第41卷　第1期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41　No.12023年1月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Jan.2023
文章编号
:1671⁃5896(2023)01⁃0018⁃05B⁃TrunC 专网降低切换命令传输误码率方案
收稿日期:2020⁃09⁃09
基金项目：河北省省级科技计划基金资助项目(19050410Z)
作者简介：孙发帅(1991  )，男，河北邢台人，河北远东通信系统工程有限公司工程师，主要从事轨道交通无线通信系统研究,(Tel)86⁃156****8819(E⁃mail)791640598@qq㊂
孙发帅，李丹丽，张　义
(河北远东通信系统工程有限公司产品与解决方案中心，石家庄050200)
摘要：针对传统资源调度算法不能适应切换场景空口信号质量急速下降而导致的切换命令重传问题，提出了一种对切换场景优化的应用于B⁃TrunC 专网的降低切换命令误码率的新型传输方案㊂该方案在PDCP(Pa
cket Data Convergence Protoco1)模块自动识别下发给终端的切换命令，通过设计区别于普通信令和数据传输的调度机制，采用指定的低阶调制方式和编码速率传输切换命令，降低切换命令传输误码率㊂切换场景下的仿真结果
表明，所提出的方案可有效降低切换命令的重传和失败概率，显著提升B⁃TrunC 专网系统的切换时延性能㊂
关键词:B⁃TrunC 专网；切换命令；识别；重传
中图分类号:TN929.52文献标志码:A Scheme of Reducing Re⁃Transmission Probability of Handover Command in Broadband Trunking Communication
SUN Fashuai,LI Danli,ZHANG Yi
(Product and Solution Center,Hebei Far East Communication System Engineering Company Limited,Shijiazhuang 050200,China)Abstract :In order to solve the problem that the existing scheduling algorithm can not adapt to the high re⁃transmission probability caused by the rapid decline of the air port signal quality in the handover scenario,a new handover command transmission scheme optimized for the handover scenario applied to the B⁃TrunC is proposed to reduce the bit error rate of handover c
ommand.In the new transmission scheme,the PDCP (Packet Data Convergence Protoco1)module identifies the handover command sent to the terminal,and distinguishes the handover command from the ordinary signaling and data transmission processing,using the specified low⁃key mode and coding rate transmission.The simulation results of switching scene show that the new transmission
scheme can effectively reduce the re⁃transmission and failure probability of handover command,and significantly improve the handover delay performance of B⁃TrunC.Key words :B⁃TrunC;handover command;distinguish;retransmission 0　引　言宽带集通信(B⁃TrunC:Broadband Trunking Communication)是由宽带集(B⁃TrunC)产业联盟组织制定的基于TD⁃LTE(Time Division⁃Synchronous Code Division Multiple Access Long Term Evolution)的 LTE 数字传输+集语音通信”专网宽带集系统标准㊂B⁃TrunC Release1在保证兼容LTE 数据业务的基础上，增强了语音集基本业务和补充业务，以及多媒体集调度等宽带集业务功能，具有灵活带宽㊁高频谱效率㊁低时延㊁高可靠性的特征㊂
为充分利用和分配物理层的资源，通信网络中有个管理空口资源的功能模块调度模块[1]㊂调度
模块在的MAC(Media Access Control)层，是的核心模块，它使用调度算法决定用户调度的优先级㊁使用的时频资源㊁采用的调制编码方案以及传输模式等㊂要发送到终端的信令和数据都需要通过调度模块分配空口资源，确定传输方式[2]㊂移动通信中的切换是指终端与之间进行信息传输时，从
原用信道上转移到一个更适合的信道上进行信息传输的过程[3]㊂原判断终端满足切换条件，就会停止终端的数据业务处理，然后通知目的进行切换资源准备㊂目的做好准备后，会生成包含接入信息的信令发送给原[4]㊂原将这条信令发送给终端后，终端使用信令中的信息去目的进行注册，这条信令就是切换命令[5]㊂如果终端未收到切换命令就会一直停留在原，但此时的数据业务处于停滞状态，会增大时延，严重影响用户的体验㊂切换命令能否及时正确发送到终端对切换性能至关重要[6]㊂终端接收信号质量在切换过程中是不断变化的，这种变化会影响下行数据的接收可靠性㊂通常情况下，终端接收信号质量在切换点最差[7]，而切换命令是终端在切换前必须接收到的最后一条信令消息㊂因此，切换命令重传或传输失败的概率比非切换点的信令和数据大很多㊂存在HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)和RLC(Radio Link Control)重传两重机制保障切换命令准确送达[8]㊂但每次重传都会拉长切换时延，降低切换时延性能㊂在研究传统的切换命令传输模式后，为提高切换命令传输成功率，笔者提出了一种锁定切换命令调制方式和编码速率的新型传输方案㊂
1　传统传输方案
1.1　数据传输机制信令数据在到达RLC 层时，会驻留在RLC AM(Ack Mode)实体中并通知MAC 层调度模块有信令数据待传输[9]㊂调度模块把信令数据所对应的的终端加入到调度队列[10]，使用QCI (QoS Class Identifier)㊁缓存数据量(RLC 实体通告)㊁信道质量指示，终端上报(CQI:Channel Quality Indicator)等图1　信令传输方案Fig.1　Signaling transmission scheme 信息为调度队列中的终端分配空
口资源，生成调度
结果，其中包含生成数据传输块使用的传输格式和
所需数据量[11]㊂调度模块将发送数据量通知复用模块后，其会向RLC 实体索取所需的数据生成数据传
输块㊂最后数据块会被输送到PHY(Physical Layer)
层，经处理通过天线发射[12]㊂信令传输简化过程如图1所示㊂1.2　数据重传机制
在复用模块运行时,RLC 实体会为信令数据分配RLC SN 号并留存数据信息,RLC 重传备用㊂之后，复用模块会把数据传送到HARQ 模块,HARQ 模块会生成MAC 头信息，同样会留存一份数据,HARQ
重传备用㊂如果信道条件足够好，信令数据一次发送成功，然后会相继收到正确HARQ 反馈和RLC 反馈㊂RCL 实体和HARQ 实体会释放留存的信令数据信息，信令数据传输成功㊂如果信号条件比较差，就会发生重传甚至传输失败[13]㊂MAC 层会首先接收到错误的HARQ 反馈，触发HARQ 重传㊂如果HARQ 重传连续发生并达到最大次数或RLC 实体接收到错误的反馈，就会触发RLC 重传㊂RLC 重传时，信令会重复
一遍调度复用过程㊂如果RLC 重传也达到最大次数，就会触发重建，让终端重新入网[14]㊂
1.3　传统方案分析在大部分情况下，双重的重传机制可以保障信令数据正确传送到终端，但传输时延会随着重传次数成倍增加㊂正常传输，信令数据从传送到终端的传输时延为15ms 左右，每次HARQ 重传，传输时延增加15ms；每次RLC 重传，传输时延增加60ms(根据参数设置不同有所区别)㊂切换的基础时延是
100ms 左右，大部分认证测试标准都限制环回时延在300ms 以内㊂即留给重传的时延冗余只有200ms，而切换点正是重传最容易发生的位置[15]㊂9
1第1期孙发帅，等:B⁃TrunC 专网降低切换命令传输误码率方案
2　改进方案由上面分析可知，降低切换时延的重点是尽量避免切换命令发生重传㊂为此，笔者提出了在
trunc函数怎么样
PDCP
图2　切换信令传输方案
Fig.2　Transfer scheme of handover (Packet Date Convergence Profocol)层自动识别出切换命令，然后指示MAC 层使用指定的低调制方式和编
码速率传输的方案㊂新方案的优势是通过使用低调制
方式和编码速率减小切换命令重传概率，避免因为切
换命令重传导致切换时延增大㊂改进后的传输方案如
图2所示㊂
新传输方案改动主要由两部分组成：切换命令识
别和信道质量信息更新㊂MAC 层主要负责空口无线
资源分配，不参与终端状态变化，因此不能在MAC 层识别切换命令㊂PDCP 层对终端切换过程参与较多，可以完成识别切换命令功能[12]㊂
2.1　方案实现终端上报测量报告并触发切换后,PDCP 会把终端对应实体设置为切换状态㊂RRC(Radio Resource Control)发送给终端的信令数据到达后,PDCP 通过检测终端对应实体的状态判断信令数据类型，如果终端处在切换状态，则该信令就是切换命令㊂PDCP 在检测到切换命令后，会设置终端对应切换命令标志位㊂MAC 层调度模块在为终端分配空口资源前会检测对应切换命令标志位，如果检测到切换命令发送，就使用指定的信道参数刷新终端对应
信道质量信息，达到使用低调制方式和编码速率传输切换命令目的㊂2.2　方案分析
与传统传输方案相比，新方案通过使用低调制和编码速率传输切换命令的方式降低切换命令重传的概率，进而避免切换时延被切换命令重传拉长㊂新方案可以使切换时延稳定在较低的水平，提高切
换性能㊂同样大小数据使用低调制方式和编码速率传输会占用更多的空口资源㊂从业务数据和信令数据两方面分析新方案对空口资源使用效率的影响：对业务数据，终端处在切换状态，业务数据传输中断，新方案不会干扰业务数据传输；对信令数据，新方案传输同样的数据需要更多的空口资源，考虑到切换命令数据量很小，信令数据的空口资源使用变化也很小㊂综上所述，新方案不会对空口资源使用效率产生明显影响㊂3　仿真分析切换命令重传会拉长数据传输中断时间，增大切换时延，而且重传次数和切换时延成正比㊂笔者的仿真方案是通过记录切换时延证明新传输方案对切换性能有提升，并对传输方案进行改进，降低切换点
出现时延尖峰的概率，提升切换性能㊂新方案仿真实验如下㊂
3.1　仿真环境仿真使用本单位自研B⁃TrunC 专网系统，系统通过了B⁃TrunC 联盟测试认证㊂使用可编程衰减器模拟切换信号条件，使终端在两个之间进行切换㊂测试业务选用时延业务，观察一段时间内传输时延㊂终端为通过B⁃TrunC 联盟测试认证的专网终端㊂其他测试参数如表1所示[16]㊂
表1　B⁃TrunC 系统仿真参数Tab.1　Simulation parameters of B⁃TrunC system 系统类型
子帧配置特殊子帧系统带宽/MHz 中心载频/GHz 功率/dBm TDD 075  1.79530
信号强度/dB 用户数切换类型切换间隔/s 业务类型数据量/kB㊃s -1
80~951同频切换15时延业务40002吉林大学学报(信息科学版)第41卷
3.2　仿真结果及分析按照表1参数对传统传输方案和改进的传输方案进行仿真，得到结果如图3和图4所示㊂笔者仿真通过环回时延展示两种传输方案的性能㊂两种方案的仿真时间都是30min，为便于观察，截取前10min 结果㊂切换时间间隔是15s,10min 共切换40次
㊂
      图3　传统传输方案仿真结果        图4　新型传输方案仿真结果    Fig.3　Simulation results of traditional    　Fig.4　Simulation results of new          transmission scheme           
transmission scheme 按照表1参数对传统传输方案和改进的传输方案进行1000次切换长跑仿真，切换间隔15s，共耗时250min㊂测试结果如表2所示㊂
表2　1000次切换测试结果
　传输中断㊂体现在图3中就是一个个的时延尖峰㊂图3中非突起的的部分，高度大约是40ms，这说明
非切换点的环回时延是40ms 左右㊂非切换点传输时延加上切换过程数据传输中断时延为100ms 左右，这就是正常情况下的切换时延㊂
从图3中可看到，超过300ms 的切换时延共3次，超过150ms 的时延有7次㊂这说明在切换点，因为重传拉长环回时延的现象并不少见㊂图4是新型传输方案的时延仿真结果㊂从图4中可看出，没有切换点超过300ms，超过150ms 的时间点为1次，此外，其他切换点的时延表现也明显好于传统传输方案㊂图4给出的仿真结果显著优于图3，表2长跑测试结果也支持这一结论，证明新型传输方案通过识别出切换命令并使用特定的低编码和调制的传输方式可有效降低切换命令的重传概率，避免切换时延因为重传变长，使系统的切换时延稳定的维持在较低的水平㊂通过对比两种传输方案的的仿真结果，可以说明新型传输方案切换性能优于传统传输方案㊂
4　结　语笔者提出了一种应用于B⁃TrunC 专网的降低切换命令传输误码率的新型传输方案㊂该方案在PDCP 模块识别出发送给终端的切换命令，把切换命令进行区别于普通信令和数据的传输处理，使用指定的低调制方式和编码速率传输㊂通过对两种传输方案仿真得到的时延结果分析可得出结论，新型的切换命令传输方案有效降低切换命令传输的误码率，提升的切换性能㊂在以后的研究中可考虑引入更多的智能传输方案，使可以更好适应各种状况㊂
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(责任编辑：刘东亮)

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