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混合式自動重送請求

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混合式自動重送請求(英語:Hybrid Automatic Repeat reQuest,簡稱hybrid ARQHARQ)是一種結合前向錯誤更正(FEC)與自動重傳請求(ARQ)方法的技術,透過ACK/NACK決定是否要重送。

HARQ是ARQ的改進,只是在ARQ系統中引入FEC子系統。FEC可用來糾正經常出現的錯誤圖樣以減少重傳的次數。HARQ應用於HSDPAHSUPA系統上。

HARQ的重傳基於ACK/NACK,HARQ的ACK/NACK回報,是以1位元的信號(signaling)來做快速且頻繁地回報,而不是過去ARQ以封包的方式(如 Status Report)回傳。在下行鏈路(Downlink)上支援非同步的重傳(Asynchronous Retransmissions),上行鏈路(Uplink)上支援同步的重傳(Synchronous Retransmissions)。

型式[編輯]

HSDPA技術中主要是採用三種遞增冗餘的HARQ機制:TYPE-I HARQTYPE-II HARQTYPE-III HARQ

TYPE-I HARQ又叫傳統ARQ,是最基本的功能。傳統ARQ使用了循環冗餘校驗(CRC)並用FEC進行編碼。接收機一旦發現數據包在接收時不能正確解碼即行丟棄,並在上行信道中要求重傳。發送端在收到重傳請求後,重新發送編碼的數據包。由於反饋速度較慢,效率不高,會影響QoS。

TYPE II HARQ是增加冗餘(IR)的ARQ機制,接收錯誤的數據包不會被丟棄,而重傳資料通常與第一次傳輸不一樣,前後兩種數據包會進行併整,形成糾錯能力更強的前向糾錯碼。IR可再分兩類:部分IR(H-ARQ-type-III)、全IR(H-ARQ-type-II),其中全IR每次傳輸不能自譯碼。

Type-Ⅲ HARQ又叫部分冗餘HARQ,結合了Type-I HARQ 和Type-Ⅱ HARQ的優點,同Type-II接收錯誤的數據包不會被丟棄。每次重傳都可自譯碼,無須再合併以前的傳輸資料。

實現機制[編輯]

HARQ的可行性部分受限於發送端和接收端對分組的緩衝能力,因此選擇合適的HARQ協議很重要。三種標準的HARQ協議為停等協議(Stop-and-Wait,SAW)、回退N步協議(Go-Back-N,GBN)和選擇性重傳協議(Selective-Repeat,SR)。

停等協議[編輯]

發送端每發送一個數據分組包就暫時停下來,等待接收端的確認信息。當數據包到達接收端時,對其進行檢錯,若接收正確,返回確認(ACK)信號,錯誤則返回不確認(NACK)信號。當發端收到ACK信號,就發送新的數據,否則重新發送上次傳輸的數據包。而在等待確認信息期間,信道是空閒的,不發送任何數據。這種方法由於收發雙方在同一時間內僅對同一個數據包進行操作,因此實現起來比較簡單,相應的信令開銷小,收端的緩存容量要求低。但是由於在等待確認信號的過程中不發送數據,導致太多資源被浪費,尤其是當信道傳輸時延很大時。因此,停等協議造成通信信道的利用率不高,系統的吞吐量較低。

後退N步協議[編輯]

在採用後退N步HARQ協議的傳輸系統中,發送端發送完一個數據分組後,並不停下來等待確認信息,而是連續發送若干個數據分組信息。接收端將每個數據包相應的ACK或 NACK信息反饋回發送端,同時發送回的還有數據包分組號。當接收到一個NACK信號時,發送端就重新發送包括錯誤數據的N個數據包。接收端只需按序接收數據包,在接收到錯誤數據包後即使又接收到正確的數據包後還是必須將正確的數據包丟棄,並重新發送確認信息。

選擇重發協議[編輯]

基於窗口的SR是一種被許多系統採用的HARQ協議,包括RLCR99(也稱R3版本,是3GPP目前最成熟、最穩定的版本)。 為了進一步提高信道的利用率,選擇重發協議只重傳出現差錯的數據包,但是此時收端不再按序接收數據分組信息,那麼在收端則需要相當容量的緩存空間來存儲已經成功譯碼但還沒能按序輸出的分組。同時收端在組合數據包前必須知道序列號,因此,序列號要和數據分別編碼,而且序列號需要更可靠的編碼以克服任何時候出現在數據里的錯誤,這樣就增加了對信令的要求。

應用[編輯]

3GPP LTE重傳機制提供ARQ和HARQ兩層的重傳機制,在演進型Node B(E-Node B)中,上下行共享通道(Uplink/Downlink Shared Channel)都支援HARQ。LG建議LTE採用如Local NACK 2的互動機制。

優缺點[編輯]

HARQ的優點是可以由前一個失敗的嘗試中存下有用的資訊,以提供之後的解碼使用。

參考書目[編輯]

  • Soljanin E., Hybrid ARQ in Wireless Networks, presented at Wireless System Lab Seminar, Texas A&M University, April 2003, and DIMACS Workshop on Network Information Theory, March 2003.
  • R.A.Comroe and D.J.Costello. "ARQ schemes for data transmission in mobile radio systems". IEEE J. Select. Areas Commun., 2:472-481, July 1984.
  • G. Davida and S. Reddy. "Forward Error Correction with Decision Feedback", Information and Control, Vol 21, 1972.