowledgement,NACK)，即用a」=1表示接收端沒有準確譯出發 射端傳輸給接收端的第j個消息；反之，用= 0表示接收端準確譯出了發射端傳輸給接 收端的第j個消息。8」,11表示比特序列5」(1<_]_<11)的第n個比特。(^表示異或編碼器 輸出的組合數據包C的第n個比特。並且，1 < n < N，N表示M個異或編碼器輸入序列中 最長序列的長度；『 』表示二進位乘法運算，『E』表示二進位加法運算，也就是異或運算。異或編碼器還可以採用圖4所示的裝置重傳時，編碼碼字比特序列Dj(l ^ j ^ M)經過速率匹配後得到M個比特序列 Sj (1 ^ j ^ M),將Sj (1 ^ j ^ M)加權後，再經過異或運算後得到組合數據包C，然後將C傳 輸給接收端。和圖4所示的異或編碼器對應，多數包檢測器可以採用圖6所示的裝置，用於從接 收到的組合數據包中計算出各個重傳的軟比特序列。重傳時，接收端利用下述公式(4)以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗的 軟比特序列&(1 ^ j < M)為先驗信息，從接收到的組合數據包d中，計算出發射端重傳的各
個軟比特序列& M); B表示集合{ai，…，Qj, aM}中不等於『0』的元素的索引力表示本次傳輸 時，接收端接收到的組合數據包。刪除重傳序列式,(1^、似)中補『0，位置上的軟比特後，對毛(l^SM)進行解速
率匹配和信道解碼。本發明還提供了一種提高通信系統重傳效率的方法，具體方法如下實施例3一種提高通信系統重傳效率的方法，該方法在發射端對各個重傳的二進位序列進 行異或編碼，在接收端再從組合數據包中檢測出各個重傳的序列。具體方法如下在發射端步驟1.計算出各個重傳的二進位序列Sj(l ^ j ^ M)的長度；步驟2.計算出各個重傳的二進位序列長度中的最大值N;步驟3.用『0』將長度小於N的二進位序列Sj(l彡j彡M)補齊到長度N，可以在
10相應的序列的頭部或者尾部進行補齊操作；步驟4.對各個重傳的二進位序列Sj (1 ^ j ^ M)進行逐位異或運算，方法如公式 (5)所示； 步驟5.將組合數據包C傳輸給接收端。在本實施例的上述步驟中，M表示重傳的二進位序列的數目；Sj,n表示第j個比特 序列S「1 ^ j ^ M)的第n個比特；cn表示經過異或編碼得到的組合數據包C的第n個比 特；並且1 < n < N，N表示M個二進位序列中最長序列的長度，E表示二進位加法運算，也 就是異或運算。在接收端步驟1.接收端利用公式(6)檢測出各個重傳序列 步驟2.刪除重傳序列&J、M)中補『0』位置上的軟比特；步驟3.解速率匹配；步驟4.信道解碼。在本實施例的上述步驟中，M表示重傳的二進位序列的數目；A表示參與異或編碼 的比特序列的集合f表示接收端接收到的組合數據包；&(l^y^M)表示接收端在前次傳 輸時保存的第j個解碼失敗的軟比特序列；&(1S/SM)表示接收端計算得到的發射端在
本次重傳時傳輸給接收端的第j個軟比特序列。實施例4—種提高通信系統重傳效率的方法，該方法在發射端對各個二進位序列進行加權 異或編碼，在接收端再從組合數據包中檢測出各個重傳的序列。具體方法如下在發射端步驟1.計算出各個二進位序列Sj(l ^ j ^ M)的長度；步驟2.計算出各個二進位序列3」(1<長度中的最大值N;步驟3.用『0，將長度小於N的二進位序列Sj(l彡j彡M)補齊到長度N，可以在 相應的序列的頭部或者尾部進行補齊操作；步驟4.對各個二進位序列進行逐位加權異或運算，方法如公式(7) 所示；
步驟5.將組合數據包C傳輸給接收端。在本實施例的上述步驟中，M表示二進位序列的數目。a j表示對第j個比特序列 Sj(l ^ j ^ M)的加權值，該加權值可以是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答不確認 消息(Negative Acknowledgement,NACK)，即用a」=1表示接收端沒有準確譯出發射端傳 輸給接收端的第j個消息；反之，用= 0表示接收端準確譯出了發射端傳輸給接收端的 第j個消息。n表示第j個比特序列Sj (1 ^ j ^ M)的第n個比特。cn表示經過異或編 碼得到的組合數據包C的第n個比特，並且，1 < n ^ N，N表示M個二進位序列中最長序列 的長度。『 ，表示二進位乘法運算，『E』表示二進位加法運算，也就是異或運算。在接收端步驟1.接收端利用公式(8)恢復出各個重傳序列
(8)
S ■ = Le + L.
j j J步驟2.刪除重傳序列y、M)中補『0』位置上的軟比特；步驟3.解速率匹配；步驟4.信道解碼。在本實施例的上述步驟中，M表示重傳的二進位序列的數目；B表示集合{>」 ， aj,…aM}中不等於『0，的元素的索引《表示接收端接收到的組合數據包；！^^^；、^) 表示接收端在前次傳輸時保存的第j個解碼失敗的軟比特序列；&(IS J、M)表示接收端 計算得到的發射端在本次重傳時傳輸給接收端的第j個軟比特序列。
權利要求
一種提高通信系統重傳效率的裝置，其特徵在於，包括異或編碼器，所述異或編碼器嵌入到通信鏈路的發射端，用於對發射端重傳的多個比特序列進行逐比特異或編碼，並將異或編碼後得到的組合數據包傳輸給接收端；多數據包檢測器，所述多數據包檢測器嵌入到通信鏈路的接收端，用於從接收端接收到的組合數據包中檢測出各個重傳的比特序列。
2.根據權利要求1所述的提高通信系統重傳效率的裝置，其特徵在於所述異或編碼器採用下述公式計算出重傳給接收端的組合數據包 其中，M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目，Sj,n表示比特序列Sj(l≤j≤M) 的第n個比特，cn表示異或編碼器輸出的組合數據包C的第n個比特，並且1≤n≤N，N表 示M個異或編碼器輸入序列中最長序列的長度，E表示二進位加法運算。
3.根據權利要求1或2所述的提高通信系統重傳效率的裝置，其特徵在於所述多數據包檢測器利用下述公式以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗的軟 比特序列&(1 ≤ j ≤ M)為先驗信息，從接收到的組合數據包d中計算出發射端重傳的各個軟 比特序列之(1≤j≤M) A表示輸入到上述異或編碼器的比特序列的集合，d表示本次傳輸時，接收端接收到的 組合數據包。
4.根據權利要求1所述的提高通信系統重傳效率的裝置，其特徵在於所述異或編碼器採用下述公式計算出重傳給接收端的組合數據包 M表示輸入到異或編碼器的比特序列的數目，a」表示對第j個比特序列Sj (1≤j≤M) 的加權值，該加權值是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答不確認消息，用ai = 1表 示接收端沒有準確譯出發射端傳輸給接收端的第j個消息；用= 0表示接收端準確譯 出了發射端傳輸給接收端的第j個消息，Sj,n表示比特序列Sj(l≤j≤M)的第n個比特， cn表示異或編碼器輸出的組合數據包C的第n個比特，1 ≤n≤N，N表示M個異或編碼器 輸入序列中最長序列的長度，『 表示二進位乘法運算，『∑』表示二進位加法運算。
5.根據權利要求1或4所述的提高通信系統重傳效率的裝置，其特徵在於所述多數據包檢測器採用下述公式以接收端在前次傳輸時保存的各個解碼失敗的軟 比特序列Lj(1 ≤ j ≤ M)為先驗信息，從接收到的組合數據包6中計算出發射端重傳的各個軟 比特序列Sj(1≤j≤M): B表示集合…，Qj,…αΜ}中不等於『O，的元素的索引，6表示本次傳輸時，接 收端從接收到的組合數據包。
6.一種提高通信系統重傳效率的方法，其特徵在於，包括以下步驟Α.對發射端重傳的多個比特序列進行逐比特異或編碼，並將異或編碼後得到的組合數 據包傳輸給接收端；B.從接收端接收到的組合數據包中檢測出各個重傳序列。
7.根據權利要求6所述的提高通信系統重傳效率的方法，其特徵在於 所保護步驟A進一步包括以下子步驟①計算出各個重傳的二進位序列S^l≤j ≤ Μ)的長度；②計算出各個重傳的二進位序列S^l≤ j ≤ M)長度中的最大值N ；③用『O』將長度小於N的二進位序列S^l≤ j≤ M)補齊到長度N，在相應的序列的頭 部或者尾部進行補齊操作；④採用下述公式對各個重傳的二進位序列S^l≤ j ≤ M)進行逐位異或運算， ,M M表示重傳的二進位序列的數目，Sj,n表示第j個比特序列Sj (1 ^ j ^ Μ)的第η個比 特，cn表示經過異或編碼得到的組合數據包C的第η個比特，1 < η < N，N表示M個二進位 序列中最長序列的長度，Σ表示二進位加法運算；⑤將組合數據包C傳輸給接收端。
8.根據權利要求6或7所述的提高通信系統重傳效率的方法，其特徵在於 所述步驟B進一步包括以下子步驟①接收端利用下述公式計算出各個重傳序列 M表示重傳的二進位序列的數目，A表示參與異或編碼的比特序列的集合，d表示接收 端接收到的組合數據包，&(i^ysM)表示接收端在前次傳輸時保存的第j個解碼失敗的 軟比特序列，^7(ISJjM)表示接收端計算得到的發射端在本次重傳時傳輸給接收端的第j 個軟比特序列；②刪除重傳序列&7、M衝補『O』位置上的軟比特；③解速率匹配；④信道解碼。
9.根據權利要求6所述的提高通信系統重傳效率的方法，其特徵在於所述步驟A進一步包括以下子步驟①計算出各個二進位序列Sj(1 ≤ j ≤ M)的長度；②計算出各個二進位序列Sjl≤ j ≤ M)長度中的最大值N ；③用『O』將長度小於N的二進位序列S^l≤ j ≤ M)補齊到長度N，在相應的序列的頭 部或者尾部進行補齊操作；④採用下述公式對各個二進位序列S^l≤ j ≤ M)進行逐位加權異或運算 M表示二進位序列的數目，％表示對第j個比特序列彡j彡M)的加權值，該加權 值是接收端反饋給發射端的第j個消息的應答不確認消息，用= 1表示接收端沒有準 確譯出發射端傳輸給接收端的第j個消息，用= O表示接收端準確譯出了發射端傳輸 給接收端的第j個消息，Sj,n表示第j個比特序列Sj (1 ^ j ^ Μ)的第η個比特，cn表示經 過異或編碼得到的組合數據包C的第η個比特，1 < η < N，N表示M個二進位序列中最長 序列的長度，『 ·，表示二進位乘法運算，『Σ』表示二進位加法運算。⑤將組合數據包C傳輸給接收端。
10.根據權利要求6或9所述的提高通信系統重傳效率的方法，其特徵在於所述步驟B進一步包括以下子步驟①接收端採用下述公式計算出各個重傳序列 M表示重傳的二進位序列的數目，B表示集合{a -,Qj, ..· aM}中不等於『0，的元 素的索引，d表示接收端接收到的組合數據包，< j < Μ)表示接收端在前次傳輸時保存 的第j個解碼失敗軟比特序列；&(isy^M)表示接收端計算得到的發射端在本次重傳時 傳輸給接收端的第j個軟比特序列；②刪除重傳序列&J、M)中補『0』位置上的軟比特；③解速率匹配；④信道解碼。
全文摘要
本發明涉及通信系統傳輸技術領域，尤其涉及一種提高通信系統重傳效率的裝置及方法。本發明的異或編碼器嵌入到通信鏈路的發射端，用於對發射端重傳的多個比特序列進行逐比特異或編碼，並將異或編碼後得到的組合數據包傳輸給接收端；多數據包檢測器嵌入到通信鏈路的接收端，用於從接收端接收到的組合數據包中檢測出各個重傳的比特序列。本發明通過異或編碼器可以將發射端重傳給接收端的多個比特序列合併後傳輸，接收端利用多數據包檢測器從組合數據包中還原出各個重傳的比特序列，從而節省了發射端到接收端重傳時的資源，進而提高通信系統的重傳效率。
文檔編號H04L1/00GK101854230SQ201010175960
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月10日 優先權日2010年5月10日
發明者王正海, 田茂 申請人:武漢大學