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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Kompression von in einem Kommunikationssystem zu übertragenden
Datenpaketen. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Dekompressionsverfahren
sowie entsprechende Kompressions- und Dekompressionsvorrichtungen.
Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Datenübertragungsverfahren sowie
ein entsprechendes Datenübertragungssystem.
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Aus dem Stand der Technik sind eine
Vielzahl von Kompressionsverfahren zur Komprimierung von Daten bekannt.
All diesen Verfahren ist gemeinsam, dass redundante Informationen
in einem sogenannten Kontext in Kompressor und Dekompressor zwischengespeichert
werden und nicht mehr übertragen
werden müssen.
Insbesondere im Bereich mobiler Netze werden Kompressionsverfahren
benötigt,
welche auch bei schlechten Verbindungen und hohen Laufzeiten eine
ausreichende Effizienz der Kompression, d. h. die Bereitstellung
möglichst
kleiner Datenpakete mit hohem Informationsgehalt bieten. Die vorliegende
Erfindung betrifft hierbei ein spezielles Kompressionsverfahren,
bei dem die Kontrolldaten der Datenpakete komprimiert werden. Ein
solches Kompressionsverfahren ist in [1] beschrieben und wird üblicherweise
als Robust-Header-Compression
(RoHC) bezeichnet. In diesem Verfahren werden nur die Veränderungen
in den Kontrolldaten (Header) der Datenpakete übertragen. Es wird hierbei
unter anderem die sogenannte W-LSB-Methode (Window-based Least Significant
Bit) verwendet. Bei dieser Methode wird ein sogenanntes "Sliding
Window" bestimmt, wobei die Größe dieses
Fensters der Maximalanzahl von aufeinanderfolgend übertragenen
fehlerhaften Datenpaketen entspricht, welche ohne Auswirkung auf
die Dekompression eines darauffolgenden fehlerfrei übertragenen
Datenpakets bleibt. Wird dieser Wert in der Praxis übertroffen,
so müssen die
Kontrolldaten zwischen Kompressor und Dekompressor neu synchronisiert
werden und die vor der Neusynchronisation übertragenen Pakete müssen verworfen
werden. Dieses Verfahren legt zum Beispiel die Maximalzahl der direkt
aufeinander folgenden Pakete, bei deren Übertragung Fehler auftreten
können,
statisch fest, ohne dass die weitere Dekompression im Ablauf beeinträchtigt wird.
Wird diese Maximalzahl zu hoch gewählt, so müssen viele Bits auf der komprimierten
Strecke übertragen
werden und das Verfahren verliert Effizienz. Wird die Maximalzahl
zu tief gewählt,
so werden – auf
Grund der Kompression – zusätzliche
Datenpakete verworfen und neue Basiswerte vom Kompressor angefordert.
Details des W-LSB-Verfahrens
sind ebenfalls in [1] beschrieben.
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Bei dem oben beschriebenen Verfahren
erweist es sich als nachteilhaft, dass insbesondere bei drahtlosen
Datenübertragungen
große
Schwankungen in der Übertragungsqualität auftreten,
welche wiederum zu einer großen
Anzahl von fehlerhaft übertragenen
Datenpaketen führen.
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In der Druckschrift [2] ist ein Datenübertragungssystem
offenbart, bei dem ein Kompressionsverfahren verwendet wird, dessen
Kompression und damit dessen Effizienz von der Datenübertragungsqualität abhängt. Die
Druckschrift bezieht sich allgemein auf ein Kompressionsverfahren
und offenbart nicht, wie in einem RoHC-Kompressionsverfahren die
Kompressionsstärke
effektiv gesteuert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, das oben beschriebene RoHC-Kompressionsverfahren bezüglich Kompressionseffizienz
und Robustheit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kompressionsverfahren
wird eine Veränderung
in der Übertragungsqualität der im
Kommunikationssystem übertragenen
komprimierten Datenpakete ermittelt und über die ermittelte Veränderung
die momentane Anzahl der aufeinanderfolgend übertragenen fehlerhaften Datenpakete
abgeschätzt.
Die momentane Anzahl und die dem RoHC-Kompressionsverfahren zugrundeliegende
Maximalanzahl werden dann dazu verwendet, die verwendete Kompression
anzupassen. Es wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren folglich durch
die Bestimmung der momentanen Anzahl ein Maß für die Übertragungsqualität ermittelt,
so dass die Kompressionsstärke
in Abhängigkeit
von der Übertragungsqualität gesteuert
werden kann. Da ferner die Maximalanzahl der Datenpakete, welche
ohne Auswirkungen auf die Dekompression komprimiert werden können, berücksichtigt
wird, kann somit eine optimale Kompressionsstärke sowohl hinsichtlich der
Kompressionseffizienz als auch hinsichtlich der Robustheit des Verfahrens
gewährleistet
werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird dabei die Kompressionsstärke
gesenkt, wenn die momentane Anzahl die Maximalanzahl übersteigt.
Hierdurch wird der zusätzliche
Paketverlust bei einer Verschlechterung der Übertragungsqualität durch
Verminderung der Kompression verringert.
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In einer weiteren besonders bevorzugten
Ausführungsform
wird die Veränderung
der Übertragungsqualität über eine
Veränderung
in der Übertragungsleistung
ermittelt. Es wird sich hierbei die Tatsache zunutze gemacht, dass
in Kommunikationssystemen üblicherweise
bei Verschlechterung der Übertragungsqualität die Übertragungsleistung
angepasst wird. Folglich ist die Veränderung in der Übertragungsleistung
ein Indikator für
eine Veränderung
in der Übertragungsqualität. Nichtsdestotrotz
muss jedoch eine Veränderung
in der Übertragungsleistung
nicht zwangsläufig
zu einer Veränderung
in der Übertragungsqualität führen. Deshalb
wird in der bevorzugten Ausführungsform
bei einer Veränderung
der Übertragungsleistung
die Kompressionsstärke nur
mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit angepasst. Die Übertragungsleistung
wird dabei vorzugsweise durch im Kommunikationssystem übertragene
Befehle zur Steuerung der Übertragungsleistung
und/oder Meldungen über
die momentane Übertragungsleistung
ermittelt. Insbesondere wird das Verfahren in einem Kommunikationssystem
eingesetzt, bei dem ein solcher Steuerbefehl bzw. eine solche Meldung,
die eine Erhöhung der Übertragungsleistung
anzeigt, immer dann übertragen
wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl an fehlerhaften Datenpaketen übertragen
wurde. In diesem Fall wird die vorbestimmte Anzahl dann als momentane
Anzahl fehlerhafter Datenpakete verwendet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Werte des Signal-Stör-Verhältnisses und/oder der Block-Fehlerrate
der übertragenen
Datenpakete ermittelt. Da diese Werte ein Maß für die Anzahl der fehlerhaft übertragenen
Datenpakete sind, kann mit diesen Werten die momentane Anzahl abgeschätzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Anpassung der Kompressionsstärke derart,
dass die Maximalanzahl der fehlerhaften Datenpakete in Abhängigkeit
von der momentanen Anzahl verändert
wird. Das bedeutet, dass die Größe des „Sliding
Window" in Abhängigkeit
von der momentan übertragenen
fehlerhaften Datenpakete abhängig
gemacht wird. Da ein verändertes „Sliding
Window" eine veränderte
Kompressionsstärke
zur Folge hat, kann eine effektive Einstellung der Kompressionsstärke auf
die Fehlerrate bei der Datenübertragung
erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird die Kompressionsstärke derart angepasst, dass eine
Anzahl von Datenpaketen mit aktualisierten Kontrolldaten in das
Kommunikationsnetz gesendet wird, wodurch das Kompressionsverfahren
neu initialisiert wird. Bei der Neuinitialisierung übermittelt
der Kompressor Daten, welche der Dekompressor zur Synchroni sation
mit dem Kompressor benötigt.
Diese Neuinitialisierung wird somit in Abhängigkeit von der Übertragungsqualität gesteuert.
Demgegenüber
wurden die Datenpakete in dem Kompressionsverfahren der Druckschrift
[1] nach festen Intervallen aktualisiert, was insbesondere Verluste
bei Verschlechterung der Übertagungsqualität zur Folge
haben kann.
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In einer weiteren Ausführungsform
wird der zeitliche Abstand zwischen Neuinitialisierungen gesteuert. Bei
diesem Verfahren wird das Intervall, nach dem jeweilig Neuinitialisierungen
angestoßen
werden, an die aktuelle Übertragungsqualität angepasst.
Ist die Übertragungsqualität niedrig,
wird ein kleines Intervall gewählt. Ist
die Übertragungsqualität hoch,
so kann ein großes
Intervall gewählt
werden.
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Neben dem oben beschriebenen Kompressionsverfahren
betrifft die Erfindung auch ein Dekompressionsverfahren von in einem
Kommunikationssystem übertragenen
Datenpaketen, wobei das Dekompressionsverfahren derart ausgestaltet
ist, dass Datenpakete, die nach dem vorher beschriebenen Verfahren
komprimiert wurden, dekomprimiert werden.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus
ein Datenübertragungsverfahren
für Datenpakete
in einem Kommunikationssystem, bei dem die zu übertragenden Datenpakete mit
dem oben beschriebenen Kompressionsverfahren komprimiert werden
und die übertragenen
Datenpakete mit dem oben beschriebenen Dekompressionsverfahren dekomprimiert
werden. Ein besonders wichtiger Implementierungsfall eines solchen
Datenübertagungsverfahrens
ist die 3. Generation der Mobilfunksysteme, genannt „Universal
Mobile Telecommunication Systems" (UMTS). In einer vorteilhaften
Ausführungsform
werden die Datenpakete hierbei von. einem Teilnehmergerät, insbesondere
einen Mobilfunkgerät,
zu einer Basisstation und/oder umgekehrt übertragen.
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Neben den oben beschriebenen Verfahren
betrifft die Erfindung auch eine Kompressionsvorrichtung, mit der
das erfindungsge mäße Kompressionsverfahren
durchführbar
ist, sowie eine Dekompressionsvorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Dekompressionsverfahren
durchführbar
ist. Darüber
hinaus umfasst die Erfindung ein Datenübertragungssystem, mit dem
das erfindungsgemäße Datenübertragungsverfahren
durchführbar
ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung-dargestellt und erläutert.
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Es zeigen
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l den
Ablauf eines Datenübertragungsverfahrens
in einem UMTS-Netzwerk, wobei ein bekanntes Header-Kompressionsverfahren
verwendet wird;
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2 eine
Skizze, welche die Übertragung
von komprimierten Datenpaket-Headern unter Verwendung eines herkömmlichen
Kompressionsverfahrens verdeutlicht;
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3 den
Ablauf eines Datenübertragungsverfahrens
in einem UMTS-Netzwerk, wobei das erfindungsgemäße Header-Kompressionsverfahren verwendet wird,
und
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4 ein
Diagramm, welches die Unterschiede zwischen einem herkömmlichen
Header-Kompressionsverfahren und dem erfindungsgemäßen Kompressionsverfahren
verdeutlicht.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden in UMTS-Netzwerken eingesetzt. In solchen Netzwerken werden
Datenpakete drahtlos über
eine UMTS-Luftschnittstelle von einem Mobilfunkgerät UE (=
User Equipment) an eine Basisstation Node B oder umgekehrt übertragen.
Hierzu verwendet UMTS mehrere Protokollschichten, unter anderem
eine RLC-Schicht (Radio Link Control) und eine MAC-Schicht (Medium
Access Control) zur Segmentierung von Datenpaketen sowie eine physikalische
Schicht (PHYS) zur Übertragung
der Datenpakete über
die Luftschnittstelle. Datenpa kete von Protokollen anderer Schichten
werden zunächst
in einem Kompressor COMP komprimiert und anschließend an
die RLC/MAC-Schicht übergeben.
In 1 ist eine Übertragung
von Daten aus den Protokollen IP (Internet Protocol), UDP (User
Datagram Protocol) und RTP (Realtime Protocol) via UMTS dargestellt.
Daten dieser Protokolle werden zunächst dem Kompressor COMP zugeführt, wobei
der Kompressor das aus der Druckschrift [1] bekannte Robust-Header-Compression-Verfahren
(RoHC) verwendet. Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zunutze,
dass die Protokoll-Header der IP-Familie eine Vielzahl von redundanten
Informationen enthalten (insbesondere die IP-Ursprungs- und Zieladresse),
die sich während
der Datenübertragung
nicht ändern.
Diese Informationen werden während
der Datenübertragung
nur einige Male übertragen, und
zwar solange, bis der Kompressor annimmt, dass der entsprechende
Dekompressor die Informationen fehlerfrei erhalten hat. Die Informationen
werden dabei in dem Kompressor und dem Dekompressor gespeichert
und müssen
nicht zwischen Kompressor und Dekompressor in jedem komprimierten
Datenpaket übertragen
werden. Das in [1] beschriebene RoHC-Verfahren verwendet unter anderem
ein differenzielles Codierverfahren, welches W-LSB genannt wird
(Window-based LSB-Encoding). Bei diesem Verfahren werden nur die
Veränderungen
einer vorbestimmten Anzahl von "Least Significant Bits" (LSBs) in
den Feldern der IP-Header gespeichert. Der Kompressor legt hierzu
ein sogenanntes "Sliding Window" fest, welches eine vorbestimmte
Anzahl von den sich geänderten
Feldern der im Vorangegangenen komprimierten Headern enthält. Das W-LSB-Verfahren
ist detailliert in [1] beschrieben und wird im folgenden nicht näher erläutert. Bei
dem herkömmlichen
RoHC-Kompressionsverfahren wird über
die Größe des "Sliding
Window" (Sliding-Window
Width, im Folgenden SWW abgekürzt)
festgelegt, wie viele aufeinanderfolgende Pakete fehlerhaft übertragen
werdeiz können
bzw. verloren gehen können,
ohne dass die Dekompression von einem darauffolgenden fehlerfrei übertragenen
Paket beeinflusst wird. Das heißt,
selbst wenn SWW Pakete fehlerhaft übertragen wurden, wird der
komprimierte Header des dar auffolgenden Pakets immer noch korrekt
dekomprimiert, sofern er fehlerfrei übertragen wurde. Dies führt zu einer
gewissen Robustheit des Kompressionsverfahrens, wobei jedoch ein großes SWW
eine Verschlechterung der Kompressionseffizienz zur Folge hat. Dies
liegt daran, dass Veränderungen
in Header-Feldern über eine
längere
Paketsequenz beschrieben werden müssen; diese Veränderungen
erstrecken sich damit über
einen größeren Wertebereich,
müssen
also durch eine größere Zahl
von Bits im komprimierten Header beschrieben werden. Damit hat ein
größerer SWW
Wert längere
komprimierte Header zur Folge. Beispielsweise variiert bei Veränderung
der SWW der Speicherplatz für
die sogenannten Sequenz-Nummern, die für jeden komprimierten Header
vergeben werden. Diese Sequenz-Nummern
laufen von 0 bis SWW-1 und sie sind notwendig, um dem Dekompressor
mitzuteilen, welches Paket in der Sequenz empfangen wird. Es muss
folglich in jedem Header ausreichend Speicherplatz zur binären Darstellung
der Zahl (SWW-1) vorhanden sein. Somit ist die Kompressionseffizienz
um so schlechter, je größer der
SWW-Wert ist.
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Nachdem die Datenpakete mit dem Kompressionsverfahren
komprimiert wurden, werden sie der RLC- und MAC-Schicht zur weiteren
Bearbeitung übergeben.
Anschließend
werden die Daten der physikalischen Schicht PHYS übergeben
und drahtlos übertragen,
was durch den gezackten Pfeil in 1 angedeutet
ist. Die übertragenen
Daten werden wiederum an eine physikalische Schicht PHYS übergeben
und anschließend
von einer entsprechenden RLC-/MAC-Schicht weiterverarbeitet. Die
weiterverarbeiteten Daten werden dann durch einen entsprechenden
Dekompressor DECOMP dekomprimiert, so dass die ursprünglichen
IP-Header wiederhergestellt werden. Als Ergebnis werden die ursprünglichen
Daten der unterschiedlichen IP-Protokolle erhalten. In dem in 1 gezeigten Szenario wird
der Kompressor im sogenannten O (optimistical)-/R (reliable)-Modus
betrieben, bei dem Rückmeldungsinformationen
vom Dekompressor DECOMP an den Kompressor COMP zurückgesandt
werden. Dies ist in 1 mit
den gestrichelten Pfeilen angedeutet. Es ist auch möglich, den
Kompressor im sogenannten U (unidirectional)-Modus zu betreiben,
bei dem keine Rückmeldungsinformationen
vom Dekompressor an den Kompressor gesendet werden können.
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In 2 ist
der typische Ablauf einer Übertragung
von komprimierten Headern im U-Modus gemäß dem bekannten RoHC-Verfahren gezeigt.
Die vertikalen Linien stellen dabei die aufeinanderfolgend übertragenen
Header dar, wobei es sich bei den langen Linien um sogenannte Update-Packets
handelt, das heißt
Aktualisierungs-Pakete, welche Daten zur Synchronisierung des Kontextes
enthalten. Bei den kurzen vertikalen Linien handelt es sich um Datenpakete
mit komprimierten Headern. In periodischen Aktualisierungsintervallen RFI
(Refresh Interval) werden eine Anzahl NUP an aktualisierten Paketen
versandt. Es wird hierdurch sichergestellt, dass der Paketverlust
aufgrund Abweichungen im Kontext zwischen Kompressor und Dekompressor verringert
wird. Ein kleines Aktualisierungsintervall RFI und eine große Anzahl
NUP führt
zwar zu einer hohen Robustheit des Kompressionsverfahrens, jedoch
leidet darunter die Kompressionseffizienz. Des weiteren ist von
Nachteil, dass bei dem bestehenden Verfahren das Aktualisierungsintervall
und die Anzahl der aktualisierten Pakete für einen Übertragungskanal auf eine durchschnittliche
Fehlerrate optimiert ist. Die Übertragungsqualität eines
Kanals und die zugehörigen
Fehlerraten fluktuieren jedoch stark während einer Datenverbindung,
und es wäre
deshalb wünschenswert,
wenn die Kompression der Header an die Übertragungsqualität angepasst
werden könnte.
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In 3 ist
der Ablauf eines Datenübertragungsverfahrens
in einem UMTS-Netzwerk gezeigt, wobei das erfindungsgemäße Header-Kompressionsverfahren
verwendet wird. Dieses Verfahren ist ein verbessertes RoHC-Verfahren,
bei welchem bei der Kompression auch die Datenübertragungsqualität der Datenpakete
berücksichtigt
wird. Die 3 entspricht
in ihrem Aufbau im Wesentlichen der 1,
wobei zusätzlich
die Übertragungs leistungs-Steuereinheit
PC Informationen über
die Übertragungsleistung
der UMTS-Verbindung an die Kompressorlogik-Steuerung CLC sendet. Die von der Übertragungsleistungs-Steuereinheit PC
gesendeten Informationen werden in der Kompressorlogik-Steuerung
CLC zur Steuerung der Kompressionsstärke verwendet. Eine Erhöhung der Übertragungsleistung
zeigt hierbei an, dass im Vorangegangenen fehlerhafte Datenpakete übertragen
wurden und führt
dazu, dass die Kompressionsstärke
zur Vermeidung von Datenverlusten vermindert wird.
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In einem UMTS- Netzwerk wird die Übertragungsleistung
für jeden
Kanal dynamisch und in regelmäßigen Abständen angepasst,
um eine Verschlechterung der Kanalqualität zu vermeiden. Die Leistungssteuerung
ist ein wichtiger Bestandteil von UMTS-Netzwerken, da eine zu hohe Übertragungsleistung
für einen
Benutzer eine Störung
aller anderen Benutzer verursachen würde und eine zu niedrige Übertragungsleistung
das empfangene Signal-Stör-Verhältnis verschlechtern
würde.
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Bei einer sogenannten Uplink-Verbindung,
bei welcher Daten von dem Mobilfunkendgerät UE an die Basisstation Node
B übertragen
werden, wird in der Basisstation Node B das Signal-Stör-Verhältnis SIR
des Datenstroms gemessen. Wenn der gemessene SIR-Wert von einem
SIR-Zielwert in einem bestimmten Maße abweicht, sendet die Node
B einen Übertragungsleistungs-Steuerbefehl (Transmission
Power Control, TPC) an das Mobilfunkendgerät UE. Eine Funkkontrolleinheit
(Radio Network Controller, RNC) bestimmt hierbei den SIR-Zielwert.
Der Zielwert kann beim Auftreten bestimmter Ereignisse verändert werden,
zum Beispiel bei der Detektion von fehlerhaften Datenpaketen. In
der Kompressor-Logiksteuerung CLC wird in Abhängigkeit von den TPC-Befehlen
die Kompressionsstärke
gesteuert.
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Bei einer sogenannten Downlink-Verbindung
werden die Daten vom RNC über
eine Festnetzverbindung zur Basisstation Node B und von dort schließlich über die
Luftschnittstelle an das Mobilfunkendgerät UE übertragen. Das Mobilfunkendgerät UE schätzt bei
dieser Datenverbindung die empfangene Signalqualität durch Überwachung
des empfangenen Signal-Stör-Verhältnisses
SIR oder durch Messung der Block-Fehlerrate BLER ab. Basierend auf
dieser Signalqualitätsinformation
sendet das UE Leistungsübertragungs-Steuerbefehle
TPC zur Erhöhung
bzw. Verminderung der Übertragungsleistung
an die Node B, um hierdurch die Übertragungsleistung
der drahtlosen Datenübertragung
entsprechend anzupassen.
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Damit der Kompressor (der im Downlink
Fall im RNC implementiert ist) über
die Übertragungsleistung der
Downlink-Verbindung steuerbar ist, muss die Node B den RNC über empfangene
TPC-Befehle informieren. Dies wird dadurch erreicht, dass der RNC
periodisch eine Nachricht von dem Node B über die momentane Stärke der Übertragungsleistung
empfängt.
Die Übertragung
einer solchen Nachricht ist schon in UMTS-Standards vorgesehen,
und da Node B und RNC über
eine Festnetzverbindung kommunizieren, wird die Luftschnittstelle
nicht durch zusätzliche
Signalübertragungen
belastet. Die Intervalllänge
zum Empfang von solchen Nachrichten hängt von der Anzahl der übertragenen
Datenpakete ab. Üblicherweise
liegt sie bei 10 ms, jedoch sind in den meisten Fällen längere Intervalle
ausreichend.
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Insbesondere bei der Verwendung von
Informationen bezüglich
der Uplink-Übertragungsleistung
zur Steuerung der Kompressionsstärke
ist zu beachten, dass ein TPC-Befehl zur Erhöhung der Übertragungsleistung, der von
der Node B an das Mobilfunkendgerät UE gesandt wird, nicht notwendigerweise
durch fehlerhafte Datenpakete verursacht wurde. Der TPC-Befehl wird
zwar versandt, wenn das SIR-Verhältnis
unterhalb eines SIR-Zielwerts
liegt, jedoch ist dieser Zielwert nicht immer so gewählt, dass
bei seiner Unterschreitung zwangsläufig fehlerhafte Datenpakete übertragen
wurden. Folglich kann nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
darauf geschlossen werden, dass ein TPC-Befehl zur Erhöhung der Übertragungsleistung auch
von der Übertragung
eines fehlerhaften Datenpakets verursacht wurde.
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In einer ersten Ausführungsform
der Erfindung wird die Kompressionsstärke des im Kompressor COMP
verwendeten Kompressionsverfahrens in Abhängigkeit von der Übertragungsqualität dadurch
gesteuert, dass die Größe des „Sliding
Window" SWW angepasst wird. Diese Größe entspricht im RoHC-Kompressionsverfahren
der Maximalanzahl von Datenpaketen, welche aufeinanderfolgend fehlerhaft übertragen
werden können,
ohne dass dies Auswirkungen auf die Dekompression eines darauffolgenden
Datenpakets hat. Eine Verkleinerung des SWW bei guter Übertragungsqualität führt hierbei
dazu, dass das Feld für
die Sequenz-Nummer des Datenpakets beispielsweise von 4 auf 2 Bit
vermindert werden kann, da die Sequenz-Nummer als höchsten Wert
(SWW-1) annimmt und somit bei kleineren Fenstern weniger Speicherplatz für diese
Zahl reserviert werden muss. Dies führt zu einer verbesserten Kompressionseffizienz.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
diese freien Bits zu einer Verbesserung der Robustheit des Kompressionsverfahrens
zu verwenden.
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In einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird bei Empfang von TPC-Befehlen zur Erhöhung der Übertragungsleistung
bzw. von Meldungen über
die Erhöhung
der Übertragungsleistung
eine Neuinitialisierung des Kompressionsverfahrens angestoßen, bei
welcher der Kontext von Kompressor und Dekompressor synchronisiert
wird. Hiermit wird die Robustheit des Kompressionsverfahrens bei
schlechter Datenübertragung
erhöht.
Da der Empfang von TPC-Befehlen nicht unbedingt durch den Empfang
von fehlerhaften Datenpaketen verursacht wird, werden die Aktualisierungs-Datenpakete
lediglich mit einer Wahrscheinlichkeit p ≤ 1 bei Empfang eines TPC-Befehls
zur Erhöhung
der Übertragungsleistung
gesendet..
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In 4 wird
der Ablauf eines herkömmlichen
RoHC-Kompressionsverfahrens
mit der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kompressionsverfahrens
verglichen. In der Skizze (a) ist ein herkömmliches Kompressionsverfahren
mit der Fenstergröße SWW =
6, dem Neuinitialisierungsintervall RFI von 64 Datenpaketen und
der Anzahl an Aktualisierungs-Datenpaketen
NUP = 2 gezeigt. Die kurzen vertikalen Striche entsprechen dabei
komprimierten Datenpaketen, wohingegen die langen vertikalen Striche
die Synchronisationspakete zur Synchronisierung des Kontextes darstellen.
In dem in (a) gezeigten Szenario sind fehlerhafte Datenpakete mit
einem einzelnen Kreuz gekennzeichnet, wobei sieben aufeinanderfolgende
Datenpakete fehlerhaft sind. Da somit die Anzahl der fehlerhaften
Pakete größer als
die Fensterweite SWW ist, können
darauffolgende Datenpakete nicht mehr ordnungsgemäß dekomprimiert
werden. Diese darauffolgenden Datenpakete sind mit zwei Kreuzen
gekennzeichnet. Erst nach dem Empfang von Synchronisationspakete
ist es wieder möglich,
eine ordnungsgemäße Dekompression
durchzuführen.
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Im Gegensatz dazu wird bei dem in
(b) gezeigten verbesserten Kompressionsverfahren ein TPC-Befehl
zur Erhöhung
der Übertragungsleistung
beim Auftreten von einer Anzahl NERR = 7
von aufeinanderfolgenden fehlerhaften Datenpaketen gesendet. Ist
diese Anzahl größer als
die Fensterweite SWW, werden Synchronisationspakete übertragen.
Da im Fall (b) SWW = 6 ist, werden nach Senden des TPC-Befehls Synchronisationspakete
gesendet. Hierdurch wird eine ordnungsgemäße Dekompression aller übertragenen
Datenpakete gewährleistet.
Durch die Versendung von Synchronsationspaketen in Abhängigkeit
von der Übertragungsqualität wird somit
bei dem verbesserten RoHC-Kompressionsverfahren eine hohe Robustheit
erreicht, ohne dass die Fenstergröße SWW zu groß gewählt werden
muss.
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In den nachfolgenden Tabellen 1 bis
3 sind die Ergebnisse einer Simulation der erfindungsgemäßen Header-Kompression
im Vergleich zur herkömmlichen
Header-Kompression gezeigt. Die Fälle Case 1, Case 2 and Case
3 stellen hierbei eine herkömmliche
Header-Kompression mit einem RFI-Intervall von 32, 128 bzw. 256 übertragenen
Datenpaketen dar. Die Fälle
Case 11, Case 21 und Case 31 zeigen die Ergebnisse für entsprechende
verbesserte RoHC-Kompressionsverfahren. Es gilt für alle Fälle NUP
= 2. In den in den Tabellen gezeigten Beispielen sind für unterschiedliche
Fenstergrößen SWW
die Durchschnittslänge
der komprimierten Header ALC sowie der durch die Kompression auftretende
Paketverlust APL aufgeführt.
Ein TPC-Befehl wurde immer beim Auftreten von 31 fehlerhaften Paketen übertragen.
Dies bedeutet, dass bei einer Fenstergröße von SWW ≥ 32 der Paketverlust APL 0% beträgt.
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Wie den Tabellen entnommen werden
kann, führt
die Verwendung des verbesserten Kompressionsverfahrens zu einem
geringen Anstieg der ACL. Diesem geringen Anstieg steht jedoch eine
große
Verringerung der verloren gegangenen Pakete APL gegenüber. Es
ergibt sich somit durch das erfindungsgemäße Kompressionsverfahren eine
verbesserte Robustheit der Kompression, ohne dass die Kompressionseffizienz wesentlich
verschlechtert wird. Tabelle
1: ACL und APL in Case 1 and 1I
Tabelle
2: ACL und APL in Case 2 and 2I
Tabelle
3: ACL and APL in Case 3 and 3I
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Literaturverzeichnis:
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[1] C. Bormann et al., „Robust
Header Compression (ROHC): Framework and four profiles: RTP, UDP, ESP,
and uncompressed", RFC3095, Juli 2001
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[2] WO00/69139
Tabelle 3: ACL and APL in Case 3 and 3I
