DE112004003036T5

DE112004003036T5 - Gemeinsamer Vorwärtsfehlerkorrektur- und automatischer Wiederholanforderungsbetrieb für eine Datenübertragungsschicht

Info

Publication number: DE112004003036T5
Application number: DE112004003036T
Authority: DE
Inventors: Andrey Vladimirovich Belogolovy; Evgeny Avramovich Kruk
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2007-12-27
Also published as: US7904779B2; CN101091347B; WO2006073323A1; US20080022181A1; CN101091347A

Abstract

Verfahren, das folgendes umfaßt:
Decodieren von Daten, die eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten, unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur; und
Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach Einsatz der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben, wobei die Vorwärtsfehlerkorrektur und die automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes erfolgen.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen im Allgemeinen die Fehlerkorrektur von Kommunikationssignalen.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Kommunikationsnetz besteht im typischen Fall aus Geräten von verschiedenen Verkäufern, die unter den Geräten im Netz Daten und Information aussenden. Zur Förderung der wechselseitigen Funktion dieser Geräte wird als Referenzmodell weitgehend eine Struktur der offenen Kommunikation (OSI) akzeptiert, das eine Standardarchitektur für diese wechselseitige Funktion ergibt. Dem OSI-Referenzmodell gleichende Modelle können als niedrigste Strukturschicht eine Bitübertragungsschicht und darauf eine Datenübertragungsschicht (data link layer) aufweisen. Oberhalb der Datenübertragungsschicht können Schichten höherer Ordnung vorgesehen sein, wie zum Beispiel eine Netzschicht, eine Transportschicht, eine Sitzungsschicht, eine Darstellungsschicht und eine Anwendungsschicht. Diese Schichten können auch Teilschichten umfassen.
Die Bitübertragungsschicht dient zur Übertragung von Bitströmen über ein körperliches Medium. Sie ist auch für die mechanischen, elektrischen, funktionellen und prozeduralen Eigenschaften zum Zugriff auf das körperliche Medium zuständig. Die Datenübertragungsschicht ist für die zuverlässige Übertragung der Information über die Bitübertragungsschicht zuständig. Außerdem sendet sie Blöcke oder Frames für Synchronisierung, Fehlerüberwachung und Ablaufsteuerung aus. Die Datenübertragungsschicht kann auch Schichten für Medium Access Control (Medienzugriffsteuerung) (MAC) und Logic Link Control (logische Verbindungssteuerung) (LLC) aufweisen. Zu den Funktionen der MAC-Schicht oder Teilschicht gehören ggf. das Assemblieren von Daten in einem Frame mit Adressen- und Fehlererkennungsfeldern für Übertragung, das Zerlegen von Frames sowie Adressenerkennung und Fehlererkennung beim Empfang und die Steuerung des Zugriffs auf die Bitübertragungsschicht. Zu den Funktionen der LLC-Schicht gehören ggf. auch der Anschluss an höhere Schichten sowie die Ablaufsteuerung und Fehlerüberwachung.
Zusätzlich zur Schnittstellenbildung mit Geräten diverser Verkäufer müssen Kommunikationsnetze wie zum Beispiel Computernetze auch mit Fehlern bei der Datenübertragung in den Kommunikationskanälen des Netzes fertig werden. Kommunikationskanäle, ob es sich nun um einen Lichtwellenleiterkanal, einen koaxialen Kanal, einen verdrahteten oder drahtlosen Kanal oder einen verschiedene Stellen im System verbindenden Bus handelt, über den große Datenmengen übertragen werden, können Rauschen und Fehler in die zu übertragende Information bringen. Zur Beseitigung von Fehlern bei der Datenübertragung stehen verschiedene Verfahren zur Wahl. Ein Lösungsweg ist die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) an einer Bitübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes. Ein weiterer Lösungsweg sind automatische Wiederholanforderungen (ARQ) auf einer Datenübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes.
Zur Korrektur der vom Kommunikationskanal eingeführten Fehler kann die Information in Form von Codewörtern ausgesendet werden, wobei jedes Codewort die selbe Anzahl von Gesamtbits enthält und einige der Bits Informationsbits (Nachrichtenbits) bilden und einige der Bits zur Fehlerkorrektur dienen. Ein Codewort mit einer Länge von n Bits enthält k Bits für die Nachrichtenlänge des Codes und r = n – k redundante Bits. Die r Bits dienen zur Fehlerkorrektur. Um fehlerfreie Datenübertragung zu erreichen, kann die Fehlerkorrekturleistung des Codes durch Nutzung der Coderedundanz gesteigert werden. Eine mögliche Alternative liegt in häufigem nochmaligem Übertragen. Beide Lösungswege können den Kommunikationsprozeß komplizieren. Es gibt jedoch Fälle von latenzkritischer Kommunikation (Echtzeit-Audio und -Video), wo die maximale Datenverzögerung begrenzt ist und ARQ entweder nicht erlaubt sind bzw. die Maximalzahl der möglichen ARQ genau vorherbestimmt ist. Bei der schnellen Datenübertragung wird ein zuverlässiges Schema benötigt, das Information mit möglichst wenig Fehlern liefert und dennoch ohne unzulässige Komplexität implementiert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, das Vorwärtsfehlerkorrektur und automatische Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes umfaßt.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, das die Codierung von Information in einer Datenübertragungsschicht mit hoher Coderate umfaßt.
3 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für Vorwärtsfehlerkorrektur und automatische Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht.
4 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Codieren von Information in einer Datenübertragungsschicht mit hoher Coderate.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Struktur eines Kommunikationssystems, in dem ein FEC-Codierer und ein FEC-Decodierer oberhalb einer Bitübertragungsschicht zur Anwendung kommen.
6 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Struktur eines Kommunikationsnetzes mit einem System mit Vorwärtsfehlerkorrekturmodul mit hoher Coderate in einer Datenübertragungsschicht zum Codieren von Information und einem System mit Modulation der Vorwärtsfehlerkorrektur in einer Datenübertragungsschicht zum Decodieren der Daten und Integritätskontrolle in der Datenübertragungsschicht zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen.
7 zeigt ein Beispiel für die Leistung eines Ausführungsbeispiels mit gemeinsamem Ablauf der Vorwärtsfehlerkorrektur und der automatischen Wiederholanforderung in Bezug auf automatische Wiederholanforderung allein.
8 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Systems mit einem Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zum Decodieren von Daten und mit Integritätskontrolle zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen, wobei das zum Decodieren dienende Vorwärtsfehlerkorrekturmodul und die Integritätskontrolle zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen gemäß diversen Ausführungsbeispielen oberhalb der Bitübertragungsschicht konfiguriert sind.
Ausführliche Beschreibung
Die nachstehende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen, die zum Zweck der Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Ausführungsbeispiele zeigen, in deren Rahmen die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Diese Ausführungsbeispiele werden so ausführlich beschrieben, daß der Fachmann die vorliegende Erfindung nutzen kann. Ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, können auch andere Ausführungsbeispiele genutzt und bauliche, logische und elektrische Änderungen vorgenommen werden. Die hier offenbarten Ausführungsbeispiele schließen einander nicht aus, denn gewisse offenbarte Ausführungsbeispiele können zur Bildung neuer Ausführungsbeispiele mit ein oder mehreren anderen offenbarten Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht im engeren Sinn zu verstehen, und der Umfang der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird lediglich von den beiliegenden Ansprüchen sowie vom vollen Umfang der Äquivalente bestimmt, zu welchen besagte Ansprüche berechtigt sind.
Ein gegenwärtiges Verfahren zur fehlerfreien Datenübertragung setzt die erneute Übertragung der Daten ein. Diese erneuten Datenübertragungen erfolgen unabhängig von etwaigen Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur. Diese erneute Übertragung ist mit einer Verzögerung in der Bereitstellung der Daten verbunden. Diese auf eine große Durchschnittszahl von nötigen erneuten Übertragungen zurückzuführende Datenverzögerung kann die Qualität der Datenübertragung in einem Kommunikationsnetz stark beeinflussen. Der Einsatz von verketteten Codes im Interesse der Fehlerwahrscheinlichkeit null kann zweckmäßig sein, wenn Fehlerblöcke mit Blöcken von verketteten Codes zur Übereinstimmung gebracht werden. Das sich daraus ergebende verkettete Codewort kann jedoch sehr lang werden und sich daher nicht für kleinere Datenübertragungsschichten eignen.
Vorschläge für die Bitübertragungsschicht in 10-Gigabit-Ethernet (10G) umfassen codierte Modulation auf der Bitübertragungsschicht. Versuche weisen nach, daß die Fehler nach codierter Modulation auf Bitübertragungsebene eine besondere Verteilung aufweisen. Trotz der Tatsache, daß die allgemeine Bitfehlerrate nach codierter Demodulation auf der Bitübertragungsschicht rund 10 × 10^-8 beträgt, sind die Fehler nicht gleichmäßig über die Daten-Frames verteilt. Der Einsatz eines wirksameren Codes auf der Bitübertragungsschicht macht diese ohne signifikanten Gewinn komplizierter, da die Fehlerkorrektur in Frames mit 1–2 Fehlern die gleiche Redundanz einführt wie in Frames mit 50 oder mehr Fehlern. In Frames mit 1–2 Fehlern kann die Coderedundanz überflüssig sein. In Frames mit 50 oder mehr Fehlern werden beim Decodieren ggf. nicht alle Fehler korrigiert, so daß auch die Fehlerwahrscheinlichkeit nicht null wird. Eine allgemeine Lösung zum Problem der zuverlässigen Kommunikation bringt FEC und ARQ separat zum Einsatz, wobei erneute Übertragung nur die Datenintegrität auf oberhalb der Bitübertragungsschicht liegenden Schichten gewährleistet. Zur fehlerfreien Datenübertragung kann jedoch die Fehlerkorrekturleistung des Codes auf der Bitübertragungsschicht erhöht werden, woraus sich Coderedundanz ergibt. Eine mögliche Alternative liegt in einer großen Anzahl von erneuten Übertragungen auf der Datenübertragungsschicht.
Die codierte Modulation und Fehlerkorrektur auf der Datenübertragungsschicht für 10G-Ethernet kann eine definierte Bitfehlerrate und Fehlerverteilung nach der Fehlerkorrektur auf der Bitübertragungsschicht (PHY) aufweisen. Zur Zeit hat eine 10G-Ethernet Sondereinheit für den IEEE 802.3^TM-Standard die Anwendung der codierten Modulation auf der Bitübertragungsschicht für 10G-Ethernet PHY auf der Basis von codierten Modulationsmethoden mit Paritätsprüfung geringer Dichte (LDPC) akzeptiert. LDPC-Codes bilden ein Werkzeug zur Vorwärtsfehlerkorrektur in Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystemen dank der geringen Komplexität des Decodierens und der Bitfehlerrate (BER), die in einem Kanal mit additivem weißem Gaußschem Rauschen (AWGN) erreicht wird. Zu den Beispielen für bekannte LDPC-Decodierer gehören u.a. der Algorithmus min-sum, der Decodieralgorithmus für A-posteriori-Wahrscheinlichkeit (APP) und der gleichmäßig beste (Uniformly most powerful (UMP)) Decodierer.
LDPC-Codes können eine Paritätsprüfmatrix anwenden, die zum Großteil Nullen und eine begrenzte Zahl von Einsen enthält. Ein LDPC-Binärcode (n, γ, ρ) hat eine Codewort- oder Blocklänge von n Bits und eine Paritätsprüfmatrix mit genau γ Einsen in jeder Spalte und genau ρ Einsen in jeder Reihe. Im LDPC-Code unterliegt jedes Codebit γ Paritätsprüfungen und jede Paritätsprüfung verwendet ρ Codebits. D er Code hat außerdem eine durch R = k/n definierte Rate, wobei k die Anzahl der Nachrichten (Informations)-Bits in dem Codewort mit n Bits ist.
Die Wirkungsweise einer Datenübertragungsschicht im Netz kann von den Eigenschaften der Bitübertragungsschicht abhängen. Zu den Eigenschaften für die vorliegende 10G-Ethernet-Bitübertragungsschicht gehört die Tatsache, daß die Bitübertragungsschicht nicht völlig fehlerfrei ist. Außerdem bringen die codierten Modulationsmethoden der Bitübertragungsschicht auf LDPC-Basis Frames zum Einsatz, die infolge der Beschaffenheit der LDPC-Codes eine Blockstruktur aufweisen. Ein Frame kann zum Beispiel eine Gesamtgröße von rund 2000–6000 Bits haben. Das normale Decodieren der LDPC-Codes (Belief Propagation oder andere schnelle Decodieralgorithmen) kann iteratives Decodieren von aufeinander folgenden Symbolen beinhalten. Bei dieser Art des Decodierens werden Entscheidungen über Bits im ganzen LDPC-Codewort beim Decodieren unabhängig voneinander getroffen. Trotz der Tatsache, daß die LDPC-Codes Blockcodes sind, enthält jedoch die Fehlerdecodierung des ganzen Codewortes ggf. nicht viele Fehlerbits. Wenn das Codewort zum Beispiel eine Länge von 2000 hat, sind Situationen mit 1 Fehlerbit je Codewort, 2 Fehlerbits, 50–100 Fehlerbits etc. möglich. Infolge der Eigenschaften der LDPC- Codes ist die Fehlerverteilung in den Datenblöcken, wenn LDPC-Codes zur codierten Modulation auf der Bitübertragungsschicht des 10G-Ethernet-Netzes verwendet werden, nach dem Decodieren und der Demodulation nicht einheitlich. Hierfür gibt es die folgenden drei wahrscheinlichsten Fälle: ganze Blöcke sind fehlerfrei, Blöcke enthalten jeweils 1–2 Fehler und Blöcke enthalten jeweils 50 oder mehr Fehler. Zur fehlerfreien Datenübertragung können die Fehler über ARQ auf der Datenübertragungsschicht korrigiert werden.
Normen wie IEEE 802.3^TM haben die MAC-Teilschicht zur Vermeidung von Kollisionen bei gleichzeitigem Medienzugriff eingesetzt. 10G-Ethernet ist nur für Voll- und nicht für Halbduplexübertragung bestimmt. Bei Vollduplexbetrieb gibt es keine Kollisionen, weshalb eine Aufgabe der MAC-Teilschicht in der Regelung der Datenintegrität durch Berechnung und Kontrolle des zyklischen Blockprüfwertes (CRC), wie zum Beispiel des Wertes CRC32, liegt. Wenn die Kontrollsumme eines Frames nicht richtig ist, wird der betreffende Frame ausgelassen und der MAC-Klient meldet den Fehler, aber auf MAC-Ebene wird keine erneute Übertragung versucht. Erneute Übertragung eines fehlerhaften oder ausgelassenen Frames wird nur zwei Schichten höher eingeleitet, und zwar auf einer Transportschicht wie zum Beispiel TCP/IP etc. Außerdem soll die Ethernet-Bitübertragungsschicht bis zu 1G fehlerfrei sein, aber zur Zeit erfüllt 10G-Ethernet diese Anforderung nicht. Gegenwärtig ziehen traditionelle Methoden auf der Datenübertragungsschicht die Art der Fehler aus der Bitübertragungsschicht nicht in Betracht, und fehlerfreie Übertragung für die Datenübertragungsschicht kann nur durch erneute Übertragung erreicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel können von einem Kommunikationskanal empfangene Signale durch gemeinsamen Betrieb oberhalb der Bitübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur und automatischen Wiederholanforderung verarbeitet werden. Trotz der Tatsache, daß die allgemeine Bitfehlerrate nach der codierten Demodulation auf der Bitübertragungsschicht z.B. 10 × 10^-8 betragen kann, sind die Fehler, wie oben gesagt, nicht gleichmäßig über die Daten-Frames verteilt. Da sich die Coderedundanz für Frames mit 1–2 Fehlern erübrigt, und da das Decodieren ggf. bei Frames mit 50 oder mehr Fehlern nicht alle Fehler korrigiert, kann ein Ausführungsbeispiel für gemeinsamen FEC- und ARQ-Betrieb oberhalb der Bitübertragungsschicht zuverlässige Datenkommunikation liefern. In einem Ausführungsbeispiel wird zur Vermeidung von überflüssigen erneuten Übertragungen eine schnelle FEC (Rate ca. 0,98–0,999) in der Datenübertragungsschicht angewendet, was die Korrektur von Fehlern in Frames mit nur 1–2 Fehlern auf der Bitübertragungsschicht ermöglicht. Der Einsatz einer spezifischen Coderate kann definierende Kenngrößen für die generierten Codewörter ergeben. Erneute Übertragung wird ggf. nur für Daten in Frames der Bitübertragungsschicht angefordert, die zahlreiche Fehler enthalten, da die Korrektor der Fehler in derartigen Frames durch FEC unzureichend ist und unannehmbare Redundanz zur Folge hat. Ausführungsbeispiele können in zukünftigen 10G-Ethernet-Datenübertragungsschichten und anderen Kommunikationsnetzen mit ähnlichen Eigenschaften Anwendung finden.
In einem Ausführungsbeispiel können Fehler in Frames der Bitübertragungsschicht separat korrigiert werden. Bei in 10G-Ethernet zur Anwendung kommenden Ausführungsbeispielen wird angesichts der Beschaffenheit der Fehler auf der Bit-Übertragungsschicht des 10G-Ethernet zur Vermeidung von erneuten Übertragungen die FEC mit sehr geringer Redundanz oberhalb der Bitübertragungsschicht eingesetzt, aber erneute Übertragungen werden ebenfalls erlaubt, um insgesamt fehlerfreie Übertragung zu ermöglichen. Im Gegensatz zu verketteten Codes wird ein gemeinsamer FEC und ARQ-Lösungsweg eingeschlagen, um das richtige Gleichgewicht zwischen Redundanz und erneuter Übertragung zu finden. Der gemeinsame Einsatz von FEC und ARQ kann die Anzahl der erneuten Übertragungen reduzieren.
1 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, das Vorwärtsfehlerkorrektur und automatische Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes umfaßt. Bei 110 werden Daten unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur oberhalb der Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes decodiert, wenn die Anzahl der Fehler in den Daten bei bzw. unterhalb einer Fehlerschwelle liegt. In einem Ausführungsbeispiel wird die Fehlerschwelle auf höchstens zwei Fehler begrenzt. In einem Ausführungsbeispiel entspricht die Fehlerschwelle der Anzahl der Fehler, die in der betreffenden Anwendung durch Vorwärtsfehlerkorrektur oberhalb der Bitübertragungsschicht korrigiert wurden. Wenn die Anzahl der Fehler in den Empfangsdaten bei bzw. unterhalb der Schwelle liegt und die Fehler korrigiert werden, kann der Erfolg des Decodierens durch eine Meldung oder Anzeige angezeigt werden. Wenn bei 120 ein Fehlerkorrekturmodul meldet, daß die Korrektur nicht gelungen ist, oder wenn die Daten auch nach dem Decodieren unter Anwendung der Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler enthalten, wird die erneute Übertragung der Daten unter Anwendung der automatischen Wiederholanforderung oberhalb der Bitübertragungsschicht angefordert.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Vorwärtsfehlerkorrektur in einer Datenübertragungsschicht erfolgen. Die automatische Wiederholanforderung kann ebenfalls in einer Datenübertragungsschicht erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt sowohl die FEC als auch die ARQ in der Datenübertragungsschicht. In einem Ausführungsbeispiel kann die FEC in einer Schicht für Medium Access Control (Medienzugriffsteuerung) erfolgen. Die ARQ kann ebenfalls in einer Schicht für Medium Access Control erfolgen. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt sowohl die FEC als auch die ARQ in einer Schicht für Medium Access Control. Die decodierten Daten können über einen Kommunikationskanal zur Verfügung gestellt werden, nachdem die Information in den Daten in einer Datenübertragungsschicht unter Anwendung eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98 codiert wurde. In einem Ausführungsbeispiel kann die Coderate ca. 0,99 betragen. In einem Ausführungsbeispiel kann eine Coderate zur Anwendung kommen, die so funktioniert, daß die Anzahl der nötigen erneuten Übertragungen auf höchstens zwei beschränkt wird. In einem Ausführungsbeispiel stammen die Empfangsdaten aus einem drahtlosen Kommunikationskanal.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, das die Codierung von Information in einer Datenübertragungsschicht mit hoher Coderate umfaßt. Bei 210 wird Information empfangen. Bei 220 wird die Information in einer Datenübertragungsschicht codiert, um ein Codewort mit einer Coderate von mindestens 0,98 zu ergeben. Bei 230 wird das Codewort übertragen. Das Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht kann so gestaltet werden, daß ein Codewort so entsteht, daß das Decodieren des Codewortes das Decodieren von das Codewort repräsentierenden Daten mittels FEC oberhalb einer Bitübertragungsschicht umfaßt, wenn die Anzahl der Fehler in den Daten bei bzw. unterhalb einer Fehlerschwelle liegt. Wenn nach dem Decodieren unter Anwendung von FEC-Verfahren oberhalb einer Bitübertragungsschicht noch Fehler in den Daten verbleiben, wird unter Anwendung von ARQ-Verfahren oberhalb der Bitübertragungsschicht eine Wiederholanforderung generiert. Wenn nach dem Decodieren mittels FEC-Verfahren oberhalb einer Bitübertragungsschicht ein Fehlerkorrekturmodul bezüglich der Daten einen Fehler meldet, wird unter Anwendung von ARQ-Verfahren oberhalb der Bitübertragungsschicht eine Wiederholanforderung generiert. In einem Ausführungsbeispiel hat das Codewort eine Coderate von ca. 0,99. In einem Ausführungsbeispiel hat das Codewort eine Coderate, welche die Anzahl der nötigen erneuten Übertragungen auf höchstens zwei beschränkt. In einem Ausführungsbeispiel kann das Codewort in einem drahtlosen Kommunikationskanal übertragen werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 300 für Vorwärtsfehlerkorrektur und automatische Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht. Die Vorrichtung 300 kann eine Integritätskontrolle 310, ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul 320 und einem Empfänger 330 umfassen, der zur Kommunikation in einem Netz in einer Bitübertragungsschicht 340 konfiguriert ist. Die Integritätskontrolle 310 und das FEC-Modul 320 sind oberhalb der Bitübertragungsschicht 340 konfigurier. Das FEC-Modul 320 kann zum Decodieren der Information aus vom Empfänger 330 empfangenen Daten konfiguriert werden, wenn die Anzahl der Fehler in den Daten bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegt. Wenn das FEC-Modul 320 die Fehler korrigiert, kann es in einem Zustand des „Erfolges" sein und diesen ggf. anzeigen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Fehlerschwelle auf höchstens zwei Fehler beschränkt. In einem Ausführungsbeispiel entspricht die Fehlerschwelle der Anzahl der Fehler, die für eine gegebene Anwendung mittels FEC-Modul 320 oberhalb der Bitübertragungsschicht korrigiert wurden. Wenn nach dem Decodieren mittels FEC-Modul 320 Fehler im Code verbleiben, oder wenn das FEC-Modul 320 bezüglich der Daten einen Fehler meldet, setzt die Integritätskontrolle 310 ARQ-Verfahren zur Anforderung der erneuten Übertragung der Daten ein. Die Fehlerschwelle ist nicht auf zwei Fehler beschränkt, sondern kann auf den der jeweiligen Anwendung für das Ausführungsbeispiel entsprechenden Wert eingestellt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann das FEC-Modul 320 für Betrieb in einer Datenübertragungsschicht eingerichtet werden. Die für Anwendung der ARQ-Verfahren konfigurierte Integritätskontrolle 310 kann ebenfalls für Betrieb in einer Datenübertragungsschicht eingerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel können das für Anwendung von ARQ-Verfahren konfigurierte FEC-Modul 320 und die Integritätskontrolle 310 für Betrieb in einer Datenübertragungsschicht eingerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann das FEC-Modul 320 für Betrieb in einer Schicht für Medium Access Control eingerichtet werden. Die für Anwendung der ARQ-Verfahren konfigurierte Integritätskontrolle 310 kann ebenfalls für Betrieb in einer Schicht für Medium Access Control eingerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel können das für Anwendung von ARQ-Verfahren konfigurierte FEC-Modul 320 und die Integritätskontrolle 310 für Betrieb in einer Schicht für Medium Access Control eingerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann das FEC-Modul 320 Daten mit in einer Datenübertragungsschicht codierter Information unter Anwendung eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98 decodieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung 300 als drahtloses Gerät konfiguriert sein.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 400 zum Codieren von Information in einer Datenübertragungsschicht mit hoher Coderate. Die Vorrichtung 400 kann ein in einer Datenübertragungsschicht 425 konfiguriertes Vorwärtsfehlerkorrekturmodul 420 und einen in einer Bitübertragungsschicht 440 zur Kommunikation in einem Netz konfigurierten Sender 430 umfassen. Das FEC-Modul 420 ist zum Codieren von Information zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von mindestens 0,98 eingerichtet. In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Coderate ca. 0,99. Der Sender 430 sendet das codierte Codewort an einen Kommunikationskanal.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul 420 dazu konfiguriert, das Codewort so bereitzustellen, daß es für Vorwärtsfehlerkorrektur oberhalb einer Bitübertragungsschicht zum Decodieren der das Codewort repräsentierenden Daten eingerichtet ist, wenn die Anzahl der Fehler in den betreffenden Daten bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegt. In einem Ausführungsbeispiel liegt die Fehlerschwelle bei zwei Fehlern. Wenn nach dem Decodieren mittels FEC-Verfahren oberhalb einer Bitübertragungsschicht noch Fehler in den Daten verbleiben, wird oberhalb der Bitübertragungsschicht unter Anwendung von ARQ-Verfahren erneute Übertragung angefordert. Wenn nach dem Decodieren mittels FEC-Verfahren oberhalb einer Bitübertragungsschicht ein Fehlerkorrekturmodul bezüglich der Daten einen Fehler meldet, wird oberhalb der Bitübertragungsschicht unter Anwendung von ARQ-Verfahren erneute Übertragung angefordert. In einem Ausführungsbeispiel hat das Codewort eine Coderate von ca. 0,99. In einem Ausführungsbeispiel hat das Codewort eine Coderate, welche die Anzahl der nötigen erneuten Übertragungen auf höchstens zwei beschränkt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 400 als stationäres drahtloses Gerät konfiguriert.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Struktur eines Kommunikationssystems 500, in dem ein FEC-Codierer 524 und ein FEC-Decodierer 526 oberhalb einer Bitübertragungsschicht zur Anwendung kommen. Das Kommunikationssystem 500 kann einen Netzknoten 504 mit dem FEC-Codierer 524 und einen Netzknoten 506 mit dem FEC-Decodierer 526 umfassen. Der Netzknoten 504 kann ein Hostsystem 514 aufweisen, das zur Kommunikation mit einem Sender 534 verkoppelt ist. Das Hostsystem 514 kann mit dem Sender 534 zur Kommunikation über einen Bus verkoppelt sein, der mit Peripheral Component Interconnect (Verschaltung von Peripheriegeräten) (PCI) oder mit PCI Express kompatibel ist. Der Sender 534 sendet Codewörter, die aus dem Codierer 524 zur Verfügung gestellter Information codiert wurden. Der FEC-Codierer 524 kann als Bestandteil des Senders 534 oder außerhalb des Senders 534 konfiguriert werden und kann die Information vom Hostsystem 514 erhalten. In einem Ausführungsbeispiel arbeitet der FEC-Codierer 524 oberhalb einer Bitübertragungsschicht auf ähnliche Weise wie eines oder mehrere der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Der Netzknoten 506 kann ein Hostsystem 516 aufweisen, das zur Kommunikation mit einem Empfänger 536 verkoppelt ist. Das Hostsystem 516 kann mit dem Empfänger 536 zur Kommunikation über einen Bus verkoppelt sein, der mit PCI oder mit PCI Express kompatibel ist. Der Empfänger 536 erhält Signale, die Daten aus einem Kanal 510 tragen. Die Daten werden zur Bereitstellung von Information für das Hostsystem 516 mittels FEC-Decodierer 526 zu entsprechenden Codewörtern decodiert. Wenn die Daten mehr als eine vorgegebene Anzahl von Fehlern für Korrektur durch den FEC-Decodierer 526 enthalten, fordert eine Integritätskontrolle 546 unter Anwendung von ARQ-Verfahren erneute Übertragung an. In einem Ausführungsbeispiel arbeiten der FEC-Decodierer 526 und die Integritätskontrolle 546 oberhalb einer Bitübertragungsschicht auf ähnliche Weise wie eines oder mehrere der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele. Der FEC-Decodierer 526 und die Integritätskontrolle 546 können als Bestandteil des Empfängers 536 oder außerhalb des Empfängers 536 konfiguriert sein und die Information nach dem Decodieren dem Hostsystem 516 zur Verfügung stellen.
Die Netzknoten 504, 506 können jeweils Verarbeitungssysteme bilden, die ein Element der Bitübertragungsschicht (PHY) aufweisen, das zum Beispiel für Betrieb gemäß 10GBase-T nach der Definition der Normserie IEEE 802.3 eingerichtet sein kann. In der IEEE Architektur kann das 10Gbase-T PHY zum Beispiel an eine 10G-Medium Access Control (MAC) oder eine Gigabit Media Independent Interface (medienunabhängige Gigabit-Schnittstelle) (XGMII) angeschlossen werden. 10GBase-T PHY kann zum Beispiel einen Bestandteil einer Netzanschlußkarte (NIC) umfassen. Die Knoten 504, 506 können ein beliebiges Verarbeitungssystem und/oder Kommunikationsgerät umfassen, das für Einsatz mit einem 10GBase-7 Gerät geeignet ist. Die Knoten 504, 506 können zum Beispiel als ein Paar von Schaltern realisiert werden, als ein Paar von Routern, als ein Paar von Servern, als Schalter und Router, als Schalter und Server, als Server und Router und so weiter. Außerdem können die Knoten 504, 506 einen Bestandteil eines Modulsystems bilden, wobei 10GBase-T die Schnellverbindung für das System bildet. In einem Ausführungsbeispiel können die Netzknoten 504, 506 so angeordnet sein, daß das Hostsystem 514 und das Hostsystem 516 ein einzelnes Hostsystem bilden. Zu den weiteren Beispielen für die Knoten 504, 506 gehören ggf. hochwertige Server, Supercomputer, Cluster, Netzcomputer, Schalteraufwärtsstrecken für Arbeitsgruppen, Sammelaufwärtsstrecken, Speichersysteme und so weiter. In diesem Zusammenhang unterliegen die Ausführungsbeispiele keinen Einschränkungen.
6 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Kommunikationsnetzes 600 mit einem System 601 und einem System 602, die über den Kommunikationskanal 608 miteinander kommunizieren. Das System 602 umfaßt ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul 605 mit hoher Coderate in einer Datenübertragungsschicht 630-2 zum Codieren von Information. Das System 601 umfaßt ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul 620 in einer Datenübertragungsschicht 630-1 zum Decodieren von Daten und eine Integritätskontrolle 610 in der Datenübertragungsschicht 630-1 zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen. Die Datenübertragungsschicht 630-1 bildet die Datenübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes 600 im Verhältnis zum System 601, während die Datenübertragungsschicht 630-2 die Datenübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes 600 im Verhältnis zum System 602 bildet. Auf ähnliche Weise bildet die Bitübertragungsschicht 640-1 die Bitübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes 600 im Verhältnis zum System 601, während die Bitübertragungsschicht 640-2 die Bitübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes 600 im Verhältnis zum System 602 bildet.
Der Kommunikationskanal 608 verbindet die Systeme 601 und 602 und bildet ein Medium zur Verbreitung von Information zwischen den Systemen 601 und 602. In einem Ausführungsbeispiel kann der Kommunikationskanal 608 ein Vollduplexkanal sein. Der Kommunikationskanal 608 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Lichwellenleiterkanal, einen verdrahteten Kanal, einen Kanal zum Lesen von in einem Speicher abgelegten Daten oder einen drahtlosen Kanal umfassen. Außerdem können Ausführungsbeispiele zum Decodieren und Codieren für Einsatz mit einem beliebigen Übertragungsprotokoll über einen beliebigen Kommunikationskanal eingerichtet werden.
Zusätzlich zum FEC-Codiermodul 605 kann das System 602 eine Spliteinheit 615 zum Splitten von Paketen, einen Puffer 625, eine Einheit 655 für Bestätigung und erneute Übertragung, eine Demodulationseinheit 645 und eine Einheit 635 für codierte Modulation aufweisen, von welcher die Daten an den Kommunikationskanal 608 übertragen werden. Das FEC-Codiermodul 605 kann zum Codieren von Information mit einer Coderate von mindestens 0,98 eingerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel hat das FEC-Codiermodul 605 eine Coderate von ca. 0,99. Vom FEC-Codiermodul 605 generierte Codewörter können der Einheit 635 für codierte Modulation zur Verfügung gestellt werden. Bei der Einheit 635 für codierte Modulation können Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur auf der Bitübertragungsschicht 640-2 angewendet werden.
Zusätzlich zur Integritätskontrolle 610 und zum FEC-Modul 620 kann das System 601 eine Kombiniereinheit 615 zum Kombinieren von Daten aus Paketen, eine Einheit 670 für codierte Modulation zum Aussenden von Bestätigungen und Wiederholanforderungen an mit System 601 kommunizierende Systeme und eine Demodulationseinheit 660 zum Empfang von Signalen aus dem Kommunikationskanal 608 aufweisen. Bei der Einheit 670 für codierte Modulation können Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur auf der Bitübertragungsschicht 640-1 auf an den Kommunikationskanal 608 gehende Wiederholanforderungen und Bestätigungen angewendet werden.
Das FEC-Modul 620 kann zum Decodieren von Codewörtern eingerichtet werden, die eine unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten. In einem Ausführungsbeispiel ist die Fehlerschwelle auf zwei Fehler eingestellt. Die Schwelle ist jedoch nicht auf zwei Fehler beschränkt, sondern kann der jeweiligen Anwendung des Ausführungsbeispiels entsprechend eingestellt werden. Die Integritätskontrolle 610 kann zum Einsatz von ARQ-Verfahren bei Fehlern eingerichtet werden, die nach dem Decodieren mittels FEC-Modul 605, oder wenn das FEC-Modul 605 bezüglich der Daten einen Fehler meldet, noch verbleiben. In einem Ausführungsbeispiel kann die Fehlerschwelle in Software als ein Satz von Werten gespeichert werden, die beim Betrieb zu verschiedenen Zeiten zur Anwendung kommen können.
Es lassen sich verschiedene Ausführungsbeispiele für das Kommunikationsnetz 600, das System 601 und das System 602 realisieren. Das Kommunikationsnetz 600 kann ein Landnetz mit Lichtwellenleitern, Koaxialkabel oder Drähten als Medium für die Kommunikationskanäle zwischen den diversen Knoten des Kommunikationsnetzes 600 sein. Jeder Knoten eines als Landnetz oder drahtloses Netz konfigurierten Kommunikationsnetzes 600 kann eine Version des Systems 602 und/oder eine Version des Systems 601 oder eine Kombination aus System 602 und 601 aufweisen. Das Kommunikationsnetz 600 kann als drahtloses Netz realisiert werden, in welchem die Systeme 602 und 601 als Bestandteil eines Knotens des Kommunikationsnetzes 600 oder als Bestandteil eines Funkempfängers konfiguriert sind, der Signale von den Knoten des Kommunikationsnetzes 600 erhält. Das System 601 und das System 602 können, ohne darauf beschränkt zu sein, als Bestandteile von Netzbauteilen, wie zum Beispiel stationären drahtlosen Geräten und Basisstationen, sowie, ohne darauf beschränkt zu sein, als Bestandteile von Funkempfängern wie zum Beispiel tragbaren Funkgeräten, Handkommunikationsgeräten, Computern und Laptops konfiguriert werden. Obwohl nicht gezeigt, können in einem drahtlosen Kommunikationssystem 600 konfigurierte Systeme 610 und 602 auch Antennen zum Senden und Empfangen von Signalen aufweisen. Die Methoden und Vorrichtungen zur Fehlerverarbeitung unterwerfen die Konfiguration der unterstützenden Teile, wie zum Beispiel der Antennen im System 601, 602, keinen Einschränkungen. In einem Ausführungsbeispiel kann eine im Wesentlichen rundstrahlende Antenne zur Anwendung kommen.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit gemeinsamem Ablauf der Vorwärtsfehlerkorrektur und der automatischen Wiederholanforderung in Bezug auf automatische Wiederholanforderung allein für Betrieb in der Datenübertragungsschicht. Kurve 705 zeigt den gemeinsamen FEC- und ARQ-Betrieb, während Kurve 710 den ARQ-Betrieb allein veranschaulicht. Bei einem Signal/Rausch-Abstand (SRA) von 37 dB beträgt die Durchschnittszahl der erneuten Übertragungen bei ARQ allein ca. 2,75 × 10^-3 und bei gemeinsamem FEC- und ARQ-Betrieb ca. 1,8 × 10^-3. Das ergibt beim Übertragen einer Datei mit einer Länge von 1 Mb bei gemeinsamem FEC- und ARQ-Betrieb auf der Datenübertragungsschicht einen Gewinn von ca. 2 μs.
Diverse Ausführungsbeispiele bzw. Kombinationen derselben für Vorrichtungen und Verfahren zum gemeinsamen Vorwärtsfehlerkorrektur- und automatischen Wiederholanforderungsbetrieb oberhalb einer Datenübertragungsschicht zum Decodieren von Signalen, die hier beschrieben sind, lassen sich in Hardwareimplementierungen, Softwareimplementierungen und Kombinationen von Hardware- und Softwareimplementierungen realisieren. Diverse Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen und Verfahren zum Codieren von Information auf einer Datenübertragungsschicht unter Anwendung der Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98, die hier beschrieben sind, lassen sich in Hardwareimplementierungen, Softwareimplementierungen und Kombinationen von Hardware- und Softwareimplementierungen realisieren. Diverse Ausführungsbeispiele umfassen den gemeinsamen Vorwärtsfehlerkorrektur- und automatischen Wiederholanforderungsbetrieb oberhalb einer Datenübertragungsschicht zum Decodieren und FEC-Codieren mit einer Coderate von mindestens 0,98. Diese Implementierungen können ein computerlesbares Medium mit computerausführbaren Anweisungen für ein Ausführungsbeispiel des gemeinsamen Vorwärtsfehlerkorrektur- und automatischen Wiederholanforderungsbetriebs oberhalb einer Datenübertragungsschicht und/oder zum Gebrauch eines Ausführungsbeispiels zum Codieren von Information auf einer Datenübertragungsschicht unter Anwendung der Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98 umfassen. Das computerlesbare Medium ist nicht auf einen spezifischen Typ beschränkt. Das computerlesbare Medium hängt von der jeweiligen Anwendung eines Ausführungsbeispiels des gemeinsamen FEC/ARQ-Betriebs und/oder des FEC-Codierens von Information mit einer Coderate von mindestens 0,98 in einer Datenübertragungsschicht ab. In einem Ausführungsbeispiel kann ein an einen Empfänger und/oder Sender angeschlossener Prozessor diverse an ihn angeschlossene Speicherarten sowie das computerlesbare Medium verwenden, um den gemeinsamen FEC/ARQ-Decodierbetrieb und/oder das FEC-Codieren von Information mit einer Coderate von mindestens 0,98 in einer Datenübertragungsschicht zur Datenübertragung in einem Kanal aus der Bitübertragungsschicht zu leiten. In einem Ausführungsbeispiel kann der Speicher Parameter speichern, die in den diversen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Anwendung kommen.
8 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Systems 800 mit einem Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zum Decodieren von Daten und mit Integritätskontrolle zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen, wobei das zum Decodieren dienende Vorwärtsfehlerkorrekturmodul und die Integritätskontrolle zum Generieren von automatischen Wiederholanforderungen gemäß diversen Ausführungsbeispielen oberhalb der Bitübertragungsschicht konfiguriert sind. Das System 800 kann ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul mit hoher Coderate in einer Datenübertragungsschicht zum Codieren von Information umfassen. Dieser Codierer kann als FEC-Codierer mit einer Coderate von mindestens 0,98 realisiert werden. Das System 800 umfaßt ein Steuergerät 810, ein Elektronikgerät 820 und einen Bus 830, wobei der Bus 830 für die elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Steuergerät 810 und dem Elektronikgerät 820 sowie zwischen dem Steuergerät 810 und der Kommunikationseinheit 840 zuständig ist. Ein Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere mit dem Bus 830 verkoppelte zusätzliche Peripheriegeräte 860 aufweisen. Der Bus 830 kann mit PCI oder PCI Express kompatibel sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die Kommunikationseinheit 840 eine Netzanschlußkarte aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Kommunikationseinheit 840 ein für 10GBase-T geeignetes Kommunikationsgerät sein. In einem drahtlosen Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationseinheit 840 an eine Antenne 850 angeschlossen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Antenne 850 eine im Wesentlichen rundstrahlende Antenne sein. Das Elektroniksystem 800 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, Geräte zur Handhabung von Information, drahtlose Systeme, Telekommunikationssysteme, Lichtwellenleitersysteme, elektrooptische Systeme und Computer umfassen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 810 ein Prozessor. In einem Ausführungsbeispiel ist das Elektronikgerät 820 ein Speicher zum Speichern von computerausführbaren Anweisungen zur Durchführung von FEC- und ARQ-Verfahren oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes, an welches das System 800 hinsichtlich der vom System 800 empfangenen Daten angeschlossen ist. Die Peripheriegeräte 860 können Displays, Zusatzspeicher oder andere Steuergeräte umfassen, die in Verbindung mit dem Steuergerät 810 arbeiten. Als Alternative können die Peripheriegeräte 860 Displays, Zusatzspeicher oder andere Steuergeräte umfassen, die in Verbindung mit dem Steuergerät 810, der Kommunikationseinheit 840 und/oder dem Elektronikgerät 820 arbeiten.
Ausführungsbeispiele für gemeinsamen FEC- und ARQ-Betrieb wirken oberhalb einer Bitübertragungsschicht und können für Einsatz mit einem beliebigen System mit Kommunikationskanal eingerichtet werden. Der Kommunikationskanal kann einen Bestandteil eines Land- oder drahtlosen Kommunikationsnetzes bilden. Ausführungsbeispiele können als Bestandteil eines beliebigen drahtlosen Systems implementiert werden, das mit drahtlosen Mehrträger-Kommunikationskanälen (z.B. OFDM-Technik (orthogonalem Frequenzmodulationsverfahren), diskreter Mehrtonmodulation (DMT) etc.) arbeitet, die, ohne darauf beschränkt zu sein, in einem drahtlosen Personennetz (WPAN), einem drahtlosen Lokalnetz (WLAN), einem drahtlosen Stadtbereichsnetz (WMAN), einem drahtlosen Weitverkehrsnetz (WWAN), einem Zellennetz, einem Netz der dritten Generation (3G), einem Netz der vierten Generation (4G), einem Mobilfunksystem (UMTS) und ähnlichen Kommunikationssystemen Einsatz finden können.
Diverse Ausführungsbeispiele des gemeinsamen FEC- und ARQ-Betriebs oberhalb der Bitübertragungsschicht stellen Verfahren und Vorrichtungen bereit, die Meldungsverzögerung durch Minimieren der Anzahl der erneuten Übertragungen reduzieren. Die diversen Ausführungsbeispiele des gemeinsamen FEC- und ARQ-Betriebs liefern dank angepaßter erneuter Übertragung auch eine allgemeine Fehlerwahrscheinlichkeit von ungefähr null. Diese verschiedenen Ausführungsbeispiele lassen die Fehlerkorrektur in der Bitübertragungsschicht ohne weitere Komplikationen „effektiv" bleiben, da derartige Konfigurationen den Bedarf an fehlerfreien Bitübertragungsschichten bei Netzen wie zum Beispiel 10G-Ethernet reduzieren oder ganz ausschalten. Außerdem ermöglicht die Verringerung der automatischen Wiederholanforderungen die Erhöhung der allgemeinen Datentransferrate trotz der zusätzlichen Vorwärtsfehlerkorrektur. Mit einem FEC-Codierer mit einer Coderate von mindestens 0,98 kann die nötige Korrektur auf der MAC-Schicht erfolgen und somit die erneute Übertragung von langen Paketen vermieden werden.
Die Erhöhung der Übertragungsqualität durch Einsatz von Fehlerkorrekturcodes auf oberhalb der Bitübertragungsschicht liegenden Ebenen fördert die Optimierung des Codiersystems, d.h. der Codeparameter, der codierten Mehrstufenmodulation etc. Codierte Modulation auf Bitübertragungsebene kann zur Bereitstellung einer ungleichmäßigen Fehlerverteilung aktiviert werden, wie zum Beispiel in PAM mit LDPC-codierter Modulation. Der Abstand zwischen den Fehlergruppen kann jedoch vergrößert werden. Für gemeinsamen FEC und ARQ Betrieb kann zum Beispiel das Ergebnis der LDPC-codierten Modulation Frames umfassen, in denen 2–3 Fehler am wahrscheinlichsten sind, und andere Frames können entweder gar keine Fehler oder eine große Zahl von Fehlern (100–150 oder mehr) enthalten. Größere Abstände zwischen den Fehlergruppen können beim gemeinsamen FEC- und ARQ-Betrieb bessere Ergebnisse liefern. Der Kompromiß zwischen FEC und ARQ kann bei geringem SRA genutzt werden. Wenn die Verzögerungszeit nicht kritisch ist, kann hinsichtlich des Stromverbrauchs ein erheblicher Gewinn erzielt werden, indem die Verzögerung verlängert wird und Codes auf der Bitübertragungsschicht und höherer Ebene ordnungsgemäß gewählt werden. Außerdem können auch andere Methoden der codierten Modulation auf der Bitübertragungsschicht zur Anwendung kommen, um eine Fehlerwahrscheinlichkeit ungleich null auf der Bitübertragungsschicht und große Abstände zwischen Fehlergruppen zu erzielen. Gemeinsamer FEC- und ARQ-Betrieb kann nicht nur bei 10G-Ethernet-Netzen, sondern auch bei der drahtlosen Kommunikation im Übertragungsmodus Eins zu Eins und auch im Übertragungsmodus Eins zu Vielen (Rundfunk, Multifunk) Einsatz finden.
Hier wurden zwar spezifische Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben, aber der normale Fachmann versteht, daß die gezeigten spezifischen Ausführungsbeispiele durch eine beliebige Anordnung ersetzt werden können, die für den selben Zweck bestimmt ist. Die vorliegende Anmeldung soll beliebige Anpassungen oder Varianten der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung abdecken. Es versteht sich, daß die obige Beschreibung zur Veranschaulichung dient und nicht einschränkend ist, und daß die hier zur Anwendung kommenden Phrasen und Begriffe zum Zweck der Beschreibung und nicht zum Zweck der Einschränkung dienen. Kombinationen der obigen Ausführungsbeispiele oder anderer Ausführungsbeispiele sind für den Fachmann nach Überprüfung der obigen Beschreibung offensichtlich. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfaßt auch andere Anwendungen, in denen Ausführungsbeispiele der obigen Strukturen und Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen. Der Schutzbereich der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist mit Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche sowie auf den vollen Umfang der Äquivalente, zu denen besagte Ansprüche berechtigt sind, zu bestimmen.
Zusammenfassung
Für die Fehlerkorrektur eines Kommunikationssignals werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt. Der gemeinsame Ablauf von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) und Verfahren zur automatischen Wiederholanforderung (ARQ erfolgt oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes. Die Vorwärtsfehlerkorrektur kommt zum Einsatz, wenn die Anzahl der Fehler einer Fehlerschwelle gleich ist bzw. unter dieser liegt. Verfahren zur automatischen Wiederholanforderung kommen zum Einsatz, wenn die Fehler bei Anwendung der Vorwärtsfehlerkorrektur in der Datendecodierung verbleiben, oder wenn ein Fehlerkorrekturmodul einen Ausfall in den Daten meldet. In einem Ausführungsbeispiel liegt die Fehlerschwelle bei bzw. unter zwei Fehlern. In einem Ausführungsbeispiel wird die Information in einer Sicherungsschicht unter Anwendung eines Vorwärtsfehlerkorrekturmoduls codiert, was eine Coderate von mindestens 0,98 ergibt.

Claims

Verfahren, das folgendes umfaßt: Decodieren von Daten, die eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten, unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur; und Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach Einsatz der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben, wobei die Vorwärtsfehlerkorrektur und die automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die Anforderung von erneuten Übertragungen der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes umfaßt, wenn ein Fehlerkorrekturmodul einen Fehler meldet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur die Durchführung der Vorwärtsfehlerkorrektur in einer Datenübertragungsschicht umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur die Durchführung der Vorwärtsfehlerkorrektur in einer Schicht für Medium Access Control umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Decodieren das Decodieren von in einer Datenübertragungsschicht codierten Daten mittels eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98 umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Decodieren das Decodieren von in einer Datenübertragungsschicht codierten Daten mittels eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate umfaßt, die sicherstellt, daß erneute Übertragungen der Daten höchstens zweimal angefordert werden.
Verfahren, das Folgendes umfaßt: Empfangen von Information; Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht mittels eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von mindestens 0,98; und Übertragen des Codewortes.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht zur Bereitstellung eines Codewortes so erfolgt, dass das Decodieren des Codewortes Folgendes umfaßt: Decodieren der das Codewort repräsentierenden Daten unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur, wenn die Daten eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten; und Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach dem Decodieren unter Anwendung der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben oder wenn ein Fehlerkorrekturmodul einen Fehler meldet, wobei die Vorwärtsfehlerkorrektur und die automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei des Codieren der Information das Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von ungefähr 0,99 umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Übertragen die drahtlose Übertragung des Codewortes umfaßt.
Computerlesbares Medium mit computerausführbaren Anweisungen zur Durchführung eines Verfahrens, das Folgendes umfaßt: Decodieren von Daten, die eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten, unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur; und Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach Einsatz der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben, wobei die Vorwärtsfehlerkorrektur und die automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes erfolgen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 13, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 13, wobei die Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur die Vorwärtsfehlerkorrektur in einer Datenübertragungsschicht umfassen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 13, wobei das computerlesbare Medium einen Bestandteil eines drahtlosen Systems bildet.
Computerlesbares Medium mit computerausführbaren Anweisungen zur Durchführung eines Verfahrens, das Folgendes umfaßt: Empfangen von Information; Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht mittels eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von mindestens 0,98; und Übertragen des Codewortes.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei das computerlesbare Medium computerausführbare Anweisungen zum derartigen Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht zur Bereitstellung eines Codewortes umfaßt, daß das Decodieren des Codewortes Folgendes umfaßt: Decodieren der das Codewort repräsentierenden Daten unter Anwendung von Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur, wenn die Daten eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten; und Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach dem Decodieren unter Anwendung der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben oder wenn ein Fehlerkorrekturmodul einen Fehler meldet, wobei die Vorwärtsfehlerkorrektur und die automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes erfolgen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 18, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei des Codieren der Information das Codieren der Information in einer Datenübertragungsschicht zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von ungefähr 0,99 umfaßt.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei das computerlesbare Medium computerausführbare Anweisungen zum drahtlosen Übertragen des Codewortes umfaßt.
Vorrichtung, die Folgendes umfaßt: ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zum Decodieren der Information aus erhaltenen Daten, wenn diese eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten; und eine Integritätskontrolle zum Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach Einsatz des Vorwärtsfehlerkorrekturmoduls noch Fehler in den Daten verbleiben, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul und die Integritätskontrolle für Betrieb oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes eingerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Integritätskontrolle zur Anforderung der erneuten Übertragen der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen eingerichtet ist, wenn das Fehlerkorrekturmodul einen Fehler meldet.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul für Betrieb in einer Datenübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul für Betrieb in einer Schicht für Medium Access Control des Kommunikationsnetzes eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zum Decodieren von ein einer Datenübertragungsschicht codierten Daten mittels eines Codierers für Vorwärtsfehlerkorrektur mit einer Coderate von mindestens 0,98 eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung ein drahtloses Gerät ist.
Vorrichtung, die Folgendes umfaßt: ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul in einer Datenübertragungsschicht zum Codieren von Information zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von mindestens 0,98; und einen Sender zum Übertragen des Codewortes.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zur Bereitstellung eines Codewortes eingerichtet ist, das der Vorwärtsfehlerkorrektur zum Decodieren der das Codewort repräsentierenden Daten unterworfen werden kann, wenn die Daten eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten, und das, wenn nach dem Einsatz der Verfahren zur Vorwärtsfehlerkorrektur noch Fehler in den Daten verbleiben, unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen eine Anforderung zur erneuten Übertragung der Daten aussendet, wobei die Vorrichtung zur Durchführung der Vorwärtsfehlerkorrektur und der automatischen Wiederholanforderungen oberhalb einer Bitübertragungsschicht eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Coderate ca. 0,99 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Vorrichtung ein stationäres drahtloses Gerät ist.
System; das Folgendes umfaßt: ein Hostsystem; und einen zur Kommunikation mit dem Hostsystem verkoppelten Empfänger, der zum Erhalten eines Signals dient; ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul zum Decodieren von Daten aus dem erhaltenen Signal, wenn diese eine bei bzw. unter einer Fehlerschwelle liegende Anzahl von Fehlern enthalten; und eine Integritätskontrolle zum Anfordern der erneuten Übertragung der Daten unter Anwendung von automatischen Wiederholanforderungen, wenn nach dem Decodieren durch das Vorwärtsfehlerkorrekturmoduls noch Fehler in den Daten verbleiben, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul und die Integritätskontrolle für Betrieb oberhalb einer Bitübertragungsschicht eines Kommunikationsnetzes eingerichtet sind.
System nach Anspruch 34, wobei die Fehlerschwelle höchstens zwei Fehler beträgt.
System nach Anspruch 34, wobei das Vorwärtsfehlerkorrekturmodul für Betrieb in einer Datenübertragungsschicht des Kommunikationsnetzes eingerichtet ist.
System nach Anspruch 34, wobei der Empfänger für Anschluß an eine Netzanschlußkarte eingerichtet ist.
System nach Anspruch 37, wobei die Netzanschlußkarte ein 10GBase-T-Gerät umfaßt.
System nach Anspruch 34, wobei das Hostsystem ein Verarbeitungssystem umfaßt.
System nach Anspruch 34, wobei das Hostsystem einen oder mehrere von einem Computer, einem Schalter, einem Router oder einem Server umfaßt.
System nach Anspruch 34, das weiter einen Bus zum Anschließen des Hostsystems an den Empfänger zur Kommunikation umfaßt.
System nach Anspruch 41, wobei der Bus mit PCI kompatibel ist.
System nach Anspruch 41, wobei der Bus mit PCI Express kompatibel ist.
System, das Folgendes umfaßt: ein Vorwärtsfehlerkorrekturmodul in einer Datenübertragungsschicht zum Codieren von Information zur Bereitstellung eines Codewortes mit einer Coderate von mindestens 0,98; einen Sender zum Übertragen des Codewortes; und ein zur Kommunikation mit dem Sender verkoppeltes Hostsystem.
System nach Anspruch 44, wobei der Sender für Anschluß an eine Netzanschlußkarte eingerichtet ist.
System nach Anspruch 45, wobei die Netzanschlußkarte ein 10GBase-T-Gerät umfaßt.
System nach Anspruch 44, wobei das Hostsystem einen oder mehrere von einem Computer, einem Schalter, einem Router oder einem Server umfaßt.
System nach Anspruch 44, das weiter einen Bus zum Anschließen des Hostsystems an den Empfänger zur Kommunikation umfaßt, wobei der Bus mit PCI kompatibel ist.
System nach Anspruch 44, das weiter einen Bus zum Anschließen des Hostsystems an den Empfänger zur Kommunikation umfaßt, wobei der Bus mit PCI Express kompatibel ist.