BRPI0212111B1

BRPI0212111B1 - Método e aparelho para responder a um pedido de retransmissão em um sistema de comunicação sem fio

Info

Publication number: BRPI0212111B1
Application number: BRPI0212111-5A
Authority: BR
Inventors: Kjell Ostman
Original assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2019-04-09
Also published as: US20030039229A1; EP1419594A2; CN1572067B; AU2002321719A1; EP1419594B1; ZA200401372B; EP1419594A4; CA2457230A1; DE60221134T2; JP2005501464A; WO2003019794A2; CA2457230C; WO2003019794A3; KR20040032948A; JP4448328B2; DE60221134D1; ATE367019T1; BR0212111A; KR100569852B1; US6738370B2

Abstract

"método e aparelho para responder a um pedido de retransmissão em um sistema de comunicação sem fio". um aparelho e método correspondente para responder a um pedido de repetição em um sistema de comunicação sem fio, no qual os pacotes são comunicados de acordo com o esquema de codificação e de modulação, com um ou mais pacotes providos em um quadro comunicado durante um intervalo de tempo de transmissão, o método inclui os passos de: se um pedido de repetição for recebido, então ordenar na segunda ordem os bits dos pacotes associados com o pedido de repetição, e repetir os passos e incluir a retransmissão dos pacotes associados com o pedido de repetição; onde na segunda ordem, os símbolos que constituem a modulação são gerados diferentemente do que na transmissão original.

Description

“MÉTODO E APARELHO PARA RESPONDER A UM PEDIDO DE

RETRANSMISSÃO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO”.

Campo da Invenção

A presente invenção relaciona à comunicação sem fio, tal como fornecido através dos sistemas como especificado na Edição 5 do 3GPP (Third Genaration

Partnership Project/Projeto de Parceiros da 3^a Geração) referente ao Acesso Múltiplo por

Divisão de Código de Banda Larga (WCDMA - Wideband Code Division Multiple

Access), e ao Acesso de Pacote de Enlace Descendente de Alta Velocidade (HSDPA High Speed Downlink Packet Access), mas também como fornecido por outros tipos de sistemas de comunicação sem fio. Mais especificamente, a presente invenção relaciona à re-transmissão através de um sistema de comunicação sem fio de uma parte do sinal, quando a parte é recebida com erro; a invenção é de uso nas aplicações, nas quais tanto a correção de erro direta quanto o pedido de retransmissão automático são implementados.

Descrição da Técnica Anterior

Para prover um processamento de dados superior nos sistemas de comunicação sem fio, esquemas de codificação e de modulação adaptável (MCS

Modulation and Coding Schemes) são usados, nos quais tanto a complexidade modulação quanto à complexidade de codificação (canal) são variadas com relação condições de canal variáveis. Em alguns dos sistemas de comunicação, tal como de às os sistemas que implementam o HSDPA (Acesso de Pacote de Enlace Descendente de Alta

Velocidade), um número de códigos de canalização (e assim o número de canais) também pode ser variado com relação às condições de canal variáveis. A complexidade de modulação e codificação de canal é alterada baseada nas condições de canal variáveis bastante rápidas, considerando que o número de canais é variado com base em uma média 25 de longo-prazo, e dependendo de quantos dados serão transmitidos. Ao variar a complexidade de modulação significa variar o número de bits que são comunicados por símbolo (uma determinada complexidade de modulação provê um grupo ou constelação de símbolos, com cada símbolo usado para carregar uma cadeia de caracteres de bit, o maior número de símbolos na constelação, a cadeia de caracteres de bit mais longa carregada por 30 cada símbolo). Ao variar a complexidade de codificação significa, por exemplo, variar a

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quantidade de redundância incluída na correção de erro direto para os dados a serem transmitidos. Ao variar o número de dispositivos de códigos de canalização que mudam o número de canais multiplexados juntos, ao usar uma árvore de código (ao assegurar que todos os canais permanecem ortogonais mesmo enquanto o número de canais for variado).

A complexidade de modulação e o número de códigos de canalização podem ser otimizados adaptativamente, por exemplo, como apresentado no pedido de patente de número de série provisório US 60/301,078 depositado em 26 de junho de 2001. Porque as condições de um canal de comunicação sem fio tendem a mudar mais freqüentemente e

mais substancialmente que as condições de um canal cabeado, onde os erros na comunicação são mais prováveis. Para endereçar o problema das taxas de erro mais altas (ambas, a taxa de erro de bit e a taxa de erro de símbolo), os sistemas de comunicação sem fio têm implementado vários mecanismos de cópia. Um mecanismo de cópia para os dados de tempo não-real é o denominado protocolo de pedido de repetição automático (retransmissão) (ARQ), por meio do qual, se um símbolo recebido é determinado para ter 15 um erro, o sistema receptor pede a retransmissão do símbolo automaticamente.

O Problema Diagnosticado pela Invenção

As complexidades de modulação de ordem-superior (ordem-superior comparada aos sistemas binários) incluem o que é geralmente conhecido como sistemas N-

QAM (Quadrature Amplitude Modulation/modulação de amplitude em quadratura) (como por exemplo, 16-QAM e 64-QAM). Os sistemas N-QAM (e outras complexidades de ordem-superior) transportam múltiplos bits por símbolo transmitido. É inerente em qualquer sistema de modulação de amplitude, que envolve mais de dois símbolos (incluindo qualquer sistema N-QAM para N maior que 2) onde as probabilidades de erro de símbolo não são todas as mesmas, i.e, a probabilidade de que um receptor concluirá que um símbolo foi recebido diferente do símbolo de fato transmitido é diferente para diferentes símbolos. (Veja, por exemplo, Introdução aos Sistemas de Comunicação,

Terceira Edição, por Ferrei G. Stremler, Addison Wesley Publishing Co., 1990, seção

9.5). Dependendo de como os bits são designados para os símbolos de modulação de um esquema de codificação, as probabilidades de erro de bit também podem variar, i.e, a probabilidade de um receptor que conclui que 1 foi recebido quando 0 foi transmitido (i.e,

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a probabilidade de erro de bit para um zero) pode ser diferente da probabilidade de um receptor que conclui que 0 foi recebidos quando 1 foi transmitido.

Por exemplo, no diagrama de constelação de símbolo provido como na

Figura 1, ao apresentar a constelação proposta atualmente para o Acesso de Pacote de 5 Enlace Descendente de Alta Velocidade (HSDPA), pode ser visto que os primeiros dois bits são os mesmos para cada quatro símbolos em quaisquer dos quatro quadrantes; no

primeiro quadrante, por exemplo, os primeiros dois bits para cada símbolo são 00. Por outro lado, em todos os quatro quadrantes, os últimos dois bits são sempre 11 nos símbolos do canto, enquanto eles são 00 nos símbolos mais internos. Por conseguinte, um símbolo de canto sendo errado incorretamente para um símbolo mais interno ocorre com uma freqüência diferente do símbolo mais interno sendo errado para um símbolo de canto.

Então, o bit tendo o valor de 1 sendo detectado incorretamente como tendo um valor 0 acontece com uma freqüência diferente do que um bit tendo um valor 0 que é detectado incorretamente como tendo um valor 1. Assim, as probabilidades de erro de bit para esta constelação são diferentes para 0's e l's.

As anotações ii, 12, qi, q2 na Figura 1 representam os bits em um grupo que constitui um símbolo de modulação; os bits estão na ordem iiqiÍ2q2. Uma barra abaixo de ou ao lado de uma das anotações (qualquer ii, 12, qi, ou q2) indica onde no diagrama de

constelação o bit indicado pela anotação tem o valor “1” (i.e, a barra indica toda ou uma parte do grupo de pontos de constelação dos quais o símbolo de modulação é escolhido se um bit particular for 1). Por exemplo, se o bit qi = l, então o símbolo deve ser escolhido do grupo de pontos indicado pela barra ao lado de qi na Figura 1, e se qi=0, então o símbolo deve ser escolhido de um grupo complementar de pontos.

Um receptor de rádio tem uma gama dinâmica limitada. Se os símbolos de modulação têm diferentes amplitudes (de mesmo sinal ou fase), que realmente é o caso na modulação N-QAM, o receptor de rádio responderá diferentemente aos diferentes símbolos por causa das suas amplitudes diferentes. Por exemplo, os símbolos de amplitude mais alta poderiam saturar o receptor, de forma que o receptor corte esses símbolos. Por outro lado, por causa dos símbolos de amplitude mais baixa serem menores do que o nível de quantização mais baixa, estes símbolos poderiam ser interpretados pelo

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	receptor como tendo uma amplitude zero na conversão-A/D. Ao cortar e zerar são
Λ b »	particularmente notáveis em um canal de desvanecimento, onde a amplitude do sinal poderia variar de +10 dB (por causa da interferência construtiva de múltiplos-caminhos) a - 40 dB comparados a um sinal de não-desvanecido.
5	Para prover ambas, uma taxa de dados alta (no enlace descendente) e também a confiança para o HSDPA é proposto que o denominado protocolo H-ARQ (pedidos de repetição automáticos híbridos) seja empregado (pelo menos para a transmissão de dados). No H-ARQ, um pacote de dados que foi determinado para estar com erro é re-transmitido (quando o receptor detecta um erro no pacote, por exemplo,
• 10	baseado em alguma forma de verificação de paridade simples). O pacote re-transmitido é combinado com o pacote original antes da decodificação de correção de erro direta (FEC Forward Error Correction) (no receptor do terminal do usuário, antes da decodificação convolucional ou código Turbo), desse modo aumentando a confiança da transmissão (no enlace descendente).
15	Em um sistema que usa qualquer pedido de repetição automático ordinário (ARQ) ou H-ARQ, se os símbolos que constituem o sistema de modulação de ordemsuperior são gerados identicamente na retransmissão e na transmissão original, as probabilidades de erro de bit na retransmissão são idênticas às probabilidades de erro de bit na transmissão original. A probabilidade de um erro ocorrer periodicamente é a mesma
• 20	em cada re-transmissão, todas as outras coisas sendo as mesmas como quando o erro ocorreu primeiro. Soluções da Técnica Anterior Várias técnicas H-ARQ foram propostas no HSDPA para melhorar a probabilidade de que no caso de um erro em um pacote, a retransmissão do pacote estará
25	livre de erro. O mais direto é a combinação Chase, onde o mesmo pacote de dados é retransmitido várias vezes, e antes da decodificação, as transmissões repetidas do pacote codificado são combinadas em alguma seção. (Há diferentes modos de combinação Chase de pacotes, de acordo com a técnica anterior, por exemplo, os pacotes poderíam ser combinados a nível de símbolo, ou eles poderíam ser combinados em nível de bit suave).
30	Outra técnica H-ARQ é a técnica denominada de redundância incrementai

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(IR - Incrementai Redundancy), na qual os dados a serem transmitidos são codificados com, por exemplo, um código FEC de ‘Λ. Na primeira transmissão, apenas dois bits fora dos quatro bits codificados são transmitidos por bit de dados não-codificado (i.e, um bit não codificado para FEC), e o sinal recebido é decodificado como um código FEC de ‘/2.

Se julgado para ter erro, o pacote de dados é re-transmitido, mas com os dois bits codificados restantes transmitidos para cada bit não-codificado; 0 receptor então combina a transmissão original e a segunda, e decodifica os dados recebidos como um código FEC de *4. Considerando que, os bits codificados transmitidos são diferentes nas diferentes

transmissões, as constelações de símbolo também são diferentes. Conseqüentemente, no tipo de IR H-ARQ, as probabilidades de erro de bit são diferentes nas retransmissões. É acreditado que IR minimiza as diferenças nas probabilidades de erro de bit. Assim, o IR provê que, na média, as probabilidades de erro de bit são as mesmas, considerando a transmissão original e a retransmissão, i.e, quando as probabilidades de erro de bit são calculadas levando em conta a transmissão original e a retransmissão.

Há sérias desvantagens na IR comparada à combinação Chase. A IR requer substancialmente mais memória (duas vezes mais), uma vez que o número de bits codificados que deve ser armazenado no receptor é quatro com IR, comparado a apenas com a combinação Chase. A IR também requer um decodificador FEC mais complicado,

uma vez que com o IR, os dados são decodificados primeiro como um código de ‘/2 (i.e, por um codificador convolucional com uma taxa de codificação de Z) e então como um código de ¹4.

O que é necessário é um modo para minimizar a taxa de erro de bit para os sistemas que empregam a modulação de ordem-superior com correção de erro direta e ARQ ou H-ARQ, sem a complexidade aumentada da combinação IR.

Resumo da Invenção

Adequadamente, a presente invenção provê um aparelho e um método correspondente para responder a um pedido de repetição em um sistema de comunicação sem fio, no qual os pacotes são comunicados de acordo com o esquema de codificação e de modulação, cada pacote compreendendo uma cadeia de caracteres de bits, com um ou 30 mais pacotes providos em um quadro comunicado durante um intervalo de tempo de

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	transmissão, ο método inclui os passos de: acumular os pacotes a serem carregados no
5 V	próximo intervalo de tempo de transmissão; ordenar os bits compreendidos pelos pacotes acumulados em uma primeira ordem para prover uma primeira cadeia de caracteres de bit; prover de acordo com o esquema de modulação e o esquema de codificação os bits assim
5	ordenados para um processo para gerar um sinal de transmissão, o esquema de modulação provendo uma constelação que indica um mapeamento para diferentes grupos de um número de bits predeterminado para diferentes símbolos; transmitir o sinal de transmissão em um próximo intervalo de tempo de transmissão; se um pedido de repetição for recebido, então ordenando os bits compreendidos pelos pacotes acumulados em uma
·_?0	segunda ordem e repetir o método que inicia com o passo de prover de acordo com um esquema de modulação e um esquema de codificação os bits assim ordenados para um processo para gerar um sinal de transmissão; onde na segunda ordem, os símbolos que constituem a modulação são gerados diferentemente do que na transmissão original. Em um aspecto adicional da invenção, a segunda ordenação dos bits é tal
15	que os símbolos na constelação de modulação são diferentemente compostos do que na transmissão original. Em ainda um outro aspecto da invenção, a segunda ordenação dos bits é provida ao re-dispor a primeira ordenação ao transferir um número de bits predeterminado da primeira cadeia de caracteres de bit para o final da primeira cadeia de caracteres de bit. Por exemplo, a modulação poderia ser 16 QAM e o número de bits
• 20	predeterminado poderia ser dois. Em ainda outro aspecto da invenção, a segunda ordenação dos bits é provida ao inverter alguns números predeterminados dos últimos bits em cada grupo de bits que constituem um símbolo. Em ainda outro aspecto da invenção, a transmissão original inclui o passo de intercalação e a segunda ordenação dos bits é provida usando uma intercalação diferente da que usada na transmissão original. Em
25	ainda outro aspecto da invenção, a transmissão original inclui o passo de intercalação e a segunda ordenação dos bits é provida usando um embaralhamento de dados diferente do usado na transmissão original. Em ainda outro aspecto da invenção, a segunda ordenação dos bits é tal que os bits a serem re-transmitidos são mapeados para os símbolos, de tal maneira que a taxa
30	de erro de bit decodificado é tornada menor.

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Em ainda outro aspecto da invenção, na transmissão original, alguns bits

«*	são codificados para a correção de erro direta e alguns não são, e os bits codificados para a correção de erro direta são mapeados para os símbolos de modulação usando o mapeamento que não é necessariamente o mesmo do mapeamento usado para mapear os
5	símbolos de modulação dos bits não-codificados (que é preferivelmente através da codificação Gray), e na retransmissão, a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo usado na transmissão original, para os bits não-codificados ou os bits codificados para a correção de erro direta.
• 10	Em ainda outro aspecto da invenção, na transmissão original, nenhum bit é codificado para a correção de erro direta e todos os bits são mapeados para os símbolos de modulação usando o primeiro mapeamento de símbolo, e na retransmissão, todos os bits são codificados para a correção de erro direta, e a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo
15	usado na transmissão original. Uma vantagem da presente invenção é que esta provê (todas) as probabilidades de erro de bit comparáveis a estas providas com IR H-ARQ, mas com menos complexidade.

Breve Descrição das Figuras

Os anteriores e outros objetos, características e vantagens da invenção se tornarão aparentes de uma consideração da descrição detalhada subseqüente apresentada com relação aos desenhos apensos, nos quais:

Figura 1 - é um gráfico de uma constelação de sinal para 16 QAM;

Figuras 2A e 2B - são diagramas de blocos de alto-nível de um sistema 25 típico de modulação digital para uma estação de rádio base WCDMA;

Figura 3 - é uma ilustração de um intervalo de tempo de transmissão original (TTI) e os TTIs retransmitidos de acordo com a invenção; e

Figura 4 - é um fluxograma que ilustra um método de acordo com a invenção para responder a um pedido de repetição em um sistema de comunicação sem fio.

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	Melhor Modo de Executar a Invenção
/5	A invenção será descrita agora em uma aplicação em um sistema de comunicação de Acesso Múltiplo por Divisão de Código de Banda Larga (WCDMA -
•	Wideband Code Division Multiple Access) que implementa o pedido de repetição
5	automático híbrido (H-ARQ) com o acesso de pacote de enlace descendente de alta velocidade (HSDPA), como estabelecido na edição 5, WCDMA, HSDPA no 3GPP (Projeto de parceiros da 3^a Geração). Porém, deveria ser entendido que a invenção não está limitada na sua aplicação ao contexto particular usado aqui para descrever a invenção. É pretendido que a invenção é de uso em qualquer sistema de comunicação sem fio que
• 10	implementa um ou outro tipo de protocolo de pedido de repetição automático (ARQ), de forma que a invenção é mais prontamente de uso nas comunicações de dados (pelos sistemas de comunicação de dados baseados-pacote), mas também seria de uso nos sistemas de comunicação de voz (usando pacotes), onde a latência ocasional inerente em um sistema de comunicação ARQ é aceitável.
15	Referindo agora a Figura 2A, uma parte do sistema de modulação digital do tipo para o qual a presente invenção poderia ser usada é apresentada como incluindo vários módulos, em particular, o é que apresentado é o módulo de um transmissor de enlace descendente no caso do HSDPA. Um módulo concatenador de final de bit concatena os bits a serem transmitidos (o bloco de transporte) com outros bits usados no
• 20	processo de codificação, os outros bits são chamados de bits finais. A seguir, um codificador turbo codifica m bits de entrada em n bits codificados, a relação de m para n depende da taxa de codificação usada pelo codificador turbo (de forma que, por exemplo, para uma taxa de codificação de Vi, cada bit de entrada é codificado em 2 bits de saída). A seguir, o bloco de associação de taxa associa o número de bits a ser
25	transmitido para a capacidade do canal físico, pelo mapeamento de alguns dos bits codificados (i.e, eliminando alguns dos bits redundantes) ou juntando os bits burros aos bits codificados. Por exemplo, supondo que nós podemos ajustar 1000 bits em um TTI, mas o bloco de transporte codificado consistindo de 1004 bits. O bloco de associação de taxa então simplesmente descarta (i.e, mapeia) os quatro bits de acordo com uma regra
30	predeterminada. Por outro lado, se o bloco de transporte codificado consistir de 996 bits,

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o bloco de associação de taxa adiciona quatro bits de acordo com a regra predeterminada.

A seguir, um bloco de intercalação arrasta os bits de uma maneira predeterminada. Finalmente, um bloco QPSK/M-QAM (i.e, um bloco que executa a modulação por desvio de fase quaternária ou, alternativamente, a modulação de amplitude 5 em quadratura M-ary, se QPSK ou M-QAM é usado sendo determinado pelo esquema de codificação e de modulação adaptável) leva um grupo de bits e os mapeia em uma constelação de sinal de modulação. Tipicamente, o bloco QPSK/M-QAM é usado para o mapeamento em uma constelação de sinal de modulação e assim a saída do módulo de

mapeamento é tipicamente um sinal complexo; porém, a invenção também poderia ser aplicável em uma modulação de múltiplos níveis-valorizados, como M-PAM (modulação de amplitude de pulso M-ary, com M>2) em vez da modulação Q-QAM, neste caso o último bloco seria o módulo QPSK/M-PAM e às vezes proveria uma saída real. (Claro que a invenção também é aplicável nas incorporações, nas quais o MCS não é usado. Em tais incorporações, o módulo QPSK/M-QAM ou o módulo QPSK/M-PAM seriam puramente um módulo M-QAM ou um módulo M-PAM. A invenção também poderia ser usada com uma modulação QPSK pura, mas não oferecería nenhuma vantagem, a menos que a modulação QPSK seja não-simétrica, i.e, a menos que os pares de bits fossem mapeados, por exemplo, para os símbolos de modulação, de forma que os pares de bit nos quais o segundo bit é zero são em média mais próximos da origem do que os pares de bits

nos quais o segundo bit é um). Como indicado na Figura 2A, um esquema de codificação e de modulação particular usado é especificado pelo bloco do esquema de codificação e de modulação adaptável (AMCS - Adaptive Modulation and Coding Scheme), que controla a codificação usada pelo codificador turbo e a modulação usada pelo mapeador de modulação (o mapeador de modulação sendo indicado como o bloco QPSK/M-QAM na 25 Figura 2A). O processo indicado na Figura 2A é executado para cada canal de dados físicos dedicados (DPDCH - Dedicated Physical Data Channel) e para um (único) canal de controle físico dedicado (DPCCH - Dedicated Physical Control Channel) associado com todos os canais de dados diferentes; na Figura 2A, o processo é indicado como sendo usado ao prover os dados pretendidos para o i^ésimo DPDCH. O processo da Figura 2A é 30 ligeiramente diferente para o canal de controle: a codificação convolucional ao invés da

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codificação Turbo, nenhuma taxa de associação uma vez que a taxa é constante, e nenhum AMC. Então, nenhum canal de controle é indicado na Figura 2A. O processo na Figura 2B (descrito a seguir) é o mesmo para o canal de controle e os canais de dados.

Referenciando agora a Figura 2B, o sinal de saída do mapeador de modulação pretendido para um determinado DPDCH ou para o DPCCH (a saída assumida aqui sendo um sinal complexo, representado por um componente em-fase ou I e o componente em fase de quadratura ou Q) é multiplicado por um código de canalização indicado como Cch.i, Cch,2,..., Can (normalmente um código Walsh) para prover a

ortogonalização com relação aos outros canais. (O sistema pode transmitir a informação para um ou mais canais). A seguir, os canais são adicionados e multiplicados com um código de embaralhamento de valor-complexo C embaralhamento. Os componentes I e Q do sinal são de formato-pulso nos filtros de formato-pulso p(t) e modulados por uma portadora de

RF complexa. (Em algum ponto no processo global, o sinal é também convertido de digital-para-analógico, tipicamente depois do filtro de formato-pulso e antes da modulação pela portadora de RF).

No contexto do HSDPA, um TTI é um pacote. (Um TTI terá de ser um número prescrito de slots, provavelmente algo entre 1 e 15). No caso de um erro detectado através de uma verificação CRC, o que é retransmitido é todo o TTI. Assim, se

um móvel detecta um erro em um pacote (TTI), este envia um pedido de repetição, identificando o pacote (TTI), e a base então re-envia todo o pacote identificado (TTI).

Primeira Incorporação

De acordo com a primeira incorporação da invenção, para uma retransmissão, os símbolos na constelação de modulação são designados para as cadeias de caracteres de bit usando um mapeamento diferente do usado na transmissão original, 25 preferivelmente de tal modo que na estimação dos dados combinados (i.e, em uma média sobre ambos, o mapeamento original e o re-mapeamento), as probabilidades de erro de bit são substancialmente idênticas, ou pelo menos a sua diferença é feita menor.

Ao prover uma média vantajosa, as probabilidades de erro de bit combinadas podem ser alcançadas de vários modos diferentes. Um modo, para a 1630 QAM, é inverter os dois últimos bits a cada quatro-cadeias de caracteres de bit que

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corresponde a um símbolo de modulação diferente. O segundo modo, ilustrado na Figura

3, é compensar através de dois bits o fluxo de bit de entrada para o modulador N-QAM.

O terceiro modo é empregar uma intercalação diferente na retransmissão. O quarto modo é empregar diferentes dados de embaralhamento na retransmissão. Cada uma destas 5 implementações da primeira incorporação ê tdescrita abaixo.

Implementação da primeira incorporação baseado na compensação da entrada para o modulador na retransmissão.

Na Figura 3, a compensação dos dados dos dois bits é usada para

retransmissões sucessivas. Mais especificamente, dois bits do início de um intervalo de tempo de transmissão (TTI) HSDPA (um TTI sendo o tempo entre as entregas sucessivas dos dados entre a camada de controle de acesso ao meio (MAC - Médium Access

Control) camada e a camada de transporte Cl) são transferidos para as duas últimas posições de cada outra retransmissão (Ι«-τΑ· (É assumido para propósitos desta descrição que durante um TTI, vários bits que correspondem a um número integral de símbolos de modulação são transportados. Se o número de bits de informação não corresponder a um número integral de símbolos de modulação» bits fantasmas são inseridos. Por exemplo, se o número de bits de informação (codificados) é 17, então 3 bits fantasmas devem ser inseridos para 16-QAM para fazer um número total de bits um múltiplo de 4). Assim, o

TTI 21 original (que é igual ao da segunda retransmissão) é apresentado com bits n-1 e n nas duas últimas posições; o primeiro TTI 22 re-transmitido é apresentado com os últimos dois bits do TTI original movidos para as primeiras duas posições, i.e, o TTI 22 alterado é re-transmitido na primeira retransmissão. Ao usar Ire-Tx para contar as retransmissões (com relação a uma série de pedidos de repetição de transmissão de um TTI particular), sempre que Le-τχ mod 2 = 0, o TTI 21 original é re-transmitido, e sempre que o Le-τχ mod 25 2 =l,o TTI 22 alterado é re-transmitido. Com este procedimento, os blocos de dois-bits são mapeados para mais e menos bits seguros na constelação a cada outra retransmissão.

Este processo randomiza a probabilidade de erro de símbolo (SEP - Symbol Error

Probability) para a primeira retransmissão. Ao ter a mesma SEP na retransmissão é o pior que pode ser feito, ao randomizar a. SEP melhora a probabilidade de sucesso da retransmissão. Ao igualar a SEP (para ser a mesma para todos os símbolos) seria melhor

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ainda, e de fato o que de melhor poderia ser feito. A igualdade SEP é alcançada parcialmente de um modo direto no papel acima mencionado pela Panasonic, como também de algumas das incorporações acima descritas da invenção. Um modo indireto é repetir algum tipo de randomização várias vezes (retransmissões) para que a SEP seja 5 completamente randomizada (de forma que a SEP seja a mesmo para cada símbolo).

Deveria ser enfatizado que ao mover simplesmente os últimos dois bits de um lado para o outro, ou simplesmente continuar a trocar o pacote através dos dois bits para cada retransmissão, e não continuaria randomizando a SEP; ao invés, a probabilidade

de erro seria determinística. Na invenção, o deslocamento (bit em movimento) pode ser feito antes ou depois da intercalação. Se o deslocamento de bit for terminado antes da intercalação, então nós continuamos deslocando os bits através das duas posições, de forma que a intercalação será diferente e assim randomizará a SEP. Se o deslocamento do bit for feito após a intercalação, então nós podemos simplesmente trocar os dois últimos bits de um lado para o outro. Se o deslocamento de bit for feito após a intercalação, então 15 o deslocamento por 2 randomizará a primeira retransmissão; ou repetindo o deslocamento ou, alternativamente, deslocando os 2 bits de volta para a posição inicial não produzirá qualquer efeito de randomização. O resultado do deslocamento de bit antes da intercalação com cada retransmissão subseqüente sendo para um outro fluxo de bits desviado conduzida

a um resultado que é semelhante ao alcançado por uma implementação da primeira incorporação, na qual uma intercalação diferente é empregada em cada transmissão subseqüente com relação a um pedido de retransmissão automático.

Também deveria ser apontado que ao mover um bit também trabalha, mas ao movendo dois bits é preferível porque, pelo menos para um ponto de canto na constelação, ao mover os dois pedaços reduz a probabilidade para 25% de que os dois bits 25 com o valor ‘1’ ainda ocupará uma posição de canto na constelação. Considere um ponto de canto na transmissão original, i.e, um ponto da forma bbll. Se nós desviamos por 1, o novo grupo de bit será xbbl, e assim a probabilidade de que o ponto ainda é um ponto de canto é de 50% (desde que b seja 0 e 1 com probabilidade igual). Por outro lado, se nós movermos por dois, o novo grupo de bit será llyy, e assim há apenas uma probabilidade 30 de 25% de que os dois bits com o valor T’ estarão em um ponto do canto. Assim, ao

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mover os dois bits é preferível, mas ao mover um bit melhora a probabilidade de sucesso de uma retransmissão. Para 16 QAM, ao mover três pontos é também uma opção, mas é esperado que produza os mesmos ganhos ao mover um ponto. (Para 16 QAM, ao mover quatro pontos é igual à não mover nenhum ponto se o movimento for feito após a 5 intercalação). O que é preferível é acreditado para depender do número de modulação, i.e, o número de bits por símbolo. Assim, 64 QAM que codifica 6 bits por símbolo, é acreditado que ao mover os três bits seriam mais efetivo, mas ao mover outros números de bit também renderíam uma melhoria na probabilidade de sucesso de uma retransmissão.

Implementação da primeira incorporação baseado na inverção dos últimos dois bits de cada símbolo na retransmissão.

Na segunda implementação da primeira incorporação, a estação base inverte os últimos dois bits em cada grupo de 4-bits que constitui um símbolo de modulação. Conseqüentemente, um grupo que na transmissão original foi xxll e assim foi mapeado para o ponto de constelação de canto, na retransmissão se tornará xxOO e será mapeado no 15 ponto mais interno do diagrama de constelação. No receptor, depois da detecção símbolopara-bit, os bits são re-invertidos antes da combinação e da decodificação de pacote. Na técnica anterior, notavelmente o documento intitulado de Método de HARQ Otimizado com uma Re-disposição da Constelação de Sinal (autor ou autores desconhecidos, mas

empregados da Panasonic) publicado entre 27 de fevereiro e 2 de março de 2001, os bits a serem transmitidos são inalterados, mas o mapeamento bit-para-símbolo é alterado entre a transmissão original e a retransmissão; na presente invenção de acordo com esta implementação, por outro lado, os bits a serem transmitidos são alterados, mas o mapeamento de bit-para-símbolo permanece o mesmo entre a transmissão original e a retransmissão.

Implementação da primeira incorporação baseado no uso de diferentes intercalações na retransmissão.

Em uma terceira implementação da primeira incorporação, uma intercalação diferente é empregada na retransmissão. No canal de rádio móvel os erros tendem a ocorrer em rajadas, tipicamente por causa do rápido desvanecimento. Por outro lado, os 30 códigos convolucionais e os códigos Turbo operam melhor se os erros forem ocasionais.

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Por isto, a intercalação é aplicada na retransmissão (no caso de um erro), de modo que altere a ordem dos bits comparada à ordem na transmissão original (onde o erro ocorreu). A ordem é alterada de volta no receptor, i.e, a dês-intercalação é aplicada, antes da decodificação. Se o canal causar uma rajada de erros, os erros acontecerão nos bits 5 adjacentes da seqüência de bits intercalados. Porém, com a intercalação, os erros são dispersos sobre a seqüência de bits e assim parecem ser ocasionais ao receptor; os códigos convolucionais e os códigos Turbos podem ser então usados para tentar corrigir os erros, e a probabilidade de sucesso será mais alta porque os erros são ocasionais, não em rajadas.

Para a modulação de ordem-superior, a intercalação também re-ordenará como os bits são agrupados no mapeamento de bit-para-símbolo. Então, ao aplicar uma intercalação diferente na retransmissão com relação à primeira transmissão, a toda a seqüência de símbolo será diferente na retransmissão. Em geral, isto causará que os bits tenham probabilidades de erro diferentes na retransmissão do que na primeira transmissão, 15 como explicado anteriormente, tenderá a igualar as probabilidades de erro de bit.

A intercalação para a retransmissão poderia ser otimizada, tal que os bits que são esperados que tenham uma probabilidade de erro de bit superior na primeira transmissão, são feitos para ter uma probabilidade de erro menor na retransmissão, ao

deslocá-los para as posições de bits que são esperadas para Ter uma probabilidade de erro de bit superior, e vice-versa.

Em algumas implementações, se mais de uma retransmissão for necessária, cada retransmissão subseqüente usa um novo esquema de intercalação.

Implementação da primeira incorporação baseado no uso de um embaralhamento diferente de dados na retransmissão.

Em uma quarta implementação da primeira incorporação, um embaralhamento diferente de dados é usado na retransmissão. O termo embaralhamento é usado aqui para significar qualquer alteração predeterminada dos valores de bit no transmissor da estação base, a alteração é invertida no receptor do UE. Tal alteração poderia ser realizada, por exemplo, ao multiplicar os valores de bit por uma seqüência PN 30 (pseudonoise/pseudo-ruído).

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Segunda Incorporação

Na constelação da Figura 1, o mapeamento de bit-para-símbolo foi feito de acordo com um procedimento conhecido, tal como a codificação Gray, que provê este entre um determinado ponto de símbolo e seus vizinhos mais próximos, os bits menores 5 possíveis mudam o sinal. Tal mapeamento minimiza a taxa de erro de bit para os bits nãocodificados.

Porém, no HSDPA os bits são sempre codificados-FEC, e tipicamente a decodificação é executada comumente conhecida como uma decodificação suave, onde as probabilidades dos valores de bit são as entradas para o decodificador FEC, ao invés dos próprios valores de bit.

Levando em conta isto, em uma segunda incorporação da invenção, os bits codificados são mapeados para símbolos, de tal maneira que a taxa de erro de bit decodificada é minimizada (dado que a entrada para o decodificador é uma combinação da transmissão original e da retransmissão). Para o 16-QAM, ao minimizar a taxa de erro de bit decodificada podem ser alcançada nos pontos mais externos em todos os quadrantes. Por exemplo, se a Figura 1 representa o mapeamento de bit-para-símbolo original (de forma que, o grupo de bit xxll é mapeado para um ponto do canto), então na retransmissão a combinação de bit xxOO seria mapeada para um ponto do canto.

Outras Incorporações

Normalmente, um mapeamento diferente de símbolo é executado quando os bits a serem transmitidos forem deixados não-codificados (não há correção de erro direta) comparado a quando os bits a serem transmitidos são codificados-FEC; a codificação Gray é tipicamente usada para o mapeamento de símbolo dos bits não-codificados (i.e, para os bits que não são codificados-FEC). Às vezes, alguns bits são codificados FEC e alguns 25 bits não são. Em uma terceira incorporação da invenção, na transmissão original, alguns bits são codificados para a correção de erro direta e alguns não são, e os bits codificados para a correção de erro direta são mapeados para os símbolos de modulação usando o mapeamento, que não é necessariamente o mesmo do mapeamento usado para mapear os símbolos de modulação dos bits não-codificados, e na retransmissão, uma segunda 30 ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao

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mapeamento de símbolo usado na transmissão original, para os bits não-codificados ou os bits codificados para a correção de erro direta.

*· Em uma quarta incorporação, na transmissão original, nenhum bit é codificado para a correção de erro direta e todos os bits são mapeados para os símbolos de modulação usando o primeiro mapeamento de símbolo, preferivelmente a codificação Gray, e na retransmissão, todos os bits são codificados para a correção de erro direta, e a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo usado na transmissão original. Por exemplo, em um sistema que emprega o MCS variável, para uma modulação particular, ao menos um φ 10 dos esquemas de codificação é não-codificado, e pelo menos um esquema de codificação *

emprega o FEC. Na transmissão original, todos os bits são não-codificados e o primeiro mapeamento de bit-para-símbolo (preferivelmente codificação Gray) é usado ao prover a modulação pelos bits, e na retransmissão no caso de um reconhecimento negativo, todos os bits codificados FEC e o segundo mapeamento de bit-para-símbolo é usado ao prover a 15 modulação pelos bits. O segundo mapeamento de bit-para-símbolo poderia ser qualquer mapeamento, contanto que este difira do mapeamento não-codificado. É acreditado que o que é preferível como mapeamento para os bits codificados dependa do mapeamento usado para os bits não-codificados.

A Invenção em Geral

A Figura 4 é um fluxograma que indica os passos do método de acordo com a invenção, para responder a um pedido de repetição em um sistema de comunicação sem fio, no qual os pacotes são comunicados de acordo com o esquema de codificação e de modulação, cada pacote compreendendo uma cadeia de caracteres de bits, com um ou mais pacotes providos em um quadro comunicado durante um intervalo de tempo de transmissão.

Escopo da Invenção

Será entendido que as incorporações acima descritas são apenas ilustrações dos princípios de aplicação da presente invenção. Numerosas modificações e incorporações alternativas podem ser criadas pelo técnico sem sair do escopo da presente 30 invenção, e é pretendido que as reivindicações apensas cubram tais modificações e

Claims

1. Método para responder a um pedido de repetição em um sistema de comunicação sem fio, no qual os pacotes são comunicados de acordo com o esquema de codificação e de modulação, cada pacote é compreendido por uma cadeia de caracteres de

5 bit, com um ou mais pacotes providos em um quadro comunicado durante um intervalo de tempo de transmissão, o método é CARACTERIZADO pelo fato de que inclui os passos de:

a) acumular os pacotes a serem carregados no próximo intervalo de tempo de transmissão;

φ 10 b) ordenar os bits compreendidos pelos pacotes acumulados em uma primeira ordem para prover uma primeira cadeia de caracteres de bit;

c) prover de acordo com um esquema de modulação e um esquema de codificação os bits então ordenados para um processo para gerar um sinal de transmissão, o esquema de modulação provendo uma constelação indicando o mapeamento para os

15 diferentes grupos de um número de bits predeterminado para os diferentes símbolos;

d) transmitir o sinal de transmissão em um próximo intervalo de tempo de transmissão;

e) se um pedido de repetição for recebido, então ordenar os bits compreendidos pelos pacotes acumulados na segunda ordem, e então repetir o método inicial do passo c);

onde na segunda ordem, os símbolos que constituem a modulação são gerados diferentemente do que na transmissão original.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é tal que os símbolos na constelação de

25 modulação são diferentemente compostos do que na transmissão original.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é provida ao re-dispor a primeira ordenação ao transferir um número de bits predeterminado da primeira cadeia de caracteres de bit para o final da primeira cadeia de caracteres de bit.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, é CARACTERIZADO pelo

2/5 fato de que a modulação é 16 QAM e o número de bits predeterminado é dois.

5. Método de acordo com a reivindicação 2, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é provida ao inverter alguns dos números predeterminados dos últimos bits em cada grupo de bits que constituem um símbolo.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, é CARACTERIZADO pelo fato de que a modulação é 16 QAM e o número de bits predeterminado é dois.

7. Método de acordo com a reivindicação 2, é CARACTERIZADO pelo fato de que a transmissão original inclui o passo de intercalação e a segunda ordenação dos bits é provida usando uma intercalação diferente da usada na transmissão original.

• 10 *

8. Método de acordo com a reivindicação 2, é CARACTERIZADO pelo fato de que a transmissão original inclui um passo de intercalação e a segunda ordenação dos bits é provida usando um diferente embaralhamento dos dados do usado na transmissão original.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é tal que os bits são mapeados para serem re transmitidos para os símbolos, de tal uma maneira que a taxa de erro do bit decodificado é feita menor.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, é CARACTERIZADO pelo fato de que na transmissão original, alguns bits são codificados para a correção de erro direta e alguns não são, e os bits codificados para a correção de erro direta são mapeados para os símbolos de modulação usando um mapeamento que não é necessariamente o mesmo do mapeamento usado para mapear os símbolos de modulação dos bits nãocodificados, e na retransmissão, a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo usado na 25 transmissão original, para os bits não-codificados ou os bits codificados para a correção de erro direta.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, é CARACTERIZADO pelo fato de que o mapeamento de símbolo para os bits não codificados é provido usando a codificação Gray.

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12. Método de acordo com a reivindicação 1, é CARACTERIZADO pelo

3/5 fato de que na transmissão original, nenhum bit é codificado para a correção de erro direta e todos os bits são mapeados para os símbolos de modulação usando o primeiro mapeamento de símbolo, e na retransmissão, todos os bits são codificados para a correção de erro direta, e a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo usado na transmissão original.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, é CARACTERIZADO pelo fato de que o mapeamento de símbolo para os bits não-codificados da transmissão original é provido usando a codificação Gray.

14. Aparelho para responder a um pedido de repetição em um sistema de • 10 *

comunicação sem fio, no qual os pacotes são comunicados de acordo com o esquema de codificação e de modulação, cada pacote é compreendido por uma cadeia de caracteres de bit, com um ou mais pacotes providos em um quadro comunicado durante um intervalo de tempo de transmissão, o aparelho é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

a) um dispositivo para acumular os pacotes a serem carregados no próximo intervalo de tempo de transmissão;

b) um dispositivo para ordenar os bits compreendidos pelos pacotes acumulados em uma primeira ordem para prover uma primeira cadeia de caracteres de bit;

c) um dispositivo para prover de acordo com um esquema de modulação e um esquema de codificação os bits então ordenados para um processo para gerar um sinal de transmissão, o esquema de modulação provendo uma constelação indicando o mapeamento para os diferentes grupos de um número de bits predeterminado para os diferentes símbolos;

d) um dispositivo para transmitir o sinal de transmissão em um próximo intervalo de tempo de transmissão;

25 e) um dispositivo para prover se um pedido de repetição for recebido, então ordenar os bits compreendidos pelos pacotes acumulados na segunda ordem, e então repetir o método inicial do passo c);

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, é CARACTERIZADO

4/5 pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é tal que os símbolos na constelação de modulação são diferentemente compostos do que na transmissão original.

’

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é provida ao re-dispor a primeira ordenação

5 ao transferir um número de bits predeterminado da primeira cadeia de caracteres de bit para o final da primeira cadeia de caracteres de bit.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 16, é CARACTERIZADO pelo fato de que a modulação é 16 QAM e o número de bits predeterminado é dois.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, é CARACTERIZADO φ 10 pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é provida ao inverter alguns dos números predeterminados dos últimos bits em cada grupo de bits que constituem um símbolo.

Λ

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 18, é CARACTERIZADO pelo fato de que a modulação é 16 QAM e o número de bits predeterminado é dois.

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, é CARACTERIZADO

15 pelo fato de que a transmissão original inclui o passo de intercalação e a segunda ordenação dos bits é provida usando uma intercalação diferente da usada na transmissão original.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, é CARACTERIZADO pelo fato de que a transmissão original inclui um passo de intercalação e a segunda

20 ordenação dos bits é provida usando um diferente embaralhamento dos dados do usado na transmissão original.

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é tal que os bits são mapeados para serem re-transmitidos para os símbolos, de tal uma maneira que a taxa de erro do bit

25 decodificado é feita menor.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, é CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente para os bits não-codificados comparado ao mapeamento de símbolo usado para os bits para os quais a codificação FEC é provida.

24. Aparelho de acordo com a reivindicação 23, é CARACTERIZADO

5/5 pelo fato de que o mapeamento de símbolo para os bits não codificados é provido usando a codificação Gray.

•

25. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, é CARACTERIZADO pelo fato de que na transmissão original, alguns bits são codificados para a correção de

5 erro direta e alguns não são, e os bits codificados para a correção de erro direta são mapeados para os símbolos de modulação usando um mapeamento que não é necessariamente o mesmo do mapeamento usado para mapear os símbolos de modulação dos bits não-codificados, e na retransmissão, a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo φιο usado na transmissão original, para os bits não-codificados ou os bits codificados para a correção de erro direta.

26. Aparelho de acordo com a reivindicação 25, é CARACTERIZADO pelo fato de que o mapeamento de símbolo para os bits não codificados é provido usando a codificação Gray.

15

27. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, é CARACTERIZADO pelo fato de que na transmissão original, nenhum bit é codificado para a correção de erro direta e todos os bits são mapeados para os símbolos de modulação usando o primeiro mapeamento de símbolo, e na retransmissão, todos os bits são codificados para a correção de erro direta, e a segunda ordenação dos bits é provida usando um mapeamento diferente de símbolo, comparado ao mapeamento de símbolo usado na transmissão original.

28. Aparelho de acordo com a reivindicação 27, é CARACTERIZADO pelo fato de que o mapeamento de símbolo para os bits não-codificados da transmissão original é provido usando a codificação Gray.

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