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LTE-TDD HARQ(4)-上下行HARQ的特点

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》。

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(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”。

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(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。
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(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。

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(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)

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