團體標準RequirementsofHigh-performanceHybridAutomaticRepeatRequestTechnology2025-02-07發布2025-02- 1 2 2 2 35低軌衛星高性能混合自動重傳技術總體 3 3 4 5 5 5 6 13 13 13 13 13 14 141本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定多普勒頻移補償技術、信道估計與補償技術、擁塞控制技術和分層本文件的某些內容可能涉及專利。本標準的發布機構不承擔識別專利大學、北京航空航天大學、中國電力科學研究院有限公司、北京物聯網智能技2低軌衛星高性能混合自動重傳技術要求3GPPTS38.101-1.NR;用戶設備(UE)無線發送和接收.第1部分：范圍1獨立組網（NR;User3GPPTR38.811.支持非地面網絡的新型無線電（NR）研究(Studyonnewradiotosupport3GPPTS38.212.NR;多路復用和信道編碼（NR;Multiple指運行軌道高度在200至2000千米之間的衛星，通常用于3接收方的確認信息時，發送方會重新發送該數據包的4縮略語ACK：確認字符（AcknowledgemenARQ：自動重傳請求（AutomaticRepeatRequest）CRC：循環冗余校驗（CyclicRedundancyDMRS：解調參考信號（DemodulationReferenceSiFEC：前向糾錯（ForwardErrorCorrectHARQ：混合自動重傳（HybridAutomaticRepeatRequeLDPC：低密度奇偶校驗碼（LowDensityParityCheckMIMO：多入多出(Multiple-InputMultiple-Output)NACK：否定應答（NegativeAcknowledgement）OFDM：正交頻分復用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiQAM：正交振幅調制（QuadratureAmplitudeModuQPSK：正交相移鍵控（QuadraturePhaseShift5GNTN：5G非地面網絡（5GNonTerres5低軌衛星高性能混合自動重傳技術總體架構與流程4域，衛星與地面接收端之間通過一條鏈路傳輸數據；右側區域B為多鏈路通信區域，衛星的數據可以通低軌衛星高性能混合自動重傳技術由緩解擁塞的調度控制、信道編碼多普勒頻移補償、OFMD解調、信道估計與補償、解調、信道譯碼和分層重傳等a)緩解擁塞的調度控制：監測網絡狀態，當網絡出現擁行進程數（單通信鏈路情況下）或更換通信鏈路（多通g)信道估計與補償：將OFDM解調后的信號根據信道估計結果進行預處理,根據信道j)分層重傳：根據數據包優先級分層結果進行重傳，優先重傳重要的數據包，在多通信鏈路傳輸中，由于通信鏈路的質量不同，優先選擇丟包率低的通信鏈路進行重要數據包的重5.3數據處理流程a)數據包生成與初始傳輸：數據包在發送端被生成，進程對數據包進行選擇，數據包b)鏈路傳輸：若存在多條鏈路，優先選擇通信質量好的鏈路進行傳輸，若鏈路存在擁塞則切換通信質量次好且無擁塞的鏈路進行傳輸。若僅失敗或超時，生成NACKACK/NACKd)重傳與調度：根據接收端的反饋，發送端決定是否進行數據包的重傳，重傳數據包根據重傳版本號經過重新編碼后再次發送，數據重傳考慮緩解擁塞的調度控制和分層重傳，根據首次HARQ技術在低軌衛星通信中在低軌衛星中的實現包括以下內容：b)HARQ進程管理：支持多達16個并行進程的傳輸，每個進程獨立管理傳輸塊的發送和重傳過程，進程號動態分配，確保不同數據c)HARQ重傳策略：采用增量冗余策略，即在初次傳輸失敗后，發送冗余版本的數據6重傳初始數據。接收端結合初始傳輸的數據和冗余版本進行解碼，提高解碼成d)HARQ緩沖管理：接收端對未成功解碼的數據進行緩沖存儲，等待后續的冗余數e)多普勒頻移補償：補償由于衛星與地面接收站相對運動而產生的多普勒頻移，便于后續數據f)信道補償：接收端根據信道估計的結果對信號進行均衡補償，從而得到更加接近原始信號的g)緩解擁塞的調度控制：對網絡的擁塞情況進行實時檢測，在單鏈路情況下若網絡發生擁塞，采用乘性減量的方法減小發送速率，直至網絡擁塞緩解，隨后采用加性增量的方式緩慢增大發送速率，直至發送速率與傳輸網絡匹配。在多鏈路情況下，若一h)分層重傳：分層重傳包括數據包分層和鏈路分層兩個方面。一方面，數據包依據其重要程度劃分了不同的層次確定傳輸/重傳的優先級；另一方面，若含有多條通信鏈路據其通信質量劃分為不同層級，數據將優先通過質量好的鏈路進行依據3GPPTS38.212碼合的編碼基圖，例如，編碼基圖或BG#2，并進行碼7采用歸一化最小和譯碼（Normalizedmin-sum調制與解調技術通過對LDPC編碼數據進行QAM調制、OFDM調制及其對應解調過程，能夠在保證數據OFDM技術將已調信號分散到多個正交子載波上進行傳輸，將經過16QAM調制與OFDM調制結合，可以OFDM資源網格矩陣，這個矩陣用于組織和表示從接收信號中解調出來的16QAM調制信號根據振幅和相位的不同將四位比特映射為一個復值調星座圖，在接收端通過星座圖來實時顯示信號的解調情況。接收端解調前接收信號的實時星座圖如圖48根據公式（2）估算因衛星運動引起的多普勒頻率偏移fdsat，考慮衛星速度vsat、仰角αmodel、高度h以及光速c、地球半徑R、載波頻率fc等參數，確保補償的準確所示，式中outwave為校正后的波形，inwave為outwave=inwave?ej?2π?(?fdsat)?t1(3)9通過對接收到的信號進行處理，估計出5G根據5GNTNTDL信道（本節后文中簡稱為“信道”）估計的結果設計預編碼與預編碼權重矩陣相乘實現，發送端根據預編碼矩陣對a)預編碼的去除：計算新的預編碼矩陣之前，從層網格的信道估計中去除預編碼，以恢復天線b)預編碼的動態調整：為了在不同時隙內保持最優的傳輸性能，預編碼權重需要動態調整，根以信號到達第一根接收天線的某次信道估計為例，它624個子載波。根據5GNR的規定，當載波頻率為15kHz，循環前綴類型為常規時，OFDM符號圖中的兩個點P1（1，2，0.91149）、P2（1,187,0.175624）分別為2與187時，信道估計的增益分別為0.91149與0.175624，該數值說明了這兩個點的信號均存在損有利于對信號進行16QAM解調等后續處理，從而恢復出發送端6.2.5.2針對單一鏈路緩解擁塞的調度控制策b)基于優先級和輪轉的調度：根據數據包的重要性和緊急程度對數據包進行優先級排序，將其重要程度分為多個層次（分層結果與6.2.6.2節相同）。相同層級的數據包進據其所在優先級數據包的不同業務類型劃分到多個隊列中，隊列內部傳輸順序遵循數據包先來先服務原則。不同優先級間采用優先級調度策略，不同的隊列之間高優先級數據包所處的隊列優先執行傳輸任務，上一優先級數據包傳輸完畢后再選擇執行下一優先級數據包所處隊量調整，將當前發送速率乘以0.5，即并行HARQ率，減少注入網絡中的流量，緩解鏈路壓力。如果進程數減少后，若仍出現擁塞，則繼續將并行HARQ進程數減少至當前的一半，以此類推按照乘性減量策略進行d)逐步恢復機制：在網絡擁塞解除后，逐步增大發送速率。采用加性增量方法，每次增加一個可將進程數將成倍增加；當HARQ進程數大于等于5時，可將進程數少量線性增加，如，每次HARQ進程數。當網絡恢復后，逐步恢復HARQ進b.數據包分層，按照優先級調度策略逐層調度數據包的發送；c.同層級數據包按照業務類型劃分到不同隊列g.對發送速率進行乘性減量調整，即并行HARQ進程數=并行HARQ進程數*h.endwhile；j.if傳輸速率未達到網絡的最大值（處于恢復狀態）thenl.elseif傳輸速率達n.endifo.endif6.2.5.3針對多通信鏈路的擁塞控制策a)初始鏈路的選擇：在多鏈路傳輸環境中，初始狀態下選擇丟包率最小的鏈路作為數據傳輸的丟包率最小的鏈路傳輸數據。具體多通信鏈路的擁塞控制過程的描述如算法2所示。多鏈路擁塞控制過b.實時監控每條鏈路的網絡狀態進行擁塞和丟包率的檢測；f.endif；數據包根據實際情況按重要性分為多層。本文件中，數據包被分為4層。重傳時，重要數據包優先（5）Nloss——丟失數據包的數量；Ntotal——發送端發送數據包的總數量。d)重傳完畢后，選擇該鏈路傳輸（N，N+M]的數據包，對（N，N+M]的數據包進行首e)通過該鏈路重傳（N，N+M]的丟失6.2.6.6針對多接收端和多通信鏈路的b.發送端確定需要重傳的數據包數目l，并依據重要性高低c.根據丟包率的高低，對通信鏈路的通信質量進行分層排序，選擇質量較好的鏈路依次對數f.endfor；g.計算不同通信鏈路中接收端的丟包率，每隔一定的頻率更新通信鏈路的類別，確定下Windows系統。本文件中的通用參數設置如下，可根據實際情況a)載波頻率：2GHz；本文件中的信道參數設置如下，可根據實際情況a)衛星通信類型：TDL；a)單鏈路：單鏈路的傳輸中，信噪比在傳輸的過程中存在實時變化，本文件設置單鏈路信噪比信噪比的具體變化范圍可參考7.6.1小節的仿真過程得出符合要求的信噪比噪比固定不變時，要滿足丟包率小于10%的技術指標信噪比宜大于8dB。b)多鏈路：多鏈路的傳輸中，每條鏈路具有不同的信噪比，