DE69833369T2

DE69833369T2 - Verfahren zur paketvermittelten datenübertragung in einem mobilkommunikationssystem

Info

Publication number: DE69833369T2
Application number: DE69833369T
Authority: DE
Inventors: Mika Raitola; Hannu HÄKKINEN; Oscar Salonaho; J. Mikko RINNE; Kalle Ahmavaara
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: EP0988731B1; WO1998049796A2; US6289003B1; FI103541B1; FI103541B; FI971811A0; FI971811A; EP0988731A2; KR20010020371A; CN1253683A; ATE317186T1; BR9809007A; WO1998049796A3; DE69833369D1; EP1689111A1; JP2001522552A; AU7047198A

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von paketvermittelten Daten in einem Mobilkommunikationssystem zwischen einem Sender-Empfänger-Paar unter Verwendung eines ARQ-Protokolls, wobei das Mobilkommunikationssystem einen Netzteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät und eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät umfasst, und wobei das Sender-Empfänger-Paar von dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät gebildet wird, und wobei die Daten, die auf der bidirektionalen Funkverbindung übertragen werden sollen, in Übertragungseinheiten eingefügt werden.
Hintergrund der Erfindung
Leitungsvermittlung ist ein Verfahren, bei dem eine Verbindung zwischen Benutzern hergestellt wird, indem eine vorbestimmte Menge an Übertragungskapazität für die Verbindung bereitgestellt wird. Übertragungskapazität wird für die gesamte Dauer der Verbindung ausschließlich von der betreffenden Verbindung verwendet. Damit sind Mobilkommunikationssysteme nach dem Stand der Technik, wie die GSM-basierten GSM 900/DCS, 1800/PCS und 1900-Systeme und das US-Funksystem, welches die CDMA-Technologie anwendet, leitungsvermittelte Systeme. Paketvermittlung ist ein Verfahren, bei dem eine Verbindung zwischen Benutzern hergestellt wird, indem Daten in Paketen übertragen werden, die zusätzlich zu den eigentlichen Daten Adressinformationen und Steuerinformationen enthalten. Mehrere Verbindungen können die gleiche Übertragungsverbindung gleichzeitig benutzen. Eine Verwendung von paketvermittelten Funksystemen, insbesondere für Datenübertragung, wurde in den vergangenen Jahren untersucht, da das Paketvermittlungsverfahren sich gut z.B. für die Datenübertragung eignet, die für interaktive Computerprogramme benötigt wird, und in der die zu übertragenden Daten in Bursts bzw. Signalimpulsen erzeugt werden. Somit ist es nicht nötig, eine Datenübertragungsverbindung für die gesamte Dauer der Übertragung zu reservieren, sondern nur zum Übertragen von Paketen. Dies ermöglicht es, beträchtlich Kosten und Kapazität einzusparen, sowohl beim Bau als auch bei der Verwendung des Netzes.
Forschungen über die Paketfunknetze begannen 1968 an der University of Hawaii in Verbindung mit dem ALOHA-Projekt, bei dem entfernt liegende Geräte mit einem Zentralcomputer unter Verwendung einer Funkverbindung verbunden wurden. Im Laufe der weiteren Entwicklung des GSM-Systems, das als GPRS (General Packet Radio Service) bekannt ist, wurde besondere Aufmerksamkeit auf die Paketfunknetze gerichtet. Lösungen, die eine Paketübertragung ermöglichen, sind insbesondere für Mobilkommunikationssysteme der dritten Generation geplant, wie dem UMTS (Universal Mobile Telephone System). Das GPRS verwendet entweder die Grundform oder fortgeschrittenere Formen des ARQ-Protokolls, welches als nächstes beschrieben wird.
Das ARQ-Protokoll (Automatic Repeat Request) bezieht sich auf ein Verfahren bzw. einen Vorgang, bei dem eine Neuübertragung der zu übertragenden Daten gestattet, die Zuverlässigkeit der zu übertragenden Daten durch Verbessern ihrer Bit-Fehlerrate zu verbessern. Gemäß dem Protokoll sendet der Empfänger eine Anforderung für eine erneute Übertragung der übertragenen Daten an den Sender, wenn der Empfänger die empfangen Daten für unzuverlässig hält. Eine Unzuverlässigkeit von Daten kann zum Beispiel festgestellt werden, indem die Prüfsumme des empfangenen Pakets überprüft wird. Bis jetzt wurde das Protokoll hauptsächlich in Festnetzen verwendet. Ein Hauptproblem im Zusammenhang mit Funknetzen ist, dass die Kanäle, die für eine Übertragung auf Funkverbindungen verwendet werden, dazu neigen, Schwund zu zeigen. Schwund (Rayleigh-Schwund) bedeutet, dass Signalkomponenten, die sich entlang mehreren Pfaden ausgebreitet haben, in einen Empfänger mit entgegengesetzten Phasen eintreten, und dass sie sich damit teilweise gegenseitig aufheben. In diesem Fall nehmen die Stärke und die Qualität des empfangenen Signals deutlich ab. Zusätzlich zu dem normalen Hintergrundrauschen wird der Empfang durch Interferenz behindert, die an der Funkverbindung durch Funkverbindungen verursacht wird, die sich auf dem gleichen Kanal und auf den benachbarten Kanälen befinden. Der Einfluss von Interferenz und Schwund kann gelegentlich so schädlich sein, dass der Funkkanal schwindet, d.h. seine Qualität wird so schlecht, dass die auf dem Kanal übertragenen Informationen nicht erkannt werden können. Andererseits weist der gelegentlich schwindende Kanal gelegentlich auch eine sehr gute Qualität auf.
Eine fortgeschrittenere Form des ARQ-Basisprotokolls ist das Hybrid-ARQ, welches die Kombination aus dem ARQ und der FEC (Forward Error Correction, Vorwärts-Fehlerkorrektur) verwendet. FEC bedeutet, dass die zu übertragenden Informationen unter Verwendung von Fehlerkorrekturkodierung kodiert werden. Nach dem verbesserten Hybrid-ARQ-Protokoll vom Typ II, das aus dem Hybrid-ARQ entwickelt wurde, werden die zu übertragenden Daten so kodiert, dass die Daten in mehrere Datenblöcke aufgeteilt werden, und dass der zuerst zu übertragende Datenblock die zu übertragenden Daten in unkodierter oder leicht kodierter Form einschließt. Wenn der Empfänger den ersten Datenblock für fehlerhaft hält, fordert er eine Übertragung des nächsten Datenblocks an. In den darauffolgenden Datenblöcken sind die zu übertragenden Daten anders kodiert als in dem ersten Datenblock. Durch Kombinieren der Informationen der Datenblöcke kann der Empfänger die Kodierung dekodieren und die ursprünglichen Daten herausfinden. Die zu übertragenden Daten können zum Beispiel kodiert werden, indem eine ½-Faltungskodierung verwendet wird, und damit verdoppelt sich die Datenmenge.
Anwendungen, die Paketvermittlung verwenden, erfordern sehr niedrige Bitfehlerraten, zum Beispiel wird von manchen Datenübertragungsdiensten sogar eine Bitfehlerrate von 10^–9 benötigt. Beispiele solcher Anwendungen sind drahtlose Übertragung von Messdaten, die für medizinische Zwecke vorgesehen sind, und drahtlose Übertragung von Befehlen, die zum Steuern irgendeiner Vorrichtung vorgesehen sind.
Wenn Daten auf einer Funkverbindung übertragen werden, die gelegentlich Schwund zeigt, kann die Signalqualität verbessert werden, indem eine Verschränkung (Interleaving) zu der Faltungskodierung hinzugefügt wird. Verschränkung zerstreut Übertragungsfehler, und daher können sie mittels Faltungskodierung korrigiert werden. Wenn eine Neuübertragung zum Korrigieren von Fehlern verwendet wird, sollten Verschränkungsperioden kurz sein, so dass es möglich wäre, schnell auf Kanaländerungen zu reagieren und um zu verhindern, dass wegen weniger fehlerhafter Abschnitte viele Daten übertragen werden, die ohne Fehler empfangen wurden. Andererseits profitiert eine Verschränkung von den Vorteilen einer langen Verschränkung, da der Einfluss von Kanalverhältnissen herausgemittelt wird.
Es ist problematisch, Neuübertragungen und Verschränkung effektiv zu kombinieren, wenn die Dateneinheit, deren Neuübertragung angefordert wird, kürzer als die Verschränkungsperiode ist. In dem Moment, indem eine Neuübertragung angefordert werden sollte, ist es unmöglich zu wissen, ob es möglich wäre, den Fehler später mittels Entschränken (deinterleaving) und Dekodieren der Faltungskodierung zu korrigieren. Wenn Fehler in dem empfangenen Paket nach dem Entschränken und Dekodieren der Faltkodierung gefunden werden, dann müssen alle Übertragungseinheiten, die zu der Verschränkungsperiode gehören, neu übertragen werden, da nach dem Dekodieren nicht mehr bekannt ist, welche Übertragungseinheiten fehlerhaft waren.
Zum Beispiel wurde in einem Vorschlag im Zusammenhang mit dem vorstehend erwähnten GPRS eine Verschränkung über vier aufeinanderfolgende GSM-Rahmen bzw. -Datenblöcke durchgeführt, und der Rücksendungskanal für eine Rückübertragungsanforderung befand sich in jedem fünften GSM-Datenblock. Aufgrund des in dem vorstehenden Absatz beschriebenen Problems wurde die Dauer der Verschränkung in dem GPRS des GSM von 19 Übertragungseinheiten, die bei leitungsvermittelter Datenübertragung im GSM verwendet werden, auf 4 Übertragungseinheiten verringert, was den fehlermittelnden Einfluss einer Verschränkung abschwächt. Selbst in diesem Fall müssen alle vier Übertragungseinheiten auch erneut übertragen werden, auch wenn nur eine Übertragungseinheit Fehler enthalten würde.
Ein großes Problem in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen ARQ-Protokollen ist, dass die dabei verwendete Signalisierung uneffektiv ist. In bekannten Signalisierungen werden ganze Pakete angegeben. Eine solche Lösung verwendet Funkressourcen nicht effektiv, da die ohne Fehler übertragenen Daten ebenfalls erneut übertragen werden müssen.
US 5168502 offenbart ein Verfahren zur Informationsübertragung, bei dem Informationen, die von Mobilstationen gesendet werden, in Fragmente aufgeteilt werden. Die Fragmente werden von festen Empfangsstationen empfangen und dann an eine Zentralstation weitergeleitet, welche die Informationssignale wiederherstellt, indem eine logische Addition der Fragmente durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Übertragen von paketvermittelten Daten bereitzustellen, welches es gestattet, die vorstehend beschriebenen Probleme zu beseitigen.
Dies wird mit dem Verfahren zum Übertragen von paketvermittelten Daten in einem Kommunikationssystem zwischen einem Sender-Empfänger-Paar unter Verwendung eines ARQ-Protokolls erreicht, wobei das Mobilkommunikationssystem einen Netzteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät und eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät umfasst, und wobei das Sender-Empfänger-Paar von dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät gebildet wird, und wobei die Daten, die auf der bidirektionalen Funkverbindung übertragen werden sollen, in Übertragungseinheiten eingefügt werden. Gemäß der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger die Übertragung der paketvermittelten Daten einleitet, indem er die gewünschten Übertragungseinheiten anfordert, und der Sender sendet Übertragungseinheiten gemäß der Anforderung, und Neuübertragungs-Anforderung und Neuübertragung werden wiederholt, bis die Qualität, die von dem Empfänger von jedem Paket gemessen wird, ein vorbestimmtes Qualitätsniveau überschreitet und die Daten, die übertragen werden sollen und aus Paketen bestehen, von dem Sender an den Empfänger übertragen wurden.
Die Erfindung betrifft auch ein Mobilkommunikationssystem zum Übertragen von paketvermittelten Daten zwischen einem Sender-Empfänger-Paar, welches ein ARQ-Protokoll verwendet, wobei das Mobilkommunikationssystem einen Netzteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät und eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät umfasst, und wobei das Sender-Empfänger-Paar von dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät gebildet wird, und wobei die Daten, die auf der bidirektionalen Funkverbindung übertragen werden sollen, in Übertragungseinheiten eingefügt werden. Gemäß der Erfindung ist das Mobilkommunikationssystem dadurch gekennzeichnet, dass der Netzteil und/oder das Teilnehmerendgerät einen Steuerteil umfassen, der eingerichtet ist, die Paketübertragung so zu steuern, dass der Empfänger die Übertragung der paketvermittelten Daten einleitet, indem er die gewünschten Übertragungseinheiten anfordert, und der Sender Übertragungseinheiten entsprechend der Anforderung sendet, und Anforderung und Neuübertragung werden wiederholt, bis die Qualität, die von dem Empfänger von jedem Paket gemessen wird, das vorbestimmte Qualitätsniveau überschreitet und die Daten, die übertragen werden sollen und aus Paketen bestehen, von dem Sender an den Empfänger übertragen werden.
Das Verfahren der Erfindung hat mehrere große Vorteile. Die Verwendung der Funkressourcen wird deutlich effektiver.
Die Erfindung gestattet es, verschiedene Verfahren zu verwenden, um eine Übertragung effektiver zu machen. Es ist zum Beispiel möglich, Übertragungseinheiten schlechter Qualität vor der Erfassung erneut zu übertragen und zu kombinieren. Dies gestattet es, schädlichen Schwund fast vollständig zu beseitigen, sogar so gut, dass die Kapazität des Übertragungskanals nahe an der des theoretischen Kanals vom Typ des AWGN (Average White Gaussian Noise, durchschnittliches weißes Gaußsches Rauschen) liegt.
Das Verfahren kann auch in Systemen verwendet werden, in denen das Wiederverwendungsmuster eins ist, d.h. in dem die selben Trägerfrequenzen und Zeitschlitze in benachbarten Zellen verwendet werden.
Die Anordnung der Erfindung hat dieselben Vorteile wie das Verfahren der Erfindung. Es ist klar, dass bevorzugte Ausführungsformen und ausführlich beschriebene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, um den gewünschten technischen Effekt zu erreichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Beispiele ausführlicher beschrieben, wobei
1A und 1B Blockdiagramme sind, die ein Beispiel von Empfängern der Erfindung veranschaulichen,
2 ein Flussdiagram ist, welches ein Beispiel für die Ausführung des Verfahrens der Erfindung veranschaulicht,
3 ein Beispiel einer Datenübertragung veranschaulicht, welches das Verfahren der Erfindung anwendet, 3A die Datenverarbeitung während der Übertragung veranschaulicht, 3B die Datenverarbeitung auf der Empfangsseite veranschaulicht und 3C die Signalisierung in Bezug auf die Übertragung veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann in allen Mobilkommunikationssystemen verwendet werden, in denen Daten unter Verwendung von Paketvermittlung übertragen werden. Der Begriff „Übertragungseinheit" bezieht sich auf eine Übertragungseinheit, die auf einer bidirektionalen Funkverbindung verwendet wird und ist die Protokolldateneinheit der ersten Schicht (d.h. der Bitübertragungsschicht) des Sieben-Schichten-OSI-Modells der ISO (Schicht 1 Protokolldateneinheit). Im TDMA-System zum Beispiel kann die Übertragungseinheit aus einem oder mehreren TDMA-Zeitschlitzen bestehen. Im CDMA-System kann die Übertragungseinheit ein begrenzter Zeitraum mit einem oder mehreren Spreizcodes sein. Im FDMA-System kann die Übertragungseinheit ein begrenzter Zeitraum mit einer oder mehreren Frequenzen sein. In Hybridsystemen, die mehrere Multiplex-Verfahren verwenden, kann die Übertragungseinheit irgendeine Kombination der obigen Beispiele sein. Allgemein gesagt ist die Übertragungseinheit irgendeine Ressource, die auf dem Übertragungspfad, d.h. der Funkverbindung angegeben werden kann.
Das Verfahren der Erfindung wird verwendet, um paketvermittelte Daten in einem Mobilkommunikationssystem zwischen einem Sender-Empfänger-Paar zu übertragen, unter Verwendung eines ARQ-Protokolls. Das Mobilkommunikationssystem umfasst einen Netzteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Netzteil auf ein festes Element des Netzes, z.B. eine Basisstation, Basisstationcontroller, Mobildienstvermittlungsstelle oder verschiedene Kombinationen dieser Elemente. Ein Teilnehmerendgerät kann zum Beispiel eine Mobilstation, ein Autotelefon oder ein Telefon sein, das WLL (Wireless Local Loop) verwendet. Das Sender-Empfänger-Paar wird von dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät gebildet. Der Netzteil kann sowohl als der Sender als auch als der Empfänger fungieren, und das Teilnehmerendgerät kann ebenso auf die eine oder andere Art fungieren. Es gibt eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzteil und dem Teilnehmerendgerät. Übertragungseinheiten werden für Datenübertragung auf der bidirektionalen Funkverbindung verwendet.
1A und 1B sind vereinfachte Blockdiagramme, die Empfänger der Erfindung veranschaulichen. Die Figuren veranschaulichen nur die Blöcke, die für eine Beschreibung der Erfindung relevant sind, doch es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass ein gewöhnlicher Empfänger auch verschiedene andere Funktionen und Strukturen aufweist, die in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben werden müssen. In der Praxis kann der Empfänger z.B. ein Standardempfänger des GSM-Systems sein, der entsprechend der Erfindung modifiziert wurde.
Ein von einer Antenne 100 empfangenes Signal wird einem kanalangepassten Filter 106 und einem Kanalabschätzer 108 über Funkfrequenz- bzw. Hochfrequenzteile 102 und A/D-Umwandlung 104 zugeführt. Die von dem Kanalabschätzer 108 bereitgestellten Ergebnisse werden dem kanalangepassten Filter 106 und einer Autokorrelationsberechnung 112 zugeführt. Die Ergebnisse werden auch einem Qualitätsteil 110 zugeführt, in dem die Qualität von empfangenen Übertragungseinheiten bewertet wird. Unter Verwendung von Gewichtungsmitteln 118, 120 in Kombination kann eine Übertragungseinheit auf der Grundlage ihres Qualitätswerts gewichtet werden. Kombinationsmittel 122 werden verwendet, um eine kombinierte Übertragungseinheit zu bilden, und Kombinationsmittel 124 zum Bereitstellen von Autokorrelationswerten für die kombinierte Übertragungseinheit. Ein Signal wird in einem Signalerfassungsteil 126 erfasst, von dem die erfassten und empfangenen Symbole einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden, z.B. wenn Kodierung und Verschränkung verwendet werden, werden die Symbole Mitteln 128 zugeführt, in denen ein Paket dekodiert und entschränkt wird, und das Ergebnis davon sind die ursprünglich übertragenen Daten 130. Der Empfänger umfasst auch einen Steuerteil 114, der den Betrieb verschiedener Mittel steuert. Der Steuerteil 114 umfasst weiter einen Speicher 116, in dem Informationen während der Verarbeitung gespeichert werden können. Die Gewichtungsmittel 118, 120 und die Kombinationsmittel 122, 124 sind optional, da eine Kombination von Übertragungseinheiten eine optionale Funktion ist, welche die Leistungsfähigkeit des Verfahrens steigert.
Die ursprünglich übertragene Übertragungseinheit und die neuübertragenen Übertragungseinheiten sowie ihre Autokorrelationswerte werden in dem Speicher 116 des Steuerteils 114 gespeichert. Wenn die Übertragungseinheit das erforderliche Qualitätsniveau erreicht, werden die Übertragungseinheiten und die entsprechenden Autokorrelationen in den Kombinationsmitteln 122, 124 kombiniert und dem Erfassungsteil 126 zugeführt, wo die empfangenen Symbole erfasst werden. Das erforderliche Qualitätsniveau bedeutet Qualität, die hoch genug ist, um einen gelegentlichen Schwund eines Kanals zu beseitigen. Eine Übertragung kann für manche Übertragungseinheiten ausreichen, doch andererseits ist es möglich, dass Neuübertragungen dutzende Male wiederholt werden müssen, wenn sich die Verhältnisse bzw. Bedingungen verschlechtern.
1A veranschaulicht den vorstehend beschriebenen Empfänger, in dem die Qualität von Übertragungseinheiten vor einer Erfassung gemessen wird. 1B veranschaulicht entsprechend einen Empfänger, in dem die Qualität von Übertragungseinheiten gemessen wird, nachdem das Signal erfasst wurde. Es ist nicht nötig, 1B in diesem Zusammenhang näher zu erklären, da die Funktionsweise des Empfängers aus 1B einem Fachmann auf der Grundlage der Erklärung von 1A offensichtlich sein wird.
Die von der Erfindung benötigten Veränderungen sind auf den Steuerteil 114 gerichtet. Obwohl 1A und 1B dies nicht darstellen, gibt es eine Verbindung von dem Steuerteil 114 zu dem Sender, d.h. der Steuerteil 114 fordert die gewünschten Übertragungseinheiten durch den Sender an. Damit sendet der Sender Übertragungseinheiten entsprechend der Anforderung. Anforderung und Übertragung werden überholt, bis die Qualität, die von dem Empfänger von jedem Paket gemessen wird, das vorbestimmte Qualitätsniveau überschreitet und die Daten, die übertragen werden sollen und aus Paketen bestehen, von dem Sender zu dem Empfänger übertragen werden. Qualität kann entweder vor oder nach der Erfassung des Signals gemessen werden, wie es in 1A und 1B veranschaulicht ist. In den folgenden Beispielen, welche die Erfindung veranschaulichen, wird die Qualität gemessen, bevor das Signal erfasst wird.
In ihrer einfachsten Form wird die Erfindung mit einer Software implementiert, wobei dann der Steuerteil 114 ein digitaler Signalverarbeitungs-Prozessor oder ein allgemeiner Prozessor ist, und die Schritte des Verfahrens sind Maßnahmen, die von der Software ausgeführt werden. Die Erfindung kann auch z.B. mit diskreter Logik implementiert werden, die aus HW-Teilen zusammengesetzt ist oder mit der ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung).
2 ist ein Flussdiagram, welches die Schritte der Erfindung näher veranschaulicht.
Schritt 200: Der Empfänger fordert die gewünschten Übertragungseinheiten an. Damit weiß der Empfänger, wie die Daten organisiert sind, wie später beschrieben wird.
Schritt 202: Überprüfe die Qualität jeder empfangenen Übertragungseinheit einzeln. Der Empfänger hat demnach schon mindestens eine Übertragungseinheit empfangen. Wenn die Qualität der Übertragungseinheit dem vorbestimmten Qualitätsniveau entspricht, geht der Vorgang weiter zu Schritt 214, in welchem das Signal erfasst wird.
Schritt 204: Speichere die empfangene Übertragungseinheit. Die empfangene Übertragungseinheit hatte keine ausreichend gute Qualität und wird daher für weitere Verarbeitung gespeichert.
Schritt 206: Sende eine Neuübertragungsanforderung, die auf der Grundlage der Qualität der Übertragungseinheiten gebildet wird. Nun wird der Sender dazu aufgefordert, die gleiche Übertragungseinheit erneut zu übertragen, deren Qualität nicht das erforderliche Qualitätsniveau erfüllt hat. Empfange die neuübertragene Übertragungseinheit. Dies kann sofort nach der Anforderung oder später ausgeführt werden.
Schritt 208: Bilde eine kombinierte Übertragungseinheit. Eine kombinierte Übertragungseinheit wird gebildet, indem später empfangene Übertragungseinheiten mit der ursprünglich empfangenen Übertragungseinheit kombiniert werden.
Schritt 210: Überprüfe die Qualität der kombinierten Übertragungseinheit. Im Prinzip ist dies dieselbe Überprüfung wie in Schritt 202. Der Unterschied zwischen ihnen ist, dass in Schritt 202 die Qualität der ursprünglich empfangenen Übertragungseinheit überprüft wurde, während in diesem Schritt die Qualität der kombinierten Übertragungseinheit überprüft wird. Diese Einheit enthält sowohl die ursprünglich empfangene Übertragungseinheit als auch alle Neuübertragungen der ursprünglich empfangenen Übertragungseinheiten, die danach empfangen wurden. Wenn die Qualität der kombinierten Übertragungseinheit dem vorbestimmten Qualitätsniveau entspricht, dann kann das Signal erfasst werden. Wenn die Qualität der kombinierten Übertragungseinheit dem vorbestimmten Qualitätsniveau nicht entspricht, kehrt 212 der Vorgang zu Schritt 204 zurück, in welchem die zuletzt empfangene Übertragungseinheit gespeichert wird, wonach die Neuübertragung wiederholt wird.
Schritt 214: Erfasse das Signal, d.h. verarbeite die Übertragungseinheit, die entweder die ursprünglich gesendete Übertragungseinheit oder eine kombinierte Übertragungseinheit ist. Nachdem dieser Schritt durchgeführt wurde, kann die Verarbeitung der betreffenden Übertragungseinheit beendet werden. Dann kann zum Beispiel die folgende Übertragungseinheit empfangen werden, und ihre Verarbeitung von Schritt 202 an begonnen werden.
Die in Schritt 200 erwähnte Anforderung und die in Schritt 206 erwähnte Neuübertragungsanforderung sind beide Anforderungen der Erfindung, und ihr Aufbau ist vorzugsweise gleich.
Das Speichern der Übertragungseinheiten mit schlechter Qualität, die Kombination von Übertragungseinheiten und die Qualitätsmessung, auf die in den Schritten 204, 208 und 210 verwiesen wurde, sind keine notwendigen Funktionen. In der einfachsten Ausführungsform kann eine empfangene Übertragungseinheit mit schlechter Qualität gelöscht werden, oder eine Neuübertragung kann so oft angefordert werden, dass die empfangene Übertragungseinheit sofort eine ausreichende Qualität aufweist. Die beschriebene Kombination ist jedoch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und verbessert die Leistungsfähigkeit des Verfahrens.
In dem Verfahren ist die Ausführungsreihenfolge der Schritte nicht relevant, sondern die Reihenfolge der Schritte kann geändert werden und neue Schritte können hinzugefügt werden. Das einzig relevante ist, dass in einer Anforderungsnachricht der Empfänger möglicherweise mehrere Übertragungseinheiten anfordert, die auf die gewünschte Weise ausgesucht wurden, auch aus verschiedenen Paketen.
Die Erfindung eignet sich besonders gut für eine Datenübertragung, bei der die zu übertragenden Pakete verschränkt und kodiert sind. Der Klarheit halber wird im nächsten Beispiel angenommen, dass ein Paket eine Verschränkungsperiode bildet. In der Praxis kann ein Paket aus mehreren Verschränkungsperioden bestehen. Zuerst werden die zu übertragenden Daten in Abschnitte eingeteilt, die die Größe eines vorbestimmten Pakets haben. Die Daten jedes Pakets werden verschränkt und codiert, z.B. mittels Faltungskodierung. Eine CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check) kann ebenfalls gebildet werden. Jedes Paket wird dann einzeln in Übertragungseinheiten aufgeteilt. Ein Paket ist in mindestens einer Übertragungseinheit eingeschlossen. Der Sender benachrichtigt den Empfänger über die Gliederung der zu sendenden Daten auf eine im Voraus vereinbarte Weise. Die Informationen umfassen z.B. die Anzahl der Pakete, die Anzahl der Übertragungseinheiten, die Nummerierung der Pakete, die Nummerierung der Übertragungseinheiten und möglicherweise andere Informationen. Der Sender empfängt Informationen von dem Empfänger über die Reihenfolge, in der die Übertragungseinheiten übertragen werden sollen. Der Empfänger kann jederzeit eine Neuübertragung eines Pakets oder einer Übertragungseinheit anfordern. Die Funktionen des Senders werden damit hauptsächlich von dem Empfänger gesteuert.
Auf der Empfangsseite ist der Vorgang der gleiche wie vorstehend beschrieben, außer dass, wenn das Signal erfasst wurde, das Paket entschränkt und dekodiert wird. Auf der Grundlage der Qualität des Pakets ist es dann möglich, zu entscheiden, ob eine Neuübertragung der Übertragungseinheiten des Pakets angefordert werden soll. 2 veranschaulicht ebenfalls diese Ausführungsform:
Schritt 200: Zuerst empfängt der Empfänger die Organisation bzw. Gliederung der Daten. Auf der Grundlage dessen weiß der Empfänger, wie der Sender die Daten in Pakete und Übertragungseinheiten organisiert hat und welche Art von Identifikationsdaten verwendet werden. Manche der Daten können vorgeordnet werden, z.B. in den Steuerdaten des Systems, die sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt sind. Dann fordert der Empfänger Übertragungseinheiten in der gewünschten Reihenfolge an. Die Anforderung wird unter Verwendung eines vorbestimmten Anforderungs (bzw. Reihenfolgen)-Algorithmus gebildet. Der Aufbau des Anforderungs-Algorithmus kann variieren. Dem einfachsten Algorithmus nach werden die Übertragungseinheiten der Reihe nach angefordert. Einer anderen Art von Algorithmus nach werden zuerst die ersten Übertragungseinheiten aus jedem Paket angefordert, dann die zweiten, usw. Dies hat den Vorteil, dass ein gelegentlicher Schwund auf dem Kanal nicht alle Übertragungseinheiten desselben Pakets beeinflusst, sondern Übertragungseinheiten aus verschiedenen Paketen. Dies ist tatsächlich eine Art von Verschränkung, die zwischen den Übertragungseinheiten stattfindet. Die Verschränkung zerstreut Fehler über einen längeren Zeitraum, was die Kapazität des Empfängers verbessert. Der Anforderungs-Algorithmus legt auch die Anforderungsstrategie fest, d.h. ob alle Übertragungseinheiten auf einmal angefordert werden sollen, oder ob nur eine bestimmte Anzahl von Übertragungseinheiten angefordert werden soll, nach deren Empfang entschieden wird, ob neue Übertragungseinheiten oder erneute Übertragungen der schon empfangenen Übertragungseinheiten angefordert werden sollen.
Schritte 202, 204, 206, 208 und 210 werden so ausgeführt, wie es vorstehend beschrieben wurde.
Bevor es möglich ist, zur Erfassung 214 weiterzugehen, sollten Übertragungseinheiten von mindestens einem Paket schon empfangen worden sein, so dass das Paket dekodiert werden könnte. Wenn Faltungskodierung entsprechend dem Hybrid-ARQ-Protokoll Typ II verwendet wird, können selbst Teile der Übertragungseinheiten ausreichend sein, um das Paket zu dekodieren.
Schritt 216: Entschränke und dekodiere das Paket. Die Qualität der Übertragungseinheiten des Pakets war so gut, dass es lohnend ist, das Paket zu entschränken und zu dekodieren.
Schritt 218: Überprüfe, ob das Paket fehlerhaft ist. Jetzt wird überprüft, ob in dem Paket Fehler vorlagen, z.B. durch Überprüfen der CRC-Prüfsumme. Wenn Fehler in dem Paket vorlagen, kehre 220 zu Schritt 200 zurück, in dem eine Neuübertragung zum Beispiel der Übertragungseinheiten mit der schlechtesten Qualität entsprechend dem Anforderungs-Algorithmus angefordert wird. Wenn keine Fehler in dem Paket vorlagen, können die ursprünglich übertragenen Daten verarbeitet werden, d.h. sie können an die Anwendung geliefert werden, die das Paket angefordert hat. Dann ist es möglich, zu überprüfen, ob alle Daten verarbeitet wurden. Der Teilnehmer weiß, wie viele Pakete oder Übertragungseinheiten der Sender übertragen sollte. Wenn alle Daten verarbeitet wurden, kann die Funktion eingestellt werden. Wenn dies nicht der Fall ist, kehre zurück zu Schritt 200, in welchem entsprechend dem Anforderungs-Algorithmus zum Beispiel mehr Pakete oder die fehlenden Pakete angefordert werden.
3 veranschaulicht ein Beispiel davon, wie Pakete gemäß dem Verfahren übertragen werden. In 3A teilt der Sender die zu übertragenden Daten 300 in Pakete auf. Das erste Paket 302 enthält Daten 1 2 und das zweite Paket 304 enthält Daten 3 4. Beide Pakete werden weiter in Übertragungseinheit aufgeteilt. Das erste Paket 302 wird in zwei Übertragungseinheiten aufgeteilt. Die erste Übertragungseinheit 310 enthält Daten 1 und die zweite Übertragungseinheit 312 enthält Daten 2. Das zweite Paket 304 wird ebenso in zwei Übertragungseinheiten aufgeteilt. Die erste Übertragungseinheit 314 enthält Daten 3 und die zweite Übertragungseinheit 316 enthält Daten 4. Der Einfachheit halber sind in diesem Beispiel die Daten, welche die zu übertragenden Daten beschreiben, so einfach wie möglich, aber in der Realität sind die Daten natürlich viel komplexer. Der Einfachheit halber wurden weder die Informationsstrukturen, die von den Paketen und Übertragungseinheiten gefordert sind, noch die mögliche Verwendung von Verschränkung und Codierung beschrieben.
In 3B gibt die X-Achse die Zeit an und die Y-Achse die Qualität. Qualität bezieht sich auf die gemessene Qualität einer Übertragungseinheit und die gemessene Qualität eines Pakets. Die Qualität einer Übertragungseinheit und die Qualität eines Pakets sind nicht proportional zueinander; sie wurden nur auf dieselbe Y-Achse gelegt, um die Darstellung zu vereinfachen. Die Qualität einer Übertragungseinheit wird typischerweise bestimmt, indem das Signal-Rausch-Verhältnis der Übertragungseinheit gemessen wird, und die Qualität eines Pakets wird bestimmt, indem die CRC des Pakets überprüft wird.
Zuerst fordert und empfängt der Empfänger alle Übertragungseinheiten 310, 312A, 314A, 316 einmal. Zwei Übertragungseinheiten 310, 316 erfüllen das Qualitätsniveau, das von einer Übertragungseinheit gefordert wird. Zwei Übertragungseinheiten 312A, 314A erfüllen das erforderliche Qualitätsniveau 320 aufgrund eines plötzlichen Schwunds auf dem Funkweg nicht, und daher wird eine Neuübertragung 312B, 314B ausgeführt. Nun überschreitet die Qualität der Übertragungseinheiten 312B und 312A, 314B und 314A, die gemäß der Erfindung kombiniert wurden, das geforderte Qualitätsniveau 320. Damit können die Pakete entschränkt und dekodiert werden. Die Qualität des Pakets 304, welches aus den Übertragungseinheiten 314B, 314A und 316 gebildet wird, überschreitet das Qualitätsniveau 322, das von einem Paket gefordert wird, und ist daher bereit zur Verarbeitung. Die Qualität des Pakets 302, welches aus den Übertragungseinheiten 310, 312B und 312A gebildet wird, ist niedriger als das Qualitätsniveau 322, das von einem Paket gefordert wird, und daher wird schlechtere Übertragungseinheit 312 des Pakets neuübertragen, 312C. Nun überschreitet die Qualität der kombinierten Übertragungseinheit 312C, 312B, 312A eindeutig das Qualitätsniveau 320, das von einer Übertragungseinheit gefordert wird, und damit wird festgestellt, wenn das Paket 302 der Übertragungseinheiten 310, 312C, 312B und 312A entschränkt und dekodiert wird, dass seine Qualität das Qualitätsniveau 322 überschreitet, das von einem Paket gefordert wird. Damit können die Daten 300, die ursprünglich von dem Sender übertragen wurden, nun auf der Empfangsseite dekodiert werden.
Es gibt verschiedene Verfahren zum Überprüfen der Qualität der Übertragungseinheit und des Pakets. Es ist möglich, eine CRC-Fehler-Prüfsumme zu bilden, gesondert sowohl für die Übertragungseinheit als auch das Paket in der Übertragung. Diese Summe wird verwendet, um auf der Empfangsseite zu überprüfen, ob die Übertragungseinheit und/oder das Paket Fehler enthält. Es ist auch möglich, andere Wege zu verwenden, eine Prüfsumme zu bilden. Qualität kann auch bestimmt werden, indem eine Bitfehlerrate der Übertragungseinheit gebildet wird. Die Qualität einer empfangenen Übertragungseinheit kann auch bestimmt werden, indem das C/I-Verhältnis (Carrier/Interference, Träger/Interferenz) der Übertragungseinheit mittels der Trainingssequenz gebildet wird. Dies wird z.B. ausgeführt, indem eine bekannte Trainingssequenz auf der Grundlage der Impulsantwort des Kanals korreliert wird, die in dem Kanalabschätzer 108 abgeschätzt wurde. Der Unterschied zwischen dieser Korrelation und der Trainingssequenz, eingeschlossen in der eigentlichen empfangenen Übertragungseinheit, bestimmt das Rauschen und die Interferenz des empfangenen Signals. Dies kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: y = x·h + I + N,wobei · einen mathematischen Faltungsoperator darstellt, y das empfangene Signal ist, x das übertragene Signal ist, h ist die Kanal-Impulsantwort, I ist Interferenz und N ist Rauschen (noise). Dies gestattet eine Berechnung des Signal-Rausch-Verhältnisses, d.h. des C/I-Verhältnisses; C ist die Energie der empfangenen Trainingssequenz. Vorstehend haben wir einige Beispiele dafür angegeben, wie die Qualität einer Übertragungseinheit oder eines Pakets bestimmt werden können. Es ist jedoch möglich, jedes andere Verfahren nach dem Stand der Technik zu verwenden, um die Qualität zu messen. Die Qualität kann auch nach der Erfassung bestimmt werden, z.B. durch Vergleichen einer empfangenen Trainingssequenz mit einer erfassten Trainingssequenz.
Das Verfahren der Erfindung erfordert einen bidirektionalen Übertragungsweg, da Daten in eine Richtung übertragen werden und Steuerinformationen, z.B. Neuübertragungs-Anforderungen, in die andere. Die grundlegende Bedingung ist, dass der Sender und der Empfänger in der Lage sind, jede Übertragungseinheit eindeutig mittels einer Kennung auf ihrer eigenen Seite anzugeben (L1-PDU-ID = Layer 1 Protocol Data Unit Identification, Schicht 1-Protokoll-Dateneinheits-Kennung). Der Sender sollte in der Lage sein, die Identifizierungsdaten, die von dem Empfänger für die Übertragungseinheit verwendet wurden, zu dekodieren, so dass wenn der Empfänger irgendwelche Identifizierungsdaten angibt, der Sender weiß, welchen Identifizierungsdaten der Übertragungseinheit sie entsprechen.
Im Folgenden geben wir ein Beispiel dafür an, wie ein Protokoll verarbeitet wird, wenn Informationen unter Verwendung des Uplink-Übertragungswegs übertragen werden, d.h. von dem Teilnehmerendgerät zu dem Netzteil. Der Sender, d.h. das Teilnehmerendgerät, fordert Kapazität an, um eine bestimmte Menge an Daten zu übertragen. Die Menge wird durch eine Zahl ausgedrückt, die direkt als die Anzahl von benötigten Übertragungseinheiten interpretiert werden kann. Nach dem Empfang der Anforderung weist der Netzteil dem Teilnehmerendgerät eine Kennung (RID = Reservation Identification) für die Übertragung der Daten zu.
Das Teilnehmerendgerät hört gleichzeitig auf dem Kanal (CCH = Control Channel, Steuerkanal), auf dem die Zuweisungen von Ressourcen bekannt gegeben werden. Auf dem CCH gibt der Netzteil bekannt, welche RID auf welchem Verkehrskanal (TCH, traffic channel) senden darf. Das Teilnehmerendgerät hört auch auf einen Anforderungskanal (FO = forward order), auf dem der Netzteil bekannt gibt, welche Übertragungseinheiten und auf welchem TCH ein Teilnehmerendgerät mit einer bestimmten RID übertragen soll. Mit anderen Worten, das Teilnehmerendgerät überwacht das Auftreten seiner eigenen RID auf dem CCH, und wenn es seine eigene RID bemerkt hat, findet es aus dem FO heraus, welche Übertragungseinheiten es auf dem TCH übertragen soll. Es ist natürlich möglich, mehrere TCHs zuzuweisen, wobei dann das Teilnehmerendgerät seine Übertragungseinheiten an den Netzteil auf allen davon sendet.
Das Teilnehmerendgerät schließt aus den auf dem FO angeforderten L1-PDU-IDs, welche Übertragungseinheiten nicht mehr zur Neuübertragung angefordert werden, d.h. ihre Qualität war gut genug, als der Netzteil sie empfangen hat oder es wurde eine ausreichend gute Qualität durch Kombinieren von Übertragungseinheiten erreicht. Damit kann das Teilnehmerendgerät seinen Empfangspuffer steuern, d.h. unnötige Übertragungseinheiten aus seinem Puffer bzw. Zwischenspeicher zu löschen. Der Netzteil weiß entsprechend, welche Übertragungseinheiten er nicht mehr benötigt, und kann damit seinen eigenen Übertragungspuffer steuern. Die Übertragung wird wie oben beschrieben fortgesetzt, bis die gesamte Menge an Daten übertragen wurde.
Das folgende Beispiel beschreibt entsprechend, wie ein Protokoll verarbeitet wird, wenn Daten in der Downlink-Richtung übertragen werden, d.h. von dem Netzteil an das Teilnehmerendgerät. Der Sender, d.h. der Netzteil, benachrichtigt den Empfänger über die Kennung (RID), die er verwenden wird, um eine bestimmte Menge an Daten zu übertragen. Die Menge an Daten kann ebenfalls übermittelt werden.
Das Teilnehmerendgerät beginnt damit, den CCH abzuhören, auf dem der Netzteil bekannt gibt, an welche RID Übertragungseinheiten auf jedem TCH übertragen werden. Der Netzteil kann auch auf dem FO übertragen, auf dem er bekannt gibt, welche Übertragungseinheiten auf welchem TCH übertragen werden. Das Teilnehmerendgerät hört auch den Anforderungs-Zuweisungs-Kanal (FOS = Forward Order Scheduler) ab, auf dem der Netzteil bekannt gibt, auf welchem FO ein Teilnehmerendgerät, das im Zusammenhang mit einer bestimmten RID steht, eine Anforderung übertragen darf. Es ist nicht zwingend, den FOS zu verwenden, wobei dann das Teilnehmerendgerät weiß, auf welchem FO und wann es eine Anforderung übertragen soll.
Auf dem FO übermittelt das Teilnehmerendgerät die L1-PDU-IDs, die der Netzteil auf den TCHs übertragen soll, die er zugewiesen hat. Der Netzteil schließt auch aus den Informationen, die auf dem FO oder einem anderen Kanal angegeben sind, welche Übertragungseinheiten nicht mehr angefordert werden, und kann daher diese Einheiten aus seinem Übertragungspuffer entfernen. Das Teilnehmerendgerät weiß, welche Übertragungseinheiten es nicht mehr anfordert, und kann damit seinen Empfangspuffer steuern.
In Bezug auf Protokoll-Verarbeitung wird die Datenübertragung, die in 3B beschrieben ist, z.B. auf die in 3C beschriebene Weise ausgeführt. Es wird angenommen, dass der Sender das Teilnehmerendgerät ist und der Empfänger der Netzteil ist. Damit gilt der Fall des Uplink-Übertragungswegs auch für diesen Fall. Das Teilnehmerendgerät 350 fordert Kapazität an, um die Übertragungseinheiten 310, 312, 314, 316 zu übertragen. Nachdem er die Anforderung empfangen hat, weist der Netzteil 352 dem Teilnehmerendgerät eine RID zu, die einen Wert von 1001 hat. Der Netzteil übermittelt 354 auf dem CCH, dass eine RID mit einem Wert von 1001 auf einem TCH mit einem Wert von 25 übermitteln kann. Das Teilnehmerendgerät hört auch auf den FO, auf dem der Netzteil kommuniziert 356, dass das Teilnehmerendgerät die Übertragungseinheiten, deren L1-PDU-IDs 310, 312, 314, 316 sind, auf dem TCH mit einem Wert von 25 übertragen soll. Als nächstes sendet 358, 360, 362, 364 das Teilnehmerendgerät die angeforderten Übertragungseinheiten 310, 312, 314 und 316 auf dem TCH mit einem Wert von 25. Dann kommuniziert 366 der Netzteil auf dem FO, dass er eine Neuübertragung von Übertragungseinheiten 312 und 314 auf dem TCH mit einem Wert von 25 anfordert. Das Teilnehmerendgerät überträgt 368, 370 die angeforderten Übertragungseinheiten. Schließlich fordert 372 der Netzteil noch einmal eine Neuübertragung von Übertragungseinheit 312 auf dem FO an, und das Teilnehmerendgerät führt dies aus 374. Damit wurde die Übertragung abgeschlossen und die reservierte Übertragungskapazität kann freigegeben werden.
Die Optionen, die als nächstes beschrieben werden sollen, betreffen beide Übertragungsrichtungen. Der Sender kann zusätzliche Kapazität verlangen, um eine neue Menge an Daten zu übertragen, nachdem die vorherige Übertragung beendet ist, wobei eine neue RID für die Anforderung erhalten wird. Der Sender kann auch zusätzliche Kapazität verlangen, bevor die vorherige Übertragung beendet ist, wobei eine neue RID für die Übertragung zugewiesen werden kann, oder es kann vereinbart werden, dass die angeforderte Menge an Daten mittels der bereits zugewiesenen RID übertragen wird.
Anforderungen sowie Kanalzuweisungssignalisierungen können auf dem FO CRC-geschützt sein. Damit ist es nicht nötig, die L1-PDU-IDs einer Anforderung in den eigentlichen Übertragungseinheiten einzuschließen. Wenn die CRC-Prüfung auf der Empfangsseite der Anforderung nicht bestanden wird, werden die angeforderten Übertragungseinheiten nicht übertragen. Daher empfängt der Sender der Anforderung die angeforderten Übertragungseinheiten nicht und berücksichtigt dies in nachfolgenden Anforderungen. Eine schlechte Qualität der Anforderung kann auch mittels eines anderen Verfahrens erkannt werden.
Die Übertragungseinheiten umfassen optional keine Nummerierung oder irgendwelche anderen Identifizierungsdaten. In diesem Fall kann der Empfänger empfangene Übertragungseinheiten auf der Grundlage von Anforderungen, bekannter Kanalzuweisung und einem Übertragungsalgorithmus identifizieren.
Eine Anforderung von Übertragungseinheiten kann ein Vorgang sein, der getrennt von der Zuweisung des Verkehrskanals ist, welcher für eine Übertragung auf der bidirektionalen Funkverbindung verwendet wird. Der Netzteil kann für alle Kanalzuweisungen zuständig sein, sowohl wenn er als ein Sender fungiert als auch wenn er als ein Empfänger fungiert. Auf der Grundlage vorbestimmter Informationen und/oder vom Empfänger empfangener Informationen weiß der Sender, welchen Anforderungskanal der Sender abhören soll und welche zeitliche Abstimmung für das Abhören geeignet ist.
In der beschriebenen Ausführungsform ist es für beide Übertragungsrichtungen wesentlich, dass der Sender den Empfänger über die Organisation von Daten benachrichtigt und dass der Empfänger die gewünschten Übertragungseinheiten oder Pakete anfordert. In einer Anforderung ist es möglich, selektiv Übertragungseinheiten mehrerer Pakete anzugeben. Mit anderen Worten, der Empfänger kann die Übertragungseinheiten in zufälliger Reihenfolge anfordern. Üblicherweise ist jedoch die Reihenfolge von einem Algorithmus gesteuert, der die Übertragung effektiver macht.
Zusätzlich zum vorhergehenden umfasst eine Implementierung des Protokolls der Erfindung mehrere optionale Verbesserungen, die im folgenden beschrieben werden.
Der Empfänger kann eine Neuübertragung nur jener Übertragungseinheiten anfordern, die das geforderte Qualitätsniveau nicht erfüllen. In diesem Fall werden die Übertragungseinheiten einer kombinierten Übertragungseinheit, die die schlechteste Qualität aufweisen, als erstes neuübertragen. Wenn das Paket danach immer noch nicht richtig dekodiert werden kann, werden auch Neuübertragungen von anderen Übertragungseinheiten angefordert.
Eine Neuübertragungsanforderung oder eine Anforderung einer Übertragungseinheit kann den Qualitätswert der Übertragungseinheit umfassen. Der Qualitätswert ist eine Art, um die Qualität einer Übertragungseinheit anzugeben, wobei das im Voraus von dem Sender und dem Empfänger vereinbart wurde, z.B. können die Qualitätswerte numerische Werte von 0 bis n sein. Die Gleichwertigkeiten könnten z.B. die folgenden sein: 0 = nicht übertragen, 1 = sehr schlechte Qualität, 2 = eher schlechte Qualität, ..., n = sehr gute Qualität. Dies hat den Vorteil, dass der Sender die Übertragungseinheiten in der Reihenfolge entsprechend dem Qualitätswert senden kann. Damit werden die Übertragungseinheiten, die noch nicht übertragen wurden, als erstes übertragen, dann die Übertragungseinheiten, die einen sehr schlechten Qualitätswert aufweisen. Der Empfänger muss keine festgelegte Reihenfolge angeben, in der er die Übertragungseinheiten zu empfangen wünscht. Da die schlechtesten Übertragungseinheiten als erstes erneut übertragen werden, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Empfänger in der Lage ist, ein Paket richtig zu dekodieren. Eine Anforderung eines Pakets oder eine Neuübertragungsanforderung können entsprechend ebenfalls den Qualitätswert des Pakets umfassen.
Der Empfänger kann den Sender benachrichtigen, nachdem er beim Verarbeiten einer Übertragungseinheit oder eines Pakets erfolgreich war. Dies bedeutet, dass der Empfänger jederzeit versuchen kann, eine mögliche Codierung und Verschränkung zu dekodieren und die Fehlerkorrektursumme zu überprüfen. Wenn die Dekodierung ohne Fehler gelingt, kann der Sender aus dieser Art einer Nachricht folgern, dass er die zu dem betreffenden Paket gehörenden Übertragungseinheiten nicht mehr erneut übertragen muss, selbst wenn es eine gültige Anforderung gäbe, sie neu zu übertragen. Diese Funktion ist daher eine Art Aufhebungsnachricht bzw. Widerrufsnachricht.
Der Vorgang, der als nächstes beschrieben werden soll, hat den Vorteil, dass das Protokoll die von einem Schwund verursachte Interferenz gut toleriert. Das vorstehend beschriebene Protokoll kann auch so implementiert werden, dass die Anforderung des Empfängers gültig ist, bis der Empfänger sie widerruft. In diesem Fall sendet der Sender Übertragungseinheiten, bis er eine Nachricht erhält, dass irgendwelche Übertragungseinheiten nicht mehr gesendet werden müssen. Der Sender bemerkt eine solche Widerrufsnachricht nicht unbedingt, falls ihre Qualität niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellwert, und der Sender Fahrt damit fort, die nächste Übertragung zu senden. Wenn der Sender eine deutliche Widerrufsnachricht empfängt, beginnt er damit, die Übertragungseinheit zu senden, die als nächstes angefordert wurde. Nachdem der Empfänger die Widerrufsnachricht gesendet hat, kann der Empfänger nicht wissen, ob die Qualität der Widerrufsnachricht ausreichend war, als der Sender sie empfangen hat. Daher wartet der Empfänger weiter auf die nächste Übertragungseinheit. Wenn die Übertragungseinheit eintrifft, gibt es drei Möglichkeiten:

1) Die Qualität der empfangenen Übertragungseinheit entspricht nicht dem vorbestimmten Qualitätsniveau, und der Empfänger kann die L1-PDU-ID der Übertragungseinheit nicht identifizieren. Der Empfänger kann die empfangene Übertragungseinheit nicht mit der kombinierten Übertragungseinheit kombinieren, da er nicht weiß, welche die fragliche Übertragungseinheit ist. Damit gibt es die vorherige kombinierte Übertragungseinheit und eine nicht identifizierte Übertragungseinheit im Speicher des Empfängers. Der Empfänger wartet weiter auf die nächste Übertragungseinheit.
2) Die Qualität der empfangenen Übertragungseinheit entspricht dem vorbestimmten Qualitätsniveau, und deren L1-PDU-ID ist die gleiche wie die der zuvor übertragenen identifizierten Übertragungseinheit. Nun folgert der Empfänger, dass der Sender keine deutliche Widerrufsnachricht empfangen hat, und sendet daher eine neue. Der Empfänger kombiniert die Übertragungseinheit mit der vorherigen kombinierten Übertragungseinheit. Mögliche unidentifizierte Übertragungseinheiten, die zuvor empfangen wurden, werden ebenfalls mit der vorherigen kombinierten Übertragungseinheit kombiniert, da es nun offensichtlich ist, dass sie gleich der zuletzt empfangenen Übertragungseinheit sein müssen, die identifiziert wurde.
3) Die Qualität der empfangenen Übertragungseinheit entspricht dem vorbestimmten Qualitätsniveau, und ihre L1-PDU-ID unterscheidet sich von der der zuvor identifizierten Übertragungseinheit. Nun folgert der Empfänger, dass der Sender eine deutliche Widerrufsnachricht empfangen hat, und dass die zuletzt empfangene Übertragungseinheit die nächste Übertragungseinheit ist. Der Empfänger kann mögliche identifizierte Übertragungseinheiten, die zuvor empfangen wurden, mit der vorherigen identifizierten Übertragungseinheit kombinieren und die kombinierte Übertragungseinheit an eine höhere Schicht des Protokolls für eine weitere Bearbeitung übertragen. Zur gleichen Zeit beginnt der Empfänger, eine neue Übertragungseinheit zu erfassen.

Auch wenn die Erfindung mittels eines in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Beispiels beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf verschiedene Arten innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden kann.

Claims

Verfahren zum Übertragen paketvermittelter Daten in einem Mobilkommunikationssystem zwischen einem Sender-Empfänger-(100)-Paar welches ein ARQ-Protokoll verwendet, wobei das Mobilkommunikationssystem einen Netzwerkteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät und eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzwerkteil und dem Teilnehmerendgerät umfasst, und wobei das Sender-Empfänger-Paar durch den Netzwerkteil und das Teilnehmerendgerät gebildet wird, und die zu übertragenden Daten auf der bidirektionalen Funkverbindung in Übertragungseinheiten eingefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger die Übertragung der paketvermittelten Daten durch Anfordern der gewünschten Übertragungseinheiten (200) einleitet, und der Sender Übertragungseinheiten gemäß der Anforderung sendet, und Neuübertragungsanforderungen und Neuübertragungen wiederholt werden (202–212), bis die von dem Empfänger gemessene Qualität jedes Pakets ein vorbestimmtes Qualitätsniveau (320) überschreitet und die Daten, die übertragen werden sollen und aus Paketen bestehen, von dem Sender zu dem Empfänger (214) übertragen sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung einer Übertragungseinheit den Qualitätswert der Übertragungseinheit umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender den Empfänger über die Gliederung der Daten benachrichtigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Übertragungseinheiten von mindestens zwei verschiedenen Paketen selektiv in der Anforderung gekennzeichnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur angeforderte Übertragungseinheiten gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheiten gemäß eines vorbestimmten Algorithmus und gemäß Anforderungen gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung nur ausgeführt wird, wenn die Qualität der Anforderungsnachricht dem vorbestimmten Qualitätsniveau entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität der Anforderungsnachricht durch Überprüfen der CRC der Anforderungsnachricht (218) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderungsnachricht wiederholt neu übertragen wird, bis die Anforderungsnachricht die CRC-Überprüfung besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anforderung von Übertragungseinheiten ein Vorgang ist, der getrennt von der Zuordnung des Verkehrskanals ist, welcher zur Übertragung auf einer bidirektionalen Funkverbindung verwendet werden soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzwerkteil für die gesamte Kanalzuordnung verantwortlich ist, sowohl wenn er als Sender als auch wenn er als Empfänger arbeitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender aus den von dem Empfänger empfangenen Informationen erfährt, welche Übertragungseinheiten der Empfänger nicht mehr benötigt, und daher der Sender diese Übertragungseinheiten aus seinem Übertragungszwischenspeicher löscht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender aufgrund der vorbestimmten Informationen und/oder der vom Empfänger empfangenen Informationen weiss, welchen Anforderungskanal der Sender abhören soll und welche Zeitplanung für das Abhören geeignet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit keine Nummerierung oder andere Identifikationsdaten beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Übertragungseinheiten auf der Grundlage bekannter Kanalzuordnung, Anforderungen und eines Übertragungsalgorithmus identifiziert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Übertragungseinheiten auf der Grundlage des aus Übertragungseinheiten gemessenen Qualitätswerts anfordert.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine CRC-Fehlerprüfsumme für jede Übertragungseinheit und/oder jedes Paket in Übertragung gebildet wird, und diese Summe verwendet wird, um auf der Empfangsseite zu prüfen, ob die Übertragungseinheit und/oder das Paket Fehler enthält.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität einer empfangenen Übertragungseinheit durch Bilden des C/I-Verhältnisses der Übertragungseinheit mittels der Trainingssequenz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität der empfangenen Übertragungseinheit durch Bilden der Bitfehlerrate der Übertragungseinheit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger die empfangenen Übertragungseinheiten kombiniert und die Qualität aus der kombinierten Übertragungseinheit misst.
Mobilkommunikationssystem zum Übertragen paketvermittelter Daten zwischen einem Sender-Empfänger(100)-Paar, welches ein ARQ-Protokoll verwendet, wobei das Mobilkommunikationssystem einen Netzwerkteil und mindestens ein Teilnehmerendgerät und eine bidirektionale Funkverbindung zwischen dem Netzwerkteil und dem Teilnehmerendgerät umfasst, und wobei das Sender-Empfänger-Paar durch den Netzwerkteil und das Teilnehmerendgerät gebildet wird, und die auf der bidirektionalen Funkverbindung zu übertragenden Einheiten in Übertragungseinheiten eingefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzwerkteil und/oder das Teilnehmerendgerät einen Steuerteil (114) umfasst, welcher eingerichtet ist, Paketübertragung auf eine solche Weise zu steuern, dass der Empfänger die Übertragung der paketvermittelten Daten durch Anfordern der gewünschten Übertragungseinheiten (200) einleitet, und der Sender Übertragungseinheiten gemäß der Anforderung sendet, und Neuübertragungsanforderungen und Neuübertragungen wiederholt werden (202–212), bis die von dem Empfänger gemessene Qualität jedes Pakets ein vorbestimmtes Qualitätsniveau (320) überschreitet und die Daten, die übertragen werden sollen und aus Paketen bestehen, von dem Sender zu dem Empfänger (214) übertragen sind.