[发明专利]适用于非对称突发信道的自适应协议设计方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，是一种自适应ARQ协议设计方法，适合用于复杂多变的非对称突发信道通信。

背景技术

信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，无线信号需要通过信道进行传输。相较于有线通信，无线通信的信道具有一定的不确定性，会受到许多因素的影响与制约。突发信道是指通信信道的存在形式是间断的、突发的。由于信道的不连续性，使用突发信道的通信系统数据吞吐率一般比较低下，而且很难提高。如果通信信道的上下行链路同时存在或者消失，则称该信道为对称信道；如果出现上下行链路不同时存在的情况，则称该信道为非对称信道。目前比较典型的非对称突发信道有流星余迹信道和短波电离层信道等。

针对非对称突发信道连续性差、不对称性较强的特点，差错控制技术对于确保通信进行起着极为重要的作用。现有的传统通信系统中有两种差错控制技术：前向差错控制技术FEC和自动请求重传技术ARQ。ARQ协议简单而且系统可靠性高，但数据通过率会随着信道误码率的增加而迅速下降。因此人们将两种差错控制方案结合起来，在ARQ系统中包含一个FEC系统，即得到采用混合ARQ的H-ARQ系统。

在H-ARQ系统中，FEC方式可以与三种传统ARQ方式中的任何一种进行结合。在给定FEC接口的情况下，现有的三种ARQ方式在非对称突发信道环境中存在各自的缺点。

停等式ARQ方式在确保每帧数据均正确接收后才进行下一帧数据的接收，此种方式实现简单，传输可靠，在许多通信系统中得到了应用，但是信道利用率非常低，浪费了大量信道资源。

退N步ARQ方式中，发端在没有收到对方应答的情况下，可以连续发送N帧，收端仅接收正确且顺序连续的帧。由于连续传送，退N步ARQ方式效率高于停等式ARQ方式，但是现有退N步ARQ存在反向帧过长，重传帧过多等问题，在非对称信道环境下，链路利用率非常低下。

选择重传ARQ方式同样可以连续地发送N帧，由于只对出错的信息帧进行重传，因此选择重传ARQ链路利用率最高。但是选择重传ARQ方式协议设计最为复杂，而且其传输数据帧中有效信息字节所占比例较小，降低了链路的有效利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有ARQ协议存在的问题，提出一种适用于非对称突发信道的自适应ARQ协议设计方法，以较低的协议开销获得较高的链路有效利用率，同时提高现有ARQ方式对非对称信道的适应性，满足利用非对称突发信道高效通信的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)通信端对数据进行接收，接收的数据若为信息帧，则将其存入接收缓存区，然后根据缓存区中正确信息帧的存储位置产生接收位图，接收的数据若为监控帧，则进入步骤(3)；

(2)提取接收缓存区信息帧中的传输速率控制信息与接收指示信息，利用信道对称性判决算法估计信道当前的对称情况，若信道不对称，则根据当前信道的非对称种类采用对应的反馈方式发送接收反馈信号至信息发送端；若信道对称，则根据接收位图采用状态转移算法确定反馈信号的发送方式与频率；

(3)根据接收到的对方重传要求，将所需重传信息帧存入发送缓存区，如果缓存区存在剩余空间，则继续存入上层要求发送的信息帧，然后按照当前传输速率进行发送，同时根据步骤(2)的判决结果在相应时刻发送接收反馈信号；

(4)将接收到的与当前上层所需帧序号相同的信息帧呈交给上层用户，重复步骤(1)至步骤(3)，直到通信双方均完成对所需数据的全部接收。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明提出了接收位图的概念，即用一个长度与接收缓存区可存储帧数相等的数字序列反映接收缓存区中正确帧的存储情况，使信息帧接收端能够以较小的协议开销告知发送端所需重传的信息帧。

2、本发明利用长度较短的监控帧对信息帧接收情况进行迅速反馈，能够缩短分组重传的等待时间，减少不必要的重传，提高系统的链路有效利用率，同时提高反馈信号的正确传输概率，增强系统对突发非对称信道的适应性。

3、本发明利用传输速率控制信息与接收指示信息对当前时刻的信道对称性进行准确的估计，使系统能够更加有效地利用信道资源，提高数据正确通过概率。

附图说明

图1是本发明流程示意图；

图2是现有信息帧结构示意图；

图3是本发明监控帧结构示意图；

图4是本发明监控帧的发送频率状态转移示意图；

图5是本发明与现有ARQ协议链路利用率理论值示意图；