TTI相关

风子西

1 LTE FDD中的TTI Bundling

        LTE中物理层调度的基本单位是1ms ，这样小的时间间隔可以使得LTE中应用的时间延迟较小。然而，在某些小区边缘，覆盖受限的情况下，UE由于受到其本身发射功率的限制，在1ms的时间间隔内，可能无法满足数据发送的误块率（BLER）要求。例如对于长度为33个字节的VOIP数据包（包含L1/L2层的头部信息）在1ms的时间内发送，物理层的数率需要达到312kbps。对于某些情况下的LTE小区边缘可能无法达到这一要求[1]。

为此，对于上述情况的VOIP包，LTE中可以在RLC层对其进行分片（Segmentation），对于每一分片采用独立的HARQ进程分别进行传输。

    RLC层分片的方法会带来额外的头部开销和系统控制信令的开销。而且，HARQ反馈的错误解码对于RLC层分片的影响也不容忽视。

为此，LTE中提出了TTI Bundling的概念，对于上行的连续TTI进行绑定，分配给同一UE，这些上行的TTI中，发送的是相同内容的不同RV版本。这样可以提高数据解码成功的概率，提高LTE的上行覆盖范围，代价是增加了一些时间延迟。eNodeB只有在收到所有绑定的上行帧以后，才反馈HARQ的ACK/NACK。这样就会减少所需的HARQ的ACK/NACK数目，同时由于上行资源进行一次分配，而应用到所有绑定的上行帧，这样上行资源分配的开销也会减少。

TTI Bundling既可以应用到FDD，也可以应用到TDD模式。

TTI Bundling模式的配置，是通过上层信令中的参数ul-SCH-Config：ttiBundling来进行的。触发条件可以是UE上报了上行功率受限等。 TTI Bundling 模式只对UL－SCH有效。TTI Bundling中连续发送的TTI 数目，也就是TTI Bundle_Size定义为4。FDD模式下，对于非TTI Bundling的上行帧，存在8个HARQ的进程。对于TTI Bundling的HARQ进程，则有4个【3】。LTE中规定TTI Bundling重传的时间间隔为16个TTI，也就是16个1ms的子帧。   

    上行子帧0，1，2，3绑定在一起，通过HARQ Process 0进行传输。子帧0到3分别发送相同传输块的不同冗余版本RV0，RV1，RV2，RV3。eNodeB有4ms的处理时间（包括传输延迟）。在子帧7，eNodeB会通过PHICH来发送ACK或NACK，在本例中是NACK。HARQ Process 0对应的TTI Bundling 将从子帧16开始进行重传。如果在子帧12处，UE接收到DCI格式0的PDCCH，指示上行的资源分配，那么TTI Bundling的上行HARQ重传就是自适应的，在指示的资源频带上进行传输，否则就是非自适应的，采用和初次传输相同的上行资源进行传输。

对于普通非绑定的上行子帧，其重传的时间是8ms，对于绑定的上行子帧，其重传的时间为16ms。因此，对于同一UE以及不同UE之间的上行子帧调度，需要避免相互之间的冲突。

2 TDD ACK/NACK Bundling Multiplexing

    TDD LTE中，上下行之间不一定是对称的。在下行子帧多于上行子帧的配置中，会出现一个上行子帧中同时上报多个下行子帧的HARQ的情况。一个上行子帧中上报HARQ的数目取决于LTE上下行的配置以及下行的MIMO模式。通过上层的配置，LTE TDD支撑两种模式的上行HARQ报告：

(1): ACK/NACK Bundling。多个ACK/NACK通过逻辑与运算生成上行子帧中一个Bit的ACK（或NACK），逻辑与运算是针对下行子帧中的每个MIMO Codeword来进行的。对于空间复用中两个CodeWord的情况，则会在上行子帧中生成两个Bit的ACK/NACK。

(2): ACK/NACK Multiplexing。ACK /NACK Multiplexing模式允许最多4个下行子帧的ACK（或NACK）复用到一起。一个下行子帧中，如果存在多个CodeWord，则通过逻辑与运算生成一个Bit的ACK（或NACK）。一个特殊情况是，上行子帧只对应一个下行子帧并且相应的下行子帧中存在两个CodeWord，此时仍然使用子帧中两个Bit的HARQ反馈，而不进行空间绑定（Spatial Bundling）。

ACK /NACK Multiplexing中，在上行子帧对应多个下行子帧（最多4个）时，可以反馈1到4个Bit的ACK/NACK(Section 5.2.2.6, 3GPP 36.212)，允许一个下行子帧对应一个Bit的情况。HARQ的Bit与下行子帧的对应关系在后面会详细叙述。

TDD 中ACK/NACK 采用的是Bundling还是Multiplexing的方式由高层信令中的PUCCH-ConfigCommon：tdd-AckNackFeedbackMode来决定，此参数也同时适用于PUSCH。对于TDD Configuration 5，LTE只能将此参数设置为Bundling的形式。（3GPP 36.331）

TDD中，对于子帧号为n的上行子帧，其对应的一个或多个下行子帧号为n-k，其中 ，满足如下：(36.213)，如果在这些子帧中存在PDSCH的传输（包括有PDCCH指示的PDSCH传输和SPS半静态调度的传输），或者存在指示SPS释放的PDCCH，那么需要在上行子帧n中反馈相应的ACK或NACK。

Table 10.1-1: Downlink association set index :  for TDD

UL-DL Configuration	Subframe n
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	-	-	6	-	4	-	-	6	-	4
1	-	-	7, 6	4	-	-	-	7, 6	4	-
2	-	-	8, 7, 4, 6	-	-	-	-	8, 7, 4, 6	-	-
3	-	-	7, 6, 11	6, 5	5, 4	-	-	-	-	-
4	-	-	12, 8, 7, 11	6, 5, 4, 7	-	-	-	-	-	-
5	-	-	13, 12, 9, 8, 7, 5, 4, 11, 6	-	-	-	-	-	-	-
6	-	-	7	7	5	-	-	7	7	-

对于TDD UL－DL Configuration的1－6来说，子帧 （其中如下表定义）中DCI格式0(代表PUSCH的Grant)中的DAI，定义为 ，代表上行子帧n对应的所有下行子帧中，满足如下条件的子帧数目：子帧中或者存在PDSCH的传输（包括有PDCCH指示的PDSCH传输和SPS半静态调度的传输）或者存在指示SPS释放的PDCCH。

Table 7.3-Y: Uplink association index k’ for TDD

TDD UL/DL Configuration	DL subframe number n
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1			6	4				6	4
2			4					4
3			4	4	4
4			4	4
5			4
6			7	7	5			7	7

其中 指示UE 应该收到的下行子帧数目，这些子帧中或者存在PDSCH的传输（包括有PDCCH指示的PDSCH传输和SPS半静态调度的传输）或者存在指示SPS释放的PDCCH。 是2个Bit的值，其值如下所示：

Table 7.3-X: Value of Downlink Assignment Index

DAI MSB, LSB	or	Number of subframes with PDSCH transmission and with PDCCH indicating DL SPS release
0,0	1	1 or 5 or 9
0,1	2	2 or 6
1,0	3	3 or 7
1,1	4	0 or 4 or 8

如果UE接收到了 ，表示UE在子帧n将会存在PUSCH的传输。反之，UE不会收到。此时LTE会通过 来指示UE应该收到的为n-k，（其中 ）下行子帧中，存在PDCCH指示的PDSCH传输或者指示SPS释放的子帧数目（请注意，这其中并不包含半静态调度SPS传输的数目）。DCI格式1/1A/1B/1D/2/2A/2B中的DAI代表了到目前帧为止，n-k（其中 ）下行子帧中，存在PDCCH指示PDSCH传输或者指示SPS释放的子帧数目。 定义为 中的DAI，其中 是集合K中，UE探测到DCI格式1/1A/1B/1D/2/2A/2B的最小值。也就是说，最近的存在相应下行传输的子帧。

TDD LTE中，定义为，在n-k下行子帧中，UE实际接收到的存在PDCCH的子帧数目，这些PDCCH用来指示PDSCH的传输或者SPS的释放。通过实际接收值 与期待值 之间的对比，UE可以判定是否有下行数据传输的丢失。

定义 取值为0或者1，表示在n-k子帧中，SPS传输（不存在相应的PDCCH指示）的数目。因此就代表在n-k子帧中，实际接收到的所有存在相应下行传输的子帧数目。在子帧n存在有PDCCH指示的上行传输的情况下（反之是SPS的上行数据传输），通过实际接收值与期待值 之间的数目对比，UE也可以判定是否有下行数据传输的丢失。

如果UE在子帧n存在PUSCH的传输，TDD LTE中，ACK/NACK Multiplexing的情形， ACK/NACK反馈的Bit数目以及其中的各个Bit , 满足如下：

（1）：在UE接收到的情形，那么 ，除非是 并且 ，此时UE无需发送任何的ACK、NACK。其中子帧 对应的ACK/NACK位为 ，其中DAI(k)是子帧 的DCI格式1/1A/1B/1D/2/2A/2B的DAI值。对于 的情形，半静态调度对应反馈的比特位为。

（2）：如果UE没有接收到，那么 ，其中M为上行子帧n对应的下行子帧的数目，由于UL－DLConfiguration只能适用ACK、NACK的Bundling，从Table 10.1-1可以看出，在ACK/NACK Multiplexing的情况下，M最大可以为4。 对应下行子帧 ，其中 的ACK/NACK反馈。

如果UE在子帧n没有PUSCH的传输，那么对应的ACK/NACK的反馈需要在PUCCH上进行传输。对于TDD LTE中，ACK/NACK Multiplexing的情形，UE在子帧n相应的PUCCH资源 上按照PUCCH格式1b传输两个Bit 。 以及 按照一定的频率选择产生，在M＝2的时候如下表所示：(更多的情况如M＝3 或M＝4见36.213)

Table 10.1-2: Transmission of ACK/NACK multiplexing for M = 2

HARQ-ACK(0), HARQ-ACK(1)
ACK, ACK		1, 1
ACK, NACK/DTX		0, 1
NACK/DTX, ACK		0, 0
NACK/DTX, NACK		1, 0
NACK, DTX		1, 0
DTX, DTX	N/A	N/A

其中 指的是根据子帧 得到的PUCCH所使用的资源。

对于由PDCCH指示的PDSCH传输或者SPS的释放， 与子帧 上PDCCH的起始CCE标号 有关，公式为： ，P在0，1，2，3之间选择，满足 ， 。 由上层配置。

对于半静态调度SPS的传输，不存在相应的PDCCH指示。 由上层进行指定。

对于ACK/NACK和SR 同时传输的情形，需要在SR相应的PUCCH资源上进行ACK/NACK的传输。问题是此时如何进行频率选择呢？

3 TDD中的HARQ进程

    同FDD中一样，TDD中的下行HARQ进程也是自适应非同步的。由于在TDD中，上下行的子帧数目是不连续的，也并非一一对应的关系，下行数据的ACK/NACK通过Bundling或Multiplexing的方式进行，如前文所述。在TDD中，UE在子帧n接收到eNodeB发送的下行数据后，在子帧n+4的位置可能并不存在上行的子帧，因此UE需要再多等待几个子帧后，在相应的上行子帧上发送ACK/NACK的反馈。同样的，eNodeB在子帧n接收到UE的反馈后，在子帧n+4的位置上，也可能不存在下行的子帧，eNodeB同样需要多等待一段时间，才有可能调度到相应的下行HARQ进程。

根据TDD上下行配置的不同，从接收到下行的数据到UE反馈ACK/NACK之间的时间间隔在4ms到13ms之间(即使对于同一HARQ进程，这一值也是变化的)，这不同于FDD中固定为4ms的时间间隔【2】。在FDD中，最小的下行HARQ RTT时间（定义为重传的下行数据与上一次传输的同样下行数据之间的时间间隔的最小值）为8ms。TDD中，这一值在8到16ms之间。

FDD中，下行HARQ进程的最大数目为8个。TDD中下行HARQ进程的最大数目在4到15之间，如下表所示：

Table 1 Maximum number of DL HARQ processes【1】

	DL/UL allocation	Process number
5ms periodicity	1DL+DwPTS : 3UL	4
	2DL+DwPTS : 2UL	7
	3DL+DwPTS : 1UL	10
10ms periodicity	3DL+2DwPT : 5UL	6
	6DL+DwPTS : 3UL	9
	7DL+DwPTS : 2UL	12
	8DL+DwPTS : 1UL	15

上表中给出的TDD中下行最大进程数，基于如下的一些假设：

（1）：特殊子帧中的DwPTS总是包含控制信令和数据。

（2）：特殊子帧中的UpPTS只是用来传输SRS和短RACH，不包含控制信令和数据。

（3）：eNodeB和UE侧的解码处理时间为3ms。

TDD中的上行HARQ过程是同步的，可以是非自适应的，也可以是自适应的。同样由于TDD上下行子帧之间的非对称性，从UE发送了上行子帧到收到eNodeB通过PHICH的ACK/NACK反馈之间的时间间隔不是固定的（与FDD不同）。依赖于TDD中不同的上下行配置以及不同位置的子帧，这一时间范围在4ms到7ms之间。同样的，从UE收到PHICH反馈的NACK到UE重传上行子帧的时间也是不固定的，范围也是在4ms到7ms之间。

对于TDD配置的1－6，UE在子帧n收到DCI格式0指示的PDCCH，并且/或者在子帧n收到PHICH指示的相应重传，将会在子帧n+k进行相应的PUSCH传输。其中k的取值如下表所示。

Table 8-2 k for TDD configurations 0-6

TDD UL/DL Configuration	DL subframe number n
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	4	6				4	6
1		6			4		6			4
2				4					4
3	4								4	4
4									4	4
5									4
6	7	7				7	7			5

需要强调的是，TDD中UL上行HARQ的进程是同步的，也就是说，eNodeB期待UE重传的时刻是已知的。虽然这个时刻与初始传输之间的时间不是固定不变的。

TDD中，上行HARQ进程的时序关系如下图所示：【4】

TDD LTE中，也可以应用TTI Bundling，经过对不同TDD配置的评估，3GPP Rel8决定TTI Bundling的子帧数目为4，对配置0，1和6的TDD采用TTI Bundling（这三种模式中，一帧内存在4个以上的上行子帧），Bundling在一起的子帧是不连续的。对于TDD配置1和6以及TTI Bundling模式，如果UE在子帧n检测到DCI格式0指示的PDCCH重传，并且/或者在子帧n-l检测到PHICH指示的NACK反馈，将会在子帧n+k进行相应的PUSCH上行传输。