[发明专利]使用系统极化编码重传数据的方法和系统

说明书

一种在采用HARQ方法的通信系统中的混合自动重传请求(HARQ)发射机(13、60)，其中来自任意前向纠错(FEC)码的主码字通过通信信道(11)被发送并由HARQ接收机(15、70)否定地应答，所述发射机包括极化码重传装置。主码字缓冲器(62)存储主码字，系统增量冗余(IR)编码器(63)接收主码字的第一段并将第一段编码成第一IR码字。主码字的第一段排除主码字的至少一个符号，并且系统IR编码器(63)包括系统极化编码器。响应于解码错误而接收的主码字段被编码成IR码字，其中主码字的第k段X_sk被排除在第k个IR码字的重传之外，并且可以在传输之前对IR码字进行置换。

技术领域

本申请一般涉及通过通信信道重传数据，更具体地，涉及采用系统极化编码的重传系统。

背景技术

在许多通信系统中，例如无线系统，传输信道会随时间发生不可预测的变化，并且系统中的发射机无法预先知道信道的质量。各种现象，例如热噪声、多径衰落、多普勒效应以及来自其他发射机的干扰，可能是这种信道变化和现有信道状况的不可预测性的根源。通信系统采用前向纠错(FEC)编码方案，以在嘈杂和时变的通信信道上提供可靠的信息传输。在FEC方案中，发射机将输入数据包从纠错码编码成码字，并通过通信信道传输码字。码字携带和输入数据包有关的冗余信息，并且这种冗余使得输入数据包中的信息对于信道引起的损坏(corruption)更具弹性。FEC方案中的接收机配备有解码器，其目的是从发送的码字的信道损坏副本中恢复输入数据包。当信道状况比平时糟糕时，例如，在深衰落期间，接收机可能无法从损坏的码字恢复输入数据包。即使对于其统计信息在时间上是固定的信道，信道中的噪声偶尔也会超过通常水平，并且FEC码证明不足以正确地恢复输入数据包。

在面对恶劣的信道状况下，为了有效地提供可靠的通信，许多通信系统采用混合自动重传请求(HARQ)方法，该方法将FEC与错误检测和重传相结合。除了从发射机到接收机的前向信道外，HARQ方案还需要从接收机到发射机的反馈信道。反馈信道用于发送反馈消息，该反馈消息指示接收机是否能够成功地恢复输入数据包。在其基本形式中，反馈消息可以是肯定应答(ACK)或否定应答(NACK)。肯定应答(ACK)表示接收机成功地解码了当前输入数据包；否定应答(NACK)则表示相反。有很多种HARQ方案；可以在参考文献[Lin，Chap.22]中找到关于HARQ的方法和问题的全面讨论。与一般的HARQ方案有关的基本概念描述如下。

HARQ方案在HARQ会话中处理输入数据包，每个HARQ会话包括主包和可能的多个附加HARQ包的传输，所有这些包都来自同一输入数据包。HARQ会话以HARQ发射机接收新的输入数据包开始，将输入数据包编码成主码字，将主码字放入主包中，并通过前向信道发送主包。如果HARQ接收机能够从接收到的主包恢复输入数据包，则其发送ACK；否则，发送NACK。每当HARQ发射机接收到ACK，则当前HARQ会话(成功)结束，并且一旦新的输入数据包可用时立即开始新的HARQ会话。每当HARQ发射机接收到NACK，则其校验当前HARQ会话中的传输数量是否已达到某个限制。如果是，则当前会话以失败终止；如果不是，则HARQ发射机从当前输入数据包生成新的码字，将其放入HARQ包中，并通过前向信道发送该HARQ包。当接收到新的HARQ包时，HARQ接收机使用最新的HARQ包中可用的信息以及在当前HARQ会话中先前接收到的包中的信息，再次尝试恢复输入数据包。

能够在HARQ会话中发送的包的数量限制是一种设计参数，其通常由针对HARQ会话中发送的特定类型数据的延迟约束(constraint)来确定。例如，实时应用(如语音传输或机器的远程控制)对延迟的容忍度较低，应该相应地选择包的数量限制。另一方面，诸如将文件传输到云存储系统这样的应用可以容忍高得多的延迟，但需要对输入数据包进行几乎无错误的恢复，因此可以选择足够大的包数量限制，以确保足够的可靠性。