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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlerhandhabung bzw. Behandlung
bei der Übertragung
von Informationseinheiten in Funkverbindungen, und sie betrifft
insbesondere eine Fehlerhandhabung unter Verwendung von automatischen
Wiederholungsanforderungen (automatic repeat request ARQ und die Übertragung
von Informationseinheiten bei Mobilkommunikation.
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Bei
Mobilkommunikation wird eine Übertragung
unter Verwendung einer digitalen Modulation ausgeführt, um
Daten auf Trägerwellen
aufzuprägen. Es
gibt eine große
Vielfalt an standardisierten Funkschnittstellen, so wie den Standard
des Globalen Systems für
Mobilkommunikation (GSM), der von dem Europäischen Telekommunikations-Standard Institut
(ETSI) spezifiziert ist, unter Verwendung von Zeitvielfachzugriff
(TDMA), während
in den Vereinigten Staaten eine Anzahl von Interims-Standards so wie
IS-54 und IS-136 definiert ist.
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Die
wachsende Anzahl an mobilen Endgerätevorrichtungen so wie Mobiltelefonen
oder Kommunikatoren erzeugt einen größeren Bedarf an Sprach- und
Datenkanälen
in dem Mobilkommunikationssystem. Die ansteigende Störung zwischen
benachbarten Basisstationen und Störung von anderen Vorrichtungen,
die Funkverbindungen verwenden, verringert das Verhältnis Träger-zu-Störung (C/I)
oder Träger-zu-Rauschen
(C/I). Daher schwankt die Qualität von
Mobiltelefonkanälen
stark, so dass eine Übertragung
von fehlerhafter Information oder Information, die während der Übertragung
beschädigt
wird, ein sehr verbreitetes Phänomen
ist. Der Anteil an fehlerhaften Einheiten kann 1‰ bis zu 10% betragen.
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Um
das Problem von großen
Fehlerraten zu handhaben, wird normalerweise eine Kanalkodierung
(ein Faltungskodieren kann auch anstatt Block-Kodierung verwendet
werden) verwendet, um eine Redundanz in den Datenstrom einzuführen, die eine
Erkennung und eine mögliche
Korrektur fehlerhafter übertragener
Einheiten erlaubt. Die Definition einer solchen Kanalkodierung ist
jedem Fachmann bekannt, und daher wird in der folgenden Beschreibung
von einer genaueren Besprechung abgesehen. Die Zuverlässigkeit
von Kanalkodierung ist definiert durch die Anzahl von Datenbits
pro kodierten Bits ν. Je
höher die
Anzahl von Datenbits pro Codebits ν ist, desto weniger Redundanz
wird in den Datenstrom eingeführt
und desto weniger ist kodierte Information gegen eine Beschädigung während der Übertragung geschützt. Wenn
eine fehlerhafte Einheit empfangen wird, wird eine erneute Übertragung
der Daten erforderlich (bei Typ II Hybrid ARQ können die erneut übertragenen
Daten nicht die gleichen sein wie die erste Übertragung). Demgemäß stellt
das grundlegende ARQ Schema Fähigkeiten
der Fehlererkennung und der erneuten Übertragung bereit. Wenn eine
Information als während
der Übertragung
beschädigt
erkannt wird, wird sie verworfen und eine erneute Übertragung
der gleichen Information wird angefordert.
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Andererseits
ist eine schnelle Übertragung von
anderen Daten als Sprachkanälen,
so wie in dem General Packet Radio Service (GPRS) Standard oder
in dem bevorstehenden Universellen Mobilen Telekommunikations (UMTS)
Standard, aufgrund eines großen
Maßes
an übertragenen
Daten und einer begrenzten Übertragungsrate
wesentlich. Die Übertragungsrate
wird unter anderen Faktoren von der Verlässlichkeit der übertragenen
Daten bestimmt. Je höher
die Anzahl an kodierten Bits ist, desto schlechter ist die Übertragungsrate.
Allerdings ist es wichtig, aus einer großen Anzahl an Datenbits pro
kodierten Bits ν entsprechend
der Qualität
der Übertragungsverbindung
zu wählen,
um eine schnelle und zuverlässige Übertragung
sicherzustellen.
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Ein üblicherweise
verwendetes Schema ist das Typ II Hybrid ARQ. In dem Typ II Hybrid
ARQ Schema wird Information zuerst mit einer hohen (Coderate 2/3
als „höher" als ½) Coderate
gesendet, d.h. wenig Redundanz, und wenn angefordert wird, dass eine
fehlerhafte Einheit erneut übertragen
wird, werden zusätzliche
Codebits für
die folgende Übertragung
hinzugefügt.
Dies erhöht
die Effizienz der Übertragung.
Zuerst wird eine eher schwache Kodierung verwendet, und nur wenn
die Übertragung
aufgrund von fehlerhaften Einheiten scheitert, wird ein zuverlässiger Block-Code
verwendet.
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Zum
Beispiel können
zwei verschiedene Typen von Typ II Hybrid ARQ Schemata verwendet
werden. Ein Satz von aufeinander folgenden Coderaten wird verwendet,
die durch die Anzahl von Datenbits pro Codebits ν definiert werden, die wie 1 → ½ → 1/3 ansteigen.
Ein anderes verwendet eine feinere Coderaten-Einteilung (granularity).
Dieses Schema enthält eine
Coderate ν:
1 → 2/3 → ½ → 2/5 → 1/3. Von
einem Fachmann wird verstanden, dass eine feinere Coderaten-Einteilung
zu einem höheren
Verbindungsdurchsatz aber ebenso zu höheren normalisierten Paketverzögerungen
führt.
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Daher
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zugriffsverzögerung von
Paketdatendiensten zu verringern. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe durch die Verwendung von verschiedenen Codewerten
für verschiedene fehlerhafte
Einheiten, ausgewählt
aus einem formatierten Block von Informationseinheiten, vor der
erneuten Übertragung
erreicht.
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Demgemäß wird ein
Verfahren für
die erneute Übertragung
eines formatierten Blocks von Informationseinheiten, die in Funkverbindungen
(ein Hauptmerkmal von Mobilkommunikationssystem, so wie Mobiltelekommunikationssystemen
für mobile Funktelefone,
Satellitenkommunikationssystemen oder Funkweiterleitungssystemen) übertragen
worden sind, unter Verwendung eines ersten Codewerts bereitgestellt.
Es umfasst die Schritte Auswählen
aller fehlerhaften Einheiten des Blocks von Informationseinheiten,
die übertragen
worden sind, Auswählen
aller fehlerhaften Einheiten des Blocks der Informationseinheiten,
die übertragen
worden sind, Aufteilen des gewählten
Satzes fehlerhafter Einheiten in n disjunkte Untersätze, Auswählen eines
Satzes von n bestimmten bzw. verschiedenen Codewerten (code ratings),
Kodieren aller fehlerhaften Einheiten des i-ten Untersatzes mit
einer der verschiedenen Anzahlen von Datenbits pro kodierten Bits,
Formatieren eines Blocks, der aus den kodierten fehlerhaften Einheiten
zusammengesetzt ist, und Übertragen
des formatierten Blocks. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass
verschiedene Anteile des formatierten Blocks mit verschiedenen Codewerten
erneut übertragen werden.
Normalerweise sind Informationseinheiten untereinander abhängig, und
falls eine erste fehlerhafte Einheit während der erneuten Übertragung
beschädigt
wird, werden alle nachfolgenden fehlerhaften Einheiten immer noch
in dem Puffer gehalten, auch wenn sie nach einem Kombinieren korrekt
empfangen werden.
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In
der Druckschrift
EP
1 073 228 A1 teilt ein drahtloses Netzwerk Pakete einer
Netzwerkschicht von einem drahtgebundenen Netzwerk in Pakete einer
Funkdatenverbindung auf, und die Information in den Funkverbindungspaketen
wird in Abschnitte aufgeteilt, die in Zeitschlitzen platziert werden
können. Fehler,
die in irgendeinem Paket der Funkdatenverbindung erfasst werden,
erfordern nur eine erneute Übertragung
des Funkverbindungspakets, in dem der Fehler erfasst wurde, und
erfordern keine erneute Übertragung
des gesamten Netzwerkschichtpakets. Weiterhin kann ein Kodieren
der Symbole von jedem Zeitschlitz für jeden Zeitschlitz in einem
einzelnen Rahmen verschieden sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung weiter einen Schritt
des Verschachtelns (interleaving) von mindestens zwei Informationseinheiten,
während ein
Block der kodierten fehlerhaften Einheiten formatiert wird. Verschachteln
wird bevorzugt aufgrund eines stark korrelierten Auftretens von
Bitfehlern während
der Übertragung
ausgeführt.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist der erste Codewert eine erste Anzahl von
Datenbits pro Codebits auf, und die Elemente des Satzes von Codewerten
haben alle eine Anzahl von Datenbits pro kodierten Bits und die
erste Anzahl ist größer als
jede Anzahl von Datenbits pro kodierten Bits des Satzes von Codewerten.
Daher wird die Zuverlässigkeit
der Übertragung
erhöht,
während
die fehlerhaften Informationseinheiten erneut übertragen werden. Bevorzugt
ist der gewählte
Satz von fehlerhaften Einheiten in zwei disjunkte Untersätze aufgeteilt,
während
ein Untersatz aus einer ersten fehlerhaften Einheit und der andere
Untersatz aus allen anderen fehlerhaften Einheiten besteht, und
bevorzugt ist der erste Untersatz, der aus einer ersten übertragenen
fehlerhaften Einheit besteht, unter Verwendung eines Codewerts kodiert,
der eine Anzahl von Datenbits pro kodierten Bits aufweist, die größer ist als
ein Codewert, der verwendet wird, um den zweiten Untersatz zu modulieren.
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Normalerweise,
wenn die Einheit eines ersten Codewerts mit Fehler empfangen wird,
wird ein anderer, niedrigerer Codewert für die erneute Übertragung
verwendet. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden alle Einheiten mit einem ersten
Codewert kodiert. Wenn ein Satz von Einheiten mit Fehler empfangen
wird, wird die erste Einheit mit einem niedrigeren Codewert erneut übertragen.
Alle anderen fehlerhaften Einheiten werden mit einem Codewert kodiert,
der niedriger ist als der ursprüngliche
Codewert, jedoch nicht so zuverlässig wie
der Codewert der ersten fehlerhaften Einheit, um eine mittlere Verzögerung zu
ermöglichen,
die geringer ist als in dem Typ II Hybrid ARQ Schema, das aus dem
Stand der Technik bekannt ist. Wenn Fehler nach der erneuten Übertragung
bestehen bleiben, werden die verbleibenden fehlerhaften Einheiten
mit einem entsprechenden verfeinerten Codewert erneut übertragen.
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Jedoch
sind gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die fehlerhaften Einheiten in Untersätze aufgeteilt,
so dass jeder Untersatz nur eine einzelne fehlerhafte Einheit enthält. Bevorzugt
sind die Untersätze
gemäß einer
zeitlichen Abfolge von deren Übertragung
geordnet. Vorteilhafterweise ist der Satz von Codewerten gemäß den Werten
von jeder Anzahl von Datenbits pro kodierten Bits geordnet. Ähnlich wie
in der vorstehend erwähnten
Ausführungsform
werden nicht alle fehlerhaften Einheiten unter Verwendung eines
zuverlässigeren
Codewerts erneut übertragen.
Die Zuverlässigkeit
der Übertragung
ist angepasst an die Abfolge der fehlerhaften Einheiten, da früher übertragene Einheiten
bewirken können,
dass nachfolgende Einheiten im Puffer gehalten werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt
bereitgestellt, umfassend Programmcodemittel, die auf einem computerlesbaren
Medium gespeichert sind, um das Verfahren zum erneuten Übertragen fehlerhafter
Informationseinheiten unter Verwendung eines Typ II ARQ Schemas
auszuführen.
Durch die Verwendung eines Computerprogramms für die Ausführung das Verfahrens zum erneuten Übertragen fehlerhafter
Informationseinheiten unter Verwendung eines Typ II ARQ Schemas
kann das Verfahren einfach in einem Computer oder Endgerät implementiert werden.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt
bereitgestellt, umfassend Programmcodemittel, die auf einem computerlesbaren
Medium gespeichert sind, um das Verfahren von irgendeinem der Ansprüche 1 bis
8 auszuführen,
wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder Endgerät ausgeführt wird.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sende/Empfangsvorrichtung
bereitgestellt, umfassend Mittel zum Senden/Empfangen von Informationseinheiten,
Mittel zum Auswählen
fehlerhafter Einheiten, die während der Übertragung
beschädigt
wurden, Mittel zum Anfordern einer erneuten Übertragung der fehlerhaften Einheiten,
Mittel zum Empfangen einer Anforderung für eine erneute Übertragung,
Mittel zum selektiven Modulieren fehlerhafter Einheiten unter Verwendung eines
Satzes von ausgewählten
Codewerten, und Mittel zum Formatieren eines Blocks.
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Da
eine Kommunikation immer in beiden Richtungen verläuft, sendet
eine Vorrichtung, die an einer Kommunikation teilnimmt, sowohl formatierte Blöcke von
Informationseinheiten und empfängt
sie auch. Sie entschlüsselt
einen formatierten Block und prüft
jede Informationseinheit darauf, ob sie mit Fehler empfangen worden
ist oder nicht. Daher wählt
sie alle fehlerhaften Einheiten aus, die während der Übertragung beschädigt worden
sind und die nicht mit Hilfe der Redundanz eines Codewertes korrigiert werden
können,
der für
die Kodierung oder Modulation vor der Übertragung verwendet worden
ist. Wenn fehlerhafte Einheiten empfangen werden, wird eine Anforderung
einer erneuten Übertragung
gesendet, die eine erneute Übertragung
dieser Einheiten anfordert, bis keine fehlerhaften Einheiten mehr
gefunden werden. Die gleiche Vorrichtung wird andererseits verwendet,
um Informationseinheiten zu senden. Diese Informationseinheiten
werden zuerst mit einem Satz von gewählten Codewerten kodiert, zu
einem Block formatiert und dann von den Sende/Empfangsmitteln gesendet
bzw. übertragen.
Wenn eine Anforderung für
eine erneute Übertragung
empfangen wird, die angibt, dass ein Untersatz der gesendeten Information
von einer anderen Sende/Empfangsvorrichtung mit Fehler empfangen
worden ist, werden diese fehlerhaften Einheiten ausgewählt und
neuerlich mit einem unterschiedlichen bzw. anderen Satz von Codewerten
kodiert, wobei sie gemäß dem vorher
beschriebenen Verfahren ausgewählt
werden, bevor sie zu einem Block formatiert werden und erneut gesendet
werden.
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Die
Sende/Empfangsvorrichtung kann eine Endgerätevorrichtung sein, bevorzugt
eine mobile Endgerätevorrichtung,
oder sie kann ein Zugangspunkt in Mobilkommunikation sein. Beispiele
für diese
Sende/Empfangsvorrichtungen sind Mobiltelefone oder Basisstationen
in einem Mobilkommunikationssystem. Jedoch wird erkannt werden,
dass auch an andere Sende/Empfangsvorrichtungen gedacht werden kann,
so wie Satelliten oder Computer und andere Vorrichtungen, die durch
eine drahtlose Verbindung verbunden sind, so wie Bluetooth, Infrarot
(IR) oder Funkweiterleitungssysteme.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationsnetzwerk
bereitgestellt, umfassend mindestens eine Sende/Empfangsvorrichtung
und mindestens einen Zugangspunkt, in Kommunikation für die Sende/Empfangsvorrichtung,
und der einen Teil eines Netzwerks bildet. Ein Kommunikationsnetzwerk
besteht daher aus mindestens zwei Sende/Empfangsvorrichtungen, wobei
eine der Zugangspunkt in Kommunikation ist. Bevorzugt umfasst das
Kommunikationsnetzwerk gemäß der vorliegenden
Erfindung weiter einen Server, wobei der Server mit einem anderen
Netzwerk gekoppelt ist, und vorteilhafterweise ist mindestens ein
Netzwerk ein Netzwerk in Mobilkommunikation. Das Netzwerk ist bevorzugt
das Internet.
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Ein
vollständigeres
Verständnis
der Erfindung und von vielen anderen begleitenden (attendant) Vorteilen
davon wird ohne weiteres erhalten, da selbiges besser verstanden
wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung,
wenn sie in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung berücksichtigt
wird, worin:
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1 ein
schematisches Diagramm des Verfahrens zum erneuten Übertragen
von fehlerhaften Informationseinheiten gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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2 ein
Kommunikationsnetzwerk darstellt, das Informationseinheiten über eine
Funkverbindung austauscht.
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Wie
in 1 gezeigt, wird ein formatierter Block Binit von Informationseinheiten 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 empfangen,
von denen vier Einheiten 1, 4, 5, 8 als
während
der Übertragung
beschädigt
identifiziert werden, und wobei eine Korrektur derselben nicht möglich ist.
Diese fehlerhaften Einheiten 1, 4, 5, 8 werden
ausgewählt
und in einem ersten Schritt I. wird eine erneute Übertragung
dieser Einheiten 1, 4, 5, 8 angefordert.
Die erneute Übertragung
dieser fehlerhaften Einheiten 1, 4, 5, 8 wird
vorbereitet durch Auswählen
eines Satzes von entsprechenden Codewerten R1,
R4, R5, R8 in Schritt II. Gemäß der vorliegenden Erfindung
unterscheiden sich diese Codewerte von dem Codewert der anfänglichen Übertragung,
indem sie weniger Datenbits pro kodierten Bits aufweisen, um eine
zuverlässigere
erneute Übertragung
sicherzustellen. Der Satz von kodierten Bits kann aus Codewerten
mit verschiedenen Anzahlen von Datenbits pro kodiertem Bit bestehen.
In jedem Fall sollte der Codewert R1 der
ersten fehlerhaften Einheit 1 die niedrigste Anzahl von
Datenbits pro Codebits aufweisen, um sicherzustellen, dass die erste fehlerhafte
Einheit unter Verwendung der zuverlässigsten Kodierung erneut übertragen
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung können
die anderen Codewerte R4, R5,
R8 in Bezug auf die Anzahl von Datenbits
pro kodierten Bits alle gleich sein, so dass sie von gleicher Zuverlässigkeit
sind. Gemäß der vorliegenden
Erfindung unterscheiden sich alle Codewerte R4,
R5, R8 voneinander,
weisen verschiedene Anzahlen von Datenbits pro Codebits auf, so
dass ein Codewert immer weniger Datenbits pro kodierten Bits aufweist,
d.h. zuverlässiger
ist, als alle nachfolgenden Codewerte. Es soll jedoch angemerkt
werden, dass viele verschiedene Auswahlmöglichkeiten der Codewerte verwendet
werden können.
In einem nachfolgenden dritten Schritt III. werden alle fehlerhaften
Einheiten 1, 4, 5, 8 mit den
entsprechenden Codewerten R1, R4,
R5, R8 kodiert,
bevor sie zu einem Block von Informationseinheiten Bretrans formatiert werden,
der bevorzugt einen Schritt des Verschachtelns der fehlerhaften
Einheiten 1, 4, 5, 8 einschließt, um eine
korrelierte Störung
während
der Übertragung
zu handhaben. Der formatierte Block Bretrans ist für eine erneute Übertragung
vorgesehen.
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2 stellt
ein Kommunikationsnetzwerk gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, bestehend aus einer mobilen Endgerätevorrichtung 20,
die sich in Mobilkommunikation mit einem Zugangspunkt 22 befindet,
der durch eine Funkverbindung 26 mit einem Netzwerk 24 verbunden
ist. Die mobile Endgerätevorrichtung 20 und
der Zugangspunkt 22 in Mobilkommunikation tauschen formatierte
Blöcke
von Informationseinheiten aus, die während der Übertragung durch die Funkverbindung 26 beschädigt werden
können. Wenn
zum Beispiel die mobile Endgerätevorrichtung 20 einen
formatierten Block von Informationseinheiten empfängt, der
fehlerhafte Einheiten enthält,
wird sie diese Einheiten auswählen
und eine erneute Übertragung
der fehlerhaften Einheiten von dem Zugangspunkt 22 anfordern.
Der Zugangspunkt 22 kodiert die fehlerhaften Einheiten
und formatiert einen Block aus diesen kodierten fehlerhaften Einheiten gemäß dem vorhergehend
beschriebenen Verfahren und überträgt diesen
Block erneut. Eine erneute Übertragung
wird ausgeführt,
bis alle Informationseinheiten ohne Fehler empfangen werden, wobei jede
erneute Übertragung
eine höhere
Zuverlässigkeit
aufweist als die vorhergehende Übertragung. Eine Übertragung
wird in der gleichen Weise ausgeführt, wenn die mobile Endgerätevorrichtung 20 als ein
Sender fungiert, und der Zugangspunkt 22 gesendete Daten
empfängt.
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Diese
Beschreibung enthält
die Beschreibung von Implementierungen und Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit der Hilfe von Beispielen. Von einem Fachmann wird
erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Details
der vorstehend präsentierten
Ausführungsformen
beschränkt
ist, und dass die Erfindung auch in einer anderen Form implementiert
werden kann, ohne von den Eigenschaften der Erfindung abzuweichen.
Die vorstehend präsentierten
Ausführungsformen
sollen als erläuternd
aber nicht als beschränkend
angesehen werden. Daher werden die Möglichkeiten der Implementierung
und Verwendung der Erfindung nur durch die angefügten Ansprüche beschränkt. Infolgedessen gehören vielfältige Optionen
der Implementierung der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche bestimmt
wird, einschließlich äquivalenter
Implementierungen, ebenso zu dem Schutzumfang der Erfindung.