混合自動重傳請求

詞語解釋

混合自動重傳請求（Hybrid Automatic Repeat Request，簡稱HARQ）是一種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，它是在傳輸過程中采用組合技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤檢測和糾正的方法。它可以檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的錯誤，并在發(fā)生錯誤時重新發(fā)送數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。 HARQ技術(shù)是一種組合技術(shù)，它結(jié)合了自動重傳請求（ARQ）和糾錯編碼（FEC）技術(shù)。ARQ技術(shù)是一種可以檢測數(shù)據(jù)傳輸過程中發(fā)生的錯誤，并在發(fā)生錯誤時重新發(fā)送數(shù)據(jù)的技術(shù)。FEC技術(shù)是一種可以在接收端檢測和糾正傳輸過程中發(fā)生的錯誤的技術(shù)。HARQ技術(shù)將ARQ技術(shù)和FEC技術(shù)結(jié)合起來，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? HARQ技術(shù)可以有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�，并減少傳輸過程中發(fā)生的錯誤率。它可以有效地提高無線通信系統(tǒng)的傳輸效率，減少傳輸時間，提高系統(tǒng)的容量。此外，HARQ技術(shù)還可以有效地減少傳輸過程中的干擾，從而提高傳輸質(zhì)量。 HARQ技術(shù)目前已經(jīng)在無線通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如無線寬帶（WiFi），藍(lán)牙，無線電視（DTV），無線電話（GSM）等。HARQ技術(shù)還可以用于無線網(wǎng)絡(luò)，如無線局域網(wǎng)（WLAN），無線個域網(wǎng)（WMAN），無線個域網(wǎng)（WWAN）等。此外，HARQ技術(shù)還可以用于移動通信，如GSM，CDMA，WCDMA，TD-SCDMA，LTE等。

HARQ（Hybrid Automatic Repeat reQuest），混合式自動重送請求，是一種結(jié)合FEC（Feed-forward Error Correction，前饋式錯誤修正）與ARQ方法的技術(shù)，透過ACK／NACK，決定是否要重送。

HARQ 是 ARQ的改進(jìn)，只是在ARQ系統(tǒng)中引入FEC子系統(tǒng)。FEC可用來糾正經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤圖樣以減少重傳的次數(shù)。HARQ應(yīng)用于HSDPA 與 HSUPA 系統(tǒng)上。

HARQ 的重傳基于 ACK/NACK，HARQ 的 ACK/NACK 回報，是以 1位元的信號（signaling）來做快速且頻繁地回報，而不是過去ARQ以封包的方式（如 Status Report）回傳。在下行鏈路（Downlink）上支援異步的重傳（Asynchronous Retransmissions），上行鏈路（Uplink）上支援同步的重傳（Synchronous Retransmissions）。

HSDPA技術(shù)中主要是采用三種遞增冗余的HARQ機(jī)制：TYPE-I HARQ，TYPE-II HARQ和TYPE-III HARQ。

TYPE-I HARQ 又叫傳統(tǒng)ARQ，是最基本的功能。傳統(tǒng)ARQ使用了CRC（循環(huán)冗余校驗）并用FEC進(jìn)行編碼。接收機(jī)一旦發(fā)現(xiàn)data package在接收時不能正確解碼（decode），即行丟棄，并在上行信道（uplinking channel）中要求重傳。發(fā)送端收到重傳請求后，重新發(fā)送encoded data package。由于反饋速度較慢，效率不高，會影響QoS。

TYPE II HARQ是增加冗余（IR）的ARQ機(jī)制，接收錯誤的數(shù)據(jù)包不會被丟棄，而重傳資料通常與第一次傳輸不一樣，前后兩種data package會進(jìn)行并整，形成糾錯能力更強(qiáng)的前向糾錯碼。IR可再分兩類：部分IR（H-ARQ-type-III）、全I(xiàn)R（H-ARQ-type-II），其中全I(xiàn)R每次傳輸不能自譯碼。

Type-Ⅲ HARQ 又叫部分冗余HARQ，結(jié)合了Type-I HARQ 和Type-Ⅱ HARQ 的優(yōu)點，同Type-II接收錯誤的數(shù)據(jù)包不會被丟棄。每次重傳都可自譯碼，無須再合并以前的傳輸資料。

實現(xiàn)機(jī)制

HARQ的可行性部分受限于發(fā)送端和接收端對分組的緩沖能力，因此選擇合適的HARQ協(xié)議很重要。三種標(biāo)準(zhǔn)的HARQ協(xié)議為停等協(xié)議（Stop-and-Wait，SAW）、回退N步協(xié)議（Go-Back-N，GBN）和選擇性重傳協(xié)議（Selective-Repeat，SR）。

停等協(xié)議

發(fā)送端每發(fā)送一個數(shù)據(jù)分組包就暫時停下來，等待接收端的確認(rèn)信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端時，對其進(jìn)行檢錯，若接收正確，返回確認(rèn)（ACK）信號，錯誤則返回不確認(rèn)（NACK）信號。當(dāng)發(fā)端收到ACK信號，就發(fā)送新的數(shù)據(jù)，否則重新發(fā)送上次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。而在等待確認(rèn)信息期間，信道是空閑的，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。這種方法由于收發(fā)雙方在同一時間內(nèi)僅對同一個數(shù)據(jù)包進(jìn)行操作，因此實現(xiàn)起來比較簡單，相應(yīng)的信令開銷小，收端的緩存容量要求低。但是由于在等待確認(rèn)信號的過程中不發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致太多資源被浪費，尤其是當(dāng)信道傳輸時延很大時。因此，停等協(xié)議造成通信信道的利用率不高，系統(tǒng)的吞吐量較低。

后退N步協(xié)議

在采用后退N步HARQ協(xié)議的傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送端發(fā)送完一個數(shù)據(jù)分組后，并不停下來等待確認(rèn)信息，而是連續(xù)發(fā)送若干個數(shù)據(jù)分組信息。接收端將每個數(shù)據(jù)包相應(yīng)的ACK或 NACK信息反饋回發(fā)送端，同時發(fā)送回的還有數(shù)據(jù)包分組號。當(dāng)接收到一個NACK信號時，發(fā)送端就重新發(fā)送包括錯誤數(shù)據(jù)的N個數(shù)據(jù)包。接收端只需按序接收數(shù)據(jù)包，在接收到錯誤數(shù)據(jù)包后即使又接收到正確的數(shù)據(jù)包后還是必須將正確的數(shù)據(jù)包丟棄，并重新發(fā)送確認(rèn)信息。

選擇重發(fā)協(xié)議

基于窗口的SR是一種被許多系統(tǒng)采用的HARQ協(xié)議，包括RLCR99（也稱R3版本，是3GPP目前最成熟、最穩(wěn)定的版本）。為了進(jìn)一步提高信道的利用率，選擇重發(fā)協(xié)議只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)包，但是此時收端不再按序接收數(shù)據(jù)分組信息，那么在收端則需要相當(dāng)容量的緩存空間來存儲已經(jīng)成功譯碼但還沒能按序輸出的分組。同時收端在組合數(shù)據(jù)包前必須知道序列號，因此，序列號要和數(shù)據(jù)分別編碼，而且序列號需要更可靠的編碼以克服任何時候出現(xiàn)在數(shù)據(jù)里的錯誤，這樣就增加了對信令的要求。

應(yīng)用

3GPP LTE 重傳機(jī)制提供 ARQ 和 HARQ 兩層的重傳機(jī)制，在演進(jìn)型 Node B（E-Node B）中，共享上下行通道（Uplink/Downlink Shared Channel）都支援 HARQ。LG 建議 LTE采用如 Local NACK 2 的互動機(jī)制。

優(yōu)缺點

HARQ的優(yōu)點是可以由前一個失敗的嘗試中存下有用的資訊，以提供之后的解碼使用。

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