混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求

混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求通信術(shù)語01基本的HARQ類型HARQ進(jìn)程數(shù)與RTTARQ的重傳機(jī)制HARQ的工作方式目錄030204基本信息在蜂窩通信系統(tǒng)中，由于無線信道時(shí)變特性和多徑衰落對(duì)信號(hào)傳輸帶來的影響，以及一些不可預(yù)測的干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)氖?，通常采用前向糾錯(cuò)（FEC，F(xiàn)orwardErrorCorrection）編碼的技術(shù)和自動(dòng)重傳請(qǐng)求（ARQ，AutomaticRepeat-reQuest）等方法來進(jìn)行差錯(cuò)控制，從而確保服務(wù)質(zhì)量。在大多數(shù)無線分組傳輸系統(tǒng)中都將ARQ和FEC混合使用，即混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ，HybridAutomaticRepeatreQuest）體制。在HARQ中采用FEC減少重傳的次數(shù)，降低誤碼率，使用ARQ的重傳和CRC校驗(yàn)來保證分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫笳`碼率極低的場合。該機(jī)制是一種折中的方案，在糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)自動(dòng)糾正錯(cuò)誤，超出糾錯(cuò)范圍則要求發(fā)送端重新發(fā)送，既增加了系統(tǒng)的可靠性，又提高了系統(tǒng)的傳輸效率。因此，隨著對(duì)高數(shù)據(jù)率或高可靠業(yè)務(wù)需求的迅速發(fā)展，HARQ成為無線通信系統(tǒng)中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并得到了深入的研究。基本的HARQ類型基本的HARQ類型根據(jù)HARQ過程中重傳內(nèi)容的不同，HARQ主要分為TypeIHARQ、TypeIIHARQ和TypeIIIHARQ3種類型，下面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。1．TypeIHARQTypeIHARQ是一種簡單的ARQ和FEC的結(jié)合。在TypeIHARQ方案中，發(fā)送數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CRC編碼后再進(jìn)行FEC編碼。在接收端對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行FEC譯碼后，CRC進(jìn)行校驗(yàn)。如果接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)，則接收端通知發(fā)送端重傳，重傳數(shù)據(jù)采用與前一次相同的編碼，而錯(cuò)誤的分組被丟棄?？梢钥闯?，TypeIHARQ方式的控制信令開銷小。由于在重傳中使用相同的前向糾錯(cuò)編碼，物理層的結(jié)構(gòu)以及解碼都要簡單一些。但是這種固定的前向糾錯(cuò)編碼意味著固定的冗余信息，系統(tǒng)吞吐量不如TypeIIHARQ和TypeIIIHARQ高。2．TypeIIHARQTypeIIHARQ方案屬于增量冗余（IncrementalRedundancy）的HARQ方案，被稱為FullIRHARQ（FIR）。在這種HARQ中，第一次發(fā)送分組包含了全部的信息位（也可能含冗余校驗(yàn)位），接收端CRC校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤時(shí)，與TypeIHARQ方案不同，錯(cuò)誤分組被存在接收端的寄存器中，并向發(fā)送端發(fā)送重傳控制消息；發(fā)送端重傳的信息不是前一次數(shù)據(jù)的簡單重復(fù)，而是不同的增量冗余信息，重傳分組無法自解碼，接收端將重傳的增量冗余信息與寄存器中分組數(shù)據(jù)合并后再進(jìn)行譯碼。由于增加了新的冗余位信息幫助譯碼，因此糾錯(cuò)能力增強(qiáng)，提高了系統(tǒng)性能。ARQ的重傳機(jī)制ARQ的重傳機(jī)制目前在數(shù)據(jù)通信中定義了3種基本的ARQ的重傳機(jī)制，分別是停等式（SAW，Stop-And-Wait）、后退N步式（GBN，Go-Back-N）和選擇重傳式（SR，SelectRepeat），下面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。1．停等式在采用停等式ARQ協(xié)議的傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包就暫時(shí)停下來，等待接收端的確認(rèn)信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端時(shí)，對(duì)其進(jìn)行檢錯(cuò)，如果接收正確，則返回ACK信號(hào)，如果錯(cuò)誤，則返回NACK信號(hào)。當(dāng)發(fā)送端收到ACK信號(hào)時(shí)，就發(fā)送新的數(shù)據(jù)，否則重傳上次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。而在等待確認(rèn)信息期間，信道是空閑的，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。2．后退N步式為了克服SAW-ARQ機(jī)制通過率低以及等待時(shí)間長的缺點(diǎn)，出現(xiàn)一種發(fā)送端連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)組的后退N步ARQ（GBNARQ）。GBNARQ的發(fā)送端和接收端分別有一個(gè)大小為N的發(fā)送和接收窗口，通過發(fā)送和接收窗口，系統(tǒng)可以連續(xù)地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不必像SAWARQ那樣在接收到應(yīng)答后再發(fā)送新的數(shù)據(jù)分組，提高了系統(tǒng)的利用率。若接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的分組，則會(huì)發(fā)送重發(fā)請(qǐng)求，發(fā)送端會(huì)將發(fā)送窗中請(qǐng)求重新發(fā)送分組和目前正在發(fā)送分組之間的所有分組（最多N個(gè)分組）都重新發(fā)送。由于后退N步機(jī)制有一個(gè)數(shù)據(jù)分組錯(cuò)就要重傳多個(gè)數(shù)據(jù)分組（最多N個(gè)分組），因此浪費(fèi)了資源，效率不高。HARQ進(jìn)程數(shù)與RTTHARQ進(jìn)程數(shù)與RTTTD-LTE系統(tǒng)采用N通道的停等式HARQ協(xié)議，因此需要為系統(tǒng)配置相應(yīng)的HARQ的進(jìn)程數(shù)。在等待某個(gè)HARQ進(jìn)程的反饋信息過程中，可以繼續(xù)使用其他的空閑進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)包。圖3-44TDD系統(tǒng)HARQ最小RTT示意圖HARQ的最小RTT（RoundTripTime）定義為一次數(shù)據(jù)包傳輸過程的完成時(shí)間，包括從一個(gè)數(shù)據(jù)包在發(fā)送端開始發(fā)送，接收端接收處理后，根據(jù)結(jié)果反饋ACK/NACK信令，發(fā)送端解調(diào)處理ACK/NACK信號(hào)后，確定下一幀進(jìn)行重傳或傳送新數(shù)據(jù)包的全過程。在FDD系統(tǒng)中，由于其任何一個(gè)方向的傳輸都是連續(xù)的，總是可以在固定的子幀中進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳或者發(fā)送ACK/NACK反饋信令，因此HARQ的最小RTT時(shí)間是固定的。RTT的時(shí)間只受傳輸時(shí)間、接收時(shí)間和處理時(shí)間的影響。對(duì)于TDD系統(tǒng)來說，其HARQ的最小RTT時(shí)間不僅與傳輸時(shí)間、接收時(shí)間和處理時(shí)間有關(guān)，還與TDD系統(tǒng)的上下行業(yè)務(wù)時(shí)隙比例、相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸和ACK/NACK傳輸所在的子幀位置有關(guān)，所以需要有額外的等待時(shí)間。圖3-44給出了TDD系統(tǒng)中下行HARQ最小RTT的示意圖，上行是相似的過程。HARQ的進(jìn)程數(shù)與HARQ的最小RTT時(shí)間是緊密相關(guān)的。對(duì)于FDD來說，其HARQ的進(jìn)程數(shù)等于HARQ的最小RTT時(shí)間中包含的子幀數(shù)目；對(duì)于TDD來說，其HARQ的進(jìn)程數(shù)為HARQ的最小RTT時(shí)間中包含的同一發(fā)送方向的子幀數(shù)目。以TD-TLE系統(tǒng)的上下行子幀配置1（上下行子幀比例為2∶3）的下行為例，進(jìn)一步說明的TDD系統(tǒng)中上下行子幀配置、相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸和ACK/NACK信息傳輸所在的子幀位置對(duì)HARQ的進(jìn)程數(shù)和最小RTT時(shí)間的影響。HARQ的工作方式HARQ的工作方式根據(jù)重傳發(fā)生方式不同，可以將HARQ的工作方式分為同步和異步HARQ兩類。其中，同步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的傳輸與重傳發(fā)生具有固定的時(shí)序關(guān)系，由于接收端預(yù)先已知重傳傳輸發(fā)生的時(shí)刻，因此不需要額外的信令開銷來標(biāo)識(shí)HARQ進(jìn)程的序號(hào)和以及額外的重傳控制信令，此時(shí)HARQ進(jìn)程的序號(hào)可以從子幀號(hào)獲得；而異步HARQ是指一個(gè)HARQ進(jìn)程的重傳傳輸時(shí)間需要通過額外的重傳控制信令來指示，接收端預(yù)先不知道傳輸發(fā)生的時(shí)刻，此時(shí)HARQ進(jìn)程的處理序號(hào)需要連同數(shù)據(jù)一起發(fā)送，因而增大了系統(tǒng)的信令開銷。圖3-46給出了同步HARQ和異步HARQ的示例。圖中，HARQ進(jìn)程數(shù)為4，那么對(duì)于同步HARQ來說，其重傳與初傳有著固定的時(shí)序關(guān)系，HARQ進(jìn)程0的重傳在下一個(gè)HARQ進(jìn)程0中傳輸；對(duì)于異步HARQ來說，其HARQ進(jìn)程0可以在HARQRTT之后的任一個(gè)HARQ進(jìn)程中傳輸，因此在異步HARQ中需要指示當(dāng)前重傳的HARQ進(jìn)程號(hào)。圖3?46同步和異步HARQ示例根據(jù)重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征是否發(fā)生變化，又可將HARQ的工作方式分為自適應(yīng)和非自適應(yīng)HARQ兩種。其中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)特征包括資源塊的分配，調(diào)制方式和傳輸塊的長度，傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間等。自適應(yīng)傳輸是指在每一次重傳過程中，發(fā)送端可以根據(jù)實(shí)際的信道狀態(tài)信息改變部分傳輸參數(shù)，包括調(diào)制方式、資源