5G NR HARQ操作機(jī)制
對于NR來說,將有許多不同的服務(wù),有非常不同的要求。為了滿足這些需求并以經(jīng)濟(jì)高效的方式處理它們,HARQ過程也需要非常靈活地設(shè)計。從一個公共幀結(jié)構(gòu)中,應(yīng)該可以支持多個HARQ操作。本文討論不同類型的HARQ反饋,即自包含反饋(Self-contained feedback)、延遲反饋(Delayed Feedback)和集中反饋(Concentrated Feedback)。對FDD和TDD均適用。
一般來說,5G FDD和TDD使用一個共同的幀結(jié)構(gòu)。

注意,上面圖1中的DL幀的末尾處的“RS”可以是任何類型的下行信號,但不是下行數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)自包含反饋,下行數(shù)據(jù)不能在調(diào)度幀的末尾發(fā)送。(DC是下行控制)
對于FDD系統(tǒng),如圖1所示,下行調(diào)度幀包括下行控制、下行數(shù)據(jù)和RS。一般更希望下行反饋內(nèi)置到下一個調(diào)度場合的UL授權(quán)中。上行調(diào)度幀包括參考信號、上行數(shù)據(jù)和上行反饋。

對于TDD系統(tǒng),每個調(diào)度幀可以包括上行鏈路和下行鏈路。如圖2所示,下行調(diào)度幀包括下行控制、下行數(shù)據(jù)、GP和上行反饋。上行調(diào)度幀包括用于調(diào)度上行數(shù)據(jù)的下行控制、GP、上行鏈路數(shù)據(jù)和上行鏈路控制。
FDD系統(tǒng)HARQ
對于自包含的反饋,這意味著:
對于下行數(shù)據(jù)傳輸:上行在同一調(diào)度幀內(nèi)發(fā)送Ack/Nack
對于上行數(shù)據(jù)傳輸:反饋由UL grant隱式表示
為了在調(diào)度幀內(nèi)(對于下行數(shù)據(jù))實(shí)現(xiàn)自包含反饋,必須保證數(shù)據(jù)傳輸與其相應(yīng)反饋之間有足夠的時間。接收機(jī)處理需要這個時間。調(diào)度幀結(jié)構(gòu)如下圖3所示:基站在同一調(diào)度幀的末尾接收其下行數(shù)據(jù)的相應(yīng)反饋。
對于上行數(shù)據(jù)傳輸,不需要顯式反饋。相反,這可以內(nèi)置到UL grant中,用于下一個調(diào)度幀。在這種情況下,必須有足夠的時間來調(diào)度下一個調(diào)度幀(SDF:scheduling frame)。

引入自包含反饋至少有兩個優(yōu)點(diǎn):
1.?Ack/Nack的短延遲適合于需要低時延的服務(wù)(例如URLLC)
2.?不同調(diào)度幀之間的低耦合。這使得調(diào)度器更容易分配資源,也使得使用不同類型的SDF復(fù)用不同的服務(wù)更容易。
對于自包含反饋,每個調(diào)度幀需要一些時間用于接收器處理。雖然這段時間可以用來發(fā)送其他信號,但數(shù)據(jù)的傳輸速率會降低。另外,一些UE類別可能不具有在如此短的時間內(nèi)解碼接收到的數(shù)據(jù)的處理能力。
因此,HARQ過程不僅應(yīng)支持自包含反饋,而且還應(yīng)支持延遲反饋,其中Ack/Nack不在與數(shù)據(jù)傳輸相同的調(diào)度幀中發(fā)送。ACK/NACK時延可以實(shí)現(xiàn)為一個常數(shù)或一個動態(tài)時間間隔。通常,基站可以在調(diào)度幀n中發(fā)送下行數(shù)據(jù),并且將在調(diào)度幀n+k中接收相應(yīng)的反饋。
對于一個恒定的間隔,可以為不同的服務(wù)選擇不同的k值。如果間隔是動態(tài)的,間隔(k)可以用DCI表示。與等間隔方法相比,動態(tài)間隔方法更加靈活,但會引入額外的控制信令開銷。延遲反饋適用于不需要很低時延的服務(wù),例如eMBB、mMTC。

TDD系統(tǒng)HARQ
圖5示出了TDD的自包含HARQ處理。對于下行數(shù)據(jù)傳輸,UE接收到數(shù)據(jù)后,在GP延遲之后,它將在同一調(diào)度幀內(nèi)發(fā)送Ack/Nack。
與FDD類似,自包含反饋也提供了TDD的短時延。這再次適用于低延遲服務(wù)(例如URLLC)。此外,它還提供了不同調(diào)度幀之間的低耦合。
但是,對于不需要低延遲(例如eMBB)的服務(wù),此模式并不理想。在這種情況下,它不會帶來好處,但仍有成本伴隨著:
對于下行鏈路,GP不需要,因?yàn)榉答伩梢晕挥诤罄m(xù)上行調(diào)度幀中或其他下行調(diào)度幀的上行反饋部分。這可以減少GP的數(shù)量,以提高資源利用率。

TDD的調(diào)度幀可以包括上行和下行。因此,HARQ可以有固定的時間關(guān)系。當(dāng)在調(diào)度幀n中接收下行數(shù)據(jù)時,反饋可以位于調(diào)度幀n+k中,其中k是正整數(shù)。如圖6的示例所示,調(diào)度幀n中的下行數(shù)據(jù)的反饋可以包括在調(diào)度幀n+1中。
k的值可以是固定的,也可以以半靜態(tài)的方式分配,以簡化設(shè)計。對于具有不同時延需求的服務(wù),可以選擇不同的k值。同時考慮到調(diào)度幀長度是可變的,可以重新配置k值,以滿足不同業(yè)務(wù)的各種時延要求,減少反饋時延的波動。
延遲反饋不適合于低延遲服務(wù)(例如URLLC),但在沒有快速解碼能力的情況下,可能會使UE受益。
圖6中說明了DL傳輸?shù)难舆t反饋概念。

在TDD中采用集中反饋,多個調(diào)度幀的反饋集中在一個調(diào)度幀中。雖然在5G TDD中可以靈活配置上下行,但LTE和5G NR共存時有一定的限制。在這種情況下,5G NR TDD應(yīng)該與LTE對齊,以避免上下行之間的干擾。在這種情況下,可以采用集中反饋。
由于LTE上下行配置是固定的,因此5G NR的上下行必須使用相同的半靜態(tài)配置。集中反饋的優(yōu)點(diǎn)是減少了控制開銷,減少了GP的數(shù)量,提高了資源利用率。然而,集中反饋會增加一個調(diào)度(對于多個ACK/NACK反饋)幀中的控制負(fù)載,或者由于ACK/NACK綁定而導(dǎo)致性能下降
