HARQ¶
스펙 · 릴리즈
LTE: TS 36.321 §5.3.2 (DL HARQ), §5.4.2 (UL HARQ) · TS 36.213 §7.3, §8 (타이밍, HARQ 프로세스 수) · TS 36.306 (소프트 버퍼)
NR: TS 38.321 §5.3.2, §5.4.2 · TS 38.213 §9 (HARQ-ACK 코드북) · TS 38.214 §5.1 (K0/K1)
한눈에 보기
무선 채널에서는 패킷이 깨지는 일이 흔합니다. HARQ는 두 가지를 합친 기술입니다.
- 재전송(ARQ): 받은 쪽이 "잘 받았다(ACK)" 또는 "깨졌다(NACK)"를 알려 주고, 깨졌으면 다시 보냅니다.
- 오류 정정(FEC): 깨진 패킷을 버리지 않고 저장했다가, 재전송된 것과 합쳐서(soft combining) 디코딩합니다.
깨진 패킷도 정보가 일부 들어 있으므로, 합칠수록 성공 확률이 올라갑니다. 그리고 ACK를 기다리는 동안 놀지 않도록 여러 개의 HARQ 프로세스를 번갈아 돌립니다.
동작 원리¶
sequenceDiagram
participant gNB as 기지국
participant UE as 단말
gNB->>UE: PDSCH (HARQ 프로세스 #2, NDI=0, RV0)
Note right of UE: CRC 실패 → 소프트 버퍼에 저장
UE->>gNB: NACK
gNB->>UE: PDSCH 재전송 (#2, NDI=0 유지, RV2)
Note right of UE: 버퍼와 결합 → CRC 성공
UE->>gNB: ACK
gNB->>UE: PDSCH 새 데이터 (#2, NDI=1 토글, RV0)- HARQ 프로세스 ID: 어느 "칸"의 데이터인지
- NDI (New Data Indicator): 이전 값에서 바뀌면(toggle) 새 데이터, 그대로면 재전송
- RV (Redundancy Version): 재전송 때 순환 버퍼의 어느 부분을 보낼지
결합 방식¶
| 방식 | 재전송 내용 | 이득 | 사용 |
|---|---|---|---|
| Chase Combining (CC) | 첫 전송과 같은 비트 | 에너지 누적 (SNR 이득) | 개념 설명용, RV 고정 시 |
| Incremental Redundancy (IR) | 다른 패리티 비트 (다른 RV) | 에너지 + 코딩 이득 (실효 코딩률 감소) | LTE, NR 기본 |
왜 프로세스가 여러 개인가¶
송신 → 수신 처리 → ACK/NACK 송신 → 송신기 처리까지 걸리는 왕복 시간(RTT) 동안 같은 프로세스는 다시 쓸 수 없습니다. LTE FDD는 RTT가 8 ms이므로 8개 프로세스를 번갈아 써서 매 서브프레임 전송을 이어 갑니다.
LTE와 NR 비교¶
| 항목 | LTE | NR |
|---|---|---|
| DL HARQ | 비동기, 적응형 (프로세스 ID를 DCI로 지시) | 비동기, 적응형 |
| UL HARQ | 동기식 (FDD: 고정 n+8), PHICH로 ACK/NACK | 비동기, PHICH 없음 — 재전송은 항상 DCI로 지시 |
| 피드백 타이밍 | FDD 고정 n+4, TDD 표로 정해짐 | 유연: DCI의 K1 (PDSCH→HARQ-ACK 슬롯 간격) |
| 최대 프로세스 수 | FDD 8, TDD 최대 15 (DL) | 최대 16 (Rel-17 NTN: 32) |
| 재전송 단위 | TB 전체 | TB 또는 CBG (코드 블록 그룹) |
전문가 노트 — 타이밍, 코드북, 소프트 버퍼
LTE TDD 최대 DL HARQ 프로세스 수 (TS 36.213 Table 7-1)
| UL/DL config | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DL 프로세스 | 4 | 7 | 10 | 9 | 12 | 15 | 6 |
| UL 프로세스 (Table 8-1) | 7 | 4 | 2 | 3 | 2 | 1 | 6 |
TDD는 DL 서브프레임 여러 개의 ACK/NACK을 하나의 UL 서브프레임에 모아 보내므로 bundling 또는 multiplexing(PUCCH format 1b with channel selection, format 3)이 필요합니다.
LTE UL 비적응 재전송. PHICH로 NACK만 받으면 단말은 같은 자원·같은 MCS로 다음 RV(0→2→3→1)를 보냅니다. DCI 0을 받으면 그 내용대로 적응 재전송합니다.
최대 전송 횟수는 maxHARQ-Tx(RRC)로 설정합니다.
NR HARQ-ACK 코드북 (TS 38.213 §9.1). - Type-1 (semi-static): 가능한 모든 PDSCH 수신 기회에 대해 비트를 미리 할당. 크기가 고정이라 견고하지만 오버헤드가 큼 - Type-2 (dynamic): DCI의 DAI(Downlink Assignment Index) 카운터로 실제 스케줄된 PDSCH만 보고. DCI를 놓쳐도 DAI 공백으로 검출 - Type-3 (one-shot, Rel-16): 모든 프로세스의 상태를 한 번에 보고 (NR-U에서 LBT 실패 대비)
CBG 재전송. 큰 TB(수십 개 CB)에서 CB 하나만 깨져도 전체를 재전송하는 낭비를 줄이기 위해, CB를 최대 8개 그룹으로 묶어 그룹별 ACK/NACK을 보냅니다(maxCodeBlockGroupsPerTransportBlock). DCI의 CBGTI 필드로 재전송할 그룹을 지시합니다.
소프트 버퍼. 단말은 디코딩 실패한 LLR을 저장할 메모리가 제한되어 있습니다. LTE는 UE 카테고리별 총 소프트 채널 비트 수(예: Cat 4는 1,827,072)를 프로세스 수로 나눠 TB당 버퍼 \(N_{IR}\)를 정합니다. NR은 LBRM으로 순환 버퍼 크기를 제한합니다.
HARQ 비활성화 (Rel-17 NTN). 위성 RTT가 수십~수백 ms라 프로세스를 늘려도 부족하므로, 프로세스별로 HARQ 피드백을 끄고 블라인드 재전송이나 RLC ARQ에 의존할 수 있게 했습니다.
관련 페이지¶
- 채널 코딩 — 순환 버퍼와 RV
- LTE PCFICH·PHICH
- LTE 스케줄링