本项目公开了一种自由空间光通信中混合自动请求重传系统及方法,主要解决现有自由空间光通信系统中的可靠性问题,本项目的分块检错编码模块在自适应控制模块的控制下,对发送数据进行自适应分块和检错译码;纠错编码模块对检错译码后的数据进行纠错译码;分集发送控制模块在自适应控制模块的控制下对纠错译码数据进行自适应分集发送;分集接收模块对接收数据进行分集接收;码合并与纠错译码模块在自适应控制模块的控制下对分集接收数据进行自适应码合并和纠错译码;分块检错译码模块对纠错译码数据进行分块译码并请求重传。本发明提高了通信系统的可靠性,兼顾了通信的实时性和传输效率,可以用于自由空间光通信领域。
本项目提供的一种用于自由空间光通信中混合自动请求重传系统,包括发送部分、接收部 分及控制部分,其中:的发送部分包括分块检错编码模块、纠错编码模块、分集发送模块;分块检 错编码模块的输出端连接纠错编码模块的输入端,纠错编码模块的输出端连接分集发 送模块的一个输入端;所述的分块检错编码模块,用于在自适应控制模块控制下,对 发送数据帧进行自适应分块和分块的检错编码,以及在分块出错时进行重传;所述的 纠错编码模块,用于对分块检错编码模块输出的数据帧进行纠错编码;所述的分集发 送模块,用于在自适应控制模块控制下,对纠错编码后的数据帧进行自适应分集发送;接收部分包括分集接收模块、码合并与纠错译码模块、分块检错译码模块; 所述的分集接收模块的输出端连接码合并与纠错译码模块的一个输入端,码合并与纠 错译码模块的输出端连接分块检错译码模块的输入端;所述的分集接收模块,用于对 接收到的数据帧进行分集接收及译码;所述的码合并与纠错译码模块,用于在自适应 控制模块控制下对分集接收数据帧进行码合并和纠错译码;所述的分块检错译码模 块,用于对纠错译码后的数据帧进行分块检错译码,并给出相应的反馈信息;
所述的控制部分包括信噪比估计模块、自适应控制模块;信噪比估计模块的输出 端连接自适应控制模块的输入端,自适应控制模块的三个输出端分别与分块检错编码 模块的输入端、分集发送模块的另一个输入端、码合并与纠错译码模块的另一个输入 端相连;所述的信噪比估计模块,用于对当前信道的信噪比进行估计;所述的自适应 控制模块,用于根据反馈信息、信噪比估计信息及上一帧数据正确传输所需的重传次 数估计当前信道条件,按照估计的当前信道条件产生控制信息,实现对分块检错编码 模块中发送数据帧的分块数、分集发送模块中分集数和编码模式、码合并与纠错译码 模块中码合并方式的自适应控制。
发送部分中的分块检错编码模块包括数据拆分模块、M(M为大于1的整数) 个检错编码单元及分块缓存合并模块,在附图2中描述了分块检错编码模块所包括的 数据拆分模块、M个检错编码单元及分块缓存合并模块之间的结构关系。数据拆分模 块的M个输出端分别与M个检错编码单元的输入端相连,M个检错编码单元的输出 端分别与分块缓存合并模块的M个输入端相连,分块缓存合并模块的输出端连接纠 错编码模块的输入端,自适应控制模块的输出端分别与数据拆分模块的输入端和分块 缓存合并模块的输入端相连。
目前常用的HARQ方式主要有三种:I型HARQ将信息序列及其校验序列全部重传 并进行码合并,II型HARQ将信息序列与校验序列交替重传并与已发送的信息序列 或校验序列合并译码,III型HARQ将信息序列与校验序列按照穿孔矩阵部分重传。 这3种HARQ方式存在着一些缺点,比如,在突发错误情况下,所有的错误通常集 中在数据的一小部分,即使译码后只存在少量比特的错误,整个数据仍需重传,造成 系统效率大幅降低;多次重传使数据传输时延长,无法保证实时接收;收发端存储重 传数据的存储容量大,耗费资源;接收数据无法充分合并,容易损失有效接收信息等。 在现有的HARQ系统中,一般采取以下方法改善系统性能。
周秦英等人在“基于分块数据传输的新型HARQ系统”(《西安电子科技大学学 报》自然科学版200532(5):720-723)中提出一种基于分块数据传输的新型HARQ 方法。这种方法根据估计的信道情况确定每帧数据的分块数和正确传输所需的重传次 数,对数据帧进行分块并且根据估计的重传次数对每个分块进行复制,然后对每个分 块进行CRC校验,最后合并为一个数据帧进行发送。这种方法可以降低反馈延时, 提高系统的实时性。但是,该方法存在的不足之处是,由于对数据帧的每个分块进行 复制和CRC校验,使得数据量大,产生过多的冗余信息;复制的相同分块合并后一 起发送,会增加分块间的相关性,使得接收数据无法充分合并,不利于改善码合并性 能;而且译码后正确的分块接收,错误的分块丢弃,不进行重传,会破坏传输数据帧 的完整性。
西南交通大学申请的专利“在混合自动重发请求系统中并行冗余发送与并行合并 接收分组数据的方法”(公开号CN1444352A申请号02133719.5,申请日 2002.9.9)中提出一种并行冗余发送与并行合并接收分组数据的方法。该方法的发送 端将进行纠错编码后的数据分组经过N个穿孔模块的穿孔处理后,再时行数目为N的 并行发送;接收端对并行接收到的数据分组经过N个解穿孔模块进行恢复,然后进行 码合并处理。该方法存在的不足之处是,应用于CDMA系统中,并行发送数目N等于 CDMA分组数据通信系统分配的正交信道码数目,为固定值,并不能随信道状况进行 自适应的调整,不利于传输效率的提高;对于纠错译码后仍有错误的分组进行丢弃并 请求重传,重传仍重新执行整个分组数据的并行冗余发送和并行冗余合并接收,这样 即使错误只集中在分组的一小段,整个数据仍需重传,造成传输效率的降低。
第一、由于系统采用了基于自适应分块传输的结构和自适应分块传输方 法,实现了数据帧的分块数与当前信道条件的匹配,并且只重传出错的分块,克服了 现有技术中无分块或固定分块传输对信道适应性差和传输效率低的缺点,使得本发明 提高了系统的传输效率和实时性。
第二、由于系统采用了基于自适应分集的结构和自适应分集方法,实现了 分集数根据当前信道条件的动态调整,克服了现有技术中多个相同数据分块同时串行 发送,使分块间的相关性增加,从而接收数据无法充分合并的缺点,使得本发明能够 降低数据帧间的相关性,提高码合并的性能,从而增加纠错译码的可靠性,减少重传 次数,减小系统的时延;同时,也克服了现有技术中固定分集对信道适应性差的缺点, 使得本发明能够提高系统的传输效率。
第三、由于对各分集采用自适应编码的方法,并通过删余矩阵来调整各分 集的编码模式,实现了所选用的HARQ类型根据当前信道条件的动态调整,只用通 过动态调整删余矩阵的格式来实现对编码模式的动态调整,从而可以避免在系统中同 时配置独立的三种类型的HARQ,使得本发明能够有效的兼顾系统传输效率和可靠 性,降低系统复杂度,减少对硬件资源的消耗,达到系统性能与实现复杂度的统一的 效果。
第四、由于采用自适应码合并方法,实现了码合并方式与当前信道条件和 采用的HARQ类型的匹配,克服了现有技术中使用单一码合并方法对信道适应性差 的缺点,使得本发明能够提高系统的码合并性能,增加译码可靠性。
第五、在对重传数据进行码合并处理时,重传的数据帧与上一次传输的经 过纠错译码后的数据帧进行合并,克服了现有技术中码合并不能充分利用纠错译码过 程中增加的有效信息的缺点,使得本发明能够提高系统的码合并性能,增加译码可靠 性,进而减少重传次数,减小系统的时延。
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