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1、精品案例5G用户下行HARQ进程数设置研究报告5G用户下行HARQ进程数设置研究报告 5G用户下行HARQ进程数设置研究报告【摘要】 第五代移动通信技术（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation）是最新一代蜂窝移动通信技术，相比4G LTE，5G的HARQ参数有同步、调度方式等多处不同。本文从重点对5G中HARQ参数配置进行研究，通过现场测试验证评估不同HARQ值对5G 上下行速率、时延、调度RB数等指标影响，以对后续优化工作有借鉴意义。【关键字】5G、HARQ、速率、时延、调度R

2、B数【业务类别】优化方法、参数优化、5G性能一、研究背景5G是第五代移动通信技术，随着5G牌照的发放，电信正式开始5G网络布局，目前在合肥、芜湖已经有较大规模网络建设，而安徽其它各城市也逐步开通了试点网络，5G网络优化工作也迫在眉睫。HARQ即为混合自动请求重传，作为通信网络重要技术一直沿用发展，在5G时代更赋予了这个技术更加重要的意义，在针对5G高带宽、低时延、大连接特点下，如何发挥出HARQ各参数最佳性能是本课题的研究重点，通过设置不同HARQ进程数并反复测试验证对速率、时延等指标影响，确定参数设置的适用场景，供后期优化参考。二、理论基础2.15G调度概念NR系统采用共享信道传输，时频资源

3、在UE之间是动态共享的，gNodeB通过调度特性实现上下行链路时频资源的分配，除了能保证系统吞吐率和用户资源公平外，还可以提升系统容量和网络性能。3.1.1调度器原理NR系统采用共享信道传输，时频资源在UE之间是动态共享的，gNodeB通过调度特性实现上下行链路时频资源的分配，除了能保证系统吞吐率和用户资源公平外，还可以提升系统容量和网络性能。用户数据请求会作为调度器的输入，用户调度结果会作为调度器的输出，详细请参见3GPP TS 38.214 V15.4.0中的5 Physical downlink shared channel related procedures。下行调度的基本流程如下图

4、所示。图 1调度器处理过程调度器的基本功能是每个时隙为小区中的UE分配合适的系统资源用于发送和接收数据。下行调度器位于NR系统的MAC层，主要为UE分配物理共享信道PDSCH上的资源，并选择合适的MCS用于系统消息或用户数据的传输。3.1.2下行调度的输入图 2下行调度的输入CSI(Channel Status Indicator)，信道状态指示1)CSI包括RI/PMI/CQI，它们都是UE基于瞬时的下行信道质量估计的。2)RI（Rank Indication）在空间复用传输模式下，由UE上报给gNodeB，它为gNodeB提供信的秩信息（最优的空间传输层数），供下行调度器使用。3)PMI（

5、Precoding Matrix Indication）在闭环空分复用传输模式下，由UE上报给gNodeB，它为gNodeB提供建议使用的预编码矩阵，供下行调度器使用。4)CQI（Channel Quality Indicator）由UE上报给gNodeB，它为gNodeB提供下行的信道质量信息，供下行调度器做链路自适应使用。它是一个索引指示，建议UE采用合适的MCS用于下行传输。5)CSI仅支持非周期上报3.1.3下行调度流程图 3下行调度流程调度的基本过程：1)优先级计算:优先级计算是根据调度输入的因素，确定承载的调度优先级和选定调度的用户。2)保证用户公平性同时，最大化系统吞吐量。3)M

6、CS选择：根据调度输入的信息，确定每一个选定用户的MCS。4)资源分配：根据用户数据量和确定的MCS，确定用户分配的RB数和RB位置。5)调度的输出：调度器主要决定被调度的UE、分配的RB数、RB的位置、MCS、TB大小等。3.1.4下行业务调度优先级图 4调度优先级广播消息、寻呼和随机接入响应等公共控制消息在每个slot中具有最高优先级，因此不存在下行调度 资源不足的情况。在完成公共控制消息的调度后，下行调度首先获取可调度资源，然后按照HARQ 等待时间的长短进行重传数据的调度和初传数据的调度，最后针对MU-MIMO配对用户进行调度。3.1.5重传调度流程图 5重传调度流程HARQ重传包含以

7、下流程1)判断是否满足HARQ重传条件：重传调度模块通过判断当前用户是否已经进行初传调度，判断是否将重传用户加入当前的重传调度队列。2)挑选重传调度用户：重传调度模块通过计算重传用户的HARQ等待时间，按等待时间从长到短的顺序给用户进行重传排序，挑选用户。3)判断重传次数：如果重传次数小于最大次数，则进入下一步，否则结束流程。4)判断重传资源：NR采用自适应重传，需要重新计算调度相关资源。3.1HARQ解析233.13.1.1特性介绍1)HARQ ( Hybrid Automatic Repeat Request ) ,即混合自动请求重传,是一种物理层的重传技术,接收方在解码失败的情况下,保存

8、接收到的数据,并要求发送方重传数据,接收方将重传数据和之前收到的数据进行合并后再解码,提高了数据传输速率,减小了数据传输时延。2)HARQ使用stop-and-wait protocol (停等协议)来发送数据。在停等协议中,发送端发送个TB( Transport Block ,传输块)后,就停下来等待确认信息( ACK/NACK) , 这样会导致吞吐量很低。因此, NR使用多个并行的stop-and-wait process (进程) : 当-个HARQ进程在等待确认信息时,发送端可以使用另一个HARQ进程来继续发送数据。UE支持的下行最大HARQ进程数为16 , UE支持的上行最大HARQ

9、进程数为8或者16。3)HARQ协议在时域 上分为同步和异步两类, NR只实现异步HARQ。异步HARQ是指重传和新传的时间间隔并不固定,通过DCI中的HARQ进程号来指示某一HARQ程的传输。异步HARQ相对于同步HARQ的好处是重传调度更加灵活。4)HARQ（Hybrid Automatic Repeat Request）反馈状态：HARQ反馈状态包括ACK（Acknowledgement）、NACK（Negative Acknowledgement）和DTX（Discontinuous Transmission），指示用户初传数据和重传数据的传输正确性。3.1.25G与4G差异5G空口中

10、HARQ机制类似于LTE的HARQ技术。其大的不同点总结于下：1.上行HARQ机制与下行相同，均为非同步HARQ。这种变化给空口带来的变化会有如下几方面。1)调度时机更加灵活，尤其在TDD制式下，资源分配会更加灵活。2)数据缓存压力会加大，与LTE的上行同步HARQ不同，异步HARQ可能会有更长的重传间隔，这个时间内，UE必须将未ACK的数据进行缓存，这样会导致缓存压力的增加。3)DCI0的变化。在同步HARQ中，harq ID是固定的，比如1/7配比(DSUUDDSUUD)，2，3，7，8子帧对应的HARQ ID会固定为1，2，3，4（可以使用其他组合，但都是固定的）。因此调度器下发的DCI

11、0中无需加入HARQ ID这个字段，UE根据时序即可计算出重传数据是针对哪一包。但是在非同步HARQ中，DCI0必须下发HARQ ID字段，来告诉UE重传调度的是哪包数据。因此，在NR的DCI0_0和DCI0_1中均可以看到如下字段：“HARQ process number 4”2.HARQ反馈时间可配置，LTE中无论FDD还是TDD，HARQ反馈与数据传输在空口上的时间差是固定的。TDD的机制稍复杂一些，但是这个时间针对某一上下行配比而言，是无法更改的。但是NR中这个值（以下用K值表示）是可配置的。（配置范围为dl-DataToUL-ACK SEQUENCE (SIZE (1.8) OF I

12、NTEGER(0.15)）。在K值最小配置为1时，NR基站与UE的数据处理压力会极大提高，而配置为15后，数据缓存压力也会相应加大。因此，实际应用中需要综合考虑K的取值。三、启动测试3.1测试准备1、测试对象：中兴5G RRU NR小区。DT：选取火车站广场北基站至万达广场金街基站之间5G连续覆盖路段，长约3KM。CQT：选点四处，分别进行好点（RSRP-80、SINR15）、差点测试（-95RSRP、15SINR），单小区好差点同时测试，如下：好点1处：WH-市区-火车站广场南-ZNRTA-7077906-0，PCI 93，经度118.388919，纬度31.346834。差点1处：WH-市

13、区-华亿南楼楼顶-ZNRTA-7077913-3,PCI 141,经度118.364853，纬度31.332021。单小区好差点同时测试：WH-市区-电信微波楼-ZNRTA-7077888-0, PCI为0，经度118.363429，纬度31.333319。2、小区性能参数核对：详情见下表1。3、测试分析软件：Spark 1.1.1906.1 。4、测试硬件：千兆网卡端口电脑 & 中兴天机10 & SBU-353 GPS，如图6。5、测试人员：杨进，如图十七。图 6测试硬件截图类别参数现网值中兴V9200系列 NR小区配置NR频谱100MHz3.5G版本V2.00.22.01P01R07AAU

14、天线形态64T64R上下行配比DL:UL=7:3时隙结构S102子载波间隔30kHz最大发射功率178下行BLER目标值10%下行DMRS符号数len1len1切换参数同频A3偏置分贝（0.5分贝）3A3切换幅度迟滞（0.5分贝）3小区偏移量(分贝0同频切换的A3时间迟滞(毫秒)320PSCell A2事件RSRP门限(毫瓦分贝）-120异系统切换A1A2幅度迟滞(0.5分贝3异系统切换A1A2时间迟滞(毫秒)320表 1测试小区重要参数 图 7现场测试图3.2操作参数指示及网管命令修改“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数，按照2/4/8/16这四种参数值分别进行设置，中

15、兴指导网管操作如图十八。图 8网管参数位置图 9通过前台信令查看3.3DT位置及测试项目挑选5G连续覆盖区域，并尽量避开弱覆盖区域，确保测试路段信号稳定。选取火车站广场北基站至万达广场金街基站之间路段，长约3KM，涉及5个基站、13个小区。图 10 DT路线图制定DT测试计划：DT测试计划测试项目FTP下载FTP上传测试模式不间断测试不间断测试表 2 DT测试计划3.4CQT位置及测试项目WH-市区-火车站广场南-ZNRTA-7077906-0，PCI为93，经度118.388919，纬度31.346834，位于火车站广场南侧，方位角60度，主要覆盖进火车站广场南侧道路。WH-市区-华亿南楼楼

16、顶-ZNRTA-7077913-3,PCI 141,经度118.364853，纬度31.332021，位于华亿南楼楼顶，方位角345度，主要覆盖步行街闹市区。WH-市区-电信微波楼-ZNRTA-7077888-0, PCI为0,进度118.363429，纬度31.333319，位于电信微波楼楼顶，方位角25度，主要覆盖电信大楼与周边街道住宅。 图 11基站位置图图 12基站现场图测试人员分别选择好点和差点（保证差异性选择不同BBU的不同小区），以及同一小区好差点，进行CQT测试，分别选择2、4、8、16四档HARQ进程数进行5G业务测试，评估5G 上下行速率、时延、调度RB数、误包率等指标，测

17、试时长为60s/次，线程数设置为100。好差点定义：好点（RSRP-80dbm、SINR15db）差点（RSRP-95dbm、SINR15db）CQT测试计划测试项目FTP下载FTP上传Ping32Ping1400测试时长/次数60秒60秒50次50次备注：WH-市区-火车站广场南-ZNRTA-7077906-0，PCI为93，采用好点测试 WH-市区-华亿南楼楼顶-ZNRTA-7077913-3,PCI为141，采用差点测试 WH-市区-电信微波楼-ZNRTA-7077888-0, PCI为0,采用好差点同时测试表 3 CQT测试计划CQI位置见如下卫星截图： 图 13卫星地图下的CQT位置

18、点四、性能验证4.1RSRP测试人员分别选取好点、差点、同小区好差点，进行CQT测试。CQT详情如表三。nrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点2-87.8-98-70.1-80.2-104.54-88.5-97.9-71.1-79.7-104.58-87.4-98-69.7-80.4-103.516-87.2-98.1-69.1-79-103表 4 RSRP测试结果根据规划好的线路，进行DT测试验证，下图为DT图层。nrofHARQProcessesForPDSCH设置值2468图

19、 14 RSRP测试图层测试结果及结论：通过表格及图层可以看出，更改“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数后，RSRP值无明显变化，总体处于同一水平。由于该参数主要是针对业务信道进行数据重传，因此对RS功率无影响，与理论相符。4.2SINRnrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点211.310.220.820.111.9410.410.520.720.311.7811.910.220.619.911.91610.910.522.319.810.6表格 1 SINR

20、测试结果下图为DT图层nrofHARQProcessesForPDSCH设置值2468图 15 SINR测试图层测试结果及结论：通过表格及图层可以看出，更改“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数后，SINR值无明显变化。4.3上行速率nrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点286.231.5116.458.513.9485.931.5116.456.913.4886.631.4116.457.113.51686.131.4115.358.313.8表 5上行速率测

21、试结果下图为DT图层nrofHARQProcessesForPDSCH设置值2468图 16上行速率测试图层测试结果及结论：通过表格及图层可以看出，更改“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数后，上行PDCP速率值无明显变化。4.4下行速率nrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点2420.1643.91280.274885.14430.7647.41282.8740.887.48435.6648.41296.3737.6107.616439.5651.31296.7

22、720112.7表 6上行速率测试结果DT图层nrofHARQProcessesForPDSCH设置值2468图 17下行速率测试图层重点分析好差点同时测试速率变化趋势情况：图 18下载速率对比趋势图测试结果及结论：1、通过表格下行PDCP速率可以看出，在单独的好点与差点测试中，随着进程数设置值增大，下行速率略微改善。同时在单小区好差点同时测试中，出现速率波动，由于随着“nrofHARQProcessesForPDSCH”值增大后，HARQ调度线程数也增加，差点由于需要更多的进程数和资源进行调度，因此速率提升，而好点速率存在下降情况。4.5时延nrofHARQProcessesForPDSCH

23、设置值Ping32平均时延(ms)Ping1400平均时延(ms)独立测试合并测试独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点219.919.319.323.730.923.930.530.5418.918.318.221.929.423.823.727.9817.916.818.120.429.222.62324.91617.716.417.320.128.621.22322.5表 7时延测试结果下图为时延变化趋势图：图 19时延变化趋势图测试结果及结论：1、通过测试结果判断，在pin

24、g32及ping1400测试中，时延均有一定程度改善，分析原因为HARQ进程数提高后,增加了重传效率，提高了数据传输速率,减小了数据传输时延。4.6调度RB数nrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点2266.3269.6271.6258.2264.24269.8269.7271.5261.4267.18269.4269.4271.6258.9264.516268.3269.4271.3261.1268.5表 8调度RB数测试结果测试结果及结论：1、调度RB数未有明显区别。 4.7误包

25、率nrofHARQProcessesForPDSCH设置值DTCQT 独立测试合并测试华亿南楼楼顶-差点火车站广场南-好点电信微波楼-好点电信微波楼-差点29.89.40.49.29.549.99.40.98.69.689.39.40.48.99.6169.49.50.69.69.4表 9误包率测试结果测试结果及结论：1、误包率未有明显区别。4.8场景应用根据上述测试情况分析，目前现网“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数默认为最大进程数16，在目前5G低负荷情况，可以改善下载速率及时延水平，但通过好差点同时测试可以发现，如果进程数设置过大，差点区域终端会占用过多的资源已进

26、行重传，虽然可以提高差点的速率，但好点的速率相应会产生波动，因此针对这种情况需要对参数进行差别化设置。低负荷场景：如目前现网处于低负荷状态，可将参数设置为最大值16，同时针对后期如山区农村等广覆盖低负荷场景，也可以考虑将参数调至最大，以尽量保证弱场区域用户感知。高负荷场景：随着5G商用，5G终端不断增多，可将参数适当减小，避免弱场区域用户占用过多资源进行重传，以保证资源的更有效利用。五、研究成果及经验基于对HARQ理论知识的充分学习理解，并通过对“nrofHARQProcessesForPDSCH”参数的现场调整，确定了该参数的实际作用意义。目前5G还处于一个摸索阶段，对各种参数性能均在研究阶段，对参数的充分认识及灵活运用可充分发挥出5G的最大效能，同时本次验证次数尚且较少，后续可再进行大量的多终端测试及数据采集以得到更深度的结论。