CN104660380A - 新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法 - Google Patents

Abstract

本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组；ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量；因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于3GLTE系统中。

Description

新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法

本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法属于网络应用领域。

多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法是一种新型的无线网络方法。

与传统的带固定设备(如基站)的无线网络相比，其显著特点是网络中没有固定的通信设施，网络中所有通信节点都是移动的，每个移动节点既是终端又是路由器，能够提高包的存储转发功能。

因此，无线自组织网络具有很高的可靠性和灵活性，可广泛应用于敌对和不易建设固定通信设施的环境中，如野战通信、紧急搜救、临时会议等。  

明确地考虑了基于IEEE 802.11框架结构的无线自组织网络中TCP不公平性问题。

这里分析了单跳无线节点间TCP公平性问题，通过改进802.11回退算法来改进在不同TCP分组长度下的公平性，其基本思想是每个节点根据自己实际得到的带宽与应允的带宽之间的比来设置竞争窗口，给出了公平性模型与冲突解析之间的转换机制，并由此推导出了能够取得成比例的公平性的退避算法，对单条直线链路TCP稳定性进行了分析。

但是，之前的研究考虑的拓扑结构都比较简单，基本上是一条链状拓扑上不同节点间的TCP公平性，没有考虑多条并行链路间TCP流的公平性。  

这里结合IEEE802.11DCF和TCP本身，对无线自组织网络中并行链路间TCP流的不公平性进行仿真。采用跨层思想，将传输层的数据重传率作为TCP流不公平发生的一个重要条件，通过重传率的变化动态改变MAC层竞争窗口的大小，从而提高并行链路间TCP流的公平性。

通过仿真分析，证明了改进算法可以有效地提高链路间TCP流的公平性。    

为了对无线自组织网络里TCP流公平性问题进行仿真分析，我们采用了LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory)开发的仿真平台NS-2。

相邻节点间的距离为250m，干扰范围是550m，相邻节点在彼此的发送和接收范围之内。

仿真的物理层和数据链路层采用IEEE802.11DCF，路由协议使用DSR, TCP版本为Newreno。

模拟时间为100s，无线信道带宽为2Mbps。

3G长期演进系统(LTE)的标准化工作已经全面展开，并得到了大家的广泛关注。

各种先进的无线传输技术即将在该系统中得到应用，包括混合自动重传请求(HARQ)技术。

根据重传发生时刻的不同，HARQ可以分为同步和异步两类。

同步HARQ由于接收端预先已知传输的发生时刻，HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。

由于HARQ技术能够很好地补偿无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，已成为LTE中的关键技术之一。

该技术将会随着3G长期演进系统的发展不断完善。    

随着数据网络的飞速发展，基于数据业务的通信在各种通信中占的比重越来越大，作为主要支持话音业务的第二代移动通信系统已经不能够满足人们对数据业务的需求。

如今世界各移动通信设备制造商和运营商已从对第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。

在第三代移动通信的发展过程中，随着R99、R4、R5、R6和R7各个系统版本技术规范的发布，第三代移动通信合作计划(3GPP)组织作为宽带码分多址(WCDMA)和时分同步码分多址(TD-SCDMA)这两个系统进行国际标准化工作的主要组织，为基于带码分多址(CDMA)技术的第三代移动通信技术的发展发挥了重要的作用，近年来这些系统逐渐进入了商用的进程。

为了满足更高速率业务的需求，3GPP于2004年12月正式开始了3G 长期演进(LTE)系统标准化工作。

推动LTE的出发点是保证3G系统未来10年的竞争力，使其性能、功能等得到全面提升。

3G LTE重点考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等。

为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的架构进行一些改进。相应的研究将围绕多个方面展开，包括：物理层的空中接口、层二与层三间的接口，通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)结构的调整和与射频相关的问题等。

为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，3G LTE可以采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法，来降低系统的误码率以确保服务质量。

虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。

为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组。   

 ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量。

因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于3G LTE系统中。

无线技术给 人们带来的影响是无可争议的。

如今每一天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围内的无线用户数量现今已经超过2亿。

这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。

他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。

从二十世纪七十年代，人们就开始了无线网的研究。

在整个二十世纪八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"有线"所短，也赢得了特定市场的认可，但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充，遵循了IEEE802.3标准，使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点，不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。

这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。到1997年6月，IEEE终于通过了802.11标准。

802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。各厂商的产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层(LLC)是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。

这样就使得无线网的两种主要用途----"多点接入"和"多网段互连"，易于质优价廉地实现。

对应用来说，更重要的是，某种程度上的"兼容"就意味着竞争开始出现；而在IT这个行业，"兼容"，就意味着"十倍速时代"降临了。

在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(SpreadSpectrum)技术；红外(Infared)技术；窄带(NarrowBand)技术。

而扩频又分为直接序列(DirectSequence,DS)扩频技术(简称直扩)，和跳频(FrequencyHopping,FH)扩频技术。直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。

根据预测，今后几年，无线网在全世界将有较大的发展，单只美国无线局域网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。

这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。

无线通信主要包括微波通信和卫星通信。

微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。

卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

分布协调功能(Distributed Coordination Function, DCF)是一种基于带冲突避免的载波侦听多重访问(CSMA/CA)的随机访问机制。对碰撞包的重传采用二进制指数回退策略。

它是为无线局域网(Wireless LAN,WLAN)制定的MAC规范。  

基于IEEE 802.11DCF的无线自组织网络中的TCP流存在严重的不公平性，这一点已得到许多学者的注意。

无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。

在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。

从最初的电报开始经过150多年的现代电信的发展是来自各界的成千上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。

他们当中只有少数独立负责发明的人成了名，而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。这里汇集了部分对于无线电通信发展中起到重要作用的历史人物。

　　 无线通信和路由

常用的自动重传请求协议包括停等式(SAW)、后退N 步式(Go-back-N )和选择重发式(SR)等。   

(1)停等式    

发送端每发送一个数据分组包就暂时停下来，等待接收端的确认信息。

当数据包到达接收端时，对其进行检错，若接收正确，返回确认(ACK)信号，错误则返回不确认(NACK)信号。

当发端收到ACK信号，就发送新的数据，否则重新发送上次传输的数据包。

而在等待确认信息期间，信道是空闲的，不发送任何数据。这种方法由于收发双方在同一时间内仅对同一个数据包进行操作，因此实现起来比较简单，相应的信令开销小，收端的缓存容量要求低。   

但是由于在等待确认信号的过程中不发送数据，导致太多资源被浪费，尤 其是当信道传输时延很大时。

因此，停等式造成通信信道的利用率不高，系统的吞吐量较低。

(2)后退N 步式    

(3)在采用后退N 步式ARQ协议的传输系统中，发送端发送完一个数据分组后，并不停下来等待确认信息，而是连续发送若干个数据分组信息。

接收端将每个数据包相应的ACK或NACK信息反馈回发送端，同时发送回的还有数据包分组号。

当接收到一个NACK信号时，发送端就重新发送包括错误数据的N 个数据包。

接收端只需按序接收数据包，在接收到错误数据包后即使又接收到正确的数据包后还是必须将正确的数据包丢弃，并重新发送确认信息。

可以看出，相比较SAW，采用该协议一方面因发端连续发送数据提高了系统的吞吐量，但同时增大了系统的信令开销；另一方面，由于收端仅按序接收数据，那么在重传时又必须把原来已正确传送过的数据进行重传(仅因为这些数据分组之前有一个数据分组出了错)，这种方法使信道利用率降低。

(3)选择重发式    

为了进一步提高信道的利用率，选择重发式协议只重传出现差错的数据包，但是此时收端不再按序接收数据分组信息，那么在收端则需要相当容量的缓存空间来存储已经成功译码但还没能按序输出的分组。

同时收端在组合数据包前必须知道序列号，因此，序列号要和数据分别编码，而且序列号需要更可靠的编码以克服任何时候出现在数据里的错误，这样就增加了对信令的要求。

所以，相比之下SR的信道利用率最高，但是要求的存储空间和信令开销也最大。

基本HARQ类型    

根据重传内容的不同，在3GPP标准和建议中主要有3种混合自动重传请求机制，包括HARQ-I、HARQ-II和HARQ-III等。   

(1)HARQ-I型    

HARQ-I即为传统HARQ方案，它仅在ARQ的基础上引入了纠错编码，即对发送数据包增加循环冗余校验(CRC)比特并进行FEC编码。

收端对接收的数据进行FEC译码和CRC校验，如果有错则放弃错误分组的数据，并向发送端反馈NACK信息请求重传与上一帧相同的数据包。

一般来说，物理层设有最大重发次数的限制，防止由于信道长期处于恶劣的慢衰落而导致某个用户的数据包不断地重发，从而浪费信道资源。

如果达到最大的重传次数时，接收端仍不能正确译码(在3G LTE系统中设置的最大重传次数为3)，则确定该数据包传输错误并丢弃该包，然后通知发送端发送新的数据包。

这种HARQ方案对错误数据包采取了简单的丢弃，而没有充分利用错误数据包中存在的有用信息。

所以，HARQ-I型的性能主要依赖于FEC的纠错能力。   

(2)HARQ-II型    

HARQ-II也称作完全增量冗余方案。

在这种方案下，信息比特经过编码后，将编码后的校验比特按照一定的周期打孔，根据码率兼容原则依次发送给接收端。收端对已传的错误分组并不丢弃，而是与接收到的重传分组组合进行译码；其中重传数据并不是已传数据的简单复制，而是附加了冗余信息。

接收端每次都进行组合译码，将之前接收的所有比特组合形成更低码率的码字，从而可以获得更大的编码增益，达到递增冗余的目的。

每一次重传的冗余量是不同的，而且重传数据不能单独译码，通常只能与先前传的数据合并后才能被解码。   

(3)HARQ-III型   

 HARQ-III型是完全递增冗余重传机制的改进。

对于每次发送的数据包采用互补删除方式，各个数据包既可以单独译码，也可以合成一个具有更大冗余信息的编码包进行合并译码。

另外根据重传的冗余版本不同，HARQ-III又可进一步分为两种：一种是只具有一个冗余版本的HARQ-III，各次重传冗余版本均与第一次传输相同，即重传分组的格式和内容与第一次传输的相同，接收端的解码器根据接收到的信噪比(SNR) 加权组合这些发送分组的拷贝，这样，可以获得时间分集增益。

另一种是具有多个冗余版本的HARQ-III，各次重传的冗余版本不相同，编码后的冗余比特的删除方式是经过精心设计的，使得删除的码字是互补等效的。是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称。简称工控机。它由计算机和过程输入输出（I/O）通过两大部分组成。计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来完成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号，再送往工业控制对象的控制器去。由控制器行使对生产设备运行控制。工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。

1、IPC

即基于PC总线的工业电脑。据2000年IDC统计PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电恼热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。

IPC有以下特点：

可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（Mean Time to Repair）一般为10万小时以上。

实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。

扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。

兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。

2、可编程序控制器（PLC）

PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统（ProgrammableLogicController）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。

3、分散型控制系统（DCS）

是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。

4、现场总线系统（FCS）

是全数字串行、双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、数控系统（CNC）

现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。

数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。

嵌入式型

即嵌入式系统（ Embedded Systems） ，是一种以应用为中心、以微处理器为基础，软硬件可裁剪的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。它是计算机市场中增长最快的领域，也是种类繁多，形态多种多样的计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上pda、计算器、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体播放器、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。

嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，分成4类，即嵌入式微控制器（ Micro Contrller Unit ，MCU，俗称单片机）、嵌入式微处理器（ Micro Processor Unit ，MPU ）、嵌入式DSP 处理器（ Digital Signal Processor，DSP） 和嵌入式片上系统（ System on Chip，SOC）。嵌入式微处理器一般具备4个特点：

1、对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；

2、具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；

3、可扩展的处理器结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器；

4、嵌入式微处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为mw 甚至μw 级。

分子型

分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。分子芯片体积大大减小，而效率大大提高， 分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。

量子型

量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度可能比奔腾4芯片快10亿倍，就像一枚信息火箭，在一瞬间搜寻整个互联网，可以轻易破解任何安全密码，黑客任务轻而易举，难怪美国中央情报局对它特别感兴趣。

光子型

1990年初，美国贝尔实验室制成世界上第一台光子计算机。

光子计算机是一种由光信号进行数字  光子计算机

运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部件是集成光路，要有激光器、透镜和核镜。由于光子比电子速度快，光子计算机的运行速度可高达一万亿次。它的存贮量是现代计算机的几万倍，还可以对语言、图形和手势进行识别与合成。

许多国家都投入巨资进行光子计算机的研究。随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合，在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。

纳米型

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围， 质地坚固，有着极强的导电性， 能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位， 一个纳米等于10的（-9）次方米， 大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源， 而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

生物型

20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高效的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。

神经型

其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。

 类型个人型

1、台式机（Desktop）

  电脑主机

也叫桌面机，是一种独立相分离的计算机，完完全全跟其它部件无联系，相对于笔记本和上网本体积较大，主机、显示器等设备一般都是相对独立的，一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上。因此命名为台式机。为非常流行的微型计算机，多数人家里和公司用的机器都是台式机。台式机的性能相对较笔记本电脑要强。台式机具有如下特点：

散热性。台式机具有笔记本计算机所无法比拟的优点。台式机的机箱具有空间大、通风条件好的因素而一直被人们广泛使用。

扩展性。台式机的机箱方便用户硬件升级，如光驱、硬盘。如台式机箱的光驱驱动器插槽是4-5个，硬盘驱动器插槽是4-5个。非常方便用户日后的硬件升级。

保护性。台式机全方面保护硬件不受灰尘的侵害。而且防水性就不错；在笔记本中这项发展不是很好。

明确性。台式机机箱的开、关键、重启键、USB、音频接口都在机箱前置面板中，方便用户的使用。

 

所以，合并后的码字能够覆盖FEC编码中的比特位，使译码信息变得更全面，更利于正确译码。

同步和异步HARQ    

按照重传发生的时刻来区分，可以将HARQ可以分为同步和异步两类。

这也是目前在3G LTE中讨论比较多的话题之一。

同步HARQ是指一个HARQ进程的传输(重传)是发生在固定的时刻，由于接收端预先已知传输的发生时刻，因此不需要额外的信令开销来标示HARQ进程的序号，此时的HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ是指一个HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，接收端预先不知道传输的发生时刻，因此HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送。          

由于同步HARQ的重传发生在固定时刻，在没有附加进程序号的同步HARQ在某一时刻只能支持一个HARQ进程。

实际上HARQ操作应该在一个时刻可以同时支持多个HARQ进程的发生，此时同步HARQ需要额外的信令开销来标示HARQ的进程序号，而异步HARQ本身可以支持传输多个进程。

另外，在同步HARQ方案中，发送端不能充分利用重传的所有时刻，例如为了支持优先级较高的HARQ进程，则必须中止预先分配给该时刻的进程，那么此时仍需要额外的信令信息。

Claims (6)

1.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法重点考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范围以及降低运营成本等；

本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的架构进行一些改进；相应的研究将围绕多个方面展开，包括：物理层的空中接口、层二与层三间的接口，通用移动通信系统陆地无线接入网(UTRAN)结构的调整和与射频相关的问题等。

2.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法为了克服无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，3G LTE可以采用基于前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)等差错控制方法，来降低系统的误码率以确保服务质量；

虽然FEC方案产生的时延较小，但存在的编码冗余却降低了系统吞吐量；ARQ在误码率不大时可以得到理想的吞吐量，但产生的时延较大，不宜于提供实时服务。

3.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法为了克服两者的缺点，将这两种方法结合就产生了混合自动重传请求(HARQ)方案：即在一个ARQ系统中包含一个FEC子系统，当FEC的纠错能力可以纠正这些错误时，则不需要使用ARQ；只有当FEC无法正常纠错时，才通过ARQ反馈信道请求重发错误码组；   

 ARQ和FEC的有效结合不仅提供了比单独的FEC系统更高的可靠性，而且提供了比单独的ARQ系统更高的系统吞吐量；

因此，随着对高数据率或高可靠业务需求的迅速发展，HARQ成为无线通信系统中的一项关键技术并得到了深入的研究，并必将应用于3G LTE系统中；

本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法常用的自动重传请求协议包括停等式(SAW)、后退N 步式(Go-back-N )和选择重发式(SR)等；   

停等式    

发送端每发送一个数据分组包就暂时停下来，等待接收端的确认信息；

当数据包到达接收端时，对其进行检错，若接收正确，返回确认(ACK)信号，错误则返回不确认(NACK)信号；

当发端收到ACK信号，就发送新的数据，否则重新发送上次传输的数据包；

而在等待确认信息期间，信道是空闲的，不发送任何数据；这种方法由于收发双方在同一时间内仅对同一个数据包进行操作，因此实现起来比较简单，相应的信令开销小，收端的缓存容量要求低；   

但是由于在等待确认信号的过程中不发送数据，导致太多资源被浪费，尤 其是当信道传输时延很大时。

4.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法停等式造成通信信道的利用率不高，系统的吞吐量较低；

后退N 步式    

在采用后退N 步式ARQ协议的传输系统中，发送端发送完一个数据分组后，并不停下来等待确认信息，而是连续发送若干个数据分组信息；

接收端将每个数据包相应的ACK或NACK信息反馈回发送端，同时发送回的还有数据包分组号；

当接收到一个NACK信号时，发送端就重新发送包括错误数据的N 个数据包；

接收端只需按序接收数据包，在接收到错误数据包后即使又接收到正确的数据包后还是必须将正确的数据包丢弃，并重新发送确认信息；

选择重发式    

为了进一步提高信道的利用率，选择重发式协议只重传出现差错的数据包，但是此时收端不再按序接收数据分组信息，那么在收端则需要相当容量的缓存空间来存储已经成功译码但还没能按序输出的分组；

同时收端在组合数据包前必须知道序列号，因此，序列号要和数据分别编码，而且序列号需要更可靠的编码以克服任何时候出现在数据里的错误，这样就增加了对信令的要求；

根据重传内容的不同，在3GPP标准和建议中主要有3种混合自动重传请求机制，包括HARQ-I、HARQ-II和HARQ-III等；   

HARQ-I型    

HARQ-I即为传统HARQ方案，它仅在ARQ的基础上引入了纠错编码，即对发送数据包增加循环冗余校验(CRC)比特并进行FEC编码；

收端对接收的数据进行FEC译码和CRC校验，如果有错则放弃错误分组的数据，并向发送端反馈NACK信息请求重传与上一帧相同的数据包；

一般来说，物理层设有最大重发次数的限制，防止由于信道长期处于恶劣的慢衰落而导致某个用户的数据包不断地重发，从而浪费信道资源。

5.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法如果达到最大的重传次数时，接收端仍不能正确译码(在3G LTE系统中设置的最大重传次数为3)，则确定该数据包传输错误并丢弃该包，然后通知发送端发送新的数据包；

这种HARQ方案对错误数据包采取了简单的丢弃，而没有充分利用错误数据包中存在的有用信息；

所以，HARQ-I型的性能主要依赖于FEC的纠错能力；   

HARQ-II型    

HARQ-II也称作完全增量冗余方案；

在这种方案下，信息比特经过编码后，将编码后的校验比特按照一定的周期打孔，根据码率兼容原则依次发送给接收端；收端对已传的错误分组并不丢弃，而是与接收到的重传分组组合进行译码；其中重传数据并不是已传数据的简单复制，而是附加了冗余信息；

接收端每次都进行组合译码，将之前接收的所有比特组合形成更低码率的码字，从而可以获得更大的编码增益，达到递增冗余的目的；

每一次重传的冗余量是不同的，而且重传数据不能单独译码，通常只能与先前传的数据合并后才能被解码；   

HARQ-III型   

 HARQ-III型是完全递增冗余重传机制的改进；

对于每次发送的数据包采用互补删除方式，各个数据包既可以单独译码，也可以合成一个具有更大冗余信息的编码包进行合并译码；

另外根据重传的冗余版本不同，HARQ-III又可进一步分为两种：一种是只具有一个冗余版本的HARQ-III，各次重传冗余版本均与第一次传输相同，即重传分组的格式和内容与第一次传输的相同，接收端的解码器根据接收到的信噪比(SNR) 加权组合这些发送分组的拷贝，这样，可以获得时间分集增益；

另一种是具有多个冗余版本的HARQ-III，各次重传的冗余版本不相同，编码后的冗余比特的删除方式是经过精心设计的，使得删除的码字是互补等效的；

所以，合并后的码字能够覆盖FEC编码中的比特位，使译码信息变得更全面，更利于正确译码。

6.本发明新型多标准用于无线通讯网络中动态分配重传控制数据重传的方法同步和异步HARQ    

按照重传发生的时刻来区分，可以将HARQ可以分为同步和异步两类；

这也是目前在3G LTE中讨论比较多的话题之一；

同步HARQ是指一个HARQ进程的传输(重传)是发生在固定的时刻，由于接收端预先已知传输的发生时刻，因此不需要额外的信令开销来标示HARQ进程的序号，此时的HARQ进程的序号可以从子帧号获得；异步HARQ是指一个HARQ进程的传输可以发生在任何时刻，接收端预先不知道传输的发生时刻，因此HARQ进程的处理序号需要连同数据一起发送；          

由于同步HARQ的重传发生在固定时刻，在没有附加进程序号的同步HARQ在某一时刻只能支持一个HARQ进程；

实际上HARQ操作应该在一个时刻可以同时支持多个HARQ进程的发生，此时同步HARQ需要额外的信令开销来标示HARQ的进程序号，而异步HARQ本身可以支持传输多个进程；

另外，在同步HARQ方案中，发送端不能充分利用重传的所有时刻，例如为了支持优先级较高的HARQ进程，则必须中止预先分配给该时刻的进程，那么此时仍需要额外的信令信息。