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LTE中的混合自动重传请求技术
2007年10月18日 11:28    通信世界网    评论()    阅读:
作 者:郑侃 汪玲 王文博

    (3)选择重发式

    为了进一步提高信道的利用率,选择重发式协议只重传出现差错的数据包,但是此时收端不再按序接收数据分组信息,那么在收端则需要相当容量的缓存空间来存储已经成功译码但还没能按序输出的分组。同时收端在组合数据包前必须知道序列号,因此,序列号要和数据分别编码,而且序列号需要更可靠的编码以克服任何时候出现在数据里的错误,这样就增加了对信令的要求。所以,相比之下SR的信道利用率最高,但是要求的存储空间和信令开销也最大,选择重发ARQ协议的工作示例见图3。

    在3G LTE系统中将采用停等式(SAW)重传协议。这种机制不仅简单可靠,系统信令开销小,并且降低了对于接收机的缓存空间的要求。但是,该协议的信道利用效率较低。为了避免这种不利,3G LTE系统采用了N 通道的停等式协议,即发送端在信道上并行地运行N 套不同的SAW协议,利用不同信道间的间隙来交错地传递数据和信令,从而提高了信道利用率。

    2  基本HARQ类型

    根据重传内容的不同,在3GPP标准和建议中主要有3种混合自动重传请求机制,包括HARQ-I、HARQ-II和HARQ-III等[3]。

    (1)HARQ-I型

    HARQ-I即为传统HARQ方案,它仅在ARQ的基础上引入了纠错编码,即对发送数据包增加循环冗余校验(CRC)比特并进行FEC编码。收端对接收的数据进行FEC译码和CRC校验,如果有错则放弃错误分组的数据,并向发送端反馈NACK信息请求重传与上一帧相同的数据包。一般来说,物理层设有最大重发次数的限制,防止由于信道长期处于恶劣的慢衰落而导致某个用户的数据包不断地重发,从而浪费信道资源。如果达到最大的重传次数时,接收端仍不能正确译码(在3G LTE系统中设置的最大重传次数为3),则确定该数据包传输错误并丢弃该包,然后通知发送端发送新的数据包。这种HARQ方案对错误数据包采取了简单的丢弃,而没有充分利用错误数据包中存在的有用信息。所以,HARQ-I型的性能主要依赖于FEC的纠错能力。

    (2)HARQ-II型

    HARQ-II也称作完全增量冗余方案。在这种方案下,信息比特经过编码后,将编码后的校验比特按照一定的周期打孔,根据码率兼容原则依次发送给接收端。收端对已传的错误分组并不丢弃,而是与接收到的重传分组组合进行译码;其中重传数据并不是已传数据的简单复制,而是附加了冗余信息。接收端每次都进行组合译码,将之前接收的所有比特组合形成更低码率的码字,从而可以获得更大的编码增益,达到递增冗余的目的。每一次重传的冗余量是不同的,而且重传数据不能单独译码,通常只能与先前传的数据合并后才能被解码。

    (3)HARQ-III型

    HARQ-III型是完全递增冗余重传机制的改进。对于每次发送的数据包采用互补删除方式,各个数据包既可以单独译码,也可以合成一个具有更大冗余信息的编码包进行合并译码。另外根据重传的冗余版本不同,HARQ-III又可进一步分为两种:一种是只具有一个冗余版本的HARQ-III,各次重传冗余版本均与第一次传输相同,即重传分组的格式和内容与第一次传输的相同,接收端的解码器根据接收到的信噪比(SNR)加权组合这些发送分组的拷贝,这样,可以获得时间分集增益。另一种是具有多个冗余版本的HARQ-III,各次重传的冗余版本不相同,编码后的冗余比特的删除方式是经过精心设计的,使得删除的码字是互补等效的。所以,合并后的码字能够覆盖FEC编码中的比特位,使译码信息变得更全面,更利于正确译码。

    图4给出了编码码率Rc =2/3时各类HARQ的具体传输过程。

    在3GPP中,各个成员公司达成了一些初步共识,明确指出:在未来3G LTE系统的上行或者下行链路中,将会采用基于递增冗余重传(IR)机制的HARQ重传策略;由于Chase合并(CC)可以视为IR的一种特殊的情况,因此系统也支持CC机制。

    3  同步和异步HARQ

    按照重传发生的时刻来区分,可以将HARQ可以分为同步和异步两类。这也是目前在3G LTE中讨论比较多的话题之一。同步HARQ是指一个HARQ进程的传输(重传)是发生在固定的时刻,由于接收端预先已知传输的发生时刻,因此不需要额外的信令开销来标示HARQ进程的序号,此时的HARQ进程的序号可以从子帧号获得;异步HARQ是指一个HARQ进程的传输可以发生在任何时刻,接收端预先不知道传输的发生时刻,因此HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。

    由于同步HARQ的重传发生在固定时刻,在没有附加进程序号的同步HARQ在某一时刻只能支持一个HARQ进程。实际上HARQ操作应该在一个时刻可以同时支持多个HARQ进程的发生,此时同步HARQ需要额外的信令开销来标示HARQ的进程序号,而异步HARQ本身可以支持传输多个进程。另外,在同步HARQ方案中,发送端不能充分利用重传的所有时刻,例如为了支持优先级较高的HARQ进程,则必须中止预先分配给该时刻的进程,那么此时仍需要额外的信令信息。

    根据重传时的数据特征是否发生变化又可将HARQ分为非自适应和自适应两种,其中传输的数据特征包括资源块的分配、调制方式、传输块的长度、传输的持续时间。自适应传输是指在每一次重传过程中,发送端可以根据实际的信道状态信息改变部分的传输参数,因此,在每次传输的过程中包含传输参数的控制信令信息要一并发送。可改变的传输参数包括调制方式、资源单元的分配和传输的持续时间等。在非自适应系统中,这些传输参数相对于接收端而言都是预先已知的,因此,包含传输参数的控制信令信息在非自适应系统中是不需要被传输的。

    在重传的过程中,可以根据信道环境自适应地改变重传包格式和重传的时刻的传输方式,可以称为基于IR类型的异步自适应HARQ方案。这种方案可以根据时变信道环境的特性有效地分配资源,但是具有灵活性的同时也带来了更多的系统复杂性。在每次重传过程中包含传输参数的控制信令信息必须与数据包一起发送,这样就会造成额外的信令开销。而同步HARQ在每次重传过程中的重传包格式,重传时刻都是预先已知的,因此不需要额外的信令信息。

    与异步HARQ相比较,同步HARQ具有以下的优势:

    (1)控制信令开销小,在每次传输过程中的参数都是预先已知的,不需要标示HARQ的进程序号。

    (2)在非自适应系统中接收端操作复杂度低。

    (3)提高了控制信道的可靠性,在非自适应系统中,有些情况下,控制信道的信令信息在重传时与初始传输是相同的,这样就可以在接收端进行软信息合并从而提高控制信道的性能。

    根据层一/层二的实际需求,异步HARQ具有以下的优势:

    (1)如果采用完全自适应的HARQ技术,同时在资源分配时,可以采用离散、连续的子载波分配方式,调度将会具有很大的灵活性。

    (2)可以支持一个子帧的多个HARQ进程

    (3)重传调度的灵活性

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
关键字搜索:3G  LTE  演进  
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