Cancelación de interferencias en redes de retransmisión inalámbricas.

Un método para detectar la información de la señal en un primer nodo (F) de la red en una red de retransmisióninalámbrica,

comprendiendo dicho método las etapas de:

- recibir información de la señal representativa de un primer conjunto de información (S1) transmitido desde unsegundo nodo pero previsto para un tercer nodo en dicha red de retransmisión inalámbrica;

- almacenar, como información de la señal conocida a priori, la información de la señal previamente recibidarepresentativa de dicho primer conjunto de información (S1);

- recibir a continuación información de la señal representativa de un segundo conjunto de información (S2)previsto para dicho primer nodo, mientras que una recepción posterior de dicho primer conjunto de información (S1)interfiere con la recepción de de dicho segundo conjunto de información (S2); y

- detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) previsto para dicho primer nodo usandoal menos parte de dicha información almacenada de la señal conocida a priori para la cancelación de lasinterferencias, correspondiendo dicha información de la señal conocida a priori a la información de la señal recibidapreviamente, representativa de dicho primer conjunto de información (S1).

Cancelación de interferencias en redes de retransmisión inalámbricas.

CAMPO TECNICO

La presente invención se refiere en general a redes de comunicación, y, más en particular, a redes inalámbricas tales como redes de trayecto o salto múltiple, ad hoc y de retransmisión colaboradora, en las que múltiples usuarios comparten un medio común de comunicación, y en las que la invención tiene como objetivo mejorar el rendimiento de tales redes.

ANTECEDENTES

Los protocolos para compartir efectivamente un medio inalámbrico entre múltiples usuarios se denominan generalmente protocolos de acceso múltiple, esquemas de acceso al canal o esquemas de acceso a los medios. Para compartir eficientemente (y a menudo razonablemente) los medios inalámbricos, diversos esquemas de acceso al canal han sido desarrollados a lo largo de los años, teniendo como objetivo en particular las redes distribuidas, tales como las redes de trayecto múltiple/ad hoc.

Los protocolos de acceso múltiple clásicos se pueden dividir en dos categorías principales, protocolos libres de conflictos y protocolos basados en la contención.

Protocolos de acceso múltiple libres de conflictos Los protocolos libres de conflictos, a los que a veces se les refiere como protocolos planificados de acceso al canal, aseguran que una transmisión, siempre que se hace, es satisfactoria; es decir, no interferida por otras transmisiones. La transmisión libre de conflictos se puede conseguir asignando el canal a los usuarios ya sea estática o dinámicamente. Esto se denomina a menudo respectivamente planificación fija o dinámica. El beneficio de una coordinación precisa entre estaciones es aquel que se concibe para lograr alta eficiencia, pero es a costa de la complejidad e intercambio en algún momento de grandes cantidades de tráfico de control.

En [1], Kleinrock y Sylvester sugirieron planificar y reusar espacialmente los intervalos de tiempo TDMA. La idea es organizar grupos (también llamados vectores o círculos libres de colisión) de enlaces que se puedan usar al mismo tiempo sin causar interferencia mutua perjudicial. Se puede identificar un número de tales grupos, y estos grupos entran entonces en un ciclo completo de manera semejante a un cuadro TDMA. Este esquema se denomina generalmente STDMA y actúa como TDMA Espacial.

Protocolos de acceso múltiple basados en la contención Los protocolos basados en la contención difieren en principio de los protocolos libres de conflicto en que no se garantiza que una transmisión sea satisfactoria. El protocolo debe por consiguiente prescribir un procedimiento para resolver los conflictos una vez que ocurren, de forma que todos los mensajes se trasmitan finalmente de forma satisfactoria.

Un problema clásico en las redes de radio por paquetes, o en las redes ad hoc, es la existencia de los llamados terminales ocultos. Con referencia a la figura 1, el problema de un terminal oculto significa que un nodo A que transmite a B ignora la transmisión de otro nodo C a D (o posiblemente a B) que interfiere con la transmisión de A a B. El resultado es obviamente una colisión en B que degrada el rendimiento en todos los aspectos (capacidad, retardo y así sucesivamente) . Se han sugerido medios para enfrentarse a este problema desde la mitad de los años 70 y en consecuencia se echará un rápido vistazo a las "soluciones" clásicas. Sin embargo, hay que observar primeramente que CSMA [1] no gestiona este problema, ya que C y A, por definición, no reciben cada una de las otras transmisiones. La detección de la portadora se considera por ello inviable para las redes de radio en paquetes [3]. En el peor caso, el rendimiento de CSMA degrada el rendimiento de ALOHA [1].

Se describen a continuación varios métodos orientados a la contención para gestionar el problema del terminal oculto:

Acceso Múltiple Anticolisión (MACA)

Un método llamado MACA (Acceso Múltiple Anticolisión) debido a Karn [4] se basa en enviar una Petición para Enviar (RTS: Request to Send) y Despejado para Enviar (CTS: Clear to Send) para asegurarse que los vecinos de B saben de quién será la transmisión. Supóngase que A envía una RTS, B responde con un CTS, si es que ha recibido la RTS. El nodo A recibe el mensaje CTS e inicia la transmisión de datos. C, por otra parte, se abstiene de transmitir nada, ya que ha oído el CTS del nodo B. Similarmente, los nodos en la vecindad del nodo A, que reciben el mensaje RTS se abstienen de transmitir nada, ya que A está esperando un mensaje CTS. Un esquema de desistimiento se emplea para reducir el impacto de colisiones recurrentes de mensajes RTS.

MACAW

En [5], Bhargawan y otros, mejoraron del protocolo MACA y lo renombraron como MACAW. Ellos introdujeron la capa de enlace Acks, así como CSMA para los mensajes RTS. También mejoraron la exactitud mediante la ejecución del esquema de desistimiento basado más en la pareja fuente-destino que en el nodo. También se añadieron medios para el control de la congestión. La norma IEEE 802.11 emplea ahora un esquema muy similar RTS-CTS llamado DFWMAC en uno de sus modos de operación.

Acceso Múltiple por Tono de Ocupado (BTMA)

Una solución bastante similar a MACA es el esquema de Acceso Múltiple por Tono de Ocupado, BTMA [6]. En lugar de enviar un mensaje CTS, el nodo B indica está ocupado por medio de un tono en algún canal paralelo (lee otra frecuencia) . Esto se puede hacer siempre que B haya recibido su contenido de dirección. Sin embargo, otro método propuesto alternativo y mucho menos útil es aquel en el que tras detectar todos los nodos la transmisión de un paquete, envía un tono de ocupado. La última alternativa causará bloqueos importantes en una gran área. El uso práctico de cualquiera de los esquemas ha sido bastante limitado y ha tenido eco mayoritariamente en publicaciones académicas.

Otros protocolos clásicos de acceso múltiple Otra técnica de acceso a los medios se basa en Acceso Múltiple por División de Código de Secuencia Directa.

En principio, son posibles dos enfoques.

Por ejemplo, con referencia de nuevo a la figura 1, se pueden implementar mecanismos que se proponen asegurar que los nodos A y C usan códigos ortogonales y que por ello no interfieren entre sí.

Otra solución es aprovechar los códigos difundidos dirigidos al receptor. Esta última supone que C envía sus datos hacia un nodo D. Hay que observar que usando códigos ortogonales, los recursos de ancho de banda disponibles son divididos por el emisor.

Protocolo de acceso múltiple orientado a multiusuarios Se describe en [7] un protocolo de acceso múltiple que combina STDMA y detección de multiusuario. En este método, las transmisiones se planifican en el tiempo, en el espacio, así como en potencia de recepción. Los niveles de potencia de transmisión se eligen de tal manera que se pueden recibir múltiples transmisiones simultáneamente y que se descodifiquen por medio del uso de un detector de multiusuario. El beneficio es que la capacidad de la red se mejora con respecto a los esquemas clásicos de canal.

La patente US 5.596.439 se refiere a la cancelación de la auto-interferencia en la comunicación retransmitida por dos terminales. Cada usuario almacena su propia señal fuente, y transmite la señal fuente a una estación retransmisora. La estación retransmisora genera y transmite, a cada usuario, una señal compuesta que contiene una copia de todas las señales fuente, en lugar de enviar cada señal fuente al otro usuario deseado en una transmisión separada. Cada usuario recibe entonces esta señal compuesta, y cancela su propia señal fuente almacenada para recuperar la señal deseada, que es la señal fuente del otro usuario.

SUMARIO DE LA INVENCION

La presente invención supera estos y otros inconvenientes de las disposiciones de la técnica anterior.

Es un objeto general de la presente invención fijar como objetivo mejoras en el rendimiento en redes de retransmisión inalámbrica tales como las de trayecto múltiple, ad hoc, redes de retransmisión cooperantes y redes basadas en retransmisión, en las que múltiples usuario comparten un medio común de comunicación.

En particular, es deseable mejorar el rendimiento de la red con respecto a su capacidad y retardo Otro objeto de la invención es proporcionar un método y una disposición mejorados para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica.

La invención satisface estos y otros objetivos como se definen en las reivindicaciones de patente que se acompañan, y en particular en las reivindicaciones independientes 1 y 15.

La invención está basada en la observación de que la mayoría de las interferencias... [Seguir leyendo]

1. Un método para detectar la información de la señal en un primer nodo (F) de la red en una red de retransmisión inalámbrica, comprendiendo dicho método las etapas de:

-recibir información de la señal representativa de un primer conjunto de información (S1) transmitido desde un segundo nodo pero previsto para un tercer nodo en dicha red de retransmisión inalámbrica;

-almacenar, como información de la señal conocida a priori, la información de la señal previamente recibida representativa de dicho primer conjunto de información (S1) ;

-recibir a continuación información de la señal representativa de un segundo conjunto de información (S2) previsto para dicho primer nodo, mientras que una recepción posterior de dicho primer conjunto de información (S1) interfiere con la recepción de de dicho segundo conjunto de información (S2) ; y

-detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) previsto para dicho primer nodo usando al menos parte de dicha información almacenada de la señal conocida a priori para la cancelación de las interferencias, correspondiendo dicha información de la señal conocida a priori a la información de la señal recibida previamente, representativa de dicho primer conjunto de información (S1) .

2. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha cancelación de las interferencias incluye al menos una de las cancelaciones explícita e implícita de la interferencia.

3. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha red de retransmisión inalámbrica incluye al menos una de una red de trayecto o salto múltiple inalámbrica, una red de retransmisión cooperante y una red basada en repetidores.

4. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha red de retransmisión inalámbrica es una red de trayecto múltiple inalámbrica.

5. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha etapa de detección implica una detección de usuario único o una detección de usuario múltiple.

6. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la

reivindicación 1, en el que dicha etapa de detección de al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) , incluye la etapa de procesar un conjunto

representativo de los paquetes de datos previamente detectados y la información Ri de la señal recibida a continuación de acuerdo con:

en donde f es una función objetivo predeterminada y

es el conjunto resultante de los paquetes de datos detectados.

7. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha etapa de detección de al menos parte del segundo conjunto de información (S2) comprende las etapas de:

-eliminar dicha información de la señal conocida a priori de la información de la señal recibida a continuación para generar una señal residual; y

-procesar dicha señal residual para detectar al menos parte del citado segundo conjunto de información (S2) .

8. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha información de la señal conocida a priori incluye la información de la señal de banda base recibida previamente, y en el que dicha etapa de detección de al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) comprende la etapa de procesar conjuntamente dicha información de la señal de banda base recibida previamente y dicha información de la señal de banda base recibida a continuación para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) .

9. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha información de la señal de banda base recibida previamente tiene relación con un número de casos de comunicación previos y en el que la información de la señal de banda base recibida a continuación

tiene relación con el caso de la comunicación actual, y dicha información de la señal de banda base recibida previamente y dicha información de la señal de banda base recibida a continuación se procesan junto con la información de ganancia compleja del canal para determinar una estimación de al menos un paquete de datos detectado.

10. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha información de la señal conocida a priori incluye la información recibida y detectada previamente.

11. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicha información recibida y detectada previamente incluye la información previamente captada casualmente.

12. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha etapa de detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) se basa en información de la planificación de la transmisión.

13. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho primer conjunto de información (S1) incluye un número de paquetes de datos, y en el que dicha información de planificación de la transmisión incluye información sobre cuáles de los paquetes de datos que tienen que ser transmitidos cuando se recibe la información de la señal representativa de dicho segundo conjunto de información (S2) de tal modo que una parte conveniente de dicha información de la señal conocida a priori almacenada previamente se utiliza en dicha etapa de detección.

14. El método para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la etapa de actualizar continuamente dicha información de la señal conocida a priori.

15. Una disposición para detectar la información de la señal en un primer nodo de la red (F) en una red de retransmisión inalámbrica, comprendiendo dicha disposición:

-medios (10) para recibir información de la señal representativa de un primer conjunto de información (S1) transmitido desde un segundo nodo pero previsto para un tercer nodo en dicha red de retransmisión inalámbrica;

-medios (30) para almacenar, como información de la señal conocida a priori, la información de la señal recibida previamente representativa de dicho primer conjunto de información (S1) ;

-medios (10) para recibir a continuación la información de la señal representativa de un segundo conjunto de información (S2) previsto para dicho primer nodo, mientras que una posterior recepción de dicho primer conjunto de información (S1) interfiere con la recepción de dicho segundo conjunto de información (S2) ; y

-medios (20) para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) previsto para dicho primer nodo usando al menos parte de dicha información de la señal conocida a priori, almacenada, para la cancelación de las interferencias, correspondiendo dicha información de la señal conocida a priori a la información de la señal recibida previamente, representativa de dicho primer conjunto de información (S1) .

16. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha cancelación de las interferencias incluye al menos una de las cancelaciones explicita e implícita de la interferencia.

17. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha red de retransmisión inalámbrica incluye al menos una de una red de trayecto múltiple inalámbrica, una red de retransmisión cooperante y una red basada en repetidores.

18. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha red de retransmisión inalámbrica es una red de trayecto múltiple inalámbrica.

19. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichos medios (20) para la detección son aptos para realizar al menos una de la detección de usuario único y la detección de múltiples usuarios.

20. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichos medios (20) para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de

información (S2) incluyen medios para procesar un conjunto representativo de los paquetes de datos previamente detectados y la información Ri de la señal recibida a continuación de acuerdo con:

en donde f es una función objetivo predeterminada y

es el conjunto resultante de los paquetes de datos detectados.

21. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichos medios (20) para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) comprenden:

-medios para eliminar la información de la señal conocida a priori de la información de la señal recibida a continuación para generar una señal residual; y

-medios para procesar dicha señal residual para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) .

22. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha información de la señal conocida a priori incluye información de la señal de banda base recibida previamente, y dichos medios (20) para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) comprenden medios para procesar conjuntamente dicha información de la señal de banda base recibida previamente y la información de la señal de banda base recibida a continuación para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) .

23. La disposición para detectar la información de la señal en una red inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 22, en la que dicha información de la señal de banda base recibida previamente tiene relación con un número de casos de comunicación previos y la información de la señal de banda base recibida a continuación tiene relación con el caso de comunicación actual, y dichos medios para procesar conjuntamente son aptos para procesar dicha información de la señal de banda base recibida previamente y dicha información de la señal de banda base recibida a continuación junto con la información de la ganancia compleja del canal para determinar una estimación de al menos un paquete de datos detectado.

24. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha información de la señal conocida a priori incluye la información recibida y detectada previamente.

25. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 24, en la que dicha información recibida y detectada previamente incluye la información casualmente captada previamente.

26. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichos medios (20) para detectar al menos parte de dicho segundo conjunto información (S2) operan basándose en la información de la planificación de la transmisión.

27. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 26, en la que dicho primer conjunto de información (S1) incluye un número de paquetes de datos, y dicha información de la planificación de la transmisión incluye información sobre qué paquetes de datos tienen que ser transmitidos cuando se recibe la información de la señal representativa de dicho segundo conjunto de información (S2) , y dichos medios (20) para la detección comprenden medios para seleccionar, basándose en dicha información de la planificación de la transmisión, una parte apropiada de dicha información de la señal conocida a priori, almacenada previamente, para usarla en la detección de al menos parte de dicho segundo conjunto de información (S2) .

28. La disposición para detectar la información de la señal en una red de transmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende además medios (60) para actualizar continuamente dicha información de la señal conocida a priori incorporando información recién detectada y eliminando la información antigua de la señal.

29. La disposición para detectar la información de la señal en una red de retransmisión inalámbrica de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dicha disposición está implementada en dicho primer nodo de la red (F;100) de dicha red de retransmisión inalámbrica.