BR9910521B1 - "método e equipamento para detectar um quadro retardado em uma funçao de transporte, bem como sistema de transmissão de dados" - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção: MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA DETECTAR UM QUADRO RETARDADO EM

UMA FUNÇÃO DE TRANSPORTE, BEM COMO SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE DADOS.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO I. Campo da Invenção A presente invenção de um modo geral diz respeito ao campo das comunicações sem fio e mais especificamente à detecção de quadros de dados retardados ou atrasados em uma função de transporte. II. Descrição da Técnica Correlacionada A área das comunicações sem fio possui muitas aplicações incluindo, por exemplo, telefones sem fio, transmissão de mensagens (paging), circuitos locais sem fio ("wireless local loops") e sistemas de comunicação por satélite. Uma aplicação particularmente importante é a de sistemas de telefonia celular para assinantes móveis (tal como é aqui utilizado, o termo sistemas "celulares" incluem tanto freqüências celulares como PCS). Várias interfaces de transmissão pelo ar foram desenvolvidas para tais sistemas de telefonia celular incluindo, por exemplo, o de múltiplo acesso por divisão de freqüêncía (FDMA), múltiplo acesso por divisão de tempo (TDMA) e múltiplo acesso por divisão de código (CDMA). Em conexão a estes, várias normas domésticas e internacionais foram estabelecidos, incluindo, por exemplo, o AMPS (Advanced Mobile Phone Service - sistema de telefonia móvel avançado), o GSM (Global System for Mobile - sistema global para unidades móveis) e a norma provisória 95 (IS-95, ínterim Standard) . Em particular, a IS-95 e suas derivadas, tais como a IS-95A, a IS-95B, a ANSI J-STD-008, a IS-99, a IS-657, a IS- 707, etc. (amiúde designadas coletivamente como IS-95) foram promulgadas pela Teleccranunications Industry Association (TIA - Associação das Indústrias de Telecomunicações) e outros órgãos normalizadores bem conhecidos.

Os sistemas de telefonia celular configurados de acordo com a utilização da norma IS-95 empregam técnicas de processamento de sinal CDMA para prover um serviço de telefonia celular altamente eficiente e robusto. Um exemplo de sistema de telefonia celular configurado substancialmente de acordo com a utilização da norma IS-95 está descrito na Patente U.S. N- 5.103.459, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada em sua totalidade por referência. A patente acima mencionada ilustra o processamento do sinal de transmissão ou ligação enviada em uma estação base CDMA. Um exemplo de processamento de sinal de recepção, ou ligação de retorno, em uma estação base CDMA está descrito no Pedido de Patente U.S. N2 de Série 08/987.172, depositado em 9 de dezembro de 1997, intitulado MULTICHANNEL DEMODULATOR, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado em sua totalidade por referência. Nos sistemas CDMA o controle de potência de transmissão pelo ar é de importância vital. Um exemplo de método de controle de potência em um sistema CDMA está descrito na Patente U.S. N- 5.056.109, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada em sua totalidade por referência.

Um benefício principal do uso de uma interface CDMA de transmissão pelo ar é o de que as comunicações são conduzidas através da mesma banda de RF. Como exemplo, cada unidade de assinante móvel (tipicamente um telefone celular) em um dado sistema de telefonia celular pode se comunicar com a mesma estação base pela transmissão de um sinal de ligação de retorno através dos mesmos 1,25 MHz do espectro de RF. De forma similar, cada estação base em tal sistema pode se comunicar com as unidades móveis pela transmissão de um sinal de ligação enviada através de outros 1,25 MHz do espectro de RF. A transmissão de sinais através do mesmo espectro de RF propicia vários benefícios, incluindo, por exetfiplo, um aumento na reutilização de freqüências de um sistema de telefonia celular e a capacidade de conduzir o repasse suave entre duas ou mais estações base. A reutilização elevada de freqüências permite que um maior número de chamadas sejam conduzidas através de uma dada largura do espectro. 0 repasse suave constitui um método robusto de repassar uma unidade móvel da área de cobertura de duas ou mais estações base que envolve efetuar interfaces simultâneas com duas estações base (em contraste o repasse duro envolve a interrupção da interface com uma primeira estação base antes de estabelecer a interface com uma segunda estação base). Um exemplo de um método para efetuar o repasse suave está descrito na Patente U.S. N2 5.267.261, em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporada em sua totalidade por referência.

De acordo com as normas IS-99 e IS-707 (adiante designadas coletívamente como IS-707), um sistema de comunicações de acordo com a IS-95 pode prover tanto serviços de comunicações de voz como de dados. Os serviços de comunicações de dados permitem a permuta de dados digitais usando-se um receptor e uma interface de RF para um ou mais transmissores. Os exemplos do tipo de dados digitais tipicamente transmitidos usando-se a norma IS-707 incluem arquivos de computador e correio eletrônico.

De acordo com as normas IS-95 e IS-707, os dados trocados entre um terminal sem fio e uma estação base são processados em quadros. Para aumentar a probabilidade de que um quadro seja transmitido com sucesso durante uma transmissão de dados, a IS-707 emprega um protocolo de link de rádio (RLP) para seguir os quadros transmitidos com sucesso e para efetuar a retransmissão de quadros quando um quadro não é transmitido com sucesso. A retransmissão é efetuada por até três vezes na IS-707 e constitui responsabilidade dos protocolos de camadas superiores transmitido. 0 número de seqüência é incrementado para cada quadro de 0 até 255 e a seguir reajustado de volta a zero. Um quadro que não foi transmitido com sucesso é detectado quando um quadro com um número de seqüência fora de ordem é recebido, ou um erro é detectado usando informações CRC ou de "checksum", ou outros métodos de detecção de erros. Uma vez detectado um quadro transmitido sem sucesso, o receptor transmite uma mensagem de confirmação negativa (NAK - Negative Acknowledgment Message) ao sistema de transmissão que inclui o número de seqüência do quadro que não foi recebido. O sistema de transmissão a seguir retransmite o quadro que inclui o número de seqüência tal como originalmente transmitido. Caso o quadro retransmitido não seja recebido com sucesso, uma segunda mensagem de confirmação negativa é enviada ao sistema de transmissão. 0 sistema de transmissão tipicamente responde pela notificação à aplicação de controle ou camada de rede sobre a transmissão que falhou.

De acordo com a IS-95A e a IS-707, os quadros são transmitidos uma vez a cada vinte milissegundos (ms). Dessa forma, um número de seqüência de oito bits pode controlar ou seguir 256 quadros transmitidos durante um intervalo de cinco segundos. Cinco segundos são tipicamente suficientes para permitir que uma transmissão de quadro que falhou seja detectada e uma retransmissão seja efetuada e portanto um número de seqüência de oito bits propicia tempo suficiente para a retransmissão de quadros. Dessa forma, os quadros retransmitidos podem ser identificados de forma ímpar sem ambigüidade causada por uma "sobreposição" ("wrap-around") de seqüências, pelo que o número de seqüência de oito bits se repete.

No entanto, desde o desenvolvimento original da IS-95A e da IS-707, foram propostos e desenvolvidos protocolos e normas adicionais que permitem que dados sejam transmitidos em taxas mais elevadas. Tipicamente, esses novos protocolos e normas utilizam a mesma estrutura de quadros que a IS-95A e se repete.

No entanto, desde o desenvolvimento original da IS-95A e da IS-707, foram propostos e desenvolvidos protocolos e normas adicionais que permitem que dados sejam transmitidos em taxas mais elevadas. Tipicamente, esses novos protocolos e normas utilizam a mesma estrutura de quadros que a IS-95A e IS-707 de modo a manter tanta compatibilidade quanto possível com os sistemas e normas já existentes. De qualquer forma, apesar de que a manutenção da compatibilidade com normas e sistemas preexistentes é desejável, o uso do mesmo tipo de quadro dentro desses protocolos e normas de taxas mais elevadas aumenta substancialmente o número de quadros que são transmitidos durante um dado período de tempo. Como exemplo, caso a taxa de transmissão seja aumentada por um fator de quatro, o tempo necessário para a transmissão de 256 quadros fica reduzido a 1,25 segundos, em lugar dos cinco segundos anteriormente necessários. Um período de tempo de 1,25 segundos é tipicamente insuficiente para permitir que seja detectada uma transmissão falhada de um quadro e tentada uma retransmissão, antes que o número de seqüência de oito bits se repita. Dessa forma, o uso de um número de seqüência de oito bits é insuficiente para permitir uma identificação ímpar de quadros para o período de tempo necessário para efetuar a seqüência de retransmissão desejada.

Um protocolo bem conhecido, o Protocolo de Link de Rádio (RLP), utiliza um contador de seqüência de oito bits incluído em quadros enviados pelo ar. Os oito bits representam os bits menos significativos de um contador de doze bits mantido internamente tanto no receptor como no transmissor. 0 contador de doze bits é atualizado com base nos números de oito bits enviados pelo ar. Não resta dúvida de que os quadros retardados representam um problema. Caso múltiplos quadros sejam simultaneamente enviados a partir do transmissor, mas sejam retardados uns em relação aos outros no receptor, os contadores de doze bits serão atualizados incorretamente e o RLP irá se interromper ou abortar.

Apesar do número de bits no número de seqüência poder ser aumentado, tal elevação iria alterar substancialmente o formato de quadro e portanto violar a meta de manter substancial compatibilidade com os sistemas e normas previamente existentes. Adicionalmente, o aumento do número de bits no número de seqüência iria desperdiçar a largura de banda disponível. Uma solução convencional, tal como a de aumentar o número de bits utilizados para representar o contador de seqüência, é portanto inadequada pois ela iria introduzir cabeçalho (overhead) adicional por transmissão e reduzir a produtividade final do serviço de transporte. Portanto, seria desejável a existência de um método para estender a faixa ou gama do número de seqüência sem modificar o número de bits usados para o número de seqüência. Tal método seria vantajosamente capaz de interpretar um número impossivelmente grande de quadros de dados perdidos derivados a partir do número de seqüência como um quadro retardado, desse modo aumentando a produtividade da função de transporte. Dessa forma, existe uma demanda por um método eficiente para a detecção de quadros retardados em uma função de transporte usando um número mínimo de bits.

RESUMO DA INVENÇÃO A presente invenção está direcionada a um eficiente método para detectar quadros retardados em uma função de transporte usando-se um número mínimo de bits.

Assim, um método para detectar quadros de dados retardados em uma função de transporte em que quadros são enviados de um transmissor para um receptor inclui as etapas de comparar, para um quadro recebido, um número de contador de seqüenciamento de quadros com um valor limite predeterminado, o número de contador de seqüenciamento de quadros sendo derivado a partir de um cabeçalho do quadro recebido e detectar o quadro recebido como um quadro retardado caso o número de contador de seqüenciamento de quadros supere o valor limite predeterminado. Em um aspecto da invenção, um sistema de transmissão de dados inclui vantajosamente um transmissor, um receptor acoplado ao transmissor por meio de uma interface para a recepção de quadros de dados provenientes do transmissor e um componente de processamento de protocolo alojado no receptor para comparar um número de contador de seqüenciamento de quadros com um valor limite predeterminado, o número de contador de seqüenciamento de quadros sendo derivado de cabeçalhos dos quadros de dados, o componente de processamento de protocolo detecta um quadro de dados retardado caso o número de contador de seqüenciamento de quadros supere o valor limite.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de telefonia celular. A Figura 2 é um diagrama esquemático de um transmissor e de um receptor. A Figura 3 é um diagrama de um acumulador ou "buffer" de quadros e de um acumulador de resseqüenciamento. A Figura 4 é um fluxograma ilustrando a operação de um transmissor e de um receptor durante uma comunicação. A Figura 5 é um fluxograma ilustrando a operação do receptor durante a recepção de um quadro transmitido recentemente. A Figura 6 é um fluxograma ilustrando a operação do receptor durante a recepção de um quadro retransmitido. A Figura 7 é um diagrama de mensagem ilustrando a operação do transmissor e do receptor durante um exemplo de comunicação. A Figura 8 é um diagrama de mensagem ilustrando a operação do transmissor e do receptor durante um exemplo de comunicação. A Figura 9 é um fluxograma ilustrando a operação do receptor ao reconhecer e processar quadros retardados. A Figura 10 é um diagrama funcional de um registrador de deslocamento usado no receptor para atualizar um valor de bit especificando o próximo quadro a ser recebido.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

As formas de apresentação descritas a seguir residem em um sistema de comunicação pessoal operando de acordo com o uso de técnicas de processamento de sinais CDMA das normas IS-707 e IS-95. Apesar da presente invenção ser especialmente adequada para uso com tal sistema de comunicações, deve ficar claro que a presente invenção pode ser empregada em vários outros tipos de sistemas de comunicações que transmitem dados através de quadros ou pacotes, incluindo tanto sistemas de comunicação sem fio como por fio e sistemas de comunicação baseados em satélite. Adicionalmente, por toda a presente descrição, vários sistemas bem conhecidos são apresentados em forma de blocos. Tal é feito para evitar obscurecer a descrição desnecessariamente. Vários sistemas celulares para comunicação telefônica sem fio empregam estações base fixas que se comunicam com as unidades móveis através de uma interface pelo ar. Tais sistemas celulares incluem, por exemplo, o AMPS (analógico), o IS-54 (TDMA norte americano), o GSM (sistema global para unidades móveis - TDMA) e o IS-95 (CDMA). Em uma modalidade preferida, o sistema celular é um sistema CDMA.

Como ilustrado na Figura 1, um sistema de telefonia sem fio CDMA inclui, de um modo geral, uma pluralidade de unidades de assinantes móveis 10, uma pluralidade de estações base 12, um controlador de estação base (BSC) 14 e um centro de comutação móvel (MSC) 16. 0 MSC 16 está configurado para interfacear com uma rede pública de comutação telefônica (PSTN) 18 convencional. O

MSC 16 está também configurado para interfacear com o BSC 14. O BSC 14 é acoplado a cada estação base 12 através de linhas de retorno ou "backhaul". As linhas de retorno podem ser configuradas de acordo com quaisquer dentre várias interfaces conhecidas, incluindo, por exemplo, El/Tl, ATM, ou IP. Deve ficar claro que pode existir mais de um BSC 14 no sistema. Cada estação base 12 inclui vantajosamente pelo menos um setor (não mostrado), cada setor compreendendo uma antena apontada para uma direção radial a partir da estação base 12. Alternativamente, cada setor pode compreender duas antenas para recepção com diversidade. Cada estação base 12 pode vantajosamente ser projetada para dar suporte a uma pluralidade de atribuições ou designações de freqüência (cada atribuição de freqüência compreendendo 1,25 MHz do espectro). A interseção de um setor e uma atribuição de freqüência pode ser denominada como um canal CDMA. As estações base 12 podem também ser conhecidas como subsistemas transceptores de estação base (BTSs) 12.

Alternativamente, o termo "estação base" pode ser usado na indústria para fazer referência coletivamente a um BSC 14 e um ou mais BTSs 12, BTSs 12 estes que podem também ser designados como "centrais celulares" ou *cell sites" 12 (alternativamente, setores individuais de um dado BTS 12 podem ser designados como centrais celulares). As unidades de assinantes móveis 10 são tipicamente telefones celulares 10 e o sistema de telefonia celular é, vantajosamente, um sistema CDMA configurado para uso de acordo com a norma IS- 95.

Durante a operação tipica do sistema de telefonia celular, as estações base 12 recebem conjuntos de sinais de ligação de retorno provenientes de conjuntos de unidades móveis 10. As unidades móveis 10 estão conduzindo chamadas telefônicas ou outras comunicações. Cada sinal de ligação de retorno recebido por uma estação base 12 é processado no interior de tal estação base 12. Os dados resultantes são repassados ao BSC 14. O BSC 14 proporciona a alocação de recursos de chamada e funcionalidade de gerenciamento de mobilidade, incluindo a orquestração de repasses suaves entre estações base 12. 0 BSC 14 também orienta os dados recebidos para o MSC 16, o qual propicia serviços de roteamento adicionais para interface com a PSTN 18. De forma similar, a PSTN 18 interfaceia com o MSC 16 e o MSC 16 interfaceia com o BSC 14, o qual, por sua vez, controla as estações base 12 para a transmissão de conjuntos de sinais de ligação enviada para conjuntos de unidades móveis 10.

Nas modalidades descritas a seguir, um algoritmo serve para mapear um número de sequência de oito bits para contagem de quadros enviados pelo ar em um número de seqüência de doze bits de acordo com protocolo de link de rádio (RLP), um protocolo conhecido pelos técnicos na área. 0 algoritmo é vantajosamente aplicado com instruções de software RLP e um microprocessador. Em uma modalidade, um componente RLP pode residir em uma estação base 12.

Alternativamente, o componente RLP pode residir em um BSC 14. Os técnicos na área notarão que o algoritmo RLP pode ser usado não só em um BSC 14 ou uma estação base 12, mas podería ser usado em qualquer camada ou nível de transporte no qual múltiplos quadros de dados são recebidos em um dado período de processamento.

Na Figura 2, estão ilustrados em forma de blocos dois sistemas de comunicação configurados de acordo com uma modalidade exemplar. A comunicação de taxa mais elevada está sendo conduzida a partir do transmissão 50 para o receptor 52. Em uma configuração exemplar, o transmissor 50 fica localizado em uma estação base 12 e o receptor 52 está em um terminal sem fio 10. No entanto, as localizações podem ser invertidas. No interior do transmissor 50, o sistema de controle 54 recebe quadros de dados provenientes da entrada / saída (I/O - input / output) 56 e provê tais dados ao codificador 58. O codificador 58 efetua a codificação convolucional, gerando símbolos de código que são recebidos pelo modulador digital 60. O modulador digital 60 efetua a modulação de sequência direta sobre os símbolos de código com um ou mais códigos de canal binários e um ou mais códigos de espalhamento binários, produzindo símbolos cortados que são recebidos pelo transmissor de rádio freqüência (RF) 62. Os símbolos cortados são convertidos para transmissão para a banda de freqüência portadora pelo transmissor de RF 62 e transmitidos a partir do sistema de antena 64 através do diplexador 66.

Podem ser empregados vários métodos e equipamentos para efetuar a modulação digital e conversão para transmissão de RF. Um conjunto de métodos e equipamentos particularmente úteis está descrito nos Pedidos Co-pendentes de Patente U.S. N— de Série 08/431.

180, intitulado METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE

RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING STATISTICAL MULTIPLEXING, depositado em 28 de abril de 1995; 08/395.

960, intitulado METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE

RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING NON-ORTHOGONAL OVERFLOW CHANNELS, depositado em 28 de fevereiro de 1995; e 08/784.281, intitulado HIGH DATA RATE SUPPLEMENTAL CHANNEL FOR CDMA TELECOMMUNICATIONS SYSTEM, depositado em 15 de janeiro de 1997, cada um dos quais em nome da Requerente da presente invenção e aqui incorporado em sua totalidade por referência. Deve ficar claro que alguns dos pedidos de patente acima mencionados estão direcionados à ligação enviada e são portanto mais adequados para uso com o transmissor 50, enquanto que outros estão direcionados à ligação de retorno e são portanto mais adequados para uso com o receptor 52.

Em uma modalidade exemplar, os dados transmitidos a partir do sistema de antena 54 são formatados de acordo com quadros 70 que incluem um campo de seqüência de oito bits (número SEQ) 72, um alerta ou "flag" de retransmissão 74 e um campo de dados 76. Um quadro 70 pode incluir outros campos que não são apresentados pois eles não são especialmente relevantes para a presente invenção. Em uma modalidade preferida os quadros são formatados substancialmente de acordo com as estruturas de quadros definidas na norma IS-707, com a adição do flag de retransmissão 74.

Para prover quadros de dados ao codificador 58 de uma forma ordenada, o sistema de controle 54 armazena os quadros no acumulador ou "buffer" de quadros 55 e atualiza um valor índice L_V(S). O acumulador de quadros 55 e o valor índice L_V(S) são de preferência armazenados no interior de um sistema de memória. Em uma modalidade preferida o valor índice L_V(S) é um número de seqüência de doze bits que é incrementado após a transmissão de cada quadro, tal como é descrito em maiores detalhes a seguir.

Os oito bits menos significativos do valor índice L_V(S) são posicionados no campo de seqüência de um quadro 72.

No interior do receptor 52, o receptor de RF 80 converte para recepção e digitaliza os sinais de RF sobre os quais o quadro 70 é transmitido usando o sistema de antena 82 e o diplexador 84. 0 demodulador digital 86 demodula os sinais convertidos para recepção, ou de "banda base" usando os necessários códigos binários, gerando dados de decisão soft que são recebidos pelo decodificador 88. O decodificador 88 efetua a decodificação por malha de probabilidade máxima, ou Viterbi, proporcionando os dados de decisão hard 90 que são providos ao controlador 91. 0 controlador 91 reforma o quadro 70 usando os dados de decisão hard 90 e determina se o quadro foi recebido em seqüência com relação aos quadros que já foram recebidos usando o número SEQ, a variável índice L_V(N) e L_V (R) , bem como o acumulador de resseqüenciamento 92 e a listagem NAK 94 tal como descrito em maiores detalhes a seguir.

Caso o controlador 91 determine que o quadro foi recebido fora de seqüência em relação aos quadros que haviam sido já recebidos, ou caso o quadro seja recebido com erro, ele gera uma mensagem de confirmação negativa (NAK - negative acknowledgment) que é recebida pelo codificador 95. O codificador 95 efetua a codificação convolucional para gerar símbolos de código que são modulados em espectro espalhado com seqüência direta pelo modulador digital 97, de preferência de acordo com a ligação de retorno IS-95, e os símbolos cortados são convertidos para transmissão pelo sistema de transmissão de RF 98 e transmitidos na forma da NAK 83 a partir do sistema de antena 82, através do diplexador 84. A L_SEQ para o quadro ^NAKado" fica armazenada no interior da listagem NAK 94.

Fazendo novamente referência ao transmissor 50, o receptor de RF 67 recebe o sinal de RF através do sistema de antena 64 e diplexador 66. 0 receptor de RF 67 converte para recepção e digitaliza o sinal de RF, propiciando amostras que são demoduladas usando-se o demodulador digital 68. 0 decodificador 69 decodifica os dados de decisão soft provenientes do demodulador digital 68 e o sistema de controle 54 recebe os dados de decisão hard provenientes do decodificador 69, desse modo detectando a NAK 83 proveniente do receptor 52 contida nos dados de decisão hard. O sistema de controle 54 recebe a NAK 83 e recupera o quadro NAKado a partir do acumulador de transmissão 55. Os quadros recuperados são retransmitidos de acordo com a transmissão original tal como foi acima descrito (incluindo o número de seqüência original).

As configurações do acumulador de quadros 55, do acumulador de resseqüenciamento 92 e dos indices L_V(S), L_V(N) e L_V(R), quando usados de acordo com uma modalidade, estão ilustradas na Figura 3. No interior do acumulador de quadros de transmissão 55, os quadros já transmitidos uma vez estão sombreados e os quadros a serem transmitidos estão claros. Em uma modalidade preferida, os indices L_V(S), L_V(N) e L_V(R) são números de doze bits. O índice L_V(S) é ajustado ao número de seqüência do próximo quadro a ser transmitido. Quando o quadro é realmente transmitido, o número SEQ de oito bits do quadro é ajustado aos oito bits menos significativos do índice L_V(S).

No interior do acumulador de resseqüenciamento 92 o índice L_V (R) é ajustado à seqüência de doze bits do próximo quadro esperado. 0 índice L__V(N) é ajustado à seqüência de doze bits do próximo quadro necessário para envio seqüencial, ou para o qual o processamento está ainda pendente. Quando um número predeterminado de NAKs 83 foi enviado sem recepção do quadro correspondente, as tentativas de processamento do quadro são interrompidas e os dados com o quadro perdido são passados aos protocolos de nível mais elevado, tais como, por exemplo, o nível de transporte. Como apresentado, os quadros NAKados 96a a c podem ser recebidos com números de seqüência entre L_V(N) e (L_V(R)-1) MOD 4096, inclusive.

Na Figura 4, um fluxograma ilustra a operação do transmissor 50 e receptor 52 durante uma comunicação efetuada de acordo com uma modalidade. A transmissão se inicia no transmissor na etapa 100, com a recepção no receptor ocorrendo na etapa 101. Na etapa 102, a inicialização é efetuada, durante a qual o índice L_V(S) é ajustado para zero no interior do transmissor 50 e L_V(R) é ajustado para zero no receptor 52.

Na etapa 108, o transmissor 50 transmite um quadro (indicado pela linha tracejada) quando dados estão disponíveis para transmissão, com o número SEQ do quadro sendo ajustado para os oito bits menos significativos do índice L_V(S) e sendo designado como V(S). Adicionalmente, o flag de retransmissão é ajustado para zero para indicar que o quadro é um quadro transmitido pela primeira vez. Na etapa 112, o índice L_V(S) é incrementado MOD 4096 e na etapa 113 o transmissor efetua o processamento de recepção para qualquer mensagem NAK transmitida a partir do receptor 52. Em uma modalidade, quando não estão disponíveis quaisquer dados, quadros * inativos" possuindo o número SEQ corrente podem ser enviados repetidamente até que dados fiquem disponíveis (as transmissões inativas não são mostradas).

Na etapa 130 o transmissor determina se uma NAK 83 foi recebida ou está pendente e, caso positivo, os quadros NAKados são recuperados a partir do acumulador de transmissão usando o número de seqüência longa contido na mensagem NAK e retransmitidos na etapa 132 com o número SEQ original e o campo de retransmissão é ajustado para um. Uma vez que o quadro seja retransmitido a NAK 83 pendente ou recebida é eliminada e o processamento a seguir continua na etapa 113.

Caso uma mensagem NAK não tenha sido recebida ou não esteja pendente, o transmissor retorna à etapa 108 e o processamento continua.

No interior do receptor 52, o processamento se inicia na etapa 101 e na etapa 106 L_V(S) é recebido a partir do transmissor 50. Na etapa 110, o receptor 52 recebe quaisquer quadros transmitidos a partir do transmissor 50 ou na etapa 108 (transmissão nova), ou na etapa 132 (retransmissão) e na etapa 114 o receptor 52 examina o estado do flag de retransmissão do quadro para determinar se o quadro recebido é um quadro retransmitido ou um quadro novo. Caso o quadro seja um quadro retransmitido, o processamento de retransmissão é efetuado na etapa 116 e a seguir o receptor volta à etapa 110. Caso o quadro não seja um quadro retransmitido, o processamento de primeira transmissão do quadro é efetuado na etapa 120 e a seguir a etapa 110 é novamente efetuada.

Na Figura 5, um fluxograma ilustra a operação do receptor 52 quando do processamento da primeira transmissão de um quadro durante a etapa 120 da Figura 4, de acordo com uma modalidade. 0 processamento de primeira transmissão se inicia na etapa 150 e na etapa 152 L_SEQ é ajustado de acordo com a seguinte equação: L_SEQ = (L_V(R) + [256 + SEQ - V(R)] MOD 256} MOD 4096 (1) em que V(R) é os oito bits menos significativos de L_V(R) e SEQ é o número de seqüência contido no campo SEQ do quadro sendo processado. Na etapa 154 é determinado se L_SEQ é menor que L_V(N), ou se o quadro foi armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92. Caso positivo, o quadro é descartado na etapa 156 e o sistema de recepção retorna do processamento de primeira transmissão na etapa 157. Como foi dito acima, L_V(N) é ajustado para o próximo quadro necessário para envio seqüencial dos dados.

Caso L_SEQ não seja menor que L_V(N) e o quadro não tenha sido armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92, é também determinado na etapa 158 se L_SEQ é maior ou igual a L_V(N) e menor que L_V(R) e se o quadro não foi armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92. Caso positivo, o quadro é descartado na etapa 156 e o sistema de recepção retorna do processamento de primeira transmissão na etapa 157. Caso contrário, é também determinado na etapa 160 se L_SEQ é igual a L_V(R) e portanto é o próximo quadro necessário para envio seqüencial L_V(R).

Caso L_SEQ não seja igual a L_V(R), foi recebido um quadro fora de ordem e o quadro é armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92 na etapa 162 e L_V (R) é ajustado para L_SEQ na etapa 164. Na etapa 166, o sistema de recepção transmite uma ou mais mensagens NAK requisitando a retransmissão de todos os quadros não recebidos de L_V(N) a (L_V(R) - 1) MOD 4096, inclusive. O sistema de recepção a seguir retorna do processamento de primeira transmissão na etapa 176.

Caso, na etapa 160, for determinado que L_SEQ é igual a L_V(R), o quadro foi recebido em ordem, levando a ser também determinado na etapa 170 se L_V(N) é igual a L_V (R) , o que indica que nenhum dos quadros NAKados está pendente. Caso L_V(N) seja igual a L_V(R) , L_N(N) e L_V(R) são incrementados MOD 4096 na etapa 172. 0 quadro de dados é enviado para o protocolo de nivel superior na etapa 174 e o receptor 52 retorna do processamento de primeira transmissão na etapa 176.

Caso seja determinado na etapa 160 que L_V(N) não é igual a L__V(R) e portanto que quadros NAKados permanecem pendentes, L_V(R) é incrementado MOD 4096 na etapa 178 e na etapa 180 o quadro é armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92. 0 receptor 52 a seguir retorna do processamento de primeira transmissão de quadro na etapa 176.

Na Figura 6 um fluxograma ilustra a operação do receptor 52 durante a etapa 116 quando um quadro retransmitido é recebido de acordo com uma modalidade. O processamento do quadro retransmitido se inicia na etapa 200 e na etapa 202 o campo SEQ no quadro recebido é usado como a chave para procura de um L_SEQ associado com a SEQ na listagem NAK 94 (ver Figura 2). Na etapa 204 é determinado se L_SEQ é menor que L_V(N), ou se o quadro já foi armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92. Caso positivo, o quadro é descartado na etapa 206 e o receptor 52 retorna do processamento de retransmissão na etapa 208.

Caso L_SEC não seja menor que L_V(N) e o quadro não tenha sido armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92, é também determinado na etapa 210 se L_SEQ é maior ou igual a L_V(N) e menor que L_V(R) e se o quadro não foi armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92. Caso positivo, o quadro é armazenado no acumulador de resseqüenciamento 92 na etapa 212 antes que seja efetuada a etapa 214. Caso contrário a etapa 214 é efetuada.

Na etapa 214 é determinado se L_SEQ é igual a L_V(N) e, caso contrário, o quadro é descartado na etapa 216 pois o quadro retransmitido possui um número de seqüência que é maior que o do próximo quadro novo esperado e portanto ocorreu um erro. Uma vez que o quadro tenha sido descartado, o receptor 52 retorna do processamento de quadro retransmitido na etapa 208.

Caso L_SEQ seja igual a L_V(N), os dados em todos os quadros contíguos formados pela adição do quadro retransmitido sendo processado de L_V(N) em diante são enviados para o próximo nível mais alto de processamento na etapa 218 e os quadros enviados são removidos do acumulador de resseqüenciamento 92 na etapa 220. Na etapa 222 L_V(N) é ajustado para LAST+1, em que LAST é o número de seqüência longa (L_SEQ) do último quadro enviado para o nível superior na etapa 218. Na etapa 224 o quadro é removido da listagem NAK e o receptor 52 retorna do processamento do quadro retransmitido na etapa 226.

Na Figura 7, um diagrama de mensagem ilustra as mensagens transmitidas durante um exemplo de comunicação efetuada de acordo com uma modalidade. O transmissor 50 é apresentado à esquerda e o receptor 52 é apresentado à direita. O transmissor 50 mantém o índice L_V(S) e quadros são transmitidos como valor V(S) no campo de seqüência, em que V (S) é constituído pelos oito bits menos significativos de L_V(S). No receptor 52 é apresentada a listagem NAK após cada transmissão. Todos os números são apresentados no sistema hexadecimal. 0 primeiro quadro 230 é transmitido quando o indice L_V(S) for igual a 0x2FE e portanto com um número SEQ de OxFE. Após a transmissão do quadro 230, o índice L__V(S) é incrementado para 0x2FF e o quadro 232 é transmitido com um número SEQ de OxFF. Ambos os quadros 230 e 232 são recebidos com sucesso pelo receptor 52, levando o índice L_V(R) a ser duas vezes incrementado de 0x2FE para 0x300. O quadro 234 é transmitido com um número SEQ de 0x00 e não é recebido com sucesso pelo receptor 52. L_V(S) é a seguir incrementado para 0x301 e o quadro 236 é transmitido com um número SEQ de 0x01 e é recebido com sucesso pelo receptor 52.

Ao receber o quadro 236, o receptor 52 detecta o número de sequência fora de ordem pois o quadro 234 não foi recebido. Em resposta o receptor 52 gera a mensagem NAK 240 contendo o índice de doze bits completo L_V(R) para o quadro não recebido 0x300. Adicionalmente, o receptor 52 atualiza a listagem NAK 94 para indicar que uma NAK 83 foi transmitida para um quadro com o número de seqüência 0x00 e número L_SEQ 0x300. Além disso, o receptor 52 inicia um temporizador ou '"timer" NAK, que conta ou segue o tempo que passou desde a transmissão da mensagem NAK 240.

Durante a transmissão da mensagem NAK 240, o transmissor 50 transmite outro quadro 238 com um número SEQ de 0x02, o qual é recebido com sucesso pelo receptor 52.

Quando da recepção da mensagem NAK 240, o transmissor 50 gera o quadro retransmitido 242 possuindo o número SEQ 0x00 e o flag de retransmissão 74 (ver Figura 2) é ajustado para um. Ao receber o quadro retransmitido 242, o receptor 52 detecta o bit de retransmissão e compara o número SEQ com o número SEQ na listagem NAK 94. Uma vez efetuado o casamento, o quadro retransmitido 242 é posicionado no interior do acumulador de resseqüenciamento 92 (ver Figura 2) e o item no interior da listagem NAK 94 é removido. Os quadros 244 e 246 são a seguir transmitidos e recebidos de forma normal.

Na Figura 8, um diagrama de mensagem ilustra adicionalmente a operação do transmissor 50 e receptor 52 durante uma transmissão na qual o número de seqüência 'se sobrepõe" ("wraps-around") quando efetuada de acordo com uma modalidade. Os quadros 240a e 240b são transmitidos com números SEQ OxFE (todos os números são hexadecimais) e OxFF, respectivamente/ o que corresponde a valores de 0x2FE e 0x2FF para o indice L_V(S) e são recebidos com sucesso pelo receptor 52, levando L_V(R) a ser incrementado de 0X2FE para 0x300. O quadro 240c inclui o número SEQ 0x00 porém não é recebido com sucesso pelo receptor 52. O quadro 24 Od inclui o número SEQ 0x01 e é recebido apropriadamente pelo receptor 52. Quando da recepção do quadro 240d, o receptor 52 detecta que o número SEQ é maior que os oito bits menos significativos de L_V(R) e que portanto um quadro foi recebido fora de ordem. Em resposta, o receptor 52 atualiza L_V(R) para 0x302, o que corresponde ao próximo quadro esperado, e coloca o número SEQ do quadro não recebido na listagem NAK 94. Adicionalmente, o receptor 52 transmite a NAK 241 contendo o número L_SEQ completo 0x300 do quadro que não foi recebido e inicializa um timer que controla a quantidade de tempo que passou desde a transmissão da NAK 241. No entanto, como mostrado na Figura 8, a NAK 241 não é recebida com sucesso pelo transmissor 50. O transmissor 50 continua a transmitir quadros tal como mostrado, incluindo os quadros 240e a 240j, todos os quais são recebidos com sucesso pelo receptor 52.

Durante a transmissão dos quadros 240e a 240j, o indice L_V(S) passa de 0x302 para 0x400, causando uma repetição de oito bits menos significativos e portanto do número SEQ contido nos quadros. 0 quadro 240k é transmitido com o número SEQ 0x01 e não é recebido com sucesso pelo receptor 52. O quadro 24 01 é transmitido com o número SEQ 0x02 e é recebido com sucesso pelo receptor 52. Quando da recepção do quadro 2401, o receptor 52 detecta uma transmissão fora de ordem e responde pela transmissão da NAK 243 contendo o valor de seqüência 0x401 e pela adição do número de seqüência 0x401 à listagem NAK 94. Adicionalmente, neste momento o timer da NAK 241 expira, levando uma segunda NAK 245 contendo o valor de seqüência 0x300 a ser transmitida para o transmissor 50. Dessa forma, uma segunda NAK é transmitida para o quadro 240c. Adicionalmente, o receptor ajusta L_V(R) para o próximo número de seqüência esperado 0x430.

Deve ser notado que os números de seqüência transmitidos nas NAKs 243 e 245 poderíam ser transmitidos em uma única mensagem NAK. 0 transmissor 50 responde às NAKs 243 e 245 pela transmissão do quadro retransmitido 242a contendo os dados do quadro 240k e do quadro retransmitido 242b contendo os dados do quadro 240c. Quando da recepção do quadro de retransmissão 242a, o receptor 52 identifica o quadro como um quadro retransmitido com base no estado do flag de retransmissão 74 (ver Figura 2) . Uma vez que o quadro seja identificado como um quadro retransmitido, o receptor 52 efetua uma procura dentro da listagem NAK 94, utilizando o número SEQ e determina qual quadro foi retransmitido. O quadro retransmitido 242a é a seguir posicionado na localização apropriada no interior do acumulador de resseqüenciamento 92 (ver Figura 2) e o item correspondente é removido da listagem NAK 94.

Ao receber o quadro de retransmissão 242b, o receptor 52 também identifica o tipo de quadro e efetua uma procura no interior da listagem NAK 94. Quando a identidade do quadro é determinada, ele é colocado no interior do acumulador de resseqüenciamento 92 (ver Figura 2) e o item correspondente é removido da listagem NM 94. 0 transmissor 50 a seguir transmite o quadro 24Om possuindo o número de seqüência 0x03, o qual é recebido com sucesso pelo receptor 52. Neste ponto a listagem NM 94 fica vazia.

Como deve ficar evidente pela transmissão apresentada na Figura 8, a marcação de quadros como '“novos" ou "retransmitidos" permite que o receptor 52 processe apropriadamente tanto quadros novos como retransmitidos que possuem os mesmos números de seqüência mesmo quando ocorre repetição do número de seqüência durante uma retransmissão.

Isto é possível pois um quadro retransmitido com o mesmo número SEQ que um quadro transmitido pela primeira vez pode ser diferenciado pelo flag de retransmissão. Dessa forma, um maior número de quadros pode ser processado usando-se um número de seqüência de oito bits, o qual suporta taxas de dados significativamente mais elevadas, mantendo porém substancial capacidade de computação com as normas previamente existentes.

Na Figura 9 um fluxograma ilustra a operação do receptor 52 no reconhecimento e processamento de quadros retardados de acordo com uma modalidade. Um quadro retardado pode ser definido como um quadro RLP que é transmitido ao mesmo tempo através da interface pelo ar com um grupo, ou paacote, de outros quadros RLP, mas que sofreu um retardo significativamente diferente (por exemplo, devido a um diferente comprimento de trajetória) em seu trajeto para o receptor 52. De acordo com a norma IS-707-A e RLP, um protocolo conhecido para a retransmissão de quadros de dados, os quadros são enviados pelo ar em intervalos de vinte milissegundos (ms). Caso a diferença do retardo seja maior que vinte ms, o quadro retardado será recebido em um dos intervalos de processamento de vinte ms seguintes identificados na IS-707-A. Caso não detectado como um quadro retardado, um quadro RLP retardado pode causar um reajuste ou "resetagem" RLP. A equação (1) acima descrita em conexão com as Figuras 4 a 6 apresenta um método para mapear o número SEQ de oito bits (que é transmitido na forma de um cabeçalho de quadro através do ar) para um número L_SEQ de doze bits no receptor 52 para manter controle da seqüência de quadros.

Caso, por exemplo, os quadros 1, 2 e 4 de um pacote de quatro quadros são recebidos dentro do mesmo intervalo de tempo de vinte ms, porém o quadro 3 for retardado e for recebido no intervalo de tempo de vinte ms seguinte, a equação (1) produz o seguinte valor para LJ3EQ: o que indica que 254 quadros estão perdidos. Claramente, esta não é a interpretação correta pois é impossível perder 254 quadros dentro de um intervalo de tempo de vinte ms. Na modalidade representada na Figura 9, um algoritmo RLP categoriza vantajosamente tal quadro como um quadro retardado no receptor 52.

Na modalidade da Figura 9, o valor D denota a diferença máxima no tempo de chegada para quadros RLP que são transmitidos no mesmo intervalo de tempo de vinte ms na interface pelo ar. D é expresso em unidades de intervalos de tempo de 20 ms e é tipicamente de zero, um ou dois. O número V(R)T_D denota o valor de V(R) em um momento D x 20 ms atrás. O valor ΝΜΧ denota o número máximo de quadros que pode ser enviado em um intervalo de tempo de vinte ms. Nmax pode ser oito em uma modalidade específica. Em outra modalidade, Nmax pode ser de quatro.

Na etapa 300, é recebido um quadro no receptor 52. 0 algoritmo a seguir prossegue para a etapa 302 e determina se o quadro é um novo quadro. Caso o quadro seja um quadro novo, o algoritmo passa à etapa 304. Caso o quadro não seja um novo quadro, o algoritmo passa à etapa 306 para processar o quadro como um quadro retransmitido.

Na etapa 306, o algoritmo processa o quadro como um quadro retransmitido através de uma tabela, tal como foi acima descrito. 0 algoritmo a seguir retorna à etapa 300 e recebe o próximo quadro.

Na etapa 304, o algoritmo determina se L_V(R) foi atualizado dentro dos últimos D x 20 ms. L_V(R) é o valor de doze bits de V (R), que aponta o novo quadro que o algoritmo espera receber no acumulador de recepção. Caso L_V(R) não tenha sido atualizado nos últimos D x 20 ms, a equação (1) não produzirá um número impossivelmente grande de quadros perdidos, então o algoritmo passa à etapa 306, processando o quadro como um quadro retransmitido. Caso L_V(R) tenha sido atualizado nos últimos D x 20 ms, existe uma possibilidade de que o novo quadro seja um quadro retardado e o algoritmo passa à etapa 308.

Na etapa 308 o algoritmo inicia um processamento de quadro novo pela computação do valor H = (256 + SEQ - V(R)t-d) MOD 256. O algoritmo então passa à etapa 310. No passo 310, o algoritmo determina se H é maior que Nmax x D.

Caso H seja maior que Nmax x D, o algoritmo detecta o quadro como um quadro retardado e passa à etapa 306, vantajosamente processando o quadro retardado detectado como um quadro retransmitido. Os técnicos na área compreenderão isto pois L_SEQ é igual a [L_V(R) + H] MOD 4096 (ver equação 1), conferindo se H é maior que o valor limite x D (o qual representa o número máximo de quadros que poderíam estar perdidos) simplesmente significa comparar L_SEQ com um valor limite. Caso L_SEQ mostre superar o valor limite, um quadro retardado é detectado e processado apropriadamente. Os técnicos na área também notarão que em uma modalidade alternativa que não empregue quadros RLP, o quadro retardado não necessita necessariamente ser processado como um quadro retransmitido, podendo ser processado de alguma outra forma. Caso H nâo seja maior que Nmax x D, o algoritmo passa à etapa 312 e processa o quadro como um novo quadro através da equação (1), tal como foi acima descrito. 0 algoritmo a seguir retorna à etapa 300 e recebe o próximo quadro.

Em uma modalidade, ilustrada na Figura 10, um registrador de deslocamento 400 no receptor 52 (ver Figura 2) pode ser vantajosamente utilizado para manter controle do valor de V(R)T-D. O registrador de deslocamento 400 deve possuir D+l estágios (isto é, o registrador de deslocamento 400 deve possuir um número de bits igual a (D+l) multiplicado pelo comprimento em bits de V(R)). O valor de bit V (R) é colocado no registrador de deslocamento 400 e, como mostrado, o registrador de deslocamento 400 é deslocado a cada vinte ms para atualizar V(R)T.D. Caso L_V(R) (ou, de forma equivalente, V(R)) não tenha sido atualizado dentro do intervalo de tempo de vinte ms passado, um valor especial predeterminado para denotar um símbolo "nulo" é vantajosamente colocado no registrador de deslocamento 400 para representar que nenhuma mudança ocorreu.

Modalidades preferidas da presente invenção foram portanto apresentadas e descritas. No entanto, ficará claro para os técnicos na área que várias alterações podem ser efetuadas sobre as modalidades aqui descritas sem que ocorra afastamento do espírito ou escopo da invenção.

Portanto, a presente invenção não deve ficar limitada exceto de acordo com as reivindicações que se seguem.

Claims (8)

1. Método para detectar um quadro retardado em uma função de transporte em que uma pluralidade de quadros (70) é enviada de um transmissor (50) para um receptor (52), o método compreendendo a etapa de: comparar, para um quadro recebido, um número de contador de sequenciamento de quadros com um valor limite predeterminado, o número de contador de sequenciamento de quadros sendo derivado a partir de um cabeçalho (72) do quadro recebido (70), caracterizado pelo fato desta etapa consistir em comparar o número de contador de sequenciamento de quadros com um valor limite proporcional ao produto do número de quadros dentro de um pacote e o tempo de retardo máximo em incrementos de tempo de duração de quadro entre quadros enviados em um pacote; e pelo fato de o método compreender adicionalmente a etapa de: detectar o quadro recebido (70) como um quadro retardado caso o número de contador de sequenciamento de quadros supere o valor limite predeterminado; no qual a pluralidade de quadros é enviada em pacotes de quadros, cada pacote incluindo um igual número de quadros, os quadros dentro de qualquer pacote sendo enviados simultaneamente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender também a etapa de processamento (306) de um quadro retardado detectado como um quadro retransmitido.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da função de transporte ser uma interface de Protocolo de Link de Rádio.

4. Equipamento para detectar um quadro retardado em uma função de transporte em que uma pluralidade de quadros (70) é enviada de um transmissor (50) para um receptor (52), o equipamento compreendendo: dispositivos para comparar, para um quadro recebido (70), um número de contador de sequenciamento de quadros com um valor limite predeterminado, o número de contador de sequenciamento de quadros sendo derivado a partir de um cabeçalho (72) do quadro recebido (70), caracterizado pelo fato do valor limite ser proporcional ao produto do número de quadros dentro de um pacote e o tempo de retardo máximo em incrementos de tempo de duração de quadro entre quadros enviados em um pacote; e pelo fato de o equipamento compreender adicionalmente: dispositivos para detectar o quadro recebido (70) como um quadro retardado caso o número de contador de sequenciamento de quadros supere o valor limite predeterminado; no qual a pluralidade de quadros (70) é enviada em pacotes de quadros, cada pacote incluindo um igual número de quadros, os quadros dentro de qualquer pacote sendo enviados simultaneamente.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender também dispositivos para processamento de um quadro retardado detectado como um quadro retransmitido.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato da função de transporte ser uma interface de Protocolo de Link de Rádio.

7. Sistema de transmissão de dados, compreendendo: um transmissor (50); um receptor (52) acoplado ao transmissor (50) por meio de uma interface para a recepção de quadros de dados (70) provenientes do transmissor (50); e um componente de processamento de protocolo alojado no receptor (52) para comparar um número de contador de sequenciamento de quadros com um valor limite predeterminado, o número de contador de sequenciamento de quadros sendo derivado de cabeçalhos (72) dos quadros de dados (70); o componente de processamento de protocolo caracterizado pelo fato de: detectar um quadro de dados retardado caso o número de contador de sequenciamento de quadros para tal quadro (70) supere o valor limite predeterminado; no qual os quadros de dados (70) são transmitidos em grupos possuindo números iguais de quadros, os quadros dentro de qualquer grupo sendo transmitidos simultaneamente e em que o valor limite predeterminado compreende um valor proporcional ao produto do número de quadros dentro de um grupo e o tempo de retardo máximo em incrementos de tempo de duração de quadro entre quadros enviados em um grupo.

8. Sistema de transmissão de dados, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do componente de processamento de protocolo servir para processar quadros retardados como quadros retransmitidos.