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5G 层二的 HARQ（混合自动重传请求，Hybrid Automatic Repeat reQuest）流程，是MAC（媒体接入控制）子层确保数据在物理层可靠传输的核心机制。它位于 MAC 子层，通过结合前向纠错（FEC）与自动重传请求（ARQ），在不可靠的无线环境中为数据提供高效、可靠的传输保障。

5G NR 的 HARQ 流程主要围绕以下核心概念展开：

🧠 核心概念：HARQ 实体与进程

HARQ 的核心是“停等协议（Stop-and-Wait）”。

• 停等协议：发送端发送一个传输块（TB，Transport Block）后，会停下来等待接收端的确认（ACK/NACK），再决定发送下一个或重传当前数据。

• 并行进程：为了克服停等协议导致的低吞吐量问题，NR 使用多个并行的 HARQ 进程。当一个进程在等待确认时，其他进程可以继续发送数据，实现了数据的连续传输。

• HARQ 实体：管理这些并行 HARQ 进程的是HARQ 实体（HARQ Entity）。每个小区（Serving Cell）都有一个 HARQ 实体，每个 UE 也有自己的 HARQ 实体。

• 进程数量：NR 支持最多16 个并行的 HARQ 进程。相比 LTE 更多，这是为了适应更灵活的帧结构、高频段更短的时隙以及更复杂的网络部署。

• HARQ 缓冲区：每个 HARQ 进程都关联一个独立的HARQ 缓冲区（HARQ buffer），用于存储未能成功解码的数据，以便后续与重传数据合并。

⚙️ 核心流程：一次 HARQ 传输的“旅程”

一个典型的 HARQ 流程如下：

1. 初始传输：发送端（gNB 或 UE）的 MAC 层将一个 MAC PDU 封装成传输块（TB），通过物理层发送出去。

2. 接收与解码：接收端收到 TB 后，物理层会尝试解码。

3. 反馈（ACK/NACK）：

   • 成功：若解码成功，接收端反馈确认（ACK）。

   • 失败：若解码失败，接收端会将这个“虽错误但包含信息”的数据包存入该进程的 HARQ 缓冲区，并反馈否定确认（NACK）。

4. 重传决策：发送端根据收到的反馈做出决策：

   • 收到 ACK：该 HARQ 进程清空缓冲区，准备发送新数据。

   • 收到 NACK：触发重传。

5. 重传与软合并：发送端进行数据重传。接收端收到重传数据后，不会丢弃，而是将其与 HARQ 缓冲区中先前存储的“软比特”信息进行软合并（Soft Combining），大幅提高正确解码的概率。

6. 循环与结束：如果合并后解码成功，则反馈 ACK，流程结束。如果仍然失败，则继续请求重传，直到成功或达到最大重传次数。达到最大次数后，MAC 子层会重置该进程并向上层报告错误。

✨ 5G NR 的关键增强

相比 4G LTE，5G NR 的 HARQ 在几个方面有显著增强：

• 异步 HARQ（Asynchronous HARQ）：在 5G NR 中，上行和下行都采用异步 HARQ。这意味着重传可以发生在任意时刻，调度更灵活，尤其适合 5G 动态 TDD 和未授权频谱等复杂场景。由于重传时间不固定，发送端必须在调度信令（DCI）中显式携带 HARQ 进程号（HARQ Process ID），以告知接收端该重传属于哪个进程。

• 增量冗余（Incremental Redundancy, IR）：5G NR 采用异步增量冗余（Asynchronous Incremental Redundancy）HARQ 机制。每次重传可以发送与初传不同的额外奇偶校验位（冗余版本）。随着重传次数增加，接收端能获得越来越丰富的纠错信息，有效解码的概率也随之提高。

• 代码块组（CBG, Code Block Group）重传：对于很大的数据包，物理层会将其分割成多个代码块（CB）。当发生错误时，可能只有少数代码块受损。NR 支持仅重传出错的代码块组（CBG），而不是整个 TB，这能显著提升大流量场景下的传输效率。CBG 重传对 MAC 层是透明的，由物理层处理。

💡 与 RLC ARQ 的协同

HARQ 并非唯一的可靠性保障。在它之上，RLC 子层（确认模式 AM）还提供了另一层ARQ（自动重传请求）机制。

这两者形成了一个两级重传体系：

• HARQ：提供快速重传，作为第一道防线，主要纠正物理层的大部分错误。

• RLC ARQ：作为第二道防线，处理 HARQ 未能纠正的残余错误，确保数据的最终可靠交付。

这种设计在速度和可靠性之间取得了良好的平衡。

总的来说，5G NR 的 HARQ 是一个由 HARQ 实体管理多个并行进程，通过停等协议、软合并及快速反馈，并结合异步调度、增量冗余和 CBG 重传等增强技术，为数据提供高可靠、高效率传输的核心机制