TD_Femtocell协议栈RLC层AM模式数据传输过程分析.pdf

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1、山西电子技术2011 年第 5 期通信技术收稿日期:2011 08 26作者简介:辛茂(1985-)，男，四川人，硕士研究生，研究方向为个人通信，移动通信。文章编号:1674-4578(2011)05-0051-04TD-Femtocell 协议栈 RLC 层 AM 模式数据传输过程分析辛茂，熊炼(重庆邮电大学 通信工程应用研究所，重庆 400065)摘要:无线链路控制(RLC)子层位于 TD-SCDMA 系统无线接口协议栈的第二层，它向高层提供三种数据传输模式:透明模式(TM)，非确认模式(UM)和确认模式(AM)。在主要介绍无线接入网空中接口协议栈结构的同时，详细阐述了 RLC 层 AM

2、数据传输模式的运行原理和具体在协议栈中实现 AM 传输模式的方法。关键词:TD-SCDMA;无线接口;RLC 层;AM中图分类号:TN919文献标识码:A0引言TD-SCDMA 移动通信系统标准是国际 3G 标准之一，是我国通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际移动通信标准。该标准受到各大主要电信设备制造厂商和政府的全力支持。但是 3G 系统采用 2GHz 频段来传输无线信号，对建筑物墙体的穿透能力较弱，室内覆盖问题较 2G 更为严重。而大量的高速数据与多媒体业务，如视频电话、流媒体等一般都发生在室内环境，这些业务都需要较大的系统容量和良好的网络质量。直接通过建设更多的宏基站来增加网络容量的

3、做法成本很高，包括站址的选取，设备的采购、安装、调试和维护等。因此单纯用宏蜂窝网络来兼顾室内室外的覆盖显然不是一个明智的选择。正是由于面临上述挑战 业界提出用 Femtocell 来解决部署高速数据业务时面临的室内覆盖问题。Femtocell 是安放在用户家中或办公室的一个无线 AP，可集成 Node B 和RNC 的功能。它以用户的宽带接入(如 DSL)为回程，具有自动配置和优化功能，因此不需要规划，也没有站址选取等问题。它既可作为移动网络的延伸，又是固定移动融合的有效方案。1TD-SCDMA 无线接口无线接口又称 Uu 接口，位于 UE 与 UTRAN 之间，是真正能体现移动特性的部分，在

4、整个系统中占有重要的地位。无线接口协议是用来建立、重配置和释放各种 3G 无线承载业务的。它是一个开放的接口，只要遵守接口的规范，不同制造商生产的设备都能相互通信。Uu 接口上协议栈的分层结构如图 1 所示。图 1Uu 接口协议Uu 接口协议分为 3 个标准的协议层，由下至上依次为物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。L2 分为几个子层，从控制面上看，包括 MAC 层和 RLC层，而在用户面上，除了这两个子层之外，还包含 PDCP 层和BMC 层。MAC 层主要功能是实现逻辑信道与物理信道的相互映射，并根据逻辑信道的传输速率为传输信道选择合适的传输格式;RLC 层为高层提供三种数

5、据传输的模式;PDCP 层只存在 PS 域，主要对分组数据进行头压缩，以提高空口的传输速率;BMC 用于在空中接口上传递由小区广播中心产生的消息。RRC 层属于接入层，通过业务接入点为上层提供业务，并对底层协议实体进行配置和传输控制命令。2RLC 层 AM 传输模式2 1RLC 层简介RLC 为高层提供 3 种数据传输模式:透明数据传输(TM)，非确认数据传输(UM)，确认数据传输(AM)。与之对应有 5 种 RLC 实体:AM 实体、UM 接收实体、UM 发送实体、TM 接收实体和 TM 发送实体。图 2RLC 子层总体模型每个 RLC 实体由 RRC 配置。RLC 通过 SAP 为上层提供

6、业务，SAP 指示了 RLC 层处理数据的方式。在控制面，RLC 承载上层的业务称为信令无线承载，为 RRC 层传递信令;在用户面，RLC 向高层 PDCP 和 BMC 提供无线承载。2 2AM 模式数据传输过程AM 模式传输高层 PDU 并保证传递到对等实体中。当RLC 不能正确传递数据时，RLC 发送端用户将收到通知。AM 模式具有 ARQ 能力，是分组数据传输的标准模式。AM 模式下传输的 PDU 可分为控制 PDU 和数据 PDU。数据传输的优先级从高到低为:控制 PDU，重传 PDU，新传PDU。发送过程AM 发送上层数据时，根据数据传输的优先级，首先检查是否有控制 PDU 需要发送

7、。如果有，则先将发送控制 PDU。AM 模式采用滑动窗口控制机制。在发送端，发送窗口的下界值为状态变量 VT(A)的值，上界值等于 VT(MS)的值。VT(A)的初始值为 0，当接收到一个包括 ACK 或者MRW_ACK SUFI 的状态 PDU 后，VT(A)将基于它进行更新。当 VT(A)或者发送窗口状态变量 VT(WS)被更新时，VT(MS)也将被更新。对于重传的数据 PDU，只允许发送实体重传那些已标明丢失且 SN 小于 VT(MS)的 PDU。重传 PDU 的 SN 和第一次传送时相同。如果需要重传的 RLC PDU 或 PDU 分段与MAC 新分配的 TB 块大小不匹配，发送实体可

8、将重传的 RLCPDU 或 PDU 分段再重新进行分段或级联，分段或级联的次数没有限制。对于新传 PDU，SN 字段将被设置为 VT(S)且VT(S)将被更新。当新传或重传的 AMD PDU 准备就绪，发送实体通知MAC 允许重传的 PDU 的数量，AMD PDU 的内容根据协议和应用要求进行设置，并更新相关状态变量的值。不能在一个TTI 内传输的 PDU，应当根据 RRC 设置的丢弃配置进行缓冲。接收过程当 RLC AM 接收模块接收到一个控制 PDU，则调用控制PDU 解包函数进行处理。如果该控制 PDU 是 STATUS PDU，且肯定确认了一个 RLC SDU，发送实体将根据收到的 P

9、DU更新状态变量 VT(A)和 VT(MS);如果 STATUS PDU 包含对发送 PDU 的否定确认，则将启动 AMD PDU 传送过程。如果该控制 PDU 是 RESET PDU，先判断刚收到的 RESET PDU 中RSN 是否和上次收到 RSN 相同，并以 RESET ACK PDU 进行回应。然后复位相关状态变量，协议参数，丢弃所有 SDU 和PDU。当接收到一个 AMD PDU，接收实体将根据接收到的PDU 更新状态变量。如果该 PDU 不在接收窗口内，则丢弃该 PDU，若该 PDU 在接收窗口内，再判断该 PDU 的 SN 值是否等于 VR(R)，如果等于，则对该 PDU 进行

10、解包并重组为SDU 上交，否则将该 PDU 放入待解包 PDU 窗口链表并更新VR(H)值。如果 PDU 的轮询检测比特为1，接收实体将发起STATUS PDU 传送过程。3RLC 层 AM 传输模式的实现RLC 层 AM 传输模式在系统运行过程中主要涉及到数据的发送流程与接收流程。数据接收流程又分为 AMD PDU接收流程和控制 PDU 接收处理流程。由此 AM 模块被细化为如下模块:轮询子模块，发送子模块，控制子模块，状态报告子模块和接收子模块。RLC 层 AM 模式数据发送流程如图 4 所示。当上层有消息或数据需要发送且该逻辑信道对应的承载模式为 AM时，间接调用 tx_rlc_via_

11、dlch_am()函数，将上层的 SDU 数据包作为下行数据链表的 SDU 节点加入，传入的 RLC SDU 的内25山西电子技术2011 年存空间在上层分配，以指针方式挂载到 RLC 层的 SDU 链表上。AM 发送模块将调用 pack_am_pdu()函数，根据传入的参数索引到相应的 SDU 链表，并以 pdu_size 为依据将发送链表上的 SDU 组包成 PDU，组包的主要操作是记录当前 SDU和当前 PDU 的相关信息。新传数据 PDU 链表和重传数据链图 3RLC 层 AM 传输模式模块划分表中，PDU 按照序列号由小到大排列。在传输机会到来时，将发送链表上的 PDU 拷贝到 MA

12、C 层提供的内存空间。传输顺序依次为控制 PDU，重传 PDU，新传 PDU。图 4RLC 层 AM 模式数据发送流程图图 5RLC 层 AM 模式的数据接收流程图RLC 层 AM 模式的数据接收流程如图 5 所示。RLC 接收模块在针对一条逻辑信道的接收过程中，如果该逻辑信道所采用的承载模式为 AM 模式，则向 AM 接收模块调用函数接口 rx_am_pdu()一次提交一个逻辑信道上的数据。在接收到 MAC 递交的 PDU 时，解包步骤如下:(1)接收模块取需要解包的第一个 PDU，并判断此 PDU的类型;(2)如果 PDU 为控制 PDU，则调用 unpack_control_pdu()函

13、数处理，否则转步骤(3);(3)如果是 AMD PDU，则取得 PDU 的 SN 值，LI 值，接收实体的 VR(R)，VR(H)，VR(MR)的值;(4)判断该 PDU 是否在接收窗口内，如果不在，接收实体将丢弃该 PDU，并且如果该 PDU 得轮询比特为 1，接收实体将发起 STATUS PDU 传送过程，否则转步骤(5);(5)如果 PDU 在接收窗口内，再判断该 PDU 是否是期望接收到的 PDU，如果不是，则将该 PDU 加入窗口链表，根据情况更新 VR(H)的值，并转步骤(1);(6)如果该 PDU 是期望接收到的 PDU，则对该 PDU 解包，一旦判断出可以组成一个符合上层要求的

14、数据包则组包成 SDU 并放入 rx_um_sdu_lst，每个 PDU 解析完毕索引 rx_um_sdu_lst，如果不为空则将数据包传递，等待上层把 rx_um_sdu_lst 的所有的 SDU 接收完毕才可以继续进行下一次的解包和传递工作。5结束语文中主要介绍了 TD-SCDMA 系统无线接口 RLC 层 AM传输模式下数据传输的过程。TD-SCDMA 移动通信系统标准作为我国通信史上第一个具有完全自主知识产权的国际移动通信标准，使我国在国际通信产业格局中，首次拥有了话语权。虽然 TD 网络在我国商用已经两年多了，但是它还35第 5 期辛茂，等:TD-Femtocell 协议栈 RLC

15、层 AM 模式数据传输过程分析大有潜力可挖掘。参考文献 1 李世鹤 TD-SCDMA 第三代移动通信系统标准 M 北京:人民邮电出版社，2003 33 39 2 谢显忠 TD-SCDMA 第三代移动通信系统技术与实现 M 北京:电子工业出版社，2005 5 16 3 2 GHz TD-SCDMA 数字蜂窝移动通信网高速下行分组接入(HSDPA)Uu 接口层2 技术要求第1 部分:RLC 协议 S YD/T 1722 2 2007 中华人民共和国信息产业部 2008 03 01 4 3GPP TS 25 322 v10 0 0(2010 12)，3rd GenerationPartnership

16、 Project;Technical Specification Group RadioAccess Network;Radio Link Control(RLC)protocol speci-fication(Release 10)S 2010Analysis on Transferring Process of RLC Data Blocks in AM ofTD-Femtocell Protocol StackXin Mao，Xiong Lian(Applied Research Institute of Communication Engineering，Chongqing Unive

17、rsity of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China)Abstract:Radio Link Control(RLC)sublayer lies in the 2rd layer of radio interface protocol stack of TD-SCDMA system and pro-vides higher layer with three data blocks transferring modes，including transparent mode，unacknowledged mode and ack

18、nowledgedmode This paper describes in details the structure of radio interface protocol stack，elaborates the operation principle of RLC layer datatransferring process and the realization of a AM transmission mode method in protocol stackKey words:TD-SCDMA;radio interface;RLC layer;櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

19、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acknowledged mode(上接第 38 页)if(cmd=4)disy2=ylabel2 i;else disy2=ylabel i;IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(C0DUTY_BASE，xlabel i);IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(C1DUTY_BASE，disy2);delay(100);if(cmd=2|cmd=3)break;/出现回击，小球反弹if(i=0)Uart1_send(0 x12);cmd=2;/串口发送命令改变比分，小球反弹程序分析:该段程序是主函数

20、main()的关键部分，其中数组 xlabel 50 是小球在 X 轴方向的运动轨迹，轨迹方程是 xlabel=i 5。数组 ylabel 50和 ylabel2 50是小球在 Y 方向的两个轨迹，轨迹方程分别为 ylabel=0 007i2+1 792i 和ylabel2=0 013i2+3 328i，其中 i 是小球运动的变量，在for 循环函数中匀速增加或减小。当出现 break 时小球运动方向改变。当 i=0 或者 i=49 时，说明小球触壁却没能遭到有效击球，判定一方得分，通过 UART 发送指令在单片机上显示比分。delay()函数用来控制小球的运动速度。4实验结果将程序烧写到 F

21、PGA 芯片内部，在 Nios II 开发环境下运行 Run as Nios II Hardware。把低通滤波器的两个输出通道分别接到双踪示波器的输入端。观察到示波器上显示出小球沿着抛物线轨迹来回运动，并可以通过按键实现击球命令改变小球运动。5结束语本实验可以进行适当改进。比如小球轨迹可以选用三个或三个以上更加丰富的轨道码表，这样小球的运动轨迹将更加多样。还可以设立对游戏难度的设置，改变对小球的运动速度，这个想法可以在中断服务函数通过对 delay()函数进行实参的变换而实现。参考文献 1 潘松，黄继业，EDA 技术与 VHDL M 第 3 版 北京:清华大学出版社，2009 2 童诗白，华

22、成英 模拟电子技术基础M 北京:高等教育出版社，1980 3 阎石 数字电子技术基础M 北京:高等教育出版社，2006 4 张俊谟 单片机中级教程:原理与应用M 北京:北京航空航天大学出版社，2006The Design of Table Tennis Game on SOPCGuo Zi-jian(School of Geophysics and Geoinformation Systems，China University of Geosciences，Beijing 100083，China)Abstract:The rectangular wave generator，whose du

23、ty ratio could be controlled by SOPC，is created by VHDL language in the FP-GA chip The rectangular wave is filtered to be the DC signal to demonstrate the position of the ball in the screen of oscilloscope TheMCS 51 is used to change the direction of the ball movement by serial communication with SOPCKey words:SOPC;duty ratio;FPGA;MCS-5145山西电子技术2011 年