LTE_HARQ.pdf

4.15 HARQ 混合自动重传 HARQ（ Hybrid Automatic Repeat reQuest）， 混合式自动重送请求 ，就是在 ARQ系统中引入了前向纠错码 FEC，该 FEC可以用来纠正传输过程中的数据差错 ，即如果错误在 FEC的纠错范围内 ，那么 FEC就进行纠错 ，如果超出了其纠错范围 ，那么就要请求重传 因此该方案既增加了系统的可靠性又提高了系统的传输效率 在 3G LONG TERM 系统中 ，下行链路 将采用停等式 (SAW)重传协议 ，并采用基于递增冗余重传 (IR)机制的 HARQ 重传策略 ；由于 Chase 合并 (CC)可以视为 IR 的一种特殊的情况 ，因此系统也支持 CC 机制 同时 ，在 3G LONG TERM 系统中 ，已经确定 在 下行链路系统中将采用异步自适应的 HARQ 技术 在上行链路中 ，采用的重传协议和混合重传请求机制与下行链路相同 ，都是采用了 停等式 (SAW)重传协议 和递增冗余 重传 (IR)机制的 HARQ 重传策略 但在 上行链路中 ，将采用同步非自适应的 HARQ 技术 由于上下行链路的区别 ，本报告将分别介绍上下行链路的自动重传方案及详细步骤 。

4.15.1 下行链路下行链路下行链路下行链路 HARQ 过程过程过程过程 4.15.1.1 下行自动重传方案下行自动重传方案下行自动重传方案下行自动重传方案 在 3G LONG TERM 系统 中采用 了停等式 (SAW)重传协议 所谓停等式 （ SAW）重传协议 ，就是 发送端每发送一个数据分组包就暂时停下来 ，等待接收端的确认信息 当数据包到达接收端时 ，对其进行检错 ，若接收正确 ，返回确认 (ACK)信号 ，错误则返回不确认 (NACK)信号 当发端收到 ACK 信号 ，就发送新的数据 ，否则重新发送上次传输的数据包 而在等待确认信息期间 ，信道是空闲的 ，不发送任何数据 这种方法由于收发双方在同一时间内仅对同一个数据包进行操作 ，因此实现起来比较简单 ，相应的信令 开销小 ，收端的缓存容量要求低 但是由于在等待确认 信号的过程中不发送数据 ，导致太多资源被浪费 ，尤其是当信道传输时延很大时 因此 ，停等式造成通信信道的利用率不 高，系统的吞吐量较低 图 1 所示是停等式 ARQ 的一个简单示例 这种机制不仅简单可靠 ，系统信令开销小 ，并且降低了对于接收机的缓存空间的要求 。

但是 ，该协议的信道利用效率较低 为了避免这种不利 ， 3G LONG TERM 系统采用了 N 通道的停等式协议 ，即发送端在信道上并行地运行 N 套不同的 SAW 协议 ，利用不同信道间的间隙来交错地传递数据和信令 ，从而提高了信道利用率 3G LONG TERM 系统 中同时 采用基于递增冗余重传 (IR)机制的 HARQ 重传策略 ；由于Chase 合并 (CC)可以视为 IR 的一种特殊的情况 ，因此系统也支持 CC 机制 递增冗余 （ Incremental Redundancy,IR）方法是以重传逐渐增加的校验比特响应收端译码失败的重传请求 根据重传数据中冗余的多少 ， IR 方法又可分为部分 IR 和全 IR LONG TERM 系统中采用全 IR 的递增冗余方案 部分 IR 方法的重传数据由 信息比特和新增的冗余构成 ，收端将其与先前的接收数据合并成低码率码字 ，从而提高系统的纠错能力 该方法中 RCPT 码结构设计及重传过程的实现如下图 ，收端可对接收到的重复信息数据按对应 SNR 加权合并 ，以获得信息数据的分集增益 全 IR 方法的重传数据则完全由 递增冗余 构成 ，因而每次接收到的数据结合后可构成更低码率的码字 ，更大幅度地提高系统的性能 。

该方法中 RCPT 码结构设计及重传过 程的实现如下图 ： 另外 ，在 3G LONG TERM 系统中 ，已经确定 在下行链路系统中将采用异步自适应的HARQ 技术 所谓的异步 HARQ 技术 ，就是 指一个 HARQ 进程的传输可以发生在任何时刻 ，接收端预先不知道传输的发生时刻 ，因此 HARQ 进程的处理序号需要连同数据一起发送 而自适应传输是指在每一次重传过程中 ，发送端可以根据实际的信道状态信息改变部分的传输参数 ，因此 ，在每次传输的过程中包含传输参数的控制信令信息要一并发送 可改变R=k/(3n-2k) Ⅰ P1 P2 P3 Ⅰ P1 Ⅰ P2 Ⅰ P3 Ⅰ P1 Ⅰ P3 P2 Ⅰ P1 P1 P2 R=k/n R=k/(2n-k) 低码率母码 R=k/(3n-2k) 第一次传输 第一次重传 第二次重传 发射机 （编码 ） 接收机 （译码 ） 部分 IR 方法 Ⅰ P1 Ⅰ P1 P2 P3 P2 P3 Ⅰ P1 Ⅰ P1 Ⅰ P1 P2 P3 P2 低码率母码 R=k/3n R=k/n R=k/2n R=k/3n 接收机 (译码 ) 接收机 （编码 ） 第一次传输 第一次重传 第二次重传 全 IR 方法 的传输参数包括调制方式 、资源单 元的分配和传输的持续时间等 。

在 3G LONG TERM 系统中 ，已经确定 在下行链路系统中将采用异步自适应的 HARQ技术 因为相对于同步非自适应 HARQ 技术而言 ，异步 HARQ 更能充分利用信道的状态信息，从而提高系统的吞吐量 ，另一方面异步 HARQ 可以避免重传时资源分配发生冲突从而造成性能损失 例如 ：在同步 HARQ 中，如果优先级较高的进程需要被调度 ，但是该时刻的资源已被分配给某一个 HARQ 进程 ，那么资源分配就会发生冲突 ；而异步 HARQ 的重传不是发生在固定时刻 ，可以有效地避免这个问题 在上述关于异步 HARQ 的优点的 基础上 ，同时考虑到信令开销过大的问题 HARQ 的设计 Round Trip Time LONG TERM FDD 系统中 ， HARQ的 RTT（ Round Trip Time）固定为 8ms，且 ACK/NACK位置固定 ， UE 发送数据后 ，经过 3ms 的处理时间 ，系统发送 ACK/NACK， UE 再经过 3ms的处理时间确认 ，此后 ，一个完整的 HARQ 处理过程结束 ，整个过程耗费 8ms如下图所示 FDD RTT 固定为 8 ms FDD RTT 在 LONG TERM TDD 系统中 ，例如见下图在 Configuration 1 中， UE 发送数据 ， 3ms处理时间后 ，系统本来应该发送 ACK/NACK，但是经过 3ms 处理时间的时隙为上行 ，必须等到下行才能发送 ACK/NACK。

系统发送 ACK/NACK 后， UE 再经过 3ms 处理时间确认 ，整个 HARQ 处理过程耗费 11ms类似的道理 ， UE 如果在第 2 个时隙发送数据 ，同样 ，系统必须等到 DL 时隙时才能发送 ACK/NACK，此时 ， HARQ 的一个处理过程耗费 10ms可见， LONG TERM TDD 系统处理时间长度不固定 ，发送 ACK/NACK 的时隙也不固定 TDD RTT 为 k + 4 ms，（ k 为下行信息到对应的 HARQ 反馈之间的 TTI 间隔 ，见 Table10.1-1） HARQ 进程 在一个 RTT 间隔中 ，能同时发送多个子帧的数据 ，每一子帧数据对应一个 HARQ 进程 ： FDD，进程数最大为 8 TDD 进程数见下表 Table 7-1： Table 7-1: Maximum number of DL HARQ processes for TDD TDD UL/DL configuration Maximum number of HARQ processes 0 4 1 7 2 10 3 9 4 12 5 15 6 6 广播信道的 HARQ 进程数由高层单独规定 4.15.1.2 下行下行下行下行 HARQ UE 端详细步骤端详细步骤端详细步骤端详细步骤 下行链路 ， UE 端将接受 eNodeB 端的数据 ，并进行 HARQ 的处理 ，其过程的大概流程见下图 图 1 PUSCH 对每个子帧进行校验 ， 产生相应 ACK/NACK 编 码等 是 是否漏检 是 UE 不反馈ACK/NACK (bundling) 否 产生 1 or 2 bits的 ACK/NACK，分别在 format 1a or 1b 上传送 ACK/NACK Bundling or multiplexing 每个码字被置为NACK 否 ACK/NACK Bundling or multiplexing ACK/NACK repetition and timing 没有检测到 UE 不反馈ACK/NACK PUCCH Bundling 产生 1 or 2 bits 的ACK/NACK multiplexing 产生 1 - 4 bits 的ACK/NACK: 1 or 2 bits ACK/NACK M=1 M>1 大于 2 bits ACK/NACK 1210 ,...,,, −Ooooo O≤4 1 or 2 bits ACK/NACK)1(),0( bb 在下行链路中 ， HARQ 系统将通过两种情况判断信息出错 ： 1. 通过对 PDCCH 的 DCI 中的 DAI 进行检测 ，来判断子帧丢失的情况 。

2. 通过检错 、纠错判断数据出错 由以上 2 种情况决定最终的每个子帧的 ACK/NACK. 4.15.1.3 PUSCH 信道传输信道传输信道传输信道传输 ACK/NACK ACK/NACK 和数据复用在一块传输 子帧丢失 （漏检 ）情况分析 对于 TDD,UE 首先检测 DL 子帧 kn − （ k 的取值见 Table 10.1-1） 中的 PDSCH 和 SPS 释放的 PDCCH 的数目 DAIU ，并检测 PDCCH DCI 中的 ULDAIV （在 format 0 中，代表含有PDSCH 和 SPS 释放的 PDCCH 的所有子帧数目 ）、 DLDAIV （ format 1/1A/1B/1D/2/2A 中，代表一帧一帧累计的有 PDCCH 对应的 PDSCH 信息和 SPS 释放的 PDCCH 信息的子帧数） 具体判断方法如下 （ UL-DL configuration 1-6）： - 当 UE 在 UL 子帧 n 中传输 PUSCH 且 PUSCH 是由检测到的 PDCCH 的 DCI format 0 设置 （ be adjusted）， 则当 ( ) 14mod1 +−+≠ SPSDAIULDAI NUV ， UE 判断至少有一个下行分配被丢失并对每个码字产生 NACK，并令 2bundled += ULDAIVN .如果没有下行分配丢失 ， ULDAIVN =bundled 。

当 0=+ SPSDAI NU and 4=ULDAIV ， UE 不反馈 A/N - 当 UE 在 UL 子帧 n 中传输 PUSCH 且 PUSCH 不是由检测到的 PDCCH 的 DCI format 0 设置 ，0>DAIU and ( ) 14mod1 +−≠ DAIDLDAI UV 时， UE 判断至少有一个下行分配被丢失并对每个码字产生 NACK )(bundled SPSDAI NUN += 为被分配的子帧数目 当 0=+ SPSDAI NU ，UE 不反馈 A/N 对于 configuration 0，当 UE 在 DL 子帧 kn − 中检测到 PDSCH 时，则 bundledN =1 Table 10.1-1: Downlink assoc。