BRPI0015579B1 - Método e aparelho de comunicação arq multi-canal de parada e espera - Google Patents
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Description
MÉTODO E APARELHO DE COMUNICAÇÃO ARQ MULTI-CANAL DE PARADA
E ESPERA
Referências a Pedidos Relacionados Este pedido é relacionado aos pedidos depositados no mesmo dia tendo os mesmos inventores e cedidos a um cessionário comum. Os pedidos relacionados tendo números de arquivo de advogado CE08371R e CE08384R; cada um dos pedidos referenciados é aqui incorporado por referência. Campo da Invenção A invenção relaciona-se ao campo das comunicações e, mais particularmente, a comunicações de dados.
Fundamentos da Invenção Esquemas de solicitação de repetição automática (ARQ) são comumente utilizados em comunicação de dados para fornecer uma comunicação mais eficiente entre o usuário fonte e o usuário de destino. Vários tipos de ARQ, como o ARQ híbrido, o ARQ de parada-e-espera, o ARQ volta para N (GBN) e o ARQ de repetição seletiva (SR) estão disponíveis em que cada um deles fornece uma utilização eficiente dos recursos de comunicação entre o usuário fonte e o usuário de destino. No entanto, cada um desses esquemas do estado da técnica sofre de pelo menos um problema que torna o sistema de comunicação mais complexo, mais oneroso ou ineficiente para a comunicação de dados.
Por exemplo, no caso da ARQ híbrida, o usuário de destino armazena versões suaves das cópias enviadas anteriormente do pacote de dados para combinação suave. O pacote de dados com possivelmente redundância incrementai adicional no canal é enviado que aumenta a taxa de codificação e efetivamente baixa a taxa de dados de comunicação. 0 usuário de destino pode efetivamente combinar suave a cópia suave armazenada na memória com a cópia suave recém chegada para decodificar os dados no pacote de dados. Os recursos do sistema de comunicação podem permanecer desocupados entre os tempos da transmissão anterior e da nova. A complexidade do sistema de comunicação como resultado é aumentada devido aos requisitos de controle adicional, construção de código, implementação de decodificador, e requisitos de memória.
No caso da ARQ de repetição seletiva, o usuário fonte transmite pacotes de dados com um número de seqüência a ser decodificado pelo usuário de destino. Se um pacote de dados chegar com erro no usuário de destino, o usuário de destino envia uma mensagem ao usuário fonte para a retransmissão do pacote de dados enquanto identifica o número de seqüência do pacote de dados. Dependendo do comprimento de retardo de tal retroalimentação para o usuário fonte, o número de seqüência máximo é aumentado para dar margem para o comprimento do retardo de retroalimentação. Assim, o usuário de destino, por exemplo uma estação móvel, pode ser obrigado a ter um segmento de memória grande para armazenar a transmissão de pacotes de dados até todos os pacotes de dados incluindo o pacote com o número de seqüência máximo tenham chegado sem erro. 0 número de pacotes de dados armazenados no usuário de destino pode aumentar substancialmente o que coloca um elevado ônus nos requisitos de memória.
No caso da ARQ de parada-e-espera, o usuário fonte transmite apenas um pacote de dados e espera até ele receber uma indicação da recepção bem sucedida no usuário de destino, então o usuário fonte transmite outro pacote de dados. O canal de comunicação permanece inativo enquanto a origem está esperando pela confirmação. Assim, baixa utilização da largura de banda de comunicação disponível resulta em uma comunicação ineficiente e é um problema associado ao esquema de parada-e-espera. A ARQ híbrida pode ser acoplada com o esquema de parada-e-espera. No entanto, o resultado não supera a experiência do problema de canal de comunicação inativo enquanto espera pela confirmação. A ARQ híbrida também pode ser acoplada com o esquema de repetição seletiva, no entanto o resultado não está sem os problemas conhecidos. Na verdade, quando a ARQ híbrida é acoplada com o esquema de repetição seletiva, o requisito de tamanho de memória é aumentado substancialmente porque além do armazenamento de pelo menos uma cópia dos pacotes de dados, cópias adicionais podem precisar serem armazenadas para a operação de combinação suave da parcela da ARQ híbrida.
Portanto, há uma necessidade de um método e aparelho de ARQ que forneça a utilização eficiente dos recursos de comunicação sem a complexidade conhecida do estado da técnica.
Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 representa um sistema de comunicação que emprega vários aspectos da invenção.
Descrição Detalhada das Versões Preferidas De acordo com vários aspectos da invenção, o método e aparelho fornece um esquema de solicitação automática que resulta em utilização eficiente dos recursos de comunicação sem uma complexidade ou custo adicionais. De acordo com a invenção enquanto em referência à Figura 1, em um sistema de comunicação 100, o usuário fonte 101 transmite um primeiro pacote de dados 111 através de um primeiro quadro de tempo 121 tendo um período de tempo finito 131. 0 usuário fonte 101 pode ser uma estação base em um sistema de comunicação 100. 0 usuário fonte 101 pode estar em comunicação com vários usuários de destino como os usuários de destino 151-54. Tal comunicação pode ser por meio de um enlace direto 180 recebido por um grupo de usuários de destino alvo, e por enlaces reversos correspondentes 181-184. Tais usuários de destino podem ser estações móveis em um sistema de comunicação 100. O sistema de comunicação 100 pode estar operando de acordo com qualquer um dos padrões de comunicação conhecidos como GSM, IS-95A, B e C, e Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA - Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga) do Programa de Parceria de Terceira Geração. O usuário fonte 101 transmite um segundo pacote de dados 112 por um segundo quadro de tempo 122, onde o segundo quadro de tempo 122 é imediatamente subseqüente ao primeiro quadro de tempo 121 em uma seqüência de quadros de tempo 190. A seqüência de quadros de tempo 190 é transmitida através do enlace direto 180 .
Quando o usuário de destino recebe um pacote de dados e decodifica o pacote satisfatoriamente sem erro de acordo com um padrão, o usuário de destino transmite de volta em um canal de controle através de um enlace reverso uma mensagem de confirmação para o usuário fonte confirmando a recepção aceitável dos pacotes de dados. Neste caso, se o primeiro pacote de dados 111 é direcionado ao usuário de destino 151, o usuário de destino 151 transmite uma confirmação através do enlace reverso 181 para o usuário fonte 101 confirmando a recepção aceitável do primeiro pacote de dados 111. O usuário fonte 101 repete a transmissão do primeiro e do segundo pacotes de dados 111 e 112 em uma sequência de primeiro e de segundo quadros de tempo 121 e 122 até detectar a confirmação da recepção aceitável quer do pacote de dados 111 ou do 112. Após a transmissão dos pacotes de dados 111, o usuário fonte 101 espera a detecção de uma confirmação de recepção aceitável do pacote de dados 111, e de modo similar após a transmissão do pacote de dados 112, o usuário fonte 101 espera a detecção de uma confirmação da recepção aceitável do pacote de dados 112. Se a confirmação associada ao pacote de dados 111 não tiver chegado no usuário fonte 101 antes de transmitir um quadro de tempo 123, a transmissão do pacote de dados 111 é repetida no quadro de tempo 123 que é imediatamente subseqüente ao quadro de tempo 112. De modo similar, se a confirmação dos pacotes de dados associados 112 não tiver chegado antes da transmissão de um quadro de tempo 124, a transmissão do pacote de dados 112 é repetida no quadro de tempo 124. A seqüência de transmissão dos pacotes de dados 111 e 112 é repetida até a chegada de uma confirmação associada quer com os pacotes de dados 111 ou 112. Em todos os casos acima que descrevem uma repetição do pacote de dados, é possível substituir um pacote associado construído inteiramente de informação de paridade ou uma combinação alternada de informação e de paridade. Esta substituição representa uma forma alternada da ARQ Híbrida conhecida como Redundância Incrementai.
Após a confirmação de recepção aceitável quer do pacote de dados 111 ou 112, o usuário fonte termina a transmissão de seu pacote de dados associado. O usuário fonte 101 transmite um terceiro pacote de dados como substituto do pacote de dados terminado na sequência do primeiro e do segundo quadros de tempo. A seqüência do primeiro e do segundo quadros de tempo pode ser de quadros de tempo numerados consecutivamente ímpar e par em quadros de tempo numerados como a seqüência de quadro de tempo 190 em um sistema de comunicação de acesso múltiplo por divisão de tempo. Se o quadro de tempo 121 for numerado como "n", um quadro de tempo de número par, o quadro de tempo 122 é então um quadro de tempo de número ímpar, o quadro de tempo "n+1". De modo similar, o quadro de tempo 123, o quadro de tempo "n+2", é um quadro de tempo de numeração par, e o quadro de tempo 124, o quadro de tempo "n+3", é um quadro de tempo de numeração ímpar, e assim por diante. O primeiro quadro de tempo pode ser referido como um canal de numeração ímpar e os segundos quadros de tempo como um canal de numeração par imediatamente subseqüente ao canal de numeração ímpar em um sistema de comunicação de acesso múltiplo por divisão de tempo.
Se o pacote de dados 111 foi transmitido em um quadro de tempo de numeração par e o pacote de dados 112 em um quadro de dados de numeração ímpar de seqüência de quadros de tempo 190, a transmissão dos pacotes de dados 111 e 112 em quadros de dados de numeração par e ímpar continua até que uma confirmação associada quer do pacote de dados 111 quer do 112 é detectada no usuário fonte 101. Por exemplo, se a confirmação é associada ao pacote de dados 112, um terceiro pacote de dados é selecionado para transmissão em substituição do pacote de dados 112. Assim, o terceiro pacote de dados é transmitido nos quadros de tempo ímpares, e o pacote de dados 111 nos quadros de tempo pares da seqüência de quadros de tempo 190. O primeiro e o segundo pacotes de dados podem ser transmitidos para o mesmo usuário de destino ou um primeiro e um segundo usuários de destino. Por exemplo, no enlace descendente 180, os pacotes de dados 111 e 112 podem ser destinados a um único usuário de destino como qualquer um dos usuários de destino 151-154. Em outra situação, os pacotes de dados 111 e 112 podem ser destinados para, respectivamente, os usuários de destino 151 e 152, por exemplo. De modo similar, qualquer pacote de dados substituído pode ser para o mesmo ou para usuários de destino diferentes.
No caso do enlace descendente recebido por um usuário de destino estar em condição ruim, uma confirmação pode não ser transmitida do usuário de destino por algum tempo. Durante este tempo, os pacotes de dados destinados para tal usuário de destino podem ser repetidos muitas vezes no primeiro e no segundo quadros de tempo. Para evitar a utilização desnecessária dos recursos de comunicação no enlace descendente 180, o usuário fonte 101 limita a transmissão do pacote de dados a um número predeterminado de repetições. 0 usuário fonte 101, juntamente com outros blocos como o codificador(não mostrado), pode incluir uma memória provisória de fila 102 para manter pacotes de dados para transmissão. Um seqüenciador de canal 103 recupera o primeiro e o segundo pacotes de dados da memória provisória de fila 102 e alinha o primeiro e o segundo pacote de dados em seqüência para serem recebidos por um transmissor 104 para transmissão por uma antena 105 do usuário fonte 101. A memória provisória de fila 102 pode manter pacotes de dados de acordo com uma prioridade de transmissão do primeiro e do segundo pacotes de dados. No caso de transmitir um terceiro pacote de dados, o primeiro, o segundo e o terceiro pacotes de dados são enfileirados na memória provisória para transmissão a partir do usuário fonte de acordo com uma prioridade de transmissão. O terceiro pacote de dados pode ser selecionado de uma pluralidade de pacotes de dados na memória provisória de fila 102 com base em uma prioridade de transmissão quando estiver sendo substituído quer pelo primeiro, quer pelo segundo pacote de dados na seqüência do primeiro e do segundo (isto é, par e ímpar ou ímpar e par) quadros de tempo.
Para efetuar a parcela de ARQ híbrida, os usuários de destino combinam cópias suaves correspondentes da transmissão repetida de pacotes de dados para decodificar os dados no pacote de dados. Uma vez que o pacote de dados é satisfatoriamente decodificado através da combinação suave, o usuário de destino gera e transmite uma confirmação da recepção aceitável do pacote de dados. Desse modo, quando o primeiro e o segundo pacotes de dados são destinados para o mesmo usuário de destino como uma estação móvel, a estação móvel é obrigada a ter uma memória provisória para armazenar o primeiro e o segundo pacotes de dados quando da chegada. No caso da combinação suave, cópias suaves do primeiro e do segundo pacotes de dados podem precisar ser armazenadas. Isto é uma redução substancial no requisito de memória em uma estação móvel que opera em um sistema de comunicação relativo a esquemas ARQ alternativos de acordo com vários aspectos da invenção.
No caso da confirmação da aceitação da repetição aceitável de um pacote de dados não chegar dentro de um quadro de tempo, um tempo em unidades de um período de tempo finito é determinado quando no usuário fonte uma confirmação de retroalimentação pode chegar confirmando a recepção aceitável de um pacote de dados em um usuário de destino. 0 período de tempo finito pode ser de duração igual ao quadro de tempo. 0 usuário fonte transmite múltiplos pacotes de dados em uma seqüência de múltiplos quadros de tempo igual às unidades determinadas de quadros de tempo. Enquanto espera pela detecção de uma confirmação da recepção aceitável do pacote de dados associado com um dos múltiplos pacotes de dados, a transmissão dos múltiplos pacotes de dados na seqüência de múltiplos quadros de tempo é repetida. 0 tempo pode ser aproximadamente um tempo mais cedo quando, no usuário fonte, a confirmação de retroalimentação pode chegar confirmando a recepção aceitável do pacote de dados em um usuário de destino.
Após detectar uma confirmação, a transmissão de um dos múltiplos pacotes de dados associados à confirmação na seqüência de múltiplos quadros de tempo é terminada. Um novo pacote de dados é transmitido em substituição do pacote de dados terminado na seqüência dos múltiplos quadros de tempo. Os múltiplos pacotes de dados podem ser transmitidos para o mesmo usuário de destino, ou múltiplos usuários de destinos. 0 número de retransmissão dos múltiplos pacotes de dados pode ser limitado de acordo com um número predeterminado de repetições para evitar utilização desnecessária dos recursos de comunicação no caso de uma comunicação ruim entre o usuário fonte e um dos usuários de destino.
Os múltiplos quadros de tempo podem ser quadros de tempo numerados consecutivamente em quadros de tempo numerados em um sistema de comunicação de acesso múltiplo por divisão de tempo. Nos usuários de destino, cópias suaves da transmissão repetida dos pacotes de dados são combinadas correspondentemente para gerar e transmitir uma confirmação correspondente da aceitação aceitável do pacote de dados.
Quando utilizado em um sistema de Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA), é possível enviar múltiplos pacotes no período par e múltiplos pacotes no período ímpar. Quando qualquer um dos múltiplos pacotes é confirmado ele pode ser substituído independentemente de todos os demais pacotes na maneira descrita anteriormente. Vários aspectos da invenção podem ser implementados por meio de implementações de software ou de hardware. A utilização de tais métodos é bem conhecida na técnica. 0 usuário fonte pode ser uma estação base e o usuário de destino pode ser estações móveis em um sistema de comunicação celular. O usuário fonte e o usuário de destino também podem empregar um aparelho de codificação e de decodificação conhecido na técnica.
Claims (7)
1. Método em um sistema de comunicação, caracterizado por compreender as etapas de: transmitir de um usuário fonte (101) um primeiro pacote de dados (111) por um primeiro quadro de tempo (121) tendo um período de tempo finito; transmitir do usuário fonte (101) um segundo pacote de dados (112) por um segundo quadro de tempo (122), em que o segundo quadro de tempo (122) é imediatamente subsequente ao primeiro quadro de tempo (121); detectar uma confirmação de recepção aceitável do pacote de dados associado quer com o primeiro (111) quer com o segundo pacote de dados (112); repetir a transmissão dos primeiro e segundo pacotes de dados (111, 112) em uma sequência (190) dos primeiro e segundo quadros de tempo até a detecção; terminar a transmissão do primeiro (111) ou do segundo pacote de dados (112) na sequência do primeiro e do segundo quadros de tempo (121, 122), em que o pacote de dados terminado é associado à confirmação associada detectada; e transmitir um terceiro pacote de dados em substituição ao pacote de dados terminado na sequência dos primeiro e segundo quadros de tempo (121, 122) .
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da retransmissão de pelo menos um primeiro ou um segundo pacotes de dados (111, 112) estar associada a uma primeira transmissão dos primeiro e segundo pacotes de dados correspondente.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da associação estar relacionada à redundância incrementai.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da confirmação associada ao primeiro pacote de dados (111) ser esperada para chegar após a transmissão do primeiro quadro de tempo (121) e da confirmação associada ao segundo pacote de dados (112) ser esperada para chegar após a transmissão do segundo quadro de tempo (122) .
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do primeiro e do segundo pacotes de dados (111, 112) serem transmitidos para o mesmo usuário de destino, ou para um primeiro e segundo usuários de destino (151, 152) .
6. Aparelho em um sistema de comunicação, caracterizado por compreender: meios para transmitir (104) de um usuário fonte (101) um primeiro pacote de dados (111) por um primeiro quadro de tempo (121) tendo um período de tempo finito; meios para transmitir (104) do usuário fonte (101) um segundo pacote de dados (112) por um segundo quadro de tempo (122), onde o segundo quadro de tempo (122) é imediatamente subsequente ao primeiro quadro de tempo (121); meios para detectar uma confirmação de recepção aceitável do pacote de dados associado ao primeiro (111) ou ao segundo pacote de dados (112); meios para repetir a transmissão (104) dos primeiro e segundo pacotes de dados (111, 112) em uma sequência (190) dos primeiro e segundo quadros de tempo (121, 122) até a detecção; meios para terminar a transmissão do primeiro (111) ou do segundo pacote de dados (112) na sequência do primeiro e do segundo quadros de tempo (121, 122), onde o pacote de dados terminado é associado à confirmação associada detectada; meios para transmitir um terceiro pacote de dados em substituição ao pacote de dados terminado na sequência dos primeiro e segundo quadros de tempo (121, 122).
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda: meios para combinar cópias suaves correspondentes da transmissão repetida de pacotes de dados para gerar e transmitir a confirmação da recepção aceitável do pacote de dados.
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