1．引言
1.1 3GPP LTE 系統的介紹
隨著現代行動通訊技術的蓬勃發展,全球無線通訊呈現出移動化、寬頻化和IP 化的趨勢,行動通訊行業競爭日趨激烈。為了和WiMAX ,Wi2Fi 等新興的無線寬頻技術競爭,提高3G在新興寬頻無線接入市場的競爭力,3GPP 開始了UMTS 技術的長期演進(LongTermEvolution ,LTE) 技術的研究,以實現3G技術向B3G和4G的平滑過渡。3GPP 長期演進專案是關於UTRA和UTRAN 改進的專案,是近兩年來3GPP 啟動的最大的新技術研發專案,它的目標是更高的資料速率、更低的時延、改進的系統容量和覆蓋範圍,以及較低的成本。
根據3GPP LTE 專案的具體目標主要有:
(1) 支援1. 25MHz～20MHz 的頻寬配置,並且支援對稱和不對稱的頻譜分配。3GPP LTE系統支援1. 25MHz ,1. 6MHz ,2. 5MHz ,5MHz ,10MHz ,15MHz 和20MHz 的頻寬設定。從而從技術上保證LTE 系統可以繼續使用第三代移動通訊系統的頻譜。
(2) 提高小區邊緣的位元率,增強3GPP LTE 系統的覆蓋效能。這主要通過分頻多重進接和小區間干擾抑制技術來實現。
(3) 系統性能方面: 實現峰值資料率上行50Mbps ,下行100Mbps。下行鏈路頻譜效率(bitPsPHzPsite) 達到3GPP R6 中HSDPA 的3～4倍,上行鏈路頻譜效率為HSUPA 的2～3倍。使用者吞吐量方面,下行鏈路使用者每兆赫吞吐量(C. D. F. 的5 %處) 為3GPP R6中HSDPA的2～3 倍,平均吞吐量為HSDPA 的3～4倍。上行鏈路(UE 單天線發射,Node B 雙天線接收情況下) 使用者每兆赫吞吐量為3GPP R6 中HSUPA 的2～3倍,平均吞吐量為HSUPA 的2～3倍。低時延要求: 出於對VoIP 和線上遊戲的重視,LTE 對使用者面延遲的要求較為嚴格,要求使用者面內部單向傳輸時延低於5ms ,控制面從休眠狀態到啟用狀態的遷移時間低於50ms ,從駐留狀態到啟用狀態的遷移時間小於100ms。
(4) 取消電路交換,採用基於全分組的包交換。電路交換域的業務在包交換域實現,如採用VoIP 技術。
(5) 支援與現有3GPP 和非3GPP 系統的互操作且追求後向相容。降低建網成本,實現從R6 的低成本演進。實現合理的終端複雜度、成本和耗電。
1.2 HARQ 技術的介紹
無線移動通道具有時變和多徑導致的衰落特點，常有較高的誤位元速率。一般地，採用前向糾錯（FEC）和自動重傳請求（ARQ）兩種基本的差錯控制方法以確保服務質量（QoS）。不過，雖然 FEC 方案有恆定的吞吐量和時延，但它不必要的開銷卻減少了吞吐量。同時，ARQ在誤位元速率不是很高的時候可以得到理想的吞吐量，但它要產生可變時延，不宜於提供實時服務。為了克服兩者的缺點，將這兩種方法結合起來就產生了混合ARQ 方案（即HARQ）。
在這種方式下，傳送端傳送的碼不僅能夠被檢測出錯誤，而且還具有一定的糾錯能力。
接收端收到碼序列以後，首先檢驗錯誤情況，如果在糾錯碼的糾錯能力以內，就自動進行糾錯。如果錯誤很多，超過了碼的糾錯能力，還是能檢測出來，不過接收端會通過反饋通道，要求發端重新傳送有錯的那部分資訊。由此可見，採用ARQ 之前，可以通過 FEC 改善差錯率以達到減少重傳次數的目的。因此，一方面FEC 能提供最大可能錯誤糾正，以避免 ARQ 的堆疊，另一方面 ARQ 可以彌補 FEC不能糾正的錯誤從而達到較低的誤位元速率。
2．3GPP LTE系統中HARQ技術的實現方案
2.1 HARQ 的分類
按照時間的先後順序，HARQ到目前為止一共分成三類，它們分別是：Ⅰ型HARQ、Ⅱ型HARQ和Ⅲ型HARQ。Ⅰ型HARQ又叫傳統ARQ，其工作過程如下：接收端首先對資料包進行糾錯，如果有錯誤不能糾錯，就傳送重傳請求。同時，拋棄錯誤的資料包；重傳時使用相同的前向糾錯編碼，也就是說冗餘資訊是一樣的。Ⅱ型HARQ方案屬於遞增冗餘（ImcrementalRedundancy）的ARQ機制，接收錯誤地資料包不會被丟棄，而是與重傳冗餘合併之後再進行解碼。重傳資料通常與第一次傳輸的資料不一樣，它攜帶著新的冗餘資訊來幫組解碼。新的冗餘資訊與先前收到的初次傳輸的資訊一起形成了糾錯能力更強的前向糾錯碼（位元速率降低），使錯誤率進一步降低。Ⅲ型HARQ方案也屬於增量冗餘（IR）機制。它與第二類HARQ相似，接收錯誤的資料包不會被丟棄，接收機將其儲存起來，與後續的重傳資料合併後進行解碼。Ⅲ型HARQ與Ⅱ型HARQ不同的是，重傳碼字具有自解碼能力，因此接收端可以直接從重傳碼字中解碼恢復資料，也可以將出錯重傳碼字與已有快取的碼字進行合併後解碼。