5G HARQ-ACK : Mécanismes et Fonctionnalités

5G HARQ-ACK : Mécanismes et Fonctionnalités

Aujourd’hui on va voir le fonctionnement du HARQ-ACK dans les réseaux 5G, un élément clé pour assurer la fiabilité des transmissions dans la couche physique et la couche liaison de données. Ce mécanisme permet de gérer efficacement les erreurs de transmission en assurant un retour d’information entre l’émetteur et le récepteur.

Définition et rôle du HARQ-ACK

Le terme HARQ-ACK désigne la combinaison du mécanisme Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) et de l’Acknowledgement (ACK). Le HARQ est un procédé d’amélioration de la robustesse des transmissions radio par répétition et combinaison des paquets erronés, tandis que l’ACK correspond à la confirmation de bonne réception d’un paquet. Dans le contexte 5G, HARQ-ACK assure la communication du statut de réception pour chaque bloc de données, permettant la retransmission uniquement en cas d’erreur.

Principes de fonctionnement

Le HARQ combine deux concepts :

• ARQ classique : demande de retransmission lors de détection d’erreur;
• Coding hybride : intégration du codage d’erreur avec possibilité de combiner plusieurs transmissions pour correction.

En 5G, le processus HARQ-ACK est structuré pour fonctionner en mode asynchrone et semi-synchrone, permettant ainsi une flexibilité accrue dans la gestion des délais et des ressources radio.

Flux de communication HARQ-ACK

1. Le transmetteur envoie un paquet de données codé (Transport Block) vers le récepteur.
2. Le récepteur décode le paquet et réalise un contrôle d’erreur (CRC).
3. En cas de succès, le récepteur génère un signal ACK, indiquant que la réception est correcte.
4. Si le paquet est erroné, un signal NACK est envoyé, demandant une retransmission.
5. Le transmetteur retransmet alors une version améliorée ou complémentaire du paquet, qui sera combinée avec la version précédente.
6. Ce processus se répète jusqu’à réception correcte ou jusqu’à une limite de retransmissions définie.

Formats et codage du HARQ-ACK

Dans la 5G NR (New Radio), le HARQ-ACK est codé en utilisant des techniques spécifiques afin d’optimiser la latence et la fiabilité. L’information HARQ-ACK est transmise via le canal PUCCH (Physical Uplink Control Channel) ou via le PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) en fonction du scénario et de la charge du réseau.

Le codage des signaux HARQ-ACK est optimisé par l’utilisation de multiplexage, modulation QPSK, et d’un encodage spécifique qui garantit une faible probabilité d’erreur même dans des environnements radio très dégradés.

Gestion des délais et synchronisation

La 5G impose des contraintes strictes sur les délais de retour du HARQ-ACK afin de respecter les exigences de latence basse pour les services critiques. Le délai entre la réception du paquet et l’envoi de la réponse HARQ-ACK est fixé par la configuration du réseau, généralement autour de quelques millisecondes.

La synchronisation entre le temps d’émission et de réception des HARQ-ACK est essentielle. Toute erreur dans ce timing peut entraîner des retransmissions inutiles, impactant la performance globale du réseau.

Optimisation et variations du HARQ-ACK en 5G

Plusieurs variantes de HARQ-ACK existent pour s’adapter aux cas d’usage :

• HARQ-ACK multiplexé : regroupement de plusieurs réponses HARQ-ACK dans un seul message pour optimiser la consommation de ressources;
• HARQ-ACK cumulatif : confirmation ou rejet global de plusieurs blocs de données;
• HARQ-ACK différé : gestion des délais variables selon la priorité des flux;
• HARQ-ACK semi-synchrone : prise en charge des retransmissions avec un délai flexible.

Ces adaptations permettent de répondre aux exigences variées des applications 5G, allant de l’IoT aux communications ultra-fiables et à faible latence (URLLC).

Conclusion

Le HARQ-ACK est un mécanisme fondamental dans l’architecture 5G pour garantir l’intégrité des données et optimiser l’utilisation des ressources radio. Sa capacité à combiner codage hybride, contrôle d’erreur et retour rapide permet d’améliorer considérablement la qualité de service des communications mobiles modernes.

Pour approfondir, découvrez comment la 5G gère la planification dynamique des ressources radio dans le protocole MAC, un sujet tout aussi crucial pour la performance réseau.