Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ) is een cruciaal mechanisme in 5G dat een fundamentele rol speelt bij het garanderen van betrouwbare en foutloze gegevensoverdracht via de radio-interface. HARQ is ontworpen om de efficiëntie en robuustheid van de communicatie te verbeteren door zowel automatische herhaalverzoeken (ARQ) als foutcorrectiecodering te combineren. Hier is een gedetailleerde uitleg van het HARQ-proces in 5G:
- Doel van HARQ:
- Het primaire doel van HARQ is het aanpakken van fouten die kunnen optreden tijdens de overdracht van gegevens via het draadloze kanaal. Het radiokanaal is onderhevig aan verschillende beperkingen, zoals vervaging, interferentie en ruis, wat af en toe leidt tot corruptie van verzonden gegevens. HARQ streeft ernaar deze fouten te herstellen en de algehele betrouwbaarheid van de communicatieverbinding te verbeteren.
- Hybride aanpak – ARQ en FEC combineren:
- HARQ hanteert een hybride aanpak door de principes van ARQ en Forward Error Correction (FEC) te combineren. Hierdoor kunnen fouten aan zowel de zender- (zender)- als de ontvangerzijde worden gecorrigeerd, waardoor de kans op een succesvolle gegevensoverdracht groter wordt.
- Verzending van gegevensblokken:
- De te verzenden gegevens worden opgedeeld in kleinere blokken, ook wel transportblokken genoemd. Deze transportblokken worden vervolgens gecodeerd met behulp van een coderingsschema om redundantie toe te voegen, waardoor foutdetectie en -correctie mogelijk wordt.
- Eerste verzending (nieuwe verzending):
- De eerste verzending omvat het verzenden van de transportblokken van de zender naar de ontvanger. Als de ontvanger de blokken zonder fouten ontvangt en decodeert, eindigt het proces en worden de gegevens als afgeleverd beschouwd.
- Erkenning (ACK) en negatieve bevestiging (NACK):
- Bij ontvangst van de gegevens stuurt de ontvanger een bevestiging (ACK) naar de zender als de decodering succesvol is. Als er fouten worden gedetecteerd, verzendt de ontvanger een negatieve bevestiging (NACK), wat aangeeft dat sommige of alle datablokken beschadigd zijn.
- Hertransmissie (ARQ-proces):
- In het geval van een NACK verzendt de zender dezelfde datablokken opnieuw, waardoor de ontvanger nog een kans krijgt om de informatie met succes te ontvangen en te decoderen. Deze hertransmissie is een klassiek ARQ-proces.
- FEC en ARQ combineren:
- De opnieuw verzonden gegevens kunnen nog steeds fouten bevatten, of er kunnen nieuwe fouten worden geïntroduceerd. Om het foutherstel te verbeteren, wordt FEC toegepast op de opnieuw verzonden gegevens, waardoor een extra beschermingslaag wordt toegevoegd naast de oorspronkelijke codering.
- Zachte combinatie en incrementele redundantie:
- HARQ introduceert concepten als zachte combinaties en incrementele redundantie om de kansen op succesvol foutherstel verder te vergroten. Zacht combineren omvat het combineren van de informatie van meerdere transmissiepogingen, en incrementele redundantie maakt het mogelijk om extra pariteitsinformatie te verzenden tijdens hertransmissies.
- Overwegingen voor de retourtijd (RTT):
- De efficiëntie van HARQ wordt beïnvloed door de round-trip time (RTT) tussen de zender en de ontvanger. Een kortere RTT zorgt voor snellere feedback, waardoor snellere heruitzendingen mogelijk zijn en de impact van kanaalvariaties wordt verminderd.
- Adaptieve modulatie en codering (AMC):
- HARQ is vaak geïntegreerd met Adaptive Modulation and Coding (AMC), waarbij het modulatie- en coderingsschema dynamisch kan worden aangepast op basis van de kanaalomstandigheden. Dit aanpassingsvermogen verbetert de algehele systeemefficiëntie.
- Combineren met meerdere antennes (MIMO):
- HARQ kan verder worden verbeterd in combinatie met Multiple Input Multiple Output (MIMO)-technieken, waarbij ruimtelijke diversiteit wordt benut om de kansen op succesvolle gegevensoverdracht te vergroten.
Samenvattend is het HARQ-proces in 5G een dynamisch en adaptief mechanisme dat ARQ en FEC combineert om fouten in het draadloze communicatiekanaal aan te pakken. Het speelt een cruciale rol bij het realiseren van betrouwbare en robuuste datatransmissie en draagt bij aan de algehele prestaties en kwaliteit van de dienstverlening in 5G-netwerken.