LTE& NR ARQ

参考文档：

https://www.bilibili.com/video/BV1yv411y75N/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a624c4a1aea4b867c580cc82f03c1745 HARQ
https://www.bilibili.com/video/BV1sT4y1N7AP/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a624c4a1aea4b867c580cc82f03c1745 HARQ
https://www.bilibili.com/video/BV1HK411G76n/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=a624c4a1aea4b867c580cc82f03c1745
https://blog.csdn.net/weixin_44510906/article/details/113812259
https://www.zhihu.com/zvideo/1398535777568055296
https://wenku.baidu.com/view/f77856966edb6f1aff001fcb.html?fr=aladdin664466&ind=4

youtube 一些视频

前言：

HARQ 是MAC 层使用的一种重传技术，主要包括 FEC+ARQ

ARQ 是RLC 层使用的一种重传技术，虽然也是重传，但是其和HARQ 重传的内容不一样

这篇重点讲一下三ARQ 技术

关键字：

HARQ：Hybrid Automatic RepeatRequest 混合自动重传请求。

ARQ ：Automatic Repeat Request

FEC: Forward Error correction

ack: acknowledgements

RLC 层简介
RLC数据传输模式
RLC重新排序( PDU reordering)
RLC ARQ
几个简单例子

一 RLC 层简介

1.1 RLC 层主要功能

1.2 entitly 分类

TM entitly：

透传（BCCH|PCCH|CCCH

UM entitly

The UM can be configured for DL/UL DTCH and UL CCCH logical channels.

实现RLC 所有的功能除了重传以及重新分段

发送的时候,RLC SDU 先分段,连接. 加上一个头，头主要包括 Sequence number, length indicator,

接收的时候，把头再去掉

AM entitly

传输AM实体时，执行以下操作：

■ 传输缓冲器中的SDU被分段或级联。

■ 在每个PDU添加RLC报头

■ RLC PDU也被放置在重传缓冲器中用于重传。

■ 当收到ACK时,来自重传缓冲器的数据被清除。

■ 在NACK接收中，发送实体调度重传。

■ 在重传期间可以进行重新分段,并且每个分段可以作为单独的PDU传输。

接收AM实体时，执行以下操作：

■ 接收到的RLC PDU累积在AM缓冲器中并执行重新排序,并将完整的SDU传递给上层

二 RLC数据传输模式

2.1 TM data transfer

TM模式中:

RLC层充当缓冲器,仅向较低层传输SDU,无需修改。类似地，当从较低层接收到新的PDU时，它将相同的PDU发送到较高层而不进行修改。TM模式下不发生重传

2.2 UM data transfer mode

在UM中，数据不需要来自另一方的任何接收ACK|NACK响应。

发射机端UM模式的功能包括: 分段、级联和添加UM报头。

接收机端UM模式的功能:

包括重新排序、RLC报头移除和RLC SDU重新组装。由于HARQ重传而接收的PDU可能出现故障，因为它们使用序列号重新排序。UM模式下没有重传。

2.3 AM data transfer mode

主要概念： ACK|NACK, 轮询，RLC窗口

发送机

对上层的数据执行分段|级联后，添加Header(SN,length),再创建一个副本放在重传缓冲器。如果RLC获得NACK或在一定时间内未从另一方获得任何响应，则重传缓冲器中的RLC分组（也称为RLC PDU）将再次传输。如果RLC获得ACK，则丢弃重传缓冲区中的那些。

RLC AM发送实体将控制PDU的发送优先于数据PDU，并且将数据PDU的重传优先于新PDU的传输。在重传过程中，如果完整的PDU能够适应所通告的大小，则会重传PDU。否则，执行重新分段；单个PDU被划分为多个PDU段，每个段具有RLC报头，并被发送。

接收机:

重新排序、删除RLC报头、RLC SDU重组和发送状态PDU。由于接收到的PDU由于HARQ和ARQ级重传而出现故障，因此执行重新排序并将最终SDU发送到上层。发送状态PDU以指示PDU是在接收机侧被正确接收还是丢失。

三 RLC重新排序( PDU reordering)

3.1 UM 数据传输例子

3.2 AM 例子

四 RLC ARQ

4.1 ARQ 程序

自动重复请求（ARQ）也称为自动重复查询，是一种用于数据传输的错误控制方法，其使用确认（ACK|NACK）和超时（在接收到确认之前允许经过的指定时间段）来在不可靠的服务上实现可靠的数据传输。如果发送方在超时之前没有收到确认,它通常会重新发送帧/数据包，直到发送方收到确认或超过预定义的重传次数。当发送侧RLC实体开始轮询过程时，RLC中的ARQ进程启动。

4.2 ARQ procedures – polling

轮询过程触发来自接收侧AM RLC实体的STATUS报告。发送侧AM RLC实体在以下条件下启动轮询过程：

■ AMD PDU数量>=轮询PDU

■ AMD PDU数据的字节数>=pollByte

■ 传输和重传缓冲器都变空

■ 无法传输新的RLC数据PDU

■ 当发送AM RLC实体轮询其对等接收AM RLC时，RLC PDU报头的P字段设置为1

注：pollPDU和pollByte由上层配置。

4.3 ARQ procedures – status reporting

STATUS PDU向对等实体提供RLC PDU或PDU段的ACK或NACK。RRC配置状态禁止功能是否用于AM RLC实体。状态PDU可在以下情况下触发：

■ 接收到来自对等实体的轮询。

■ 检测RLC数据PDU的接收失败（t-重新排序定时器到期）

■ 计时器t-StatusProhibit

■ 当t-StatusProhibit计时器正在运行时，STATUS PDU无法发送到下层。

■ 当STATUS PDU被发送到低层时，t-StatusProhibit被重新启动。

■ t-StatusProhibit由上层配置。

4.4 ARQ procedures – retransmission

ACK_SN:

当发送侧RLC AM实体仅接收到具有ACK_SN的STATUS PDU时，它假设接收侧RLC已接收到SN

例如，如果接收到ACK_SN＝4 的STATUS PDU。这表示接收侧已正确接收到序列号为3的PDU。现在可以从发送侧重传缓冲器中删除这些PDU。

NACK:

收到这个需要重传PDU，直到达到最大重发阈值

AMD PDU的NACK可通过以下方式接收：

■ 来自对等方的PDU状态

■ 传输MAC的HARQ传递失败

■ 在接收到NACK时，如果PDU的SN落在传输窗口内，它将考虑为其接收NACK的PDU进行重传

具有分段的AMD PDU的重传中，如果要重传的AMD PDU不符合在特定传输机会下由低层指示的RLC PDU的总大小，RLC可以对AMD PDU进行分段。

在分段AMD PDU的重传中，如果要重传的AMD PDU段的一部分不符合特定传输机会下RLC PDU的总大小，RLC可以对AMD PDU-段部分进行重传。

当形成新的PDU段时，只有原始PDU的数据字段映射到新的PDU段，并相应地设置header

五几个简单例子

5.1 分段例子：

小数据传输为什么更容易成功：墨菲定律

假设传输100 bits, 以及50bit两种方案。每个Bit 成功的概率为99%，失败的概率为1%

整个PDU成功的概率为 $0.99^{100}<0.99^{50}$

AMD PDU format-

----------发送方----------------

Header 标志位含义

D/C-Data Control：

1bit Indicates whether PDU is data or control data

RF-Resegmentation Flag:

1bit: indicates whether PDU is AMD

P- Polling

1bit: Indicates whether or not transmitting side is requesting acknowledgement of reception

LSF- Last Segment Flag

Indicates whether last byte of AMD PDU segment corresponds to last byte of AMD PDU

SO-Segment offset

15bits: indicates position of AMD PDU Segemnt within original AMD PDU

-------------Status PDU format------------- 接收方回复ACK|NACK

ACK_SN:

Indicates SN of next not-received RLC PDU ,which is not reported as missing in status PDU

SOstart- Segment offset start

Indicates position of first byte of AMD PDU segment within data field of AMD PDU

CPT- Control PDU Type

Indicates type of RLC control PDU

nack_SN:

Indicates SN of AMD PDU that has losted ast receving side

SOend

Indicates position of last byte of AMD PDU segment within data field of AMD PDU