हाइब्रिड स्वचालित दोहराव अनुरोध

हाइब्रिड स्वचालित दोहराव अनुरोध  (हाइब्रिड ARQ या HARQ) हाई-रेट  आगे त्रुटि सुधार  (FEC) और ऑटोमैटिक रिपीट रिक्वेस्ट (ARQ) त्रुटि-नियंत्रण का एक संयोजन है। मानक एआरक्यू में, त्रुटि-पहचान कोड | त्रुटि-पहचान (ईडी) कोड जैसे चक्रीय अतिरेक जांच (सीआरसी) का उपयोग करके प्रसारित किए जाने वाले डेटा में अनावश्यक बिट्स जोड़े जाते हैं। दूषित संदेश का पता लगाने वाले रिसीवर प्रेषक से एक नए संदेश का अनुरोध करेंगे। हाइब्रिड एआरक्यू में, मूल डेटा को एफईसी कोड के साथ एन्कोड किया जाता है, और समता बिट्स या तो तुरंत संदेश के साथ भेजे जाते हैं या केवल अनुरोध पर प्रसारित होते हैं जब रिसीवर एक गलत संदेश का पता लगाता है। ईडी कोड तब छोड़ा जा सकता है जब ऐसे कोड का उपयोग किया जाता है जो त्रुटि का पता लगाने के अलावा फॉरवर्ड त्रुटि सुधार (एफईसी) दोनों कर सकता है, जैसे रीड-सोलोमन त्रुटि सुधार|रीड-सोलोमन कोड। एफईसी कोड को होने वाली सभी त्रुटियों के एक अपेक्षित उपसमूह को ठीक करने के लिए चुना जाता है, जबकि एआरक्यू विधि का उपयोग उन त्रुटियों को ठीक करने के लिए फ़ॉल-बैक के रूप में किया जाता है जो केवल प्रारंभिक ट्रांसमिशन में भेजे गए अतिरेक का उपयोग करके ठीक नहीं की जा सकती हैं। परिणामस्वरूप, हाइब्रिड एआरक्यू खराब सिग्नल स्थितियों में सामान्य एआरक्यू से बेहतर प्रदर्शन करता है, लेकिन अपने सरलतम रूप में यह अच्छी सिग्नल स्थितियों में काफी कम थ्रूपुट की कीमत पर आता है। आम तौर पर एक सिग्नल गुणवत्ता क्रॉस-ओवर पॉइंट होता है जिसके नीचे सरल हाइब्रिड एआरक्यू बेहतर होता है, और जिसके ऊपर बेसिक एआरक्यू बेहतर होता है।

सरल हाइब्रिड ARQ
HARQ का सबसे सरल संस्करण, टाइप I HARQ, ट्रांसमिशन से पहले प्रत्येक संदेश में ED और FEC दोनों जानकारी जोड़ता है। जब कोडित डेटा ब्लॉक प्राप्त होता है, तो रिसीवर पहले त्रुटि-सुधार कोड को डीकोड करता है। यदि चैनल की गुणवत्ता काफी अच्छी है, तो सभी ट्रांसमिशन त्रुटियां सुधार योग्य होनी चाहिए, और रिसीवर सही डेटा ब्लॉक प्राप्त कर सकता है। यदि चैनल की गुणवत्ता खराब है, और सभी ट्रांसमिशन त्रुटियों को ठीक नहीं किया जा सकता है, तो रिसीवर त्रुटि-पहचान कोड का उपयोग करके इस स्थिति का पता लगाएगा, फिर प्राप्त कोडित डेटा ब्लॉक को अस्वीकार कर दिया जाता है और एआरक्यू के समान, रिसीवर द्वारा पुनः ट्रांसमिशन का अनुरोध किया जाता है। अधिक परिष्कृत रूप में, टाइप II HARQ, संदेश प्रवर्तक त्रुटि-पता लगाने वाले समता बिट्स और केवल FEC समता बिट्स के साथ संदेश बिट्स के बीच वैकल्पिक करता है। जब पहला ट्रांसमिशन त्रुटि रहित प्राप्त होता है, तो FEC समता बिट्स कभी नहीं भेजे जाते हैं। इसके अलावा, त्रुटि सुधार के लिए दो लगातार ट्रांसमिशन को जोड़ा जा सकता है यदि कोई भी त्रुटि मुक्त नहीं है। टाइप I और टाइप II हाइब्रिड ARQ के बीच अंतर को समझने के लिए, ED और FEC द्वारा जोड़ी गई जानकारी के आकार पर विचार करें: त्रुटि का पता लगाने से आम तौर पर संदेश में केवल कुछ बाइट्स जुड़ते हैं, जो केवल लंबाई में वृद्धिशील वृद्धि है। दूसरी ओर, FEC अक्सर त्रुटि सुधार समता के साथ संदेश की लंबाई को दोगुना या तिगुना कर सकता है। थ्रूपुट के संदर्भ में, मानक एआरक्यू आमतौर पर त्रुटि के खिलाफ विश्वसनीय सुरक्षा के लिए चैनल क्षमता का कुछ प्रतिशत खर्च करता है, जबकि एफईसी आमतौर पर चैनल सुधार के लिए सभी चैनल क्षमता का आधा या अधिक खर्च करता है।

मानक एआरक्यू में त्रुटि का पता लगाने के लिए किसी भी ट्रांसमिशन पर ट्रांसमिशन को त्रुटि मुक्त प्राप्त करना होगा। टाइप II हाइब्रिड एआरक्यू में, पहले ट्रांसमिशन में केवल डेटा और त्रुटि का पता लगाना शामिल है (मानक एआरक्यू से अलग नहीं)। यदि त्रुटि रहित प्राप्त हुआ, तो यह हो गया। यदि डेटा त्रुटिपूर्ण रूप से प्राप्त होता है, तो दूसरे ट्रांसमिशन में FEC समानताएं और त्रुटि का पता लगाना शामिल होगा। यदि त्रुटि रहित प्राप्त हुआ, तो यह हो गया। यदि त्रुटि प्राप्त होती है, तो दोनों ट्रांसमिशन से प्राप्त जानकारी को मिलाकर त्रुटि सुधार का प्रयास किया जा सकता है।

केवल टाइप I हाइब्रिड एआरक्यू को मजबूत सिग्नल स्थितियों में क्षमता हानि का सामना करना पड़ता है। टाइप II हाइब्रिड एआरक्यू ऐसा नहीं करता है क्योंकि एफईसी बिट्स केवल आवश्यकतानुसार बाद के पुन: प्रसारण पर प्रसारित होते हैं। मजबूत सिग्नल स्थितियों में, टाइप II हाइब्रिड एआरक्यू मानक एआरक्यू जितनी अच्छी क्षमता के साथ प्रदर्शन करता है। खराब सिग्नल स्थितियों में, टाइप II हाइब्रिड एआरक्यू मानक एफईसी जितनी अच्छी संवेदनशीलता के साथ प्रदर्शन करता है।

नरम संयोजन के साथ हाइब्रिड एआरक्यू
व्यवहार में, गलत तरीके से प्राप्त कोडित डेटा ब्लॉक को त्यागने के बजाय अक्सर रिसीवर पर संग्रहीत किया जाता है, और जब पुन: प्रेषित ब्लॉक प्राप्त होता है, तो दोनों ब्लॉक संयुक्त हो जाते हैं। इसे नरम संयोजन के साथ हाइब्रिड एआरक्यू कहा जाता है (डहलमैन एट अल., पृष्ठ 120)। हालांकि यह संभव है कि दो दिए गए ट्रांसमिशन को त्रुटि के बिना स्वतंत्र रूप से डिकोड नहीं किया जा सकता है, ऐसा हो सकता है कि पहले से गलती से प्राप्त ट्रांसमिशन का संयोजन हमें सही ढंग से डिकोड करने के लिए पर्याप्त जानकारी देता है। HARQ में दो मुख्य सॉफ्ट संयोजन विधियाँ हैं:


 * चेज़ संयोजन: प्रत्येक पुन: प्रसारण में समान जानकारी (डेटा और समता बिट्स) होती है। रिसीवर पिछले ट्रांसमिशन से समान बिट्स के साथ प्राप्त बिट्स को संयोजित करने के लिए अधिकतम-अनुपात संयोजन | अधिकतम-अनुपात संयोजन का उपयोग करता है। क्योंकि सभी प्रसारण समान हैं, चेस संयोजन को अतिरिक्त पुनरावृत्ति कोड के रूप में देखा जा सकता है। प्रत्येक पुन:संचरण को बढ़े हुए Eb/N0 के माध्यम से प्राप्त संचरण में अतिरिक्त ऊर्जा जोड़ने के रूप में सोचा जा सकता है।
 * वृद्धिशील अतिरेक: प्रत्येक पुन: प्रसारण में पिछले वाले की तुलना में भिन्न जानकारी होती है। कोडित बिट्स के एकाधिक सेट उत्पन्न होते हैं, प्रत्येक सूचना बिट्स के समान सेट का प्रतिनिधित्व करते हैं। री-ट्रांसमिशन आम तौर पर पिछले ट्रांसमिशन की तुलना में कोडित बिट्स के एक अलग सेट का उपयोग करता है, जिसमें छिद्रित कोड एनकोडर आउटपुट द्वारा उत्पन्न विभिन्न रिडंडेंसी संस्करण होते हैं। इस प्रकार, प्रत्येक पुनः प्रसारण पर रिसीवर को अतिरिक्त जानकारी प्राप्त होती है।

दो मुख्य विधियों के कई प्रकार मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, आंशिक चेज़ संयोजन में मूल ट्रांसमिशन में बिट्स का केवल एक सबसेट फिर से प्रसारित किया जाता है। आंशिक वृद्धिशील अतिरेक में, व्यवस्थित कोड बिट्स को हमेशा शामिल किया जाता है ताकि प्रत्येक पुन: प्रसारण स्व-डिकोडेबल हो।

वृद्धिशील अतिरेक HARQ का एक उदाहरण HSDPA है: डेटा ब्लॉक को पहले एक पंचर कोड 1/3 टर्बो कोड के साथ कोडित किया जाता है, फिर प्रत्येक (पुनः) ट्रांसमिशन के दौरान कोडित ब्लॉक को आमतौर पर आगे पंचर किया जाता है (यानी कोडित बिट्स का केवल एक अंश चुना जाता है) और भेजा जाता है। प्रत्येक (पुनः) ट्रांसमिशन के दौरान उपयोग किया जाने वाला पंचर पैटर्न अलग होता है, इसलिए हर समय अलग-अलग कोडित बिट्स भेजे जाते हैं। यद्यपि एचएसडीपीए मानक चेस संयोजन और वृद्धिशील अतिरेक दोनों का समर्थन करता है, लेकिन यह दिखाया गया है कि बढ़ी हुई जटिलता की कीमत पर वृद्धिशील अतिरेक लगभग हमेशा चेस संयोजन से बेहतर प्रदर्शन करता है। HARQ का उपयोग रुकें और प्रतीक्षा करें ARQ|स्टॉप-एंड-वेट मोड या चयनात्मक दोहराएँ ARQ मोड में किया जा सकता है। रुकें और प्रतीक्षा करें आसान है, लेकिन प्राप्तकर्ता की स्वीकृति की प्रतीक्षा करने से दक्षता कम हो जाती है। इस प्रकार कई स्टॉप-एंड-वेट HARQ प्रक्रियाएं अक्सर व्यवहार में समानांतर में की जाती हैं: जब एक HARQ प्रक्रिया पावती की प्रतीक्षा कर रही होती है, तो दूसरी प्रक्रिया कुछ और डेटा भेजने के लिए चैनल का उपयोग कर सकती है।

टर्बो कोड के अलावा अन्य फॉरवर्ड त्रुटि सुधार कोड भी हैं जिनका उपयोग HARQ योजना में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए विस्तारित अनियमित दोहराव-संचय (ईआईआरए) कोड और कुशल-एन्कोडेबल दर-संगत (ई2आरसी) कोड, जो दोनों कम-घनत्व समता-जांच कोड हैं।

अनुप्रयोग
HARQ का उपयोग HSDPA और HSUPA में किया जाता है जो UMTS जैसे मोबाइल फोन नेटवर्क के लिए उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन (क्रमशः डाउनलिंक और अपलिंक पर) प्रदान करता है, और मोबाइल ब्रॉडबैंड वायरलेस एक्सेस के लिए 802.16e|IEEE 802.16-2005 मानक में, जिसे वाईमैक्स| मोबाइल वाईमैक्स. इसका उपयोग विकास-डेटा अनुकूलित और LTE (दूरसंचार) वायरलेस नेटवर्क में भी किया जाता है।

टाइप I हाइब्रिड ARQ का उपयोग ITU-T G.hn में किया जाता है, जो एक हाई-स्पीड लोकल एरिया नेटवर्क मानक है जो मौजूदा होम वायरिंग (पावर लाइन संचार, फोन लाइन और मनाना पर ईथरनेट) पर 1 Gbit/s तक डेटा दर पर काम कर सकता है। G.hn त्रुटि का पता लगाने के लिए चक्रीय अतिरेक जांच | CRC-32C, फॉरवर्ड त्रुटि सुधार के लिए कम घनत्व समता-जांच कोड और ARQ के लिए चयनात्मक दोहराव ARQ का उपयोग करता है।

अग्रिम पठन

 * also available as preprint.