一种增强型自适应数据重传的方法转让专利
申请号 : CN200710177680.4
文献号 : CN101237310B
文献日 : 2010-10-20
发明人 : 吴湛击 , 欧阳子月 , 王文博 , 郑辰 , 雷旭 , 胡炜
申请人 : 北京邮电大学 , 普天信息技术研究院有限公司
摘要 :
一种增强型自适应数据重传的方法，是采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性。本发明方法同时兼容信息位打孔混合重传和校验位打孔混合重传两种技术的优点，既能提高硬件利用率，减少传输处理的时延，提高系统吞吐量，节约能耗；又能保证在最差信道下具有较好的纠错传输性能。
权利要求 :
1.一种增强型自适应数据重传的方法，其特征在于：采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性；
所述方法包括下列操作步骤：
(1)发送端进行首次发射：发送评测信道的请求信号，以便根据接收端反馈的信道状态评测值自适应选择适宜的数据编码方式，并对第一个数据块进行初始发送；
(2)发送端根据接收端反馈的信道状态估计值实时选择相应的数据编码方式进行数据的初始发送，或根据数据初始发送后的反馈信号选择该数据的重传方式：信息位打孔重传、或校验位打孔重传；
(3)接收端接收数据，并根据接收到的数据类型，对该数据分别选择进行初始译码、合并校验位译码、或逐级译码的操作，然后判断译码是否成功，并相应地返回给发送端译码结果的确认信号和信道状态估计值，或者是重传请求。
2.根据权利要求1所述的自适应数据重传的方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括下述操作内容：(11)发送端判断待发送的数据块是否为首次发送的第一个数据块，若是，执行步骤(12)的操作；否则，结束该流程，跳转执行步骤(2)的操作；
(12)发送端先发送一个信道评测请求信号，请求接收端对信道传输误码状态进行评估；
(13)接收端接收到该信道评测请求信号后，通过后向传输信道给发送端反馈一个信道状态估计值，用作自适应选择数据编码方式的依据；
(14)发送端对该数据块进行初始发射：根据反馈回来的信道状况选择相应的编码方式：在信道质量好时，采用高码率的编码器对该数据块进行编码，再将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对该数据块进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去。
3.根据权利要求1所述的自适应数据重传的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括下述操作内容：(21)根据接收端反馈过来的信号是NACK还是ACK，发送端选择相应的数据重传方式来重传数据：若是ACK信号，执行步骤(22)的操作；若是NACK信号，则执行步骤(23)的操作；
(22)根据反馈的信道状况，发送端选择相应的编码方式对后续数据进行初始发射：信道质量好时，采用高码率的编码器对后续数据进行编码，将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对后续数据进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去；结束该流程；
(23)发送端先判断该数据块初始发射时采用的是哪一种编码器，如果初始发射采用的是高码率编码器，则进行信息位打孔重传；如果初始发射采用的是低码率编码器，则进行校验位打孔重传，结束该流程。
4.根据权利要求1所述的自适应数据重传的方法，其特征在于：所述步骤(3)进一步包括下述操作内容：(31)接收端接收到信号后，根据接收到的帧号判断该数据块是否为重传帧；若接收到的数据不是重传帧，即为初始发送的数据，执行步骤(32)的操作；否则，跳转执行步骤(33)的操作；
(32)根据初始发射时的码率，接收端选择相应的译码器进行译码后；跳转执行步骤(34)的操作；
(33)接收端根据接收到的数据码率判断、选择相应的译码方式：若为高码率，则采用逐级译码方式进行译码；若为低码率，则采用合并校验位译码方式进行译码；
(34)接收端判断译码是否正确；若译码不正确，则返回给发送端一个NACK信号请求重发；否则，输出数据，并给发送端返回确认译码结果的ACK信号和信道状态估计值，结束该流程。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于数字通信系统的数据传输自动纠错的实现方法，确切地说，涉及一种增强型自适应数据重传的方法，属于自适应通信技术和数据混合自动重传的技术领域。
背景技术
移动通信中的数据发射环境通常会受到信道衰落、符号间干扰以及时变噪声等各种因素影响，使通信过程存在大量的不确定性。引入信道编码(又称：纠错码)就是在发送端和接收端使用纠错码对数据分别进行编码和解码，其目的是对传输的数据增加纠错保护来改善和保证数字通信系统的传输质量。从信道编码的构造方法看，其基本思路是根据设定的规律在待发送的信息码中加入一些人为的多余码元-校验码，以保证传输数据的可靠性。经过信道编码器后，输出符号中信息码所占的比例称为编码效率，简称码率。一般说来，码率越低，引入的冗余信息越多，越有助于译码成功，能够提高传输的可靠性；即便无线信道处于深衰落时，也能保障通信可靠、稳定地进行。缺点是占用了较多的通信资源，降低了传输效率，制约了系统吞吐量的提高。反之，码率越高，可靠性相对降低，但提高了传输效率和系统吞吐量。
在移动通信技术的发展早期，人们对抗无线衰落信道的时变特性，只能采用加大发射机发射功率、使用低阶、大冗余的调制编码方法来保障系统在信道深衰落时的通信质量，还无暇考虑提高系统吞吐量的问题。随着科技水平的进步和发展，人们研制出来一种链路自适应技术。该技术能够根据随着时间变化的信道质量，对发射端的各项参数(例如发射功率、调制编码方式、数据帧长等)实时做出相应的调整，以获得最佳通信效果。比如在恶劣的信道状态下，采用低码率的信道编码来传输，以便达到一定的性能指标；而当信道质量有了提高后，再及时采用较高的码率；如果信道质量非常好，甚至可以考虑不采用信道编码技术。这样，使得有利的信道条件能够得到及时利用，使信道容量得到更加充分的利用，最终提高频谱效率。
自适应技术在从发送到反馈的整个工作过程中，存在四大关键环节：发送端及时获知传输信道在下一自适应时间段内的可靠状态信息，选择合适的自适应算法，发送/接收设备快速、灵活地切换工作模式，以及高度可靠的反馈信道。
为了保证数据业务的传输质量，发射端随着信道环境的变化进行调节的参数除了发射功率、信道调制编码方式之外，还包括采用传输差错控制协议，如自动重发请求(ARQ，Automatic Retransmission reQuest)技术。然而信道编码和自动重发请求机制各有利弊，于是出现了将纠错码和自动重发请求机制结合使用的混合自动重传(HARQ，Hybrid Automatic Retransmission reQuest)技术。该技术在纠错能力以内自动纠正错误，超出纠错范围则请求重发，因而可以保证较高的系统传输效率。目前，HARQ一般分为三种类型：I型HARQ，即传统ARQ，在该技术方案中，接收端先对数据包纠错，如果发现差错而不能纠正，则发数据包请求重传，同时丢弃错误的数据包，重传时使用相同的前向纠错编码，即冗余信息是完全相同的。II型HARQ，即递增冗余机制的ARQ，该技术中，如发生传输差错，接收到的错误数据包不被丢弃，而是和重传的冗余信息合并在一起后，进行译码；重传数据和第一次传输的数据不一样，携带着新的冗余信息来帮助译码。III型HARQ，它是I型HARQ和II型HARQ的结合，在该技术方案中，接收到的错误的数据包不被丢弃，接收机将其存储起来和后续的重传数据合并一起译码，若该重传数据包不能正常译码，则和以前的传输的数据包合并；如果仍然不能译码，则继续传输后续重传包。如果所有的传输数据包都发送完之后，仍然没有译码成功，再将这些数据包全部重复发送一遍。目前，经常使用的是II型和III型H-ARQ，它们均是基于链路自适应编码技术，能够根据信道条件的变化，动态地调整码率。
II型HARQ最主要的特点是在重传中发射增量冗余(IR，IncrementalRedundancy)。目前，II型HARQ的主要形式有：信息位打孔混合重传、校验位打孔混合重传、以及扩展校验矩阵三种方法。
信息位打孔混合重传技术方案可分为三个阶段：第一阶段，初始发送和接收——发送端将待发送的信息序列通过一个码率较高的编码器，并将编码后的数据(包括信息码和校验码)发送出去。接收端接收到该数据后对其进行译码，如果译码不成功，则返回给发送端一个重发请求信号(即NACK信号)，请求重发。并且把初始接收到的序列保存下来，以备后用。第二阶段，重传——发送端在收到NACK信号后，转入信息位打孔模式：将初始待发送的信息序列中事先约定位置上的数据设置为零，产生一个新的序列，这个序列的数据长度与初始信息序列的长度相同，不同的只是某些特定位置上的信息被强制设置为零。再将这个新的序列通过编码器(即初始发射的编码器)进行编码，然后把编码后数据中的校验码发送出去，编码后数据中的信息码则丢弃。在每次重传的时候，可以设置不同的置零点，但是置零点的位置必须是收发双方事先约定好的。第三阶段，重新译码——接收端接收到发送端重传过来的校验码后，对数据进行逐级译码。第一级译码：用接收到的校验码来译码。先将上一次保存下来的序列中的信息码提取出来，并把与发送端对应的位置置零，然后将其与接收到的校验码一起送入译码器(初始接收的译码器)译码，得到译码结果后即进入第二级译码。第二级译码：将上一级译码出来的信息码和前一次保存下来的信息码合并，再利用前一次保存下来的校验码对其译码，得到新的译码结果，如果译码成功，则返回给发送端一个译码成功信号(即ACK信号)，否则，给发送端返回一个NACK信号。这种信息位打孔混合重传技术方案实际上就是采用重传不断更新的信息码信息的过程。其主要优点是：硬件使用率高(整个收发系统只需要一组编、译码器)、能耗低、电路复杂度低。
校验位打孔混合重传也可分为三个阶段：第一阶段，初始发送和接收——发送端将待发送的信息序列通过一个码率较低的编码器，然后对编码后数据中的校验码进行打孔，再将信息码和打孔后的校验码发送出去。打孔方式如下：首先将校验码中特定位置上(这些位置是收发双方事先约定好的)的信息提取出来，并将这些信息和它们在校验码中所处的位置存储下来后，再删除原校验码中这些位置上的信息。接收端将接收到的数据送入译码器译码，如果译码不成功，则返回给发送端一个NACK信号，请求重发，同时把第一次接收到的序列保存下来，以备后用。第二阶段，重传——发送端接收到NACK信号后，将初始发送时没有发送出去的全部或部分校验码及其位置信息发送出去。
第三阶段，重新译码——接收端接收到新的校验码信息后，将其和上一次存储下来的信息结合起来(即将接收到的校验码信息插入到相应的原先打孔位置中去)，再送入译码器译码。这种校验位打孔混合重传方案可以保证在最差信道下有预定的较好传输性能，缺点是硬件使用效率较差。
同前两种技术方案可相比，扩展校验矩阵方法的优点是可以使获得的低码率码有较好的纠错性能，但其缺点是所需译码器不只一个，硬件成本高。而前两种重传技术方案中，编译码器只需一套即可。
现在，研究新的链路自适应技术来提高系统的传输性能已经成为当前通信技术最热门的研究领域之一。
在移动通信技术的发展早期，人们对抗无线衰落信道的时变特性，只能采用加大发射机发射功率、使用低阶、大冗余的调制编码方法来保障系统在信道深衰落时的通信质量，还无暇考虑提高系统吞吐量的问题。随着科技水平的进步和发展，人们研制出来一种链路自适应技术。该技术能够根据随着时间变化的信道质量，对发射端的各项参数(例如发射功率、调制编码方式、数据帧长等)实时做出相应的调整，以获得最佳通信效果。比如在恶劣的信道状态下，采用低码率的信道编码来传输，以便达到一定的性能指标；而当信道质量有了提高后，再及时采用较高的码率；如果信道质量非常好，甚至可以考虑不采用信道编码技术。这样，使得有利的信道条件能够得到及时利用，使信道容量得到更加充分的利用，最终提高频谱效率。
自适应技术在从发送到反馈的整个工作过程中，存在四大关键环节：发送端及时获知传输信道在下一自适应时间段内的可靠状态信息，选择合适的自适应算法，发送/接收设备快速、灵活地切换工作模式，以及高度可靠的反馈信道。
为了保证数据业务的传输质量，发射端随着信道环境的变化进行调节的参数除了发射功率、信道调制编码方式之外，还包括采用传输差错控制协议，如自动重发请求(ARQ，Automatic Retransmission reQuest)技术。然而信道编码和自动重发请求机制各有利弊，于是出现了将纠错码和自动重发请求机制结合使用的混合自动重传(HARQ，Hybrid Automatic Retransmission reQuest)技术。该技术在纠错能力以内自动纠正错误，超出纠错范围则请求重发，因而可以保证较高的系统传输效率。目前，HARQ一般分为三种类型：I型HARQ，即传统ARQ，在该技术方案中，接收端先对数据包纠错，如果发现差错而不能纠正，则发数据包请求重传，同时丢弃错误的数据包，重传时使用相同的前向纠错编码，即冗余信息是完全相同的。II型HARQ，即递增冗余机制的ARQ，该技术中，如发生传输差错，接收到的错误数据包不被丢弃，而是和重传的冗余信息合并在一起后，进行译码；重传数据和第一次传输的数据不一样，携带着新的冗余信息来帮助译码。III型HARQ，它是I型HARQ和II型HARQ的结合，在该技术方案中，接收到的错误的数据包不被丢弃，接收机将其存储起来和后续的重传数据合并一起译码，若该重传数据包不能正常译码，则和以前的传输的数据包合并；如果仍然不能译码，则继续传输后续重传包。如果所有的传输数据包都发送完之后，仍然没有译码成功，再将这些数据包全部重复发送一遍。目前，经常使用的是II型和III型H-ARQ，它们均是基于链路自适应编码技术，能够根据信道条件的变化，动态地调整码率。
II型HARQ最主要的特点是在重传中发射增量冗余(IR，IncrementalRedundancy)。目前，II型HARQ的主要形式有：信息位打孔混合重传、校验位打孔混合重传、以及扩展校验矩阵三种方法。
信息位打孔混合重传技术方案可分为三个阶段：第一阶段，初始发送和接收——发送端将待发送的信息序列通过一个码率较高的编码器，并将编码后的数据(包括信息码和校验码)发送出去。接收端接收到该数据后对其进行译码，如果译码不成功，则返回给发送端一个重发请求信号(即NACK信号)，请求重发。并且把初始接收到的序列保存下来，以备后用。第二阶段，重传——发送端在收到NACK信号后，转入信息位打孔模式：将初始待发送的信息序列中事先约定位置上的数据设置为零，产生一个新的序列，这个序列的数据长度与初始信息序列的长度相同，不同的只是某些特定位置上的信息被强制设置为零。再将这个新的序列通过编码器(即初始发射的编码器)进行编码，然后把编码后数据中的校验码发送出去，编码后数据中的信息码则丢弃。在每次重传的时候，可以设置不同的置零点，但是置零点的位置必须是收发双方事先约定好的。第三阶段，重新译码——接收端接收到发送端重传过来的校验码后，对数据进行逐级译码。第一级译码：用接收到的校验码来译码。先将上一次保存下来的序列中的信息码提取出来，并把与发送端对应的位置置零，然后将其与接收到的校验码一起送入译码器(初始接收的译码器)译码，得到译码结果后即进入第二级译码。第二级译码：将上一级译码出来的信息码和前一次保存下来的信息码合并，再利用前一次保存下来的校验码对其译码，得到新的译码结果，如果译码成功，则返回给发送端一个译码成功信号(即ACK信号)，否则，给发送端返回一个NACK信号。这种信息位打孔混合重传技术方案实际上就是采用重传不断更新的信息码信息的过程。其主要优点是：硬件使用率高(整个收发系统只需要一组编、译码器)、能耗低、电路复杂度低。
校验位打孔混合重传也可分为三个阶段：第一阶段，初始发送和接收——发送端将待发送的信息序列通过一个码率较低的编码器，然后对编码后数据中的校验码进行打孔，再将信息码和打孔后的校验码发送出去。打孔方式如下：首先将校验码中特定位置上(这些位置是收发双方事先约定好的)的信息提取出来，并将这些信息和它们在校验码中所处的位置存储下来后，再删除原校验码中这些位置上的信息。接收端将接收到的数据送入译码器译码，如果译码不成功，则返回给发送端一个NACK信号，请求重发，同时把第一次接收到的序列保存下来，以备后用。第二阶段，重传——发送端接收到NACK信号后，将初始发送时没有发送出去的全部或部分校验码及其位置信息发送出去。
第三阶段，重新译码——接收端接收到新的校验码信息后，将其和上一次存储下来的信息结合起来(即将接收到的校验码信息插入到相应的原先打孔位置中去)，再送入译码器译码。这种校验位打孔混合重传方案可以保证在最差信道下有预定的较好传输性能，缺点是硬件使用效率较差。
同前两种技术方案可相比，扩展校验矩阵方法的优点是可以使获得的低码率码有较好的纠错性能，但其缺点是所需译码器不只一个，硬件成本高。而前两种重传技术方案中，编译码器只需一套即可。
现在，研究新的链路自适应技术来提高系统的传输性能已经成为当前通信技术最热门的研究领域之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种增强型自适应数据重传的方法，该方法同时兼容信息位打孔混合重传和校验位打孔混合重传两种技术的优点，既能提高硬件利用率，减少传输处理的时延，提高系统吞吐量，节约能耗；又能保证在最差信道下具有较好的纠错传输性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种增强型自适应数据重传的方法，其特征在于：采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性；所述方法包括下列操作步骤：
(1)发送端进行首次发射：发送评测信道的请求信号，以便根据接收端反馈的信道状态评测值自适应选择适宜的数据编码方式，并对第一个数据块进行初始发送；
(2)发送端根据接收端反馈的信道状态估计值实时选择相应的数据编码方式进行数据的初始发送，或根据数据初始发送后的反馈信号选择该数据的重传方式：信息位打孔重传、或校验位打孔重传；
(3)接收端接收数据，并根据接收到的数据类型，对该数据分别选择进行初始译码、合并校验位译码、或逐级译码的操作，然后判断译码是否成功，并相应地返回给发送端译码结果的确认信号和信道状态估计值，或者是重传请求。
所述步骤(1)进一步包括下述操作内容：
(11)发送端判断待发送的数据块是否为首次发送的第一个数据块，若是，执行步骤(12)的操作；否则，结束该流程，跳转执行步骤(2)的操作；
(12)发送端先发送一个信道评测请求信号，请求接收端对信道传输误码状态进行评估；
(13)接收端接收到该信道评测请求信号后，通过后向传输信道给发送端反馈一个信道状态估计值，用作自适应选择数据编码方式的依据；
(14)发送端对该数据块进行初始发射：根据反馈回来的信道状况选择相应的编码方式：在信道质量好时，采用高码率的编码器对该数据块进行编码，再将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对该数据块进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去。
所述步骤(2)进一步包括下述操作内容：
(21)根据接收端反馈过来的信号是NACK还是ACK，发送端选择相应的数据重传方式来重传数据：若是ACK信号，执行步骤(22)的操作；若是NACK信号，则执行步骤(23)的操作；
(22)根据反馈的信道状况，发送端选择相应的编码方式对后续数据进行初始发射：信道质量好时，采用高码率的编码器对后续数据进行编码，将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对后续数据进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去；结束该流程；
(23)发送端先判断该数据块初始发射时采用的是哪一种编码器，如果初始发射采用的是高码率编码器，则进行信息位打孔重传；如果初始发射采用的是低码率编码器，则进行校验位打孔重传，结束该流程。
所述步骤(3)进一步包括下述操作内容：
(31)接收端接收到信号后，根据接收到的帧号判断该数据块是否为重传帧；若接收到的数据不是重传帧，即为初始发送的数据，执行步骤(32)的操作；否则，跳转执行步骤(33)的操作；
(32)根据初始发射时的码率，接收端选择相应的译码器进行译码后；跳转执行步骤(34)的操作；
(33)接收端根据接收到的数据码率判断、选择相应的译码方式：若为高码率，则采用逐级译码方式进行译码；若为低码率，则采用合并校验位译码方式进行译码；
(34)接收端判断译码是否正确；若译码不正确，则返回给发送端一个NACK信号请求重发；否则，输出数据，并给发送端返回确认译码结果的ACK信号和信道状态估计值，结束该流程。
作为后3G中的关键技术-链路自适应技术已经成为当前一个最热门的通信技术研究领域。本发明正是建立在自适应技术基础上的、用于保证数据业务传输质量的一种增强型自适应数据重传的方法。其创新特点是：在实际传输中采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用高码率编码器对数据进行编码或采用信息位打孔混合重传技术，以减少译码的操作次数，大大降低能耗，减小处理时延；而且采用高码率的编码方式，硬件利用率高，系统吞吐量大。而在信道条件差的时候，采用低码率编码器对数据进行编码或采用校验位打孔混合重传技术，可以保证信道传输具有一定的可靠性。
本发明可以广泛应用于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等移动通信系统，以及其它多种通信系统中。本发明适用于低密度校验码的信道编码方式。
为了达到上述目的，本发明提供了一种增强型自适应数据重传的方法，其特征在于：采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性；所述方法包括下列操作步骤：
(1)发送端进行首次发射：发送评测信道的请求信号，以便根据接收端反馈的信道状态评测值自适应选择适宜的数据编码方式，并对第一个数据块进行初始发送；
(2)发送端根据接收端反馈的信道状态估计值实时选择相应的数据编码方式进行数据的初始发送，或根据数据初始发送后的反馈信号选择该数据的重传方式：信息位打孔重传、或校验位打孔重传；
(3)接收端接收数据，并根据接收到的数据类型，对该数据分别选择进行初始译码、合并校验位译码、或逐级译码的操作，然后判断译码是否成功，并相应地返回给发送端译码结果的确认信号和信道状态估计值，或者是重传请求。
所述步骤(1)进一步包括下述操作内容：
(11)发送端判断待发送的数据块是否为首次发送的第一个数据块，若是，执行步骤(12)的操作；否则，结束该流程，跳转执行步骤(2)的操作；
(12)发送端先发送一个信道评测请求信号，请求接收端对信道传输误码状态进行评估；
(13)接收端接收到该信道评测请求信号后，通过后向传输信道给发送端反馈一个信道状态估计值，用作自适应选择数据编码方式的依据；
(14)发送端对该数据块进行初始发射：根据反馈回来的信道状况选择相应的编码方式：在信道质量好时，采用高码率的编码器对该数据块进行编码，再将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对该数据块进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去。
所述步骤(2)进一步包括下述操作内容：
(21)根据接收端反馈过来的信号是NACK还是ACK，发送端选择相应的数据重传方式来重传数据：若是ACK信号，执行步骤(22)的操作；若是NACK信号，则执行步骤(23)的操作；
(22)根据反馈的信道状况，发送端选择相应的编码方式对后续数据进行初始发射：信道质量好时，采用高码率的编码器对后续数据进行编码，将编码后的数据以及当前的帧号和码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对后续数据进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去；结束该流程；
(23)发送端先判断该数据块初始发射时采用的是哪一种编码器，如果初始发射采用的是高码率编码器，则进行信息位打孔重传；如果初始发射采用的是低码率编码器，则进行校验位打孔重传，结束该流程。
所述步骤(3)进一步包括下述操作内容：
(31)接收端接收到信号后，根据接收到的帧号判断该数据块是否为重传帧；若接收到的数据不是重传帧，即为初始发送的数据，执行步骤(32)的操作；否则，跳转执行步骤(33)的操作；
(32)根据初始发射时的码率，接收端选择相应的译码器进行译码后；跳转执行步骤(34)的操作；
(33)接收端根据接收到的数据码率判断、选择相应的译码方式：若为高码率，则采用逐级译码方式进行译码；若为低码率，则采用合并校验位译码方式进行译码；
(34)接收端判断译码是否正确；若译码不正确，则返回给发送端一个NACK信号请求重发；否则，输出数据，并给发送端返回确认译码结果的ACK信号和信道状态估计值，结束该流程。
作为后3G中的关键技术-链路自适应技术已经成为当前一个最热门的通信技术研究领域。本发明正是建立在自适应技术基础上的、用于保证数据业务传输质量的一种增强型自适应数据重传的方法。其创新特点是：在实际传输中采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用高码率编码器对数据进行编码或采用信息位打孔混合重传技术，以减少译码的操作次数，大大降低能耗，减小处理时延；而且采用高码率的编码方式，硬件利用率高，系统吞吐量大。而在信道条件差的时候，采用低码率编码器对数据进行编码或采用校验位打孔混合重传技术，可以保证信道传输具有一定的可靠性。
本发明可以广泛应用于WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等移动通信系统，以及其它多种通信系统中。本发明适用于低密度校验码的信道编码方式。
附图说明
图1是增强型自适应数据重传方法的操作步骤示意图。
图2(A)、(B)、(C)分别是本发明实施例中初始发射的数据(包括信息位数据D和校验位数据P)以及采用信息位打孔重传方法的两次不同打孔位置及其发送信息的示意图；其中图B是第一次重传时，信息位数据D的前一半置0，后一半数据仍保留进行编码后，只发送新生成的校验位数据P1。图C是第二次重传时，信息位数据D的前一半数据保留，后一半数据块置零后，再进行编码后，然后发送新生成的校验位数据P2。
图3是实施例采用校验位打孔重传方法的打孔位置示意图。
图4是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在数据吞吐流量上的对比图。
图5是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在平均传输操作次数上的对比图。
图6是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在平均迭代次数上的对比图。
图2(A)、(B)、(C)分别是本发明实施例中初始发射的数据(包括信息位数据D和校验位数据P)以及采用信息位打孔重传方法的两次不同打孔位置及其发送信息的示意图；其中图B是第一次重传时，信息位数据D的前一半置0，后一半数据仍保留进行编码后，只发送新生成的校验位数据P1。图C是第二次重传时，信息位数据D的前一半数据保留，后一半数据块置零后，再进行编码后，然后发送新生成的校验位数据P2。
图3是实施例采用校验位打孔重传方法的打孔位置示意图。
图4是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在数据吞吐流量上的对比图。
图5是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在平均传输操作次数上的对比图。
图6是上述两个实施例采用信息位打孔重传方法与校验位打孔重传方法在平均迭代次数上的对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明是一种增强型自适应数据重传的方法：采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性。
参见图1，详细说明本发明方法的各个操作步骤：
(1)发送端进行首次发射：发送评测信道的请求信号，以便根据接收端反馈的信道状态评测值自适应选择适宜的数据编码方式，并对第一个数据块进行初始发送。
该步骤(1)包括下述具体操作内容：
(11)发送端判断待发送的数据块是否为首次发送的第一个数据块，若是，执行步骤(12)的操作；否则，结束该流程，跳转执行步骤(2)的操作；
(12)发送端先发送一个信道评测请求信号，请求接收端对信道传输误码状态进行评估；
(13)接收端接收到该信道评测请求信号后，通过后向传输信道给发送端反馈一个信道状态估计值，用作自适应选择数据编码方式的依据；
(14)发送端对该数据块进行初始发射：根据反馈回来的信道状况选择相应的编码方式：在信道质量好(图1中所示：信噪比SNR超过门限值)时，采用高码率的编码器对该数据块进行编码，再将编码后的数据以及当前的帧号、码率发送出去；在信道质量差(图1中所示：信噪比SNR低于门限值)时，采用低码率的编码器对该数据块进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去。
(2)发送端根据接收端反馈的信道状态估计值实时选择相应的数据编码方式进行数据的初始发送，或根据数据初始发送后的反馈信号选择该数据的重传方式：信息位打孔重传、或校验位打孔重传。
该步骤(2)包括下述具体操作内容：
(21)根据接收端反馈过来的信号是NACK还是ACK，发送端选择相应的数据重传方式来重传数据：若是ACK信号，执行步骤(22)的操作；若是NACK信号，则执行步骤(23)的操作；
(22)根据反馈的信道状况，发送端选择相应的编码方式对后续数据进行初始发射：信道质量好时，采用高码率的编码器对后续数据进行编码，将编码后的数据以及当前的帧号、码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对后续数据进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去；结束该流程；
(23)发送端先判断该数据块初始发射时采用的是哪一种编码器，如果初始发射采用的是高码率编码器，则进行信息位打孔重传；如果初始发射采用的是低码率编码器，则进行校验位打孔重传，结束该流程。
(3)接收端接收数据，并根据接收到的数据类型，对该数据分别选择进行初始译码、合并校验位译码、或逐级译码的操作，然后判断译码是否成功，并相应地返回给发送端译码结果的确认信号和信道状态估计值，或者是重传请求。
该步骤(3)包括下述具体操作内容：
(31)接收端接收到信号后，根据接收到的帧号判断该数据块是否为重传帧；若接收到的数据不是重传帧，即为初始发送的数据，执行步骤(32)的操作；否则，跳转执行步骤(33)的操作；
(32)根据初始发射时的码率，接收端选择相应的译码器进行译码后；跳转执行步骤(34)的操作；
(33)接收端根据接收到的数据码率判断、选择相应的译码方式：若为高码率，则采用逐级译码方式进行译码；若为低码率，则采用合并校验位译码方式进行译码；
(34)接收端判断译码是否正确；若译码不正确，则返回给发送端一个NACK信号请求重发；否则，输出数据，并给发送端返回确认译码结果的ACK信号和信道状态估计值，结束该流程。
下面再通过分别采用信息位打孔重传技术和校验位打孔重传技术的两个实施例的对比情况，说明本发明提出的增强型自适应数据重传方法的优势。
第一个实施例：信息位打孔重传方法。参见图2，介绍其打孔位置。图中，网格块表示信息位数据D，阴影块表示校验位数据P，空白块表示打孔后的数据为零，椭圆圈出来的部分表示每次发送的数据。图A是初始发射的所有信息，(包括信息位数据D和校验位数据P)。图B是第一次重传时，信息位数据D的前一半置0，后一半数据仍保留进行编码后，只发送新生成的校验位数据P1。图C是第二次重传时，信息位数据D的前一半数据留，后一半数据块置零并进行编码后，再发送新生成的校验位数据P2。该实施例采用低密度校验码作为其信道编码，母码的码率为3/4，来自WIMAX_802.16e R＝3/4B。结构化低密度校验码的编码矩阵
第二个实施例：校验位打孔重传方法。参见图3，介绍其打孔位置。图中，网格块表示信息位数据D，阴影块表示校验位数据P。初始发射的数据为信息位数据D和校验位数据P。第一次重传时，只发送新生成的校验位数据P2。第二次重传时，只发送新生成的校验位数据P3。该实施例采用低密度校验码作为其信道编码，母码的码率为1/2，结构化低密度校验码的编码矩阵为：
其中，
实施例中采用的仿真参数如下表所示：
参数 值 信息位长度 576 初始发射码率 1/2 调制方式 BPSK 信道模型 AWGN 译码方式 Log-BP最大迭代次数＝100 最大重传次数 2
参见图4～图6，介绍上述实施例的仿真结果情况。这三个图中，实线表示第一个实施例(信息位打孔重传)的性能曲线，虚线表示第二个实施例(校验位打孔重传)的性能曲线。由图4可见，在信噪比为-1dB时，第二个实施例的吞吐量为0.5，而第一个实施例的吞吐量仅为0.1，可见在低信噪比的时候，第二个实施例比第一个实施例更能保证传输的可靠性。但是当信噪比增加到1.5dB时，第一个实施例和第二个实施例的吞吐量均为0.75，这时即可以考虑采取有效的手段降低能耗，减小处理时延。由图5可见，在信噪比为1.5db时，第二个实施例的平均操作数为5063次，而第一个实施例平均操作数大约为780次，也就是说：此时，这种信息位打孔重传方案所需的平均操作数仅为校验位打孔重传方案的平均操作数的15％。在高信噪比的情况下，信息位打孔重传方案需要的平均操作次数明显低于传统的校验比特打孔的重传方案，这也是本发明的优点之一：译码器复杂度低，能耗低。由图6可见，在信噪比为1.5db时，第二个实施例的平均迭代次数为41.5次，而第一个实施例平均迭代次数为9.24次，也就是说：此时，信息位打孔重传方案所需的平均迭代次数仅为校验位打孔重传方案的平均迭代次数的22％。即在高信噪比的情况下，采用信息位打孔重传方式时译码时延大大缩短了。
通过对这两个实施例的对比分析，可以证明本发明技术方案的试验是成功的，实现了发明目的。
本发明是一种增强型自适应数据重传的方法：采用自适应技术，在信道条件好的时候，采用传输速率高和冗余纠错码少的高码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用信息位打孔混合重传数据方法，以提高硬件利用率和系统吞吐量，节约能耗；而在信道条件差的时候，采用传输速率低和大冗余纠错码的低码率编码器对数据进行编码后，完成该数据的初始发送，或采用校验位打孔混合重传数据方法，保障通信传输的可靠性。
参见图1，详细说明本发明方法的各个操作步骤：
(1)发送端进行首次发射：发送评测信道的请求信号，以便根据接收端反馈的信道状态评测值自适应选择适宜的数据编码方式，并对第一个数据块进行初始发送。
该步骤(1)包括下述具体操作内容：
(11)发送端判断待发送的数据块是否为首次发送的第一个数据块，若是，执行步骤(12)的操作；否则，结束该流程，跳转执行步骤(2)的操作；
(12)发送端先发送一个信道评测请求信号，请求接收端对信道传输误码状态进行评估；
(13)接收端接收到该信道评测请求信号后，通过后向传输信道给发送端反馈一个信道状态估计值，用作自适应选择数据编码方式的依据；
(14)发送端对该数据块进行初始发射：根据反馈回来的信道状况选择相应的编码方式：在信道质量好(图1中所示：信噪比SNR超过门限值)时，采用高码率的编码器对该数据块进行编码，再将编码后的数据以及当前的帧号、码率发送出去；在信道质量差(图1中所示：信噪比SNR低于门限值)时，采用低码率的编码器对该数据块进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去。
(2)发送端根据接收端反馈的信道状态估计值实时选择相应的数据编码方式进行数据的初始发送，或根据数据初始发送后的反馈信号选择该数据的重传方式：信息位打孔重传、或校验位打孔重传。
该步骤(2)包括下述具体操作内容：
(21)根据接收端反馈过来的信号是NACK还是ACK，发送端选择相应的数据重传方式来重传数据：若是ACK信号，执行步骤(22)的操作；若是NACK信号，则执行步骤(23)的操作；
(22)根据反馈的信道状况，发送端选择相应的编码方式对后续数据进行初始发射：信道质量好时，采用高码率的编码器对后续数据进行编码，将编码后的数据以及当前的帧号、码率发送出去；在信道质量差时，采用低码率的编码器对后续数据进行编码，并将编码后所有校验位信息存储下来，再对其校验位进行打孔，将信息位数据和打孔后的校验位数据以及当前的帧号、码率发送出去；结束该流程；
(23)发送端先判断该数据块初始发射时采用的是哪一种编码器，如果初始发射采用的是高码率编码器，则进行信息位打孔重传；如果初始发射采用的是低码率编码器，则进行校验位打孔重传，结束该流程。
(3)接收端接收数据，并根据接收到的数据类型，对该数据分别选择进行初始译码、合并校验位译码、或逐级译码的操作，然后判断译码是否成功，并相应地返回给发送端译码结果的确认信号和信道状态估计值，或者是重传请求。
该步骤(3)包括下述具体操作内容：
(31)接收端接收到信号后，根据接收到的帧号判断该数据块是否为重传帧；若接收到的数据不是重传帧，即为初始发送的数据，执行步骤(32)的操作；否则，跳转执行步骤(33)的操作；
(32)根据初始发射时的码率，接收端选择相应的译码器进行译码后；跳转执行步骤(34)的操作；
(33)接收端根据接收到的数据码率判断、选择相应的译码方式：若为高码率，则采用逐级译码方式进行译码；若为低码率，则采用合并校验位译码方式进行译码；
(34)接收端判断译码是否正确；若译码不正确，则返回给发送端一个NACK信号请求重发；否则，输出数据，并给发送端返回确认译码结果的ACK信号和信道状态估计值，结束该流程。
下面再通过分别采用信息位打孔重传技术和校验位打孔重传技术的两个实施例的对比情况，说明本发明提出的增强型自适应数据重传方法的优势。
第一个实施例：信息位打孔重传方法。参见图2，介绍其打孔位置。图中，网格块表示信息位数据D，阴影块表示校验位数据P，空白块表示打孔后的数据为零，椭圆圈出来的部分表示每次发送的数据。图A是初始发射的所有信息，(包括信息位数据D和校验位数据P)。图B是第一次重传时，信息位数据D的前一半置0，后一半数据仍保留进行编码后，只发送新生成的校验位数据P1。图C是第二次重传时，信息位数据D的前一半数据留，后一半数据块置零并进行编码后，再发送新生成的校验位数据P2。该实施例采用低密度校验码作为其信道编码，母码的码率为3/4，来自WIMAX_802.16e R＝3/4B。结构化低密度校验码的编码矩阵
第二个实施例：校验位打孔重传方法。参见图3，介绍其打孔位置。图中，网格块表示信息位数据D，阴影块表示校验位数据P。初始发射的数据为信息位数据D和校验位数据P。第一次重传时，只发送新生成的校验位数据P2。第二次重传时，只发送新生成的校验位数据P3。该实施例采用低密度校验码作为其信道编码，母码的码率为1/2，结构化低密度校验码的编码矩阵为：
其中，
实施例中采用的仿真参数如下表所示：
参数 值 信息位长度 576 初始发射码率 1/2 调制方式 BPSK 信道模型 AWGN 译码方式 Log-BP最大迭代次数＝100 最大重传次数 2
参见图4～图6，介绍上述实施例的仿真结果情况。这三个图中，实线表示第一个实施例(信息位打孔重传)的性能曲线，虚线表示第二个实施例(校验位打孔重传)的性能曲线。由图4可见，在信噪比为-1dB时，第二个实施例的吞吐量为0.5，而第一个实施例的吞吐量仅为0.1，可见在低信噪比的时候，第二个实施例比第一个实施例更能保证传输的可靠性。但是当信噪比增加到1.5dB时，第一个实施例和第二个实施例的吞吐量均为0.75，这时即可以考虑采取有效的手段降低能耗，减小处理时延。由图5可见，在信噪比为1.5db时，第二个实施例的平均操作数为5063次，而第一个实施例平均操作数大约为780次，也就是说：此时，这种信息位打孔重传方案所需的平均操作数仅为校验位打孔重传方案的平均操作数的15％。在高信噪比的情况下，信息位打孔重传方案需要的平均操作次数明显低于传统的校验比特打孔的重传方案，这也是本发明的优点之一：译码器复杂度低，能耗低。由图6可见，在信噪比为1.5db时，第二个实施例的平均迭代次数为41.5次，而第一个实施例平均迭代次数为9.24次，也就是说：此时，信息位打孔重传方案所需的平均迭代次数仅为校验位打孔重传方案的平均迭代次数的22％。即在高信噪比的情况下，采用信息位打孔重传方式时译码时延大大缩短了。
通过对这两个实施例的对比分析，可以证明本发明技术方案的试验是成功的，实现了发明目的。