辛 茂，熊 煉

(重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所，重慶 400065)

0 引言

TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是國際3G標(biāo)準(zhǔn)之一，是我國通信史上第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備制造廠商和政府的全力支持。但是3G系統(tǒng)采用2GHz頻段來傳輸無線信號(hào)，對(duì)建筑物墻體的穿透能力較弱，室內(nèi)覆蓋問題較2G更為嚴(yán)重。而大量的高速數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)，如視頻電話、流媒體等一般都發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境，這些業(yè)務(wù)都需要較大的系統(tǒng)容量和良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。直接通過建設(shè)更多的宏基站來增加網(wǎng)絡(luò)容量的做法成本很高，包括站址的選取，設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試和維護(hù)等。因此單純用宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)來兼顧室內(nèi)室外的覆蓋顯然不是一個(gè)明智的選擇。

正是由于面臨上述挑戰(zhàn).業(yè)界提出用Femtocell來解決部署高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)面臨的室內(nèi)覆蓋問題。Femtocell是安放在用戶家中或辦公室的一個(gè)無線AP，可集成Node B和RNC的功能。它以用戶的寬帶接入(如DSL)為回程，具有自動(dòng)配置和優(yōu)化功能，因此不需要規(guī)劃，也沒有站址選取等問題。它既可作為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的延伸，又是固定移動(dòng)融合的有效方案。

1 TD-SCDMA無線接口

無線接口又稱Uu接口，位于UE與UTRAN之間，是真正能體現(xiàn)移動(dòng)特性的部分，在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要的地位。無線接口協(xié)議是用來建立、重配置和釋放各種3G無線承載業(yè)務(wù)的。它是一個(gè)開放的接口，只要遵守接口的規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備都能相互通信。

Uu接口上協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 Uu接口協(xié)議

Uu接口協(xié)議分為3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議層，由下至上依次為物理層(L1)、數(shù)據(jù)鏈路層(L2)和網(wǎng)絡(luò)層(L3)。

L2分為幾個(gè)子層，從控制面上看，包括MAC層和RLC層，而在用戶面上，除了這兩個(gè)子層之外，還包含PDCP層和BMC層。MAC層主要功能是實(shí)現(xiàn)邏輯信道與物理信道的相互映射，并根據(jù)邏輯信道的傳輸速率為傳輸信道選擇合適的傳輸格式;RLC層為高層提供三種數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ?PDCP層只存在PS域，主要對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行頭壓縮，以提高空口的傳輸速率;BMC用于在空中接口上傳遞由小區(qū)廣播中心產(chǎn)生的消息。RRC層屬于接入層，通過業(yè)務(wù)接入點(diǎn)為上層提供業(yè)務(wù)，并對(duì)底層協(xié)議實(shí)體進(jìn)行配置和傳輸控制命令。

2 RLC層AM傳輸模式

2.1 RLC 層簡介

RLC為高層提供3種數(shù)據(jù)傳輸模式:透明數(shù)據(jù)傳輸(TM)，非確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸(UM)，確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸(AM)。與之對(duì)應(yīng)有5種RLC實(shí)體:AM實(shí)體、UM接收實(shí)體、UM發(fā)送實(shí)體、TM接收實(shí)體和TM發(fā)送實(shí)體。

圖2 RLC子層總體模型

每個(gè)RLC實(shí)體由RRC配置。RLC通過SAP為上層提供業(yè)務(wù)，SAP指示了RLC層處理數(shù)據(jù)的方式。在控制面，RLC承載上層的業(yè)務(wù)稱為信令無線承載，為RRC層傳遞信令;在用戶面，RLC向高層PDCP和BMC提供無線承載。

2.2 AM模式數(shù)據(jù)傳輸過程

AM模式傳輸高層PDU并保證傳遞到對(duì)等實(shí)體中。當(dāng)RLC不能正確傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，RLC發(fā)送端用戶將收到通知。AM模式具有ARQ能力，是分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)模式。

AM模式下傳輸?shù)腜DU可分為控制PDU和數(shù)據(jù)PDU。數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)從高到低為:控制PDU，重傳PDU，新傳PDU。

●發(fā)送過程

AM發(fā)送上層數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，首先檢查是否有控制PDU需要發(fā)送。如果有，則先將發(fā)送控制PDU。

AM模式采用滑動(dòng)窗口控制機(jī)制。在發(fā)送端，發(fā)送窗口的下界值為狀態(tài)變量VT(A)的值，上界值等于VT(MS)的值。VT(A)的初始值為0，當(dāng)接收到一個(gè)包括ACK或者M(jìn)RW_ACK SUFI的狀態(tài)PDU后，VT(A)將基于它進(jìn)行更新。當(dāng)VT(A)或者發(fā)送窗口狀態(tài)變量VT(WS)被更新時(shí)，VT(MS)也將被更新。

對(duì)于重傳的數(shù)據(jù)PDU，只允許發(fā)送實(shí)體重傳那些已標(biāo)明丟失且SN小于VT(MS)的PDU。重傳PDU的SN和第一次傳送時(shí)相同。如果需要重傳的RLC PDU或PDU分段與MAC新分配的TB塊大小不匹配，發(fā)送實(shí)體可將重傳的RLC PDU或PDU分段再重新進(jìn)行分段或級(jí)聯(lián)，分段或級(jí)聯(lián)的次數(shù)沒有限制。對(duì)于新傳PDU，SN字段將被設(shè)置為VT(S)且VT(S)將被更新。

當(dāng)新傳或重傳的AMD PDU準(zhǔn)備就緒，發(fā)送實(shí)體通知MAC允許重傳的PDU的數(shù)量，AMD PDU的內(nèi)容根據(jù)協(xié)議和應(yīng)用要求進(jìn)行設(shè)置，并更新相關(guān)狀態(tài)變量的值。不能在一個(gè)TTI內(nèi)傳輸?shù)腜DU，應(yīng)當(dāng)根據(jù)RRC設(shè)置的丟棄配置進(jìn)行緩沖。

●接收過程

當(dāng)RLC AM接收模塊接收到一個(gè)控制PDU，則調(diào)用控制PDU解包函數(shù)進(jìn)行處理。如果該控制PDU是STATUS PDU，且肯定確認(rèn)了一個(gè)RLC SDU，發(fā)送實(shí)體將根據(jù)收到的PDU更新狀態(tài)變量VT(A)和VT(MS);如果STATUS PDU包含對(duì)發(fā)送PDU的否定確認(rèn)，則將啟動(dòng)AMD PDU傳送過程。如果該控制PDU是RESET PDU，先判斷剛收到的RESET PDU中RSN是否和上次收到RSN相同，并以RESET ACK PDU進(jìn)行回應(yīng)。然后復(fù)位相關(guān)狀態(tài)變量，協(xié)議參數(shù)，丟棄所有SDU和PDU。

當(dāng)接收到一個(gè)AMD PDU，接收實(shí)體將根據(jù)接收到的PDU更新狀態(tài)變量。如果該P(yáng)DU不在接收窗口內(nèi)，則丟棄該P(yáng)DU，若該P(yáng)DU在接收窗口內(nèi)，再判斷該P(yáng)DU的SN值是否等于VR(R)，如果等于，則對(duì)該P(yáng)DU進(jìn)行解包并重組為SDU上交，否則將該P(yáng)DU放入待解包PDU窗口鏈表并更新VR(H)值。如果PDU的輪詢檢測(cè)比特為1，接收實(shí)體將發(fā)起STATUS PDU傳送過程。

3 RLC層AM傳輸模式的實(shí)現(xiàn)

RLC層AM傳輸模式在系統(tǒng)運(yùn)行過程中主要涉及到數(shù)據(jù)的發(fā)送流程與接收流程。數(shù)據(jù)接收流程又分為AMD PDU接收流程和控制PDU接收處理流程。由此AM模塊被細(xì)化為如下模塊:輪詢子模塊，發(fā)送子模塊，控制子模塊，狀態(tài)報(bào)告子模塊和接收子模塊。

RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖4所示。當(dāng)上層有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)送且該邏輯信道對(duì)應(yīng)的承載模式為AM時(shí)，間接調(diào)用tx_rlc_via_dlch_am()函數(shù)，將上層的SDU數(shù)據(jù)包作為下行數(shù)據(jù)鏈表的SDU節(jié)點(diǎn)加入，傳入的RLC SDU的內(nèi)存空間在上層分配，以指針方式掛載到RLC層的SDU鏈表上。

AM發(fā)送模塊將調(diào)用pack_am_pdu()函數(shù)，根據(jù)傳入的參數(shù)索引到相應(yīng)的SDU鏈表，并以pdu_size為依據(jù)將發(fā)送鏈表上的SDU組包成PDU，組包的主要操作是記錄當(dāng)前SDU和當(dāng)前PDU的相關(guān)信息。新傳數(shù)據(jù)PDU鏈表和重傳數(shù)據(jù)鏈表中，PDU按照序列號(hào)由小到大排列。在傳輸機(jī)會(huì)到來時(shí)，將發(fā)送鏈表上的PDU拷貝到MAC層提供的內(nèi)存空間。傳輸順序依次為控制PDU，重傳PDU，新傳PDU。

圖3 RLC層AM傳輸模式模塊劃分

圖4 RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

圖5 RLC層AM模式的數(shù)據(jù)接收流程圖

RLC層AM模式的數(shù)據(jù)接收流程如圖5所示。RLC接收模塊在針對(duì)一條邏輯信道的接收過程中，如果該邏輯信道所采用的承載模式為AM模式，則向AM接收模塊調(diào)用函數(shù)接口rx_am_pdu()一次提交一個(gè)邏輯信道上的數(shù)據(jù)。

在接收到MAC遞交的PDU時(shí)，解包步驟如下:

(1)接收模塊取需要解包的第一個(gè)PDU，并判斷此PDU的類型;

(2)如果PDU為控制 PDU，則調(diào)用unpack_control_pdu()函數(shù)處理，否則轉(zhuǎn)步驟(3);

(3)如果是AMD PDU，則取得PDU的SN值，LI值，接收實(shí)體的 VR(R)，VR(H)，VR(MR)的值;

(4)判斷該P(yáng)DU是否在接收窗口內(nèi)，如果不在，接收實(shí)體將丟棄該P(yáng)DU，并且如果該P(yáng)DU得輪詢比特為1，接收實(shí)體將發(fā)起STATUS PDU傳送過程，否則轉(zhuǎn)步驟(5);

(5)如果PDU在接收窗口內(nèi)，再判斷該P(yáng)DU是否是期望接收到的PDU，如果不是，則將該P(yáng)DU加入窗口鏈表，根據(jù)情況更新VR(H)的值，并轉(zhuǎn)步驟(1);

(6)如果該P(yáng)DU是期望接收到的PDU，則對(duì)該P(yáng)DU解包，一旦判斷出可以組成一個(gè)符合上層要求的數(shù)據(jù)包則組包成SDU并放入rx_um_sdu_lst，每個(gè)PDU解析完畢索引rx_um_sdu_lst，如果不為空則將數(shù)據(jù)包傳遞，等待上層把rx_um_sdu_lst的所有的SDU接收完畢才可以繼續(xù)進(jìn)行下一次的解包和傳遞工作。

5 結(jié)束語

文中主要介紹了TD-SCDMA系統(tǒng)無線接口RLC層AM傳輸模式下數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)作為我國通信史上第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，使我國在國際通信產(chǎn)業(yè)格局中，首次擁有了話語權(quán)。雖然TD網(wǎng)絡(luò)在我國商用已經(jīng)兩年多了，但是它還大有潛力可挖掘。

［1］李世鶴.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京:人民郵電出版社，2003.33－39.

［2］謝顯忠.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2005.5－16.

［3］2 GHz TD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)高速下行分組接入(HSDPA)Uu接口層2技術(shù)要求第1部分:RLC協(xié)議［S］.YD/T 1722.2－2007.中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部2008－03－01.

［4］3GPP TS 25.322 v10.0.0(2010－12)，3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Radio Link Control(RLC)protocol specification(Release 10)［S］.2010.