ES2755699T3 - Procedimiento y sistema de transmisión multiusuario 4D-TDMA - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de transmisión multiusuario en una red que comprende al menos una estación central de control NCC y uno o más terminales (11i), que utiliza una banda de transmisión B, P canales de transmisión en la banda de transmisión B, caracterizado porque incluye al menos las etapas siguientes: - determinar el número de portadoras 4D-TDMA en función del número y de las necesidades de los terminales (11i), - determinar el tipo de portadoras TDMA o SCPC y la banda de frecuencia Bi de cada una de las portadoras 4DTDMA en función de los terminales que transmiten en estas portadoras, para cada trama, dividiendo la banda B en PTDMA canales de transmisión multiusuario y en PSCPC canales de transmisión monousuario, estando cada canal constituido por tramas Tn que tienen, cada una, una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, que comprende varias ranuras, STDMA ranuras, SSCPC ranuras, cada trama Tn tiene una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, realizándose la adaptación del número de canales a la velocidad de trama TTrama, estando la portadora y el tipo de fracciones temporales definidos en función del o de los servicios solicitados por los terminales, verificando que la suma de las bandas de frecuencia ΣBi utilizadas es inferior al ancho de banda de transmisión B, - asignar de manera dinámica varias ranuras de una portadora 4D-TDMA en función de los servicios requeridos por cada terminal, - configurar el esquema de codificación/modulación de cada ranura teniendo en cuenta la calidad de las señales recibidas.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema de transmisión multiusuario 4D-TDMA
La invención se refiere a un procedimiento y sistema para la transmisión multiusuario 4D-TDMA. Se sitúa, por ejemplo, en el campo de las transmisiones por satélite. Se implementa para ofrecer servicios particularmente de muy baja velocidad de transferencia, que permiten la transmisión de mensajes de información periódica conocidos como la abreviatura anglosajona "PIM" (Periodical Information Message).
Con la llegada de los satélites de nueva generación, los medios de comunicación por satélite Satcom que operan en las bandas X/Ka deberían generalizarse a los terminales miniaturizados. En esta perspectiva, por lo tanto, es necesario poder proporcionar servicios del tipo GSM (Global System For Mobile communication), es decir, por ejemplo, servicios de voz, intercambio de mensajes cortos (SMS), transferencia de archivos o servicio BFT, a estas estaciones muy ligeras y móviles conocidas con la expresión anglosajona "Ultra Light On The Move".
Una red Satcom debe servir a muchos terminales, generalmente al menos cien. Estos terminales pueden ser terminales fijos, estaciones con capacidades variables, terminales móviles conocidas con la abreviatura anglosajona OTM ("On The Move"), que incluyen pequeñas antenas y una necesidad mínima de conectividad, terminales OTP ( "On The Pause") con un alta necesidad de velocidad de transferencia para realizar operaciones de repatriación de datos, por ejemplo. Un terminal Satcom puede tener necesidades de velocidad de transferencia muy variables: para la transferencia de archivos "BFT" de unos 100 bits/s, para voz sobre IP o VoIP de algunos kbit/s, para un nodo de comunicación de algunos kbits/s, para datos y vídeo, unos 100 kbits/s. Estos requisitos plantean algunos problemas técnicos. En el caso de grandes velocidades de transferencia, las portadoras de muy baja velocidad de transferencia no son compatibles con las aplicaciones OTM. Cuando existe la necesidad de emitir mensajes cortos regularmente, de tipo SMS o BFT, los servicios requieren pocos recursos, pero periódicamente. Otras aplicaciones requieren una cierta flexibilidad en el uso de los recursos, una adaptación de las portadoras (números, frecuencias, codificación, modulación) en función del número de terminales y los servicios requeridos (BFT/SMS, VoIP, Datos/Vídeo). Para todos los sistemas, también existe una necesidad de resistir las interferencias, especialmente cuando se trata de terminales pequeños.
El estado de la técnica describe diferentes sistemas. Es conocido ofrecer servicios de transferencia de archivos BFT y transmisión de SMS, pero solo en la banda L, no existe nada en la banda X/Ku/Ka y no se ha planteado el problema de la protección de datos. Esta solución no es adecuada para un sistema de comunicación más amplio. En las bandas X/Ku/Ka existen varias soluciones, pero no ofrecen protección, ni flexibilidad en el uso de los recursos espaciales. Las formas de onda DVB-RCS (Digital Video Broadcasting - Return Channel System "Difusión de video digital - Sistema de canal de retorno") en modo multifrecuencia y acceso por división temporal múltiple conocido con la abreviatura anglosajona "MF-TDMA" (Multi frequency Time Division Multiple Access) y en modo soporte separado por canales SCPC (DVB-S2) (Single Channel Per Carrier/DVB-S2) son diferentes en términos de codificación/modulación; su implementación generalmente requiere dos módems diferentes. En el caso del modo híbrido SCPC/MF-TDMA, la transición de un modo a otro requiere un reinicio del módem, lo que genera una pérdida de transmisión y de servicio durante de 1 a 2 minutos, por ejemplo.
Los sistemas MF-TDMA convencionales requieren una planificación compleja que implica una gran cantidad de parámetros, tales como la cantidad de estaciones, sus velocidades de transferencia, su disponibilidad. Esta planificación generalmente es subóptima y esto es aún más cierto para redes cuyo número de estaciones y cuyas necesidades de Internet IP son muy variables a lo largo del tiempo. El número de portadoras debe adaptarse al número de estaciones en funcionamiento. Si hay demasiadas portadoras definidas, entonces serán subutilizadas cuando haya pocas estaciones, y por el contrario, si hay pocas portadoras, serán subóptimas frente a las necesidades de Internet IP y a las condiciones de propagación de un gran número de estaciones. Por otra parte, estos sistemas ofrecen una protección limitada, ya que no ofrecen medios para asegurar las comunicaciones, por ejemplo no utilizan el mecanismo de evasión de frecuencia.
Las soluciones existentes de la técnica anterior y conocidas por el solicitante no ofrecen continuidad de servicios de velocidad de transferencia media/velocidad de transferencia alta, no permiten flexibilidad en el uso de recursos, no cubren las velocidades de transferencia muy bajas y no ofrecen la posibilidad de proteger los datos durante las comunicaciones.
La patente US 7359344 describe un método de control para una red de comunicación en el que se generará un plan de "tiempo de ráfaga" que asigna un número de ranuras y una ubicación de cada ranura en un período de tiempo de una trama para cada usuario, a continuación se sitúa cada ranura en el período de tiempo asignado a un nodo, distribuido regularmente a lo largo de un eje de tiempo. Estas distribuciones son estáticas.
Las siguientes abreviaturas se utilizarán en el resto de la descripción:
ACM: Adaptive Coding and Modulation (codificación y modulación adaptativas), una técnica que consiste en adaptar dinámicamente la velocidad de codificación y el orden de la modulación utilizada en función de la calidad de la señal recibida,
PIM: mensaje equivalente a un mensaje corto SMS (Short Message System),
TDMA: multiplexación por división de tiempo o en inglés "Time División Múltiple Access",
SCPC: conectividad de ancho de banda dedicada conocida con la expresión anglosajona Single Channel Per Carrier.
El término "estación" o "terminal" se refiere al mismo dispositivo.
Uno de los objetivos de la presente invención es, en concreto, ofrecer un servicio de tipo GSM seguro de Satcom para terminales equipados con medios de comunicación por satélite en las bandas X/Ka, en un sistema 4D-TDMA.
La invención se refiere a un procedimiento de transmisión multiusuario en una red que comprende al menos una estación central de control NCC y uno o más terminales, que utiliza una banda de transmisión B, P canales de transmisión en la banda de transmisión B, Caracterizado porque incluye al menos las etapas siguientes:
• determinar el número de portadoras 4D-TDMA en función del número y de las necesidades de los terminales, • determinar el tipo (TDMA o SCPC) y la banda de frecuencia Bi de cada una de las portadoras 4D-TDMA en función de los terminales que transmiten en estas portadoras, para cada trama, dividiendo la banda de transmisión B en canales de transmisión multiusuario Ptdma y en canales de transmisión monousuario Pscpc, estando cada canal constituido por tramas Tn que tienen, cada una, una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal y que comprende varias ranuras, respectivamente ranuras Stdma, ranuras Sscpc, cada trama Tn tiene una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, realizándose la adaptación del número de canales a la velocidad de trama TTrama, estando la portadora y el tipo de fracciones temporales definidos en función del o de los servicios solicitados por los terminales, verificando que la suma de las bandas de frecuencia IB i utilizadas es inferior al ancho de banda de transmisión B,
• asignar de manera dinámica varias ranuras de una portadora 4D-TDMA en función de los servicios requeridos por cada terminal,
• configurar el esquema de codificación/modulación de cada ranura teniendo en cuenta la calidad de las señales recibidas.
En el caso en el que un terminal necesita un servicio mínimo, el procedimiento puede liberar la banda asignada a su canal y distribuir esta banda a los otros canales de tipo monousuario SCPC y multiplexado temporal TDMA.
En el caso de portadoras síncronas, se utiliza, por ejemplo, una ley de salto de frecuencia ortogonal, cambiando los canales de forma síncrona la frecuencia central de su portadora.
Para una aplicación en la que el tiempo de intervalo de las portadoras TDMA es igual al tiempo de intervalo de las portadoras SCPC, el salto de frecuencia es, por ejemplo, ejecutado en un único tiempo, utilizando una sola velocidad temporal.
Cuando el tiempo de intervalo de las portadoras TDMA es diferente del tiempo de intervalo de las portadoras SCPC, el salto de frecuencia se puede realizar en dos tiempos:
• Un primer salto de frecuencia de los intervalos de un mismo tipo de canal a la velocidad de intervalo,
• Un salto de frecuencia de las bandas asignadas a los canales SCPC y canales TDMA a la velocidad de fracción temporal.
Según una variante de realización, la implementación del procedimiento puede constar de varios canales de servicio con velocidad de transferencia constante CBR voz sobre IP VolP, varios canales de servicio con velocidad de transferencia variable VBR para la transmisión de archivos o de datos, y las ranuras VolP no asignados se etiquetan como "datos" para la duración de una trama, las ranuras VolP no utilizados se devuelven a un conjunto de recursos "mejor esfuerzo", las ranuras dedicadas a los datos se distribuyen a los terminales siguiendo un algoritmo de tipo Round Robin conocido por el experto en la materia.
Según una variante de implementación del procedimiento, la estación central de control indica al conjunto de los terminales:
- Los canales TDMA
◦ El número de portadoras
◦ Para cada portadora
■ La banda asignada a la portadora
■ Para cada ranura de cada portadora
• El tipo de ranura
◦CBR VoIP
◦ CBR Visio
◦ VBR
◦ Silencio ^ este tipo de ranura se utiliza para las aplicaciones 1/2 dúplex por ejemplo
• El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura, diferente de la ranura de silencio • El terminal emisor de la ranura
- Los canales SCPC
◦ El número de portadoras
◦ Para cada portadora
■ La banda asignada a la portadora
■ La estación emisora de la portadora
■ El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura
• En función de la banda y del esquema ModCod, de ello se deduce la velocidad de transferencia binaria
Cada estación indica al NCC
- Los servicios requeridos
◦ Canal VBR
■ La velocidad de transferencia a transmitir, velocidad de transferencia periódica de tipo BFT o velocidad de transferencia FTP
◦ Canal CBR
■ VolP
◦ Canal CBR
■ Visio
- La calidad de la recepción de las ranuras que recibe (C/No).
La invención también se refiere a un sistema de transmisión multiusuario 4D-TDMA caracterizado porque incluye al menos un dispositivo controlador en conexión con varios terminales, estando dicho controlador adaptado para ejecutar las etapas del procedimiento que presentan las características de la invención.
La estación NCC y los terminales de usuario pueden ser o no de tipo semidúplex.
Otras características y ventajas de la presente invención serán más evidentes con la lectura de la descripción a continuación dada a título ilustrativo y en absoluto limitante, con figuras adjuntas que representan:
la figura 1 una arquitectura de sistema que permite la implementación del procedimiento según la invención, la figura 2; un ejemplo de estructura de tiempo/frecuencia de tres canales,
la figura 3, un ejemplo de adaptación de modulación y codificación para canales TDMA y SCPC,
la figura 4, una ilustración del mecanismo de reasignación de la banda asignada a cada uno de los canales TDMA o SCPC,
• la figura 5 una ilustración del mecanismo de adaptación del número de canales TDMA o SCPC,
la figura 6; una ilustración de salto de frecuencia ortogonal de los canales SCPC y TDMA,
la figura 7, una ilustración de salto de frecuencia ortogonal de tres canales TDMA, un canal SCP,
la figura 8; un ejemplo de distribución de las ranuras de tiempo según servicios de vía o datos, y
la figura 9, una ilustración de la aplicación a un terminal semidúplex.
Uno de los objetivos de la presente invención es ofrecer un sistema 4D-TDMA y un procedimiento de transmisión multiusuario que ofrece, en concreto, las funcionalidades siguientes: protección de la transmisión de los datos, optimización de la banda de frecuencia utilizada para transmitir el máximo de bits por Hz posible para el conjunto de la banda de transmisión, flexibilidad en la asignación de los recursos, posibilidad de satisfacer a un máximo de usuarios reduciendo los riesgos de contención al tiempo que se garantizan servicios definidos (VolP, por ejemplo).
La figura 1 ilustra un ejemplo de red de transmisión 10 en la que se puede implementar la invención. La red es, por ejemplo, de topología estrellada con un dispositivo centralizado o núcleo H y varios terminales 11 i que comprenden medios de emisión/recepción 12i, medios de comunicación por satélite en las bandas X/Ka, 14i, por ejemplo. En un instante t cada terminal 11i utiliza para satisfacer sus servicios una porción Bi del ancho de banda de transmisión B de la red de transmisión para transmitir una velocidad de transferencia Q(Di) de datos Di. Esta velocidad de transferencia está asociada a una eficacia espectral ni con n= Di/Bi. Uno de los objetivos del procedimiento según la invención es optimizar la utilización del ancho de banda B maximizando la eficacia espectral global n= (ID i/ B ) de todas las estaciones, en cada instante, y esto para poder maximizar los servicios asignados al conjunto de los terminales. En paralelo a esta optimización, el procedimiento permite una protección de los datos contra interferencias. El procedimiento también se puede aplicar a redes en malla en transmisión por satélite.
El núcleo H comprende un controlador central o NCC que tiene, en concreto, como función gestionar la asignación de las bandas Bi, en función, en concreto, de las necesidades de los terminales que las expresan en forma de solicitudes transmitidas hacia el núcleo.
Un terminal 11i comprende, por ejemplo, un módulo 13i adaptado a medir la calidad de las señales recibidas para
adaptar, en concreto, la codificación, la modulación.
La red de transmisión está asociada a un sistema de sincronización 15 que permite, en concreto, la sincronización en emisión y/o en recepción entre los diferentes terminales o entre un terminal y el controlador central NCC. La red utiliza los servicios de comunicación suministrados por un satélite de comunicación 20 (figura 3).
El procedimiento según la invención también es aplicable al campo de las transmisiones terrestres, pudiendo los medios de comunicación 14i ser un soporte de transmisión por satélite o mediante conexiones terrestres.
El procedimiento según la invención implementa en concreto mecanismos que permiten realizar de manera dinámica la adecuación entre los canales de servicio y los canales de transmisión de datos cuando el sistema está en curso de funcionamiento.
Para los canales de transmisión, el procedimiento utiliza:
• una banda B de transmisión de ancho BHz,
• P canales de transmisión en la banda de transmisión B. El número de canales de transmisión es inferior o igual al número de emisores. P es variable en el tiempo en función del número de emisores presentes en la red de transmisión.
En un instante t dado, el sistema incluye:
◦ canales de transmisión Ptmda llamados TDMA
■ un canal TDMA es compartido por varios emisores,
◦ canales de servicios Pscpc llamados SCPC
■ un canal SCPC se atribuye a un solo emisor durante la duración Ttrama de una trama,
• ptdma pscpc _ P
◦ al igual que el número de canales de transmisión P, el número de canales Ptdma y el número de canales Pscpc son variables en el tiempo.
Los canales son síncronos, es decir que las señales que transportan llegan todas al núcleo o al satélite en el caso de transmisiones por satélite en el mismo instante.
El procedimiento ejecutará, por ejemplo, las etapas siguientes:
• determinar el número de portadoras 4D-TDMA en función del número y de las necesidades de los terminales, • determinar el tipo de portadoras TDMA o SCPC y la banda de frecuencia Bi de cada una de las portadoras 4D-TDMA en función de los terminales que transmiten en estas portadoras, para cada trama, dividiendo la banda de transmisión B en canales de transmisión multiusuario Ptdma y en canales de transmisión monousuario Pscpc, estando cada canal constituido por tramas que comprende varias ranuras, respectivamente ranuras Stdma, ranuras Sscpc, cada trama Tn tiene una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, realizándose la adaptación del número de canales a la velocidad de trama TTrama,
• asignar de manera dinámica varias ranuras de una portadora 4D-TDMA en función de los servicios requeridos por cada terminal,
• configurar el esquema de codificación/modulación de cada ranura teniendo en cuenta la calidad de las señales recibidas.
En función de los canales de servicios requeridos por el usuario, el algoritmo implementado determina si es más pertinente asignarle un canal de transmisión SCPC (no compartido temporalmente con otros usuarios) o TDMA (por lo tanto, compartido entre varios usuarios). Esta elección se realiza a la velocidad de trama.
Un canal de transmisión (TDMA o SCPC),
• es emitido por par una portadora en una banda de frecuencia Bi (i=ip), con la suma de las bandas Bi utilizadas por los P canales inferior a la banda de transmisión B, IB¡ < B. La igualdad es preferible en términos de optimización, pero esto depende de la granularidad de las portadoras utilizadas para transportar los canales.
• está constituido por tramas de duración Ttrama independiente del tipo de canal:
• una trama TDMA está constituida por ranuras Stdma,
• una trama SCPC está constituida por ranuras Sscpc.
El número de ranuras Stdma de un canal TDMA puede ser diferente del número de ranuras Sscpc de un canal SCPC. Para simplificar la exposición del procedimiento según la invención, la hipótesis Stdma= Sscpc se conservará en lo sucesivo en la descripción.
Una ranura está constituida por N intervalos, intervalos de transmisión de duración Tp emitidos a una frecuencia Fintervalo (intervalos Ntdma o Nscpc según el tipo de canal). La frecuencia Fintervalo no es constante en el conjunto de la ranura y puede cambiar con cada nuevo intervalo, es decir cada Tp segundos.
La figura 3 ilustra un ejemplo de estructura de tiempo/frecuencia de tres canales para una trama sin salto de frecuencia, en el caso de un sistema que comprende dos terminales 11i, II2, el núcleo H y el satélite de comunicación 20.
Durante la duración Ttrama de una trama, el número de canales de transmisión P y las portadoras asociadas no cambian (el tipo de canal -SCPC o TDMA- y la banda ocupada de cada una de las portadoras son invariables en la escala de la trama). La adaptación del número de canales de transmisión, de su portadora asociada se realiza a la velocidad de trama cada Ttrama segundos. Normalmente la velocidad de trama es del orden del segundo.
En la figura 2, a un primer canal 1, CH1, se le asigna la banda Bin,...,Bin+s-i; al segundo canal 2, CH2, la banda B2n,...B2n+s-i, al tercer canal 3, CH3, la banda B3n,...,B3n+s-i, esto en las S ranuras, Si, ...Ss-i, Ss, de la trama n. El objetivo de un terminal es, en concreto poder asegurar un cierto número de servicios a sus usuarios, tales como la videoconferencia, la voz sobre IP o VolP, la transferencia de archivos, etc. Un terminal necesita, por lo tanto, canales de servicios, las solicitudes que los terminales transmiten hacia el núcleo o el satélite en un sistema por satélite que utiliza la señalización.
El sistema de transmisión según la invención define al menos dos tipos de canales de servicios, de servicio con velocidad de transferencia constante CBR para Constant Bit Rate para servicios de tipo VolP, videoconferencia, o canales de servicio con velocidad de transferencia variable o VBR para Variable Bit Rate para transferencias de archivos o servicios "Best Effort".
En el ejemplo dado, se supone que el sistema define los tres canales de servicios siguientes; un primer canal CBR VolP, un segundo canal c Br , para el vídeo, un tercer canal VBR para los datos sobre IP o servicios "Best Effort". Los terminales de la red solicitan canales de servicios mientras que el controlador central NCC asigna canales de transmisión. Estas solicitudes y asignación se realizan a través de la red de sincronización y de señalización intrínsecamente a la estructura de los canales de transmisión.
Esta red de sincronización y señalización es estrellada alrededor del NCC; está constituida por una conexión de difusión punto a multipunto del NCC hacia el conjunto de los terminales y por un conjunto de conexiones punto a punto de terminales hacia NCC.
El NCC debe poder indicar al conjunto de los terminales:
- Los canales TDMA
◦ El número de portadoras
◦ Para cada portadora
■ La banda asignada a la portadora
■ Para cada ranura de cada portadora
• El tipo de ranura
◦ CBR VolP
◦ CBR Visio
◦ VBR
◦ Silencio ^ este tipo de ranura se utiliza para las aplicaciones i/2 dúplex por ejemplo, • El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura, diferente de la ranura de silencio • El terminal emisor de la ranura
- Los canales SCPC
◦ El número de portadoras
◦ Para cada portadora
■ La banda asignada a la portadora
■ La estación emisora o terminal emisor de la portadora
■ El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura
• En función de la banda y del ModCod de ello se deduce la velocidad de transferencia binaria.
Cada estación o terminal debe poder indicar al NCC a través de la red de sincronización mencionada anteriormente: - Los servicios requeridos:
◦ Canal VBR
■ La velocidad de transferencia a transmitir, velocidad de transferencia periódica de tipo BFT o velocidad de transferencia FTP
◦ Canal CBR
■ VolP
◦ Canal CBR
■ Visio
- La calidad de la recepción de las ranuras que recibe (C/No)
◦ Esta información se utiliza para la implementación de técnica de mitigación de la lluvia como ACM, y se determina según métodos conocidos por el experto en la materia.
Para realiza la adecuación entre los canales de servicio y los canales de transmisión, el procedimiento según la invención ejecutará diferentes etapas de las cuales a continuación se explican algunos ejemplos de implementación.
Los canales de transmisión no están preasignados a los terminales. La asignación de los canales de transmisión, portadora y ranura, se realiza de forma dinámica en función de los servicios requeridos por los terminales.
En una misma portadora SCPC o TDMA, cada ranura se transmite con el esquema modulación/codificación adaptado para que el terminal receptor de la ranura pueda recibirlo sin error, según un principio conocido por el experto en la materia. El NCC adaptará, por ejemplo, de forma dinámica la tasa de codificación del código corrector de errores y el orden de la modulación utilizada en función de la calidad de la señal recibida. Se puede suponer que el balance de conexión permitirá mantener la sincronización entre dos terminales distantes o entre un terminal y el NCC. El mecanismo de codificación/decodificación es intrínseco a la forma de onda. La red de sincronización y de gestión estrellada alrededor del NCC contiene la señalización necesaria para la adaptación dinámica de los perfiles de forma de onda para cada terminal. En lo que concierne a la conexión de difusión del NCC hacia los terminales, esta debe poder transmitir datos hasta el terminal más alejado, el más desfavorecido en lo que concierne al balance de conexión. Para cada portadora, de tipo SCPC o TDMA, la adaptación del par codificación/modulación, ModCod, se realiza ranura por ranura independientemente unos de otros a la velocidad de ranura TRanura. La figura 3 ilustra esta etapa. Para la primera ranura 1, S1, de la trama n, el NCC asigna el canal 1, CH1, núcleo SCPC hacia los terminales y una modulación Q1^ , 31. Para la misma ranura S1, hay asignación del segundo canal 2, CH2 TDMA, para los intercambios de datos entre uno de los terminales y el núcleo, con una modulación B%, 32. En la segunda ranura 2 siguiente, S2, el Modcod ha cambiado y se convierte en, 33, B1/6 para el primer canal CH1, y 34 Q1^ para el segundo canal 2, CH2. En las ranuras de orden impar, se encontrará por ejemplo, la modulación elegida para la primera ranura 1, S1 y para las ranuras de orden par, una modulación que corresponde a la modulación de la segunda ranura 2 S2.
A cada trama, en función de las necesidades del conjunto de los terminales, la banda de transmisión B se divide de forma dinámica. Esta división se realiza entre los canales SCPC y los canales TDMA. No hay banda propia de los canales SCPC y propia de los canales TDMA. La asignación de la banda asignada parta cada canal s Cp C o TDMA se realiza canal par canal independientemente unos de otros, a la velocidad de trama Ttrama, a condición de no exceder la banda total B. La figura 4 da un ejemplo de esta asignación. Para la trama Tn, para un primer canal SCPC, el procedimiento asigna 41n una primera sub-banda B1n, para un segundo canal SCPC, asigna 42n una segunda sub banda B2n, a continuación para el canal TDMA, asigna 43n una tercera sub-banda B3n. Para la trama siguiente Tn+1, la asignación de las bandas puede ser diferente, al primer canal SCPC, 41n+1, se le ha asignado la banda B1 n+1, para el segundo canal SCPC, 42n+1, la banda B2n+1, para el canal TDMA, 43n+1, la banda B3n+1.
A cada trama, en función de las necesidades del conjunto de los terminales y/o del número de terminales presentes en la red, se recalcula el número de portadoras TDMA, SCPC. En el ejemplo de la figura 5, un terminal 111 utiliza hasta la trama Tn, un primer canal SCPC, 51 y una banda asignada a este canal, para transmitir por ejemplo un archivo. Una vez terminada la transmisión de este archivo, el terminal solamente necesita un servicio mínimo, o "Best Effort", la banda B1n asignada a este canal SCPC, 51n, se libera y se redistribuye a los otros canales SCPC y TDMA, a nivel de la trama n+1, al segundo canal SCPC se le ha asignado 52n+1 una banda B2n+1 y al canal TDMA 53n+1 se le ha asignado una banda B3n+1, con B= B2n+1 B3n+1. La estación 111 utiliza entonces el canal TDMA, 43, para transmitir datos si es necesario. El número de portadoras SCPC y TDMA está adaptado a la velocidad de trama.
El conjunto de las portadoras SCPC y TDMA son síncronas. En el caso en el que las portadoras SCPC y TDMA están constituidas por intervalos de igual duración Tp, el procedimiento puede implementar una ley de salto de frecuencia ortogonal, es decir, todos los canales cambian de forma síncrona la frecuencia central Fc de su portadora. El salto de intervalo es ortogonal ya que la frecuencia central de cada portadora se calcula para que dos portadoras no se superpongan frecuentemente. Esto permite ventajosamente aportar una protección a nivel de las comunicaciones.
Por ejemplo, en cada intervalo, se escoge aleatoriamente el orden de frecuencia de los canales:
- C1 (portadora de ancho B1)
- C2 (portadora de ancho B2)
- C3 (portadora de ancho B3)
Para el intervalo n: el orden es C3, C1 y C2.
Con respecto a la banda de transmisión comprendida entre
Fmín y Fmáx (B = Fmáx - Fmín) la frecuencia central de la portadora del canal es:
C3: Fmín B3/2
C1: Fmín B3 B1/2
C2: Fmín B3 B1 B2/2
con B-B1+B2+B3.
En el caso en el que el tiempo de intervalo Tptdma de las portadoras TDMA es igual al tiempo de intervalo Tpscpc de las portadoras SCPC, el salto de frecuencia ortogonal se ejecuta en un único tiempo. La figura 6 ilustra el salto de frecuencia ortogonal de los canales SCPC y TDMA a la velocidad de intervalo, para los canales representados en la figura 4, por ejemplo.
La figura 7 ilustra otro ejemplo para el caso en el que el tiempo de intervalo Tptdma de las portadoras TDMA es diferente del tiempo de intervalo TpSCPC de las portadoras SCPC, realizándose el salto de frecuencia entonces en dos tiempos:
• un salto de frecuencia de los intervalos de un mismo tipo de canal a la velocidad de intervalo, 71,
• un salto de frecuencia de las bandas asignadas a los canales SCPC y canales TDMA a la velocidad de ranura, 72. Según una variante de realización, el procedimiento puede planificar previamente portadoras a nivel del NCC para facilitar la adecuación entre las solicitudes de canales de servicios por los terminales y por los canales de transmisión. El ejemplo a continuación se da en el marco de una aplicación del procedimiento e ilustra en concreto su implementación en un sistema que comprende varios usuarios que pertenecen a un grupo de comunicaciones (los amigos) y un dispositivo central. Un dispositivo BFT (Blue Force Tracking) permite conocer el emplazamiento de los diferentes actores del grupo de comunicación en una zona geográfica dada. Este dispositivo presenta el emplazamiento de los actores del grupo en un fondo cartográfico o satélite que ofrece una excelente visión de una zona dada a los diferentes usuarios del sistema. De la misma manera, el seguimiento de otros actores que no forman parte del mismo grupo de comunicación se denota, por ejemplo, RFT (Red Force Tracking).
En el ejemplo dado, se tiene:
- una red de varias decenas de usuarios
- cuatro Canales VoIP máx, por ejemplo,
- Canales VBR (Best Effort) para BfT o datos.
Para el dispositivo BFT, el objetivo es proponer un servicio de tipo SMS (una centena de caracteres enviada durante una sola ranura). La periodicidad de los mensajes BFT por usuario es de varios segundos. Los canales de servicio VoIP se asignan a demanda (aproximadamente 8kbps por canal)
Esta implementación se ilustra mediante la figura 8. El Núcleo transmite en un canal de transmisión SCPC, 82. Las ranuras SCPC no están etiquetadas, ya que esto permite al terminal único emisor gestionar localmente su propio QoS. Los terminales de usuario, figura 8, transmiten en el canal de transmisión TDMA, 81. Las ranuras CBR (VoIP) no asignadas están reservadas para la transmisión de datos para la duración de la trama (ranuras VBR). Estas ranuras "VBR" se distribuyen a los terminales siguiendo un algoritmo de tipo Round Robin, por ejemplo.
El sistema y el procedimiento descritos anteriormente se aplican sin salir del marco de la invención para sistemas de transmisión terrestre que trabajan en semidúplex.
Esto se ilustra mediante la figura 9 en el caso en el que la agilidad del terminal semidúplex no permite efectuar una alternancia de recepción hacia emisión inmediata; la estructura tiempo-frecuencia representada corresponde a una red que comprende un NCC y 6 estaciones o terminales. La implementación se basa en la utilización de 7 canales TDMA con una gestión del carácter semidúplex de los terminales mediante la inserción de ranuras de silencio que permiten la alternancia de emisión Núcleo/emisión terminales. De este modo, la primera ranura S1 está reservada al NCC con una portadora 90, la segunda ranura S2 es una ranura de silencio, las ranuras S3 y S4 están reservadas a las seis estaciones con seis portadoras, 91, 92, 93, 94, 95, 96.
Según esta realización, la banda de transmisión B está totalmente utilizada por el núcleo en sus ranuras de emisión y se divide entre los diferentes terminales de usuario como se ha descrito anteriormente en las ranuras de emisión de estas terminales.
Según otra realización, el procedimiento según la invención se puede implementar en una aplicación STANAG 4606, conocida del campo técnico, por ejemplo para servicios PIM/Telefonía.
Claims (9)
1. Procedimiento de transmisión multiusuario en una red que comprende al menos una estación central de control NCC y uno o más terminales (11i), que utiliza una banda de transmisión B, P canales de transmisión en la banda de transmisión B, caracterizado porque incluye al menos las etapas siguientes:
• determinar el número de portadoras 4D-TDMA en función del número y de las necesidades de los terminales (11i),
• determinar el tipo de portadoras TDMA o SCPC y la banda de frecuencia Bi de cada una de las portadoras 4D-TDMA en función de los terminales que transmiten en estas portadoras, para cada trama, dividiendo la banda B en Ptdma canales de transmisión multiusuario y en Pscpc canales de transmisión monousuario, estando cada canal constituido por tramas Tn que tienen, cada una, una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, que comprende varias ranuras, Stdma ranuras, Sscpc ranuras, cada trama Tn tiene una duración de trama Ttrama, independiente del tipo de canal, realizándose la adaptación del número de canales a la velocidad de trama TTrama, estando la portadora y el tipo de fracciones temporales definidos en función del o de los servicios solicitados por los terminales, verificando que la suma de las bandas de frecuencia IB i utilizadas es inferior al ancho de banda de transmisión B,
• asignar de manera dinámica varias ranuras de una portadora 4D-TDMA en función de los servicios requeridos por cada terminal,
• configurar el esquema de codificación/modulación de cada ranura teniendo en cuenta la calidad de las señales recibidas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso en el que un terminal necesita un servicio mínimo se libera la banda asignada a su canal y se distribuye esta banda a los otros canales de transmisión SCPC y TDMA.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque en el caso de portadoras síncronas, se utiliza un salto de frecuencia ortogonal, cambiando los canales de forma síncrona la frecuencia central Fc de su portadora.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque cuando el tiempo de intervalo Tptdma de las portadoras TDMA es igual al tiempo de intervalo Tpscpc de las portadoras SCPC, el salto de frecuencia se ejecuta utilizando una sola velocidad temporal.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque cuando el tiempo de intervalo Tptdma de las portadoras TDMA es diferente del tiempo de intervalo Tpscpc de las portadoras SCPC, el salto de frecuencia se realiza en dos tiempos:
• Un primer salto de frecuencia de los intervalos de un mismo tipo de canal a la velocidad de intervalo,
• Un salto de frecuencia de las bandas asignadas a los canales SCPC y canales TDMA a la velocidad de fracción temporal.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye varios canales de servicio con velocidad de transferencia constante CBR voz sobre IP VolP, varios canales de servicio con velocidad de transferencia variable VBR para la transmisión de archivos o de datos, y porque las ranuras voz sobre IP VolP no asignados se etiquetan como datos para la duración de una trama, las ranuras VolP no utilizadas se devuelven a un conjunto de recursos "mejor esfuerzo", las ranuras dedicadas a los datos se distribuyen a los terminales siguiendo un algoritmo de tipo Round Robin.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque:
La estación central de control indica al conjunto de los terminales:
- los canales TDMA
◦ el número de portadoras
◦ Para cada portadora
■La banda asignada a la portadora
■Para cada ranura de cada portadora
• El tipo de ranura
◦ CBR VolP
◦ CBR Visio
◦ VBR
◦ Silencio ^ este tipo de ranura se utiliza para las aplicaciones 1/2 dúplex por ejemplo;
• El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura, diferente de la ranura de silencio • El terminal emisor de la ranura
- Los canales SCPC
◦ El número de portadoras
◦ Para cada portadora
■La banda asignada a la portadora
■La estación emisora de la portadora
■El esquema de codificación y modulación (ModCod) de cada ranura
• En función de la banda y del ModCod de ello se deduce la velocidad de transferencia binaria Cada estación indica al NCC
- Los servicios requeridos
◦ Canal VBR
■La velocidad de transferencia a transmitir, velocidad de transferencia periódica de tipo BFT o velocidad de transferencia FTP
◦ Canal CBR
■ VolP
◦ Canal CBR
■ Visio
- La calidad C/No de la recepción de las ranuras que recibe.
8. Sistema de transmisión multiusuario 4D-TDMA (10), caracterizado porque incluye al menos un dispositivo controlador NCC en conexión con varios terminales (l1 i), estando dicho controlador adaptado para ejecutar las etapas del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Sistema de transmisión multiusuario según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo NCC y los terminales de usuario operan en semidúplex.
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