BRPI0410629B1 - Método de executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, estação de retransmissão, sistema adaptado para comunicação, receptor, e, estação base, e, estação móvel - Google Patents

Abstract

"método de executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, estação de retransmissão, sistema adaptado para comunicação, receptor, e, estação base, e, estação móvel". a presente invenção relaciona-se a redes sem fio usando retransmissão. no método de acordo com a presente invenção de executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, um transmissor 210, um receptor 220 e pelo menos uma estação de retransmissão 215 estão engatados em uma sessão de comunicação. a estação de retransmissão 215 transmite sinais de uma primeira ligação entre o transmissor 210 e a estação de retransmissão 215 para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão 215 e o receptor 220. a transmissão executada por pelo menos uma estação de retransmissão 215 é adaptada como uma resposta às características de canal de rádio estimadas da pelo menos primeira ligação. preferivelmente, a transmissão é adaptada como uma resposta às características de canal de rádio estimadas de ambas a primeira e segunda ligações.

Description

(54) Título: MÉTODO DE EXECUTAR COMUNICAÇÃO EM UMA REDE DE COMUNICAÇÃO SEM FIO DE DOIS SALTOS, ESTAÇÃO DE RETRANSMISSÃO, SISTEMA ADAPTADO PARA COMUNICAÇÃO, RECEPTOR, E, ESTAÇÃO BASE, E, ESTAÇÃO MÓVEL (51) Int.CI.: H04B 7/155; H04L 5/00; H04W 52/46 (52) CPC: H04B 7/15592,H04L 5/0035,H04W 52/46 (30) Prioridade Unionista: 28/05/2003 US 60/473,450 (73) Titular(es): TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON (PUBL) (72) Inventor(es): PETER LARSSON “MÉTODO DE EXECUTAR COMUNICAÇÃO EM.UMA:REDE-T4& COMUNICAÇÃO SEM FIO DE DOIS SALTOS, ESTAÇÃO DE RETRANSMISSÃO, SISTEMA ADAPTADO PARA COMUNICAÇÃO, RECEPTOR, E, ESTAÇÃO BASE, E, ESTAÇÃO MÓVEL” rf

Campo da invenção

A presente invenção relaciona-se à comunicação sem fio suportada por retransmissão para aumentar desempenho de comunicação. Em particular, a invenção relaciona-se a um método e um sistema para executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos.

Fundamento da Invenção

Uma força empenhada principal no desenvolvimento de redes e sistemas de comunicação sem fio/celular é prover, à parte de muitos outros aspectos, cobertura aumentada ou suporte de taxa de dados mais alta, ou uma combinação de ambas. Ao mesmo tempo, o aspecto de custo de construir e manter o sistema é de grande importância e é esperado se tomar até mesmo mais assim no futuro. Quando taxas de dados e/ou distâncias de comunicação são aumentadas, o problema de consumo de batería aumentado é outra área de interesse.

Até recentemente, a topologia principal de redes sem fio tem sido bastante inalterada, incluindo as três gerações existentes de redes celulares. A topologia caracterizada pela arquitetura celular com as estações rádio base fixas e as estações móveis como as entidades transmissoras e receptoras nas redes, em que uma comunicação tipicamente só envolve estas duas entidades. Uma abordagem alternativa para redes é exemplificada pelas denominadas redes de multi-saltos, em que tipicamente, em um cenário sem fio, uma comunicação envolve uma pluralidade de entidades transmissoras e receptoras em uma configuração de retransmissão. Tais sistemas oferecem possibilidades de perda de trajeto significativamente reduzida entre entidades comunicantes (retransmissão), que pode beneficiar os usuários de ponta a ponta (ETE).

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Atenção foi recentemente prestada a outro tipo de topologia que tem muitas características e vantagens em comum com as redes de multisaltos, mas está limitada a só dois (ou alguns) saltos de retransmissão. Em contraste com redes de multi-saltos, a topologia acima mencionada explora aspectos de paralelismo e também adota temas de sistema de antena avançados. Estas redes, utilizando o novo tipo de topologia, têm cooperação entre múltiplas estações como um denominador comum. Em literatura de pesquisa recente, sob vários nomes, tais como retransmissão cooperativa, diversidade cooperativa, codificação cooperativa, arranjos de antena virtuais, etc. No presente pedido, os termos retransmissão cooperativa e esquemas/métodos cooperativos é significado abranger todos os sistemas e redes utilizando cooperação entre múltiplas estações e os esquemas/métodos usados nestes sistemas, respectivamente. Uma visão geral compreensiva de esquemas de comunicação cooperativos é dada em [1]. Vários formatos de um sinal retransmitido podem ser desenvolvidos. Um sinal pode ser decodificado, re-modulado e transmitido, ou altemativamente simplesmente amplificado e transmitido. O anterior é conhecido como retransmissão de decodificar e transmitir ou regenerativa, enquanto a última é conhecida como retransmissão de amplificar e transmitir, ou não regenerativa. Ambas retransmissão regenerativa e não regenerativa são bem conhecidas, por exemplo, por soluções de multi-saltos e de repetidor tradicionais, respectivamente. Vários aspectos das duas abordagens são tratados em [2].

Os benefícios gerais de retransmissão cooperativa em comunicação sem fio podem ser resumidos como taxas de dados mais altas, interrupção reduzida (devido a formas diferentes de diversidade), vida de bateria aumentada, cobertura estendida (por exemplo para celular).

Vários esquemas e topologias utilizando retransmissão cooperativa foram sugeridos, como modelos teóricos dentro da área de teoria

• ♦ · • ·· · • · · · · • · · * * easos*eòmo eiú*ãlguhs de informação, como sugestões para redes atudis e sistemas de teste de laboratório, por exemplo. Exemplos são achados em [1] páginas 37-39, 41-44. Os vários esquemas de cooperação podem ser divididos baseado em quais entidades têm dados para enviar, para quem e quem 5 coopera. Nas Figuras la-f (técnica anterior), topologias diferentes são ilustradas esquematicamente, mostrando onde o tráfego é gerado, quem é o receptor e o trajeto para transmissões de rádio.

O canal de retransmissão clássico, ilustrado na Figura la, consiste em uma fonte que deseja se comunicar com um destino pelo uso de 10 retransmissões. A retransmissão recebe o sinal transmitido pela fonte por um canal ruidoso, o processa e o transmite ao destino. O destino observa uma superposição da fonte e da transmissão de retransmissão.

A retransmissão não tem qualquer informação para enviar; consequentemente, a meta da retransmissão é maximizar a taxa total de fluxo 15 de informação da fonte ao destino. O canal de retransmissão clássico foi estudado em [1], [7] e em [3], onde diversidade de receptor estava incorporada no último. O canal de retransmissão clássico, em sua forma de três estações, não explora múltiplas estações de retransmissão de maneira alguma, e consequentemente não provê as vantagens declaradas acima.

Uma abordagem mais promissora, canal de retransmissão paralelo, é ilustrada esquematicamente na Figura lb, em que um sistema sem fio empregando repetidores (tal como estação base celular com repetidores de suporte) com cobertura sobreposta, um receptor pode se beneficiar de usar sinais super-posicionados recebidos de múltiplos repetidores. Isto é algo que 25 acontece automaticamente em sistemas quando repetidores estão localizados proximamente. Recentemente, estudos teóricos de informação trataram este caso. Um caso particular de interesse é por Schein, [4] e [5], Schein executou estudo teórico de informação em uma rede orientada para cooperação com quatro nós, isto é, com um transmissor, um receptor e só duas retransmissões intermediárias. Um canal valioso real com perda*de propagação·iguaf a*unív investigado. Cada retransmissão emprega retransmissão não regenerativa, isto é, amplificação pura. Graças à suposição simplista de perda de propagação valiosa real, os sinais se adicionam coerentemente na antena de receptor. Sob constrangimentos de potência de retransmissão individuais, Schein também indica que fatores de amplificação podem ser selecionados para maximizar SNR de receptor, embora não derive a expressão explícita para os fatores de amplificação. Uma das estações envia com sua potência máxima, enquanto a outra envia com alguma outra potência, mas menor. A desvantagem dos esquemas de Schein é que é só uma análise teórica de informação, limitada a só duas estações de retransmissão, derivada em um canal valioso real com ganho um (consequentemente desprezando suposições de propagação fundamentais e realistas), falta o meio e mecanismos para fazer o método praticamente possível. Por exemplo, protocolos, mecanismos de controle de potência e RRM, assuntos de complexidade e custo não são tratados de maneira alguma. Com respeito a só tratar duas estações de retransmissão, os ganhos de antena significativamente mais altos e benefícios de diversidade, como resultaria para número maior de retransmissões, nem são considerados nem explorados.

O conceito de Canal de Múltiplo Acesso com Retransmissão (a.k.a. como canais de acesso múltiplos com realimentação generalizada) foi investigado por vários investigadores ultimamente e está ilustrado esquematicamente na Figura lc. O conceito envolve que dois usuários cooperam, isto é, trocam a informação que cada um quer transmitir, e subsequentemente cada usuário envia não apenas sua própria informação, mas também a informação de outros usuários para um receptor. O benefício em fazer assim é que cooperação provê ganho de diversidade. Há essencialmente dois esquemas que foram investigados; diversidade cooperativa e diversidade cooperativa codificada. Estudos são relatados em [1], por exemplo. Com •· · ···· · ···· · · • · ····· · ···· · respeito à diversidade, várias formas foram sugéhda^, tâi£ comedi ver sidaâe· · de Alamouti, diversidade de receptor, diversidade baseada em combinação coerente. Tipicamente, os esquemas e topologias investigadas se confiam em decodificar dados antes de transmissão. Isto significa ademais que estações têm que estarem localizadas proximamente para cooperarem, e portanto exclui cooperação com retransmissões mais distantes, como também o grande número de retransmissões potenciais se um grupo de escala grande pudesse ser formado. Uma desvantagem adicional destes esquemas é que é bastante improvável ter estações localizadas proximamente e transmitindo simultaneamente. Estas desvantagens indicam que a topologia investigada é de interesse menos prático. O canal radiodifundido com retransmissão, ilustrado na Figura ld, é essencialmente o contrário da topologia descrita na Figura lc, e portanto compartilha as mesmas desvantagens severas.

Uma extensão adicional da topologia descrita na Figura lc é o denominado canal de interferência com retransmissão, que é ilustrado na Figura le, em que dois receptores são considerados. Isto foi por exemplo estudado em [8] e [1], mas sem cooperação entre os receptores, e conseqüentemente não explorando as possibilidades possivelmente concedidas por retransmissão cooperativa.

Outra topologia relatada, ilustrada esquematicamente na

Figura lf, às vezes referida como Canal de Arranjo de Antena Virtual, e descrita por exemplo em [9]. Neste conceito, expansão de largura de banda (significante) entre uma estação comunicante e nós de retransmissão adjacentes é assumida, e conseqüentemente sinais não interferentes podem ser transferidos através de recursos ortogonais que permite informação de fase e amplitude ser retida. Com esta arquitetura, comunicação de MIMO (Múltipla Entrada Múltipla Saída) (mas também outros métodos de codificação de espaço-tempo) é habilitada com um receptor de antena única. A topologia pode ser usada equivalentemente para transmissão. Uma suposição geral é que estações de retransmissão estão perto do reieptor foú transmissor) .•íáo* limita a probabilidade para achar uma retransmissão como também o número total de possíveis retransmissões que podem ser usadas. Uma limitação prática significante é que expansão de largura de banda muito grande é precisada para retransmitir sinais através de canais não interferentes ao receptor para processamento.

Retransmissão cooperativa tem algumas similaridades superficiais ao conceito de diversidade de transmissão (a.k.a. Diversidade de Transmissão com Realimentação Rica, TDRF), como descrito em [10] e é ilustrado esquematicamente na Figura lg. Essencial para o conceito é que um transmissor com antenas localizadas fixas, por exemplo, em uma estação base em um sistema celular, descobre os parâmetros de canal (permitindo efeitos de desvanecimento e fase aleatória) de cada elemento de antena à antena de receptor e usa esta informação para assegurar que um sinal (livre de ruído), depois de ponderação e ajuste de fase no transmissor, seja enviado e se adicione coerentemente na antena de receptor, por esse meio maximizando a relação de sinal para ruído. Enquanto diversidade de transmissão, com canal perfeitamente conhecido e implementada em uma estação base fixa, provê benefícios de desempenho significantes, também existe limitações práticas em termos do número de elementos de antena que podem ser implementados em um dispositivo ou em um local de antena. Conseqüentemente, há um limite no grau de ganho de desempenho que pode ser atingido. Uma desvantagem para diversidade de transmissão orientada para estação base também é que grandes objetos entre transmissor e receptor incorrem alta perda de trajeto.

Assim, está na arte demonstrado que retransmissão cooperativa tem grandes potenciais em prover alta capacidade e flexibilidade, por exemplo. Ainda, as topologias e métodos propostos na arte não tiram proveito completo das vantagens antecipadas de uma rede com retransmissão cooperativa.

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Sumário da Invenção

Nos métodos do estado da arte, a qualidade da primeira ligação, da segunda ligação ou uma combinação delas, não é considerada em adaptar qualquer parâmetro de transmissão. Isto tem a consequência que o desempenho pode se degradar e recursos são utilizados de modo ineficiente.

Conseqüentemente, uma desvantagem significante da técnica anterior discutida acima é que eles não adaptam parâmetros de transmissão das retransmissões em resposta da qualidade de uma ligação ou combinação de ligações (primeira e segunda) envolvidas no procedimento de transmissão. Por meio de que, a técnica anterior não foi capaz de tirar proveito completamente das vantagens antecipadas de uma rede de retransmissão cooperativa.

Obviamente, um método e sistema melhorados para uma rede de retransmissão cooperativa são precisados, que consideram a qualidade da primeira ligação, da segunda ligação ou uma combinação delas em adaptar os parâmetros de transmissão é precisado, por meio de que para ter a habilidade para melhor tirar proveito das vantagens antecipadas de uma rede de retransmissão cooperativa.

O objetivo da invenção é prover um método, uma estação de retransmissão e um sistema que supera as desvantagens das técnicas da técnica anterior. Isto é alcançado pelo método como definido de acordo com reivindicação 1, pela estação de retransmissão como definida de acordo com reivindicação 12 e pelo sistema como definido de acordo com reivindicação

16.

O problema é resolvido pelo fato que a presente invenção provê um método, uma estação de retransmissão e um sistema que toma possível usar características de canal de rádio estimadas de ambas a primeira e segunda ligações para adaptar a transmissão de sinais de uma primeira ligação para uma segunda ligação executada pela estação de retransmissão.

* ·· « · · · · · ···♦ · · · • · ····· · · · · * · · ·

No método, de acordo com a prêsenie invençã^dê^êxecufar ··* comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, um transmissor, um receptor e pelo menos uma estação de retransmissão estão envolvidos em uma sessão de comunicação. A estação de retransmissão transmite sinais de uma primeira ligação entre o transmissor e a estação de retransmissão para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão e o receptor. A transmissão executada por pelo menos uma estação de retransmissão é adaptada como uma resposta as características de canal de rádio estimadas de pelo menos a primeira ligação. Preferivelmente, a transmissão é adaptada como uma resposta às características de canal de rádio estimadas de ambas a primeira e segunda ligações.

A estação de retransmissão de acordo com a presente invenção é adaptada para uso em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, em que a rede inclui um transmissor, um receptor e pelo menos uma estação de retransmissão. A estação de retransmissão é adaptada para transmitir sinais de uma primeira ligação entre o transmissor e a estação de retransmissão para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão e o receptor.

A estação de retransmissão é provida com meio para adaptar a transmissão baseada em caracterização de ambas a primeira e segunda ligações.

Graças à invenção, é possível ajustar melhor a transmissão na segunda ligação para as condições atuais presentes durante uma sessão de comunicação. Além disso, a transmissão pode ser ajustada melhor às mudanças nas condições. Uma vantagem concedida pela presente invenção é que a caracterização mais precisa e confiável dos trajetos de rádio individuais pode ser usada para determinar e otimizar parâmetros de transmissão diferentes. Por meio disso, as capacidades de uma rede de retransmissão cooperativa, por exemplo, podem ser exploradas mais completamente.

Uma vantagem adicional é que a caracterização da primeira e

«·*·« ······ • * · · · · ·· ··· « · · · «· · ··«· · · · ·· ··· » · « » ··· ······ ·· segunda ligações é vantajosamente executada nãs esfeçôes d® rêteánsmjssâ®.· ··* Conseqüentemente, o método de acordo com a invenção facilita uma distribuição de funcionalidades na rede permitindo um aumento no número de estações de retransmissão em uma sessão de comunicação sem qualquer aumento significante na quantidade de custo de protocolo que é precisado para a transmissão de dados do transmissor ao receptor.

Uma vantagem ainda adicional do método e sistema de acordo com a presente invenção é que a caracterização melhorada da primeira e segunda ligações facilita tirar proveito completo das vantagens antecipadas de uma rede com retransmissão cooperativa que inclui um maior número de estações de retransmissão. Com a invenção usada em nma instalação de combinação coerente, o ganho de diretividade e ganho de diversidade aumentam com número crescente de estações de retransmissão. O próprio ganho de diretividade oferece SNR aumentada qne pode ser usada para extensão de faixa e/ou aumento de taxa de dados. O ganho de diversidade aumenta a robustez da comunicação, provendo uma qualidade de comunicação mais uniforme com o passar do tempo. Enquanto ganho de diretividade e diversidade podem ser providos por várias soluções de antena avançadas tradicionais, onde as antenas são colocadas tanto no transmissor ou no receptor, a solução proposta não está geralmente limitada aos constrangimentos de espaço físico como é visto em estações base ou terminais móveis. Consequentemente, há realmente um potencial para usar um número maior de retransmissões, que o número de antenas em uma estação base ou uma estação móvel, e consequentemente oferecem ganhos de diretividade e diversidade até mesmo maiores.

Concretizações da invenção são definidas nas reivindicações dependentes. Outros objetivos, vantagens e características modernas da invenção se tomarão aparentes da descrição detalhada seguinte da invenção quando considerada junto com os desenhos acompanhantes e reivindicações.

* » ·»··· · ·♦·· ·

Breve Descrição das Figuras * · *·* * *'*· ’♦**·’ *·As características e vantagens da presente invenção esboçadas acima são descritas mais completamente abaixo na descrição detalhada junto com os desenhos, onde mesmos numerais de referência se referem a mesmos elementos por toda parte, em que:

Figuras la-g são ilustrações esquemáticas das topologias de alguma técnica anterior utilizando retransmissão cooperativa;

Figura 2 ilustra esquematicamente um sistema celular usando retransmissão cooperativa de acordo com a presente invenção;

Figura 3 é um modelo esquemático usado para descrever os parâmetros e termos usados na presente invenção;

Figura 4 é um fluxograma sobre o método de acordo com a

invenção;

Figuras 5a e 5b são ilustrações esquemáticas de duas arquiteturas lógicas alternativas para a rede de retransmissão cooperativa de acordo com a presente invenção;

Figura 6 é um fluxograma sobre uma concretização do método de acordo com a invenção;

Figura 7 é uma ilustração esquemática de uma concretização alternativa da invenção utilizando estações de retransmissão com antenas múltiplas;

Figura 8 é uma ilustração esquemática de uma concretização alternativa da invenção utilizando transmissão direta entre o transmissor e o receptor.

Descrição Detalhada da Invenção

Concretizações da invenção serão descritas agora com referência às figuras.

A rede esboçada na Figura 2 é um exemplo de uma rede de retransmissão cooperativa, em que a presente invenção é vantajosamente

·« * ··♦* » · * ♦* · · · • * · · ··· ··*«·· *· implementada. A figura mostra uma célula 205 dá red£ sêsfi fio inUuiíídõ<úma· »** estação base 210 (BS), uma pluralidade de estações de retransmissão 215 (RS) e uma pluralidade de estações móveis (MS) 220-223. Como mostrado na figura, as estações de retransmissão 215 estão montadas em mastros, mas também podem ser montadas em edifícios, por exemplo. Retransmissões fixas podem ser usadas como condições de linha de visão podem ser arranjadas, antenas direcionais em direção à estação base podem ser usadas a fim de melhorar SNR (Relação de Sinal para Ruído) ou supressão de interferência e a retransmissão fixa pode não ser limitada severamente em potência de transmissão como a rede de provisão de eletricidade tipicamente pode ser utilizada. Porém, retransmissões móveis, tais como terminais móveis de usuários, também podem ser usadas, tanto como um complemento para retransmissões fixas ou independentemente. As estações móveis 221 e 222 são exemplos de retransmissões móveis, isto é, estações móveis que funcionam temporariamente também como retransmissões. A estação móvel 220 está em comunicação ativa com a estação base 210. A sinalização, como indicado com setas, está essencialmente usando simultaneamente uma pluralidade de trajetos, caracterizada por dois saltos, isto é, por uma estação de retransmissão 215 ou uma estação móvel atuando como uma retransmissão móvel 221, 222. A transmissão experimentará interferência de por exemplo células adjacentes, e o efeito da interferência variará através dos trajetos diferentes.

Deveria ser notado que embora comunicação baseada em retransmissão seja usada para aumentar comunicação, comunicação de BS para MS direta ainda pode ser usada. Na realidade, alguma sinalização de baixa taxa básica entre BS e MS pode ser requerida para estabelecer um canal de comunicação suportado por retransmissão. Por exemplo, uma função de sistema celular tal como radiolocalização pode não usar retransmissão baseada em combinação coerente como os canais de retransmissão para MS • · ····· * ··«· « não são conhecido a priori, ao invés preferivelihentê, úrfra dÒHàuniehçãõ 9o BS para MS direta é usada durante procedimentos de estabelecimento de chamada e similares.

O sistema celular mundial real esboçado na Figura 2 está modelado por modelo de sistema mostrado na Figura 3, aqui com foco em um único par de transmissor e receptor, com um número arbitrário K de estações de retransmissão. A notação é adaptada a uma estação base 210 como um transmissor e uma estação móvel 220 como um receptor, mas não limitada a isso. A comunicação entre a estação base 210 e a estação móvel 220 pode ser descrita como incluindo duas partes principais: as transmissões da estação base 210 para as estações de retransmissão 215 :k referidas como Ligação 1, e as transmissões das estações de retransmissão 215:k à estação móvel 220 referidas como Ligação 2.

O transmissor, isto é, BS 210 transmite com uma potência P_Bs15 Cada estação de retransmissão 215:k, em que ke {1, 2,..., K} e K é o número total de estações de retransmissão, recebe o sinal e re-transmite com uma potência total P_k. A potência de transmissão agregada de todas as estações de retransmissão 215:k é denotada P_RS. Hi_)k é o ganho de trajeto complexo da estação base 210 à estação de retransmissão k 215 :k, e h_2)k é o ganho de trajeto complexo da estação de retransmissão k à estação móvel, isto é, hi_jk e h_2ík caracteriza os trajetos de sinal individuais. O receptor, isto é, MS 220, recebe um sinal total denotado C_r e experimenta o ruído total N_r.

Tipicamente, em um cenário realista, uma BS em uma célula está engatada simultaneamente em comunicação com uma pluralidade de estações móveis. Isto pode ser idealizado considerando cada comunicação como modelada de acordo com a Figura 3. Para clareza, só uma sessão de comunicação envolvendo uma BS, uma MS e uma pluralidade de estações de retransmissão será considerada no presente pedido.

Porém, como será aparente para os qualificados na arte, a

«· · · · · · ·· · • · · , e · ·· · · · ·· ·· «········· · • · · · ··· · · · · · · arquitetura inventiva e método/esquema são aplicados fãeilm<?ntè»támbèm caso com uma pluralidade de comunicações simultâneas entre a estação base e estações móveis.

Como percebido pelo qualificado na arte, em uma rede de acordo com o modelo acima, um grande número de parâmetros precisa ser fixado e preferivelmente otimizado a fim de tirar proveito completamente das possibilidades e capacidade oferecida por uma tal rede. Também, como previamente discutido, os sistemas da técnica anterior que exibem suas desvantagens como sistemas de retransmissão múltipla, devido à sua complexidade presumida, não são discutidos. Parâmetros que precisam ser considerados e preferivelmente otimizados incluem, mas não estão limitados, a potência de transmissão da estação base 210 e cada estação de retransmissão 215 :k, quais estações de retransmissão que deveriam ser usadas na comunicação, controle de fase (se combinação coerente for usada), codificação, atraso (no caso de diversidade de atraso), parâmetros de antena (formação de feixe, multiplexação espacial), etc. Os parâmetros precisados para controlar e otimizar a transmissão serão referidos como parâmetros de transmissão (TP). Uma otimização preferida inclui, mas não está limitada, a otimizar as potências de transmissão da estação base 210 e das estações de retransmissão 215:k a fim de obter uma SNR específica na estação móvel receptora, que por sua vez corresponde a uma certa qualidade de serviço ou capacidade, por exemplo, com respeito a consumo de energia das entidades diferentes e o nível de interferência na célula e células adjacentes, por exemplo.

« ··

Fundamental para otimização total e necessária para um uso eficiente dos recursos de rádio é uma caracterização precisa dos trajetos de rádio na primeira e segunda ligações, e controle sobre como qualquer mudança em qualquer parâmetro de transmissão afetará o desempenho global. O método de acordo com a presente invenção provê um método em que uma

estação de retransmissão 215:k usa características de· canal de*ãmbãs*fc primeira e segunda ligações para determinar parâmetros de transmissão para a transmissão na segunda ligação. Além disso, de acordo com o método, cada estação de retransmissão 215 :k pode opcionalmente adaptar sua transmissão na segunda ligação a uma medida de qualidade na comunicação por completo como percebida pelo receptor 220, por exemplo. A medida de qualidade na comunicação por completo será referida como o parâmetro de transmissão comum.

No método de acordo com a presente invenção de executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, um transmissor 210, um receptor 220 e pelo menos uma estação de retransmissão 215 estão engatados em uma sessão de comunicação. A estação de retransmissão 215 transmite sinais de uma primeira ligação entre o transmissor 210 e a estação de retransmissão 215 para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão 215 e o receptor 220. A transmissão executada pelo menos pela uma estação de retransmissão 215 é adaptada como uma resposta às características de canal de rádio estimadas pelo menos da primeira ligação. Preferivelmente, a transmissão é adaptada como uma resposta às características de canal de rádio estimadas de ambas a primeira e segunda ligações.

O método de acordo com a invenção será descrito com referência ao fluxograma da Figura 4. O método inclui as etapas principais de:

400: Enviar pilotos nos k trajetos de ligação 1;

410: Caracterizar os k trajetos de ligação 1;

420: Enviar pilotos nos k trajetos de ligação 2;

430: Caracterizar os k trajetos de ligação 2;

440: Determinar parâmetros de transmissão relativos para cada estação de retransmissão 215, em que cada parâmetro relativo é baseado na caracterização dos trajetos respectivos de ligação 1 ou uma combinação de

ligação 1 e ligação 2; * ........

450: Cada estação de retransmissão 215:k adapta a transmissão na ligação 2 ao receptor 220 usando seu parâmetro de transmissão relativo respectivo.

Opcionalmente, o método inclui as etapas de:

445: Determinar um parâmetro de transmissão comum refletindo a qualidade da comunicação por completo;

447: distribuir o parâmetro de transmissão comum às estações de retransmissão (215); e a etapa 450 é substituída subseqüentemente com:

450': Cada estação de retransmissão 215:k adapta a transmissão na segunda ligação ao receptor 220 usando seu parâmetro de transmissão relativo respectivo e o parâmetro de transmissão comum.

Pilotos e enviar pilotos deveria ser interpretado como enviar qualquer tipo de símbolos de estimação de canal.

Mensagens de Hello também podem ser usadas para este propósito.

Deveria ser notado que o envio de pilotos não tem que ocorrer na ordem acima e também pode ser simultâneo na ligação 1 e 2.

A caracterização dos trajetos de rádio nas etapas 410 e 430 é adaptada preferivelmente à técnica de transmissão usada, e possivelmente também ao tipo de otimização que deveria utilizar a caracterização. A caracterização pode incluir, mas não está limitada a:

Estimar ganhos de trajeto complexos h_ijk e h_2jk caracterizando cada trajeto da primeira e segunda ligações, respectivamente.

Como há duas ligações, de transmissor para retransmissão e retransmissão para receptor, há quatro possibilidades de quais estações transmitem e quais estações estimam os canais. As quatro possibilidades estão resumidas na Tabela 1. O propósito é ilustrar que várias abordagens de ·· · · · · · · · · ·· * * ····· j · * · implementação diferentes da invenção podem ser toníadai * · * · · · · · * ·

Tabela 1

Caso	Ligação 1	Ligação 2
Transmissor	Retransmissão	Retransmissão	Receptor
1	Enviar piloto	Estimar canal	Estimar canal	Enviar piloto
2	Enviar piloto	Estimar canal	Enviar piloto	Estimar canal
3	Estimar canal	Enviar piloto	Estimar canal	Enviar piloto
4	Estimar canal	Enviar piloto	Enviar piloto	Estimar canal

Dado que estimação de canal foi executada em alguma

estação, também é um assunto que executa processamento da informação coletada, isto é, determina os parâmetros de transmissão relativos. Essencialmente, há três escolhas, o transmissor BS 210, o receptor MS 220 ou um conjunto de estações de retransmissão RS 215. Como são as estações de retransmissão que devem executar os ajustes da transmissão na ligação 2, isto é o lugar preferido para determinar os parâmetros de transmissão relativos. Se uma estação de retransmissão enviar um sinal piloto, uma representação da caracterização de canal precisa ser relatada de volta à retransmissão. Se uma estação de retransmissão ao invés receber um piloto, a representação da caracterização de canal não precisa ser relatada em qualquer lugar (correspondendo a caso 1). Caso 1 é em muitas situações a alternativa preferida, como minimiza a sinalização aérea. Por outro lado, alguém pode querer manter as estações de retransmissão tão simples quanto possíveis e executar todos os cálculos no receptor e/ou transmissor, ou em entidades em conexão com o receptor ou transmissor. Se assim, caso 4 da Tabela 1 pode ser preferido, e toda a estimação e cálculo for executado em outras entidades diferentes das estações de retransmissão. A informação precisada para as estações de retransmissão para ajustarem sua transmissão respectiva é enviada para cada estação de retransmissão. Como ilustrado, muitas combinações possíveis existem e a invenção não está limitada a uma específica.

Um sistema preferido de acordo com a invenção, adaptado para ser capaz de efetuar o caso 1 descrito acima, será descrito com referência à Figura 5a. Cada estação de retransmissão 215:k tem meio para executar

caracterização de canal 216 e meio para determinar perâníetrcrs de íransmissãt) * relativos 217 baseados na caracterização de canal e meio para ajustar 218 a transmissão baseado em parâmetros de transmissão relativos e opcionalmente em um parâmetro de transmissão comum. O receptor 220 tem meio para executar uma medição de qualidade do sinal coletivo 221 e opcionalmente meio para determinar um parâmetro de transmissão comum 222. O parâmetro de transmissão comum é distribuído do receptor 220 às estações de retransmissão 215:k tanto como uma radiodifusão direta para as estações de retransmissão 215:k ou pelo transmissor 210. As estações de retransmissão 215:k recebem o parâmetro de transmissão comum e em combinação com seus parâmetros de transmissão relativos ajustam sua transmissão do sinal. Isto pode ser visto como incluindo uma malha de controle lógica entre o receptor 220 e as estações de retransmissão 215:k. Tipicamente, outra malha de controle lógica existe entre o receptor 220 e o transmissor 210, regulando os parâmetros de transmissão do transmissor tais como potência de saída, modo de modulação, etc. Consequentemente, a concretização preferida da presente invenção inclui duas malhas de controle lógicas: uma primeira malha de controle 505 entre o receptor 220 e as estações de retransmissão 215:k, provendo as estações de retransmissão com o parâmetro de transmissão comum, e uma segunda malha de controle 510 realimentando informação de transmissão do receptor 220 ao transmissor 210.

Em uma concretização alternativa, adaptada para ser capaz de efetuar os casos 3-4 acima descritos, e descrita com referência à Figura 5b, o meio para executar canal caracterização 216 e meio para determinar ambos os parâmetros de transmissão relativos 217 e os parâmetros de transmissão comuns 222 estão centralizados localizados no receptor 220, por exemplo. O receptor recebe os resultados não processados do piloto da estação de retransmissão 215 e/ou transmissor 210. O receptor executa as estimações necessárias e envia informação sobre os parâmetros de transmissão relativos e • · · ··· · · *·« ·· · ···· · *·»· • · ····· · ···· sobre o parâmetro de transmissão comum para as estações *de reírahsmissao 215, tanto como uma mensagem radiodifundida incluindo todos os parâmetros de transmissão relativos ou como mensagens dedicadas para cada estação de retransmissão. Altemativamente, o transmissor pode executar a estimação dos trajetos de rádio da primeira ligação (caso 2), e conseqüentemente, ter o meio portanto. Uma alternativa adicional é que a caracterização e a determinação de parâmetros de transmissão sejam executadas. Porém, preferivelmente o receptor e transmissor se comunicam para apresentar uma mensagem coletada, ou mensagens, com toda a informação de parâmetro de transmissão para as estações de retransmissão, ou como uma mensagem radiodifundida para todas as estações de retransmissão ou como mensagens dedicadas para cada estação de retransmissão. Uma alternativa adicional é que a caracterização e a determinação de parâmetros de transmissão sejam executadas em outro lugar na rede, por exemplo em um controlador de rede de rádio (RNC) ou uma entidade com funcionalidade semelhante.

Como descrito, a presente invenção toma possível determinar mais precisamente e seguramente e otimizar parâmetros de transmissão diferentes. Isto toma possível tirar proveito completamente das capacidades de uma rede de retransmissão, em particular as capacidades de uma rede de retransmissão cooperativa.

O método de acordo com a invenção facilita uma distribuição de funcionalidades na rede permitindo um aumento no número de estações de retransmissão em uma sessão de comunicação sem qualquer aumento significante na quantidade de protocolo que é precisado para a transmissão de dados do transmissor ao receptor.

Para implementar eficientemente o método de acordo com o anterior, um procedimento de levar em conta a caracterização dos trajetos de rádio de ambas as ligações, e possivelmente medidas de qualidade comuns, em determinar os parâmetros de transmissão é desejável. Um procedimento

• * • ·· • · · eficiente é esboçado abaixo e uma derivação completei de fexfjrêsscfe» incluídas derivação de expressões analíticas é dada ao término da descrição detalhada. Como o procedimento pode ser adaptado para controlar e otimizar potência transmitida, fase e ativação de estação de retransmissão, representando concretizações diferentes, também é dado abaixo.

Cada estação de retransmissão k transmite com uma potência total definida por:

(1) onde P_RS é a potência de transmissão agregada de todas as estações de retransmissão, a_k é um fator de ganho complexo não normalizado para estação de retransmissão ke{l, 2,..., K} e K é o número total de estações de retransmissão.

Em derivação de expressões analíticas é mostrado que a SNR de receptor máxima é atingida (contanto que sinal recebido esteja normalizado à potência unitária) se:

kl· e se arg{a_k} = -arg{hi_>k} - {h₂,_k} (3) onde ^TRSJc

-r *ííí.*--~3.

e P_BS é a potência de transmissão da estação base, ê o nível de ruído 20 mais interferência em qualquer estação de retransmissão, é o nível de ruído na estação móvel, hi_}k é ganho de trajeto complexo da estação base para ·· · *·· ·· ·«· ·· · · · · · · ···· * · «···« · · · · ♦ estação de retransmissão k, e finalmente h_2;k é ganh& de Irajefo complexo âa* estação de retransmissão k à estação móvel.

Pode ser mostrado (veja a derivação detalhada) que uma estação de retransmissão k que recebe um sinal y_k deverá transmitir o sinal seguinte:

_k 'ChO '

Deveria ser notado que F_RS)k se refere aos trajetos de rádio da primeira ligação e r_MS,_k se refere aos trajetos de rádio da segunda ligação. Conseqüentemente, as características de rádio de ambas as ligações são levadas em conta em cada estação de retransmissão transmitindo. F_RS)k e r_Msjc são preferivelmente, mas não necessariamente, calculados em cada estação de retransmissão.

O termo Σ I a_k 1² atua como um fator de normalização de potência, denotado φ, e é observado que não pode ser determinado individualmente por cada retransmissão. Ao invés, é indicado aqui que φ deve ser determinado em alguma outra estação adequada e distribuído às retransmissões, l/φ corresponde ao parâmetro de transmissão comum, e

7¾ *(^rW ao parâmetro de transmissão relativo para estação de retransmissão k.

A SNR de receptor atingível máxima sob constrangimento de potência de transmissão de retransmissão agregada pode ser determinada como:

'Γίί^,Α:

Em inspeção mais rigorosa, é notado que a contribuição de SNR de cada retransmissão individual para F^^x) é equivalente àquela se cada estação de retransmissão transmitisse com toda a potência de transmissão de {5)

«»*·» · · · · · retransmissão P_RS elas mesmas. X X *·* X .X. *·* ·

Além disso, derivação de expressões analíticas, expressões para uma combinação de combinação coerente regenerativa e não regenerativa também são apresentadas. Ao estudar combinação coerente regenerativa e não regenerativa, uma observação interessante é que uma abordagem regenerativa é geralmente inferior ao caso não regenerativo, porque retransmissão regenerativa por necessidade é constrangida a uma região ao redor do transmissor e não pode explorar todas as retransmissões disponíveis de uma maneira ótima. Com outras palavras, embora um sinal possa não ser decodificado, ele ainda pode contribuir quando combinação coerente é empregada. Em qualquer caso, uma combinação de esquema não regenerativo e regenerativo executará ligeiramente melhor do que se só o método não regenerativo fosse considerado. Os mecanismos para controle de potência e fase que são discutidos no seguinte são independentes e genéricos se retransmissão regenerativa for empregada igualmente.

Controle de Fase

Como o primeiro exemplo de implementação, a arquitetura lógica e o método de acordo com a presente invenção são adaptados para o uso de facilitar combinação coerente. Um pré-requisito para combinação coerente é que os sinais estejam alinhados em fase no receptor. Isto é habilitado compensando a fase complexa do transmissor 210 para a estação de retransmissão 215 como também a fase complexa da estação de retransmissão 215 para o receptor 220. Praticamente, em cada estação de retransmissão o sinal recebido, y_k, é multiplicado com o fatores de fase e ^j'^arg(ak) onde arg{a_k} = -arg{h_ljk} - arg{h_2)k}.

Portanto, informação de fase de canal explícita ou implícita deve ser feita disponível em cada estação de retransmissão individual. Há dois esquemas básicos essenciais que podem ser usados em derivar informação de • · „ » · · »· *·« · · · * ·· «··«·*»··· · !» · • « · · *«· * · · · V · *· fase, um baseado em controle de malha fechada e u3n erh c*oútrole»âe malha ·*♦ ** aberta. O controle de malha fechada é necessário para usar quando reciprocidade de canal não pode ser explorada, tal como em FDD (usado através de uma única ligação), ou quando alta precisão de controle é requerida. O esquema de controle de malha aberta em vez disso explora reciprocidade de canal, por exemplo, habilitada por TDD (usado através de uma única ligação) com canal que opera dentro de tempo de coerência de canal. Controle de malha aberta é geralmente menos preciso do que controle de malha fechada, devido às assimetrias nas cadeias de transmissão/recepção para uma estação. As diferenças enfraquecem o esforço posto em projeto de hardware, e pode sempre ser compensado por projeto melhorado. Também, incorporar ciclos de controle de malha fechada ocasionais pode compensar erros de malha aberta estáticos. Porém, na presente invenção, o erro de fase em princípio pode ser até ±90 graus e ainda combinar coerentemente (mas não muito eficientemente) com outros sinais retransmitidos. Conseqüentemente, precisão de fase absoluta não é um imperativo, mas certamente preferida. Um esquema de controle de malha fechada geralmente se confia em sinalização explícita, relatando o resultado de medições e portanto consome mais recursos de comunicação e incorre latência relativa a um esquema de malha aberta. Note que esta discussão sobre TDD contra FDD considera técnica de duplexação através de uma única ligação de cada vez, por exemplo, a estação de retransmissão para a ligação de receptor, enquanto também é possível caracterizar a comunicação global na rede na base de divisão de tempo e freqüência. Por exemplo, ligação um e ligação dois podem compartilhar uma banda de freqüência ou usar bandas diferentes. Do ponto de vista da invenção, porém, qualquer combinação de esquemas de acesso múltiplo e duplexação pode ser usada, contanto que a informação de fase de canal possa ser determinada e usada para compensação de fase nas estações de retransmissão.

·· * * 4 · · ·· * 4 .'4 4 V · * · ·

4« · 44·« 4 4 4 44 • · 44444 · · · 4 4

Conectado intimamente com contrcíle cfe friâlhaJ fêehada*^ malha aberta está o assunto que a estação envia os pilotos, que foi discutido previamente em referência à Tabela 1. Como são as estações de retransmissão que devem executar ajuste de fase, isto é o lugar natural para determinar arg{a_k}. Se uma estação de retransmissão enviar um sinal piloto, os parâmetros de fase (ou canal) precisam ser relatados de volta à retransmissão. Isto corresponde ao caso de malha fechada. Se uma estação de retransmissão ao invés receber um sinal piloto, o parâmetro de fase (ou canal) não precisa ser relatado em qualquer lugar. Isto corresponde ao caso de malha aberta. Está claro que dependendo se informação de fase (isto é, canal) precisa ser enviada em um pacote de controle ou pode ser mantida na mesma estação, isto tem um impacto sobre eficiência de recurso de rádio, consumo de energia como também complexidade de implementação. Em qualquer caso, como visto do anterior, uma miríade de possibilidades existe e nós selecionamos a mais promissora. Uma combinação preferida de duplexação e acesso múltiplo será ademais discutida. Porém, como apreciado pelos qualificados na arte, um número muito grande de possibilidades existe e a invenção não está limitada ao exemplificado abaixo.

Caso 1 (veja Tabela 1), que é de tipo de malha aberta e adequado para TDD com tempo de coerência suficiente, oferece a complexidade de sinalização mais baixa como só duas transmissões são necessárias e o processamento é distribuído em todas as estações de retransmissão. Aqui, o transmissor como também o receptor pretendido emitem símbolos de estimação de canal frequentemente bastante ou sempre que precisado tal que cada retransmissão possa rastrear ambos os canais. A estação de retransmissão estima subsequentemente as fases de canal que determinam o fator de fase de a_k.

Controle de Potência

Um segundo aspecto importante para comunicação eficiente de

recurso, à parte de controle de fase, é controle de potência, c$mo piwê*wieí<5* ·· para assegurar qualidade de comunicação satisfatória. A arquitetura lógica e o método de acordo com a presente invenção são adaptados prontamente para serem usados para um controle de potência efetivo. O método de controle de potência é baseado em que a SNR efetiva no receptor é controlada para uma SNR alvo, Γ_ο, que afirma a qualidade de ligação desejada. A SNR alvo pode certamente mudar com tempo dependendo de como modo de ligação ou requisito de QoS muda com tempo. De acordo com a arquitetura lógica e o método de acordo com a presente invenção, potência pode ser ajustada no transmissor e individualmente em cada retransmissão. O controle de potência de retransmissão tem componente de retransmissão comum como também individual. No objetivo de minimizar a potência agregada, trata o assunto de múltiplas minimizações de interferência de acesso como também minimizando consumo de energia de retransmissão. Porém, quando uma MS atua como um transmissor, o controle de potência também pode ser usado como um método para minimizar significativamente consumo de energia e potência irradiada para a MS, que entre outras vantagens, prolonga a vida de bateria da MS.

No nível mais alto, o problema de controle de potência pode ser definido como:

Ache {P_BS, P_k}, Vk e {1,2,..., K}; tal que r_eff ^(max) = Γ_ο.

Isto é realizado preferivelmente sob alguns constrangimentos, tal como minimização de P_RS = Σ P_k e com P_BS fixo, mas outros constrangimentos também podem ser considerados, por exemplo minimização da potência de transmissão total P_Rs ⁺ Pbs ou levando em conta localização de geração de interferência induzida de retransmissão. No seguinte, nós assumimos minimização de P_RS = Σ P_k com adaptação fixa (ou relativamente lenta) de P_BS. Este é um objetivo de projeto razoável em ligação inferior, mas para ligação superior pode ser de maior interesse minimizar a potência de ·* · ··· *· ··· ·* • · · ♦ · · · · · · · · · • * ····· · · * j _φ* transmissor. Porém, se as retransmissões forem ínóvéis*e*se vaãfiarém*erfL·· energia de bateria, a potência de soma de retransmissões e transmissor pode ser minimizada.

Esta é a função básica de controle de potência. Do ponto de 5 vista prático, a tarefa global de controlar potência em uma rede de retransmissão cooperativa em geral, e com combinação coerente em particular, é usar conhecimento prévio de potência usada P_BS e P^ e atualizar esses parâmetros para satisfazer qualidade de comunicação desejada.

Controle de potência compartilha muitas de suas 10 características com o controle de fase como o ganho das ligações pode ser estimado de vários modos, dependendo de aspectos de malha fechada/aberta, TDD/FDD, distribuição de controle. Consequentemente, também aqui pode uma gama de implementações alternativas ser pressentida. No seguinte, semelhante à discussão de controle de fase, é assumido que o transmissor e receptor emitem sinais de estimação de canal e que reciprocidade de ganho de canal pode ser assumida, mas a invenção não está limitada a isto.

O controle de potência sendo proposto aqui tem ambos um componente distribuído para cada estação de retransmissão, o parâmetro de transmissão relativo, e um componente comum a todas as retransmissões, o parâmetro de transmissão comum. O esquema opera como segue: Por estimação de canal, e com conhecimento da potência usada para enviar o piloto, cada estação de retransmissão pode determinar seu ganho de trajeto respectivo em direção ao transmissor e receptor respectivamente, mas também níveis de interferência e ruído podem ser estimados ao mesmo tempo.

Baseado em medição de ganho de trajeto, e informação sobre P_RS e é possível determinar r_Ms,k·

Possivelmente também baseado em ganho de trajeto, estimações de ruído com interferência e conhecimento de P_BS, ou simplesmente medições de SNR diretas em qualquer sinal recebido, a SNR na

*>

• * · · · · · ·· » • · · · · · · · · · · · · *· ·········· · estação de retransmissão, F_MS,k pode ser determinada. E$asêa*do nisttr, õs*nitêis·* de potência de transmissão relativos podem ser determinados em cada estação de retransmissão de uma maneira completamente distribuída. Porém, cada nível de potência de transmissão relativo precisa ser graduado com o fator de normalização φ para assegurar que potência de transmissão agregada seja idêntica, ou pelo menos próxima à potência de transmissão agregada P_RS. Isto é a parte de controle de potência comum.

Se φ for pequeno demais, então mais potência que ótima P_RS é enviada, e conseqüentemente uma alocação de potência relativa mais que ótima existe para a potência de transmissão investida. O mesmo é válido quando φ é grande demais. Conseqüentemente, é importante para investimento de recurso ótimo controlar φ tal que a potência pretendida P_RS seja o nível de potência de transmissão agregada pelas retransmissões. N. B., não é um problema significante do ponto de vista de desempenho se φ for algo pequeno como isso só melhora a SNR efetiva, como o impacto relativo de ruído interno de receptor é reduzido.

Se referindo agora à arquitetura lógica ilustrada na Figura 5, o fator de normalização, sendo um parâmetro de transmissão comum, é preferivelmente determinado, como também distribuído do receptor. Isto deveria ser visto como uma arquitetura lógica, como também é possível transmitir toda a informação de controle ao transmissor, que então a redistribui às estações de retransmissão, por exemplo. A primeira malha de controle 505 entre o receptor 220 e as estações de retransmissão 215:k, provê as estações de retransmissão com a P_RS, enquanto a segunda malha de controle 510 do receptor 220 ao transmissor 210, provê o transmissor com P_Bs- Opcionalmente, se o transmissor tiver uma visão melhor do sistema de rádio inteiro incluindo muitos grupos de ligações de TX-RS-RX cooperativas, semelhante ao que uma estação base conectada à coluna vertebral em um sistema celular teria, então pode incorporar aspectos adicionais que se

esforçam para otimizar o sistema inteiro.

Um método para implementar a malha de controle no receptor é dado agora, então assumindo que P_Bs é fixa (ou controlada lentamente). De uma transmissão, ocorrendo em tempo denotado por η, o receptor mede a potência do sinal de interesse coerentemente combinado, C_r, o ruído induzido por retransmissão medido no receptor, N_r, e o ruído interno no receptor Nj. Baseado nisto, e condicionado a Γ_ο, o receptor determina P^^+í) e uma atualização de um fator de normalização, φ^(η+1\ Isto pode ser escrito como um mapeamento por uma função objetiva f como:

xc_r, N„ Ni) -> {Prs⁽”⁺ⁱ⁾, ^φ(+1)}; tal que reff^(max) = Γο (6)

O receptor então distribui as atualizações, P^⁺¹⁾ e φ^<η+1) para todas as retransmissões por uma mensagem de controle de multi-difusão. Para ilustrar a idéia, assuma que P_Rs é mantida fixa de transmissão prévia, mas o fator de normalização é para ser adaptado. Na seção Derivação de expressão analítica, é mostrado que normalização ótima requer um equilíbrio entre sinal recebido, C_r, e o ruído recebido total, interferência e ruído interno de receptor N_r + Ni de acordo com:

C_r = (N_r + Ni)² (7)

Conseqüentemente, incluindo o fator de normalização prévio

φ^(η), que é conhecido pelo receptor, e a atualização precisada φ equilibrar a equação, a relação se toma:

(n+l) (8) para que produz q/ⁿ⁺¹⁾ resolvendo uma simples equação de segunda ordem.

Se ambos P_RS e φ precisarem ser atualizados, a equação de equilíbrio acima, a relação para a SNR de receptor, Γ, pode ser usada junto com níveis de sinal medidos e resolver P_RS e φ.

Técnicas de linearização, tais como expansão e diferenciais de Taylor, preferivelmente podem ser usadas para este propósito e resolvendo

AP_Rs e Δφ.

É notado que para a primeira transmissão, o fator de normalização não é dado a priori. Estratégias diferentes podem ser tomadas para adaptar rapidamente a potência. Por exemplo, um limite de potência de transmissão superior pode ser inicialmente determinado por cada retransmissão como elas podem ser feitas cientes de Γ_ο e também podem determinar sua contribuição de SNR (combinação coerente). Se cada retransmissão ficar bem abaixo deste limite superior com algum fator, a potência pode ser elevada sucessivamente pela malha de controle, assim comunicações em andamento não são interferidas subitamente. Isto permite às malhas de controle, para outras estações de comunicação, se adaptarem às novas fontes de interferência de uma maneira distribuída e controlada.

Também note que embora as limitações de potência de transmissão ocorram em qualquer retransmissão, a malha de controle de potência assegura que a SNR seja maximizada sob todas as condições.

Outro método, possivelmente mais preciso, para determinar o fator de normalização é determinar o termo |a_kl em cada retransmissão e então enviá-lo ao receptor, onde Σ | a_k 1² é calculado e consequentemente produzindo o fator de normalização φ. Subsequentemente, φ é distribuído para todas as retransmissões, semelhante à concretização prévia. Note que a quantidade de sinalização pode ser reduzida e mantida em um nível aceitável amostrando só um subconjunto de todas as retransmissões, isto é, algumas das retransmissões mais importantes, a fim de produzir uma estimativa boa suficiente do termo ΣI a_k 1². Isto é motivado ademais que o termo Σ | a_k [² geralmente não mudará muito a curto prazo, até mesmo em canais de desvanecimento, devido a grandes ganhos de diversidade inerentes na invenção.

Embora controle de potência tenha sido descrito no contexto de combinação coerente, a estrutura também é aplicável para controle de • · • · • ·

* · · · · · ·· * · · · ·· · * · · · · ···* * * ··*·· J * · · * · potência em outros tipos de esquemas de cooperação dè·retransmissão· tal como diversidade de transmissão induzida por várias retransmissões, como diversidade de Alamouti. A estrutura é semelhante pelo fato de que o controle de potência considera combinações de potência de transmissor, potência de retransmissão individual e potência de retransmissão agregada. Outro exemplo de diversidade de transmissão induzida por retransmissão é diversidade de atraso (cíclica/linear). Cada retransmissão impõe um acaso ou atraso controlado linear (ou cíclico) nos sinais retransmitidos, e conseqüentemente causa seletividade de freqüência artificial. Diversidade de atraso é uma diversidade de transmissão bem conhecida de comunicação baseada em CDMA e OFDM.

Para resumir esta seção, esta invenção sugere usar controle de potência como um conceito para assegurar otimização de desempenho para retransmissão cooperativa baseada em combinação coerente em um canal realista e em particular para otimizar relação de sinal para ruído sob constrangimentos de potência de transmissão de retransmissão agregada. Este conceito de controle de potência não está limitado a redes de retransmissão cooperativa baseada em combinando coerente, mas também outras redes orientadas para retransmissão cooperativa que podem usar o mesmo conceito, embora então com objetivos de otimização mais adequados para o esquema sendo usado. Além disso, as características básicas para um protocolo baseado em sondagem de canal e estimação de parâmetros de ganho através de ambas ligação 1 e ligação 2 são sugeridas. Uma escolha de projeto razoável para projeto de protocolo (com partes comuns com o controle de fase) também foi esboçada, baseada em baixa complexidade, baixo custo de sinalização e baixo consumo de energia total. Em particular, é mostrado que combinação de malhas de controle de potência incluindo controle de potência de retransmissão e transmissor podem ser usadas. Finalmente, foi demonstrado que a malha de controle para as retransmissões pode ser construída em • · • ·

·· · · · · · ·· • · · ··· ·· · · · · ·· · · · · * · ♦··· • · ····· · ϊ * j j , decisões de controle de potência distribuídas em? cadê refransmfesão*ccTmó também uma parte de controle de potência comum, onde o conjunto inteiro de retransmissões é controlado juntamente.

As etapas principais da concretização usando o método e arquitetura inventivos para controle de potência eficiente e controle de fase estão ilustradas no fluxograma da Figura 6. O método inclui as etapas de:

600: Enviar pilotos nos k trajetos de ligação 1, de transmissor 210' para estações de retransmissão 215:k;

610: Cada estação de retransmissão 215:k estima o canal k de ligação 1, hi_jk; também níveis de interferência e ruído são estimados a fim de calcular F_RS>k; 620: Enviar pilotos nos k trajetos de ligação 2, de receptor 220’ para estações de retransmissão 215:k;

630: Cada estação de retransmissão 215:k estima seu canal respectivo fora dos k canais de ligação 2, h_2)k;

640: Cada estação de retransmissão 215 :k determina parâmetros de transmissão relativos baseados nas estimativas de canal;

650: O receptor 220’ determina um fator de normalização φ;

660: O receptor 220’ radiodifunde o fator de normalização φ, Prs e a²RS para as estações de retransmissão 215 :k;

670: Cada estação de retransmissão 215:k usa ο φ, P_RS radiodifundidos, e os r_MS,_k e F_RS)k, determinados localmente, e a fase de estimativas de canal hi_>k, h_2jk, na recepção de sinal y_k, transmitir o sinal seguinte:

„ » Λ- ww) em que o parâmetro r_RS>k é calculado baseado na estimativa de canal, P_BS e eis, e r_MS)k baseado em P_RS e .

Se a primeira transmissão ao receptor for considerada (então a malha de potência está não ciente da qualidade de ligação futura), por meio de « 25 • · ·* • · · <» exemplo a retransmissão pode modificar o limite ^:superiop dtr 'fator· dè* normalização recebido tal que <p_k = c. I a_k 1², onde c < 1 sendo enviado do receptor ou é conhecido a priori.

6Ί5'. O receptor 220’ realimenta informação de controle ao transmissor 210' (Pbs)·

A primeira malha de controle, indicada na etapa 660 pode ademais incluir as sub-etapas de:

660:1 A medida de receptor em tempo n, a qualidade do sinal recebido, ou mais especificamente a potência do sinal combinado, coerentemente, C_r, o ruído induzido por retransmissão medido no receptor, N_r, e o ruído interno no receptor Nj;

660:2 O receptor determina baseado na medição da etapa 675:1, e condicionado a F_o alvo desejado, uma atualização de pelo menos um do fator de normalização, φ^(η+1) e da potência de retransmissão agregada

4^ p(«+0 .

^rRS J

660:3 O receptor distribuiu as atualizações, 7$^+I) e φ^(η+1) para todas as retransmissões por uma mensagem de controle de multi-difusão.

Semelhantemente, a segunda malha de controle, indicada na etapa 675, pode opcionalmente incluir:

675:1 O receptor atualiza a potência de transmissor (BS) 7^⁺¹⁾.

Altemativamente, se nenhuma estimação e cálculo for para ser feito pelas estações de retransmissão, resultados não processados dos pilotos são transmitidos a uma funcionalidade centralizada, no receptor por exemplo, e parâmetros de transmissão pertinentes transmitidos para cada estação de retransmissão.

Controle de ativação de estações de retransmissão

O método e arquitetura da presente invenção podem ser usados vantajosamente para decidir quais estações de retransmissão 215:k incluir em uma comunicação, tanto no estabelecimento da comunicação ou • · · • · · · • · · · · • · durante a sessão de comunicação. Quando· algumas rctratisftiiss*õeS· experimentam condições de SNR pobres em qualquer ligação (transmissorretransmissão e retransmissão-receptor) ou ambas, elas podem contribuir muito pouco para as melhorias de SNR global. Ainda, aquelas retransmissões ainda podem consumir energia significante devido as funções de receptor, transmissor e processamento de sinal. Também pode ser de interesse ter algum meio de controle para localizar geração de interferência de retransmissão para menos retransmissões. Conseqüentemente, portanto pode ser considerado ser desperdiçador usar algumas das estações de retransmissão.

Conseqüentemente, uma função desejável é ativar retransmissões baseado em critérios predeterminados.

Tais critérios podem ser um limiar inferior prefixado de SNR aceitável em qualquer ligação, ambas as ligações ou a contribuição para a SNR efetiva. O limite também pode ser adaptável e controlado por alguma entidade, preferivelmente a estação receptora como ela tem informação sobre SNR efetiva momentânea. A retransmissão pode conseqüentemente, por exemplo junto com informação de controle de potência e símbolos de estimação de canal, receber um limiar de SNR de ativação de retransmissão F_Ativo do receptor ao qual a contribuição de SNR esperada é comparada, e se exceder o limiar, transmissão é permitida, caso contrário não. O limiar de SNR de ativação de retransmissão Γ_Αϋ_νο corresponde a um parâmetro de transmissão comum, preferivelmente determinado pelo receptor 220’ e distribuído à estação de retransmissão 215. O processo de decisão atual, no qual cada estação de retransmissão usa parâmetros locais (correspondendo aos parâmetros de transmissão relativos) é distribuída às estações de retransmissão da maneira provida pelo método e arquitetura inventivos. Este teste, preferivelmente executado em cada retransmissão antes de transmissão, pode por exemplo, ser

formulado de acordo com:

+ 0*jC^ J> I^_tivotransmitir ► ^*’’-(T_JÍS(t+r^+l)^I>^_iTO=S-_S±len_ei._Sa Z Q mas outras condições, dependendo de métodos de retransmissão incluindo técnicas de diversidade de retransmissão alternativas, também podem ser usadas. Por exemplo, a condição de ativação de retransmissão pode ser ‘ 5 caracterizada mais geralmente como uma função objetiva f2 de acordo com AW r_MS,k)

Além disso, a mensagem radiodifundida contendo ο Γ_Αίΐνο poderia ademais incluir campos que podem ser usados para localizar retransmissões específicas (por endereços de retransmissão designados) que deveríam ser incorporadas, ou só permitidas serem usadas, ou excluídas ou qualquer combinação disso.

Outros métodos para tratar certas retransmissões podem por exemplo, ser baseados em gamas de endereço. Isto habilita a alguém limitar o número de retransmissões envolvidas como desejado.

*15 Da discussão acima e expressão (9) pode ser notado que o receptor 220’ pode, após experimentar SNR enfraquecida, por exemplo devido ao movimento da MS, escolher ordenar uma potência de transmissão aumentada e/ou incluir mais estações de retransmissão 215 abaixando o limiar TAtivo· Outras condições de qualidade de comunicação, tal como taxa de pacote ou erro de bit, também podem ser usadas pelo receptor para ativar mudanças nos parâmetros comuns, tal como graduação de potência de transmissão conjunta de todas as potências de retransmissão.

Controle de ativação de retransmissão pode ser incorporado no algoritmo de controle de potência e fase descrito com referência à Figura 6, ^M 25 modificando as etapas 650-670, de forma que:

em 650: o receptor 220’ também determina um limiar de SNR de ativação r_AtlV0;

V . ♦ Q í · ♦ · ·

Ativo

em 660: o receptor 220’ também mdíoâifunde· estações de retransmissão 215 :k;

em 670: cada estação de retransmissão 215:k determina primeiramente se radiodifundir usando o limiar de SNR de ativação Γ_Αΐίνο por 5 exemplo de acordo com a expressão (9).

O método e arquitetura de acordo com a presente invenção podem ser adaptados a outras topologias diferentes da exemplificada acima. A topologia na Figura 5 pode, por exemplo, ser modificada para incluir múltiplas antenas em cada estação de retransmissão como mostrado na Figura

7. O beneficio em fazer isso é que o número de estações de retransmissão pode ser reduzido enquanto ainda obtendo ganho de diretividade de antena total semelhante. Se cada elemento de antena for separado mais do que a distância de coerência, ganho de diversidade também é provido. Em tudo, isto pode reduzir o custo, enquanto provendo desempenho idêntico próximo.

Porém, reduzir o número de retransmissões pode ter um impacto prejudicial devido a sombreamento (isto é, desvanecimento normal) e deve ser aplicado cuidadosamente. Do ponto de vista de sinal, processamento e protocolo, cada antena pode ser tratada como uma estação de retransmissão separada. Outro beneficio desta abordagem é porém que recursos internos e outros podem ser compartilhados. Além disso, retransmissão pode ser potencialmente coordenada intemamente entre as antenas, por esse meio diminuindo a geração de interferência em direção a receptores não pretendidos.

A qualidade de comunicação pode ser ademais melhorada também incorporando o sinal direto do transmissor 210 ao receptor 220. Há 25 pelo menos dois métodos principais concebíveis para incorporar o sinal do transmissor. Figura 8 descreve a topologia quando transmissão direta do transmissor também é considerada.

No primeiro método, duas fases de comunicação são requeridas. O receptor combina o sinal recebido diretamente do transmissor, ·· * · · · · ·· * · · ··· ·· · · · · ·· « · · · · · · · ·· • · · · * · · · ····*<

na primeira fase, com a transmissão de retransmissão, 9a *seguiiia*fese.* Isto é‘ algo semelhante à combinação baseada em receptor no canal de retransmissão clássico, mas com retransmissão baseada em combinação coerente. Relação máxima ou combinação de rejeição de interferência pode ser empregada.

No segundo método, Combinação Coerente orientada para transmissão-retransmissão, só uma fase de comunicação é usada, e usada para combinação coerente do sinal direto do transmissor ao receptor com os sinais de retransmissão. Isto pode ser fito possível se as retransmissões puderem transmitir e receber simultaneamente, por exemplo, através de antenas separadas. A fase de a_k deve então assegurar alinhamento de sinal retransmitido com o sinal direto como:

arg{a_k} = -arg{hi_>k} -arg{h_2>k} -arg{h_BS,Ms} + c_b onde 1ibs,ms é o canal complexo da estação base à estação móvel. Uma conseqüência de incorporar o sinal direto para combinação coerente é que as retransmissões devem ajustar adaptavelmente sua fase relativa ao sinal direto.

Uma malha fechada pode ser usada para isto.

Semelhante ao controle de potência de fator de normalização, o receptor emite mensagens de controle de fase ao grupo inteiro de estações de retransmissão, mas com uma fase delta Θ para subtrair da compensação de fase calculada [-arg{hi_jk} -arg{h_2jk}].

Como a estação base não induz nenhum ruído por sua transmissão, sua potência de transmissão não precisa ser ajustada para desempenho ótimo como foi precisado para as retransmissões. Ao invés, o desempenho aumenta monotonicamente com potência de transmissão de estação base crescente. Uma opção é porém tentar minimizar a potência de transmissão global, potência de retransmissão agregada e potência de estação base. O ajuste de parâmetro para isto é semelhante ao que foi derivado na discussão sobre retransmissão regenerativa, assumindo que a estação base é considerada como uma retransmissão. Além do anterior, múltiplos elementos

• · · * * · de antena no transmissor também podem ser usadtfs, semeinanta ã»üiseus9Ôes·· ·· sobre retransmissões com múltiplas antenas.

A derivação dos parâmetros de transmissão relativos e comuns também é diretamente aplicável à transmissão de portadoras múltiplas, tal como OFDM operando cada sub-portadora independentemente. Isto então incluirá uma normalização de amplitude comum, fase e compensação de amplitude de retransmissão distribuída por sub-portadora. Para fazer isto, o trajeto através de FFT-processameno-IFFT é tomado, ou possível por filtragem de domínio de tempo. O controle de potência pode enviar um fator de normalização φ e indicação de potência de retransmissão P_RS em forma de vetor para otimizar o desempenho por sub-portadora. Uma solução mais prática é enviar φ e P_Rs como escalares, atuando em todas as sub-portadoras. No caso de otimização de sub-portadora, o controle de potência pode então tentar minimizar a potência da potência de transmissão total através de todas as sub-portadoras para satisfazer qualidade de comunicação desejada. Isto então provê algum ganho de diversidade no domínio de ífeqüência.

Outro aspecto de OFDM é que é uma escolha preferida para a

Combinação Coerente orientada para transmissão-retransmissao descrita acima. A razão é que o prefixo cíclico permite alguma latência de transferência de retransmissão curta, onde fase e amplitude são modificadas por um filtro de domínio de tempo habilitando transmissão imediata.

Para transmissões de portadora única, tal como CDMA, e com canais seletivos em freqüência, uma operação de domínio de frequência semelhante a OFDM pode ser empregada ou opcionalmente o alinhamento de 25 fase pode ser executado no trajeto de sinal mais forte, ou com um filtro de domínio de tempo como discutido para OFDM.

Para combinação coerente funcionar, é importante sincronizar a frequência de estação de retransmissão a uma fonte comum. Em um sistema celular, a BS é uma fonte natural como a precisão de relógio é geralmente • · • ♦ »· ·· · · • * · ♦ · ··· * · · melhor na estação base do que em qualquer estação mêvêVEslafunção pode·· explorar a compensação de deslocamento de frequência regular como executada em implementações de receptor de OFDM tradicionais, que diminui interferência inter-canal.

Porém, as retransmissões podem opcionalmente explorar GPS para sincronização de frequência, se disponível.

Enquanto a invenção foi descrita principalmente em um contexto de combinação coerente, a invenção não está limitada a isso. A invenção pode ser aplicada em vários tipos de métodos existentes e previstos para retransmissão de 2 saltos (cooperativa). No caso mais geral, os parâmetros de transmissão das retransmissões são funções de características de comunicação da primeira ligação, características de comunicação da segunda ligação, ou uma combinação delas. A qualidade de comunicação foi descrita saindo de ganho de canal complexo (adequado para combinação coerente), porém quando outros esquemas são considerados (oferecendo ganhos de diversidade e/ou multiplex espacial), outras métricas características de ligação podem ser de mais relevância. Como um exemplo, para diversidade de Alamouti, pode ser mais preferível usar métrica de ganho de trajeto médio, G, em vez de ganhos de canal complexos, h.

Enquanto a invenção foi descrita em conexão com o que é considerado presentemente ser as concretizações mais práticas e preferidas, é para ser entendido que a invenção não é para ser limitada às concretizações expostas, mas ao contrário, é pretendido cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e extensão das reivindicações anexas.

Derivação detalhada

Na análise nós assumimos que há K estações de retransmissão localizadas arbitrariamente. Cada estação de retransmissão k e {1, 2,..., K} recebe um sinal composto de uma versão atenuada do sinal desejado, por

exemplo, modelado como Gaussiano complexo x ~N(Cf, l);como*fembêm*urh·· termo de ruído mais interferência, n_RS)k de acordo com:

Yk = hl,k· 7¾ -^{X + n}RS,k onde hi_>k é o ganho de trajeto complexo da estação base à estação de retransmissão k e P_BS é a potência de transmissão da estação base.

Na retransmissão, y_k é (para facilidade de trato analítico) normalizado à potência unitária, e multiplicado com um fator complexo que gera saída z_k. Subseqüentemente, z_k é enviado através de ligação 2, para o receptor e é em seu caminho atenuado com ganho de trajeto complexo h₂j_o onde é super-posicionado com sinais de outras retransmissões e ruído e interferência são adicionados.

Como é assumido que cada retransmissão normaliza a potência recebida mais ruído à potência unitária antes de amplificação e ajuste de fase, o constrangimento de potência de transmissão de retransmissão pode ser incorporado na análise deixando cada estação k usar potência de transmissão:

onde P_RS é a potência de transmissão total de todas as estações de retransmissão, e a_k é um fator de ganho complexo não normalizado para estação de retransmissão k.

Para transmissão de retransmissão constrangida em potência agregada, a SNR no receptor (Estação Móvel, MS, assumida aqui) pode então ser escrita:

onde σ²Μ3 é o nível de ruído mais interferência na estação móvel.

Uma condição para combinação coerente *è afirftlâmênto· dè’* fase de sinais, que pode ser alcançado assegurando arg{a_k} - -arg{h_ljk} -arg{h_2jk} + c_u onde Ci é uma constante arbitrária.

A expressão para a SNR efetiva resultando de combinação coerente pode então ser rescrita como:

Ã| I X™-

Σί^Ι onde _ W -¾ w——

Note que r_Ms,k é uma SNR virtual” no sentido que é a SNR se a estação de retransmissão k usasse toda a potência de transmissão de estações de retransmissão agregada por si mesma.

É notado que a expressão de SNR tem a forma:

fh	d ‘	2
JM

que pode ser transformado usando:

lb_kl²= a_k I . c_2jk que produz:

ÊlW

Jb»l

Agora, o denominador é limitado acima pela desigualdade de

Cauchy-Schwarz:

• * · ♦ 1 • · ·· ( • · * · · • * · # ♦ • · · # I

ÍM--X

Μ

X. I *ΣΜ²·Σ

À=i « τι®2,ϊ conseqüentemente, para um b_k ótimo igualdade pode ser atingida e a SNR resultante é então:

r(iHax)

ΣΜ ^CiJt

ΣΝ²·ί ^cl,k

ΣΜ^: w

Isto pode ser expresso convenientemente em SNRs como: rM f , .......

Por identificação, é visto que a SNR máxima pode ser atingida se:

onde Const é uma constante arbitrária que pode ser fixada a um por conveniência.

Da perspectiva de controle de potência, é interessante notar que o denominador é exatamente o quadrado do denominador para SNR ótima. Este conhecimento pode portanto ser usado como um objetivo de controle de potência.

Usando a transformação inversa, alguém produz:

^c2_tk ou expresso em SNRs:

Consequentemente, uma retransmissão recebendo um sinal y_k pode determinar z_k determinando:

Adição de retransmissão regenerativa

Se a SNR em uma estação de retransmissão for alta bastante, o sinal recebido pode ser decodificado antes de retransmitir o sinal. Para modelar este comportamento, digamos que maior do que uma SNR mínima, r_Decodificar_? e suficiente para decodiflcação. O beneficio em fazer isso, é que transmissão de ruído prejudicial (e interferência) pode ser evitada todo junto, e conseqüentemente resulta em uma SNR aumentada ademais no receptor. Neste caso porém, o sinal decodificado deveria ser compensado em fase só para o segundo salto, isto é:

arg{a_k} = -arg{h₂,_k}

Fixando = 0 para aquelas estações nas expressões prévias, alguém pode derivar a magnitude do fator multiplicativo I a_k I como também a contribuição para a melhoria de SNR. A combinação de ambas transmissão livre de ruído (regenerativa) e ruidosa (não regenerativa) então toma a forma:

p(inax)

«ft = se < IcodiÊxeajcr , Jf Fr^ < _ÍCAr ► lf FcodxfieaxNote que r_RS)k < Foecodificar é só um modelo útil para avaliar o

* · · • « ·* • · · · « · .· ·

Λ · · * · · • · ·«· · • · · · • · · • · ·

I ·· desempenho em um cenário de retransmissão não regenerativo e misturados. Na prática, as expressões superiores, isto é, correspondendo a r_RS,k < rDecodificar são usadas quando o sinal não é transmitido de uma maneira não regenerativa, e as expressões inferiores, isto é, correspondendo a r_Rs,k > rDecodificar são usadas quando o sinal não é transmitido de uma maneira regenerativa.

Referências [1] . J. N. Laneman, Cooperative Diversity in Wireless Networks: Algorithms e Architectures, Tese de Ph.D., Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge, MA, de agosto 2002. <Tese>

[2] . J. N. Laneman e G. W. Womell, An Efficient Protocol for Realizing Distributed Spacial Diversity in Wireless Ad-Hoc Networks, em Proc. de Simpósio ARL FedLab sobre Telecomunicações Avançadas e Distribuição de Informação (ATIRP-2001), (Faculdade Park, MD), março de 2001.<Relatório>

[3] . J. N. Laneman e G. W.Womell, Energy-Efficient Antenna-Sharing and Relaying for Wireless Networks, em Proc. IEEE Comunicações Sem fio e Conferência de Gestão de Rede (WCNC - 2000), (Chicago, IL), setembro de 2000.

[4] B. Schein e R. Gallagher, The Gaussian parallel relay network, em Simpósio Internacional sobre Teoria de Informação IEEE ISIT2000, Sorrento, Itália, 25-30 de junho de 2000.

[5] B. Schein. Distributed Coordination in Network Information Theory. Tese de Ph.D., pp. 64-68, MIT, Cambridge, MA, agosto de 2001, Lippman Bletsas [6] T. M. Cover e A. A. El Gamai, Capacity theorems for the relay chamei, IEEE Trans. Inform. Teoria, vol. 25, n° 5, pp. 572-584, setembro de 1979.

[7] E. V. D. Meulen, Three-terminal communication chameis, Avanços em Probabilidade Aplicada, vol. 3, pp. 120-154, 1971.

• · · · · • · ·· · • · [8] · A. Sendonaris, E. Erkip, B. Aazhang, Increcfeing*CÉxtlA*QÍl &ãpãtity·’ via In-Cell User Cooperation, Departamento de Engenharia Elétrica e Computadores, Universidade Rice, Pôster Titles, 11 de novembro de 1997.

[9] M. Dohler, E. Lefranc, H. Aghvami, Virtual Antenna Arrays for Future Wireless Mobile Communication Systems, ICT2002, junho de 2002.

[10] G. W. Womell, V. Poor, Wireless Communications: Signal Processing Perspectives (Série de Processamento de Sinal Prentice Hall) Prentice Hall; I^a edição (abril de 1998).

«1

Claims (21)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de executar comunicação em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, em que um transmissor (210), um receptor (220), e pelo menos uma estação de retransmissão (215) estão engatados em uma sessão de

   5 comunicação, e a estação de retransmissão (215) transmite sinais a partir de uma primeira ligação entre o transmissor (210) e a estação de retransmissão (215) para uma segunda ligação entre as estação de retransmissão (215) e o receptor (220), caracterizado pelo fato de a transmissão executada por pelo menos uma estação de retransmissão (215) ser adaptada como uma resposta a características

   10 de canal de rádio estimadas de ambas a primeira ligação e a segunda ligação.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sessão de comunicação envolve uma pluralidade de estações de retransmissão (215), em que cada estação de retransmissão (215) recebe sinais do transmissor (210) e transmite os sinais para o receptor (220) e sua respectiva

   15 transmissão é adaptada com base num parâmetro de transmissão relativo que é específico para cada estação de retransmissão e num parâmetro de transmissão comum que é comum a todas as estações de retransmissão.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método inclui as etapas de:

   20 caracterizar (410, 430) os trajetos de rádio da primeira ligação e da segunda ligação pelo uso de pilotos;

   determinar (440) pelo menos um parâmetro de transmissão relativo com base pelo menos parcialmente em ambas as estimativas de canal de cada um dos trajetos das estações de retransmissão da primeira ligação e da

   25 segunda ligação;

   determinar (445) pelo menos um parâmetro de transmissão comum;

   distribuir pelo menos aquele parâmetro de transmissão comum para todas as estações de retransmissão;

   Petição 870170070950, de 21/09/2017, pág. 9/13 transmitir (450; 450’) o sinal a partir daquela primeira ligação naquela segunda ligação, em que o sinal transmitido é adaptado com base no parâmetro de transmissão relativo de cada uma das estações de retransmissão e no parâmetro de transmissão comum.
4. 5 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

   3, caracterizado pelo fato de a adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste de fase.

   5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste

   10 de potência de transmissão.
5. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste de potência e fase de transmissão.
6. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

   15 6, caracterizado pelo fato de a adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste de parâmetros relativos à diversidade.
7. 8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste de parâmetros relativos à diversidade de atraso.

   20
8. 9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato da adaptação do sinal transmitido incluir um ajuste de parâmetros relativos à diversidade codificada de espaço-tempo.
9. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de utilizar o respectivo parâmetro de

   25 transmissão relativo e o(s) parâmetro(s) de transmissão comum(ns) da estação de retransmissão para adaptar as transmissões subseqüentes em ligação 2, inclui, na recepção de sinal yk, transmitir o sinal (670):

   _{Σ = u} £. 7¾ ·Γ^ HurfiCfcj.*)) * Ψ ‘ÍTas.Jt + +1J em que os parâmetros r_RS,k e r_Ms,k são os parâmetros de transmissão relativos

   Petição 870170070950, de 21/09/2017, pág. 10/13 localmente determinados com base nas estimativas de canal h\y e h^k, Pbs é a potência de transmissão do transmissor, é o nível de ruído e interferência na estação de retransmissão, Prs é a potência de transmissão agregada de todas as estações de retransmissão, σ^ é o nível de ruído em cada receptor, e em

   5 que o fator de normalização φ é um parâmetro comum baseado na qualidade de comunicação total experimentada pelo receptor (220').
10. 11. Estação de retransmissão (215), adaptada para uso em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, em que a rede inclui um transmissor (210), um receptor (220), e pelo menos uma estação de retransmissão (215), em

    10 que a estação de retransmissão (215) é adaptada para transmitir sinais a partir de uma primeira ligação entre o transmissor (210) e a estação de retransmissão (215) para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão (215) e o receptor (220), caracterizada pelo fato de a estação de retransmissão (215) ser provida com meio para adaptar (218) a transmissão com base em caracterizações

    15 de canal de rádio de ambas a primeira ligação e a segunda ligação.
11. 12. Estação de retransmissão de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de a estação de retransmissão (215) ser provida ainda com meio para executar caracterização de canal (216) e meio para determinar parâmetros de transmissão relativos (217) com base na caracterização de canal,

    20 e a adaptação (218) da transmissão é pelo menos parcialmente baseada naqueles parâmetros de transmissão relativos.
12. 13. Estação de retransmissão de acordo com a reivindicação 11 ou reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a estação de retransmissão (215) é provida ainda com meio para receber um parâmetro de transmissão

    25 comum, e a adaptação (218) da transmissão é pelo menos parcialmente baseada nos parâmetros de transmissão relativos e no parâmetro de transmissão comum.
13. 14. Sistema adaptado para comunicação, comunicação esta numa rede de comunicação sem fio de dois saltos, em que a rede inclui um transmissor (210), um receptor (220), e pelo menos uma estação de retransmissão (215),

    Petição 870170070950, de 21/09/2017, pág. 11/13 em que a estação de retransmissão (215) é adaptada para transmitir sinais de uma primeira ligação entre o transmissor (210) e a estação de retransmissão (215) para uma segunda ligação entre as estações de retransmissão (215) e o receptor (220), caracterizado pelo fato de a estação de retransmissão (215) usar

    5 características de canal de rádio de ambas a primeira ligação e a segunda ligação para a adaptação da transmissão na segunda ligação.
14. 15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a estação de retransmissão (215) é provida ainda com meio para executar caracterização de canal (216) e meio para determinar parâmetros de

    10 transmissão relativos (217) com base em caracterização de canal, e a adaptação da transmissão é pelo menos parcialmente baseada nos referidos parâmetros de transmissão relativos.
15. 16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que tal sistema é provido com meio para determinar um parâmetro de

    15 transmissão comum que é baseado na qualidade de comunicação total entre o transmissor (210') e o receptor (220'), e aquela estação de retransmissão (215) é provida ainda com meio para receber o parâmetro de transmissão comum e a adaptação da transmissão na segunda ligação é pelo menos parcialmente baseada nos parâmetros de transmissão relativos e no parâmetro de transmissão comum.

    20
16. 17. Receptor (220'), adaptado para uso numa rede de comunicação sem fio de dois saltos, em que a rede inclui um transmissor (210), o receptor (220), e pelo menos uma estação de retransmissão (215), em que a referida estação de retransmissão (215) é adaptada para transmitir sinais de uma primeira ligação entre o transmissor (210) e a estação de retransmissão (215) para uma segunda

    25 ligação entre as estações de retransmissão (215) e o receptor (220), caracterizado pelo fato de o receptor (220') ser provido com meio para determinar pelo menos um parâmetro de transmissão relativo a ser usado em adaptação da transmissão de sinais a partir da estação de retransmissão (215), o meio para determinar um parâmetro de transmissão relativo adaptado para basear a determinação numa

    Petição 870170070950, de 21/09/2017, pág. 12/13 caracterização do canal de rádio de ambas a primeira ligação e a segunda ligação, e meio para distribuir aquele parâmetro de transmissão relativo para a estação de retransmissão.
17. 18. Receptor de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o meio de determinação é adaptado para determinar uma pluralidade de parâmetros de transmissão relativos, um para cada estação de retransmissão (215), que estão engatados na sessão de comunicação.
18. 19. Receptor de acordo com a reivindicação 17 ou reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de transmissão relativo é baseado em caracterizações de ambas a primeira ligação e a segunda ligação.
19. 20. Receptor de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que o receptor é provido ainda com meio para determinar um parâmetro de transmissão comum que é baseado na qualidade de comunicação total entre o transmissor (210') e o receptor (220').
20. 21. Estação base (210) sendo adaptada para uso em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, caracterizada pelo fato de compreender um receptor (220') como definido em qualquer uma das reivindicações 17 a 20.
21. 22. Estação móvel (220) sendo adaptada para uso em uma rede de comunicação sem fio de dois saltos, caracterizada pelo fato de compreender um receptor (220') como definido em qualquer uma das reivindicações 17 a 20.

    Petição 870170070950, de 21/09/2017, pág. 13/13

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