[发明专利]A2HARQ算法

说明书

本发明涉及一种采用自适应技术的混合ARQ传输技术。

为了在时变无线信道中尽量提高传输效率，以最大程度地提高有效的信息传输速率，包括3GPP和3GPP2技术建议在内的许多提案，例如文献“R1-01-0430 TR 25.848v0.6.0.，2001”，“Min Goo Kim，Enhanced Throughput with Hybrid ARQ，Samsung l xEV-DV Proposal，2000”和“High Speed Downlink Packet Access，Motorola，2000”中都采用了自适应调制/编码(AMC)及混合ARQ(H-ARQ)技术来改善传输性能。

这些提案的一个要点是在发送端利用信道信息(通常是C/I估计值)来最佳地决定调制/编码方式(AMC)。由于C/I估计的误差是不可避免的，因此AMC技术一般不可能工作在最佳模式下。为了高效率地解决这一问题，第三代移动通信技术方案中的相关建议又采用了H-ARQ概念。这样可以把AMC看成是粗调整，H-ARQ看成是细调整。受C/I估计精度的限制，各个技术方案中对传输模式的调整是慢调整，同时高速数据业务也假设信道变化速度非常慢，以保证C/I估计误差在可以接受的范围内。

C/I的估计一般在接收端进行。接收端需要先估计出当前的C及I，然后预测出未来(下一个发送时隙)的C/I，再把结果发送给发端。估计误差来源于估计C及估计I的偏差、预测C/I的误差以及反馈信道的差错。一般认为，即便在极好的条件下(很高的信噪比，极慢的衰落)，发端所知的C/I的误差的标准差也不可能好于1dB。视具体情况之不同，标准差达到3～4dB乃至更高都是正常情况。

我们注意到，采用了ARQ意味着发送端一定可以观察到ACK/NAK。对发送端来说，无论是C/I还是ACK/NAK都能反映出信道的好坏程度，因此C/I对发送端来说可能是非必要的。事实上，能够从C/I中得到的信息应该也能通过分析ACK/NAK得出。从这一点出发，本发明提出了基于ACK/NAK的自适应H-ARQ(简记为A2HARQ，ACK/NAK based Adaptive H-ARQ)以及结合A2HARQ的资源调度。在第三代移动通信系统中或其它高速数据业务中采用此项技术将大大简化系统实现的复杂性并有效地提高系统的性能。

本发明提出的A2HARQ算法根据重发信息自适应地确定每个数据包的发送模式，包括编码方式及调制方式。这个算法在发送端针对每个用户独立执行。以下是本算法的数学描述。

记整数集合Ω＝{1，2，…，M}为发端可以使用的传输模式的集合，任意一个m∈Ω规定了一种编码方式(包括编码率及帧长)及调制方式。记m_i∈Ω为发送第i个数据包时采用的传输模式，N_i为成功发送第i个数据包所需的发送次数。定义实数变量x_i∈R并称其为发送第i个数据包时的模式控制变量，再定义一个函数f∶R→Ω为其中[-]是取整运算。那么由(1)、初始试值x₀∈R、m₀∈Ω及下面的递推算法共同确定了A2HARQ算法。式中0＜Δ＜1为模式控制步长。

附图1、2是算法的实现框图。附图3、4示出了A2HARQ的仿真性能。

仿真条件基本以1xEV-DV为参考。表1是仿真中使用的工作模式表。信道间隔为1.25MHz。物理层基本时隙的长度为1.25ms。信道模型为3径等增益Rayleigh模型，每径的多谱勒频移均为f_d。接收端采用理想分集。ACK/NAK返回间隔为5ms。

仿真结果说明，A2HARQ可适应不同的衰落速度。衰落越慢则性能越好，衰落速度变快时性能下降。在f_d＝5Hz条件下A²HARQ的性能相当于C/I估计均值无偏、标准差为2dB时的AMC-HARQ的性能比较。而实际当中要达到这样的估计误差是有相当难度的。

表1    仿真使用的模式表

  模式   编码率Turbo码帧长  (bits)码字长(bits) 调制  物理帧长 (Symbols)  峰值速率   (Mbps)    1    1/3    512    1536 QPSK    768    0.82    2    1/2    768    1536 QPSK    768    1.23    3    2/3    1024    2304 QPSK    768    1.64    4    1/2    1152    2304 8PSK    768    1.84    5    1/2    1536    3072 16QAM    768    2.46    6    2/3    2048    3072 16QAM    768    3.28