Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ) è un meccanismo cruciale nel 5G che svolge un ruolo fondamentale nel garantire una trasmissione dati affidabile e priva di errori sull’interfaccia radio. HARQ è progettato per migliorare l’efficienza e la robustezza della comunicazione combinando sia la richiesta di ripetizione automatica (ARQ) che la codifica di correzione degli errori. Ecco una spiegazione dettagliata del processo HARQ nel 5G:
- Scopo dell’Harq:
- Lo scopo principale di HARQ è risolvere gli errori che possono verificarsi durante la trasmissione di dati sul canale wireless. Il canale radio è soggetto a vari disturbi, come sbiadimento, interferenze e rumore, che portano alla corruzione occasionale dei dati trasmessi. HARQ mira a recuperare questi errori e migliorare l’affidabilità complessiva del collegamento di comunicazione.
- Approccio ibrido: combinazione di ARQ e FEC:
- HARQ adotta un approccio ibrido combinando i principi di ARQ e Forward Error Correction (FEC). Ciò consente la correzione degli errori sia sul lato mittente (trasmettitore) che su quello ricevente, aumentando la probabilità di successo della trasmissione dei dati.
- Trasmissione di blocchi di dati:
- I dati da trasmettere vengono suddivisi in blocchi più piccoli, detti blocchi di trasporto. Questi blocchi di trasporto vengono quindi codificati utilizzando uno schema di codifica per aggiungere ridondanza, consentendo il rilevamento e la correzione degli errori.
- Trasmissione iniziale (Nuova trasmissione):
- La trasmissione iniziale prevede l’invio dei blocchi di trasporto dal trasmettitore al ricevitore. Se il destinatario riceve e decodifica con successo i blocchi senza errori, il processo termina e i dati vengono considerati consegnati.
- Riconoscimento (ACK) e riconoscimento negativo (NACK):
- Dopo aver ricevuto i dati, il ricevitore invia un riconoscimento (ACK) al trasmettitore se la decodifica ha avuto successo. Se vengono rilevati errori, il ricevitore invia un riconoscimento negativo (NACK), indicando che alcuni o tutti i blocchi di dati sono danneggiati.
- Ritrasmissione (processo ARQ):
- Nel caso di un NACK, il trasmettitore ritrasmette gli stessi blocchi di dati, fornendo al ricevitore un’altra opportunità di ricevere e decodificare con successo le informazioni. Questa ritrasmissione è un classico processo ARQ.
- Combinazione di FEC e ARQ:
- I dati ritrasmessi potrebbero contenere ancora errori o potrebbero essere introdotti nuovi errori. Per migliorare il recupero dagli errori, ai dati ritrasmessi viene applicata la FEC, aggiungendo un ulteriore livello di protezione oltre alla codifica originale.
- Combinazione soft e ridondanza incrementale:
- HARQ introduce concetti come la combinazione morbida e la ridondanza incrementale per migliorare ulteriormente le possibilità di successo del ripristino degli errori. La combinazione soft implica la combinazione delle informazioni provenienti da più tentativi di trasmissione e la ridondanza incrementale consente l’invio di informazioni di parità aggiuntive durante le ritrasmissioni.
- Considerazioni sul tempo di andata e ritorno (RTT):
- L’efficienza di HARQ è influenzata dal tempo di andata e ritorno (RTT) tra il trasmettitore e il ricevitore. Un RTT più breve consente un feedback più rapido, consentendo ritrasmissioni più rapide e riducendo l’impatto delle variazioni del canale.
- Modulazione e codifica adattiva (AMC):
- HARQ è spesso integrato con Adaptive Modulation and Coding (AMC), dove lo schema di modulazione e codifica può essere regolato dinamicamente in base alle condizioni del canale. Questa adattabilità migliora l’efficienza complessiva del sistema.
- Combinazione con più antenne (MIMO):
- HARQ può essere ulteriormente migliorato se combinato con tecniche MIMO (Multiple Input Multiple Output), sfruttando la diversità spaziale per aumentare le possibilità di successo della trasmissione dei dati.
In sintesi, il processo HARQ nel 5G è un meccanismo dinamico e adattivo che combina ARQ e FEC per affrontare gli errori nel canale di comunicazione wireless. Svolge un ruolo cruciale nel raggiungimento di una trasmissione dati affidabile e robusta, contribuendo alle prestazioni complessive e alla qualità del servizio nelle reti 5G.