[发明专利]组播传输中网络编码混合自动请求重传方法

说明书

技术领域

本发明涉及单跳无线组播场景，特别涉及一种组播传输中网络编码混合自动请求重传方法。

背景技术

随着无线蜂窝网络的不断发展(例如LTE网络)，组播业务——由演进型节点B(eNodeB)把数据包同时发送给多个接收者——通过利用无线传输介质的广播特性能够实现更高的频谱效率，从而正获得越来越多的关注。

组播业务与广播业务的一大区别就是其对数据包可靠性传输的需求。混合自动请求重传(HARQ)技术是在有噪信道上进行可靠有效的信息传输的主要手段之一，其在组播业务中的应用逐渐受到重视。HARQ的种类繁多，这里我们只关注基于turbo信道编码并且对于错误接收的数据版本并非丢弃而是缓存以备与重传版本进行软信息合并的HARQ。原因在于这种HARQ具有良好的合并增益和编码增益、是目前IMT-Advanced的主流方案。而HARQ的合并方式主要有两种：

(1)Chase合并(Chase combining，CC)：每次重传的版本包含相同的信息(信息比特和校验比特)，可以认为每次重传对于接收机而言是能量的叠加。

(2)增加冗余合并(Incremental redundancy，IR)：每次重传的版本包含不同的信息。对于接收机而言每次重传可获得额外的信息。

有研究人员提出一个全新的网络编码(Network coding，NC)的概念用于增加网络的吞吐量。其基本思想是网络中一段传输链路的中间节点除了基本的路由功能外还允许对多路输入数据通过合适的编码操作后再进行转发。把网络编码运用在组播传输中能够从理论上能够逼近组播网络的容量界。因此网络编码在组播业务中的研究也比较热门。

在图1所示的研究场景中，一组用户端(即UE1-UE6)对同一业务感兴趣，于是eNodeB对该业务进行组播，每个用户端都必须正确接收每个数据包。

如果采用传统HARQ技术，则当eNodeB组播某一数据包，每个UE分别接收后译码校验，如果译码正确则反馈肯定确认(ACK)，否则反馈否定确认(NACK).当eNodeB收到NACK则对该数据包进行重传。换而言之，任意一个UE接收错误，则对应的数据包都必须进行重传。这种传统HARQ方式当组播的UE数较大时效率低下，因为任意一个UE译码出错的概率较高(等于单个UE译码出错概率乘以用户数)。

于是又有研究人员提出一种网络编码的重传方法：当某一数据包组播时存在某一用户端接收错误时，eNodeB并不立即重传该数据包，而是管理一个失败数据包的队列，周期性的从中选择合适的数据包进行网络编码后再进行重传。从而使得eNodeB通过一次重传能够让多个用户端同时恢复各自接收失败的数据包。例如，假设eNodeB对两个UE进行组播，两个UE对数据包的接收状态如表一所示，x表示接收错误，o表示接收正确，Packet表示数据包，Receiver表示接收端(即用户端)。用户端R1错误接收了数据包a1，a4，a7，a9，用户端R2错误接收了数据包a3，a5，a7，于是，eNodeB把数据包a1和a3异或(即网络编码)后进行重传。由于用户端R1已经正确接收了a3，所以当它收到网络编码重传的数据包，译码后可以通过异或运算获得自己需要的数据包a1。类似的用户端R2也可以利用已经正确接收的a1，恢复自己需要的数据包a3。相比前述传统HARQ，原本需要重传两次，网络编码的重传方法只需要重传1次，大大提高了频谱效率。

表一：

然而，网络编码的重传方法是有缺陷的，它仅仅针对不合并的HARQ(Type 1HARQ，即出错的版本直接丢弃，并不保留以备重传时进行合并)，从而丢失了HARQ合并增益。如果将该方法直接用于基于turbo信道编码的软合并HARQ，并进行简单的推广应用，则接收端如何进行合并获得增益仍然存在很大问题：第一次传输中各个数据包的信息比特是分别进行turbo编码的，而经过一段时延后采用网络编码的方法选取合适的失败数据包进行信息比特的异或，然后再进行turbo编码，结果产生的新的校验比特并不等于原各自分别turbo编码的校验比特的简单异或。所以在接收端不能把前后两次的校验比特的软信息在译码之前进行合并，因此丢失了HARQ合并增益，并且重传的版本必须是可自解的，这意味着网络编码的方法也不能适用于增加冗余的HARQ。

因此，如何最大限度地获得网络编码增益和HARQ合并增益，从而提高系统的频谱效率实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容