通信學(xué)論文-TD-SCDMA 終端測試儀 HARQ 實(shí)體的設(shè)計(jì).doc

通信學(xué)論文-TD-SCDMA終端測試儀HARQ實(shí)體的設(shè)計(jì)【摘要】HARQ技術(shù)是HSDPA系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，它使得HSDPA系統(tǒng)獲得更高的吞吐量和更小的時(shí)延。本文介紹了3GPP建議的所有HARQ方案，并闡述了TD-SCDMA系統(tǒng)中采用的HARQ方案及其特點(diǎn)。隨后對(duì)TD-SCDMA終端測試儀中HARQ實(shí)體的各個(gè)功能進(jìn)行了分析，并提出了設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方案。關(guān)鍵詞：TD-SCDMA；HSDPA；HARQ；無線鏈路控制Abstract:HARQtechniqueisoneofthekeytechniquesinHSDPAsystem.Itcanimprovethesystemtoachievehighthroughputandreducedelay.ThispaperintroducesalltheHARQschemesadvisedby3GPP,especiallytheschemeinTD-SCDMAsystem.ThenanalysesthefunctionsprovidedbyHARQentityinTD-SCDMACommunicationTestSet,andpresentstheblueprintofHARQentity.Keywords:TD-SCDMA,HSDPA,HARQ,MediumAccessControl1引言我國自主開發(fā)的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA即將投入商用1，其產(chǎn)業(yè)鏈也逐步形成，其中TD-SCDMA終端測試儀作為產(chǎn)業(yè)鏈上的一部分發(fā)揮s著重要作用。但隨著技術(shù)的不斷更新，對(duì)TD-SCDMA終端測試儀的要求也不斷提高5，其中HSDPA技術(shù)就是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。HSDPA是3GPPR5中定義的一項(xiàng)增強(qiáng)型技術(shù)，用于進(jìn)一步提高下行鏈路的數(shù)據(jù)吞吐量3。HSDPA適用于FDD（頻分雙工）和TDD（時(shí)分雙工）兩種雙工模式，在TDD雙工模式下運(yùn)行的HSDPA系統(tǒng)也稱為TDD-HSDPA系統(tǒng)。無線移動(dòng)信道由于時(shí)變和多徑導(dǎo)致衰落，常具有較高的誤碼率2。HARQ作為HSDPA中關(guān)鍵技術(shù)，其基本原理是，通過前項(xiàng)糾錯(cuò)（FEC）和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ）兩種差錯(cuò)控制方法以確保服務(wù)質(zhì)量（QoS）。這種混合ARQ方案（HARQ），即可以減少了FEC產(chǎn)生的不必要的開銷，又可以保證了一定的通過量和時(shí)延，因此被3GPPHSDPA技術(shù)采用。本文結(jié)合TDD-HSDPA系統(tǒng)特性，對(duì)該系統(tǒng)的HARQ方案進(jìn)行了研究。根據(jù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)TD-SCDMA終端測試儀中的HARQ實(shí)體的各個(gè)功能進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決方案。2混合ARQ類型和標(biāo)準(zhǔn)ARQ協(xié)議的選擇3GPP建議了3種基本的混合ARQ類型，I型，II型和III型。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ARQ協(xié)議是SAW停等協(xié)議,GBN回退N協(xié)議和SR選擇性重傳協(xié)議。3GPP建議在TDD-HSDPA系統(tǒng)中采用SAW重傳協(xié)議，HARQ-II/III型混合ARQ。2.1混合ARQ類型的選擇三種類型的相同點(diǎn)是都進(jìn)行FEC編碼和CRC效驗(yàn)，接受端進(jìn)行FEC譯碼和CRC效驗(yàn)，如果分組有錯(cuò)則請(qǐng)求重傳；不同點(diǎn)是HARQ-I放棄錯(cuò)誤分組，重傳分組與已傳分組相同，沒有組合譯碼。HARQ-II錯(cuò)誤分組不被丟棄，而與重傳分組組合進(jìn)行譯碼，重傳分組和已傳分組的格式和內(nèi)容可以不同。HARQ-III因?yàn)椴捎肅PC碼(互補(bǔ)的打孔卷積碼)，每個(gè)已傳分組與重傳分組都能進(jìn)行自解碼；每次重傳可有不同的冗余產(chǎn)生(不同的比特打孔)，也可有相同的冗余產(chǎn)生(相同的FEC)，此時(shí)與HARQ-I的操作類似，但錯(cuò)誤分組要被存儲(chǔ)在收端，以便與重傳分組結(jié)合。表1給出了三種混合ARQ類型的比較。從表1中可以看出HARQ-III型有更高的智能性，而且有更高的通過率，雖然對(duì)于UE端存儲(chǔ)容量有一定的要求，但3GPP在TDD-HSDPA系統(tǒng)中還是選擇了HARQ-III型。2.2標(biāo)準(zhǔn)ARQ協(xié)議的選擇三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ARQ協(xié)議是SAW停等協(xié)議，GBN回退N協(xié)議和SR選擇性重傳協(xié)議，三種協(xié)議的特點(diǎn)分別概括如下：SAW停等協(xié)議：發(fā)送端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)分組后等待接收端確認(rèn)，如果傳輸錯(cuò)誤則重傳，直到成功傳輸才繼續(xù)下一個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸。GBN回退協(xié)議：發(fā)送端發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)分組后等待接收端確認(rèn)，如果某個(gè)數(shù)據(jù)分組傳輸錯(cuò)誤，則其后個(gè)數(shù)據(jù)分組都會(huì)重傳。選擇性重傳協(xié)議：發(fā)送端發(fā)送個(gè)數(shù)據(jù)分組后等待接收端確認(rèn)，如果某個(gè)數(shù)據(jù)分組傳輸錯(cuò)誤，則只重傳錯(cuò)誤的分組。三種ARQ基本機(jī)制中，SAW停等協(xié)議最簡單，也是對(duì)信頭要求最少的協(xié)議。協(xié)議的正確性由一比特(用來表示當(dāng)前和下一個(gè)數(shù)據(jù)分組)信息就可以表述。所以，它的控制頭很小，確認(rèn)頭也很小(因?yàn)闊o論是ACK或NACK都僅用1比特?cái)?shù)據(jù))。而且，因?yàn)橐淮沃荒軅魉鸵粋€(gè)數(shù)據(jù)分組，所以對(duì)用戶端存儲(chǔ)容量的要求就很小。所以3GPP的HSDPA信道采用SAW停等協(xié)議可以在減小信令總帶寬和用戶存儲(chǔ)容量方面得到明顯的改觀。但是，SAW有一個(gè)很大的缺點(diǎn)：不能及時(shí)得到確認(rèn)信息，發(fā)端必須在發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)分組前等待上一個(gè)數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)信息。在等待期間，信道閑置而且浪費(fèi)系統(tǒng)容量。這樣，就希望能結(jié)合SAW最小復(fù)雜度和SR有效通過率的特點(diǎn),于是有了N信道停等協(xié)議，即通過設(shè)置并行停等協(xié)議的信道數(shù)N來提高通過率。它的特點(diǎn)是：一個(gè)連續(xù)的傳輸流在時(shí)間上分為N個(gè)子信道，即N個(gè)進(jìn)程（HARQprocess），而每個(gè)進(jìn)程獨(dú)立地執(zhí)行停等重傳協(xié)議。圖1N信道停等協(xié)議示意圖Fig1SketchmapofNchannelsSAWprotocol3HARQ實(shí)體的功能設(shè)計(jì)在UTRAN側(cè)每個(gè)UE有一個(gè)HARQ實(shí)體4。每個(gè)HARQ實(shí)體有N個(gè)HARQ進(jìn)程，一般N=4。每個(gè)HARQ進(jìn)程都有一個(gè)進(jìn)程號(hào)（HARQprocessidentifier），進(jìn)程號(hào)用來使發(fā)端和收端的進(jìn)程相匹配。HARQ實(shí)體為每一個(gè)MAC-hsPDU設(shè)置進(jìn)程號(hào)，即HARQ實(shí)體選擇一個(gè)合適的進(jìn)程為每個(gè)MAC-hsPDU服務(wù)。3.1維護(hù)HARQ進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為每個(gè)HARQ進(jìn)程維護(hù)狀態(tài)機(jī)是HARQ的主要工作，它保證HARQ各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)維護(hù)是通過將進(jìn)程號(hào)放入不同的隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)的。共有三個(gè)隊(duì)列，為空閑隊(duì)列，等待回復(fù)隊(duì)列，等待重傳隊(duì)列，分別對(duì)應(yīng)空閑狀態(tài)、等待回復(fù)狀態(tài)和等待重傳狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送新的Mac-hsPDU時(shí)，HARQ為此PDU分配一個(gè)處于空閑狀態(tài)的進(jìn)程，此時(shí)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為等待回復(fù)狀態(tài)，此進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)被放入等待回復(fù)的隊(duì)列中，并將此進(jìn)程與PDU綁定在一起。HARQ存儲(chǔ)PDU以備重傳。當(dāng)收到反饋信息為ACK時(shí)，解除進(jìn)程與此PDU的綁定，使此進(jìn)程重新進(jìn)入空閑狀態(tài)。由于已正確傳輸，HARQ刪除存儲(chǔ)的PDU數(shù)據(jù)。當(dāng)收到NACK時(shí)，保持進(jìn)程與PDU的綁定，使此進(jìn)程進(jìn)入等待重傳狀態(tài)。當(dāng)調(diào)度決定重傳某個(gè)PDU時(shí)，HARQ在等待重傳的隊(duì)列中找到此PDU及其綁定的進(jìn)程，使此進(jìn)程進(jìn)入等待回復(fù)狀態(tài)，此時(shí)仍保持此進(jìn)程與PDU的綁定。當(dāng)調(diào)度決定放棄重傳某個(gè)PDU時(shí)，HARQ在等待重傳的隊(duì)列中找到該P(yáng)DU及其綁定的進(jìn)程，解除進(jìn)程與PDU的綁定，使此進(jìn)程進(jìn)入空閑狀態(tài)。HARQ刪除存儲(chǔ)的PDU。圖2HARQ進(jìn)程的狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換Fig2StatesswitchofHARQprocess3.2發(fā)送Mac-hsPDU圖3給出了HARQ實(shí)體發(fā)送數(shù)據(jù)的流程。每個(gè)HARQ進(jìn)程（process）都有一個(gè)Newdataindicator，它被用來區(qū)分新數(shù)據(jù)和重傳數(shù)據(jù)。當(dāng)傳新數(shù)據(jù)時(shí)將Newdataindicator加1，重傳舊數(shù)據(jù)時(shí)不變。圖3HARQ發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖Fig3FlowcontrolofHARQsendingdata3.3處理來自UE的反饋接收到手機(jī)的反饋后，HARQ實(shí)體需保證對(duì)應(yīng)正確的發(fā)送順序，因?yàn)槭謾C(jī)的反饋信息不包括此PDU的進(jìn)程號(hào)，所以HARQ實(shí)體默認(rèn)反饋是按發(fā)送時(shí)的順序返回的。在等待回復(fù)的隊(duì)列中，PDU是按發(fā)送的順序存儲(chǔ)的。這樣，每次手機(jī)的反饋被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于等待回復(fù)的隊(duì)列中的第一個(gè)PDU，即最早發(fā)送但還未收到回復(fù)的PDU。如圖4所示。圖5給出了HARQ處理反饋的流程。圖4HARQ處理反饋對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig4CorrespondingrelationoffeedbacksinHARQ圖5HARQ處理反饋流程Fig5FlowcontrolofhandlingfeedbackofHARQ4總結(jié)本文通過分析HARQ技術(shù)的特性，給出了TD-SCDMA終端測試中HARQ實(shí)體的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。此方案對(duì)HARQ技術(shù)分析透徹，很好的實(shí)現(xiàn)了HARQ實(shí)體所要完成的所有功能。對(duì)于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的HARQ技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有一定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)李世鶴TD-SCDMA第三代移用通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)M北京：人民郵電出版社，2003彭木根，王文博TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20053GPPTS25.308HighSpeedDownlinkPacketAccess(HSDPA)；Overalldescription；Stage2免費(fèi)論文網(wǎng)http:/www.100