5G HARQ : Mécanismes et Fonctionnement détaillé

5G HARQ : Mécanismes et Fonctionnement détaillé

Aujourd’hui on va voir en détail le mécanisme HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) dans le contexte de la 5G, une technologie clé pour garantir la fiabilité et la performance des transmissions de données. Ce protocole combine la correction d’erreurs par retransmission et le codage avancé pour optimiser la qualité du lien radio tout en minimisant la latence.

Principe général du HARQ en 5G

Le HARQ est une technique de contrôle d’erreur qui combine deux approches :

• La détection et la correction d’erreurs via des codes de correction d’erreurs (FEC : Forward Error Correction)
• La retransmission automatique des paquets erronés

Dans la 5G, HARQ permet de gérer efficacement les erreurs induites par la propagation radio, les interférences ou la mobilité. Contrairement au simple ARQ, le HARQ utilise le soft combining, qui consiste à fusionner les différentes copies reçues d’un même paquet pour améliorer la probabilité de décodage correct.

Fonctionnement du HARQ en 5G NR

Le HARQ intervient principalement au niveau de la couche MAC (Medium Access Control). Son fonctionnement peut être décrit ainsi :

1. Transmission initiale du bloc de données (TB : Transport Block) encodé par la couche physique.
2. Réception et décodage par le récepteur (UE ou gNB).
3. Si le décodage est correct, le récepteur envoie un acquittement positif (ACK).
4. Si le décodage échoue, un acquittement négatif (NACK) est envoyé.
5. Le transmetteur retransmet alors soit une version complète ou partielle (retransmission incrémentale) du TB.
6. Le récepteur combine alors la retransmission avec les versions précédentes pour améliorer le décodage.

Cette approche réduit les délais liés aux erreurs et améliore le débit global en évitant de renvoyer plusieurs fois le même paquet sans amélioration.

Types de HARQ en 5G

On distingue deux grandes variantes dans le cadre 5G :

• HARQ avec soft combining (chase combining) : La retransmission est identique à la première transmission. Le récepteur additionne les signaux reçus pour améliorer le rapport signal sur bruit.
• HARQ avec retransmission incrémentale (incremental redundancy) : Chaque retransmission contient des bits différents issus du codeur de canal, permettant un décodage plus efficace au fur et à mesure des retransmissions.

En 5G NR, la retransmission incrémentale est la méthode privilégiée pour maximiser la robustesse tout en minimisant la redondance.

Gestion des processus HARQ

Pour assurer un fonctionnement continu et fluide, plusieurs processus HARQ sont parallélisés. Voici un tableau résumant les paramètres typiques :

HARQ et latence dans la 5G

La 5G vise à réduire la latence des transmissions, notamment pour les applications temps réel. HARQ, par sa capacité à corriger les erreurs rapidement et avec peu de retransmissions, joue un rôle majeur dans cette réduction. Les optimisations 5G incluent :

• Réduction du délai entre transmission et retour de l’acquittement (RTT).
• Multiplexage des processus HARQ pour éviter les blocages.
• Utilisation de ressources dynamiques pour les retransmissions.

Le résultat est un système capable de maintenir un débit élevé tout en limitant le délai d’attente lié aux erreurs.

Impact du HARQ sur la qualité et la performance réseau

Le HARQ améliore la robustesse des transmissions en réduisant le taux d’erreurs effectives. Cela se traduit par :

• Meilleure qualité des appels voix et vidéo grâce à moins de pertes.
• Débit plus stable en conditions radio variables.
• Optimisation des ressources radio avec moins de retransmissions inutiles.

Le mécanisme HARQ est donc indispensable pour garantir la fiabilité des communications 5G, particulièrement dans les environnements difficiles ou très mobiles.

Exemple simplifié de processus HARQ

Imaginons qu’un utilisateur envoie un paquet vers la station de base. Le paquet est codé et envoyé. La station reçoit mais détecte une erreur de décodage et renvoie un NACK. L’émetteur retransmet alors une nouvelle version du paquet. Le récepteur combine les deux versions pour tenter un nouveau décodage, qui cette fois réussit. Un ACK est envoyé, permettant à l’émetteur de passer au paquet suivant.

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