Transmission de données pour le HSDPA et étude des algorithmes HARQ

Data transmission for the HSDPA and study of HARQ algorithms

• Auteur / Autrice : Mohamed Et-Tolba
• Direction : Samir Saoudi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Télécom Bretagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commutation de paquets

UMTS (norme)

Radiocommunications mobiles

Mots clés libres

Hsdpa

Algorithmes HARQ

Résumé

L’évolution majeur de l’UMTS, ces dernières années est le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) qui est basé sur la transmission en mode paquet. Il est conçu pour répondre au besoin en débit des utilisateurs dans la liaison descendante. Le HSDPA permet d’atteindre des débits qui peuvent dépasser 10 Mbits/s. Ceci est possible grâce à l’utilisation du principe de transmission multicodes en application conjointe avec de nouvelles technologies telles que la modulation et codage adaptatifs (MCA) ainsi que l’HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest). Cette thèse porte sur la transmission de données pour le HSDPA en mode FDD, et l’étude des algorithmes HARQ. Pour augmenter le débit de transmission, la technique MCA adapte la modulation et le rendement de codage au fur et à mesure que les conditions du canal de propagation varient. L’utilisation des modulations d’ordre supérieur (16-QAM) dégrade les performances du récepteur Rake. En plus, avec ce dernier, le simulateur HSDPA demande un temps de calcul très long pour atteindre de bonnes performances. Ceci nous a motivé à introduire une méthode de simulation rapide qui fournit pratiquement les mêmes performances dans un temps de calcul plus réduit. Pour améliorer les performances du MCA avec le récepteur Rake, nous avons implémenté les techniques de retransmission HARQ. Selon l’implémentation et les performances, on distingue deux approches de retransmission : la première est basée sur l’algorithme de Chase où les retransmissions portent la même information que celle portée par la transmission originale, et la deuxième repose sur l’algorithme IR (Incremental Redundancy) dans lequel chaque retransmission transporte une redondance supplémentaire. L’analyse des performances a montré que l’HARQ apporte un gain considérable après seulement 2 transmissions. Cependant, avec les modulations d’ordre supérieur, cette technique peut atteindre ses limites lorsque le canal de transmission induit une interférence multitrajets sévère. Cette limitation nous a amené à introduire une méthode qui combine l’HARQ avec la suppression d’interférence multitrajets (MPIC). Pour améliorer cette technique nous avons proposé d’utiliser la technique de réarrangement de constellation qui apporte une diversité importante en changeant la constellation d’une transmission à l’autre. Nous avons constaté une nette amélioration des performances malgré la présence de trajets multiples

The major evolution of UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) in recent years is the High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) which provides data rates up to 10 Mbps. The implementation of HSDPA includes multicode transmission in joint application with Adaptive Modulation and Coding (AMC) as well as Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ). This thesis deals with the implementation of the HSDPA simulator in FDD (FrequencyDivision Duplex) mode according to 3GPP technical specifications. It also aims to study the HARQ algorithms for HSDPA. The performance of AMC is significantly degraded when higher order modulation (16-QAM) is used in a multipath environnement. Moreover, the HSDPA simulator requires a very long time of computation to provide good performance in multipath channel. In order to solve this problem, we have introduced a simplified simulator which exploits the performance of HSDPA over gaussien channel as look-up tables to compute the block error rate in multipath channel. To make the AMC technique more powerful, we have implemented the HARQ technique. It combines ARQ methods with turbo coding. There are two fundamental approaches for HARQ : the first is Chase approach in which retransmissions are identical to the original transmission, the second approach is IR (Incremental Redundancy) in which the retransmissions carry additionnal redundancy. The performance analysis shows that a significant gain is offered by HARQ after only 2 transmissions. However this technique can exhibit an error floor when using higher order modulation in multipath environnement. As a solution to this limitation, we have employed HARQ technique combined with soft Multipath Interference Cancellation (MPIC). For enhancing this method, we have proposed to use the constellation rearrangement technique which provides additionnal diversity by changing the constellation from one transmission to other. With this techniques, very good performance is offered, and the error floor is mitigated or completely removed.