低轨卫星通信网络中HARQ技术研究

doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2022047

天地一体化信息网络 ›› 2022, Vol. 3 ›› Issue (4): 92-100.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2022047

所属专题：面向星地融合的信息传输技术

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低轨卫星通信网络中HARQ技术研究

张闰馨¹, 张顺¹, 马建鹏¹, 张景², 吴云飞²

¹ 西安电子科技大学，陕西西安 710071
² 中国电子科学研究院，北京 100041

修回日期:2022-09-26 出版日期:2022-12-20 发布日期:2022-12-01
作者简介:张闰馨（2001-），女，西安电子科技大学硕士生，主要研究方向为空间信息网络、物联网等
张顺（1985-），男，博士，西安电子科技大学教授，博士生导师，主要研究方向为毫米波大规模MIMO智能组网、空间信息网络、新一代短距无线通信、智能超表面辅助组网技术以及无线组网验证平台等
马建鹏（1990-），男，博士，西安电子科技大学副教授，主要研究方向为毫米波大规模MIMO网络、空间信息网络、下一代无线局域网、特种通信网络的物理层和链路层理论与工程应用等
张景（1974-），男，中国电子科学研究院研究员级高级工程师，主要研究方向为基于5G移动通信技术体制的卫星无线接入网技术、基于4G/5G技术体制的时敏专网、移动边缘计算技术在行业专用中的应用等
吴云飞（1992-），男，中国电子科学研究院工程师，主要研究方向为天基边缘计算技术、星地融合网络接入技术、卫星物联网传输技术等
基金资助:
国家重点研发计划资助项目(2021YFB2900502);中央高校基本科研业务费(XJS220107)

Research on HARQ Technology in Low-Orbit Satellite Communication Network

Runxin ZHANG¹, Shun ZHANG¹, Jianpeng MA¹, Jing ZHANG², Yunfei WU²

¹ Xidian University, Xi’an 710071, China
² China Academic of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China

Revised:2022-09-26 Online:2022-12-20 Published:2022-12-01
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2021YFB2900502);Fundamental Research Funds for the Central Universities(XJS220107)

摘要/Abstract

摘要：

探讨如何将HARQ技术进行进一步拓展，使之适用于低轨卫星通信网络。首先对传统的HARQ技术进行阐述；然后在此基础上，分别对基于低密度奇偶校验码的HARQ方案和基于信息组校验码的HARQ方案进行研究，并通过仿真分析方案的性能；最后针对HARQ重传机制中的重传单元分析合适的反馈方案，为低轨卫星通信网络中的HARQ技术研究提供一定的参考。

关键词: 低轨卫星, HARQ, LDPC, BCC

Abstract:

How to extend the HARQ technique to made it suitabled for LEO satellite communication network was explored.First the traditional HARQ technology was expounded.Based on this, the HARQ scheme based on low density parity check code (LDPC) and the HARQ scheme based on message group check code (BCC) were studied respectively, the performance of the schemes was analyzed through simulation.Finally, suitable feedback schemes were analyzed for the retransmission units in the HARQ retransmission mechanism, which provided some reference for the research of HARQ technology in LEO satellite communication networks.

Key words: low-orbit satellite network, HARQ, LDPC, BCC

中图分类号:

TN393

张闰馨, 张顺, 马建鹏, 张景, 吴云飞. 低轨卫星通信网络中HARQ技术研究[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 92-100.

Runxin ZHANG, Shun ZHANG, Jianpeng MA, Jing ZHANG, Yunfei WU. Research on HARQ Technology in Low-Orbit Satellite Communication Network[J]. Space-Integrated-Ground Information Networks, 2022, 3(4): 92-100.

图/表 12

图1

图2

表1

表2

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参考文献 18

[1]	GIORDANI M , ZORZI M . Satellite communication at millimeter waves:a key enabler of the 6G era[C]// Proceedings of 2020 International Conference on Computing,Networking and Communications (ICNC). Piscataway:IEEE Press, 2020: 383-388.
[2]	徐峰 . 卫星通信的重要[J]. 无线互联科技, 2014(2): 40-42.
	XU F . Importance of satellite communication[J]. Wireless Internet Technology, 2014(2): 40-42.
[3]	徐小玲, 崔维嘉, 王大鸣 ,等. 适用于GEO卫星通信的单层重传机制[J]. 信息工程大学学报, 2016,17(3): 261-265.
	XU X L , CUI W J , WANG D M ,et al. Single layer HARQ for mobile GEO satellite communication system[J]. Journal of Information Engineering University, 2016,17(3): 261-265.
[4]	张忠超, 吴久银, 张强龙 . 卫星通信系统中应用HARQ的性能分析[J]. 无线通信技术, 2010,19(4): 25-30.
	ZHANG Z C , WU J Y , ZHANG Q L . Analyze the performance of HARQ in satellite communication system[J]. Wireless Communication Technology, 2010,19(4): 25-30.
[5]	余英 . 太阳活动对卫星通信的影响[J]. 广播与电视技术, 2000,27(12): 120-124.
	YU Y . Influence of solar activity on satellite communication[J]. Radio＆ Tv Broadcast Engineering, 2000,27(12): 120-124.
[6]	WELLING D T . The long-term effects of space weather on satellite operations[J]. Annales Geophysicae, 2010,28(6): 1361-1367.
[7]	LIN S , YU P . A hybrid ARQ scheme with parity retransmission for error control of satellite channels[J]. IEEE Transactions on Communications, 1982,30(7): 1701-1719.
[8]	PAPALEO M , NERI M , VANELLI-CORALLI A ,et al. Using LTE in 4G satellite communications:increasing time diversity through forced retransmission[C]// Proceedings of 2008 10th International Workshop on Signal Processing for Space Communications. Piscataway:IEEE Press, 2008: 1-4.
[9]	付晓, 胡江江 . 适用于卫星通信的HARQ使用方法:CN114389670A[P]. 2022-04-22.
	FU X , HU J J . HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) using method suitable for satellite communication:CN114389670A[P]. 2022-04-22.
[10]	周祖荣, 范丽辉 . 基于LTE的HARQ技术的研究[J]. 科技信息, 2010(36): 489-490.
	ZHOU Z R , FAN L H . Research on HARQ technology based on LTE[J]. Science ＆ Technology Information, 2010(36): 489-490.
[11]	KALLEL S . Analysis of a type II hybrid ARQ scheme with code combining[J]. IEEE Transactions on Communications, 1990,38(8): 1133-1137.
[12]	KALLEL S . Complementary punctured convolutional (CPC) codes and their applications[J]. IEEE Transactions on Communications, 1995,43(6): 2005-2009.
[13]	WANG Y G , YEDIDIA J S , DRAPER S C . Construction of highgirth QC-LDPC codes[C]// Proceedings of 2008 5th International Symposium on Turbo Codes and Related Topics. Piscataway:IEEE Press, 2008: 180-185.
[14]	华为云论坛. 5G NR QC-LDPC简介[EB]. 2021.
	Huawei Cloud Forum. Introduction of 5G NR QC-LDPC[EB]. 2021.
[15]	徐俊, 许进, 袁志锋 ,等. 一种LDPC码的有限长度循环缓存的速率匹配方法:CN101188428A[P]. 2008-05-28.
	XU J , XU J , YUAN Z F ,et al. Speed matching method of limited length circular buffer of LDPC code:CN101188428A[P]. 2008-05-28.
[16]	LIANG C Y , LI M R , LEE H C ,et al. Hardware-friendly LDPC decoding scheduling for 5G HARQ applications[C]// Proceedings of ICASSP 2019 - 2019 IEEE International Conference on Acoustics,Speech and Signal Processing. Piscataway:IEEE Press, 2019: 1418-1422.
[17]	LAWRENZ W . CAN system engineering:from theory to practical applications[M]. Heidelberg: Springer, 1997.
[18]	3GPP. Evolved universal terrestrial radio access:packet data convergence protocol specification:TS 36.213[S]. 2019.

编码参数	参数值
CRC多项式选择	'24A'
CRC比特数	24 bit
码块数	2个
每个码块的校验比特数	24 bit
每个码块的“NULL”填充数	244个
扩展因子	240
分段后每个码块的比特数	5 280 bit
LDPC编码后每个码块的比特数	15 840 bit

编码参数	参数值
CRC多项式选择	'24A'
CRC比特数	24 bit
码块数	1个
每个码块的校验比特数	0 bit
每个码块的“NULL”填充数	256个
扩展因子	240
分段后每个码块的比特数	5 280 bit
LDPC编码后每个码块的比特数	15 840 bit

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[1]	薛文浩, 潘恬, 卢诚承, 杨帆, 黄韬, 刘韵洁. 低轨卫星网络星间路由安全机制研究[J]. 天地一体化信息网络, 2023, 4(2): 13-23.
[2]	谢旭旭, 丁晓进, 洪涛, 张更新. 基于波束成形的低轨卫星物联网接入技术[J]. 天地一体化信息网络, 2023, 4(1): 59-65.
[3]	李泽浩, 马建鹏, 张顺, 魏肖, 张景. 基于LoRa的低轨道卫星物联网传输技术[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 2-11.
[4]	舒晴, 张校宁, 费泽松. 基于系统容量最大化的多星跳波束资源分配[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 12-21.
[5]	罗志勇, 辛宁, 孙韶辉. 面向星地融合网络的低轨卫星多波束成形技术[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 22-30.
[6]	陈剑, 张正谦, 马新生, 钞婷, 郭刚涛. 高低轨跟踪兼容的平板天线实现方法[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(4): 107-112.
[7]	郑爽, 张兴, 王文博. 低轨卫星通信网络路由技术综述[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(3): 97-105.
[8]	王海旺, 黄晨光, 邹诚, 邵丰伟, 常家超, 李国通. 低轨卫星通信系统波束成形算法[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(2): 3-11.
[9]	孙文宇, 张伟嘉, 王立民. 基于深度不确定性估计网络的低轨卫星互联网故障预测方法[J]. 天地一体化信息网络, 2022, 3(2): 89-97.
[10]	丁晓进, 洪涛, 刘锐, 彭文滔, 张更新. 低轨卫星物联网体系架构及关键技术研究[J]. 天地一体化信息网络, 2021, 2(4): 10-18.
[11]	刘昊东, 郑重, 王闻今, 尤力, 高西奇. 融合NB-IoT的低轨卫星物联网随机接入研究[J]. 天地一体化信息网络, 2021, 2(4): 34-42.
[12]	国晓博, 任智源, 程文驰, 纪哲. 低轨卫星网络中业务图驱动的星间协作计算方案[J]. 天地一体化信息网络, 2021, 2(2): 35-44.