BRPI0815891B1

BRPI0815891B1 - Método para implementar codificação de rede baseada em mimo em um nó intermediário em um sistema de comunicação sem fio, transceptor em uma rede de comunicações sem fio e cronogramador

Info

Publication number: BRPI0815891B1
Application number: BRPI0815891-6A
Authority: BR
Inventors: Jun Yuan; Wen Tong; Mo-Han Fong; Jianming Wu
Original assignee: Apple Inc.
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2020-09-08
Also published as: JP5266450B2; WO2009026695A1; US8228835B2; KR101652608B1; US9007986B2; KR20100057878A; US20130301534A1; US20090067533A1; EP2183861A1; JP2010537592A; EP2183861A4; US20120263100A1; JP2013176118A; US8817808B2; BRPI0815891A2; KR20140061485A; CN101836369A; KR101609395B1; EP2183861B1; JP5688114B2

Abstract

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO QUE UTILIZA CODIFICAÇÃO DE REDE COM BASE EM MIMO Um sistema de comunicação sem fio inclui um nó intermediário, um primeiro nó e um segundo nó. É descrito um método para implementar a codificação de rede com base em MIMO, que compreende o primeiro nó transmitir os primeiros dados para o nó intermediário, e o segundo nó transmitir os segundos dados para o nó intermediário. Tanto o primeiro nó como o segundo nó poderão utilizar multiplexação espacial ou multiplexação por divisão de tempo ou multiplexação por divisão de freqüência em um recurso comum/diferente. O nó intermediário recebe as transmissões do primeiro nó e do segundo nó, e efetua a codificação de rede nos primeiros dados e nos segundos dados utilizando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informação codificada de rede. O nó intermediário transmite a informação codificada de rede para o primeiro nó e para o segundo nó utilizando MIMO multi-usuário, e cada um do primeiro nó ou do segundo nó recebe as transmissões MIMO do nó intermediário e aplica procedimentos de decodificação de rede para recuperar os primeiros dados e os segundos dados. Esquemas de codificação de rede incluem Decode and (...).

Description

MÉTODO PARA IMPLEMENTAR CODIFICAÇÃO DE REDE BASEADA EM MIMO EM UM NÓ INTERMEDIÁRIO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, TRANSCEPTOR EM UMA REDE DE COMUNICAÇÕES SEM FIO E CRONOGRAMADOR

REFERÊNCIA CRUZADA A APLICAÇÕES RELACIONADAS

[0001] Esta aplicação reivindica o benefício do pedido de patente provisório dos Estados Unidos de número de série 60/968.206, requerido em 27 de agosto de 2007, e o pedido de patente provisório dos Estados Unidos de número de série 60/986.682, requerida em 9 de novembro de 2007, o conteúdo integral dos quais são, por este meio, aqui incorporados por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção relaciona-se a sistemas de comunicação sem fio. Mais especificamente, a presente invenção relaciona-se a esquemas de codificação de rede para sistemas de comunicação sem fio.

HISTÓRICO

[0003] A codificação de rede aumenta a capacidade ou produtividade de uma rede sem fio ao misturar informação recebida de nós fonte em um nó intermediário, e retransmitir a informação mista para um ou mais nós de destino. O conteúdo de qualquer informação que flua do nó intermediário pode ser derivado pelos nós de destino da informação que fluiu para dentro do nó intermediário. A combinação de codificação de rede e irradiação sem fio pode aumentar a produtividade unicast de um tráfego bidirecional utilizando técnicas de decodificação bem conhecidas na tecnologia.

[0004] A Figura 1 ilustra um método convencional (isto é, sem codificação de rede) de intercâmbio de informação entre uma estação base (BS) 102 e uma estação móvel (MS) 106 utilizando uma estação de retransmissão (RS) 104. No sulco de tempo T1, a MS 106 encaminha o pacote “a” destinado à BS 102. Como a BS 102 está fora de alcance, a RS 104 intercepta o pacote “a” e o repassa para a BS 102 no sulco de tempo T2. No sulco de tempo T3, a BS 102 encaminha, por sua vez, o pacote “b” à MS 106, que também é interceptado e repassado através da RS 104 em T4. Assim, leva quatro sulcos de tempo para completar o intercâmbio de informação entre a BS 102 e a MS 106.

[0005] A Figura 2 ilustra um intercâmbio de informação entre a BS 102 e a MS 106, mas neste cenário a RS 104 emprega a codificação de rede convencional. Neste caso, o nó intermediário (isto é, a RS 104) codifica e faz multicast da informação recebida dos nós fonte (isto é, BS 102 e MS 106). Em T1, a MS 106 encaminha o pacote “a” para a RS 104. Em T2, a BS 102 encaminha o pacote “b” para a RS 104. Em T3, a RS 104 faz multicast de uma mistura de pacotes “a+b” (em que “+” refere=se à codificação XOR binária) tanto para a BS 102 como a MS 106. Assim, leva três sulcos de tempo para completar o intercâmbio da informação. O cenário na Figura 2 ilustra um sistema de antena Single-Input-Single-Output (SISO - Entrada Única Saída Única), um cenário BS-RS-MS e igual cronogramação de sulco de tempo.

[0006] A codificação de rede sem fio convencional opera a um nível de bit binário na camada de rede ou acima com um sistema de antena SISO. Operar na camada de rede ou acima tipicamente resulta em complexidade em termos de demodulação e de decodificação.

[0007] Os esquemas de comunicação sem fio conhecidos poderão envolver a utilização de uma antena única ou de múltiplas antenas em um transmissor e/ou receptor. Um sistema de comunicação sem fio de múltipla-entrada, múltipla saída (MIMO) tem múltiplos canais de comunicação que são utilizados entre uma pluralidade de antenas em um transmissor e um receptor. Assim, em um sistema MIMO o dispositivo transmissor terá N antenas de transmissão, e o dispositivo receptor terá M antenas de recepção. A codificação espaço-tempo controle quais dados são transmitidos de cada uma das N antenas de transmissão. Uma função de codificação espaço-tempo no transmissor processa dados a serem transmitidos e cria informação singular a transmitir das N antenas de transmissão. Cada uma das M antenas de recepção receberá sinais transmitidos de cada uma das N antenas de transmissão. Uma função de decodificação espaço-tempo no dispositivo receptor combinará a informação enviada das N antenas de transmissão para recuperar os dados.

[0008] Em sistemas que empregam MIMO virtual, múltiplas estações móveis transmitem cooperativamente os dados de uma única estação móvel de modo a aparecer como uma transmissão MIMO. Por exemplo, duas estações móveis com uma antena cada uma podem transmitir os dados de uma das estações móveis. Uma estação base de duas antenas poderia então receber os dois sinais e processá-los utilizando técnicas MIMO. MIMO virtual adaptivo refere-se a um híbrido/combinação de MIMO virtual puro e MIMO não-virtual e, portanto, inclui MIMO virtual como um caso especial. Mais particularmente, MIMO virtual adaptivo significa MIMO virtual, entrada única múltipla saída (SIMO), ou uma combinação de MIMO virtual e SIMO. A vantagem do MIMO virtual adaptivo é uma flexibilidade para adaptar-se a condições de canal de usuário diferentes.

SINOPSE DA INVENÇÃO

[0009] Em uma versão, o sistema e método aqui descrito emprega MIMO virtual adaptivo para transmissões unicast, codificação de rede com base em MIMO, e MIMO multiusuário para transmissões multicast. MIMO virtual adaptivo refere-se a uma ou múltiplas estações móveis que transmitem em uma ou múltiplas unidades de recursos.

[00010] Em algumas versões, o esquema de codificação de rede empregado é um de Decode and Forward (DF), Map and Forward (MF) e Amplify and Forward (AF).

[00011] Em algumas versões, transmissões multicast MIMO multiusuário utilizam um de código de bloco de espaço-tempo (STC) e formação de feixes.

[00012] Em algumas versões, a codificação de rede com base em MIMO é efetuada em uma camada física mais baixa utilizando um dos esquemas de codificação MF e AF.

[00013] Em algumas versões, um cronogramador simplificado é empregado para alocação de recursos mais flexível e mais simples.

[00014] Em algumas versões, mais cenários de aplicação podem ser acomodados do que aqueles ilustrados nas Figuras 1 e 2 (isto é, BS-RS-MS). Alguns desses cenários incluem MS-BS-MS, RS-BS-RS, MS-BS-RS, BS-RS-RS, BS-RS-MS, BS-MS-MS, e RS-MS-MS. Quando MSs estão próximas uma da outra, elas podem formar um grupo, e isto será tratado como um Grupo MS (MSG). Alguns desses cenários incluem MSG-BS-MSG, MSG-BS-RS, BS-RS-MSG, BS-MSG-MSG, e RS-MSG-MSG.

[00015] Em algumas versões, uma estação intermediária como uma RS recebe transmissões MIMO virtual adaptivas, aplica codificação de rede com base em MIMO à informação recebida, e transmite uma mensagem Solicitação de Repetição Automática Híbrida (HARQ) através do enlace ascendente para uma estação servidora.

[00016] Em um aspecto amplo, é fornecido em um sistema de comunicação sem fio que inclui um nó intermediário, um primeiro nó e um segundo nó, o nó intermediário incluindo uma pluralidade de antenas, um método para implementar a codificação de rede com base em MIMO, compreendendo: o primeiro nó transmitir os primeiros dados para o nó intermediário, e o segundo nó transmitir os segundos dados para o nó intermediário; o nó intermediário receber as transmissões tanto do primeiro nó como do segundo nó, e efetuar a codificação de rede nos primeiros dados e nos segundos dados utilizando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informação codificada de rede; o nó intermediário transmitir a informação codificada de rede para o primeiro nó e o segundo nó utilizando MIMO multiusuário; e, tanto o primeiro nó como o segundo nó receberem a transmissão MIMO e aplicarem decodificação de rede para recuperar os primeiros dados e os segundos dados.

[00017] O primeiro modo par poderá pertencer a um grupo de nós pares todos dentro de uma mesma área de cobertura. O segundo nó par poderá pertencer ao grupo de nós pares todos dentro de uma mesma área de cobertura.

[00018] Em outro aspecto amplo, é fornecido um transceptor em uma rede de comunicação sem fio para implementar a codificação de rede com base em MIMO, que compreende: uma pluralidade de antenas; circuito operado para receber os primeiros dados de um primeiro nó, e os segundos dados de um segundo nó; efetuar a codificação de rede nos primeiros dados e nos segundos dados utilizando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informação codificada de rede; e transmitir a informação codificada de rede para o primeiro nó e o segundo nó utilizando MIMO multiusuário.

[00019] Outros aspectos e recursos do sistema e método aqui descrito tornar-se-ão aparentes para aqueles ordinariamente habilitados na tecnologia, quando da revisão da descrição seguinte das versões específicas da invenção.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

[00020] A invenção será agora descrita em maior detalhe com referência aos diagramas acompanhantes, nos quais:

[00021] A Figura 1 ilustra um método convencional de intercâmbio de informação entre uma BS, uma MS e uma RS sem codificação de rede.

[00022] A Figura 2 ilustra um método de intercâmbio de informação entre uma BS, uma MS e uma RS que emprega a codificação de rede convencional.

[00023] A Figura 3 é um fluxograma das etapas em uma versão da codificação de rede com base em MIMO.

[00024] A Figura 4A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede DF.

[00025] A Figura 4B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede DF ilustrado na Figura 4A.

[00026] A Figura 4C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento da Figura 4A.

[00027] A Figura 5A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede MF.

[00028] A Figura 5B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede MF ilustrado na Figura 5A.

[00029] A Figura 5C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento da versão da Figura 5A.

[00030] A Figura 6A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede AF.

[00031] A Figura 6B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede AF ilustrado na Figura 6A.

[00032] A Figura 6C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento da versão da Figura 6A.

[00033] A Figura 7 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhes adicionais concernentes à etapa de pré-processamento da Figura 3.

[00034] A Figura 8 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhes adicionais concernentes as etapas de codificação de rede e de enlace descendente da Figura 3.

[00035] A Figura 9 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhes adicionais concernentes à etapa de decodificação de rede da Figura 3.

[00036] A Figura 10 é um diagrama esquemático de um cronogramador utilizado com algumas versões da invenção.

[00037] A Figura 11 é um diagrama de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão.

[00038] A Figura 12 é um diagrama de tempo exemplar para comunicação de acordo com a versão ilustrada na Figura 11.

[00039] A Figura 13 é um fluxograma exemplar para a versão ilustrada nas Figuras 11 e 12.

[00040] A Figura 14 é um diagrama de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão.

[00041] A Figura 15 é um diagrama de tempo exemplar para a comunicação de acordo com a versão ilustrada na Figura 14.

[00042] A Figura 16 é um fluxograma exemplar para o ambiente ilustrado nas Figuras 14 e 15. E

[00043] A Figura 17 é um gráfico exemplar que indica os ganhos de rede obtidos pela codificação de rede com base em MIMO.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS VERSÕES PREFERIDAS

[00044] Em uma versão, a codificação de rede com base em MIMO inclui:

a. dois nós pares (ou grupos) transmitem informação para um nó de codificação de rede intermediário (como um transceptor) utilizando o mesmo recurso de rádio ou outro diferente (por exemplo, largura de banda, sulco de tempo). A informação poderia ser transmitida utilizando uma ou mais da multiplexação espacial, a multiplexação por divisão de tempo, e a multiplexação por divisão de frequência. Em uma versão, a informação é transmitida utilizando MIMO virtual adaptivo. Aqui cada grupo de nó par contém um ou múltiplos nós par que estão próximos. No texto seguinte, nó par refere-se ao grupo de nó par.
b. o nó de codificação de rede intermediário receber as transmissões, aplicar a codificação de rede à informação recebida, e transmitir a informação codificada de rede como MIMO multiusuário. Em uma versão, a transmissão MIMO é uma transmissão de multiplexação espacial; e
c. cada nó par (ou grupo) que recebe os fluxos MIMO e aplicam procedimentos de decodificação de rede aplicáveis para recuperar a informação.

[00045] A Figura 3 é um fluxograma das etapas em uma versão da codificação de rede com base em MIMO. A Figura 3 pretende fornecer um resumo em alto nível das várias etapas que poderão estar envolvidas em conexão a cada uma das várias versões aqui descritas.

[00046] A Figura 4A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede DF.

[00047] Para facilidade de compreensão, as várias etapas de alto nível da Figura 3 serão descritas em conjunto com a versão ilustrada na Figura 4A, embora algumas ou a totalidade das etapas da Figura 3 sejam aplicáveis às outras versões aqui descritas e ilustradas.

[00048] A estrutura da arquitetura geral da codificação de rede com base em MIMO, conforme ilustrada na Figura 3, permite o desempenho de diferentes níveis de codificação de rede, incluindo codificação de rede ao nível de bit binário, nível aritmético de campo finito, nível de símbolo de modulação, e nível de forma de onda de sinalização. Várias tecnologias MIMO podem ser empregadas, incluindo MIMO virtual adaptivo, STC e formação de feixe. A arquitetura também é adequada para diferentes interfaces de ar incluindo Multiplexação por Divisão de Frequência (OFDM), Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo (TDMA), e Acesso Múltiplo por Divisão de Código (CDMA).

[00049] A etapa de cronogramação 302 relaciona-se à cronograma-ção e enfileiramento de pacotes nos nós de codificação de rede intermediários, como BS 402 mostrado na Figura 4A. A etapa de cronogramação 302 é efetuada por um cronogramador que pode contribuir para maximizar o ganho da utilização de uma codificação de rede com base em MIMO. A etapa de cronogramação 302 será descrita em maiores detalhes em conjunto com uma versão do cronogramador ilustrado na Figura 10 abaixo.

[00050] Na etapa 304, o pré-processamento é efetuado nos nós pares 404, 406. Maiores detalhes a respeito da etapa de pré-processamento serão fornecidos em conexão com a Figura 7.

[00051] Na etapa 306, MIMO virtual pode ser utilizado para levar no enlace ascendente o pacote “a” da MS A 404 para a BS 402. MIMO virtual também pode ser utilizado para levar no enlace ascendente o pacote “b” da MS B 406 para a BS 402. Com o enlace ascendente de MIMO virtual, ambos os nós pares podem transmitir para o nó de codificação de rede intermediário utilizando a mesma unidade de recurso.

[00052] Não é mostrada na Figura 3 a etapa de demodulação (para DF e MF) e a etapa de decodificação (para DF) efetuadas em BS 402, que decodifica a informação recebida utilizando as técnicas de detecção Minimum Mean Square Erro (MMSE - Erro Médio Quadrado Mínimo) (ou cálculo de interferência suave-MMSE (MMSE-SIC) ou forçagem zero).

[00053] Na etapa 308m a codificação de rede é efetuada no nó de codificação de rede, que na Figura 4 é BS 402. Nesta versão, a codificação de rede compreende uma combinação linear binária (ou aritmética de campo finita).

[00054] Na etapa 310, a BS 402 faz multicast a+b tanto para a MS A 404 como a MS B 406 simultaneamente através de transmissões MIMO no enlace descendente (por exemplo, STC ou formação de feixe).

[00055] A Figura 4B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede DF ilustrado na Figura 4A. A Figura 4C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento desta versão.

[00056] Segue uma explicação das Figuras 4B e 4C. Tome, por exemplo, a linha 1 na tabela da Figura 4C. Na camada de rede, a MS A 404 gera o bit de informação bA = 0. A MS B 406 gera o bit de informação bB = 0.

[00057] Tanto a MS A 404 como a MS B 406 passam os bits de informação da camada de rede para a camada física, transferem a informação em um símbolo de modulação apropriado, e transmitem para a BS 402 através da unidade de recurso n° 1. Para a modulação Chaveamento de Deslocamento de Fase Binário (BPSK), o bit de informação 0 é mapeado para o símbolo de modulação -1, portanto XA = -1.

[00058] A BS 402 recebe a soma dos dois símbolos tanto da MS A 303 como a MS B 406. Supondo que o ruído seja desprezível, o símbolo recebido torna-se Ybs=-2. A BS 402 emprega um demodulador MIMO e decodificador de Controle de Erro de Encaminhamento (FEC) para estimar os bits de informação, isto é, b˄A e b˄B, e os passa para cima até a camada de rede. Na camada de rede, a BS 402 conduz a mistura de informação, por exemplo, operação XOR, para obter o bit codificado de rede bBs = 0. A BS passa para baixo bBS para a camada física, utiliza modulação apropriada, isto é, XDF = -1, e faz multicast tanto para MS A 404 como MS B 406 através da unidade de recurso n° 2.

[00059] Uma análise similar pode ser efetuada em conexão com as linhas 2, 3 e 4 da tabela na Figura 4C. Na linha 2, a MS A 404 gera o bit de informação bA = 1 e a MS B 4-6 gera o bit de informação bB = 0. Na linha 3, a MS A 404 gera o bit de informação bA = 0 e a MS B 406 gera o bit de informação bB = 1. Na linha 4, a MS A 404 gera o bit de informação bA = 1 e a MS B 406 gera o bit de informação bB = 1.

[00060] Maiores detalhes relativos as etapas 308 e 310 serão fornecidas em conjunto com a Figura 8 descrita abaixo.

[00061] Na etapa 312, a MS A 4043 e a MS B 406 primeiro decodificam o pacote codificado de rede, e então extraem a informação desejada através de uma operação linear (por exemplo, XOR) com sua própria informação transmitida, isto é, a MS A 404 utiliza seu conhecimento do pacote “a” para decodificar a transmissão da BS 402 e calcular o pacote “b”. Da mesma forma, a MS B 406 utiliza seu conhecimento do pacote “b” para decodificar a transmissão da BS 402 para calcular o pacote “a”.

[00062] A vantagem do cenário ilustrado na Figura 4A é que apenas uma unidade de recurso no enlace ascendente através do MIMO virtual é utilizada e apenas uma unidade de recurso no enlace descendente através da codificação de rede é utilizada.

[00063] A Figura 5A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede MF.

[00064] Passando mais uma vez para a Figura 3, na etapa 304, o pré-processamento é efetuado nos nós pares 504, 506. Neste caso, ambos os nós pares efetuam pré-distorção (por exemplo, rotação de fase e controle de energia) e utilizam o mesmo Esquema de Modulação e de Codificação (MCS).

[00065] Na etapa 306, MIMO virtual pode ser utilizado para levar ao enlace ascendente o pacote “a” da MS A 504 para a BS 502. MIMO virtual também pode ser utilizado para levar ao enlace ascendente o pacote “b” da MS B 506 para a BS 502. Esta etapa pode ser efetuada simultaneamente, isto é, a mesma unidade de recurso é utilizada.

[00066] Na etapa 308, a codificação de rede é efetuada na BS 502. Nesta versão, a BS 502 mapeia os símbolos de entrada “a” e “b” em uma constelação válida a nível de símbolo de acordo com a região de decisão. Isto é ilustrado na Figura 5B.

[00067] Na etapa 310, a BS 502 utiliza a transmissão MIMO no enlace descendente para fazer multicast aMFbMF tanto para a MS A 504 como a MS B 506 simultaneamente, utilizando, por exemplo, STC ou formação de feixe.

[00068] Na etapa 312, a MS A 504 e a MS B 506 primeiro decodificam o pacote codificado de rede, e então extraem a informação desejada através de uma operação linear (por exemplo, XOR) com sua própria informação transmitida, isto é, a MS A 504 utiliza seu conhecimento do pacote “a” para decodificar a transmissão da BS 502 e calcular o pacote “b”. Da mesma forma, a MS B 506 utiliza seu conhecimento do pacote “b” para decodificar a transmissão da BS 502 para calcular o pacote “a”.

[00069] A vantagem do cenário ilustrado na Figura 5A é que apenas uma unidade de recurso é utilizada no enlace ascendente através do MIMO virtual, e apenas uma unidade de recurso no enlace descendente é utilizada através da codificação de rede. Assim, também, não há qualquer processo de decodificação necessário nos nós intermediários.

[00070] A Figura 5B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede MF ilustrado na Figura 5A. A Figura 5C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento desta versão.

[00071] Segue uma explicação das Figuras 5B e 5C. Tome, por exemplo, a linha 2 na tabela mostrada na Figura 5C. Na camada de rede, a MS A 504 gera o bit de informação bA = 1. A MS B 506 gera o bit de informação bB = 0.

[00072] Tanto a MS A 504 como a MS B 506 passam os bits de informação da camada de rede para a camada física, transferem a informação em um símbolo de modulação apropriado, e transmitem para a BS 502 através da unidade de recurso n° 1. Para a modulação BPSK, o bit de informação 1 é mapeado para o símbolo XA=1. E o bit de informação 0 é mapeado para o símbolo XB=-1.

[00073] A BS 502 emprega um demodulador MIMO (sem o decodificador FEC) e mapeia o sinal recebido dentro de um símbolo de modulação válido Xmf na camada física. Um exemplo da regra de mapeamento (ou denominada região de decisão MF para BPSK) é ilustrado na parte inferior da Figura 5B. Aqui, como yBS = 0, ele é mapeado para o símbolo XMF = +1. Consequentemente, XMF é um símbolo de modulação codificado de rede de camada física. A seguir a BS 502 faz multicast XMF tanto para a MS A 504 como para a MS B 506 através da unidade de recurso n° 2.

[00074] Uma análise similar poder ser efetuada em conexão com as linhas 1, 3 e 4 da tabela na Figura 5C.

[00075] A Figura 6A é um diagrama esquemático de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão que envolve a utilização de um esquema de codificação de rede AF.

[00076] Passando mais uma vez para a Figura 3, na etapa 304, o pré-processamento é efetuado nos nós pares 604, 606.

[00077] Na etapa 306, MIMO virtual pode ser utilizado para fazer enlace ascendente do pacote “a” da MS A 604 para a BS 602. MIMO virtual também pode ser utilizado para fazer enlace ascendente do pacote “b” da MS B 606 para a BS 602. Esta etapa pode ser efetuada simultaneamente, isto é, a mesma unidade de recurso é utilizada.

[00078] Na etapa 308, a codificação de rede é efetuada na BS 602. Nesta versão, a BS 602 amplifica os sinais MIMO de entrada (nível de forma de onda). Isto está ilustrado na Figura 6B.

[00079] Na etapa 310, a BS 312 utiliza a transmissão MIMO no enlace descendente para fazer multicast de aAFbAF tanto para a MS A 604 como para a MS B 606 simultaneamente, utilizando, por exemplo, STC ou formação de feixe.

[00080] Na etapa 312, cada uma da MS A 604 e MS B 606 primeiro subtrai sua própria informação, e então decodifica o pacote subtraído para obter a informação desejada, isto é, MS A 604 utiliza seu conhecimento do pacote a para decodificar a transmissão da BS 602 para calcular o pacote “a”.

[00081] A vantagem do cenário ilustrado na Figura 6A é que apenas uma unidade de recurso no enlace ascendente através do MIMO virtual é utilizada e apenas uma unidade de recurso no enlace descendente através da codificação de rede é utilizada. Também, também não há processo de decodificação exigido nos nós pares, e nenhum processo de demodulação.

[00082] A Figura 6B é um diagrama esquemático que ilustra o processamento de bits entre a camada de rede e a camada física utilizando o esquema de codificação de rede ilustrado na Figura 6A. A Figura 6C é uma tabela que indica os valores das várias variáveis ao passarem através das várias etapas de processamento desta versão.

[00083] Segue uma explicação das Figuras 6B e 6C. Tome, por exemplo, a última linha na tabela mostrada na Figura 6C. Na camada de rede, a MS A 504 gera o bit de informação bA = 1.

[00084] Tanto a MS A 604 como a MS B 606 passam os bits de informação da camada de rede para a camada física, transferem a informação em símbolo de modulação apropriado, e transmitem para a BS 602 através da unidade de recurso n° 1. Para a modulação BPSK, o bit de informação 1 é mapeado para o símbolo 1; assim, xA = 1 e xa = 1.

[00085] A BS 602 recebe a soma dos dois símbolos tanto da MS A 604 como da MS B 606. Supondo que o ruído seja desprezível, o símbolo recebido torna-se yBS=2.

[00086] A BS 602 multiplica o sinal recebido yBS por um fator de beta, e obtém o sinal xAF. Observe que não há qualquer necessidade de um demodulador MIMO e um decodificador FEC.

[00087] A seguir, a BS 602 faz multicast de xAF tanto para a MS A 604 como para MS B 606 através da unidade de recurso n° 2.

[00088] Uma análise similar pode ser efetuada em conexão com as linhas 1, 2 e 3 da tabela na Figura 6C.

[00089] As Figuras 4A, 4B, 4C, 5a, 5B, 5C, 6A, 6B e 6C fornecem, cada uma, um exemplo específico de um sistema de comunicação ou elementos de um sistema de comunicação que poderia ser utilizado para implementar versões da invenção. Também deve ser compreendido que versões da invenção podem ser implementadas com sistemas de comunicação dotados de arquiteturas que são diferentes do que os exemplos específicos aqui descritos, mas que operam de uma maneira consistente com a implementação das versões conforme aqui descritas.

[00090] Por exemplo, o nó de codificação de rede pode ser um nó RS ou um nó BS, ou um nó MS, e o nó de decodificação de rede pode ser um nó MS, um nó RS, ou um nó BS. As configurações de codificação de rede podem ser MS-BS-MS, MS-RS-MS, MS-BS-RS, RS-BS-RS, BS-RS-RS, BS-MS-MS, RS-MS-MS, MSG-BS-MSG (grupo MS), MSG-RS-MSG, BS-MSG-MSG, RS-MSG-MSG, e MSG-BS-RS. As vias de rede podem ser constituídas pela configuração individual ou combinação das configurações de codificação de rede mencionadas acima. A rede pode ser configurada pelas configurações individual ou combinação de configurações básicas das configurações de codificação de rede e/ou vias de rede mencionadas acima. A rede pode utilizar uma topologia Point to Multipoint (PMP) ou de malha.

[00091] A Figura 7 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhe adicional sobre a etapa de pré-processamento. As etapas 302, 306, 308, 310 e 312 são realizadas da mesma maneira que aquela discutida acima em conexão com a Figura 3. Na Figura 7, maior detalhe só é fornecido com relação à etapa de pré-processamento 304.

[00092] Em uma versão, o pré-processamento dos bits de informação é realizado conforme segue. Na etapa 702, os bits de informação são empacotados, e na etapa 704 são acrescentados o cabeçalho Médium Access Control (MAC - Controle de Acesso de Meio) e o Cyclic Redundancy Check (CRC - Verificação de Redundância Cíclica). Na etapa 706, é aplicado o código de controle de erro de encaminhamento (por exemplo, código de convolução, código Turbo, Low Density Parity-Check Code (LDPC - Código de Verificação de Paridade de Baixa Densidade)). Na etapa 708, a informação resultante é mapeada para símbolos de modulação (por exemplo, Quadrature Phase Shift Keying (QPSK - Chave de Deslocamento de Fase de Quadratura), 16 Quadrature Amplitude Modulation (QAM - Modulação de Amplitude de Quadratura 16), (64QAM). Na etapa 710, é determinado se um esquema de codificação de rede MF deve ser empregado. Caso positivo, aplicar a pré-distorção (por exemplo, rotação de constelação e/ou controle de energia) e prosseguir para a etapa 714, prosseguir diretamente para a etapa 714 onde os símbolos de modulação de banda base são transformados em sinais de forma de onda de banda de passagem. Então, prosseguir para as transmissões MIMO virtuais adaptivas no enlace ascendente, etapa 306 descrita acima em conexão com a Figura 3.

[00093] A Figura 8 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhe adicional cobrindo as etapas de codificação de rede e de enlace descendente. As etapas 302, 304, 306, e 312 são realizadas da mesma maneira conforme discutidas acima em conexão com a Figura 3. Na Figura 8, maior detalhe só é fornecido com relação à etapa de codificação de rede 308 e na etapa de enlace descendente 310.

[00094] Na etapa 802, o nó intermediário recebe a informação/sinais de ambos os nós pares. Na etapa 804, uma verificação é efetuada de qual esquema de codificação de rede está sendo utilizado. Se o esquema de codificação de rede for MF, prosseguir para a etapa 806. Se o esquema de codificação de rede for AF, prosseguir para a etapa 808. Se o esquema de codificação de rede for DF, prosseguir para a etapa 810.

[00095] Na etapa 806 (isto e, o esquema de codificação de rede é MF), mapear os sinais recebidos para símbolos de modulação válidos de acordo com uma região-decisão pré-determinada, que depende do processo de pré-distorsão na etapa 712. Prosseguir para a etapa 818.

[00096] Na etapa 808 (isto é, o esquema de codificação de rede é AF), amplificar os sinais recebidos e prosseguir para a etapa 818.

[00097] Na etapa 810 (isto é, o esquema de codificação de rede é DF), aplicar uma das técnicas de recepção (por exemplo, Zend Framework (ZF - Estrutura Zend), MMSE, MMSE-SIC) para obter sinais pré-processados. Na etapa 812, para cada fluxo de dados do nó par, conduzir demodulação, decodificação, de-MAC, para obter os bits de informação. Na etapa 814, fazer codificação de rede dos bits de informação de ambos os nós par por XOR (ou outra operação de aritmética de campo finito). Se os tamanhos de pacote de ambos os pares forem diferentes, simplesmente encher de zeros para o pacote mais curto antes da codificação de rede. Na etapa 816, acrescentar o cabeçalho MAC, aplicar o código FEC, e aplicar a constelação de modulação. Prosseguir para a etapa 818.

[00098] Na etapa 818, transformar os sinais de banda base para sinais de banda de passagem, e fazer multicast nos sinais do nó de codificação de rede para ambos os nós par através de transmissões MIMO no enlace descendente (por exemplo, STC ou formação de feixe). Então prosseguir para a etapa de decodificação de rede 312 que é descrita acima em conexão com a Figura 3. Mais detalhe com relação à etapa de decodificação de rede é fornecida em conexão com a Figura 9 abaixo.

[00099] A Figura 9 é um fluxograma de uma arquitetura de codificação de rede com base em MIMO com detalhes adicionais sobre a etapa de decodificação de rede. As etapas 302, 304, 306, 308 e 310 são realizadas da mesma maneira que as etapas discutidas acima em conexão com a Figura 3. Na Figura 9, maiores detalhes só são fornecidos com relação à etapa de decodificação de rede 312.

[000100] Na etapa 902, cada nó par recebe os sinais multicast. Na etapa 904, é feita uma verificação de qual esquema de codificação de rede está sendo utilizado. Se o esquema de codificação de rede for MF ou DF, prosseguir para a etapa 906. Se o esquema de codificação de rede for AF, prosseguir para a etapa 914.

[000101] Na etapa 906, (isto é, o esquema de codificação de rede é DF ou AF), de modular os sinais em símbolos de demodulação válidos. Na etapa 908, aplicar o processo de decodificação de código FEC. Na etapa 910, de-MAC o cabeçalho (e verificação de CRC) para obter bits de informação (codificação de rede). Na etapa 912, efetuar a decodificação de rede ao misturar os bits de informação recebidos (codificação de rede) com os bits de informação transmitidos através de XOR (ou outra operação de aritmética de campo finito), e assim obter os bits de informação desejados. Um processo conjunto de demodulação 906, decodificação 908, decodificação de rede 912, e de mac 910 também podem ser conduzidos de maneira iterativa. Prosseguir para a etapa 922.

[000102] Na etapa 914 (isto é, o esquema de codificação de rede é AF), subtrair os sinais de informação transmitidos dos sinais multicast recebidos. Na etapa 916, de modular os sinais subtraídos em símbolos de modulação válidos. Na etapa 918, aplicar o processo de decodificação de código de controle de erro de encaminhamento. Na etapa 920, de-MAC o cabeçalho (e verificar o CRC) para obter os bits de informação desejados. Prosseguir para a etapa 922.

[000103] Na etapa 922, entregar os bits de informação desejados para as camadas superiores.

[000104] A Figura 10 é um diagrama esquemático de um cronogramador utilizado em conexão com algumas versões da invenção.

[000105] É mostrada a BS 1000 tendo um conjunto de antenas 1004, 1006. A BS 100 é mostrada em comunicação sem fio com a MS A 1008 e a MS B 1010. Observe que a BS 1000 pode ser conectada a qualquer rede ou parcela de uma rede da qual/sobre a qual pacotes 1012 são entregues de/para a estação base 1000. Também é mostrado o comutador UL e DL 1014, que é utilizado para transportar pacotes para (na direção do enlace descendente) e da (na direção do enlace ascendente) BS 1000.

[000106] Também é mostrado o codificador de código de rede 1016 para DF, utilizado para codificar pacotes recebidos quer da fila virtual A 1018 (isto é, a fila de pacotes da MS A 1008) ou da fila virtual B 1020 (isto é, a fila de pacotes da MS B 1008). Após a codificação, os pacotes 1012 são transportados para o comutador UL e DL 1014 para transmitir para a MS A 1008 e a MS B 1010 na maneira descrita acima.

[000107] A BS 1000 também inclui um cronogramador de codificação de rede com base em MIMO 1002. O cronogramador de codificação de rede com base em MIMO 1002 seleciona pacotes para transmissão entre os pacotes quer na fila virtual A 1018 ou na fila virtual B 1020. O cronogramador de codificação de rede com base em MIMO 1002 é utilizado para aumentar o ganho de codificação de rede que de outra forma não seria realizado.

[000108] O cronogramador de codificação de rede com base em MIMO 1002 providencia uma alocação de recurso flexível para o enlace ascendente e o enlace descendente. Para o enlace ascendente, há a alocação de ambos os pares na mesma (ou em diferente) unidade de recursos. Aqui a unidade de recurso é definida conforme segue: (i) sub-canais de tempo-frequência para OFDM, (hei) sulcos de tempo para TDMA; e (iii) códigos ortogonais para CDMA. Para o enlace descendente, é uma alocação de recursos para o nó de codificação de rede para multicast, utilizando STC e formação de feixe. Fatores práticos como o comprimento da fila e razoabilidade são levados em conta.

[000109] Em operação, pacotes da MS A 1008 (mostrados em contorno de linha cheia) chegarão na BS 1000 através do comutador UL & DL 1014. Pacotes da MS B 1010 (mostrados em contorno pontilhado) também chegarão da mesma maneira. Em ambos os casos, os pacotes serão transportados pelo comutador UL & DL 1014 para o cronogramador de codificação de rede com base em MIMO 1002 onde eles entrarão na fila virtual inicial 1022 na ordem em que são recebidos. Os pacotes serão então transportados da fila virtual inicial 1022 para a fila virtual A 1028 ou a fila virtual B, dependendo de se os pacotes se originaram da MS A 1008 ou da MS B 1020.

[000110] Quando ambas as filas virtuais estiverem não-vazias, o codificador de código de rede 1016 codifica os pacotes de ambas as filas, e os entrega ao comutador UL & DL para o multicast no enlace descendente para ambos os pares. Desta maneira, o ganho de codificação de rede é realizado, e assim o desempenho do sistema é aprimorado. Quando apenas uma fila estiver não-vazia, o codificador de código de rede 1016 simplesmente passa o pacote da fila não-vazia para o comutador UL & DL. Isto é o mesmo que o cronogramador tradicional sem o codificador de código de rede 1016. Quando ambas as filas estiverem vazias, o codificador de código de rede nada faz.

[000111] Para alcançar integralmente o ganho de codificação de rede, o cronogramador emprega uma política denominada algoritmo de Lowest Queue Highest Priority (LQHP - Fila Mais Baixa Prioridade Mais Alta) para o enlace ascendente. Desta forma, o cronogramador 1002 dará prioridade mais alta para o usuário com a fila mais curta, com isso aumentando o ganho de rede e o desempenho do sistema.

[000112] As versões das Figuras 11-16 serão descritas agora. Essas versões são particularmente bem adaptadas para utilizar a codificação de rede com base em MIMO em associação com retransmissões HARQ.

[000113] Quando uma rede de repasse não provê a codificação de rede em uma estação intermediária (por exemplo, uma RS ou uma MS. Para facilitar a compreensão, RS é utilizada para referir-se quer a uma RS ou EM em contexto posterior.) retransmissões HARQ para estações fonte diferentes (por exemplo, estações móveis) de uma estação intermediária para uma estação servidora (por exemplo, uma BS) utilizará recursos diferentes na direção do enlace ascendente. As versões aqui descritas utilizam a codificação de rede com base em MIMO para encaminhar informação HARQ codificada de rede para uma estação servidora. Isto pode aumentar a confiabilidade do HARQ e também poderá reduzir o consumo de recursos.

[000114] De acordo com um aspecto da retransmissão HARQ, as seguintes etapas básicas são fornecidas:

(1) MSs transmitem informação para uma estação de repasse utilizando o mesmo (ou diferente) recurso de rádio (por exemplo, largura de banda, sulco de tempo). Esta transmissão também é parcialmente recebida pela estação base.
(2) A RS recebe as transmissões, aplica a codificação de rede com base em MIMO da informação recebida, e transmite um sinal da informação HARQ codificada na direção do enlace ascendente para a estação servidora (por exemplo, a BS).
(3) A BS recebe os fluxos parciais das estações fonte em (1) bem como recebe o sinal de informação HARQ codificado da RS em (2). A BS aplica uma decodificação iterativa, demodulação e procedimento de detecção para recuperar a informação original das MSs.

[000115] A Figura 11 é um diagrama de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão. É mostrada uma rede sem fio celular que inclui uma estação base (BS) 1102, uma estação de repasse (RS) 1104, e duas estações móveis MS1 1106 e MS2 1108. A BS 1102 é a estação servidora para a MS1 1106 e a MS2 1008. Como estação servidora, a BS 1102 é responsável por cronogramar recursos para a transmissão no enlace ascendente e a retransmissão HARQ, e enviar transmissão Acknowledgement (ACK -Confirmação) e Acknowledgement Negative (NACK - Confirmação Negativa) conforme necessário).

[000116] A Figura 11 também mostra uma área de alta geometria da BS 1102 que é marcada por “H” 1110. Também é mostrada uma área de geometria média da BS 1102 que é marcada por !M! 1112, e uma área de geometria baixa da BS 1102 que é marcada por “L” 1114. Finalmente, a área de cobertura da RS 1104 é marcada por “C” 1116. A MS1 1106 e a MS1 1108 estão ambas localizadas na área de geometria média 1112, e dentro da área de cobertura 1116 da RS 1104.

[000117] Como é bem conhecido, MSs podem ser dispersas por toda a área de cobertura de uma BS ou uma RS. Uma primeira MS que está mais próxima de uma BS (por exemplo, em uma área de geometria alta) que uma segunda MS (por exemplo, em uma área de geometria média) exigirá relativamente menos energia para comunicar com a BS na direção do enlace ascendente e do enlace descendente.

[000118] Neste caso exemplo ar, a sincronização e sinais de controle da BS 1102 são capazes de alcançar a área de geometria média 1112. A Figura 12 é um diagrama de tempo exemplar para comunicação de acordo com a versão ilustrada na Figura 11. A Figura 13 é um fluxograma exemplar para a versão ilustrada nas Figuras 11 e 12.

[000119] Passando agora para as Figuras 11-13, na etapa 1302, a BS 1102 efetua a cronogramação ao encaminhar um pacote de controle BS B-SCH para a RS 1104, a MS1 1106, e a MS2 1108. Na etapa 1304, tanto a MS1 1106 como a MS2 1108 fazem multicast de seus pacotes d1, d2 para a RS 1104 e a BS 1102 (neste caso através de MIMO virtual adaptivo) utilizando a mesma/diferente unidade de recurso.

[000120] Na etapa 1306, a BS 1102 tenta decodificar d1 e d2 recebidos da MS1 1106 e MS2 1108, respectivamente. Se houve uma decodificação bem-sucedida após o determinar do sucesso na etapa 1308, a BS 1102 faz multicast na etapa 1305 de um pacote ACK para a MS1 1106, MS2 1108 e RS 1104. O processo é terminado na etapa 1320.

[000121] Se não houve uma decodificação bem-sucedida, a BS 1102 faz unicast de um pacote NACK para a RS 1104 na etapa 1314. A RS 1104 então na etapa 1310 demodula e/ou decodifica d1 e d2 recebidas da MS1 1106 e MS2 1108 respectivamente. Na etapa 1312, a RS 1104 então efetua a codificação de rede com base em MIMO (utilizando qualquer um dos esquemas de codificação de rede mencionados acima), e então faz unicast de um HARQ não codificado para a BS 1102.

[000122] Na etapa 1306, a BS 1102 coleta os sinais recebidos da etapa 1304 e da etapa 1312, e conduz a decodificação de canal e de rede iterativa para obter a informação original d1, d2, originalmente transmitida da MS1 1108 e da MS2 1108 respectivamente.

[000123] Se houve a decodificação bem-sucedida após a determinação de sucesso na etapa 1308, a BS 1102 faz multicast na etapa 1316 de um pacote ACK para a MS1 1106, MS2 1108 e RS 1104. Caso contrário, a etapa 1314 é repetida. O processo é terminado na etapa 1320.

[000124] A Figura 14 é um diagrama de um ambiente de comunicação sem fio de acordo com uma versão. É mostrada uma rede sem fio celular incluindo a BS 1402, a RS 1404, e duas estações móveis MS1 1406 e MS2 1408.

[000125] A Figura 14 também mostra uma área de alta geometria da BS 1402 que é marcada por “H” 1410, e uma área de geometria média da BS 1402 que é marcada por “M” 1412, e uma área de geometria baixa da BS 1402 que é marcada por “L” 1414. Finalmente a área de cobertura da RS 1404 é marcada por “C” 1416. A MS1 1406 está localizada na área de geometria média 1412, e a MS2 1408 está localizada na área de geometria baixa 1414. Tanto a MS1 1406 como a MS2 1408 estão localizadas dentro da área de cobertura 1416 da BS 1404.

[000126] Se os sinais de sincronização e de controle da BS 1402 podem cobrir a área de geometria baixa 1414, a BS 1402 torna-se a estação servidora da MS1 1406 e da MS2 1408. Isto é denominado modo transparente. Caso contrário, a RS 1404 precisa enviar os sinais de sincronização e de controle para a MS2 1408. Neste caso, a BS 1402 torna-se a estação servidora da MS2 1408. Isto é denominado modo não-transparente. Uma estação servidor (BS1402 ou RS 1404 conforme seja o caso) é responsável por cronogramar recursos para a transmissão no enlace ascendente e para a retransmissão HARQ, e enviar transmissões ACK/NACK conforme necessário.

[000127] Neste caso exemplar, os sinais de sincronização e de controle da BS 1402 são capazes de alcançar a área de geometria média 1412 mas não a área de geometria baixa 1414.

[000128] A Figura 15 é um diagrama de tempo exemplar para a comunicação de acordo com a versão ilustrada na Figura 14. A Figura 16 é um fluxograma exemplar para a versão ilustrada nas Figuras 14 e 15. A discussão seguinte faz referência a cada uma das Figuras 14-16 de maneira correspondente.

[000129] Na etapa 1602, a BS 1402 efetua a cronogramação ao encaminhar um pacote de controle BS para a cronogramação de recursos B-SCH para a RS 1404 e a MS1 1406. Na etapa 1604, a RS 1404 efetua a cronogramação ao encaminhar um pacote de controle RS R-SCH para a cronogramação de recursos, ou a BS 1602 cronograma a MS2 1608 (no caso do modo transparente, não expressamente mostrado nos desenhos).

[000130] Na etapa 1606, a MS1 1406 faz multicast de d1 para a BS 1402 e a RS 1404, enquanto a MS2 1408 faz unicast de d2 para a RS1404, utilizando a mesma/diferente unidade de recurso.

[000131] Na etapa 1608, a RS 1404 demodula/decodifica d1 e d2 recebidos da MS1 1406 e da MS2 1408, respectivamente. Para a finalidade desta descrição, é suposto que esta etapa sempre seja bem-sucedida. A RS 1404 então faz unicast de um pacote ACK (com relação à MS2 1408), e faz unicast de um pacote ACK (com relação à d1), da informação recebida da MS1 1406 para a BS 1402.

[000132] Na etapa 1610, a BS 1402 tenta decodificar o d1 recebido da MS1 1406. Se a decodificação não for bem-sucedida, a BS 1402 faz unicast de um pacote NACK para a RS 1404 e na etapa 1620 a RS 1404 efetua a codificação de rede e de canal conjuntos com base em MIMO (JNCC) (utilizando qualquer um dos esquemas de codificação de rede (identificados acima) de d1 e de d2 (isto é, a informação transmitida da MS1 1406 e da MS2 1408 respectivamente) e então faz unicast da informação codificada (ou denominada informação HARQ JNCC) para a BS 1402.

[000133] A BS 1402 coleta os sinais das etapas 1606 e 1620, e conduz uma decodificação de rede e de canal iterativa para obter a informação original d1 da MS1 1406 e d2 da MS2 1408.

[000134] Se quando da determinação da decodificação bem-sucedida na etapa 1624, a BS 1402 fizer multicast de um pacote ACK para a MS1 1406 e a RS 1404 e o processo conclui na etapa 1626. Caso contrário, a BS 1402 faz unicast de um pacote NACK para a RS 1404, e o processo retorna para a etapa 1620.

[000135] Retornando novamente à etapa 1612, quando da determinação da decodificação bem-sucedida na etapa 1612, a BS 1402 faz multicast de um pacote ACK para a MS1 1406 e para a RS 1404. Na etapa 1614, a RS 1404 efetua a codificação de canal no d2 (da MS2 1408), e então faz unicast da informação para a BS 1402.

[000136] A BS 1402 recebe a informação e conduz uma decodificação de canal para obter a informação de origem ao d2 da MS2 1408. Quando da determinação da decodificação bem-sucedida na etapa 1618, a BS 1402 faz multicast de um pacote ACK para a RS 1404, o processo conclui na etapa 1626. Caso contrário, a BS 1402 faz unicast de um pacote NACK para a RS 1404, e o processo retorna à etapa 1614.

[000137] A Figura 17 é um gráfico exemplar que indica os ganhos de rede realizados pela codificação de rede com base em MI8MO. Ao longo do eixo horizontal há uma indicação do raio de cobertura de uma BS (neste caso, quer 1,4 km, 1,0 jm, ou 0,5 km). Ao longo do eixo vertical está a produtividade normalizada.

[000138] A produtividade normalizada de seis sistemas SISO é mostrada como sendo igual a 1 para fins de comparação.

[000139] Em um primeiro sistema exemplar em que o raio de cobertura da BS foi de 1,4 km, foi atingido um ganho de 8,65% através da utilização da codificação de rede DF. No segundo sistema, em que o raio de cobertura da BS foi de 1 km, a codificação de rede DF atingiu um ganho de 12,99%. No terceiro sistema, em que o raio de cobertura da BS foi de 0,5 km, a codificação de rede DF atingiu um ganho de 22,03%.

[000140] A estrutura utilizada para testar o ganho alcançado pela codificação de rede com base em MIMO foi a seguinte. Uma BS foi utilizada com duas antenas, e duas MSs foram utilizadas, cada uma delas com uma antena. MIMO virtual foi utilizado para o enlace ascendente, Space-Time Transmit Diversity (STTD - Diversidade de Transmissão no Espaço-Tempo) para o multicast no enlace descendente codificado de rede. Foi empregado um esquema de codificação de rede DF. Produtividade igual foi cronogramada para o enlace ascendente e o enlace descendente por quadro, e 1.000 realizações de célula única, de duas MSs por queda foram utilizadas.

[000141] Foi observado ao utilizar a estrutura acima que quando o raio de cobertura da BS for de 1,4 km, o ganho de MIMO foi de 88,67% e o ganho de codificação de rede foi de 17,02%. Quando o raio de cobertura da BS for de 1 km, o ganho de MIMO foi de 71,06% e o ganho de codificação de rede foi de 23,94%. Quando o raio de cobertura da BS for de 0,5 km, o ganho de MIMO foi de 50,87% e o ganho de codificação de rede foi de 37,23%.

[000142] Assim, o ganho composto da codificação de rede com base em MIMO foi observado como sendo maior que 85%; Também foi observado que nesta versão, MIMO aprimora o ganho de codificação de rede puro.

[000143] O que foi descrito é meramente ilustrativo da aplicação dos princípios da invenção. Outras disposições e métodos podem ser implementados por aqueles habilitados na tecnologia sem desviar do espírito e escopo da presente invenção.

Claims

Método para implementar codificação de rede baseada em múltipla-entrada, múltipla saída (MIMO) em um nó intermediário em um sistema de comunicação sem fio, em que o sistema de comunicação sem fio inclui o nó intermediário, um primeiro nó e um segundo nó, o método compreendendo as etapas de:
receber primeiros dados no nó intermediário a partir do primeiro nó usando MIMO virtual adaptativo, os primeiros dados tendo um primeiro comprimento de dados;
receber segundos dados no nó intermediário a partir do segundo nó usando MIMO virtual adaptativo, os segundos dados tendo um segundo comprimento de dados;
caracterizado pelo fato de que ainda compreende: executar codificação de rede em pelo menos uma parte dos primeiros dados e dos segundos dados usando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informações codificadas em rede, as partes dos primeiros dados e dos segundos dados em que a codificação de rede é realizada sendo baseadas, pelo menos em parte, nos primeiro e segundo comprimentos de dados; e
transmitir as informações codificadas da rede para o primeiro nó e o segundo nó usando MIMO multiusuário.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a transmissão MIMO multiusuário é uma transmissão multiplex espacial.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiros dados e os segundos dados recebidos no nó intermediário são transmitidos ao nó intermediário usando um ou mais de multiplexação espacial, multiplexação por divisão de tempo e multiplexação por divisão de frequência.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a codificação de rede é implementada em um nó intermediário por operação OR exclusiva (XOR) nos primeiros dados com os segundos dados.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o esquema de codificação de rede empregado no nó intermediário é Decode and Forward (DF).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a informação codificada na rede é uma mensagem Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o esquema de codificação de rede empregado no nó intermediário é um de Map and Forward (MF - Mapear e Encaminhar) e Amplify and Forward (AF - Amplificar e Encaminhar).
Transceptor em uma rede de comunicações sem fio para implementar codificação de rede baseada em múltipla-entrada, múltipla saída (MIMO), o transceptor compreendendo:
uma pluralidade de antenas; e
circuito configurado para:
receber primeiros dados de um primeiro nó e segundos dados de um segundo nó usando MIMO virtual adaptativo, os primeiros dados tendo um primeiro comprimento de dados e os segundos dados tendo um segundo comprimento de dados;
caracterizado pelo fato de que o circuito ainda é configurado para:
realizar codificação de rede em pelo menos uma parte dos primeiros dados e segundos dados, usando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informações codificadas de rede, as partes dos primeiros dados e segundos dados em que a codificação de rede é realizada sendo baseadas, pelo menos em parte, nos primeiro e segundos comprimentos de dados; e
transmitir as informações codificadas da rede para o primeiro nó e o segundo nó usando MIMO multiusuário.
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a transmissão MIMO multiusuário é uma transmissão multiplex espacial.
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro nó transmite os primeiros dados para o transceptor e o segundo nó transmite os segundos dados para o transceptor usando um ou mais multiplexação espacial, multiplexação por divisão de tempo e multiplexação por divisão de frequência.
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a codificação de rede é implementada por operação OR exclusiva (XOR) nos primeiros dados com os segundos dados.
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o esquema de codificação de rede é Decode and Forward (DF).
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a informação codificada na rede é uma mensagem HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request).
Transceptor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o esquema de codificação de rede é um de Map and Forward (MF) e Amplify and Forward (AF).
Transceptor em uma rede de comunicações sem fio para implementar codificação de rede baseada em múltipla-entrada, múltipla saída (MIMO), compreendendo:
uma pluralidade de antenas;
circuito configurado para:
receber primeiros dados de um primeiro nó e segundos dados de um segundo nó;
caracterizado pelo fato de que o circuito ainda é configurado para:
executar a codificação de rede nos primeiros e segundos dados usando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informações codificadas de rede; e
transmitir as informações codificadas da rede para o primeiro e o segundo nó usando MIMO multiusuário,
o transceptor compreendendo ainda um cronogramador, o cronogramador compreendendo:
uma primeira fila configurada para armazenar um ou mais pacotes do primeiro nó;
uma segunda fila configurada para armazenar um ou mais pacotes do segundo nó;
em que uma prioridade mais alta para cronogramação de pacotes para codificação de rede é dada a qualquer uma da primeira fila e a segunda fila tem um comprimento de fila mais curto.
Cronogramador, que está em um nó intermediário em um sistema de comunicação sem fio, para cronogramar transmissões codificadas em rede baseadas em múltipla-entrada, múltipla saída (MIMO), compreendendo:
uma primeira fila configurada para armazenar um ou mais pacotes recebidos de um primeiro nó; e
uma segunda fila configurada para armazenar um ou mais pacotes recebidos de um segundo nó,
caracterizado pelo fato de que o cronogramador compreende um circuito configurado para:
realizar codificação de rede nos um ou mais pacotes recebidos do primeiro nó e nos um ou mais pacotes recebidos do segundo nó usando um esquema de codificação de rede predefinido para produzir informações codificadas na rede; e
transmitir as informações codificadas da rede para o primeiro nó e o segundo nó usando MIMO multiusuário, e em que
uma prioridade mais alta para a cronogramação de pacotes para a codificação de rede é dada a qualquer uma da primeira fila e a segunda fila tem um comprimento menor da fila.