MÉTODO ARQ HIBRIDO PARA TRANSMISIÓN DE DATOS EN PAQUETES.

Un aparato de transmisión que usa un proceso HARQ incluyendo: una sección de disposición (110,

120) que dispone una secuencia de bits i1q1i2q2 de datos cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 para obtener una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1, donde i1 y q1 son la inversión lógica de i1 y q1, respectivamente, una sección de modulación (130) que modula dicha secuencia de bits y dicha secuencia de bits dispuesta a un símbolo 16QAM, y una sección de transmisión que transmite dicha secuencia de bits i1q1i2q2 y transmite dicha secuencia de bits dispuesta en una retransmisión

La presente invención se refiere a un método para modificar una secuencia de bits en una retransmisión ARQ en un sistema de comunicaciones. Además, la invención se refiere a un receptor y transmisor correspondiente.

Una técnica común en sistemas de comunicaciones con condiciones de canal no fiables y variables en el tiempo es corregir errores en base a esquemas de petición de repetición automática (ARQ) junto con una técnica de corrección prospectiva de errores (FEC) llamada ARQ híbrida (HARQ). Si un error es detectado por un control de redundancia cíclica (CRC) utilizado comúnmente, el receptor del sistema de comunicaciones pide al transmisor que reenvíe los paquetes de datos recibidos con error.

S. Kallel, Analysis of a type II hybrid ARQ scheme with code combining, IEEE Transactions on Communications. Vol. 38, nº 8, agosto 1990 y S. Kallel, R. Link, S. Bakhtiyari, Throughput performance of Memory ARQ schemes, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 48, nº 3, mayo 1999, definen tres tipos diferentes de esquemas ARQ:

* Tipo I: Se desechan los paquetes erróneos recibidos y se retransmite y decodifica por separado una nueva copia del mismo paquete. No hay combinación de versiones recibidas antes y después de dicho paquete.

* Tipo II: los paquetes erróneos recibidos no son desechados, sino que se combinan con retransmisiones adicionales para decodificación siguiente. Los paquetes retransmitidos tienen a veces tasas de codificación más altas (ganancia de codificación) y se combinan en el receptor con la información de software almacenada de transmisiones previas.

* Tipo III: Es el mismo que el Tipo II con la condición de que cada paquete retransmitido es ahora autocodificable. Esto implica que el paquete transmitido es decodificable sin la combinación con paquetes previos. Esto es útil si algunos paquetes están dañados de tal forma que casi no se pueda reutilizar la información. Si todas las transmisiones llevan datos identificados, esto se puede considerar como un caso especial llamado HARQ Tipo III con una sola versión de redundancia.

Obviamente, los esquemas Tipo II e III son más inteligentes y muestran una ganancia de rendimiento con respecto al Tipo I, porque proporcionan la capacidad de reutilizar información de paquetes erróneos recibidos previamente. Existen básicamente tres esquemas de reutilizar la redundancia de paquetes previamente transmitidos:

* Combinación de software

* Combinación de código

* Combinación de software y Combinación de código

Combinación de software

Empleando combinación de software, los paquetes de retransmisión llevan idéntica información en comparación con la información previamente recibida. En este caso, los múltiples paquetes recibidos se combinan en base de símbolo a símbolo o de bit a bit como se describe, por ejemplo, en D. Chase, Code combining: A maximum-likelihood decoding approach for combining an arbitrary number of noisy packets, IEEE Trans. Commun., Vol. COM-33, pág. 385-393, mayo 1985 o B.A. Harvey y S. Wicker, Packet Combining Systems based on the Viterbi Decoder, IEEE Transactions on Communications, Vol. 42, 2/3/4, abril 1994. Combinando estos valores de decisión de software de todos los paquetes recibidos, las fiabilidades de los bits transmitidos aumentarán linealmente con el número y potencia de los paquetes recibidos. Desde el punto de vista del decodificador se empleará el mismo esquema FEC (con tasa de código constante) en todas las transmisiones. Por lo tanto, el decodificador no tiene que saber cuántas retransmisiones han sido realizadas, dado que solamente ve los valores de decisión blanda combinados. En este esquema todos los paquetes transmitidos tendrán que llevar el mismo número de símbolos.

Combinación de código

La combinación de código concatena los paquetes recibidos para generar una nueva palabra código (tasa de códigos decreciente con número de transmisión creciente). Por lo tanto, el decodificador tiene que ser consciente del esquema FEC a aplicar en cada instante de transmisión. La combinación de código ofrece una mayor flexibilidad con respecto a la combinación de software, puesto que la longitud de los paquetes retransmitidos se puede alterar para adaptarla a las condiciones de canal. Sin embargo, esto requiere transmitir más datos significativos con respecto a la combinación de software.

Combinación de software y Combinación de código

En caso de que los paquetes retransmitidos lleven algunos símbolos idénticos a símbolos previamente transmitidos y algunos símbolos-código diferentes de estos, los símbolos-código idénticos se combinan usando combinación de software como se describe en la sección titulada “Combinación de software”, mientras que los símbolos-código restantes se combinarán usando combinación de código. Aquí, los requisitos de señalización serán parecidos a la combinación de código.

Se ha mostrado en M. P. Schmitt, Hybrid ARQ Scheme employing TCM and Packet Combining, Electronics Letters Vol. 34, nº 18, septiembre 1998, que la operación HARQ para Modulación Codificada Trellis (TCM) se puede mejorar redisponiendo la constelación de símbolos para las retransmisiones. La ganancia de rendimiento resulta de maximizar las distancias euclidianas entre los símbolos aplicados sobre las retransmisiones, porque la redisposición se ha realizado en base a símbolos.

Considerando esquemas de modulación de orden alto (con símbolos de modulación que transportan más de dos bits) los métodos de combinación que emplean combinación de software tienen un inconveniente importante: las fiabilidades de bits dentro de símbolos combinados por software estarán en una relación constante en todas las retransmisiones, es decir, los bits menos fiables de transmisiones previas recibidas seguirán siendo menos fiables después de haber recibido más transmisiones y, de forma análoga, los bits más fiables de transmisiones previas recibidas seguirán siendo más fiables después de haber recibido más transmisiones.

Las fiabilidades de bits variables evolucionan desde la limitación de la aplicación de constelación de señales bidimensionales, donde los esquemas de modulación que llevan más de 2 bits por símbolo no pueden tener las mismas fiabilidades medias para todos los bits en el supuesto de que todos los símbolos se transmitan con igual probabilidad. El término fiabilidades medias significa en consecuencia la fiabilidad de un bit particular sobre todos los símbolos de una constelación de señales.

Empleando una constelación de señales para un esquema de modulación 16 QAM según la figura 1 que muestra una constelación de señales codificada Gray con un orden de aplicación de bits dado i1q1i2q2, los bits aplicados sobre los símbolos difieren considerablemente uno de otro en fiabilidad media en la primera transmisión del paquete. Con más detalle, los bits i1 y q1 tienen una fiabilidad media alta, puesto que estos bits se aplican a espacios medios del diagrama de la constelación de señales con las consecuencias de que su fiabilidad es independiente del hecho de si el bit transmite un uno o un cero.

En contraposición, los bits i2 y q2 tienen una fiabilidad media baja, puesto que su fiabilidad depende del hecho de si transmiten un uno o un cero. Por ejemplo, para el bit i2, se aplican unos a las columnas exteriores, mientras que se aplican ceros a las columnas interiores. Igualmente, para el bit q2, se aplican unos a las filas exteriores, mientras que se aplican ceros a las filas interiores.

Para las retransmisiones segunda y siguientes, las fiabilidades de los bits estarán en una relación constante entre sí, que se define por la constelación de señales empleada en la primera transmisión, es decir, los bits i1 y q1 siempre tendrán una fiabilidad media más alta que los bits i2 y q2 después de cualquier número de retransmisiones.

En WO 02/067491 se ha propuesto un método que, con el fin de mejorar el rendimiento del decodificador, sería bastante beneficioso tener fiabilidades de bit medias iguales o casi iguales después de cada transmisión recibida de un paquete. Por lo tanto, las fiabilidades de bit se adaptan a las retransmisiones de forma que se promedien las fiabilidades de bit medias. Esto se logra eligiendo una primera constelación predeterminada y al menos una segunda constelación de señales para las transmisiones, de modo que las fiabilidades de bit medias combinadas para los bits respectivos de todas las transmisiones sean casi iguales.

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1. Un aparato de transmisión que usa un proceso HARQ incluyendo:

una sección de disposición (110, 120) que dispone una secuencia de bits i1q1i2q2 de datos cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 para obtener una secuencia de bits dispuesta

i2q2i1q1, donde i1 y q1 son la inversión lógica de i1 y q1, respectivamente,

una sección de modulación (130) que modula dicha secuencia de bits y dicha secuencia de bits dispuesta a un símbolo 16QAM, y

una sección de transmisión que transmite dicha secuencia de bits i1q1i2q2 y transmite dicha secuencia de bits dispuesta en una retransmisión.

2. Un aparato de transmisión que usa un proceso HARQ incluyendo: una sección de disposición (110, 120) que dispone una secuencia de bits i1q1i2q2 de datos cambiando las

posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 para obtener una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1, donde i2 y q2 son la inversión lógica de i2 y q2 respectivamente,

una sección de modulación (130) que modula dicha secuencia de bits i1 q1 i2q2 y dicha secuencia de bits dispuesta a un símbolo 16QAM, y

una sección de transmisión que transmite dicha secuencia de bits i1q1i2q2 y transmite dicha secuencia de bits dispuesta en una retransmisión.

3. Un aparato de transmisión según las reivindicaciones 1 o 2, donde dicha sección de transmisión transmite además información acerca de dicha disposición de dicha secuencia de datos de bits.

4. Un método de transmisión usando un proceso HARQ incluyendo: disponer una secuencia de bits i1 q1 i2q2 de datos cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de

bit de i2 y q2 para obtener una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1, donde i1 y q1 son la inversión lógica de i1 y q1 respectivamente, modular dicha secuencia de bits y dicha secuencia de bits dispuesta a un símbolo 16QAM, transmitir dicha secuencia de bits y transmitir dicha secuencia de bits dispuesta en una retransmisión.

5. Un método de transmisión usando un proceso HARQ incluyendo: disponer una secuencia de bits i1q1i2q2 de datos cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit

de i2 y q2 para obtener una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1, donde i2 y q2 son la inversión lógica de i2 y q2 respectivamente, modular dicha secuencia de bits y dicha secuencia de bits dispuesta a un símbolo 16QAM, transmitir dicha secuencia de bits, y transmitir dicha secuencia de bits dispuesta en una retransmisión.

6. Un método de transmisión según las reivindicaciones 4 o 5, donde dicho método incluye además: transmitir información acerca de dicha disposición de dicha secuencia de datos de bits.

7. Un aparato de recepción usando un proceso HARQ, incluyendo:

una sección de recepción (330) que recibe datos como una secuencia de bits i1q1i2q2 y como una secuencia de bits

dispuesta i2q2i1q1 aplicada a un símbolo 16QAM, que se produce cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits i1q1i2q2 e invirtiendo lógicamente i1 y q1 de dicha secuencia de bits, y

una sección de redisposición (310, 320) que redispone dicha secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 cambiando las

posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits dispuesta, e invirtiendo

lógicamente i1 y q1.

8. Un aparato de recepción usando un proceso HARQ, incluyendo:

una sección de recepción (330) que recibe datos como una secuencia de bits i1q1i2q2 y como una secuencia de bits

dispuesta i2q2i1q1 aplicada a un símbolo 16QAM que se produce cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits i1q1i2q2 e invirtiendo lógicamente i2 y q2 de dicha secuencia de bits, y

una sección de redisposición (310-320) que redispone dicha secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 cambiando las

posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits dispuesta, e invirtiendo

lógicamente i2 y q2.

9. Un aparato de recepción según las reivindicaciones 7 o 8,

donde dicha sección de recepción (330) también recibe información acerca de dicha disposición de secuencia de datos de bits, donde dicha sección de redisposición (310, 320) realiza dicho cambio y dicha inversión lógica según dicha información.

10. Un aparato de recepción según una de las reivindicaciones 7 a 9, incluyendo además dicho aparato:

una sección de combinación que combina dicha secuencia de bits i1q1i2q2 y dicha secuencia de bits redispuesta.

11. Un método de recepción usando un proceso HARQ, incluyendo:

recibir datos como una secuencia de bits i1q1i2q2 y como una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 aplicada a un símbolo 16 QAM, que se produce cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits i1q1i2q2 e invirtiendo lógicamente i1 y q1 de dicha secuencia de bits, y

redisponer dicha secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las

posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits dispuesta, e invirtiendo lógicamente i1 y q1.

12. Un método de recepción usando un proceso HARQ, incluyendo:

recibir datos como una secuencia de bits i1q1i2q2 y como una secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 aplicada a un símbolo 16QAM, que se produce cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits i1q1i2q2 e invirtiendo lógicamente i2 y q2 de dicha secuencia de bits, y

redisponer dicha secuencia de bits dispuesta i2q2i1q1 cambiando las posiciones de bit de i1 y q1 por las

posiciones de bit de i2 y q2 de dicha secuencia de bits dispuesta, e invirtiendo lógicamente i2 y q2.

13. Un método de recepción según las reivindicaciones 11 o 12, donde dicho método incluye además recibir información acerca de dicha disposición de dicha secuencia de datos de bits, donde dicha redisposición se realiza según dicha información.

14. Un método de recepción según una de las reivindicaciones 11 a 13, incluyendo además dicho método: combinar dicha secuencia de bits i1q1i2q2 y dicha secuencia de bits redispuesta.