ES2212995T3 - Correccion de error hacia adelante en canales multiplexados cdma permitiendo codificacion de alto rendimiento. - Google Patents

Abstract

Un método para proporcionar la comunicación inalámbrica de señales digitales, siendo comunicadas las señales digitales entre una pluralidad de unidades inalámbricas (40) de abonados y una estación base (20), siendo comunicadas las señales digitales usando al menos un canal de radiofrecuencia por vía de radioseñales moduladas por acceso múltiple por división de código, teniendo también las señales digitales una frecuencia de datos nominal dada, comprendiendo el método los pasos de: (a) hacer disponible una pluralidad de sub- canales (31-1, 31-2, ..., 31-n) dentro de cada radiocanal (30) de acceso múltiple por división de código, en el que la frecuencia de datos de cada canal (31) es menor que la frecuencia de datos nominal de las señales digitales; (b) durante la duración de una conexión dada entre una unidad (40) de abonado y una estación base (20), asignar subcanales (31) disponibles sobre una base de cómo sea necesario, con el número de subcanales (31) asignados cambiando de tal modo durante la duración de una conexión dada; (c) dividir un cuadro (80) de datos en segmentos (81) de acuerdo con tamaños óptimos de segmentos para cada subcanal, siendo los tamaños de segmentos seleccionados para hacer máximo el rendimiento de datos de los canales respectivos; (d) combinar segmentos múltiples en un bloque combinado (85); (e) aplicar un proceso de codificación de corrección de errores hacia delante al bloque combinado (85) para producir un bloque (86) con corrección de errores hacia delante; y (f) desmultiplexar el bloque (86) con corrección de errores hacia delante para dividirlo entre los subcanales asignados (31) para la corrección dada.

Description

Corrección de error hacia adelante en canales multiplexados CDMA permitiendo codificación de alto rendimiento.

Antecedentes de la invención

La disponibilidad extendida de los ordenadores personales a bajo coste ha producido una situación donde el público demanda acceso a Internet y otras redes de ordenadores al coste mínimo posible. Esta demanda está siendo transferida a la necesidad de proporcionar también acceso a la red para dispositivos portátiles tales como ordenadores portátiles, ayudantes digitales personales, etc. Los usuarios de tales dispositivos portátiles esperan incluso poder acceder a tales redes de ordenadores con la misma comodidad a la que se han acostumbrado cuando usan conexiones de líneas alámbricas.

Desgraciadamente, todavía no hay ninguna solución satisfactoria ampliamente disponible para proporcionar acceso inalámbrico de bajo coste a Internet de alta velocidad. En el momento actual, los usuarios de módems inalámbricos que operan con la red telefónica celular existente experimentan frecuentemente un tiempo difícil cuando intentan, por ejemplo, ver páginas Web. Al menos parcialmente, esto es debido al hecho de que la arquitectura de las redes telefónicas celulares fue diseñada originalmente para soportar la comunicación de voz y no los protocolos de comunicación de datos orientados a paquetes en uso para Internet. Además, los protocolos usados para conectar usuarios de redes de área extendida no se prestan a la transmisión eficiente por interfaces inalámbricas.

Han sido propuestos ciertos protocolos que proporcionan enlaces múltiples de datos por un sistema de comunicación inalámbrica tal como uno que usa acceso múltiple por división de código (CDMA: code division multiple access). Por ejemplo, un sistema tal fue descrito en nuestra solicitud de patente de Estados Unidos en tramitación junto con la presente titulada "Una técnica de conversión de protocolo y reducción de anchura de banda que proporciona enlaces múltiples de interfaz de acceso básico, de nB+D, de Red Digital de Servicios Integrados (ISDN) por un sistema de comunicación inalámbrica de acceso múltiple por división de código", No de Serie 08/992.759, presentada el 17 de diciembre de 1.997 y cedida a Tantivy Communications, Inc., el cesionario de la presente Solicitud. Con tales técnicas, servicio de datos de alta velocidad puede ser proporcionado por conexiones celulares digitales mediante una asignación más eficiente de acceso a los canales inalámbricos. En particular, un número de subcanales son definidos dentro de una anchura de banda estándar de canal de acceso múltiple por división de código, tal como asignando un código diferente a cada subcanal. Entonces, las necesidades instantáneas de anchura de banda de una conexión dada son satisfechas asignando dinámicamente subcanales múltiples sobre una base de cómo sea necesario para cada sesión. Por ejemplo, subcanales pueden ser concedidos durante los momentos cuando las exigencias de anchura de banda de abonado son relativamente grandes, tal como cuando se descargan páginas Web. Después, la anchura de banda es liberada durante los momentos cuando el contenido es relativamente reducido, tal como cuando el usuario está leyendo una página Web descargada previamente.

Sin embargo, implementar tal sistema requiere la planificación cuidadosa de diversos esquemas de modulación y codificación para conseguir la frecuencia de bits máxima posible mientras se minimizan los efectos del ruido, el trayecto múltiple y otras fuentes de errores. Por ejemplo, códigos de modulación y códigos de extensión seudaleatorios deben ser seleccionados cuidadosamente para minimizar la interferencia entre canales que ocupan la misma portadora de radio frecuencia. Además, es necesario que bits de encuadre sean insertados en flujos de datos de modo que puedan tener lugar protocolos de datos en capas superiores tal como comunicación de protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet.

Sumario de la invención Exposición del problema

Aunque los sistemas antes mencionados funcionan bien en ambientes relativamente libre de ruido, no son óptimos en ciertos aspectos.

Por ejemplo, aunque un error de comprobación por redundancia cíclica puede indicar que un cuadro de protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet es recibido con error, el uso de una comprobación por redundancia cíclica no es óptimo porque la recepción de un cuadro erróneo requiere la retransmisión de todo el cuadro. Desgraciadamente, las técnicas de acceso que rieren retransmisión son particularmente problemáticas en ambientes inalámbricos de acceso compartido tal como acceso múltiple por división de código donde el acceso debe ser concedido específicamente para acomodar la retransmisión. Por ejemplo, en sistemas de acceso múltiple por división de código los errores pueden tener realmente un efecto no lineal, reduciendo la capacidad del sistema en una cantidad que es mayor que la anchura de banda de retransmisión. Por tanto, es deseable minimizar lo más posible la necesidad de retransmitir datos.

Ciertas técnicas conocidas como corrección de errores hacia delante (FEC: forward error correction) son usadas generalmente con acceso múltiple por división de código y otros esquemas de modulación de acceso múltiple aplicados a la transmisión de voz. Tales técnicas aceptan un grupo de bits o "bloque" para ser enviado por un canal inalámbrico y entonces, de acuerdo con algoritmos matemáticos sofisticados, determinan valores para bits redundantes adicionales. El número de bits redundantes puede ser bastante significativo. Por ejemplo, es corriente usar los denominados códigos de un medio de frecuencia, un tercio de frecuencia o incluso un cuarto de frecuencia mediante lo cual el número de bits en un bloque transmitido realmente aumenta por un factor de dos, tres o cuatro respectivamente.

Por tanto, el código de corrección de errores hacia delante puede ser usado no sólo para detectar que una cadena particular de bits ha sido recibida con error sino también para implementar la corrección de errores. Esto elimina la necesidad de retransmitir un paquete completo debido a un error en uno o más bits. Véase la Publicación de Patent Cooperation Treaty WO9613914 para una discusión de una aplicación de códigos de corrección de errores hacia delante.

Desgraciadamente, la implementación de la corrección de errores hacia delante produce rendimiento global menor como es medido por el número de paquetes transmitidos por megaherzio de anchura de banda disponible de canal. Además, la necesidad de obtener el rendimiento funcional óptimo de errores impone típicamente que un tamaño de bloque relativamente grande sea usado para los algoritmos de rendimiento funcional máximo. Por tanto, la implementación de tales algoritmos de corrección de errores incurre en latencias porque todo el bloque debe estar disponible en el receptor antes de que pueda ser descodificado. Además, si es detectado un error que no puede ser recuperado mediante el proceso de corrección de errores hacia delante, se incurre en latencias adicionales mientras el bloque es retransmitido.

El documento WO-A-99/44341 es una solicitud de técnica anterior que está dentro de los términos del Artículo 54 (3) EPC con respecto a los estados de Austria, Bélgica, Suiza, Liechtenstein, Alemania, España, Francia, Gran Bretaña, Grecia, Italia, Países Bajos, Suecia y Finlandia solamente.

Descripción breve de la invención

La presente invención es implementada usando un convertidor de protocolo dispuesto entre las capas de comunicación físicas, tal como pueden estar asociadas con implementar un protocolo de comunicación inalámbrica, y una capa de red, tal como puede estar asociada con implementar un protocolo de comunicaciones de red.

Brevemente, en la presente invención, el convertidor de protocolo en el lado de transmisor divide primero un cuadro de capa de red, tal como un cuadro de protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet, en porciones más pequeñas denominadas segmentos. El tamaño del segmento es de longitud variable de acuerdo con una tasa de errores observada. Un tamaño mínimo de segmento, por ejemplo, es dos bytes y un tamaño máximo de segmento es 512 bytes en una realización preferida. Todos los segmentos a través de un cuadro son de igual tamaño.

Después es añadida información a cada uno de los segmentos para permitir su reensambladura dentro del cuadro en el receptor. En particular, un número de posición de segmento es añadido para permitir que el segmento sea colocado en la posición apropiada al reconstruir el cuadro de capa de red en el receptor.

En este punto, los segmentos son dispuestos en grupos denominados aquí bloques. Después, un algoritmo de corrección de errores hacia delante es aplicado al bloque como un todo. En una realización preferida, un bloque contiene 1.331 bits de información. Por tanto, usando un código de un tercio de frecuencia, el proceso de codificación de corrección de errores hacia delante proporciona un bloque de salida con corrección de errores hacia delante de 4.096 bits.

El protocolo también utiliza preferiblemente conexiones de capas físicas múltiples denominadas aquí subcanales para transmitir los bloques codificados con corrección de errores hacia delante a una frecuencia de transmisión deseada global. Después, el bloque con corrección de errores hacia delante es dividido entre los subcanales asignados tal como sobre una base de bit a bit. Entonces, los bits que componen el bloque con corrección de errores hacia delante son enviados por los subcanales. En este caso, un identificador de secuencia de enlaces también puede ser añadido típicamente para identificar el orden en el que los bloques salientes son enviados por los subcanales.

En el lado de receptor, que incluye en efecto un convertidor de protocolo que realiza la función inversa, los bits recibidos por los diversos subcanales son ensamblados primero en un bloque con corrección de errores hacia delante. El bloque con corrección de errores hacia delante, un bloque de 4.096 bits en la realización preferida, es presentado después al algoritmo inverso de corrección de errores hacia delante para quitar los bits de código redundantes y realizar la corrección de errores.

La salida del proceso de descodificación de corrección de errores hacia delante es dividida después en segmentos. La información de comprobación por redundancia cíclica dentro de cada segmento es comparada entonces para determinar si un segmento particular fue recibido con error. Si este es el caso, entonces es efectuada una solicitud para retransmitir el segmento recibido erróneamente.

Finalmente, los segmentos recibidos son reensamblados en un cuadro completo de capa de red.

Los convertidores de protocolo en ambos extremos de transmisor y receptor también pueden ajustar dinámicamente el tamaño de los segmentos basados en la tasa de errores observada de los segmentos recibidos para optimizar el rendimiento global. Por ejemplo, en el lado de receptor, un segmento con la comprobación incorrecta por redundancia cíclica es desechado y contado como un segmento "incorrecto". Siguiendo los números de secuencia de los segmentos recibidos, el receptor puede determinar que falta un segmento particular, o sea, un segmento con un número de secuencia entre el último segmento correcto y el segmento correcto siguiente. Entonces, el receptor puede solicitar explícitamente la retransmisión del segmento incorrecto por el número de secuencia. Esta denominada característica de rechazo selectivo permite que tanto el receptor como el transmisor conozcan el número de cuadros recibidos con error a partir de la cuenta de segmentos rechazados selectivamente.

A partir de la cuenta del número de cuadros enviados y del número de órdenes de rechazo selectivo recibidas por un radio canal dado, entonces el transmisor puede ajustar dinámicamente el tamaño de segmentos transmitidos posteriormente para ese canal. Preferiblemente, el tamaño de segmento es ajustado basado en una fórmula que depende de la relación del número total de bits de datos transferidos al número de bits usados satisfactoriamente para transportar información.

Realizando la corrección de errores hacia delante en un grupo de segmentos, más bien que en segmentos individuales, las asignaciones de anchuras de banda de canales pueden permanecer así optimizadas.

La invención es particularmente ventajosa en un ambiente que requiere el uso de protocolos orientados a paquetes tales como protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet. Como el número de canales necesarios para transportar un flujo de datos único puede ser variado eficientemente, las frecuencias de ráfagas también pueden ser adaptadas eficientemente.

Descripción breve de los dibujos

Lo anterior y otros objetos, características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción siguiente más particular de realizaciones preferidas de la invención, como se ilustra en los dibujos adjuntos en los que caracteres de referencia iguales se refieren a las mismas partes en todas las vistas diferentes. Los dibujos no están necesariamente a escala, estando puesto el énfasis en cambio en ilustrar los principios de la invención.

La Figura 1 es un esquema de bloques de un sistema en el que un dispositivo portátil de procesamiento de datos usa un convertidor de protocolo según la invención para conectar a una red.

Las Figuras 2A y 2B contienen un esquema más detallado de la arquitectura del convertidor de protocolo y del transceptor multicanal.

La Figura 3 es un diagrama que ilustra como los cuadros de capa de red son divididos en segmentos por un convertidor de protocolo situado en un transmisor.

La Figura 4 es un diagrama detallado de un segmento individual y como segmentos múltiples son ensamblados en un bloque con corrección de errores hacia delante.

La Figura 5 es un diagrama que ilustra como un convertidor de protocolo en un receptor vuelve a ensamblar los cuadros de capa de red.

La Figura 6 es una serie de pasos realizados por un convertidor de protocolo situado en el transmisor para implementar la invención.

La Figura 7 es una contaminación del diagrama de la Figura 6.

La Figura 8 es un diagrama de los pasos realizados por un convertidor de protocolo situado en un receptor para implementar la invención.

Descripción detallada de una realización preferida

Volviendo la atención ahora a los dibujos más particularmente, la Figura 1 es un esquema de bloques de un sistema 10 para proporcionar servicio de comunicación de datos de alta velocidad según la invención. El sistema 10 consta de una unidad remota 20 de abonado, enlaces múltiples 30 de comunicación bidireccional y una unidad local 40 o de proveedor de servicios.

La unidad de abonado conecta al equipo 12 de terminal tal como un ordenador portátil, un ayudante digital personal de mano, etc. La unidad 20 de abonado incluye un convertidor 25 de protocolo que, a su vez, suministra datos a un transceptor digital multicanal 26 y a la antena 27.

El convertidor 25 de protocolo recibe datos desde el ordenador 12 y, junto con hardware y/o software apropiados, los convierte a un formato adecuado para transmisión tal como de acuerdo con normas de comunicación conocidas.

El convertidor 25 de protocolo implementa una capa intermedia de protocolo que convierte los datos a un formato apropiado para uso por el transceptor multicanal 26 según la invención. Como se describirá con mucho más detalle después, en una capa de red, los datos suministrados por el convertidor 25 de protocolo son formateados preferiblemente de una manera de acuerdo con protocolos adecuados de comunicación de red, tal como protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet, para permitir que el equipo 12 de terminal se conecte con otros ordenadores por redes tal como Internet. Esta descripción del convertidor 25 de protocolo y de protocolos es ejemplar solamente y debería comprenderse que pueden ser usados otros protocolos de capa de red.

El transceptor digital multicanal 26 proporciona acceso a uno o más enlaces físicos de comunicación tales como los radio canales 30 ilustrados. Los enlaces físicos son codificados además preferiblemente usando técnicas de multiplexado digital conocidas tal como acceso múltiple por división de código para proporcionar tráfico múltiple por un radio canal 30 o subcanales 31 dados. Debería comprenderse que otros protocolos de comunicación inalámbrica también pueden ser usados ventajosamente con la invención.

Los canales de comunicaciones pueden ser implementados proporcionando subcanales codificados múltiples 31 en un solo canal 30 de portadora de acceso múltiple por división de código de banda ancha tal como teniendo una anchura de banda de 1,25 MHz. Los canales individuales son definidos entonces por códigos únicos de acceso múltiple por división de código. Alternativamente, los subcanales múltiples 31 pueden ser proporcionados por medios físicos de comunicación de canal único tales como los proporcionados por otros protocolos de comunicación inalámbrica. Lo que es importante es que los subcanales 31 pueden ser afectados perjudicialmente por tasas significativas de errores de bits que son únicas para cada radio canal 30.

El equipo 40 de proveedor de servicios incluye una antena 42, un transceptor multicanal 46, un convertidor 45 de protocolo y otro equipo 48 de interfaz tal como módems (moduladores-desmoduladores), puentes, pasarelas, encaminadores, etc. que son necesarios para proporcionar conexiones a Internet 49 u otra red.

En el proveedor 40 de servicios, el transceptor multicanal 46 proporciona funciones análogas que el transceptor multicanal 26 de la unidad de abonado, pero de una forma inversa. Lo mismo es cierto para el convertidor 45 de protocolo, o sea, proporciona funcionalidad inversa que el convertidor 25 de protocolo de la unidad 20 de abonado. Los datos son aceptados desde el convertidor 45 de protocolo en el formato de cuadro de protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet y después son comunicados a Internet 49. Debería comprenderse que la configuración del equipo 40 restante puede adoptar cualquier número de formas tales como redes de área local, conexiones por líneas conmutadas múltiples, equipo de conexión de portadora T1 u otros enlaces de comunicación de alta velocidad a Internet 49.

Volviendo ahora la atención a los convertidores 25 y 45 de protocolo más particularmente, proporcionan funcionalidad 29 de gestión de anchura de banda implementada entre una capa física, tal como es proporcionada por el protocolo de acceso múltiple por división de código en uso con el transceptor 26 de multicanal, y un protocolo de capa de red, tal como el protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet, que proporciona conexiones entre el equipo 12 de terminal y la red 49.

La función 29 de gestión de achura de banda realiza un número de tareas para mantener tanto las conexiones de capa física como de capa de red mantenidas apropiadamente por enlaces múltiples 30 de comunicación. Por ejemplo, ciertas conexiones de capa física pueden esperar recibir un flujo continuo de bits de datos sincrónicos con independencia de si el equipo de terminal en cualquier extremo tiene realmente datos para transmitir. Tales funciones también pueden incluir adaptación de frecuencia, unión de canales múltiples en los enlaces, simulación, establecimiento y eliminación de radio canales. Los detalles para implementar un convertidor de protocolo específicamente para equipo 12 de terminal de red digital de servicios integrados (ISDN) y técnicas de modulación de acceso múltiple por división de código en uso por el transceptor multicanal 26 son descritos más específicamente en la publicación de patente de EE.UU. de Thomas E. Gorsuch y Carlo Amalfitano, titulada "Una técnica de conversión de protocolo y reducción de anchura de banda que proporciona enlaces múltiples de interfaz de acceso básico, de nB+D, de Red Digital de Servicios Integrados por un sistema de comunicación inalámbrica de acceso múltiple por división de código", presentada el 17 de diciembre de 1.997 y que recibió el número de publicación US 6151332, que es cedida a Tantivy Communications, Inc., el cesionario de la presente solicitud.

La presente invención concierne más particularmente a las técnicas usadas por los convertidores 25 y 45 de protocolo para formatear los datos que han de ser transmitidos por los subcanales lógicos múltiples 31-1, 31-2, ....., 31-n de cada uno de los radio canales múltiples 30 para mejorar la frecuencia de rendimiento efectiva entre un transmisor y un receptor en un ambiente propenso a la tasa de errores de bits. En la discusión siguiente debería comprenderse que las conexiones tratadas aquí son bidireccionales y que un "transmisor" puede ser bien la unidad 20 de abonado o bien la unidad 40 de proveedor de servicios.

Adicionalmente, un "error" como se describe aquí es un error de bit percibido en la capa superior tal como la capa de red. La invención sólo se esfuerza en mejorar la tasa de errores de bits al nivel del sistema global y no intenta garantizar la integridad absoluta de datos.

Volviendo ahora la atención a las Figuras 2A y 2B, se muestran esquemas de bloques de un enlace directo y un enlace inverso implementados según la invención, ilustrando más particularmente el convertidor 25 de protocolo y el transceptor multicanal 26, asociados con la unidad de abonado, y el transceptor multicanal 46 y el convertidor 45 de protocolo asociados con la unidad 40 de proveedor de servicios.

Empezando con la porción inferior del esquema en la dirección de enlace inverso, o sea, en la dirección de transmisión desde la unidad 20 de abonado a la unidad 40 de proveedor de servicios, el convertidor 25 de protocolo de enlace inverso consta de una memoria intermedia 61, un encuadrador 62 de segmentos y una unidad 63 de corrección de errores hacia delante (CEHD). El transceptor multicanal 26 consta de un generador 64 de código de seudo-ruido, un modulador 65 y un elevador 66 de radio frecuencia (RF). La memoria intermedia 61 recibe los datos de entrada de una manera que será descrita con más detalle después. El encuadrador 62 de segmentos dispone los datos recibidos desde la memoria intermedia en un formato apropiado para ser alimentados a la unidad 63 de corrección de errores hacia delante (CEHD). La unidad 63 de corrección de errores hacia delante aplica un algoritmo de corrección de errores hacia delante a los datos usando una técnica conocida de corrección de errores tal como código Reed-Solomon, códigos Turbo (Turbo Codes) u otros códigos.

El transceptor 26, usándolos en este caso como un transmisor, extiende los datos resultantes por la secuencia de seudo-ruido, modula los datos extendidos por seudo-ruido con codificación apropiada de canal por los subcanales 31 asignados y eleva la frecuencia del resultado a la radio frecuencia deseada.

En el lado de recepción del enlace inverso, o sea, en el lado de proveedor 40 de servicios, el transceptor 46 realiza una función de receptor. En este caso, el reductor 71 de radio frecuencia alimenta unidades receptoras múltiples cada una de las cuales incluye un ecualizador 72, un dispositivo contractivo 73 por código de seudo-ruido y un desmodulador 74. Cada salida desmodulada es suministrada a un bloque de convertidor de protocolo que incluye un descodificador 75 de corrección de errores hacia delante (CEHD), un encuadrador inverso 76 de segmentos y una memoria intermedia 77. Un controlador 78 puede ser usado para controlar y/o implementar cada una de las funciones de convertidor de protocolo como se describe con más detalle después.

En la realización preferida, el descodificador 75 de corrección de errores hacia delante (CEHD) utiliza un denominado descodificador en cuadrícula. Como un descodificador en cuadrícula es un tipo de descodificador que compara bits múltiples en grupos para alcanzar una estimación de los bits recibidos correctos, cuando un descodificador en cuadrícula produce errores, tienden a ocurrir en grupos.

Funciones análogas son proporcionadas en el enlace directo. En este caso, el convertidor 45 de protocolo recibe los datos de entrada, procesándolos a través de una memoria intermedia 61, un encuadrador 62 de segmentos y una unidad 63 de corrección de errores hacia delante (CEHD). El transceptor 46 realiza una función transmisora por subcanales múltiples 31, incluyendo dispositivos extensores múltiples 64, moduladores 65 y elevadores 66 de radio frecuencia.

En el lado de receptor del enlace directo, el proceso inverso es proporcionado por un reductor 71 de radio frecuencia, un ecualizador 72, un dispositivo contractivo 73, y un separador 79 de canales y un desmodulador 74 para cada canal. La unidad 75 de corrección de errores hacia delante (CEHD), el encuadrador 76 de segmentos y la memoria intermedia 77 completan la implementación del convertidor 25 de protocolo.

Volviendo ahora la atención más particularmente a la Figura 3, se describirán brevemente las operaciones de un convertidor ejemplar 25 de protocolo en el lado de transmisión. Como se muestra, un cuadro 80 de entrada, como es recibido desde la capa de red, es relativamente grande, tal como 1.480 bits de longitud por ejemplo, en el caso del protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet.

El cuadro 80 de entrada es dividido primero en un conjunto de fragmentos más pequeños o segmentos 81-1, 81-2. El tamaño de los segmentos individuales 81 es elegido basado en una longitud óptima de segmento determinada para cada uno de los canales 30. Por ejemplo, una función de gestión de anchura de banda puede hacer disponibles sólo un cierto número de subcanales 31 en cualquier momento. Un subconjunto de los subcanales 31 disponibles es seleccionado y después es elegido el número óptimo de bits para cada segmento destinado a ser transmitido por uno respectivo de los subcanales. Así, como se ilustra en la figura, un cuadro 80 dado puede ser dividido en segmentos asociados con cuatro subcanales 31. En un momento posterior, puede haber nueve subcanales 31 disponibles para un cuadro, con tamaños óptimos diferentes de segmento para el segmento 81-2.

Así, un tamaño óptimo de subcuadro puede ser determinado para cada canal 30 para estos parámetros descritos en nuestra solicitud de patente en tramitación junto con la presente, mencionado previamente. En la realización preferida, por ejemplo, este es dispuesto igual a

X=-H+\sqrt{(X_{actual}+H_{actual})\text{*} H/R}

donde H es la información suplementaria de cuadro en bytes, incluyendo cualesquier señalizadores (7e) compartidos de sincronización de cuadro entre subcuadros, X_{actual} es un número actual de bytes de datos asignados a un subcuadro, H_{actual} es la información suplementaria de cuadro actual, y R es la tasa de errores observada de subcuadro.

En la realización preferida, el tamaño de segmento es el mismo para los segmentos 81 asociados con cada radio canal 30 y cuadro 80 asociados para minimizar la información suplementaria, aunque eso no es una exigencia absoluta.

Después de que el cuadro 80 es dividido en segmentos 81, cada uno de los segmentos 81 tiene información adicional adjuntada a él. Por ejemplo, cada uno de los segmentos 81 consta de al menos un identificador 82a de posición y una suma de control de integridad tal como en la forma de una comprobación 82b por redundancia cíclica. El identificador 82a de posición sirve para indicar la posición de cada segmento 81 dentro de su cuadro grande asociado 80. La suma 82b de control de integridad sirve para permitir que el receptor determine si segmentos 81 particulares son recibidos con error.

Entonces, los segmentos 81 son preparados adicionalmente para transmisión por cada subcanal 31. En particular, los segmentos 81 son agrupados a continuación en bloques 86. El número de segmentos en cada bloque 86 es seleccionado en un número conveniente dependiendo de la corrección 63, 75 de errores hacia delante que ha de ser aplicada. Por ejemplo, en una realización preferida, el bloque 86 con corrección de errores hacia delante consta de un número suficiente de segmentos 81 para totalizar 1.331 bits. Si el algoritmo de corrección de errores hacia delante que es aplicado es un código de un tercio de frecuencia, esto produce una longitud de bloque 86 con corrección de errores hacia delante de 4.096 bits. Finalmente, el bloque 86 con corrección de errores hacia delante es dividido entre los subcanales 31 asignados a la conexión particular y es transmitido.

La Figura 4 es una vista más detallada del formato de un segmento 81. El segmento 81 consta de un número de campos, incluyendo el campo 82a de posición y el campo 82b de comprobación por redundancia cíclica mencionados previamente. Un número de otros campos también son evidentes en el segmento 81 ejemplar. En particular, hay un campo 82c de datos que transporta los datos fuente asociados tomados del cuadro grande 80 de entrada. Este campo 82c de datos es de tamaño variable y puede ser cambiado según parámetros optimizados como es especificado por una tasa de errores observada. En una realización preferida, el número de bits de datos puede variar de 2 a 512 en un segmento 81 dado dependiendo de las tasas observadas de errores. Como se mencionó previamente, todos los segmentos a través de un cuadro 80 de entrada dado son seleccionados para que sean de igual tamaño, por ejemplo, tienen un campo 82c de datos de igual tamaño.

Además, mientras que un cuadro dado de entrada será transmitido por subcanales múltiples 31, sólo será dividido en segmentos que han de ser transmitidos por un radio canal 30 dado.

Adicionalmente, un campo 82d de desplazamiento de cuadro puede ser usado para identificar a cual de un número de cuadros pertenece cada segmento 81. Este campo de desplazamiento de cuadro es de uso particular debido a las latencias implicadas en el sistema. En particular, no se garantiza necesariamente que los segmentos 81 lleguen al receptor en el mismo orden en el que fueron transmitidos. Además, si segmentos 81 particulares son recibidos con error, puede ser necesario solicitar la retransmisión. Por tanto, es posible que sea necesario operar sobre segmentos 81 asociados con más de un bloque, en el receptor, en un momento dado. Por tanto, el campo 82d de desplazamiento de cuadro permite que el receptor distinga a que cuadro grande 80 pertenece cada segmento 81.

Un campo 82e de secuencia de código puede ser usado para identificar un número de secuencia relacionado con cada subcanal 31 al principio de cada cuadro. Esto permite procesamiento de canales de orden inferior para encaminar segmentos 81 más eficientemente.

Finalmente, un campo 82f de dato de mensaje puede ser usado para indicar si el segmento 81 contiene datos fuente, o sea datos activos de tráfico, o información de control para el destinatario propuesto.

La Figura 5 ilustra las operaciones realizadas en el lado del receptor. Los bits de datos recibidos desde los subcanales múltiples 31 son recogidos primero para reconstruir el bloque 86 con corrección de errores hacia delante.

A continuación, el algoritmo de corrección de errores hacia delante es aplicado para detectar y corregir uno o más bits usando codificación de corrección de errores. La información resultante es dividida en segmentos 81 usando el tamaño conocido de segmento. Entonces, los segmentos 81 son examinados y el campo 82a de posición es usado para reconstruir el cuadro grande 80. Cualesquier segmentos 81 que faltan pueden ser detectados así comparando los campos 82a de posición recibidos. Si falta un campo de posición de secuencia en un cuadro en una posición particular o un número 82e de secuencia particular, se supone que el segmento 81 asociado no fue recibido. Debería comprenderse que el almacenamiento apropiado en memoria intermedia de datos y segmentos 81 es requerido típicamente para recibir apropiadamente los segmentos 81 y determinar si faltan algunos. El tamaño de memoria intermedia dependerá de las frecuencias de transmisión, el número de subcanales 31 y los retardos de propagación en efecto.

Al detectar un segmento 81 que falta, la retransmisión del segmento 81 que falta es solicitad por el receptor. En este punto, el transmisor vuelve a efectuar la transmisión del segmento 81 que falta. Una vez que son recibidos todos los segmentos 81 en un cuadro grande 80 particular, la información 82a de posición puede ser usada entonces para disponer los datos procedentes de los segmentos 81 en el orden apropiado para reconstruir el cuadro grande original 80.

En este punto, si todavía falta algún fragmento del cuadro grande 80 tal como cuando un extremo de orden de cuadro es encontrado, la retransmisión del segmento 81 correspondiente puede ser solicitada en la posición indicada, especificando una longitud para el fragmento que falta.

Debido al uso tanto del campo 82a de posición como del campo 82e de secuencia, tanto el transmisor como el receptor conocen la relación del número de subcuadros 81 recibidos con errores al número de subcuadros 81 recibidos sin errores. Asimismo, el receptor y el transmisor conocen la longitud media de subcuadro para cada canal.

La Figura 6 es un organigrama detallado de un conjunto de operaciones realizadas por el transmisor para implementar la invención. En un primer estado 100, el cuadro grande 80 es obtenido desde una capa superior de comunicación tal como la capa de red. En un estado siguiente 102, el transmisor calcula un tamaño óptimo de segmento a partir de observaciones pasadas de tasas de errores de cuadros en los subcanales individuales 81, calculando preferiblemente un tamaño óptimo de segmento para todos los canales de comunicación disponibles.

En un estado siguiente 104, el cuadro 80 de capa de red es dividido en un número apropiado de segmentos 81 de acuerdo con el tamaño óptimo para cada subcanal asociado disponible. Esta división también está basada en el rendimiento estimado de subcanal disponible. Después es creada una lista de segmentos.

En un estado siguiente 106, un identificador de posición y un código de comprobación por redundancia cíclica son añadidos a cada segmento 81. El desplazamiento de identificador de posición dentro del cuadro grande 80, como se describió antes, es añadido entonces para permitir la ubicación correcta del segmento 81 cuando se reconstruye el cuadro 80 en el extremo de receptor.

A continuación, un bloque 86 con corrección de errores hacia delante es ensamblado a partir de los segmentos múltiples 81. Después de eso, en el estado 108, el bloque 86 con corrección de errores hacia delante es desmultiplexado y los bits en el bloque con corrección de errores hacia delante son asignados a unos respectivos de los subcanales múltiples 31.

Cuando el transmisor recibe una solicitud de retransmisión para un segmento 81 que falta en el receptor, se entra en un estado 110 en el que un tamaño óptimo de segmento es calculado a partir de las medias de cuadro observadas para los subcanales 31 de comunicación disponibles. La lista de segmentos es usada entonces para volver a poner en cola el segmento para retransmisión en el estado 112. El procesamiento continúa después en el estado 108 para retransmisión del segmento 81 que falta.

La Figura 7 muestra el resto de los pasos realizados en el transmisor. En un estado 114, un número de secuencia relacionado con el canal es añadido a cada segmento 81. En un estado siguiente 116, separadores de segmentos tales como señalizadores en la forma "7E" son insertados en los segmentos. Además, es realizada cualquier inserción de cero tal como la disposición obligatoria de un bit de datos en un 1 después de una secuencia de cinco ceros. Otras técnicas de sincronización, separación y codificación pueden requerir que sean insertados bits en los segmentos 81 en este punto. Por ejemplo, un canal 30 dado puede utilizar la codificación de convolución como es especificada por la norma IS-95 y, si es así, esta es realizada aquí.

En un estado siguiente 118, los segmentos 81 son enviados por los subcanales 31 disponibles. Los cuadros sin datos, tales como el cuadro de comienzo lógico, el cuadro de final lógico y otros cuadros de control, pueden ser insertados en este punto también.

En un estado final 120, el transmisor funciona por cualesquier solicitudes de transmisión de segmentos o acuses de recibo positivos de un cuadro grande que son recibidos correctamente. Otra transmisión de cuadro puede ser iniciada, por ejemplo, en este punto antes de completar un cuadro en tránsito.

La Figura 8 muestra una secuencia detallada de los pasos realizados en el receptor. En un primer estado 200, un cuadro 86 recibido con corrección de errores hacia delante es ensamblado a partir de los flujos de bits tomados de los subcanales múltiples 31. En el estado siguiente 201, el cuadro con corrección de errores hacia delante es dividido entonces en segmentos 81 de acuerdo con el tamaño actual de segmento.

En el estado siguiente 202, los subcuadros 81 son examinados. Cualquier segmento con una comprobación correcta por redundancia cíclica es pasado al estado siguiente 203. Cualquier otro segmento 81 recibido con una comprobación incorrecta por redundancia cíclica es desechado.

Continuando con el estado 203, el receptor determina cualesquier números de secuencia que faltan. Después, el receptor solicita la retransmisión de los segmentos 81 para los fragmentos que faltan basado en el número de secuencia devolviendo una solicitud de retransmisión al transmisor.

En un estado siguiente 204, a partir del identificador de posición y de la longitud conocida de cada cuadro grande original 80, el receptor intenta reconstruir el cuadro original 80. En el estado 206, si cualesquier fragmentos del cuadro 80 todavía siguen faltando después de que todas las solicitudes de retransmisión son procesadas, acomodando el hecho de que una propia solicitud de transmisión puede ser perdida, el receptor solicita la porción que falta del cuadro grande 80 por posición y tamaño.

En el estado 208, una vez que el cuadro 80 es recibido completamente, un acuse de recibo positivo es devuelto al transmisor.

Ahora puede comprenderse que aplicando primero el paso de segmentación de subcanales, antes de la codificación de corrección de errores, es obtenido el beneficio completo del código de corrección de errores mientras se reduce al mínimo la cantidad de datos que precisan ser retransmitidos. En particular, como los errores de bits en la salida del descodificador 75 de corrección de errores hacia delante (CEHD) implementado en cuadrícula tienden a ocurrir conjuntamente, por tanto también tenderán a afectar a un solo segmento 81.

Equivalentes

Esta invención ha sido mostrada y descrita particularmente con referencias a realizaciones preferidas de ella. Los expertos en la técnica reconocerán o serán capaces de determinar, usando no más que experimentación rutinaria, muchas equivalentes de las realizaciones específicas de la invención descritas específicamente aquí. Tales equivalentes son propuestas para ser incluidos en el alcance de las reivindicaciones.

Claims (13)

1. Un método para proporcionar la comunicación inalámbrica de señales digitales, siendo comunicadas las señales digitales entre una pluralidad de unidades inalámbricas (40) de abonados y una estación base (20), siendo comunicadas las señales digitales usando al menos un canal de radio frecuencia por vía de radio señales moduladas por acceso múltiple por división de código, teniendo también las señales digitales una frecuencia de datos nominal dada, comprendiendo el método los pasos de:

(a)

hacer disponible una pluralidad de sub-canales (31-1, 31-2, ..., 31-n) dentro de cada radio canal (30) de acceso múltiple por división de código, en el que la frecuencia de datos de cada canal (31) es menor que la frecuencia de datos nominal de las señales digitales;

(b)

durante la duración de una conexión dada entre una unidad (40) de abonado y una estación base (20), asignar subcanales (31) disponibles sobre una base de cómo sea necesario, con el número de subcanales (31) asignados cambiando de tal modo durante la duración de una conexión dada;

(c)

dividir un cuadro (80) de datos en segmentos (81) de acuerdo con tamaños óptimos de segmentos para cada subcanal, siendo los tamaños de segmentos seleccionados para hacer máximo el rendimiento de datos de los canales respectivos;

(d)

combinar segmentos múltiples en un bloque combinado (85);

(e)

aplicar un proceso de codificación de corrección de errores hacia delante al bloque combinado (85) para producir un bloque (86) con corrección de errores hacia delante; y

(f)

desmultiplexar el bloque (86) con corrección de errores hacia delante para dividirlo entre los subcanales asignados (31) para la corrección dada.

2. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente el paso de:

(g)

insertar una suma de control en los segmentos (81) para permitir la identificación de segmentos recibidos erróneamente.

3. Un método según la reivindicación 1, en el que el paso (d) comprende adicionalmente el paso de insertar un número de posición en los segmentos (81) para identificar la posición del segmento (81) dentro del cuadro.

4. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente el paso de:

(h)

codificar (64) cada uno de los subcanales (31) con un código distinto de subcanal para suministrar subcanales (31) codificados.

5. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente los pasos de:

(j)

determinar un número de segmentos (81) recibidos con error; y

(k)

determinar el tamaño óptimo de segmento basado en el número determinado de segmentos (81) recibidos con error que se intentó que fueran comunicados.

6. Un método según la reivindicación 5, en el que los pasos (j) y (k) comprenden adicionalmente determinar una tasa de errores en cada subcanal (31) y un número óptimo de segmentos (81) para cada subcanal (31) individualmente.

7. Un método según la reivindicación 5, en el que el paso (j) determina el número de segmentos (81) recibidos con error en el receptor contando el número de órdenes de rechazo selectivo efectuadas.

8. Un método según la reivindicación 6, en el que el paso (j) determina un número óptimo de segmentos (81) de acuerdo con la relación del número de segmentos (81) recibidos con error al número de segmentos recibidos correctamente.

9. Un método según la reivindicación 5, en el que el paso (j) comprende adicionalmente el paso de determinar un número ajustado de bytes de datos en un segmento X a partir de la fórmula:

X= -H+\sqrt{(X_{actual}+H_{actual})\text{*} H/R}

donde X_{actual} es el número actual de bytes de datos en un cuadro, H_{actual} es la información suplementaria actual de cuadro en bytes, H es la nueva información suplementaria para el cuadro en bytes, y R es la relación de los segmentos recibidos con error a los segmentos (81) recibidos correctamente.

10. Un método según la reivindicación 1, comprendiendo adicionalmente el paso de:

Establecer una sesión de capa de red entre el equipo de terminal conectado a la unidad (40) de abonado, a través de la estación base (20), y otro equipo de terminal conectado a la estación base (20).

11. Un método según la reivindicación 10, comprendiendo adicionalmente el paso de:

(l)

determinar un tamaño óptimo de segmento para los subcanales (31) basado en un número determinado de subcuadros recibidos con error que se intentó que fueran comunicados por los subcanales (31).

12. Un método según la reivindicación 10, en el que el paso (k) comprende adicionalmente ajustar dinámicamente el tamaño de segmento para optimizar el rendimiento efectivo del sistema global basado en la relación de los datos reales transferidos al número de bits usados realmente para transportar información, incluyendo la información suplementaria de cuadro y las retransmisiones.

13. Un método según la reivindicación 4, comprendiendo adicionalmente el paso de:

(i)

modular (65) cada uno de los subcanales (31) codificados con una modulación de radio frecuencia.