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TD-SCDMA系统中HARQ方案与分析
2008年8月13日 22:49  《重庆邮电学院学报》  作 者:周海军,李少斌,景锋

 

    摘要:Turbo码在通用移动通信系统标准中的应用特别是与自动重传请求(ARQ)相结合使得数据传输向更可靠的阶段发展。介绍了不同的HARQ方案,对TD-SCDMA模式下的混合自动重传请求进行了分析和仿真,并把没有ARQ,HARQ类型I与Chase合并作比较。仿真结果表明,Chase合并能减小误帧率和提高吞吐率,并在多经信道和高速条件下,仍能获得较高吞吐量。

    0引 言

    高速下行分组接入(HSDPA)把下行数据业务速率提高到8~10Mbit/s。该技术是第三代移动通信提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。HSDPA采用的关键技术是自适应调制编码(AMC)和混合自动重复(HARQ)。而HARQ基于信道条件提供精确的编码速率调节,可自动适应瞬时信道条件,且对延迟和误差不敏感。

    当前3GPP标准中有2种模式:频分双工(FDD)和时分双工(TDD),前者相对比较成熟,而后者还存在一些定义的空间,尤其是其中的TD-SCDMA模式。TD-SCDMA的一个优点在于它的时隙结构(下行传输可以比上行传输获得更多的时隙)有利于方便地实现不对称传输。在HSDPA标准化的进程中,3GPP的RAN4提交的R4-021329中给出了调制方式为QPSK时TD-SCDMA混合自动重复的仿真假设,并且其采用的HARQ方案为Chase合并[1]。本文将主要提供在TS-SCDMA模式下采用QPSK调制Chase合并方案的仿真结果并把其在高斯白噪声信道下的系统性能与没有重传机制和TypeIHARQ的系统性能进行比较。

    1HARQ方案介绍

    数据通信最初是在有线网上发展起来的,通常要求较大的带宽和较高的传输质量。对于有线连接,数据传输的可靠性是通过重传来实现的。当前一次尝试传输失败时,就要求重传数据分组,这样的传输机制就称之为ARQ(自动请求重传)。在无线传输环境下,信道噪声和由于移动性带来的衰落以及其他用户带来的干扰使得信道传输质量很差,所以应该对数据分组加以保护来抑制各种干扰。这种保护主要是采用前向纠错编码(FEC),在分组中传输额外的比特。然而,过多的前向纠错编码会使传输效率变低。因此,一种混合方案HARQ,即ARQ和FEC相结合的方案被提出了。

    1.1ARQ的实现

    ARQ的实现机制主要有2种[2]:选择重复(SR:selectiverepeat)和停止等待(SAW:stop-and-wait)。

    (1)选择重复。基于窗口的SR是一种被许多系统采用的HARQ协议,包括RLCR99(也称R3版本,是3GPP目前最成熟、最稳定的版本)。SR一般对时延不敏感,而且具有对接收到有错误的数据块进行重传的良好特性。为了完成这个功能,SR-HARQ传送端必须对每一个它发送的数据块进行序号标识。HARQ与SR一同操作,有以下2个难点。

    ①所需UE内存较大。UE必须存储传送窗口内每个传输块的样本。需要存储的传输块数目越多,UE存储空间也要求越大,导致成本增加。

    ②HARQ需要接收端准确无误地确定每个传输块的传输序列号,这就对包含传输序列号的信令的传输提出了很高的要求。

    (2)停止等待。SAW是一种最简单的HARQ形式,所需系统开销非常小。在SAW中,发送方只在发送的数据块被正确接收到之后才开始对下一个数据块进行操作,系统只须使用1比特的序列号用来区分当前的数据块和下一个待传输的数据块,使得相应的控制开销较小,传输块所需的确认信息开销也较小,因为用于指示传输块是否被正确解码的确认信息(使用ACK,NACK)只须简单地使用一个比特。另外,因为在同一时间内只传输一个数据块,所以对UE内存的要求也较低。因此,HARQ使用停止等待机制能够有效地降低对UE内存和信令带宽的要求。但是,SAW存在一个主要的缺点:确认信息不及时,发送端在发送下一个数据块之前必须等待接收到确认消息,这是SAWHARQ的一个众所周知的问题。在等待确认信息期间,信道处于空闲,系统能力被浪费了。在一个时隙系统中,发送端等待确认信息的时延将浪费掉至少一半的系统能力。

编 辑:冶林
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