BRPI0912707B1

BRPI0912707B1 - método e aparelho para aumentar a eficiência espectral em um sistema de comunicação e sistema de comunicação

Info

Publication number: BRPI0912707B1
Application number: BRPI0912707-0A
Authority: BR
Inventors: Sairamesh Nammi; Shankar Venkatraman; Ashvin Chheda
Original assignee: Apple Inc.
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2020-12-22
Also published as: JP5571067B2; JP5410509B2; KR101597377B1; KR20110002067A; US20110034206A1; BRPI0910485A2; US8514957B2; JP2011525060A; BRPI0910485A8; CN103716110A; EP2272210B1; EP2272210A4; US9392578B2; CN102017524A; WO2009134747A1; CN102017487A; US20110019768A1; BRPI0912707A2; WO2009134742A1; EP2272210A1

Abstract

método e aparelho para adaptação de enlace espectralmente eficaz com o uso de harq em sistemas ofdma. a presente invenção refere-se a um método que aumenta a eficácia espectral em um sistema de comunicação. o sistema de comunicação inclui pelo menos uma estação móvel e é capaz de transmitir mensagens codificadas de acordo com uma pluralidade de esquemas de codificação de modulação ("mcss"). cada mcs disponível inclui um esquema de modulação e uma taxa de codificação efetiva. os mcss são indexados de acordo com o aumento de complexidade. é determinada uma relação de sinal para interferência ("sinr") que é suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro predeterminada ("fer"). um primeiro mcs e uma quantidade correspondente de transmissões necessária para satisfazer a fer predeterminada com a sinr com o uso do primeiro mcs são determinados. o primeiro mcs tem uma taxa de codificação efetiva maior do que um segundo mcs. o segundo mcs satisfaz suficientemente a fer predeterminada com a sinr em uma única transmissão. uma mensagem de acordo com o primeiro mcs é transmitida através do sistema de comunicação com o uso da requisição de repetição automática híbrida ("harq").

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a sistemas de comunicação em geral, e mais especificamente, a um método e sistema para melhorar o rendimento com o uso de adaptações de enlace eficientes espectralmente com requisições de repetição automática híbrida ("HARQ") em sistemas de acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal (OFDMA).

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] A demanda por redes de comunicação sem fio confiáveis e de alto rendimento de dados nunca esteve tão grande quanto no presente. Enquanto a demanda inicial do consumidor e empresa foi por tecnologias de comunicação sem fio para suportar comunicação de voz, esta demanda cresceu tanto em termos de volume total de usuários, bem como de exigências de largura de banda, em que o último é resultado da demanda por serviços de dados de banda larga sem fio. Estes serviços são fornecidos, por exemplo, por sistemas sem fio de Quarta Geração ("4G") baseados na Evolução de Longo Termo 3GPP ("LTE"), WiMax do IEEE.802.16e, e Ultra Banda Larga Móvel ("UMB"), cada uma das quais usa tecnologia de acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal ("OFDMA") como a tecnologia de interface por ar.

[0003] Considerando em particular o LTE, os objetivos principais incluem fornecer taxas de transferência de dados de até 100 Mbps no enlace descendente e até 50 Mbps no enlace ascendente, latência reduzida, eficiência de espectro melhorada significativamente, capacidade e cobertura do sistema melhoradas e complexidade sistema/terminal razoável. A fim de alcançar estes objetivos, têm sido propostas diversas novas tecnologias de transmissão de rádio. O enlace descendente LTE usa multiplexação de divisão de frequência ortogonal ("OFDM") como uma tecnologia de acesso, enquanto o enlace ascendente LTE usa acesso múltiplo por divisão de frequência de portadora única ("SC-FDMA"). Múltiplas antenas no transmissor e receptor aumentam as taxas de dados bem como obter uma diversidade de ganhos. Por transmitir múltiplos fluxos de dados paralelos para um único terminal, as taxas de dados podem ser aumentadas significativamente. Por outro lado, sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas ("MIMO") são usados para aumentar a diversidade por transmitir o mesmo símbolo em diferentes antenas. Além disso, como em sistemas 3G, é usada Codificação e Modulação Adaptativa ("AMC") no LTE para explorar o canal de informação.

[0004] Na prática, adaptação de enlace ("LA") em AMC pode falhar devido a imprecisões na estimativa de enlace e aos atrasos na informação de retorno nas medições de qualidade do canal. Para se recuperar de erros de adaptação de enlace, tipicamente é usada requisição de repetição automática híbrida ("HARQ") como mecanismo de retransmissão. A HARQ é usada em sistemas sem fio para superar erros de transmissão que não podem ser corrigidos com o uso de envio de correção de erro ("FEC"). A HARQ melhora a probabilidade de decodificação pelo uso de informação de transmissões anteriores. Dependendo da forma que os pacotes de retransmissão são combinados, os sistemas HARQ podem ser tipicamente classificados em duas categorias, a saber, combinação de descargas ("CC") ou redundância incremental ("IR").

[0005] No CC, a ideia básica é enviar uma quantidade de repetições de cada pacote codificado e permitir que o decodificador combine múltiplas cópias repetidas do pacote antes de decodificar. O pacote retransmitido é uma réplica exata do pacote original. Deste modo, pode ser realizado o ganho de diversidade de tempo. Este esquema requer menos complexidade de implementação no receptor.

[0006] No IR, em vez de enviar simples repetições do pacote inteiro, informação adicional de paridade é incrementalmente transmitida se o decodificador falha na primeira tentativa. Cada transmissão pode ser auto-decodificável ou não. Se cada transmissão é auto-decodificável, então é chamada IR parcial, caso contrário IR completo.

[0007] Decisões de adaptação para um dispositivo de comunicação móvel, ou seja, estação móvel ("MS") ou estação-base ("BS") são baseadas em um sinal de referência ("RS") para estimar a taxa de interferência ("SINR"). A adaptação convencional de enlace estima a SINR a partir de medições do sinal de referência e determina o MCS mais alto que pode ser suportado em um FER predeterminado com o uso de 1 transmissão HARQ.

[0008] As curvas de nível de performance do enlace mostram ganhos significativos de relação de sinal para ruído ("SNR") quando se usa HARQ-IR sobre HARQ-CC devido a transmissão de informação de paridade adicional ao precedente. Entretanto, os esquemas LA convencionais são incapazes de tirar vantagem destes ganhos de HARQ. Em um ambiente multiusuário, adaptação de enlace convencional não fornece quaisquer ganhos de eficiência espectral com o uso do HARQ-IR relativo ao uso do HARQ-CC.

[0009] Portanto, o que é necessário é um método e aparelho para melhorar a performance global do sistema e eficiência espectral de um sistema OFDMA com o uso de esquemas de adaptação de enlace que podem extrair ganhos oferecidos pelo HARQ.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00010] A presente invenção fornece vantajosamente um método, aparelho e sistema para melhorar a eficiência espectral em um sistema de comunicação de multiplexação por divisão de frequência ortogonal ("OFDM"). Em geral, modalidades da presente mapeiam uma requisição de esquema de codificação de modulação ("MCS") para um MCS de ordem maior e transmitem mensagens com o uso do MCS de maior ordem em combinação com requisição de repetição automática híbrida com redundância incremental ("HARQ-IR").

[00011] De acordo com um aspecto da presente invenção, um método é fornecido para aumentar a eficiência espectral em um sistema de comunicação. O sistema de comunicação inclui pelo menos uma estação móvel e é capaz de transmitir mensagens codificadas de acordo com uma pluralidade de MCSs disponíveis. Cada MCS disponível inclui um esquema de modulação e uma taxa de codificação efetiva. Os MCSs disponíveis são indexados de acordo com o aumento de complexidade. É determinada uma relação de sinal para interferência ("SINR") suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro ("FER") predeterminada. São determinados um primeiro MCS e uma quantidade correspondente de transmissões que são necessárias para satisfazer o FER predeterminado com o uso do primeiro MCS. O primeiro MCS tem uma taxa de codificação efetiva maior do que o segundo MCS. O segundo MCS satisfaz suficientemente o FER predeterminado em uma transmissão simples. Uma mensagem, codificada de acordo com o primeiro MCS é transmitida através do sistema de comunicação com o uso do HARQ.

[00012] De acordo com outro aspecto da presente invenção, um aparelho é fornecido para aumentar a eficiência espectral em um sistema de comunicação. O sistema de comunicação inclui pelo menos uma estação móvel e é capaz de transmitir mensagens codificadas de acordo com uma pluralidade de MCSs disponíveis. Cada MCS disponível tem um esquema de modulação e uma taxa de codificação efetiva. Os MCSs disponíveis são indexados de acordo com o aumento da complexidade. O aparelho inclui um mapeador MCS e um transceptor. O mapeador MCS é operável para determinar uma SINR suficiente para satisfazer uma FER predeterminada. O mapeador MCS determina o primeiro MCS e uma quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a FER predeterminada na SINR com o uso do primeiro MCS. O primeiro MCS tem uma taxa de codificação efetiva maior do que um segundo MCS que é suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada em uma única transmissão. O transceptor é operável para transmitir uma mensagem codificada de acordo com o primeiro MCS através do sistema de comunicação com o uso do HARQ.

[00013] De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção, um sistema de comunicação inclui pelo menos uma estação móvel e pelo menos uma estação-base. A estação-base é comunicativamente acoplada à estação móvel. A uma estação-base inclui um mapeador MCS e um transceptor. O mapeador MCS é operável para determinar o MCS e uma quantidade correspondente de transmissões necessárias para satisfazer a FER predeterminada com o uso do primeiro MCS. O primeiro MCS tem uma taxa de codificação efetiva mais alta do que um segundo MCS que é suficiente para satisfazer a FER predeterminada e a SINR em uma única transmissão. O transceptor é acoplado comunicativamente ao mapeador MCS. O transceptor é operável para transmitir uma mensagem codificada de acordo com o primeiro MCS através do sistema de comunicação com o uso do HARQ.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00014] Um entendimento mais completo da presente invenção, e as vantagens consequentes e características do mesmo, serão mais prontamente entendidas por referência a descrição detalhada a seguir quando considerada em conjunto com as figuras em anexo em que:

[00015] A figura 1 é um diagrama de bloco de um sistema de comunicação OFDMA construído de acordo com os princípios da presente invenção; A figura 2 é um diagrama de bloco de um canal de enlace ascendente De Evolução de Longo Termo ("LTE") ilustrativo elaborado de acordo com os princípios da presente invenção; A figura 3 é uma tabela de esquemas de modulação de codificação considerada para requisição de repetição automática híbrida ("HARQ"); A figura 4 é um gráfico que ilustra as curvas de nível de performance do enlace para um sistema que usa esquema de modulação de codificação ("MCS") índice 6, OPSK com R=3/4; A figura 5 é um fluxograma de um processo de adaptação de enlace ilustrativo de acordo com os princípios da presente invenção; A figura 6 é um fluxograma de um processo de mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima estático ilustrativo ("MESEM-S") de acordo com os princípios da presente invenção; A figura 7 é um gráfico de curvas de nível de performance do enlace para um sistema que usa MCS índice 11, 16-QAM com R=5/6; A figura 8 é um fluxograma de um processo de mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmico ilustrativo ("MESEM-D") de acordo com os princípios da presente invenção; e A figura 9 é um gráfico que ilustra a distribuição de MCS com o uso da combinação de descargas convencional ("CC") comparada com o mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmica ("MESEM-D") de acordo com os princípios da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00016] Como uma questão inicial, ao mesmo tempo em que as modalidades são discutidas no contexto de redes sem fio que operam de acordo com a evolução do Projeto de Parceria de 3a Geração ("3GPP"), por exemplo, Padrão de Evolução de Longo Termo ("LTE"), etc., a invenção não é limitada a este respeito e pode ser aplicável a outras redes de banda larga que incluem aquelas que operam de acordo com outros sistemas baseados em multiplexação por divisão de frequência ortogonal ("OFDM") que incluem WiMAX (IEEE 802.16) e Ultra Banda Larga Móvel ("UMB"), etc. De maneira similar, a presente invenção não é limitada apenas a sistemas baseados em OFDM e pode ser implementada de acordo com outras tecnologias de sistemas, por exemplo, acesso múltiplo por divisão de código ("CDMA"), acesso múltiplo por divisão de frequência de portadora única ("SC-FDMA"), etc.

[00017] Antes de descrever em detalhes modalidades ilustrativas que estão de acordo com a presente invenção, deve ser observado que as modalidades residem primariamente em combinações de aparelhos, componentes e etapas de processamento relacionadas para melhorar e performance global do sistema e eficiência espectral de um sistema de comunicação que usa esquemas de adaptação de enlace. Consequentemente, o sistema e componentes do método foram representados onde apropriado através de símbolos convencionais nos desenhos, mostrando apenas aqueles detalhes específicos que são pertinentes ao entendimento das modalidades da presente invenção para não obscurecer a revelação com detalhes que serão prontamente perceptíveis para os indivíduos com conhecimentos comuns na técnica que tem o benefício da descrição contida neste documento.

[00018] Como usados aqui, termos relacionais, tais como "primeiro" e "segundo", "topo" e "fundo", e assim por diante, podem ser usados apenas para distinguir uma entidade ou elemento de outra entidade ou elemento sem necessariamente exigir ou implicar qualquer relacionamento físico ou lógico ou ordem entre estas entidades ou elementos.

[00019] Uma modalidade da presente invenção vantajosamente aumenta a eficiência espectral do sistema pelo mapeamento de um esquema de modulação de nível mais baixo e codificação requisitado ("MCS") para um MCS de nível mais alto e implementar requisição de repetição automática híbrida ("HARQ") com redundância incremental ("IR"). O rendimento global do sistema pode ser aumentado acima de vinte por cento (20%) pela aplicação dos princípios da presente invenção.

[00020] Com referência agora as figuras de desenhos nas quais designadores de referência semelhantes se referem a elementos semelhantes, é mostrado na figura 1, é fornecido um sistema de comunicação de multiplexação por divisão de frequência ortogonal ("OFDM") 10 ilustrativo de acordo com os princípios da presente invenção. O sistema de comunicação 10 inclui pelo menos uma estação-base ("BS") 12 que se comunica com uma pluralidade de estações móveis ("MS") 14a, 14b (referenciadas coletivamente como estação móvel 14). Embora apenas uma estação-base 12 e duas estações móveis 14 sejam mostradas na figura 1 por fins ilustrativos, deve ser observado que o sistema de comunicação 10 pode incluir qualquer quantidade de estações-base 12 e estações móveis 14.

[00021] De acordo com uma modalidade, a estação móvel 14 pode incluir uma ampla série de dispositivos eletrônicos portáteis, que inclui, mas não está limitada a telefones celulares, assistentes pessoais digitais ("PDA") e dispositivos similares, que usam as várias tecnologias de comunicação tais como LTE, sistema de telefone móvel avançado ("AMPS"), acesso múltiplo por divisão de tempo ("TDMA"), CDMA, Sistema global para comunicações móveis ("GSM"), serviço de rádio de pacote geral ("GPRS"), evolução de dados otimizada 1x (abreviada como "EV-DO" ou "1xEV-DO") e sistema de telecomunicações móvel universal ("UMTS"). A estação móvel 14 também inclui o hardware e software adequados para suportar as funções de plano de controle necessárias para ativar uma comunicação com a estação-base 12. Este hardware pode incluir um receptor, transmissor unidade central de processamento, armazenamento na forma de memória volátil e não volátil, e dispositivos de entrada/saída, dentre outro hardware.

[00022] A estação-base 12 transmite informação para as estações móveis 14 com o uso de um canal de enlace descendente 16a, 16b (referenciado neste documento coletivamente como canal de enlace descendente 16). De uma maneira similar, estações móveis 14 transmitem informação para a estação-base 12 com o uso de um canal de enlace ascendente18a, 18b (referenciado coletivamente neste documento como canal de enlace ascendente 18). A estação-base 12 pode também incluir um mapeador de MCS 20, que determina um MCS alternativo para uso com HRAQ-IR. Os MCSs disponíveis podem incluir Modulação por Amplitude de Quadratura (QAM) ou modulação por Desvio de Fase de Quadratura (QPSK). A operação do mapeador de MCS 20 é discutida em maior detalhe abaixo. Alternativamente ou adicionalmente, o mapeador MCS 20 pode residir na estação móvel 14.

[00023] Com referência agora a figura 2, é fornecido um diagrama de bloco para um canal de enlace ascendente ilustrativo 18. O canal de enlace ascendente 18 é estabelecido por uma estação móvel 14 que tem um transmissor 22 com uma antena de transmissão única 24 e uma estação-base 12 que tem um receptor 26 que usa duas antenas receptoras 28a, 28b. O transmissor 22 usa um codificador de código convolucional turbo ("TCC") 30 para codificar dados a partir do controlador (não mostrado) com os polinômios geradores em forma octal. O codificador TCC 30 é seguido por um entrelaçador randômico 32 e um mapeador de constelação 34 seguido por um modulador SC- FDMA 36 para mapear bits codificados para símbolos modulados. Os símbolos modulados são em seguida transformados a partir de domínio de frequência para domínio de tempo por uma transformação De Fourier inversa rápida ("IFFT") 38 e um prefixo cíclico ("CP") 40 é adicionado antes do sinal SC-FDMA resultante ser transmitido através da antena 24.

[00024] No lado do receptor 26, o processo inverso é seguido. Duas antenas de recepção 28a, 28b recebem sinais SC-FDMA. Um removedor CP 42a, 42b, retira o CP do sinal, que em seguida é convertido do domínio tempo para o domínio frequência através de uma transformação de Fourier rápida 44a, 44b. Um detector de mínimo erro médio quadrático ("MMSE") 46 realiza a equalização do domínio de frequência e é seguido pelo IFFT 47 para recuperar o símbolo do domínio tempo. Isto é seguido pelo desentrelaçador randômico 48 e um decodificador turbo 50. O desentrelaçador 48 é usado para compensar a operação de entrelaçamento usada no transmissor 22. Os dados decodificados a partir do decodificador turbo 50 são enviados para o controlador de estação-base 12 (não mostrado) para processamento adicional.

[00025] Com referência agora a figura 3, a tabela 52 fornecida mostra os esquemas de codificação e modulação e taxas de codificação efetivas por transmissão para uso com HARQ-IR. Os pacotes de dados são gerados a partir de código turbo R = 1/3. Na tabela 52, Tx denota iteração de transmissão. Os bits de paridade são perfurados de modo que diferentes taxas de codificação podem ser geradas. A taxa de codificação efetiva diminui com cada transmissão para IR, enquanto para CC, a taxa de codificação efetiva permanece a mesma em sucessivas retransmissões visto que não há informação nova. Por exemplo, o MCS índice 11 (16QAM) tem uma taxa de codificação efetiva 5/6 na primeira transmissão que inclui muito poucos bits de paridade. Na segunda transmissão, a taxa de codificação efetiva diminui para 5/12 uma vez que são incluídos novos bits de paridade. Pela terceira transmissão, todos os bits de paridade restantes são transmitidos e a taxa efetiva é recuada para 1/3. Deve ser observado que para IR, uma vez que toda a paridade é transmitida, o processo repete e essencialmente se torna CC.

[00026] A figura 4 ilustra uma curva de nível de enlace ilustrativa 54 para um canal AWGN para MCS índice 6 (QPSK com R = 3/4). Como pode ser visto a partir da curva de nível do enlace 54, um SINR de aproximadamente 4,5 dB é exigido para obter um FER de 10% na primeira transmissão com o uso de QPSK com R = 3/4. Sistemas que usam HARQ podem usar o mesmo MCS para condições SINR mais baixas por permitirem retransmissões subsequentes. Como mostrado na figura 4 a SINR necessário para uma FER de 10% cai para menos do que 0,5 dB na segunda transmissão com o uso de HARQ-IR.

[00027] Com referência agora a figura 5, é fornecido um fluxograma operacional ilustrativo que descreve etapas para aumentar a eficiência espectral dos algoritmos de adaptação do enlace que usam HARQ-IR. O processo começa pela determinação do esquema de codificação e modulação (MCSvelho) necessário para transmitir uma mensagem encontrando uma taxa de erro de quadro ("FER") predeterminada de 10% em uma única transmissão (etapa S102). Geralmente, O MS mede a SINR de seu ambiente circundante e requisita certo MCS. O MCS necessário é geralmente determinado pela comparação da SINR recebida com um conjunto de curvas de nível de enlace predeterminado, Tal como aquele fornecido nas figuras 4 e 7.

[00028] O mapeador de MCS 20 muda o MCS requisitado para um novo MCS (MCSnovo) que tem uma taxa de codificação maior (etapa S104) e a mensagem é transmitida com o uso do MCSnovo e HARQ-IR (etapa S106). As modalidades da presente invenção podem usar um dos três métodos para determinar MCSnovo como descrito em detalhes abaixo.

[00029] Uma modalidade da presente invenção usa um mecanismo de mapeamento agressivo seletivo ("SAM") para mapear o MCS requisitado para a maior taxa de codificação disponível para o esquema de modulação selecionado. Em outras palavras, para os esquemas de codificação e modulação da Tabela 52 (Ver figura 3), o MCS índice 3 (QPSK com R = 1/3) mapeia para o MCS índice 6, o MCS índice 7 (16- QAM com r = 3/7) mapeia para MCS índice 11 (16-QAM com R = 5/6), e assim por diante. A tabela 1 mostra os mapeamentos de MCS que resultam do SAM para a tabela 52 da figura 3. Uma exceção a regra geral é feita para os MCS índices 1 e 2 para proteger contra a ocorrência de quaisquer erros como resultado do aumento da taxa uma vez que os dispositivos móveis que requisitam estes esquemas de MCS já estão enfrentando condições ruins de SINR.

[00030] Com referência agora a figura 6, é fornecido um fluxograma operacional ilustrativo que descreve etapas para aumentar a eficiência espectral dos algoritmos de adaptação de enlace que usam HARQ-IR com o uso de um mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima ("MESEM-S"). Para o processo seguinte, "i" denota o índice MCS como na tabela 52 (Ver figura 3). O processo começa com o primeiro MCS listado na Tabela 52, ou seja, i = 1 (etapa S108). Com o uso das curvas de nível de enlace para MCSi, a SINR requerida para obter uma FER de 10% na primeira transmissão é determinada (etapa S110). Em geral, o MS requisita certo nível de MCS e o BS "faz engenharia reversa" na SINR requerida (denotado como SINRi) a partir das curvas de nível de enlace. Um segundo índice, denotado como "j", é usado para comparar os esquemas MCS mais altos (MCSj). Começando em um nível maior do que MCSi, ou seja, j = i+1 (etapa S112), a quantidade de transmissões "n" necessária para o MCSj obter a mesma FER como obtido pelo MCSi (etapa S114). Se o nível FER desejado não pode ser alcançado dentro de um número máximo de retransmissões predeterminado, nmax (etapa S115), então o MCSj corrente não é adequado como candidato para consideração adicional e é descartado (etapa S116). Em uma modalidade, nmax = 6.

[00031] Um gráfico de nível de enlace ilustrativo para MCS índice 11, 16-QAM com R = 5/6, é fornecido na figura 7. Como pode ser visto por comparar a figura 4 com a figura 7, taxas de codificação mais altas requerem taxas de SINR mais altas para obter as mesmas taxas FER. Por exemplo, como mostrado na figura 4, um valor SINR de 4,5 dB é exigido para uma FER de 10% na primeira transmissão com o uso de MCS6, mas este valor é aumentado para aproximadamente 9,2 dB com o uso do MCS11. Entretanto, com o uso de duas transmissões, o MCS11 precisa apenas aproximadamente 3,4 dB para obter o mesmo resultado.

[00032] Se a quantidade de transmissões "n"necessária para que o MCSj obtenha a taxa FER desejada é menor ou igual ao nmax, o mapeador de MCS 29 calcula um valor de eficiência espectral efetiva (ESEj) para o MCSj Etapa S116) de acordo com a equação:

onde o fator de modulação é a quantidade de bits por constelação QAM M-ario, por exemplo, 2 bits para QPSK, 4 bits para 16-QAM e 6 bits para 64-QAM. Se um ESE não foi determinado para todos os esquemas MCS maiores possíveis para a adaptação do link, ou seja, j<jmax etapa S118), então j é incrementado (etapa S120) e um ESEj é determinado para todos os valores j (etapas S114 até S117).

[00033] Por exemplo, assumindo que MCSi = 5 (ou seja QPSK com R = 2/3), em seguida assumindo que 2 transmissões são requeridas para o MCS6 obter uma FER de 10%, então

tabela 2 ilustra todos os valores ESE gerados para todos os valores de j > 5. Neste caso, a SINR = 3,5 dB exigido. Com MCS 12 a 14, mesmo 6 transmissões não são suficientes para fornecer uma FER de 10% a 3,5 dB. Deste modo os MCS 12, 13 e 14 não são candidatos adequados para comparações ESE adicionais.

[00034] O esquema MCS que tem o maior ESEj é selecionado como o novo esquema MCS (MCSnovo) (etapa S122) e mapeado para o MCSi (etapa S124). Como pode ser visto da tabela 2, o MCS10 tem o maior ESE quando se determina um novo MCS para MCS5, assim o MCS5 é mapeado para o MCS10.

[00035] Este processo é repetido para cada valor de índice i da adaptação de enlace. Em outras palavras, se não foi determinado um MSCnovo para todos os esquemas MCS para a adaptação do enlace, ou seja, i < imax (etapa S126), então i é incrementado (etapa S128) e o processo repetido até que sejam cobertos todos os índices MCS. Os resultados simulados com o uso de MESEM-S são mostrados na tabela 3. Na tabela 3, O MCS velho corresponde ao MCS com o esquema LA convencional e o MCS novo corresponde ao MCS selecionado depois do mapeamento MESEM-S. Deve ser mantido em mente que neste esquema a tabela é gerada apenas uma vez e não é alterada depois disso. Consequentemente para aplicações práticas é computada e armazenada uma tabela predeterminada baseada no tamanho de entrelaçador turbo.

[00036] Com referência agora a figura 8, é fornecido um fluxograma operacional ilustrativo que descreve etapas para aumentar a eficiência espectral ou algoritmos de adaptação de enlace que usam HARQ-IR com o uso de um mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmica ("MESEM-D"). Neste esquema, o mapeamento é baseado na SINR instantânea recebida. A SINRest ambiental é estimada pelo MS ou BS (etapa S128). O valor do índice que indica a quantidade de transmissões pretendidas, denotado por "r", é atribuído igual a 1(etapa S130). Com o uso das curvas de nível de enlace, o MCS de maior valor de índice MCS, que pode satisfazer a FER exigida como SINResté determinada (etapa S132). O mapeador MCS 20 calcula um ESE correspondente, para o MCS, (etapa S134) de acordo com a Eq (1). Se um ESE não foi determinado para todos os índices de transmissão adicionais r, ou seja, r < rmax (etapa S136), então ré incrementado (etapa S138) e um ESE, é determinado para todos os valores de r (etapas S132 e S134). Deve ser observado que este algoritmo determina o MCS que maximiza o ESE baseado em uma busca ao contrário do mapeamento estático de tabela. Este processo pode ser repetido cada vez que um MS estima a SINR.

[00037] Os resultados da simulação, como fornecidos na tabela 4, indicam um ganho significativo em rendimento médio do setor com o uso de modalidades da presente invenção, isto é, SAM, MESEM-S e MESEM-D, quando comparado aos processos de adaptação de enlace convencionais, por exemplo, Descarga e IR. Deve ser observado que mesmo embora as curvas de nível de enlace indiquem ganhos potenciais com o uso de IR, não existe ganho em rendimento do setor com o uso de IR quando comparado com CC com o esquema LA convencional. Com o uso de modalidades da presente invenção, pode ser visto que enormes ganhos em rendimento podem ser obtidos quando comparadas com as técnicas CC. Pode ser visto que MESEM- D supera todos os esquemas restantes em rendimento médio do setor bem como falha FER. Também deve ser observado que MESEM-D fornece ganho adicional quando comparado ao MESEM-S ou SAM devido à busca completa baseada na SINR corrente, enquanto o MESEM-S mapeia o MCS convencional para um MCS estatisticamente mais eficiente espectralmente. Mesmo quando o SAM não é baseado em valores medidos ambientalmente, pode ser obtido um ganho de quase 18% em rendimento.

[00038] A figura 9 fornece um gráfico 58 que ilustra a distribuição de MCS para adaptação de enlace convencional e MESEM-D. Pode ser observado que no esquema MCS mais baixo a distribuição é a mesma para ambos. Entretanto, todos os esquemas para MESEM-D, isto é, índice >1, são mapeados para os esquemas MCS mais eficientes espectralmente. Pode ser observado que devido a este mapeamento de MCS, são obtidos ganhos significativos em rendimento, como exibido na tabela 4.

[00039] Será avaliado pelos indivíduos versados na técnica que a presente invenção não é limitada ao que foi particularmente mostrado e descrito acima neste documento. Adicionalmente, a menos que seja feita menção em contrário, deve ser observado que todos os desenhos em anexo não estão em escala. Uma variedade de modificações e variações é possível à luz dos ensinamentos acima sem se afastar do escopo e espírito da invenção, que é limitado apenas pelas concretizações.

Claims

1. Método para aumentar a eficiência espectral em um sistema de comunicação, em que o sistema de comunicação inclui pelo menos uma estação móvel (14a, 14b), o sistema de comunicação capaz de transmitir mensagens codificadas de acordo com uma pluralidade de esquemas de codificação de modulação disponíveis, cada esquema de codificação de modulação tem um esquema de modulação e uma taxa de codificação efetiva, os esquemas de codificação de modulação disponíveis indexados de acordo com a complexidade crescente, a taxa de codificação efetiva sendo uma taxa de codificação de uma transmissão inicial de uma mensagem codificada de redundância incremental, e o método compreendendo as etapas de: receber uma solicitação para um segundo esquema de codificação de modulação (MCSold) a partir da estação móvel (14), o segundo esquema de codificação de modulação (MCSold) sendo suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro predeterminada (FER) em uma relação de sinal para interferência (SINR) em uma única transmissão, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: determinar (S 102), a partir do segundo esquema de codificação de modulação (MCSold), a relação de sinal para interferência (SINR) suficiente para saturar a dita taxa de erro de quadro predeterminada (FER), determinar (S 104) um primeiro esquema de codificação de modulação (MCSnew) e uma quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência usando o primeiro esquema de codificação de modulação, (MCSnew) o primeiro esquema de codificação de modulação tendo uma taxa de codificação efetiva mais alta do que o segundo esquema de codificação de modulação (MCSoid), e transmitir (S 106) uma mensagem através do sistema de comunicação usando requisição de repetição automática híbrida (HARQ), a mensagem codificada de acordo com o primeiro esquema de codificação de modulação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro esquema de codificação de modulação e a quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro predeterminada são determinados de acordo com um conjunto de curvas de nível de enlace predeterminado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que determinar o primeiro esquema de codificação de modulação e a quantidade correspondente de transmissões suficientes para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência usando o primeiro esquema de codificação de modulação é realizada usando um dentre mapeamento agressivo seletivo, mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima estático e mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmico.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que determinar o primeiro esquema de codificação de modulação e a quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência estimada usando o primeiro esquema de codificação de modulação compreende: criar uma tabela de mapeamento (52) antes de transmitir qualquer mensagem, a tabela de mapeamento (52) incluindo um primeiro esquema de codificação de modulação para cada esquema de codificação de modulação disponível; e selecionar o primeiro esquema de codificação de modulação que corresponde ao segundo esquema de codificação de modulação a partir da tabela de mapeamento (52).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda usar mapeamento agressivo seletivo para criar a tabela de mapeamento (52), o primeiro esquema de codificação de modulação tendo um mesmo esquema de modulação que o segundo esquema de codificação de modulação e uma taxa de codificação efetiva que é a taxa de codificação mais alta disponível para o mesmo esquema de modulação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda usar mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima estático, em que criar a tabela de mapeamento (52) compreende: receber um esquema de codificação de modulação requisitado; determinar (S110) uma relação de sinal para interferência necessária para atingir uma relação de sinal para interferência mínima do segundo esquema de codificação de modulação que corresponde à taxa de erro de quadro predeterminada em uma única transmissão; determinar (S114) a quantidade de transmissões necessárias para que o primeiro esquema de codificação de modulação satisfaça a taxa de erro de quadro predeterminada; calcular (S117) uma eficiência espectral efetiva (ESE) para cada esquema de codificação de modulação disponível que tem um índice mais alto do que o segundo esquema de codificação de modulação; e mapear (S124) o segundo esquema de codificação de modulação para o esquema de codificação de modulação que tem a maior eficiência espectral efetiva.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a eficiência espectral efetiva é igual à taxa de codificação efetiva vezes um fator de modulação dividido pela quantidade de transmissões necessárias para o esquema de codificação de modulação disponível para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a relação de sinal para interferência necessária para atingir a relação de sinal para interferência mínima do segundo esquema de codificação de modulação que corresponde à taxa de erro de quadro predeterminada em uma única transmissão e a quantidade de transmissões necessária para que o segundo esquema de codificação de modulação satisfaça a taxa de erro de quadro predeterminada são determinadas de acordo com um conjunto de curvas de nível de enlace predeterminado.

9. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda usar mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmico, em que determinar o primeiro esquema de codificação de modulação e a quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência estimada usando o primeiro esquema de codificação de modulação compreende: determinar (S110) uma relação de sinal para interferência estimada para uma estação móvel (14a, 14b); determinar (S114) uma quantidade de transmissões necessárias para que cada esquema de codificação de modulação disponível atinja a relação de sinal para interferência estimada; calcular (S117) uma eficiência espectral efetiva para cada esquema de codificação de modulação disponível; e selecionar (S122) o esquema de codificação de modulação que tem a maior eficiência espectral efetiva como o primeiro esquema de codificação de modulação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a eficiência espectral efetiva é igual à taxa de codificação efetiva vezes um fator de modulação dividido pela quantidade de transmissões necessárias para que o esquema de codificação de modulação disponível satisfaça a taxa de erro de quadro predeterminada.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a quantidade de transmissões necessárias para que o segundo esquema de codificação de modulação satisfaça a taxa de erro de quadro predeterminada é determinada de acordo com um conjunto de curvas de nível de enlace predeterminado.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que mapear o primeiro esquema de codificação de modulação para um segundo esquema de codificação de modulação é repetido cada vez que uma relação de sinal para interferência estimado é recebida.

13. Aparelho para aumentar a eficiência espectral em um sistema de comunicação, o sistema de comunicação incluindo pelo menos uma estação móvel (14a, 14b), o sistema de comunicação capaz de transmitir mensagens codificadas de acordo com uma pluralidade de esquemas de codificação de modulação disponíveis, cada esquema de codificação de modulação disponível tendo um esquema de modulação e uma taxa de codificação efetiva, os esquemas de codificação de modulação disponíveis indexados de acordo com a complexidade crescente, a taxa de codificação efetiva sendo uma taxa de codificação de uma transmissão inicial de uma mensagem codificada de redundância incremental, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um mapeador de esquema de codificação de modulação (20) operável para: determinar uma relação de sinal para interferência suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro predeterminada de um segundo esquema de codificação de modulação (MCSold) recebido a partir da estação móvel para uma única transmissão, o segundo esquema de codificação de modulação (MCSold) senso suficiente para satisfazer uma taxa de erro de quadro predeterminada (FER) em uma relação de sinal para interferência (SINR) em uma única transmissão; e determinar um primeiro esquema de codificação de modulação (MCSnew) e uma quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência usando o primeiro esquema de codificação de modulação (MCSnew), o primeiro esquema de codificação de modulação tendo uma taxa de codificação efetiva maior do que o segundo esquema de codificação de modulação (MCSold); e um transceptor acoplado de forma comunicativa ao mapeador do esquema de codificação de modulação (20), o transceptor operável para transmitir uma mensagem através do sistema de comunicação usando requisição de repetição automática híbrida, a mensagem codificada de acordo com o primeiro esquema de codificação de modulação.

14. Sistema de comunicação caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos uma estação base (12); e um aparelho conforme definido na reivindicação 13.

15. Sistema de comunicação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que determinar o primeiro esquema de codificação de modulação e a quantidade correspondente de transmissões suficiente para satisfazer a taxa de erro de quadro predeterminada na relação de sinal para interferência estimada usando o primeiro esquema de codificação de modulação é realizado usando um dentre mapeamento agressivo seletivo, mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima estático e mapeamento de eficiência espectral efetiva máxima dinâmico. er uma taxa de erro de quadro predeterminada ("FER"). Um primeiro MCS e uma quantidade correspondente de transmissões necessária para satisfazer a FER predeterminada com a SINR com o uso do primeiro MCS são determinados. O primeiro MCS tem uma taxa de codificação efetiva maior do que um segundo MCS. O segundo MCS satisfaz suficientemente a FER predeterminada com a SINR em uma única transmissão. Uma mensagem de acordo com o primeiro MCS é transmitida através do sistema de comunicação com o uso da requisição de repetição automática híbrida ("HARQ").