DE10162563A1

DE10162563A1 - Steuerungsmechanismus für adaptive Modulation

Info

Publication number: DE10162563A1
Application number: DE10162563A
Authority: DE
Inventors: Edgar Bolinth; Ralf Kern
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-24

Abstract

Bei der Übertragung von Bit-Loading-Tabellen für adaptive Modulation treten häufig Datenpaketfehler auf. Daher wird an den Empfänger von Daten, von dem die Bit-Loading-Tabelle stammt, über die Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Tabelle beim Sender eine Bestätigungsnachricht gesendet. Die vom Sender zu sendenden Daten werden auf der Grundlage der Bit-Loading-Tabelle adaptiv moduliert, wenn die Bit-Loading-Tabelle fehlerfrei empfangen wurde. Andernfalls wird durch die Bestätigungsnachricht, insbesondere ein vorzugsweise auf "0" zurückgesetztes ARQ-Bit, das erneute Senden der Bit-Loading-Tabelle angefordert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden von Daten mittels Mobilfunk an einen Empfänger durch Empfangen einer Bit-Loading-Nachricht, die Informationen über ein für das Senden zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, von dem Empfänger, adaptives Modulieren der zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht und Senden der adaptiven modulierten Daten an den Empfänger über einen Sendekanal. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Empfangen von adaptiv modulierten Daten sowie diesbezügliche Vorrichtungen.

Ein gravierendes Problem bei der Mobilfunkübertragung ist die Frequenzselektivität der Mobilfunkkanäle. Die Frequenzselektivität, hervorgerufen durch Mehrwegeausbreitung mit großen Laufzeitdifferenzen, bewirkt starke lineare Verzerrungen des Empfangssignals, die den Einsatz aufwendiger Entzerrer oder einer Viterbi-Detektion erforderlich machen. Eine geeignete Alternative, den Nachteilen frequenzselektiver Kanäle entgegenzuwirken, besteht darin, die Mobilfunkkanäle adaptiv zu modulieren.

Adaptive Modualtion wird in OFDM-Systemen (Orthogonal Frequency Devision Multiplexing) dazu verwendet, die Nachteile frequenzselektiver Fading-Kanäle zu reduzieren. Dabei werden die Daten über einzelne Subträger übertragen.

Das Prinzip der Adaptiven Modulation ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Der Sender überträgt über den Funkkanal Daten zu einem Empfänger. In dem Sender werden die zu sendenden Daten zunächst durch einen Codierer und Interleaver codiert und verschachtelt. Anschließend werden die Daten je nach Kanaleigenschaft mit unterschiedlicher Modulationswertigkeit moduliert. Geeignete Modulationsalphabete/verfahren hierfür sind z. B. die bekannten Amplitude/Phase-Shift- Keying-Verfahren BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM usw. mit den jeweiligen Modulationswertigkeiten 1, 2, 4 und 6. Bei hohem Signal/Rausch-Abstand ist der jeweilige Subträger mit einer hohen Bitzahl zu modulieren, während bei einem geringen Signal/Rausch-Verhältnis eine geringe Bitzahl genügt. Das Signal/Rausch-Verhältnis wird üblicherweise in dem Empfänger geschätzt und für die einzelnen Subträger in eine sogenannte Bit-Loading-Tabelle umgesetzt. Beispielsweise kann eine solche Bit-Loading-Tabelle Informationen über das Signal/Rauschverhältnis oder alternativ die angeforderte Modulationswertigkeit für jeden einzelnen Subträger enthalten. Diese Bit- Loading-Tabelle wird dem Sender übermittelt, so dass dieser einen Demultiplexer DEMUX und einen Multiplexer MUX für die Adaptive Modulation entsprechend ansteuern kann.

Gemäß Fig. 1 richtet der Demultiplexer DEMUX den vom Interleaver erhaltenen Bit-Strom an den jeweils einer bestimmten Modulationswertigkeit zugeordneten Modulator MOD₁, . . ., MOD_n-1, MOD_n. Dabei kann der Modulator MOD₁ beispielsweise ein BPSK- Modulator und der Modulator MOD_n ein 64 QAM-Modulator sein. Die nach der jeweiligen Modulation erhaltenen Zeiger werden dann durch den Multiplexer MUX, der ebenfalls über die Bit- Loading-Tabelle gesteuert wird, einer Inversen Fast-Fourier- Transformation IFFT unterzogen. Dort werden die Zeiger auf den jeweiligen Subträger für die Übertragung umgesetzt und anschließend auf die Trägerfrequenz hochmoduliert.

Im Empfänger läuft dieser Prozess im wesentlichen umgekehrt ab. Zunächst werden die Daten über eine Fast-Fourier-Transformation von den einzelnen Subträgern als Zeiger gewonnen. Ein anschließender Demultiplexer DEMUX weist die Daten entsprechend der Bit-Loading-Tabelle dem geeigneten Demodulator zu. Der vom Demodulator DEMOD₁, . . ., DEMOD_n-1, DEMOD_n gewonnene Bit-Strom wird über einen Multiplexer MUX einem Deinterleaver und Kanaldecodierer zugeführt.

Bei der adaptiven Modulation können während der Übertragung einer Bit-Loading-Nachricht bzw. -Tabelle Paketfehler auftreten. Für die adaptive Modulation ist es jedoch essenziell, die Bit-Loading-Nachricht von dem Empfänger zu dem Sender korrekt zu übertragen. Ist dies nicht der Fall, so würden bei der Anwendung einer nicht aktuellen und somit falschen Bit- Loading-Tabelle erhebliche Bitfehler auftreten, hervorgerufen durch die falsche Zuordnung von Bits auf bestimmte Subträger. Wird beispielsweise bei einem TDD-Verfahren (Time Division Duplex) von einer für einen gewissen Zeitraum stationären Kanal ausgegangen - einem sogenannten WSS-Kanal (White Sense Stationary) -, so hat die Bit-Loading-Tabelle in der Regel für diesen gewissen Zeitraum Gültigkeit. Falls sich jedoch der Übertragungskanal kurzfristig ändert und damit möglicherweise kurze zeitvariante Änderungen der Interferenzsituation einhergehen, kann dies dazu führen, dass die Bit-Loading- Nachricht bzw. -Information nicht korrekt empfangen wird. In solchen Fällen muss die Verbindung abgebrochen und eine vollständig neue Verbindung aufgebaut werden. Damit ist eine Neukalibrierung der Bit-Loading-Tabelle und des Verbindungs-Set- Up notwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Übertragungsqualität bei zeitvarianten Systemen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Senden von Daten mittels Mobilfunk an einen Empfänger durch Empfangen einer Bit-Loading-Nachricht, die Information über ein für das Senden zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, von dem Empfänger, adaptives Modulieren der zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht und Senden der adaptiv modulierten Daten an den Empfänger über einen Sendekanal, sowie Senden einer Bestätigungsnachricht an den Empfänger, von dem die Bit-Loading-Nachricht stammt, über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht, wobei die zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading- Nachricht adaptiv moduliert werden, wenn die Bit-Loading- Nachricht fehlerfrei empfangen wird.

Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Empfangen von Daten mittels Mobilfunk von einem Sender durch Senden einer Bit-Loading-Nachricht, die Information über ein für ein Senden der Daten zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, an den Sender der Daten, Empfangen von adaptiv modulierten Daten von dem Sender über einen Empfangskanal und adaptives Demodulieren der empfangenen Daten, sowie Empfangen einer Bestätigungsnachricht von dem Sender, der die Bit-Loading-Nachricht empfängt, über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht, wobei die empfangenen, adaptiv modulierten Daten unmittelbar nach dem Empfangen der Bestätigungsnachricht und/oder zu einem späteren Zeitpunkt auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht adaptiv demoduliert werden, wenn die Bit-Loading-Nachricht entsprechend der Bestätigungsnachricht fehlerfrei von dem Sender empfangen ist.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen eine Vorrichtung zum Senden von Daten mittels Mobilfunktechnik an einen Empfänger mit einer Empfangseinrichtung zum Empfangen einer Bit- Loading-Nachricht, die Information über ein für das Senden zu verwendende Modulationsverfahren umfasst, von dem Empfänger, einer Modulationseinrichtung zum adaptiven Modulieren der zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht und einer Sendeeinrichtung zum Senden der adaptiv modulierten Daten an den Empfänger über einen Sendekanal, sowie einer Analyseeinrichtung zum Erzeugen einer Bestätigungsnachricht für den Empfänger über eine Qualität des Empfangs der Bit- Loading-Nachricht, wobei die zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht durch die Modulationseinrichtung adaptiv modulierbar sind, wenn die Bit-Loading- Nachricht vom Sender fehlerfrei empfangen worden ist.

Schließlich wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Vorrichtung zum Empfangen von von einem Sender mittels Mobilfunktechnik übertragenen Daten mit einer Sendeeinrichtung zum Senden einer Bit-Loading-Nachricht, die Information über ein von dem Sender zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, zu dem Sender, einer Empfangseinrichtung zum Empfangen adaptiv modulierter Daten von dem Sender über einen Empfangskanal und einer Demodulationseinrichtung zum adaptiven Demodulieren der empfangenen Daten, wobei mit der Empfangseinrichtung eine Bestätigungsnachricht von dem Sender, für den die Bit- Loading-Nachricht bestimmt ist, über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht zu empfangen ist, wobei die empfangenen, adaptiv modulierten Daten unmittelbar nach dem Empfangen der Bestätigungsnachricht und/oder zu einem späteren Zeitpunkt auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht adaptiv demodulierbar sind, wenn die Bit-Loading-Nachricht entsprechend der Bestätigungsnachricht fehlerfrei von dem Sender empfangen ist.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, über einen speziellen Kenner, nämlich ein ARQ-Bit (Automatic Repeat Request), eine nicht korrekt empfangene Bit-Loading-Nachricht erneut anzufordern. Der Vorteil eines solchen Bit-Loading-Information- ARQ-Systems ist, dass die Nutzdatenverbindung sowie der Bit- Loading-Nachrichtenaustausch fortgeführt werden kann, gegebenenfalls mit einem robusteren Modulationsmodus, z. B. durch eine stärkere Codierung und/oder eine robustere mittlere Modulationswertigkeit. Darüber hinaus erlaubt dieses Bit- Loading-Information-ARQ-System eine Erhöhung der fehlerfrei übertragenen SCH/LCH-PDU-Paketfolge (Paket Data Unit). Damit kann insbesondere die Anzahl der unterbrochenen Verbindungen deutlich reduziert werden.

Die Erfindung wird insbesondere am Beispiel des HIPERLAN/2 erläutert, so dass hinsichtlich der in diesem Dokument verwendeten Abkürzungen auf die HIPERLAN/2-Spezifikation Version 1.0 von ETSI BRAN (European Telecommunication Standards Institut Broadband Radion Access Network) verwiesen wird.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Schema der adaptiven Modulation gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Blockdiagramm zu dem Direct Link Mode;
Fig. 3 die Struktur eines MAC-Rahmens im Direct Link Mode;
Fig. 4 ein Blockdiagramm zum Centralized Mode;
Fig. 5 die Struktur eines MAC-Rahmens im Centralized Mode;
Fig. 6 das erfindungsgemäße Senden einer ARQ-Anforderung bei einem langsamen Terminal im Down Link;
Fig. 7 das Senden einer ARQ-Anforderung bei einem langsamen Terminal im Up Link;
Fig. 8 das Senden einer ARQ-Anforderung bei einem schnellen Terminal im Down Link; und
Fig. 9 das Senden einer ARQ-Anforderung bei einem schnellen Terminal im Up Link.
Die nachfolgenden Ausführungsformen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Zunächst sei anhand der Fig. 2 bis 5 der Nachrichtentransport zwischen Mobilterminals bzw. einem Mobilterminal und einer Basisstation in der typischen MAC-Rahmenstruktur erläutert.
Fig. 2 zeigt eine Basisstation CC und zwei Mobilterminals MT1, MT2. Die Mobilterminals MT1, MT2 kommunizieren direkt miteinander (im Wesentlichen den Datenaustausch betreffend), aber unter Kontrolle des CC's (im Wesentlichen die Zuteilung der Funkressourcen betreffend), d. h. im Direct Link Mode. Im vorliegenden Fall wird zwischen MT1 und MT2 direkt ein Nutzdatenkanal DiL UDCH (Direct Link User Data CHannel) aufgebaut. Hierzu wird ein bidirektionaler Steuerkanal DiL LCCH (Link Control CHannel) verwendet. Außerdem schickt das Mobilterminal MT2 als Empfänger der Nutzdaten eine Bit-Loading- Tabelle über einen AM-Steuerkanal AM LCCH (Adaptive Modulation Link Control CHannel) an das Mobilterminal MT1.
In Fig. 2 sind darüber hinaus Steuerkanäle von den Mobilterminals MT1, MT2 zu der Basisstation CC symbolisch angedeutet. Hierzu sei erneut auf die HIPERLAN/2-Spezifikation hingewiesen.
Fig. 3 zeigt die Zeitschlitzstruktur der Transportkanäle in einem MAC-Rahmen im Direct Link Mode. Auf die Steuerkanäle BCH, FCH, ACH und RCH zu Beginn und am Ende des MAC-Rahmens ist hier nicht näher einzugehen. In einem ersten kurzen Transportkanal SCH, der in Fig. 3 ebenso wie das Mobilterminal MT1 in Fig. 2 schraffiert dargestellt ist, ist das Mobilterminal MT1 aktiv und sendet die Verbindungssteuerinformation DiL LCCH. In der anschließenden Zeitschlitzfolge, die in Fig. 3 gepunktet dargestellt ist, ist das Mobilterminal MT2 aktiv. In einem ersten kurzen Transportkanal SCH (Short Transport CHannel) sendet MT2 ebenfalls eine Steuerinformation DiL LCCH. In einem anschließenden kurzen Transportkanal sendet beispielsweise das Mobilterminal MT2 eine Bit-Loading- Tabelle als Verbindungssteuerinformation LCCH für adaptive Modulation AM an MT1. Anschließend sendet MT1 in seinem nächstmöglichen Zeitschlitz, beispielsweise in dem nächsten MAC-Rahmen über lange Transportkanäle LCH (Long Transport CHannel) Nutzdaten, vorzugsweise unter Anwendung der von MT2 über den AM LCCH empfangenen Bit-Loading-Tabelle.
Demgegenüber ist in Fig. 4 und 5 der Centralized Mode dargestellt, bei dem die Basisstation CC bzw. das Mobilterminal MT2 als Zentralstation dient, über die das Mobilterminal MT1 gegebenenfalls mit weiteren Mobilterminals kommuniziert. Fig. 4 zeigt hierzu die einzelnen logischen Kanäle, die zwischen beiden Kommunikationseinheiten aufgebaut werden. Im dargestellten Fall tritt MT2 als Sender auf, so dass im Down Link ein mittels adaptiver Modulation modulierter Datenkanal UDCH von CC/MT2 zu MT1 implementiert wird. Im Up Link wird der logische Kanal AM LCCH zur Übermittlung einer Bit-Loading- Nachricht, die durch Kanalschätzung des mit Hilfe der von der Basisstation CC/MT2 übermittelten SCH Transport Kanals ermittelt wird, aufgebaut. Anschließend sendet MT2 in seinem nächstmöglichen Zeitschlitz, beispielsweise in dem nächsten MAC-Rahmen über lange Transportkanälen LCH (Long Transport CHannel) adaptiv modulierte Nutzdaten. Für die weiteren Kanäle sei wiederum auf die HIPERLAN/2-Spezifikation hingewiesen.
Fig. 5 zeigt die physikalischen Kanäle in einem MAC-Rahmen zu den in Fig. 4 dargestellten logischen Kanälen. Die physikalischen Kanäle im Centralized Mode cm, der auch als Centralized Controlled Mode bezeichnet wird, entsprechen im wesentlichen denen des in Fig. 3 dargestellten Direct Link Mode DiL. Die physikalischen Kanäle lassen sich hier jedoch dem Up Link UL vom Mobilterminal zur Basisstation und Down Link DL von der Basisstation zum Mobilterminal zuordnen.
Erfindungsgemäß wird nun in die Bit-Loading-Nachricht, dem AM LCCH, ein Bit-Loading-ARQ-Bit eingefügt. Damit kann jede Bit- Loading-Nachricht positiv oder negativ in einem der nächsten MAC-Rahmen durch das Bit-Loading ARQ-Bit bestätigt werden. Mit dem Bit-Loading-ARQ-Bit kann signalisiert werden, ob eine vorher empfangene Bit-Loading-Nachricht korrekt detektiert bzw. decodiert worden ist. Um über die explizite Neuanforderung bzw. Nicht-Neuanforderung der Bit-Loading-Tabelle hinaus eine positive bzw. negative explizite Empfangsbestätigung für eine vom Sender fehlerfrei empfangene Bit-Loading-Nachricht erstellen zu können, ist es erforderlich, zwischen einer Down Link/Forward Link-Signalisierung und zwischen einer Up Link/Reverse Link-Signalisierung durch einen Typkenner in der Signalisierungsnachricht zu unterscheiden gemäß dem Tabellenpaar 1 + 2. Eine weitere erfindungsgemäße Optimierung stellt das Tabellenpaar 3 + 4 dar, wobei für die "positive Empfangsbestätigung" automatisch "keine Neuanforderung des AM LCCH's verstanden wird und wobei für "negative Empfangsbestätigung" automatisch eine "Neuanfrage des AM LCCH's durchgeführt wird. Auch entfällt hierdurch die Notwendigkeit explizit anhand eines SCH-Typenkenners zwischen Up Link/Reverse Link und Down Link/Forward Link unterscheiden zu müssen.
Die folgende Tabelle 1 zeigt beispielhaft den Inhalt der genannten Bit-Loading-Nachricht zur adaptiven Modulation für einen Vorwärtstransportkanal (Forward Link) und einen Rückwärtstransportkanal (Reverse Link). Die anschließende Tabelle 2 zeigt eine Möglichkeit der Belegung des SCH-Felds, mit dem der Typ der Protokolldateneinheit PDU im Transportkanal SCH festgelegt werden kann. Entsprechendes gilt für das Tabellepaar 3 + 4. Tabelle 1 Inhalte einer AM-Bit-Loading-Nachricht in einem Forward-SCH und Reverse-SCH

Tabelle 2 SCH-Feld

Tabelle 3 Inhalte einer AM-Bit-Loading-Nachricht in einem SCH

Tabelle 4 SCH-Feld
In der Bit-Loading-Nachricht wird mit den ersten 4 Bits der Typ der Nachricht festgelegt. Beispielsweise folgt in Tabelle 3 den 4 Bits für den Typenkenner das Bit-Load-ARQ-Bit. Das ARQ-Bit wird auf "0" gesetzt, wenn in der vorausgehenden Gegenverbindung die Bit-Loading-Nachricht fehlerfrei übertragen wurde und somit keine Neuübertragung notwendig ist. Andererseits wird das ARQ-Bit auf "1" gesetzt, wenn die Bit-Loading- Nachricht fehlerhaft übertragen wurde, so dass diese "1" als Anfrage zum erneuten Senden der Bit-Loading-Nachricht interpretiert werden kann. Die weiteren Bits in der AM-Bit- Loading-Nachricht werden in typischer Weise verwendet, so dass auf deren nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
In Fig. 6 ist die Verwendung und Wirkungsweise einer Bit- Loading-Nachricht mit dem Bit-Load-ARQ für ein langsames Terminal der 2 ms-Klasse (für HIPERLAN/2 entspricht dies der Dauer eines MAC-Rahmens) für das Down Link DL bzw. Direct Link DiL dargestellt. Die zeitliche Wiedergabe der Transportkanäle im (n - 1)-ten, n-ten und (n + 1)-ten MAC-Rahmen entspricht im Prinzip den Darstellungen von Fig. 3 und Fig. 5. Die für die Erfindung wesentlichen Transportkanäle sind, wie auch bei den folgenden Fig. 7 bis 9, für ein erstes Terminal MT1 schraffiert und ein zweites Terminal MT2 gepunktet dargestellt. Im Down Linkverfahren entspräche das gepunktete Terminal MT2 einer Basisstation CC.
Im (n - 1)-ten MAC-Rahmen wirkt sich eine frühere Bit-Loading- Nachricht AM LCCH (DL/DiL) noch auf den Datenkanal LCH des gepunkteten Terminals MT2 im Down Link aus (untere gestrichelte Linie in Fig. 6). Ebenso wirkt sich eine frühere Bit- Loading-Nachricht AM LCCH (UL/DiL) für den Up Link bzw. Direct Link auf die Datenkanäle LCH des schraffierten Terminals MT1 im (n - 1)-ten und n-ten MAC-Rahmen aus (obere gestrichelte Linie in Fig. 6). Dies bedeutet, dass die jeweiligen Datenkanäle gemäß den jeweiligen Bit-Loading-Tabellen moduliert werden. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die Notation "AM LCCH (DL/DiL)" eine Nachricht kennzeichnet, die in einem dazugehörigen Down Link bzw. Direct Link losgesendet wurde. Entsprechend dazu kennzeichnet die Notation "AM LCCH (UL/DiL)" eine Nachricht, die in einem dazugehörigen Up Link bzw. Direct Link losgesendet wurde.
Im zweiten, aber in der Sendereihenfolge beliebigen Steuerkanal SCH des (n - 1)-ten MAC-Rahmens wird gemäß Tabelle 2 das ARQ-Bit der Bit-Loading-Nachricht AM LCCH (DL/DiL) im Down Link bzw. Direct Link gesetzt. Dies führt dazu, dass im nächsten MAC-Rahmen das gepunktete Terminal MT2 den Empfang der Bit-Loading-Nachricht bestätigt. Daraufhin kann im folgenden MAC-Rahmen (dem (n + 1)-ten MAC-Rahmen), das schraffierten Terminal in den Datentransportkanälen für die Modulation die bestätigte Bit-Loading-Tabelle verwenden. Das gepunktete Terminal seinerseits kann im n-ten MAC-Rahmen die vom gestrichelten Terminal im (n - 1)-ten MAC-Rahmen gesendete Bit- Loading-Tabelle anwenden, da diese entsprechend der ARQ- Bestätigung fehlerfrei erhalten wurde. Sowohl das schraffierte als auch das gepunktete Terminal können für die Datenmodulation in den kurzen und/oder langen Transportkanälen SCH, LCH die jeweils gültige Bit-Loading-Tabelle anwenden bis eine neue gesendet und bestätigt wird. Bei dem in Fig. 6 skizzierten Fall besitzt streng genommen das schraffierte Terminal MT2 keine zeitlich aktuelle Bit-Loading-Tabelle (da ja im (n - 1)-ten MAC-Rahmen das Bit-Load-ARQ Bit gesetzt wurde), welche jedoch für des Senden von Nutzdaten im n-ten MAC-Rahmen benötigt wird. Daher wird im n-ten MAC-Rahmen a-priori, festgelegt ob beispielsweise wie in Fig. 6 eingezeichnet mit der alten, zeitlich nicht mehr aktuellen Bit-Loading-Tabelle gesendet wird, oder ob alternativ im n- ten MAC-Rahmen (und in den darauf folgenden Rahmen) mit fester Modulation übertragen wird, solange bis eine neue aktuelle Bit-Loading-Nachricht am Sender vorliegt.
Fig. 7 zeigt ebenfalls für eine langsame Terminalklasse (2 ms) das Senden eines Bit-Loading-ARQ-Bits im Up Link UL bzw. Direct Link DiL. Im (n - 1)-ten MAC-Rahmen sendet das gepunktete Terminal in einem zweiten, aber in der Sendereihenfolge beliebigen Steuertransportkanal SCH eine ARQ-Bit-AM-LCCH (UL/DiL). Im n-ten MAC-Rahmen reagiert das schraffierte Terminal auf die Bit-Loading-Nachricht und sendet zur Bestätigung im Down Link ein entsprechendes ARQ-Bit. Da das gepunktete Terminal zur langsamen 2 ms-Klasse zählt, kann die neue bestätigte Bit-Loading-Tabelle im Down Link erst im (n + 1)-ten MAC-Rahmen von MT2 zum Senden verwendet werden.
Im Up Link UL des n-ten MAC-Rahmens kann MT1 entweder die im (n - 1)-ten MAC-Rahmen von MT2 gesendete AM LCCH (UL/DiL) zur Modulation der Daten im gepunkteten Terminal verwenden, oder aber alternativ fixe Modulation anwenden. Das schraffierte Terminal MT2 hat im n-ten MAC Rahmen bereits eine aktuelle Bit-Loading-Tabelle vorliegen, da diese im (n - 1)-ten MAC- Rahmen vom schraffierten Terminal MT1 mittels des AM LCCH's (Ul/DiL) gesendet wurde.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Bit-Loading-ARQ Verfahren bzw. das Bit-Loading-ARQ-Bit immer jeweils die/das andere Gegenstelle/Terminal betreffen und sich somit gleichzeitig im gleichen oder in zeitlich beliebig verschobenen MAC-Rahmen anwenden lassen.
Im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 wird nun eine adaptive Modulation mit ARQ für schnelle Terminals der 40 µs-Klasse geschildert. Fig. 8 unterscheidet sich von Fig. 6 lediglich darin, dass das gepunktete Terminal MT1 noch im gleichen MAC- Rahmen, dem (n - 1)-ten MAC-Rahmen, auf das Senden der ARQ-Bit- AM-LCCH (DL/DiL) durch das schraffierte Terminal MT2 reagiert. Im hier beispielhaft gewählten zweiten Steuerkanal SCH sendet es (MT1) das ARQ-Bit zur Bestätigung des fehlerfreien Empfangs der Bit-Loading-Tabelle aus der AM-LCCH (DL/DiL) Nachricht, welche im (n - 1)-ten Rahmen gesendet wurde. Dementsprechend kann die von MT2 angeforderte und von MT1 im gleichen, dem (n - 1)-ten Rahmen, bestätigte Bit-Loading-Tabelle bereits im Down Link DL des n-ten MAC-Rahmen angewendet werden. Aufgrund der Schnelligkeit der Terminals kann in gleicherweise die vom schraffierten Terminal im (n - 1)-ten Rahmen gesendete Bit-Loading-Tabelle unmittelbar anschließend noch im gleichen, dem (n - 1)-ten MAC-Rahmen vom gepunkteten Terminal verwendet werden.
Schließlich zeigt Fig. 9 wie Fig. 7 die Verwendung eines ARQ- Bits im Up Link UL des (n - 1)-ten MAC-Rahmens jedoch für die schnelle 40 µs-Terminalklasse. Auch hier ist unmittelbar ersichtlich, dass im n-ten MAC-Rahmen das gepunktete Terminal MT1 im Uplink Link unmittelbar auf die im Down Link von MT2 gesendete Bit-Loading-Tabelle reagiert. Da das schraffierte Terminal MT2 im (n - 1)-ten MAC-Rahmen nach den Zeitschlitzen des gepunkteten Terminals MT1 (d. h. nach Empfang des gesetzten Bit-Loading-ARQ-Bits) keine Sendezeitschlitze mehr besitzt, kann es (MT2) erst im n-ten MAC-Rahmen das Bestätigungsbit ARQ setzen und die aktuelle Bit-Loading-Tabelle, nämlich gesendet im AM LCCH (DL/DiL) im Down Link des (n)-ten MAC-Rahmens, bereits im Up Link des n-ten MAC-Rahmens bei einem Sendenvorgang von MT1 Verwendung finden. Aufgrund der Schnelligkeit der Terminals findet der MT1 seitige Empfang der von MT2 gesendeten d. h. des aktuellen AM LCCH's (DL/DiL) im Downlink, so schnell statt, dass MT1 den Decodiervorgang und die Anwendung der aktuellen Bit-Loading-Tabelle bereits in den nächst möglichen Sendezeitschlitzen (hier bereits im n-ten MAC-Rahmen) anwenden kann.
Wenn wie in den vorhergehenden Figuren das Bit-Loading-ARQ- Bit auf "0" gesetzt ist, ist die Bit-Loading-Tabelle fehlerfrei empfangen worden und sie kann zukünftig verwendet werden. Wenn das Bit-Loading-ARQ-Bit auf "1" gesetzt ist, soll der Empfänger die Bit-Loading-Nachricht dem Sender in dem nächst möglichen MAC-Rahmen erneut senden. Wenn in dem vorhergehenden MAC-Rahmen das Bit-Loading-ARQ-Bit auf "1" gesetzt worden ist, so bestätigt der Sender im seinem nächstmöglichen Sendezeitschlitzimplizitden korrekten Empfang der neuen Bit-Loading-Tabelle indem er das Bit-Loading-ARQ-Bit auf "0" setzt und somit die Bit-Loading-Tabelle explizit nicht erneut anfordert. Wurde die Bit-Loading-Tabelle auch bei vorhergehender Neuanforderung nicht fehlerfrei empfangen, so bleibt das Bit-Loading-ARQ-Bit gesetzt.
Bei einer Weiterentwicklung überwacht im Direct Link Mode die Basisstation CC (Central Controller) alle Bit-Loading-Nachrichten, die zwischen zwei oder mehreren Mobilterminals ausgetauscht werden. Dies dient dazu die Netzwerkressourcen, die von dem entsprechenden Mobilterminal benötigt werden, flexibel und genügend schnell zuzuweisen. Hierzu kann die Basisstation CC aufgrund der Kenntnis über die wiederholt fehlerhaft empfangenen Bit-Loading-Nachrichten zwischen MT1 und MT2 diesen (nämlich MT1 und MT2) vorzugsweise über die im FCCH übertragenen Ressourcenzuweisungen einen robusteren Übertragungsmodus in der physikalischen Schicht zuordnen bzw. einstellen.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass die in Fig. 9 und Fig. 8 dargestellten Bit-Loading-ARQ Verfahren bzw. das Bit-Loading-ARQ-Bit immer jeweils die/das andere Gegenstelle/Terminal betreffen und sich somit gleichzeitig im gleichen oder in zeitlich beliebig verschobenen MAC-Rahmen anwenden lassen.

Claims

1. Verfahren zum Senden von Daten mittels Mobilfunk an einen Empfänger durch
Empfangen einer Bit-Loading-Nachricht, die Informationen über ein für das Senden zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, von dem Empfänger,
adaptives Modulieren der zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading-Nachricht und
Senden der adaptiv modulierten Daten an den Empfänger über einen Sendekanal,
gekennzeichnet durch
Senden einer Bestätigungsnachricht an den Empfänger, von dem die Bit-Loading-Nachricht stammt, über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht, wobei die zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit- Loading-Nachricht adaptiv moduliert werden, wenn die Bit-Loading-Nachricht fehlerfrei empfangen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei fehlerhaftem Empfang der Bit-Loading-Nachricht die Bestätigungsnachricht entsprechend gestaltet, insbesondere ein ARQ-Bit zurückgesetzt wird, das Empfangen der fehlerhaft übertragenen Bit-Loading-Nachricht, insbesondere unter Änderung des Übertragungsmodus, solange erneut durchgeführt wird, bis der Empfang fehlerfrei ist, und bis dahin das Modulationsverfahren nicht umgestellt oder eine vorgegebene, insbesondere robustere, Modulation verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestätigungsnachricht einen Teil einer Rückkanal-Bit-Loading- Nachricht, die Informationen über ein im Rückkanal zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, und insbesondere ein ARQ-Bit, beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Datenstruktur der Bit-Loading-Nachricht und der Rückkanal-Bit-Loading- Nachricht gleich ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bit-Loading-Nachricht und/oder die Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht jeweils eine Bit-Loading-Tabelle umfassen, in der Modulationswertigkeiten für mehrere Subträger festgelegt sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender der Nutzdaten in der von ihm gesendeten Rückkanal-Bit-Loading-Nachricht das ARQ- Bit jeweils immer dann, vorzugsweise auf EINS, setzt, wenn die von ihm empfangene Bit-Loading-Nachricht fehlerhaft empfangen wurde und der Empfänger zur erneuten Übertragung durch die Bestätigungsnachricht aufgefordert wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren für bi-direktionale Datenkommunikation, d. h. gleichzeitig in beiden Richtungen, angewendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren in einem TDD- und/oder FDD-System angewendet wird.

9. Verfahren zum Empfangen von Daten mittels Mobilfunk von einem Sender durch
Senden einer Bit-Loading-Nachricht, die Information über ein für ein Senden der Daten zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, an den Sender der Daten,
Empfangen von adaptiv modulierten Daten von dem Sender über einen Empfangskanal und
adaptives Demodulieren der empfangenen Daten,
gekennzeichnet durch
Empfangen einer Bestätigungsnachricht von dem Sender, der die Bit-Loading-Nachricht empfängt, über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht, wobei die empfangenen, adaptiv modulierten Daten unmittelbar nach dem Empfangen der Bestätigungsnachricht und/oder zu einem späteren Zeitpunkt auf der Grundlage der Bit- Loading-Nachricht adaptiv demoduliert werden, wenn die Bit-Loading-Nachricht entsprechend der Bestätigungsnachricht fehlerfrei von dem Sender empfangen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Senden einer fehlerhaft übertragenen Bit-Loading-Nachricht insbesondere unter Änderung des Übertragungsmodus solange erneut durchgeführt wird, bis die Bestätigungsnachricht einen fehlerfreien Empfang im Sender signalisiert und bis dahin das Demodulationsverfahren nicht umgestellt oder eine vorgegebene, insbesondere robustere, Demodulation verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Bestätigungsnachricht einen Teil einer Rückkanal-Bit-Loading- Nachricht, die Informationen über ein im Rückkanal zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, und insbesondere ein ARQ-Bit, beinhaltet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Datenstruktur der Bit-Loading-Nachricht und der Rückkanal-Bit-Loading- Nachricht gleich ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Bit-Loading-Nachricht und/oder die Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht jeweils eine Bit-Loading-Tabelle umfassen, in der Modulationswertigkeiten für mehrere Subträger festgelegt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Verfahren für bi-direktionale Datenkommunikation, d. h. gleichzeitig in beiden Richtungen, angewendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Verfahren in einem TDD- und/oder FDD-System angewendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das sowohl auf eine feste Rahmenstruktur als auch auf eine nicht feste vorgegebene, asynchrone Rahmenstruktur, insbesondere einer derartigen bei Carrier Sens Multiple Access (CSMA) basierten Zugriffsverfahren, anwendbar ist.

17. Vorrichtung zum Senden von Daten mittels Mobilfunktechnik an einen Empfänger mit
einer Empfangseinrichtung zum Empfangen einer Bit- Loading-Nachricht, die Information über ein für das Senden zu verwendende Modulationsverfahren umfasst, von dem Empfänger,
einer Modulationseinrichtung zum adaptiven Modulieren der zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit- Loading-Nachricht und
einer Sendeeinrichtung zum Senden der adaptiv modulierten Daten an den Empfänger über einen Sendekanal,
gekennzeichnet durch
eine Analyseeinrichtung zum Erzeugen einer Bestätigungsnachricht für den Empfänger über eine Qualität des Empfangs der Bit-Loading-Nachricht, wobei die zu sendenden Daten auf der Grundlage der Bit-Loading- Nachricht durch die Modulationseinrichtung adaptiv modulierbar sind, wenn die Bit-Loading-Nachricht fehlerfrei empfangen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei bei fehlerhaftem Empfang der Bit-Loading-Nachricht die Bestätigungsnachricht durch die Analyseeinrichtung entsprechend gestaltbar, insbesondere ein ARQ-Bit zurücksetzbar ist, das Empfangen der fehlerhaft übertragenen Bit-Loading- Nachricht insbesondere unter Änderung des Übertragungsmodus erneut durchführbar ist, bis der Empfang fehlerfrei ist, und bis dahin das Modulationsverfahren nicht umschaltbar oder auf eine vorgegebene, insbesondere robustere, Modulation umschaltbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Bestätigungsnachricht einen Teil einer Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht, die Information über ein im Rückkanal zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, und insbesondere ein ARQ-Bit, beinhaltet.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Datenstruktur der Bit-Loading-Nachricht und der Rückkanal-Bit-Loading- Nachricht gleich ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Bit-Loading-Nachricht und/oder die Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht jeweils eine Bit-Loading-Tabelle umfassen, in der Modulationswertigkeiten für mehrere Subträger festgelegt sind.

22. Vorrichtung zum Empfangen von von einem Sender mittels Mobilfunktechnik übertragenen Daten mit
einer Sendeeinrichtung zum Senden einer Bit-Loading- Nachricht, die Information über ein von dem Sender zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, zu dem Sender,
einer Empfangseinrichtung zum Empfangen adaptiv modulierter Daten von dem Sender über einen Empfangskanal und
einer Demodulationseinrichtung zum adaptiven Demodulieren der empfangenen Daten,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Empfangseinrichtung eine Bestätigungsnachricht von dem Sender, für den die Bit-Loading-Nachricht bestimmt ist, über eine Qualität des Empfangs der Bit- Loading-Nachricht zu empfangen ist, wobei die empfangenen, adaptiv modulierten Daten unmittelbar nach dem Empfangen der Bestätigungsnachricht und/oder zu einem späteren Zeitpunkt auf der Grundlage der Bit-Loading- Nachricht adaptiv demodulierbar sind, wenn die Bit- Loading-Nachricht entsprechend der Bestätigungsnachricht fehlerfrei von dem Sender empfangen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Senden einer fehlerhaft übertragenen Bit-Loading-Nachricht insbesondere unter Änderung des Übertragungsmodus solange von der Sendeeinrichtung erneut durchführbar ist, bis die Bestätigungsnachricht einen fehlerhaften Empfang im Sender signalisiert und bis dahin das Demodulationsverfahren nicht umgestellt oder eine vorgegebene, insbesondere robustere, Demodulation verwendet wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Bestätigungsnachricht einen Teil einer Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht, die Information über ein im Rückkanal zu verwendendes Modulationsverfahren umfasst, und insbesondere ein ARQ-Bit, beinhaltet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Datenstruktur der Bit-Loading-Nachricht und der Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht gleich ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Bit-Laading-Nachricht und/oder die Rückkanal-Bit- Loading-Nachricht jeweils eine Bit-Loading-Tabelle umfassen, in der Modulationswertigkeiten für mehrere Subträger festgelegt sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, die für ein TDD- und/oder FDD-System ausgelegt ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei Daten mit einer festen Rahmenstruktur und/oder einer nicht festen, vorgegebenen, asynchronen Rahmenstruktur, insbesondere einer derartigen bei Carrier Sense Multiple Access (CSMA) basierten Zugriffsverfahren, anwendbar ist.

29. Endgerät mit einer Vorrichtung zum Senden nach einem der Ansprüche 17 bis 21 und einer Vorrichtung zum Empfangen nach einem der Ansprüche 22 bis 28.

30. Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen mehreren Mobilterminals einschließlich eines Sendens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eines Empfangens nach einem der Ansprüche 9 bis 16, gekennzeichnet durch
zentrales Überwachen und/oder Steuern eines Übermittelns von Bit-Loading-Nachrichten und Bestätigungsnachrichten vorzugsweise anhand einer Netzauslastung
und/oder anhand einer Fehlerhaftigkeit der übertragener Daten und/oder Signalisierungsnachrichten.

31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei ein Mobilterminal zentral dazu veranlasst wird, eine Bit-Loading- Nachricht, insbesondere für das Anfordern eines robusteren Übertragungsmodus, zu übertragen und/oder die Nutzdatenübertragung in einem robusteren Übertragungsmodus solange weiter zu übertragen bis eine neue Bit- Loading-Nachricht fehlerfrei empfangen und der korrekte Empfang durch die Rückkanal-Bit-Loading-Nachricht bestätigt wurde.

32. System zum Übertragen von Daten mit mehreren Mobilterminals, die jeweils eine Vorrichtung zum Senden nach einem der Ansprüche 17 bis 21 und eine Vorrichtung zum Empfangen nach einem der Ansprüche 22 bis 28 umfassen, gekennzeichnet durch eine Zentralsteuerungseinrichtung zum zentralen Überwachen und/oder Steuern eines Übermittelns von Bit- Loading-Nachrichten und Bestätigungsnachrichten vorzugsweise anhand einer Netzauslastung und/oder anhand einer Fehlerhaftigkeit übertragener Daten und/oder Signalisierungsnachrichten.

33. System nach Anspruch 32, wobei die Mobilterminals durch die Zentralsteuerungseinrichtung derart steuerbar sind, dass sie eine Bit-Loading-Nachricht und/oder Bestätigungsnachricht, insbesondere zum Anfordern eines robusteren Übertragungsmodus, senden und/oder die Nutzdatenübertragung in einem robusteren Übertragungsmodus solange weiter übertragen bis eine neue Bit-Loading- Nachricht fehlerfrei empfangen und der korrekte Empfang durch die Rückkanal-Bit-Loading-Nachricht bestätigt ist.