ES2410590T3 - Método y disposición para la codificación y la planificación en sistemas de comunicación de datos en paquetes - Google Patents

Abstract

Un método en un nodo emisor en un sistema de comunicación de codificar y planificar conjuntamente múltiples paquetes de datos, donde el nodo emisor (405) está adaptado para la comunicación con al menos dos nodos receptores (410-420), y el nodo emisor transmite información en forma de paquetes de datos individuales con al menos dos nodos receptores (410-420), y el nodo emisor transmite información en forma de paquetes de datos individuales designados para nodos receptores individuales, estando el método caracterizado por las etapas de: - (805) recibir información de retorno desde al menos uno de los nodos receptores (410-420), comprendiendo la citada información de retorno información acerca de la información a priori de al menos un nodo receptor, comprendiendo la información acerca de la información a priori información acerca del nodo receptor (410) recibida accidentalmente prevista para otro nodo receptor; - (825-840) formar y transmitir un paquete de datos compuesto de múltiples paquetes de datos designados para los al menos dos nodos receptores (410-420), estando el citado formar basado al menos parcialmente en la información de retorno acerca de la información a priori del al menos un nodo receptor.

Description

Método y disposición para la codificación y la planificación en sistemas de comunicación de datos en paquetes

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema de comunicación con al menos un nodo emisor en comunicación con una pluralidad de nodos receptores, en el que los medios tienen características no fiables y potencialmente fluctuantes. En particular, el método y disposición de acuerdo con la presente invención se refiere al uso de la planificación en sistemas que utilizan solicitud de repetición automática (ARQ – Automatic Repeat Request, en inglés).

Antecedentes de la Invención

Los sistemas de comunicación inalámbricos están sufriendo actualmente un cambio de tecnología, de la tecnología de circuitos conmutados en sistemas de segunda generación como el GSM a sistemas de datos en paquetes conmutados en los sistemas de comunicación de tercera generación y futuros. El cambio de tecnología está provocado por las crecientes demandas de servicios distintos de la comunicación de voz, tales como servicios de multimedios y de navegación por la Red combinados con requisitos de uso eficiente de los escasos recursos de radio y mayor flexibilidad. La tecnología de comunicación basada en datos en paquetes muestra amplias mejoras posibles en comparación con la tecnología de circuitos conmutados en lo que respecta a la flexibilidad, al rendimiento posible (tasa de bits) y a la posibilidad de adaptación al cambio del entorno de radio. Una funcionalidad clave en cualquier sistema basado en datos en paquetes es la planificación de los paquetes de datos, o Unidades de Datos de Protocolo (PDU – Protocol Data Units, en inglés). El mecanismo de planificación, o planificador, de una entidad emisora puede por ejemplo mantener una pluralidad de memorias temporales de datos, al menos una memoria temporal para cada una de las otras entidades con las cuales se comunica la entidad emisora. En la práctica, las múltiples memorias temporales (lógicas) pueden implementarse como una memoria temporal (física) junto con punteros o alternativamente buscando la memoria temporal física. Los paquetes de datos que están siendo proporcionados a la entidad emisora, por ejemplo, desde una red de núcleo, son almacenados en una memoria temporal respectiva y la función de planificación asegura que las otras entidades están provistas de sus respectivos paquetes de datos de una manera que por ejemplo tiene en cuenta la capacidad del portador, los requisitos de ancho de banda de diferentes aplicaciones, las demandas de QoS, etc. Puede observarse que en la planificación particular, las retransmisiones a través de la ARQ (que se describirán con más detalle en lo que sigue) están generalmente sólo débil e indirectamente conectadas a la funcionalidad de planificación. Por ejemplo, un planificador puede considerar el tiempo de vida restante para un paquete (si tal cosa está definida) como dato. Cuando una PDU es retransmitida una o más veces, el tiempo pasa, y el valor del tiempo de vida que resta para la PDU disminuye, afectando implícitamente por ello a su prioridad en el proceso de planificación.

En el desarrollo de los servicios basados en datos en paquetes para sistemas inalámbricos celulares, se ha prestado una atención considerable a proporcionar una funcionalidad de planificación flexible, si bien, optimizada. El nuevo canal de transporte, Canal Compartido de Enlace Descendente de Alta Velocidad (HS-DSCH – High Speed Downlink Shared CHannel, en inglés) en versión cinco de la especificación de UMTS (véase httm://www.umtsworld.com) introduce nuevas funcionalidades de interfaz de radio tales como la planificación rápida dependiente del canal, adaptación de enlace rápido y un protocolo de solicitud de repetición automática rápida (ARQ

– Automatic Repeat reQuest, en inglés). El planificador en la segunda entidad, denominado en esta memoria a menudo como Nodo B, organiza la secuencia en la cual los datos de usuario (paquetes de datos) almacenados temporalmente en el Nodo B son transmitidos a las otras entidades diferentes, por ejemplo, Equipos de Usuario UEs (User Equipment, en inglés). Los datos de usuario planificados para su transmisión a un UE individual se toman de la correspondiente memoria temporal del UE en el Nodo B y son insertados en bloques de para ser transmitido, el intervalo de tiempo (o código) para utilizar para la transmisión y el UE para el cual está previsto el bloque de transporte. Un bloque de transporte tendrá diferentes longitudes dependiendo de la cantidad de datos, pero son transmitidos en un intervalo de tiempo de duración fija, típicamente 2 ms. Los bloques de transporte son típicamente individuales para cada UE previsto; no obstante, pueden ser transmitidos a la vez si se utiliza multiplexación de código.

Las redes de Multisalto y Ad-Hoc representan un planteamiento diferente para proporcionar sistemas de comunicación y han despertado recientemente un considerable interés. En este tipo de redes, una pluralidad, y preferiblemente todos, los nodos de telefonía móvil, por ejemplo, un teléfono celular / terminal móvil, un PDA o un ordenador portátil, son capaces de operar como encaminador (anfitrión móvil) para otros nodos de telefonía móvil. La necesidad de una infraestructura fija es así eliminada, aunque el acceso a una red fija, tal como la Internet, es un buen complemento para una operación ad hoc completa. De acuerdo con esto, los paquetes de datos que están siendo enviados desde un móvil de fuente a un nodo de telefonía móvil de destino son típicamente encaminados a través de varios nodos de telefonía móvil intermedios (mediante multisalto) antes de alcanzar el nodo de telefonía móvil de destino. Una red Ad Hoc es de manera típica completamente auto-organizativa porque las rutas de encaminamiento (secuencia de salto) no están predeterminadas de ninguna manera, aunque puede utilizarse elaboradas rutinas de optimización para encontrar las mejores rutas. Se considera que las redes Ad Hoc futuras e investigadas usan multisalto. Las redes de multisalto por otro lado pueden tener algunos esquemas de multisalto preferidos predeterminados, es decir, una red de multisalto no es necesariamente una red ad hoc. No obstante, en lo que sigue se utiliza el término red de Multisalto, y debe ser interpretada, como cualquier red de que utiliza el multisalto en la comunicación, es decir, que incluye redes ad hoc. Una descripción exhaustiva de las redes de

multisalto se proporciona en “Wireless ad hoc networking – The art of networking without a network”, por M. Frodigh

et al, Ericsson Review, pp 248-263 (4) 2000.

Los nodos de la red típicamente guardan una tabla de encaminamiento preferiblemente actualizada recientemente, que especifica los nodos de telefonía móvil a los que el presente nodo puede enviar un paquete de datos. En una red de multisalto, utilizando encaminamiento de paquetes de datos o similar, se lleva a cabo el siguiente procedimiento para cada paquete que se está encaminando: Cuando un nodo recibe un paquete, comprueba su tabla de encaminamiento para el siguiente nodo de salto que dirige el paquete de datos hacia su destino. Si el nodo receptor no tiene ningún nodo de salto siguiente, y no es el destino, entonces el estado de la tabla de encaminamiento es inconsistente en la red de multisalto. Para actualizar el estado, el nodo receptor puede, por ejemplo, iniciar una búsqueda de ruta hasta el destino, esperar hasta que el estado sea actualizado automáticamente (puede ser llevado a cabo de manera regular), o simplemente responder a la estación previa que no tiene una ruta correctamente operativa, y que la citada estación previa puede intentar otra ruta. El último caso, no obstante, no resuelve realmente todo el problema, sino que lo alivia ligeramente. El proceso continúa hasta que el paquete de datos eventualmente alcanza el nodo de destino. Alternativamente, no se guarda ninguna lista de encaminamiento en los nodos de telefonía móvil y las rutas de encaminamiento son establecidas por sesión. El planificador de una entidad emisora en una red de multisalto organizan la transmisión de paquetes de datos, y haciendo esto considera al menos, qué paquetes residen en la cola, la información contenida en las listas de encaminamiento, cuándo transmitir y preferiblemente también por lo que respecta a otros factores de transmisión tales como la capacidad del portador en el entorno de radio actual.

Los procedimientos de encaminamiento y actualización de las listas de encaminamiento pueden ser llevados a cabo de una gran variedad de maneras, y se reportan muchas en el sector. Recientemente se han propuesto nuevos esquemas de transmisión de multisalto, que aprovechan las características inherentes al canal de radio. Puede considerarse que los esquemas de Transmisión de Diversidad de Selección (SDF – Selection Diversity Forwarding, en inglés) y Transmisión de Diversidad de Multiusuario (MDF – Multiuser Diversity Forwarding, en inglés) tal como se describen en “Multiuser Diversity Forwarding in Multihop Packet Radio Networks”, por P. Larsson y N. Johansson,

Procesos del WCNC del IEEE 2005, Nueva Orleans, Marzo de 2005, proporcionan una planificación oportunista porque las variaciones del canal de radio son investigadas para elegir de manera instantánea la mejor ruta y/o adaptar la velocidad de transmisión.

La Solicitud de Repetición Automática (ARQ – Automatic Repeat Request, en inglés) es, como se ha mencionado anteriormente, propuesta para ser utilizada para la comunicación sobre la interfaz aérea en sistemas de comunicación inalámbricos celulares. La ARQ podría ser también utilizada en sistemas de multisalto. Los datos son, antes de la transmisión, típicamente divididos en paquetes más pequeños, unidades de datos de protocolo (PDU – Protocol Data Units, en inglés). Se permite una transferencia fiable mediante la codificación de paquetes con un código de detección de error, de manera que el receptor pueda detectar paquetes erróneos o perdidos y por ello solicitar una retransmisión. La integridad de la secuencia de datos se consigue normalmente mediante la numeración secuencial de los paquetes y aplicando ciertas reglas de transmisión.

En la forma más simple de ARQ, denominada comúnmente ARQ de Detenerse y Esperar, el emisor de datos almacena cada paquete de datos enviado y espera un reconocimiento por parte del receptor de un paquete de datos recibido correctamente, por medio de un mensaje de reconocimiento ACK (ACK – ACKnowledgement, en inglés). Cuando se recibe el ACK, el emisor descarta el paquete almacenado y envía el siguiente paquete. El proceso es típicamente suplementado con temporizadores y con el uso de mensajes de reconocimiento negativos NACK (NACK

– Negative ACKnowledgement, en inglés). La entidad de envío utiliza un temporizador, que es iniciado durante la transmisión de un paquete de datos, y si no se ha recibido ningún ACK (o NACK) antes de que el temporizador expire, el paquete de datos es retransmitido. Si el receptor detecta errores en el paquete, puede enviar un NACK al emisor. Cuando recibe el NACK, el emisor retransmite el paquete de datos sin esperar a que el temporizador expire. Si el mensaje de ACK o NACK se pierde, el temporizador eventualmente modulará y el emisor retransmitirá el paquete de datos.

La ARQ ha sido tratada en el sector en varios aspectos diferentes. Desde el simple Parar y Esperar, se han desarrollado esquemas más elaborados de la ARQ convencional, por ejemplo, Volver a N y Rechazo Selectivo (o Repetición Selectiva), que proporciona un mejor resultado. Enseñado en el documento WO 02/09342 por Dahlman et al. aparece un esquema que añade flexibilidad al esquema de ARQ tradicional introduciendo parámetros de ARQ que son establecidos y/o negociados para proporcionar un compromiso deseado con respecto a los recursos de comunicaciónes.

En otra línea de desarrollo de la ARQ, la redundancia en la codificación se aprovecha de varias maneras para mejorar el rendimiento de la comunicación (generalmente medido como resultado). Estos esquemas se denominan esquemas de ARQ Híbridos. Una combinación de codificación y de ARQ, los esquemas de ARQ híbridos, pueden proporcionar una cierta adaptación a los cambios en el entorno de radio, por ejemplo, al desvanecimiento. En la ARQ 1 Híbrida, la Corrección de Error de Transmisión (FEC – Forward Error Correction, en inglés) se combina con la ARQ. En ARQ 2 Híbrida, una PDU es enviada más o menos (FEC) codificada, pero acompañada con una Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC – Cyclic Redundancy Check, en inglés) para comprobar la presencia de errores de bit tras la descodificación y si la retransmisión es solicitada, se envían los bits de paridad (también conocidos como bits de redundancia) generados por un codificador de FEC, bits sistemáticos o una combinación de los dos. Cuando los bits de paridad son utilizados junto con bits recibidos previamente, que representan el mismo paquete de datos, esto a menudo se llama redundancia incremental basada en ARQ 2 Híbrida. Esta secuencia de bits de paridad puede en algunos esquemas de ARQ 2 Híbrida ser descodificable, y/o mejorar la descodificación de la PDU descodificada incorrectamente recibida previamente. Cuando los bits sistemáticos se utilizan junto con bits recibidos previamente, que representan el mismo paquete de datos, esto a menudo se llama combinación basada en ARQ 2 Híbrida. Una versión de la ARQ 2 Híbrida se utiliza en UMTS.

El documento WO0249292 trata algunos problemas de utilizar la ARQ Híbrida en los sistemas de UMTS, particularmente junto con la planificación y el almacenamiento temporal. La planificación se simplifica y el tamaño de la memoria temporal se reduce introduciendo un mecanismo de control de flujo entre el Controlador de Red de Radio (RNC – Radio Network Controller, en inglés) y el Nodo B.

Se han propuesto esquemas, por ejemplo en el documento WO 02052771, para optimizar el ancho de banda requerido y para resolver las demandas que entran en conflicto desde los UEs mediante una mejor planificación en las estaciones de base. También las condiciones del canal se contemplan en la planificación.

En el artículo por M. Aghadavoodi Jolfaei et al: “Effective block recovery schemes for ARQ retransmission strategies”, simposio internacional del IEEE sobre comunicación en interior y de móviles y encuentro regional del ICCC sobre redes de ordenadores inalámbricas, vol. 3, p. 781-785, , un método que se dirige a minimizar el número de bloques retransmitidos con el fin de aumentar el rendimiento, por ejemplo en las redes de punto a multipunto que utilizan ARQ. Un emisor no retransmite un bloque reconocido negativamente de manera inmediata a la recepción de un NACK. Por el contrario, varios bloques reconocidos negativamente son combinados mediante XOR para reducir el número de retransmisiones. Una dificultad con esta técnica es, no obstante, que el receptor que espera un bloque particular debe tener conocimiento acerca de todos los demás bloques combinados para reconstruir el bloque de interés.

Los esquemas de codificación y de planificación de la técnica anterior representan mejoras significativas con respecto al resultado y la flexibilidad globales. No obstante, las crecientes demandas de un mayor rendimiento, cobertura y flexibilidad no se pueden satisfacer sólo con las enseñanzas de la técnica anterior.

Compendio de la Invención

En los sistemas de comunicación conocidos, en particular los sistemas inalámbricos, donde los medios no son fiables, se envía información que no es recibida por el nodo receptor designado, sino que es recibida por otro nodo del sistema. Los métodos y disposiciones de la técnica anterior fallan en reconocer y utilizar el hecho de que la información enviada que ha sido recibida por otros nodos distintos de los designados puede ser utilizada para mejorar la codificación y la planificación en un nodo emisor, por lo que respecta, por ejemplo, al rendimiento global.

Obviamente, se necesita un método de planificación y de codificación mejorado y una disposición que aproveche el hecho de que la información que está siendo recibida por otros nodos del sistema distintos del inicialmente designado nodo receptor, que sea adecuado en los sistemas de comunicación que utilizan Solicitud de Repetición Automática (ARQ – Automatic Repeat reQuest, en inglés) o planificación y transmisión de multisalto, donde los medios no son fiables.

El objeto de la presente invención es proporcionar un método y una disposición que venza los inconvenientes de las técnicas de la técnica anterior. Esto se logra mediante el método del nodo emisor tal como se describe en la reivindicación 1, el método de descodificación en un nodo receptor tal como se define en la reivindicación 10, el nodo emisor tal como se define en la reivindicación 15, el nodo receptor tal como se define en la reivindicación 19 y el sistema tal como se define en la reivindicación 20.

El problema se resuelve porque la presente invención proporciona un método y una disposición que facilitan el uso de información recibida accidentalmente y descartada previamente para mejorar la codificación y la planificación en un nodo emisor. De acuerdo con el método el nodo receptor almacena selectivamente la información recibida como una información a priori y devuelve información acerca de su respectiva información a priori almacenada previamente a un nodo emisor. El nodo emisor forma paquetes de datos compuestos codificando y planificando conjuntamente múltiples paquetes de datos para múltiples usuarios, basándose al menos parcialmente en la información de retorno acerca de la información a priori con respecto a los nodos receptores. El nodo emisor transmite el paquete de datos compuesto a una pluralidad de nodos receptores. Cuando recibe un paquete de datos compuesto el nodo receptor utiliza su información a priori almacenada en el proceso de extraer datos para sí mismo de los paquetes de datos compuestos. Además, y en combinación con la devolución de información a priori, el nodo emisor puede utilizar información convencional de retorno informando acerca de los paquetes de datos recibidos.

La invención es aplicable en múltiples ARQ de Unidifusión (por ejemplo, en sistemas celulares y de multisalto) así como en sistemas de multisalto en los que la información que se recibe accidentalmente puede también proceder de otros emisores distintos del nodo emisor.

Gracias a la invención es necesario enviar menos paquetes de datos desde el nodo emisor hasta la pluralidad de nodos receptores para lograr una correcta recepción de los paquetes de datos transmitidos.

De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un método que comprende las etapas de:

-

recibir y almacenar por parte de al menos un nodo receptor al menos un paquete de datos designado para otro nodo receptor, formando los paquetes de datos almacenados al menos una parte de la información a priori del nodo receptor que recibió el paquete de datos;

-

devolver información por parte de al menos uno de los nodos receptores de su información a priori a un primer nodo emisor y/o a un segundo nodo emisor - al menos uno del nodo emisor o de los nodos emisores que ha o han recibido información de retorno, formando y transmitiendo un paquete de datos compuesto, comprendiendo el paquete de datos compuesto información de al menos dos paquetes de datos individuales que comprenden cada uno información designada para al menos dos nodos receptores, donde en el citado formar se utiliza la información a priori del al menos un nodo receptor;

-

descodificar por parte del al menos un nodo receptor, al menos parcialmente, el paquete de datos compuesto con el uso de su información a priori.

La codificación conjunta es preferiblemente no lineal, por ejemplo, llevada a cabo con el uso de operaciones XOR u operaciones de módulo.

Preferiblemente la codificación y la planificación conjuntas implican un proceso de optimización que considera diferentes combinaciones de paquetes y diferentes combinaciones de receptores y el conocimiento de su información a priori almacenada.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención se proporciona un método en un nodo emisor, que comprende las etapas de:

-

almacenar como información a priori al menos un paquete de datos designado para al menos otro nodo receptor;

-

devolver información acerca de la información a priori al menos a otro nodo del sistema de comunicación; y

-

cuando se recibe un paquete de datos compuesto, descodificar al menos parcialmente los citados paquetes de datos compuestos mediante el uso de la información a priori almacenada.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención se proporciona un método en un nodo receptor que comprende las etapas de:

-

almacenar como información a priori al menos un paquete de datos designado para al menos otro nodo receptor;

-

devolver información acerca de la información a priori al menos a otro nodo del sistema de comunicación; y

-

cuando se recibe un paquete de datos compuesto, descodificar al menos parcialmente los citados paquetes de datos compuestos mediante el uso de la información a priori almacenada.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención se proporciona un nodo emisor que comprende un receptor de información de retorno adaptado para recibir e identificar una información a priori como información de retorno de los nodos receptores, un módulo de almacenamiento de información a priori para almacenar una información a priori de una pluralidad de nodos receptores, un módulo de codificación y planificación conjuntas para formar un paquete de datos compuestos a partir de múltiples paquetes individuales. El módulo de almacenamiento de información a priori está conectado al citado receptor de información de retorno. El módulo de codificación y planificación conjuntas está dispuesto para utilizar una información a priori del módulo de almacenamiento de información a priori y para determinar qué múltiples paquetes de datos individuales obtener de un módulo de memoria temporal para su uso en el paquete de datos compuesto.

De acuerdo con un quinto aspecto de la invención se proporciona un nodo receptor que comprende una memoria temporal de información a priori para almacenar paquetes de datos seleccionados como una información a priori, y un módulo de identificación y descodificación de PDU dispuesto para obtener una información a priori de la citada memoria temporal de información a priori para descodificar los paquetes de datos compuestos recibidos.

Una ventaja de la invención es que el menor número de transmisiones necesarias para asegurar que la información alcanza su destino hace posible aumentar el rendimiento y reducir la latencia.

Otra ventaja es que la energía/potencia utilizada en el sistema de comunicación puede reducirse para el mismo rendimiento y latencia.

Otra ventaja más es que puede utilizarse una descodificación (y codificación) de baja complejidad.

Las realizaciones de la invención se definen en las reivindicaciones adjuntas. Otros objetos, ventajas y características nuevas de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considera junto con los dibujos y reivindicaciones que se acompañan.

Breve Descripción de los Dibujos

La invención se describirá ahora con detalle con referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:

La FIG. 1 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema celular de acuerdo con la Técnica Anterior;

la FIG. 2 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema de multisalto de acuerdo con la Técnica Anterior;

la FIG. 3 es un diagrama de flujo sobre el método de acuerdo con la presente invención;

la FIG. 4 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema de comunicación de acuerdo con la presente invención;

la FIG. 5 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema de comunicación de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Fig. 6 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema de multisalto método una realización de la presente invención;

la FIG. 7 es un diagrama de flujo sobre las operaciones de recepción de acuerdo con el método de la presente invención;

la FIG. 8 es un diagrama de flujo sobre operaciones de transmisión de acuerdo con el método de la presente invención;

la FIG. 9 es una ilustración esquemática del transmisor y del receptor de acuerdo con la presente invención;

la FIG. 10 es una ilustración esquemática de los principios de codificación de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 11 es una ilustración esquemática del mensaje de información de retorno de acuerdo con una realización de la presente invención;

la FIG. 12 es una ilustración esquemática de las secuencias de transmisión en un sistema celular de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención

En el sistema de comunicación de acuerdo con la presente invención, una entidad emisora está acoplada en comunicación con múltiples entidades receptoras. La entidad emisora, por ejemplo una estación de base (BS – Base Station, en inglés) en operación de transmisión se denomina nodo emisor (SN – Sending Node, en inglés) y la entidad receptora, por ejemplo realizada como una estación de telefonía móvil (MS – Mobile Station, en inglés), en operación de recepción se denomina nodo receptor (RN – Receiving Node, en inglés). Debe observarse que una estación de telefonía móvil podría también actuar como un nodo emisor, y una estación de base como un nodo receptor. La presente invención puede ventajosamente ser utilizada tanto en sistemas celulares típicos con una estación de base en comunicación con una pluralidad de estaciones de telefonía móvil como en sistemas de multisalto, en los que al menos una estación de telefonía móvil se comunica con al menos otras dos estaciones de telefonía móvil para permitir la comunicación. Como se ha descrito previamente, pueden utilizarse varios esquemas de planificación en tales sistemas para mejorar el rendimiento y pueden utilizarse diferentes tipos de esquemas de ARQ para aumentar la fiabilidad de las transmisiones.

En primer lugar, se considera un esquema de ARQ de la técnica anterior tradicional. El esquema de ARQ tradicional entre un emisor y un receptor se denominará en lo sucesivo ARQ de Unidifusión. Debe observarse que, por ejemplo en un sistema celular para enlace descendente, múltiples sesiones de ARQ de Unidifusión están ejecutándose a la vez para diferentes usuarios, pudiendo cada usuario tener múltiples flujos con su propia instancia de ARQ de Unidifusión. En la FIG. 1 se ilustra un nodo emisor, en este caso una estación de base 105 en comunicación con dos nodos receptores, νa y νA, respectivamente, realizados como la estación de telefonía móvil 110, y la estación de telefonía móvil 120. Por ello, dos protocolos de ARQ de Unidifusión están ejecutándose en paralelo, el primero entre la estación de base 105 y la estación de telefonía móvil 110 y el segundo entre la estación de base 105 y la estación de telefonía móvil 120. En el ejemplo ilustrado en la FIG. 1, en el tiempo T1 el nodo emisor, la estación de base 105, envía información en forma de paquete de datos (a) a la estación de telefonía móvil 110, donde el paquete de datos

(a)

no fue recibido correctamente por la estación de telefonía móvil 110. El paquete de datos (a) puede ser también recibido (recibido accidentalmente) también por otro usuario u otros usuarios, por ejemplo el nodo receptor νA (estación de telefonía móvil 120). No obstante, de acuerdo con los esquemas de ARQ de Unidifusión de la técnica anterior, tales paquetes de datos recibidos accidentalmente son descartados por el nodo receptor νA. Alternativamente, si el nodo receptor νA tiene conocimiento de que no es el nodo receptor previsto, los paquetes de datos no son considerados en absoluto. En T2 el paquete de datos (A) es enviado desde el nodo emisor 105 a la estación de telefonía móvil 120, pero también esta transmisión falla. Mediante los procedimientos de ARQ el nodo emisor 105 es provisto con información de reconocimiento y en el tiempo T3 y T4, el nodo emisor 105 retransmite el paquete (a) y el paquete (A) respectivamente. Los dos nodos receptores νa y νA reciben correctamente sus respectivos paquetes de datos (a) y (A). Debe observarse que las transmisiones en T1 y T2 podrían ocurrir al mismo tiempo si se utiliza una tecnología de transmisión que permite transmisiones concurrentes, por ejemplo Acceso Múltiple por División de Frecuencia Ortogonal (OFDMA – Orthogonal Frequency Division Multiple Access, en inglés), es decir, el paquete (A) y el paquete (a) son enviados a la vez pero en conjuntos de subportadores de OFDM que no se solapan. La retransmisión podría ocurrir también a la vez.

Las redes de multisalto representan otro escenario de despliegue en el que los nodos transmiten el tráfico del otro aparte de generar y recibir su propio tráfico. No obstante, las redes de multisalto mantienen los atributos de un sistema celular, es decir, típicamente implican que un emisor se comunique con múltiples estaciones sobre un medio no fiable. Un tipo de principio de red de multisalto emplea planificación de transmisión por nodo. Este proceso de planificación puede tener en cuenta muchos aspectos diferentes, tales como el retardo de paquete, el requisito de QoS y las características del enlace tanto promediadas como instantáneas para determinar qué paquete transmitir, a quién y cuándo. El encaminamiento basado en diversidad de multiusuarios se enseña en el documento US200402333918. De manera similar a una red celular, un nodo en una red de multisalto puede utilizar ARQ de Unidifusión, es decir, una o más instancias por vecino. Un ejemplo de una red de multisalto con paquetes planificados para diferentes usuarios se ilustra en la FIG. 2, donde los nodos vx 205 y vy 215 representan nodos emisores y envían paquetes de datos hacia los nodos VA 225 y va 210, respectivamente, actuando como nodos de destino. Primeramente, un paquete de datos (A) es enviado a un nodo receptor (intermedio) vs 220. El nodo vs 220 transmite el paquete de datos (A) al nodo vA 225. En un instante posterior el nodo vy 215 envía el paquete de datos

(a)

al nodo intermedio vs 220, el cual transmite el paquete de datos (a) al nodo va 210. De manera similar al caso celular, y de acuerdo con los procedimientos de la ARQ, la recepción es reconocida y si es necesario, los paquetes de datos perdidos son retransmitidos al receptor designado.

De acuerdo con el método y disposición de la presente invención, información a priori, por ejemplo información recibida accidentalmente como los paquetes de datos descartados de los ejemplos anteriores, es utilizada para mejorar el rendimiento en el sistema de comunicación. Los nodos receptores almacenan selectivamente información recibida como una información a priori y proporcionan información de retorno acerca de su respectiva información a priori almacenada a un nodo emisor. El nodo emisor forma paquetes de datos compuestos codificando y planificando conjuntamente múltiples paquetes de datos para múltiples usuarios basándose al menos parcialmente en la información de retorno proporcionada a los nodos receptores con respecto a una información a priori. Además, y en combinación con la información de retorno acerca de la información a priori, el nodo emisor puede utilizar información de retorno convencional informando acerca de los paquetes de datos recibidos. El paquete de datos compuesto es transmitido a los nodos receptores. Cuando reciben un paquete de datos compuesto los nodos receptores utilizan su información a priori almacenada en el proceso de extraer datos para sí mismos de los paquetes de datos compuestos. Por ello, necesitan enviarse menos paquetes de datos desde el nodo emisor hasta la pluralidad de nodos receptores para conseguir una correcta recepción de los paquetes de datos transmitidos. La invención es aplicable en ARQ de Unidifusión (por ejemplo, en sistemas celulares y de multisalto) múltiples así como en sistemas de multisalto en los que la información recibida accidentalmente puede también derivar de otros emisores distintos del nodo emisor.

El principio en un nivel alto del método de acuerdo con la presente invención se ilustra en el diagrama de flujo de la FIG. 3 y en el esquema de transmisión esquemático de la FIG. 4. Como se ilustra en las figuras, una pluralidad de nodos de radio 405, 410, 415, que forman parte de un sistema de comunicación inalámbrico, se encuentran en el proceso de intercambio de información en forma de paquetes de datos. El término nodos de radio debe ser interpretado en sentido amplio; cualquier dispositivo capaz de comunicación por radio y que satisfaga los estándares utilizados en la red de comunicación inalámbrica puede considerarse un nodo de radio. Típicamente un nodo de radio es capaz tanto de enviar como de recibir paquetes de datos, lo que se denominará operación de envío y recepción, respectivamente, o un nodo emisor/receptor que significa un nodo de radio en operación de envío/recepción. Los nodos de radio incluyen, pero no están limitados a: estaciones de base de radio, estaciones de telefonía móvil, ordenadores portátiles de regazo y PDAs equipados con un medio de comunicación inalámbrica y vehículos y maquinaria equipados con un medio de comunicación inalámbrica. En el ejemplo, el nodo de radio 405 está principalmente en operación de envío (nodo emisor 405) y los nodos 410, 415 y 420 están principalmente en operación de recepción (nodos receptores 410, 415, 420). Las líneas continuas indican transmisiones designadas y las líneas de trazos indican transmisiones recibidas accidentalmente. Los paquetes con una cruz indican recepción fallida. El método de acuerdo con la invención está preferiblemente precedido por un intercambio inicial de paquetes de datos individuales, comprendiendo la etapa 300 precedente:

300: Paquetes de datos, ilustrados aquí con paquetes (X) e (Y), son enviados desde uno o más nodos de radio en una operación de envío, aquí el nodo emisor 405, a una pluralidad de nodos receptores 410, 415, 420. Típicamente cada paquete de datos individual tiene un nodo receptor designado. La transmisión de paquetes de datos puede ocurrir a la vez o subsiguientemente, dependiendo de la tecnología de la transmisión.

El método de acuerdo con la invención comprende las etapas de:

310: Los nodos receptores 410, 415, 420 almacenan sus respectivos paquetes de datos, es decir, la información prevista para ellos, esto es, paquetes que fueron recibidos correctamente. Además, los nodos receptores pueden recibir y almacenar información recibida accidentalmente, es decir, paquetes de datos previstos para otros nodos receptores pero que el nodo receptor en cuestión recibió y podría descodificar y/o paquetes de datos que han sido enviados al nodo receptor en cuestión en un escenario de multisalto para otra transferencia a su destino final. La información recibida accidentalmente compone la información a priori de cada nodo receptor 410, 415, 420. En el ejemplo representado los paquetes de datos (X) e (Y) son la información a priori del nodo 410, (Y) la información a priori del nodo 415 y (X) y (Z) la información a priori del nodo 420, siendo (Z) recibida previamente.

320: Los nodos receptores 410, 415, 420 proporcionan al nodo emisor 405, o a los nodos emisores, información de retorno acerca de la respectiva información a priori. Típicamente los nodos receptores también proporcionan información de retorno acerca del resultado de la transmisión utilizando procedimientos de ARQ, por ejemplo.

330: El nodo emisor 405 forma, si es posible y ventajoso, un paquete de datos compuesto 450 utilizando el conocimiento de la información de retorno proporcionada a partir de la respectiva información a priori de los nodos receptores 410, 415, 420. El paquete de datos compuesto comprende datos designados para al menos dos nodos receptores diferentes. Preferiblemente, el conocimiento de la información a priori es utilizado por el nodo emisor 405 para planificar qué paquetes de datos individuales van a estar comprendidos en el paquete de datos compuesto y para codificar conjuntamente los múltiples paquetes de datos individuales que van a estar comprendidos en el paquete de datos compuesto. Al menos una parte del paquete de datos compuesto debe consistir en los múltiples paquetes de datos individuales. Una característica de la codificación del paquete compuesto es que el número de bits en el paquete compuesto es menor que la suma del número de bits de las partes de los paquetes que están codificados conjuntamente. El proceso se denominará en lo que sigue codificación y planificación conjuntas, y se explicará y ejemplificará a continuación. El nodo emisor puede formar una pluralidad de diferentes paquetes compuestos designados para diferentes parejas, o grupos, de nodos receptores. En el ejemplo, el nodo emisor 405 forma un paquete de datos compuesto que comprende datos de (X),

(Y) y (Z).

340. El nodo emisor 405 transmite el paquete de datos compuesto a nodos receptores designados, en el ejemplo de la FIG. 4, los nodos receptores 410, 415, 420.

350: Tras recibir el paquete de datos compuesto, los nodos receptores 410, 415, 420 descodifican, si es posible, el paquete de datos compuesto y extraen respectivos datos propios que eran previamente desconocidos para el respectivo nodo receptor. En el proceso de descodificación y extracción, se utiliza la información conocida a priori almacenada y posiblemente paquetes de datos propios previamente descodificados por el receptor. Ocasionalmente un nodo receptor puede no tener la información completa necesaria para descodificar completamente datos propios extraídos del paquete de datos compuesto. Si este es el caso el nodo receptor puede descodificar parcialmente el paquete de datos compuesto, y almacenar el resultado, un paquete de datos compuesto residual, para un posterior procesamiento cuando otra información esté disponible, por ejemplo otros paquetes de datos designados a ese nodo receptor enviados desde el nodo emisor 405, o paquetes de datos recibidos accidentalmente. Alternativamente el paquete de datos compuesto es almacenado sin intentar descodificarlo, hasta que el nodo receptor ha adquirido toda la información requerida. Información sobre la información requerida para descodificar la mayor parte del paquete de datos compuesto puede estar comprendida en una cabecera. En el ejemplo, el nodo 420 podría extraer (Y) y el nodo 410 extraer (Z). El nodo 415 podría extraer un paquete de datos compuesto residual.

La información a priori proporcionada como información de retorno desde los nodos 410, 415, 420 al nodo emisor 405 puede preferiblemente ser combinada con información proporcionada como información de retorno acerca de qué paquetes de datos han sido recibidos, y cuáles no – dado que tal información puede ser determinada, de paquetes de datos propios, es decir, paquetes de datos de los cuales el nodo receptor específico fue el receptor asignado. Por ello, la información de retorno adicional acerca de una información a priori puede considerarse como una extensión a la información de retorno de ARQ de Unidifusión tradicional, porque un nodo reporta el resultado de la descodificación también para otras transmisiones no previstas para el nodo. La combinación de una información de retorno de la información a priori y de una información de retorno de la ARQ de Unidifusión tradicional puede

denominarse estado de paquete recibido completamente o extendido. Aquí, “completamente” significa toda la información de estado, mientras que “extendido” indica más información de retorno de la proporcionada con la ARQ de Unidifusión tradicional.

Los paquetes de datos recibidos accidentalmente, recibidos en la etapa 310, son típicamente paquetes de datos regulares o paquetes de datos compuestos. Alternativamente o en combinación, los paquetes de datos compuestos pueden ser utilizados como una información a priori por un nodo receptor, incluso si el nodo receptor por el momento no tiene suficientemente información para descodificar el paquete compuesto.

El método de acuerdo con la invención se describirá ahora con más detalle con realizaciones adecuadas para sistemas de comunicaciónes celulares y redes de multisalto, respectivamente.

Ilustrado en la FIG. 5 se encuentra un sistema de comunicación celular general en el que un nodo emisor, la estación de base 505, se comunica con múltiples nodos receptores, las estaciones de telefonía móvil 510 y 520. En la técnica anterior, existirían casos de ARQ de Unidifusión Múltiple (Múltiple Unicast ARQ, en inglés). Aquí, de acuerdo con una realización de la invención, se tiene un esquema de ARQ de multiusuario conjunto que opera entre el emisor y múltiples receptores, asegurando el soporte a la retransmisión para cada flujo de usuario, pero también incorporando un aspecto de multiusuario en el proceso de retransmisión. De acuerdo con el diagrama de flujo esbozado con referencia a la FIG. 3, las etapas de la realización se ilustran mediante el siguiente ejemplo no limitativo:

300a: En el tiempo T1 y en T2, el nodo emisor, la estación de base 505, transmite el paquete de datos (a) designado para el nodo receptor va, la estación de telefonía móvil 510, y el paquete de datos (A) designado para el nodo receptor vA, la estación de telefonía móvil 520, respectivamente. Ambas recepciones fallan. No obstante, la estación de telefonía móvil 520 (el nodo receptor vA) recibe (recibe accidentalmente) el paquete de datos (a) y la estación de telefonía móvil 510 (el nodo receptor va) recibe accidentalmente el paquete de datos (A).

310a: La estación de telefonía móvil 520 (nodo receptor vA) almacena el paquete de datos (a) y la estación de telefonía móvil 510 (nodo receptor va) almacena el paquete de datos (A). Los paquetes de datos almacenados constituyen la información a priori de los nodos receptores.

320a: Subsiguientemente, en T3, las estaciones de telefonía móvil 510, 520 proporcionan información de retorno acerca de la información a priori, es decir, informan a la estación de base 505 de qué paquetes de datos han sido recibidos (o recíprocamente, cuáles no han sido recibidos, o una combinación de ambos), bien el status del paquete recibido extendido o completo. La información de retorno es en forma de un mensaje de información de retorno.

330a: La estación de base 505 forma y planifica la transmisión de un paquete de datos compuesto, basándose en los mensajes de información de retorno, que comprenden la información a priori de la estación de telefonía móvil 510, 520 respectiva, qué paquetes retransmitir, y tiene en cuenta los principios de codificación empleados. Aquí, un ejemplo de codificación implica la operación de XOR del paquete (a) con el paquete (A).

340a: En T4 la estación de base 505 transmite el paquete de datos compuesto, el paquete (a) operado con XOR con el paquete (A), a las estaciones de telefonía móvil 510, 520.

350a: Cuando se recibe (correctamente) el paquete de datos compuesto, cada una de las dos estaciones de telefonía móvil 510, 520 puede descodificar el paquete de datos compuesto y extraer su respectiva información faltante, es decir, el paquete de datos (a) para el nodo va y el paquete de datos (A) para el nodo vA, aunque sólo un único paquete fuese enviado, mediante los usos de su respectiva información a priori. La descodificación comprende, para la estación de telefonía móvil 510, la operación de XOR del paquete de datos (A) recibido previamente con el paquete de datos compuesto para extraer el paquete de datos (a). Análogamente, la estación de telefonía móvil 520 utiliza el paquete de datos (a) recibido previamente para extraer el paquete de datos (A).

Por simplicidad, la realización ha sido ejemplificada sólo con dos nodos receptores. No obstante, como resultará evidente para los expertos en la materia a los que se les han proporcionado las enseñanzas anteriores, el método puede ser extendido a una pluralidad de nodos receptores o de grupos de nodos receptores.

La transmisión en T1 y T2 podría ocurrir al mismo tiempo si por ejemplo se utiliza OFDMA, es decir, el paquete (A) y el paquete (a) son enviados a la vez pero en conjuntos que no se superponen de subportadores de OFDM. La transmisión concurrente de paquetes de datos, por ejemplo, OFDMA, puede ser utilizada también en un escenario de multisalto. Otros métodos para la transmisión concurrente en T1 y T2 no son excluidos por tal invención.

Otra realización de la invención se refiere a un escenario de multisalto. Ilustrada en la FIG. 6 se encuentra una red de multisalto en la que una pluralidad de nodos de multisalto 605, 610, 615, 620 y 625 están implicados en transmitir el paquete de datos (a) y el paquete de datos (A) a sus respectivos destinos. Los nodos de multisalto típicamente alternativamente actúan como nodos emisores y nodos receptores. La tarea de un nodo de multisalto que actúa como el nodo emisor es transmitir datos en su memoria temporal a un receptor deseado que a su vez transmite los datos hacia el destino. En la descripción relativa al escenario de multisalto los términos nodo designado y receptor designado se refieren a los nodos/receptores que son el receptor previsto de una transmisión (salto) específica. Por ello, un nodo/receptor designado no es necesariamente el destino final del paquete de datos. Los nodos de multisalto son por ejemplo las estaciones de telefonía móvil. De acuerdo con el diagrama de flujo esbozado con referencia a la FIG. 3, la operación se ilustra mediante el siguiente ejemplo no limitativo:

300b: En el tiempo T1 un nodo emisor, el nodo de multisalto vx 605 transmite el paquete de datos (A) destinado al nodo vA 625 a través del nodo vs 620, que en este caso actúa como un nodo receptor designado. El paquete de datos (A) es también recibido accidentalmente por el nodo receptor va 610. En el tiempo T2, un segundo nodo emisor, el nodo de multisalto vy 615, transmite el paquete de datos (a). El receptor designado, el nodo de multisalto vs 620, recibe el paquete de datos (a), y el paquete de datos (a) es también recibido accidentalmente por el nodo receptor vA 625.

310b: El nodo receptor va 610 almacena el paquete de datos (A), el nodo receptor vA 625 almacena el paquete de datos (a) como su respectiva información a priori y el nodo de multisalto vs 620 almacena el paquete de datos (A) y el paquete de datos (a).

320b: Subsiguientemente, en T3, los nodos receptores informan a otros nodos en la red de multisalto de su información a priori y posiblemente también de qué paquetes designados han sido recibidos (o recíprocamente, cuáles no han sido recibidos) en los mensajes de información de retorno. En este ejemplo, el nodo de multisalto vs 620 recibe información acerca de qué paquete de datos (a) ha sido recibido por el nodo receptor vA 625 y el paquete de datos (A) por el nodo receptor va 610.

330b: Basándose en los mensajes de información de retorno recibidos, el nodo de multisalto vs 620, que ahora actúa como un nodo emisor planifica qué paquetes transmitir, y codifica conjuntamente aquéllos en un paquete de emisor compuesto. Aquí, un simple ejemplo de codificación comprende operar con XOR el paquete (a) con el paquete (A).

340b: En T4, el nodo de multisalto vs 620 que actúa como el nodo emisor transmite el paquete de datos compuesto (es decir, el paquete (a) operado con SOR con el paquete (A)) a los nodos receptores va 610 y vA 625.

350b: Cuando reciben el paquete de datos compuesto los nodos receptores va 610 y vA 625 descodifican su respectiva información faltante, es decir, el paquete de datos (a) original y el paquete de datos (A), respectivamente, con el uso de su respectiva información a priori almacenada. La descodificación comprende los nodos receptores va 610, operados con XOR con el paquete de datos (A) previamente recibido con los múltiples paquetes de datos conjuntamente, para extraer el paquete de datos (a). Análogamente, los nodos receptores vA 625 utiliza el paquete de datos (a) recibido previamente para extraer el paquete de datos (A).

Debe observarse que los nodos receptores va 610 y vA 625 pueden no ser necesariamente los destinos finales de los paquetes de datos (a) y (A), y pueden ahora transmitir los paquetes de datos respectivos (a) y (A) hacia sus respectivos destinos finales, si los nodos va 610 y vA 625 no fuesen los destinos finales.

En la red de multisalto, se podría asumir también que uno de los nodos por ejemplo, vA 625 ha enviado el paquete a al nodo vs 620, por ello no hay ninguna necesidad de enviar información de retorno desde el nodo vA 625 al vs 620. Sin embargo, en el proceso de formar el paquete compuesto, el nodo vs 620 se basa en la información de retorno desde va 610. En todo ello, al menos un nodo receptor necesita haber proporcionado información de retorno acerca de una información a priori, y esa información se utiliza en el proceso de planificación.

Aunque la situación a descrita anteriormente, en la que información recibida accidentalmente desde otros transmisores (distintos de que acaba de enviar el paquete de datos compuesto) fue utilizada como información a priori, también son posibles otras combinaciones y maneras de obtener una información conocida a priori. Por ejemplo, de manera similar al método de la FIG. 5, se pueden aprovechar también transmisiones anteriores desde el mismo emisor. Además, otros nodos receptores, pueden también descodificar el paquete de datos compuesto y extraer paquetes de datos no designados para ellos, que pueden ser entonces utilizados como una información a priori en un proceso de descodificación futuro de paquetes de datos compuestos designados para ellos.

Debe observarse que puede ocurrir ocasionalmente que sólo sea posible descodificar parcialmente el paquete de datos codificado conjuntamente, por ejemplo cuando tres o más paquetes están codificados conjuntamente y sólo un paquete de datos a priori es conocido y almacenado por el nodo receptor. Un ejemplo es la codificación del paquete A, B y C, en la que sólo el paquete C reside en el nodo receptor. Entonces, la combinación A codificado con B será extraída en el proceso de descodificación, y subsiguientemente almacenada así como reportada al nodo emisor (o incluyendo también otros nodos emisores). Debe observarse que el status del paquete recibido indica entonces que A y B están todavía codificados conjuntamente. Un nodo emisor puede, durante el proceso de planificación incluir el conocimiento de que esa información a priori que reside en uno o más nodos receptores está al menos parcialmente codificada conjuntamente. En la codificación en un receptor, puede aprovechar la información de paquete codificada conjuntamente al menos parcialmente como un conocimiento a priori en recibir y descodificar un paquete compuesto.

Como se ha indicado previamente, en el método de acuerdo con la presente invención, tanto los paquetes de datos compuestos como los paquetes de datos regulares necesitan ser manejados por un nodo receptor y un nodo emisor. El diagrama de flujo de la FIG. 7 ilustra una realización de la invención, representando una implementación del

método en un nodo receptor. El término “paquete de datos regular” denota un paquete de datos no compuesto, es

decir, paquetes de datos del tipo también utilizado en la técnica anterior. El diagrama de flujo de la FIG. 8 ilustra una realización en un nodo emisor.

La operación del receptor de recibir un paquete de datos, como se ve en la FIG. 7, comprende las etapas de:

705: El nodo receptor recibe un paquete de datos y lleva a cabo una descodificación regular, es decir, típicamente descodificación de FEC.

710: El nodo receptor determina si el paquete de datos recibido es un paquete de datos compuesto. Esta información está preferible y típicamente comprendida en una cabecera del paquete de datos o alternativamente en un mensaje de control señalado fuera de banda o en banda. Si no es un paquete de datos compuesto, es decir, un paquete de datos regular, el algoritmo avanza a la etapa 730.

715: El nodo receptor determina si es posible hacer coincidir el paquete de datos compuesto con cualquier información a priori almacenada. Si no, el paquete de datos compuesto es almacenado en una memoria temporal de información a priori, etapa 745.

720: El nodo receptor descodifica el paquete de datos compuesto con la correspondiente información a priori.

725: Si un paquete compuesto residual permanece después de la descodificación, es decir, si la información a priori almacenada sólo fue suficiente para descodificar parcialmente el paquete de datos compuesto, el paquete de datos residual es almacenado en una memoria temporal de información a priori, etapa 745. Si el paquete compuesto está completamente descodificado, el algoritmo avanza hasta la etapa 730.

730. El nodo receptor determina si el paquete de datos, regular o extraído de un paquete de datos compuesto está destinado a otro nodo. Si el paquete de datos está destinado a otro nodo el paquete de datos es almacenado en una memoria temporal de información a priori, etapa 745.

735: Si el nodo receptor es el receptor destinado para el paquete de datos el paquete de datos es almacenado en su propia memoria temporal de ARQ, si es necesario, o enviado a una capa superior; y

740: El nodo receptor proporciona información de retorno acerca de sus propios datos recibidos al nodo emisor y posiblemente a otros nodos. El nodo receptor vuelve a la etapa 705 para procesar otros paquetes de datos recibidos.

745: El nodo receptor almacena el paquete de datos, el paquete de datos compuesto o el paquete de datos compuesto residual en una memoria temporal de información a priori.

750: El nodo receptor proporciona información de retorno acerca de la información a priori recibida al nodo emisor y posiblemente a otros nodos. El nodo receptor vuelve a la etapa 705 para procesar otros paquetes de datos recibidos.

Puede considerarse que la operación en el nodo emisor comprende tres partes o bucles diferentes, como se ilustra en los diagramas de flujo de la FIG. 8 a-c. Una primera parte (a), recibe y procesa los mensajes de información de retorno, una segunda parte (b) forma los paquetes de datos compuestos y una tercera parte (c) envía mensajes de vaciar para terminar el envío de información de retorno de los nodos receptores. Todas las partes pueden estar operando a la vez.

La primera parte (a) de la operación de los nodos emisores comprende las etapas de:

805: El nodo emisor monitoriza si se ha recibido algún mensaje de información de retorno.

810: El nodo emisor determina si la información de retorno es una información de retorno acerca de una información a priori de un nodo receptor o si es una información de retorno acerca de sus propios datos recibidos. Si es sobre sus propios datos, el algoritmo avanza a la operación de ARQ regular, etapa 815, si es sobre una información a priori el algoritmo avanza a la etapa 820.

815: El nodo emisor lleva a cabo una operación de ARQ regular, y vuelve a la etapa de monitorización 805.

820: El nodo emisor almacena información acerca de la información de retorno en una memoria temporal de información a priori, y vuelve a la etapa de monitorización 805.

La segunda parte (b) de la operación de los nodos emisores comprende las etapas de:

825: El nodo emisor determina si los paquetes de datos deben ser enviados. Esto puede, por ejemplo basarse, pero no estar limitado a, si la información de retorno acaba de llegar, si un nuevo paquete para transmitir acaba de llegar o que una instancia de transmisión esté determinada por alguna otra función.

830: El nodo emisor planifica paquetes de datos para ser enviados desde sus memorias temporales. En la etapa de planificación, el nodo emisor determina si los paquetes de datos deben ser combinados en un paquete de datos compuesto, teniendo en cuenta la información a priori de la memoria temporal de información a priori, o si debe enviarse un paquete regular. En el proceso de planificación se determina también para qué nodo o nodos está o están diseñado o diseñados el paquete o paquetes.

835: El nodo emisor examina si un paquete compuesto fue planificado en 830. Si no, se lleva a cabo una transmisión de un paquete de datos regular en la etapa 845.

840: Si se planificó un paquete compuesto, se forma un paquete de datos compuesto codificando conjuntamente paquetes de datos de las memorias temporales de datos.

845: Se envía el paquete de datos, bien un paquete de datos regular o un paquete de datos compuesto.

La tercera parte (c) de la operación de los nodos emisores se refiere a durante cuánto tiempo debe ser almacenada una información a priori. Cuando un nodo receptor ha recibido su paquete de datos designado, otros receptores ya no necesitan seguir almacenando información correspondiente, puesto que nunca será retransmitido de nuevo. Además, los otros receptores no necesitan continuar reportando que han recibido esta información. Por ello, se desea un mecanismo que vacíe la información desactualizada de otros usuarios así como que asegure que los mensajes de información de retorno no son enviados para los paquetes ya recibidos por el nodo designado. La operación comprende las etapas de:

850: El nodo emisor determina si un mensaje de vaciar debe ser enviado, y a qué paquete o paquetes de datos debe referirse el mensaje.

830: El nodo emisor envía un mensaje de vaciar.

Un bucle correspondiente para manejar mensajes de vaciar se ejecuta también en el receptor. El bucle en el receptor, tal como se ilustra en la FIG. 7 comprende las etapas de:

760: El nodo receptor monitoriza si un mensaje de vaciar ha sido recibido.

765: El nodo recibido identifica y vacía información a priori desactualizada basada en la información comprendida en el mensaje de vaciar recibido.

Detalles y ejemplos de mecanismos de vaciado adecuados se describirán a continuación.

Una disposición de acuerdo con la presente invención, adecuada para efectuar las realizaciones descritas anteriormente se ilustra esquemáticamente en la FIG. 9. Los módulos y bloques de acuerdo con la presente invención descritos anteriormente deben considerarse como partes funcionales de un nodo emisor y/o receptor en un sistema de comunicación, y no necesariamente como objetos físicos por sí mismos. Los módulos y bloques están al menos parcialmente preferiblemente implementados como medio de codificación de software, para ser adaptado para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención. El término “que comprende” primeramente se refiere a una estructura lógica y el término “conectado” debe ser interpretado en esta memoria como enlaces entre partes

funcionales y no necesariamente conexiones físicas. No obstante, dependiendo de la implementación elegida, ciertos módulos pueden ser realizados como objetos físicamente distintos en un receptor o transmisor.

El transmisor 900 de un nodo emisor comprende un medio de transmisión 903, que proporciona las funcionalidades necesarias para llevar a cabo la transmisión real. Un medio de transmisión adecuado, por ejemplo un medio de transmisión por radio, es conocido para el experto. El transmisor 900 comprende un módulo de codificación y planificación conjuntas 905, en el que reside el algoritmo de codificación y planificación conjuntas. El módulo de codificación y planificación conjuntas 905 está en comunicación con un módulo de información a priori 910; un módulo de información suplementaria 915; un módulo de memoria temporal 920 y un módulo codificador y formador de PDU 925. El transmisor también comprende un medio para recibir y manejar mensajes de información de retorno 930, tanto ACKs como o NACKs para paquetes que han sido recibidos por el receptor designado y proporciona información de retorno que comprende una información a priori de los nodos receptores. El módulo de codificación y planificación conjuntas 905 comprende un medio para las operaciones de ARQ regulares 933. El módulo de información a priori 910 almacena y actualiza una lista de status de paquete recibidos basada en la información de retorno de los nodos receptores, es decir, el status de paquete extendido o de completamente recibido. El módulo de memoria temporal 920 proporciona memorias temporales de emisión, típicamente una por cada flujo. Asumiendo que el transmisor pretende enviar un paquete, considera qué paquete reside en las memorias temporales de emisión del módulo de memoria temporal 920 y la información a priori de los diferentes nodos receptores que está almacenada en el módulo de información a priori 910. Un posible conocimiento suplementario, proporcionado por el módulo de información suplementaria 915, es también utilizado para la planificación. La información suplementaria incluye, pero no está limitada a: Información de Calidad del Canal (CQI – Channel Quality Information, en inglés) por enlace utilizado en la planificación oportunista, que se describirá a continuación, requisitos de QoS, para la posibilidad de mejorar la invención con aspectos de planificación de QoS, así como status de paquetes individuales, por ejemplo, su valor de vida útil. En el caso de multisalto, para una implementación distribuida, el módulo de información suplementaria 915 también comprende un medio para determinar costes de encaminamiento así como un medio para averiguar el coste de encaminamiento de los nodos vecinos, y permitiendo por ello que el planificador considere los costes de encaminamiento de nodos vecinos así como su propio coste de encaminamiento con el fin de asegurar que los paquetes de datos se dirigen hacia el destino previsto, así como permitir decisiones de planificación de encaminamiento óptimas. Si la movilidad es razonablemente baja, una alternativa al caso distribuido podría ser una ruta centralizada y una determinación de coste. Para este último caso, la información relativa a la ruta es a continuación diseminada desde un nodo central a otros nodos de la red. Basándose en esos parámetros, y posiblemente en parámetros adicionales, uno o más paquetes son buscados desde las memorias temporales de emisión al módulo de codificador y formador de PDU 925. Si se reúnen múltiples paquetes, son codificados conjuntamente para formar un paquete de datos compuesto mediante el módulo codificador y formador de PDU 925, y a continuación, el CRC y el FEC son (preferiblemente) añadidos y los paquetes son transmitidos por el medio de transmisión de radio 905.

El receptor 940 de un nodo receptor comprende un medio de recepción 945, que proporciona las funcionalidades necesarias para llevar a cabo la recepción real. Un medio de recepción adecuado, por ejemplo receptores de radio, es conocido para el experto. El receptor comprende también un medio para emitir y manejar mensajes de información de retorno, tanto relativos a la ARQ como relativos a una información a priori 950; un módulo de descodificación de FEC y de CRC 955 junto con el medio de recepción 945; un módulo de identificación de PDU y un módulo de descodificación 960 y una memoria temporal de información a priori 965. El módulo de identificación y descodificación de PDU 960 está en conexión con el módulo de descodificación de FEC y de CRC 955 y la memoria temporal de información a priori 965 así como funciones/módulos de capa superior (no mostrados) para proporcionar los datos recibidos. La memoria temporal de información a priori 965 comprende memoria temporales para paquetes descodificados correctamente (aquí paquetes descodificados significa que el CRC es correcto, aunque podría tener aún alguna codificación compuesta, es decir, eliminada la influencia de un paquete A, pero los paquetes B y C están todavía codificados juntos), por ejemplo, paquetes de datos recibidos accidentalmente designados para otros receptores. El módulo de identificación de la PDU y el módulo de descodificación 960 comprenden un medio de ARQ

952. El medio de ARQ 952 debe ser interpretado en sentido amplio, es decir, capaz de manejar reconocimientos positivos, negativos o una combinación de los mismos.

El receptor 940 descodifica el paquete e identifica qué paquetes han sido codificados juntos. Basándose en un conocimiento a priori de los paquetes previamente recibidos correctamente (previstos para otros usuarios) y el paquete codificado conjuntamente recibido, el nodo receptor extrae nueva información. La información que se acaba de descodificar puede ser a continuación transmitida a capas superiores (si está designada para este nodo) o almacenada en la memoria temporal de información a priori 965. En el caso de que sólo sea posible descodificar parcialmente el paquete de datos compuesto, por ejemplo, cuando tres o más paquetes de datos están codificados conjuntamente y sólo un paquete de datos a priori está disponible para el receptor 940, entonces se almacena la información codificada conjuntamente residual, un paquete de datos compuesto residual. Un ejemplo es una transmisión de un paquete de datos compuesto que comprende los paquetes de datos codificados conjuntamente A, B y C, y donde sólo el paquete C reside en el receptor. A continuación, un paquete de datos compuesto residual, la combinación A codificada con B, será almacenado en la memoria temporal de información a priori 965 del receptor

940.

Después de que un receptor 940 ha recibido correctamente un paquete de datos codificado, actualiza la lista de status del paquete recibido en el módulo de información a priori 910 del transmisor 900, inmediatamente o con un ligero retardo. El retardo puede ser útil para no ocupar recursos y desperdiciar energía innecesariamente debido a la recepción accidental de cada paquete de información de retorno. La actualización se consigue a través del medio de ARQ 952 del receptor 940 y del medio de ARQ 933 del transmisor 900.

Además, debe observarse que el receptor 940 puede actuar también como un transmisor si los datos son transmitidos subsiguientemente. Lo mismo es cierto para el transmisor 900, es decir, puede actuar también como receptor para otros datos.

Utilizando una información a priori, por ejemplo, información recibida accidentalmente y dejando que tanto el nodo emisor (a través de la información de información de retorno) y que el nodo receptor aprovechen esta información, es posible reducir el número de transmisiones necesarias para transferir una cierta cantidad de datos de un nodo a otro, y en el escenario de multisalto de la fuente al destino final. Esto mejorará el resultado agregado así como el resultado de un solo usuario. Además, las características de latencia de extremo a extremo mejorarán. Alternativamente, dependiendo de las condiciones, el reducido número de transmisiones puede ser utilizado para mejorar la potencia y la eficiencia de la energía en un emisor y el sistema de comunicación de múltiples receptores.

En particular, es posible mejorar el rendimiento de una ARQ de Unidifusión en paralelo múltiple, con respecto al resultado y al retardo así como al consumo de energía.

Además, es posible mejorar el rendimiento de los algoritmos de planificación de transmisión en una red de multisalto, con respecto al resultado y al retardo así como al consumo de energía. Con respecto a la transmisión de multisalto, un objetico adicional de la invención es mejorar el llamado esquema de transmisión de multisalto oportunista, es decir, esquemas que procuran adaptar la transmisión de manera que las oportunidades de pico, tales como las ofrecidas por la fluctuación de interferencia de canal e impredecible, son aprovechados cuando se selecciona con quién comunicarse.

Métodos de codificación

El método para codificación adecuado para el método de acuerdo con la presente invención se basa preferiblemente en la codificación por bit mediante XOR, debido a su simplicidad. Pueden utilizarse también otros códigos, tal como un código de borrado como el Reed Solomon. Con respecto al tipo de codificación Reed Solomon, es por ejemplo posible la misma operación que la operación XOR entre dos palabras si se selecciona un código de RS acortado con claves K=2 y con N=3. La clave no sistemática N-K=1 es reenviada en lugar de las dos palabras operadas con XOR por bit. Pueden utilizarse también otras codificaciones orientadas a códigos de borrado o a código de borrado.

Pueden considerarse muchos métodos diferentes para codificar mediante XOR conjuntamente y a continuación identificar qué paquetes están codificados conjuntamente. Un ejemplo de posibles formatos de trama de código se proporciona con referencia a las ilustraciones de la FIG. 10. En el ejemplo, dos paquetes de datos (A) 1005 y (B) 1010 están codificados conjuntamente para formar el paquete de datos compuesto 1015. La carga útil puede ser directamente operada con XOR, pero es necesario ofrecer un medio para identificar qué paquetes individuales fueron codificados juntos. En un método de codificación, FIG. 10, los identificadores (por ejemplo cabeceras o un subconjunto de información relevante de cabeceras de paquetes individuales) de los paquetes codificados conjuntamente implicados (en esta memoria sólo se muestran dos paquetes, pero fácilmente puede extenderse a más paquetes) están señalados en una cabecera de paquete compuesto 1020. Un identificador puede, por ejemplo, comprender un ID de nodo de fuente, un ID de nodo de destino y un número de secuencia de paquete para cada paquete codificado. Aparte de los identificadores, la cabecera del paquete compuesto también señala el formato del paquete compuesto, es decir, dónde los paquetes están situados en el paquete compuesto. Por ejemplo. Si se tienen dos paquetes y uno de los paquetes contiene menos bits que el otro paquete, como en la FIG. 10, el número de bits contenidos en el paquete con menos bits así como la posición del primer bit del paquete más corto se indica también. Cuando el número de bits difiere, se utiliza un relleno 1025, como en la FIG. 10 con el paquete B 1010. El campo de formato de la cabecera del paquete compuesto 1020 podría también señalar que dos paquetes B y C están concatenados uno después del otro (no mostrado) y a continuación codificados con, por ejemplo, un tercer paquete A o con más paquetes. Después de una descodificación de FEC correcta y de detectar un CRC 1030 correcto la cabecera del paquete compuesto puesta como ejemplo permite una fácil identificación de qué paquetes han sido codificados juntos. El receptor utiliza esta información para buscar el paquete conocido a priori del almacenamiento de paquetes de datos descodificados, y extrae el otro paquete o los otros paquetes. Debe observarse que la cabecera del paquete compuesto puede contener también otra información, como en una red de multisalto, uno puede, aparte de los identificadores de paquete, estar interesado en qué estación repetidora está enviando y qué estaciones repetidoras recibirán.

Otra versión de codificación distinta de la ilustrada anteriormente (no mostrada) es señalar la cabecera del paquete compuesto en un mensaje de emisión común, es decir, una especie de señalización de fuera de banda. Otro método de codificación más (no mostrado), podría implicar un planteamiento de identificación a ciegas, es decir, probar las hipótesis de mensajes codificados frente a la estación de base de una información a priori y utilizar una comprobación de CRC para probar la validez de la prueba de la hipótesis.

La presente invención no está limitada al uso de operaciones de XOR en la codificación de los paquetes de datos compuestos. Las operaciones de codificación están preferiblemente adaptadas a la tecnología de transmisión aplicada, capacidades de procesamiento, sensibilidad a retardos, etc. Otro ejemplo de una operación de codificación adecuada para su uso en el método de acuerdo con la invención está basado en el operador módulo. La codificación de símbolo de constelación por señal se considera en lo que sigue, y el procedimiento puede ser repetido para múltiples símbolos de constelación de señales consecutivos. La operación de módulo es en este ejemplo llevada a cabo tanto para la parte real como para la parte imaginaria de manera independiente, cuando se manejan números complejos y se utiliza una definición de la operación de módulo y la observación matemática de que:

que indica que una señal B de valor real puede ser superpuesta sobre una señal A de valor real y permite una recuperación de la señal A sin problemas (siempre que la señal A no exceda el nivel de cuantificación L), aunque la amplitud (y por ello la potencia) está limitada de la señal compuesta (no linealmente codificada).

En la práctica, esto puede ser utilizado como sigue. El emisor tiene los símbolos S1 y S2 que típicamente asumen valores distintos. Por ejemplo, en 16 QAM, Si {-3, -1, 1, 3} + i· {-3, -1, 1, 3}. Ahora, como el receptor tiene conocimiento de la secuencia de datos D2(n), también tiene conocimiento del correspondiente símbolo S2 (por cada S1). Entonces, para la parte real (e igualmente para la parte imaginaria), la señal codificada y conjuntamente en el transmisor es (S1(Re) + S2(Re)) mod L, que es entonces recibida y ecualizada, es decir compensada en pérdida de ruta (asegurando que se utiliza la misma escala para la señal recibida y la señal que es sustraída), y la fase compleja (asegurando que los ejes En fase y En Cuadratura están alineados con la señal que es sustraída), para producir la señal recibida

donde N(Re) es el término de ruido (e interferencia). La señal deseada es a continuación recuperada con

La codificación no lineal podría también lograrse mediante la cuantificación por medio de un mallado dimensional mayor que sólo una cuantificación dimensional como se ha descrito anteriormente. En este caso la cuantificación opera sobre un vector en lugar de sobre un escalar.

Mensajes de información de retorno

La información de retorno del nodo receptor al nodo emisor puede considerarse como parte del procedimiento de ACK y preferiblemente utiliza un mensaje de información de retorno dedicado, que comprende información tanto de ACK como a priori. Un mensaje de información de retorno puede componerse de varias maneras, por ejemplo, dependiendo de los protocolos de transmisión utilizados., del procedimiento de ARQ, etc. Los mensajes de información de retorno son preferiblemente emitidos y manejados por el medio de ARQ 933 y 952 del transmisor 900 y el receptor 940, respectivamente. Mensajes no limitativos de posibles mensajes de información de retorno se proporcionan en lo que sigue:

A) En ARQ de Unidifusión, sólo un nodo emisor utiliza los mensajes de status recibidos que llegan desde los múltiples receptores y se comunica con:

a.

Con esto en mente, debe observarse que si al paquete codificado se le ha asignado un único número de secuencia, es suficiente si un receptor responde con aquél. Eso significa que el transmisor, basándose en el conocimiento de lo que un receptor ha recibido previamente, y el número de secuencia del paquete codificado, puede determinar qué conocimiento de datos tiene un receptor y en qué forma codificada está almacenado. Esto se ilustra mediante el que si un paquete de datos compuesto (paquetes de datos codificados conjuntamente A, B y C), ha sido recibido y que sólo el paquete C residió en el receptor, entonces, la combinación codificada con B será la forma almacenada en el receptor tras eliminar el efecto del paquete de datos C.

b.

Una alternativa al planteamiento de un único número de secuencia es utilizar una marca de tiempo cuando un paquete de datos fue recibido, puesto que el transmisor puede almacenar lo que fue transmitido en diferentes tiempos.

c.

Otro método alternativo más es que en un mensaje de información de retorno del receptor, se proporcionan los números de secuencia de los paquetes de datos individuales (descodificados).

B) En las redes de Multisalto, múltiples nodos podrían recibir accidentalmente mensajes de status (incluso si no fuesen emisores de los correspondientes paquetes), no sólo la estación emisora. Por ello, existe la necesidad de tener un formato de trama que permita que todos los nodos identifiquen qué paquetes de datos están codificados juntos. Un formato de trama explícito, como se muestra en la FIG. 10, representa una posible solución. Debe observarse que en las redes de multisalto, múltiples instancias de ARQ de Unidifusión pueden también pertenecer a un solo transmisor.

Un posible formato de trama para un mensaje de status de paquete de datos recibido de acuerdo con el caso A) y el caso B) anteriores, es decir, correspondiente al formato de trama de la FIG. 10, se ilustra esquemáticamente en la FIG. 11. El mensaje de información de retorno 1100 comprende una cabecera de mensaje 1105 que esboza la estructura del mensaje de información de retorno. Un identificador de flujo 1110 indica a qué flujo pertenece el status del paquete recibido. En un escenario de multisalto, por ejemplo, pueden incorporarse identificadores de fuente y de destino, así como una indicación de sub-flujo única para el par de fuente-destino. Un campo de paquete recibido 1115 indica qué paquetes han sido recibidos, es decir, los paquetes de datos que forman parte de la información a priori del nodo receptor o reconocimientos regulares para el paquete que fueron designados para el nodo que envía el mensaje de información de retorno. Una lista de números de secuencia explícitos, o un mapa de bits con unos números de secuencia de inicio, pueden ser utilizados con este propósito. El receptor también proporciona información de retorno acerca del status de los paquetes recibidos designados para él para el transmisor como en la ARQ de Unidifusión tradicional.

Con el fin de evitar el que el receptor devuelva información acerca de paquetes de datos para otros receptores que han sido ya recibidos por el receptor designado, así como el almacenamiento innecesario de esos paquetes, es necesario un método de vaciado. Este método se describe a continuación.

Transmitir hacia adelante y hacia atrás un mensaje de vaciar

Cuando un receptor ha recibido su información designada (es decir, paquetes de datos), otros receptores ya no necesitan seguir almacenando información correspondiente, puesto que nunca va a ser retransmitida de nuevo. Además, los otros receptores no necesitan continuar reportando que han recibido esta información. Por ello, resulta deseable un mecanismo que vacíe la información desactualizada de otros usuarios, así como que asegure que no se envían más mensajes de status de paquete extendido o completamente recibido para los paquetes ya recibidos por el nodo previsto.

Esta es la tarea de un llamado mensaje de vaciar de transmisión hacia adelante, el cual indica (mediante transmisión) qué paquetes han sido recibidos por sus nodos receptores designados. Tras recibir tal mensaje, un 5 receptor 940 elimina los paquetes de datos descodificados de su memoria temporal de información a priori 965 y no reporta el correspondiente paquete de datos como recibido nunca más.

Un requisito mínimo sería que el emisor debería asegurar que el límite inferior de la ventana de transmisión de ARQ sea enviado como un mensaje de vaciar de transmisión hacia adelante, y que los paquetes por debajo de la ventana de transmisión inferior sean descartados en los receptores.

10 Más preferiblemente, el transmisor informa a todos los receptores acerca de al menos el límite inferior de la ventana de ARQ, es decir, informa a los receptores acerca de hasta qué número de secuencia ha sido recibido por el receptor designado de su propio flujo. Esto puede verse como una multidifusión de los límites inferiores de la ventana de ARQ a múltiples usuarios y representa una realización alternativa de la presente invención.

Una alternativa a lo anterior, o preferiblemente un complemento, es utilizar un mensaje de vaciar hacia atrás. En

15 esta realización alternativa, un primer nodo recibe accidentalmente el mensaje del status del paquete de datos desde un nodo receptor vecino o unos nodos receptores vecinos acerca sus paquetes correctamente recibidos destinados para el citado nodo. El primer nodo utiliza esta información para purgar los paquetes de datos correspondientes en su propia memoria temporal que contiene paquetes de datos destinados para otros nodos.

Algoritmos del planificador

20 La planificación es, de acuerdo con la presente invención, llevada a cabo por el módulo de codificación y de planificación conjuntas 905 del transmisor 900 en la etapa 340. Esta sección ejemplifica un método de cómo identificar paquetes de datos adecuados para codificar conjuntamente, y qué codificación utilizar.

Para ejemplificar esto, se utiliza un ejemplo de ARQ de Unidifusión de multiusuario, pero la generalización a un escenario de multisalto es sencilla. Como se ha descrito previamente, el emisor mantiene una lista de status de 25 paquetes recibidos de una pluralidad de nodos, residiendo la lista de status de paquete recibido en el módulo de información a priori 910. Un ejemplo de una lista de status se ilustra esquemáticamente en la tabla 1. La lista de status ejemplificada en esta memoria muestra qué paquetes han sido recibidos por quién. Por ejemplo, el nodo 1, no ha recibido ninguno de sus propios paquetes designados, sino que ha recibido paquetes con Nº de secuencia (SeqNr) n+1 y n+3 destinados para el nodo 2, así como paquetes con Nº de Secuencia n+4 destinados para el

30 nodo 3.

Lista de status del emisor

Nodos de recepción

1

2 3

Cola del Nodo

1 2 3 1 2 3 1 2 3

SeqNr del Paquete

n RXed RXed

n+1

RXed

n+2

RXed

n+3

RXed RXed

n+4

RXed RXed RXed RXed

Tabla 1. Lista de status de paquete recibidos en el transmisor, de ejemplo

Basándose en esta lista, y potencialmente en otra información suplementaria tal como se proporciona desde el módulo de información suplementaria 915, el emisor identifica qué paquetes codificar conjuntamente y transmitir. Por ejemplo, el emisor puede identificar y reenviar una codificación del paquete con el SeqNr n al nodo 2 y el paquete

35 con el SeqNr n al nodo 3 como una codificación por bits D2(n)

D3(n) para paquetes de datos completos, donde D indica una secuencia de Datos de una cierta longitud, el subíndice el nodo receptor, y el número entre paréntesis el Nº de Secuencia. Si tanto el nodo 2 como el nodo 3 reciben este mensaje, los dos pueden descodificar su información. Debe observarse que no es necesario utilizar los mismos números de secuencia, un ejemplo de esto es la codificación D2(n+1) D1(n+2). Debe observarse también que la codificación no está limitada a dos paquetes

40 sólo, por ejemplo, la utilidad de una codificación de tres paquetes D1(n+4) D2(n+3)

D3(n+4) puede comprenderse inspeccionando la tabla 1.

Un algoritmo de planificación y de codificación preferida se esboza en lo que sigue. Para facilitar la comprensión del algoritmo, debe considerarse el producto Cartesiano de cardinalidad m:

Sea CPm (A1,…, Ak) el producto Cartesiano de cardinalidad m sobre los conjuntos A1, A2,…, Ak, donde k ≥ m.

Por ejemplo: Sea A = {a1}, B = {b1, b2} y C = {c1, c2} entonces

En lo sucesivo, los conjuntos Ai serán interpretados como el conjunto de paquetes (aj) destinados para el nodo vi, ya transmitidos pero no recibidos por el nodo vi (en esta memoria j es el índice para el número de secuencia).

El algoritmo de planificación y codificación preferido para ser ejecutado como las sub-etapas hasta la etapa 330 en el método de acuerdo con la invención tal como se describe con referencia a la FIG. 3, comprende las etapas de:

1.

Identificar todas las entradas en las que el receptor correcto ha recibido su paquete designado. Descartar esas entradas, puesto que el objetivo de transmitir un paquete designado al nodo deseado ya se ha cumplido (es decir, purgar un paquete ya recibido de la memoria temporal para el receptor). Las entradas restantes pueden ser ahora utilizadas en la codificación conjunta.

2.

Formar el producto Cartesiano e iniciar la búsqueda del producto Cartesiano en orden descendente. Siempre que se haya encontrado un conjunto viable de entradas (es decir, todos los paquetes en el conjunto han sido recibidos por todos los nodos del conjunto excepto para el receptor previsto), la búsqueda se detiene y el conjunto de paquetes para ser operado con XOR han sido encontrados. Alternativamente, el conjunto de nodos está ordenado en un orden de prioridad deseado. (Los conjuntos más importantes dentro del producto Cartesiano, primero, y a continuación en orden decreciente).

3.

Codificar datos por conjunto, por ejemplo, como XOR por bit, de todos los nodos.

4.

Transmitir el paquete codificado conjuntamente. (Con una combinación adecuada de cabecera adjunta, bits de cola, CRC y FEC).

5.

Ocasionalmente: Recibir listas de status de un paquete recibido desde los nodos receptores y potencialmente de otros nodos.

6.

Ocasionalmente: Vaciar las memorias temporales del receptor de otros paquetes descodificados correctamente del receptor, es decir, enviar un mensaje de vaciar de transmisión hacia adelante.

7.

Volver a la etapa 2.

Alternativamente, se logra una menor complejidad reemplazando la segunda etapa con lo que sigue:

2’.

1) seleccionar un paquete (aleatoriamente o algún paquete priorizado basándose por ejemplo en retardo de paquete, en requisitos de QoS y/o en adecuación) e incluir éste en el conjunto P (inicialmente vacío),

2) identificar qué otros nodos han recibido (y reconocido) este paquete e incluirlos en el conjunto N,

3) ahora son posibles dos opciones diferentes:

i) Formar los productos Cartesianos de cardinalidad k y disminuir (asumiendo que el número de nodos que han recibido el paquete es k) y seguir el algoritmo esbozado anteriormente, o

ii) iterar 2’, es decir, seleccionar un segundo (y tercero y así sucesivamente) paquete (del conjunto de nodos en N) y

actualizar los conjuntos P y N (para que estén en el conjunto N todos los paquetes seleccionados previamente que necesitan ser recibidos por el nodo en cuestión y algún paquete para el nodo en cuestión que necesita haber sido recibido por todos los nodos seleccionados previamente, es decir, los receptores previstos de los paquetes seleccionados). Esto se lleva a cabo hasta que el conjunto N está vacío.

Son posibles otros algoritmos de planificación y codificación. Por ejemplo, considerar los paquetes con diferentes números de secuencia que se dirigen a un nodo. Como en la etapa anterior, eliminar los paquetes que han sido ya recibidos por el nodo designado. Ordenar los paquetes subsiguientes dependiendo del número de otros nodos que han recibido el paquete. Repetir el proceso para los paquetes que se dirigen a cada uno de los otros nodos. Ahora, algunos paquetes han sido recibidos en muchos nodos mientras que otros han sido recibidos sólo en unos pocos y ninguno en otros nodos. La estrategia es ahora buscar conjuntos compatibles de nodos de entre aquellos paquetes que han sido recibidos por muchos nodos, y si no se encuentran conjuntos compatibles adecuados dirigirse hacia los paquetes que han sido recibidos por cada vez menos nodos. Este procedimiento reduce la complejidad de la búsqueda, tal como se ha esbozado en el algoritmo principal anterior.

Planificación Oportunista

Además de la codificación y planificación conjuntas descritas anteriormente, la decisión de planificación puede también incluir información de Indicación de Calidad de Canal (CQI – Channel Quality Indication, en inglés) para un rendimiento mayor, incluso.

Utilizar la CQI es conocido en la planificación de la técnica anterior, que a menudo se denota como planificación oportunista. La CQI es una información de retorno de medida desde un nodo receptor a un nodo emisor, indicando una calidad del enlace estimada (y en ocasiones predicha) para la instancia o instancias de transmisión futura o futuras. Basándose en la medida de CQI, y potencialmente en otros criterios, el nodo emisor, en planificación oportunista tradicional, selecciona un paquete de datos y lo envía en una oportunidad mayor (estimada/predicha). Tal oportunidad mayor generalmente ocurre cuando la calidad de canal instantánea excede su calidad media, por ejemplo, debido a que el canal se desvanece y/o a que no existen interferencias o a que el canal interferidor dominante se desvanece. Puesto que el canal varía con el tiempo debido a la movilidad y a que el tráfico fluctúa, la CQI necesita ser actualizada regularmente. Es conocido que la planificación oportunista mejora el rendimiento debido a un efecto que es comúnmente conocido como diversidad de multiusuario.

De acuerdo con este aspecto de la invención, la planificación oportunista y la planificación y codificación conjuntas son llevadas a cabo de manera conjunta mediante la integración de las dos funciones. En las redes de multisalto, puede desearse incluir el progreso del coste de encaminamiento de cada paquete hacia el destino, es decir, haciendo caso omiso de si la planificación oportunista se utiliza o no.

De manera importante, existen ciertos beneficios en aplicar la invención para la planificación oportunista porque pueden seleccionarse y aprovecharse múltiples oportunidades de pico. Esto contrasta con la técnica anterior que es restringida, debido a la falta de posibilidad de enviar múltiples mensajes contenidos en un solo paquete, para enviar sólo un paquete y en consecuencia como mucho utilizar sólo una oportunidad de pico cada vez. La FIG. 12 ilustra esquemáticamente la realización de la invención que utiliza múltiples oportunidades de pico con más detalle. Se ilustra un caso de Planificación y Transmisión de Multisalto Oportunista, en el que una pluralidad de nodos de multisalto 1205, 1210, 1215, 1220 y 1225 están implicados en transmitir el paquete de datos (a) y el paquete de datos (A) a sus respectivos destinos. El nodo 1205 está actuando actualmente como el nodo emisor νs. El nodo receptor νa 1210 ha almacenado una información a priori que comprende el paquete de datos (A), el nodo receptor νA 1215 del paquete de datos (a), el nodo receptor νx 1220 del paquete de datos (a) y el nodo receptor νy 1225 del paquete de datos (b). La planificación de multisalto oportunista es utilizada por el nodo emisor 1205 porque se aprovechan los dos canales que ofrecen oportunidades de pico, los canales al nodo receptor νa 1210 y el canal para el nodo receptor νA 1215. Por lo tanto un paquete de datos compuesto basado en los paquetes de datos (A) y (a) es elegido por el algoritmo de codificación y de planificación, en lugar de un paquete de datos compuesto que debe ser transmitido en los canales momentáneamente menos favorables. El método no está limitado al uso ejemplificado de dos enlaces o a dos paquetes de datos individuales.

Para ejemplificar la operación de la invención en una red de multisalto que aprovecha la idea de planificación oportunista, pueden considerarse dos esquemas de multisalto basados en planificador denotados como SDF y MDF, tal como se describen en los documentos mencionados previamente. Cualquier nodo que escuche accidentalmente mensajes de estado de paquete recibido, esto es una extensión del esquema de reconocimiento que se encuentra en SDF y MDF para soportar la invención, utiliza esta información en el proceso de planificación y envía un paquete, de una manera tradicional, o codifica conjuntamente múltiples paquetes de acuerdo con la invención. En particular, los valores de CQI para los enlaces a los diferentes usuarios pueden ser tenidos en cuenta en el proceso de planificación.

Aunque el esquema de planificación y codificación conjuntas oportunista anterior fue ilustrado primeramente en una red de multisalto, claramente puede ser también empleado en un escenario de ARQ de Unidifusión de Multiusuario.

El método y disposición de acuerdo con la invención es aplicable en cualquier red en la que pueden enviarse paquetes más de una vez. Este es inherentemente el caso en las redes que aplican ARQ (debido a retransmisiones) así como en redes de multisalto (debido a que esos paquetes son generalmente enviados sobre múltiples saltos, así como debido a una potencial implementación de la ARQ de Unidifusión. La invención ha sido descrita en un escenario inalámbrico pero podría ser utilizada en otros escenarios de comunicación.

El método de acuerdo con la presente invención es preferiblemente implementado por medio de productos de programa o productos de módulo de programa que comprenden el medio de código de software para llevar a cabo las etapas del método. Los productos de programa son preferiblemente ejecutados en una pluralidad de entidades dentro de una red. Los productos de programa son distribuidos y cargados desde un medio utilizable por un ordenador, tal como una memoria de USB, un CD o transmitidos en el aire, o descargados de Internet, por ejemplo.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un método en un nodo emisor en un sistema de comunicación de codificar y planificar conjuntamente múltiples paquetes de datos, donde el nodo emisor (405) está adaptado para la comunicación con al menos dos nodos receptores (410-420), y el nodo emisor transmite información en forma de paquetes de datos individuales con al menos dos nodos receptores (410-420), y el nodo emisor transmite información en forma de paquetes de datos individuales designados para nodos receptores individuales, estando el método caracterizado por las etapas de:

   -

   (805) recibir información de retorno desde al menos uno de los nodos receptores (410-420), comprendiendo la citada información de retorno información acerca de la información a priori de al menos un nodo receptor, comprendiendo la información acerca de la información a priori información acerca del nodo receptor (410) recibida accidentalmente prevista para otro nodo receptor;

   -

   (825-840) formar y transmitir un paquete de datos compuesto de múltiples paquetes de datos designados para los al menos dos nodos receptores (410-420), estando el citado formar basado al menos parcialmente en la información de retorno acerca de la información a priori del al menos un nodo receptor.

2. 2. El método en un nodo emisor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende también las etapas de:

   -

   monitorizando el nodo emisor (805) si algún mensaje de memoria temporal ha sido recibido;

   -

   determinar el nodo emisor (810) si la información de retorno es información de retorno acerca de una información a priori a partir de un nodo receptor o si es devuelta en los propios datos recibidos, y si es en los propios datos, el nodo emisor continúa con las operaciones de ARQ, y si está en una información a priori el nodo emisor almacena

   (820) información a partir de la información de retorno en una memoria temporal de información a priori, y vuelve a la etapa de monitorización (805).

3. 3.

   El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las etapas de formar (330, 340), el nodo emisor forma el paquete de datos compuesto codificando y planificando conjuntamente al menos dos paquetes de datos.

4. 4.

   El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las operaciones de XOR se utilizan en la codificación conjunta.

5. 5.

   El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que se utilizan operaciones de módulo en la codificación conjunta.

6. 6.

   El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que en la codificación y la planificación conjuntas se lleva a cabo una optimización considerando diferentes combinaciones de paquetes y diferentes combinaciones de receptores y el conocimiento de su información a priori almacenada.

7. 7.

   El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que en la optimización se utiliza información suplementaria además de la información a priori.

8. 8.

   El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la información suplementaria comprende uno de, o una combinación de los parámetros: Requisitos de Calidad de Servicio, Indicación de Calidad de Canal, costes de encaminamiento y características del paquete de datos.

9. 9.

   El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que el número de bits utilizados para el paquete de datos compuestos es menor que la suma del número de bits de los dos paquetes de datos individuales.

10. 10.

    Un método de descodificación en un nodo receptor en un sistema de comunicación, en el que el nodo receptor está adaptado para la comunicación con al menos un nodo emisor (405), estando el método caracterizado porque comprende las etapas de:

    -

    almacenar (310) como una información a priori al menos un paquete de datos designado para al menos otro nodo receptor;

    -

    proporcionar información de retorno (750) en la información a priori al menos a otro nodo en el sistema de comunicación; y

    -

    a la recepción (340, 720) un paquete de datos compuesto formado a partir de múltiples paquetes de datos donde al menos un paquete de datos está previsto para otro nodo receptor, descodificando al menos parcialmente los citados paquetes de datos compuestos mediante el uso de la información a priori almacenada.

11. 11. Método de descodificación en un nodo receptor de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende también las etapas de:

    -

    determinar el nodo receptor (705) si el paquete de datos recibido es un paquete de datos compuesto o un paquete de datos regular;

    -

    determinando el nodo receptor (710) si es posible hacer coincidir el paquete de datos compuesto con cualquier información a priori almacenada previamente, y si no es posible el paquete de datos compuesto es almacenado como una información a priori.

12. 12. Método de descodificación en un nodo receptor de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, que comprende además la etapa de:

    -

    almacenar (745) un paquete de datos compuesto residual, si la información a priori previamente almacenada sólo fuese suficiente para descodificar parcialmente el paquete de datos compuesto, comprendiendo el citado paquete de datos compuesto residual el paquete de datos compuesto parcialmente descodificado y estando almacenado como información a priori.

13. 13.

    El método de acuerdo con las reivindicaciones 10 a 12, en el que en la etapa de recepción y de almacenamiento (310) los nodos receptores reciben paquetes de datos transmitidos desde un primer nodo emisor (405), en la etapa de información de retorno (705) los nodos receptores devuelven información al menos al primer nodo emisor (405).

14. 14.

    El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que en la etapa de proporcionar información de retorno (705) el nodo receptor proporciona información de retorno al menos a un segundo nodo emisor (405) distinto del nodo emisor desde el cual el paquete de datos fue recibido en la etapa de recepción precedente.

15. 15.

    Un nodo emisor adaptado para su uso en un sistema de comunicación, donde el nodo emisor (405) está adaptado para la comunicación con al menos dos nodos receptores (410, 420) transmitiendo información en forma de múltiples paquetes de datos individuales designados a nodos receptores individuales, caracterizado por:

    -

    un receptor de información de retorno (930) adaptado para recibir e identificar una información a priori en la información de retorno de nodos de codificación (410, 420), comprendiendo la información acerca de la información a priori información acerca de mensajes recibidos accidentalmente previstos para otros nodos receptores;

    -

    un módulo de almacenamiento de información a priori (910) para almacenar una información a priori de una pluralidad de nodos receptores, estando el módulo de almacenamiento de información a priori (910) conectado al citado receptor de información de retorno (930);

    -

    un módulo de codificación y planificación conjuntas (905) para formar y transmitir un paquete de datos compuesto a partir de múltiples paquetes de datos individuales, estando el módulo de codificación y planificación conjuntas (905) dispuesto para utilizar una información a priori a partir del citado módulo de almacenamiento de información a priori

    (910) y para determinar qué paquetes de datos individuales múltiples para obtener de un módulo de memoria temporal (920) para su uso en el paquete de datos compuesto.

16. 16.

    El nodo emisor de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende también un módulo de información suplementaria (915) junto con el módulo de codificación y planificación conjuntas (905), estando el citado módulo de información suplementaria (915) dispuesto para almacenar información de canal suplementaria y para proporcionar al módulo de codificación y planificación conjuntas (905) información de canal suplementaria.

17. 17.

    El nodo emisor de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el módulo de información suplementaria (915) está dispuesto para almacenar uno de, o una combinación de los parámetros: Requisitos de Calidad de Servicio, Indicación de Calidad de Canal, costes de encaminamiento y características de paquete de datos.

18. 18.

    El nodo emisor de acuerdo con la reivindicación 17, donde el módulo de codificación y planificación conjuntas

    (905) está dispuesto para llevar a cabo la planificación y codificación basándose en información proporcionada tanto a partir de un módulo de almacenamiento de información a priori (910) como del módulo de información suplementaria (915).
19. 19. Un nodo receptor adaptado para la comunicación con al menos un nodo emisor (405) en un sistema de comunicación, caracterizado por:

    -

    una memoria temporal de información a priori (965) que almacena paquetes de datos recibidos accidentalmente seleccionados previstos para al menos un nodo receptor como información a priori;

    -

    un módulo de identificación de PDU y de descodificación (960) dispuestos para obtener una información a priori de la citada memoria temporal de información a priori (965) para codificar paquetes de datos compuestos recibidos que están cada uno formados de múltiples paquetes de datos, donde al menos un paquete de datos está previsto para otro nodo receptor; y

    -

    un emisor de información de retorno (950) en conexión con el módulo de identificación y descodificación de PDU

    (960) y dispuesto para formar mensajes de información de retorno que comprenden información acerca de la información a priori almacenada.

20. 20.

    Un sistema de comunicación que comprende al menos un nodo emisor adaptado para la comunicación con al menos dos nodos receptores que transmiten información en forma de múltiples paquetes de datos individuales designados a nodos receptores individuales, caracterizado porque el sistema de comunicación comprende al menos un nodo emisor (405) de acuerdo con la reivindicación 15.

21. 21.

    El sistema de comunicación de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende también al menos un nodo receptor de acuerdo con la reivindicación 19.