LTE-TDD HARQ-上下行HARQ的特点

Posted 2020-08-22 阿米尔C

前面几篇HARQ博文已经介绍了时序相关的内容，本篇再总结下HARQ的特点。在LTE中，上下行HARQ具备以下几个特点：

（1）遵循N个进程的并发停等（N-process Stop-And-Wait）。无论是上行HARQ还是下行HARQ，都是N个HARQ进程同时运行。N的取值取决于当前的上下行子帧配置，如图1所示。如果当前是子帧配置1，那么对于上行HARQ，N=4，而对于下行HARQ，N=7。N值的具体推算过程，参考《LTE-TDD HARQ（2）-计算HARQ最大并行个数》。

（图1 不同上下行子帧配置下HARQ进程个数）

（2）支持传输块的新传和重传。这里需要注意，并不是说反馈ACK就一定对应着新传，反馈NACK就一定对应着重传。对于下行HARQ，可以这么理解，如果eNB收到UE的NACK则执行重传，收到ACK则执行新传。但对于上行HARQ，如果UE收到eNB的ACK或NACK，并不能说明UE下次就可以执行新传或重传，还需要看DCI0里的NDI参数，以NDI是否翻转作为是否执行新传或重传的依据：如果UE在该时刻没有收到DCI0，那么如果PHICH携带的是NACK，则执行上行重传，如果是ACK，则需要继续等待后续的DCI0，查看其中的NDI参数，来决定接下来的操作，如下文的图4所示，后文还会提到这点。

（3）特别的，下行HARQ具有以下特点：

 

（3A）执行异步自适应HARQ。 所谓的“异步”是从时间角度来衡量的，是指重传和新传的时间间隔并不固定，而由网侧的实现来决定。如图2所示，上下行子帧配置1的时候，新传在1号子帧下发，eNB在7号子帧收到了UE的NACK，那么eNB有可能在下一个系统帧的1号子帧重传，也有可能在4号或者5号等其它子帧中重传。对于UE来说，无法提前预知eNB是在1号、4号、5号还是其它的子帧中重传，只能通过盲检测DCI来判断，这就叫“异步”。 （图2） 所谓的“自适应”是从资源或者频率的角度来衡量的，是指重传过程使用的RB资源位置可以与新传时使用的位置不同。如图3所示，新传使用的RB位置是RB0~RB9共10个RB，那么重传可以使用RB5~RB14，或者RB20~RB29这10个RB。需要注意的是，RB个数和MCS必须保证相同，因为只有RB和MCS相同了，调度的TB_size才会相同，下行HARQ才能完成冗余版本的合并。有的厂家在实现的时候，由于某些原因，会通过同时变换RB和MCS值的方式，来达到前后两次TB_size相同的目的，也是一种选择。 （图3） （3B）支持在PUCCH或PUSCH信道中发送下行新传或重传的ACK/NACK应答。两种信道反馈ACK/NACK，实现更灵活。    （3C）在PDCCH（DCI）中指示下行新传或重传的HARQ-ID进程号。因为下行执行的是异步的HARQ过程，同一个HARQ进程的新传和重传的时间间隔并不固定，UE在某个子帧接收到的HARQ数据，无法从时间关系上确定是哪个HARQ进程，只能通过DCI告诉UE，当前的PDSCH数据属于哪一个HARQ进程。 （3D）重传总是通过PDCCH（DCI）调度。通过DCI中的NDI是否发生了翻转来判断当前HARQ是否是重传，如果翻转了表示是新传，如果没有发生翻转，则表示是重传。

（4）相应的，对于上行HARQ具有以下特点：

 

（4A）执行同步HARQ。 “同步“是相对”异步“来说的，是指重传与新传的时间间隔存在着确定的对应关系，即无论是UE还是eNB，都可以通过子帧号来推断当前的HARQ进程号。注意这里不是指”新传在n号子帧，重传也在n号子帧”的意思，而是说当上下行子帧配置确定的时候，对于在某个上行子帧中传输的某个HARQ进程，它的重传与新传的间隔是确定的，是可以通过子帧号来推断HARQ进程号的。比如在上下行子帧配置0的时候，2号子帧的新传，它的重传是在下个系统帧的3号子帧。这种时序关系，具体参考《LTE-TDD HARQ（1）-上行HARQ时序》。 另外，不同于下行HARQ，这里协议并没有提到”自适应“还是”非自适应“。也就意味着，对于上行HARQ的重传，既可以是自适应的，也可以是非自适应的。 （4B）每个UE都可以配置最大重传次数。可能有的同学并没有注意，协议其实只为上行HARQ规定了最大传输次数，包括MSG3，由RRC配置到UE，并没有为下行HARQ配置最大次数，想想为什么？之所以可以这么规定，是因为下行的重传只存在自适应这一种情况，不存在非自适应重传。所以如果发生下行重传，eNB必然要发送DCI到UE，而UE通过DCI里的NDI是否翻转就可以判断当前的下行HARQ进程是新传还是重传，因此协议也就没有必要为UE配置下行HARQ最大次数了。当然在实现的时候，eNB本地设定下行HARQ最大重传次数即可，不需要配置到UE侧。 （4C）在PHICH信道中反馈上行新传或重传的ACK/NACK应答。 （4D）上行HARQ操作按照以下的原则管理（如图4所示）：     （4D1）无论PHICH信道中的反馈结果是ACK还是NACK，当这个UE正确的收到一个DCI0时，UE需要按照DCI0的内容执行相应的操作，比如进行新传还是自适应重传。收到DCI0之后的重传就不能称为非自适应重传了，而是自适应重传。     （4D2）如果UE没有检测到DCI0，那么UE将按照PHICH的反馈结果来确定怎么执行重传流程：         （a）如果PHICH携带的是NACK：UE将执行非自适应（non-adaptive）重传。重传将使用该进程上一次使用的资源。         （b）如果PHICH携带的是ACK：UE将不会执行任何的上行新传或重传，同时数据也会继续保存在HARQ缓存中。此时如果需要执行上行重传（此时为自适应重传），需要eNB发送DCI0（NDI不翻转），不能执行非自适应重传。 （图4 上行HARQ操作）

（5）测量GAP的优先级高于HARQ重传：无论什么时候，只要HARQ重传与测量GAP时间冲突，那么都不执行HARQ重传。关于测量GAP的内容，请参考《LTE-TDD资源调度（3）-测量GAP》。

参考：
（1）3GPP TS 36.300 V9.10.0 (2012-12) Overall description

（2）3GPP TS 36.213 V9.3.0 (2010-09) Physical layer procedures

（3）3GPP TS 36.331 V9.18.0 (2014-06) Radio Resource Control (RRC)