DE10142123A1

DE10142123A1 - Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen

Info

Publication number: DE10142123A1
Application number: DE2001142123
Authority: DE
Inventors: Christoph Herrmann
Original assignee: Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger, DOLLAR A wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird, DOLLAR A wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird, DOLLAR A wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten positiven Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt, DOLLAR A wobei der Sender zum wiederholten Senden eines Datenpakets vorgesehen ist, wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht oder eine Wiederholungsnachricht erhalten hat.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus dem Dokument "Tdoc 12A010024, Signaling and Timing Considerations for HS-DSCH, Source: Lucent Technologies, 3GPP TSG RAN WG1 & WG2 meeting on HSDPA, Sophia Antipolis, April 5-6, 2001, bekannt.
Bei diesem bekannten Verfahren sendet der Empfänger eine positive Bestätigungsnachricht an den Sender, wenn er ein Datenpaket fehlerfrei empfangen hat und eine negative Bestätigungsnachricht an den Sender, wenn er ein Datenpaket fehlerhaft empfangen hat.
Wenn der Sender eine positive Bestätigungsnachricht erhalten hat, fährt er mit der Sendung eines neuen Datenpakets fort.
Wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht erhalten hat, sendet er das betreffende Datenpaket erneut.
Wenn der Sender irrtümlich eine vom Empfänger gesendete negative Bestätigungsnachricht als positive Bestätigungsnachricht interpretiert und er dementsprechend mit der Sendung eines neuen Datenpakets fortfährt, geht die Information des Datenpakets, welches vom Empfänger fehlerhaft empfangen wurde und für das eine negative Bestätigungsnachricht gesendet wurde, die vom Sender irrtümlich als positive Bestätigungsnachricht interpretiert wurde, verloren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren mit verbesserter Fehlerbehandlung sowie ein entsprechendes Datenübertragungssystem aufzuzeigen.
Diese Aufgabe ist für das Verfahren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt,
wobei der Sender zum wiederholten Senden eines Datenpakets vorgesehen ist, wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht oder eine Wiederholungsnachricht erhalten hat.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, auch in dem Fall, dass eine vom Empfänger gesendete negative Bestätigungsnachricht auf dem Übertragungsweg in eine positive Bestätigungsnachricht verfälscht wurde oder vom Sender irrtümlicher weise als positive Bestätigungsnachricht interpretiert wurde, die Möglichkeit einer erneuten Übertragung des betreffenden Datenpakets bereitzustellen.
Hierzu ist vorgesehen, dass der Empfänger eine Wiederholungsnachricht an den Sender übermittelt, wenn trotz eines vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungssignals keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt und der Sender statt der gewünschten erneuten Übertragung des fehlerhaft empfangenen Datenpakets ein neues Datenpaket sendet.
Die Wiederholungsnachricht teilt dem Sender mit, dass er das Datenpaket der vorausgehenden Übertragungsperiode erneut senden soll, während die negative Bestätigungsnachricht dem Sender mitteilt, dass er das Datenpaket der gegenwärtigen Übertragungsperiode erneut senden soll.
Als Übertragungsperiode wird die Zeitspanne zwischen dem Senden eines Datenpakets und dem Empfang einer positiven oder negativen Bestätigungsnachricht oder einer Wiederholungsnachricht bezeichnet.
Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 werden auch die Datenpakete, für welche der Sender eine positive Bestätigungsnachricht empfangen hat, für wenigstens eine weitere Übertragungsperiode vom Sender zwischengespeichert. Unter Empfang einer positiven Bestätigungsnachricht wird verstanden, dass der Sender ein empfangenes Bestätigungssignal als positives Bestätigungssignal interpretiert hat. Das entsprechende Datenpaket ist dann auch nach eventuellem Empfang einer Wiederholungsnachricht während der nachfolgenden Übertragungsperiode noch im Speicher und kann vom Sender problemlos erneut gesendet werden.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 werden die Datenpakete jeweils mit einer Sequenznummer übertragen. Dies ist vorzugsweise eine 1 Bit- Sequenznummer. Der Sender wechselt jeweils die Sequenznummer, wenn er für ein gesendetes Datenpaket eine positive Bestätigungsnachricht erhält. Nach Erhalt der positiven Bestätigungsnachricht wird ein neues Datenpaket mit der geänderten Sequenznummer gesendet.
Dadurch wird es dem Empfänger ermöglicht, zwischen einer erstmaligen Übertragung eines Datenpakets und einer wiederholten Übertragung eines Datenpakets zu unterscheiden.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 weisen auch die positiven und negativen Bestätigungsnachrichten die Sequenznummer auf.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 ist eine Zeitrahmenstruktur zur Sendung der Datenpakete vorgesehen. Die Zeitrahmenstruktur kann ein oder mehrere Zeitrahmen aufweisen. Ein Zeitrahmen weist eine Anzahl N von Zeitschlitzen auf, wobei jeder Zeitschlitz zur Sendung eines Datenpakets vorgesehen ist. Ein Zeitrahmen ist jeweils für die Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger vorgesehen. Die Zeitrahmen wiederholen sich vorzugsweise in periodischen Abständen. Sind z. B. zwei Zeitrahmen vorgesehen, kann der erste Zeitrahmen für die Übertragung zwischen einem ersten Sender und einem ersten Empfänger genutzt werden und der zweite Zeitrahmen für die Übertragung zwischen dem ersten Sender und einem zweiten Empfänger oder für die Übertragung zwischen einem zweiten Sender und dem ersten Empfänger.
Die Zeitrahmenstruktur ist sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite implementiert und entsprechend synchronisiert. Dies bedeutet, dass auch die positiven und negativen Bestätigungsnachrichten sowie die Wiederholungsnachrichten in den entsprechenden Zeitschlitzen des Zeitrahmens gesendet werden.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 betrifft den Fall, dass eine negative Bestätigungsnachricht in eine positive Bestätigungsnachricht verfälscht wurde.
Nach Absenden der negativen Bestätigungsnachricht erhält der Empfänger daher nicht die erwartete Wiederholung des zuvor fehlerhaft empfangenen Datenpakets, sondern die erstmalige Übertragung eines neuen und damit nicht erwarteten Datenpakets. Dieses wird jedoch trotzdem zwischengespeichert, damit eine erneute Übertragung dieses nicht erwarteten Datenpakets vermieden wird.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 betrifft den Fall, dass eine positive Bestätigungsnachricht in eine negative Bestätigungsnachricht verfälscht wurde.
Nach Absenden der positiven Bestätigungsnachricht erhält der Empfänger daher nicht die erwartete erstmalige Übertragung eines neuen Datenpakets, sondern die erneute Übertragung des zuvor fehlerlos empfangenen Datenpakets. Da dieses bereits im Empfänger vorhanden ist, wird es verworfen und nicht gespeichert.
Bei der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 sind zwei verschiedene Wiederholungsnachrichten vorgesehen. Die Unterscheidung zwischen der ersten und der zweiten Wiederholungsnachricht kann mittels einer 1-Bit Codierung erfolgen.
Die erste Wiederholungsnachricht wird vom Empfänger dann gesendet, wenn er in der vorherigen Übertragungsperiode ein Datenpaket fehlerhaft empfangen und dementsprechend eine negative Bestätigungsnachricht gesendet hat, der Sender aber trotzdem dieses Datenpaket nicht erneut übertragen hat, sondern ein neues und dementsprechend nicht erwartetes Datenpaket gesendet hat und der Empfänger dieses nicht erwartete Datenpaket fehlerfrei empfangen hat. Damit sendet der Empfänger gleichzeitig eine positive Bestätigungsnachricht für das nicht erwartete Datenpaket an den Sender.
Die zweite Wiederholungsnachricht wird vom Empfänger dann gesendet, wenn er in der vorherigen Übertragungsperiode ein Datenpaket fehlerhaft empfangen und dementsprechend eine negative Bestätigungsnachricht gesendet hat, der Sender aber trotzdem dieses Datenpaket nicht erneut übertragen hat, sondern ein neues und dementsprechend nicht erwartetes Datenpaket gesendet hat und der Empfänger dieses nicht erwartete Datenpaket fehlerhaft empfangen hat. Damit sendet der Empfänger gleichzeitig eine negative Bestätigungsnachricht für das nicht erwartete Datenpaket an den Sender.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist für das Datenübertragungssystem gelöst durch ein Datenübertragungssystem mit einem Sender und einem Empfänger und Mitteln zur Übertragung von Datenpaketen zwischen dem Sender und dem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt,
wobei der Sender zum wiederholten Senden eines Datenpakets vorgesehen ist, wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht oder eine Wiederholungsnachricht erhalten hat.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den zeitlichen Ablauf einer ersten Datenübertragung zwischen einem Sender und einem Empfänger,
Fig. 2 schematisch den zeitlichen Ablauf einer zweiten Datenübertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf einer Datenübertragung zwischen einem Sender S und einem Empfänger E1. Der Sender S kann z. B. ein Basisstation eines Mobilfunknetzes sein und der Empfänger E1 eine Mobilstation (Terminal) dieses Mobilfunknetzes. Für die Übertragung von Datenpaketen zwischen dem Sender und dem Empfänger ist eine Zeitrahmenstruktur vorgesehen, welche einem Zeitmultiplexsystem (TDMA: Time Division Multiple Access) ähnlich ist. Für die Übertragung zwischen dem Sender S und dem Empfänger E1 sind innerhalb der Zeitrahmenstruktur jeweils 4 aufeinanderfolgende Zeitschlitze und somit 4 Kanäle vorgesehen. Nach 4 aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen schließt sich jeweils eine Zeitphase an, welche für die Übertragung zwischen dem Sender S und weiteren nicht dargestellten Empfängern E2, E3 . . ., z. B. anderen Mobilstationen, vorgesehen ist. Diese Zeitphase kann in entsprechender Weise genutzt werden wie die Zeitphase, welche für die Übertragung zwischen dem Sender S und dem Empfänger E1 vorgesehen ist und soll daher nicht weiter beschrieben werden.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Datenübertragung ist ein erster Zeitrahmen vorgesehen, welcher die Zeitschlitze 0, 1, 2 und 3 aufweist. Jeder der Zeitschlitze 0 bis 3 ist jeweils für die Übertragung eines entsprechenden Datenpakets PDU0 bis PDU3 vorgesehen (PDU: Packet Data Unit), d. h. in dem Zeitschlitz 0 wird das Datenpaket PDU 0 übertragen, in dem Zeitschlitz 1 das Datenpaket PDU1, in dem Zeitschlitz 2 das Datenpaket PDU2 und in dem Zeitschlitz 3 das Datenpaket PDU 3. Die Datenpakete werden jeweils mit einer 1-Bit Sequenznummer übertragen. Diese 1-Bit Sequenznummer ermöglicht es dem Empfänger, zwischen einer erstmaligen Übertragung eines Datenpakets und einer wiederholten Übertragung eines Datenpakets zu unterscheiden. Die Datenpakete PDU0 bis PDU3 werden in dem Ausführungsbeispiel jeweils zusammen mit der Sequenznummer 0 übertragen.
Der Empfänger E1 überprüft, ob die bei ihm eintreffenden Datenpakete fehlerhaft oder fehlerfrei empfangen worden sind. Hat der Empfänger E1 ein Datenpaket fehlerfrei empfangen, sendet er eine positive Bestätigungsnachricht A (Acknowledgement) zurück an den Sender S. Hat der Empfänger ein Datenpaket fehlerhaft empfangen, sendet er eine negative Bestätigungsnachricht N (Negative-Acknowledgement) zurück an den Sender S.
Das Senden der positiven und negativen Bestätigungsnachrichten erfolgt zeitlich versetzt in entsprechender Weise ebenfalls in nicht näher dargestellten Zeitschlitzen. Sender und Empfänger arbeiten bezüglich des Sendens/Empfangens der Datenpakete und der zugeordneten positiven und negativen Bestätigungsnachrichten synchronisiert.
Nach den Zeitschlitzen 0, 1, 2 und 3 schließt sich eine Zeitphase 20 an, welche für eine Datenübertragung zwischen dem Sender S und weiteren Empfängern E2, E3 . . . vorgesehen ist. Innerhalb dieser Zeitphase 20 erhält der Sender S von dem Empfänger E1 die positiven bzw. negativen Bestätigungsnachrichten.
In dem Ausführungsbeispiel hat der Empfänger E1 das Datenpaket PDU0 fehlerhaft empfangen und die Datenpakete PDU1 bis PDU3 fehlerfrei empfangen. Dementsprechend sendet der Empfänger E1 für das Datenpaket PDU0 eine negative Bestätigungsnachricht N und für die Datenpakete PDU1 bis PDU3 eine positive Bestätigungsnachricht A zurück an den Sender S. Bei der Übertragung der negativen Bestätigungsnachricht N tritt ein Übertragungsfehler auf, welcher dazu führt, das der Sender S die vom Empfänger E1 gesendete negative Bestätigungsnachricht N als positive Bestätigungsnachricht A fehlinterpretiert. Die für die Datenpakete PDU1 bis PDU3 gesendeten positiven Bestätigungsnachrichten A werden vom Sender S korrekt empfangen.
Der Sender S geht nun davon aus, dass alle Datenpakete PDU0 bis PDU3 fehlerfrei beim Empfänger E1 angekommen sind. Dementsprechend sendet er in den nachfolgenden Zeitschlitzen 4 bis 7 neue Datenpakete PDU4 bis PDU7 an den Empfänger E1.
Da es sich bei den Datenpaketen PDU4 bis PDU7 um neue, erstmalig gesendete Datenpakete handelt, wechselt der Sender S jeweils die mit den Datenpaketen mitgesendete Sequenznummer. Da in der vorherigen Übertragungsphase die PDUs 0 bis 3 jeweils mit der Sequenznummer 0 gesendet wurden, werden nun die Datenpakete PDU4 bis PDU7 mit der Sequenznummer 1 an den Empfänger E1 gesendet.
Allerdings speichert der Sender S die Datenpakete PDU0 bis PDU3 für eine weitere Übertragungsperiode, damit im Falle einer Fehlinterpretation der positiven Bestätigungsnachrichten eine erneute Übertragung der Datenpakete PDU0 bis PDU3 möglich ist. Als Übertragungsperiode wird die Zeitspanne zwischen dem Senden eines Datenpakets und dem Empfang einer positiven oder negativen Bestätigungsnachricht oder einer Wiederholungsnachricht bezeichnet.
Die neuen Datenpakete PDU4 bis PDU7 werden vom Empfänger E1 fehlerfrei empfangen. Der Empfänger E1 erwartet jedoch anstelle des erstmalig gesendeten Datenpakets PDU4 eine wiederholte Sendung des Datenpakets PDU0, das er in der vorherigen Übertragungsperiode fehlerhaft empfangen hatte und für das er eine negative Bestätigungsnachricht gesendet hatte. Der Empfänger E1 erkennt anhand der Sequenznummer 1, dass es sich bei dem Datenpaket PDU4 um eine erstmalige Übertragung des Datenpakets PDU4 und nicht um eine wiederholte Übertragung des Datenpakets PDU0 handelt, da das Datenpaket PDU0 bei einer erneuten Übertragung wieder mit der Sequenznummer 0 gesendet worden wäre. Zur Anforderung einer erneuten Übertragung des Datenpakets PDU0 sendet der Empfänger E1 eine Wiederholungsnachricht RA an den Sender S. Die fehlerfrei empfangenen Datenpakete PDU4 bis PDU7 werden vom Empfänger E1 zwischengespeichert, da das Datenpaket PDU0 weiterhin fehlt, um die Datenpakete in aufsteigender, ununterbrochener Reihenfolge an eine höhere Schicht zu liefern.
Bei dem Datenübertragungssystem sind zwei verschiedene Wiederholungsnachrichten vorgesehen. Als erste Wiederholungsnachricht ist ein Signal RA (Revert-Acknowledgement) zur positiven Bestätigung eines nicht erwarteten Datenpakets und zur Anforderung einer erneuten Übertragung des erwarteten Datenpakets vorgesehen. Als zweite Wiederholungsnachricht ist ein Signal RN (Revert-Negative Acknowledgement) zur negativen Bestätigung eines nicht erwarteten Datenpakets und zur Anforderung einer erneuten Übertragung des erwarteten Datenpakets vorgesehen.
Im vorliegenden Beispiel wurde das Datenpaket PDU4 nicht vom Empfänger E1 erwartet, jedoch fehlerfrei empfangen. Daher sendet der Empfänger E1 für das empfangene Datenpaket PDU4 das Signal RA, welches dem Sender mitteilt, das eine wiederholte Übertragung des vorherigen Datenpakets PDU 0 gewünscht ist, das Datenpaket PDU4 jedoch fehlerfrei empfangen wurde.
Die Datenpakete PDU5 bis PDU7 wurden vom Empfänger E1 fehlerfrei empfangen und dementsprechend wird für diese Datenpakete PDU5 bis PDU7 eine positive Bestätigungsnachricht A an den Sender S gesendet.
Nach den Zeitschlitzen 4, 5, 6 und 7 schließt sich eine Zeitphase 21 an, welche für eine Datenübertragung zwischen dem Sender S und weiteren Empfängern E2, E3 . . . vorgesehen ist. Innerhalb dieser Zeitphase 21 erhält der Sender S von dem Empfänger E1 für die Datenpakete PDU5 bis 7 jeweils eine positive Bestätigungsnachricht A und für die Datenpakete PDU0 und PDU4 die Wiederholungsnachricht RA.
Der Sender S geht nun davon aus, dass alle Datenpakete PDU4 bis PDU7 fehlerfrei beim Empfänger E1 angekommen sind und dass das Datenpaket PDU0 fehlerhaft angekommen ist und erneut gesendet werden soll. Dementsprechend sendet er in dem nachfolgenden Zeitschlitz 0 zunächst die PDU0 erneut und in den darauffolgenden Zeitschlitzen 8, 9 und 10 neue Datenpakete PDU8 bis PDU10 an den Empfänger E1.
Das wiederholt gesendete Datenpaket PDU0 wird mit der Sequenznummer 0 gesendet, da auch die erstmalige Übertragung der PDU0 mit der Sequenznummer 0 erfolgt ist.
Da es sich bei den Datenpaketen PDU8 bis PDU10 um neue, erstmalig gesendete Datenpakete handelt, wechselt der Sender S jeweils die mit den Datenpaketen mitgesendete Sequenznummer. Da in der vorherigen Übertragungsphase die PDUs 4 bis 7 jeweils mit der Sequenznummer 1 gesendet wurden, werden nun die Datenpakete PDU8 bis PDU10 mit der Sequenznummer 0 an den Empfänger E1 gesendet.
Der Sender S speichert die Datenpakete PDU5 bis PDU7 für eine weitere Übertragungsperiode für den Fall, dass er die positiven Bestätigungsnachrichten A für die PDUs 5 bis 7 fehlinterpretiert hat bzw. dass ein Übertragungsfehler bei der Sendung dieser positiven Bestätigungsnachrichten aufgetreten ist. Dadurch kann er eine erneute Übertragung dieser PDUs 5 bis 7 durchführen, falls er von dem Empfänger E1 in der nächsten Übertragungsperiode eine Wiederholungsnachricht erhält.
Die Datenübertragung zwischen dem Sender S und dem Empfänger E1 wird nachfolgend jeweils periodisch in entsprechender Weise fortgesetzt.
Die Fig. 2 zeigt schematisch den zeitlichen Ablauf einer Datenübertragung zwischen einem Sender S und einem Empfänger E1. Die Datenübertragung entspricht zu großen Teilen der Datenübertragung gemäß Fig. 1, weshalb in der Fig. 2 auch lediglich die Datenübertragungen für die jeweils ersten Zeitschlitze 0, 4, 0 und 4 der für die Übertragung zwischen dem Sender S und dem Empfänger E1 vorgesehenen Zeitrahmen dargestellt sind. Es werden nachfolgend nur die Unterschiede zu dem Datenübertragungsschema gemäß Fig. 1 erläutert. Bei der Datenübertragung gemäß Fig. 2 tritt bei der erstmaligen Sendung des vom Empfänger E1 nicht erwarteten Datenpakets PDU4 ein Fehler auf und der Empfänger E1 empfängt somit das Datenpaket PDU4 fehlerhaft. Daher sendet der Empfänger E1 für das fehlerhaft empfangene Datenpaket PDU4 die Wiederholungsnachricht RN, welche dem Sender mitteilt, das eine wiederholte Übertragung des vorherigen Datenpakets PDU0 gewünscht ist und dass das Datenpaket PDU4 fehlerhaft empfangen wurde und daher auch eine wiederholte Übertragung des Datenpakets PDU4 gewünscht ist.
Dementsprechend erfolgt in der nachfolgenden Übertragungsperiode eine erneute Sendung des Datenpakets PDU0 und in der darauffolgenden Übertragungsperiode eine erneute Sendung des Datenpakets PDU4.
Die oben beschriebene Fehlerbereinigungsprozedur führt dann zu einer wesentlichen Verbesserung des Durchsatzes auf dem HS-DSCH, wenn die vier im Uplink zu übertragenden Kommandos ACK, NACK, Revert Cmd oder Revert NACK mit einem Fehlerschutz versehen werden, der der Häufigkeit Rechnung trägt, mit der diese Kommandos in realen Situationen zu übertragen sind, da ein höherer Grad an Fehlerschutz immer auch eine Erhöhung der zu übertragenden Datenmenge (zusätzliche Redundanz) bedeutet. Daher sollten Kommandos (ACK und NACK), die häufig zu übertragen sind, mit geringerer Redundanz und damit geringerem Fehlerschutz übertragen werden, als die Kommandos (Revert Cmd, Revert NACK), die nur deutlich seltener zu übertragen sind, da sie nur für den Fehlerbereinigungsfall erforderlich sind. Eine Durchsatzoptimierung kann dann dadurch erreicht werden, dass man die erforderliche Redundanz zum Schutz der Übertragung von ACK bzw. NACK so festlegt, dass einerseits die Fehlinterpretation von ACK als NACK bzw. von NACK als ACK auch bei ungünstigen Kanalbedingungen relativ selten auftritt (z. B. in 1% der Fälle), andererseits bei nicht zu ungünstigen Kanalbedingungen die dann zu übertragende Redundanz nicht deutlich höher als erforderlich ist, um die durch die Übertragung bedingte Interferenz im Uplink nicht unnötig in die Höhe zu treiben. Treten kurzzeitig ungünstige Kanalbedingungen auf, die dann doch zu einer Fehlinterpretation führen, so greift die Fehlerbereinigungsprozedur, die dann trotz anhaltender ungünstiger Kanalbedingungen infolge der erhöhten Redundanz die Revert- Kommandos nicht fehlinterpretiert.
Darüber hinaus trägt der stärkere Fehlerschutz von Revert Cmd und Revert NACK der Tatsache Rechnung, dass eine Fehlinterpretation von Revert Cmd als Revert NACK oder umgekehrt, bzw. von Revert Cmd als ACK/NACK oder Revert NACK als ACK/NACK und umgekehrt nur noch mit einer sehr sehr kleinen Restwahrscheinlichkeit auftreten sollte, da andernfalls die Einführung der Fehlerbereinigungsprozedur auf neue Fehlerfälle führen würde, die ohne sie gar nicht vorhanden wären.
Gegenwärtig wird in 3GPP TSG-RAN-WG1 und WG2 diskutiert, dass für jeden im DL über den HS-DSCH gesendeten Datenblock (dessen zeitliche Dauer fest ist und als Transmission Time IntervalTTI bezeichnet wird) auf dem der Mobilstation zugeordneten Uplink DPCCH-2 (Spreizfaktor 256) ein ACK bzw. NACK zu senden ist, je nachdem ob die Mobilstation den Datenblock erfolgreich dekodieren konnte oder nicht. Das TTI für diese Datenblocks erstreckt sich nach den gegenwärtigen Überlegungen in der Regel über 3 Slots (ein Funkrahmen hat 15 Slots). Für die Quittierungen, die dann auch alle 3 Slots im Uplink erfolgen, stehen jeweils 10 ("wiederholungs-")kodierte bit zur Verfügung, d. h. ein ACK würde durch 10 ("wiederholungs"-kodierte) Bits des Wertes 1 über die Funkschnittstelle übertragen, während ein NACK mit 10 ("wiederholungs"-kodierten) Bits des Wertes -1 zu übertragen ist. Diese jeweils 10 kodierten Bits werden dann zusätzlich gespreizt. Dies führt je nach Kanalbedingungen zu Fehlinterpretationswahrscheinlichkeiten im Bereich von 1%. Weitere Bits auf dem DPCCH-2 werden für andere Zwecke verwendet, z. B. für die Übermittlung von Messwerten zur Charakterisierung der Kanalqualitätsgüte.
Der Spreizfaktor auf dem DPCCH-2 ist fest, d. h. er kann nicht von einem Funkrahmen zum nächsten oder von einem TTI oder sogar von einem Slot dynamisch geändert werden. Damit ist es nicht möglich, in Abhängigkeit vom Auftreten einer Fehlinterpretation von NACK als ACK (dies ist der Fall mit den ungünstigsten Auswirkungen, während die Fehlinterpretation von ACK als NACK als wenig kritisch zu gelten hat) in dem TTI, in dem dann eines der Revert-Kommandos (Revert-Cmd oder Revert-NACK) zu übertragen wäre, den Spreizfaktor des DPCCH-2 so zu verkleinern (z. B. zu halbieren), dass nun (mit doppelter möglicher Datenmenge) ein deutlich besser fehlerkorrigierend kodiertes Revert- Kommando gesendet werden kann.

Fehlerkorrekturverbesserung unter Ausnutzung der Kanalspreizung

Um eine Verbesserung der Fehlerkorrektur für die Übertragung von Revert-Kommandos in dem selteneren Fall zu erreichen, dass in der Basisstation ein NACK als ACK missverstanden wird, kann die Mobilstation einen vordefinierten zusätzlichen Spreizkode (Spreizfaktor beispielsweise auch 256) zuschalten, auf dem diese zusätzliche Redundanz im Uplink parallel übertragen werden kann (Alternative: Der Spreizkode ist von Beginn des Datenempfangs über den HS-DSCH allokiert, es wird aber nur die zusätzlich Redundanz übertragen, fall erforderlich). Beispielsweise könnte die Mobilstation im Fall eines Revert- Cmd auf dem DPCCH-2 ein ACK senden (damit muss die hier verwendete Bitfolge nicht geändert werden) und auf dem zugeschalteten Spreizkode eine deutlich besser fehlerkorrigierend kodierte Bitfolge, die im Zusammenwirken mit dem ACK auf dem DPCCH-2 dann ein Revert-Cmd ausdrückt. Im Falle eines Revert-NACK Kommandos, kann die Mobilstation weiterhin ein NACK auf dem DPCCH-2 senden und zusätzlich auf dem zugeschalteten Spreizkode eine deutlich besser fehlerkorrigierend kodierte Bitfolge, die im Zusammenwirken mit NACK auf dem DPCCH-2 dann ein Revert-NACK ausdrückt. Durch geeignete Kombination der auf dem DPCCH-2 und auf dem zugeschalteten Spreizkode empfangenen Daten entscheidet die Basisstation, welches Kommando gesendet wurde.
Bedingt durch den in der Mobilstation zuschaltbaren Spreizkode, muss die Basisstation immer sowohl den Spreizkode des DPCCH-2 und den zugeschalteten Spreizkode parallel despreizen, um zu erkennen, ob es sich um ein ACK/NACK oder eines der Revert- Kommandos handelt. Dies ist jedoch keine sehr aufwendige Zusatzprozedur. Die Details der Kodierung der Daten auf dem zugeschalteten Spreizfaktor wird hier nicht näher betrachtet.
Das Zuschalten eines weiteren Spreizkodes ist im UMTS Uplink kein ernstes Problem (anders als im Downlink, wo sich alle Mobilstation den vorhandenen Codebaum teilen müssen). Das Zuschalten dieses Spreizkodes hat lediglich zur Folge, dass etwas höhere Anforderungen an die Linearität des Leistungsverstärkers in der Mobilstation gestellt werden müssen.

Anwendung der Technik auf ein ARQ-Protokoll ohne Fehlerbereinigungsprozedur

Ohne die oben beschriebene Fehlerbereinigungsprozedur könnte man die Technik auch nur auf die Übertragung des NACK anwenden: Wann immer die Mobilstation ein NACK zu senden hat, sendet sie dieses Kommando mit zusätzlicher Redundanz auf einem eigens dafür zugeschalteten weiteren Spreizkode. Das würde die Häufigkeit einer Fehlinterpretation von NACK als ACK sehr stark reduzieren, so dass der Fehlerfall einer Missinterpretation von NACK als ACK nur noch ganz selten auftritt und eine Fehlerbereinigungsprozedur nicht mehr erfordern würde. Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass zu erwarten ist, dass ein NACK relativ häufig zu senden ist, und dass bei nicht zu ungünstigen Kanalbedingungen die zusätzliche gesendete Redundanz gar nicht erforderlich ist, um eine Fehlinterpretation zu vermeiden. Damit würde unter diesen Bedingungen jedoch mehr Interferenz als nötig im Uplink erzeugt. Günstiger wäre hier vermutlich, lediglich die Sendeleistung für ein NACK zu erhöhen, um auf diese Weise eine Verbesserung der Verlässlichkeit der Detektionsentscheidung zu erreichen.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt,
wobei der Sender zum wiederholten Senden eines Datenpakets vorgesehen ist, wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht oder eine Wiederholungsnachricht erhalten hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender die Datenpakete, für welche er eine positive Bestätigungsnachricht empfangen hat, für eine weitere Übertragungsperiode zwischenspeichert, wobei eine Übertragungsperiode die Zeitspanne zwischen dem Senden eines Datenpakets und dem Empfang einer positiven oder negativen Bestätigungsnachricht oder einer Wiederholungsnachricht bezeichnet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sender gesendeten Datenpakete eine Sequenznummer zur Unterscheidung zwischen einer wiederholten Übertragung und einer erstmaligen Übertragung aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Empfänger gesendeten positiven und negativen Bestätigungsnachrichten die Sequenznummer zur Unterscheidung zwischen einer wiederholten Übertragung und einer erstmaligen Übertragung aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich periodisch wiederholender Zeitrahmen mit N-Zeitschlitzen vorgesehen ist, wobei die Zeitschlitze eines Zeitrahmens jeweils zur Sendung eines Datenpakets vorgesehen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger nach Absenden einer negativen Bestätigungsnachricht und nachfolgendem Empfang eines nicht erwarteten Datenpakets dieses trotzdem zwischenspeichert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger nach Absenden einer positiven Bestätigungsnachricht und nachfolgendem Empfang eines nicht erwarteten Datenpaketes dieses nicht zwischenspeichert.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger zum Senden einer ersten Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets und zur positiven Bestätigung eines nicht erwarteten Datenpakets vorgesehen ist und dass der Empfänger zum Senden einer zweiten Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets und zur negativen Bestätigung eines nicht erwarteten Datenpakets vorgesehen ist.

9. Datenübertragungssystem mit einem Sender und einem Empfänger und Mitteln zur Übertragung von Datenpaketen zwischen dem Sender und dem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt,
wobei der Sender zum wiederholten Senden eines Datenpakets vorgesehen ist, wenn der Sender eine negative Bestätigungsnachricht oder eine Wiederholungsnachricht erhalten hat.

10. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei zum Senden der positiven und der negativen Bestätigungsnachricht ein erster Spreizkode vorgesehen ist und wobei zum Senden von zusätzlicher Redundanz für die negative Bestätigungsnachricht ein zweiter Spreizcode vorgesehen ist.

11. Verfahren zur Übertragung von Datenpaketen zwischen einem Sender und einem Empfänger,
wobei der Empfänger zum Senden einer positiven Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerfrei empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer negativen Bestätigungsnachricht an den Sender vorgesehen ist, wenn ein Datenpaket fehlerhaft empfangen wird,
wobei der Empfänger zum Senden einer Wiederholungsnachricht zur Anforderung einer erneuten Übertragung eines Datenpakets an den Sender vorgesehen ist, wenn trotz einer vom Empfänger gesendeten negativen Bestätigungsnachricht keine erneute Übertragung des betreffenden Datenpakets erfolgt,
wobei zum Senden der positiven und der negativen Bestätigungsnachricht und der Wiederholungsnachricht ein erster Spreizkode vorgesehen ist und wobei zum Senden von zusätzlicher Redundanz für die negative Bestätigungsnachricht und/oder die Wiederholungsnachricht ein zweiter Spreizcode vorgesehen ist.