Procedimiento para transmisión de señales en una red de relés cooperativa inalámbrica,

en el que la transmisiónse realiza entre un origen, un destino y al menos un relé intercalado entre ambos, el o los relés funcionan como relésde decodificación-y-retransmisión, realizándose la transmisión en al menos dos fases y en el que el o los relésdeciden, independientemente de la información relativa a otros componentes de la red, si una señal recibida delorigen o de al menos otro relé se decodifica y se retransmite, caracterizado porque para la toma de decisión relativaa la decodificación y la retransmisión se utilizan códigos de detección de error de la señal enviada

Procedimiento y sistema para utilizar una diversificación cooperativa en circuitos de relés inalámbricos

La presente invención se refiere en general a un procedimiento y un sistema para transmisión de señales en una red de relés inalámbrica. El procedimiento se expresa esencialmente mediante un protocolo. La invención utiliza simultáneamente dos prestaciones puestas a disposición por los sistemas de relés inalámbricos o los sistemas de relés en entornos inalámbricos, como por ejemplo redes inalámbricas. Se trata de ganancias de diversidad (diversity gains) y reducción de pérdida de trayecto (pathloss savings) . Un relé intermedio para decodificar y retransmitir (decode-and-forward-relay) apoya la transmisión de un origen a un destino. El destino combina las señales que recibe del origen y del relé. Una característica fundamental de la invención consiste en que el nodo relé decide de forma independiente, si se retransmite información al destino o no. De este modo se minimiza el riesgo de una transmisión defectuosa, mientras se ponen a disposición ganancias de diversidad reales y constructivas para la comunicación mediante canales de desvanecimiento. En combinación con las reducciones de pérdida de trayecto, esto permite lograr mejoras significativas, tanto en relación con la transmisión directa como en relación con las actividades convencionales de los relés.

El diseño de las redes inalámbricas se enfrenta a una presión creciente en cuanto a los costes: es necesario proporcionar tasas de transmisión de datos considerables con un coste razonable y de un modo casi ubicuo. Si se tienen en cuenta las limitaciones impuestas por las estimaciones de presupuesto de conexión para futuras generaciones de las redes basadas en la infraestructura, la retransmisión (Relaying) se pone de relieve como una opción rentable para poder hacer frente al compromiso entre alcance y tasa de transmisión de datos.

En particular parece atractiva la utilización de equipos terminales móviles como relés, ya que esto no hace necesaria la instalación de una infraestructura adicional. Los relés que en esencia tienen un funcionamiento de tipo almacenamiento-y-retransmisión permiten reducir la atenuación extremo-a-extremo entre el origen de una información y su destino asignado. Normalmente, cada relé de una cadena de relés depende exclusivamente de la información enviada por su predecesor inmediato y el destino escucha simplemente al último relé de esta cadena. Esto lo denominamos retransmisión convencional.

Recientemente han surgido los conceptos de la retransmisión cooperativa; véase "Cooperative Diversity in Wireless Networks: Efficient Protocols and Outage Behavior, " (J. N. Laneman, D. N. C. Tse, y G. W. Wornell., enero 2002, presentado en IEEE Trans. Inform. Theor y ) , así como "2-Hop Distributed MIMO Communication System, " (M. Dohler, A. Gkelias, y H. Aghvami, IEEE Electronics Letters, junio de 2003) , y las referencias que aparecen en los mismos. Permitiendo una cooperación entre los relés y combinando todas las transmisiones del origen y los relés en el destino, es posible utilizar la diversidad espacial de los sistemas de retransmisión. Esto lo denominamos retransmisión cooperativa. Como veremos, es posible aprovechar las ganancias de diversidad espacial modificando ligeramente los protocolos de relé convencionales e incluyendo la complejidad de un elemento de combinación en el destino. Esto hace de la retransmisión cooperativa un candidato interesante para la mejora de los conceptos de utilización a base de relés.

Los fundamentos de la teoría de información de la retransmisión cooperativa entre dos usuarios se abordan en el artículo "Cooperative Diversity in Wireless Networks: Efficient Protocols and Outage Behavior" antes mencionado. En el artículo "2-Hop Distributed MIMO Communication System" antes mencionado se escudriñan ideas similares. Más recientemente se ha estudiado el rendimiento de distintos sistemas prácticos (véase "On the Performance of Cooperative Diversity Protocols in Practical Wireless Systems, " E. Zimmermann, P. Herhold, G. Fettweis, en Proc. 58th Vehic. Techn. Conf., Orlando, FL, oct. 2003) , de lo que puede concluirse que el rendimiento de los sistemas cooperativos depende esencialmente de que se impida una propagación de errores.

Sin embargo, la mayoría de los protocolos de decodificación-y-retransmisión estudiados presentan una o varias de las desventajas siguientes: necesitan retroalimentación, los emisores deben tener a su disposición información de estado del canal (CSI) o no se aborda lo suficiente (o simplemente se supone que no se produce) la propagación de errores inducida por los relés.

En la oposición "Distributed Space-Time Coded Protocols for Exploiting Cooperative Diversity in Wireless Networks" se describe un concepto para la retransmisión cooperativa. En éste se pone a disposición un protocolo especial, el así llamado "Space-Time Coded Protocol (protocolo de codificación espacio-tiempo) ". Un origen transmite señales que pueden ser recibidas potencialmente por muchos relés. La transmisión se realiza mediante radiodifusión (Broadcast) . Para la decodificación, los relés utilizan entonces el protocolo mencionado. Según esta técnica ya conocida, existen dos fases. En la primera fase, cada relé potencial recibe la señal del origen. Si la SNR (relación señal-ruido) es suficientemente grande para ser decodificada, el relé correspondiente funciona como relé decodificador. En la segunda fase, el relé decodificador utiliza el protocolo especial.

El objetivo de la presente invención es por lo tanto crear un procedimiento y un sistema que supriman las desventajas del estado actual de la técnica pudiendo conseguirse al mismo tiempo una transmisión óptima.

El objetivo se logra mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y un sistema según la reivindicación 8. De las reivindicaciones dependientes se desprenden otras características y configuraciones.

Así pues, según un primer aspecto de la invención, el objetivo se logra mediante un procedimiento para transmisión de señales en una red de relés inalámbrica, en el que la transmisión se realiza entre un origen, un destino y al menos un relé intercalado, el o los relés funcionan como relés de decodificación-y-retransmisión y la transmisión se realiza en al menos dos fases. El procedimiento está caracterizado porque, independientemente de la información relativa a otros componentes de la red, el o los relés deciden si se decodifica y se retransmite una señal recibida del origen o de al menos otro relé y porque para la toma de decisión relativa a la decodificación y la retransmisión se utilizan códigos de detección de error en la señal enviada.

Gracias a que el nodo relé decide de forma independiente si se retransmite la información al destino o no, se consiguen una serie de ventajas. Por ejemplo se minimiza el peligro de una propagación de errores. Sin embargo, al mismo tiempo pueden ponerse a disposición ganancias de diversidad realmente constructivas para la comunicación mediante canales de desvanecimiento. El procedimiento según la invención puede emplearse ventajosamente también en el caso de que en la red inalámbrica hayan de transmitirse señales al destino mediante varios relés intercalados, es decir mediante varios saltos (Hops) . En lo que sigue nos referiremos esencialmente a un relé intercalado para una mayor sencillez.

Con el sistema según la invención pueden vencerse las desventajas del estado actual de la técnica arriba mencionadas y utilizar al mismo tiempo las reducciones de atenuación de los sistemas de retransmisión convencionales y las ganancias de diversidad de los sistemas de retransmisión cooperativos.

Para la decisión sobre la decodificación se utilizan de forma especialmente preferente características de laseñal recibida en el relé. Éstas pueden resultar de la señal misma o de información asociada a la señal.

Según una forma de realización, para la toma de decisión relativa a la decodificación y la retransmisión se mide la relación señal-ruido de la señal recibida. Esta medición en el relé puede proporcionar información sobre la calidad de la señal y tomarse por lo tanto como base para la decisión sobre una retransmisión. En esta forma de realización, la decisión se toma con especial preferencia por medio de una comparación con un valor umbral. Si en el relé se recibe una señal cuya relación señal-ruido esté por debajo del valor umbral... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para transmisión de señales en una red de relés cooperativa inalámbrica, en el que la transmisión se realiza entre un origen, un destino y al menos un relé intercalado entre ambos, el o los relés funcionan como relés de decodificación-y-retransmisión, realizándose la transmisión en al menos dos fases y en el que el o los relés deciden, independientemente de la información relativa a otros componentes de la red, si una señal recibida del origen o de al menos otro relé se decodifica y se retransmite, caracterizado porque para la toma de decisión relativa a la decodificación y la retransmisión se utilizan códigos de detección de error de la señal enviada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las prestaciones de transmisión asignadas a las fases de la transmisión se utilizan como parámetros para optimizar la transmisión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como código de detección de error se utilizan códigos de comprobación de redundancia cíclica o códigos de comprobación de paridad de baja densidad.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 3, caracterizado porque el relé no retransmite la señal al destino cuando un error de decodificación es detectado mediante el código de detección de error.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el origen transmite una señal solamente una vez al o a los relés y al destino.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está diseñado para minimizar la tasa de error resultante.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el conocimiento de las pérdidas de atenuación entre el origen, el relé y el destino se utiliza para optimizar la transmisión.

8. Sistema para transmisión de señales en una red de relés cooperativa inalámbrica, que comprende al menos un origen, un destino y al menos un relé de decodificación-y-retransmisión intercalado entre ambos, caracterizado porque el relé comprende una unidad de decisión para la toma de decisión relativa a la decodificación y la retransmisión de una señal y porque la unidad de decisión comprende una unidad para detección de error mediante un código de detección de error.

9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque el destino comprende una unidad de combinación para combinar señales.

10. Sistema según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el destino comprende una unidad de memoria en la que se almacenan señales recibidas.

11. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque el destino comprende una unidad de demodulación que puede acceder a señales almacenadas.

12. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el relé lo constituye un equipo terminal móvil.

13. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque está diseñado para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Bibliografía de patentes citada en la descripción