[發明專利]適用于非對稱突發信道的自適應協議設計方法

有效

• 申請號: 201010271521.2
• 申請日: 2010-09-02
• 公開（公告）號: CN101938779A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 李贊;司江勃;趙晉宇;蔡覺平;杜軍朝;李海波;郝本建;陳小軍;劉坤;關磊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W28/04
• 分類號: H04W28/04;H04W80/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，是一種自適應ARQ協議設計方法，適合用于復雜多變的非對稱突發信道通信。

背景技術

信道是對無線通信中發送端和接收端之間的通路的一種形象比喻，無線信號需要通過信道進行傳輸。相較于有線通信，無線通信的信道具有一定的不確定性，會受到許多因素的影響與制約。突發信道是指通信信道的存在形式是間斷的、突發的。由于信道的不連續性，使用突發信道的通信系統數據吞吐率一般比較低下，而且很難提高。如果通信信道的上下行鏈路同時存在或者消失，則稱該信道為對稱信道；如果出現上下行鏈路不同時存在的情況，則稱該信道為非對稱信道。目前比較典型的非對稱突發信道有流星余跡信道和短波電離層信道等。

針對非對稱突發信道連續性差、不對稱性較強的特點，差錯控制技術對于確保通信進行起著極為重要的作用。現有的傳統通信系統中有兩種差錯控制技術：前向差錯控制技術FEC和自動請求重傳技術ARQ。ARQ協議簡單而且系統可靠性高，但數據通過率會隨著信道誤碼率的增加而迅速下降。因此人們將兩種差錯控制方案結合起來，在ARQ系統中包含一個FEC系統，即得到采用混合ARQ的H-ARQ系統。

在H-ARQ系統中，FEC方式可以與三種傳統ARQ方式中的任何一種進行結合。在給定FEC接口的情況下，現有的三種ARQ方式在非對稱突發信道環境中存在各自的缺點。

停等式ARQ方式在確保每幀數據均正確接收后才進行下一幀數據的接收，此種方式實現簡單，傳輸可靠，在許多通信系統中得到了應用，但是信道利用率非常低，浪費了大量信道資源。

退N步ARQ方式中，發端在沒有收到對方應答的情況下，可以連續發送N幀，收端僅接收正確且順序連續的幀。由于連續傳送，退N步ARQ方式效率高于停等式ARQ方式，但是現有退N步ARQ存在反向幀過長，重傳幀過多等問題，在非對稱信道環境下，鏈路利用率非常低下。

選擇重傳ARQ方式同樣可以連續地發送N幀，由于只對出錯的信息幀進行重傳，因此選擇重傳ARQ鏈路利用率最高。但是選擇重傳ARQ方式協議設計最為復雜，而且其傳輸數據幀中有效信息字節所占比例較小，降低了鏈路的有效利用率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有ARQ協議存在的問題，提出一種適用于非對稱突發信道的自適應ARQ協議設計方法，以較低的協議開銷獲得較高的鏈路有效利用率，同時提高現有ARQ方式對非對稱信道的適應性，滿足利用非對稱突發信道高效通信的需求。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

(1)通信端對數據進行接收，接收的數據若為信息幀，則將其存入接收緩存區，然后根據緩存區中正確信息幀的存儲位置產生接收位圖，接收的數據若為監控幀，則進入步驟(3)；

(2)提取接收緩存區信息幀中的傳輸速率控制信息與接收指示信息，利用信道對稱性判決算法估計信道當前的對稱情況，若信道不對稱，則根據當前信道的非對稱種類采用對應的反饋方式發送接收反饋信號至信息發送端；若信道對稱，則根據接收位圖采用狀態轉移算法確定反饋信號的發送方式與頻率；

(3)根據接收到的對方重傳要求，將所需重傳信息幀存入發送緩存區，如果緩存區存在剩余空間，則繼續存入上層要求發送的信息幀，然后按照當前傳輸速率進行發送，同時根據步驟(2)的判決結果在相應時刻發送接收反饋信號；

(4)將接收到的與當前上層所需幀序號相同的信息幀呈交給上層用戶，重復步驟(1)至步驟(3)，直到通信雙方均完成對所需數據的全部接收。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1、本發明提出了接收位圖的概念，即用一個長度與接收緩存區可存儲幀數相等的數字序列反映接收緩存區中正確幀的存儲情況，使信息幀接收端能夠以較小的協議開銷告知發送端所需重傳的信息幀。

2、本發明利用長度較短的監控幀對信息幀接收情況進行迅速反饋，能夠縮短分組重傳的等待時間，減少不必要的重傳，提高系統的鏈路有效利用率，同時提高反饋信號的正確傳輸概率，增強系統對突發非對稱信道的適應性。

3、本發明利用傳輸速率控制信息與接收指示信息對當前時刻的信道對稱性進行準確的估計，使系統能夠更加有效地利用信道資源，提高數據正確通過概率。

附圖說明

圖1是本發明流程示意圖；

圖2是現有信息幀結構示意圖；

圖3是本發明監控幀結構示意圖；

圖4是本發明監控幀的發送頻率狀態轉移示意圖；

圖5是本發明與現有ARQ協議鏈路利用率理論值示意圖；