一种基于Raptor码的上行滑动窗HARQ方法

一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法
技术领域
1.本发明涉及一种基于raptor码(快速旋风码)的上行滑动窗harq(混合自动重传请求)方法，该方法可用于5g无线通信系统中。


背景技术：

2.harq作为5g的关键技术，近年来受到了充分关注。在无线通信中，数据传输往往受到信道的影响，信道质量不佳时会导致数据包的丢失和错误，影响数据传输的可靠性和效率。harq通过自适应重传机制，在数据包丢失或错误时进行重传，可以显著提高数据传输的可靠性和效率。
3.在5g上行pusch(物理上行共享信道)传输过程中，gnb(下一代基站)侧最多支持16个harq进程。而在没有上行空分复用时，一个harq进程只支持调度一个传输块，并且通过dci(下行控制信息)只能反馈此传输块的重传信息。当需要传输一定数量的数据包时，一次调度一个传输块的机制导致了gnb需要频繁的通过dci调度pusch，增加了网络的开销，并且影响了网络的性能和吞吐率。此外在一些信道质量差的场景下，传输块难以被正确接收导致误块率增加，重传次数的限制也可能进一步导致传输块无法正确传输。因此本发明在5g harq机制的基础上进行改进，提出了一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，通过一个harq进程调度多个传输块的方法减少信令交互的开销并提高吞吐率，进一步引入raptor编码来降低低信噪比下的误块率。本发明适用于5g无线通信系统。


技术实现要素：

4.技术问题：本发明所要解决的主要技术问题，就是避免上述背景技术中出现的不足之处，而提供一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法。
5.技术方案：本发明在5g harq机制的基础上提出了一种适用于5g无线通信系统的基于raptor码的上行滑动窗harq方法，该方法包括如下步骤：
6.步骤1：gnb在接收到ue调度请求后，为其分配一个harq进程，配置其窗口长度n、所有窗口的ndi(新数据指示)以及rv(冗余版本)。根据harq进程的参数配置相应的dci，并通过pdcch(物理下行控制信道)发送给ue(用户端)。
7.步骤2：ue通过解码pdcch获得dci，进一步得到为其分配的pusch时频资源、harq进程号、窗口长度n、raptor编码信源符号数量k、raptor编码信源各个窗口的ndi以及rv。
8.步骤3：ue根据前k个窗口的ndi以及rv配置好新的或指定冗余版本的传输块数据t
[0:k-1]
。然后将这k个传输块作为raptor编码的k个信源符号进行编码，生成n个编码符号e
[0:n-1]
，将最后n-k个冗余编码符号c
[k:n-1]
作为剩余窗口的传输块数据。
[0009]
步骤4：ue对各个窗口的传输块数据进行ldpc(低密度奇偶校验)编码，然后配置在指定时频资源上的pusch发送给gnb。
[0010]
步骤5：gnb接收到各个窗口对应的pusch后，对其传输块先进行ldpc解码，统计正确解码的传输块个数n'，得到接收到的编码符号e'
[0:n'-1]
，并且记录其窗口索引到esis(编
码符号标识)中。其中esis为raptor码的编码符号标识，指示正确解码的数据块所对应编码符号的索引。
[0011]
步骤6：当n'≥k时进一步进行raptor解码，使用失活译码算法，恢复出所有的信源符号t
[0:k-1]
，进而得到前k个窗口的所发送的传输块。当n'＜k时无法进行raptor解码，此时当有信源传输块解码成功时，将冗余窗口的ndi反置，rv置0以指示传输新的冗余传输块，否则根据各个窗口的解码情况配置好ndi以及rv。
[0012]
步骤7：gnb根据harq进程的参数配置相应的dci，并通过pdcch发送给ue。
[0013]
有益效果：本发明的优点在于，在5g harq机制的基础上，提出了一种适用于5g无线通信系统的基于raptor码的上行滑动窗harq方法，通过为一个harq进程配置多个窗口调度传输块，并且添加一种新的dci格式，实现了一次调度多个传输块，配置多个窗口的重传信息。同时在传输块数据处理上引入了raptor编码，使得gnb端在正确接收到一定窗口数量的传输块数据时可以通过raptor解码恢复出全部的信源传输块。如此，既可以提高吞吐率、降低信令交互次数，也可以降低误块率。
附图说明
[0014]
图1是本发明的ue侧设计流程图。
[0015]
图2是本发明的gnb侧设计流程图。
[0016]
图3是本发明的滑动窗harq机制的一种示例。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0018]
图1为本发明的ue侧设计流程图，本发明的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法在ue侧包含如下步骤：
[0019]
步骤1：ue通过解码pdcch获得dci，进一步得到为其分配的pusch时频资源、harq进程号、窗口长度n、raptor编码信源符号数量k、各个窗口的ndi以及rv。
[0020]
步骤2：ue根据前k个窗口的ndi以及rv配置好新的或指定冗余版本的传输块数据t
[0:k-1]
。然后将这k个传输块作为raptor编码的k个信源符号进行编码。首先在t
[0:k-1]
的前面添加(s+h)个全零符号，得到编码输入符号向量d
[0:l-1]
。其中l＝s+h+k。
[0021]d[0:l-1]
＝[z
t[0:s+h+1]
t
t[0:k-1]
]
t
[0022]
将d
[0:l-1]
与预编码器的编码矩阵a的逆矩阵相乘得到中间符号向量c
[0:l-1]
，
[0023]c[0:l-1]
＝a-1[l
×
l]
·d[0:l-1]
[0024]
其中编码矩阵a如下所示
[0025]
[0026]
再将lt编码矩阵g
lt
与中间符号向量c
[0:l-1]
相乘，得到编码数据符号e
[0:n-1]
[0027]e[0:n-1]
＝g
lt[1:n]
·c[0:l-1]
[0028]
将最后n-k个冗余编码符号c
[k:n-1]
作为剩余窗口的传输块数据。
[0029]
步骤3：ue对各个窗口的传输块数据进行ldpc编码，然后配置在指定时频资源上的pusch发送给gnb。
[0030]
图2为本发明的gnb侧设计流程图，本发明的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法在gnb侧包含如下步骤：
[0031]
步骤1：gnb接收到各个窗口对应的pusch后，对其传输块先进行ldpc解码，统计正确解码的传输块个数n'，得到接收到的编码符号e'
[0:n'-1]
，并且记录其窗口索引到esis中。其中esis为raptor码的编码符号标识，指示正确解码的数据块所对应编码符号的索引。
[0032]
步骤2：当n'≥k时进一步进行raptor解码。先在e'
[0:n'-1]
的前面添加(s+h)个全零符号，得到解码输入符号向量d'
[0:l-1]
。
[0033]
d'
[0:l-1]
＝[z
t[0:s+h+1]
e'
t[0:k-1]
]
t
[0034]
通过参数esis、k以及n'确定预编码器解码器矩阵a'以及lt编码矩阵g
lt
。将a'的逆矩阵与d'
[0:l-1]
相乘得到中间符号向量c'
[0:l-1]
。
[0035]
c'
[0:l-1]
＝a'-1[l
×
l]
·
d'
[0:l-1]
[0036]
然后将lt编码矩阵g
lt
与c'
[0:l-1]
相乘得到信源符号t。
[0037]
t
[0:k-1]
＝g
lt[1:k]
·
c'
[0:l-1]
[0038]
进而得到前k个窗口的所发送的传输块。当n'＜k时无法进行raptor解码，此时当有信源传输块解码成功时，将冗余窗口的ndi反置，rv置0以指示传输新的冗余传输块，否则根据各个窗口的解码情况配置好ndi以及rv。
[0039]
步骤3：gnb根据harq进程的参数配置相应的dci，并通过pdcch发送给ue。
[0040]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，其特征在于：包括如下步骤：在gnb侧一个上行harq进程调度多个窗口的传输块传输，并通过一个dci反馈所有窗口数据的重传信息；在ue侧通过解码dci得到一个harq进程内多个窗口的调度信息，并在对应时频资源处进行pusch传输；ue侧对先对传输块进行raptor编码，利用部分窗口传输raptor码信源传输块，剩余窗口传输raptor码冗余传输块；ue侧对所有窗口的传输块进行ldpc编码；在gnb侧进行ldpc解码和raptor解码，通过ldpc解码成功解码一定窗口数量的传输块以进一步通过raptor解码恢复出全部的信源传输块数据。2.根据权利要求1所述的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，其特征在于：在一个harq进程中配置多个窗口，当窗口内传输块经过ldpc解码和raptor解码失败时，此窗口的数据需要重传，通过dci中rv(i)来指示ue侧此窗口传输块的重传冗余版本；当窗口内传输块解码成功时，此窗口可以用来传输新的数据，通过dci中ndi(i)反置，rv(i)置0来指示ue侧此窗口为新数据传输；其中i为窗口的索引。3.根据权利要求2所述的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，其特征在于：在dci中新增部分参数来反馈全部窗口的重传信息：2bits参数window length指示一个harq进程调度的窗口长度，00、01、10、11分别代表长度为1、2、4、8；nbits参数new data indicator指示每个窗口是否为新数据传输；2*nbits参数redundancy version指示每个窗口传输块的冗余版本；2bits参数symbol length指示raptor编码信源符号数量，00、01、10、11分别代表数量为1、2、3、4；其中n为窗口长度。4.根据权利要求1所述的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，其特征在于：raptor编码步骤如下：ue侧采用r10 raptor编码，将前k个窗口内的传输块作为编码的信源符号，编码生成n个编码符号，将最后n-k个冗余编码符号作为剩余窗口的传输块；其中k为raptor编码的信源符号数量。5.根据权利要求1所述的一种基于raptor码的上行滑动窗harq方法，其特征在于：raptor解码步骤如下：gnb侧首先对每个窗口内传输块进行ldpc解码，当累计成功解码的传输块数量达到k时，进行raptor解码，采用失活译码恢复出解码错误的传输块；如前k个窗口中有信源传输块解码成功或者通过raptor解码恢复出了全部的传输块，都需要将最后n-k窗口通过dci指示传输新的raptor码冗余块。

技术总结
本发明公开了一种基于Raptor码的上行滑动窗HARQ方法。在5G系统中，没有上行空分复用时，一个HARQ进程调度一个传输块，每个DCI反馈一个传输块的重传信息，存在吞吐率低、信令交互次数高的弊端。本发明在传统HARQ方法基础上，提出了一种滑动窗HARQ方法，为一个HARQ进程配置多个窗口调度传输块。并且添加了一种新的DCI格式，可利用一个DCI配置多个窗口内传输块的重传信息。本发明同时将Raptor码与滑动窗HARQ结合，利用部分窗口传输冗余传输块。接收端只需要正确解码一定窗口数量的传输块，便可以恢复出全部窗口的传输块。如此，既提高了吞吐率，降低了信令交互次数，也降低了误块率。也降低了误块率。也降低了误块率。


技术研发人员：张华 赵心宇
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/7