底层数据复制实现URLLC要求

#大有学问#

为了达到URLLC的可靠性要求，NR-PDCP中支持用户面和控制面的分组复制（duplication ）。而RLC重传（ARQ），能否满足URLLC的严格用户面时延要求。

在一般意义上，多连接（MC：multi-connectivity）概念上可以被定义为包括涉及一个以上无线链路的所有无线方案，以服务于上行链路（UL）和下行链路（DL）两者的UE。在NR中，MC可以从系统架构的角度包括双连接（DC）和载波聚合（CA）的术语，它们适用于collocated eNB和non-collocated eNB。

从特征上讲，MC可以在至少两个方面为URLLC做出贡献：i）在不牺牲时延性能的情况下提高可靠性；ii）去除由移动性引起的中断时间。需要强调的是，MC作为一种分集方案，可以在可靠性和时延方面获得任何链路级分集方案本身都无法实现的巨大增益。

对于URLLC，对于极端可靠性情况，如给定时延范围内10-5至10-9的错误率，可能需要两个或更多（如果考虑到未来的增强）信道。DL和UL MC可能对URLLC特别感兴趣，尽管UL MC可能具有限制因素，例如UE的功率。

在2017年1月的RAN2 NR Ad hoc中，已同意使用PDCP支持基于DC架构的分组复制。这样，复制可以灵活地应用于具有集中式和非集中式PDCP的场景、具有不同回程时延和不同调度器实现的场景，即原则上也适用于LTE-NR集成。

对于URLLC，目标是具有非常低BLER的高可靠性传输（例如，10-5残余误差）。PDCP复制解决方案有助于在由于临时中断/衰落下降、或由于意外的改变或错误的信道状态信息而无法在各个载波上达到该低残余错误率的情况下保持该低残余误差率。

除了PDCP复制方案之外，为了实现URLLC对NR的严格时延和可靠性要求，基于低层（即MAC）的复制方案，尤其是对于NR-CA场景似乎是有益的。DC使用不同的MAC实体，因此复制传输的同步更加困难。这将需要MAC实体及其各自独立运行的调度器之间的协调。

然而，在CA中，一个公共MAC实体（即一个调度器）控制所有载波上的传输，从而可以更准确地对重复传输进行计时，以实现URLLC时延限制。MAC层具有关于即时无线信道质量测量的更及时的信息（例如CSI报告、A/N反馈）。因此，就调度和逻辑信道复用而言，与基于PDCP层上的复制的解决方案相比，MAC层的复制/分集在实现传输的时间关键性以及提高资源效率方面具有更多优势。

除了CA，TTI重复可以被配置为增加传输可靠性，尤其是在覆盖受限的场景中。在这种情况下，增加的可靠性被用于更高的传输时延。在一个载波上执行重复，如果没有足够的可用频谱，这可能是限制性的。此外，频率分集增益受时间上的重复限制，仅与重复TTI中支持的所用带宽和潜在跳频有关。利用TTI重复，在同一HARQ过程内的多个连续传输的接收软比特被组合，这样可以实现额外的软组合增益以及增量冗余增益（如果在TTI重复内支持）。TTI重复对于UL传输尤其有趣，因为最大发射功率在每个TTI中可用，可以通过例如软组合在接收机中聚合。

基于CA的复制可以被视为调度器的补充工具，以进一步提高传输可靠性而不牺牲延迟。在其中一个载波上的可靠性不能通过例如TTI重复或其他物理层特征来保证的情况下，这变得特别有趣。因此，在这些场景中，具有可用的备用载波是有益的，例如在诸如小区/载波的临时中断的情况下，因为例如UE移动到一个小区/载波中的小区边缘。

因此，基于CA的L2解决方案似乎有助于补充TTI重复和其他物理层解决方案。

基于CA的MAC复制解决方案可以通过以下方式实现：

A） MAC PDU的重复传输（相同的传输块）：在这种情况下，MAC复用和组装实体将创建两个相同大小的传输块，并填充相同的重复MAC PDU。因此，两个载波之间的HARQ传输是耦合的，即需要相同的TBS，根据载波带宽和负载，这在任何时候都不可能。可以在接收机中启用两个传输的联合解码（软组合），在这种情况下，HARQ反馈也必须在载波之间对齐。或者，可以使用现有的RLC重复丢弃功能来处理重复。

B） MAC SDU的重复传输，即RLC PDU或RLC PDU段：在这种情况下，MAC复用和组装实体将负责通过不同的载波（即RLC PDU和RLC PDU分段）传输MAC SDU重复。载波之间的HARQ传输，例如传输块大小（和所需频谱）以及HARQ反馈传输将完全独立。这样，可以考虑不同的载波带宽（numerologies）或具有不同业务负载的载波。在接收机中，现有的RLC重复丢弃功能将处理重复。该解决方案如图1所示。

比较这两个选项，很明显，MAC PDU复制伴随着载波之间同步传输的负担，这增加了eNB中的调度复杂性。然而，在这种情况下实现的软组合增益可能仅在两个载波提供不足可靠性的情况下有用，即两个单独的传输都失败。如果一个载波提供足够的可靠性，则没有软组合的重复传输提供相同的可靠性。考虑到每个载波的高可靠性传输可以通过物理层特征实现，并且考虑到只有当至少一个载波能够提供足够的可靠性时，才可以服务URLLC业务，载波之间的软组合有助于忽略不计的情况。

示例：每个单独和独立传输的残余传输误差为10-3。通过在独立载波之间进行复制，可以将其减少到10-6，即只有当两个单独的传输同时失败时才可能发生故障。只有在这10-6种情况下，软组合才能在接收SINR中提供额外的增益，这取决于绝对SINR，将进一步降低已经很低的总体残余误差。