TD_Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過程分析

1、山西電子技術(shù)2011年第5期文章編號：1674-4578（2011）05-0051-04通信技術(shù)TD-Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過程分析辛茂，熊煉（重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所，重慶400065）摘SCDMA系統(tǒng)無線接口協(xié)議棧的第二層，要：無線鏈路控制（RLC）子層位于TD-它向高層提供三種數(shù)據(jù)傳輸模式：透明模式（TM），非確認模式（UM）和確認模式（AM）。在主要介紹無線接入網(wǎng)空中接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)的同時，詳細闡述了RLC層AM數(shù)據(jù)傳輸模式的運行原理和具體在協(xié)議棧中實現(xiàn)AM傳輸模式的方法。SCDMA；無線接口；RLC層；AM關(guān)鍵詞：TD-中圖分類號：TN919文獻標識碼：

2、A部署高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時面臨的室內(nèi)覆蓋問題。Femtocell是安放在用戶家中或辦公室的一個無線AP，可集成NodeB和RNC的功能。它以用戶的寬帶接入（如DSL）為回程，具有自動配置和優(yōu)化功能，因此不需要規(guī)劃，也沒有站址選取等又是固定移動融合的有問題。它既可作為移動網(wǎng)絡(luò)的延伸，效方案。0引言TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)標準是國際3G標準之一，是我國通信史上第一個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國際移動通信標準。該標準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，對建筑物墻體的穿透能力較弱，室內(nèi)覆蓋問題較2G更為嚴重。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

3、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1TD-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)移動特性的部分，在整個系統(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1U

4、u接口協(xié)議收稿日期：20110826作者簡介：辛茂（1985-），男，四川人，碩士研究生，研究方向為個人通信，移動通信。52山西電子技術(shù)2011年Uu接口協(xié)議分為3個標準的協(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，除了這兩個子層之外，還包含PDCP層和BMC層。MAC層主要功能是實現(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剑籔DCP層只存在PS域，主要對分組數(shù)據(jù)進行頭壓縮，以提高空口的傳輸速率；BMC用于在空中接口

5、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)接入點為上層提供業(yè)務(wù)，并對底層協(xié)議實體進行配置和傳輸控制命令。21RLC層AM傳輸模式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），非確認數(shù)據(jù)傳輸（UM），確認數(shù)據(jù)傳輸（AM）。與之對UM接收實體、UM發(fā)送實體、應(yīng)有5種RLC實體：AM實體、TM接收實體和TM發(fā)送實體。圖2RLC子層總體模型每個RLC實體由RRC配置。RLC通過SAP為上層提SAP指示了RLC層處理數(shù)據(jù)的方式。在控制面，供業(yè)務(wù)，RLC承載上層的業(yè)務(wù)稱為信令無線承載，為RRC層傳遞信RLC向高層PDCP和BMC提供無線承載。令；在用戶面，22AM模

6、式數(shù)據(jù)傳輸過程AM模式傳輸高層PDU并保證傳遞到對等實體中。當RLC不能正確傳遞數(shù)據(jù)時，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)臉藴誓Ｊ?。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，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，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模式采用滑動窗口控制機制。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，當接收到一個包括ACK或者MRW_ACKSUFI的狀態(tài)PDU后，VT（

7、A）將基于它進行更新。VT當VT（A）或者發(fā)送窗口狀態(tài)變量VT（WS）被更新時，（MS）也將被更新。對于重傳的數(shù)據(jù)PDU，只允許發(fā)送實體重傳那些已標明丟失且SN小于VT（MS）的PDU。重傳PDU的SN和第一次傳送時相同。如果需要重傳的RLCPDU或PDU分段與MAC新分配的TB塊大小不匹配，發(fā)送實體可將重傳的RLCPDU或PDU分段再重新進行分段或級聯(lián)，分段或級聯(lián)的次SN字段將被設(shè)置為VT（S）且數(shù)沒有限制。對于新傳PDU，VT（S）將被更新。當新傳或重傳的AMDPDU準備就緒，發(fā)送實體通知MAC允許重傳的PDU的數(shù)量，AMDPDU的內(nèi)容根據(jù)協(xié)議和應(yīng)用要求進行設(shè)置，并更新相關(guān)狀態(tài)變量的值。不

8、能在一個TTI內(nèi)傳輸?shù)腜DU，應(yīng)當根據(jù)RRC設(shè)置的丟棄配置進行緩沖。接收過程當RLCAM接收模塊接收到一個控制PDU，則調(diào)用控制PDU解包函數(shù)進行處理。如果該控制PDU是STATUSPDU，且肯定確認了一個RLCSDU，發(fā)送實體將根據(jù)收到的PDU更新狀態(tài)變量VT（A）和VT（MS）；如果STATUSPDU包含對發(fā)送PDU的否定確認，則將啟動AMDPDU傳送過程。如果先判斷剛收到的RESETPDU中該控制PDU是RESETPDU，RSN是否和上次收到RSN相同，并以RESETACKPDU進行協(xié)議參數(shù)，丟棄所有SDU和回應(yīng)。然后復(fù)位相關(guān)狀態(tài)變量，PDU。當接收到一個AMDPDU，接收實體將根據(jù)接收

9、到的PDU更新狀態(tài)變量。如果該PDU不在接收窗口內(nèi)，則丟棄該PDU，若該PDU在接收窗口內(nèi)，再判斷該PDU的SN值是如果等于，則對該PDU進行解包并重組為否等于VR（R），SDU上交，否則將該PDU放入待解包PDU窗口鏈表并更新VR（H）值。如果PDU的輪詢檢測比特為1，接收實體將發(fā)起STATUSPDU傳送過程。3RLC層AM傳輸模式的實現(xiàn)RLC層AM傳輸模式在系統(tǒng)運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AMDPDU接收流程和控制PDU接收處理流程。由此AM模塊被細化發(fā)送子模塊，控制子模塊，狀態(tài)報為如下模塊：輪詢子模塊，告子模塊和接收子模塊。RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程

10、如圖4所示。當上層有消息或數(shù)據(jù)需要發(fā)送且該邏輯信道對應(yīng)的承載模式為AM時，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)點加入，傳入的RLCSDU的內(nèi)第5期Femtocell協(xié)議棧RLC層AM模式數(shù)據(jù)傳輸過程分析辛茂，等：TD-53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前SDU和當前PDU的相關(guān)信息。新傳數(shù)據(jù)PDU鏈表和重傳數(shù)據(jù)鏈PDU按照序列號由小到大

11、排列。在傳輸機會到來時，表中，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3RLC層AM傳輸模式模塊劃分圖4RLC層AM模式數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖圖5RLC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接收模塊在針對一條邏輯信道的接收過程中，如果該邏輯信道則向AM接收模塊調(diào)用函數(shù)所采用的承載模式為AM模式，接口rx_am_pdu（）一次提交一個邏輯信道上的數(shù)據(jù)。在接收到MAC遞交的PDU時，解包步驟如下：（1）接收模塊取需要解包的第一個PDU，并判斷此PDU的類型；（2）如果PDU為控制PDU，則調(diào)用unpack_c

12、ontrol_pdu（）函數(shù)處理，否則轉(zhuǎn)步驟（3）；（3）如果是AMDPDU，LI值，則取得PDU的SN值，接VR（H），VR（MR）的值；收實體的VR（R），（4）判斷該PDU是否在接收窗口內(nèi)，如果不在，接收實體將丟棄該PDU，并且如果該PDU得輪詢比特為1，接收實體將發(fā)起STATUSPDU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PDU是否是期望接收到的PDU，如果不是，則將該PDU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PDU是期望接收到的PDU，則對該PDU解包，一旦判斷出可以組成一個符合上層要求的數(shù)據(jù)包則組包成SDU并放入rx_u

13、m_sdu_lst，每個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)進行下一次的解包和傳遞工作。5結(jié)束語SCDMA系統(tǒng)無線接口RLC層AM文中主要介紹了TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)標傳輸模式下數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。TD-準作為我國通信史上第一個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國際移動通信標準，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54大有潛力可挖掘。參考文獻山西電子技術(shù)2011年接入（HSDPA）Uu接口層2技術(shù)要求第1部分：RLC協(xié)SYD/T172222007中

14、華人民共和國信息產(chǎn)議業(yè)部2008030143GPPTS25322v1000（201012），3rdGenerationPartnershipProject；TechnicalSpecificationGroupRadioAccessNetwork；RadioLinkControl（RLC）protocolspeci-S2010fication（Release10）1李世鶴TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標準M北20033339京：人民郵電出版社，2謝顯忠TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)技術(shù)與實現(xiàn)M北京：電子工業(yè)出版社，200551632GHzTD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)高速下行分組A

15、nalysisonTransferringProcessofRLCDataBlocksinAMofTD-FemtocellProtocolStackXinMao，XiongLian（AppliedResearchInstituteofCommunicationEngineering，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065，China）Abstract：RadioLinkControl（RLC）sublayerliesinthe2rdlayerofradiointerfaceprotocolstackofTD

16、-SCDMAsystemandpro-videshigherlayerwiththreedatablockstransferringmodes，includingtransparentmode，unacknowledgedmodeandacknowledgedmodeThispaperdescribesindetailsthestructureofradiointerfaceprotocolstack，elaboratestheoperationprincipleofRLClayerdatatransferringprocessandtherealizationofaAMtransmissio

17、nmodemethodinprotocolstackKeywords：TD-SCDMA；radiointerface；RLClayer；acknowledgedmode櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅（上接第38頁）if（cmd=4）disy2=ylabel2i；elsedisy2=ylabeli；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（C0DUTY_BASE，xlabeli）；IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA（C1DUTY_BASE，disy2）；delay（100）；if（cmd=2|cmd=

18、3）break；/出現(xiàn)回擊，小球反彈if（i=0）Uart1_send（0x12）；cmd=2；/串口發(fā)送命令改變比分，小球反彈程序分析：該段程序是主函數(shù)main（）的關(guān)鍵部分，其中數(shù)組xlabel50是小球在X軸方向的運動軌跡，軌跡方程是xlabel=i×5。數(shù)組ylabel50和ylabel250是小球在Y方向的兩2個軌跡，軌跡方程分別為ylabel=0007i+1792i和ylabel2=0013i2+3328i，其中i是小球運動的變量，在for循環(huán)函數(shù)中勻速增加或減小。當出現(xiàn)break時小球運動方向改變。當i=0或者i=49時，說明小球觸壁卻沒能遭到有效擊球，判定一方得分，通過UART發(fā)送指令在單片機上顯示比分。delay（）函數(shù)用來控制小球的運動速度。4實驗結(jié)果將程序燒寫到FPGA芯片內(nèi)部，在NiosII開發(fā)環(huán)境下運行RunasNiosIIHardware。把低通濾波器的兩個輸出通道分別接到雙蹤示波器的輸入端。觀察到示波器上顯示出小球沿著拋物線軌跡來回運動，并可以通過按鍵實現(xiàn)擊球命令改變小球運動。5結(jié)束語本實驗可以進行適當改進。比如小球軌跡可以選用三個或三個以上更加豐富的軌道碼表，這樣小球的運動軌跡將更加多樣。還可以設(shè)立對游戲難度的設(shè)置，改變對小球的運動速度，這個想法可以在中