DE60216269T2 - Übertragungsqualitätsberichtverfahren - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berichten über die Qualität eines Übertragungskanals zwischen einem Sender und einem Empfänger. Die Erfindung kann insbesondere auf ein mobiles Telekommunikationssystem angewendet werden, das HSDPA unterstützt.
- Es ist kürzlich innerhalb des Rahmens des 3GPP-Forums vorgeschlagen worden, den Wert des universellen mobilen Telekommunikationssystems (UMTS = Universal Mobile Telecommunication System) mit einem Abwärtsstrecken-Paketzugriff hoher Geschwindigkeit (HSDPA = High Speed Downlink Packet Access) zu erhöhen. Diese neue Funktionalität ist auf ein Ermöglichen eines schnellen Zugriffs auf Paketdienste über einen neuen Transportkanal, der HS-DSCH für gemeinsam genutzten Abwärtsstreckenkanal hoher Geschwindigkeit (High Speed-Downlink Shared Channel) gerichtet. Die physikalischen Kanäle, auf welche HS-DSCH abgebildet ist, die auch HS-PDSCHs (für physikalische gemeinsam genutzte Abwärtsstreckenkanäle hoher Geschwindigkeit) genannt werden, können von Anwendern im Zeitbereich sowie im Codebereich gemeinsam genutzt werden. Gemäß seinen Notwendigkeiten wird ein Anwender einem oder mehreren Kanalisierungscodes (oder Spreizcodes) innerhalb von HS-DSCH zugeteilt. Weiterhin wird erwartet, dass der HS-DSCH-Kanal Hybrid-ARQ unterstützt und unterschiedliche Raten und Kanalbedingungen durch Anwenden von adaptiven Modulations- und Codier-(AMC-)Schemen unterbringen kann.
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1 stellt schematisch die bei einem HSDPA-Zugriff beteiligten Kanäle dar. Es sind grundsätzlich fünfzehn HS-PDSCH-Kanäle vorgesehen, die für die Übertragung von Daten von der Basisstation (Knoten B) zu den unterschiedlichen Anwendereinrichtungen (UEs) beabsichtigt sind, vier Kanäle, die HS-SCCHs (für gemeinsam genutzte Steuerkanäle hoher Geschwindigkeit) genannt werden, die die zugehörige Abwärtsstreckensignalgabe tragen, und ein Aufwärtsstreckenkanal, der HS-DPCCH (für einen bestimmten physikalischen Steuerkanal hoher Geschwindigkeit) genannt wird, der eine Rückkoppelinformation zur Basisstation tragen kann. Die Daten-Unterframes für die unterschiedlichen UEs können über den HS-PDSCH-Kanälen code- und zeitmultiplext sein. Spezifischer können die HS-PDSCH-Kanäle in einem gegebenen TTI (Übertragungszeitintervall) gleichzeitig einen Anwender bis fünfzehn Anwender unterbringen. Eine vollständigere Beschreibung der gemeinsam genutzten Kanäle bei HSDPA kann in der 3GPP-Spezifikation TR 25.858 v.5.0.0. (die auf der Website www.3gpp.orq verfügbar ist), die hierdurch durch Bezugnahme enthalten ist, gefunden werden. -
2 zeigt den Prozess zum Empfangen von Daten von einer Basisstation über einen HSDPA-Zugriff. Die oben angegebenen HS-SCCH-Kanäle, die von 0 bis 3 nummeriert sind, sind im oberen Teil der Figur dargestellt worden, während die HS-PDSCH-Kanäle, die mit 0 bis 14 nummeriert sind, und der HS-DPCCH-Kanal unten dargestellt worden sind. Alle Kanäle werden einer identischen Zeitaufteilung in so genannten TTIs (für Zeitübertragungsintervall) unterzogen, wobei jedes TTI 3 Zeitschlitzen bei UMTS-FDD (UMTS-Frequenzduplex) entspricht. Andererseits wird ein Funkframe in fünf Unterframes aufgeteilt, wobei ein Unterframe während eines TTI übertragen wird. Ein durch einen HS-SCCH-Kanal getragener Unterframe wird Signalgabe-Unterframe genannt und ein durch einen HS-PDSCH-Kanal getragener Unterframe wird Daten-Unterframe genannt. Beispielsweise zeigen die Bezugszeichen210 bis260 Signalgabe-Unterframes an und zeigen211 bis261 Daten-Unterframes an. - Die UE überwacht die HS-SCCHs-Kanäle und prüft mit ihrer UE-ID (UE-Identifizierer), ob ein Signalgabe-Unterframe dem Anwender zugeordnet ist. Bei der Bestätigung bestimmt die UE aus dem Inhalt des Signalgabe-Unterframes den HS-PDSCH-Kanal (unter den Kanälen HS-PDSCH#0 bis HS-PDSCH#14), der den für den Anwender beabsichtigten Daten-Unterframe trägt. Beispielsweise zeigt der Signalgabe-Unterframe
220 an, dass HS-PDSCH#1 einen Daten-Unterframe221 für den in Frage kommenden Anwender trägt. - Die UE prüft, ob die Anwenderdaten, die im Daten-Unterframe enthalten sind, fehlerhaft sind. Wenn sie es nicht sind, wird eine Bestätigungsanzeige ACK über HS-DPCCH zur Basisstation übertragen, und sonst wird eine negative Bestätigung NACK auf dieselbe Weise zurückgesendet, und dann überträgt die Basisstation erneut die Anwenderdaten zu einer späteren Zeit.
- Um zu ermöglichen, dass die Basisstation die Codierrate und/oder den Typ/die Ordnung der Modulation an die Übertragungsbedingungen anpasst, berichtet jede UE in regelmäßigen Intervallen über die Messung eines Parameters, der die Qualität des Übertragungskanals darstellt, was mit CQI für Kanalqualitätsindikator bezeichnet ist, auf welchen hierin nachfolgend als CQI-Information Bezug genommen wird. Beispielsweise dann, wenn die Qualität der Übertragung schlecht ist, kann die Basisstation die Sendeleistung erhöhen, eine niedrigere Codierrate und/oder eine niedrigere Modulationsordnung wählen, und gegensätzlich dazu dann, wenn die Qualität der Übertragung hoch ist, kann die Basisstation eine höhere Codierrate und/oder eine höhere Modulationsordnung wählen. In der Praxis wird die CQI-Information als ein binäres Wort codiert und über den HS-PDSCH-Kanal übertragen.
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3 stellt schematisch die Framestruktur des HS-DPCCH-Kanals dar. Ein solcher Frame hat eine Gesamtdauer Tf = 10 ms und wird in fünf TTIs wie die TTIs310 bis350 geteilt, wobei jedes TTI aus drei Zeitschlitzen (einer Dauer Ts) besteht. Ein Unterframe wird in einem TTI getragen und kann eine ACK/NACK-Information und/oder eine CQI-Information enthalten. Es sollte beachtet werden, dass die ACK/NACK-Information und die CQI-Information unabhängig voneinander übertragen werden und dass ein Unterframe beide Informationen, keine von ihnen oder nur eine von ihnen enthalten kann. Präziser wird die ACWNACK-Information jedes Mal übertragen, wenn die UE einen Daten- Unterframe von der Basisstation über den HSPDA-Zugriff empfängt, während eine CQI-Information zu geplanten, periodisch verteilten Übertragungszeiten übertragen wird, von welchen die Bestimmung in Details in der 3GPP-Spezifikation TS 25.214 v.5.1.0, Absatz 7 (erhältlich auf der Website www.3gpp.orq) beschrieben ist. Die Berichtperiode Tr, die zwei aufeinander folgende Berichtzeiten trennt, wird durch eine höhere Protokollschicht zu der UE signalisiert und kann unterschiedliche Werte annehmen, die als eine Anzahl von Unterframes ausgedrückt werden, nämlich 1, 5, 10, 20, 40 oder 80 Unterframes). -
4 zeigt schematisch ein Zeitdiagramm des Berichtens über eine CQI-Information. Die UE schätzte die Qualität des Übertragungskanals zu Zeiten t0, t1, t2, etc. und berichtet diese Schätzungen als CQI-Information zu Zeiten t'0, t'1, t'2, die in regelmäßigen Intervallen Tr verteilt sind. Die CQI wird typischerweise aus empfangenen Pilotsymbolen gemessen, die durch die Basisstation über den primären CPICH (gemeinsamen Pilotkanal) oder über einen sekundären CPICH, wenn eine Strahlformung verwendet wird, übertragen werden. Die Übertragung der Pilotsymbole ist in der Figur durch die gestrichelten Pfeile410 ,420 ,430 angezeigt. Nachdem die Kanalqualität geschätzt worden ist, überträgt die UE die entsprechende CQI-Information bei der nächsten geplanten Berichtzeit. Die Übertragung der CQI-Information über den HS-DPCCH-Kanal ist in der Figur durch die Pfeile411 ,421 ,431 angezeigt. - Die periodische Übertragung von CQI lässt zu, dass die Basisstation die Variationen einer Qualität des Übertragungskanals verfolgt und die Übertragungsparameter (z.B. die Sendeleistung, die Codierrate oder die Modulationsordnung) entsprechend annimmt. Jedoch kann sich die Qualität des Übertragungskanals sehr schnell ändern, und zwar insbesondere dann, wenn sich die UE mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder wenn ein Eckeneffekt auftritt. Wenn die Qualität zwischen zwei geplanten CQI-Berichtzeiten abfällt, wird die Basisstation unfähig dazu sein, die Übertragungsparameter zu modifizieren, um mit den schlechten Übertragungsbedingungen fertig zu werden, und die Paketfehlerrate wird sich infolge davon erhöhen. Um diesen Effekt abzumildern, wäre es eine mögliche Maßnahme, eine kürzere Berichtperiode anzunehmen, was jedoch auf Kosten einer signifikanten Erhöhung des Pegels einer Interferenz auf der Aufwärtsstrecke aufgrund der häufigeren Übertragung der CQI-Information erfolgt. Gegen sätzlich dazu tritt eine ähnliche Situation dann auf, wenn die Qualität des Übertragungskanals sich zwischen zwei geplanten CQI-Berichtzeiten verbessert: in einer solchen Situation kann die Basisstation nicht aus den neu verbesserten Übertragungsbedingungen profitieren, bis der nächste Bericht empfangen worden ist.
- Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht daher im Ermöglichen, dass eine Basisstation schnelle Variationen der Qualität eines Übertragungskanals verfolgt, ohne den Interferenzpegel ungebührlich zu erhöhen.
- Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, dass eine Basisstation mit einer Verschlechterung der Qualität eines Übertragungskanals fertig wird, die zwischen zwei geplanten Zeiten zum Berichten einer Kanalqualitätsinformation auftritt.
- Eine untergeordnete Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, dass eine Basisstation von einer Verbesserung der Qualität eines Übertragungskanals profitiert, die zwischen zwei geplanten Zeiten zum Berichten einer Kanalqualitätsinformation auftritt.
- Die Erfindung ist durch ein Verfahren definiert, wie es im beigefügten Anspruch 1 angegeben ist.
- Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
- Die Eigenschaften der oben angegebenen Erfindung, sowie andere, werden beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren klarer werden, unter welchen:
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1 die Struktur eines HSDPA-Zugriffs schematisch zeigt; -
2 den durch eine Anwendereinrichtung ausgeführten Prozess zum Empfangen von Daten von einer Vielzahl von gemeinsam genutzten Abwärtsstreckenkanälen schematisch zeigt; -
3 die Framestruktur des HS-DPCCH-Kanals schematisch zeigt; -
4 einen bekannten Prozess zum Berichten einer Kanalqualitätsinformation schematisch zeigt; -
5 einen Prozess zum Berichten einer Kanalqualitätsinformation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch zeigt; -
6 einen Prozess zum Berichten einer Kanalqualitätsinformation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch zeigt. - Wir nehmen hier wieder Bezug auf ein Telekommunikationssystem, bei welchem ein Sender (Knoten B) Daten-Unterframes über einen Übertragungskanal sendet und ein Empfänger (UE) eine Nichtbestätigungsinformation (NACK) zurück zum Sender sendet, wenn gefunden wird, dass ein empfangener Unterframe fehlerhaft ist, und eine Bestätigungsinformation (ACK), wenn gefunden wird, dass ein empfangener Unterframe frei von Fehlern ist. Beispielsweise kann das in Frame kommende Telekommunikationssystem ein UMTS-Telekommunikationssystem sein, bei welchem ein HSDPA-Zugriff zu den mobilen Endgeräten vorgesehen ist. Es wird im Folgenden auch angenommen werden, dass der Empfänger zum Sender zu vorbestimmten geplanten Zeiten über eine Information berichtet, die die Qualität des Übertragungskanals darstellt, den er geschätzt hat. Typischerweise wird der Empfänger die Qualität des Übertragungskanals aus empfangenen Pilotsymbolen (oder bekannten Sequenzen), die durch den Sender gesendet sind, schätzen können. Ein Beispiel eines Zeitdiagramms des Prozesses zum Berichten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
5 dargestellt worden. Die Zeiten, zu welchen der Empfänger die Qualität des Übertragungskanals schätzt, sind als t0, t1 bezeichnet und die geplanten Zeiten, bei welchen diese Schätzungen zur Basisstation berichtet werden, sind als t'0, t'1 bezeichnet. Beispielsweise sind die geplanten Zeiten regelmäßig über eine Zeit mit einer Periodizität Tr verteilt. Die Übertragung von Pilotsymbolen ist in der Figur durch gestrichelte Pfeile510 und530 dargestellt worden, und die Übertragung der CQI-Berichte durch die durchgezogenen Pfeile511 und531 . - Es soll nun angenommen werden, dass die Qualität des Übertragungskanals sich nach der geplanten Zeit-Berichtszeit t'0 verringert. Die Basisstation wird über die Verschlechterung der Übertragungsbedingungen bis zur Zeit t', im Unbewussten bleiben. Weiterhin werden dann, wenn die Qualität des Übertragungskanals abfällt und darauf folgend ihren ursprünglichen Wert vor t'1 wiedergewinnt, wie beispielsweise dann, wenn CQI zyklische Abfälle aufgrund einer hohen Schwundrate bzw. Fadingrate erfährt, diese Variationen durch die Basisstation vollständig ignoriert werden.
- Das Dokument EP-A-1 271 832 kann eine Lösung für dieses Problem vorschlagen. Diese Lösung würde darin bestehen, dass der Empfänger eine Information zum Sender berichtet, die die Qualität des Übertragungskanals darstellt, wenn eine Nichtbestätigungsinformation (NACK) zu senden ist. In einem solchen Fall kann die CQI-Information zusammen mit der Nichtbestätigungsinformation im selben Unterframe gesendet werden, wie er in
3 gezeigt ist. Die Erfassung eines Fehlers in einem empfangenen Daten-Unterframe (und daher der nachfolgenden Übertragung von NACK) ist tatsächlich ein Hinweis darauf, dass sich die Übertragungsbedingungen verschlechtert haben. Die Situation ist in5 dargestellt worden, wo zur Zeit t der Empfänger einen Fehler in einem Daten-Unterframe erfasst und darauf folgend eine Nichtbestätigungsinformation zur Zeit t' sendet. Der fette und der gestrichelte Pfeil, die ein Bezugszeichen520 tragen, stellen jeweils die Übertragung eines Daten-Unterframes und eines Pilotsymbols (oder einer bekannten Sequenz) dar, während der durchgezogene Pfeil521 die Übertragung von NACK zusammen mit der CQI-Information darstellt. Es sollte beachtet werden, dass die Schätzung der Kanalqualität selbst durch die Erfassung eines fehlerhaften Unterframes getriggert werden kann, oder alternativ dazu die Kanalqualität systematisch geschätzt werden kann, wobei die so erhaltene CQI-Information nur in beiden Fällen gesendet wird, in welchen gefunden wird, dass ein Unterframe fehlerhaft ist. - Jedoch ist eine solche Lösung nicht unempfindlich gegenüber störenden Qualitätsabfällen, die auftreten, können, wenn ein gegebenes NACK übertragen wird, und nicht, wenn das folgende NACK übertragen wird. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Lösung für dieses Problem vor, indem vorgesehen wird, dass die CQI-Information nur gesendet wird, nachdem eine vorbestimmte minimale An zahl von aufeinander folgenden NACKs gesendet worden ist, um dadurch zu vermeiden, dass störende Qualitätsabfälle berücksichtigt werden.
- Gemäß einer ersten Variante wird die CQI-Information nicht mit der Nichtbestätigungsinformation gesendet, wenn die Variation der Qualität des Übertragungskanals unter einem vorbestimmten Schwellenwert δ liegt. Diese Maßnahme vermeidet ein systematisches Senden einer CQI-Information, wenn die Qualität auf einem niedrigen Pegel bleibt, um dadurch eine Erhöhung des Interferenzpegels auf der Aufwärtsstrecke zu verhindern.
- Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung einer längeren Berichtperiode Tr. Tatsächlich ist deshalb, weil eine Verschlechterung der Übertragungsbedingungen ohne Verzögerung zum Sender berichtet wird, eine hohe Berichtrate nicht nötig, und folglich kann der Pegel einer Interferenz auf der Aufwärtsstrecke auf einem niedrigen Pegel gehalten werden.
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6 stellt ein Zeitdiagramm eines Berichtprozesses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Hier ist wieder die Übertragung von Pilotsymbolen durch gestrichelte Pfeile, wie z.B.610 ,630 ,650 , dargestellt worden, die Übertragung von Daten durch fette Pfeile, wie z.B.620 ,640 , und die Übertragung von Rückkoppelinformation durch durchgezogene Pfeile, wie z.B.611 ,621 ,631 ,641 ,651 . - Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich zu einem systematischen Berichten einer CQI-Information zu den geplanten Zeiten t'0, t'1, t'2, etc. und zu den Zeiten, zu welchen NACK gesendet wird, wie z.B. zur Zeit t', wie beim ersten Ausführungsbeispiel, eine CQI-Information auch dann berichtet, wenn sich die Qualität des Übertragungskanals um wenigstens einen vorbestimmten Schwellenwert (Δ) verbessert. Präziser wird dann, wenn zu der Zeit, zu der eine Bestätigungsinformation zurück zum Sender gesendet wird (z.B. zur Zeit t'''), sich die zuletzt geschätzte Übertragungskanalqualität (hier zur Zeit t'') um mehr als Δ gegenüber der zuletzt berichteten Qualität (d.h. der zur Zeit t'' geschätzten Qualität) verbessert hat, der neue Wert von CQI mit der ACK-Information übertragen, und zwar vorzugsweise im selben Unterframe, wie es in
3 gezeigt ist. - Gemäß einer Variante wird die CQI-Information nur gesendet, nachdem die Qualitätsverbesserung über eine vorbestimmte minimale Anzahl von aufeinander folgenden ACKs beobachtet worden ist, um dadurch zu vermeiden, dass störende Qualitätssprünge berücksichtigt werden.
- Die Erfindung ermöglicht, dass die Basisstation schnelle Variationen der Qualität des Übertragungskanals verfolgt. Wenn sich die berichtete Qualität verbessert, kann die Basisstation eine höhere Modulationsordnung, eine höhere Kanalcodierrate oder eine niedrigere Sendeleistung wählen. Gegensätzlich dazu kann die Basisstation dann, wenn sich die berichtete Qualität verschlechtert, um die Dienstqualität (QoS) beizubehalten, eine niedrigere Modulationsrate, eine niedrigere Kanalcodierrate oder eine höhere Sendeleistung wählen. Insbesondere kann die Basisstation das AMC-Schema gemäß der berichteten CQI-Information wählen.
Claims (4)
- Verfahren zum Berichten über die Qualität eines Übertragungskanals zwischen einem Senden und einem Empfänger, wobei der Sender Frames von Daten über den Übertragungskanal überträgt und der Empfänger Nichtbestätigungsinformation (NACK) zurück zum Sender sendet, wenn ein empfangener Frame von Daten als fehlerhaft erfasst wird, wobei der Empfänger auch Information, die die Qualität des Übertragungskanals darstellt, bei geplanten Berichtzeiten sendet, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger zusätzlich Information, die die Qualität des Übertragungskanal darstellt, zu der Zeit, zu welcher eine Nichtbestätigungsinformation gesendet wird, unter der Bedingung sendet, dass bereits eine vorbestimmte minimale Anzahl von aufeinander folgenden Nichtbestätigungsinformationen gesendet worden ist.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger weiterhin die Information, die die Qualität des Übertragungskanals darstellt, sendet, wenn sich die Qualität des Übertragungskanals um wenigstens ein vorbestimmtes Ausmaß gegenüber der zuletzt berichteten Qualität verschlechtert hat.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger dann, wenn ein empfangener Frame von Daten als fehlerfrei erfasst wird, Bestätigungsinformation (ACK) zurücksendet und er dann, wenn sich zu der Zeit, zu welcher die Bestätigungsinformation gesendet wird, die Qualität des Übertragungskanals um wenigstens ein vorbestimmtes Ausmaß gegenüber der zuletzt berichtete Qualität verbessert hat, zusätzlich Information sendet, die die Qualität des Übertragungskanals zu der Zeit darstellt, zu welcher die Bestätigungsinformation gesendet wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender in einer Basisstation enthalten ist und dass der Empfänger in einem mobilen Endgerät enthalten ist, und zwar von einem Telekommunikationssystem von dem Typ eines Telekommunikationssystems, dass UMTS genannt wird, das mit einer Verbesserung vom Typ Abwärtsstrecken-Paketzugriff hoher Geschwindigkeit (High Speed Downlink Packet Access) versehen ist, der in der 3GPP-Spezifikation TR25.858 v. 5.0.0. beschrieben ist.
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