BRPI0212064B1 - método para a transmissão de pacotes de dados em um sistema de comunicação por rádio e estação de rádio - Google Patents
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Abstract
"processo para a transmissão de pacotes de dados em um sistema de comunicação-rádio". a presente invenção refere-se a um processo para a transmissão de pacotes de dados em um sistema de comunicação-rádio no qual é conjugado um critério a um pacote de dados recebido de uma estação de rádio e onde um pacote de dados recebido corretamente é retransmitido para uma instalação seguinte e/ou camada de protocolos seguinte após o cumprimento do critério.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A TRANSMISSÃO DE PACOTES DE DADOS EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO POR RÁDIO E ESTAÇÃO DE RÁDIO".
[001] A invenção refere-se a um método e a uma estação de rádio para a transmissão de pacotes de dados em um sistema de comunicação por rádio, sobretudo em um sistema de telefonia celular.
[002] Em sistemas de comunicação por rádio as informações, como por exemplo, a voz, as informações de imagem ou outros dados são transmitidas com auxílio de ondas eletromagnéticas, através de uma interface de rádio entre a estação de rádio transmissora e a estação de rádio receptora (estação de rádio base, respectivamente, estação móvel). A radiação das ondas eletromagnéticas ocorre neste caso com frequências portadoras, que se situam na faixa de frequências prevista para o respectivo sistema. Para sistemas de telefonia celular futuros com métodos de transmissão CDMA ou TD/CDMA através da interface de rádio, por exemplo, do UMTS (Universal Mobile Telecom muni cations System) ou de outros sistemas da terceira geração estão previstas frequências na faixa de frequências de cerca de 2000 MHz. O multiplexador de frequências (FDMA), o multiplexador de camadas temporais (TDMA) ou um método conhecido por multiplexador de códigos (CDMA) servem para distinguir as fontes de sinal.
[003] No âmbito da especificação do padrão UMTS são atualmente definidos métodos, que são otimizados para as transmissões de pacotes. Um exemplo para isso é o chamado High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) para o FDD (Frequency Division Duplex) e o modo TDD (Time Division Duplex) do padrão UMTS. Estes métodos devem poder realizar serviços (Services) com diversas exigências com relação a uma qualidade de serviço (QoS-Quality of Service). Neste caso uma estação de rádio base (NB-Node B) é responsável pela chamada programação de dados de diversos usuários, bem como pelas assim chamadas retransmissões, ou seja, repetidas transmissões de pacotes de dados recebidos com falhas em um assim chamado Hybrid ARQ Process. Os métodos ARQ híbridos estabelecem suas vantagens pelo fato de que pacotes de dados recebidos defeituosos são armazenados em uma memória no receptor a fim de poder combinar os mesmos com transmissões dos pacotes de dados seguinte, repetidos e eventualmente modificados. Com isso, ao contrário do método ARQ puro no qual são rejeitados, no lado de recepção, os pacotes de dados falhos, os pacotes de dados já recebidos são aproveitados vantajosamente para o aumento da qualidade de recepção.
[004] No receptor é necessário que os dados recebidos na sequência correta, ou seja, retransmitidos para as camadas de protocolo superiores (Layer). Como a sequência temporal dos pacotes de dados recebidos corretamente se misturam, por exemplo, com base em retransmissões, na transmissão através da parte de interface, então a sequência original no lado de recepção deve ser novamente estabelecida. Para isso é realizada usualmente no receptor uma memória tampão (Reordering Buffer) que armazena um número de pacotes de dados durante o tempo necessário até ser assegurada uma sequência correta. Caso por exemplo sejam recebidos corretamente um segundo e um terceiro pacote de dados enquanto a recepção correta de um primeiro pacote de dados ainda estiver pendente, então estes dois pacotes de dados são armazenados durante o tempo necessário para que o primeiro pacote de dados seja recebido corretamente. Os pacotes de dados são retransmitidos a seguir na sequência original para as camadas de protocolo mais elevadas do receptor.
[005] Pelo fato de que uma estação de rádio base realiza em potencial transmissões de pacotes de dados para um grande número de usuários que devem ser realizadas e comandadas em paralelo, tam- bém designado por User Scheduling, podem ocorrer eventualmente, de forma desvantajosa, retardos elevados até que seja recebido corretamente um pacote de dados transmitido várias vezes de forma correta. Nestes casos não é possível eventualmente manter a qualidade de serviço preestabelecida, sendo que para o usuário do lado de recepção isto representa a ocorrência de retardos desagradáveis.
[006] A invenção tem por tarefa indicar uma estação de rádio que melhora os métodos conhecidos de transmissão de pacotes de dados. Esta tarefa é solucionada pelos destaques das reivindicações independentes. Outros desenvolvimentos vantajosos da invenção constam de cada uma das reivindicações dependentes.
[007] De acordo com a invenção para a otimização, por exemplo, da manutenção dos parâmetros de qualidade de serviços preestabele-cidos, um pacote de dados recebido corretamente é retransmitido para um outro dispositivo e/ou camada de protocolo no caso em que for preenchido um critério.
[008] Por meio deste método é assegurado vantajosamente que um pacote de dados recebido corretamente pode ser processado adiante no lado de recepção mesmo que um pacote de dados precedente ainda não tenha sido recebido corretamente.
[009] No caso exemplificado, por exemplo, no início pode ser mais vantajoso para a manutenção da qualidade de serviço preestabelecida, dispensar a recepção do primeiro pacote de dados e retransmite o segundo e o terceiro pacote de dados recebido corretamente para a camada de protocolo mais elevada correspondentemente após o preenchimento do critério ou para o dispositivo seguinte. O terceiro pacote de dados pode ser ai eventualmente retransmitido adiante antes do preenchimento do critério pelo fato de que o segundo pacote de dados também foi recebido corretamente e foi retransmitido adiante. Uma satisfação do critério não seria obrigatoriamente necessária no caso em que um pacote de dados, que na sequência original caminha na frente, foi recebido e retransmitido corretamente. Com isso é evitado vantajosamente um novo retardo de retransmissão de pacotes de dados recebidos corretamente devido ao preenchimento de um critério.
[0010] De acordo com um primeiro desenvolvimento da invenção o critério constitui um reconhecimento do lado da recepção segundo o fato de que um pacote de dados ainda não recebido de forma correta não é novamente emitido pela estação de rádio transmissora. Este reconhecimento pode ser obtido, por exemplo, por meio de uma sinalização por parte da estação de rádio transmissora ou com base de um número máximo preestabelecido de transmissões repetidas do pacote de dados não recebidos corretamente.
[0011] De acordo com outro desenvolvimento da invenção o critério é constituído por um intervalo de tempo preestabelecido. Este intervalo de tempo, comandado, por exemplo, por meio de um Timer, é conjugado a cada pacote de dados recebido. Após ter decorrido o intervalo de tempo, é retransmitido um pacote de dados correto para o próximo dispositivo e/ou camada de protocolo mesmo no caso em que um pacote precedente ainda não foi recebido corretamente. O intervalo de tempo define, portanto um espaço de tempo no qual um pacote de dados precedente apresenta tempo para uma correção correta. O dimensionamento do intervalo de tempo pode ai, de acordo com um dimensionamento da invenção, depender de uma qualidade de serviços dos dados transmitidos nos pacotes de dados, onde o intervalo de tempo, por exemplo, em serviços de tempo real como telefonia ou transmissões de vídeo nos quais é aceita uma razão de falhas de bits maior, é dimensionado mais curto do que no caso de serviços em tempo real com uma razão de falhas de bits requerida menor.
[0012] De acordo com outras constituições da invenção não é re- transmitido um pacote de dados que até o término do intervalo de tempo não foi recebido corretamente para as demais dispositivos e/ou camadas de protocolos. Como consequência disto pode ser encerrado o método ARQ para a transmissão repetida de pacotes de dados que não foram recebidos corretamente por parte da estação de rádio recebida pelo fato de que nenhuma solicitação de um pacote de dados mas a recepção bem-sucedida do pacote de dados é sinalizada de forma positiva.
[0013] O método de acordo com a invenção é descrito a seguir em mais detalhes com base em exemplos de realização. São mostradas: [0014] Figura 1, um diagrama de bloco de um sistema de comunicação por rádio e [0015] Figura 2, uma representação esquemática dos métodos de evolução de acordo com a invenção em uma estação de rádio transmissora e receptora.
[0016] Na Figura 1 está exemplificado um sistema de comunicação por rádio, que apresenta uma multiplicidade de dispositivos de comutação MSC (Mobile Switching Center) ligados entre si. Em regra geral, pelo menos uma destes dispositivos de comutação MSC forma um acesso para outros sistemas de comunicação como, por exemplo, para um sistema de comunicação de rede fixa (PSTN-PublicSwitched Telephone NetWork). Nos dispositivos de comutação MSC estão conectadas estações de rádio base NR (Node B) assim como dispositivos de emissão-recepção do sistema de comunicação. As estações de rádio base NB estão ligadas através de ligações de comunicação com equipamentos terminais, especialmente equipamentos terminais de usuários UE (User Equipment) através de uma interface de rádio, onde pode tratar-se de equipamentos terminais móveis ou estacionários.
[0017] Entre a estação de rádio base NB representada na Figura 1 e os equipamentos terminais de assinante UE na região de suprimento de rádio desta estação de rádio base NB existem ligações de comunicação unidirecionais ou bidirecionais com um sentido ascendente UL (Uplink) do equipamento terminal do usuário UE para a estação de rádio base NB e/ou com sentido ascendente DL (Downlink) da estação de rádio base NB para os equipamentos terminais de assinante UE.
[0018] A Figura 2 mostra esquematicamente funcionalidades e dispositivos de uma estação de rádio transmissora, sendo neste exemplo uma estação de rádio base NB e uma estação de rádio receptora que neste exemplo é um equipamento terminal de usuário UE. As mesmas funcionalidades podem ser executadas para a realização do método de acordo com a invenção também em cada outra estação de rádio, eventualmente de forma variável ou de forma simplificada. À estação de rádio base NB são conduzidos fluxos de dados procedentes do lado de rede, de ligações atuais estabelecidas para os usuários user 1 até 3. Como os pacotes de dados são transmitidos, por exemplo, em um canal de transmissão físico para os equipamentos terminais de usuários UE1...UE3, é realizado um comando temporal de cada emissão com auxílio de um chamado programador. Aos pacotes de dados é, além disso, conjugado um método HARQ user 1...3 individual por usuário, que comanda uma repetição da transmissão de pacotes de dados não-recebidos corretamente.
[0019] O equipamento terminal de usuário UE1 do usuário user 1 recebe os pacotes de dados emitidos pela estação de rádio base NB e destinados ao usuário user 1 também com a inclusão de um método HARQ. Após a recepção de um pacote de dados este é armazenado em uma memória tampão ou memória intermediária Reordering Buffer a qual, como foi descrito inicialmente, estabelece novamente a sequência original dos pacotes de dados antes de uma retransmissão para outro dispositivo ou para camadas de protocolos. Na Figura 2, por exemplo, está representada a situação de que o equipamento terminal de usuário UE1 armazenou cinco pacotes de dados 1...5 de um fluxo de dados na memória Reordering Buffer. Na memória Reordering Buf-fer é recebido o número 1...5 do pacote de dados assim como o atual estado ou é registrado com falha. No instante de observação o equipamento terminal de usuário UE1 recebeu corretamente os pacotes de dados 2, 3 e 5 (recebimento do Status) enquanto os pacotes de dados 1 e 4 ainda não foram recebidos ou ainda não foram recebidos corretamente (falta de Status).
[0020] De acordo com a invenção é conjugado a cada pacote de dados 1...5 na memória Reordering Buffer um Timer ou um intervalo de tempo. O intervalo de tempo é ai dimensionado, por exemplo, na dependência de requisitos de qualidade de serviço de fluxo de dados, ou seja, serviços com altos requisitos a um pequeno retardo de transmissão como, por exemplo, serviços em tempo real podem apresentar um intervalo de tempo menor do que os serviços com menores requisitos quanto a retardos de transmissão como por exemplo os serviços de tempo não real.
[0021] Na situação representada na Figura 2 o intervalo de tempo conjugado ao pacote de dados 2 se expira (Timer expirer) isto é, ele deve ser retransmitido para outra camada de protocolo ou dispositivo no caso em que não se deseja chegar a um retardo de transmissão não aceitável e a danos na qualidade de serviço. De acordo com o método conhecido do atual estado tecnológico não seria possível a retransmissão do pacote de dados 2 com base do não recebimento correto do pacote de dados 1, não permitindo portanto manter a qualidade de serviço combinada. De acordo com a invenção porém os pacotes de dados 2 e 3 recebidos corretamente são retransmitidos apesar da falta do pacote de dados 1. A retransmissão do pacote de dados 3 também pode ocorrer eventualmente antes de expirar o intervalo de tempo correspondente pois o pacote de dados precedente, ou seja, o pacote de dados 2 também foi recebido corretamente e retransmitido. Com isso pode ser vantajosamente evitado o retardo provocado por cada intervalo de tempo.
[0022] Junto ou reparado da retransmissão do pacote de dados 3 para o outro dispositivo ou camada de protocolo este pode ser sinalizado que o pacote de dados 1 não foi recebido corretamente dentro do intervalo de tempo que lhe foi conjugado ou até expirar o intervalo de tempo do pacote de dados 2 seguinte. No caso em que o pacote de dados 1 após expirar o intervalo de tempo, for recebido corretamente, então ele é rejeitado ou é retransmitido adiante ou é transmitido diretamente para a próxima camada de protocolo ou dispositivo. Com isso o equipamento terminal de usuário de recepção UE1 pode paralisar o método ARQ pelo fato de que ele sinaliza para a estação de rádio base que não devem ocorrer mais transmissões deste pacote de dados 1 ou que o pacote de dados 1 foi recebido com sucesso, de modo que não é estimulada no lado da emissão nenhuma nova transmissão. O pacote de dados 5 não é retransmitido na situação representada pelo fato de que o intervalo de tempo não expirou e o pacote de dados 4 precedente ainda não foi recebido ou ainda não foi recebido corretamente.
[0023] Os mencionados conceitos HARQ são especialmente apropriados para garantir uma comunicação eficiente com alta razão de dados. Normalmente os pacotes de dados são transmitidos do emissor NB para um receptor UE, sendo que o receptor UE transmite ACK (Acknowledge) ou informações NACK (Negative Acknowledge) a fim de confirmar ou não a recepção sem falhas.
[0024] Originam-se problemas no caso em que os ACKs ou os NACKs recebidos na estação de rádio NB transmissora apresentarem indicações de falhas. No caso em que um pacote de dados não tiver sido recebido corretamente pela estação de rádio receptora UE1, en- tão esta envia um NACK para estação de rádio transmissora NB e espera em seguida uma transmissão do pacote de dados iniciada pelo protocolo HARQ.
[0025] Se, porém o NACK da estação de rádio NB transmissora for indicado como um ACK falho, então ela admite que o pacote de dados da estação de rádio UE1 receptora foi recebido corretamente e transmite em seguida um pacote de dados para a estação de rádio UE1 receptora. Este mecanismo é realizado nas camadas de protocolo responsáveis pelo HARQ. Nesta situação a estação de rádio UE1 receptora espera, por um determinado período de tempo, por uma transmissão repetida do pacote de dados. Isto, porém pode terminar no caso em que já foram recebidos pacotes de dados da estação de rádio NB transmissora e que deveríam ser transmitidos no tempo somente após a repetição de transmissão do pacote de dados que faltou. Dependendo do conceito de protocolo HARQ empregado podem ser identificadas primeiras transmissões e repetições de transmissões de um pacote de dados por intermédio de números consecutivos de transmissão, números de canais e/ou indicações para saber se um pacote de dados é uma primeira transmissão ou é uma repetição de transmissão. Também é imaginável a instalação de um intervalo de tempo após o qual deveria ter ocorrido uma transmissão repetida de um pacote de dados. Este intervalo pode ser relevante, por exemplo, para a determinação da validade de um pacote de dados com relação a um tempo de propagação máxima de pacotes no caso em que no tempo intermediário tiver sido transmitido um grande número de pacotes de dados para outros usuários e que o número de repetições de transmissão para o pacote de dados faltoso não tiver atingido o valor máximo. Com isso a estação de rádio UE1 de recepção pode constatar, após um determinado período de tempo, que a estação de rádio NB transmissora não irá enviar novamente o pacote de dados faltoso.
[0026] Eventualmente as camadas de protocolo superiores, como por exemplo, o protocolo de repetição de transmissão RLC (RLC-Radio Link Control), podem reconhecer, com um protocolo HARQ comandado pelo MAC (Médium Access Control), na estação de rádio UE1 de recepção, que um pacote de dados não foi recebido ou não foi recebido de forma correta, solicitando uma transmissão repetida. Este procedimento, porém pode conduzir, de forma desvantajosa, a retardamentos pelo fato de que ele eventualmente não leva em consideração um protocolo HARQ realizado em camadas baixas de protocolos no caso em que, por exemplo, for considerada uma janela de transmissão ou for realizada uma reordenação de pacotes de dados pelo protocolo HARQ. Além disso, a solicitação de uma transmissão repetida através de camadas de protocolo mais elevada na estação de rádio UE1 de recepção depende eventualmente de condições de trigger configuradas, ou seja, eventualmente ela só pode ser realizada de forma periódica ou após um reconhecimento de um número de pacotes de dados faltosos.
[0027] Em seguida é descrito um método de acordo com a invenção capaz de estabelecer uma identificação mais rápida de uma transmissão que não ocorre repetida de um pacote de dados faltosos ou não recebido corretamente e que possibilita uma solicitação imediata de transmissões repetidas com auxílio de camadas de protocolo mais elevadas.
[0028] De acordo com a invenção é proposto que a camada de protocolo responsável para a realização do protocolo HARQ comunica, na estação de rádio receptora UE1 as camadas de protocolo superiores que um NACK emitido com base em um pacote de dados não recebido ou recebido de forma não correta da estação de rádio NB transmissora foi provavelmente interpretado como um ACK logo que surgiu uma situação correspondente aos exemplos descritos anterior- mente. Neste caso as camadas de protocolo mais elevadas na estação de rádio transmissora UE1 tomam conhecimento do fato de que o pacote de dados faltoso da estação de rádio NB transmissora não seja novamente emitido dentro do método HARQ normal, independentemente do estado atual do protocolo HARQ. As camadas de protocolo superiores na estação de rádio receptora UE1 pode ser, por exemplo, solicitações para a transmissão repetida da estação de rádio NB transmissora através de protocolo-repetição-transmissão correspondentes das camadas de protocolo mais elevadas desde que não seja possível para o protocolo-HARQ das camadas de protocolo inferiores emitir um pacote de dados de forma repetida e com sucesso. Por meio deste método é vantajoso o fato de que as camadas de protocolo superiores não precisam esperar até que o protocolo HARQ conduza adiante os pacotes recebidos, eventualmente sem os pacotes de dados faltosos. Esta rápida ação para uma transmissão repetida necessária de um pacote de dados através de camadas de protocolo mais elevadas independentemente do protocol HARQ empregado possibilita vantajosamente um maior rendimento assim como tempos de propagação mais curtos.
[0029] Um exemplo para o método de acordo com a invenção reside no protocolo HARQ em um sistema HSPDA, realizado no MAC entre o equipamento terminal de usuário UE e a estação de rádio base NB. Neste caso o MAC do equipamento terminal de usuário UE sinaliza ao RLC do equipamento terminal de usuário UE que falta um pacote de dados no protocolo-HARQ ou que não foi recebido corretamente. Comandado por esta sinalização, o protocolo RLC estimula uma transmissão repetida do pacote de dados faltoso.
Claims (6)
1. Método para a transmissão de pacotes de dados em um sistema de comunicação por rádio, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas, pelo menos dois pacotes de dados são transmitidos sequencialmente de uma estação de rádio transmissora (NB) por meio de um interface de rádio e os ditos pacotes de dados são armazenados em uma estação de rádio receptora (UE1) para recuperação de uma sequência do lado transmissor e envio subsequente para um dispositivo seguinte e/ou camada de protocolo da estação de rádio receptora, com repetição da transmissão sendo solicitada por meio de um método HARQ (hybrid automatic repeat request) se o primeiro dos pelo menos dois pacotes de dados transmitidos sequencialmente não for corretamente recebido, um intervalo de tempo predeterminado é associado a um segundo pacote de dados corretamente recebido dos pelo menos dois pacotes de dados e é iniciado, e o segundo pacote de dados corretamente recebido é encaminhado para o dispositivo seguinte e/ou camada de protocolo após o fim do intervalo de tempo associado, mesmo se o primeiro pacote de dados ainda não tiver sido corretamente recebido ao fim do intervalo de tempo.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um pacote de dados não recebido corretamente ao fim do intervalo de tempo, não é encaminhado para o dispositivo seguinte e/ou para a camada de protocolo seguinte da estação de rádio receptora (UE1).
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o método HARQ é concluído após o fim do intervalo de tempo.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o intervalo de tempo associado ao segundo pacote de dados recebido corretamente é dimensionado em função de uma qualidade de serviço.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é sinalizado para o próximo dispositivo e/ou camada de protocolo da estação de rádio receptora (UE1) por ocasião do encaminhamento do segundo pacote de dados recebido corretamente, que o primeiro pacote de dados não foi recebido corretamente.
6. Estação de rádio (UE1) de um sistema de comunicação por rádio, com uma estação de rádio (UE1), caracterizada pelo fato de que apresenta; meios para receber pelo menos dois pacotes de dados transmitidos sequencialmente de uma estação de transmissão de rádio (NB), meios para armazenar os pelo menos dois pacotes de dados recebidos para restauração de uma sequência do lado transmissor e subsequente encaminhamento para um dispositivo seguinte e/ou camada de protocolo da estação de rádio (UE1), meios para requisitar a transmissão repetida de um primeiro pacote de dados recebido incorretamente dos pelo menos dois pacotes de dados transmitidos sequencialmente por meio de um método HARQ (hybrid automatic repeat request), meios para associar e iniciar um intervalo de tempo predeterminado a um segundo pacote de dados recebido corretamente dos pelo menos dois pacotes de dados, e meios para encaminhar o segundo pacote de dados recebido corretamente após o fim do intervalo de tempo associado para o dispositivo seguinte e/ou camada de protocolo, mesmo se o primeiro pacote de dados não tiver ainda sido corretamente recebido ao fim do intervalo de tempo.
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