DE60108614T2 - Verhandlung von arq-parametern in einem paketübertragungssystem mit verbindungsanpassung - Google Patents

Verhandlung von arq-parametern in einem paketübertragungssystem mit verbindungsanpassung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem, das Datenpakete überträgt. Insbesondere werden Datenpakete mit einem Übertragungsmodus übertragen, der aus einer Vielzahl verfügbarer Übertragungsmodi in diesem Kommunikationssystem ausgewählt wird.
  • In Kommunikationssystemen werden Datenpakete über eine physische Verbindungsstrecke zwischen unterschiedlichen Sender-Empfängern übertragen. Eine solche Struktur, wie sie zum Beispiel durch die International Standard Organisation (ISO) standardisiert worden ist, ist das Referenzmodell der Kommunikation offener Systeme (OSI) [Bertsekas, Dimitri P.: "Data Networks", 2. Auflage, Prentice-Hall, 1992]. Jeder Sender-Empfänger, sowohl zum Übertragen als auch zum Empfangen von Datenpaketen, ist dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Schichten aufweist, wobei die beiden untersten Schichten die Datenverbindungs-Steuerungsschicht (DLC-Schicht oder Schicht 2 oder Konvergenzschicht) und die Schicht der physischen Schnittstelle (PHY-Schicht oder Schicht 1) sind. Die Schicht der physischen Schnittstelle ist die unterste und sorgt für die Datenpaketübertragung zwischen den verschiedenen Sender-Empfängern über die physische Verbindungsstrecke.
  • In bestehenden Kommunikationssystemen können unterschiedliche Methoden angewandt werden, um Datenpakete zwischen Sender-Empfängern über die physische Verbindungsstrecke zu übertragen. Ein weithin benutztes Verfahren besteht darin, mehrere Übertragungszeitdauern eines Übertragungsrahmens auf mehrere Sender-Empfänger zu verteilen. Im Gegensatz zu drahtgebundenen Kommunikationssystemen hängt bei den drahtlosen Kommunikationssystemen, wie zum Beispiel einem EDGE-System, die Zuverlässigkeit der Datenübertragung stark von der Funkverbindungsqualität auf der physischen Verbindungsstrecke ab. Zum Beispiel führt eine Burst-Störung auf einer Funkverbindungsstrecke, die durch Nachbarkanal-Interferenz und Mehrwegeschwund verursacht wird, eine drastische Schwankung der Verbindungsqualität ein.
  • Wie aus WO 9913304 bekannt ist, wird ein Auswahlverfahren für alle verfügbaren Übertragungsmodi beschrieben, wobei ein Übertragungsmodus als eine Kombination aus einer Codierrate und einem Modulationsprinzip definiert ist. Jede Kombination eines Modulations- und Codierprinzips beruht auf der Verwendung gemessener Verbindungsqualitätsparameter, um zu bestimmen, welche Kombination die beste Benutzerqualität bereitstellt. Auf der Grundlage von Gleichung 1 ist es möglich, zu schätzen, wie ein Wechsel des Modulations- oder Kanalcodierprinzips die Benutzerqualität, wie zum Beispiel den Datendurchsatz Si, beeinflussen würde. Auf der Grundlage dieser Schätzung kann ein Übertragungsmodus ausgewählt werden, der die beste Benutzerqualität bereitstellt. Si = Ri*(1 – BLERi) Gleichung 1
  • Für jeden Übertragungsmodus i sind die maximale Datenrate Ri und die Datenblock-Fehlerrate BLERi gegeben. Auf der Grundlage dieser Annahme kann der maximale Durchsatz Ti mit Gleichung 1 für jeden Übertragungsmodus i berechnet werden. Der Durchsatz für alle verfügbaren Übertragungsmodi im System wird dann verglichen. Der Modus mit dem maximalen Durchsatz wird als der geeignete Übertragungsmodus zum Übertragen der Datenblöcke ausgewählt.
  • Wie in drahtlosen Kommunikationssystemen bekannt ist, wie zum Beispiel in Tabelle 1 (Jamshid Khun-Jush: "Structure and Performance of the HIPERLAN/2 Physical Layer", Procedures VTC'99 FALL, 1999) dargestellt, werden eine Codierrate und ein Modulationsprinzip für die drahtlose Datenübertragung über die physische Verbindungsstrecke in der PHY-Schicht eines sendenden Sender-Empfängers zugewiesen. Um den Einfluß von Veränderungen der Verbindungsqualität auf die Datenübertragung oder genauer gesagt auf den Verbindungsdurchsatz in heute bestehenden drahtlosen Kommunikationssystemen (z. B. HIPERLAN Typ 2, IS-136 und EDGE) zu verringern, verwendet die physische Schicht verschiedene Übertragungsmodi. Eine solche Auswahl verschiedener Übertragungsmodi wird oft als Anpassungsprinzip bezeichnet. Zum Beispiel wird auf der Grundlage von Messungen der Verbindungsqualität, z. B. des Träger-Störungs-Verhältnisses (C/I), ein Übertragungsmodus aus einer Liste von in diesem Kommunikationssystem verfügbaren Übertragungsmodi ausgewählt. Als Ergebnis kann der Verbindungsdurchsatz maximiert werden, wenn eine Kombination als eine Funktion der Funkverbindungsqualität ausgewählt wird.
  • TABELLE 1
    Figure 00020001
  • Für fehlerempfindliche Dienste in Datenübertragungssystemen müssen alle übertragenen Datenpakete, im weiteren oftmals auch als Protokolldateneinheiten (PDUs) bezeichnet, fehlerfrei durch den Empfänger empfangen werden. Deshalb müssen fehlerhaft übertragene Datenpakete detektiert und durch den Sender-Empfänger von neuem übertragen werden. Um die fehlerhaft übertragenen Datenpakete zu detektieren, finden binäre Codes zur zyklischen Blockprüfung (CRC) immer mehr Verwendung. Auf der Grundlage des CRC-Code-Ergebnisses benachrichtigt der Empfänger den Sender mit einer Rückmeldung in Form einer automatischen Wiederholungsanforderung (ARQ), ganz gleich, ob die übertragenen PDUs erfolgreich empfangen worden sind oder nicht. Die fehlerhaften werden dann erneut übertragen. Im allgemeinen finden drei Basismechanismen zur erneuten Übertragung, nämlich Halten-und-Warten-ARQ, Rückkehr-zu-N-(GbN-)ARQ und Selektivwiederholungs-(SR-)ARQ, in den meisten Datenübertragungssystemen Berücksichtigung. Im Fall der Verwendung von SR-ARQ werden die PDUs kontinuierlich übertragen. Der Sender-Empfänger überträgt nur jene PDUs erneut, die als fehlerhaft detektiert werden. Da PDUs dem Benutzer gewöhnlich in einer fehlerfreien Reihenfolge übergeben werden müssen, wird ein Puffer am empfangenden Sender-Empfänger bereitgestellt, um die fehlerfrei empfangenen PDUs und die Anzahl der detektierten fehlerhaften PDUs zu speichern. Wenn die erste negativ quittierte PDU erfolgreich empfangen wird, dann gibt der Empfänger die fehlerfrei empfangenen PDUs in einer fortlaufenden Reihenfolge frei, bis die nächste fehlerhaft empfangene PDU auftritt. Im Sender muß der Puffer bereitgestellt werden, um jene PDUs zu speichern, die übertragen wurden, bis positive Bestätigungen empfangen werden. Die Puffer im Sender und im Empfänger werden nachfolgend als ARQ-Steuerfenster für den Sender beziehungsweise Empfänger bezeichnet.
  • Aber in heutzutage bestehenden Kommunikationssystemen zur Übertragung von Datenpaketen arbeitet der ARQ-Mechanismus auf der DLC-Schicht in einem Sender-Empfänger. Dieser ARQ-Mechanismus ist durch ein begrenztes ARQ-Steuerfenster aufgrund einer Begrenzung der Verarbeitungsleistung, einer Begrenzung der Speichergröße und eines Verwaltungsaufwandes für untere Protokollschichten eingeschränkt. Deshalb kann der Sender-Empfänger nur so viele PDUs senden wie das ARQ-Fenster zuläßt. Wenn die Verbindungsqualität der physischen Verbindungsstrecke sehr niedrig ist, was auch zu fehlerhaft übertragenen Datenpaketen führen kann, müssen viele PDUs erneut übertragen werden. Infolgedessen könnte der Puffer des ARQ-Steuerfensters im sendenden Sender-Empfänger verstopfen, und der Durchsatz verringert sich. In diesem Fall kann die maximale Datenrate, die durch einen Übertragungsmodus bereitgestellt wird, nicht ausgenutzt werden. Deshalb ist Gleichung 1 nicht geeignet, um den Daten-Durchsatz von Funkverbindungsstrecken zu optimieren; Gleichung 1 zeigt nur, was in idealen Systemen erreichbar wäre.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das das Problem löst und dadurch den Benutzerqualitätswert eines realen Kommunikationssystems erhöht.
  • Dies wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, den Sender-Empfänger nach Anspruch 9 und das Computerprogramm nach Anspruch 11 erreicht.
  • Gemäß Anspruch 3 und 4 ist es vorteilhaft, die Übertragungskapazitätsparameter mindestens durch die in jedem verfügbaren Übertragungsmodus bereitgestellte maximale Datenrate Rmax,i zu bestimmen.
  • Gemäß Anspruch 5 oder 6 wird der Zustand des Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung durch die Parameter des Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung von mindestens dem sendenden Sender-Empfänger oder dem empfangenden Sender-Empfänger bestimmt, um den Durchsatz eines realen Systems zu schätzen, was insbesondere zu einem optimierten Gesamtdurchsatz führt.
  • Gemäß Anspruch 7 und 8 ist es zweckmäßig, den Qualitätswert durch den Benutzerdaten-Durchsatz zu beschreiben. Der Benutzerdaten-Durchsatz beruht dann auf der Protokolldateneinheit-Fehlerrate, der maximalen Datenrate, der Übertragungskapazität und dem Zustand des Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung wenigstens eines Sender-Empfängers.
  • Ferner ist es gemäß Anspruch 10 vorteilhaft, das Verfahren für ein Paketfunk-Datensystem zu verwenden, wo die Zuverlässigkeit der Datenübertragung stark von der Funkverbindungsqualität auf der physischen Verbindungsstrecke abhängt, z. B. aufgrund des Einflusses von Nachbarkanal-Interferenz und Mehrwegeschwund in der Funkverbindungsstrecke.
  • Im folgenden wird die Erfindung gemäß den Zeichnungen und anhand von Beispielen weiter beschrieben. Die folgenden Zeichnungen zeigen:
  • 1a: ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems zur Datenübertragung mit zwei Sender-Empfängern;
  • 1b: ein Referenzmodell eines Kommunikationssystems zur Datenübertragung mit zwei Sender-Empfängern;
  • 2: die für den Sendereinheit in einem Übertragungsrahmen reservierte Übertragungskapazität;
  • 3a–c: Diagramme der Leistungsfähigkeit von Benutzerqualitätswerten unter verschiedenen Vorbedingungen;
  • 4: ein Ablaufdiagramm eines Übertragungsmodus-Auswahlverfahrens zur Datenpaketübertragung;
  • 5a: ein Fenster der automatischen Wiederholungsanforderung für eine Sendereinheit;
  • 5b: ein Fenster der automatischen Wiederholungsanforderung für eine Empfängereinheit.
  • 1a stellt ein Blockschaltbild mit zwei Sender-Empfängern 1, 2 in einem Kommunikationssystem schematisch dar. Beide Sender-Empfänger weisen einen Speicherteil 1a und 2a zum Speichern von Parametern, einen Steuerteil 1d und 2d, sowie einen Empfängerteil 1b, 2b und einen Senderteil 1c, 2c für eine Funkkommunikation über eine Funkschnittstelle 3 auf. Als eine Alternative stellt 1b einen Teil des oben erwähnten OSI-Referenzmodells desselben Kommunikationssystems, wie in 1a gezeigt mit diesen zwei Sender-Empfängern 1 und 2 dar, die zum Senden und Empfangen von Datenpaketen über die Funkschnittstelle, die als physische Verbindungsstrecke 3 im Kontext dieses Referenzmodells bezeichnet wird, verwendbar sind. Auf der Grundlage von 1b wird die Erfindung weiter beschrieben, wobei ein Benutzer 1 den Sender-Empfänger 1 als Sender und ein Benutzer 2 den Sender-Empfänger 2 als Empfänger verwendet. Der Sender 1 umfaßt eine DLC-Schicht 12 zum Umwandeln von Daten von einer höheren Schicht m in Protokolldateneinheiten PDU für die Übertragung. Die DLC-Schicht 12 weist ein ARQ-Steuerfenster für eine Rückmelde-Bestätigung auf, um die fehlerfreie Übertragung der PDUs zu steuern. Die PHY-Schicht 13 stellt verschiedene Codierungs- und Modulationsprinzipien für die Übertragung der Datenpakete über die drahtlose physische Verbindungsstrecke 3 bereit. Die Datenpakete werden über die physische Verbindungsstrecke 3 in Übertragungsrahmen L übertragen, wie in 2 gezeigt. Jeder Übertragungsrahmen L weist mehrere aufeinanderfolgende Datenpakete PDU1–PDUN innerhalb eines Zeitfensters b auf.
  • Die physische Schicht 13 stellt verschiedene Codier- und Modulationsprinzipien bereit, um das oben beschriebene Problem, das durch Schwankungen der Verbindungsqualität hervorgerufen wird, zu überwinden. Ein Verfahren zum Auswählen eines Übertragungsmodus aus einer Gruppe verfügbarer Übertragungsmodi wird wenigstens in einem der Sender-Empfänger 1 und 2 bereitgestellt. Zusammen mit dem Verbindungsqualitätsparameter der physischen Verbindungsstrecke 3 kann die Benutzerqualität für jeden Übertragungsmodus geschätzt werden.
  • 5a und 5b zeigen das Steuerfenster der automatischen Wiederholungsanforderung für den Sender 1 und den Empfänger 2, die im Gegensatz zu Annahmen nach dem Stand der Technik eine begrenzte Größe aufweisen. Die ausgehandelten maximalen ARQ-Steuerfenstergrößen im Sender 1 und im Empfänger 2 werden als TxWmax beziehungsweise RxWmax definiert. Für beide ARQ-Steuerfenster werden eine obere Grenze TxToW und RxToW und eine untere Grenze TxBoW und RxBoW bestimmt. Die oberen Grenzen werden durch die Sequenznummern der zuletzt gesendeten und fehlerfrei empfangenen Datenpakete PDU t + n und PDU r + m bestimmt. Die unteren Grenzen werden durch die Sequenznummern der ältesten nicht bestätigten und nicht fehlerfrei empfangenen Datenpakete PDU t und PDU r bestimmt.
  • Um es nochmals zu wiederholen, nach den bestehenden Lösungen des Standes der Technik wird der Durchsatz nur auf der Grundlage der maximalen Datenrate und der Datenblock-Fehlerrate geschätzt. Deshalb ist anzunehmen, daß Begrenzungen eines ARQ-Steuerfensters, die normalerweise in realen Systemen auftreten, nicht berücksichtigt werden. Der Gesamtdurchsatz in einem realen System ist aufgrund der Übertragungsgemeinkosten und des begrenzten ARQ-Steuerfenster geringer als in dem idealisierten System. In 3a ist die Leistungsfähigkeit eines realen Systems im Vergleich zu jenem mit angenommenen idealen Bedingungen dargestellt. Die durchgezogene Linie stellt für die Übertragungsmodi Modus 3 bis Modus 7 die ideale Leistungsfähigkeit des Gesamtdurchsatzes unter der Bedingung unbegrenzter ARQ-Fenster dar, während die gestrichelten Linien für dieselben Übertragungsmodi Modus 3 bis Modus 7 die reale Leistungsfähigkeit des Durchsatzes unter Berücksichtigung des begrenzten ARQ-Fensters darstellen. Während die gestrichelten Linien in 3a den gesamten Durchsatz für alle Übertragungsmodi zeigen, ist die durchgezogene Linie die Summe von Teilen des Durchsatzes für verschiedene Übertragungsmodi, die als Gesamtdurchsatz bezeichnet wird. Als Funktion des Träger-Störungs-Verhältnisses C/I wird einer der Übertragungsmodi Modus 3 bis Modus 7 ausgewählt, in Abhängigkeit davon, mit welchem Modus ein höherer Durchsatz erreicht werden kann. Die Punkte a bis d stellen die äquivalenten C/I-Werte dar, wenn ein Übertragungsmodus unter idealen Bedingungen wechseln muß, während die Punkte a' bis d' die realen Punkte für den Wechsel zwischen verschiedenen Modi sind. Dabei tritt ein Leistungsverlust im Gesamtdurchsatz im realen System auf, wie in 3b gezeigt, wenn die Auswahl des physischen Übertragungsmodus in bezog auf die idealisierte Durchsatz-Kurve ausgeführt wird. Zum Beispiel stellt die idealisierte Kurve dar, daß der Übertragungsmodus am Punkt d vom Übertragungsmodus Modus 6 zum Modus 7 wechseln muß, wenn das C/I-Verhältnis größer ist als 20 dB. Aber die reale Kurve zeigt, daß der Modus 7 am Punkt d' zu empfehlen ist, wenn C/I größer als 24 dB ist. Somit bereitet das System einen Wechsel bei 20 dB vor, was am 20-dB-Punkt zu einer Verringerung des Durchsatzes von Punkt x' zu Punkt x'' führt. Insgesamt wird ein Durchsatzverlust im realen System für C/I-Werte zwischen 20 dB und 24 dB verursacht, wie in 3b zu sehen ist. Dort folgt der beste erreichbare Durchsatz der gestrichelten Linie von Punkt x' nach d', während die nach dem Stand der Technik übliche Lösung der durchgezogenen Linie von Punkt x' nach Punkt d' über den Punkt x'' folgt. In 3b ist offensichtlich, daß eine Verringerung des Gesamt-Durchsatzes auch nach den Punkten a–c auftritt.
  • Das bevorzugte Verfahren zur Auswahl eines Übertragungsmodus aus allen verfügbaren Übertragungsmodi wird durch die Erläuterung des Ablaufdiagramms in 4 ausführlicher beschrieben. Die Auswahl eines Übertragungsmodus kann entweder im Sender 1 oder im Empfänger 2 vorgenommen werden. Wenn die Auswahl im Empfänger ausgeführt wird, sollte der ausgewählte Modus zum Sender übertragen werden, der dann den ausgewählten Modus zur Übertragung der Datenpakete verwendet. Nach Beginn des Prozesses mit Schritt 110 sind in einem ersten Schritt 112 mehrere Vorbedingungen festzulegen. Die Gesamtzahl N aller verfügbaren Übertragungsmodi in diesem Kommunikationssystem wird bestimmt, und jedem werden ein Übertragungsparameter Rmax,i und ein Parameter für die geschätzte Verbindungsqualität C/I zugeordnet. Außerdem werden die für den Sender reservierte Übertragungszeit b und die Dauer L der Übertragungsrahmen bestimmt. Ferner wird der Zustand des ARQ-Steuerfensters wenigstens eines Sender-Empfängers erkannt. Danach wird im Schritt 114 der Ablaufparameter i für die folgende Schleife auf i = 1 gesetzt und der Wert für den Durchsatz auf T = 0. In der Entscheidung 116 muß dieser Wert i mit den oben bestimmten N verglichen werden. Wenn i < N, wird die Schleife 116–130 durchlaufen. Deshalb wird im ersten Schritt 118 der Schleife das C/I vom Speicher 112 angefordert und dann im Schritt 120 in die PDU-Fehlerrate für den Übertragungsmodus i umgesetzt. Dann werden in Schritt 122 der Übertragungsparameter Rmax,i, die reservierte Übertragungszeit b, die Dauer des Übertragungsrahmens L und der Zustand des ARQ-Steuerfensters Rw aus den entsprechenden Speichern 112 abgelesen. Im Ergebnis des nächsten Schritts 124 wird der Benutzerqualitätswert geschätzt, z. B. wird der Durchsatz unter Voraussetzung von Gleichung 2, die später ausführlicher beschrieben wird, geschätzt. In den nächsten beiden Schritten 126 und 128 erfolgt eine Aktualisierung des Durchsatzes T auf Ti, und der Übertragungsparameter R wird auf Rmax,i aktualisiert, wenn der Durchsatz Ti für den aktuellen Übertragungsmodus i höher ist als jeder frühere T. Dann wird i durch i + 1 erhöht und die Schleife arbeitet wieder für den nächsten verfügbaren Übertragungsmodus, bis i größer als N ist. Wenn die Bedingung i > N erfüllt ist, wird in Schritt 132 die Parameterliste für T und R aus dem Speicher gelesen und an die physische Schicht des sendenden Sender-Empfängers 1 übergeben. Die physische Schicht wählt dann den Übertragungsmodus, der die maximale Datenrate R aufweist, und verwendet ihn für die Datenübertragungen im nächsten Übertragungsrahmen 134. Schließlich kann der Prozeß zum Senden weiterer Datenpakete 138 neu gestartet werden, sowie zum Beispiel nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit oder nachdem festgestellt wurde, daß sich die in Gleichung 2 verwendeten Parameter erheblich verändert haben. Andernfalls wird der Prozeß im Schritt 138 beendet.
  • Der Hauptschritt 124 des bevorzugten Verfahrens zum Auswählen eines Übertragungsmodus wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Bei diesem Auswahlverfahren wird der Datendurchsatz jedes Übertragungsmodus i auf der Grundlage von Gleichung 2 berechnet: Ti = Min{Rw, Rmax,i*b/L}*(1 – PERi) Gleichung 2wobei Ti der Datendurchsatz für den Übertragungsmodus i und PERi die PDU-Fehlerrate für den Übertragungsmodus i bei der betrachteten Funkverbindungsqualität ist. Rmax,i bezeichnet die maximale Datenrate des physischen Übertragungsmodus i und Rw stellt den auf der DLC-Schicht zugesagten Zustand des ARQ-Fensters entweder in der Empfänger- oder in der Sendereinheit dar. b ist die für einen Sender-Empfänger zum Übertragen von Datenpaketen innerhalb einer Übertragungsrahmenlänge L reservierte Übertragungszeit. Der Wert von Rmax,i*b/L stellt die Übertragungskapazität für einen Übertragungsmodus i dar.
  • Es ist das vorteilhafte Merkmal der Erfindung, daß sie durch Schätzung des Terms Min{Rw, Rmax,i*b/L} in Gleichung 2 dem Zustand des ARQ-Steuerfensters entweder im Empfänger oder Sender folgt, wobei die maximale zugesagte Datenrate Rw auf der DLC-Schicht auf der Grundlage von ARQ-Steuerfenster-Füllstand und ARQ-Bestätigungen geschätzt werden muß.
  • Die Schätzung des Zustands des Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung führt zu der erreichbaren Datenrate Rw, wie nachstehend für die zwei alternativen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden wird.
  • In der ersten Ausführungsform wird der Zustand des ARQ-Steuerfensters im Sender 1 erfaßt, um die maximale Datenrate der DLC-Schicht 12 zu bestimmen. Auf der DLC-Schicht des Senders 1 müssen vor der Übertragung Datenpakete aus höheren Schichten m in Protokolldateneinheiten (PDU) mit Sequenznummern t umgesetzt werden. Das ARQ-Steuerfenster im Sender wird normalerweise verwendet, um erneute PDU-Übertragungen zu steuern. Die ARQ-Steuerfenstergröße TxWmax ist die maximale Anzahl an PDUs, die übertragen worden sind und auf Bestätigungen vom Empfänger 2 warten. Der untere Rand des ARQ-Steuerfensters TxBoW ist die älteste noch nicht vom Empfänger 2 bestätigte Sequenznummer.
  • Der obere Rand des ARQ-Steuerfensters TxToW ist die neueste noch nicht vom Empfänger 2 bestätigte Sequenznummer. Die Anzahl Nr der erneut zu sendenden PDUs im ARQ-Steuerfenster kann nach Empfang der Bestätigungen bestimmt werden. Deshalb kann die maximale Datenrate auf der DLC-Schicht im Sender wie folgt geschätzt werden: Rw = (Nr + TxWmax + TxBoW – TxToW)/L Gleichung 3
  • Die zweite Ausführungsform berücksichtigt den Zustand des ARQ-Steuerfensters von der DLC-Schicht 22 im Empfänger 2. Hier wird das ARQ-Steuerfenster normalerweise verwendet, um eine Anzahl von PDUs zu puffern, die nicht in der Reihenfolge empfangen werden, und um die PDUs nacheinander an die höheren Schichten zu übertragen. Die ARQ-Steuerfenstergröße RxWmax ist das maximale Intervall von Sequenznummern, die für den Empfang auswählbar sind. Der untere Rand des ARQ-Steuerfensters RxBoW ist die älteste vom Empfänger erwartete Sequenznummer. Der obere Rand des ARQ-Steuerfenster RxToW ist die neueste vom Empfänger empfangene Sequenznummer. Die Anzahl Nr von erneut im ARQ-Steuerfenster zu sendenden PDUs kann auf der Grundlage der zwischen TxBoW und RxToW fehlenden PDUs gezählt werden. Somit kann die maximale auf der DLC-Schicht im Empfänger zugesagte Datenrate wie folgt geschätzt werden: Rw = (Nr + RxWmax + RxBoW – RxToW)/L Gleichung 4
  • Zuletzt werden in 3c die simulierten Ergebnisse des Gesamtdurchsatzes unter Verwendung einer der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt. Wenn der C/I-Wert Punkt x' erreicht, wechselt der Übertragungsmodus Modus 6 nicht zu Modus 7, sondern das System wechselt erst nahe dem Punkt d' zu Modus 7, wenn die bevorzugte Ausführungsform auf der Grundlage von Gleichung 2 verwendet wird.
  • Wie bereits ausgeführt, ist im Vergleich von 3b mit 3c eine Verbesserung des Gesamtdurchsatzes durch Verwendung von Gleichung 2 unter der Voraussetzung des Zustandes des ARQ-Steuerfensters vom Empfänger 1 oder vom Sender 2 zu erkennen. Es wird deutlich, daß das Auswahlkriterium auf der Grundlage von Gleichung (2) zuverlässiger ist als jenes, das Gleichung (1) verwendet, und den besten Durchsatz des Systems bei verschiedenen Funkverbindungsqualitäten (C/I) garantiert.
  • Somit erhöht die vorliegende Erfindung den Gesamtdurchsatz eines Übertragungssystems und führt zu einem optimierten System mit bester Leistungsfähigkeit. Im folgenden wird kurz eine bevorzugte Ausführungsform eines Sender-Empfängers zum Senden und/oder Empfangen von Datenpaketen über eine physische Verbindungsstrecke in einem Kommunikationssystem beschrieben, bei der das oben beschriebene Verfahren angewendet wird. Ein Steuerteil 1d, 2d, wie in 1a gezeigt, wird zumindest in einem Sender-Empfänger benötigt, um das Auswahlverfahren, wie es zum Beispiel in 4 beschrieben ist, durchzuführen. Dieser Sender-Empfänger umfaßt einen Kalkulator zum Berechnen eines Kanalparameters auf der Grundlage der Verbindungsqualität und einen Determinator zum Bestimmen eines Übertragungskapazitätsparameters für jeden verfügbaren Übertragungsmodus i. Ein Identifikator zum Kennzeichnen des Zustandes eines Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung ist in diesem Sender-Empfänger enthalten. Außerdem enthält der Steuerteil einen Estimator zum Schätzen des Benutzerqualitätswertes für jeden verfügbaren Übertragungsmodus auf der Grundlage des Kanalparameters, des Übertragungskapazitätsparameters und des Zustands des Steuerfensters der automatischen Wiederholungsanforderung von wenigstens einem Sender-Empfänger. Schließlich weist der Steuerteil einen Selektor zum Auswählen eines Übertragungsmodus auf, der den besten Benutzerqualitätswert bereitstellt. Der oben beschriebene Steuerteil 1d, 2d wird als Synonym für jede Art von Hardware verwendet, die in mobilen Endgeräten zur Datenverarbeitung und zu Steuerungszwecken verwendet werden kann. Deshalb sollten Allzweck-Verarbeitungsbauelemente, wie etwa sogenannte Mikroprozessoren, spezialisierte programmierbare Hardware, wie etwa sogenannte digitale Signalprozessoren, sowie hardwareprogrammierbare logische Schaltkreise, wie etwa anwendungsspezifische Integrierte Schaltkreise (ASICs), in den Begriff Verarbeitungsbauelement eingeschlossen sein. Aufgrund gewisser Einschränkungen wie etwa Rechenleistung, Integrationsgröße, Verfügbarkeit usw. war es bisher üblich, Funktionen wie Verarbeitung und Steuerung auf mehr als ein Bauelement zu verteilen. Deshalb sollte dem Fachmann bewußt sein, daß "Verarbeitungsbauelement" auch eine Gruppe oder irgendeine Kombination von Mikroprozessoren, digitalen Signalprozessoren, ASICs usw. bedeuten kann.
  • Ferner muß nochmals betont werden, daß die Erfindung nicht auf die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen spezifischen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt ist. Das bedeutet, daß das oben beschriebene Verfahren in jedem Datenpaket-Übertragungssystem angewendet werden kann, wobei die oben beschriebenen Probleme durch Berücksichtigung des Einflusses der realen ARQ-Steuerfenstergröße von mindestens dem sendenden oder dem empfangenden Sender-Empfänger gelöst werden können. Das heißt, auf der Grundlage der in der Beschreibung enthaltenen Lehren können zahlreiche Modifikationen und Variationen der Erfindung vorgenommen werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen zwischen zwei Sender-Empfängern (1, 2) in einem Kommunikationssystem, wobei zum Übertragen von Datenpaketen ein Übertragungsmodus aus einer Vielzahl von verfügbaren Übertragungsmodi ausgewählt wird und wobei eine automatische Wiederholungsanforderung für erneute Übertragung verwendet wird, mit folgenden Schritten: – Berechnen (112) eines Kanalparameters für jeden verfügbaren Übertragungsmodus auf der Grundlage der Verbindungsqualität; – Bestimmen (112) eines Übertragungskapazitätsparameters für jeden verfügbaren Übertragungsmodus; gekennzeichnet durch: – Identifizieren (114) des Zustands eines Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung für mindestens einen Sender-Empfänger; – Schätzen (124) eines Benutzerqualitätswerts für jeden verfügbaren Übertragungsmodus auf der Grundlage des Kanalparameters, des Übertragungskapazitätsparameters und des Zustands des Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung von mindestens einem Sender-Empfänger; und – Auswählen (124) desjenigen Übertragungsmodus aus den verfügbaren Übertragungsmodi, der den besten geschätzten Benutzerqualitätswert bereitstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kanalparameter für jeden verfügbaren Übertragungsmodus die Protokolldateneinheit-Fehlerrate PERi ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungskapazitätsparameter mindestens durch die maximale Datenrate Rmaxi bestimmt wird, die in jedem verfügbaren Übertragungsmodus bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Übertragungskapazitätsparameter durch die maximale Datenrate Rmaxi, die in jedem verfügbaren Übertragungsmodus bereitgestellt wird, und durch die zum Übertragen von Datenpaketen bereitgestellte Übertragungszeit b und Übertragungsrahmenlänge L bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Sender-Empfänger, der Datenpakete überträgt, der Zustand des Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung Rw durch die älteste Protokolldateneinheit-Sequenznummer TxBoW, die neueste Protokolldateneinheit-Sequenznummer TxToW und die Anzahl der Datenpakete Nt in dem Fenster, das erneut zu übertragen ist, bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Sender-Empfänger, der Datenpakete überträgt, der Zustand des Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung Rw durch die älteste Protokolldateneinheit-Sequenznummer RxBoW, die von der Empfängereinheit erwartet wird, die neueste Protokolldateneinheit-Sequenznummer RxToW, die durch die Empfängereinheit empfangen wird, und die Anzahl der Datenpakete Nr in dem erneut zu übertragenden Fenster bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Benutzerqualitätswert für jeden verfügbaren Übertragungsmodus durch den Benutzerdaten-Durchsatz für diesen Übertragungsmodus beschrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Schätzens des Benutzerdaten-Durchsatzes Ti auf der Protokolldateneinheit-Fehlerrate PERi, der maximalen Datenrate Rmaxi, der Übertragungszeit b und der Übertragungsrahmenlänge L und dem Zustand des ARQ Steuerfensters Rw von mindestens einem Sender-Empfänger beruht.
  9. Sender-Empfänger (1, 2) zum Implementieren des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Steuerteil (1d, 2d) im Sender-Empfänger folgendes aufweist: – einen Kalkulator zum Berechnen eines Kanalparameters auf der Grundlage der Verbindungsqualität, – einen Determinator zum Bestimmen eines Übertragungskapazitätsparameters für jeden verfügbaren Übertragungsmodus, gekennzeichnet durch: – einen Identifikator zum Identifizieren des Zustands eines Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung in mindestens einem Sender-Empfänger, – einen Estimator zum Schätzen des Benutzerqualitätswerts für jeden verfügbaren Übertragungsmodus auf der Grundlage des Kanalparameters, des Übertragungskapazitätsparameters und des Zustands des Steuerfensters für die automatische Wiederholungsanforderung von mindestens einem Sender-Empfänger, und – einen Selektor zum Auswählen jenes Übertragungsmodus aus den verfügbaren Übertragungsmodi, der den besten geschätzten Benutzerqualitätswert bereitstellt.
  10. Kommunikationssystem mit mindestens einem Sender-Empfänger nach Anspruch 9, wobei das Kommunikationssystem ein Funk-Paketdatensystem ist.
  11. Computerprogramm, das durch einen Steuerteil eines Sender-Empfängers ausführbar ist und das Softwarecode zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfaßt.
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