BR112015032105B1 - Método em nó principal para comunicação de longa distância com nó de destino, método em nó auxiliar para comunicação de longa distância entre nó principal e nó de destino, e transceptor - Google Patents

Abstract

MÉTODO EM NÓ PRINCIPAL PARA COMUNICAÇÃO DE LONGA DISTÂNCIA COM NÓ DE DESTINO, MÉTODO EM NÓ AUXILIAR PARA COMUNICAÇÃO DE LONGA DISTÂNCIA ENTRE NÓ PRINCIPAL E NÓ DE DESTINO, MÉTODO EM NÓ DE DESTINO PARA COMUNICAÇÃO DE LONGA DISTÂNCIA ENTRE NÓ PRINCIPAL E O NÓ DE DESTINO E TRANSCEPTOR. A presente invenção refere-se a um método em um nó principal (210) para comunicação de longa distância com um nó de destino (220), o método compreendendo as etapas de sincronizar o uso de pelo menos um recurso de comunicação (270) com um nó auxiliar (230), e também gerar um sinal principal (240) e um sinal auxiliar (250) a partir de uma quantidade de informações, assim como transmitir o sinal principal (240) ao nó de destino (220) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado, e também transmitir o sinal auxiliar (250) ao nó auxiliar (230) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente descrição refere-se a métodos e transceptores para comunicação de longa distância entre um nó principal e um nó de destino.

ANTECEDENTES

[002] A comunicação que envolve transceptores de transmissão aérea está sujeita à propagação por rádio, que é frequentemente bem descrita por um modelo de canal de propagação por rádio com duas trajetórias de propagação, referido no presente documento como um modelo de canal de duas trajetórias. Esse modelo de canal de duas trajetórias tem uma trajetória direta do transmissor ao receptor e uma trajetória indireta do transmissor ao receptor, por meio de pelo menos um refletor, tal como um plano de superfície ou similares.

[003] A comunicação que envolve transceptores de transmissão aérea também frequentemente ocorre a longas distâncias. Exemplos incluem a comunicação entre uma unidade baseada em superfície e uma unidade de transmissão aérea além do horizonte, e também a comunicação entre duas unidades de transmissão aérea em que o enlace de comunicação aérea pode se estender a distâncias tais que a linha de visão entre nós em comunicação toque ou quase toque o horizonte.

[004] Esse tipo de enlace por rádio de longa distância, caracterizado pelo modelo de canal de duas trajetórias, está sujeito a condições de esmaecimento de múltiplas trajetórias, que complicam a comunicação entre nós de rede. Para complicar ainda mais as coisas, requisitos rigorosos sobre, por exemplo, a capacidade de transmissão em termos de bits de informações por segundo e prazos apertados de comunicação de atraso, precisam ser frequentemente atendidos.

[005] Os desafios referentes ao tipo de comunicação de longa distância descrito acima são, em sua maior parte, relacionados à dependência de distância do esmaecimento de múltiplas trajetórias conforme previsto pelo modelo de canal de duas trajetórias. Um problema referente à dita dependência de distância é que a condição de esmae- cimento, isto é, o ganho de trajetória de propagação, varia lentamente ou bem lentamente à medida que a distância de trajetória de propagação varia, isto é, o processo de esmaecimento é lento, se comparado aos elos de comunicação de curta distância. O efeito é especialmente acentuado em bandas de frequência mais baixa e se torna um pouco menos acentuado em frequências muito altas. Isso significa que um grande deslocamento de transceptores de comunicação é necessário a fim de alcançar uma diferença significativa nas condições de comunicação, por exemplo, na potência de sinal recebido. Portanto, dois nós em comunicação podem experimentar condições de propagação insatisfatórias durante períodos extensos, mesmo se a velocidade relativa e a direção de movimento dos nós em comunicação forem tais que a distância de enlace de propagação mude por vários quilômetros durante um intervalo de tempo de transmissão de interesse. Observe-se que a distância de trajetória de propagação é determinada pelas coordenadas relativas dos nós de comunicação e do pelo menos um refletor, incluindo latitude, longitude e altitude.

[006] Essas condições de propagação são diferentes se compa radas às condições de propagação experimentadas durante a comunicação de distância mais curta, em que o esmaecimento é frequentemente muito mais rápido, isto é, em que há uma dependência de distância muito mais forte, e é improvável que dois nós em comunicação que compreendem um nó de transmissão aérea experimentem condições de múltiplas trajetórias insatisfatórias durante períodos extensos, tais como durante um intervalo de tempo de transmissão inteiro de interesse.

[007] Outro fenômeno de propagação que pode ocorrer durante a comunicação de longa distância é a chamada canalização, em que a trajetória de propagação de um sinal transmitido é direcionada para longe de uma linha reta de propagação por diferentes camadas no meio de transmissão. A trajetória de propagação, então, fica dobrada ou curva.

[008] Obviamente, mais de duas trajetórias de propagação podem ser incluídas no modelo de canal para modelar melhor certas condições de propagação. Tais trajetórias adicionais podem, por exemplo, surgir devido aos fenômenos de difração ou canalização. No entanto, os problemas fundamentais discutidos no presente documento permanecem essencialmente iguais. Dessa forma, somente o modelo de canal de duas trajetórias será discutido no presente documento.

[009] As soluções propostas anteriormente para combater o es-maecimento de múltiplas trajetórias, a canalização e outros fenômenos relacionados à propagação incluem equipar cada nó individual com mais de uma antena ou usar técnicas de espectro de extensão que utilizem uma largura de banda larga para comunicação na esperança de que algumas partes do espectro utilizado fiquem livres de efeitos adversos de esmaecimento.

[0010] No entanto, devido ao lento processo de esmaecimento mencionado acima, isto é, as lentas mudanças no ganho de trajetória de propagação com distância de enlace mutável em elos de comunicação de longa distância, as soluções propostas anteriormente para combater o esmaecimento de múltiplas trajetórias são frequentemente ineficazes.

SUMÁRIO

[0011] Um objetivo da presente revelação é fornecer um método e um transceptor que busca mitigar, aliviar ou eliminar uma ou mais dentre as deficiências identificadas acima na técnica e desvantagens individualmente ou em qualquer combinação, e fornecer métodos e trans- ceptores aprimorados para comunicação.

[0012] Esse objetivo é obtido por um método em um nó principal para comunicação de longa distância com um nó de destino. O método compreende as etapas de sincronizar o uso de pelo menos um recurso de comunicação com um nó auxiliar e também gerar um sinal principal e um sinal auxiliar a partir de uma quantidade de informações. O método compreende adicionalmente a etapa de transmitir o sinal principal ao nó de destino por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado e também transmitir o sinal auxiliar ao nó auxiliar por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado.

[0013] De acordo com um aspecto, o pelo menos um recurso de comunicação compreende pelo menos um dentre um cronograma de transmissão, um cronograma de alocação de frequência de transmissão e um cronograma de atribuição de código de extensão de espectro de extensão.

[0014] De acordo com um aspecto, o método em um nó principal para comunicação de longa distância com um nó de destino compreende adicionalmente a etapa de transmitir o sinal auxiliar ao nó de destino.

[0015] De acordo com aspectos, qualquer um dentre o nó princi pal, o nó de destino e o nó auxiliar é um nó de transmissão aérea.

[0016] De acordo com um aspecto, o sinal auxiliar transmitido ao nó auxiliar é disposto para ser recebido, processado e retransmitido pelo nó auxiliar na direção do nó de destino. Observa-se que a etapa de processamento pode constituir simplesmente encaminhar, entre um receptor e um transmissor, parte do nó auxiliar.

[0017] A sincronização do pelo menos um recurso de comunica ção entre um nó principal e um nó auxiliar, e a transmissão da quantidade de informações por meio tanto dos sinais de transmissão principais quanto auxiliares ao nó de destino, com o uso do encaminhamento ou da retransmissão por parte do nó auxiliar do sinal auxiliar, envolvem um efeito surpreendente em um nível de sistema. Soluções anteriores para mitigar as condições desafiadoras de esmaecimento de múltiplas trajetórias frequentemente falharam devido à dependência de distância do esmaecimento de múltiplas trajetórias mencionada acima. No entanto, utilizando-se um nó auxiliar que pode se localizar bem distante do nó principal, as distâncias entre as antenas de transmissão do nó principal e do nó auxiliar podem, na verdade, ser grandes o suficiente para fornecer ganhos de diversidade em relação ao nó de destino apesar do dito lento esmaecimento e dos efeitos de baixa variação mencionados acima da dependência de distância, mesmo em bandas de frequência mais baixa.

[0018] Dessa forma, surpreendentemente, ganhos de diversidade podem ser estabelecidos mesmo em sistemas de comunicação que compreendam nós de transmissão aérea, sujeitos à comunicação de longa distância e a modelos de canal de duas trajetórias, pelo uso inteligente de nós principais e nós auxiliares.

[0019] Por toda a presente revelação, a frase diversidade de rede é usada ao se referir aos efeitos benéficos em uma rede devido ao fato de que uma quantidade de informações se propaga ao longo de diferentes trajetórias de uma rede a partir de uma fonte ou um nó principal a um nó de destino.

[0020] Consequentemente, transmitindo-se a dita quantidade de informações por meio tanto dos sinais de transmissão principais quan to auxiliares ao nó de destino, a diversidade de rede é estabelecida. A sincronização do pelo menos um recurso de comunicação entre um nó principal e um nó auxiliar aprimora a eficiência da comunicação. Portanto, por meio da dita diversidade de rede e da sincronização, uma comunicação de longa distância confiável e eficiente é facilitada.

[0021] Além disso, devido à dita sincronização, o enlace de comu nicação terá capacidade de longo alcance, sem nenhum atraso de processamento adicional significativo, como aconteceria se, por exemplo, um código de correção de erro poderoso tivesse sido aplicado ao enlace de comunicação entre o nó principal e o nó de destino. Outro benefício da técnica acima é uma capacidade aumentada do enlace de comunicação, devido às condições de transmissão aprimoradas do enlace.

[0022] De acordo com um aspecto, o método compreende adicio nalmente a etapa de determinar uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede que compreende o nó principal, o nó de destino e o nó auxiliar na presença de pelo menos um refletor.

[0023] De acordo com um aspecto, o método também compreende a etapa de posicionar o nó auxiliar com base nas ditas geometria de rede e condições de propagação de rede determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal e o nó de destino.

[0024] De acordo com um aspecto, a etapa de determinar compreende adicionalmente construir uma previsão de condição de propagação com base nas mudanças na geometria de rede e em uma condição de propagação de rede da rede, e a etapa de posicionar também compreende otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal e o nó de destino com base na dita previsão de condição de propagação.

[0025] Uma vantagem adicional da técnica proposta é um alcance operacional estendido dos nós de rede.

[0026] Outra vantagem da técnica proposta é uma capacidade aprimorada do enlace de comunicação, assim como uma disponibilidade aprimorada de possibilidades de comunicação entre o nó principal e o nó de destino.

[0027] O objetivo declarado acima é obtido ainda por um método em um nó auxiliar para comunicação de longa distância entre um nó principal e um nó de destino. O método compreende as etapas de sincronizar o uso de pelo menos um recurso de comunicação com o nó principal. O método também compreende receber um sinal auxiliar proveniente do nó principal por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado e transmitir um sinal auxiliar encaminhado ao nó de destino por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado.

[0028] O objetivo declarado acima é também obtido por um méto do em um nó de destino para comunicação de longa distância entre um nó principal e um nó de destino. O método compreende as etapas de receber um sinal auxiliar encaminhado proveniente de um nó auxiliar por um recurso de comunicação e também receber um sinal principal proveniente de um nó principal por um recurso de comunicação. O método compreende adicionalmente a etapa de detectar uma quantidade de informações compreendida no sinal principal e no sinal auxiliar encaminhado.

[0029] Também é revelado um transceptor disposto para comunicação de longa distância em um nó principal. O transceptor compreende uma unidade de comunicador de rede conectada a uma unidade de antena, uma unidade de processador de sinal, uma unidade de sincronização e um otimizador de condição de transmissão. A unidade de sincronização é disposta para sincronizar o uso por parte do comuni- cador de rede de pelo menos um recurso de comunicação com um nó auxiliar. A unidade de processador de sinal é disposta para gerar um sinal principal e um sinal auxiliar a partir de uma quantidade de informações de entrada disposta para ser recebida em uma interface de entrada do nó principal. A unidade de comunicador de rede é disposta para receber o sinal principal e o sinal auxiliar e para transmitir os ditos sinais principal e auxiliar por meio da unidade de antena a um nó de destino e a um nó auxiliar, respectivamente.

[0030] É revelado ainda um transceptor disposto para auxiliar na comunicação de longa distância em um nó auxiliar. O transceptor compreende uma unidade de comunicador de rede conectada a uma unidade de antena, um processador de sinal, uma unidade de sincronização e um otimizador de condição de transmissão. A unidade de sincronização é disposta para sincronizar o uso, por parte do comunicador de rede, de pelo menos um recurso de comunicação com um nó principal. A unidade de processador de sinal é disposta para receber, por parte da unidade de comunicador de rede, um sinal auxiliar, e para retransmitir o dito sinal auxiliar como um sinal auxiliar encaminhado pela unidade de comunicador de rede.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] Outros objetivos, recursos e vantagens da presente revela ção aparecerão a partir da descrição detalhada a seguir, em que alguns aspectos da revelação serão descritos em mais detalhes com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0032] A Figura 1a mostra um modelo de propagação de duas tra jetórias de acordo com a técnica anterior, e

[0033] A Figura 1b mostra um diagrama da atenuação de sinal, e

[0034] A Figura 2 mostra um diagrama de blocos esquemático de uma rede de comunicação, e

[0035] As Figuras 3 a 5 mostram fluxogramas de vários métodos da revelação, e

[0036] As Figuras 6 a 7 mostram diagramas de blocos esquemáti cos de nós de rede da revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0037] Os aspectos da presente revelação serão descritos mais detalhadamente daqui em diante com referência aos desenhos anexos. Os métodos e transceptores revelados no presente documento podem, no entanto, ser realizados em muitas formas diferentes, e não devem ser interpretados como limitados aos aspectos apresentados no presente documento. Números similares nos desenhos referem-se a elementos similares por todo o documento.

[0038] A terminologia usada no presente documento tem o propó sito de descrever os aspectos particulares da revelação somente e não se destina a limitar a invenção. Conforme usado no presente documento, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" se destinam a incluir também as formas plurais, a menos que o contexto claramente indique o contrário.

[0039] A Figura 1a mostra um modelo de canal de duas trajetórias 100 de acordo com a técnica anterior. Um transmissor 110 compreendido em um nó principal transmite um sinal sem fio 111 que compreende uma quantidade de informações na direção de um receptor 120 em um nó de destino. O sinal sem fio 111 se propaga ao longo de pelo menos duas trajetórias principais até o receptor 120. Uma primeira trajetória 130 é uma trajetória direta entre o transmissor 110 e o receptor 120, enquanto uma segunda trajetória 135 é uma trajetória indireta 135 por meio de pelo menos um refletor 140. As duas trajetórias se combinam no receptor 120 para formar um sinal recebido que é usado pelo receptor 120 para a detecção da quantidade de informações compreendida no sinal recebido.

[0040] A quantidade de informações mencionada acima deve ser interpretada de modo geral como representando as informações transmitidas do nó principal ao nó de destino.

[0041] Observa-se que as mudanças na altitude podem ter um profundo efeito nas condições de propagação, visto que uma mudança na altitude frequentemente afeta distâncias relativas de trajetória de propagação significativamente. Dessa forma, de acordo com os aspectos, a altitude relativa do nó principal, se comparada ao nó de destino, tem uma influência nas distâncias de comunicação consideradas no presente documento como longas distâncias de comunicação.

[0042] Observa-se também que qualquer um dentre o nó principal e o nó de destino pode ser um nó de transmissão aérea.

[0043] Exemplos dessa quantidade de informações incluem um pacote de dados com informações codificadas binárias, um sinal de informações, tal como uma forma de onda analógica representando, por exemplo, um sinal de fala, ou uma corrente contínua de dados digitalmente codificados.

[0044] A combinação da primeira 130 e da segunda 135 trajetórias no receptor pode ser tanto construtiva, se as duas trajetórias chegarem em fase no receptor 120, quanto pode ser destrutiva, se as duas trajetórias chegarem fora de fase, ou qualquer coisa entre construtiva e destrutiva dependendo da diferença de fase relativa das trajetórias que chegam. Uma combinação construtiva de trajetórias leva a condições de transmissão aprimoradas, enquanto uma combinação destrutiva de trajetórias leva a condições de transmissão deterioradas.

[0045] Devido à natureza do modelo de canal de duas trajetórias exemplificativo mostrado na Figura 1a, a atenuação entre o transmissor e o receptor é uma função da distância relativa da primeira 130 e da segunda 135 trajetórias de propagação, isto é, uma função das posições do transmissor 110, do receptor 120 e do pelo menos um refletor 140 em três dimensões umas em relação às outras, assim como da banda de frequência ocupada do sinal sem fio transmitido e das condições gerais de propagação do cenário de comunicação, sendo que tais condições gerais de propagação compreendem, por exemplo, os efeitos da reflexão em um plano de superfície e também os efeitos dos fenômenos de difração.

[0046] Entende-se, assim, que os parâmetros mais importantes que determinam as condições de comunicação, por exemplo, força de sinal recebido, de acordo com o modelo de duas trajetórias, são as posições relativas de transceptor, que incluem longitude, latitude e altitude, e a banda de frequência de comunicação.

[0047] A comunicação que envolve um nó de transmissão aérea se atém, na maioria das vezes, ao modelo de canal de duas trajetórias, ou de propagação, 100 mostrado na Figura 1a, visto que as duas trajetórias de propagação principais estão muitas vezes presentes. Sendo que uma trajetória de propagação direta segue uma linha de visão entre o nó de transmissão aérea e um nó de destino, e uma trajetória refletida se origina de um reflexo, por exemplo, na terra.

[0048] A Figura 1b mostra um diagrama exemplificativo 150 da atenuação (eixo geométrico y), medida em dB, de um sinal sem fio em diferentes frequências portadoras: uma frequência mais baixa fl MHz, uma frequência média f2 MHz e uma frequência portadora mais alta f3 MHz, à medida que as portadoras se propagam por uma distância variante (eixo geométrico x), medida em quilômetros, em um determinado modelo de duas trajetórias, tal como o mostrado na Figura 1a.

[0049] Observa-se que as três diferentes frequências portadoras mostradas na Figura 1b são somente para serem interpretadas como exemplos, visto que a presente revelação não é limitada a qualquer banda de frequência ou conjuntos de bandas de frequência específicos.

[0050] Observa-se, na Figura 1b, que o padrão de esmaecimento se torna esparso conforme a distância de enlace aumenta, o que significa que a distância entre os mínimos de atenuação consecutivos aumenta para se tornar longa com distância de enlace crescente, de forma que os mínimos de atenuação se localizem afastados à direita no diagrama de atenuação de sinal 150. Isto é, se a distância de enlace for acima de aproximadamente 100 quilômetros na Figura 1b, a distância de enlace precisa ser mudada em aproximadamente 20 quilômetros a fim de impactar a atenuação de modo significativo, enquanto que, em distâncias de enlace menores, é observado um padrão de esmaecimento mais denso, ou seja, quando os mínimos de atenuação se localizam muito mais próximos, em que mudanças muito menores na distância de enlace têm um impacto significativo na atenuação, ou, alternativamente, mudanças menores de frequência têm um impacto significativo na atenuação.

[0051] De acordo com os aspectos, a comunicação de longa distância deve ser interpretada como comunicação a distância, medida em metros, em que o padrão de esmaecimento tenha se tornado esparso, de acordo com a discussão acima. Isso significa que não é possível usar múltiplas antenas afixadas a um único nó a fim de aprimorar as condições de comunicação.

[0052] Observa-se, assim, que o tipo de condições de propagação discutido no presente documento pode surgir também sob outras geometrias de rede e frequências de comunicação, às quais a revelação também é aplicável. Consequentemente, sempre que as condições de propagação forem tais que exibam uma região esparsa conforme indicado na Figura 1b, a presente técnica é aplicável com resultados vantajosos, se comparada aos métodos tradicionais para se obter diversidade, por exemplo, equipar um único nó com múltiplas antenas.

[0053] Na comunicação a longas distâncias, a diversidade é difícil de alcançar com o uso de um único par de nós em comunicação, visto que não seria prático equipar os ditos nós com tais antenas amplamente separadas que se estendem por vários quilômetros. Além disso, as técnicas de espectro de extensão precisariam operar com o uso de bandas bem largas que se estendessem, por exemplo, por centenas de MHz ou mais a fim de não experimentar condições de propagação insatisfatórias na banda inteira às vezes.

[0054] Adicionalmente, mesmo que os nós percorram, em alta velocidade radial, condições de esmaecimento insatisfatórias persistirão por períodos extensos devido à ordem de magnitude das distâncias envolvidas.

[0055] A Figura 2 mostra uma visão geral esquemática de uma rede de comunicação 200 que compreende três nós, um nó principal A 210, um nó de destino C 220 e um nó auxiliar B 230. A comunicação na rede de comunicação 200 acontece por meio de um recurso de comunicação 270 que, de acordo com vários aspectos, pode ser um recurso de frequência, um recurso de tempo ou um recurso de código de extensão, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0056] De acordo com vários aspectos, qualquer um dentre o nó principal A 210, o nó de destino C 220 e o nó auxiliar B 230 pode ser um nó de transmissão aérea.

[0057] O nó principal 210 se comunica com o nó de destino 220 através da transmissão de uma quantidade de informações portada por um sinal principal 240 ao nó de destino 220 com o uso do recurso de comunicação 270. Conforme discutido em conexão à Figura 1a e à Figura 1b acima, esse enlace pode experimentar condições de esma- ecimento persistentemente insatisfatórias devido, pelo menos em parte, à dita longa distância conforme previsto pelo modelo de canal de duas trajetórias.

[0058] No entanto, visto que a rede também compreende o nó au xiliar 230, o nó principal 210 também transmite um sinal auxiliar 250 que porta a dita quantidade de informações ao nó auxiliar 230, o qual, então, retransmite o sinal auxiliar 250 como um sinal auxiliar encaminhado 260 ao nó de destino, usando o mesmo recurso de comunicação 270.

[0059] A técnica mostrada na Figura 2 aprimora as condições de transmissão entre o nó principal 210 e o nó de destino 220, visto que o nó auxiliar 230 pode se localizar a uma distância significativa do nó principal 210 e, possivelmente, também em uma altitude significativamente diferente, e pode-se, portanto, esperar que o mesmo experimente diferentes condições de propagação em relação ao nó de destino 220 do que as experimentadas pelo nó principal 210. Dessa forma, a diversidade é estabelecida, e as condições de transmissão, aprimoradas.

[0060] Conforme mencionado acima, a comunicação na rede de comunicação 200 usa pelo menos um recurso de comunicação 270, mostrado na Figura 2 como um bloco pontilhado. O recurso de comunicação compreende pelo menos um dentre um cronograma de transmissão, um cronograma de alocação de frequência de transmissão e uma atribuição de código de extensão de espectro de extensão.

[0061] O nó principal 210 e o nó auxiliar 230 são adequadamente sincronizados, de forma que a interferência no sistema seja limitada. Várias formas de sincronização são preferenciais, dependendo do método de acesso de canal, por exemplo:

[0062] • Sincronização de tempo para estabelecer intervalos de tempo em que a transmissão ocorre por meio de um único transceptor a qualquer momento.

[0063] • Sincronização de frequência para estabelecer sub-bandas de frequência ou conjuntos de sub-bandas de frequência em que a transmissão ocorre por meio de um único transceptor a qualquer momento.

[0064] • Sincronização de frequência e tempo em conjunto para estabelecer conjuntos de sub-bandas de frequência e intervalos de tempo em que a transmissão ocorre por meio de um único transceptor em qualquer determinada sub-banda de frequência durante qualquer intervalo de tempo.

[0065] Devido à dita sincronização, o recurso de comunicação compartilhada 270 é utilizado de modo mais eficiente, o que é uma ca-racterística chave da presente técnica.

[0066] Além disso, os transceptores da rede 200 podem usar mé todos de diversidade tradicionais a fim de alcançar um aprimoramento adicional das condições de transmissão. Tais métodos de diversidade tradicionais incluem a diversidade de espaço de antena, isto é, explorar múltiplas antenas portadas por um único nó, e a diversidade de polarização, isto é, explorar as formas de onda de transmissão horizontal e verticalmente polarizadas.

[0067] O nó principal 210, o nó auxiliar 230, assim como o nó de destino 220, podem, de acordo com as modalidades da rede 200, ser nós baseados em terra, tais como nós baseados em solo ou em mar, ou nós de transmissão aérea.

[0068] De acordo com alguns aspectos da revelação, qualquer um dentre o nó principal 210 e o nó auxiliar 230 é um nó de transmissão aérea, enquanto o nó de destino é disposto em conexão a um navio ou outra embarcação baseada no mar, formando, assim, uma rede de comunicação ar para mar.

[0069] De acordo com alguns outros aspectos da revelação, o nó principal 210 é uma embarcação baseada no mar, e o nó auxiliar 230 é um nó de transmissão aérea, enquanto o nó de destino é disposto em conexão a um navio ou outra embarcação baseada no mar, formando, assim, uma rede de comunicação mar-ar-mar.

[0070] De acordo com aspectos adicionais da revelação, o nó principal 210 é um nó baseado em terra, enquanto o nó de destino é disposto em conexão a um navio ou outra embarcação baseada no mar, formando, assim, uma rede de comunicação terra para mar.

[0071] A Figura 3 mostra um fluxograma de um método em um nó principal 210 para comunicação de longa distância com um nó de destino 220. O método compreende a etapa de sincronizar Sll o uso de pelo menos um recurso de comunicação com um nó auxiliar 230, e também a etapa de gerar S13 um sinal principal 240 e um sinal auxiliar 250 a partir de uma quantidade de informações. O método compreende adicionalmente a etapa de transmitir S14 o sinal principal 240 ao nó de destino 220 por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado e, também, transmitir S15 o sinal auxiliar 250 ao nó auxiliar 230 por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado.

[0072] Dessa forma, sincronizando-se o pelo menos um recurso de comunicação entre um nó principal e um nó auxiliar, e transmitindose a quantidade de informações por meio tanto dos sinais de transmissão principais quanto auxiliares ao nó de destino, a diversidade de rede é estabelecida. Por meio da dita diversidade de rede e sincronização, uma comunicação de longa distância eficiente e confiável é facilitada.

[0073] Além disso, devido à dita sincronização, o enlace de comunicação terá capacidade de longo alcance, sem nenhum atraso de processamento adicional significativo, como aconteceria se, por exemplo, um código de correção de erro poderoso tivesse sido aplicado ao enlace de comunicação entre o nó principal e o nó de destino. Outro benefício da técnica acima é uma capacidade aumentada do enlace de comunicação, devido às condições de transmissão aprimoradas do enlace, em particular, em locais de condições de transmissão insatisfatórias.

[0074] Observa-se que as técnicas de retransmissão com base,por exemplo, na solicitação de repetição automática, ARQ, muito pro-vavelmente não serão eficazes no tipo de condições de esmaecimento discutido no presente documento, devido ao fato de que o esmaeci- mento é lento, conforme discutido acima. Dessa forma, as retransmissões têm uma probabilidade igualmente baixa de recepção bem- sucedida, caso uma tentativa anterior de transmissão tenha falhado.

[0075] De acordo com um aspecto, o método compreende adicio nalmente a etapa de determinar S10 uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede 200 que compreende o nó principal 210, o nó de destino 220 e o nó auxiliar 230.

[0076] De acordo com um aspecto, o método também compreende a etapa de posicionar S12 o nó auxiliar 230 com base nas ditas condições de geometria e propagação de rede determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal 210 e o nó de destino 220.

[0077] A etapa de determinar S10, juntamente com a etapa de posicionar S12, trazem um benefício adicional do método revelado: Analisando-se as condições de rede atuais, isto é, a geometria e outras condições de propagação, tais como condições climáticas, uma previsão de condição de propagação pode ser construída como uma função das posições de nó e seu movimento atual e futuro. Dessa forma, as condições de propagação podem ser aprimoradas além do aprimoramento estatístico, devido à diversidade em uma rede em que os nós têm posições aleatórias para fornecer um aprimoramento mais deter- minístico, devido à dita determinação S10 seguida do dito posicionamento S12.

[0078] De acordo com um aspecto, a previsão de condição de propagação é construída usando-se as posições atuais do nó principal, do nó auxiliar e do nó de destino umas em relação às outras e em re- lação a pelo menos um refletor no ambiente, para calcular as distâncias de trajetória de propagação de acordo com o modelo de canal de duas trajetórias ou de múltiplas trajetórias. Com base nas ditas distâncias de trajetória, isto é, com base nas distâncias de trajetória diretas e refletidas, e na frequência dos sinais transmitidos, é determinada a atenuação de propagação para as diferentes trajetórias usando-se o modelo de canal de duas trajetórias. As mudanças na atenuação de propagação para as diferentes trajetórias podem, então, ser previstas levando-se em consideração os padrões de movimento relativo dos nós. Dessa forma, extrapolando-se os padrões de movimento relativo do nó principal, do nó auxiliar e do nó de destino, pode ser construída uma previsão de propagação que mostra a atenuação atual e futura esperada nas diferentes trajetórias de propagação na rede.

[0079] De acordo com um aspecto, a determinação de uma previ são de propagação se baseia também nos padrões de movimento relativo do nó principal 210, do nó auxiliar 230 e do nó de destino 220 em relação ao ambiente, isto é, em relação a pelo menos um refletor no ambiente.

[0080] Feita tal previsão de condição de propagação, é, então,possível determinar uma posição adequada ou um tempo de acompanhamento do nó auxiliar 230 em relação ao nó principal 210 e ao nó de destino 220 para se alcançar aprimoramentos determinísticos das condições de transmissão.

[0081] De acordo com um aspecto, o método também compreende manobrar qualquer um ou uma combinação dos nós da rede para alcançar e, também, manter condições de transmissão ideais ou necessárias.

[0082] Manobrar, no presente documento, compreende navegar, isto é, determinar uma trajetória a partir do local atual do nó auxiliar até um novo local e, após, mover o nó auxiliar até o novo local.

[0083] De acordo com um aspecto, a manobra compreende ma nobrar, por meio de um sistema de pilotagem automática, os ditos nós com base na previsão de propagação de forma a alcançar e manter condições de transmissão aprimoradas.

[0084] De acordo com uma modalidade, as condições de trans missão não são completamente otimizadas, isto é, os nós são delibe- radamente não manobrados a uma posição relativa ideal. Em vez disso, as condições de transmissão são somente aprimoradas até um nível pré-determinado, no qual o nó principal 210, o nó auxiliar 230 e o nó de destino 220 são livres para manobrar à vontade. Consequentemente, desde que as condições de transmissão a partir do nó principal ao nó de destino preencham um conjunto de requisitos para, por exemplo, transmissão livre de erros em uma determinada taxa, não é necessária nenhuma manobra dos nós de rede.

[0085] De acordo com um aspecto, assim que, por exemplo, as condições de transmissão caírem abaixo de um requisito pré- determinado, a manobra dos nós de rede é solicitada ou exigida.

[0086] Deve-se observar que, embora a transmissão a partir do nó principal ao nó de destino seja discutida acima, efeitos benéficos similares serão obtidos se a direção de comunicação for revertida de forma que o nó de destino, em vez disso, transmita sinais ao nó principal por meio do nó auxiliar. Portanto, um aspecto da presente revelação compreende um método em um nó de destino 220 para comunicação de longa distância com um nó principal 210, sendo que o método compreende as etapas de: • sincronizar o uso de pelo menos um recurso de comunicação 270 com um nó auxiliar 230, • gerar um sinal principal 240 e um sinal auxiliar 250 a partir de um sinal de informações, • transmitir o sinal principal 240 ao nó principal 210 por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado 270, • transmitir o sinal auxiliar 250 ao nó auxiliar 230 por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado 270.

[0087] A Figura 4 mostra um fluxograma de um método em um nó auxiliar 230 para comunicação de longa distância entre um nó principal 210 e um nó de destino 220. Sendo que o método compreende as etapas de sincronizar S21 o uso de pelo menos um recurso de comunicação com o nó principal 210. O método também compreende receber S23 um sinal auxiliar 250 proveniente do nó principal 210, por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado, e transmitir S24 um sinal auxiliar encaminhado 260 ao nó de destino 220, por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado.

[0088] Deve-se observar que o sinal auxiliar encaminhado 260 compreende a quantidade de informações e, possivelmente, também informações redundantes usadas para, por exemplo, correção de erro.

[0089] De acordo com um aspecto, a etapa de transmitir S24 compreende adicionalmente detectar a quantidade de informações e re- modular a dita quantidade de informações para obter o sinal auxiliar encaminhado.

[0090] De acordo com um aspecto, o método compreende adicio nalmente a etapa de determinar S20 uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede 200 que compreende o nó principal 210, o nó de destino 220 e o nó auxiliar 230.

[0091] De acordo com um aspecto, o método também compreende a etapa de mudar S22 a posição do nó auxiliar 230 com base na geometria de rede determinada e na condição de propagação de rede determinada para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal 210 e o nó de destino 220.

[0092] A Figura 5 mostra um fluxograma de um método em um nó de destino 220 para comunicação de longa distância entre um nó prin cipal 210 e o nó de destino 220, sendo que o método compreende as etapas de: • receber S31 um sinal auxiliar encaminhado 260 proveniente de um nó auxiliar 230 por meio de um recurso de comunicação 270; • receber S32 um sinal principal 240 proveniente de um nó principal 210 por meio de um recurso de comunicação 270; • detectar S34 uma quantidade de informações compreendida no sinal principal 240 e no sinal auxiliar encaminhado 250.

[0093] De acordo com um aspecto, o método mostrado na Figura 5 compreende adicionalmente a etapa de receber S33 um sinal auxiliar 250 proveniente do nó principal 210 por meio do recurso de comunicação e a etapa de detectar S34 uma quantidade de informações que compreende adicionalmente detectar uma quantidade de informações compreendida no sinal auxiliar 250.

[0094] A Figura 6 mostra um diagrama de blocos esquemático de um transceptor 500 em um nó principal disposto para comunicação de longa distância. O transceptor 500 compreende uma unidade de comunicador de rede 501 conectada a uma unidade de antena 505, uma unidade de processador de sinal 502, uma unidade de sincronização 503 e um otimizador de condição de transmissão 504. A unidade de sincronização 503 é disposta para sincronizar o uso, por parte do comunicador de rede 501, de pelo menos um recurso de comunicação 270 com um nó auxiliar. A unidade de processador de sinal 502 é disposta para gerar um sinal principal e um sinal auxiliar a partir de uma quantidade de informações de entrada disposta para ser recebida em uma interface de entrada 506 do nó principal. A unidade de comunicador de rede 501 é disposta para receber o sinal principal e o sinal auxiliar e para transmitir os ditos sinais principal e auxiliar por meio da uni-dade de antena 505 a um nó de destino e a um nó auxiliar, respecti-vamente.

[0095] A unidade de comunicador de rede 501 é disposta para ex plorar o recurso de comunicação 270 usado pelo nó principal, isto é, qualquer um dentre um cronograma de transmissão, um cronograma de alocação de frequência de transmissão ou uma atribuição de código de extensão de espectro de extensão.

[0096] A Figura 7 mostra um diagrama de blocos esquemático de um transceptor 600 disposto para auxiliar na comunicação de longa distância em um nó auxiliar. O transceptor 600 compreende uma unidade de comunicador de rede 601 conectada a uma unidade de antena 605, um processador de sinal 602, uma unidade de sincronização 603 e um otimizador de condição de transmissão 604. A unidade de sincronização 603 é disposta para sincronizar o uso, por parte do comunicador de rede 601, de pelo menos um recurso de comunicação 270 com um nó principal. A unidade de processador de sinal 602 é disposta para receber, por parte da unidade de comunicador de rede 601, um sinal auxiliar e para retransmitir o dito sinal auxiliar como um sinal auxiliar encaminhado pela unidade de comunicador de rede 601.

[0097] De acordo com um aspecto, a unidade de comunicador de rede 501, 601 de qualquer um dentre os transceptores 500, 600 mencionados acima é disposta para aplicar um código de canal de correção de erro antecipada, FEC, antes de transmitir sinais por meio da unidade de antena 505.

[0098] De acordo com um aspecto, a unidade de comunicador de rede 501, 601 de qualquer um dentre os transceptores 500, 600 mencionados acima é disposta para acessar um meio de transmissão compartilhada da rede por meio de qualquer um dentre um método de acesso múltiplo por divisão de tempo, TDMA, um método de acesso múltiplo por divisão de frequência, FDMA, um método de acesso múltiplo por divisão de código, CDMA, ou um método de acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal, OFDMA.

[0099] De acordo com um aspecto, a unidade de comunicador de rede 501, 601 de qualquer um dentre os transceptores 500, 600 mencionados acima é disposta para transmitir e receber sinais simultaneamente por meio da unidade de antena 505.

[00100] Os aspectos da revelação são descritos com referência aos desenhos, por exemplo, diagramas de blocos e/ou fluxogramas. Entende-se que várias entidades nos desenhos, por exemplo, blocos dos diagramas de blocos, e também combinações de entidades nos desenhos podem ser implantadas por instruções de programa de computador, sendo que tais instruções podem ser armazenadas em uma memória legível por computador e também carregadas em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável. Essas instruções de programa de computador podem ser fornecidas a um processador de um computador de uso geral, a um computador de uso especial ou outros aparelhos de processamento de dados programáveis para produzir uma máquina, de forma que as instruções, que são executadas por meio do processador do computador e/ou outros apa-relhos de processamento de dados programáveis, criem meios para implantar as funções/ações especificadas nos diagramas de blocos e/ou bloco ou blocos de fluxograma.

[00101] Em algumas implementações e de acordo com alguns aspectos da revelação, as funções ou etapas observadas nos blocos podem ocorrer fora da ordem observada nas ilustrações operacionais. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão podem, na verdade, ser executados de modo substancialmente concomitante ou os blocos podem, algumas vezes, ser executados na ordem contrária, dependendo das funcionalidade/ações envolvidas. Além disso, as funções ou etapas observadas nos blocos podem, de acordo com alguns aspectos da revelação, ser executadas continuamente em um loop.

[00102] Nos desenhos e no relatório descritivo, foram revelados aspectos exemplificativos da revelação. No entanto, muitas variações e modificações podem ser feitas nesses aspectos sem se afastar substancialmente dos princípios da presente revelação. Dessa forma, a revelação deve ser considerada como ilustrativa, em vez de restritiva, e não como limitada aos aspectos particulares discutidos acima. Consequentemente, embora termos específicos tenham sido empregados, os mesmos são usados somente com um sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitar.

Claims (9)

1. Método em um nó principal (210) para comunicação de longa distância com um nó de destino (220), o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: sincronizar (S11) o uso de pelo menos um recurso de comunicação (270) com um nó auxiliar (230), gerar (S13) um sinal principal (240) e um sinal auxiliar (250) a partir de uma quantidade de informações, transmitir (S14) o sinal principal (240) ao nó de destino (220) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado (270), transmitir (S15) o sinal auxiliar (250) ao nó auxiliar (230) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado (270); determinar (S10) uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede (200) que compreende o nó principal (210), o nó de destino (220), e o nó auxiliar (230); e posicionar (S12) o nó auxiliar (230) com base nas ditas geometria de rede e condições de propagação de rede determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220); em que determinar (S10) uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede compreende adicionalmente construir uma previsão de condição de propagação com base nas mudanças na geometria de rede e em uma condição de propagação de rede da rede (200), e pelo fato de que a etapa de posicionar (S12) o nó auxiliar compreende otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220) com base na dita previsão de condição de propagação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um recurso de comunicação (270) compreende pelo menos um dentre um cronograma do tempo de transmissão, um cronograma de alocação de frequência de transmissão, e uma atribuição de código de extensão de espectro de extensão.

3. Método em um nó auxiliar (230) para comunicação de longa distância entre um nó principal (210) e um nó de destino (220), o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: sincronizar (S21) o uso de pelo menos um recurso de comunicação (270) com o nó principal (210), receber (S23) um sinal auxiliar (250) a partir do nó principal (210) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado (270), transmitir (S24) um sinal auxiliar encaminhado (260) ao nó de destino (220) por meio do pelo menos um recurso de comunicação sincronizado (270); determinar (S20) uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede (200) que compreende o nó principal (210), o nó de destino (220), e o nó auxiliar (230); e posicionar (S12) o nó auxiliar (230) com base nas ditas geometria de rede e condições de propagação de rede determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220); em que determinar (S10) uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede compreende adicionalmente construir uma previsão de condição de propagação com base nas mudanças na geometria de rede e em uma condição de propagação de rede da rede (200), e pelo fato de que a etapa de posicionar (S12) o nó auxiliar compreende otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220) com base na dita previsão de condição de propagação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: manobrar (S22) o nó auxiliar (230) com base na geometria de rede determinada e na condição de propagação de rede determinada para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220).

5. Transceptor (500) disposto para comunicação de longa distância em um nó principal, o transceptor (500) caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de antena (505), uma unidade de comunicador de rede (501) conectada à unidade de antena (505), uma unidade de processador de sinal (502), uma unidade de sincronização (503), e um otimizador de condição de transmissão (504), em que a unidade de sincronização (503) é disposta para sincronizar o uso por parte do comunicador de rede (501) de pelo menos um recurso de comunicação (270) com um nó auxiliar, determinando uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de um a rede que compreende o nó principal, o nó de destino, e o nó auxiliar, o nó auxiliar é posicionado com base nas ditas geometria de rede e condição de propagação determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220), em que determinar a geometria de rede e a condição de propagação de rede compreende adicionalmente construir uma previsão de condição de propagação com base nas mudanças na geometria de rede e na condição de propagação de rede da rede (200), e em que posicionar o nó auxiliar compreende otimizar as con-dições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220) com base na dita previsão de condição de propagação, em que a unidade de processador de sinal (502) sendo dis- posta para gerar um sinal principal e um sinal auxiliar a partir de uma quantidade de informações de entrada disposta para ser recebida em uma interface de entrada (506) do nó principal, em que a unidade de comunicador de rede (501) é disposta para receber o sinal principal e o sinal auxiliar e para transmitir os ditos sinais principal e auxiliar por meio da unidade de antena (505) a um nó de destino e a um nó auxiliar, respectivamente.

6. Transceptor (600) disposto para auxiliar na comunicação de longa distância em um nó auxiliar, o transceptor (600) caracterizado pelo fato de que compreende: uma unidade de antena (605), uma unidade de comunicador de rede (601) conectada a à unidade de antena (605), um processador de sinal (602), uma unidade de sincronização (603), e um otimizador de condição de transmissão (604), em que a unidade de sincronização (603) é disposta para sincronizar o uso por parte do comunicador de rede (601) de pelo menos um recurso de comunicação (270) com um nó principal, determinando uma geometria de rede e uma condição de propagação de rede de uma rede que compreende o nó principal, o nó de destino, e o nó auxiliar, o nó auxiliar é posicionado com base nas ditas geometria de rede e condição de propagação determinadas para otimizar as condições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220), em que determinar a geometria de rede e a condição de propagação de rede compreende adicionalmente construir uma previsão de condição de propagação com base nas mudanças na geometria de rede e na condição de propagação de rede da rede (200), e em que posicionar o nó auxiliar compreende otimizar as con-dições de transmissão para a comunicação entre o nó principal (210) e o nó de destino (220) com base na dita previsão de condição de propagação, em que a unidade de processador de sinal (602) sendo disposta para ser recebida, pela unidade de comunicador de rede (601), através de um sinal auxiliar e para retransmitir o dito sinal auxiliar como um sinal auxiliar encaminhado pela unidade de comunicador de rede (601).

7. Transceptor (500, 600), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de comunicador de rede (501, 601) é disposta para aplicar um código de canal de correção de erro antecipada, FEC, antes de transmitir sinais por meio da unidade de antena (505).

8. Transceptor (500, 600), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de comunicador de rede (501, 601) é disposta para acessar um meio de transmissão compartilhada por meio de qualquer um dentre um método de acesso múltiplo por divisão de tempo, TDMA, um método de acesso múltiplo por divisão de frequência, FDMA, um método de acesso múltiplo por divisão de código, CDMA, ou um método de acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal, OFDMA.

9. Transceptor (500, 600), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de comunicador de rede (501, 601) é disposta para transmitir e receber simultaneamente sinais por meio da unidade de antena (505, 605).

Images