ES2217138T3 - Procedimiento de arq hibrido con redisposicion en constelacion unica. - Google Patents
Procedimiento de arq hibrido con redisposicion en constelacion unica.Info
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Abstract
Un método de retransmisión ARQ híbrido en un sistema de comunicación, donde los paquetes de datos que son codificados con una técnica de corrección de error directa, referida de aquí en adelante como FEC, antes de la transmisión, son retransmitidos basados en una solicitud de repetición automática y posteriormente combinados de forma flexible con los paquetes de datos erróneos recibidos previamente o bien sobre una base de símbolo a símbolo o de bit a bit, siendo modulados los símbolos de dichos paquetes de datos erróneos empleando una primera constelación de señales y siendo modulados los símbolos de dichos paquetes de datos retransmitidos empleando al menos una constelación de señales predeterminada, teniendo cada bit de símbolo una fiabilidad binaria media definida por las fiabilidades binarias individuales sobre todos los símbolos de la constelación de la señal predeterminada, caracterizado porque la primera y al menos la segunda constelación de señales predeterminada para los paquetesde datos son elegidas de manera que son promediadas las fiabilidades binarias medias para los bits respectivos de todas las transmisiones.
Description
Procedimientos de ARQ híbrido con redisposición
en constelación única.
La presente invención se refiere a un método de
retransmisión ARQ híbrido en un sistema de comunicación de acuerdo
con la parte del preámbulo de la reivindicación 1.
Una técnica común en los sistemas de comunicación
con condiciones de canal no fiables y que varían en el tiempo es
corregir los errores basados en los esquemas de solicitud
automática de repetición (ARQ) junto con una técnica de corrección
de errores directos (FEC) denominada ARQ híbrida (HARQ). Si se
detecta un error por un control de redundancia cíclico utilizado
comúnmente (CRC), el receptor del sistema de comunicación solicita
al transmisor enviar de nuevo los paquetes de datos recibidos de
forma errónea.
S. Kallel, Analysis of a type II hybrid ARQ
scheme with code combining, IEEE Transactions on
Communications, Vol. 38, Nº 8, Agosto de 1990, y S. Kallel, R.
Link, S. Bakhtiyari, Throughtput performance of Memory ARQ
schemes, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 48,
Nº 3, Mayo de 1999, definen tres tipos diferentes de esquemas
ARQ:
- \bullet
- Tipo I: Los paquetes erróneos recibidos son descartados y se retransmite una nueva copia del mismo paquete y se decodifica de forma separada. No existe combinación de las versiones recibidas antes y después de este paquete.
- \bullet
- Tipo II: Los paquetes erróneos recibidos no son descartados, sino que son combinados con algunos bits de redundancia incrementada previstos por el transmisor para la posterior decodificación. Los paquetes retransmitidos tienen con frecuencia mayores velocidades de codificación y están combinados en el receptor con los valores almacenados. Esto significa que solamente se añade poca redundancia en cada retransmisión.
- \bullet
- Tipo III: Es el mismo que el Tipo II con la limitación de que cada paquete retransmitido es ahora auto-decodificable. Esto implica que el paquete transmitido es decodificable sin la combinación con paquetes previos. Esto es útil si algunos paquetes son dañados de tal manera que no se puede reutilizar casi ninguna información.
Los esquemas de los tipos II y III son obviamente
más inteligentes y muestran una ganancia de actuación con respecto
al Tipo I, puesto que proporcionan capacidad para reutilizar la
información a partir de paquetes erróneos recibidos previamente.
Existen básicamente tres esquemas de reutilización de la redundancia
de los paquetes transmitidos previamente:
- \bullet
- Combinación-Flexible
- \bullet
- Combinación-de Códigos
- \bullet
- Combinación de Combinación Flexible y de Códigos
Empleando la combinación flexible, los paquetes
de retransmisión llevan símbolos idénticos comparado con los
símbolos recibidos previamente. En este caso, los paquetes
múltiples recibidos son combinados o bien símbolo por símbolo o por
una base de bit por bit como, por ejemplo, se describe en D. Chase,
Code combining: A maximum-likelihood decoding
approach for combining an arbitrary number of noisy packets, IEEE
Trans. Commun., Vol. COM-33, pp.
385-393, Mayo de 1985 o B.A. Harvey and S. Wicker,
Packet Combining Systems based and the Viterbi Decoder, IEEE
Transactions on Communications, Vol. 42, Nº 2/3/4 de Abril de 1994.
Combinando estos valores de decisión flexible a partir de todos los
paquetes recibidos, las fiabilidades binarias transmitidas se
incrementarán linealmente con el número y potencia de los paquetes
recibidos. Desde el punto de vista del decodificador, el mismo
esquema FEC (con frecuencia de código constante) será empleado sobre
todas las transmisiones. Por tanto, el decodificador no necesita
conocer cuántas retransmisiones se han realizado, puesto que se
observan solamente los valores de decisión flexible combinados. En
este esquema, todos los paquetes transmitidos tendrán que llevar el
mismo número de símbolos.
Los siguientes documentos de patente pertenecen
también a la técnica anterior:
El documento US6138260, Retransmission packet
capture system within a wireless multiservice communications
environment with turbo decoding, Octubre de 2000, Thomas
Ketseolglou; describe un sistema ARQ "híbrido" dentro de un
entorno de comunicaciones inalámbricas de acceso múltiple para la
recombinación de señales de retransmisión ARQ con información
obtenida a partir de las transmisiones correspondientes que han
fallado previamente de la misma señal que ha sido enviada y recibida
dentro de la interfaz de aire y empleando FEC.
El documento EP0938207, titulado System and
method for incremental redundancy transmission in a communication
system, Agosto de 1999, Murray Hill; describe un sistema y método
para la transmisión de redundancia incrementada en un sistema de
comunicación, donde para la mejor compensación entre la alta
producción bajo objetivos de retraso, la redundancia incrementada o
codificación fija es combinada con la modulación adaptable.
La combinación de códigos concatena los paquetes
recibidos con el fin de generar una nueva palabra de código
(disminuyendo la frecuencia de códigos con aumento del número de
transmisiones). Por tanto, el decodificador es consciente del
esquema FEC a aplicar en cada instante de la retransmisión. La
combinación de códigos ofrece una mayor flexibilidad con respecto a
la combinación flexible, puesto que la longitud de los paquetes
retransmitidos puede alterarse para adaptarse a las condiciones del
canal. No obstante, esto requiere más datos de señalización que
deben ser transmitidos con respecto a la combinación flexible.
En el caso de los paquetes retransmitidos que
llevan ciertos símbolos idénticos a los símbolos transmitidos
previamente, y muchos códigos-símbolos diferentes
de éstos, los códigos-símbolos iguales son
combinados utilizando combinación flexible como se describe en la
sección titulada "Soft Combining", mientras que los
códigos-símbolos restantes estarán combinados
utilizando la combinación de códigos. Aquí, los requerimientos de
señalización serán similares a la combinación de códigos.
Como se ha mostrado en M.P. Schmitt, Hybrid ARQ
Scheme employing TCM and Packet Combining, Electronics Letters Vol.
34, Nº 18, de Septiembre de 1998 que la actuación de HARQ por
Modulación de Código Trellis (TCM) puede mejorarse disponiendo de
nuevo la constelación de símbolos para las retransmisiones. Allí,
la ganancia de actuación resulta de llevar al máximo las distancias
Euclídeas entre los símbolos dispuestos sobre las retransmisiones,
puesto que se ha realizado la redisposición sobre una base de
símbolos.
Considerando los esquemas de modulación de orden
alto (con símbolos de modulación que llevan más de dos bits), los
métodos de combinación que emplean combinación flexible tienen un
inconveniente principal. Las fiabilidades binarias dentro de los
símbolos combinados flexibles estarán en una relación constante
sobre todas las retransmisiones, es decir, los bits que han sido
menos fiables procedentes de las transmisiones recibidas previas
serán todavía menos fiables después de haber recibido las
transmisiones adicionales y, de forma análoga, los bits que han
sido más fiables procedentes de las transmisiones recibidas
previas, serán todavía más fiables después de haber recibido las
transmisiones adicionales.
Las fiabilidades binarias variadas se desarrollan
a partir de la limitación de la disposición de constelación de
señales bidimensionales, donde los esquemas de modulación que
llevan más de 2 bits por símbolo no pueden tener las mismas
fiabilidades medias para todos los bits bajo el supuesto de que
todos los símbolos son probablemente transmitidos iguales. El
término fiabilidades medias es entendido, en consecuencia, como la
fiabilidad binaria particular sobre todos los símbolos de una
constelación de señales.
Empleando una constelación de señales para un
esquema de modulación de 16 QAM, de acuerdo con la Figura 1, que
muestra una constelación de señal codificada Gray con un orden de
disposición binaria dado
i_{1}q_{1}i_{2}q_{2}, los bits
dispuestos sobre los símbolos se diferencian entre sí en la
fiabilidad media en la primera transmisión del paquete. Más
detalladamente, los bits i_{1} y q_{1} tienen una
fiabilidad media, puesto que estos bits son dispuestos a
semiespacios del diagrama de constelación de señales con las
consecuencias de que la fiabilidad es independiente del hecho de si
el bit transmite un uno o un cero.
Al contrario de esto, los bits i_{2} y
q_{2}, tienen una baja fiabilidad media, puesto que su
fiabilidad depende del hecho de si se transmite un uno o un
cero. Por ejemplo, para el bit i_{2}, los unos son
dispuestos en las columnas exteriores, mientras que los ceros son
dispuestos en las columnas interiores. De manera similar, para el
bit q_{2}, los unos son dispuestos en las hileras
exteriores, mientras que los ceros son dispuestos en las
hileras interiores.
Para la segunda y cada una de las retransmisiones
adicionales, las fiabilidades binarias permanecerán en una relación
constante unas con respecto a otras, lo que se define por la
constelación de señales empleada en la primera transmisión, es
decir, bits i_{1} y q_{1}, tendrán siempre una
fiabilidad media más alta que los bits i_{2} y
q_{2} después de algún número de retransmisiones.
El objeto subyacente de la presente invención es
proporcionar un método de retransmisión ARQ híbrido con una
actuación de corrección de error mejorada. Este objeto se resuelve
por un método como se indica en la reivindicación 1.
El método objeto de la invención está basado en
el reconocimiento de que con el fin de mejorar la actuación del
decodificador, sería bastante beneficioso tener fiabilidades medias
binarias iguales o casi iguales, después de cada transmisión
recibida de un paquete. Por tanto, la idea en la que se basa la
invención es confeccionar a medida las fiabilidades medias sobre las
retransmisiones de un modo que se promedien las probabilidades
binarias medias. Esto se consigue eligiendo una primera y al menos
una segunda constelación de señales predeterminada para las
transmisiones, de forma que son casi iguales las fiabilidades
binarias medias combinadas para los bites respectivos de todas las
transmisiones.
Por tanto, la redisposición de la constelación de
señales da lugar a una disposición binaria, donde las distancias
Euclídeas entre los símbolos de modulación pueden alterarse de
retransmisión a retransmisión debido al movimiento de los puntos de
constelación. Como resultado, las fiabilidades binarias medias
pueden ser manipuladas de una manera deseada y promediadas para
incrementar la actuación del decodificador FEC en el receptor.
Para un entendimiento más profundo de la presente
invención, se describirán las formas de realización preferidas a
continuación con referencia a los dibujos que se acompañan.
La figura 1 es una constelación de señales
ejemplar para ilustrar un esquema de modulación 16 QAM con símbolos
de bit codificados.
La figura 2 muestra cuatro ejemplos para las
constelaciones de señales para un esquema de modulación 16 QAM con
símbolos de bit codificados Gray.
La figura 3 muestra una constelación de señales
ejemplar para símbolos de bit codificados 64-QAM
Gray.
La figura 4 muestra seis constelaciones de
señales ejemplares para símbolos de bit codificados
64-QAM Gray.
La figura 5 es una forma de realización ejemplar
de un sistema de comunicación en el que se ilustra el método en
subyacente de la invención, y
La figura 6 explica los detalles de la unidad de
disposición mostrada en la figura 5.
Para un mejor entendimiento de las formas de
realización, a continuación, se describirá el concepto de una
relación de Probabilidad-Logarítmica (LLR)
como una métrica para las fiabilidades binarias. En primer lugar, se
mostrará un cálculo directo de las LLR binarias dentro de los
símbolos dispuestos para una sola transmisión. Después, se
extenderá el cálculo LLR al caso de transmisión
múltiple.
La LLR media del i bit
b^{i}_{n} bajo la restricción de que se ha transmitido el
símbolo s_{n} durante una transmisión sobre un canal con
el ruido gaussiano blanco aditivo (AWGN) y los símbolos
probablemente iguales producen
donde r_{n} = s_{n} designa el símbolo
medio recibido bajo la limitación de que el símbolo s_{n}
ha sido transmitido (ca-
so AWGN), d_{n,m}^{2} designa el cuadrado de la distancia Euclídea entre el símbolo recibido r_{n} y el símbolo s_{m}, y E_{S}/N_{0} designa la relación de señal respecto a ruido observada.
so AWGN), d_{n,m}^{2} designa el cuadrado de la distancia Euclídea entre el símbolo recibido r_{n} y el símbolo s_{m}, y E_{S}/N_{0} designa la relación de señal respecto a ruido observada.
Puede verse a partir de la Ecuación (1) que
LLR depende de la relación de señal respecto a ruido
E_{S}/N_{0} y de las distancias Euclídeas
d_{n,m} entre los puntos de constelación de señales.
Considerando las transmisiones múltiples, la
LLR media después de la transmisión k del i bit
b_{n}^{i} bajo la limitación de que los símbolos
s_{n}^{(i)} han sido transmitidos sobre los canales AWGN
independientes y los símbolos probablemente iguales producen
donde j designa la j transmisión
((j-1) retransmisión). Análogo al caso de
0transmisión individual, las LLR dependen de las relaciones de señal
respecto a ruido y de las distancias Euclídeas en cada tiempo de
transmisión.
Si no se realiza redisposición de constelación,
las distancias Euclídeas d_{n,m}^{(i)} =
d_{n,m}^{(1)} son constantes para todas las transmisiones
y, por tanto, las fiabilidades binarias (LLR) después de k
transmisiones se definirán por la relación de señal respecto a ruido
observada en cada tiempo de transmisión y los puntos de
constelación de señales desde la primera transmisión. Para esquemas
de modulación de nivel más alto (más de 2 bits por símbolo) esto da
lugar a variación de las LLR medias para los bits, que, a su
vez, conduce a diferentes fiabilidades binarias medias. Las
diferencias en las fiabilidades medias permanecen sobre todas las
retransmisiones y conducen a una degradación en la actuación del
decodificador.
A continuación, el caso de un sistema
16-QAM será considerado de manera ejemplar dando
lugar a 2 bits de alta fiabilidad y 2 bits de baja fiabilidad,
donde para los bits de baja fiabilidad, la fiabilidad depende de la
transmisión de un uno o un cero (ver Figura 1). Por
tanto, en general, existen tres niveles de fiabilidades.
Nivel 1 (2 bits Alta Fiabilidad):
disposición de bits para unos (ceros) separados en la
mitad del espacio real (negativo) para los bits-i y
la mitad del espacio imaginario para los bits-q.
Aquí, no existe diferencia si los unos son dispuestos en la
mitad del espacio positivo o en la mitad del espacio negativo.
Nivel 2 (2 bits Baja Fiabilidad):
Unos (ceros) son dispuestos en las columnas
interiores (exteriores) para los bits-i o en las
hileras interiores (exteriores) para los bits-q.
Puesto que existe diferencia para la LLR con dependiendo de
la disposición en las columnas e hileras interiores (exteriores),
el Nivel 2 es clasificado adicionalmente:
Nivel 2a: Disposición de i_{n}
en columnas interiores y q_{n} en columnas interiores,
respectivamente.
Nivel 2b: Disposición invertida del Nivel
2a: Disposición de i_{n} a las columnas exteriores y
q_{n} a las hileras exteriores, respectivamente.
Para asegurar un proceso de promedio óptimo sobre
las transmisiones para todos los bits, los niveles de fiabilidades
deben ser alterados cambiando las constelaciones de señales de
acuerdo con los algoritmos dados en la siguiente sección.
Se ha considerado que el orden de disposición de
bit está abierto antes de la transmisión inicial, pero debe
permanecer a través de las retransmisiones, por ejemplo,
disposición de bit para transmisión inicial:
i_{1}q_{1}i_{2}q_{2} \Rightarrow disposición de bit de
todas las retransmisiones: i_{1}q_{1}i_{2}q_{2}.
Para la ejecución del sistema real, existe un
número de posibles constelaciones de señales para alcanzar el
proceso de promedio sobre las retransmisiones. Algunos ejemplos
para las posibles constelaciones se muestran en la Figura 2. Las
fiabilidades binarias resultantes de acuerdo con la Figura 2 se dan
en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Además, la Tabla 2 proporciona algunos ejemplos
de cómo combinar las constelaciones para las transmisiones 1 a 4
(utilizando las 4 disposiciones diferentes).
Los dos algoritmos que se dan describen los
esquemas utilizando 2 ó 4 disposiciones, en general. El método que
utiliza 2 disposiciones da lugar a una menor complejidad del
sistema, no obstante, tiene cierta degradación de actuación con
respecto al método que utiliza las 4 disposiciones. La disposición
para los bits i y q puede realizarse independientemente y, por
tanto, a continuación se describe la disposición para los bits i
solamente. Los algoritmos para los bits q trabajan de forma
análoga.
1ª Etapa (1ª
Transmisión)
\Rightarrow 1ª Disposición
definida
2ª Etapa. (2ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para i_{2} \Rightarrow
Nivel 2 para i_{1} - libre elección si 2a o 2b.
\Rightarrow 2ª Disposición
definida
3ª
Etapa.
Opciones:
- (a)
- Ir a Etapa 1 y continuar alternando entre 1ª y 2ª Disposición
- (b)
- Utilizar 2ª Disposición y continuar utilizando 2 veces 1ª Disposición y 2 veces 2ª Disposición y así sucesivamente...
1ª Etapa (1ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para i_{1} \Rightarrow
Nivel 2 para i_{2} - elección libre si 2a o 2b
\Rightarrow 1ª Disposición
definida
2ª Etapa (2ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para i_{2} \Rightarrow
Nivel 2 para i_{1} - elección libre si 2a o 2b
\Rightarrow 2ª Disposición
definida
3ª Etapa (3ª
Transmisión)
Opciones:
- (a)
- Seleccionar Nivel 1 para i_{1} \Rightarrow Nivel 2 para i_{2} con las siguientes opciones
- (a1) si se utilizó 2a en 1ª Transmisión, entonces utilizar 2b
- (a2) si se utilizó 2b en 1ª Transmisión, entonces utilizar 2a
- (b)
- Seleccionar Nivel 1 para i_{2} \Rightarrow Nivel 2 para i_{1} con las siguientes opciones
- (b1) si se utilizó 2a en 2ª Transmisión, entonces utilizar 2b
- (b2) si se utilizó 2b en 2ª Transmisión, entonces utilizar 2a
\Rightarrow 3ª Disposición
definida
4ª Etapa (4ª
Transmisión)
si opción (a) en 3ª
Etapa
Seleccionar el Nivel 1 para i_{2} \Rightarrow
Nivel 2 para i_{1} con las siguientes opciones
- (a2) si se utilizó 2b en la 2ª Transmisión, entonces utilizar 2a
si opción (b) en 3ª
Etapa.
Seleccionar el Nivel 2 para i_{1} \Rightarrow
Nivel 2 para i_{2} con las siguientes opciones
- (a1) si se utilizó 2a en la 1ª Transmisión, entonces utilizar 2b
- (a2) si se utilizó 2b en la 1ª Transmisión, entonces utilizar 2a
\Rightarrow 4ª Disposición
Definida
5ª Etapa. (Transmisión 5., 9., 13.,
...)
Seleccionar entre una de las 4 disposiciones
definidas.
6ª Etapa. (Transmisión 6., 10., 14.,
...)
Seleccionar entre una de las 4 disposiciones
definidas excepto
- (a)
- la disposición utilizada en la 5ª Etapa. (transmisión previa)
- (b)
- la disposición que ofrece fiabilidad Nivel 1 al mismo bit que en la transmisión previa
7ª Etapa (Transmisión 7., 11., 15.,
...)
Seleccionar entre una de las 2 disposiciones
restantes no utilizadas en las 2 últimas transmisiones.
8ª Etapa (Transmisión 8., 12., 16.,
...)
Seleccionar la disposición no utilizada en las 3
últimas transmisiones.
9ª
Etapa.
Ir a 5ª
Etapa.
En el caso de un sistema 64-QAM,
existirán 2 bits de alta fiabilidad, 2 bits de fiabilidad media, y
2 bits de baja fiabilidad, donde para los bits de baja y media
fiabilidad, la fiabilidad depende de la transmisión de un uno
o un cero (ver figura 3). Por tanto, en total, existen 5
niveles de fiabilidades.
Nivel 1 (2 bits, Alta Fiabilidad): La
disposición binaria para unos (ceros) separados en la mitad
del espacio real positivo (negativo) para los
i-bits y la mitad del espacio imaginario para los
bits-q. Aquí, no existe diferencia si los
unos están dispuestos en la mitad del espacio positivo o
negativo.
Nivel 2 (2 bits, Fiabilidad Media): Los
unos (ceros) son dispuestos en columnas 4 interiores
y 2x2 exteriores para los bits-i y en 4 hileras
interiores y 2x2 exteriores para los bits-q. Puesto
que existe una diferencia para la LLR, dependiendo de la
columna/hilera interior o exterior, se clasifica adicionalmente el
Nivel 2.
Nivel 2a: Disposición de i_{n} en
4 columnas interiores y q_{n} en 4 hileras interiores,
respectivamente.
Nivel 2b: Disposición invertida de 2a:
i_{n} en columnas exteriores y q_{n} en hileras
exteriores, respectivamente.
Nivel 3 (2 bits, Baja Fiabilidad): Los
unos (ceros) están dispuestos en las columnas
1-4-5-8/2-3-6-7
para los bits-i o a las hileras
1-4-5-8/2-3-6-7
para los bits-q. Puesto que existe una diferencia
para la LLR dependiendo de la disposición en columnas/hileras
1-4-5-8 ó
2-3-6-7, el Nivel 3
es clasificado adicionalmente:
Nivel 3a: Disposición de i_{n} en
columnas 2-3-6-7 y
q_{n} a hileras
2-3-6-7,
respectivamente.
Nivel 3b: Disposición invertida de 2a:
i_{n} en columnas
1-4-5-8 y
q_{n} en hileras
1-4-5-8,
respectivamente.
Para asegurar un proceso de promedio óptimo sobre
las transmisiones para todos los bits, los niveles de fiabilidades
deben ser alterados cambiando las constelaciones de las señales de
acuerdo con los algoritmos dados en la siguiente sección.
Se ha considerado que el orden de disposición de
bit está abierto antes de la transmisión inicial, pero debe
permanecer a través de las retransmisiones, por ejemplo,
disposición de bit para la transmisión inicial:
i_{1}q_{1}i_{2}q_{2}i_{3}q_{3} \Rightarrow disposición
de bit de todas las retransmisiones:
i_{1}q_{1}i_{2}q_{2}i_{3}q_{3}.
De forma análoga al 16-QAM para
la ejecución del sistema real existe un número de posibles
constelaciones de señales para alcanzar el proceso de promedio
sobre las retransmisiones. Se muestran en la Figura 4 algunos
ejemplos para las posibles constelaciones. Las fiabilidades binarias
resultantes de acuerdo con la Figura 4 se dan en la Tabla 3.
\newpage
Además, la Tabla 4 proporciona algunos ejemplos
de cómo combinar las constelaciones para las transmisiones 1 a 6
(utilizando las 6 disposiciones diferentes).
Los dos algoritmos que se dan describen los
esquemas utilizando 3 ó 6 disposiciones, en general. El método que
utiliza 3 disposiciones da lugar a una menor complejidad del
sistema, no obstante, tiene cierta degradación de actuación con
respecto al método que utiliza las 6 disposiciones. La disposición
para los bits i y q puede realizarse independientemente y, por
tanto, a continuación se describe la disposición para los bits i
solamente. Los algoritmos para los bits q trabajan de forma
análoga.
1ª Etapa (1ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para i_{1}
Seleccionar Nivel 2 para i_{2} (elección libre
si 2a o 2b)\Rightarrow Nivel 3 para i_{3} - elección
libre si 3a o 3b.
\Rightarrow 1ª Disposición
definida
2ª Etapa. (2ª
Transmisión)
Opciones:
(a) Seleccionar Nivel 1 para i_{2}
Seleccionar Nivel 2 para i_{3} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 si 3a o 3b
(b) Seleccionar Nivel 1 para i_{3}
Seleccionar Nivel 2 para i_{1} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{2} - elección libre si
3a o 3b
\Rightarrow 2ª Disposición
definida
3ª Etapa. (3ª
Transmisión)
si (a), en 2ª Etapa
Seleccionar Nivel 1 para i_{3}
Seleccionar Nivel 2 para i_{1} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{2} - elección libre si
3a o 3b.
si (b) en 2ª Etapa
Seleccionar Nivel 1 para i_{2}
Seleccionar Nivel 2 para i_{3}(elección
libre si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{1} - elección
libre si 3a o 3b.
\Rightarrow 3ª Disposición
definida
4ª Etapa. (Transmisión 4., 7.,
10.,...)
Seleccionar entre una de las 3 disposiciones
definidas.
5ª Etapa. (Transmisión 5., 8.,
11.,...)
Seleccionar entre una de las 3 disposiciones
definidas, excepto la disposición utilizada en la transmisión
previa.
6ª Etapa. (Transmisión 6., 9.,
12.,...)
Seleccionar entre una de las 3 disposiciones
definidas, excepto la disposición utilizada en las últimas 2
transmisiones.
7ª
Etapa.
Ir a 4ª
Etapa.
1ª Etapa (1ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para i_{1}
Seleccionar Nivel 2 para i_{2} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{3} - elección libre si
3a o 3b
\Rightarrow 1ª Disposición
definida
2ª Etapa. (2ª
Transmisión)
Opciones:
- (a) Seleccionar Nivel 1 para i_{2}
- Seleccionar Nivel 2 para i_{3} (elección libre si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{1}- elección libre si 3a o 3b
- (b) Seleccionar Nivel 1 para i_{3}
- Seleccionar Nivel 2 para i_{1} (elección libre si 2a o 2b)\Rightarrow Nivel 3 para i_{2} - elección libre si 3a o 3b
\Rightarrow 2ª Disposición
definida
3ª Etapa. (3ª
Transmisión)
si (a) en 2ª
Etapa.
Seleccionar Nivel 1 para i_{3}
Seleccionar Nivel 2 para i_{1} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{2} - elección libre si
3a o 3b
si (b) en 2ª
Etapa.
Seleccionar Nivel 1 para i_{2}
Seleccionar Nivel 2 para i_{3} (elección libre
si 2a o 2b) \Rightarrow Nivel 3 para i_{1} - elección nivel si
3a o 3b
\Rightarrow 3ª Disposición
definida
4ª Etapa. (4ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para un bit entre i_{1},
i_{2} ó i_{3}
Seleccionar Nivel 2 para un bit entre los dos
bits restantes con las siguientes limitaciones
(a1) si en una de las transmisiones previas, 2a
se utilizó para este bit, entonces utilizar 2b
(a2) si en una de las transmisiones previas, 2b
se utilizó para este bit, entonces utilizar 2a
\Rightarrow Nivel 3 para los bits restantes con
las siguientes
limitaciones
(b1) si en una de las transmisiones previas, 3a
se utilizó para este bit, entonces utilizar 3b
(b2) si en una de las transmisiones previas, 2b
se utilizó para este bit, entonces utilizar 3a
\Rightarrow 4ª Disposición
definida
5ª Etapa. (5ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 entre uno de los dos bits que
no tienen Nivel 1 en la 4ª Etapa
Seleccionar Nivel 2 entre uno de los dos bits que
no tienen Nivel 2 en 4ª Etapa con las siguientes limitaciones
(a1) si en una de las transmisiones previas 2a
fue utilizado para este bit, entonces utilizar 2b
(a2) si en una de las transmisiones previas 2b
fue utilizado para este bit, entonces utilizar 2a
\Rightarrow Nivel 3 para bit restante con las
siguientes
limitaciones
(b1) si en una de las transmisiones previas 3a se
utilizó para este bit, entonces utilizar 3b
(b2) si en una de las transmisiones previas 3b se
utilizó para este bit, entonces utilizar 3a
\Rightarrow 5ª Disposición
definida
6ª Etapa. (6ª
Transmisión)
Seleccionar Nivel 1 para bit que no tiene Nivel 1
en 4ª Etapa y en 5ª Etapa
Seleccionar nivel 2 para bit que no tiene Nivel 2
en 4ª Etapa y 5ª Etapa con las siguientes limitaciones
(a1) si en una de las transmisiones previas 2a se
utilizó para este bit, entonces utilizar 2b
(a2) si en una de las transmisiones previas 2b se
utilizó para este bit, entonces utilizar 2a
\Rightarrow Nivel 3 para bit restante con las
siguientes
limitaciones
(b1) si en una de las transmisiones previas 3a se
utilizó para este bit, entonces utilizar 3b
(b2) si en una de las transmisiones previas 3b se
utilizó para este bit, entonces utilizar 3a
\Rightarrow 6ª Disposición
definida
7ª Etapa. (Transmisión 7., 13.,
19.,...)
Seleccionar entre una de las 6 disposiciones
definidas
8ª Etapa. (Transmisión 8., 14.,
20.,...)
Seleccionar entre una de las 6 disposiciones
definidas, excepto
(a) la disposición utilizada en 7ª Etapa.
(transmisión previa)
(b) la disposición que ofrece fiabilidad Nivel 1
al mismo bit como en la transmisión previa.
9ª Etapa. (Transmisión 9., 15.,
21.,...)
Seleccionar entre una de las 6 disposiciones
definidas, dando la fiabilidad del Nivel 1 al bit que no tiene el
Nivel 1 en las 2 últimas transmisiones.
10ª Etapa. (Transmisión 10., 16.,
22.,...)
Seleccionar entre una de las 3 disposiciones
restantes no utilizadas en las 3 transmisiones.
Etapa 11. (Transmisión 11., 17.,
23.,...)
Seleccionar entre una de las 2 disposiciones
restantes no utilizadas en las últimas 4 transmisiones.
Etapa 12. (Transmisión 12., 18.,
24.,...)
Seleccionar una disposición restante no utilizada
en las 5 transmisiones.
Etapa
13
Ir a la 7ª
Etapa.
La figura 5 muestra una forma de realización de
un sistema de comunicación al que puede aplicarse la presente
invención. Más específicamente, el sistema de comunicación
comprende un transmisor 10 y un receptor 20 que se comunican a
través de un canal 30 que puede estar o bien unido con cable o
inalámbrico, es decir, una interfaz de aire. A partir de una fuente
de datos 11, los paquetes de datos son suministrados a un
codificador FEC 12, donde los bits de redundancia son añadidos a los
errores correctos. Los n bits de entrada emitidos desde el
decodificador FEC son suministrados posteriormente a una unidad de
disposición 13 que actúa como un modulador para emitir los símbolos
formados de acuerdo con el esquema de modulación aplicado
memorizado como un patrón de constelación en una tabla 15. Después
de la transmisión sobre el canal 30, el receptor 20 controla los
paquetes de datos recibidos, por ejemplo, por medio de un control
de redundancia cíclico (CRC) para la corrección.
Si los paquetes de datos recibidos son erróneos,
los mismos son almacenados en una memoria temporal 22 para la
posterior combinación flexible con los paquetes de datos
retransmitidos.
Se lanza una retransmisión por una solicitud de
repetición automática presentada por un detector de error (no
mostrado) con el resultado de que se transmite un paquete de datos
idéntico, a partir del transmisor 10. En la unidad de combinación
21, los paquetes de datos erróneos recibidos previamente son
combinados de forma flexible con los paquetes de datos
retransmitidos. La unidad de combinación 21 actúa también como un
demodulador y el mismo patrón de constelación de señales memorizado
en la tabla 15 se utiliza para demodular el símbolo que se utilizó
durante la modulación de este símbolo.
Como se ilustra en la figura 6, la tabla 15
memoriza una pluralidad de patrones de constelación de señales que
son seleccionadas para las (re)transmisiones individuales de
acuerdo con un esquema predeterminado. El esquema, es decir, la
secuencia de los patrones de constelación utilizados para la
modulación/demodulación es o bien pre-memorizada en
el transmisor y el receptor o es señalizada por el transmisor al
receptor antes del uso.
Como se menciona anteriormente, el método
subyacente de la invención dispone de nuevo los patrones de
constelación de señales para las (re)-transmisiones
individuales de acuerdo con un esquema predeterminado, tal que se
promedian las fiabilidades binarias medias. Por tanto, la actuación
del decodificador FEC 23 es mejorado de forma significativa, dando
lugar a un porcentaje bajo de error binario (VER) emitido desde el
decodificador.
Claims (8)
1. Un método de retransmisión ARQ híbrido en un
sistema de comunicación, donde los paquetes de datos que son
codificados con una técnica de corrección de error directa,
referida de aquí en adelante como FEC, antes de la transmisión, son
retransmitidos basados en una solicitud de repetición automática y
posteriormente combinados de forma flexible con los paquetes de
datos erróneos recibidos previamente o bien sobre una base de
símbolo a símbolo o de bit a bit, siendo modulados los símbolos de
dichos paquetes de datos erróneos empleando una primera
constelación de señales y siendo modulados los símbolos de dichos
paquetes de datos retransmitidos empleando al menos una constelación
de señales predeterminada, teniendo cada bit de símbolo una
fiabilidad binaria media definida por las fiabilidades binarias
individuales sobre todos los símbolos de la constelación de la
señal predeterminada,
caracterizado porque
la primera y al menos la segunda constelación de
señales predeterminada para los paquetes de datos son elegidas de
manera que son promediadas las fiabilidades binarias medias para
los bits respectivos de todas las transmisiones.
2. El método de retransmisión de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, donde son diferentes las distancias Euclídeas
respectivas entre al menos dos símbolos modulados de la primera y
segunda constelaciones de señales respectivamente.
3. El método de retransmisión de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, donde el esquema de modulación empleado es
una Modulación de Amplitud en Cuadratura, de aquí en adelante
referido como QAM, donde se disponen más de dos bits sobre un
símbolo.
4. El método de retransmisión de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1-3, donde los bits de
símbolo de los paquetes de datos son codificados Gray.
5. El método de retransmisión de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1-4, donde el esquema de
modulación empleado es 16 QAM y que durante la modulación uno de
dos niveles de fiabilidades medias binarias son asignados entre sí a
cada uno de los cuatro bits de símbolo.
6. El método de retransmisión de acuerdo con la
reivindicación 5, donde durante la modulación que emplea la primera
constelación de señales, a dos bits de un símbolo es asignada una
alta fiabilidad binaria media y a los dos bits restantes del
símbolo es asignada una baja fiabilidad binaria media y que durante
la modulación que emplean la segunda constelación de señales, las
fiabilidades binarias medias invertidas son asignadas a los bits de
símbolo respectivos.
7. El método de retransmisión de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1-4, donde el esquema de
modulación empleado es 64 QAM y que durante la modulación uno de
los tres niveles de fiabilidades binarias media son asignados a cada
uno de los seis bits de símbolo.
8. El método de retransmisión de acuerdo con la
reivindicación 7, donde la modulación que emplea la primera
constelación de señales, a dos bits de un símbolo es asignada una
alta fiabilidad binaria media, a dos bits adicionales es asignada
una fiabilidad binaria media intermedia y a los dos bits restantes
del símbolo es asignada una baja fiabilidad binaria media y que
durante la modulación que emplea la segunda constelación de señales
y una tercera constelación, las fiabilidades binarias medias
invertidas son asignadas a los bits de símbolo respectivos, de
manera que la suma de las fiabilidades binarias medias para los
bits correspondientes sobre todas las transmisiones y
retransmisiones es casi igual.
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| EP01923594A EP1293059B1 (en) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Hybrid arq method with signal constellation rearrangement |
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