3G长期演进系统(LTE)的标准化工作已经全面展开，并得到了大家的广泛关注。各种先进的无线传输技术即将在该系统中得到应用，包括混合自动重传请求(HARQ)技术。根据重传发生时刻的不同，HARQ可以分为同步和异步两类。同步HARQ由于接收端预先已知传输的发生时刻，HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。由于HARQ技术能够很好地补偿无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，已成为LTE中的关键技术之一。该技术将会随着3G长期演进系统的发展不断完善。
关键词：第三代移动通信；长期演进系统；混合自动重传请求
Abstract:Standardizationof3GLong Term Evolution (3G LTE) has widely progressed and has caught much attention. Various advanced wireless communication technologies will be applied in this system such as Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ). According to different instances of retransmission, HARQ could be divided to a synchronous one and an asynchronous one. In case of a synchronous HARQ, the retransmissions for HARQ process occurs at known time instances, and the process number can be derived from the frame number. Asynchronous HARQ implies that transmission for a certain HARQ process may occur at any time so that the explicit signaling of the HARQ process number is required. HARQ will become one of the most important techniques of 3G LTE to effectively compensate the effects of time-varying and multi-path fading channel, and it will become better-designed with the development of 3G LTE.
Keywords:3G;LTE;HARQ
随着数据网络的飞速发展，基于数据业务的通信在各种通信中占的比重越来越大，作为主要支持话音业务的第二代移动通信系统已经不能够满足人们对数据业务的需求。如今世界各移动通信设备制造商和运营商已从对第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。在第三代移动通信的发展过程中，随着R99、R4、R5、R6和R7各个系统版本技术规范的发布，第三代移动通信合作计划(3GPP)组织作为宽带码分多址(WCDMA)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)这两个系统进行国际标准化工作的主要组织，为基于带码分多址(CDMA)技术的第三代移动通信技术的发展发挥了重要的作用，近年来这些系统逐渐进入了商用的进程。为了满足更高速率业务的需求，3GPP于2004年12月正式开始了3G 长期演进(LTE)系统标准化工作[1]。推动LTE的出发点是保证3G系统未来10年的竞争力，使其性能、功能等得到全面提升。3G LTE重点考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的架构进行一些改进。相应的研究将围绕多个方面展开，包括：物理层的空中接口、层二与层三间的接口，通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)结构的调整和与射频相关的问题等。
为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，3G LTE可以采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法，来降低系统的误码率以确保服务质量。虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组。
ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于3G LTE系统中。
1 自动重传请求协议
常用的自动重传请求协议包括停等式(SAW)、后退N 步式(Go-back-N )和选择重发式(SR)等[2]。
(1)停等式
发送端每发送一个数据分组包就暂时停下来，等待接收端的确认信息。当数据包到达接收端时，对其进行检错，若接收正确，返回确认(ACK)信号，错误则返回不确认(NACK)信号。当发端收到ACK信号，就发送新的数据，否则重新发送上次传输的数据包。而在等待确认信息期间，信道是空闲的，不发送任何数据。这种方法由于收发双方在同一时间内仅对同一个数据包进行操作，因此实现起来比较简单，相应的信令开销小，收端的缓存容量要求低。但是由于在等待确认信号的过程中不发送数据，导致太多资源被浪费，尤其是当信道传输时延很大时。因此，停等式造成通信信道的利用率不高，系统的吞吐量较低。图1所示是停等式ARQ的一个简单示例。
(2)后退N 步式
在采用后退N 步式ARQ协议的传输系统中，发送端发送完一个数据分组后，并不停下来等待确认信息，而是连续发送若干个数据分组信息。接收端将每个数据包相应的ACK或NACK信息反馈回发送端，同时发送回的还有数据包分组号。当接收到一个NACK信号时，发送端就重新发送包括错误数据的N 个数据包，如图2所示。接收端只需按序接收数据包，在接收到错误数据包后即使又接收到正确的数据包后还是必须将正确的数据包丢弃，并重新发送确认信息。可以看出，相比较SAW，采用该协议一方面因发端连续发送数据提高了系统的吞吐量，但同时增大了系统的信令开销；另一方面，由于收端仅按序接收数据，那么在重传时又必须把原来已正确传送过的数据进行重传(仅因为这些数据分组之前有一个数据分组出了错)，这种方法使信道利用率降低。
