基于位图反馈的突发通信链路层传输方法

文档序号:7701302阅读:90来源:国知局
专利名称:基于位图反馈的突发通信链路层传输方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,更进一步涉及链路层传输协议,是一种基于位图反馈将自适应调制编码(AMC)与混合自动请求重传技术(H-ARQ)协议联合,以提高链路层吞吐率的方法,可用于各种突发通信系统链路层。
背景技术
突发信道是一种特殊的信道,通常是指通信信道的存在形式是间断的、突发的信道。由于突发信道状态是随时间快速变化的,所以只要采用固定调制方式,频谱利用率将会降低,进而使系统吞吐率下降。目前,突发通信系统链路层主要采用混合自动请求重传技术(H-ARQ)。H-ARQ是由前向差错控制技术(FEC)与自动请求重传技术ARQ结合而来,在给定FEC接口的情况下,选择重传ARQ方式吞吐率最高。但这种技术相邻数据帧中的数据之间有很强的相关性,使每一数据帧中数据大小不可变,所以无法与AMC技术结合,使系统吞吐率有很大的局限性。西安电子科技大学申请的专利《适用于非对称突发信道的自适应ARQ协议设计方法》(专利申请号201010271521. 2,公开号CN101938779A)公开了一种适用于非对称突发信道的自适应ARQ协议设计方法,该专利申请采用的方法虽然以较低的协议开销获得较高的链路有效利用率,但是由于在链路层采用的是传统的H-ARQ技术,使系统吞吐率受到限制。 同时,由于传输中每一数据帧都需要产生反馈帧,降低了系统吞吐率。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提出一种针对突发信道,在不增加 H-ARQ部分复杂度的情况下结合H-ARQ与AMC协议的跨层设计方法,提高了整个系统的吞吐率,满足利用突发信道高效通信的要求。本发明目的实现的基本思路是将上层信息平铺填入发送缓冲区,将发送缓冲区中的数据垂直注入若干个管道,每一个管道对应一个传输帧,发送时以传输帧为单位每个管道逐一发送,并在接收方的接收缓冲区进行重组。由于各个管道相互独立,所以可以根据每次传输漏入传输帧的“数据水”的多少来达到变速的目的。本发明实现的具体步骤如下(1)系统初始化la)系统对发送缓冲区、接收缓冲区、接收暂存区、发送管道、接收管道开辟数据空间;lb)发送缓冲区按先入先出的规则填入待发数据,将发送缓冲区中的数据垂直注入发送管道完成系统的初始化;Ic)与发送管道,和接收管道一一对应设置反馈状态标志位,且赋与相同的初始值。(2)判断是否收到帧若收到帧,执行步骤(3),若未收到帧,执行步骤(8)。
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(3)判断类型从接收到的传输帧中提取帧类型标志位,判断此数据帧为传输帧还是反馈帧,若为反馈帧,执行步骤G),若为传输帧,执行步骤(13)。(4)判断反馈是否超时若超时,执行步骤(5),若未超时,执行步骤(6)。(5)丢弃反馈帧,返回执行步骤(2)。(6)调整发送管道水平面6a)提取反馈中各个传输帧的CRC校验结果标志位,若从CRC校验结果标志位得知某一传输帧传输正确,则将此传输帧对应发送管道中的正确传输的数据删除,且对应发送管道的反馈状态位模二加一;6b)遍历所有管道,若所有管道均不满且发送缓冲区有数据,将数据垂直注入发送管道,直到某条管道被填满或发送缓冲区无数据。(7)重置发送缓冲区根据发送管道数据水平面的变化,从上层协议接收大小为η 个字节的数据包,将这η个字节的数据包按先入先出的规则填入发送缓冲区。重置发送缓冲区完成后,返回执行步骤O)。(8)构造传输帧生成一个传输帧,根据物理层自适应编码调制确定的当前传输帧的传输速率,从发送管道向传输帧数据域载入与传输速率相对应的数据量。并将该发送管道的反馈状态标志位、管道序号信息嵌入到传输帧中,每个传输帧对应一个管道。(9)判断是否可发送传输帧若不能发送传输帧,返回执行步骤0),若可以发送传输帧,执行步骤(10)。(10)将传输帧送往物理层,返回执行步骤(2)。(11)处理传输帧Ila)提取经物理层FEC纠错后的传输帧数据做CRC差错校验,根据传输帧的差错校验结果,填充反馈帧中当前传输帧所对应的差错校验结果标志位,若差错校验结果正确, 将差错校验结果标志位设置为0,执行步骤lib);若差错校验结果错误,将差错校验结果标志位设置为1,执行步骤(12);lib)从传输帧中提取传输帧携带的反馈状态标志位,并与接收暂存区反馈状态标志模2加运算,若运算结果为0,覆盖前次暂存区中的接收数据,若运算结果为1,将暂存区中的数据注入对应的接收管道,将当前传输帧数据注入接受暂存区;lie)用传输帧中提取的反馈状态标志位重置接收暂存区对应管道的反馈状态标志位。(12)判断接收缓冲区状态判断接收缓冲区是否溢出,若溢出,执行步骤(13),若未溢出,执行步骤(14)。(13)更改反馈帧中CRC差错校验结果。(14)根据所有管道底部是否均有数据,判断是否有数据可交给下层协议,若有数据,执行步骤(1 ;若无数据,执行步骤(16)。(15)将可提交数据垂直注入给接收缓冲区。(16)判断传输帧是否处理完毕若所有管道的传输帧都接收完毕,执行步骤 (17);若还没有接收完毕,返回执行步骤O)。(17)发送反馈帧利用位图法根据CRC差错校验结果形成反馈帧,将反馈帧插入反向传输时隙。返回执行步骤O)。
本发明与现有技术相比具有以下优点第一,由于本发明将发送缓冲区中的数据垂直注入若干个管道,每个管道相互独立,以变速率准则装载传输帧,克服了现有协议数据重传时重传数据量与传输速率不匹配带来的ARQ效率降低的缺点,使本发明的协议可结合自适应调制编码,提高了系统吞吐率。第二,由于本发明以传输帧为单位传输,反馈帧以超帧为单位产生,采用位图法产生反馈,使反馈数量大量减少,克服了现有技术由于每一数据帧都需要反馈帧而带来的反馈数据量大的缺点,在相同可靠性保障条件下提高了系统有效吞吐率。


图1为本发明的流程图;图2为本发明实施例点对点无线系统中两用户链路层传输步骤的示意图;图3为本发明实施例中垂直注入方法的示意图;图4为本发明的仿真图。
具体实施例方式下面结合附图1对本发明作进一步的详细描述。步骤1,系统初始化。la)在系统中分别对发送缓冲区、接收缓冲区、接受暂存区、发送管道、接收管道定义5个结构体,在每个结构体中分别定义一个数组用来开辟一段数据空间;lb)参照附图3为本发明实施例中垂直注入方法的示意图。在发送缓冲区按FIFO 规则填入从链路层的上层协议接收到的待发数据,将发送缓冲区按照发送管道个数垂直分割为若干个数据区域,每个区域分别对应一个发送管道,将发送缓冲区中每一个数据区域的数据垂直注入对应的管道;Ic)与发送管道,和接收管道一一对应设置反馈状态标志位,且赋与相同的初始值。步骤2,判断是否收到帧。通常情况下,下层协议在收到帧时会通过硬件中断、或更改标志位等方式告知本协议,若本协议收到了帧,执行步骤3,若未收到帧,执行步骤8。步骤3,判断帧类型。提取接收到帧的帧类型标志位,根据提取的帧类型标志位,判断此帧的帧类型,若为反馈帧,执行步骤4,若为传输帧,执行步骤11。步骤4,判断反馈是否超时。当第一个传输帧发送时启动本地定时器,根据信道传播时延设定溢出时间,若反馈在定时器溢出之后到达,则判断为反馈超时。若超时,执行步骤5,若未超时,执行步骤6。步骤5,丢弃反馈,返回执行步骤2。步骤6,调整发送管道水平面。6a)提取反馈中各个传输帧的CRC校验结果标志位,若从CRC校验结果标志位得知某一传输帧传输正确,则将此传输帧对应管道中的正确传输的数据删除;6b)遍历所有发送管道,若每个发送管道均不满,且发送缓冲区有数据,则从这些
6管道中找到当前数据最多的那条管道,记将整条管道填满的所需的数据量为X,则从发送缓冲区向各个管道注入等量的大小为X的数据。步骤7,重置发送缓冲区。根据从发送缓冲区垂直注入发送管道的数据量,从上层协议接收与注入发送管道数据量等量的数据包,将这些数据包按FIFO规则填入发送缓冲区后,返回执行步骤2。步骤8,构造传输帧。在传输帧中填入帧类型、传输帧号、发送速度、CRC校验码,当前管道反馈帧状态标志位,根据下层协议由自适应调制编码确定的当前传输帧的传输速率,从发送管道向传输帧数据域载入适量的数据,完成传输帧的构造。步骤9,判断是否可发送传输帧。判断下层是否有发送中断信号,若有说明下层准备好接收传输帧,执行步骤12,若没有不能发送传输帧,返回执行步骤2。步骤10,将传输帧送往物理层,返回执行步骤2。步骤11,处理传输帧。Ila)提取经物理层FEC纠错后的传输帧数据做CRC差错校验,根据传输帧的差错校验结果,填充反馈帧中当前传输帧所对应的差错校验结果标志位,若差错校验结果正确, 将差错校验结果标志位设置为0,执行步骤lib);若差错校验结果错误,将差错校验结果标志位设置为1,执行步骤12;lib)从传输帧中提取传输帧携带的反馈状态标志位,并与接收暂存区反馈状态标志模2加运算,若运算结果为0,覆盖前次暂存区中的接收数据,若运算结果为1,将暂存区中的数据注入对应的接收管道,将当前传输帧数据注入接受暂存区;lie)用传输帧中提取的反馈状态标志位重置接收暂存区对应管道的反馈状态标志位。步骤12,判断接收缓冲区状态。若将接收暂存区中数据放入对应接收管道时产生溢出,执行步骤13 ;若未溢出, 执行步骤14。步骤13,更改反馈帧中CRC差错校验结果将此管道所对应的传输帧在反馈中的 CRC校验结果标志位改为错误。步骤14,根据所有管道底部是否均有数据,判断是否有数据可交给下层协议。若所有管道底部均有数据,进入步骤15。若无,则进入步骤16。步骤15,将可提交数据垂直注入接收缓冲区。按所有管道中数据的最低高度H,从各个管道中分别取出高度为H的数据,并垂直注入接收缓冲区。步骤16,判断传输是否处理完毕。若所有管道的传输帧都接收完毕,执行步骤19 ;若还没有接收完毕,返回执行步马聚2 ο步骤17,发送反馈帧。利用位图法根据CRC差错校验结果形成反馈帧,在反向传输时隙内插入反馈帧, 返回执行步骤2。
图2本发明实施例点对点无线系统中,两用户链路层传输步骤是在初始化完成后,在每一个传输帧传输时隙内发端根据下层信道估计告知的发送速度,将对应管道中的数据装入传输帧,在装载完毕后,将此传输帧交给下层,下层将此传输帧发送给收端。收端对每一个接收到的传输帧进行CRC校验,收端在接受完所有接收管道对应的传输帧后,将反馈发送给发方。收端在收到反馈后,首先判断是否可填充新数据,即收方是否有最低水平面产生,在此实例中发方第一次接收到反馈后得知发方还不能向管道填充新数据,即收方没有最低水平面产生,则发方不对发送管道、发送缓冲区进行调整。发方根据反馈与当前传输帧的传输速度,重复发送过程。收方重复接收过程,收方在此次接收过程后,接收管道有最低水平面产生,则收方将各管道最低水平面以下数据放入缓冲区。对接收管道与接收缓冲区操作结束后发送反馈。收方收到反馈后,发现发方可填充高度为H的新数据,即收方最低水平面高度为H,发方将发送缓冲区中高度为H的数据垂直注入发送管道,并从上层接收高度为H的新数据按FIFO规则填入发送缓冲区,此后重复发送与接收过程。至此,此实例结束。本发明的效果可通过以下仿真进一步说明参照图4,本发明仿真的条件是突发时变信道可以分为5个状态,这5种信道条件以一定的概率分布随机出现(比如流星余迹突发通信信道),出现的概率分别为57%、 32%,8%,2%,1%,且在一个传输帧时隙内信道特性保持不变。划分信道质量测度的标准为以某种固定速率传输时,误包率体现在数量级的变化,信道恶化一档则误包率增加一个数量级,反之减小一个数量级。假设传输时延为3倍的传输帧时隙长度。则由于在仿真中控制了各个链路协议的传输“帧”时隙长度保持不变,故变速率传输体现在装载数据包长度的变化上,设定在5种信道条件下分别对应的装载数据包长度为“1”、“2”、“4”、“16”、“64” 个基本单元,分别对应BPSK、QPSK, 16-QAM、64-QAM、256-QAM这5种调制方式。假设在时频同步和信道估计准确的前提下,速率匹配装载时物理层传输帧所能保障的误包率达到10_2对于变速的新链路协议,在每种信道条件下都能得到一种匹配速度去传输,对应的装载数据包长度为“1”、“2”、“4”、“16”、“64”个基本单元,且误包(帧)率均为10_2。在相同反馈帧开销条件下,传统链路协议“不能支持变速”,故“只能固定地选定一个装载数据包长”(包长为“ 1”,“2”,“4”,“ 16”或者“64”个基本单元之一)在突发时变信道,以不同的误包率进行传输。仿真中的设置条件为新链路协议
权利要求
1. 一种基于位图反馈的突发通信链路层传输方法,包括如下步骤(1)系统初始化la)系统对发送缓冲区、接收缓冲区、接收暂存区、发送管道、接收管道开辟数据空间; lb)发送缓冲区按先入先出的规则填入待发数据,将发送缓冲区中的数据垂直注入发送管道完成系统的初始化;Ic)与发送管道,和接收管道一一对应设置反馈状态标志位,且赋与相同的初始值。(2)判断是否收到帧若收到帧,执行步骤(3),若未收到帧,执行步骤(8)。(3)判断类型从接收到的传输帧中提取帧类型标志位,判断此数据帧为传输帧还是反馈帧,若为反馈帧,执行步骤G),若为传输帧,执行步骤(13)。(4)判断反馈是否超时若超时,执行步骤(5),若未超时,执行步骤(6)。(5)丢弃反馈帧,返回执行步骤O)。(6)调整发送管道水平面6a)提取反馈中各个传输帧的CRC校验结果标志位,若从CRC校验结果标志位得知某一传输帧传输正确,则将此传输帧对应发送管道中的正确传输的数据删除,且对应发送管道的反馈状态位模二加一;6b)遍历所有管道,若所有管道均不满且发送缓冲区有数据,将数据垂直注入发送管道,直到某条管道被填满或发送缓冲区无数据。(7)重置发送缓冲区根据发送管道数据水平面的变化,从上层协议接收大小为η个字节的数据包,将这η个字节的数据包按先入先出的规则填入发送缓冲区。重置发送缓冲区完成后,返回执行步骤O)。(8)构造传输帧生成一个传输帧,根据物理层自适应编码调制确定的当前传输帧的传输速率,从发送管道向传输帧数据域载入与传输速率相对应的数据量。并将该发送管道的反馈状态标志位、管道序号信息嵌入到传输帧中,每个传输帧对应一个管道。(9)判断是否可发送传输帧若不能发送传输帧,返回执行步骤0),若可以发送传输帧,执行步骤(10)。(10)将传输帧送往物理层,返回执行步骤O)。(11)处理传输帧Ila)提取经物理层FEC纠错后的传输帧数据做CRC差错校验,根据传输帧的差错校验结果,填充反馈帧中当前传输帧所对应的差错校验结果标志位,若差错校验结果正确,将差错校验结果标志位设置为0,执行步骤lib);若差错校验结果错误,将差错校验结果标志位设置为1,执行步骤(12);lib)从传输帧中提取传输帧携带的反馈状态标志位,并与接收暂存区反馈状态标志模 2加运算,若运算结果为0,覆盖前次暂存区中的接收数据,若运算结果为1,将暂存区中的数据注入对应的接收管道,将当前传输帧数据注入接受暂存区;lie)用传输帧中提取的反馈状态标志位重置接收暂存区对应管道的反馈状态标志位。(12)判断接收缓冲区状态判断接收缓冲区是否溢出,若溢出,执行步骤(13),若未溢出,执行步骤(14)。(13)更改反馈帧中CRC差错校验结果。(14)根据所有管道底部是否均有数据,判断是否有数据可交给下层协议,若有数据,执行步骤(15);若无数据,执行步骤(16)。(15)将可提交数据垂直注入给接收缓冲区。(16)判断传输帧是否处理完毕若所有管道的传输帧都接收完毕,执行步骤(17);若还没有接收完毕,返回执行步骤O)。(17)发送反馈帧利用位图法根据CRC差错校验结果形成反馈帧,将反馈帧插入反向传输时隙。返回执行步骤O)。
2.根据权利1要求所述的基于位图反馈的突发通信链路层传输方法,其特征在于,步骤lb)所述的初始化是将发送缓冲区中数据被垂直分割为若干部分,并分别垂直注入对应的发送管道。
3.根据权利1要求所述的基于位图反馈的突发通信链路层传输方法,其特征在于,步骤lib)所述处理传输帧是从传输帧中提取传输帧携带的反馈状态标志位,并与接收暂存区反馈状态标志模2加运算,若运算结果为0,覆盖前次暂存区中的接收数据,若运算结果为1,将暂存区中的数据注入对应的接收管道,将当前传输帧数据注入接受暂存区。
4.根据权利1要求所述的基于位图反馈的突发通信链路层传输方法,其特征在于,步骤(17)所述的将可提交数据垂直注入接收缓冲区的方法是,按所有管道中数据的最低高度H,从各个管道中分别取出高度为H的数据垂直注入接收缓冲区。
全文摘要
一种基于位图反馈的突发通信链路层传输方法,包括(1)系统初始化;(2)判断是否收到帧;(3)判断类型;(4)判断反馈是否超时;(5)丢弃反馈帧;(6)调整发送管道水平面;(7)重置发送缓冲区;(8)构造传输帧;(9)判断是否可发送传输帧;(10)将传输帧送往物理层;(11)处理传输帧;(12)判断接收缓冲区状态;(13)更改反馈帧中CRC差错校验结果;(14)判断是否有数据可交给下层协议;(15)将可提交数据垂直注入给接收缓冲区;(16)判断传输帧是否处理完毕;(17)发送反馈帧。本发明的协议可结合自适应调制编码,提高了系统吞吐率。
文档编号H04W28/04GK102223220SQ20111016832
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者卢小峰, 张海林, 李帅, 杨栋 申请人:西安电子科技大学
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