DE10026927A1 - Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem Kommunikationssystem zwischen einem Sender und einem Empfänger sowie entsprechender Sender und Empfänger - Google Patents

Abstract

Zur Übertragung von Datenpaketen (DPm) zwischen einem Sender (BS) und einem Empfänger (MS) werden die Datenpakete in codierter Form als Codierungseinheiten (CUm, CUmn) übertragen. Die empfangenen Datenpakete werden in codierter oder uncodierter Form im Empfänger (MS) in einem Speicher (MEM) gespeichert. Der Empfänger (MS) informiert den Sender (BS) über die Auslastung des Speichers.

Description

Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen in einem Kommuni­ kationssystem zwischen einem Sender und einem Empfänger sowie entsprechender Sender und Empfänger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Da­ tenpaketen in einem Kommunikationssystem zwischen einem Sen­ der und einem Empfänger sowie einen entsprechenden Sender und einen entsprechenden Empfänger.

In Kommunikationssystemen wie beispielsweise Mobilfunksyste­ men können Daten in Paketform übertragen werden. Die einzel­ nen Datenpakete werden in der Regel mit einer Sequenznummer versehen, die der Reihenfolge ihrer Versendung entspricht, so dass der Empfänger, bei dem die Datenpakete nicht notwendi­ gerweise in der Reihenfolge ihrer Aussendung eintreffen, sie wieder in die ursprüngliche Reihenfolge bringen kann. Für die Übertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger ist es üb­ lich, die Datenpakete zu codieren. Im Folgenden werden die codierten Datenpakete als "Codierungseinheiten" bezeichnet.

Dabei bezeichnet der Begriff Codierungseinheit eine aus dem zugehörigen Datenpaket erzeugte Informations- oder Redundanz­ menge, die empfängerseitig entweder einzeln oder durch geeig­ nete Verknüpfung eine Wiederherstellung (Decodierung) des Da­ tenpakets ermöglicht.

Bei der Paketdatenübertragung informiert der Empfänger den Sender über den erfolgreichen Empfang der übertragenen Daten­ pakete. Dabei soll unter erfolgreichem Empfang auch die er­ folgreiche Decodierung der betreffenden Codierungseinheit verstanden werden. Die Information über den erfolgreichen Empfang erfolgt über sogenannte "Acknowledge-Signale". Über entsprechende "Not-Acknowledge-Signale" informiert der Emp­ fänger den Sender über eine misslungene Übertragung, das heißt eine Codierungseinheit zum betreffenden Datenpaket ist entweder überhaupt nicht empfangen worden oder war im Empfän­ ger nicht erfolgreich decodierbar. In einigen Systemen wird auch nur eine positive Empfangsbestätigung (sogenannte "Ac­ knowledge-Signale) versendet. In diesen Systemen kann in der Empfangsbestätigung zwischen nicht empfangenen, nicht gesen­ deten oder fehlerhaft übertragenen Daten nicht explizit un­ terschieden werden. Ein nicht erfolgter bzw. fehlgeschlagener Empfangs kann jedoch trotzdem erkannt werden. Zum Beispiel kann ein Fehlen der Empfangsbestätigung für eine Dateneinheit Nr. X bei Vorhandensein der Empfangsbestätigung von Datenein­ heit Nr. X - 1 und Dateneinheit Nr. X + 1 auf einen fehlgeschlage­ nen Empfang (entsprechend einer expliziten negativen Emp­ fangsbestätigung, sogenannte "Not-Acknowledge-Signale") für Dateneinheit Nr. X schließen lassen.

In Fehlerfällen dienen spezielle Fehlerkorrekturverfahren, wie beispielsweise die sogenannten ARQ(Automatic Repeat Re­ quest)-Verfahren, zur Behebung des aufgetretenen Fehlers. Aufgrund der mit der jeweiligen Sequenznummer der nicht er­ folgreich empfangenen Datenpakete versehenen Acknowledge- bzw. Not-Acknowledge-Signale des Empfängers erhält der Sender die Information, zu welchen Datenpaketen er erneut Codie­ rungseinheiten übertragen muß. Beim sogenannten Hybrid- ARQ Typ I-Verfahren (HARQI) informiert der Empfänger den Sen­ der über nicht erfolgreich empfangene Datenpakete. Der Sender überträgt dann nochmals die entsprechende, bereits übertrage­ ne Codierungseinheit. Beim sogenannten Hybrid-ARQ Typ II- (HARQII) oder Hybrid-ARQ Typ III-Verfahren (HARQIII) werden vom Sender mehrere unterschiedliche Codierungseinheiten zu jedem Datenpaket erzeugt. Zunächst wird vom Sender die erste Codierungseinheit zum Empfänger übertragen. Nur wenn deren Decodierung im Empfänger nicht erfolgreich verläuft, über­ trägt der Sender auf Anforderung durch den Empfänger die zweite Codierungseinheit zum selben Datenpaket. Während die 1. Codierungseinheit beispielsweise aus den unveränderten o­ der nur geringfügig kodierten Daten besteht, können die Da­ ten in den späteren (2., 3.) Codierungseinheiten stärker kodiert sein. Dabei können die unterschiedlichen Codierungsein­ heiten desselben Datenpakets gleichzeitig erzeugt werden, wo­ bei die nicht sofort für eine Übertragung benötigten Einhei­ ten zunächst im Sender zwischengespeichert werden, oder sie werden durch separate Codierungen einzeln erst vor ihrer tat­ sächlichen Aussendung erzeugt.

Im Empfänger werden die beiden Codierungseinheiten desselben Datenpakets einem erneuten Decodierungsversuch zugrundege­ legt. Falls auch dieser Decodierungsversuch scheitert, wird beim ARQ III-Verfahren gegebenenfalls eine dritte Codierungs­ einheit vom Sender übertragen, woraufhin alle drei demselben Datenpaket zugeordneten Codierungseinheiten für einen erneu­ ten Decodierungsversuch des Datenpakets herangezogen werden.

Bei Hybrid-ARQ II beziehungsweise III kann es sich bei den Codierungseinheiten um Codierungspolynome handeln, die einem Ratenanpassungsverfahren unterzogen worden sind. Neben der Kombination verschiedener zu einem Datenpaket gehörender Co­ dierungseinheiten zum Zwecke einer durchzuführenden Decodie­ rung können auch bereits geschickte Codierungseinheiten noch­ mals geschickt werden, um mit dem sogenannten Maximum Ratio Combining mit der bereits gesendeten Version derselben Codie­ rungseinheit kombiniert zu werden.

Der Empfänger enthält einen oder mehrere Speicher, in dem die aus den entsprechenden Codierungseinheiten decodierten Daten­ pakete zumindest so lange gespeichert werden, bis die Daten­ pakete mit niedrigerer Sequenznummer ebenfalls erfolgreich decodiert werden konnten. Dies ist notwendig, damit der Emp­ fänger die Datenpakete in der Reihenfolge ihrer Sequenznum­ mern, das heißt in der Reihenfolge ihrer Übertragung durch den Sender an nachgeordnete Verarbeitungseinheiten weiterlei­ ten kann. Insbesondere beim Hybrid-ARQ II- beziehungsweise Hybrid-ARQ III-Verfahren ist es auch notwendig, vor einer er­ folgreichen Decodierung eines Datenpakets bereits vom Empfän­ ger empfangene Codierungseinheiten dieses Datenpakets, mit denen die Decodierung bislang nicht möglich war, bis zum Emp­ fang einer weiteren Codierungseinheit dieses Datenpakets zu speichern. Die vom Empfänger empfangenen undecodierten Co­ dierungseinheiten des jeweiligen Datenpaketes werden, sofern notwendig, in analoger Form gespeichert, um später die ent­ sprechenden Dekodierungsverfahren anwenden zu können. Zum Beispiel wird ein Datenpaket mit drei Codierungseinheiten von jeweils 1000 bit übertragen. Die analoge Auflösung im Empfän­ ger betrage 8 bit. Der notwendige Empfangsspeicher für die­ ses Datenpaket muss also 24000 bit groß sein.

Auf Sender- und Empfängerseite existieren bei Paketdatenüber­ tragungssystemen sogenannte Fenster ("Transmit-Window" und "Receiving-Window") identischer Größe, die die Sequenznummern der derzeit aktuell zu übertragenden Datenpakete festlegen. Die untere Grenze des Fensters zeigt auf das Datenpaket mit der niedrigsten Sequenznummer, für das die zugehörige Codie­ rungseinheit noch nicht übertragen wurde beziehungsweise noch nicht erfolgreich decodiert worden ist. Die in einem festen Abstand zur unteren Grenze befindliche obere Grenze des Fens­ ters legt dasjenige Datenpaket mit der höchsten Sequenznummer fest, deren Codierungseinheit zum aktuellen Zeitpunkt über­ tragen beziehungsweise empfangen werden darf. Wurde das Da­ tenpaket am unteren Ende des Empfangsfensters erfolgreich empfangen, so rückt das Empfangsfenster weiter bis zum nächsthöheren, nicht erfolgreich empfangenen Datenpaket. Nach Erhalt des entsprechenden "Acknowledge-Signals" rückt auch das Übertragungsfenster des Senders entsprechend nach.

Insbesondere das Speichern der nicht decodierten Codierungs­ einheiten für ARQII/III ist sehr speicheraufwendig, da die Codierungseinheiten nicht in digitaler Form, sondern in ana­ loger Form vorliegen.

Bisher wurde der Speicher für die decodierten beziehungsweise nicht decodierten Datenpaket im Empfänger so groß gewählt, dass auch im schlechtesten Fall alle notwendigen Datenpakete beziehungsweise Codierungseinheiten des aktuellen Empfangs­ fensters gespeichert werden können. Um dies zu gewährleisten, muß der Speicher also entsprechend groß gewählt werden. Bei einem vorgegebenen kleinen Speicher mußte daher bisher ein entsprechend kleines Übertragungsfenster gewählt werden. Ge­ rade bei hohen Systemverzögerungen und gestörten Känalen wir­ ken sich kleine Übertragungsfenster jedoch negativ auf die zulässige maximale Übertragungsrate aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen anzugeben, bei dem die Kapazität des Speichers im Empfänger möglichst klein gewählt werden kann, so dass die Herstellungskosten gering gehalten werden können und die Leistungsaufnahme des Speichers ebenfalls ge­ ring ist. Die Erfindung ermöglicht auch bei einem vorgegebe­ nen kleinen Speicher ein großes Übertragungsfenster, so dass die maximal zulässige Datenrate gegenüber bekannten Verfahren erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, ei­ nem Empfänger gemäß Anspruch 12 sowie einem Sender gemäß An­ spruch 13 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Empfänger den Sender über die Auslastung des Speichers, der zum Speichern der Datenpakete in codierter oder uncodierter Form dient, in­ formiert. Der Sender ist dadurch in der Lage, die Reihenfolge der von ihm übertragenen Codierungseinheiten abhängig von der Auslastung des Empfängerspeichers zu machen. Somit kann der Sender bei einer hohen Auslastung des Speichers z. B. bevor­ zugt solche Codierungseinheiten zum Empfänger übertragen, die zu einer Reduzierung der Auslastung des Speichers beitragen können.

Der Empfänger kann den Sender vorteilhafterweise darüber in­ formieren, wenn die Auslastung des Speichers einen Grenzwert überschreitet. Hierdurch wird der Signalisierungsaufwand über die Auslastung des Speichers sehr gering gehalten und der Sender erhält dennoch die für eine Anpassung der Aussendungen der Codierungseinheiten notwendigen Informationen.

Der Speicher des Empfängers kann entweder ein einzelner Spei­ cher sein oder sich aus mehreren Speichern zusammensetzen.

Der Empfänger kann dann für jeden der Speicher separate In­ formationen über dessen Ausarbeitung an den Sender übermit­ teln.

Dabei kann wenigstens einer der Speicher zum Speichern von erfolgreich decodierten Datenpaketen dienen, die wenigstens so lange im Speicher gespeichert werden, bis alle Datenpakete mit niedrigerer Sequenznummer erfolgreich decodiert worden sind. Dies ist notwendig, damit der Empfänger die empfangenen Datenpakete in der Reihenfolge ihrer Aussendung durch den Sender an ihm nachgeordnete Verarbeitungseinheiten weiterlei­ ten kann.

Der oder einer der Speicher des Empfängers kann alternativ oder zusätzlich auch zum Speichern von Codierungseinheiten dienen, deren Decodierung zunächst mißlungen ist. Das Spei­ chern erfolgt dann zumindest so lange, bis die gespeicherten Codierungseinheiten gemeinsam mit weiteren vom Sender über­ tragenen Codierungseinheiten zur Decodierung des zugehörigen Datenpakets verwendet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung überträgt der Sender erste Codierungseinheiten zum Empfänger, die Datenpaketen zu­ geordnet sind, für die er bislang noch keine anderen Codie­ rungseinheiten übertragen hat, und zweite Codierungseinhei­ ten, die Datenpaketen zugeordnet sind, für die er bereits erste Codierungseinheiten übertragen hat, deren Decodierung im Empfänger jedoch mißlungen ist und die im Empfänger ge­ meinsam mit den zweiten Codierungseinheiten zur Decodierung der entsprechenden Datenpakete dienen. Es ist dann günstig, wenn der Sender aufgrund der Information über die Auslastung des Speichers das Verhältnis der Übertragungsrate der zweiten Codierungseinheiten zur Übertragungsrate der ersten Codie­ rungseinheiten vorübergehend erhöht. Dieses Vorgehen führt dazu, dass die im Speicher gespeicherten ersten Codierungs­ einheiten, aufgrund derer das zugehörige Datenpaket noch nicht decodierbar ist, nach Erhalt einer zugehörigen zweiten Codierungseinheit desselben Datenpakets und einer gemeinsam mit dieser Codierungseinheit durchgeführten erfolgreichen De­ codierung des Datenpakets möglichst schnell wieder aus dem Speicher gelöscht werden können. Auf diese Weise wird Kapazi­ tät des Speichers für andere Zwecke wieder verfügbar gemacht und seine Auslastung sinkt. Dies kann in besonders günstiger Weise erreicht werden, wenn nach dem Überschreiten des Aus­ lastungsgrenzwertes des Speichers vorübergehend ausschließ­ lich zweite Codierungseinheiten übertragen werden, zu denen bereits erste Codierungseinheiten desselben Datenpakets im Speicher gespeichert wurden. Beispiele für Fehlerkorrektur­ verfahren bei der Paketdatenübertragung, die mit derartigen ersten und zweiten Codierungseinheiten arbeiten, sind das Hybrid-ARQ II- und III-Verfahren.

Günstigerweise erniedrigt der Sender nach Eintreten einer be­ stimmten Bedingung das Verhältnis der Übertragungsrate der zweiten Codierungseinheiten zur Übertragungsrate der ersten Codierungseinheiten wieder. Die bestimmte Bedingung kann bei­ spielsweise der Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls sein. Die bestimmte Bedingung kann aber auch eine Mitteilung des Empfängers an den Sender sein, die besagt, dass ein unterer Auslastungsgrenzwert des entsprechenden Speichers unter­ schritten worden ist, so dass wieder ausreichend Speicherka­ pazität zur Verfügung steht. Die bestimmte Bedingung kann auch die erfolgreiche Decodierung einer bestimmten Anzahl o­ der eines bestimmten Prozentsatzes derjenigen Datenpakete durch den Empfänger sein, zu denen zuvor bereits erste Codie­ rungseinheiten im Speicher gespeichert wurden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination der genannten Bedingungen möglich.

Es ist auch möglich, dass der Sender vor Überschreiten des Auslastungsgrenzwertes des Speichers erste Codierungseinhei­ ten überträgt, die im Falle einer mißlungenen Decodierung im Speicher gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt gemeinsam mit zweiten zu übertragenden Codierungseinheiten zur Decodierung der zugehörigen Datenpakete dienen, wobei der Sender nach Überschreiten des Auslastungsgrenzwertes des Speichers Codierungseinheiten überträgt, die ausschließlich ohne weitere zu übertragende Codierungseinheiten zur Decodie­ rung der zugehörigen Datenpakete dienen und im Falle einer mißlungenen Decodierung nicht im Speicher gespeichert werden. Ein Beispiel für diese Weiterbildung der Erfindung ist der Wechsel von einem Hybrid-ARQ II- oder III-Verfahren auf das Hybrid-ARQ I-Verfahren nach dem Überschreiten des Auslas­ tungsgrenzwertes.

Alternativ kann unter Beibehaltung von HARQ II nach Über­ schreiten des Auslastungsgrenzwertes auch für jedes Datenpa­ ket nur noch die erste Codierungseinheit übertragen werden. Zusätzlich kann dann der Empfänger aufgefordert werden, bei einer misslungenen Dekodierung die fehlerhaften Daten sofort zu löschen.

Vorteilhaft ist in beiden Fällen, dass die Codierungseinhei­ ten nach Überschreiten des Grenzwertes des Speichers dann nicht mehr bei erfolglosen Decodierungsversuchen im Speicher gespeichert werden müssen, so dass die Auslastung des Spei­ chers gesenkt werden kann.

Der erfindungsgemäße Empfänger und der erfindungsgemäße Sen­ der weisen jeweils die für die Durchführung der erfindungsge­ mäßen Verfahren notwendigen Komponenten auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren, die Aus­ führungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Codie­ rungseinheit eines Senders aus Fig. 1,

Fig. 3 die Belegung eines Speichers eines Empfängers aus Fig. 1 bei Verwendung der Codierungsein­ heit aus Fig. 2,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Codie­ rungseinheit des Senders aus Fig. 1,

Fig. 5 die Belegung eines Speichers des Empfängers in Fig. 1 bei Verwendung der Codierungseinheit aus Fig. 4 und

Fig. 6 und 7 die Reihenfolge der Übertragung von Codie­ rungseinheiten durch den Sender in Fig. 1 für verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eines Kommunikationssystems zur Übertragung von Datenpaketen ein Mobilfunksystem. Für dieses Mobilfunksystem ist die Art des Vielfachzugriffsverfahrens unerheblich. Es kann sich beispielsweise um ein System mit TDMA- und/oder CDMA-Vielfachzugriffsverfahren handeln.

Die Basisstation BS weist eine Übertragungseinheit TX, eine Empfangseinheit RX, eine Codierungseinheit COD sowie eine Auswerteeinheit A auf. Die Mobilstation MS weist ebenfalls eine Übertragungseinheit TX und eine Empfangseinheit RX auf. Weiterhin weist sie eine Decodierungseinheit DEC und einen Speicher MEM auf. Durch die Codierungseinheit COD der Basis­ station BS werden Datenpakete zu Codierungseinheiten CUm; CUmn codiert. Diese werden von der Übertragungseinheit TX zur Empfangseinheit RX der Mobilstation MS übertragen. Die emp­ fangenen Codierungseinheiten werden im Speicher MEM der Mo­ bilstation MS gespeichert. Die Decodierungseinheit DEC ver­ sucht nun, die im Speicher MEM gespeicherten Codierungsein­ heiten zu decodieren. Ist die Decodierung erfolgreich, wird das decodierte Datenpaket im Speicher MEM gespeichert und die entsprechende Codierungseinheit gelöscht. Ist die Decodierung nicht erfolgreich, bleibt die entsprechende Codierungseinheit CUm, CUmn im Speicher MEM gespeichert, so dass sie für weite­ re Decodierungsversuche, die mit Hilfe weiterer von der Ba­ sisstation BS übertragener Codierungseinheiten erfolgen, zur Verfügung steht. Die Paketdatenübertragung beim in Fig. 1 dargestellten System erfolgt bei diesem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung mit dem Hybrid-ARQ II- oder dem Hyb­ rid-ARQ III-Fehlerkorrekturverfahren.

Sobald der Speicher MEM der Mobilstation MS zu voll wird und dabei eine obere Auslastungsgrenze überschreitet, so dass zu befürchten ist, dass der Speicher in Kürze "überlaufen" könn­ te, überträgt die Übertragungseinheit TX eine entsprechende Information I zur Basisstation BS, wo sie von deren Empfangs­ einheit RX empfangen wird. Die Auswerteeinheit A wertet die Information I aus und beeinflußt daraufhin die Betriebsart der Basisstation BS in der Weise, dass die Reihenfolge der Übertragung der Codierungseinheit CUm; CUmn so geändert wird, wie sie weiter unten, insbesondere unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 noch erläutert wird.

Statt einer Mitteilung über die Überschreibung des grenzwer­ tes kann die Teilnehmerstation die Basisstation auch kontinu­ ierlich über die Auslastung des Speichers informieren. Dann stellt die Basisstation fest, ob der Grenzwert der Auslastung überschritten wird. Diese Art der Signalisierung ist natür­ lich aufwändiger.

Fig. 2 zeigt die Decodierung eines der Datenpakete DP1 durch die Codierungseinheit COD der Basisstation BS. Aus dem Daten­ paket DP1 werden drei unterschiedliche Codierungseinheiten CU11 bis CU13 erzeugt. Diese Codierungseinheiten werden durch jeweils unterschiedliche Codierungsverfahren erzeugt. Die Da­ tedpaket DPm sind entsprechend der Reihenfolge ihrer Versen­ dung durch die Basisstation BS mit einer aufsteigenden Se­ quenznummer versehen, die in den Figuren dem Index m ent­ spricht. Bei den zugehörigen Codierungseinheiten taucht die Sequenznummer als Index m ebenfalls auf. Die Sequenznummer m wird mit der zugehörigen Codierungseinheit zum Empfänger MS übertragen, um dort die Zuordnung zum entsprechenden Datenpa­ ket zu ermöglichen. Zusätzlich sind die unterschiedlichen Co­ dierungseinheiten CUmn desselben Datenpakets DPm durch den Index n durchnumeriert. Bei der erstmaligen Übertragung eines Datenpakets DPm versendet die Basisstation BS zunächst nur deren ersten Codierungseinheit CUm1. Erst wenn von der Mobil­ station signalisiert wird, dass eine erfolgreiche Decodierung der Codierungseinheit CUm1 nicht möglich war, sendet die Ba­ sisstation die zweite Codierungseinheit CUm2 des betreffenden Datenpakets DPm. Die Decodierungseinheit DEC der Mobilstation MS versucht dann, das betreffende Datenpaket unter gleichzei­ tiger Berücksichtigung der beiden Codierungseinheiten CUm1 und CUm2 zu decodieren. Beim ARQ III-Verfahren besteht bei erneutem Fehlschlagen des Decodierungsversuchs die Möglich­ keit, auch noch die dritte Codierungseinheit CUm3 zu übertra­ gen und bei einem erneuten Decodierungsversuch zu berücksich­ tigen.

Fig. 3 zeigt die Belegung des Speichers MEM der Mobilstation MS zu einem bestimmten Zeitpunkt. Es wurden bereits Codie­ rungseinheiten CUmn zu den Datenpaketen DP1 bis DP6 übertra­ gen. Dabei war die Decodierung der Datenpakete DP2 und DP4 erfolgreich, so dass die zugehörigen ersten Codierungseinhei­ ten CU21 und CU41 bereits aus dem Speicher MEM gelöscht wer­ den konnten. Die decodierten Datenpakete DP2 und DP4 müssen jedoch noch im Speicher gespeichert bleiben, bis die Datenpakete DP1 und DP3 erfolgreich decodiert worden sind, damit die decodierten Datenpakete in der Reihenfolge ihrer Sequenznum­ mern m weiterverarbeitet werden können und das Empfangsfens­ ter weiterrücken kann. Im in Fig. 3 dargestellten Fall war die Decodierung der Codierungseinheiten CU11, CU31, CU61 und CU51 nicht erfolgreich, so dass diese für eine spätere Kombi­ nierung mit anderen Codierungseinheiten desselben Datenpakets zum Zwecke eines weiteren Decodierungsversuchs im Speicher MEM gespeichert bleiben. Außerdem hat die Basisstation BS be­ reits die zweite Codierungseinheit CU12 für das erste Daten­ paket DP1 zur Mobilstation MS übertragen. Da in diesem Fall auch die gleichzeitige Berücksichtigung der Codierungseinhei­ ten CU11 und CU12 nicht die erfolgreiche Decodierung des Da­ tenpakets DP1 ermöglichen, muss auch die Codierungseinheit CU12 im Speicher MEM gespeichert werden, um später nach der Übertragung der dritten Codierungseinheit CU13 desselben Da­ tenpakets DP1 für einen erneuten Decodierungsversuch zur Ver­ fügung zu stehen.

Fig. 6 zeigt die Reihenfolge der Aussendungen der Codie­ rungseinheiten CUmn durch die Basisstation BS, die zwischen­ zeitlich (nämlich nach Übertragung der Codierungseinheit CU61) zu der in Fig. 3 gezeigten Belegung des Speichers MEM führt. Zur sequentiellen Aussendung der Datenpakete DPm gemäß deren Sequenznummer m überträgt die Basisstation zunächst die ersten Codierungseinheiten CU11 bis CU41 der ersten vier Da­ tenpakete DP1 bis DP4. Verwendet wird bei diesem Ausführungs­ beispiel das Hybrid-ARQ III-Verfahren. Gemäß den Erläuterun­ gen zu Fig. 3 lassen sich aus den Codierungseinheiten CU21 und CU41 erfolgreich die zugehörigen Datenpakete DP2 und DP4 decodieren. Die Codierungseinheiten CU11 und CU31 jedoch las­ sen sich nicht erfolgreich decodieren und bleiben daher vor­ läufig noch im Speicher MEM zwischengespeichert. In unregel­ mäßigen Abständen informiert die Mobilstation MS auch die Ba­ sisstation BS über die nicht erfolgreich decodierbaren emp­ fangenen Codierungseinheiten CU11, CU31. Dadurch ist die Ba­ sisstation BS in der Lage, abwechselnd zweite Codierungseinheiten CU12, CU32 zu bereits gesendeten Datenpaketen DP1, DP3 und erste Codierungseinheiten CU51, CU61 zu noch nicht gesen­ deten Datenpaketen DP5, DP6 zu übertragen. Überschreitet nun die Auslastung des Empfängerspeichers MEM eine bestimmte Grenze (dies ist hier nach dem Empfang der ersten Codierungs­ einheit CU61 des sechsten Datenpakets DP6 der Fall, die eben­ falls nicht erfolgreich decodierbar ist), informiert die Mo­ bilstation MS durch Übermittlung der Information I die Basis­ station BS hierüber. Aufgrund der von der Auswerteeinheit A innerhalb der Basisstation ausgewerteten Information I über­ trägt die Basisstation zunächst keine ersten Codierungsein­ heiten CUm1 mehr, sondern nur noch zweite Codierungseinheiten CU32, CU52, CU62 beziehungsweise dritte Codierungseinheiten CU63 zu Datenpaketen, zu denen bereits vorher erste Codie­ rungseinheiten CUM1 im Speicher MEM gespeichert wurden. Fig. 3 zeigt den Zustand des Speichers MEM nach Erhalt der Codie­ rungseinheit CU61.

Da nach Überschreitung des Auslassungsgrenzwertes des Spei­ chers MEM vorläufig keine ersten Codierungseinheiten CUm1 mehr übertragen werden, wird die Auslastung des Speichers MEM kurzfristig gesenkt, da es nun bevorzugt zu erfolgreichen De­ codierungen derjenigen Datenpakete kommt, für die bereits Co­ dierungseinheiten im Speicher MEM gespeichert waren. Nach er­ folgreicher Decodierung eines Datenpakets können die zugehö­ rigen Codierungseinheiten aus dem Speicher gelöscht werden. Da das Speichern von Codierungseinheiten auch im Vergleich zu erfolgreich decodierten Datenpaketen sehr viel Speicherplatz in Anspruch nimmt, ist es nämlich günstig, möglichst wenig Codierungseinheiten im Empfänger zu speichern. Nachdem eine untere Auslastungsgrenze des Speichers unterschritten worden ist, übermittelt die Mobilstation MS wiederum eine Informati­ on I an die Basisstation BS, um ihr dies mitzuteilen. Darauf­ hin beginnt die Basisstation BS damit, vorwiegend oder aus­ schließlich erste Codierungseinheiten CUm1 zu übertragen (be­ ginnend mit der Codierungseinheit CU71 in Fig. 6).

Die obere Auslastungsgrenze des Speichers MEM kann beispiels­ weise ein bestimmter Prozentsatz seiner Speicherkapazität, beispielsweise 80% sein. Die untere Speichergrenze könnte beispielsweise eine Auslastung von 20% des Speichers MEM be­ deuten. Statt des Unterschreitens einer unteren Auslastungs­ grenze kann auch das Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne oder die erfolgreiche Decodierung einer bestimmten Anzahl o­ der eines bestimmten Prozentsatzes derjenigen Datenpakete sein, zu denen bereits Codierungseinheiten CUmn in nicht de­ codierter Form im Speicher MEM gespeichert sind.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Codie­ rungseinheit COD der Basisstation BS. Für die weitere Be­ trachtung wird davon ausgegangen, dass in Abweichung der zu­ vor geschilderten Ausführungsbeispiele ein Fehlerkorrektur­ verfahren vom Typ Hybrid-ARQ I verwendet wird. Demgemäß er­ zeugt die Codierungseinheit COD aus jedem Datenpaket DPm le­ diglich eine Codierungseinheit CUm. Auch bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel werden gemäß Fig. 5 die nicht erfolgreich de­ codierbaren empfangenen Codierungseinheiten CUm im Speicher MEM des Empfängers MS gespeichert. Beispielsweise dient die aufgrund fehlerhafter Übermittlung nicht erfolgreich deco­ dierbare Codierungseinheit CU1 zu einem späteren Zeitpunkt gemeinsam mit einer weiteren Version der selben Codierungs­ einheit CU1 des Datenpakets DP1 einem neuerlichen Decodie­ rungsversuch, nachdem die Codierungseinheit CU1 ein zweites Mal durch die Basisstation BS übertragen worden ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden nach Überschreiten einer bestimmten Auslastungsgrenze des Speichers MEM bevorzugt oder ausschließlich Codierungseinheiten CUm übertragen, die be­ reits zuvor Gegenstand eines mißlungenen Decodierungsversu­ ches waren und für die bereits eine empfangene Version im Speicher MEM abgespeichert wurde. Das anhand von Fig. 5 er­ läuterte Ausführungsbeispiel ähnelt daher sehr stark demjeni­ gen aus Fig. 3.

Fig. 7 zeigt die Reihenfolge der Übertragung von Codierungs­ einheiten CUmn; CUm durch die Basisstation BS gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zunächst das Hybrid-ARQ III-Verfahren verwendet wird. Die Codierungs­ einheiten CU11 bis CU61 werden ebenso wie beim anhand Fig. 6 erläuterten Ausführungsbeispiel in derselben Reihenfolge ü­ bertragen. Bei Überschreiten des Grenzwertes der Auslastung des Speichers MEM (das ist nach der Übertragung der Codie­ rungseinheit CU61 der Fall) wird jedoch das Fehlerkorrektur­ verfahren geändert. Während zuvor das Hybrid-ARQ III-Verfah­ ren verwendet wurde, wird anschließend das Hybrid-ARQ I-Ver­ fahren benutzt. Das heißt die Art der Codierung der Datenpa­ kete DPm durch die Codierungseinheit COD der Basisstation BS wird in der Weise geändert, dass anstelle von jeweils drei Codierungseinheiten pro Datenpaket nur noch eines erzeugt wird. Erhält nun die Basisstation BS von der Mobilstation MS die Nachricht, dass ein bestimmtes Datenpaket nicht erfolg­ reich decodierbar war, wird lediglich dieselbe Codierungsein­ heit CUm noch einmal übertragen. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel findet jedoch beim erneuten Decodierungsversuch dessel­ ben Datenpakets DPm keine Berücksichtigung mehrere empfange­ ner Versionen der Decodierungseinheiten CUm statt. Stattdes­ sen wird der erneute Decodierungsversuch ausschließlich an­ hand der zuletzt übermittelten Version der Codierungseinheit CUm durchgeführt. Aus diesem Grunde wird bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel nach dem Wechseln auf das Hybrid-ARQ I-Verfah­ ren keine nicht decodierte Codierungseinheit CUm; CUmn im Speicher MEM gespeichert, wodurch seine Auslastung nicht wei­ ter erhöht wird. Bislang bereits gespeicherte Codierungsein­ heiten können aus dem Speicher nun gelöscht werden, so dass auch hierdurch die Auslastung gesenkt wird. Nach dem Über­ schreiten der Auslastungsgrenze des Speichers MEM werden zu­ nächst bevorzugt (oder bei anderen Ausführungsbeispielen aus­ schließlich) von der Basisstation Codierungseinheiten CUm ü­ bertragen, die Datenpaketen DPm zugeordnet sind, zu denen be­ reits zuvor Codierungseinheiten CUmn beziehungsweise CUm ü­ bertragen worden sind, um das Weiterrücken des Empfangsfensters zu beschleunigen. Im vorliegenden Fall wird angenommen, dass die Decodierung der empfangenen Codierungseinheiten CU1, CU3, CU7, CU5 erfolgreich verläuft, so dass die Auslastung des Speichers MEM sinkt.

Nach einer zuvor festgelegten Zeitspanne wird vom Hybrid- ARQ I-Verfahren wieder auf das Hybrid-ARQ III-Verfahren ge­ wechselt. Außerdem wird wiederum die Übertragungsrate für Co­ dierungseinheiten CU62, CU63, zu denen bereits zuvor Codie­ rungseinheiten CU61 übertragen wurden, relativ zur Übertra­ gungsrate von Codierungseinheiten CU81, CU91 von Datenpake­ ten, die erstmalig übertragen wurden, auf den Wert gesenkt, den sie vor der Überschreitung des oberen Auslastungsgrenz­ wertes des Speichers MEM hatte.

Die Erfindung führt dazu, dass das Empfangsfenster, das die jeweils aktuell zu empfangenden Datenpakete mit ihren Se­ quenznummern beschreibt, schnellstmöglich weitergeschoben werden kann, wobei nur relativ wenig Speicherkapazität im Speicher MEM für neu empfangene Datenpakete in codierter oder decodierter Form benötigt wird. Durch die Erfindung wird näm­ lich gewährleistet, dass nach dem Überschreiten des Auslas­ tungsgrenzwertes bevorzugt die Datenpakete mit jeweils nied­ rigster Sequenznummer im Empfänger decodierbar werden, so dass die untere Grenze des Empfangsfensters nach oben gescho­ ben werden kann und auch alle Datenpakete mit höherer Se­ quenznummer, die bereits erfolgreich decodiert worden sind, aus dem Speicher gelöscht und an nachfolgende Verarbeitungs­ einheiten weitergereicht beziehungsweise an einem Mikrofon beziehungsweise einem Display der Mobilstation MS ausgegeben werden können. Beim Hybrid-ARQ II- oder III-Verfahren können die gespeicherten Codierungseinheiten CUmn beispielsweise relativ schnell gelöscht werden, sobald mit Hilfe der nach Überschreiten des Auslastungsgrenzwertes erfolgenden aus­ schließlichen beziehungsweise bevorzugten Wiederholungen von Aussendungen von Codierungseinheiten derselben Datenpakete eine erfolgreiche Decodierung der Datenpakete gelungen ist.

Die obere Auslastungsgrenze des Speichers MEM kann auch bei­ spielsweise 100% sein.

Beim gemäß Fig. 7 erläuterten Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen unterschiedlichen Fehlerkorrekturverfahren gewech­ selt wird, ist es selbstverständlich notwendig, dass der Sen­ der BS den Empfänger MS über den Wechsel informiert, damit die Decodierung im Empfänger entsprechend dem bei der Codie­ rung im Sender verwendeten Felderschutzverfahren erfolgt.

Bislang wurden die in den Fig. 3 und 5 gezeigten Speicher als ein einheitlicher Speicherbereich aufgefasst. Allerdings kann der Speicher MEM auch in mehrere separate Speicher auf­ geteilt sein. Dies ist in den Fig. 3 und 5 durch die ver­ tikale Linie angedeutet. In diesem Fall ist der Speicher MEM in zwei unabhängige Speicherbereiche aufgeteilt, die selbst­ verständlich auch durch zwei unabhängige Speicher realisiert sein können. Der erste Speicherbereich dient jeweils zum Speichern der bislang nicht erfolgreich decodierbaren Codie­ rungseinheiten CUm; CUmn und der zweite Speicherbereich zum Speichern der erfolgreich decodierbaren Datenpakete DPM, die oberhalb der unteren Grenze des Empfangsfensters liegen, das heißt die nicht aus dem Speicher MEM entfernt werden können, bis die noch ausstehenden Datenpakete mit niedrigerer Se­ quenznummer m vom Empfänger erfolgreich decodiert worden sind. Bei diesem in mehrere unabhängige Speicherbereiche auf­ geteilten Speicher MEM kann dann pro Speicherbereich jeweils die jeweilige Auslastung der Speicherkapazität auf die oben beschriebene Weise überwacht werden. Beispielsweise kann pro Speicherbereich eine obere Auslastungsgrenze festgelegt wer­ den, bei deren Überschreiten die Basisstation BS bevorzugt oder ausschließlich sogenannte Retransmissions sendet, das heißt Codierungseinheiten überträgt, die Datenpaketen DPm zu­ geordnet sind, für die bereits zuvor nicht erfolgreich deco­ dierbare Codierungseinheiten CUmn übertragen worden sind.

Die Erfindung ermöglicht es, den empfängerseitigen Speicher MEM, der zum Zwischenspeichern der erfolgreich decodierten Datenpakete und/oder der nicht erfolgreich decodierbaren Co­ dierungseinheiten vorgesehen ist, kleiner zu wählen, als es bislang zur Sicherstellung der Arbeitsfähigkeit des Systems erforderlich war. Aus diesem Grund ist auch die notwendige Speicherkapazität des Speichers MEM nicht mehr direkt korre­ liert mit der Größe des Empfangsfensters. Dadurch dass auf­ grund der Erfindung kleinere Empfangsspeicher MEM realisier­ bar sind, wird die Stromaufnahme entsprechender Empfänger­ schaltungen reduziert und es sinken die Herstellungskosten. Somit können das Hybrid-ARQ II- oder III-Verfahren oder ver­ gleichbare Fehlerkorrekturverfahren, bei denen für jede ein­ zelne zu speichernde Codierungseinheit CUmn relativ viel Speicherplatz benötigt wird, auch bei Geräten eingesetzt wer­ den, bei denen diese Verfahren aufgrund ihres größeren Spei­ cherplatzbedarfs als bei anderen Fehlerkorrekturverfahren, wie beispielsweise Hybrid-ARQ I, nicht in Frage kamen. Dies betrifft vor allem Low-Cost-Geräte, bei denen sich ein großer Speicher aus Kostengründen verbietet.

Obwohl vorstehend die Erfindung anhand einer Basisstation als Sender von Datenpaketen und einer Teilnehmerstation als Emp­ fänger der Datenpakete beschrieben wurde, ist sie selbstver­ ständlich auch anwendbar auf eine Übertragung von Datenpake­ ten in umgekehrter Richtung, das heißt, wenn die Teilnehmer­ station als Sender und die Basisstation als Empfänger auf­ tritt, wobei dann ein entsprechender Speicher MEM in der Ba­ sisstation BS vorzusehen ist.

Claims (14)

1. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen (DPm) in einem Kommunikationssystem zwischen einem Sender (BS) und einem Empfänger (MS), bei dem
die Datenpakete (DPm) in codierter Form als Codierungsein­ heiten (CUm; CUmn) übertragen werden,
empfangene Datenpakete in codierter oder uncodierter Form im Empfänger (MS) in einem Speicher (MEM) gespeichert wer­ den
und der Empfänger (MS) den Sender (BS) über die Auslastung des Speichers informiert (I).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger (MS) dem Sender (BS) mitteilt, wenn die Auslas­ tung des Speichers (MEM) einen Grenzwert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
jedem Datenpaket (DPm) eine Sequenznummer (m) zugeordnet ist
und vom Empfänger (MS) empfangene und erfolgreich aus den Codierungseinheiten (CUm; CUmn) decodierte Datenpakete (DPm) in uncodiertem Zustand mindestens solange im Spei­ cher (MEM) gespeichert werden, bis alle Datenpakete mit niedrigerer Sequenznummer (m) erfolgreich decodiert worden sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Falle von misslungenen Decodierungsversuchen von vom Empfänger (MS) empfangenen Datenpaketen (DPm) die ent­ sprechenden Codierungseinheiten (CUmn) in codiertem Zustand mindestens solange im Speicher (MEM) gespeichert werden, bis diese Codierungseinheiten gemeinsam mit weiteren vom Sender (BS) übertragenen Codierungseinheiten (CUmn) zur Decodierung des zugehörigen Datenpakets verwendet worden sind.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
der Sender (BS) erste Codierungseinheiten (CUm1) über­ trägt, die Datenpaketen (DPm) zugeordnet sind, für die er bislang noch keine anderen Codierungseinheiten übertragen hat, und zweite Codierungseinheiten (CUm2, CUm3) über­ trägt, die Datenpaketen (DPm) zugeordnet sind, für die er bereits erste Codierungseinheiten (DPm1) übertragen hat, deren Decodierung im Empfänger (MS) jedoch misslungen ist und die im Empfänger gemeinsam mit den zweiten Codierungs­ einheiten (CUm2, CUm3) zur Decodierung der entsprechenden Datenpakete (DPm) dienen,
und der Sender aufgrund der Information (I) über die Aus­ lastung des Speichers (MEM) das Verhältnis der Übertra­ gungsrate der zweiten Codierungseinheiten (CUm2, CUm3) zur Übertragungsrate der ersten Codierungseinheiten (CUm1) vo­ rübergehend erhöht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Sender (BS) im Falle der Mitteilung des Überschreitens des Auslastungsgrenzwertes des Speichers (MEM) vorübergehend ausschließlich zweite Codierungseinheiten (CUm2, CUm3) sen­ det.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der Sender nach Eintreten einer bestimmten Bedingung das Ver­ hältnis der Übertragungsrate der zweiten Codierungseinheiten (CUm2, CUm3) zur Übertragungsrate der ersten Codierungsein­ heiten (CUm1) wieder erniedrigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die bestimmte Bedingung der Ablauf eines bestimmten Zeitin­ tervalls ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die bestimmte Bedingung die erfolgreiche Decodierung einer bestimmten Anzahl oder eines bestimmten Prozentsatzes derje­ nigen Datenpakete (DPm) durch den Empfänger (MS) ist, zu denen zuvor bereits erste Codierungseinheiten (CUm1) im Spei­ cher (MEM) gespeichert wurden.

10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die bestimmte Bedingung eine Mitteilung des Empfängers (MS) an den Sender (BS) ist, die besagt, dass ein weiterer Auslas­ tungsgrenzwert des Speichers (MEM) unterschritten worden ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem
der Sender (BS) vor Überschreiten des Auslastungsgrenzwer­ tes des Speichers (MEM) erste Codierungseinheiten (CUm1) überträgt, die im Falle einer misslungenen Decodierung im Speicher (MEM) gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt gemeinsam mit zweiten zu übertragenden Codie­ rungseinheiten (CUm2, CUm3) zur Decodierung der zugehöri­ gen Datenpakete (DPm) dienen,
und der Sender nach Überschreiten des Auslastungsgrenzwer­ tes des Speichers Codierungseinheiten (CUm) überträgt, die ausschließlich ohne weitere zu übertragende Codierungsein­ heiten zur Decodierung der zugehörigen Datenpakete (DPm) dienen und im Falle einer misslungenen Decodierung nicht im Speicher (MEM) gespeichert werden.

12. Empfänger (MS) zum Empfang von von einem Sender (BS) ü­ bertragenen Datenpaketen (DPm) in einem Kommunikationssystem,
mit einer Empfangseinheit (RX) zum Empfang der Datenpakete in codierter Form als Codierungseinheiten (CUm; CUmn),
mit einem Speicher (MEM) zum Speichern der empfangenen Da­ tenpakete (DPm) in codierter oder uncodierter Form
und mit einer Übertragungseinheit (TX) zur Übertragung ei­ ner Information (I) über die Auslastung des Speichers zum Sender.

13. Sender (BS) zum Senden von von einem Empfänger (MS) zu empfangenden Datenpaketen (DPm) in einem Kommunikationssys­ tem,
mit einer Codierungseinheit (COD) zum Codieren der Daten­ pakete (DPm) zu Codierungseinheiten (CUm; CUmn),
mit einer Übertragungseinheit (TX) zum Übertragen der Co­ dierungseinheiten zum Empfänger,
mit einer Empfangseinheit (RX) zum Empfang einer Informa­ tion (I) über die Auslastung eines Speichers (MEM) des Empfängers
und mit einer Auswerteeinheit (A) zur Auswertung der emp­ fangenen Information.

14. Sender nach Anspruch 13, dessen Auswerteeinheit (A) in Abhängigkeit der vom Sender (BS) empfangenen Information (I) eine Betriebsart des Senders ändert.