（通信与信息系统专业论文）tdscdma无线接入网重传机制参数研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 第三代移动通信系统与以往移动通信系统很大的不同在于它能提供多种因 特网业务，从而实现“宽带的移动化”。正是由于这种业务需求，使得在第三代 移动通信系统中出现了通过无线接入网来传输有线网络中的业务数据。 传输控制协议( t c p ) 是广泛应用于互联网的一种协议。因为它是基于传输 环境相对稳定的有线网络发展起来的，所以对于传输过程中出现的数据丢失或 是数据延时，t c p 协议都会判断为是网络出现了拥塞，从而采取一系列的措施 来减轻网络的负担，缓解网络的传输压力。然而，当底层传输变成无线网络时， 如果没有足够的机制保证，t c p 协议将不能在网络中正常使用。无线传输中由 于传输环境的不稳定性而产生的的丢包很高。而如果无线网络不能将这些丢包 屏蔽掉时，高层的有线网络就会误以为是发生了网络拥塞而执行t c p 的自动重 传机制，这将会导致整个网络的性能进一步的恶化。因此如何协调无线网络与 有线网络的传输是移动通信网络急需解决的问题。 本文主要内容如下： ( 1 ) 介绍了t d s c d m a 无线接入网部分的网络模型以及各实体功能； ( 2 ) 分析了无线网络的错误恢复机制并对机制中涉及的状态变量、定时器 和协议参数进行了定义： ( 3 ) 分析了有线网络和无线网络的数据传输流程，并对无线协议中的相关 参数对系统各种性能的影响进行了理论分析； ( 4 ) 建立了t d s c d m a 系统r l c 层分组数据的传输模型，对研究的各参 数进行了仿真，并分析了仿真结果。 关键词：传输控制协议；无线链路控制；业务质量 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t o n eo ft h ei m p o r t a n to b j e c t i v e so fu n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ( u m t s ) i st oo f f e ra l li n t e m e tc o n n e c t i o nt oam o b i l eu 溉a n dt h e nt h e “m o b i l i t yo f t h eb r o a db a n d c a nb er e a l i z e d d u et ot h i ss e r v i c er e q u e s t ，t h ew i r e dp a c k e t sw i l lb e t r a n s f e r r e do v e rt h ew i r e l e s sn e t w o r k t l l i sn e wt r a n s p o r tm o d ew i l lc 目i u s ea n o t h e r c o m p a t i b i l i t yp r o b l e m m a n yp o p u l a ri n t e r a c ta p p l i c a t i o n sr e q u i r ee n d - t o e n dr e l i a b l et r a n s f e r n o w d a y s ， t h i st r a n s f e ri sp r o v i d e dv i at h et r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l ( t c p ) 1 1 1 ep r o t o c o l a d a p t st ot h ef l u c t u a t i n ge o n d i t i o m i nt h en e t w o r k sa n dm a yf a c et or o u t e rc o n g e s t i o n e v e n t s t c ph a sb e e nd e v e l o p e df o r 捌n e t w o r k sw h e r eb i te r f o rr a t e sv e r yl o w a n dl o s s e sa r cd u et oc o n g e s t i o n t h e r e f o r e ，i ti sd i f f i c u l tt ou s et h et c pp r o t o c o l d i r e c t l yi nt h ew i r e l e s sn e t w o r k ，b e c a u s eo f t h ec o m p l e x i t yo f t r a n s p o r te n v i r o n n m e n t i nl a d i ol i n k i ft h ed a t al o s sc a nn o tb ec o n c e a l e dt ot h ew i r e dn e t w o r k ，t h et c p r c t r a n s m i s s i o nm e c h a n i s mw i l lb et r i g g e r e d t h i sc t r o rr e a c t i o nm a yr e s u l tt h e n e t w o r kp e r f o n n a n c eb e c o m em o f cs e r i o u s t h e r e f o r e i ts h o u l db er e s o l v e da ss o o n a sp o s s i b l et oc o o r d i n a t et h ec o m p a t i b i l i t yo ft h ew i r e dn e t w o r ka n dt h ew i r e l e s s n e t w o r k 1 1 l em a i nc o n t e n ti sd e s c r i b e da sb e l o w ： ( 1 ) ab r i e f l yi n 灯o d u c f i o no ft h er a d i oa e a c e s sn e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n dt h e e n t i t i e sf u n c t i o n ( 2 ) a n a l y s i so ft h er e t m n s m i s s i o nm e c h i n a s mi nr a d i oa c c e s sn e t w o r ka n d d e f i n i t i o no f t h ep r o t o c o lv a r i a t i o n ，p a r a m e t e r sa n dt i m e r s ( 3 ) a n a l y s i n gt h ed a t at r a n s m i s s i o np r o c e s si nw i r e dn e t w o r ka n dw i t l e s s n e t w o r kr e s p e c t i v e l ya n dd e d u c i n gt h ei m p a c t so nt h es y s t e mp e r f o r m a n c ew h e nt h e p a r a m e t e r s a r ec h a n g e d ( 4 ) s i m u l a t i o no ft h ep a c k e td a t ea a n s p o r tp r o c e d u r ei nt d s c d m as y s t e m a n da n a l y s i so f t h es i m u l a t i o nr e s u l t s k e yw o r d s ：t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l ，r a d i ol i n kc o n t r o l ，q u a l i t yo f s e r v i c e 武汉理工大学硕士学位论文 a m a m d a r q l l l 2 l 3 u m a c m r w p d u p h y l u c r r c s a p s d u s n s c d m a t d d t f i t m t m d t t i u e u l u m u m d u m t s u t r a n 缩写 a c k n o w l e d g e dm o d e a c k n o w l e d g e dm o d ed a t a a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t l a y e rl ( p h y s i c a ll a y e r ) l a y e r2 ( d a t al i n kl a y e r ) l a y e r3 ( n e t w o r kl a y e r ) l e n g t hi n d i c a t o r m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m o v e r e c e i v i n gw m d o w p r o t o c o ld a t au n i t p h y s i c a ll a y e r r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i or e s o u r c ec o n t r o l s e r v i c ea c c e s sp o i n t s e r v i c ed a t au n i t s e q u e n c en u m b e r s y n e h r oc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea e w , e s s t i m ed i v i s i o nd e p l e x t r a n s p o r tf o r m a ti n d i c a t o r t r a n s p a r e n tm o d e t r a n s p a r e n tm o d ed a t a t r a n s m i s s i o nt u n ei n t e r v a l 确认模式 确认模式数据 自动重发请求 层1 ( 物理层) 层2 ( 数据链路层) 层3 ( 臃络层) 长度指示 媒体接纳控制 移动接收窗 协议数据块 物理层 数据链路控制 无线资源控制 业务接入点 业务数据块 序列号 同步码分多址 时分复用 传输格式指示 传输模式 传输模式数据 传输时间间隔 u s e re q u i p m e n t用户设备 u d l i n k上行链路 u n a c k n o w l e d g e dm o d e 非确认模式 u n a c k n o w l e d g e dm o d ed a t a 非确认模式数据 u n i v e r s a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m 全球移动通信系统 u n i t st e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r ku l t s 陆地无线接入网 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：邋一只期：型陴 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：j 整l 导师签名：挫同期：之剿 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章背景介绍 1 1 第三代移动通信概述 现代无线通信起源于1 9 世纪h e r t z 的电磁波辐射试验【1 1 ，使人们认识到电 磁波和电磁能量是可以控制发射的。其后，m a r c o n i 的跨大西洋无线电通信证实 了电波携带信息的能力，而理论基础是由m a x w e l l 的电磁波方程组1 2 】奠定的。但 是真正的移动通信技术的发展应从2 0 世纪2 0 年代开始，其代表是工作于2 m h z 的美国底特律警察局使用的专用移动通信( 车载) 系统。2 0 世纪3 0 年代初，移 动发射机出现，第二次世界大战中各国武装部队采用了大量的无线电通信系统， 极大地促进了移动通信的发展。第二次世界大战结束后开始建立公众移动通信 系统阶段，到目前为止，移动通信经历了从第一代模拟移动通信系统，第二代 数字移动通信系统，现在正在向第三代移动通信系统发展。 第一代移动通信系统是模拟系统【3 】，它的发展大致分为两个阶段。第一个阶 段是从2 0 世纪4 0 年代中期到7 0 年代中期，开始主要提供公用汽车电话业务， 采用大区制，可以实现人工交换与公众电话网的接续。2 0 世纪6 0 年代中期进行 自动交换与公众电话网的接续，并且由于频率合成器的出现，信道间隔缩小， 信道数目增加。第二阶段是从2 0 世纪7 0 年代中期到9 0 年代初期，主要解决用 户增加而频道有限的情况下如何提高频谱利用率的问题，b e l l 实验室提出了蜂窝 系统概念，进而发展了小区制大容量系统，典型代表有：美国的a m p s 、英国的 t a c s 、北欧的n m t - 4 5 0 9 0 0 、日本的n a m t s l 4 1 等。第一代移动通信系统的主 要问题是：各系统问没有公共接口，频谱利用率太低，无法与固定网向数字化 推进相适应，不能漫游。 由于第一代模拟移动通信系统存在的缺陷和市场对移动通信容量的巨大需 求，2 0 世纪8 0 年代初期，欧洲电信管理部门成立了一个被称为g s m 移动特别 小组的专题小组来研究和发展泛欧各国统一的数字移动通信系统技术规范。 1 9 8 8 年确定了采用以t d m a 为多址技术的主要建议与实施计划，1 9 9 0 年开始试 运行，然后进行商用，到1 9 9 3 年中期已经取得了相当大的成功，吸引了全世界 的注意，现已成为世界上最大的移动通信网。美国于1 9 9 0 年确定了采用以t d m a 武汉理工大学硕士学位论文 为多址技术的数模兼容的数字移动通信系统d a m p s 。1 9 9 2 年美国q u a l c o l l l l n 公司发展了基于c d m a 多址技术的i s 9 5 数字移动通信系统，该系统不仅数模 兼容，而且系统容量是模拟系统的2 0 倍，数字t d m a 系统的4 倍。日本于1 9 9 3 年发展了自成一体的采用t d m a 为多址技术的数字移动通信系统j d c 。虽然第 二代数字移动通信系统较第一代模拟移动通信系统有很大的改进，但也存在许 多问题：没有统一的国际标准；频谱利用率较低；不能满足移动通信容量的巨 大要求；不能经济地提供高速数据和多媒体业务；不能有效地支持i n t e r n e t 业务。 第一代移动通信系统的作用在于给人们开辟了移动通信的崭新天地，第二 代移动通信系统的贡献在于让普通人享受到移动通信的方便和益处。但是，随 着人们的物质文化生活水平的进一步提高，对移动通信业务的需求也越来越大， 目前的第二代移动通信系统在容量和业务能力方面均不能满足社会的巨大需 求，因此，第二代移动通信系统必将被第三代移动通信系统取代。 第三代移动通信系统( 也简称3 g ) 在1 9 8 5 年由i t u 提出，当时称为未来 公众陆地移动通信系统( f p l m t s ) 5 1 01 9 9 1 年i t u - r 成立t g 8 1 任务组，负 责f p l m t s 标准制定工作，1 9 9 2 年i t u 召开世界无线电行政大会，对f p l m t s 的频谱进行了划分，分配了1 8 8 5 2 0 2 5 m h z 和2 1 1 0 - 2 2 0 0 m h z 共2 3 0 m h z 的频段 给f p l m t s 。1 9 9 4 年i t u t 和i t u r 正式携手研究f p l m t s ，i t u - t 负责网络 方面的工作，i t u - r 负责无线接口方面的标准化工作。1 9 9 6 年更名为i m t - 2 0 0 0 ， 意思是该系统使用2 0 0 眦左右频段，提供业务速率高达2 0 0 0 k b s ，计划在2 0 0 0 年左右试运行。 2 0 0 0 年5 月，i t u 全会通过了5 个正式的第三代移动通信系统( 1 m t 2 0 0 0 ) 无线接口标准：i m t - d s ( 即w c d m a ，i i n 泌f d d ) 、i m t - m c ( 即c d m a 2 0 0 0 ) 和i m t - t d ( 包括u t r a - t d d 作为高码片速率选项和t d s c d m a 作为低码片速 率选项) 、i m t - s c ( 即u w c - 1 3 6 ) 、蹦t f t ( 即e e d c t ) 。 其中，i m t - s c ( 即u w c 1 3 6 ) 、i m t - f t ( 即e e d c t ) 将作为区域性标准， 用于i s 1 3 6 和d e c t 系统的升级。被公认为在世界各国商用中采用的主流标准 为：w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 三种。三种主流标准都采用了c d m a 技术，但w c d m a 和c d m a 2 0 0 0 并没有本质上的差别，基本上是i s 9 5 技术的 改进，而t d s c d m a 则是新的，采用了t d d 双工方式、基于智能天线的同步 c d m a 技术。相对其他第三代移动通信标准，t d s c d m a 具有更高的频谱利用 率和更低的成本。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2t d - s c d m a 系统帧结构和基本参数 t d s c d m a 系统的物理信道【6 】由4 层结构：超帧、无线帧、子帧和时隙， 码组成。一个超帧长7 2 0 m s ，由7 2 个无线帧组成。无线帧长1 0 m s ，它又分为 两个5 m s 的子帧。每个子帧由7 个主时隙( 长度6 7 5 p l s ) 和3 个特殊时隙：下 行导频时隙、上行导频时隙和保护时隙构成。如图1 1 所示。 无线帧( 1 0 m s ) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + 帧# i帧# i + i 子帧( s m s ) 子帧# 2 i 子帧# 2 i + 1 d w p t s g u p p t s 交换点 ( 7 5 u s ) ( 7 5 u s )( 1 2 5 u s ) 图1 - 1t d s c d m a 系统帧结构 在7 个主时隙，t s o 一般用于下行作为小区广播使用，t s l t s 3 用于上行通 信，t s 4 一t s 6 用于下行通信。切换点指的是上行时隙和下行时隙切换的位置。 t d s c d m a 系统的基本参数可以归纳为表1 - 1 所示： 武汉理工大学硕士学位论文 表l - 1t d s c d m a 系统的基本参数 参数值 技术特征t d s c d m a 信道间隔1 6 m h z 码片速率 1 2 8 m c s 多址方式f d m a + t d m a + c d m a 双工方式t d d 帧长短帧长1 0 m s ( 子帧5 m s ) 信道，载波4 8 ( 对称业务) d s 与m c 方式单载波窄带d s 数据调制 q p s k s p s k ( 2 m b s 业务) 扩频调制q p s k 语音编码 8 k b ( s a m p ) 信道编码卷积编码+ t u r b o 码 基站发射功率最大4 3 d b m 移动台发射功率 3 3 d b m 小区覆盖半径 o 1 1 2 k m 切换方式硬切换软切换接力切换 上行同步 l g c h i p 相干检测上行、下行；连续的公共导频 功率控制 开环加闭环功率控制，2 0 0 次，s 多速率方案多时隙、可变扩频和多码扩频 基站间定时同步 1 3t d - s c d m a 系统的主要技术特点 t d s c d m a 第三代移动通信系统的主要技术特点为：t d d ( 时分双工) 1 7 1 模式、低码片速率、上行同步、接力切换、采用智能天线、软件无线电技术等。 正是由于这些技术特点才使得它成为第三代移动通信系统的主流标准。下面将 具体分析这些特点及其作用。 ( 1 ) t d d 模式 n ) s c d m a 系统采用t d d 模式，与f d d ( 频分双工) 方式中的接收和传 送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传输信道。在t d d 时分双工方式中，接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时 间来分离接收与传输信道。 4 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 低码片速率 t d s c d m a 系统的码片速率为1 2 8 m c s ，仅为高码片速率的3 8 4 m c s 的 1 ，3 。接收机接收信号采样后的数字信号处理量大大降低，从而降低了系统设备 成本，适合采用软件无线电技术，还可以在目前d s p 的处理能力允许和成本可 接受的条件下用智能天线、多用户检测、m i m o 等新技术来降低干扰、提高容 量。另外，低码片速率也提高了频谱利用率、使频率使用更灵活。 ( 3 ) 上行同步 所谓上行同步就是上行链路各终端的信号在基站解调器完全同步。在 t d s c d m a 中用软件和帧结构设计来实现严格的上行同步，是一个同步的 c d m a 系统。通过上行同步，可以让使用正交扩频码的各个码道在解扩时完全 正交，相互间不会产生多址干扰，克服了异步c d m a 多址技术由于每个移动终 端发射的码道信号到达基站的时间不同而造成码道非正交所带来的干扰，从而 大大提高了c d m a 系统容量和频谱利用率，还可以简化硬件，降低成本。 ( 4 ) 智能天线 因为t d s c d m a 系统的t d d 模式可以利用上、下行信道的互惠性，即基 站对上行信道估计的信道参数可以用于智能天线的下行波束成型，这样，相对 于f d d 模式的系统智能天线技术比较容易实现。t d s c d m a 系统是一个以智能 天线为中心的第三代移动通信系统，在t d s c d m a 系统中t d d 的间隔定为 5 m s ，是在综合考虑时隙个数和r f 器件的切换速度两方面因素之后折中确定的 值。 ( 5 ) 软件无线电技术 由于t d s c d m a 系统的t d d 模式和低码片速率的特点，使得数字信号处 理量大大降低，适合采用软件无线电技术。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章t d - s c d m a 系统无线接入网协议栈模型 2 1t d s c d m a 系统网络架构 3 g p p 移动通信网如图2 - 1 所示，按照其功能划分由4 个部分组成：用户识 别模块( u s d v i ) 域、移动设备( m b ) 域、无线接入网( u r r a n ) 和核心网( c n ) 。 n o d e b ) 日 ：j 阜 棼瑁 剧鼍 券 一 刳 牛剧鼍 图2 1u m t s 网络结构图 用户识别模块1 8 】包含清楚而安全地确定用户身份的数据和过程。这些功能一 般存入智能卡中，它只与特定的用户有关，与用户所使用的终端无关，这项功 能体现了终端移动性和用户移动性的分离。 移动设备即移动用户的通信设备，包括移动通信需要的无线传输和应用功 能。一般将用户识别模块和移动设备域合称为用户设备( u e ) 域。 由于u e 与u t r a n 之间通过无线方式通信，无线接入网研完成与无线通信 有关的功能，并向终端提供接入到核心网的机制。无线接入网是移动通信网中 承上启下的部分，内部由基站和无线接入控制器( n o d eb 和r n c ) 组成。移动 设备通过基站收发信机以无线方式接入到移动网络，而无线部分的控制由无线 6 武汉理工大学硕士学位论文 接入控制器完成，同时无线接入控制器负责无线接入网与核心网的连接和信令 交互。 核心网【l 川主要处理移动网络内部所有的话音呼叫、数据连接和交换，以及 同外部其他网络的连接和路由等，提供的功能包括用户位置信息的管理、网络 特性和业务的控制、信令以及用户信息的传输机制等。核心网域又分为服务网 域、原籍网域和传输网域。 移动设备域与无线接入网域的接口定义为u u 接口，其间通过无线方式通信， 因此也成为空中接口；无线接入网域与核心网域接口定义为i u 接口。 2 2 空中接口协议栈模型 1 8 举冷一 。岫嘲田u 她u 恤面细m 咖 图2 - 2u u 接口协议 7 武汉理工大学硕士学位论文 空中接口上协议栈的分层结构l “j 如图2 - 2 所示。在u u 接口上，协议栈按其 功能和任务，被分为物理层( l 1 ) 、数据链路层( l 2 ) 和网络层( l 3 ) 等三层。 数据链路层将是本文的重点。 l 1 为数据的发送提供了物理信道【1 2 】，并负责将接收到的数据发送到高层。 主要实现传输层错误指示，传输信道的复用与解复用，速率匹配，调制解调， 时频同步，内环功控以及上行链路同步等功能。 l 2 分为控制平面( c 平面) 和用户平面( u 平面) 。在控制平面中包括媒体 接入控制( m a c ) 【1 3 1 和无线链路控制( r l c ) 两个子层；在用户平面除m a c 和r l c 外，还有分组数据会聚协议( p d c p ) 和广播多播控制协议( b m c ) 。 l 3 也分为控制平面( c 平面) 和用户平面( u - 平面) 。在c - 平面上，l 3 的 最底层为无线资源控制( r r c ) ，它属于接入层( a s ) ，终止于r a n 。移动性管 理( m m ) 和连接管理( c m ) 等属于非接入层( n a s ) 。接入层通过业务接入点 ( s a p ) 承载上层的业务，非接入层信令属于核心网功能。 在u u 接口协议图中，用圆圈来标注的是层( 或子层) 之间的业务接入点 ( s a p ) 。在物理层和m a c 子层之间的s a p 提供传输信道，在r l c 子层和m a c 子层之间的s a p 提供逻辑信道，r l c 子层提供3 类s a p ，对应于r l c 的3 种 操作模式：非确认模式( u m ) 、确认模式( a m ) 和透明模式( t m ) 。 2 3r l c 层模型介绍 r l c 层主要实现数据的分段重组，纠错检错以及数据加密1 1 5 】等功能。高层 传来的数据包在r l c 层重组成为满足要求的p d u 的长度，当s d u 较长时要进 行分段，而当传来的s d u 长度较小时则需要进行级联。若最后的数据分段不能 达到p d u 的固定长度时还将采用填充比特使得p d u 的长度能满足要求。 同时r l c 层还配置了纠错检错机制，对于空口传输造成的数据丢包，自动 重发机制能够检测出丢包和时延，从而重传数据包。 对于接收到的数据包r l c 会根据包头中的信息将数据还原成s d u 而发送到 高层。下文将对r l c 的实体模型进行具体的介绍。 8 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 1r l c 实体模型 图2 - 3r l c 子层总体模型 9 武汉理工大学硕士学位论文 图2 3 描述了r l c 模型中的不同r l c 实体。 u m 和t mr l c 实体可以被配置成一个发送r l c 实体或者一个接收r l c 实 体。发送r l c 实体发送r l c p d u ，接收r l c 实体接收r l c p d u 。a m r l c 实 体由一个发送部分和一个接收部分组成，其中a mr l c 实体的发送部分发送 r l cp d u ；a mr l c 实体的接收部分接收r l cp d u 。 对于每一个透明模式( 1 m ) 和非确认模式( u m ) 业务有一个发送和一个 接收r l c 实体。对于确认模式( a m ) 业务有一个发送和接收合并的实体。 2 3 2 确认模式( a m ) r l c 实体 图2 - 4 显示了确认模式r l c 实体模型【1 6 1 。 a mr l c 实体可以被配置为使用一个或者两个逻辑信道。图2 - 4 显示了使用 一个逻辑信道( 实线) 和使用两个逻辑信道( 虚线) 时a mr l c 实体的模型。 如果配置了一个逻辑信道，a mr l c 实体的发送侧通过这个逻辑信道向下 层发送a m d 和控制p d u 。a - mp d u 和控制p d u 应该具有相同的r l cp d u 大小。 在上行链路配置两个逻辑信道的情况下，在第一个逻辑信道上发送a m d p d u ，在第二个上发送控制p d u 。在下行链路配置两个逻辑信道的情况下，可 以在两个逻辑信道中的任意一个上发送a m dp d u 和控制p d u 。 ( 1 ) 发送侧 a m - i 也c 实体的发送侧通过a m s a p 从上层接收对七s d u 。 以一个固定的长度对r l cs d u 进行分段和或者级联组成a m dp d u 。当接 收到的r l cs d u 的长度大于a m dp d u 中可用的空间时，对r l cs d u 进行分 段处理。a m dp d u 的长度是半静态的参数，它是由上层进行配置的，并且只能 够通过上层重建a mi 也c 实体来进行修改。a m dp d u 可能包含分段的和或者 级联的r l cs d u 。a m dp d u 可能进行填充以确保具有有效的长度。使用长度 标识来定义a m dp d u 中r l cs d u 的边界。同时，长度标识也用来定义是否在 a m d p d u 中包含了填充或者p i g g y b a c k e d 状态p d u 。 在经过分段和或者级联以后，a m dp d u 被放入重传缓冲区和m u x 中。 根据从对等a mr l c 实体接收到的状态p d u 或者p i g g y b a c k e d 状态p d u 中 的状态报告，重传缓冲区中的a m dp d u 被删除或者重传。这个状态报告可能 包含了关于对等a mr l c 实体接收到的每一个a m dp d u 的正面或者负面的确 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 认信息。 m u x 对重传缓冲区中需要重传的a m dp d u 和来自分段级联功能的新生 成的a m d p d u 进行复用。 图2 4 确认模式实体的模型 p d u 被发送到完成a m dp d u 包头的功能模块，该功能模块可能使用 p i g g y b a c k e d 状态信息替换填充信息单元。为了匹配a m dp d u 中的剩余空间 p i g g y b a c k e d 状态p d u 可以具有各种的长度。根据来自r l c 控制单元的指示各 武汉理工大学硕士学位论文 个字段( 例如：p o l l i n gb i t ) 设置值的信息，完成对a m dp d u 包头的处理。如 果需要的话，该功能还进行对来自r l c 控制单元( 复位和复位确认p d u ) 以及 来自接收缓冲区( p i g g y b a c k e d 状态和状态p d u ) 的控制p d u 与a m dp d u 的 复用操作。 a mr l c 实体的发送侧通过一个或者两个d c c h 或者d t c h 逻辑信道向下 层发送a m d p d u 。 ( 2 ) 接收侧 a m - r l c 实体的接收侧通过配置的逻辑信道从下层接收a m d 和控制p d u 。 a m dp d u 被送到解密单元，在那里a m dp d u ( 不包括a m dp d u 包头) 被解密( 如果配置并且启动了加密) ，然后发送到接收缓冲区。 在一个r l cs d u 被完全接收到之前，a m d p d u 一直被放在接收缓冲区中。 接收端通过它的发送侧向a mr l c 对等实体发送一个或者多个状态p d u 来指示 成功接收或者要求重传丢失的a m dp d u 。如果在a m dp d u 中发现了 p i g g y b a c k e d 状态p d u ，那么p i g g y b a c k e d 状态p d u 将被发送到位于a mr l c 实体发送侧的重传缓冲和管理单元，用于清除已经得到正面确认的a m dp d u 的缓冲区，以及指示哪些a m dp d u 需要重传。 一旦完全接收到一个r l cp d u ，重组单元将重组相关的a m dp d u 并且通 过a m s a p 向上层发送。 复位和复位确认p d u 被发送到r l c 控制单元以用于过程操作。如果需要向 对等a mr l c 实体进行响应，a mr l c 实体发送侧的r l c 控制单元将发送一个 适当的控制p d u 。接收到的状态p d u 被发送到位于a mr l c 实体发送侧的重 传缓冲和管理单元，用于清除已经得到正面确认的a m dp d u 的缓冲区，以及 指示哪些a m dp d u 需要重传。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章r l c 层的错误恢复机制 3 1 协议数据单元 r l c 层处理的包可以分为两种，一种称为数据包( 数据p d u ) 【i ”，一种是 控制包( 控制p d u ) 。数据p d u 由上层传输过来的数据组成，控制p d u 则用来 传递一些控制信令。 根据数据p d u 的传输方式不同，数据p d u 分为t m dp d u ( 透明模式数据 p d u ) 、u m dp d u ( 非确认模式数据p d u ) 和a m dp d u ( 确认模式数据p d u ) i 嘲。 控制p d u 仅用于确认模式，对于数据p d u 是否正确接收，以及哪些数据 p d u 被丢失等信息都将在控制p d u 中携带返回至发送端。根据不同的功能和携 带方式，控制p d u 也分为状态( s t a t u s ) p d u 和捎带( p i g g y b a c k e d ) 状态p d u 、 复位p d u 以及复位确认( i 也s e t a c k ) p d u 。具体描述如表3 1 所示。 表3 - 1r l c p d u 名称和描述 数据传送模式p d u 名称 描述 透明 盯订d 透明模式数据 无确认u m d顺序非确认模式数据 a m d顺序确认模式数据 请求或无请求状态报告、改变窗 s 1 ：f 钒1 ，s口大小命令、s d u 丢弃命令、或 者s d u 丢弃确认 确认 p i g g y b a c k e d 请求或无请求状态 p i g g y b a c k e d 报告、改变窗口大小命令、s d u s 1 ：f 兀y s 丢弃命令、或者s d u 丢弃确认 r e s e t复位命令 r e s e t a c k 复位确认 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 确认模式下数据p d u 和控制p d u 的格式定义 r l cp d u 是一个比特流。在本文描述的图中，比特流是用表格来表示的， 在这个表格中，第一个比特是表格中第一行最左边的比特，最后一个比特是表 格中最后一行最右边的比特。通常，比特流是逐行从左到右来读取的。 按照所提供的业务，r l cs d u 是非空的比特流，或者是长度为8 比特整数 倍的比特流。将r l cs d u 从第一个比特开始放入r l cp d u 。 3 2 1 数据p d u 格式和参数描述 蚴h l d i 铡嘧 i e d a t a p a do ra p i g g y t m k e ds t a t u sp i x j o c t l 0 眈 0 图3 - la m d p d u 格式图 当r l c 操作在确认模式时，使用a m dp d u 传送用户数据、p i g g y b a c k e d 状 态信息和轮询( p o l l i n g ) 比特。数据部分的长度应该是整数字节。a m dp d u 的 头部包含前两个字节，这两个字节中包括序号。r l c 包头由前两个字节和所有 包含长度标识的字节组成。 表3 2 对a m dp d u 中各域的功能和长度都做了描述。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 表3 - 2a m dp d u 中各域的参数描述 参数名 长度功能描述 指示a mp d u 的类型，数据p d u d c1b i t 或者控制p d u 指示按二进制编码的r l c p d u 的 s n1 b i t序列号，用于a m d p d u 的重传和 重组 用来请求从接收端得到状态报告 pl b i t ( 一个或者多个s 兀i sp d u ) 用于指不r 一个罕节是数据还是 h e2b i t s “l e n g t hi n d i c a t o r ”和e 比特 指示下一个八位组是否是一个 e1 b i t “l e n g t hi n d i c a t o r ”和e 比特 指示在p d u 内终结的每一个r l c l it o i t s 1 5 b i t s s d u 的最后一个字节 在各种传输模式下，r l cs d u 或者 数据字段8 b i t s 的整数倍 r l cs d u 的分段被映射到这个字 段 用于填充p d u 中未使用的部分，使 p a d长度不固定 得整个p d u 达到预先定义的长度 3 2 2 控制p d u 格式和参数描述 ( 1 ) s 砌i s p d u s t a t u sp d u 用来在两个r l ca m 实体之间交换状态信息。格式见图3 2 所示，其中每个超字段( s u f i ) 0 9 1 的长度取决于它的类型和内容。 d p d u t y p e s u hl s u f l l s u f i k p a d o c t l o d 2 图3 - 2 状态p d u ( s t a t u sp d u ) 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) p i g g y b a c k e ds t a t u sp d u 除了d c 字段被保留位( 1 1 2 ) 替代外，p i g g y b a c k e ds t a t u sp d u 的格式与 状态p d u 相同。如果数据不能填满整个a m dp d u ，则该p d u 可以填充入a m d p d u 。 r l p d u t y p e s u f i l s u f l l s u 兀k p a d o c t l o c t 2 图3 - 3 p i g g y b a c k e d 状态p d u ( 3 ) 复位，复位确认p d u r e s e tp d u 中包含一个1 比特的顺序号字段( r s n ) 。响应发送的r e s e t a c kp d u 通过携带这个比特值来告诉对等实体它所响应的是哪一个r e s e t p d u 。 r e s e t 或者r e s e t a c kp d u 的大小是可变的，其上限由发送控制p d u 的 逻辑信道所使用的最大r l cp d u 大小所确定。通过填充位使之符合发送控制 p d u 的逻辑信道所使用的某个p d u 尺寸。r e s e t 或者r e s e ta c kp d u 的长 度应该是整数字节。 d cj p d u t y p el r s n l r 1 h f n i h n 咀 h f n i 咖 图3 - 4r e s e t , r e s e ta c kp d u 1 6 o c t l 武汉理工大学硕士学位论文 以下则是对格式中相关参数的描述： 表3 - 3 控制p d u 中各域的参数描述 参数名 长度功能描述 p d u t y p e 3 b i t s指示控制p d u 的类型 s u f i 不定 指示丢包情况，协调p d u 的发送与接收 r l 3 b i t s用于r e s e tp d u 和r e s e t a c kp d u 中的八位组对齐 r 2l b i t 用于p i g g y b k c ds t a t u sp d u 中的八位组对齐 r s n lb i t指示传送的r e s e tp d u 的序号 h n q i2 0 b i t s 向对等实体指示超帧号，实现u e 和u t r a n 中超帧号 的同步 3 3 确认模式实体的状态模型 图3 5 描述了确认模式r l c 实体( 发送和接收) 的状态模型。一个确认模 式实体可以处于以下状态之一。表3 - 4 则对其中各状态1 2 0 1 进行了描述。r l c 实 体想要实现状态之间的跃迁则是通过图中所示的原语进行指示。如：当在n u l l 状态收到高层传来的c r l c - c o n f i g r e q 2 1 】原语时，实体将会变为 d a t a _ t r a n s f e r _ r e a d y 状态，准备发送数据。若此时出现重传次数过多， 或者设备出现异常状况，从高层传来r e s e t 原语时，实体将