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1、20140307 （ HARQ HARQ process HARQ information、同步 / 异步、自适应 /非 自适应、ACK/NAC反馈、上行HARQ 1）一、HARQ介绍HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest ），混合式自动重传请求，是 一种结合 FE（ Forward Error Correction ）与 AR（ Automatic Repeat reQuest） 方法的技术。FEC通过添加冗余信息，使得接收端能够纠正一部分错误，从而减少重传 的次数。对于FEC无法纠正的错误，接收端会通过 ARC机制请求发送端重发数据。 接收端使用检错码，通
2、常为CRC校验，来检测接收的数据包是否出错。如果无错， 则发送一个肯定的确认（ACK ；如果出错，则接收端会丢弃数据包，并发送一 个否定的确认（NACK给发送端，发送端收到NACK后，会重发相同的数据。前面介绍的ARC机制采用丢弃数据包并请求重传的方式。然而，虽然这些数据包无法被正确解码，但其中还是包含了有用的信息，如果丢弃了，这些有用 的信息就丢失了。通过使用 HARQ with soft comb ining ，接收到的错误数据包 会保存在一个HARCbuffer中，并与后续接收到的重传数据包进行合并，从而得 到一个比单独解码更可靠的数据包。然后对合并后的数据包进行解码，如果还是失败，则再
3、请求重传，再进行软合并。根据重传的bit信息与原始传输是否相同，HARQ with soft combining 分为 Chase comb ining 和 in creme ntal red undancy（ IR，增量冗余）两类。Chase combining中重传的bit信息与原始传输相同；增量冗余中重传的bit信息不需 要与原始传输相同。这里我们只介绍增量冗余，因为LTE中使用的是这种机制。在增量冗余中，每一次重传并不需要与初始传输相同。相反，会生成多个coded bit的集合，每个集合都携带相同的信息。每当需要重传时，通常会传输 与前一次不同的coded bit集合，接收端会把重传的
4、数据与前一次传输的数据进行合并。每次重传的 coded bit 集合称为一个冗余版本(Redundancy Version ,RV由于重传可能携带了不包含前次传输中的额外奇偶校验比特(paritybit)，所以重传的码率会降低。每次重传可以包含与初始传输数目不同的codedbit，且不同重传的调制方式也可以不同。图1是一个增量冗余的例子：时sheCRCrsnion.fatel4 fror-ccrectrig cod叫AutirmilaifdRftuling rateTtantmifled bittrEduitdticy yraion 1B tlliput io decuterInitial t
5、ansnssion - . T, 1 1”-|匚 J ” 宀-:”.1口F rst矶阿矗加PbPLrn：血吳仙皿(？呛他TmtedurdaiqiieracF9! $(1：?rd fe-ranBsijnrrl Jtiailcr Srsxif 1flT-Ttrd rLrrarxjflSisiDnR- 14图1 ：增量冗余的例子这里我们以DL-SCH勺物理层处理步骤来简单介绍一下冗余版本RV的生成过程。UL-SCH勺处理与之类似Ore ar :盹 ifsnspjft Mock倒 otdyn3ffl. 械疋脱 fm the WC 伽榊CRCCRCCPC infers per tr现财Coaebiaci
6、- seg耐俺酬w sctudig pass-bit： oef-code-bocn CRC伽r 瞅 codirg（Tbft）o cMg町心 hyb 胡 ZRQ *uncona/fljf-JtAieJ就苗rr咕酉Dafj m 鈕柑Mm（QPSK,电3昭 64QAM/ISegrieitatoiAntenne mappcgSegTetatiTCodingCodingr”iRM *HARCScramblingScramblingMediationModuiatiorUtoeighanlenna portsMapping !0 OFDM h用4闻斡右艸 breach antenna port图2: DL
7、-SCH勺物理层处理Systemadc bits环 口口 口 First parity bits口口口口 一Second parly bitsCircular bufferSub-blockintereavingSunblocki n-er easingSub-bock inweaving二二 szc图3:速率匹配和HAR能从图2、图3可以看出，在 Turbo编码之后，会输出systematic bits , first parity bits 和seco nd parity bits 。这些输出会先进行交织，然后插入一个 环形缓冲器(circular buffer)中。其中，systemat
8、ic bits 会先插入，然后first parity bits 和 second parity bits交替着插入。不同的RV意味着从环形缓冲器的不同起始位置来提取要发送的bit。对于DL-SCH和UL-SCH而言，其信道编码采用了 Turbo编码。Turbo编码中的 systematic bit 比 parity bit更重要，在初传(initial transmission) 中至少需要包含所有的 systematic bit 和部分 parity bit ;而在重传(retransmission) 中，会包含初传中没有的parity bit。如果初传(注意：这里是“第一次传输”) 的接
9、收质量很差或根本没收到，此时重传只带parity bit的RV不如重传包含全 部(或部分)systematic bit 的RV来得性能好。这里有两种不同的否定应答： NAC和 DTXNAC!要求重传额外的 parity bit，而 DTX要求重传 systematic bit。 总之，基于之前传输尝试的信号质量来决定重传中包含多少systematic bit 和parity bit是很重要的。HARQ是通过校验CRC来判断接收到的数据包是否出错，并且校验 CRC是在软 合并之后进行的。HARQ功能同时跨越物理层和MACg。其中发送端生成不同的redun da ncy version （选用哪个
10、RV是由MACg告诉物理层的）以及接收端软合并是由物理层 负责的。在接收端，HARQbuffer通常位于物理层中，这是因为物理层需要对接 收到的数据进行软合并和解码处理 二、HARQ processHARQirotocol是MAC层的功能，HARQrotocol在发送端和接收端都存在。发送端的HARQ操作包括传输和重传TB接收并处理ACK/NAC；接收端的HARQ 操作包括接收TB,软合并处理，生成 ACK/NACKHARQ使用stop-and-wait protocol（停等协议）来发送数据。在停等协议中，发送端发送一个TB后，就停下来等待确认信息。只需要1 bit 的信息来对该传输块进行肯
11、定（ACK或否定（NACK的确认即可。但是每次传 输后发送端就停止并等待确认，会导致吞吐量很低。因此LTE使用多个并行的stop-and-wait process :当一个HARCprocess在等待确认信息时，发送端可以 使用另一个HARQ process来发送数据。如图1所示。这些HARQ process共同组成了一个 HARQ体（HARQ entity ），这个实体结合了停等协议，同时允许数据的连续传输。图1 ：多个并行的HARQ process每个 HARQ process 一次只处理一个 TB （Tran sport Block ，传输块）。每个HARQ process在接收端都需要
12、有独立的 HARQ buffer以便对接收到的数 据进行软合并。每个UE都有一个HARQ实体。在载波聚合中，每个载波单元（ComponentCarrier ） 都有各自的HARQS体。在空分复用中，一个TTI会并行传输2个TB,此时每个 TB有各自独立的HARQI认信息，1个HARQS体包含2个HARQ process集合。使用多个并行的stop-and-wait process可能导致接收端的MAC层送往RLC层的数据是乱序的。如图 1 所示，传输块 5 在传输块 1 之前成功解码，导致传 输块5先于传输块1送往RLC层，从而出现数据的乱序。因此，RLC层需要对接 收到的数据进行重排序。在载
13、波聚合中，RLC层同样需要负责数据的重排序，这是因为RLC层对载波聚合不可见，而每个载波单元有独立的HARQS体，导致一个RLC层需要从多个HARQS体中接收数据，而接收自多个HARQS体的数据很可 能是乱序的。当发送端收到一个确认信息（ACK/NACK后,需要知道该确认信息对应的 HARQ process ，这是通过确认信息与传输的数据之间固定的 timing 关系来确定的 （上 行、下行都适用。注意：这里是针对某次传输与对应的ACK/NAC之间的timing关系的，而同步 /异步是针对重传和初传之间的 timing 关系的）。三、HARQ information在处理HARQ寸，有一些比较
14、重要的信息值得我们关注，我把这些信息整理 了一下：HARQ inf ar nationbit indownlink HARQuplrnk HAfiQNDl： New Da+aLidiMterI fartNDI is tolled for each new _B When UE neeerfflj a bL Mfignment it writ check 執乜 Nil 忖whether 汕号 e ciftflrtd (NOT is跡tn UE rtcejvfts c UL profit, it wd chec theNbl 忖 dete-rr- nc whdhtr ttic UL Cfrtnt 6 for reiransmiMiofi (Nbl is not toggled), or ntw truncjnisSiDn ：s requested (NDI j? tngjled).PRBblockPtB re彌rc西 n 岀口qne： byblocktoihinenr frill of DCISut I 9 4 ZU IS deternn-wd by 就5 rndexFor
