（信號(hào)與信息處理專業(yè)論文）基于中繼的寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)重傳機(jī)制的研究.pdf

摘要 摘要 隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)和關(guān)注的性能指標(biāo)趨于多 樣化 采用的重傳機(jī)制也有差異 h a r q 技術(shù) 兼具a r q 重傳和f e c 糾錯(cuò)編 碼的優(yōu)勢(shì) 具有良好的鏈路適應(yīng)性 得到了廣泛應(yīng)用 在寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)引 入中繼概念后 目前中繼鏈路上的重傳機(jī)制研究還處于起步階段 研究點(diǎn)也比 較分散 本文在現(xiàn)有重傳機(jī)制和基于中繼的寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的研究成果基礎(chǔ) 上 對(duì)i e e e8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)的重傳機(jī)制在新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的應(yīng)用展開討論 本文主要的研究工作包括 首先 分析i e e e 8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)路線 擴(kuò)展現(xiàn)有協(xié)議的控制信令和 流程 討論基于中繼的h a r q 流程在實(shí)現(xiàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題以及問(wèn)題解決的研究方 向 并且 從中繼方式 資源定義和調(diào)度算法等方面 對(duì)h a r q 技術(shù)在基于中 繼的寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè) 其次 提出一種基于透明中繼方式的h a r q 重傳策略 并且在提出的網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)下進(jìn)行了驗(yàn)證 主要考慮到多跳中繼傳輸環(huán)境下 如何充分利用中繼帶來(lái) 的鏈路質(zhì)量的提高 提高重傳的效率 保證采用重傳業(yè)務(wù)的時(shí)延等質(zhì)量要求 由于重傳機(jī)制牽扯到對(duì)于傳輸路徑上發(fā)送節(jié)點(diǎn) 中繼節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)上的功能 定義 結(jié)合采用的o f d m at d d 模式下的物理幀結(jié)構(gòu)和資源調(diào)度算法 是一個(gè) 系統(tǒng)流程的跨層設(shè)計(jì) 考慮到系統(tǒng)的開銷與延時(shí)需要 在分析當(dāng)前支持的信令 及業(yè)務(wù)流程的前提下 完成相應(yīng)的設(shè)計(jì) 再次 通過(guò)分析中繼重傳網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 針對(duì)透明中繼方式下的重傳 提出 一種基于重傳預(yù)測(cè)的集中式調(diào)度算法 傳統(tǒng)調(diào)度算法沒(méi)有考慮所分配的帶寬在 實(shí)際傳輸中的效果 為此 在計(jì)算優(yōu)先級(jí)選擇時(shí) 通過(guò)當(dāng)前鏈路質(zhì)量和利用重 傳中記錄的傳輸結(jié)果 結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn) 提出基于重傳的有效速率預(yù)測(cè) 并且改 造傳統(tǒng)的正比公平調(diào)度算法 使之與論文的立足點(diǎn)呼應(yīng) 即研究基于中繼的寬 帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中重傳資源的分配策略 最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié) 對(duì)基于中繼的寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的重傳機(jī)制的進(jìn) 一步研究工作進(jìn)行了展望 關(guān)鍵詞 寬帶無(wú)線接入 中繼 h a r q 重傳 調(diào)度 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s s e r v i c e st h r o u g ht h e w i r e l e s sl i n k sh a v eb e c o m ef u l lo fd i v e r s i t y s od o e st h ew i r e l e s sd a t ar e t r a n s m i s s i o n s c h e m e sc o r r e s p o n d i n g l y h y b r i da r q t e c h n i q u e d u et ot h eb e n e f i t si tf e t c h e sf r o m i t sa g qr e t r a n s m i s s i o ng a i na n dt h ef e cc o d i n gc o m b i n i n gs c h e m e h a sb e e n i n c o r p o r a t e di n t ot h ew i r e l e s sw o r l dw i t hm o r ea n dm o r ea p p r o v a l sf r o mt h e r e s e a r c h e r sa n dw i r e l e s ss y s t e md e s i g n e r s n o w a d a y s t h ec o n c e p to fr e a y t o r e c e i v ea n df o r w a r d h a sb e e ni n t r o d u c e di n t ot h eb r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s b w a n e t w o r k s y e tt h er e s e a r c hi sj u s to nt h ei n i t i a ls t a g e t h i st h e s i sd i s c u s s e so nt h e r e t r a n s m i s s i o n s c h e m e si n t h eb w an e t w o r k sw i t hr e l a yc o n s i d e r i n gb o t ht h e t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dt h ep r a c t i c er e q u i r e m e n t t h em a i np o i n t si nt h et h e s i sa r el i s t e da sf o l l o w i n g f i r s t t h er o u t eo ft h ee v o l u t i o ni nt h es e r i a ls t a n d a r d so ft h eb w an e t w o r k s a s i e e e8 0 2 16f a m i l y i sa n a l y z e df r o mt h eo r i g i n a lc a l lf r o mi n d u s t r y a f t e r e x t e n d i n gt h ee x i s t e n tc o n t r o ls i g n a l i n gi ni e e e8 0 2 16 t h et h e s i sd i s c u s s e so nt h e p r o b l e m sr e f e r r i n gt ot h er e a l i z a t i o no fh a r qs c h e m e sw i t hr e l a y i nt h i sw a y t h e f u t u r ef o c u si nt h er e s e a r c hh a sb e e ne s t i m a t e d s u c ha st h em o d e so fr e l a y i n g r e s o u r c e sf o rr e l a ya n dt h ea l l o c a t i o na l g o r i t h m s s e c o n d l y ah a r qr e t r a n s m i s s i o ns c h e m e sh a sb e e np r o p o s e db a s e do nt h e t r a n s p a r e n tr e l a ym o d e a n dt h et e s t b e da n dt h ee v a l u a t i o nm e t h o d o l o g yh a v eb e e n c a r d e do u tw i t hi t d u r i n gt h ed i s c u s s i o n t h er e q u i r e m e n ti nt h em e r i to ft h es y s t e m t h r o u g h p u ta n di m p r o v e m e n tf o rt h ed e l a ym i t i g a t i o nh a sa l s ob e e ne v a l u a t e di nt h e m u l t i h o pr e l a yr e t r a n s m i s s i o ne n v i r o n m e n t a st h et o p i ci s a b o u tt h ec r o s s l a y e r d e s i g n i nt h er e t r a n s m i s s i o ns c h e m e t h ec o m m u n i c a t i o nn o d e s t h ef r a m es t r u c t u r e a n dt h er e s o u r c ea l l o c a t i o ns c h e n l e sh a v eb e e nd i s c u s s e d t h i r d l y t h i st h e s i sa l s op r o p o s e sat y p eo fc e n t r a l i z e ds c h e d u l i n ga l g o r i t h mt o a d a p tt ot h ep r o p o s e dr e t r a n s m i s s i o ns c h e m ef o rt h em a x i m i z a t i o no ft h eb w a s y s t e m i n t h en e t w o r k sw i t h r e l a y e s p e c i a l l yu s i n gr e t r a n s m i s s i o ns c h e m ei n t r a n s p a r e n tr e l a y t h e c o n v e n t i o n a ls c h e d u l i n gs c h e m e sd on o tt a k ei n t ot h e c o n s i d e r a t i o nt h er e s u l t so fs c h e d u l e db a n d w i d t hi na c t u a lp r o c e s s w h e nt h el e v e l s a b s t r a c t o fp r i o r i t ya m o n gd i f f e r e n tu s e r sa r ec a l c u l a t e d a ne f f e c t i v er a t ee s t i m a t e db a s e do n i t sr e t r a n s m i s s i o nr e c o r d si sp r o p o s e d 斫t ht h ec o o p e r a t i o nw i t ht h ep r o p o r t i o n a l f a i rs c h e d u l e r t h i sa l l o c a t i o ns c h e m ef o rt h eh a r qr e t r a n s m i s s i o ni nt h eb w a n e t w o r k sw i t hr e l a yo u t v e r f o r m st h et r a d i t i o n a ls c h e d u l i n ga l g o r i t h m si nt h em e r i t s o ff a i r n e s sa n dt h r o u g h p u t i nt h ee n d t h ec o n c l u s i o nf o rt h ew h o l et h e s i si sm a d ef o rt h ef u t u r er e s e a r c h e f f o r to nt h er e t r a n s m i s s i o ns e l l e m e si nt h eb w an e t w o r k sw i t hr e l a y k e yw o r d s b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s r e l a y h y b r i da r q r e t r a n s m i s s i o n s c h e d u l i n g i l l 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解同濟(jì)大學(xué)關(guān)于收集 保存 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同意如下各項(xiàng)內(nèi)容 按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版 本 學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版 并采用影印 縮印 掃描 數(shù)字化或其它手段保存論文 學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供 本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù) 學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有 關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 在不以贏利為目的的前 提下 學(xué)校可以適當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部?jī)?nèi)容用于學(xué)術(shù)活動(dòng) 學(xué)位論文作者簽名 列乖尿 沁方年3 月j 鄉(xiāng)e t 經(jīng)指導(dǎo)教師同意 本學(xué)位論文屬于保密 在年解密后適用 本授權(quán)書 指導(dǎo)教師簽名 學(xué)位論文作者簽名 年月 日年月 日 同濟(jì)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下 進(jìn)行 研究工作所取得的成果 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 本學(xué)位論文 的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的 已公開發(fā)表或者沒(méi)有公開發(fā)表的 作品的內(nèi)容 對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集 體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任 由本人承擔(dān) 簽名 少嘔年 糾辦孱 只t 弓e l 第1 章緒論 第1 章緒論 1 1 研究背景和選題依據(jù) 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通信的迅猛發(fā)展 全球信息網(wǎng)絡(luò)正快速向基于i p 的 下一代網(wǎng)絡(luò) n g n 演進(jìn) 1 3 1 現(xiàn)有的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱3 g 系統(tǒng) 不 能完全滿足高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)的無(wú)線傳輸需求 因此寬帶無(wú)線接入 b w a b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s 技術(shù)得到了迅猛發(fā)展 由于無(wú)線頻譜資源的稀缺 寬帶無(wú)線接入的發(fā)展趨勢(shì)是向2 g h z 以上的高 頻段去挖掘可以使用的頻譜資源 但是 在非視距應(yīng)用環(huán)境下 如市區(qū)環(huán)境 高頻段無(wú)線電信號(hào)的傳播損耗比較嚴(yán)重 為實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋 需要增大基站的 覆蓋密度 而密度的增大則會(huì)帶來(lái)建網(wǎng)成本的增加 同時(shí) 移動(dòng)寬帶接入的不 斷發(fā)展導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的動(dòng)態(tài)分布 增加基站提供密集覆蓋的傳統(tǒng)組網(wǎng)方式難以 適用這種變化 目前 研究人員在寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中引入無(wú)線中繼 r e l a y 技術(shù) 4 匍 以此作為提高系統(tǒng)的覆蓋范圍和改善無(wú)線鏈路質(zhì)量的重要手段 在寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中引入中繼技術(shù)后 傳統(tǒng)的單跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)擴(kuò)展成 為多跳網(wǎng)絡(luò) 多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)特的靈活性和擴(kuò)展性 但是通過(guò)中繼方式實(shí) 現(xiàn)大規(guī)模無(wú)線組網(wǎng)的方案還處于起草階段 需要多方面的討論與驗(yàn)證 國(guó)際上 很多標(biāo)準(zhǔn)化組織 如w w r f t 7 1 i s t w i n n e r 8 1 i e e e8 0 2 1 6 j 工作組 9 還有 國(guó)內(nèi)的 f u t u r e 計(jì)劃 lo 等 針對(duì)這方面的應(yīng)用展開了討論和研究 并啟動(dòng)了 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 3 g p p 工作組在w c d m a 空中接口方案中 開展多跳中繼 在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究 1 1 1 在中國(guó)自主的t d s c d m a 標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)期演化方案中 也考慮相關(guān)無(wú)線中繼架構(gòu)下的同步 接入與小區(qū)間干擾抑制等技術(shù)問(wèn)題 l2 寬 帶無(wú)線接入系統(tǒng) 對(duì)現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)下的各層通信協(xié)議 如物理層 媒體接入 控制 m a c 層甚至網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層以及應(yīng)用層 加以改進(jìn) 以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 變化的要求 數(shù)據(jù)重傳機(jī)制 涉及無(wú)線通信中的數(shù)據(jù)傳輸 鏈路預(yù)測(cè) 資源的 調(diào)度分配以及信令交互等問(wèn)題 關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的傳輸能力能夠?qū)崿F(xiàn) 是寬帶 無(wú)線接入系統(tǒng)中繼研究的關(guān)鍵技術(shù)之一 引起越來(lái)越多的關(guān)注 寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中的重傳機(jī)制 特別是物理層的混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求 h a r q h y b r i da u t or e p e a tr e q u e s t 機(jī)制 根據(jù)鏈路情況進(jìn)行分組包的重發(fā) 對(duì)于當(dāng)前調(diào)制和編碼方式下的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行調(diào)整 幫助無(wú)線通信系統(tǒng)在系統(tǒng)吞 第1 章緒論 吐量和傳輸魯棒性之間權(quán)衡 h a r q 技術(shù) 在檢錯(cuò)重傳的基礎(chǔ)上 結(jié)合前向糾 錯(cuò)編碼 f e c f o r w a r de r r o rc o d i n g 可以對(duì)一定范圍內(nèi)的出錯(cuò)分組進(jìn)行糾錯(cuò) 處理 從而提高了傳輸?shù)目煽啃?并減少傳輸延時(shí) 在未來(lái)無(wú)線通信中 承載 的業(yè)務(wù)以視頻和數(shù)據(jù)為代表 基于 分組的多媒體業(yè)務(wù)成為主導(dǎo) 由于高速分 組數(shù)據(jù)傳輸要求高效 可靠的通信機(jī)制作為保證 但受到多徑 陰影 多普勒 頻移等因素影響 無(wú)線傳輸環(huán)境中的通信鏈路質(zhì)量要比有線鏈路的差很多 因 此 目前3 g 系統(tǒng)w c d m a c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 等標(biāo)準(zhǔn) 都把h a r q 技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)之一 i e e e8 0 2 1 6 系列標(biāo)型4 9 在基于o f d m a 物理幀的傳輸 方案中 選擇h a r q 技術(shù)作為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性的保證 i e e e8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)于h a r q 重傳機(jī)制多跳傳輸?shù)男阅?進(jìn)行了大量的工 作 也出現(xiàn)了許多的研究點(diǎn) 在多跳中繼鏈路下 現(xiàn)有h a r q 重傳機(jī)制的性能 需要重新檢驗(yàn) 包括對(duì)重傳作用范圍的考慮 重傳控制的開銷與延時(shí)等 考慮 到h a r q 重傳資源的調(diào)度和分配 中繼鏈路上h a r q 機(jī)制的選擇以及信令的交 互都較單跳鏈路上的復(fù)雜 但是 新的中繼網(wǎng)絡(luò)也為h a r q 機(jī)制的研究帶來(lái)了 新的結(jié)合與改善點(diǎn) 中繼網(wǎng)絡(luò)使得基站到用戶間有了多條鏈路可用于數(shù)據(jù)傳輸 通過(guò)選擇傳輸質(zhì)量更好的鏈路來(lái)提供重傳服務(wù) 能夠獲得更好的傳輸效率 許 多提案都針對(duì)于在中繼鏈路上 保證重傳數(shù)據(jù)和信令及時(shí)有效的傳遞 以及d 此對(duì)于系統(tǒng)開銷的影響進(jìn)行了分析和討論 本文旨在分析i e e e8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)基于中繼的多跳蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ) 上 研究中繼鏈路上的h a r q 重傳機(jī)制和相關(guān)資源分配算法 以提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 的整體性能 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 重傳機(jī)制在數(shù)字通信中的應(yīng)用由來(lái)已久 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中 自動(dòng)請(qǐng)求 重發(fā) a r q 機(jī)制 就通過(guò)發(fā)送方重傳出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包來(lái)恢復(fù)接收出錯(cuò)的數(shù)據(jù) 是常用的處理信道差錯(cuò)的方法 在無(wú)線傳輸環(huán)境下 信道噪聲 移動(dòng)帶來(lái)的衰 落以及其他用戶的干擾使得信道傳輸質(zhì)量很差 對(duì)數(shù)據(jù)分組傳輸采取保護(hù)以抑 止各種干擾變得更加重要 h a r q 技術(shù)結(jié)合了a r q 和前向糾錯(cuò)編碼 f e c 技 術(shù) 相對(duì)于單獨(dú)采用a r q 機(jī)制 減少了出錯(cuò)重傳的頻率 從而提高了重傳的效 率并且減少了系統(tǒng)的開銷和延時(shí) 在無(wú)線通信中具有重要的應(yīng)用價(jià)值 因此 第1 章緒論 h a r q 技術(shù)被廣泛研究 h a r q 技術(shù)的研究 主要包括a r q 重傳協(xié)議 編譯碼技術(shù)等方面的內(nèi)容 首先是無(wú)線環(huán)境下a r q 重傳協(xié)議豹研究 有線鏈路中提出的退n 步重傳 g b n a r q 選擇重傳 s r a g q 等協(xié)議 1 3 兒1 4 側(cè)重提高有線傳輸?shù)男?其機(jī)制不適合寬帶無(wú)線接入通信中基于突發(fā)式傳輸?shù)奶攸c(diǎn) 于是 一些算法對(duì) 于傳統(tǒng)的停等 s t o p a n dw 撕t 重傳協(xié)謝1 5 進(jìn)行改進(jìn) 提出多通道停等協(xié)議 如 m o t o r o l a 公司提出的雙信道s w a r q 重傳協(xié)謝1 6 j 3 g p p 在快速h a g q 方 案中采用的n 信道停等重傳協(xié)議 1 7 等 這些算法在力圖保持停等算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 所需存儲(chǔ)器少的優(yōu)點(diǎn)同時(shí) 克服其效率低的缺陷 改善無(wú)線信道的利用率 在 i e e e8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)o f d m a 物理層中 也采用了類似的多信道h a r q 機(jī)制 其次是h a r q 重傳編譯碼技術(shù)的研究 h a r q 在接收端緩存錯(cuò)誤分組 與 重傳數(shù)據(jù)合并處理 以獲得編碼增益 改善鏈路傳輸質(zhì)量 按照重傳編碼版本 不同 主要有遞增冗余 i r i n e r e r n e m a lr e d u n d a n c y 和c h a s e 合并 c c c h a s e c o m b i n i n g 兩種方式 1 8 遞增冗余產(chǎn)生多個(gè)編碼版本供重傳發(fā)送 根據(jù)發(fā)送的 重傳分組是完整碼字還是單純的冗余比特 又可分為h a r qt y p ei i 和i i i 兩種方 案 1 9 2 1 而c h a s e 合并每次重傳 使用相同的f e c 編碼分組 多次發(fā)送的分組 根據(jù)接收到的s n r 加權(quán)組合 獲得了時(shí)間分集增益 2 2 1 c h a s e 合并所需的接收 端緩存較小 信令相對(duì)簡(jiǎn)單 是一種復(fù)雜度低 受歡迎的碼合并方式 在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中 h a r q 機(jī)制的設(shè)計(jì) 不單單涉及到a r q 重傳和編譯碼本身 的研究 還包括與其它無(wú)線通信技術(shù)的交叉應(yīng)用上 正交頻分復(fù)用 o f d m o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v e r s i o nm u l t i p l e x i n g 技術(shù) 解決了無(wú)線信道多徑效應(yīng)引起的碼間串?dāng)_ i s i 問(wèn)題 2 3 1 尤其適用于高速無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸 所以在寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)得到普遍的應(yīng)用 傳統(tǒng)的h a r q 機(jī)制在 o f d m 多載波通信中 通過(guò)時(shí)間重傳帶來(lái)的分集增益不明顯 會(huì)造成重傳效率 的降低 為此 文獻(xiàn) 2 4 結(jié)合o f d m 多載波子帶化的特點(diǎn) 提出了頻率分集合 并的概念 使得h a r q 重傳在o f d m 多載波調(diào)制系統(tǒng)中 同時(shí)獲得重傳帶來(lái)的 時(shí)間和頻率上的分集 大大降低重傳的次數(shù) 在此基礎(chǔ)上 文獻(xiàn) 2 5 將數(shù)據(jù)包的 重傳變?yōu)閕 r 重傳 使得系統(tǒng)在信道質(zhì)量較好的時(shí)候 提高數(shù)據(jù)包的通過(guò)率 文 獻(xiàn) 2 6 貝1 j 對(duì)于每次重傳時(shí)符號(hào)對(duì)應(yīng)的子載波進(jìn)行調(diào)整 增加了路徑的分支數(shù) 提 高了頻率選擇的靈活度 h a r q 技術(shù)是與當(dāng)前的鏈路質(zhì)量和系統(tǒng)采取的調(diào)制編碼方式相配合的 于 第1 章緒論 是一些鏈路自適應(yīng)算法關(guān)注于h a r q 與自適應(yīng)調(diào)制與編碼 a m c a d a p t i v e m o d u l a t i o na n dc o d i n g 技術(shù)結(jié)合方面的應(yīng)用 由于a m c 技術(shù) 非常依賴于信 道的預(yù)測(cè)和匹配的準(zhǔn)確性 可以將h a r q 技術(shù)作為a m c 的補(bǔ)充 引j 利用h a r q 對(duì)鏈路質(zhì)量變化不敏感的特性 減少因a m c 失調(diào)對(duì)傳輸質(zhì)量造成的影響 文獻(xiàn) 2 8 中對(duì)于兩者的結(jié)合進(jìn)行了討論 對(duì)于高階調(diào)制 文獻(xiàn) 2 9 提出每次重傳數(shù)據(jù) 符號(hào)進(jìn)行重組 將惡劣移動(dòng)信道下的突發(fā)誤碼隨機(jī)化 并獲得額外的頻率分集 增益 大大提高了系統(tǒng)通過(guò)率 降低誤塊率和傳輸時(shí)延 寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)引入中繼技術(shù)后 多跳鏈路上的數(shù)據(jù)重傳通信成為研究 點(diǎn) 文獻(xiàn) 3 0 對(duì)多跳鏈路下重傳機(jī)制的性能進(jìn)行了討論 考慮跳數(shù)和重傳次數(shù)限 制對(duì)數(shù)據(jù)傳輸性能的影響 i e e e8 0 2 1 6 j 工作組的提案 3 1 3 5 針對(duì)h a r q 重傳 在p m p 網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)中繼的實(shí)現(xiàn) 提出了相關(guān)的解決方案以及對(duì)現(xiàn)有流程的修改 由于h a r q 重傳也需要調(diào)用系統(tǒng)資源 常用的調(diào)度算法包括 輪循算法 3 6 1 最大載干比算法 3 7 正比公平算法 3 8 3 9 1 等 它們都是在網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和公平性 間相互取舍來(lái)達(dá)到系統(tǒng)性能的最大化m 4 1 1 中繼鏈路上 相關(guān)節(jié)點(diǎn)的能力協(xié)商 以及調(diào)度算法的公平性和效率性都非常重要 對(duì)于無(wú)線m a c 層上廣泛采用的正 比公平調(diào)度機(jī)制 文獻(xiàn) 4 2 分別從調(diào)度策略瞬時(shí)用戶速率的測(cè)量上 考慮重傳對(duì) 調(diào)度策略公平性的影響 針對(duì)于o f d m a 系統(tǒng) 文獻(xiàn) 4 3 考慮調(diào)度策略和h a r q 重傳機(jī)制在時(shí)域和頻域上的表現(xiàn) 并且以3 g p pl t e 參數(shù)上進(jìn)行了仿真 文獻(xiàn) 6 1 則針對(duì)數(shù)據(jù)重傳帶來(lái)的預(yù)期通信速率增益問(wèn)題 提出有效預(yù)期速率的定義 并 且給出相應(yīng)的參考值輔助調(diào)度 目前 大型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試中 軟件仿真是一個(gè)非常重要的關(guān)鍵 相關(guān) 的標(biāo)準(zhǔn)在推出同時(shí) 其系統(tǒng)的性能評(píng)估方案也會(huì)一并推出 便于研究人員對(duì)于 相關(guān)技術(shù)性能的比較 h a r q 作為系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù) 衡量h a r q 技術(shù)對(duì) 于系統(tǒng)性能的貢獻(xiàn)是h a r q 技術(shù)研究的重要課題 文獻(xiàn) 4 4 闡述了在o f d m 多 載波系統(tǒng)下 通過(guò)指數(shù)有效子載波映射算法 體現(xiàn)h a r q 重傳帶來(lái)的增益 i e e e 8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)于h a r q 方案的支持進(jìn)行了說(shuō)明 同時(shí)w i m a x 組織給出了 h a r q 應(yīng)用和仿真中的相關(guān)技術(shù)參考值和評(píng)估指標(biāo) 4 孓4 7 1 總之 h a r q 機(jī)制的演進(jìn) 與無(wú)線通信系統(tǒng)協(xié)議棧設(shè)計(jì)的底層化趨勢(shì)一致 未來(lái)h a r q 機(jī)制的研究 與寬帶無(wú)線接入技術(shù)的研究一樣 將集中在物理層 m a c 層以及跨層間的信息共享和算法優(yōu)化上 從而減少h a r q 數(shù)據(jù)發(fā)送和反饋 的延時(shí) 提高采用h a r q 傳輸?shù)南到y(tǒng)整體效率 4 第1 章緒論 1 3 論文的組織結(jié)構(gòu) 基于以上的研究背景和前人的工作 本課題結(jié)合相關(guān)的概念 討論基于中 繼的寬帶無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的重傳機(jī)制設(shè)計(jì)時(shí)所要遵循的準(zhǔn)則和分析相關(guān)問(wèn)題 論文的結(jié)構(gòu)安排如下 第1 章引言 闡述了基于中繼技術(shù)的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程和現(xiàn)狀 給 出重傳機(jī)制在提高無(wú)線通信系統(tǒng)性能和頻譜利用率上的重要作用 并進(jìn)一步闡 述了無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中重傳機(jī)制研究的現(xiàn)狀 最后介紹了本文主要的研究工作和 論文結(jié)構(gòu)安排 第2 章首先介紹了目前寬帶無(wú)線接入技術(shù)的發(fā)展情況 分析了寬帶無(wú)線接 入網(wǎng)絡(luò)中h a r q 重傳機(jī)制設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 最后在基于中繼的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下 介紹了 h a r q 機(jī)制實(shí)現(xiàn)中需要在流程和資源分配上的擴(kuò)展點(diǎn) 第3 章基于i e e e8 0 2 1 6 j 協(xié)議定義的透明中繼方式 補(bǔ)充了協(xié)議中未具體規(guī) 定的基于中繼的h a r q 重傳算法和信令流程 實(shí)現(xiàn)了中繼鏈路上完整的h a r q 重傳流程 并在中繼擴(kuò)展的w i m a x 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了仿真與分析 第4 章在提出的基于透明中繼的h a r q 重傳機(jī)制的基礎(chǔ)上 提出考慮重傳 因素對(duì)于系統(tǒng)資源調(diào)度的影響 針對(duì)于h a r q 重傳業(yè)務(wù)的傳輸效率 提高整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)的頻譜利用率 最后 第5 章對(duì)全文的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 為了實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)線接入網(wǎng)覆蓋 i e e e8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生 中繼 技術(shù)從頻譜資源和布網(wǎng)的需求出發(fā) 為小區(qū)無(wú)線接入提供熱點(diǎn)覆蓋與范圍延展 同時(shí) 糾錯(cuò)數(shù)據(jù)重傳機(jī)制在i e e e8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)中也展開了研究 并且產(chǎn)生了 相應(yīng)的成果 適應(yīng)系統(tǒng)新的特點(diǎn) 本章在i e e e8 0 2 1 6 d e 標(biāo)準(zhǔn)和i e e e8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)化草案的成果基礎(chǔ)上 分析了h a r q 機(jī)制在無(wú)線中繼傳輸網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的相 關(guān)問(wèn)題和研究切入點(diǎn) 如r s 的工作方式 幀結(jié)構(gòu)多跳擴(kuò)展和資源調(diào)度算法等 以及介紹i e e e8 0 2 1 6 j 工作組目前對(duì)于h a r q 流程的中繼擴(kuò)展支持與相關(guān)問(wèn)題 的討論 2 1i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)介紹 2 1 1i e e e8 0 2 1 6 技術(shù)的演進(jìn) i e e e8 0 2 局域網(wǎng) 城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在1 9 9 9 年建立了8 0 2 1 6 工作組 制定在 大范圍 幾公里到幾十公里 的覆蓋下提供無(wú)線接入服務(wù)的寬帶無(wú)線城域網(wǎng) b w m a n 標(biāo)準(zhǔn) i e e e8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)是包括p h y 物理層 和m a c 媒 體接入控制層 的空中接口標(biāo)準(zhǔn) 從技術(shù)發(fā)展及適應(yīng)市場(chǎng)需求的角度 大致可 以將i e e e8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程分為3 個(gè)階段 第一階段 為有線接入無(wú)法提供服 務(wù)的區(qū)域 提供高速 寬帶 固定的無(wú)線接入 第二階段 為用戶提供游牧接 入 或者低速移動(dòng)情況下的無(wú)線接入 第三階段 為用戶提供高速移動(dòng)中的寬 帶無(wú)線接入 從2 0 0 1 年1 2 月開始 i e e e8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)又陸續(xù)推出多個(gè)版本 以最近的兩 個(gè)版本最為重要 2 0 0 4 年1 0 月正式推出的i e e e8 0 2 1 6 d 2 0 0 4 標(biāo)準(zhǔn) 4 8 和2 0 0 5 年 1 2 月7r 發(fā)布的i e e e8 0 2 1 6 e 2 0 0 5 標(biāo)準(zhǔn) 4 9 在8 0 2 1 6 d 標(biāo)準(zhǔn)中 實(shí)現(xiàn)了基于固 定用戶的無(wú)線接入 支持移動(dòng)性的8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn) 則對(duì)游牧和移動(dòng)用戶的切換及 相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)提出了支持 與此同時(shí) 主要無(wú)線通信設(shè)備生產(chǎn)商 建立了 w i m a x w o r l d w i d e i n t e r o p e r a b i l i t yf o rm i c r o w a v e a c c e s s 論壇 5 0 5 l 在未來(lái)的 無(wú)線寬帶接入市場(chǎng)中 為實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備廠商間8 0 2 1 6 設(shè)備的兼容成立技術(shù)聯(lián)盟 2 0 0 6 年1 2 月 針對(duì)日益增長(zhǎng)的傳輸速率和高速移動(dòng)性的需求 i e e e 又啟動(dòng)了 為了文中表述的方便 本文以下部分將 i e e e8 0 2 1 6 x 標(biāo)準(zhǔn) 簡(jiǎn)稱為 8 0 2 1 6 x 標(biāo)準(zhǔn) 6 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 下一代的先進(jìn)空中接口標(biāo)準(zhǔn)8 0 2 1 6 m 的標(biāo)準(zhǔn)制定工作 8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)所采用的關(guān)鍵技術(shù) 以目前廣泛研究的8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)為例 包括 以下內(nèi)容 在物理層方面 除了支持單載波 o f d m 和 o f d m a 方式以外 o f d m a 可以進(jìn)行擴(kuò)展 可支持2 0 4 8 點(diǎn) 1 0 2 4 點(diǎn) 5 1 2 點(diǎn)和1 2 8 點(diǎn)的o f d m a 以適應(yīng) 不同的帶寬要求 媒體接入控制層中 標(biāo)準(zhǔn)定義了五種包含不同q o s 參數(shù)集的 上行調(diào)度類型 1 a g s 非主動(dòng)授權(quán)服務(wù) r t p s 實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù) e r t p s 擴(kuò)展的 實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù) n r t p s 非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù) 和盡力而為業(yè)務(wù) b e 規(guī)定b s 和 扇區(qū)間m a c 層切換的信令 以及對(duì)上層切換的支持 支持h h o 硬切換 m d h o 宏分集切換 和w i m a x 特有的f b s s 快速基站切換 方式 8 0 2 1 6 e 支持m o b i l ei p 機(jī)制 支持休眠模式和閑置模式 另外 w i m a x 論壇在其白皮 書中發(fā)布了一個(gè)端到端全口的w i m a x 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 5 2 1 2 1 2 基于中繼的i e e e8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn) 隨著無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)的多樣化 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)容量需求的日益增長(zhǎng)以及無(wú) 線資源的稀缺性日益嚴(yán)重 無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架必須調(diào)整 2 g 無(wú)線通信系統(tǒng)采 用直放站 r e p e a t e r 技術(shù) 雖能實(shí)現(xiàn)對(duì)盲點(diǎn)的覆蓋 但網(wǎng)絡(luò)容量的提升有限 同時(shí)會(huì)增加干擾協(xié)調(diào)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的難度 為了在高頻段上實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)線接入組 網(wǎng) 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)展開中繼 r e l a y 技術(shù)的研究 尋找性價(jià)比高的網(wǎng)絡(luò)解決方案 為了在成本及效能間達(dá)成最佳的平衡點(diǎn) 2 0 0 5 年7 月 8 0 2 1 6 標(biāo)準(zhǔn)制定組 成立移動(dòng)多跳中繼 m m r m o b i l em u l t i h o pr e l a y 研究小組 研究在8 0 2 1 6 系統(tǒng)中采用中繼技術(shù)的可行性 2 0 0 6 年3 月 8 0 2 1 6 j 中繼 工作小組成立并 開始工作 預(yù)計(jì)于2 0 0 7 年底完成8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)的制定 引入中繼技術(shù) 使得協(xié) 議在無(wú)線資源管理方面的功能得到了增強(qiáng) 同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)的空間分集 可 以有效地提升網(wǎng)絡(luò)容量 改善覆蓋質(zhì)量 5 3 1 基于中繼技術(shù)的8 0 2 1 6 j 系統(tǒng)中 接入網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)有基站 b s b a s e s t a t i o n 移動(dòng)站 m s m o b i l es t a t i o n 和新定義的中繼站 r s r e l a ys t a t i o n 三種 8 0 2 1 6 j 系統(tǒng)中的基站 如果支持8 0 2 1 6 j 協(xié)議定義的移動(dòng)多跳中繼功能p 引 被稱為多跳中繼b s m r b s b s 一在8 0 2 1 6 d e 標(biāo)準(zhǔn)定義的功能基礎(chǔ)上 增加 對(duì)r s 的資源調(diào)度功能 同時(shí) 8 0 2 1 6 系統(tǒng)的移動(dòng)站 基本與8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)一致 對(duì)m s 而言 r s 節(jié)點(diǎn)是透明的 即m s 不需要關(guān)心其通信是直接通過(guò)b s 還是 以下表述中 如無(wú)特別注明 所表述的流程中的b s 默認(rèn)為m r b s 7 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 通過(guò)r s 中繼的方式接入網(wǎng)絡(luò) 所以m s 端無(wú)需做任何的改動(dòng) 新加入的中繼站r s 按照節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性 可以分為固定r s f i x e dr s 游牧r s n r s n o m a d i cr s 和移動(dòng)r s m o b i l er s 三種類型 固定r s 放 置在固定的地點(diǎn) 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些覆蓋盲點(diǎn)的補(bǔ)點(diǎn) 或者實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋 游牧 r s 不會(huì)經(jīng)常發(fā)生移動(dòng) 但可以根據(jù)需要調(diào)整放置的位置 比如為一些臨時(shí)的熱 點(diǎn)地區(qū)提供覆蓋 移動(dòng)r s 可以工作在移動(dòng)環(huán)境中 比如設(shè)在公共交通工具上的 r s 可以為車內(nèi)的用戶提供高質(zhì)量的無(wú)線覆蓋 同時(shí)在移動(dòng)過(guò)程中將用戶的信 息轉(zhuǎn)發(fā)給基站 7 誦 y p a n e t r a t i o ni n t o r s i n s i d er o o n l 一 ns c 凄豢黔 如5 褥嵫 黲一勢(shì)器留篡7 r s 多西 翟譬 采s 聊 圖2 1 基 48 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)的中繼場(chǎng)景 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)定義的r s 節(jié)點(diǎn) 在與8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)的b s m s 二元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 融合過(guò)程中 顯現(xiàn)出了新的問(wèn)題 例如 加入r s 節(jié)點(diǎn) 提高了系統(tǒng)的覆蓋質(zhì)量 和容量 但r s 本身也是一個(gè)干擾源 在頻率規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中 5 4 1 如何有 效克服加入r s 產(chǎn)生的干擾成為中繼網(wǎng)絡(luò)實(shí)施過(guò)程中需要首先解決的一個(gè)問(wèn)題 并且在資源管理方面 需要改進(jìn)傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的集中調(diào)度方式 增加對(duì)中繼鏈 路上節(jié)點(diǎn)使用資源的調(diào)度 還要具備為中繼節(jié)點(diǎn)提供二級(jí)調(diào)度的功能 在移動(dòng) 性管理方面 需要將r s 與傳統(tǒng)的微小區(qū) m i c r oc e l l 中的基站區(qū)分丌 避免 頻繁切換帶來(lái)的資源浪費(fèi) 同時(shí) 移動(dòng)r s 在越區(qū)切換時(shí) b s 需要有效處理好 r s 的切換和r s 管轄范圍內(nèi)m s 的切換問(wèn)題 8 0 2 1 6 j 系統(tǒng)的r s 工作方式不是 自組織的 需要與b s 以及其他的r s 協(xié)同工作 以兩跳中繼網(wǎng)絡(luò)為例 r s 轉(zhuǎn)發(fā) 一 螄曰孵 旱譬 塘 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 收到的數(shù)據(jù) 這決定了信息傳輸時(shí)延必然隨著中繼次數(shù) r s 級(jí)數(shù) 的增加而增 加 如何有效控制信息傳輸時(shí)延也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題 在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方 面 中繼網(wǎng)絡(luò)是一種以小區(qū)b s 為根的樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 在合作中繼的情況下 也 可能為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 這在一定程度上決定了越靠近樹根 b s 的節(jié)點(diǎn) 需要承載 的流量越大 如何解決好中繼網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡同樣是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問(wèn)題 因此 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)定義的多跳中繼網(wǎng)絡(luò) 與現(xiàn)有的m e s h 組網(wǎng)和自組織網(wǎng) 絡(luò)方式有所區(qū)別 具有自身的特點(diǎn) 首先 網(wǎng)絡(luò)加入獨(dú)立定義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)r s 在傳統(tǒng)的具有基礎(chǔ)設(shè)施支撐的單跳無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中 引入了在無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施支撐 網(wǎng)絡(luò)中使用的多跳機(jī)制 并且 不同于傳統(tǒng)蜂窩無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)中直放站式的中 繼方式 r s 不只是簡(jiǎn)單的信號(hào)中繼 在需要多級(jí)中繼的情況下 r s 還需要完成 路由選擇以及無(wú)線資源管理等較為復(fù)雜的操作 其次 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)作為i e e e 8 0 2 1 6 系列標(biāo)準(zhǔn)中的一種 雖然其中繼技術(shù)具有與自組織網(wǎng)絡(luò)相似的多跳通信 功能 但定義的只是接入部分 對(duì)于核心網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有具體要求 而自組織和m e s h 組網(wǎng)定義的是相對(duì)完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 再次 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)與自組織網(wǎng)絡(luò)和m e s h 的目標(biāo)不同 8 0 2 1 6 j 的目標(biāo)是為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無(wú)所不在的覆蓋 而后者則 是實(shí)現(xiàn)在無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)支撐的獨(dú)立組網(wǎng) 最后 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn)可以兼容點(diǎn)對(duì)多 點(diǎn) p m p 的通信方式 而自組織網(wǎng)絡(luò)和m e s h 組網(wǎng)不行 由此 8 0 2 16 j 的組 網(wǎng)方式和基于中繼的無(wú)線資源管理技術(shù) 具有其研究?jī)r(jià)值和對(duì)未來(lái)組網(wǎng)實(shí)踐的 指導(dǎo)意義 2 2i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)中的h a r q 機(jī)制 8 0 2 1 6 e 協(xié)議引入了混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求 h a r q 技術(shù) 提供w i m a x 用戶 在移動(dòng)環(huán)境下無(wú)線信道的差錯(cuò)控制支持 8 0 2 1 6 e 協(xié)議規(guī)定 h a r q 是o f d m a 物理層的可選功能 并且在m a c 層上 區(qū)分了固定用戶站s s 和移動(dòng)臺(tái)用戶 m s 的h a r q 屬性 其中 s s 支持基于終端的h a r q 而m s 支持基于連接的 h a r q 8 0 2 1 6 e 協(xié)議的連接是基于c i d 的 所以s s 的h a r q 針對(duì)于s s 上所 有激活的c i d 連接 而m s 采用h a r q 則是針對(duì)于單個(gè)c i d 連接進(jìn)行增刪 在 網(wǎng)絡(luò)接入過(guò)程或重新接入過(guò)程中 h a r q 的使用和參數(shù)選擇是通過(guò)消息s b c 協(xié) 商和確定的 基于連接的h a r q 通過(guò)消息d s a d s c 確定每個(gè)服務(wù)流是否有 h a r q 的功能 相關(guān)的參數(shù)規(guī)定 如上下行h a r q 時(shí)延等 在u c d 和d c d 中 9 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 規(guī)定 對(duì)于h a r q 數(shù)據(jù)包的接收情況 通過(guò)a c k n a c k 信令通知 下行h a r q 的反饋是由s s 通過(guò)快速反饋信道通知b s 而上行的反饋是b s 通過(guò)h a r q b i t m a pi e 實(shí)現(xiàn)的 8 0 2 1 6 e 協(xié)議采用停等h a r q 重傳機(jī)制 如圖2 2 所示 在收到上一次發(fā)送 數(shù)據(jù)分組的反饋消息后 開始下一步的處理 為了提高系統(tǒng)的傳輸效率 針對(duì) 一個(gè)c i d 連接可以設(shè)置多個(gè)h a r q 信道并發(fā)數(shù)據(jù) 8 0 2 1 6 e 協(xié) 2 4 9 采用的重傳 編碼和碼合并技術(shù) 分別是t y p ei i i 型h a r q 的兩個(gè)版本 遞增冗余 i n c r e m e n t a l r e d u n d a n c y 和c h a s e 合并 c h a s ec o m b i n i n g 兩者主要區(qū)別在重傳冗余版本 的個(gè)數(shù)上 遞增冗余采用多個(gè)冗余版本 在重傳時(shí)重傳一個(gè)包括瓜信息的完整 碼字 克服了t y p ei i 中遞增冗余發(fā)送缺乏糾錯(cuò)保護(hù)的缺點(diǎn) 但是 當(dāng)信道條件 較好時(shí) 這增加了不必要的冗余 c h a s e 合并 每次重傳使用相同的f e c 編碼 數(shù)據(jù)分組 錯(cuò)誤的分組被存儲(chǔ)在接收端 解碼器根據(jù)接收到的s n r 加權(quán)組合這 些發(fā)送分組的拷貝 獲得了時(shí)間分集增益 c h a s e 合并所需的接收端緩存較小 信令相對(duì)簡(jiǎn)單 是一種復(fù)雜度低 受歡迎的碼合并方式 協(xié)議規(guī)定 固定的用 戶站s s 只能使用遞增冗余的h a r q 機(jī)制 而移動(dòng)臺(tái)m s 可以使用任意一種 圖2 2 停等h a r q 重傳機(jī)制示意 8 0 2 1 6 e 協(xié)議中的h a r q 流程大致可分為以下幾步 如圖2 3 所示 采用h a r q 的業(yè)務(wù)連接發(fā)送數(shù)據(jù) 首先向調(diào)度模塊申請(qǐng)發(fā)送帶寬 帶寬的 度量是以上層p d u 所攜帶的信息比特為基準(zhǔn) 帶寬申請(qǐng)標(biāo)明所申請(qǐng)的帶寬是用 作傳輸h a r q 子包 s u b p a c k e t 調(diào)度器在收到帶寬請(qǐng)求后 考慮當(dāng)前的帶寬 是否具體提供h a r q 傳輸?shù)哪芰?并通過(guò)信令向接收端的調(diào)度器發(fā)出請(qǐng)求 為 1 0 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的h a r q 機(jī)制 h a r q 子包分配反饋消息信道 用以發(fā)送a c k n a c k 信令 接收端調(diào)度器響應(yīng) 請(qǐng)求 在固定延遲的幀數(shù)后分配a c k n a c k 帶寬 發(fā)送端調(diào)度器將帶寬分配結(jié)果反饋給p d u 模塊 提供的帶寬是調(diào)度器將物 理帶寬 考慮了h a r q 過(guò)程中對(duì)應(yīng)的調(diào)制編碼以及c r c 校驗(yàn)等處理后 映射得 到的結(jié)果 p d u 模塊根據(jù)帶寬分配結(jié)果 將對(duì)應(yīng)的p d u 包發(fā)送到h a r q 模塊 h a r q 模塊根據(jù)調(diào)度器的分配結(jié)果 組織h a r q 子包通過(guò)物理層處理發(fā)送 同 時(shí)記錄發(fā)送參數(shù)以及開啟等待計(jì)時(shí)器 圖2 38 0 2 1 6 e 協(xié)議中的h a r q 信令交互示意 接收端對(duì)接收到的h a r q 子包進(jìn)行合并糾錯(cuò)處理和c r c 校驗(yàn) 判定此次發(fā) 送是否成功 對(duì)成功接收的h a r q 子包 還原為p d u 包 向上傳給p d u 模塊 并且 在分配好的反饋帶寬中發(fā)送對(duì)應(yīng)的a c k n a c k 的信令 發(fā)送端的h a r q 模塊在收到a c k n a c k 后 通知調(diào)度器停止 繼續(xù)在下一 次發(fā)送機(jī)會(huì)時(shí)安排帶寬 默認(rèn)每次發(fā)送周期中調(diào)度器都會(huì)為該h a r q 子包提供 足夠的帶寬用來(lái)重發(fā) 采用h a r q 技術(shù)提高了頻譜效率 可以明顯提高系統(tǒng)吞吐量 同時(shí) 重傳 帶來(lái)合并增益 所以間接擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋范圍 雖然8 0 2 1 6 e 系統(tǒng)可以采用的信 道編碼方式有卷積碼 c c 卷積t u r b o 碼 c t c 和低密度校驗(yàn)碼 l d p c 編碼等 但是在h a r q 方式下 目前的協(xié)議只支持卷積碼和卷積t u r b o 碼兩種 方式 廠i i l 第2 章i e e e8 0 2 1 6 系統(tǒng)的i l a r q 機(jī)制 2 3 基于中繼的h a r q 機(jī)制擴(kuò)展 2 3 1 透明與非透明中繼方式 8 0 2 1 6 j 標(biāo)準(zhǔn) 在8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上 研究中繼通信 復(fù)用 已有的網(wǎng)絡(luò)控制流程和系統(tǒng)傳輸參數(shù) 改善鏈路質(zhì)量和提升系統(tǒng)性能 原有符 合8 0 2 1 6 e 標(biāo)準(zhǔn)的m s 不需要改變就可以工作在8 0 2 1 6 j 網(wǎng)絡(luò)中 在m s 端的流 程和用戶操作體驗(yàn)都不變化 圖2 48 0 2