TD_Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析

1、山西電子技術(shù)2011年第5期文章編號(hào)：1674-4578（2011）05-0051-04通信技術(shù)TD-Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析辛茂，熊煉（重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所，重慶400065）摘SCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口協(xié)議棧的第二層，要：無(wú)線鏈路控制（RLC）子層位于TD-它向高層提供三種數(shù)據(jù)傳輸模式：透明模式（TM），非確認(rèn)模式（UM）和確認(rèn)模式（AM）。在主要介紹無(wú)線接入網(wǎng)空中接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)的同時(shí)，詳細(xì)闡述了RLC層AM數(shù)據(jù)傳輸模式的運(yùn)行原理和具體在協(xié)議棧中實(shí)現(xiàn)AM傳輸模式的方法。SCDMA；無(wú)線接口；RLC層；AM關(guān)鍵詞：TD-中圖分類號(hào)：TN919文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、A部署高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)面臨的室內(nèi)覆蓋問(wèn)題。Femtocell是安放在用戶家中或辦公室的一個(gè)無(wú)線AP，可集成NodeB和RNC的功能。它以用戶的寬帶接入（如DSL）為回程，具有自動(dòng)配置和優(yōu)化功能，因此不需要規(guī)劃，也沒(méi)有站址選取等又是固定移動(dòng)融合的有問(wèn)題。它既可作為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的延伸，效方案。0引言TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際3G標(biāo)準(zhǔn)之一，是我國(guó)通信史上第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備制造廠商和政府的全力支持。但是3G系統(tǒng)采用2GHz頻段來(lái)傳輸無(wú)線信號(hào)，對(duì)建筑物墻體的穿透能力較弱，室內(nèi)覆蓋問(wèn)題較2G更為嚴(yán)重。而大量的高速數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)，如視頻電話、流媒

3、體等一般都發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境，這些業(yè)務(wù)都需要較大的系統(tǒng)容量和良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。直接通過(guò)建設(shè)更多的宏基站來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)容量的做法成本很高，包括站址的選取，設(shè)備的采購(gòu)、安裝、調(diào)試和維護(hù)等。因此單純用宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)來(lái)兼顧室內(nèi)室外的覆蓋顯然不是一個(gè)明智的選擇。正是由于面臨上述挑戰(zhàn)業(yè)界提出用Femtocell來(lái)解決1TD-SCDMA無(wú)線接口無(wú)線接口又稱Uu接口，位于UE與UTRAN之間，是真正能體現(xiàn)移動(dòng)特性的部分，在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要的地位。無(wú)線接口協(xié)議是用來(lái)建立、重配置和釋放各種3G無(wú)線承載業(yè)務(wù)的。它是一個(gè)開(kāi)放的接口，只要遵守接口的規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備都能相互通信。Uu接口上協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1U

4、u接口協(xié)議收稿日期：20110826作者簡(jiǎn)介：辛茂（1985-），男，四川人，碩士研究生，研究方向?yàn)閭€(gè)人通信，移動(dòng)通信。52山西電子技術(shù)2011年Uu接口協(xié)議分為3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議層，由下至上依次為物理層（L1）、數(shù)據(jù)鏈路層（L2）和網(wǎng)絡(luò)層（L3）。L2分為幾個(gè)子層，從控制面上看，包括MAC層和RLC層，而在用戶面上，除了這兩個(gè)子層之外，還包含PDCP層和BMC層。MAC層主要功能是實(shí)現(xiàn)邏輯信道與物理信道的相互映射，并根據(jù)邏輯信道的傳輸速率為傳輸信道選擇合適的傳輸格式；RLC層為高層提供三種數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑籔DCP層只存在PS域，主要對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行頭壓縮，以提高空口的傳輸速率；BMC用于在空中接口

5、上傳遞由小區(qū)廣播中心產(chǎn)生的消息。RRC層屬于接入層，通過(guò)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)為上層提供業(yè)務(wù)，并對(duì)底層協(xié)議實(shí)體進(jìn)行配置和傳輸控制命令。21RLC層AM傳輸模式RLC層簡(jiǎn)介RLC為高層提供3種數(shù)據(jù)傳輸模式：透明數(shù)據(jù)傳輸（TM），非確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸（UM），確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸（AM）。與之對(duì)UM接收實(shí)體、UM發(fā)送實(shí)體、應(yīng)有5種RLC實(shí)體：AM實(shí)體、TM接收實(shí)體和TM發(fā)送實(shí)體。圖2RLC子層總體模型每個(gè)RLC實(shí)體由RRC配置。RLC通過(guò)SAP為上層提SAP指示了RLC層處理數(shù)據(jù)的方式。在控制面，供業(yè)務(wù)，RLC承載上層的業(yè)務(wù)稱為信令無(wú)線承載，為RRC層傳遞信RLC向高層PDCP和BMC提供無(wú)線承載。令；在用戶面，22AM模

6、式數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程AM模式傳輸高層PDU并保證傳遞到對(duì)等實(shí)體中。當(dāng)RLC不能正確傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，RLC發(fā)送端用戶將收到通知。AM模式具有ARQ能力，是分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)模式。AM模式下傳輸?shù)腜DU可分為控制PDU和數(shù)據(jù)PDU。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)從高到低為：控制PDU，重傳PDU，新傳PDU。發(fā)送過(guò)程AM發(fā)送上層數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，首先檢查是否有控制PDU需要發(fā)送。如果有，則先將發(fā)送控制PDU。AM模式采用滑動(dòng)窗口控制機(jī)制。在發(fā)送端，發(fā)送窗口的下界值為狀態(tài)變量VT（A）的值，上界值等于VT（MS）的值。VT（A）的初始值為0，當(dāng)接收到一個(gè)包括ACK或者M(jìn)RW_ACKSUFI的狀態(tài)PDU后，VT（

7、A）將基于它進(jìn)行更新。VT當(dāng)VT（A）或者發(fā)送窗口狀態(tài)變量VT（WS）被更新時(shí)，（MS）也將被更新。對(duì)于重傳的數(shù)據(jù)PDU，只允許發(fā)送實(shí)體重傳那些已標(biāo)明丟失且SN小于VT（MS）的PDU。重傳PDU的SN和第一次傳送時(shí)相同。如果需要重傳的RLCPDU或PDU分段與MAC新分配的TB塊大小不匹配，發(fā)送實(shí)體可將重傳的RLCPDU或PDU分段再重新進(jìn)行分段或級(jí)聯(lián)，分段或級(jí)聯(lián)的次SN字段將被設(shè)置為VT（S）且數(shù)沒(méi)有限制。對(duì)于新傳PDU，VT（S）將被更新。當(dāng)新傳或重傳的AMDPDU準(zhǔn)備就緒，發(fā)送實(shí)體通知MAC允許重傳的PDU的數(shù)量，AMDPDU的內(nèi)容根據(jù)協(xié)議和應(yīng)用要求進(jìn)行設(shè)置，并更新相關(guān)狀態(tài)變量的值。不

8、能在一個(gè)TTI內(nèi)傳輸?shù)腜DU，應(yīng)當(dāng)根據(jù)RRC設(shè)置的丟棄配置進(jìn)行緩沖。接收過(guò)程當(dāng)RLCAM接收模塊接收到一個(gè)控制PDU，則調(diào)用控制PDU解包函數(shù)進(jìn)行處理。如果該控制PDU是STATUSPDU，且肯定確認(rèn)了一個(gè)RLCSDU，發(fā)送實(shí)體將根據(jù)收到的PDU更新?tīng)顟B(tài)變量VT（A）和VT（MS）；如果STATUSPDU包含對(duì)發(fā)送PDU的否定確認(rèn)，則將啟動(dòng)AMDPDU傳送過(guò)程。如果先判斷剛收到的RESETPDU中該控制PDU是RESETPDU，RSN是否和上次收到RSN相同，并以RESETACKPDU進(jìn)行協(xié)議參數(shù)，丟棄所有SDU和回應(yīng)。然后復(fù)位相關(guān)狀態(tài)變量，PDU。當(dāng)接收到一個(gè)AMDPDU，接收實(shí)體將根據(jù)接收

9、到的PDU更新?tīng)顟B(tài)變量。如果該P(yáng)DU不在接收窗口內(nèi)，則丟棄該P(yáng)DU，若該P(yáng)DU在接收窗口內(nèi)，再判斷該P(yáng)DU的SN值是如果等于，則對(duì)該P(yáng)DU進(jìn)行解包并重組為否等于VR（R），SDU上交，否則將該P(yáng)DU放入待解包PDU窗口鏈表并更新VR（H）值。如果PDU的輪詢檢測(cè)比特為1，接收實(shí)體將發(fā)起STATUSPDU傳送過(guò)程。3RLC層AM傳輸模式的實(shí)現(xiàn)RLC層AM傳輸模式在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中主要涉及到數(shù)據(jù)的發(fā)送流程與接收流程。數(shù)據(jù)接收流程又分為AMDPDU接收流程和控制PDU接收處理流程。由此AM模塊被細(xì)化發(fā)送子模塊，控制子模塊，狀態(tài)報(bào)為如下模塊：輪詢子模塊，告子模塊和接收子模塊。RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程

10、如圖4所示。當(dāng)上層有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)送且該邏輯信道對(duì)應(yīng)的承載模式為AM時(shí)，間接調(diào)用tx_rlc_via_dlch_am（）函數(shù)，將上層的SDU數(shù)據(jù)包作為下行數(shù)據(jù)鏈表的SDU節(jié)點(diǎn)加入，傳入的RLCSDU的內(nèi)第5期Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程分析辛茂，等：TD-53存空間在上層分配，以指針?lè)绞綊燧d到RLC層的SDU鏈表上。AM發(fā)送模塊將調(diào)用pack_am_pdu（）函數(shù)，根據(jù)傳入的參數(shù)索引到相應(yīng)的SDU鏈表，并以pdu_size為依據(jù)將發(fā)送鏈表上的SDU組包成PDU，組包的主要操作是記錄當(dāng)前SDU和當(dāng)前PDU的相關(guān)信息。新傳數(shù)據(jù)PDU鏈表和重傳數(shù)據(jù)鏈PDU按照序列號(hào)由小到大

11、排列。在傳輸機(jī)會(huì)到來(lái)時(shí)，表中，將發(fā)送鏈表上的PDU拷貝到MAC層提供的內(nèi)存空間。傳輸順序依次為控制PDU，重傳PDU，新傳PDU。圖3RLC層AM傳輸模式模塊劃分圖4RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖圖5RLC層AM模式的數(shù)據(jù)接收流程圖RLC層AM模式的數(shù)據(jù)接收流程如圖5所示。RLC接收模塊在針對(duì)一條邏輯信道的接收過(guò)程中，如果該邏輯信道則向AM接收模塊調(diào)用函數(shù)所采用的承載模式為AM模式，接口rx_am_pdu（）一次提交一個(gè)邏輯信道上的數(shù)據(jù)。在接收到MAC遞交的PDU時(shí)，解包步驟如下：（1）接收模塊取需要解包的第一個(gè)PDU，并判斷此PDU的類型；（2）如果PDU為控制PDU，則調(diào)用unpack_c

12、ontrol_pdu（）函數(shù)處理，否則轉(zhuǎn)步驟（3）；（3）如果是AMDPDU，LI值，則取得PDU的SN值，接VR（H），VR（MR）的值；收實(shí)體的VR（R），（4）判斷該P(yáng)DU是否在接收窗口內(nèi)，如果不在，接收實(shí)體將丟棄該P(yáng)DU，并且如果該P(yáng)DU得輪詢比特為1，接收實(shí)體將發(fā)起STATUSPDU傳送過(guò)程，否則轉(zhuǎn)步驟（5）；（5）如果PDU在接收窗口內(nèi)，再判斷該P(yáng)DU是否是期望接收到的PDU，如果不是，則將該P(yáng)DU加入窗口鏈表，根據(jù)情況更新VR（H）的值，并轉(zhuǎn)步驟（1）；（6）如果該P(yáng)DU是期望接收到的PDU，則對(duì)該P(yáng)DU解包，一旦判斷出可以組成一個(gè)符合上層要求的數(shù)據(jù)包則組包成SDU并放入rx_u

13、m_sdu_lst，每個(gè)PDU解析完畢索引rx_um_sdu_lst，如果不為空則將數(shù)據(jù)包傳遞，等待上層把rx_um_sdu_lst的所有的SDU接收完畢才可以繼續(xù)進(jìn)行下一次的解包和傳遞工作。5結(jié)束語(yǔ)SCDMA系統(tǒng)無(wú)線接口RLC層AM文中主要介紹了TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)傳輸模式下數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程。TD-準(zhǔn)作為我國(guó)通信史上第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，使我國(guó)在國(guó)際通信產(chǎn)業(yè)格局中，首次擁有了話語(yǔ)權(quán)。雖然TD網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)商用已經(jīng)兩年多了，但是它還54大有潛力可挖掘。參考文獻(xiàn)山西電子技術(shù)2011年接入（HSDPA）Uu接口層2技術(shù)要求第1部分：RLC協(xié)SYD/T172222007中

14、華人民共和國(guó)信息產(chǎn)議業(yè)部2008030143GPPTS25322v1000（201012），3rdGenerationPartnershipProject；TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetwork；RadioLinkControl（RLC）protocolspeci-S2010fication（Release10）1李世鶴TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)M北20033339京：人民郵電出版社，2謝顯忠TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)M北京：電子工業(yè)出版社，200551632GHzTD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)高速下行分組A

15、nalysisonTransferringProcessofRLCDataBlocksinAMofTD-FemtocellProtocolStackXinMao，XiongLian（AppliedResearchInstituteofCommunicationEngineering，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China）Abstract：RadioLinkControl（RLC）sublayerliesinthe2rdlayerofradiointerfaceprotocolstackofTD

16、-SCDMAsystemandpro-videshigherlayerwiththreedatablockstransferringmodes，includingtransparentmode，unacknowledgedmodeandacknowledgedmodeThispaperdescribesindetailsthestructureofradiointerfaceprotocolstack，elaboratestheoperationprincipleofRLClayerdatatransferringprocessandtherealizationofaAMtransmissio

17、nmodemethodinprotocolstackKeywords：TD-SCDMA；radiointerface；RLClayer；acknowledgedmode櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅（上接第38頁(yè)）if（cmd=4）disy2=ylabel2i；elsedisy2=ylabeli；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（C0DUTY_BASE，xlabeli）；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（C1DUTY_BASE，disy2）；delay（100）；if（cmd=2|cmd=

18、3）break；/出現(xiàn)回?fù)?，小球反彈if（i=0）Uart1_send（0x12）；cmd=2；/串口發(fā)送命令改變比分，小球反彈程序分析：該段程序是主函數(shù)main（）的關(guān)鍵部分，其中數(shù)組xlabel50是小球在X軸方向的運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡方程是xlabel=i×5。數(shù)組ylabel50和ylabel250是小球在Y方向的兩2個(gè)軌跡，軌跡方程分別為ylabel=0007i+1792i和ylabel2=0013i2+3328i，其中i是小球運(yùn)動(dòng)的變量，在for循環(huán)函數(shù)中勻速增加或減小。當(dāng)出現(xiàn)break時(shí)小球運(yùn)動(dòng)方向改變。當(dāng)i=0或者i=49時(shí)，說(shuō)明小球觸壁卻沒(méi)能遭到有效擊球，判定一方得分，通過(guò)UART發(fā)送指令在單片機(jī)上顯示比分。delay（）函數(shù)用來(lái)控制小球的運(yùn)動(dòng)速度。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果將程序燒寫(xiě)到FPGA芯片內(nèi)部，在NiosII開(kāi)發(fā)環(huán)境下運(yùn)行RunasNiosIIHardware。把低通濾波器的兩個(gè)輸出通道分別接到雙蹤示波器的輸入端。觀察到示波器上顯示出小球沿著拋物線軌跡來(lái)回運(yùn)動(dòng)，并可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)擊球命令改變小球運(yùn)動(dòng)。5結(jié)束語(yǔ)本實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。比如小球軌跡可以選用三個(gè)或三個(gè)以上更加豐富的軌道碼表，這樣小球的運(yùn)動(dòng)軌跡將更加多樣。還可以設(shè)立對(duì)游戲難度的設(shè)置，改變對(duì)小球的運(yùn)動(dòng)速度，這個(gè)想法可以在中