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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerverfahren zur Datenübertragung
in mehreren Kanälen,
welches empfangene Daten durch eine Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
wiederherstellt.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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In
einem allgemeinen TDMA (Time Division Multiple Access)-System (genauso
wie GSM, DECT) können
mehrere Zeitfenster gleichzeitig verwendet werden, um Daten zum
Erhöhen
der Übertragungsrate
zu übertragen;
aber die jeweilige Datenflußsteuerung
wäre komplexer.
Zum Beispiel stellt der Empfänger
mittels der Abfolgezahl die Daten durch die Abfolgezahl jedes Datensegments
wieder her, so daß der
Datenoverhead, die Puffergröße und die
Betriebsgeschwindigkeit beschränkt
sein sollten.
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1 ist
ein herkömmliches
DECT-System. Es gibt 24 Zeitfenster in einem Datenrahmen: die erste
Hälfte
ist eine Abwärtsstreckenverbindung
(von FP (feststehender Teil) zu PP (tragbarer Teil)) und die zweite
Hälfte
ist eine Aufwärtsstreckenverbindung (von
PP zu FP). Im Allgemeinen würde
ein PP einen einzelnen Kanal mit einem FP erzeugen, zum Beispiel
unter Verwendung eines Paars von Zeitfenstern (Fenster 2, Fenster
14). Aber für
den Zweck einer hohen Datenübertragung
können
wir N Kanäle
zwischen einem PP und einem FP erzeugen; das heißt, wir können die Übertragungsrate durch Verwendung von
2N Zeitfenstern gleichzeitig erhöhen.
So werden die Daten des FP in mehrere Einheiten auf Grundlage einer
Größe eines
Zeitfensters geteilt und mittels N Kanälen sequentiell übertragen.
Genauso arbeitet der PP. Die Flußsteuerung würde jedoch
immer schwieriger werden.
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2 zeigt
eine herkömmliche
Mehrkanalübertragung
von einem FP zu einem PP. Wenn 5 Kanäle in einem Datenrahmen gleichzeitig
bestehen, dann wird die Datenübertragung
um das 5-fache erhöht.
Aber wenn Kanal 1, 3, 5 erfolgreich Daten überragen und Kanal 2 und 4
dies nicht tun, dann ist die Frage, wie ein PP die empfangenen Datensegmente handhaben
kann, ein sehr wichtiges Thema.
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Die
US-Patentschrift Nr. 6,021,124 stellt eine ähnliche Lösung bereit: Schieben von Datensegmenten
in den FIFO (First In, First Out) Stapel jedes Kanals und jeweiliges Übertragen
durch jeden Kanal. Zum Beispiel gibt es 10 Datensegmente, welche
mit 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 nummeriert sind und es gibt 5 Kanäle zum Übertragen
von Daten; die Vereinbarungen sind: Kanal 1 überträgt Segment 0 und 5, Kanal 2 überträgt Segment
1 und 6, Kanal 3 überträgt Segment
2 und 7, Kanal 4 überträgt Segment
3 und 8, und Kanal 5 überträgt Segment
4 und 9. Wenn Kanal 2 ausfällt,
dann kann Segment 6 nicht übertragen werden,
bis Segment 1 fehlerfrei übertragen
ist; aber wenn Segment 1 immer noch nicht übertragen werden kann, dann
können
keine der Daten, die in der Queue des Kanals 2 sind, an das Empfängerende übertragen
werden. Dies beeinflußt
die Datenübertragungsrate.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die auf dem Nachteil der obigen
Fertigkeit beruht und eine neue Lösung bereitstellt, um das Sequenzproblem
beim Datenempfang am Empfängerende
zu lösen,
ist das Ausmaß des übertragenen
Datenoverheads wirksam zu verringern, die Datenübertragungsrate zu erhöhen und
den Berechnungsaufwand am Empfängerende
zu verringern. Des Weiteren können
wir uns zu flexiblen Übertragungsraten
ausschöpfen,
um die Systemwartung widerstandsfähiger zu machen, und können allen
Erweiterungserfordernissen des TDMA-Systems entsprechen.
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Für den obigen
Zweck stellen wir ein Steuerverfahren zur Datenübertragung in mehreren Kanälen bereit,
dessen Vorgangsschritte im Folgenden aufgelistet sind:
Bereitstellen
mehrerer Kanäle
und Kanalzähler
von gleicher Anzahl, wobei die Kanäle mehrere Datenrahmen aufweisen;
Erzeugen
einer Bestätigungsaufzeichnungsmatrix auf
der Grundlage dieser Kanäle
und Datenrahmen;
Aufteilen von Daten in einzelne Segmente;
sequentielles
Anordnen jedes Datensegments in die Datenrahmen jedes Kanals und Überprüfen des Übertragungszustandes
des vorhergehenden Rahmens seines jeweiligen Kanals. Wenn der Übertra gungszustand
des vorhergehenden Rahmens fehlerhaft ist, dann Überspringen dieses Kanals und
Einordnen dieses Segments in einen Datenrahmen des nächsten Kanals.
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Wenn
der Übertragungszustand
eines Rahmens des Kanals fehlerfrei ist, dann Erhöhen des
jeweiligen Kanalzählers
um 1;
Aufzeichnen des Übertragungszustandes
dieser Datenrahmen der Kanäle
in die Bestätigungsaufzeichnungsmatrix;
und
dann Empfangen der Daten entsprechend der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
und dem jeweiligen Kanalzähler.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn der Übertragungszustand des vorhergehenden
Rahmens fehlerhaft ist, wird das Datensegment des vorhergehenden
Rahmens in diesen Rahmen erneut geladen und erneut übertragen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Reihe der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
auf "1" gesetzt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung sollten alle Daten der Matrix
der zweiten Reihe auf "1" gesetzt werden,
nachdem der Status der jeweiligen Rahmen der Kanäle fehlerfrei ist, und die Daten
der Matrix sollten auf "0" gesetzt werden,
wenn der Status der jeweiligen Rahmen der Kanäle fehlerhaft ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung sollten die Kanalzähler um
1 erhöht
werden, nachdem die jeweiligen Datensegmente der Rahmen fehlerfrei übertragen
sind, und das Empfängerende empfängt diese
Datensegmente, wenn die jeweiligen Zähler nicht 0 sind.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht der Weg, um zu bestimmen,
ob eine Rahmenübertragung
fehlerfrei ist oder nicht, auf dem Bestätigungssignal vom Empfängerende.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein anderes Steuerverfahren zur Datenübertragung
in mehreren Kanälen
bereit, welches am übertragenen
Ende abläuft
und nachfolgend aufgelistet ist:
Anordnen des ersten Datensegments
im ersten Datenrahmen des ersten Kanals;
Anordnen des zweiten
Datensegments im ersten Datenrahmen des zweiten Kanals;
Prüfen des
ersten Datenrahmens des ersten Kanals, Anordnen des dritten Datensegments
im zweiten Datenrahmen des ersten Kanals, nachdem der erste Datenrahmen
des ersten Kanals fehlerfrei übertragen
ist, oder Anordnen des dritten Datensegments im zweiten Datenrahmen
des zweiten Kanals, wenn der erste Datenrahmen des ersten Kanals
fehlerhaft übertragen
ist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht der Weg, um zu bestimmen,
ob eine Rahmenübertragung
fehlerfrei ist oder nicht, auf dem Bestätigungssignal vom Empfängerende.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein anderes Steuerverfahren zur Datenübertragung
in mehreren Kanälen
bereit, welches am übertragenen
Ende abläuft
und nachfolgend aufgelistet ist:
Zuweisen des ersten Zeichens
in die erste Reihe einer Bestätigungsaufzeichnungsmatrix;
Erhöhen des
ersten Kanalzählers
um 1, nachdem der erste Datenrahmen des ersten Kanals Daten fehlerfrei
empfängt,
und Zuweisen des ersten Zeichens in die erste Spalte der zweiten
Reihe der Matrix, wenn der erste Datenrahmen des ersten Kanals die
Daten nicht fehlerfrei empfängt;
und
Erhöhen
des zweiten Kanalzählers
um 1, nachdem der erste Datenrahmen des zweiten Kanals Daten fehlerfrei
empfängt,
und Zuweisen des ersten Zeichens in die zweite Spalte der zweiten
Reihe der Matrix, oder Zuweisen des zweiten Zeichens in die zweite
Spalte der zweiten Reihe der Matrix, wenn der erste Datenrahmen
des zweiten Kanals die Daten nicht fehlerfrei empfängt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Weg, um zu bestimmen,
ob eine Rahmenübertragung
fehlerfrei ist oder nicht, das Erwidern eines bestätigten Signals
zum übertragenden Ende.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste Zeichen "1" und das zweite Zeichen ist "0".
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Die
vorliegende Erfindung kann am besten durch die folgende Beschreibung
mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden,
wobei:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ein
herkömmliches
TDMA (Time Division Multiple Access) System ist;
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2 eine
herkömmliche
Mehrkanalübertragung
von FP zu PP ist;
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3 ein
Diagramm für
die Datenübertragung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4(a) ein Diagramm ist, welches die 5 Kanäle gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4(b) ein Diagramm ist, welches die Empfangsqueue
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4(c) ein Diagramm ist, welches die Bestätigungsaufzeichnungsmatrixgemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5(a) ein Diagramm ist, welches den Kanalauswahlfluß gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5(b) ein Diagramm ist, welches die Zahl jedes
Kanalzählers
(oder die Größe der Queue)
am Empfängerende
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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5(c) ein Diagramm ist, welches die Wiederherstellung
der empfangenen Schlangen gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN ASUFÜHRUNGSFORM
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3 zeigt
das Datenübertragungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung. In unserem System ist Kanal 31 als eine Art
Betriebsmittel eingesetzt. Wann immer das Übertragungsende (TX) Daten überträgt, dann
muß TX
einen freien Kanal sequentiell suchen; wenn Kanal 31 frei
ist; dann besetzt Segment 32 diesen Kanal und gibt ihn
nicht frei, bis dieses Segment fehlerfrei übertragen ist. Wenn das Segment
nicht fehlerfrei übertragen
werden kann, dann wird dieser Kanal es erneut mit dem nächsten Datenrahmen übertragen
und hört
damit nicht auf, bis es fehlerfrei übertragen ist. Wenn das TX-Ende
ein Bestätigungssignal
vom Empfängerende
(RX) empfängt,
dann gibt TX den Kanal frei, da das vorgegangene Segment fehlerfrei übertragen
ist. So werden die Daten, die vom FP zum PP übertragen werden sollen, sequentiell
in freien Kanälen
angeordnet, und dies ist die einzige Übertragungsregel des TX-Endes. Aber
manchmal muß der
Kanal 31 Daten aufgrund eines Übertragungsfehlers erneuert übertragen,
sodaß die
Empfangsqueue 33 der 5 Kanäle am RX-Ende unübersichtlich
wird und die Aufeinanderfolge der empfangenen Segmente durcheinander
gereiht.
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4(a) zeigt die 5 Kanäle gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wenn wir 5 Kanäle
gleichzeitig erzeugen, dann bedeutet die x-Achse unterschiedliche
Kanäle,
die y-Achse aufeinanderfolgende Rahmen und die Zahl in den Quadraten
bedeutet die Abfolge der übertragenen
Segmente. Ist der Wert des Feldes X, bedeutet dies Übertragungsfehler
und derselbe Kanal muß mit
dem nächsten
Rahmen dasselbe Segment erneut übertragen.
Wenn z. B. Kanal 2 des Rahmens 1 Daten fehlerhaft überträgt, dann
muß der
Kanal 2 des Rahmens 2 noch immer das Segment 2 erneut übertragen;
und alle vierten Kanäle des
Rahmens 1, Rahmens 2 und Rahmens 3 übertragen Segment 4. So können wir
aus 4(a) den fehlerfreien Fortschritt
der Datenübertragung
des Systems erfahren und wir können
die Datensegmente der Empfängerqueue
verstehen, genauso wie 4(b).
Für das
RX-Ende können die
Datensegmente nicht auf die höhere
Schicht übertragen
werden, bis die Abfolgen der Segmente richtig sind.
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Tatsächlich liegt
der Grund, warum die Segmente die Kanäle besetzen können und übertragen werden,
darin, daß das
TX-Ende ein Bestätigungssignal
vom RX-Ende empfängt
und die Kanäle
freigibt. So könnte
das RX-Ende die Übertragungsabfolgen von
TX vorhersagen.
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Aus
der ersten Reihe von 4(a) und
der zweiten Reihe von 4(c) können wir
herausfinden, daß 4(c) nur die Werte in 1 aufzeichnet, wenn Bestätigungssignale
empfangen werden, und die Werte in 0 aufzeichnet, wenn keine Bestätigungssignale
empfangen werden. So können
wir eine Matrix durch Aufzeichnen des Fortschritts der Übertragung
von Bestätigungssignalen
vom RX-Ende erzeugen,
genauso wie 4(c). Und wir nennen diese Matrix
Bestätigungsaufzeichnungsmatrix,
was auch den einsetzbaren Zeitstempel der Kanäle des TX-Endes bedeutet. In
dieser Figur sind die Werte der ersten Reihe der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
alle 1, da die 5 Kanäle
alle zu Beginn frei sind.
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Durch
Abbilden der 4(c) bis 4(b) können wir
herausfinden, daß die
Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
die Abfolgen der empfangenen Datensegmente wiederherstellen kann.
Wenn z. B. Segment 6 der Queue 1 empfangen wurde, dann müssen wir
auf Queue 2 umschalten, um Segment 7 zu empfangen; beim Abbilden
auf die Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
ist der Wert der Matrix [2,1] 1, so bedeutet das, daß das Segment
6 aus Queue 1 empfangen werden muß, ist der Wert der Matrix
[2,2] 0, so bedeutet das Ignorieren, und ist der Wert der Matrix
[2,3] 1, so bedeutet das, daß das
Segment 7 aus der Queue 3 empfangen werden muß, und so weiter.
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Des
Weiteren muß jede
empfangene Queue ihren Zähler
besitzen, um die laufende Zahl der gültigen Datensegmente in der
Queue aufzuzeichnen. Zum Beispiel sind, nachdem der Rahmen 1 abgeschlossen
ist, die Werte der Zähler
der jeweiligen 5 Queues 1, 0, 1, 0, 1. Auf Grundlage der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
empfangen wir zuerst Segment 1 aus Queue 1, deren Zählerwert
1 ist, was bedeutet, daß Segment
1 in der Queue angeordnet ist. Dann soll Segment 2 aus der Queue
2 empfangen werden, aber der Zählerwert
ist 0, was bedeutet, daß Segment
2 noch nicht angekommen ist, sodaß wir Segment 2 nicht empfangen
können,
bis Rahmen 2 es bekommt und der Zählerwert ungleich 0 ist. Und so
weiter.
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So
zeigt uns die Bestätigungsaufzeichnungsmatrix,
welche Queue Daten empfangen soll, aber der Zählerwert der Queue zeigt uns,
ob die Daten angekommen sind oder nicht.
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5(a) zeigt den Kanalauswahlfortschritt gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Erfindung. Wann immer ein Segment in einem
Kanal angeordnet wird, können
wir das Bestätigungssignal
des zuvor übertragenen
Segments prüfen,
um sicherzustellen, ob der Kanal frei ist oder nicht. Wenn das Bestätigungssignal
empfangen worden ist, dann ist der Kanal frei (die Daten wurden
fehlerfrei übertragen); wenn
das Bestätigungssignal
noch nicht empfangen wurde, dann ist dieser Kanal besetzt (die Datenübertragung
wurde noch nicht abgeschlossen). Wenn der Kanal frei ist, dann können wir
ein neues Segment in diesen Kanal für die Übertragung anordnen; wenn der
Kanal besetzt ist, dann kann der nächste freie Kanal ausgewählt werden,
um dieses Segment zu übertragen.
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5(b) zeigt Mengen an Datensegmenten jedes Kanals
(oder jeder Queue) am Empfängerende gemäß der vorliegenden
Erfindung. Jeder Kanal weist seine jeweilige empfangende Queue und
seinen Zähler
auf. Wenn ein Segment eines Kanals fehlerfrei empfangen worden ist,
wird das Segment in die jeweilige Queue geschoben, der Kanalzähler wird auf
1 erhöht,
und die jeweilige Adresse in der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
wird auf "1" gesetzt. Wenn ein
Rahmen eines Kanals nicht fehlerfrei empfangen wurde, dann wird
die jeweilige empfangende Queue nicht erhöht, der Kanalzähler nicht
erhöht, und
die jeweilige Adresse in der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
wird auf "0" gesetzt.
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5(c) zeigt die Datenwiederherstellung der empfangenen
Queue gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vor dem Wiederherstellen der Daten müssen zuerst die Aufzeichnungen
in der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
geprüft
werden, um die fehlerfrei empfangene Queue für den Datenempfang zu bestimmen.
Zweitens muß der
Zählerwert
geprüft werden:
wenn der Wert nicht 0 ist, dann empfange die Daten von der jeweiligen
Queue, verringere den Zählerwert
um 1 und empfange Daten von der nächsten Queue; wenn der Wert
0 ist, dann warte auf das Ankommen der Daten in der Queue für den Empfang.
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Diese
Vorgangsweise kann die gesamte Flußsteuerung ohne eine Laufnummer
abschließen und
die Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
kann jede Übertragungsrate
erzielen. Zum Beispiel ist die Anzahl der Spalten der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
die maximale Anzahl der Kanäle
im System, welche auf N gesetzt ist. Wenn ein Dienst nur N-2 Kanäle erfordert,
dann muß sich
die Größe der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
nicht modifiziert werden und lediglich "0" in
jene Spalten eingefügt
werden, welche die leerlaufenden Kanäle der Matrix abbilden.
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- 1. Diese Vorgangsweise kann die Flußsteuerung ohne
jede Laufnummer abschließen,
was wirkungsvoll den Overhead der Übertragung verringert.
- 2. Das Empfängerende
kann alle Datensegmente bloß durch
die Bestätigungsaufzeichnungsmatrix wiederherstellen,
was die Übertragungsrate
erhöht
und die Erfordernisse an die Betriebsfähigkeit des RX-Endes verringert.
- 3. Die Gestaltung der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
kann jede Übertragungsrate
zulassen, was für
eine hohe Flexibilität
für die
Systeminstandhaltung sorgt.
- 4. Diese Vorgangsweise kann die empfangene Puffergröße ersparen.
Zum Beispiel kann ein konstantgroßer Empfängerpuffer für 2 oder
3 Kanäle durch
ein einfaches Speicherverwaltungsprogramm geteilt werden. Diese
Vorgangsweise verwaltet die Empfängerqueues
durch Linklistenstra tegie, sodaß der
Empfang aller Kanäle
nicht berührt
wird, wenn sich der Durchsatz eines Kanals auf Grund von Überlastung
verringert.
- 5. Diese Vorgangsweise läßt alle
TDMA Systeme zu.
Zusammenzufassend umfaßt diese Vorgangsweise die
folgenden Vorteile:
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Die
vorliegende Erfindung steuert Datensegmenteempfang durch Aufzeichnung
jedes Bestätigungssignals
jedes Segments in der Bestätigungsaufzeichnungsmatrix
und durch Zählen
an der Empfängerqueue,
was eine völlig
neuartige Vorgangsweise mit Verbesserung, Zweckmäßigkeit und Nachgiebigkeit
ist.
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Während die
Erfindung in Hinsicht auf die Ausführungsformen, die derzeit als
die praktischsten und bevorzugten betrachtet werden, beschrieben worden
ist, versteht es sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf die
offenbarte Ausführungsform
beschränkt
sein muß.
Im Gegenteil ist es beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche
Anordnungen, welche im Umfang der nachfolgenden Ansprüche fallen,
abzudecken.
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Die
Merkmale, die in der vorangehenden Beschreibung und/oder in den
begleitenden Zeichnungen offenbart sind, können sowohl einzeln als auch
in jeder beliebigen Verbindung miteinander Material für die Verwirklichung
der Erfindung in verschiedenartigen Formen davon sein, solange sie
in den Umfang der nachfolgenden Ansprüche fallen.