-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten.
-
Bei einem solchen Verfahren übertragen mehrere Nutzer Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal an mindestens einen Empfänger. Der Zugriff der Nutzer auf den gemeinsamen Übertragungskanal erfolgt unter Verwendung eines Random Access-Verfahrens. Ein derartiges Szenario existiert z. B. in der Satellitenübertragung, wenn mehrere Nutzer (nämlich Satellitenterminals) versuchen, Daten an einen Empfänger, nämlich ein Satellitengateway zu übermitteln. Es wird angenommen, dass die Nutzer in unkoordinierter Weise auf den gemeinsamen Übertragungskanal zu greifen. Dies bedeutet, dass die Übertragungen der Datenpakete zu zufälligen Zeitpunkten stattfinden. Derartige Mechanismen werden bspw. verwendet im DVB-RCS-RCS2 Standard.
-
Datenpakete, die von verschiedenen Nutzern zur gleichen Zeit und mit der gleichen Frequenz gesendet werden, verursachen auf dem Übertragungskanal Kollisionen, sodass diese Datenpakete mit Interferenzen behaftet beim Empfänger ankommen. Eine aus dem Stand der Technik bekannte Methode, um kollisionsbehaftete Datenpakete dennoch übertragen zu können, ist Automatic Repeat Request (ARQ). Dieses Verfahren ist z. B. beschrieben in [D. Bertsekas, R. Gallager, ”Data Networks”, Prentice Hall, 1992.].
-
Eine Weiterentwicklung des ARQ-Verfahrens stellt das Hybrid-ARQ-Verfahren dar. Dieses ist in folgenden Veröffentlichungen beschrieben: [R. Comroe, D. Costella, ”ARQ schemes for data transmission in mobile radio systems”, IEEE Journal an Selected Areas in Communications: 472–481, Juli, 1984.]; [D. Mandelbaum, „An adaptive-feedback coding scheme using incremental redundancy,” IEEE Trans. Information Theory, vol. 20, no. 3, Mai, 1974.]; [L. Shu, D. Costello, M. Miller, ”Automatic-repeat-request error-control schemes”, IEEE Communications Magazine, vol. 22, Nr. 12, Seiten 5–17, Dezember 1984.]
-
In drahtlosen Übertragungssystemen verursacht der rauschbehaftete Kanal Verluste von einem oder mehreren Informationsbits oder -symbolen. Der Verlust dieser Informationsbits kann zum Verlust eines gesamten Datenpakets führen, das nicht mehr korrekt dekodiert werden kann.
-
Hybrid-ARQ(H-ARQ)-Verfahren übermitteln entweder ein interferenzbehaftetes Datenpaket, das nicht dekodiert werden konnte, in identischer Weise erneut (Chase Combining) oder kodieren ein erneut zu übermittelndes Datenpaket neu. In diesem Fall enthält das Datenpaket entweder identische Nutzdaten wie das interferenzbehaftete Datenpaket, jedoch andere Paritätsdaten oder enthält nur zusätzliche Paritätsdaten. Diese Methode wird als Soft Combining bezeichnet und führt zu einer Erhöhung der übertragenen redundanten Daten bei der erneuten Übertragung. Der Empfänger erhält somit zusätzlich Informationen, die er verwenden kann, um ein interferenzbehaftetes Datenpaket zu dekodieren. Dieses Verfahren wird auch bezeichnet als ”Incrementel Redundancy”. Die erneuten Übertragungen können zu zufälligen Zeitpunkten stattfinden.
-
1 stellt beispielhaft das Hybrid-ARQ-Verfahren dar, wobei davon ausgegangen wird, dass die vier auf der linken Seite dargestellten Pakete mit Interferenzen behaftet waren und damit nicht dekodiert werden konnten. Diese Datenpakete werden zu zufällig gewählten Zeitpunkten in der Zukunft erneut übermittelt. Nach Erhalt der erneuten Übertragungen versucht der Empfänger erneut eine Dekodierung vorzunehmen.
-
In 1 ist das resultierende Delay erkennbar, dem der Empfänger ausgesetzt wird. Dieses besteht in der Zeitspanne zwischen der Erzeugung eines Datenpakets und seiner erfolgreichen Dekodierung. Die Länge dieser Zeitspanne hängt vom Zeitpunkt der erneuten Übertragung ab. In dem Beispiel gemäß 1 würde zunächst Datenpaket 3, dann Datenpaket 2, dann Datenpaket 1 und schließlich Datenpaket 4 dekodiert werden. Das letztgenannte Datenpaket unterliegt somit einem großen Delay.
-
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik sogenannte Successive Interference Cancellation-Verfahren bekannt. Solche sind in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: [E. Casini, R. De Gaudenzi, and O. del Rio Herrero, ”Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA (CRDSA): an enhanced random access scheme for satellite access packet networks”, IEEE Trans. Commun., vol. 6, Nr. 4, Seiten 14081419, Apr. 2007]; [De Gaudenzi, O. del Rio Herrero, ”Advances in Random Access protocols for satellite networks,” International Workshop an Satellite and Space Communications, 9–11 Sept. 2009]; [G. Liva, ”Graph-Based Analysis and Optimization of Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA”, IEEE Trans. Comm., vol. 59, no. 2, Seiten 477–487, Feb. 2011]; [C. Kissling, ”Performance Enhancements for Asynchronous Random Access Protocols over Satellite”, IEEE International Conference an Communications, 5–9 Jun. 2011].
-
Es existieren slotbasierte SIC-Verfahren und solche, die keine Slots verwenden. In 2 ist ein Beispiel für die Verwendung des CRDSA-Verfahrens dargestellt.
-
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik SIC-Verfahren bekannt, die keine Frames verwenden. Diese sind in den folgenden Veröffentlichungen beschrieben: [A. Meloni, M. Murroni, C. Kissling, M. Berioli, ”Sliding Windovv-Based Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA”, IEEE Globecom 2012, to appear, December 2012]; [C. Stefanovi, P. Popovski, D. Vukobratovic, ”Frameless ALOHA Protocol for Wireless Networks”, erhältlich unter: http://arxiv.org/abs/1205.4208.]; [C. Stefanovi, K. F. Trilingsgaard, N. K. Pratas, P. Popovski, ”Joint Estimation and Contention-Resolution Protocol for Wireless Random Access”, erhältlich unter: http://arxiv.org/abs/1210.0693]. Die erstgenannte Druckschrift beschreibt ein Verfahren zum Übertragen von Daten, wobei mehrere Nutzer Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal an mind. ein Empfänger senden. Der Zugriff der Nutzer auf den gemeinsamen Übertragungskanal erfolgt unter Verwendung eines Random Access Verfahrens. Datenpakete, die von verschiedenen Nutzern zur gleichen Zeit und mit der gleichen Frequenz gesendet werden, verursachen auf dem Übertragungskanal Kollisionen, sodass diese Datenpakete mit Interferenzen behaftet beim Empfänger ankommen. Es wird ein Successive Interference Cancellation Verfahren verwendet, um interferenzbehaftete Datenpakte von Interferenzen zu befreien. Anschließend wird versucht, die Datenpakete zu dekodieren. Sofern das Dekodieren nach Durchführung des SIC-Verfahrens innerhalb eines Frames nicht erfolgreich war, wird ein Datenpaket zu einem späteren Zeitpunkt erneut an den Empfänger übermittelt. Dieses erneut übermittelte Datenpaket wird dann dekodiert und erneut für den SIC-Prozess verwendet. Derartige Verfahren weisen insbesondere eine verbesserte Performance hinsichtlich des Delays auf, da Nutzer nicht den Beginn und das Ende eines Frames abwarten müssen, um eine Übertragung zu starten oder das Dekodieren zu beginnen.
-
DE 60 2006 000 910 T2 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen über einen gemeinsam genutzten Übertragungskanal.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Übertragen von Daten bereitzustellen, das einen verbesserten Durchsatz und/oder ein geringeres Delay ermöglicht.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
-
Bei erfindungsgemäßen Verfahren übertragen mehrere Nutzer Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal an mindestens einen Empfänger. Hierbei kann es sich bspw. um mehrere Satellitenterminals handeln, die über einen gemeinsamen Übertragungskanal Datenpakete an ein Satellitengateway übertragen.
-
Der Zugriff der Nutzer auf den gemeinsamen Übertragungskanal erfolgt unter Verwendung eines Random-Access-Verfahrens, d. h. ohne eine Koordination der Nutzer untereinander. Datenpakete, sofern sie von verschiedenen Nutzern zur gleichen Zeit und mit der gleichen Frequenz gesendet werden, erzeugen somit auf dem Übertragungskanal Kollisionen, sodass diese Datenpakete mit Interferenzen behaftet beim Empfänger ankommen. Dies kann dazu führen, dass der Empfänger diese Datenpakete nicht mehr dekodieren kann.
-
Es wird ein Successive Interference Cancellation-Verfahren verwendet, um interferenzbehaftete Datenpakete von Interferenzen zu befreien. Anschließend wird versucht, die Datenpakete zu dekodieren. Bei dem SIC-Verfahren kann es sich bspw. um eines der folgenden Verfahren handeln: CRDSA, CRDSA++, IRSA, CRA oder ECRA. Diese Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in den in der Beschreibungseinleitung genannten fünf Veröffentlichungen bzgl. der SIC-Verfahren beschrieben. Das SIC-Verfahren kann somit framebasiert sein. Alternativ kann auch ein frameloses SIC-Verfahren verwendet werden, bei dem anstelle eines Frames ein Zeitfenster berücksichtigt wird. Derartige Verfahren werden als ”Sliding Window”-Verfahren bezeichnet und sind ebenfalls aus den in der Beschreibungseinleitung genannten Veröffentlichungen bekannt.
-
Sofern das Dekodieren nach Durchführung des SIC-Verfahrens innerhalb eines Frames oder Zeitfensters nicht erfolgreich war, wird erfindungsgemäß mindestens eines der nicht dekodierten Datenpakete zu einem späteren Zeitpunkt nach dem Frame oder Zeitfenster erneut vom Nutzer an den Empfänger übermittelt. Dieser versucht dann dieses erneut übermittelte Datenpaket zu dekodieren.
-
Bei erfolgreichem Dekodieren dieses Datenpakets wird die durch dieses Datenpaket verursachte Interferenz in früheren Datenpaketen aus dem früheren Frame oder Zeitfenster entfernt und der SIC-Prozess wird erneut für den früheren Frame oder das frühere Zeitfenster durchgeführt.
-
Durch das Entfernen der durch das erneute übermittelte Datenpaket verursachten Interferenz im früheren Frame oder Zeitfenster ist es möglich, dass der SIC-Prozess, der ursprünglich nicht zum Erfolg geführt hat, erfolgreich zu Ende gebracht werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von bekannten ARQ- oder Hybrid-ARQ-Verfahren dadurch, dass es nicht notwendig ist, sämtliche interferenzbehaftete Datenpakete, die nicht dekodiert werden konnten, erneut zu übermitteln. Vielmehr kann es ausreichend sein, nur einen kleinen Teil dieser nicht dekodierten Datenpakete erneut zu übermitteln, um den SIC-Prozess erfolgreich durchführen zu können.
-
Dadurch, dass es nicht notwendig ist, sämtliche nicht dekodierten Datenpakete erneut zu übermitteln, kann die Verkehrslast auf dem Übertragungskanal minimiert werden, wodurch es möglich wird, den Datendurchsatz, der von der Verkehrslast abhängt, zu steigern. Ein erneutes Übermitteln sämtlicher nicht dekodierter Datenpakete führt dazu, dass diese erneut übermittelten Datenpakete auf den Übertragungskanal mit neuen Datenpaketen kollidieren, was die Gesamtlast auf den Übertragungskanal erneut ansteigen lässt. Die führt dazu, dass sich der mögliche Datendurchsatz bei steigender Last des Übertragungskanals asymptotisch gegen Null nähert. Details hierzu werden im Zusammenhang mit der 4 der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
-
Weiterhin würde ein erneutes Übermitteln sämtlicher nicht dekodierter Datenpakete zu Instabilitätsproblemen führen. Diese sind in 3 der folgenden Veröffentlichung dargestellt: [C. Kissling, ”On the stability of Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA (CRDSA)”, Proceedings of the 2011 Global Communications Conference, Houston, Texas.]
-
Der Zeitpunkt, zu dem erfindungsgemäß ein nicht dekodiertes Datenpaket erneut übertragen wird, kann für ein framebasiertes System ein zukünftiger Frame sein oder für ein frameloses System ein Zeitintervall nach der ersten Übertragung dieses Datenpakets im früheren Zeitfenster. Der Zeitpunkt der erneuten Übertragung kann gemäß einer sogenannten Retransmission Strategie gewählt werden.
-
Für die Retransmission Strategie können verschiedene Mechanismen verwendet werden. Beispielsweise kann eine erneute Übertragung mit einer definierten Wahrscheinlichkeit p in jedem Frame/Slot/Zeitintervall erfolgen Alternativ wird der Übertragungszeitpunkt/Übertragungsframe/Übertragungsslot mit gleichverteilter Wahrscheinlichkeit innerhalb eines definierten Intervalls gewählt. Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines Binary Exponential Backoffs, bei welchem die Dauer dieses Intervalls bei jeder weiteren Kollision verdoppelt wird.
-
Es ist bevorzugt, dass jedes erneut übermittelte Datenpaket einen Pointer auf ein Datenpaket mit identischen Nutzdaten aus einen früheren Frame oder Zeitfenster enthält, das aufgrund von Interferenzen nicht dekodiert werden konnte. Wie im Folgenden beschrieben, können sich die Paritätsdaten des erneut übermittelten Datenpakets vom früheren Datenpaket unterscheiden.
-
Alternativ zu dem genannten Pointer kann jedes Datenpaket in seiner Präambel eine Datensequenz enthalten, wobei der Empfänger eine Korrelation dieser Datensequenz aus dem erneut übermittelten Datenpaket in Datenpaketen aus früheren Frames oder Zeitfenstern, die nicht dekodiert werden konnten, sucht. Somit können frühere Datenpakete mit identischen Nutzdaten identifiziert werden, ohne dass das spätere erneute übermittelte Datenpaket einen Pointer auf die früheren Datenpakete enthalten muss. Sofern die Korrelationssuche eine hohe Korrelation ergibt, kann der Empfänger davon ausgehen, dass an der betreffenden Stelle die frühere Übertragung des gesuchten Datenpakets stattgefunden hat, sodass die durch dieses Datenpaket verursachte Interferenz an der gefundenen Stelle unter Verwendung des dekodierten erneut übermittelten Datenpakets entfernt werden kann.
-
Das erneut übermittelte Datenpaket kann identisch mit dem interferenzbehafteten nicht dekodierten Datenpaket aus dem früheren Frame oder Zeitfenster sein, sodass es die gleichen Nutzdaten und Paritätsdaten enthält.
-
Alternativ ist es möglich, das erneut übermittelte Datenpaket erneut zu kodieren. Dieses enthält somit identische Nutzdaten aber andere Paritätsdaten als das interferenzbehaftete nicht dekodierte Datenpaket aus dem früheren Frame oder Zeitfenster. Dieser Ansatz entspricht dem sogenannten ”Incremental Redundancy Soft Combining” aus Hybrid-ARQ-Verfahren aus dem Stand der Technik. Dieser Ansatz ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit Sliding Window-Verfahren (z. B. Sliding Window SRA), da hier eine kleine Menge zusätzlicher redundanter Daten schon ausreichen kann, um ein Datenpaket zu dekodieren und es somit nicht notwendig ist, ein Paket mit vollständiger Länge erneut zu übermitteln. Details hierzu werden in 8 der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
-
Um den SIC-Prozess unter Verwendung des später empfangenen erneut übermittelten Datenpakets erneut durchführen zu können, ist es bevorzugt, dass empfängerseitig bei einem framebasierten Verfahren einige vergangene SIC-Frames oder bei einem framelosen Verfahren ein Zeitfenster mit einigen vergangenen Datenpaketen gespeichert werden.
-
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass lediglich ein Datenpaket oder einige Datenpakete erneut übermittelt werden, die nicht dekodiert werden konnten. Anschließend erfolgt das erneute Anstoßen des SIC-Prozesses nachdem lediglich ein Teil der interferenzbehafteten, nicht dekodierten Datenpakete aus dem früheren Frame oder Zeitfenster erneut übermittelt wurden. Es ist somit nicht notwendig, sämtliche nicht dekodierten Datenpakete erneut zu übermitteln.
-
Sofern die erneute Übermittlung eines oder mehrerer Datenpakete durch einen Nutzer für ein erfolgreiches Dekodieren eines gesamten Frames oder Zeitfensters nicht ausreicht, ist es möglich, inkrementell die Datenpakete weiterer Nutzer zu übermitteln bis das Dekodieren erfolgreich war.
-
Es ist bevorzugt, dass ein Nutzer beim erneuten Übermitteln seines Datenpakets mindestens eine zusätzliche Replika dieses Datenpakets zu einem anderen Zeitpunkt oder mit einer anderen Frequenz übermittelt (wie es aus SIC-Verfahren, aus dem Stand der Technik bekannt ist). Grundsätzlich kann es jedoch auch ausreichen, lediglich ein Datenpaket, das nicht dekodiert werden konnte (ohne eine zusätzliche Replika) erneut zu übermitteln.
-
Die Anzahl der zusätzlichen Replikas eines erneut übermittelten Datenpakets kann sich von Nutzer zu Nutzer entsprechend einem IRSA-Verfahren unterscheiden. Insbesondere kann die Anzahl dieser Replikas ohne eine Koordination zwischen den Nutzern durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung bestimmt werden. Durch Verwendung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung kann eine Variation der Anzahl der Replikas vorgenommen werden, ohne dass eine bestimmte Anzahl von Replikas zu häufig vertreten wäre und ohne dass die Nutzer sich diesbezüglich untereinander austauschen müssen.
-
Im Folgenden werden bevorzugten Ausführungsformen anhand von Figuren erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 ein Hybrid-ARQ-Verfahren gemäß dem Stand der Technik,
-
2 ein CRDSA-Verfahren gemäß dem Stand der Technik,
-
3 den Retransmission-Feedback-Loop in einem ARQ-Verfahren,
-
4 die Abhängigkeit des Datendurchsatzes von der Verkehrslast auf dem Übertragungskanal,
-
5 ein Beispiel für Kollisionen von Datenpaketen in einem CRDSA-Verfahren gemäß dem Stand der Technik,
-
6 eine erste beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
7 eine zweite beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
8 eine dritte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
9 ein beispielhaftes Kommunikationsszenario, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann.
-
1 und 2 wurden bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert.
-
In 3 ist dargestellt, wie sich in einem ARQ-Verfahren gemäß dem Stand der Technik der Datenverkehr bestehend aus erneut zu übermittelnden Paketen und neuen Datenpaketen zusammensetzt und die Verkehrslast auf dem Übertragungskanal immer stärker ansteigen lässt.
-
In 4 ist für einen der 3 entsprechendes Szenario dargestellt, wie der Datendurchsatz für CRSA, Slotted Aloha und Aloha in Abhängigkeit einer steigenden Verkehrslast auf dem Übertragungskanal wächst. Wie erkennbar ist, steigt der Durchsatz bis zu einem Maximum und fällt dann ab, indem er sich asymptotisch dem Null-Punkt nähert. Dies liegt daran, dass bei einem Anstieg der Anzahl von erneut zu übermittelnden und neuen Datenpaketen der Gesamtdurchsatz verringert wird, was zu mehr Kollisionen und erneuten Übertragungen führt. Dies wiederum erhöht die Last auf den Übertragungskanal zusätzlich, sodass sich das System auf dem Graph gemäß 4 immer weiter nach rechts bewegt, sodass nahezu keine Pakete mehr erfolgreich übertragen werden können und alle Nutzer starken Interferenzen ausgesetzt sind.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dagegen erlaubt eine intelligentere Auflösung von Kollisionen durch ein SIC-Verfahren, in dem weniger Datenpakete erneut übertragen werden müssen. Es wird somit ein intelligentes ARQ-Verfahren verwendet, das mit einem SIC-Verfahren kombiniert wird. Hierdurch ist es ferner möglich, den Delay zu verringern.
-
In 5 ist ein CRDSA-Frame dargestellt, in dem die übertragenen Datenpakete aufgrund von gegenseitigen Kollisionen durch das SIC-Verfahren nicht dekodiert werden können.
-
Würde man das in 5 dargestellte CRDSA-Schema mit einem Hybrid-ARQ-Schema aus dem Stand der Technik kombinieren, so müssten alle sechs kollidierten Datenpakete erneut übertragen werden. Dies würde zu einer relativ großen zusätzlichen Last auf dem Übertragungskanal und ferner zu einem größeren durchschnittlichen Delay pro Paket führen, da für jedes Paket auf die erneute Übertragung des im ersten Frame nicht zu dekodierenden Datenpakets abgewartet werden muss. Die erneute Übertragung kann in einem der zukünftigen Frames stattfinden und somit je nach Zeitpunkt einen relativ großen Delay verursachen.
-
Dagegen wird im erfindungsgemäßen Verfahren im Idealfall lediglich ein einziges Datenpaket erneut übertragen, wonach versucht wird, den SIC-Prozess erneut durchzuführen. Dieses Szenario ist in 6 dargestellt. Der Empfänger speichert hierbei die vergangenen Frames in einem Datenspeicher, sodass es gemäß 6 ausreichend ist, lediglich ein Datenpaket erneut zu übertragen. Dies kann in dem dargestellten Beispiel eines der Datenpakete x1, x2, x3 oder x6 sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es dadurch möglich, das SIC-Verfahren erneut anzustoßen und erfolgreich abzuschließen, obwohl wesentlich weniger Datenpakete im späteren Frame erneut übertragen wurden. Wie in 6 sichtbar ist, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ferner der durchschnittliche Delay wesentlich verringert werden, da nach der erneuten Übermittlung des Datenpakets 3 im dargestellten zweiten Frame, das SIC-Verfahren und das anschließende Dekodieren erfolgreich ausgeführt werden können und keine weiteren erneuten Übertragungen von Datenpaketen abgewartet werden müssen, die gemäß dem Stand der Technik zu einem späteren Zeitpunkt stattfinden könnten.
-
6 entspricht slotbasierten SIC-Verfahren, wie z. B. CRDSA, CRDSA++ und IRSA. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in Verfahren ohne Slots oder ohne Frames angewandt werden.
-
In 7 ist dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren in SIC-Verfahren ohne Slots wie z. B. CRA oder ECRA angewandt werden kann. In einem Verfahren ohne Slots können partielle Interferenzen auftreten. Dies bedeutet, dass ein Teil eines Datenpakets interferenzfrei empfangen worden sein kann, wohingegen ein zweiter Teil dieses Datenpakets mit Interferenzen behaftet ist. In slotbasierten Verfahren dagegen liegen nur Kollisionen auf der gesamten Paketlänge vor. In SIC-Verfahren, die keine Slots verwenden, ist es wie bereits dargestellt, sinnvoll bei der erneuten Übermittlung von Datenpaketen, zusätzliche redundante Informationen zu übertragen, da diese hier sehr effizient eingesetzt werden können. Ggf. genügt eine kleine Menge an zusätzlichen redundanten Informationen, um ein teilweises interferenzbehaftetes Datenpaket zu dekodieren, sodass es nicht notwendig ist, ein gesamtes Datenpaket erneut zu übermitteln.
-
In 8 ist dargestellt, wie das erfindungsgemäße Verfahren in einem SIC-Verfahren, das keine Frames verwendet (Sliding Window-Verfahren) angewandt werden kann. Hier wird davon ausgegangen, dass jeder Sender sein Datenpaket sendet, sobald er sendebereit ist, ohne dabei an eine zeitliche Struktur wie Zeitschlitze oder Frames gebunden zu sein. Anschließend wird eine Replika dieses Datenpakets gemäß einer bestimmten Verteilung übermittelt. Dann warten die Sender eine Bestätigung vom Empfänger über einen erfolgreichen Datenempfang ab. Sofern sie keine derartige Bestätigung bekommen, muss eine erneute Übermittlung von Datenpaketen angestoßen werden.
-
Der Empfänger führt den Dekodiervorgang in einem verschiebbaren Fenster (Sliding Window) aus. Sofern der Empfänger nach dem Verschieben des Fensters feststellt, dass einige Datenpakete nicht dekodiert werden konnten, wird der Inhalt dieses Fensters in einem Speicher gespeichert und der Empfänger verlangt eine erneute Übertragung von Datenpaketen. Auch hier werden nicht alle interferenzbehaftete Datenpakete erneut übermittelt. Bspw. kann zufällig ausgewählt werden, welche Nutzer ihre Datenpakete erneut übermitteln werden. Die Auswahl der Nutzer, die ihre Datenpakete erneut übertragen, kann auch gemäß einem bestimmten Algorithmus stattfinden. Eine Möglichkeit hierzu ist beispielsweise die Nutzer zufällig auszuwählen, wobei die Anzahl der ausgewählten Nutzer abhängig von der Anzahl der nichtauflösbaren Kollisionen gewählt wird.
-
Sobald der Empfänger die erneut übertragenen Datenpakete empfängt, versucht er, das SIC-Verfahren in dem gespeicherten Zeitfenster erneut durchzuführen. In dem in 8 dargestellten Beispiel kann das Dekodieren des gespeicherten Zeitfensters erfolgreich durchgeführt werden, nachdem eine erneute Übermittlung des Datenpakets, oder im Fall von soft combining der zur Dekodierung benötigten zusätzlichen Redundanz, des Nutzers 3 stattgefunden hat. Werden andere Datenpakete erneut übertragen, kann es notwendig sein, mehr als ein Datenpaket erneut zu übertragen. In dem in 8 dargestellten Beispiel wird ferner eine zusätzliche Replika des Datenpakets des dritten Nutzers übertragen, um das Dekodieren dieses erneut übertragenen Datenpakets zu vereinfachen. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig.
-
In 9 ist ein beispielhaftes Szenario dargestellt, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann. Gemäß 9 versuchen sechs Satellitenterminals über einen gemeinsamen Übertragungskanal unter Verwendung eines Satelliten Daten an ein Satellitengateway zu übermitteln.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in allen Arten von drahtlosen Übertragungsnetzwerken angewandt werden, in denen mehrere Nutzer Daten über einen gemeinsamen Übertragungskanal senden. Hierbei kann es sich bspw. um terrestrische Funknetze oder um Anwendungen in der Satellitenkommunikation handeln. Weitere Anwendungen sind möglich in drahtlosen Sensornetzen, WLAN-Netzwerken und der aeronautischen Kommunikation.
