Método y aparato para la comunicación de información con control de potencia.

Método de transferencia de información en unidades sobre un enlace de comunicaciones digitales inalámbrico entre una estación de transmisión y una estación de recepción,

que comprende las etapas de:

transmitir primeras unidades de información a un primer nivel de energía;

monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas; y transmitir segundas unidades de información asociadas con las primeras unidades de información, primeras unidades de información para las que la monitorización no indicó que se produjo una recepción correcta, a segundos niveles de energía, permitiendo las segundas unidades de información establecer el contenido de las primeras unidades de información, y en el que para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de energía de transmisión unos respecto a otros, y en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con una energía de transmisión tal que la energía de transmisión total obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda se ajusta sustancialmente a la expresión E.kn-1 donde E es la energía de transmisión usada para el evento de transmisión de primera unidad de información, k es una constante y n es el evento de transmisión de unidad de información individual donde n = 1 en el caso del evento de transmisión de primera unidad de información y n = 2, 3, 4, ... n para cada evento de transmisión de segunda unidad de información consecutiva respectivamente.

Método y aparato para la comunicación de información con control de potencia La presente invención se refiere a sistemas de comunicación digital y más particularmente al intercambio de información sobre enlaces de comunicación digital inalámbricos de calidad variable. En comparación con enlaces por cable, se observa habitualmente una mayor variación en la calidad de los enlaces inalámbricos, por ejemplo, los enlaces de radio encontrados en un sistema de telefonía de radio móvil celular entre teléfonos móviles y estaciones base. La presente invención se refiere, en particular, pero no exclusivamente, a sistemas de acceso múltiple por división de código (CDMA) que se usan en denominados sistemas de telecomunicaciones móviles de tercera generación tal como el sistema universal de telecomunicaciones móviles (UMTS) .

Los sistemas de comunicación, que incluyen redes y sistemas de telecomunicación móvil, están haciendo cada vez más uso de la tecnología digital. Tales redes requieren que se establezca un enlace de comunicación de radio inalámbrico entre un terminal móvil y una estación base (o terminal fijo) . Los sistemas telefónicos móviles de segunda y tercera generación intercambian señales digitales sobre el enlace de comunicaciones de radio inalámbrico.

Pueden aprovecharse sistemas digitales para proporcionar mayor eficiencia espectral de un enlace de comunicaciones de radio de la que ofrece un sistema analógico y con frecuencia el procesamiento digital puede minimizar los efectos de interferencia.

En sistemas de comunicación que se basan en enlaces inalámbricos, tales como sistemas de comunicaciones móviles, la calidad de estos enlaces puede variar considerablemente. Varios factores influyen en la calidad del enlace y el sistema debe ser tolerante a cualquier variación de este tipo. En sistemas que emplean un enlace analógico, una reducción en la calidad de enlace puede dar como resultado simplemente el establecimiento de un enlace con ruido, pero tolerable. Sin embargo, en sistemas que emplean un enlace digital, es importante que la información enviada sobre el enlace pueda recuperarse fielmente en el extremo de recepción, incluso cuando la calidad de enlace es pobre. El efecto de información recibida de manera incorrecta depende de la aplicación. Por ejemplo, en el caso de un sistema de telefonía de radio móvil celular digital que emplea un enlace de radio inalámbrico, durante una conversación telefónica, una recepción incorrecta y pérdida de información sobre el enlace puede dar como resultado simplemente un silenciamiento temporal del sonido. Sin embargo, con la llegada de la informática móvil, se usan redes celulares telefónicas móviles cada vez más para la comunicación de datos y, en esta situación, es inaceptable cualquier pérdida de datos.

Se conocen diversas técnicas para ayudar a corregir la comunicación de información digital en una amplia gama de medios de comunicación y algunas de estas técnicas entran en la categoría de detección y corrección de errores. Una técnica es la corrección de errores sin canal de retorno (FEC) que implica codificar la información antes de la transmisión de tal manera que puede identificarse cualquier error que se produzca durante la comunicación y corregirse en la recepción. Otra técnica es emplear un esquema de control de errores por petición de repetición automática (ARQ) que implica la retransmisión de información que se considera que se ha recibido de manera errónea o no se ha recibido en absoluto. Existen diversos derivados del esquema ARQ básico y éstos se emplean dependiendo de la viabilidad de proporcionar espacio de memoria intermedia en los extremos de transmisión/recepción del enlace y el requisito de utilizar el enlace eficazmente. En realidad, algunos esquemas ARQ no retransmiten simplemente la misma información. En el caso de estos esquemas la retransmisión implica la (re) transmisión de sólo una parte de la información, la transmisión de información FEC apropiada o cualquier combinación de las mismas. Diversos esquemas ARQ son ampliamente conocidos por el experto en la técnica, al igual que el hecho de que la retransmisión puede iniciarse en ausencia de un acuse de recibo de que la información se ha recibido correcta o incluso incorrectamente. Esto contrasta con la situación en la que se envía una petición explícita de retransmisión al transmisor. Cuando se combinan las técnicas ARQ y FEC, pueden proporcionar un mecanismo de detección y corrección de errores potente y en determinadas implementaciones la operación ARQ sólo se vuelve activa si FEC falla en la recuperación de la información. Sin embargo, ambas técnicas son más eficaces cuando la calidad del enlace es más predecible y consistente de lo que puede proporcionarse, por ejemplo, mediante un cable coaxial, aunque enlaces por cable de par trenzado son susceptibles a ruido e interferencia. Por el contrario, los enlaces de comunicación de radio inalámbricos, tales como los empleados entre terminales móviles y terminales fijos tienen una calidad de enlace que está cambiando constantemente debido a, por ejemplo, el movimiento (en caso de que el terminal sea móvil) , obstrucciones provocadas por edificios, la geografía de la zona, condiciones meteorológicas y la distancia del enlace inalámbrico. La aparición de interferencia también puede afectar a la calidad de enlace. En condiciones particularmente malas, las técnicas ARQ darán como resultado que se produzcan múltiples retransmisiones lo que pueden provocar un retardo en la comunicación de datos y un aumento global en el consumo de potencia del sistema. Cuando los componentes del sistema, por ejemplo terminales móviles, se basan en alimentación por batería, esto no es particularmente deseable.

Cuando la calidad de enlace de radio se deteriora debido a grandes fluctuaciones de señal, por ejemplo al principio de un desvanecimiento intenso, se han propuesto diversas soluciones en la técnica anterior que hacen frente a un fallo de recepción, que incluyen las medidas de disminuir las tasas de transmisión y aumentar la potencia de transmisión global.

En un sistema de radio tal como UMTS, el objetivo principal de proporcionar un esquema ARQ es para maximizar el rendimiento global, mientras se minimiza el uso de recursos de radiofrecuencia (RF) del sistema tales como potencia y duración de transmisión. También es deseable minimizar parámetros tales como la interferencia provocada a otros usuarios, el retardo de extremo a extremo de las transmisiones, complejidad de implementación y consumo adicional de capacidad de transmisión de red. Todos éstos son problemas convencionales.

La solicitud de patente internacional publicada WOA-00/19634 presentada a nombre de Koninklijke Philips Electronics N. V. describe un esquema ARQ en el que el nivel de potencia de transmisión de paquetes de información retransmitidos puede aumentarse con respecto al nivel de potencia de transmisión usado para transmisiones de paquetes previos (originales) correspondientes. La motivación para realizar esto es reducir la probabilidad de recepción sin éxito de los paquetes de información retransmitidos. Esto permite que los paquetes de información se envíen inicialmente con un nivel de potencia inferior al que sería el caso en una disposición que no se beneficia de este esquema, al tiempo que se mantiene todavía una probabilidad dada de fallo de recepción de paquetes global. Por este motivo, también es posible reducir la energía transmitida total, es decir, la suma de energía que se deriva de la primera transmisión y cualquier retransmisión. En determinados casos esto puede significar una reducción de la interferencia provocada a otros usuarios. Este esquema también reduce la probabilidad de que se produzcan un gran número de transmisiones repetidas, lo que constituiría por varios motivos una manera subóptima de comunicación, incluyendo retardos en la transferencia de información.

Mientras que el esquema anterior intenta en cierto sentido proporcionar un aumento en la probabilidad de recepción de datos correcta en la retransmisión al tiempo que se pretende de manera simultánea regular la interferencia provocada a otros usuarios, es un objeto de la presente invención mejorar tal operación, particularmente con respecto a sistemas CDMA tal como UMTS.

La patente estadounidense nº 6.101.168 da a conocer la retransmisión de símbolo de datos usando la acumulación de símbolos, en el que el paquete recibido con error se retransmite a un nivel de energía por bit inferior.

El documento WO 00/19634 da a conocer la retransmisión de... [Seguir leyendo]

1. Método de transferencia de información en unidades sobre un enlace de comunicaciones digitales inalámbrico entre una estación de transmisión y una estación de recepción, que comprende las etapas de:

transmitir primeras unidades de información a un primer nivel de energía;

monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas; y transmitir segundas unidades de información asociadas con las primeras unidades de información, primeras unidades de información para las que la monitorización no indicó que se produjo una recepción correcta, a segundos niveles de energía, permitiendo las segundas unidades de información establecer el contenido de las primeras unidades de información, y en el que para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de energía de transmisión unos respecto a otros, y en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con una energía de transmisión tal que la energía de transmisión total obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda se ajusta sustancialmente a la expresión E.kn-1 donde E es la energía de transmisión usada para el evento de transmisión de primera unidad de información, k es una constante y n es el evento de transmisión de unidad de información individual donde n = 1 en el caso del evento de transmisión de primera unidad de información y n = 2, 3, 4, ... n para cada evento de transmisión de segunda unidad de información consecutiva respectivamente.

2. Método según la reivindicación 1, en el que al menos una de las segundas unidades de información se transmite con un nivel de energía por debajo del nivel de energía usado en la transmisión de las primeras unidades de información.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, y que comprende además la etapa de combinar primeras unidades de información recibidas en la estación de recepción y segundas unidades de información asociadas recibidas en la estación de recepción de modo que la energía recibida de la o cada una de las transmisiones de segunda unidad de información complementa la energía recibida de las transmisiones de unidad de información primera y cualquier segunda anterior, realizándose la etapa de combinación de tal manera que la energía total de las transmisiones recibidas combinadas aumenta con cada evento de transmisión de segunda unidad de información.

4. Método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con una energía de transmisión tal que la energía de transmisión total obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda aumenta de valor de manera sustancialmente exponencial.

5. Método según la reivindicación 1, en el que k = 1, 4.

6. Método según una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 5, en el que, para cada evento de transmisión de segunda unidad de información, las segundas unidades de información se transmiten con segundos niveles de energía seleccionados parcialmente basándose en un parámetro de calidad de recepción objetivo para cada dicha segunda unidad de información.

7. Método según la reivindicación 6, en el que dicho parámetro de calidad de recepción objetivo para cada segunda unidad de información se calcula como una función de al menos un parámetro de calidad de recepción real u objetivo previo.

8. Método según la reivindicación 7, en el que dicho parámetro de calidad de recepción objetivo para cada segunda unidad de información también se calcula como una función de la energía recibida debido a la transmisión de las unidades de información.

9. Método según la reivindicación 6, 7 u 8, y que comprende además la etapa de analizar la disparidad entre los parámetros de calidad de recepción objetivo y real de transmisiones de unidad de información recibidas y disminuir el nivel de potencia de transmisión de unidad de información durante la transmisión de dicha unidad de información si el parámetro de calidad de recepción para dicha transmisión de unidad de información recibida es mayor que el parámetro de calidad de recepción objetivo, aumentando de lo

contrario el nivel de potencia de transmisión de unidad de información durante la transmisión de dicha unidad de información si el parámetro de calidad de recepción para dicha transmisión de unidad de información recibida es menor que el parámetro de calidad de recepción objetivo.

10. Método según una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el enlace de comunicaciones se establece por un equipo que opera según un protocolo de comunicaciones basado en el sistema universal de telecomunicaciones móviles.

11. Método según la reivindicación 10, en el que la estación de recepción envía instrucciones de regulación de potencia de transmisión a la estación de transmisión en el campo de control de potencia de transmisión (TPC) llevado en un canal de control configurado en el enlace de comunicaciones.

12. Método según una cualquiera o más de las reivindicaciones 6 a 11, en el que el parámetro de calidad de recepción objetivo para primeras unidades de información se selecciona para corresponder a una probabilidad definida de transmisión fallida de primeras unidades de información y consiguiente transmisión de segundas unidades de información.

13. Estación transmisora para la transmisión inalámbrica digital de información de tráfico a un receptor, teniendo dicha estación transmisora:

un transmisor para transmitir primeras unidades de información a un primer nivel de energía; y medios de monitorización para monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas;

en el que el transmisor transmite segundas unidades de información asociadas con las primeras unidades de información, primeras unidades de información para las que los medios de monitorización no indicaron que se produjo una recepción correcta, a segundos niveles de energía, permitiendo las segundas unidades de información establecer el contenido de las primeras unidades de información , y en el que para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de energía de transmisión unos respecto a otros, y en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con una energía de transmisión tal que la energía de transmisión total obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda se ajusta sustancialmente a la expresión E.kn-1 donde E es la energía de transmisión usada para el evento de transmisión de primera unidad de información, k es una constante y n es el evento de transmisión de unidad de información individual donde n = 1 en el caso del evento de transmisión de primera unidad de información y n = 2, 3, 4, ... n para cada evento de transmisión de segunda unidad de información consecutiva respectivamente.

14. Sistema de comunicación inalámbrica digital que comprende al menos un transmisor según la reivindicación 13, y

al menos un receptor que tiene medios para recibir las unidades de información transmitidas; y medios de monitorización para monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas.

15. Método de transferencia de información en unidades sobre un enlace de comunicaciones digitales inalámbrico entre una estación de transmisión y una estación de recepción que comprende las etapas de:

transmitir primeras unidades de información con un primer contenido de redundancia;

monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas; y transmitir segundas unidades de información asociadas con las primeras unidades de información, primeras unidades de información para las que la monitorización no indicó que se produjo una recepción correcta, con un segundo contenido de redundancia, permitiendo las segundas unidades de información establecer el contenido de las primeras unidades de información, y en el que, para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de contenido de datos redundantes unos respecto a otros y en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con un contenido de redundancia tal que la tasa de código efectiva obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda se ajusta sustancialmente a la expresión R.k1-n donde R es la tasa de código usada para el evento de transmisión de primera unidad de información, k es una constante y n es el evento de transmisión de unidad de información individual donde n = 1 en el caso del evento de transmisión de primera unidad de información y n = 2, 3, 4, ... n para cada evento de transmisión de segunda unidad de información consecutiva respectivamente.

16. Método según la reivindicación 15, en el que al menos una de las segundas unidades de información se transmite con un contenido de redundancia de datos por debajo del nivel de contenido de datos redundantes usado en la transmisión de las primeras unidades de información.

17. Método según la reivindicación 15 ó 16, y que comprende además la etapa de combinar primeras unidades de información recibidas en la estación de recepción y segundas unidades de información asociadas recibidas en la estación de recepción.

18. Método según la reivindicación 15, 16 ó 17, en el que, para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de contenido de datos redundantes unos respecto a otros.

19. Estación transmisora para la transmisión inalámbrica digital de información de tráfico a un receptor, teniendo dicha estación transmisora:

un transmisor para transmitir primeras unidades de información con un primer contenido de redundancia; y medios de monitorización para monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas;

en el que el transmisor transmite segundas unidades de información asociadas con las primeras unidades de información, primeras unidades de información para las que los medios de monitorización no indicaron que se produjo una recepción correcta, con un segundo contenido de redundancia, permitiendo las segundas unidades de información establecer el contenido de las primeras unidades de información, y en el que, para una transmisión de primera unidad de información dada, se realizan eventos de transmisión de segunda unidad de información consecutiva asociada con un aumento progresivo de contenido de datos redundantes unos respecto a otros, en el que los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda consecutiva asociada se realizan cada uno con un contenido de redundancia tal que la tasa de código efectiva obtenida combinando los eventos de transmisión de unidad de información primera y cualquier segunda se ajusta sustancialmente a la expresión R.k1-n donde R es la tasa de código usada para el evento de transmisión de primera unidad de información, k es una constante y n es el evento de transmisión de unidad de información individual donde n = 1 en el caso del evento de transmisión de primera unidad de información y n = 2, 3, 4, ... n para cada evento de transmisión de segunda unidad de información consecutiva respectivamente.

20. Sistema de comunicación inalámbrica digital que comprende al menos un transmisor según la reivindicación 19, y al menos un receptor que tiene medios para recibir las unidades de información transmitidas; y medios de monitorización para monitorizar si se produce una recepción correcta de las unidades transmitidas.