NR HARQ概述

Posted 2022-12-15 modem协议笔记

HARQ是MAC层的快速重传机制，5G部分HARQ相关内容分布在38.331,38.321,38.213,38.214,38.212,38.211等spec中，这篇仅仅针对NR HARQ 进行简单的概括梳理。

NR中上下行HARQ均为异步HARQ；NR中每个HARQ反馈信息可以针对一个上/下行 TB块，也可以针对code Block Group码块组，即当一个TB块分为多个CBG码块组传输时，每个HARQ反馈bit信息对应一个CBG码块组。

在没有上下行空分复用时，一次调度传输一个TB块，一个HARQ进程对应一个TB块，在开启上下行空分复用时，一次调度传输多个TB块（最多2个），一个HARQ进程对应1或者2个TB块。

RRC层，PDSCH 通过PDSCH-ServingCellConfig 中的IE nrofHARQ-ProcessesForPDSCH 配置HARQ进程的数量，UE最多支持16个（每个服务小区），在不配置的情况下，默认为8个。当有配置codeBlockGroupTranmission时，意味着要进行基于CBG的传输，此时通过maxCodeBlockGroupsPerTransportBlock指示每个TB支持的CBG 数量。PUSCH没有参数配置支持的HARQ 个数，但是根据38.214 6.1 章节，UL默认支持16个HARQ(每个服务小区)， 其他内容同样有codeBlockGroupTranmission，指示UE是否要进行基于CBG进行传输，maxCodeBlockGroupsPerTransportBlock指示每个TB支持的CBG 数量。

如上MAC层的结构示意图，HARQ会从Downlink Shared Channel(s) (DL-SCH) 或者Uplink Shared Channel(s)(UL-SCH)接收data。

下图是DL L2 HARQ 单CC 和CA场景的示意图

 

NR HARQ 下行

HARQ进程的处理总体流程在38321中描述，主要包括：对接收到的TB块进行新传块，还是重传块的判定；对于新传块进行解码；如果是NACK的重传块，软信息合并解码；解码没成功时，写入HARQ的缓冲区；解码成功时， MAC PDU发送给上层，指示物理层发送ACK 信息，解码失败时，指示物理层发送NACK 信息 等操作。

先看下新传和重传是如何判定的，这个对应实际看懂log也很关键。

HARQ 进程根据DCI 中的New data indicator(NDI)指示来判定接收的TB块是新传块还是重传块：

1 相同HARQ id ，相比于前一个TB，新的TB NDI 反转

2 broadcast 过程，RRC 根据SI 调度indicated 这是第一次接收的 TB

3 之前没有这个TB 的NDI，是第一次收到这个TB 的传输

则认为这是个新传 ，否则认为是重传。

 

HARQ Entity

 

在进行上下行传输时，在MAC层，每个小区有一个HARQ 实体，上下行独立。每个HARQ实体包含多个并行的HARQ进程。每个HARQ进程都有对应的HARQ id，HARQ 实体会将从DL-SCH上收到的HARQ 信息和相关的TB传递给HARQ进程。在没有上下行空分复用时，一次调度传输一个TB块，一个HARQ进程对应一个TB块，在开启上下行空分复用时，一次调度传输多个TB块（最多2个），一个HARQ进程对应1或者2个TB块。

如开头所述PDSCH 通过PDSCH-ServingCellConfig 中的IE nrofHARQ-ProcessesForPDSCH 配置HARQ进程的数量，UE最多支持16个（每个服务小区），在不配置的情况下，默认为8个。 对于系统消息 会有专用的广播HARQ 进程处理。

UE收到下行调度时（即有需要接收的TB块），UE MAC层的HARQ实体，把接收的TB块分配给对应的HARQ进程来处理；

在下行PDSCH信道配置了重复发送时，即pdsch-AggregationFactor>1时重复发送的PDSCH也称为一个Bundle,HARQ实体使用一个HARQ进程处理Bundle；一个bundle对应pdsch-AggregationFactor次HARQ 重传。

HARQ process

如果是新传块，直接对接收数据解码；如果是重传块，并且是以前解码失败的（NACK 块的重传），HARQ进程指示物理层和以前HARQ 缓冲区的数据合并解码。通常情况下，基站下发重传块的RV版本不同，UE合并解码会有IR（冗余增量）增益。

如果是重传块，之前并没有解码过的（例如UE漏检了下行调度的DCI），接收数据放入HARQ 缓冲区直接解码；第一次解码成功的块，MAC PDU 发送上层。如果是之前就解码成功的块（例如下行重复发送多次时，已经解码成功），不需要再发送上层。

HARQ 进程根据解码结果，指示物理层发送ACK或者NACK 指示，以下情况下，不发送ACK 或NACK：

  1 下行接收到TB是关联Temp C-RNTI(例如MSG4)，当时竞争冲突解决没有成功；

  2 下行接收到TB是关联MSGB-RNTI，随机接入过程还没有成功；

  3 广播HARQ进程；

  4 上行TA 定时器停止或超时，即UE出于上行失步状态时。

其他情况下，HARQ进程需要指示物理层发送ACK 或者NACK信息。

MAC entity对C-RNTI下行调度的NDI进行判定时，不考虑Temp C-RNTI下行调度的NDI状态。

一般基站调度的重传TB和初传TB的大小是相同的，如果UE收到的重传块和初传块TB块大小不同时，处理方式由UE的实现自行决定。

 

UL L2 HARQ 单CC 和CA场景的示意图

 

HARQ Entity

上行数据传输时，每个服务小区（包括SUL的情况）对应一个HARQ实体；上行每个HARQ进程仅支持一个TB块，每个小区最多支持16HARQ 进程。上行方向是UE发送PUSCH（UL-SCH）后，根据下一个DCI 0-0或0_1/0_2调度中的NDI 字段判定下一个是新传还是重传（相同的HARQ进程ID）；

对于RAR中的UL Grant调度的资源和MSGA过程，也有HARQ进程，其HARQ进程ID固定为0。 

上行HARQ实体和进程的处理逻辑，总体上和下行相似，但有一些细节有差别，例如MSG3的处理，波束失败恢复后的调度，UE没有获取到可发送的MAC PDU等内容。具体可以看38321中的5.4.2.1和5.4.2.2章节。

上行PUSCH也可以配置重复发送，REPETITION_NUMBER的确定方式分别在NR PUSCH (一)和NR PUSCH (二)中有介绍。当REPETITION_NUMBER>1时，bundle内的传输包括第一次传输和 REPETITION_NUMBER-1次重传。在上行动态调度或configured uplink grant情况下，同一个HARQ进程关联重复发送的bundle,并在bundle内，无需HARQ反馈时，直接重复发送。

RV规定也在NR PUSCH(一)和NR PUSCH (二)中有介绍，不再赘述。

NR PUCCH(四) UL data operation和NR PDSCH(六) DL data operation是有关实网中HARQ相关的流程，感兴趣可以看下。