[发明专利]一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应HARQ方法，特别是涉及一种基于IEEE802.16e的自适应HARQ方法和系统。

背景技术

IEEE802.16e无线城域网协议是IEEE委员会专门为宽带无线接入制定的标准。它定义了Wireless Man空中接口规范，其中包括物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)的规范。

在无线信号的传输过程中，为了消除无线信道的恶劣特性造成的影响，可以采用混合自动重传请求(HARQ)进行差错控制，HARQ是Hybrid Automatic-Repeat-Request的缩写，通常称为混合类ARQ，它是一种FEC(前向纠错编码)和ARQ(自动重传请求)相结合的提高通信可靠性的技术。IEEE 802.16e标准中物理层定义了可选的基于卷积码(CC)、卷积Turbo码(CTC，Convolutional Turbo Codes)和BTC(Block Turbo Codes)的HARQ方案。在HARQ方案中，又包含有Chase合并(Chase Combining)和增量冗余(IncrementalRedundancy)两种合并方法，分别如下：

第一种，即Chase合并：发送端重发的数据帧与原数据帧完全相同，在接收端，根据每次发送数据帧时的信道信噪比(SNR)将收到的几个数据帧按照权重合并获得解码信息，这种方法提供了多种增益并且容易实现。

第二种，即增量冗余：与上述第一种不同的是重发的数据帧不是简单的重复与原数据完全相同的数据帧，而是在第一次发送失败后发送带有附加冗余信息的帧，在接收端，把这几次的数据看成一次较大编码速率的传输，进行适当的组合并进行解码。

在HARQ方案中，如果使用Chase合并方式，则要求各个比特的译码可靠性趋于平均，但是在广泛应用的多进制调制(例如QAM)方式下，同一符号内部各个比特的译码可靠性却有很大的差异，这使得纠错码的性能很难达到最优。

IEEE 802.16e所用的HARQ方案是停等式(SAW)HARQ方案，即接收端接收到一个分组信息后，通过专门的反馈信道将分组信息的状态返回。如果接收正确则返回ACK信息，否则返回NAK信息。但是单个SAW的ARQ方案将会十分浪费信道资源，发送端在收到反馈信息之前无法判断传输的状态，从而必须处于空闲状态，造成带宽的浪费和系统容量的降低。因此，IEEE 802.16e采用了多信道SAW HARQ方案，即在连续的传输流时间上把信道分成若干子信道，各个子信道独立地执行停等式协议。

IEEE802.16e中的HARQ系统示意图如图1，发送端包括消息模块、循环冗余校验(CRC)编码模块、信道编码模块、HARQ缓存模块、交织模块、调制模块、IFFT模块、插入循环前缀(CP)模块，接收端包括消息模块、循环冗余校验(CRC)模块、信道解码模块、HARQ缓存模块、去交织模块、解调模块、FFT模块、去除循环前缀(CP)模块、SNR估计模块、重传控制模块，发送端通过信道将数据帧发送至接收端。在IEEE802.16e标准中，除了使用Turbo码编码方式对抗信道差错外，还在其后的交织模块对数据进行了交织重组以提高传输的可靠性。交织是调制之前的最后一步操作，交织完成后，数据便进入星座映射模块。协议中的交织部分有以下两个处理过程：

1)首先对数据进行一次抗突发干扰处理，将邻近的比特分散开来。设N_cbps为每个OFDMA子信道上的已编码比特的个数(coded bits per subchannel)；N_mod为所选的模数；N_CPC为每个子载波上的比特数(coded bits per subcarrier)，这个比特数根据调制方式的不同而有所改变，对QPSK、16-QAM、64-QAM分别为2、4、6；k为第一次交织前的比特索引；m_k为一次交织后二次交织前的比特索引；j_k为二次交织之后的比特索引。第一次交织由公式(1)所决定：

m_k＝(N_cbps/N_mod)*kmod(N_mod)+floor(k/N_mod)      k＝0，1，...，N_cbps-1(1)

其中，floor(x)表示小于等于x的最大整数。