Этот пример демонстрирует Гибридный Автоматический Повторный запрос (гибридный ARQ) Инкрементное сокращение (IR) в Нисходящем Разделяемом Канале (DL-SCH) передача с помощью LTE Toolbox™.
Нисходящий Разделяемый Канал (DL-SCH) описан в TS36.212, Раздел 5.3.2 [2]. Этот пример демонстрирует, как передатчик ретранслирует одну кодовую комбинацию по единственному слою, с помощью различной Версии сокращения (RV) каждый раз, пока CRC полученной кодовой комбинации не указывает на успешную передачу. Передача DL-SCH 16QAM модулируется с целью 1/2 кодирование уровня, переданного по одному порту антенны. Настройка, используемая в этом примере, основана на Фиксированном Ссылочном Канале R.3, заданный в Таблице A.3.3.1-2 TS36.101 [1].
Гибридный Автоматический Повторный запрос (гибридный ARQ) является комбинацией Прямого исправления ошибок (FEC) и Автоматического Повторного запроса оптимальным способом. Схемы гибридного ARQ обычно используются, чтобы упростить надежную коммуникацию по шумным беспроводным каналам. HARQ может компенсировать ошибки адаптации ссылки и обеспечивает более прекрасную гранулярность кодирования уровня, приводящего к лучшей производительности пропускной способности, чем другие схемы FEC.
Существует три типа Гибридного ARQ: Тип I, Тип-II и Тип-III.
Самый простой метод: Гибридный Тип I ARQ использует CRC, чтобы обнаружить, произошла ли ошибка в передаче. Если пакет, как будут находить, будет по ошибке запросом повторной передачи, то будет отправлен в передатчик, и ошибочный пакет будет отброшен. Передатчик затем ретранслирует тот же пакет, пока пакет не будет успешно декодироваться получателем, или максимальный предел повторной передачи достигнут.
Гибридный Тип ARQ я могу быть расширен, чтобы включать пакетное объединение, это известно как Гибридный Тип I ARQ с Пакетным Объединением Расчесывания или Преследования. После каждой не пройдено повторной передачи ошибочные пакеты хранятся в буфере. Получатель затем использует максимальное отношение, объединяющееся, чтобы объединить каждый полученный бит канала с любыми предыдущими передачами того же бита, и объединенный сигнал питается декодер. Объединение преследования не дает дополнительного усиления кодирования, оно только увеличивает накопленный полученный сигнал до шумового отношения
для каждой повторной передачи.
В Гибридном Типе II ARQ, также известном как полное Инкрементное сокращение (IR), каждая повторная передача не обязательно идентична исходной передаче. Вместо этого сгенерированы несколько наборов закодированных битов и каждый раз, когда повторная передача требуется, ретранслируемые данные представляют различный набор закодированных битов, чем предыдущая передача. Получатель комбинирует повторную передачу с предыдущими попытками передачи того же пакета. Когда повторная передача содержит дополнительные биты четности, не включенные в предыдущие попытки передачи, получившийся уровень кода обычно понижается последующими повторными передачами. Каждая передача содержит различный набор битов четности, приводящих к более высокому усилению кодирования, когда сравнено, чтобы преследовать объединение.
Гибридный Тип III ARQ последнего метода, также известный как частичный IR, уменьшает уровень кодирования путем отправки дополнительных битов сокращения в каждой повторной передаче. Это действительно однако гарантирует, что повторные передачи могут самодекодировать. Это означает, что ретранслируемый пакет может быть преследованием, объединенным с предыдущими пакетами, чтобы увеличить усиление разнообразия.
LTE использует IR HARQ с 1/3 турбо энкодером, используемым для FEC. CRC Транспортного блока (TB) используется, чтобы обнаружить ошибки. Получатель только получает различные проколотые версии тех же закодированных турбо данных; каждая из этих повторных передач сам decodable. Таким образом это попадает в категорию Гибридного ARQ типа III.
В LTE повторные передачи отправляются с начальным уровнем кодирования 1/2 или 3/4. Максимальное количество одновременных процессов DL-HARQ (количество передач PDSCH, обслуженных), ограничивается 8, как задано в TS36.213, Раздел 7 [3].
В LTE N-канал протокол останавливать-и-ожидать используется в качестве Гибридного протокола ARQ, когда это предлагает низко буферизующие требования и низкое Подтверждение (ACK) / Отрицательное Подтверждение (NACK) обратная связь наверху.
В этом примере транспортный блок сгенерирован и подвергается DL-SCH, кодирующему, чтобы создать кодовую комбинацию. Кодовая комбинация подвергается физическому нисходящему каналу, совместно использованное кодирование канала, чтобы сформировать комплекс модулировало символы.
Аддитивный Белый Гауссов Шум добавляется к символам. Шумные символы затем подвергаются обработке получателя, чтобы получить переданную кодовую комбинацию. Кодовая комбинация является затем турбо восстановленным уровнем, блок кода desegmented и блок CRC, декодируемый, чтобы проверять, была ли передача успешна. Если ошибка CRC обнаруживается в транспортном блоке затем, повторная передача сделана с помощью различного RV. Этот процесс продолжается, пока передача не успешна, или предел повторной передачи достигнут.
Ячейка широкие настройки задана в структуре enb.
enb.NDLRB = 50; % No of Downlink RBs in total BW enb.CyclicPrefix = 'Normal'; % CP length enb.PHICHDuration = 'Normal'; % PHICH duration enb.NCellID = 10; % Cell ID enb.CellRefP = 1; % Single antenna ports enb.DuplexMode = 'FDD'; % FDD Duplex mode enb.CFI = 2; % 2 PDCCH symbols enb.Ng = 'sixth'; % HICH groups enb.NSubframe = 0; % Subframe number 0
Физический Нисходящий Разделяемый Канал (PDSCH) сконфигурирован с помощью структуры pdsch для одной схемы передачи антенны.
pdsch.NLayers = 1; % No of layers to map the transport block pdsch.TxScheme = 'Port0'; % Transmission scheme pdsch.Modulation = {'16QAM'}; % Modulation pdsch.RV = 0; % Initialize Redundancy Version pdsch.RNTI = 500; % Radio Network Temporary Identifier pdsch.NTurboDecIts = 5; % Number of turbo decoder iterations pdsch.PRBSet = (0:enb.NDLRB-1).'; % Define the PRBSet pdsch.CSI = 'On'; % CSI scaling of soft bits
Задайте параметры, требуемые для кодирования DL-SCH. Транспортный размер блока, используемый здесь, как задан для R.3 RMC в Таблице A.3.3.1-2 TS36.101 [1]. Закодированный размер блока DL-SCH может быть вычислен функцией ltePDSCHIndices использование enb и pdsch. ltePDSCHIndices возвращает информационную структуру как свой второй вывод, содержа параметр G, который задает количество закодированных и соответствующих уровню битов данных DL-SCH, чтобы удовлетворить физическую способность PDSCH.
rvIndex = 0; % Redundancy Version index transportBlkSize = 12960; % Transport block size [~,pdschIndicesInfo] = ltePDSCHIndices(enb,pdsch,pdsch.PRBSet); codedTrBlkSize = pdschIndicesInfo.G; % Available PDSCH bits dlschTransportBlk = randi([0 1], transportBlkSize, 1); % DL-SCH data bits % Possible redundancy versions (number of retransmissions) redundancyVersions = 0:3;
Этот пример моделирует один процесс HARQ. После каждой передачи значение blkCRCerr используется, чтобы проверять на успешную передачу транспортного блока. Если ошибка CRC обнаруживается т.е. blkCRCerr >=1 затем, повторная передача выполняется с помощью различного значения RV.
Первая передача сделана с помощью RV 0, это указывает на этап инициализации. Если ошибка CRC обнаруживается Оборудованием пользователя (UE), это отправляет NACK в Базовую станцию (BS) так, чтобы повторная передача инициировалась с помощью различного значения RV. Значение 1 или больше возвратилось для ошибки блока CRC.
eNodeB продолжит передавать тот же транспортный блок с помощью различных значений RV, пока UE не получит безошибочный транспортный блок, или общий предел повторной передачи происходит. В LTE общее количество процессов HARQ, которые могут инициироваться в любой момент времени, равняется 8.
Чтобы передать и получить транспорт блокируются, следующие шаги происходят:
Кодирование Канала DL-SCH. Биты DL-SCH сгенерированы и подвергаются кодированию канала. Включенный в этот процесс транспортная вставка CRC 24A-типа блока, сегментация блока кода и вставка блока CRC кода, турбокодирование, соответствие уровня и конкатенация блока кода. Количество вставок сегментации и CRC блока кода в каждый сегмент зависит от данного транспортного размера блока. Каждый сегментированный блок является отдельно закодированным турбо и уровень, соответствующий после вставки CRC 24B-типа блока кода. Процесс конкатенации применяется на соответствующее турбо уровня, закодировал блоки, чтобы сформировать кодовую комбинацию. Если передача заканчивается по ошибке затем, UE сигнализирует о NACK. Повторная передача ошибочного пакета сделана с помощью различного RVs. Каждый RV соответствует различному набору битов четности от того же закодированного блока; RV управляет этим изменением. Все эти операции могут быть выполнены с помощью функции тулбокса lteDLSCH.
Генерация Символов Комплекса PDSCH. Скремблирование, модуляция, отображение слоя и предварительное кодирование применяются к закодированному транспортному блоку, чтобы сгенерировать символы комплекса PDSCH. Это достигается с помощью ltePDSCH.
Шумовое Сложение. Сгенерированный шум затем добавляется к символам комплекса PDSCH. Путем варьирования значения отклонения nVariance количество повторных передач будет также отличаться, это вызвано тем, что количество обнаруженных ошибок будет колебаться с суммой шума, существующего на символах.
Обработка Получателя PDSCH. В получателе PDSCH deprecoding, слой demapping, мягкая демодуляция и дескремблирование применяются к шумным символам комплекса PDSCH.
Декодирование Канала DL-SCH. Декодирование канала выполняется с помощью lteDLSCHDecode, который выполняет восстановление уровня, мягкое объединение, десегментацию блока кода, удаление CRC и декодирование блока CRC. Эта функция берет мягкий буфер в качестве входного параметра, который затем используется в мягком объединении с полученной кодовой комбинацией мягкие биты, предшествующие декодирование битов.
% Define soft buffer decState = []; % Noise power can be varied to see the different RV SNR = 4; % dB % Initial value blkCRCerr = 1; while blkCRCerr >= 1 % Increment redundancy version for every retransmission rvIndex = rvIndex + 1; if rvIndex > length(redundancyVersions) error('Failed transmission'); end pdsch.RV = redundancyVersions(rvIndex); % PDSCH payload codedTrBlock = lteDLSCH(enb, pdsch, codedTrBlkSize, ... dlschTransportBlk); % PDSCH symbol generation pdschSymbols = ltePDSCH(enb, pdsch, {codedTrBlock}); % Add noise to pdschSymbols to create noisy complex modulated symbols pdschSymbolsNoisy = awgn(pdschSymbols,SNR); % PDSCH receiver processing rxCW = ltePDSCHDecode(enb, pdsch, pdschSymbolsNoisy); % DL-SCH channel decoding [rxBits, blkCRCerr, decState] = lteDLSCHDecode(enb, ... pdsch, transportBlkSize, rxCW, decState); end
blkCRCerr является ошибкой блока CRC для полученного транспортного блока. UE отправляет NACK, если он обнаруживает ошибку CRC на полученном транспортном блоке. Кроме того, новый мягкий буфер, decState, содержимое доступно при выводе этой функции, которая будет использоваться в следующий раз вокруг.
Используя этот пример возможно наблюдать эффект, который шум имеет на количество повторных передач, требуемых для успешного приема. В этом примере, для данного уровня шума, добавленного к переданным символам, в общей сложности 1 повторная передача требуется, чтобы успешно получать данные.
fprintf(['\n\nTransmission successful, total number of Redundancy ' ... 'Versions used is ' num2str(redundancyVersions(rvIndex) + 1) ' \n\n']);
Transmission successful, total number of Redundancy Versions used is 2
3GPP TS 36.101 "Передача радио оборудования пользователя (UE) и прием"
3GPP TS 36.212 "Мультиплексирование и кодирование канала"
3GPP TS 36.213 "Процедуры физического уровня"
