Cooperative diversity
کوآپریٹو ڈائیورسٹی بینڈوڈتھ کے کسی بھی سیٹ کے لیے کل نیٹ ورک چینل کی صلاحیتوں کو بہتر بنانے یا زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے ایک کوآپریٹو ملٹیپل اینٹینا تکنیک ہے جو ریلےڈ سگنل کے مشترکہ سگنل اور وائرلیس ملٹی ہاپ نیٹ ورک میں براہ راست سگنل کو ڈی کوڈ کرکے صارف کے تنوع کا استحصال کرتی ہے۔ ایک روایتی سنگل ہاپ سسٹم براہ راست ترسیل کا استعمال کرتا ہے جہاں ایک رسیور صرف براہ راست سگنل کی بنیاد پر معلومات کو ڈی کوڈ کرتا ہے جبکہ ریلے شدہ سگنل کے حوالے سے مداخلت کے طور پر، جبکہ کوآپریٹو تنوع دوسرے سگنل کو شراکت کے طور پر سمجھتا ہے۔ یعنی کوآپریٹو ڈائیورسٹی دو اشاروں کے امتزاج سے معلومات کو ڈی کوڈ کرتا ہے۔ لہذا، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ کوآپریٹو تنوع ایک اینٹینا تنوع ہے جو وائرلیس نیٹ ورک میں ہر نوڈ سے تعلق رکھنے والے تقسیم شدہ اینٹینا کا استعمال کرتا ہے۔ نوٹ کریں کہ صارف کا تعاون تعاون پر مبنی تنوع کی ایک اور تعریف ہے۔ صارف کا تعاون ایک اضافی حقیقت پر غور کرتا ہے کہ ہر صارف دوسرے صارف کے سگنل کو ریلے کرتا ہے جبکہ کوآپریٹو تنوع کو ملٹی ہاپ ریلے نیٹ ورکنگ سسٹم کے ذریعے بھی حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کوآپریٹو ڈائیورسٹی تکنیک ایک قسم کی ملٹی یوزر ایم آئی ایم او تکنیک ہے۔ ریلے کرنے کی حکمت عملی سب سے آسان کوآپریٹو ریلے کرنے والا نیٹ ورک تین نوڈس پر مشتمل ہوتا ہے، یعنی ماخذ، منزل، اور ایک تیسرا نوڈ جو ماخذ اور منزل کے درمیان براہ راست مواصلات کی حمایت کرتا ہے جسے ریلے کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ اگر ماخذ سے منزل تک کسی پیغام کی براہ راست ترسیل (مکمل طور پر) کامیاب نہیں ہوتی ہے، تو ماخذ سے زیادہ سنی گئی معلومات کو ریلے کے ذریعے ایک مختلف راستے سے منزل تک پہنچنے کے لیے آگے بڑھایا جاتا ہے۔ چونکہ دونوں مواصلات نے ایک مختلف راستہ اختیار کیا اور ایک کے بعد ایک ہوتا ہے، اس لیے یہ مثال خلائی تنوع اور وقت کے تنوع کے تصور کو نافذ کرتی ہے۔ ریلے کرنے کی حکمت عملیوں کو ایمپلیفائی-اینڈ-فارورڈ، ڈیکوڈ-اینڈ-فارورڈ، اور کمپریس-اینڈ-فارورڈ حکمت عملیوں کے ذریعے مزید ممتاز کیا جا سکتا ہے: ایمپلیفائی-اینڈ-فارورڈ حکمت عملی ریلے اسٹیشن کو سورس نوڈ سے موصولہ سگنل کو بڑھانے اور ڈیکوڈ-اینڈ-فارورڈ حکمت عملی کے بعد اسے منزل اسٹیشن ریلے پر فارورڈ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ جب بھی زیادہ سنی جانے والی ترسیل میں ناقابل بازیافت غلطیاں ہوتی ہیں، تو ریلے کوآپریٹو ٹرانسمیشن میں حصہ نہیں ڈال سکتا ہے۔ کمپریس اینڈ فارورڈ حکمت عملی ریلے اسٹیشن کو سورس نوڈ سے موصولہ سگنل کو کمپریس کرنے اور سگنل کو ڈی کوڈ کیے بغیر اسے منزل تک بھیجنے کی اجازت دیتی ہے جہاں وینر-زیو کوڈنگ کو زیادہ سے زیادہ کمپریشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ریلے ٹرانسمیشن ٹوپولوجی سیریل ریلے ٹرانسمیشن کا استعمال سایہ دار علاقوں میں طویل فاصلے کے مواصلات اور رینج کی توسیع کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہ پاور گین فراہم کرتا ہے۔ اس ٹوپولوجی میں سگنلز ایک ریلے سے دوسرے ریلے میں پھیلتے ہیں اور پڑوسی ہاپ کے چینل کسی بھی مداخلت سے بچنے کے لیے آرتھوگنل ہوتے ہیں۔ متوازی ریلے ٹرانسمیشن کا استعمال کیا جا سکتا ہے جہاں سیریل ریلے ٹرانسمیشن ملٹی پاتھ فیڈنگ کا شکار ہوتی ہے۔ باہر اور غیر نظر کی لکیر کے پھیلاؤ کے لیے، سگنل کی طول موج بڑی ہو سکتی ہے اور متعدد اینٹینا کی تنصیب ممکن نہیں ہے۔ ملٹی پاتھ فیڈنگ کے خلاف مضبوطی بڑھانے کے لیے، متوازی ریلے ٹرانسمیشن کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس ٹوپولوجی میں، سگنلز ایک ہی ہاپ میں متعدد ریلے راستوں کے ذریعے پھیلتے ہیں اور منزل مختلف امتزاج اسکیموں کی مدد سے موصول ہونے والے سگنلز کو یکجا کرتی ہے۔ یہ بیک وقت طاقت کا حصول اور تنوع کا حصول فراہم کرتا ہے۔ سسٹم ماڈل ہم ایک وائرلیس ریلے سسٹم پر غور کرتے ہیں جو ماخذ، ریلے اور منزل نوڈس پر مشتمل ہوتا ہے۔ یہ فرض کیا جاتا ہے کہ چینل ہاف ڈوپلیکس، آرتھوگنل اور ایمپلیفائی اینڈ فارورڈ ریلینگ موڈ میں ہے۔ روایتی براہ راست ترسیل کے نظام سے مختلف طور پر، ہم ٹائم ڈویژن ریلینگ فنکشن کا استحصال کرتے ہیں جہاں یہ نظام دو عارضی مراحل کے ساتھ معلومات فراہم کر سکتا ہے۔ پہلے مرحلے پر، ماخذ نوڈ منزل اور ریلے نوڈس دونوں کی طرف معلومات نشر کرتا ہے۔ منزل پر موصولہ سگنل اور ریلے نوڈس بالترتیب اس طرح لکھے جاتے ہیں: ماخذ سے منزل نوڈس تک کا چینل کہاں ہے، ماخذ سے ریلے نوڈ تک کا چینل ہے، شور سگنل میں شامل کیا گیا ہے اور شور سگنل میں شامل کیا گیا ہے۔ دوسرے مرحلے پر، ریلے براہ راست ٹرانسمیشن موڈ کے علاوہ اپنے موصولہ سگنل کو منزل نوڈ تک منتقل کر سکتا ہے۔ سگنل ڈیکوڈنگ ہم منزل نوڈ پر سگنل کو ڈی کوڈ کرنے کے لیے چار اسکیمیں متعارف کراتے ہیں جو کہ براہ راست اسکیم، غیر تعاون پر مبنی اسکیم، تعاون پر مبنی اسکیم اور انکولی اسکیم ہیں۔ براہ راست اسکیم کے علاوہ، منزل نوڈ دیگر تمام اسکیموں میں ریلےڈ سگنل کا استعمال کرتا ہے۔ براہ راست اسکیم براہ راست اسکیم میں، منزل پہلے مرحلے پر ماخذ نوڈ سے موصولہ سگنل کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا کو ڈی کوڈ کرتی ہے جہاں دوسرے مرحلے کی ترسیل کو چھوڑ دیا جاتا ہے تاکہ ریلے نوڈ ترسیل میں شامل نہ ہو۔ ماخذ نوڈ سے موصول ہونے والے ڈیکوڈنگ سگنل کو اس طرح لکھا جاتا ہے: اگرچہ براہ راست اسکیم کا فائدہ ڈیکوڈنگ پروسیسنگ کے لحاظ سے اس کی سادگی ہے، لیکن موصولہ سگنل پاور شدید طور پر کم ہو سکتی ہے اگر ماخذ نوڈ اور منزل نوڈ کے درمیان فاصلہ زیادہ ہو۔ اس طرح، مندرجہ ذیل میں ہم غیر تعاون پر مبنی اسکیم پر غور کرتے ہیں جو سگنل کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے سگنل ریلے کا استحصال کرتی ہے۔ غیر تعاون پر مبنی اسکیم غیر تعاون پر مبنی اسکیم میں، منزل دوسرے مرحلے پر ریلے سے موصول ہونے والے سگنل کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا کو ڈی کوڈ کرتی ہے، جس کے نتیجے میں سگنل پاور میں اضافہ ہوتا ہے۔ ریلے نوڈ سے موصول ہونے والا سگنل جو ماخذ نوڈ سے موصول ہونے والے سگنل کو دوبارہ منتقل کرتا ہے اس طرح لکھا جاتا ہے: ریلے سے منزل نوڈس تک چینل کہاں ہے اور شور سگنل میں شامل کیا گیا ہے۔ ڈیکوڈنگ کی وشوسنییتا کم ہو سکتی ہے کیونکہ سگنل ریلے کرنے سے آزادی کی ڈگری میں اضافہ نہیں ہوتا ہے۔ تنوع کی ترتیب میں کوئی اضافہ نہیں ہوا ہے کیونکہ یہ اسکیم صرف ریلے سگنل کا استحصال کرتی ہے اور ماخذ نوڈ سے براہ راست سگنل یا تو دستیاب نہیں ہے یا اس کا حساب نہیں ہے۔ جب ہم اس طرح کے اشارے سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں اور تنوع کے آرڈر کے نتائج میں اضافہ کر سکتے ہیں۔ اس طرح، مندرجہ ذیل میں ہم کوآپریٹو اسکیم پر غور کرتے ہیں جو براہ راست اور ریلے شدہ دونوں سگنلز کے مشترکہ سگنل کو ڈی کوڈ کرتی ہے۔ کوآپریٹو اسکیم کوآپریٹو ڈیکوڈنگ کے لیے، منزل نوڈ ماخذ سے موصول ہونے والے دو سگنلز اور ریلے نوڈس کو یکجا کرتا ہے جس کے نتیجے میں تنوع کا فائدہ ہوتا ہے۔ منزل نوڈ پر موصول ہونے والے پورے سگنل ویکٹر کو اس طرح ماڈل کیا جا سکتا ہے: ماخذ اور ریلے نوڈس سے منزل نوڈ پر موصول ہونے والے سگنلز بالترتیب کہاں اور کہاں ہیں۔ لکیری ڈیکوڈنگ تکنیک کے طور پر، منزل موصولہ سگنل ویکٹر کے عناصر کو مندرجہ ذیل طور پر یکجا کرتی ہے: لکیری امتزاج وزن کہاں ہے جو مشترکہ سگنلز کے سگنل سے شور کے تناسب (ایس این آر) کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے حاصل کیا جا سکتا ہے بشرطیکہ وزن کے حساب کی پیچیدگی کی سطح کو دیکھا جائے۔ انکولی اسکیم انکولی اسکیم اوپر بیان کردہ تین طریقوں میں سے ایک کا انتخاب کرتی ہے جو براہ راست، غیر تعاون پر مبنی اور نیٹ ورک چینل کی ریاستی معلومات اور نیٹ ورک کے دیگر پیرامیٹرز پر انحصار کرنے والی کوآپریٹو اسکیمیں ہیں۔ تجارت بند یہ قابل ذکر ہے کہ باہمی تعاون کا تنوع ریلےنگ مرحلے کے لیے تعدد، وقت اور بجلی کے وسائل جیسے وائرلیس وسائل کو کھونے کی قیمت پر تنوع کے حصول میں اضافہ کر سکتا ہے۔ وائرلیس وسائل ضائع ہو جاتے ہیں کیونکہ ریلے نوڈ ماخذ سے منزل نوڈ تک سگنل کو ریلے کرنے کے لیے وائرلیس وسائل کا استعمال کرتا ہے۔ لہذا، یہ تبصرہ کرنا ضروری ہے کہ کوآپریٹو تنوع میں تنوع کے فائدہ اور سپیکٹرم وسائل کے ضیاع کے درمیان تجارت ہے۔ چینل کی کوآپریٹو تنوع کی صلاحیت جون 2005 میں، اے ہوسٹ میڈسن نے کوآپریٹو ریلے نیٹ ورک کی چینل کی صلاحیت کا گہرائی سے تجزیہ کرتے ہوئے ایک مقالہ شائع کیا۔ ہم فرض کرتے ہیں کہ ماخذ نوڈ سے ریلے نوڈ تک، ماخذ نوڈ سے منزل نوڈ تک، اور ریلے نوڈ سے منزل نوڈ تک چینل وہ جگہ ہے جہاں ماخذ نوڈ، ریلے نوڈ، اور منزل نوڈ کو ظاہر کیا جاتا ہے۔ نوڈ 1، نوڈ 2، اور نوڈ 3، بعد میں۔ کوآپریٹو ریلے چینلز کی صلاحیت میکس فلو من کٹ تھیوریم کا استعمال کرتے ہوئے فل ڈوپلیکس ریلینگ کی اوپری حد حاصل ہوتی ہے جہاں اور وہ بالترتیب سورس نوڈ اور ریلے نوڈ پر معلومات منتقل کرتے ہیں اور بالترتیب ریلے نوڈ اور منزل نوڈ پر معلومات حاصل کرتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ زیادہ سے زیادہ بہاؤ کم سے کم تھیوریم میں کہا گیا ہے کہ بہاؤ کی زیادہ سے زیادہ مقدار کم سے کم کٹ کی صلاحیت کے برابر ہے، یعنی اس کی رکاوٹ سے طے ہوتی ہے۔ نشریاتی چینل کی دی گئی اور اس کے ساتھ کی صلاحیت یہ ہے کہ جہاں سے اور جہاں تک ایک سے زیادہ رسائی والے چینل کی صلاحیت اور کے درمیان ارتباط کی مقدار ہے۔ نوٹ کریں کہ کوآپریٹو ریلینگ کی صلاحیت کے لیے اس کے کچھ حصے کاپی کریں۔ ریلے نوڈ پر کوآپریٹو ریلینگ کی صلاحیت کا استعمال منزل نوڈ پر استقبالیہ کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔ اس طرح، اوپری باؤنڈ کو ڈیکوڈ اور فارورڈ ریلے کی قابل حصول شرح کے طور پر دوبارہ لکھا جاتا ہے۔ ایک ریلے کا استعمال کرتے ہوئے جو ڈیکوڈ کرتا ہے اور آگے بڑھاتا ہے اس کے قبضہ شدہ سگنل سے قابل حصول شرح حاصل ہوتی ہے: جہاں ریلے نوڈ پر ڈیکوڈنگ کی وجہ سے براڈکاسٹ چینل کو پوائنٹ ٹو پوائنٹ چینل تک کم کر دیا جاتا ہے، یعنی کم کر دیا جاتا ہے۔ کم شدہ نشریاتی چینل کی صلاحیت ہے اس طرح، قابل حصول شرح کو ٹائم ڈویژن ریلے کے طور پر دوبارہ لکھا جاتا ہے۔ ٹی ڈی ریلے چینل کی صلاحیت ایپلی کیشنز کے ساتھ اوپری حد تک ہوتی ہے۔ علمی ریڈیو سسٹم میں، غیر لائسنس یافتہ ثانوی صارفین ان وسائل کو استعمال کر سکتے ہیں جو بنیادی صارفین کے لیے لائسنس یافتہ ہیں۔ جب بنیادی صارفین اپنے لائسنس یافتہ وسائل استعمال کرنا چاہتے ہیں تو ثانوی صارفین کو ان وسائل کو خالی کرنا پڑتا ہے۔ لہذا ثانوی صارفین کو بنیادی صارف کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے چینل کو مسلسل محسوس کرنا پڑتا ہے۔ وائرلیس چینل میں مقامی طور پر تقسیم شدہ بنیادی صارفین کی سرگرمی کو سمجھنا بہت مشکل ہے۔ مقامی طور پر تقسیم شدہ نوڈس معلومات کا اشتراک کرکے چینل سینسنگ کی وشوسنییتا کو بہتر بنا سکتے ہیں اور غلط خطرے کے امکان کو کم کر سکتے ہیں۔ وائرلیس ایڈہاک نیٹ ورک ایک خود مختار اور خود منظم نیٹ ورک ہے جس میں کوئی مرکزی کنٹرولر یا پہلے سے قائم انفراسٹرکچر نہیں ہے۔ اس نیٹ ورک میں تصادفی طور پر تقسیم شدہ نوڈس ایک عارضی فعال نیٹ ورک بناتے ہیں اور نوڈس کو بغیر کسی رکاوٹ کے چھوڑنے یا جوڑنے میں مدد کرتے ہیں۔ اس طرح کے نیٹ ورک کو فوجی مواصلات کے لیے کامیابی کے ساتھ تعینات کیا گیا ہے اور اس میں تجارتی اور تعلیمی استعمال، آفات کے انتظام، سڑک گاڑیوں کے نیٹ ورک وغیرہ کو شامل کرنے کے لیے شہری ایپلی کیشنز کے لیے بہت زیادہ امکانات ہیں۔ ایک وائرلیس سینسر نیٹ ورک سینسر نوڈس میں توانائی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے کوآپریٹو ریلینگ کا استعمال کر سکتا ہے، اس لیے سینسر نیٹ ورک کی عمر میں اضافہ ہوتا ہے۔ وائرلیس میڈیم کی نوعیت کی وجہ سے، کمزور چینلز کے ذریعے مواصلات کے لیے نسبتا مضبوط چینلز کے مقابلے میں بہت زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ روٹنگ کے عمل میں ریلے تعاون کو احتیاط سے شامل کرنے سے بہتر مواصلاتی روابط کا انتخاب کیا جا سکتا ہے اور قیمتی بیٹری کی طاقت کو بچایا جا سکتا ہے۔ سسٹمز 3 جی پی پی لانگ ٹرم ایوولوشن (ایل ٹی ای) کوآرڈینیٹڈ ملٹی پوائنٹ ٹرانسمیشن/ریسیپشن (سی او ایم پی) بھی دیکھیں، جس سے کئی بیس اسٹیشنوں کے اوورلیپ میں واقع موبائل سے ڈیٹا کی شرح میں اضافہ کرنا ممکن ہو جاتا ہے۔ 5 جی میش نیٹ ورک موبائل ایڈہاک نیٹ ورک (ایم اے این ای ٹی) وائرلیس میش نیٹ ورک وائرلیس ایڈہاک نیٹ ورک ٹیکنالوجیز کوآپریٹو وائرلیس کمیونیکیشن کوآپریٹو ایم آئی ایم او ڈائیورسٹی اسکیمیں ڈائنامک سنگل فریکوئنسی نیٹ ورک (ڈی ایس ایف این) سافٹ ہینڈ اوور اسپیس ٹائم کوڈ ملٹیپل ان پٹ ملٹیپل آؤٹ پٹ کمیونیکیشن (ایم آئی ایم او) ملٹی یوزر ایم آئی ایم او ڈائیورسٹی جو ٹرانسمیٹ ڈائیورسٹی گین حوالہ جات ریڈیو ریسورس مینجمنٹ کو یکجا کرتی ہے۔