كيفية التحكم في الإرسال لـ HARQ في نظام الاتصالات المتنقلة

يتم توفير طريقة التحكم في الإرسال لـ (HARQ) لتحسين أداء (HARQ) في نظام اتصالات متنقل، بحيث تتضمن طريقة التحكم في الإرسال لطلب التكرار التلقائي الهجين (HARQ) في نظام اتصالات متنقل تلقي رسالة تخصيص مورد للوصلة الهابطة، وتحديد ما إذا كان تخصيص الوصلة الهابطة المشكّل قد تمت الإشارة إليه لكيان (HARQ) منذ تخصيص الوصلة الهابطة، والتي تم استلامها مسبقاً لمعرّف مؤقت لشبكة الراديو الخلوي (C-RNTI) لمعدات المستخدم (UE) لنفس عملية (HARQ).

أساسيات التحكم في الإرسال لـ HARQ في نظام الاتصالات المتنقلة

يتم الحفاظ على عملية (HARQ) إذا لم يتم توضيح تخصيص الوصلة الهابطة لكيان (HARQ) والمعالجة وإذا يتم تخصيص الوصلة الهابطة المشكَّلة لكيان (HARQ)، فإنّ رسالة تخصيص موارد الوصلة الهابطة كرسالة تخصيص مورد للإرسال الأولي، كما تتميز اتصالات (LTE) المتنقلة بأنّ شبكة الوصول الراديوي المتطور (E-RAN) بها عقدتان فقط للبنية التحتية أي العقدة المتطورة (B) وبوابة الوصول (AG)، كما تصل معدات المستخدم (UE) إلى شبكة بروتوكول الإنترنت (IP) عبر (E-RAN).

تتوافق معايير (ENB) مع العقدة B التقليدية التي تزود (UE) بخدمة الوصول اللاسلكي، ومع ذلك فإنّ (ENB’s) مسؤولة عن وظائف أكثر تعقيداً من تلك الخاصة بالعقدة التقليدية B، وفي الجيل التالي من نظام الاتصالات المتنقلة وكل حركة مرور المستخدم بما في ذلك خدمة الوقت الفعلي مثل (VoIP)، يتم تقديمه من خلال قناة مشتركة، ولهذا السبب هناك حاجة إلى أن يقوم الجهاز بجمع معلومات الحالة الخاصة بوحدات (UE) والجدول الزمني بناءً على معلومات الحالة.

وكل من (ENBs) مسؤول عن جدولة (UE)، ومن أجل تحقيق سرعة (100 ميجابت في الثانية) أو أسرع يستغل نظام الاتصالات المتنقلة تقنية الوصول إلى الراديو لتعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) باستخدام عرض نطاق (20 ميجاهرتز)، كما يتم دعم تقنية التشكيل والتشفير التكيفيين (AMC) لتحديد مخطط التشكيل ومعدل تشفير القناة وفقاً لحالة القناة في تجهيزات المستعمل.

كما تحتوي (UE) على بروتوكول بما في ذلك طبقة بروتوكول تقارب حزم البيانات (PDCP) وطبقة التحكم في ارتباط الراديو (RLC)، وطبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) والطبقة المادية (PHY) ويحتوي (ENB) على بروتوكول بما في ذلك طبقة (PDCP) وطبقة (RLC) وطبقة (MAC) وطبقة (PHY) وطبقات (PDCP) مسؤولة عن ضغط أو فك ضغط رأس (IP).

• “HARQ” هي اختصار لـ “Hybrid automatic repeat request” و”RLC” هي اختصار لـ “Radio link control”.

• “AMC” هي اختصار لـ “Adaptive modulation and coding” و”PDCP” هي اختصار لـ “Packet Data Convergence Protocol”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol” و”MAC” هي اختصار لـ “Medium access control”.

• “PHY” هي اختصار لـ “Physical” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.

• “VoIP” هي اختصار لـ “Voice Over internet Protocol” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term Evolution”.

• “E-RAN” هي اختصار لـ “Edge Radio Access Network” و”C-RNTI” هي اختصار لـ “Cell Radio Network Temporary Identifier”.

مبدأ التحكم في الإرسال لـ HARQ في الاتصالات المتنقلة

تحزم طبقات (RLC) وحدات بيانات حزم (PDCP) في حجم مناسب للإرسال أي وحدة البيانات التي يتم تسليمها من كيان الطبقة العليا تسمى (PDU) وتؤدي وظيفة (ARQ)، تخدم طبقات (MAC) العديد من كيانات طبقة (RLC)، ويمكن للطبقتين (MAC) مضاعفة وحدات (PDU RLC) التي تنتجها كيانات طبقة (RLC) في وحدة (MAC PDU) واحدة، وإزالة تعدد الإرسال PDU في وحدات PDU RLC.

تقوم الطبقتان الماديتان بالتشفير والتشكيل على بيانات الطبقة العليا للإرسال عبر قناة راديوية وإجراء إزالة التشكيل وفك تشفير رموز (OFDM) المستلمة عبر قناة راديوية لتسليمها إلى الطبقات العليا، وفي نظام اتصالات المحمول (LTE)، ويتم توفير وظيفة طلب التكرار التلقائي الهجين (HARQ) من أجل إرسال أكثر موثوقية لوحدات (MAC PDU) للوصلة الصاعدة.

في نظام الاتصالات المتنقلة الذي يستخدم (HARQ) عند الإخفاق في استلام (MAC PDU) يرسل المستقبل (NACK) إلى المرسل بحيث يقوم المرسل، بعد استقبال (HARQ NACK) بإعادة إرسال (MAC PDU) ويقوم جهاز الاستقبال بجمع ناعم لدمج الإرسال الأولي وإعادة الإرسال، وتشتمل رسالة تخصيص المورد على حقل تخصيص فترة الموارد (RB) يحمل معلومات عن مقدار مورد الإرسال وموضعه.

في نظام الاتصال المتنقل (LTE)، يتم تعيين المورد في وحدات كتلة الموارد المحددة على أنّها عرض نطاق ترددي يبلغ طوله (1 مللي ثانية)، ويُشار إلى المورد المعين بواسطة حقل تخصيص (RB) وتتضمن رسالة تخصيص المورد التعديل والتشفير حقل المخطط (MCS) الذي يشير إلى أنساق التشكيل والتشفير التكيفية لبيانات الإرسال.

تتضمن رسالة تخصيص المورد مؤشر بيانات جديد (NDI) عبارة عن معلومات (1 بت) للإشارة إلى ما إذا كانت رسالة تخصيص مورد الإرسال إما إرسال أولي أو إعادة إرسال، وتتضمن رسالة تخصيص المورد العديد من الحقول الأخرى، وفي الإرسال التقليدي لبيانات الوصلة الهابطة ترسل المحطة الأساسية رسالة تخصيص الموارد باستخدام قناة التحكم المادية للوصلة الهابطة (PDCCH)، وتتضمن رسالة تخصيص الموارد فحص التكرار الدوري (CRC).

• “ARQ” هي اختصار لـ “Automatic Repeat reQuest ” و”CRC” هي اختصار لـ “Cyclic redundancy check”.

• “NACK” هي اختصار لـ “HARQ Not Acknowledgement” و”NDI” هي اختصار لـ “New data indicator”.

• “PDCCH” هي اختصار لـ “Physical Downlink Control Channel” و”MCS” هي اختصار لـ “modification and coding schema”.

كيفية التحكم في الإرسال لـ HARQ في الاتصالات المتنقلة

يتم حساب (CRC) بناءً على حمولة رسالة تخصيص الموارد والمعرف المؤقت لشبكة الراديو الخلوي (C-RNTI) كمعرّف مؤقت لجهاز المستخدم (UE)، أي أنّ المحطة الأساسية تقوم بحساب (CRC) على البيانات بما في ذلك الحمولة النافعة لرسالة تخصيص المورد و(C-RNTI)، ويتم إرفاق نتيجة حساب (CRC) برسالة تخصيص المورد، وتقوم تجهيزات المستعمل بإجراء اختبار (CRC) على رسالة تخصيص الموارد المستلمة من خلال (PDCCH) باستخدام (C-RNTI) الخاص بها.

إذا تم اجتياز اختبار (CRC) يتقرر أنّ رسالة تخصيص المورد موجهة إلى تجهيزات المستعمل، حيث تحدد تجهيزات المستعمل المورد المشار إليه بواسطة حقل تخصيص (RB)، وتستقبل بيانات الوصلة الهابطة المرسلة على المورد ويتم إرسال بيانات الوصلة الهابطة على قناة مشتركة للوصلة الهابطة المادية (PDSCH)، ونظراً لأنّ مورد إعادة إرسال (HARQ) يتم تخصيصه أيضًا عن طريق رسالة تخصيص الموارد فقد تم تكوين نظام (LTE) لإرسال رسائل تخصيص موارد متعددة لحزمة واحدة.

في الخدمة التي تولد بشكل دوري حزمًا صغيرة في فاصل زمني قصير نسبيًا مثل خدمة نقل الصوت عبر بروتوكول الإنترنت (VoIP) من غير الفعال إرسال رسالة تخصيص الموارد بطريقة لكل حزمة، ومن أجل التخفيف من عدم الكفاءة يتم تقديم جدولة شبه ثابتة (SPS)، وفي (SPS) يتم الحفاظ على المورد المخصص لتجهيزات المستعمل وبالتالي لا يلزم إرسال رسالة تخصيص موارد إضافية، وتخصص المحطة الأساسية المورد إلى تجهيزات المستعمل عن طريق رسالة تخصيص مورد (SPS) على (PDCCH) وتنقل الحزم على مورد (SPS).

قد يكون لرسالة تخصيص مورد (SPS) نفس تنسيق رسالة تخصيص الموارد العادي، وللتمييز بين رسالة تخصيص الموارد العادية ورسالة تخصيص مورد (SPS)، يُخصص لتجهيزات المستعمل (C-RNTI) منفصلة تسمى (SPS C-RNTI)، أي يتم تعيين (UE) كلاً من (C-RNTI) العادي و(SPS C-RNTI) ويقوم بإجراء اختبار (CRC) مع كل من (C-RNTI) و(SPS C-RNTI).