Método y sistema para la solicitud de retransmisión automática (ARQ) con reselección de codificación y/o modulación de corrección de errores hacia delante o en recepción (FEC).

Un método para retransmitir un bloque de información (40) que fue reconocido negativamente y que fue transmitido previamente utilizando un primer tipo de modulación y un primer tipo de codificación de FEC que 5 comprende las etapas de:

(a) seleccionar al menos uno de un segundo tipo de modulación diferente del citado primer tipo de modulación y un segundo tipo de codificación de FEC diferente del citado primer tipo de codificación, para crear un esquema de procesamiento de retransmisión;

(b) procesar el citado bloque de acuerdo con el citado esquema de procesamiento de retransmisión; y

(c) retransmitir el citado bloque procesado pero continuando con la transmisión de otros bloques utilizando el citado primer tipo de modulación y el primer tipo de codificación de FEC.

Método y sistema para la solicitud de retransmisión automática (ARQ) con reselección de codificación y/o modulación de corrección de errores hacia delante o en recepción (FEC) .

La presente invención se refiere a un sistema y método para retransmitir un bloque de información.

La invención es aplicable de manera general al manejo del error en el campo de los sistemas de comunicación y, más particularmente, al manejo del error utilizando solicitudes de retransmisión automática (ARQ - Automatic Retransmission reQuests, en inglés) en sistemas de comunicación que soportan múltiples codificación de FEC y/o esquemas de modulación.

El crecimiento de los sistemas de comunicación comerciales y, en particular, el explosivo crecimiento de los sistemas de radioteléfono celulares ha llevado a los diseñadores de sistemas a buscar maneras de aumentar la capacidad del sistema sin reducir la calidad de la comunicación por debajo de los umbrales de tolerancia del consumidor. Una técnica para lograr estos objetivos implicaba cambiar de sistemas en los que se utilizaba la modulación analógica para imprimir datos sobre una onda portadora a sistemas en los que se utilizaba la modulación digital para imprimir los datos sobre ondas portadoras.

En los sistemas de comunicación digital inalámbrica, interfaces aéreas estandarizadas especifican la mayoría de los parámetros del sistema, incluyendo el tipo de modulación, el formato de la ráfaga, el protocolo de comunicación, etc. Por ejemplo, el Instituto de Normalización sobre Telecomunicación Europeo (ETSI - European Telecommunication Standard Institute, en inglés) ha especificado un estándar de Sistema Global para Comunicaciones mediante Telefonía Móvil (GSM - Global System for Mobile Communications, en inglés) que utiliza el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA - Time Division Multiple Access, en inglés) para comunicar información de control, de voz y datos sobre canales físicos de radiofrecuencia (RF - Radio Frequency, en inglés) o enlaces que utilizan un esquema de modulación de Codificación de desplazamiento mínimo gausiano (GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying, en inglés) a una tasa de símbolos de 271 ksps. En los Estados Unidos, la Asociación de la Industria de la Telecomunicación (TIA - Telecommunication Industr y Association, en inglés) ha publicado un número de Estándares Interim, tales como IS-54 y IS-136, que definen varias versiones de servicio telefónico móvil avanzado digital (D-AMPS - Digital Advanced Mobile Phone Service, en inglés) , un sistema de TDMA que utiliza un esquema de modulación de codificación de desplazamiento de fase en cuadratura diferencial (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying, en inglés) para comunicar datos sobre enlaces de RF.

Los sistemas de TDMA subdividen la frecuencia disponible en uno o más canales de RF. Los canales de RF son además divididos en un número de canales físicos correspondientes a intervalos de tiempo en tramas de TDMA. Los canales lógicos están formados por uno o varios canales físicos donde se especifica la modulación y la codificación. En estos sistemas, las estaciones de telefonía móvil se comunican con una pluralidad de estaciones de base salpicadas transmitiendo y recibiendo ráfagas de información digital sobre canales de RF de enlace ascendente y descendente.

El creciente número de estaciones de telefonía móvil en uso hoy en día ha generado la necesidad de más canales de voz y datos dentro de los sistemas de telecomunicación. Como resultado, las estaciones de base se encuentran más cerca unas de otras, con un aumento de las interferencias entre estaciones de telefonía móvil que operan en la misma frecuencia en celdas vecinas o poco separadas. Aunque las técnicas digitales proporcionan un mayor número de canales útiles de un espectro de frecuencia dado, queda todavía una necesidad de reducir la interferencia, o más específicamente de aumentar la relación de la potencia de la señal portadora a interferencia, (es decir, la relación de portadora a interferencia (C/I - Carrier/Interference, en inglés) . Debe observarse que la presente invención se describe en el contexto medir de la robustez del canal en términos de C/I, resultará evidente para los expertos en la materia que la relación de portadora a ruido es también una medida utilizada comúnmente para la robustez del canal. En aras de la brevedad, "C/I" se utiliza en este texto, pero debería tomarse para significar "C/I y/o C/N".

Con el fin de proporcionar varios servicios de comunicación, se requiere una tasa de bits de usuario mínima correspondiente. Por ejemplo, para los servicios de voz y/o de datos, la tasa de bits de usuario corresponde a la calidad de voz y/o al rendimiento de datos, produciendo una mayor tasa de bits de usuario mejor calidad de voz y/o un mayor rendimiento de datos. La tasa de bits de usuario total se determina mediante una combinación seleccionada de técnicas de codificación de conversación, codificación de canal, esquema de modulación y para un sistema de TDMA, el número de intervalos de tiempo asignables por llamada.

Convencionalmente, los diferentes sistemas de comunicación digital utilizan una variedad de esquemas de modulación lineales y no lineales para comunicar información de voz o de datos. Estos esquemas de modulación incluyen, por ejemplo, Codificación de Desviación Mínima Gausiana (GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying, en inglés) , Codificación de Desviación de Fase en Cuadratura (QPSK - Quadrature Phase Shift Keying, en inglés) ,

Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM - Quadrature Amplitude Modulation, en inglés) , etc. Típicamente, cada sistema de comunicación opera utilizando un único esquema de modulación para la transmisión de información en cualquier condición. Por ejemplo, el ETSI originariamente especificaba el estándar de GSM para comunicar información de control, voz y datos sobre enlaces utilizando un esquema de modulación de GMSK para proporcionar información de transmisión y de retransmisión.

Dependiendo del esquema de modulación utilizado por un sistema particular, el rendimiento de un esquema de transmisión de paquetes se deteriora de manera diferente a medida que los niveles de C/I disminuyen. Por ejemplo, los esquemas de modulación pueden utilizar un número diferente de valores o de niveles para representar símbolos de información. El conjunto de señales, es decir, coeficientes de amplitud, asociados con la QPSK, un esquema de modulación de nivel inferior (LLM - Lower Level Modulation, en inglés) de ejemplo, se ilustran en la Figura 1 (a) . A modo de comparación, 16QAM es un esquema de modulación de nivel superior (HLM - Higher Level Modulation, en inglés) que tiene el conjunto de señales representado en la Figura 1 (b) .

Como puede verse en la Figuras 1 (a) y 1 (b) , la mínima distancia Euclidiana entre los coeficientes en el esquema de LLM es mayor que la mínima distancia Euclidiana entre los coeficientes en el esquema de HLM para la misma potencia media de señal, lo que hace más fácil que el procesamiento de la señal de recepción distinga entre los cambios de modulación en el esquema de LLM. Así, los esquemas de LLM son más robustos con respecto a ruido e interferencia, es decir, requieren un menor nivel de portadora a interferencia (C/I - Carrier to Interference, en inglés) para alcanzar una calidad de señal recibida aceptable. Los esquemas de HLM, por otro lado, proporcionan mayores tasas de bits de usuario, por ejemplo, la 16QAM proporciona dos veces la tasa de bits de usuario de la QPSK, pero requiere mayores niveles de C/I.

Más recientemente, no obstante, la adaptación dinámica de la modulación utilizada para la transmisión en tipos de sistemas de radiocomunicación ha sido considerada una alternativa que aprovecha las potencias de los esquemas de modulación individuales para proporcionar mayores tasas de bits de usuario y/o mayor resistencia a ruido y a interferencia. Un ejemplo de un sistema de comunicación que emplea múltiples esquemas de modulación se encuentra en la Patente de U.S. Nº 5.577.087. En ella, se describe una técnica para la conmutación entre 16QAM y QPSK. La decisión de conmutar entre tipos de modulación se toma basándose en medidas de calidad, sin embargo este sistema emplea una tasa de bits de usuario constante, lo que significa que un cambio en el esquema de modulación requiere también un cambio en la tasa de bits del canal, por ejemplo, el número de intervalos de tiempo utilizados para soportar un canal de transmisión.

Además de los esquemas... [Seguir leyendo]

1. Un método para retransmitir un bloque de información (40) que fue reconocido negativamente y que fue transmitido previamente utilizando un primer tipo de modulación y un primer tipo de codificación de FEC que 5 comprende las etapas de:

(a) seleccionar al menos uno de un segundo tipo de modulación diferente del citado primer tipo de modulación y un segundo tipo de codificación de FEC diferente del citado primer tipo de codificación, para crear un esquema de procesamiento de retransmisión;

(b) procesar el citado bloque de acuerdo con el citado esquema de procesamiento de retransmisión; y (c) retransmitir el citado bloque procesado pero continuando con la transmisión de otros bloques utilizando el citado primer tipo de modulación y el primer tipo de codificación de FEC.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el bloque de información (40) que fue reconocido negativamente fue previamente transmitido utilizando un primer formato de transmisión, y el método comprende también la etapa de:

formatear el citado bloque procesado en un segundo formato de transmisión diferente del citado primer formato de transmisión para generar un bloque formateado (50-57) ; 20 en el que el citado bloque retransmitido se denomina bloque formateado.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende también la etapa de:

monitorizar la calidad del enlace asociado con el citado bloque (40) y llevar a cabo las etapas de selección, 25 procesamiento y formateado sólo cuando la calidad del citado enlace monitorizado disminuye por debajo de un umbral predeterminado.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la citada etapa de monitorizar la calidad del enlace comprende también las etapas de:

contar un número de bloques (40) recibidos erróneamente y comparar el citado número con un número predeterminado de bloques.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también la etapa de:

llevar a cabo la citada selección basándose en una estimación de una tasa de error de bloque.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también la etapa de:

llevar a cabo la citada selección basándose en una estimación de una relación de portadora a interferencia asociada con un enlace sobre el cual es retransmitido el citado bloque (40) .

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también la etapa de:

45 llevar a cabo la citada selección basándose en un algoritmo predefinido conocido tanto para un receptor (12, 20) como para un transmisor (20, 12) asociado con un enlace sobre el que el citado bloque (40) es retransmitido.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también las etapas de:

50 recibir, en un transmisor (20, 12) , una solicitud para al menos una de la citada segunda modulación y de la citada segunda codificación de FEC de un receptor asociado con un enlace sobre el cual es retransmitido el citado bloque; y llevar a cabo la citada selección basándose en la citada solicitud.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también las etapas de:

determinar, en un transmisor (20, 12) asociado con un enlace sobre el cual es retransmitido el citado bloque, cuál de la citada al menos una de la citada segunda modulación y de la citada al segunda codificación de FEC

60 van a ser seleccionadas; e informar al receptor (12, 20) asociado con el citado enlace del citado esquema de procesamiento de retransmisión.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también la etapa de:

seleccionar el citado segundo tipo de modulación.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende también la etapa de:5 seleccionar el citado segundo tipo de codificación de FEC.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el citado primer tipo de modulación es una modulación de nivel alto y el citado segundo tipo de modulación es una modulación de nivel bajo.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el citado primer tipo de codificación de FEC tiene un primer número de bits de código por bit de datos y el citado segundo tipo de codificación de FEC tiene un segundo número de bits de código por bit de datos, siendo el citado segundo número mayor que el citado primer número.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el citado segundo tipo de modulación utiliza un 15 subconjunto de puntos de señal asociados con el citado primer tipo de modulación.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los citados primer y segundo formatos de transmisión incluyen ambos ráfagas de transmisión (50-57) en las cuales es mapeado el citado bloque de datos.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el citado bloque es intercalado sobre un primer número de ráfagas (42, 44, 46, 48) en el citado primer formato de transmisión y un segundo número de ráfagas (50-57) en el citado segundo formato de transmisión, siendo los citados números primero y segundo diferentes.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la citada etapa de formatear comprende también la etapa 25 de:

alterar el mapeo entre el citado bloque y las unidades de capa física del citado primer formato de transmisión al citado segundo formato de transmisión.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la citada etapa de formateo comprende también la etapa de:

dividir el citado bloque (40) en al menos dos bloques.

19. Un método para retransmitir un bloque de información (70) 1ue comprende:

recibir una señal de reconocimiento negativo indicando que un bloque (70) fue recibido erróneamente; dividir selectivamente el citado bloque (70) en al menos dos bloques (72, 74) en respuesta al citado reconocimiento de señal negativo:

mapear los citados al menos dos bloques en un formato de transmisión; y retransmitir los citados al menos dos bloques (72, 74) , en el que el citado bloque fue originariamente transmitido utilizando una primera modulación y un esquema de codificación de FEC y los citados al menos dos bloques son retransmitidos utilizando una segunda modulación y/o esquema de codificación de FEC diferente de la citada primera modulación y/o esquema de codificación de FEC.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la citada etapa de mapear los citados al menos dos bloques (72, 74) en un formato de transmisión comprende también la etapa de:

intercalar los citados al menos dos bloques sobre ocho ráfagas de TDMA.50

21. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el citado segundo tipo de modulación utiliza un subconjunto de coeficientes de amplitud del citado primer tipo de modulación.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la citada etapa de mapear los citados al menos dos

55 bloques (72, 74) en un formato de transmisión comprende también la etapa de: adaptar los citados al menos dos bloques para transmisión mediante CDMA.

23. Una unidad transceptora (20, 12) que comprende:

60 un medio para recibir una señal de reconocimiento negativo que indica que un bloque (40) fue recibido erróneamente; un medio para conmutar selectivamente de una primera modulación y esquema de codificación de FEC a una segunda modulación y/o esquema de codificación de FEC diferente de la citada primera modulación y/o esquema de codificación de FEC; un medio para procesar el citado bloque en respuesta a la citada señal de reconocimiento negativo; y un medio para retransmitir el citado bloque procesado pero continuando con la transmisión de otros bloques utilizando la citada primera modulación y esquema de codificación de FEC.

24. La unidad transceptora de acuerdo con la reivindicación 23, en la que el citado medio para conmutar selectivamente comprende también:

un medio para contar un número de las citadas señales de reconocimiento negativo; y un medio para conmutar de la citada primera modulación y/o esquema de codificación de FEC a la citada 10 segunda modulación y/o esquema de codificación de FEC cuando el citado número contado excede un umbral predeterminado.

25. La unidad transceptora de acuerdo con la reivindicación 23, en la que el citado medio para conmutar selectivamente comprende también:

un medio para seleccionar la citada segunda modulación y/o esquemas de codificación de FEC basándose en una característica predeterminada del sistema.

26. Una unidad transceptora que comprende:

un medio para recibir una señal de reconocimiento negativo que indica que un bloque (70) fue recibido erróneamente; un medio para dividir selectivamente el citado bloque (70) en al menos dos bloques (72, 74) en respuesta a la citada señal de reconocimiento negativo;

un medio para mapear los citados al menos dos bloques en un formato de transmisión; y un medio para retransmitir los citados al menos dos bloques (72, 74) , en el que el citado bloque fue originalmente transmitido utilizando una primera modulación y esquema de codificación de FEC y los citados al menos dos bloques son retransmitidos utilizando una segunda modulación y/o esquema de codificación de FEC diferentes de la citada primera modulación y/o esquema de codificación de FEC.