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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung über einen Datenübertragungskanal in
einem Kommunikationsnetz, der zwischen einem Sender und einem Empfänger über eine
Funkstrecke zur Verfügung
gestellt wird.
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Die
Leistungsfähigkeit
einer Datenübertragung
von einem Sender zu einem Empfänger
hängt maßgeblich
davon ab, dass zum richtigen Zeitpunkt aktuelle Informationen bezüglich der Übertragungsqualität des verwendeten
Datenübertragungskanals am
Sender vorhanden sind. Nur dann kann der Sender Sendeparameter für die zu
sendenden Daten an die aktuelle Situation anpassen, um zufriedenstellende Übertragungsergebnisse
zu erzielen. Als Sendeparametern wird beispielsweise Sendeleistung
oder Modulation oder Kodierungsschema angesehen. Die aktuelle Information
bezüglich
der Übertragungsqualität wird aus
sogenannten "Kanalmessungen" oder "Kanalschätzungen" gewonnen.
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Die
Problematik wird im Folgenden an einem Beispiel aus dem UMTS Standard
geschildert (UMTS: Universal Mobile Telecommunication System). Für Begriffsklärungen sei
auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
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Für UMTS wurde
eine paketweise Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung für einen
gemeinsam benutzten Kanal vorgeschlagen, das sogenannte HSDPA (Highspeed
Downlink Packet Access). Der Empfänger ist hierbei ein Terminal,
der Sender eine Basisstation. Dieser HSDPA-Standard sieht eine langsame
Signalisierung von Steuerinformationen durch höhere Schichten des OSI- Schichtenmodell vor
(OSI: Open System Interconnection), welche die Kanalmessungen für HSDPA
steuern. Als Steuerinformationen für diese Kanalmessungen werden hauptsächlich die
zeitliche Rate der Messungen, der zeitliche Offset (Verschiebung)
bezüglich
einer Referenz und die Anzahl der Wiederholungen bei der Übertragung
eines Messwertes herangezogen. Dies bedeutet, dass nach dem Aufbau
einer Funkverbindung bzw. "Radiolink" mit fester Rate
Messungen durchgeführt
werden, unabhängig
davon, ob und wann tatsächlich
Daten auf dem für
HSDPA eingerichteten gemeinsamen Abwärtsverbindungsdatenkanal HSDSCH
(Highspeed Downlink Shared Channel) geschickt werden. Daher werden
einerseits unter Umständen
viele unnötige
Messungen durchgeführt, andererseits
kann zum Zeitpunkt einer tatsächlichen Paketdatenübertragung,
dem sogenannten "Packetcall" keine aktuelle Messung
vorliegen. Eine Paketdatenübertragung
kann hierbei aus mehreren einzelnen Packet calls bestehen, die jeweils
wieder aus mehreren einzelnen Datenpaketen bestehen können.
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Als
Abhilfe wurde bisher vorgeschlagen, zusätzliche Informationen über den
Zustand des Funkkanals aus der Leistungsregelung zu entnehmen. Allerdings
ist dies für
den Fall, dass sich das Terminal im sogenannten weichen Übergabemodus
bzw. "Softhandover" befindet, nicht
möglich,
da sich Probleme mit der Leistungsregelung ergeben. Unter "Softhandover" wird ein Zustand
verstanden, bei dem ein Terminal mit mehreren Basisstationen verbunden ist.
Dabei wird die Leistung so geregelt, dass die Mobilstation bzw.
das Terminal die gesendeten Daten unter Zuhilfenahme der empfangenen
Signale aller Basisstationen korrekt empfangen kann. Das bedeutet
aber im allgemeinen nicht, dass das Terminal das Signal der bestimmten
Basisstation welche die HSDPA Daten aussendet korrekt empfangt.
Da die HSDPA Datenpakete nur von dieser einen Basisstation zu der
Mobilstation gesendet werden, liefert die Leistungsregelung die
für einen
Satz von Basisstationen optimiert ist keine zufriedenstellenden
zusätzlichen Informationen.
Daher wurden zur Lösung
des Problems aktueller Kanalinformationsdaten folgende Vorschläge gemacht:
- 1. Eine sogenannte aktivitätsbasierte Kanalqualitätinformations-Rückmeldung
(Activity based-CQI Feedback, CQI: Channel Quality Information). Hierbei
wird die Rate der zyklischen Messungen dann erhöht, sobald am Endgerät bzw. Terminal festgestellt
wird, dass Daten gesendet werden. Bei einer Paketdatenübertragung
gemäß HSDPA kann
insbesondere mit jeder Rückmeldung,
dass ein empfangenes Paket decodiert werden konnte oder nicht eine
zusätzliche
Kanalinformationsnachricht CQI gesendet werden. Diese Rückmeldung
kann beispielsweise ein sogenanntes "ACK"(Acknowledgement)
bzw. "NAK" ("No Acknowledgement") sein. Da eine Verzögerungszeit zwischen
der Feststellung von Datenaktivität am Terminal, der Durchführung und Übertragung
der Messung und dem Empfang und Auswertung der Messung im Sender,
also der Basisstation vorliegt, führt dies nachteilhafterweise
dazu, dass für jede
Paketdatenübertragung
die ersten Pakete ohne aktuelle Kanalinformationsnachricht bzw. Kanalmessung übertragen
werden müssen.
Weiterhin werden während
einer aktiven Datenübertragung
durch die erhöhte
Senderate für
die Kanalinformationsnachricht unter Umständen unnötig viele Kanalinformationsnachrichten
geschickt, wodurch unnötig
Interferenz in Aufwärtsrichtung erzeugt
wird.
- 2. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, nach Erhalt eines NAK eine zusätzlich Kanalinformationsnachricht
zu senden. Hier treten die gleichen Nachteile wie oben beschrieben
auf.
- 3. Als weitere Option wurde vorgeschlagen, eine Kanalinformationsnachricht
gezielt anzufordern. Damit lässt
sich zwar das Problem einer fehlenden aktuellen Information zu Beginn
einer Datenübertragung
lösen,
allerdings führt
die explizite Signalisierung auf dem HS-SCCH, dem Kontrollkanal
für HSDPA
zu einer zusätzlichen
Belegung von Ressourcen im Abwärtsrichtung.
Auch ist es nachteilig, dass durch den expliziten Anforderungsvorgang
eine verzögerte
Erstaussendung des ersten Pakets einer Paketdatenübertragung erfolgt.
- 4. Ein weiteres Verfahren besteht darin, dass das Terminal genau
dann eine zusätzlich
Kanalinformationsnachricht schickt, wenn das Terminal beispielsweise
bei der Decodierung feststellt, dass das gerade angewandte Codierungs-
oder Modulationsschema zu gut oder zu schlecht ist. Dieses Verfahren
stellt für
bereits aktive Datenverbindungen sicher, dass Kanalinformationsnachrichten genau
dann und immer dann erfolgen, wenn sie benötigt werden. Ein Nachteil daran
ist aber, dass der Empfänger
dieser Kanalinformationsnachrichten, also bei HSDPA die Basisstation,
die Zeitpunkte, zu welchen die Kanalinformationsnachrichten geschickt
wurden, nicht kennt. Dadurch wird die Detektion und das Decodieren
dieser Meldungen erschwert.
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Zusammenfassend
ist also der gemeinsame Nachteil all dieser Verfahren, dass nicht
gleichzeitig eine aktuelle Kanalinformation vorliegt und ressourcenschonend
gearbeitet wird.
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Ausgehen
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zur Datenübertragung
anzugeben, bei dem eine aktuelle Kanalqualitätsinformation bei minimierter Ressourcenbelegung
gewährleistet
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1,4 und 5, ferner
durch ein Terminal nach Anspruch 17, eine Basisstation nach Anspruch 18
und ein Kommunikationsnetz nach Anspruch 19 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass eine möglichst aktuelle Kanalqualitätsinformation beim
Sender vorliegt, ohne dass Kanalqualitätsinformationen unnötig übermittelt
würden.
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Dabei
wird in einer ersten Alternative bei einem Verfahren zur drahtlosen
Datenübertragung
zwischen einem Sender und einem Empfänger in einem Kommunikationssystem
ein drahtloser Datenübertragungskanal
bereitgestellt. Damit der Sender die Daten angepasst an die aktuelle
Kanalqualität
des Datenübertragungskanals
senden kann, wird vom Empfänger
an den Sender wiederholt eine Kanalqualitätsinformation übertragen.
Der Empfänger
oder der Sender stellt einen Aktivitätszustand der Datenübertragung
fest, also beispielsweise ob aktuell Daten übermittelt werden oder deren Übermittlung
signalisiert wird oder ob keine Daten übermittelt werden und auch
kein Ankommen von Daten signalisiert wird.
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Weiterhin
wird der zeitliche Abstand zu einer vorhergehenden Übermittlung
ermittelt.
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Wenn
dieser zeitliche Abstand einen bestimmten ersten Zeitabstand überschreitet
und gleichzeitig ein bestimmter Aktivitätszustand, insbesondere der
Beginn oder das Vorliegen einer Datenübertragung, vorliegt, dann
wird vom Empfänger
eine Kanalinformationsnachricht an den Empfänger übermittelt.
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Durch
das Überschreiten
des ersten Zeitabstandes zu einer anderen Übermittlung wird sichergestellt,
dass nicht unnötig
viele Kanalinformationsnachrichten übermittelt werden.
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Weiterhin
hat ein derartiges Verfahren auch den Vorteil, dass der Zeitpunkt,
an dem eine weitere Kanalqualitätsinformation übermittelt
wird und so beim Sender eintrifft, dem Sender zumindest ungefähr bekannt
ist, da dieser Zeitpunkt mit einer Aktion des Senders, nämlich beispielsweise
dem Beginn einer Datenübertragung
korreliert.
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In
der ersten Alternative stellt der erste zeitliche Abstand stellt
einen maximalen Abstand dar, bei dessen Überschreiten die Übermittlung
einer weiteren Kanalqualitätsinformation
erfolgt.
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Alternativ
zu einer Festlegung eines zeitlichen Mindestabstandes kann festgelegt
werden, dass das Übermitteln
der weiteren Kanalqualitätsinformation
erst dann erfolgt, wenn der festgelegte Aktivitätszustand bereits n-mal vorgelegen
hat. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der übermittelten Kanalqualitätsinformation
angepasst daran, ob Datenübertragungen
stattfinden oder nicht verringert werden kann.
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Eine
weitere Alternative besteht darin, bei der Übermittlung zeitlich darauf
abzustellen, dass keine Kollisionen zwischen einzelnen Übertragungen von
Kanalqualitätsinformation
auftreten.
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Auch
so kann die Anzahl der übermittelten Nachrichten
mit Kanalqualitätsinformation
an die Übertragungssituation
angepasst reduziert werden. Weiterhin hat diese Alternative den
Vorteil, dass kein zeitlicher Mindestabstand ermittelt werden oder
festgelegt werden muss.
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Die
Datenübertragung
kann insbesondere paketweise oder bei einer leitungsvermittelten
Verbindung diskontinuierlich erfolgen. Bei derartigen Datenübertragungen
kann die Qualität
leicht stufenweise eingestellt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann es sich bei dem Kommunikationsnetz
um ein Mobilfunknetz insbesondere nach dem UMTS Standard handeln.
Beim Sender kann es sich um eine feststehende Basisstation und beim
Empfänger
um ein mobiles Terminal handeln. Insbesondere lässt sich ein derartiges Datenübertragungsverfahren
bei HSDPA anwenden.
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Ebenso
kann das Terminal den Sender darstellen und die Basisstation den
Empfänger.
Dieses Datenübertragungsverfahren
lässt sich
dann insbesondere auf eine Hochgeschwindigkeitsübertragung in Aufwärtsrichtung
vom Terminal zur Basisstation, beispielsweise HSUPA (High Speed
Uplink Packet Access) bzw. EUDCH (Enhanced Uplink Dedicated CHannel)
anwenden.
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Um
das Übermitteln
an den Aktivitätszustand der
Datenübertragung
anzupassen, kann der ersten Zeitabstand in Abhängigkeit vom Aktivitätszustand festgelegt
werden. Insbesondere sind verschiedene Aktivitätszustände für den Beginn einer Datenübertragung
und einer laufenden Datenübertragung
und keiner "aktiven" Datenübertragung
vorgesehen. Aktiv bedeutet hierbei, dass nicht ausschließlich Kontrolldaten
sondern auch Nutzdaten übertragen
werden.
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Wenn
keine aktive Datenverbindung vorgesehen ist, wird ein bestimmter
erster Zeit abstand gewählt.
Dann kann dieser erste Zeitabstand beim Beginn einer Datenübertragung
herabgesetzt werden, damit zunächst
aktuelle Kanalqualitätsinformationen beim
Sender vorliegen.
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Ist
dann die Datenübertragung
im Gange, kann dieser erste Zeitabstand heraufgesetzt werden, um
nach der Datenübertragung
wieder auf den eingangs genannten, noch größeren Wert weiter heraufgesetzt
zu werden.
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Insbesondere
kann auch ein wiederholtes, insbesondere zyklisches Übermitteln
von Kanalqualitätsinformation
zu bestimmten Zeitpunkten vorgesehen sein, dem weitere, durch obige
Bedingungen definierte Messungen hinzugefügt werden. Der Zeitpunkt für diese
wiederholten, insbesondere zyklischen Messungen kann vom Kommunikationsnetz vorgegeben
sein, wodurch sich etwa unnötige
Interferenzen zwischen Empfängern,
insbesondere Terminals, vermeiden lassen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird, falls der zeitliche Abstand
zur vorhergehenden Übermittlung
den ersten Zeitabstand überschreitet,
der zeitliche Abstand zu einer nachfolgenden Übermittlung, deren Zeitpunkt
bereits bekannt ist, also Übermittlungen
zu vorbestimmten Zeitpunkten, ermittelt. Nur falls auch dieser zeitliche
Abstand einen festgelegten zweiten Zeitabstand überschreitet, wird eine weitere Übermittlung
von Kanalqualitätsinformationen
durchgeführt.
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Auch
dieser zweite Zeitabstand kann in Abhängigkeit vom Aktivitätszustand
der Datenübertragung
festgelegt werden.
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Ein
drahtloser Datenübertragungskanal
kann durch eine Funkverbindung oder auch eine optische Übertragung
gebildet werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Terminal und eine Basisstation sowie
ein Kommunikationsnetz, mit denen bzw. durch die dieses Verfahren
durchgeführt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen erklärt, welche
teilweise auch in den Figuren dargestellt sind:
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1 zeigt
die schematische Beziehung zwischen Sender, Empfänger und Netzwerk;
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2 zeigt
den zeitlichen Ablauf von Übermittlungen
der Kanalqualitätsinformation
und Datenübertragung;
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3 zeigt
den zeitlichen Ablauf einer Signalisierung bei HSDPA.
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4 zeigt
den zeitlichen Ablauf der Übermittlung
von Kanalqualitätsinformation,
wenn nur jede n-te Kanalqualitätsinformation übermittelt
wird.
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Vor
einer detaillierten Darstellung der Figuren sollen zunächst verwendete
Begriffe geklärt
werden:
Bei einem Kommunikationssystem oder Kommunikationsnetzwerk
handelt es sich um eine Struktur zum Austausch von Daten. Es kann
sich hierbei beispielsweise um ein zellulares Mobilfunknetzwerk
handeln, wie etwa das GSM-Netzwerk (Global System of Mobile Communications)
oder das UMTS-Netzwerk (Universal Mobile Telecommunications System).
Ein Kommunikationsnetz umfasst zumindest zwei Verbindungsknoten,
es fallen also auch sogenannte "Punkt
zu Punkt" Verbindungen
unter diesen Begriff.
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In
einem Kommunikationssystem sind allgemein Terminals und Basisstationen
vorgesehen, die über
eine Funkschnittstelle miteinander in Verbindung treten. Im UMTS
weist das Kommuni kationssystem oder Funkübertragungsnetzwerk zumindest Basisstationen,
hier auch NodeB genannt, sowie Radio Netzwerk Steuerungseinheiten
bzw. Radio Network Controller (RNC) zum Verbinden der einzelnen Basis-stationen
auf. Das terrestrische Radio Zugriffsnetz bzw. "Universal Terrestrial Radio Access Network" UTRAN ist der funktechnische
Teil eines UMTS-Netzes,
in dem beispielsweise auch die Funkschnittstelle zur Verfügung gestellt
wird. Eine Funkschnittstelle ist stets genormt und definiert die
Gesamtheit der physikalischen und protokollarischen Festlegungen
für den
Datenaustausch, beispielsweise das Modulationsverfahren, die Bandbreite,
den Frequenzhub, Zugangsverfahren, Sicherungsprozeduren oder auch
Vermittlungstechniken. Das UTRAN umfasst also zumindest Basisstationen
sowie zumindest einen RNC.
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Eine
Basisstation ist eine zentrale Einheit in einem Kommunikationsnetzwerk,
die im Falle eines zellulären
Mobilfunknetzwerks Terminals oder Kommunikationsendgeräte innerhalb
einer Zelle des Mobilfunknetzwerks über einen oder mehrere Funkkanäle bedient.
Die Basisstation stellt die Luftschnittstelle zwischen Basisstation
und Terminal bereit. Sie übernimmt
die Abwicklung des Funkbetriebs mit den mobilen Teilnehmern und überwacht
die physikalische Funkverbindung. Darüber hinaus überträgt sie die Nutz- und Statusnachrichten
an die Terminals. Die Basisstation hat keine Vermittlungsfunktion,
sondern lediglich eine Versorgungsfunktion. Eine Basisstation umfasst
zumindest eine Sende/Empfangseinheit.
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Ein
Terminal kann ein beliebiges Kommunikationsendgerät sein, über das
ein Benutzer in einem Kommunikationssystem kommuniziert. Es fallen
beispielsweise Mobilfunkendgeräte
wie Mobiltelefone oder tragbare Computer mit einem Funkmodul darunter.
Ein Terminal wird oft auch als "Mobilstation" (MS) oder in UMTS "User Equipment" (UE) bezeichnet.
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Im
Mobilfunk wird zwischen zwei Verbindungsrichtungen unterschieden.
Die Abwärtsverbindung
bzw. "Downlink" (DL) bezeichnet
die Übertragungsrichtung
von der Basisstation zum Terminal. Die Aufwärtsverbindung bzw. "Uplink" (UL) bezeichnet
die entgegengesetzte Übertragungsrichtung
vom Terminal zur Basisstation.
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In
Breitbandübertragungssystemen,
wie beispielsweise einem UMTS-Mobilfunknetz ist ein Kanal ein Teilbereich
einer zur Verfügung
stehenden Gesamtübertragungskapazität. Als Funkkanal
wird im Rahmen dieser Anmeldung ein drahtloser Kommunikationsweg
bezeichnet.
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In
einem Mobilfunksystem, beispielsweise UMTS, gibt es für die Übertragung
von Daten zwei Arten von physikalischen Kanälen: festzugeordnete Kanäle bzw. "Dedicated Channels" und gemeinsam benutzte
bzw. "Common Channels". Bei den Dedicated
Channels wird eine physikalische Ressource nur für die Übertragung von Informationen
für ein
bestimmtes Terminal reserviert. Bei den Common Channels können Informationen übertragen
werden, die für
alle Terminals gedacht sind, beispielsweise der primäre gemeinsame
physikalische Steuerungskanal bzw. "Primary Common Control Physical Channel" (P-CCPCH) im Downlink,
oder aber alle Terminals teilen sich eine physikalische Ressource.
Dies ist der Fall beim HS-PDSCH, über den an ein Terminal in
Abhängigkeit
von der Verbindungsqualität
zu dem Terminal Daten gesendet werden.
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In
Mobilfunksystemen wie beispielsweise UMTS sind neben leitungsvermittelten
bzw. "circuit switched" Diensten, bei denen
eine Verbindung während
ihrer Zeitdauer fest allokiert ist, auch paketorientierte bzw. "packet switched" Dienste vorgese hen. Leitungsvermittelte
Dienste können
auch diskontinuierlich durchgeführt
werden.
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In 1 ist
ein Sender S und ein Empfänger R
in einem Kommunikationssystem CN zu sehen. Der Sender S sendet Daten
zum Empfänger
R über eine
erste Kanalverbindung CH1. Der Empfänger R kann zum Sender S Daten über eine
zweite Kanalverbindung CH2 senden.
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Der
Sender S kann beispielsweise eine Basisstation sein, der Empfänger R ein
Terminal. Bei dem Kommunikationsnetzsystem kann es sich beispielsweise
um ein System gemäß dem UMTS,
dem GSM oder anderen Standards handeln. Die erste Kanalverbindung
CH1 kann mehrere Kanäle
umfassen, beispielsweise einen Datenübertragungskanal zur Übertragung
von Nutzdaten bzw. "load
bits" sowie einen
Kontrollkanal zur Übertragung
von Kontrollinformationen. Die zweite Kanalverbindung CH2 kann nur einen
Kontrollkanal umfassen oder auch wie die erste Kanalverbindung CH1
aus einem Kontrollkanal und einem Datenübertragungskanal bestehen.
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Für eine Übertragung
von Nutzdaten über den
Datenübertragungskanal
der ersten Kanalverbindung CH1 vom Sender zum Empfänger ist
es wichtig, dass die Kanalqualität
dieses Datenübertragungskanals
bekannt ist. Dazu ermittelt der Empfänger, also beispielsweise das
Terminal, aus Daten der ersten Kanalverbindung eine Kanalqualitätsinformation
bzw. "channel quality
information" CQI.
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Der
Empfänger
R kann diese Kanalqualitätsinformation
auch aus Daten von allgemeinen Kontrollkanälen ermitteln. Im Falle von
HSDPA würde
es sich hierbei beispielsweise um den allgemeinen Pilotkanal CPICH
(Common Pilot Channel) handeln.
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Diese
Kanalqualitätsinformation
oder "Channel Quality
Information" CQI
wird vom Empfänger
R an den Sender S übermittelt,
beispielsweise über
den Kontrollkanal der zweiten Kanalverbindung CH2.
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Nun
ist es für
die Datenübertragung über die erste
Kanalverbindung wichtig, dass eine möglichst zeitnahe Kanalqualitätsinformation
CQI beim Sender S vorliegt. Gleichzeitig soll nicht unnötig Kanalqualitätsinformation
CQI verschickt werden, da dies, wie bereits gesagt, zu Interferenzen
führt.
Deshalb wird im Rahmen der Erfindung eine zeitliche Abstimmung der Übermittlung
dieser Kanalqualitätsinformation CQI
vorgeschlagen.
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In 2 ist
ein Beispiel dieser zeitlichen Koordinierung unter der Randbedingung
zu sehen, dass es reguläre,
vorbestimmte Übermittlungen
der Kanalqualitätsinformation
CQI gibt. In 2 ist nun eine mit T beschriftete
Zeitachse dargestellt, die regulären Übermittlungen
CQI-TX finden zu bestimmten Zeitpunkten statt. Es soll nun eine
erste Datenübertragung
DTX1 stattfinden. Dazu wird ermittelt, ob der zeitliche Abstand
t delta zwischen der ersten Datenübertragung DTX1 und einer regulären Übermittlung CQI-TX
größer als
ein festgelegter erster Zeitabstand ist. Ist dies der Fall, so übermittelt
der Sender an den Empfänger
zusätzlich
die Kanalqualitätsinformation CQI.
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Allgemein
wird überprüft, ob ein
zeitlicher Minimalabstand zur vorhergehenden, oder zur nächsten bekannten
Messung hin überschritten
wird. Dies ist an der zweiten Datenübertragung DTX2 zu sehen, wo
der zeitliche Abstand die t delta' zur fol genden Kanalqualitätsinformationsübermittlung
CQI-TX festgestellt wird.
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Eine
Datenübertragung
kann sich, wie anhand der dritten Datenübertragung DTX3 gezeigt auch über mehrere
reguläre
Kanalqualitätsinformationsübermittlungen
CQI-TX erstrecken. Während
der Zeitdauer der Übermittlung
wird sichergestellt, dass keine weitere Übermittlung von Kanalqualitätsinformation
erfolgt, welche zeitlich zu nahe an regulären Übermittlungen stattfindet.
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Zur
Unterscheidung des Zustandes "Beginn einer
Datenübertragung" und "Vorliegen einer Datenübertragung" lässt sich
bei einer Paketdatenübertragung
oder einer diskontinuierlichen leitunvermittelten Übertragung
die Zeitspanne seit dem Zeitpunkt der letzten Übertragung eines Datenpakets
oder die Länge
der Pause heranziehen. Wenn diese Zeitspanne größer als ein vorgegebener Wert
ist, der im folgenden Inaktivitäts-Zeit
genannt wird, so bezeichnet dies den "Beginn einer Datenübertragung". Damit ist auch ein Übergangskriterium
zwischen beiden Zuständen spezifizierbar.
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Diese
Inaktivitäts-Zeit
wird vorzugsweise größer als
eine Rundlaufverzögerung
bzw. "round trip delay" gewählt. Unter
einem round trip delay versteht man die Zeit, die benötigt wird,
eine von einem Sender gesendete Nachricht im Empfänger zu
dekodieren, dem Sender das Ergebnis dieser Dekodierung mitzuteilen,
das der Sender dann auch wieder dekodiert um dann in Abhängigkeit
dieses Ergebnisses die Nachricht ein weiteres mal zu senden.
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Die
Wahl der Zeitspanne größer als
einen round trip delay hat folgenden Hintergrund: Erfordert das
letzte Paket einer Pa ketdatenübertragung
bzw. eines "packet
calls" aufgrund
einer unzureichenden Empfangsqualität mehrere Übertragungen, dann erfolgen
diese stets mit einem zeitlichen Abstand, der mindestens einen round
trip delay beträgt,
da zuvor der Sender des Datenpakets nicht wissen kann, dass das
Paket nicht empfangen werden konnte. Wird nun die Zeitspanne größer als
ein round trip delay gewählt,
dann wird dieser Fall des mehrmals gesendeten Pakets einer Datenübertragung
nicht irrtümlich als
Beginn einer neuen Datenübertragung
bezeichnet. Diese Festlegung kann insbesondere für HARQ (Hybrid Automatic Repeat
Request) Verfahren angewendet werden, beispielsweise für HSDPA.
Dort beträgt
die round trip delay typischer Weise sechs Transmissionszeitintervalle
bzw. " transmission
time intervals" TTI.
Ein TTI legt bei HSDPA ein Zeitintervall fest, innerhalb dessen
eine Basisstation an ein Terminal sendet. Der round trip delay hängt wie
beschrieben auch von der Reaktionsgeschwindigkeit der Basisstation
ab, die im Gegensatz zur Reaktionsgeschwindigkeit der Mobilstation
nicht standardisiert ist, sondern von jedem Hersteller je nach den
Fähigkeiten
der verwendeten Implementierung gewählt werden kann. Daher kann
es notwendig sein, die Zeitspanne abhängig vom bei der gerade verwendeten Basisstation
zu wählen.
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Weiterhin
sind Terminals vorgesehen, die nicht in jedem Transmissionszeitintervall
TTI Daten über
HSDPA empfangen können.
In diesem Fall wird die Inaktivitäts-Zeit vorzugsweise an den
dadurch veränderten
round trip delay angepasst.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen auf HSDPA näher erläutert. Die
Erfindung ist aber auch beispielsweise bei einem entsprechenden
Hochgeschwindigkeitsübertragungsverfahren
in Aufwärtsrichtung
einzusetzen, beispielsweise einem Verfahren gemäß HSUPA bzw. EUDCH.
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In 3 ist
der zeitliche Ablauf der Signalisierung bei HSDPA zu sehen. In Abwärtsrichtung wird
Kontrollinformation auf dem sogenannten gemeinsamen Hochgeschwindigkeitskontrollkanal HS-SCCH
bzw. "High-Speed
Shared Controll Channel" geschickt.
Zwei Zeitschlitze bzw. "Timeslots" später beginnt
die Übertragung
der eigentlichen Daten bzw. Nutzdaten auf dem zugehörigen Datenübertragungskanal,
dem physikalischen Hochgeschwindigkeitsabwärtsverbindungskanal HS-PDSCH
bzw. "High-Speed Physical Downlink
Shared Channel". Durch
einen Pfeil ist angedeutet, wann die zugehörige Rückmeldung AN über korrekte
Decodierung (ACK) bzw. die nichtkorrekte Decodierung (NAK) vom Terminal
in Aufwärtsrichtung
an die Basisstation erfolgt. Diese Bestätigung bzw. Rückmeldung
AN ist in der Zeichnung mit einem Laufindex n und durch Schraffur
gekennzeichnet. Die Zeitdauer der Messung der Daten für die Kanalqualitätsinformation
CQI wird als Messungsperiode MP bezeichnet.
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Der
zweite Pfeil von der Rückmeldung
AN, n im HS-DPCCH zum HS-SCCH deutet an, ab welchem Zeitpunkt diese
Bestätigung
am Sender, also der Basisstation wieder vorliegt und somit eine
entsprechende Reaktion auf dem HS-SCCH erfolgen kann. Die Zeitpunkte,
ab denen eine Reaktion möglich
ist, sind beim HS-PDSCH
und HS-SCCH grau hinterlegt.
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Bei
dieser Ausgestaltung werden nun drei unterschiedliche Anlässe für eine Übermittlung
der Kanalqualitätsinformation
bzw. "CQI-Feedback" verwendet:
- 1. Vom Kommunikationsnetz vorbestimmte, insbesondere
zyklisch wiederkehrende CQI-Feedbacks. Die Vorbestimmung kann insbesondere durch
eine zentrale Einheit wie Basisstation
- oder RNC erfolgen. Eine Vorbestimmung durch die Basisstation
hat den Vorteil, dass sich der Funkverkehr insbesondere in Hinblick
auf Interferenzen innerhalb einer Funkzelle einfach regeln lässt; bei
einer Regelung mit dem RNC kann auch eine Regelung in Hinblick auf
mehrere Funkzellen erfolgen.
- 2. Zusätzliche
CQI-Feedbacks bei Beginn einer Datenübertragung
- 3. Zusätzliche
CQI-Feedbacks während
einer aktiven Datenübertragung.
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Für die Anlässe 2 und
3 werden nun nach oben angegebener Maßgabe Zeitabstände definiert, die
bestimmen, welchen zeitlichen Abstand CQI-Feedbacks aus diesen Anlässen mindestens
zu den zyklischen CQI-Feedbacks haben sollten. Optional kann geregelt
werden, dass vorbestimmte CQI-Feedbacks vorrangig übertragen
werden. Diese Vorrangigkeit kann beispielsweise durch Abbruch, Verschieben
oder ein zeitweiliges Verbot von CQI-Feedbacks gemäß 2. und
3. pauschal geregelt werden. Alternativ kann die Vorrangigkeit in
Abhängigkeit
von Parametern, die den Datenverkehr betreffen, geregelt werden.
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In
den unterschiedlichen Zuständen
können unterschiedliche
Bedingungen für
die Aussendung von CQI-Feedbacks gewählt werden. Beispielsweise können CQI-Feedbacks
zu Beginn einer Datenübertragung
unmittelbar gesendet werden, nachdem das Terminal diesen Zustand
feststellt, wohingegen ansonsten nur (z.B. gemäß dem Verfahren 2 des Standes
der Technik) CQI-Feedbacks
nur dann gesendet werden, wenn ein NACK gesendet wurde. Das erste CQI-Feedback
kann dann früher
gesendet werden, als beim Verfahren 2, also nicht erst zum Zeitpunkt
m wie in 3 gezeigt, sondern schon früher, z.B.
zum Zeit punkt m-1 oder m-2, im Extremfall ist sogar der Zeitpunkt
m-3 möglich.
Der Vorteil liegt darin, dass der Sender schon ein bis zwei, im
Extremfall sogar 3 Pakete früher
(als z. B. bei Verfahren 2) über
eine aktuelle Kanalzustandsinformation verfügt und den Datendurchsatz insbesondere
für kürzere Datenübertragungen
merklich verbessern kann. Diese Verbesserung könnte allerdings auch für das Verfahren
1 angewandt werden, was bisher noch nicht beschrieben wurde. [B.
Raaf, dies könnte
man später
ggf. auch in einen unabhängigen
Anspruch für
das Verfahren 1 schreiben]
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Es
lässt sich
optional eine maximale Anzahl von CQI-Feedbacks zu Beginn einer
Datenübertragung
definieren. Diese Ausführungsvariante
ist dann vorteilhaft, wenn das erste, zu Beginn einer Datenübertragung
gesendete CQI-Feedback verloren geht, d.h. nicht korrekt empfangen
werden kann. Dann steht die Information dennoch durch ein weiteres
gesendetes CQI am Sender zur Verfügung. Alternativ kann der zeitliche
Abstand zu vorhergehenden CQI-Feedbacks zu Beginn einer Datenübertragung kleiner
gewählt
werden, als während
einer aktiven Datenübertragung.
Der Beginn einer Datenübertragung
darf dabei natürlich
nicht als das erste TTI in dem ein Datenpaket übermittelt wurde, nachdem eine
vorgegebene Zeit keine Datenpakete übermittelt wurden (Inaktivitäts-Zeit)
definiert werden. Viel mehr muss dieser Zustand nach diesem ersten
TTI für
eine gewisse vorgegebene Zeit (im folgenden Halte-Zeit genannt)
weiter gelten, bis dann in den Zustand aktive Datenübertragung
gewechselt wird (oder ggf. in den Zustand keine Datenübertragung,
falls keine weiteren Datenpakete mehr gesendet wurden und die Haltezeit
größer als
die Inaktivitäts-Zeit
gewählt wurde).
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Durch
die Oberprüfung
auf Überschreiten von
Minimalabständen
zu dem vorhergehenden und folgenden zyklischen CQI, kann zu sätzlich die
Sendung von unnötig
vielen Feedbacks verhindert werden. Insbesondere lässt sich
aber damit auch sicherstellen, dass sich im Falle von mehrfachen Übertragungen
eines CQI-Feedbacks solche Wiederholungsübertragungen nicht mit den
nachfolgenden Übertragungen
der nächsten
ermittelten Kanalqualitätsinformation überschneiden.
Wenn die Übertragungsbedingungen
dergestalt sind, dass die Übertragung
eines CQI-Feedbacks
im Uplink nicht gut gesichert ist, so besteht der Vorschlag, die
CQI-Feedbacks wiederholt zu senden, also mehrmals hintereinander
exakt das gleiche CQI-Feedback. Der Sender kann dann bei der Dekodierung
alle empfangen Kopien berücksichtigen
und hat damit eine bessere Wahrscheinlichkeit, das CQI-Feedback
korrekt dekodieren zu können,
als wenn nur eine Kopie zur Verfügung
stünden.
Selbstverständlich
kann man dann nicht in jedem TTI ein CQI-Feedback schicken, sondern
z.B. bei dreifachem Senden höchstens
jedes dritte TTI. Werden nun aber zusätzlich zu den zyklischen CQI-Feedbacks
noch weitere CQI-Feedbacks gesendet, so besteht die Möglichkeit,
dass eine Wiederholung eines nicht zyklischen CQI-Feedbacks mit einem
zyklischen CQI-Feedback kollidiert. Dies ist nachteilig, weil dann
entweder das zusätzliche CQI-Feedback
oder das zyklische CQI-Feedback nicht oft genug wiederholt werden
kann und damit die Detektion des CQI-Feedback erschwert ist. Um
dies zu verhindern bietet es sich an, den zeitlichen Abstand zwischen
vorbestimmten und zusätzlichen
CQI Feedbacks so zu wählen,
dass eine solche Kollision nicht auftreten kann. Dazu muss der zeitliche
Abstand mindestens so groß gewählt werden,
wie die Anzahl der Wiederholungen. Diese Festlegung von zeitlichen
Maximalabständen
lässt sich
auch ohne Berücksichtigung
des Aktivitätszustandes
der Datenübertragung
durchführen,
also bei allen nicht vorbestimmten CQI-Feedbacks.
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Auch
während
einer aktiven Datenübertragung
sind dem Sender die Sendezeitpunkte der vorbestimmten, insbesondere
zyklischen CQI-Feedbacks bekannt. Wiederum hilft die Überprüfung auf Minimalabstände zu dem
vorhergehenden und folgenden vorbestimmten, insbesondere zyklischen CQI,
die Sendung von unnötig
vielen Feedbacks, sowie eine Überschneidung
von Übertragungen
verschiedener CQI-Feedbacks zu vermeiden.
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Weiterhin
kann durch geeignete Wahl dieser Abstände ein Vorrang von zyklischen
CQI-Feedbacks gesichert werden. Dies ist unter anderem auch aus
Gründen
der Rückwärts-Kompatibilität mit früheren Standard-Spezifikationen
angezeigt. Dabei werden für
nicht-zyklische CQI-Feedbacks Minimalabstände zu den zyklischen CQI-Feedbacks
definiert, wohingegen für
die zyklischen CQI-Feedbacks keine Einschränkungen gelten.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind Minimalabstände
auch zwischen nicht zyklischen CQI-Feedbacks vorgesehen werden.
Diese Minimalabstände
müssen
einerseits mindestens so groß sein wie
die Anzahl der Wiederholungen eines einzelnen nicht zyklischen CQI-Feedback.
Andererseits können aber
auch größere Minimalabstände gewählt werden.
Beispielsweise kann ein Minimalabstand so gewählt werden, dass maximal bzw.
höchstens
bei jedem dritten TTI ein CQI-Feedback gesendet wird, obwohl jedes
CQI-Feedback ohne zusätzliche
Wiederholungen gesendet wird. Dadurch wird verhindert, dass CQI-Feedbacks häufiger gesendet
werden, als sich der Kanal signifikant ändern kann. In diesem Falle
wäre es überflüssig, bei
jedem TTI ein CQI-Feedback zu senden.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
lässt sich
mit allen Verfahren zum Aussenden von CQI-Feedbacks kombinieren,
die eingangs unter der Beschreibung des Stands der Technik unter
1. bis 4. auf gezählt
worden sind. Auch diese Kombination wäre unabhängig vom Aktivitätszustande
der Datenübertragung.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird festgelegt, dass nicht jedes zusätzliche CQI-Feedback gesendet
wird, sondern nur jedes n-te, wobei n eine natürliche Zahl darstellt, also
z.B. jedes dritte. Falls in jedem TTI Pakete an das Terminal gesendet werden,
dann ist dieses Verfahren äquivalent
zum vorherigen Ausführungsbeispiel
bei Verwendung des activity based CQI -Feedback (unter Verfahren
1. beschrieben), anderenfalls werden durch dieses Ausführungsbeispiel
aber weniger CQI-Feedbacks generiert.
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Diese
Situation ist in 4 dargestellt. Auf einer Zeitachse
t sind durch Markierungen die Begrenzungen eines Teilrahmens bzw.
Unterrahmens bzw. "Subframes" SF gekennzeichnet.
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Der
festgelegte erste zeitliche Abstand entspricht einem Zeitraum T
, der in 4 der Länge von 3 Unterrahmen
entspricht.
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Es
wird nun festgestellt, ob ein bestimmter erster Aktivitätszustand
vorliegt, z.B. eine aktuelle Übertragung.
Die Zeitpunkte, an denen dieser erste Aktivitätszustand A1 vorliegt sind
in 4 durch Pfeile gekennzeichnet.
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Im
in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine zusätzliche
Kanalqualitätsinformation
nur dann im Rahmen einer Nachricht CQI'-TX übermittelt,
wenn der Aktivitätszustand
3-mal aufgetreten
ist. Anstelle der Zahl 3 kann auch jede andere beliebige natürliche Zahl
gewählt
werden.
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Durch
diese Zusatzbedingung, dass der Aktivitätszustand n-mal aufgetreten
ist, kann die Übermittlung
der Kanalqualitätsinformation
noch flexibler an die momentane Übertragungssitua tion
angepasst werden und insbesondere weitere- nicht unbedingt erforderliche Übermittlungskapazitäten eingespart werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, zu Beginn einer Datenübertragung das erste CQI-Feedback
zu senden, dann aber nur jedes n-te weitere CQI-Feedback. Auf diese
Weise wird sichergestellt, das zu Beginn einer Datenübertragung schnell
ein aktualisierter Wert zur Verfügung
steht, während
der Datenübertragung
aber nur wenige CQI-Feedback gesendet werden und dadurch weniger
Interferenz erzeugt wird, als bei den Verfahren nach dem Stand der
Technik.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
lässt sich
beispielsweise dadurch realisieren, dass die Zeitdauer T seit dem
letzten Übertragen
des letzten CQI-Feedback gemessen wird, und zusätzlich die Anzahl des Auftreten
des betrachteten Aktivitätszustandes.
Im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel
wird ein CQI-Feedback
aber nicht dann gesendet wenn sowohl die Zeitdauer T als auch die
Anzahl des Auftreten des betrachteten Aktivitätszustandes eine vorgegebene
Schwelle überschreitet,
sondern bereits wenn nur einer dieser Parameter die Schwelle überschreitet.
Während
einer Datenübertragung
wird die zeitliche Schwelle nicht überschritten werden, sondern
die Anzahl des Auftreten des betrachteten Aktivitätszustandes.
Der Beginn einer Datenübertragung wird
im Allgemeinen dadurch gekennzeichnet sein, dass zuvor für eine gewisse
Zeit keine Daten übertragen
wurden und dass der betrachtete Aktivitätszustand nicht auftrat. Dies
ist allerdings nur eine mögliche
Implementierung dieses Ausführungsbeispiels.
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Es
besteht ferner die Möglichkeit,
dass in den verschiedenen Zuständen
sogar unterschiedliche Intervalle für das zyklische CQI-Feedback
gewählt
werden. Man kann nicht nur kürzere
Ab stände für Zeiten
der Datenaktivität
verwenden, mit dem Ziel während
der Datenübertragung
das Intervall der zyklischen CQI-Feedbacks zu verkürzen. Im
Gegensatz dazu kann mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren auch
das Intervall der zyklischen CQI-Feedbacks während der Datenübertragung
vergrößert werden,
bzw. die zyklischen CQIs können
ganz eingestellt werden. Während
der Datenaktivität
stehen zusätzliche
CQIs zur Verfügung,
z.B, nach dem Verfahren 2 dann wenn ein NAK gesendet wird, die eine wesentlich
höhere
Korrelation zwischen Änderung der
Empfangsqualität
und dem Zeitpunkt des CQI-Feedback
ermöglichen
als die vorbestimmten zyklischen CQI-Feedbacks.
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Zusammenfassend
ergibt sich durch diese Kombination ein sehr flexibles Instrument
zur Steuerung des CQI-Feedbacks. Während Inaktivität auf dem
Datenkanal kann gegegbenenfalls durch zyklisches CQI-Feedback eine
Information über
den Kanalzustand eines Teilnehmers erhalten werden. Zu Beginn einer
Datenübertragung
wird möglichst schnell
ein aktualisierter Wert übermittelt,
falls nicht in unmittelbarer zeitlicher Nachbarschaft ein solcher vorhanden
ist. Auf die explizite Anforderung eines CQI-Feedbacks wird wegen
den damit verbundenen Nachteilen, insbesondere der Ressourcenbelegung in
Abwärtsrichtung
verzichtet. Weiterhin wird bei der Durchführung des CQI-Feedbacks zwischen
verschiedenen Aktivitätszuständen des
Datenübertragungskanals
unterschieden, wobei insbesondere die Zustände "keine aktive Datenverbindung", "Beginn einer aktiven
Datenverbindung" und "Bestehen einer aktiven
Datenverbindung" verwendet
werden.
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Es
kann ferner erwogen werden, eine weitere Kanalqualitätsinformation
(CQI-TX) vom Empfänger
(R) an den Sender (S), zu übermitteln,
wenn entweder ein erster Aktivitätszustand
vor liegt und der Zeitabstand (t delta) zur letzten erfolgten Übermittlung
von Kanalqualitätsinformation
(CQI-TX einen festgelegten ersten zeitlichen Abstand überschreitet, oder
ein erster Aktivitätszustand
vorliegt und dieser Zustand bereits n mal aufgetreten ist.
-
- S
- Sender
- R
- Empfänger
- CN
- Kommunikationsnetz
- CH1
- Erste
Kanalverbindung
- CH2
- Zweite
Kanalverbindung
- DTX1
- Erste
Datenübertragung
- DTX2
- Zweite
Datenübertragung
- DTX3
- Dritte
Datenübertragung
- CQI-TX
- Reguläre Übermittlung
von Kanalqualitätsinformation
- TS
- Zeitschlitz
- MP
- Messungsperiode
- TB
- Transport
Block
- AN
- Rückmeldung