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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Datenkommunikation. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Verbessern des Datendurchsatzes
in einem Drahtloskommunikationssystem, und zwar durch Verhindern
von unnötigen Datenunterpaketübertragungen,
während
neue Datenpakete nicht verpasst werden.
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Hintergrund
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Das
Gebiet von drahtlosen Kommunikationen hat viele Anwendungen inklusive
z.B. drahtlose Telefone, Paging, drahtlose Local-Loops, PDAs (personal
digital assistants), Internettelefonie und Satellitenkommunikationssysteme.
Eine besonders wichtige Anwendung sind zellulare Telefonsystem für mobile
Teilnehmer. (In der folgenden Verwendung umfasst der Ausdruck "zellulare" Systeme beides,
zellulare Frequenzen und PCS-Frequenzen (PCS = personal communication
services)). Verschiedene Über-die-Luft-Schnittstellen
wurden für
solche zellularen Telefonsysteme entwickelt, inklusive z.B. Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff
(FDMA = frequency division multiple access), Zeitmultiplex-Vielfachzugriff
(TDMA = time division multiple access) und Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA = code division multiple access). In Zusammenhang hiermit
wurden verschiedene nationale und internationale Standards entwickelt,
inklusive z.B. Advanced Mobile Phone Service (AMPS), Global System
for Mobile (GSM) und der Interim Standard 95 (IS-95). Insbesondere IS-95
und deren Nachfolger, IS-95A, IS-95B, ANSI J-STD-008 (oft kollektiv
hierin als IS-95 bezeichnet) und Hochdatenraten- bzw. HDR-Systeme
(HDR = high data rate) für
Daten etc. sind hervorgebracht durch die Telecommunication Industry
Association (TIA), die International Telecommunications Union (ITU)
und andere bekannte Standardisierungsgremien.
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Zellulare
Telefonsysteme, die gemäß der Verwendung
des IS-95-Standards konfiguriert sind, verwenden CDMA-Signalverarbeitungstechniken, um
eine hohe Effizienz und einen robusten zellularen Telefondienst
vorzusehen. Ein beispielhaftes beschriebenes System, das CDMA-Technik
verwendet ist das cdma2000. Der Standard für cdma2000 ist in IS-2000 gegeben
und wurde von der TIA anerkannt. Der cdma2000-Standard ist kompatibel
mit IS-95-Systemen
auf viele Arten und Weisen. Ein weiterer CDMA-Standard ist der W-CDMA-Standard wie er
ausgeführt
ist in dem 3rd Generation Partnership Project "3GPP".
Ein weiterer CDMA-Standard ist der Interim Standard IS-856, auf
den im Allgemeinen als ein HDR-System Bezug genommen wird.
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Die Übertragung
von Digitaldaten ist inhärent Interferenz
ausgesetzt, was Fehler in die gesendeten Daten einführen kann.
Fehlerdetektierungsschemata wurden vorgeschlagen, um so zuverlässig wie
möglich
zu bestimmen, ob Fehler in die gesendeten Daten eingeführt wurden
oder nicht. Es ist zum Beispiel üblich,
Daten in Paketen zu senden und jedem Paket ein zyklisches Redundanzprüffeld bzw.
CRC-Feld (CRC = cyclic redundancy check) hinzuzufügen, und zwar
zum Beispiel mit einer Länge
von sechzehn Bits, was eine Prüfsumme
der Daten des Pakets beinhaltet. Wenn ein Empfänger die Daten empfängt, berechnet
der Empfänger
dieselbe Prüfsumme
der empfangenen Daten und verifiziert, ob das Ergebnis der Berechnung
identisch ist zu der Prüfsumme
in dem CRC-Feld.
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Wenn
die gesendeten Daten nicht in einer verzögerungsempfindlichen Anwendung
verwendet werden, ist es möglich,
eine erneute Übertragung
von fehlerhaften Daten zu beantragen, wenn Fehler detektiert werden.
Wenn die Übertragung
jedoch in einer verzögerungsempfindlichen
Anwendung verwendet wird, wie z.B. bei Telefonleitungen, zellularen
Telefonen, entfernten Videosystemen, etc. kann es möglicherweise
nicht möglich
sein, eine erneute Übertragung
zu beantragen.
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Faltungscodes
wurden eingeführt
um es Empfängern
von Digitaldaten zu erlauben, korrekt die gesendeten Daten zu bestimmen,
sogar dann, wenn Feh ler während
der Übertragung
aufgetreten sind. Faltungscodes führen eine Redundanz in die
gesendeten Daten ein und packen die gesendeten Daten in Pakete,
in denen der Wert eines jeden Bits abhängig ist von früheren Bits
in der Sequenz. Somit, wenn Fehler auftreten, kann der Empfänger noch
immer die Originaldaten herleiten durch Zurückverfolgen von möglichen
Sequenzen in den empfangenen Daten.
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Um
weiter die Performance eines Übertragungskanals
zu verbessern, werden Interleaver bzw. Verschachteler verwendet,
um Bits in dem Paket während
des Codierens neu zu ordnen. Somit, wenn Interferenz einige benachbarte
Bits während
der Übertragung
zerstört,
wird der Effekt der Interferenz über
das gesamte Originalpaket verteilt und kann leichter durch den Decodierungsprozess überwunden
werden. Andere Verbesserungen können
Mehrfachkomponentencodes beinhalten, die das Paket mehr als einmal
parallel oder in Serie oder in einer Kombination hiervon codieren.
Zum Beispiel ist es auf dem Fachgebiet bekannt, ein Fehlerkorrekturverfahren
einzusetzen, das mindestens zwei Faltungscodierer parallel verwendet.
Solch eine parallele Codierung wird im Allgemeinen als Turbo-Codierung
bezeichnet.
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Für Mehrfachkomponentencodes
ist die optimale Decodierung oft eine komplexe Aufgabe und sie kann
größere Zeitperioden
benötigen,
die normalerweise für
eine Online-Decodierung nicht zur Verfügung stehen. Iterative Decodierungstechniken
wurden entwickelt, um dieses Problem zu überwinden. Anstatt sofort zu
bestimmen, ob empfangene Bits Null oder Eins sind, weist der Empfänger jedem
Bit einen Wert einer Mehrpegelskala zu, die repräsentativ ist für die Wahrscheinlichkeit,
dass das Bit 1 ist. Daten, die durch die Mehrpegelskala repräsentiert werden,
werden als "Softdaten" bezeichnet und das iterative
Decodieren ist normalerweise Soft-In/Soft-Out, d.h. der Decodierungsprozess
empfängt
eine Sequenz von Eingaben entsprechend den Wahrscheinlichkeiten
für die
Bitwerte und sieht als Ausgabe korrigierte Wahrscheinlichkeiten
vor unter Berücksichtigung
von Einschränkungen
des Codes. Im Allgemeinen verwendet ein Decoder, der ein iteratives
Decodieren ausführt,
Soft-Daten von vorhergehenden Iterationen, um die Soft-Daten, gelesen durch
den Empfänger,
zu decodieren. Während
des iterativen Decodierens von Mehrfachkkomponentencodes verwendet
der Decoder Ergebnisse von dem Decodieren eines Codes um das Decodieren
des zweiten Codes zu verbessern. Wenn parallele Codierer verwendet
werden, wie z.B. im Turbocodieren, können zwei entsprechende Decoder
der Einfachheit halber parallel zueinander für diesen Zweck verwendet werden.
Solch iteratives Decodieren wird für eine Vielzahl von Iterationen
ausgeführt
bis davon ausgegangen wird, dass die Softdaten annähernd die
gesendeten Daten darstellen. Die Bits, die eine Wahrscheinlichkeit
besitzen, die anzeigt, dass sie näher an Null bzw. Eins-Binär (one binary)
sind werden einer binären
Null zugewiesen, und die verbleibenden Bits werden einer binären Eins
zugewiesen.
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Turbocodierung
stellt eine wichtige Verbesserung in dem Bereich von Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC
= forward error correction) dar. Es gibt viele Abwandlungen von
Turbo-Codierung, jedoch verwenden die meisten Arten von Turbocodierung
mehrere Codierungsschritte getrennt von Verschachtelungsschritten
kombiniert mit der Verwendung von iterativem Decodieren. Diese Kombination
sieht eine zuvor nicht zur Verfügung
stehende Performance bezüglich der
Rauschtoleranz in einem Kommunikationssystem vor. D.h. die Turbocodierung
erlaubt Kommunikation bei Pegeln von Energie pro Bit pro Rauschleistungsspektraldichte
(Eb/No), die zuvor unter Verwendung existierender Vorwärtsfehlerkorrekturtechniken nicht
akzeptabel waren.
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Viele
Kommunikationssysteme verwenden Vorwärtsfehlerkorrekturtechniken
und würden
daher von der Verwendung von Turbocodierung profitieren. Zum Beispiel
könnten
Turbocodes die Performance von drahtlosen Satellitenverbindungen
verbessern, bei denen die eingeschränkte Downlink-Sendeleistung
des Satelliten Empfängersysteme
verlangt, die mit niedrigen Eb/No-Pegeln operieren können.
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In
einigen beispielhaften CDMA-Systemen, wie z.B. HDR-Systemen, können Daten
in Paketen gesendet werden. Pakete, die Datenverkehr tragen, können in
Unterpaketen gesendet werden. Aufgrund von Interferenz in Datenübertra gungen
kann die entfernte Station möglicherweise
nicht erfolgreich die codierten Daten, die in dem ersten Unterpaket
gesendet werden, decodieren. Daher werden Datenunterpakete redundant
gesendet, bis die Mobileinheit das Datenpaket decodiert. Redundante
Unterpakete werden dann soft-kombiniert bei dem Empfänger. Redundanz
bezieht sich auf die im Wesentlichen ähnliche Information getragen
von jedem Unterpaket. Redundante Darstellungen können generiert werden entweder
durch Wiederholung oder durch zusätzliche Codierung. Der Prozess
des Soft-Kombinierens erlaubt die Wiedererlangung von beschädigten Bits. Durch
den Prozess des Soft-Kombinierens, wobei ein beschädigtes Unterpaket
kombiniert wird mit einem anderen beschädigten Unterpaket, kann die Übertragung
von wiederholten und redundanten Unterpaketen es einem System erlauben,
Daten mit einer garantierten minimalen Sende- bzw. Übertragungsrate
zu senden.
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Übertragungen
von den Unterpaketen zu der entfernten Station können in einem gestaffelten
Muster geschehen, so dass Übertragungslücken zwischen
den redundanten Unterpaketen auftreten. Die Verzögerung zwischen Unterpaketen
liefert eine Möglichkeit
für die
entfernte Zielstation die Decodierung des Unterpakets zu verarbeiten
vor der Ankunft des nächsten
Unterpakets desselben Pakets. Wenn die entfernte Station in der
Lage ist, erfolgreich das Unterpaket zu decodieren vor der Ankunft
des nächsten
Unterpakets und in der Lage ist, die CRC-Bits des decodierten Ergebnisses
zu verifizieren vor der Ankunft des nächsten Unterpakets, sendet
die entfernte Station ein Bestätigungs-
bzw. ACK-Signal (ACK = acknowledgement) an die Basisstation. Anderenfalls sendet
die entfernte Station ein negatives Bestätigungssignal bzw. NAK-Signal
(NAK = negative acknowledgement) an die Basisstation. Wenn die Basisstation
das ACK-Signal ausreichend früh
vor der nächsten
geplanten Redundantunterpaketsendung demodulieren und interpretieren
kann, muss die Basisstation kein redundantes Unterpaket senden.
Die Basisstation kann dann ein neues Datenpaket zu derselben entfernten
Station oder zu einer anderen entfernten Station während der
Schlitzperiode senden, die für
die gestrichenen bzw. stornierten redundanten Unterpakete zugewiesen
waren.
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Basisstationen
können
ACK-Signale, die von den entfernten Stationen gesendet wurden, als NAK-Signale
missinterpretieren bzw. falsch verstehen. Daher können Basisstationen
damit fortfahren, redundante Unterpakete desselben Pakets zu senden,
obwohl das Paket bereits empfangen und erfolgreich decodiert wurde.
Dieses resultiert in einer Verschwendung von Luftschnittstellenressourcen.
Auf der anderen Seite können
Basisstationen neue Unterpakete für neue Pakete auf bzw. mit
derselben Automatische-Wiederholungsanfrage-
bzw. ARQ-Kanal-ID (ARQ = automatic repeat request) senden und die
entfernten Stationen könnten
fälschlicherweise diese
als zugehörig
zu den vorhergehenden Paketen interpretieren und somit könnten sie
möglicherweise nicht
versuchen, diese zu decodieren. Daher könnten entfernte Stationen solche
neuen Datenpakete verpassen. Es besteht daher ein Bedarf auf dem
Fachgebiet zum Vorsehen eines verbesserten Datendurchsatzes durch
Verhindern von unnötigen Übertragungen
von Unterpaketen während
gleichzeitig neue Datenpakete nicht verpasst werden.
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Eine
Veröffentlichung
von Lucent Technologies "TSGR1#17(00)1382:
Asynchronous and Adaptive IR for HSDPA" (www.3gpp.org) veröffentlicht am 25. November
2000 offenbart einen Empfängerbetrieb
für einen
asynchronen und adaptiven Inkrementredundanzvorschlag, und zwar
wie folgt: wenn der Empfänger
auf einen neuen codierten Unterblock wartet und einen neu codierten
Unterblock empfängt, versucht
er diesen zu decodieren. Wenn das Decodieren erfolgreich ist, sendet
er ein ACK und wartet dann auf den nächsten neu codierten Unterblock. Wenn
die Decodierung nicht erfolgreich ist, sendet er ein NACK, speichert
den empfangenen codierten Unterblock für ein nachfolgendes Kombinieren
mit redundanter Information und wartet darauf, einen codierten "CONTINUE"-Unterblock zu empfangen.
Wenn der Empfänger
einen codierten "CONTINUE"-Unterblock empfängt, während er
auf einen wartet, wersucht er zu decodieren, und zwar durch Kombinieren des
empfangenen codierten Unterblocks mit der gespeicherten Information.
Wenn das Codieren erfolgreich ist, sendet er ein ACK und wartet
auf den nächsten
neuen codierten Unterblock. Wenn das Decodieren nicht erfolgreich
ist, sendet er ein NACK und wartet auf den nächsten codierten "CONTINUE"-Unterblock.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin
offenbarte Ausführungsbeispiele
beziehen sich auf den oben angeführten
Bedarf durch Vorsehen eines Verfahrens und eines Systems zum Verhindern
von unnötiger
Unterpaketübertragung, während neue
Datenpakete nicht verpasst werden. Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren
und ein System vorgesehen zum Empfang von Datenpaketen auf einem
automatischen Wiederholungsrequest- bzw. ARQ-Kanal. Das Verfahren
beinhaltet die Schritte des Empfangens eines momentanten Unterpakets
mit einem momentanen Code und Senden eines Bestätigungssignals, wenn ein momentanes
Paket entsprechend zu dem momentanen Unterpaket erfolgreich decodiert
wurde und wenn der momentane Code äquivalent ist zu einem Code
für das
vorhergehende Unterpaket.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren die Schritte des Empfangens
eines momentanen Unterpakets, mit einem momentanen Code, und Senden
eines Bestätigungssignals,
wenn eine vorbestimmte Grenze für
Unterpaketübertragungen
für das
momentane Paket erreicht wurde, und der momentane Code äquivalent
ist zu einem Code für
das vorhergehende Unterpaket.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren die Schritte des Empfangens
eines momentanen Unterpakets, mit einem momentanen Code und Senden
eines Bestätigungssignals,
wenn der momentane Code nicht äquivalent
ist zu einem Code für
ein vorhergehendes Unterpaket, jedoch das momentane Paket entsprechend
zu dem momentanen Unterpaket vollständig von dem momentanen Unterpaket
decodiert werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren die Schritte des Empfangens
eines momentanen Unterpakets mit einem momentanen Code, und Senden
eines Negativ-Bestätigungssignals,
wenn der momentane Code nicht äquivalent
ist zu einem Code für
ein vorhergehendes Unterpaket und eine vor bestimmte Grenze für Unterpaketübertragung
für das
momentane Paket erreicht wurde.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren die Schritte des Empfangens
eines momentanen Unterpakets, mit einem momentanen Code bzw. Momentancode,
und Senden eines Negativ-Bestätigungssignals,
wenn das momentane Paket entsprechend zu dem momentanen Unterpaket
nicht vollständig
von dem momentanen Unterpaket decodiert werden kann und eine vorbestimmte
Grenze für Unterpaketübertragungen
von dem momentanen Paket erreicht wurde.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren und ein System vorgesehen
zum Senden von Datenpaketen auf einem ARQ-Kanal. Das Verfahren beinhaltet
die Schritte des Sendens eines ersten Unterpakets mit einem ersten
Code und das Senden eines zweiten Unterpakets mit einem zweiten Code,
so dass der erste Code äquivalent
ist zu dem zweiten Code, wenn sie für dasselbe Paket sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Sprach- und Datenkommunikationssystems;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels für die entfernte
Station und die Basisstation, die gemäß 1 operieren;
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3 zeigt
beispielhafte Sätze
von Unterpaketen gesendet durch die Basisstation;
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4 ist
ein Flussdiagramm zum Zuweisen von Farbe (color) zu Datenunterpaketen
gesendet durch die Basisstation; und
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5 ist
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Empfangen von
Datenunterpaketen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist
ein Diagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems 100,
das eine Anzahl von Benutzern unterstützt und in der Lage ist, verschiedene
Aspekte der Erfindung zu implementieren. System 100 sieht
Kommunikation zu einer Anzahl von Zellen vor, wobei jede Zelle von
der entsprechenden Basisstation 104A und 104B versorgt
wird. Die Basisstationen werden im Allgemeinen auch als Basistransceiversysteme
(BTSs = base transceiver systems) bezeichnet. Verschiedene entfernte
Stationen 106 sind über
das System verteilt. Jede entfernte Station 106 kann mit
einer oder mehreren Basisstationen 104 auf den Vorwärts- und
Rückwärtsverbindungen
zu einem beliebigen Zeitpunkt kommunizieren in Abhängigkeit davon,
ob die entfernte Station aktiv ist und ob sie sich in einem Soft-Handoff-Zustand
befindet oder nicht. Die Vorwärtsverbindung
bezieht sich auf Übertragung
von der Basisstation 104 zur entfernten Station 106 und
die Rückwärtsverbindung
bezieht sich auf Übertragung
von der entfernten Station 106 zur Basisstation 104.
Wie in der 1 gezeigt, kommuniziert die
Basisstation 104A mit den entfernten Stationen 106A, 106B, 106C und 106D und
Basisstation 104B kommuniziert mit den entfernten Stationen 106D, 106E und 106F.
Die entfernte Station 106D ist im Soft-Handoff und kommuniziert
gleichzeitig mit Basisstationen 104A und 104B.
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Im
System 100 koppelt ein Basisstationssteuerelement (BSC
= base station controller) 102 an Basisstationen 104 und
kann weiterhin mit einem öffentlichen
Telefonnetzwerk (public switched telephone network = PSTN) gekoppelt
werden. Die Kopplung mit dem PSTN kann erreicht werden über eine Mobilvermittlungsstelle
(MSC = mobile switching center), die aus Gründen der einfachen Darstellung in 1 nicht
gezeigt ist. Ein BSC kann ebenfalls in ein Paketnetzwerk koppeln,
was typischerweise über einen
Paketdatenversorgungsknoten (PDSN = paket data serving node) erreicht
wird, der ebenfalls in 1 gezeigt ist. BSC 102 sieht
eine Koordination und Steuerung für die Basisstationen, die mit
ihm gekoppelt sind, vor. BSC 102 steuert weiterhin das
Lenken von Telefonanrufen und der entfernten Station 106 und
zwischen entfernten Stationen 106 und Benutzern gekoppelt
an das PSTN (z.B. herkömmliche Telefone)
und dem Paketnetzwerk, und zwar über Basisstationen 104.
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System 100 kann
konstruiert sein, um einen oder mehrere CDMA-Drahtlosstandards zu unterstützen. Solche
Standards können
die CDMA-Standards umfassen,
wie z.B. (1) den "TIA/EIA-95-B
Remote Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode
Wideband Spread Sepctrum Cellular System" (den IS-95-Standard); (2) den "TIA/EIA-98-D Recommended
Minimum Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular
Remote station" (den
IS-98-Standard); (3) die Dokumente angeboten bei dem Konsortium
benannt "3rd Generation
Partnership Project" (3GPP)
und ausgeführt
in einem Satz von Dokumenten inklusive Dokumenten Nr. 3G TS 25.211,
3G TS 25.212, 3G TS 25.213 und 3G TS 25.214 (der W-CDMA-Standard);
und (4) die Dokumente angeboten durch das Konsortium "3rd Generation Partnership
Project 2" (3GPP2)
und ausgeführt in
einem Satz von Dokumenten inklusive Dokumenten Nrn. C.S0002-A, C.S0005-A,
C.S0010-A, C.S0011-A, C.S0024 und C.S0026) (der cdma2000-Standard).
In dem Fall der 3GPP- und 3GPP2-Dokumente sei angemerkt, dass diese
durch Standardgremien weltweit (z.B. TIA, ETSI, ARIB, TTA und CWTS)
in regionale Standards umgewandelt worden sind und in internationale
Standards durch die International Telecommunications Union (ITU)
umgewandelt worden sind.
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2 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Basisstation 204 und der
entfernten Station 206, die in der Lage sind, verschiedene
Aspekte der Erfindung zu implementieren. Für eine bestimmte Kommunikation
können
Sprachdaten, Paketdaten und/oder Nachrichten ausgetauscht werden
zwischen Basisstation 204 und entfernter Station 206 über eine
Luftschnittstelle 208. Verschiedene Typen von Nachrichten
können
gesendet werden, wie z.B. Nachrichten die verwendet werden, um eine
Kommunikationssitzung zwischen der Basisstation und entfernter Station
aufzubauen und Nachrichten, die verwendet werden um eine Datenübertragung
zu steuern (z.B. Leistungssteuerung, Datenrateninformation, Bestätigung und
so weiter). Einige dieser Nachrichtentypen sind im weiteren Detail unten
beschrieben. Für
die Rückwärtsverbindung werden
bei der entfernten Station 206 Sprach- und/oder Paketdaten (d.h. von einer
Datenquelle 210) und Nachrichten (z.B. von einem Steuerelement 230)
an einen Sende-(TX = transmit)-Datenprozessor 212 vorgesehen,
der die Daten und Nachrichten mit einem oder mehreren Codierschemata
formatiert, um codierte Daten zu generieren. Jedes Codierungsschema
kann eine Kombination von zyklischen Redundanzprüf-(CRC)-, Faltungs-, Turbo-,
Block- und anderen Codierungen oder keine Codierung beinhalten.
Die Sprachdaten, Paketdaten und Nachrichten können unter Verwendung unterschiedlicher Schemata
codiert werden und unterschiedliche Typen von Nachrichten können unterschiedlich
codiert werden.
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Die
codierten Daten werden dann an einen Modulator (MOD) 214 geliefert
und weiter verarbeitet (z.B. abgedeckt, gespreizt mit kurzen PN-Sequenzen,
und verwürfelt
mit einer langen PN-Sequenz, die dem Benutzerterminal zugewiesen
ist). Die modulierten Daten werden dann an eine Sendeeinheit (TMTR =
transmitter) 216 geliefert und konditioniert (z.B. auf eines
oder mehrere Analogsignale konvertiert, verstärkt, gefiltert und quadraturmoduliert)
um ein Rückwärtsverbindungssignal
zu generieren. Das Rückwärtsverbindungssignal
wird durch einen Duplexer (D) 218 gelenkt und über eine
Antenne 220 zu einer Basisstation 204 gesendet.
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Bei
Basisstation 204 wird das Rückwärtsverbindungssignal über eine
Antenne 250 empfangen, durch einen Duplexer 252 gelenkt
und an eine Empfängereinheit
(RCVR = receiver unit) 254 geliefert. Eine Empfängereinheit 254 konditioniert
(d.h. filtert, verstärkt,
herunterkonvertiert und digitalisiert) das empfangene Signal und
sieht Abtastungen bzw. Samples vor. Ein Demodulator (DEMOD) 256 empfängt und
verarbeitet (d.h. entspreizt, legt frei und pilotdemoduliert), die
Abtastungen, um freigelegte Symbole vorzusehen. Der Demodulator 256 kann
einen Rake-Empfänger
beinhalten, der mehrere Versionen des empfangenen Signals verarbeitet
und kombinierte Symbole generiert. Ein Empfangs-(RX = receive)-Datenprozessor 258 decodiert
dann die Symbole, um die Daten und Nachrichten, die auf der Rückwärtsverbindung
gesendet werden, wiederzuerlangen. Die wiedergewonnenen Sprach-
und Paketdaten werden an eine Datensenke 260 geliefert
und die wiedergewonnenen Nach richten können an ein Steuerelement 270 geliefert
werden. Die Verarbeitung durch Demodulator 256 und RX-Datenprozessor 258 sind
komplementär
zu dem, was bei der entfernten Station 206 ausgeführt wird.
Der Demodulator 256 und RX-Datenprozessor 258 können weiter betrieben
werden, um mehrere Übertragungen
empfangen bei mehreren Kanälen
zu verarbeiten, z.B. einen Rückwärtsfundamentalkanal(R-FCH
= reverse fundamental channel) und einen Rückwärtszusatzkanal(R-SCH = reverse
supplemental channel). Übertragungen
können
ebenfalls gleichzeitig von mehreren entfernten Stationen vorliegen,
wobei jede entfernte Station auf einem Rückwärtsfundamentalkanal, einem
Rückwärtszusatzkanal
oder beidem senden könnte.
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Auf
der Vorwärtsverbindung,
bei Basisstation 204, werden Sprach- und/oder Paketdaten
(z.B. von einer Datenquelle 262) und Nachrichten (z.B.
von Steuerelement 270) verarbeitet (z.B. formatiert und codiert)
durch einen Sende(TX)-Datenprozessor 264, weiterverarbeitet
(z.B. abgedeckt und gespreizt) durch einen Modulator (MOD) 266 und
konditioniert (z.B. konvertiert zu Analogsignalen, verstärkt, gefiltert
und quadraturmoduliert) durch eine Sendereinheit (TMTR) 268,
um ein Vorwärtsverbindungssignal zu
generieren. Das Vorwärtsverbindungssignal
wird durch einen Duplexer 252 gelenkt und über Antenne 250 an
entfernte Station 206 gesendet.
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Bei
entfernter Station 206 wird das Vorwärtsverbindungssignal von Antenne 220 empfangen, durch
Duplexer 218 gelenkt und zu einer Empfängereinheit 222 geliefert.
Die Empfängereinheit 222 konditioniert
(z.B. abwärtskonvertiert,
filtert und verstärkt,
quadraturmoduliert und digitalisiert) das empfangene Signal und
sieht Abtastungen vor. Die Abtastungen werden verarbeitet (z.B.
entspreizt, freigelegt und pilotdemoduliert) durch einen Demodulator 224 um
Symbole vorzusehen und die Symbole werden weiter verarbeitet (z.B.
decodiert und geprüft)
durch einen Empfangsdatenprozessor 226, um die Daten und
Nachrichten, die auf der Vorwärtsverbindung
gesendet werden, wiederzugewinnen bzw. freizulegen. Die wiedergewonnenen
Daten werden an eine Datensenke 218 geliefert und die wiedergewonnenen Nachrichten
können
an ein Steuerelement 230 vorgesehen werden.
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In
einigen beispielhaften CDMA-Systemen werden Pakete, die Datenverkehr
tragen, in Unterpakete aufgeteilt, die "Schlitze" eines Übertragungskanals belegen.
Zu Zwecken der Darstellung wird die Nomenklatur eines Hochdatenraten-
bzw. High-Data-Rate-(HDR)-Systems im Folgenden verwendet. Es sei
jedoch angemerkt, dass es nicht beabsichtigt ist, die Implementierung
der Erfindung auf HDR-Systeme zu beschränken. Ausführungsbeispiele können in
anderen CDMA-Systemen, wie z.B. cdma2000 implementiert werden, ohne
den Umfang der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu beeinflussen.
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In
einem HDR-System wurden Schlitzgrößen mit 1,66 ms zugewiesen,
aber es sei anzumerken, dass die Schlitzgrößen in Ausführungsbeispielen, die hierin
beschrieben sind, variiert werden können ohne dabei den Umfang
der Ausführungsbeispiele
zu beeinflussen. Zum Beispiel ist die Schlitzgröße in cdma2000-Systemen 1,25
ms von der Dauer her. Zusätzlich
kann Datenverkehr in Nachrichtenrahmen gesendet werden, die 5 ms,
10 ms, 20 ms, 40 ms oder 80 ms in IS-95-Systemen von der Dauer her sein
können.
Die Ausdrücke "Schlitze" und "Rahmen" sind Ausdrücke, die
verwendet werden bezüglich
unterschiedlicher Datenkanäle
in denselben oder zwischen unterschiedlichen CDMA-Systemen. Ein
CDMA-System weist eine Vielzahl von Kanälen auf den Vorwärts- und
Rückwärtsverbindungen
auf, wobei einige Kanäle
unterschiedlich voneinander strukturiert sind. Daher wird die Terminologie
zur Beschreibung einiger Kanäle
sich gemäß den Kanälen unterscheiden.
Zum Zwecke der Darstellung wird der Ausdruck "slots" bzw. "Schlitze" im Folgenden dazu verwendet, die Verpackung
der Signale, die über
die Luft verbreitet werden, zu beschreiben.
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Redundante
Darstellungen der Datennutzlast oder Unterpakete kann in Zeitrahmen
oder Schlitze, oder Unterpakete gepackt werden, die dann bei dem
Empfänger
soft-kombiniert werden können.
Redundante Darstellungen können
generiert werden entweder durch Wiederholung oder durch zusätzliches
Codieren. Der Prozess des Soft-Kombinierens erlaubt die Wiedererlangung
von beschädigten
Bits. Durch den Prozess der Soft-Kombinierung, wobei ein beschädigtes Unterpaket
kombiniert wird mit einem weiteren beschädigten Unterpaket, erlaubt
es die Übertragung
von wiederholten und redunanten Unterpaketen einem System, Daten
mit einer minimalen Senderate bzw. Übertragungsrate zu senden.
Die Übertragung
von sich wiederholenden und redundanten Unterpaketen ist insbesondere
beim Vorliegen von Schwund bzw. Fading wünschenswert.
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Rayleigh-Schwund,
was eine Form von Mehrwegeinterferenz ist, tritt auf, wenn mehrere
Kopien desselben Signals an dem Empfänger mit unterschiedlichen
Phasen ankommen, was möglicherweise
destruktive Interferenz bewirkt. Erhebliche Mehrwegeinterferenz
mit sehr kleiner Verzögerungsspanne
kann auftreten und einen flachen Schwund (flat fading) über die
gesamte Signalbandbreite erzeugen. Wenn die entfernte Station sich
in einer schnell verändernden
Umgebung bewegt, könnten
tiefe Schwünde
auftreten zu Zeiten, wenn Unterpakete eingeteilt sind für eine neue Übertragung.
Wenn solch ein Umstand auftritt, benötigt die Basisstation zusätzliche
Sendeleistung um das Unterpaket zu senden. Wenn zum Beispiel eine
Scheduler- bzw. Einteilereinheit innerhalb einer Basisstation ein
Datenpaket zur Übertragung
zu einer entfernten Station empfängt,
wird die Datennutzlast redundant in eine Vielzahl von Unterpaketen
verpackt, die sequentiell zu einer entfernten Station gesendet werden.
Wenn die Unterpakete gesendet werden, kann die Einteilereinheit
entscheiden, die Unterpakete entweder periodisch oder auf eine kanalsensible
Art und Weise zu senden.
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Die
Vorwärtsverbindung
von der Basisstation zu einer entfernten Station, die in dem Bereich
oder der Reichweite der Basisstation operiert, kann eine Vielzahl
von Kanälen
aufweisen. Einige der Kanäle der
Vorwärtsverbindung
können
Folgendes aufweisen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt: einen
Pilotkanal, Synchronisationskanal, Paging-Kanal, Schnell- bzw. Quick-Paging-Kanal, Broadcast-Kanal, Leistungssteuerungskanal,
Zuweisungskanal, Steuerungskanal, dedizierter Steuerkanal, MAC-
bzw. Medium-Access-Control-Kanal,
Fundamentalkanal, Zusatzkanal, Zusatzcodekanal und Paketdatenkanal. Die
Rückwärtsverbindung
von einer entfernten Station zu einer Basissta tion weist ebenfalls
eine Vielzahl von Kanälen
auf. Jeder Kanal trägt
unterschiedliche Arten von Informationen zu dem Zielort. Typischerweise
wird Sprachverkehr auf Fundamentalkanälen getragen und Datenverkehr
wird auf Zusatzkanälen oder
Paketdatenkanälen
getragen. Zusatzkanäle sind
normalerweise dedizierte Kanäle
(dedicated channels), während
Paketdatenkanäle
normalerweise Signale tragen, die für unterschiedliche Teilnehmer
auf eine Zeitmultiplex-Art zugewiesen sind. Alternativ können Paketdatenkanäle auch
als gemeinsam genutzte bzw. shared Zusatzkanäle beschrieben werden. Zum
Zwecke der Beschreibung der hier angeführten Ausführungsbeispiele wird auf die
Zusatzkanäle
(supplemental channels) und die Paketdatenkanäle generisch als Datenverkehrskanäle Bezug genommen.
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Zusatzkanäle und Paketdatenkanäle können die
durchschnittliche Übertragungsrate
des Systems dadurch verbessern, dass die Übertragung von unerwarteten
Datennachrichten zu einer Zielstation ermöglicht wird. Da die Datennutzlast
redundant auf diesen Kanälen
gepackt werden kann, kann eine Multischlitzübertragung eingeteilt auf der
Vorwärtsverbindung
früher
beendet werden, wenn die entfernte Station bestimmen kann, dass
die Datennutzlast von den Unterpaketen, die bereits empfangen wurden,
wiedergewinnbar ist. Wie oben beschrieben kann die Datennutzlast,
die in jedem Schlitz getragen wird, verschiedenen Codierungsschritten
unterzogen werden, wobei die codierten Bits in ein kanaltolerantes
Format neugeordnet werden. Somit, um die Datenwiedergewinnung zu
erlangen, muss der Decoder der entfernten Station die Inhalte eines
jeden Schlitzes der Multischlitzüberfragung
decodieren.
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In
einem HDR-System werden die Raten bzw. Geschwindigkeiten, mit denen
die Unterpakete von einer Basisstation zu einer entfernten Station
gesendet werden, durch einen Ratensteueralgorithmus, ausgeführt von
der entfernten Station, und einen Einteilungs- bzw. Schedulingalgorithmus,
ausgeführt
bei der Basisstation, bestimmt. Dieses Verfahren um die Datenübertragungsrate
zu modifizieren wird als automatische Wiederholungsanfrage bzw.
Automatic-Repeat-Request-(ARQ)-Prozedur
bezeichnet. Es sei anzumerken, dass der Systemdurchsatz durch die Rate
bestimmt wird, mit der die Datennutzlast tat sächlich empfangen wird, was
sich unterscheiden kann von der Bitrate der gesendeten Unterpakete.
Es sei weiterhin angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die obige
Implementierung beschränkt
ist. Zum Beispiel kann beides, ein Ratensteueralgorithmus und ein
Einteilungsalgorithmus bei einer Basisstation ausgeführt werden
mit einem Kanalzustandsfeedback von entfernten Stationen, ohne dabei
den Umfang der Ausführungsbeispiele,
wie sie hier beschrieben sind, zu beeinflussen.
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Der
Ratensteueralgorithmus wird durch die entfernte Station implementiert,
um zu bestimmen, welche Basisstation in dem aktiven Satz den besten Durchsatz
liefern kann und um die maximale Datenrate zu bestimmen, mit der
die entfernte Station Pakete mit ausreichender Zuverlässigkeit
empfangen kann. Der aktive Satz ist der Satz von Basisstationen, die
momentan in Kommunikation mit der entfernten Station stehen. In
einem typischen CDMA- oder Nicht-CDMA-Drahtlossystem sendet eine
Basisstation ein bekanntes Signal, worauf als "Pilot" Bezug genommen wird zu wohldefinierten
periodischen Intervallen. Die entfernte Station überwacht typischerweise das
Pilotsignal einer jeden Basisstation, die sich in dem aktiven Satz
befindet und bestimmt das Signal-zu-Rausch-und-Interferenz-Verhältnis (SNIR
= signal-to-noiseinterference-ratio) eines jeden Pilotsignals. Basierend
auf vergangener SNIR-Information, sieht
die entfernte Station einen zukünftigen
Wert des SNIR für
jede Basisstation vorher, wobei der zukünftige Wert des SNIR mit der
nächsten
Paketdauer zugeordnet wird. Die entfernte Station wählt dann
die Basisstation aus, die wahrscheinlich das vorteilhafteste SNIR über eine
Dauer in der nahen Zukunft besitzt und schätzt die beste Datenrate, mit
der die entfernte Station daes nächste
Datenpaket von dieser Basisstation empfangen kann. Die entfernte
Station sendet dann eine Datenratensteuernachricht(DRC = data rate
control message), die die Datenrateninformation trägt an die
Basisstation. Die beste Datenrateninformation, die von der DRC getragen
wird, kann die Datenrate sein, mit der die entfernte Station das nächste Datenpaket,
das zu senden ist, beantragt. In einem HDR-System werden die DRC-Nachrichten auf
einem Medium-Access-Control-(MAC)-Kanal der Rückwärtsverbindungswellenform gesendet.
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Der
Einteilungsalgorithmus ist bei der Basisstation implementiert, um
zu bestimmen welche entfernte Station der Empfänger des nächsten Pakets sein wird. Der
Einteilungsalgorithmus berücksichtigt den
Bedarf zur Maximierung des Basisstationsdurchsatzes, den Bedarf
eine Fairness- bzw. Gleichberechtigung zwischen allen entfernten
Stationen, die innerhalb der Reichweite der Basisstation operieren, beizubehalten,
und den Bedarf, die Datenübertragungsraten,
die von den verschiedenen entfernten Stationen beantragt wurden,
zu berücksichtigen.
Wie unten diskutiert wird, bestimmt die schnelle ARQ-Prozedur die
tatsächliche
Datenübertragungsrate,
mit der jedes Datenpaket empfangen wird, im Gegensatz zu der Datenübertragungsrate,
die anfänglich
durch den Ratensteueralgorithmus bestimmt wird.
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Eine
Einteilungseinheit in der Basisstation überwacht die Ankunft von DRCs
von allen entfernten Stationen, die innerhalb ihrer Reichweite operieren
und verwendet die DRC-Information in dem Einteilungsalgorithmus,
um zu bestimmen, welche entfernte Station der nächste Datenpaketempfänger sein
wird, und zwar gemäß einem
optimalen Vorwärtsverbindungsdurchsatzpegel.
Es sei angemerkt, dass ein optimaler Vorwärtsverbindungsdurchsatz das
Aufrechterhalten von einer akzeptablen Link- bzw. Verbindungsperformance
für alle
entfernten Stationen, die in der Reichweite der Basisstation operieren,
berücksichtigt.
Die Einteilungseinheit setzt die Datenpakete in Unterpakete neu
zusammen mit der geeigneten Bitrate und generiert eine Sendeeinteilung
bzw. einen Sendeeinteilungsplan für die Unterpakete von zugewiesenen
Schlitzen.
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Wenn
die Unterpakete gesendet werden, kann die entfernte Station bestimmen,
dass das Datenpaket erfolgreich von weniger als allen Unterpaketen,
die für
die Übertragung
eingeteilt sind, decodiert werden kann. Unter Verwendung der schnellen ARQ-Prozedur
instruiert die entfernte Station die Basisstation die Übertragung
von redundanten Unterpaketen zu beenden, wodurch die effektive Datenübertragungsrate
des Systems erhöht
wird.
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Es
sei anzumerken, dass die ARQ-Prozedur ein Potential besitzt, den
Vorwärtsverbindungsdurchsatz
des darunter liegenden drahtlosen Kommunikationssystems erheblich
zu erhöhen.
Wie oben diskutiert wurde wird, wenn die entfernte Station eine DRC-Nachricht
zu der Basisstation sendet, die angefragte Datenübertragungsrate bestimmt unter
Verwendung des Ratensteueralgorithmus, der vergangene SNIR-Werte
verwendet, um den SNIR-Wert für die
nahe Zukunft vorherzusehen. Aufgrund von Schwundbedingungen, die
aufgrund von Umgebungsfaktoren und der Beweglichkeit der entfernten Station
aufkommen können,
ist die Vorhersage des SNIR für
die nahe Zukunft nicht zuverlässig.
Zusätzlich
kann das SNIR des Vorwärtsverbindungsverkehrssignals
sehr unterschiedlich sein von dem SNIR des Pilotsignals aufgrund
der Interferenz von benachbarten Basisstationen. Es ist möglich, dass
einige der benachbarten Basisstationen sich im Leerlauf befinden,
während
der Abtastperiode für
die SNIR-Vorhersageberechnungen. Im Ergebnis kann die entfernte
Station nicht immer das SNIR mit großer Genauigkeit vorhersagen.
Daher sieht der Ratensteueralgorithmus eine untere Grenzschätzung für die tatsächliche
SNIR während
der nächsten
Paketdauer mit hoher Wahrscheinlichkeit vor und bestimmt die maximale
Datenübertragungsrate,
die unterhalten werden kann, wenn die tatsächliche SNIR gleich zu dieser
Untergrenzschätzung
ist. Mit anderen Worten sieht der Ratensteueralgorithmus eine konservative
Messung für
die Datenübertragungsrate,
mit der das nächste
Paket empfangen werden kann, vor. Die ARQ-Prozedur verfeinert diese
Schätzung
basierend auf der Qualität
der Daten empfangen während
anfänglicher
Stufen der Paketsendung bzw. -übermittlung.
Daher ist es wichtig für
die entfernte Station die Basisstation zu informieren, sobald die
entfernte Station genug Information zum Decodieren eines Datenpakets
besitzt, so dass eine frühe
Beendigung der Redundantsendungen stattfinden kann, was die Datensende-
bzw. -übertragungsrate
des Datenpakets verbessert.
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Übertragungen
der Unterpakete zu der entfernten Station können in einem stufenweisen
Muster stattfinden, so dass Übertragungslücken zwischen den
Unterpaketen auftreten. In einem Ausführungsbeispiel werden die Unterpakete
periodisch alle 4 Schlitze gesendet. Die Verzögerung zwischen Unterpake ten
sieht eine Möglichkeit
für die
zielentfernte Station vor, das Unterpaket zu decodieren, bevor das nächste Unterpaket
desselben Pakets ankommt. Wenn die entfernte Station in der Lage
ist, das Unterpaket zu decodieren und die CRC-Bits des decodierten
Ergebnisses zu verfizieren vor der Ankunft des nächsten Unterpakets kann die
entfernte Station ein Bestätigungssignal
senden, worauf im Folgenden als FAST ACK-Signal Bezug genommen wird,
und zwar zu der Basisstation. Wenn die Basisstation das FAST ACK-Signal
ausreichend vor der nächsten
eingeteilten Unterpaketsendung demodulieren und interpretieren kann,
muss die Basisstation nicht die eingeteilten Unterpaketübertragungen
senden. Die Basisstation kann dann ein neues Datenpaket zu derselben entfernten
Station oder einer weiteren entfernten Station während der Schlitzperiode senden,
die für
die stornierten Unterpakete zugewiesen war. Es sei angemerkt, dass
das FAST ACK-Signal hierin als separat und unterschiedlich von den
ACK-Nachrichten, die zwischen den höheren Protokollschichten, wie zum
Beispiel dem Radio-Link-Protokoll(RLP) und dem Transmission-Control-Protokoll(TCP)
ausgetauscht werden, beschrieben wird.
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Da
die ARQ-Prozedur eine schnelle Ratenadaption zu den Kanalzuständen erlaubt,
erlaubt die ARQ-Prozedur eine Implementierung eines Systems, in
dem die Anfangsdatenübertragung
mit einer höheren
Datenrate ausgeführt
werden kann, und dann nach Bedarf heruntergefahren werden kann.
Im Gegensatz dazu würde
ein System ohne ARQ dazu gezwungen sein, mit einer niedrigeren Datenrate
zu operieren, um eine ausreichende Verbindungs-Budget-Margin vorzusehen, um Kanalvariationen
während
Paketübertragungen
zu berücksichtigen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
können
Basisstationen ein Unterpaket durch ein Paar von Indizes darstellen.
Zum Beispiel stellt "Aij" das "j-te" Unterpaket des Pakets "i" dar, das zu einem Benutzer "A" gesendet wird. Das Paket "i" kann zu dem ARQ-Kanal gehören, der
mit der ARQ-Kanal-ID bzw. -Kennung (A-CID) "i" bezeichnet
wird. Die Unterpaketdarstellung "Aij" kann wiederverwen det
werden für
neue Pakete, nachdem das momentane Paket, das hierzu zugewiesen
ist, erfolgreich empfangen und decodiert wurde.
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In
einem Ausführungsbeispiel
werden die Unterpakete sequenziell in der Reihenfolge der ARQ-Kanal-IDs,
z.B. 0, 1, 2, ..., N gesendet, wobei die Anzahl von ACIDs, z.B.
N + 1, beiden, der Basisstation und der entfernten Station, bekannt
ist. In einem Ausführungsbeispiel
können
die Rollen von Basisstation und Mobilstation vertauscht werden.
D.h. der Sender von Daten kann die Mobilstation sein und der Empfänger kann
die Basisstation sein.
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Basisstationen
können
die Datenpakete in einer vorbestimmten Sequenz bzw. Reihenfolge
senden. Die Pakete, die jedoch empfangen und erfolgreich decodiert
werden bei der zielentfernten Station können möglicherweise jedoch nicht in
derselben Reihenfolge sein. Dies ist der Fall, da frühere gesendete
Pakete korrekt nach später
gesendeten Paketen empfangen werden könnten, wie es im Folgenden beschrieben
wird. Daher muss die zielentfernte Station die decodierten Pakete
neu sequenzieren, bevor sie die Pakete an höhere Schichten sendet, ohne
dabei unnötig
die Daten an der entfernten Station aufzuhalten.
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3 zeigt
zwei Beispielsätze
von Unterpaketen, die die Basisstation zu einer Mobilstation senden
kann. Im Fall 1 hat die Mobilstation das decodierte Unterpaket A01
empfangen und erfolgreich decodiert, das auf ACID von 0 gesendet
wurde. Als Folge hiervon hat die Mobilstation ein ACK-Signal gesendet.
Die Basisstation hat jedoch das ACK-Signal als ein NAK-Signal missverstanden.
Daher hat die Basisstation ein weiteres Unterpaket desselben Pakets, das
bereits decodiert wurde, gesendet, was ebenfalls auf ACID von 0
gesendet wurde. Dies resultiert in einer Verschwendung von Luftschnittstellenressourcen.
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Im
Fall 2 empfängt
die Mobilstation ein Unterpaket A01, was ebenfalls auf A-CID von 0 gesendet
wurde, und decodiert es erfolgreich. Als Folge hiervon sendet die
Mobilstation ein ACK-Signal. Daher sendet die Basisstation ein neues
Unterpaket A01 für
ein neues Paket, das ebenfalls auf ACID von 0 gesendet wurde. Es
sei anzumerken, dass das zweite A01 auf ACID von 0 gesendet wurde,
da ACIDs 1, 2 und 3 verwendet wurden während die Basissta- tion darauf
gewartet hat, das ACK oder NAK von der Mobilstation zu erhalten.
Da das letztere Unterpaket nie die entfernte Station erreicht hat,
aufgrund von einem Fehler, zum Beispiel ungewolltem Löschen der
MAC-ID, nimmt die Basisstation an, dass ein NAK per Default bzw.
per Voreinstellung empfangen wurde, und sendet ein weiteres Unterpaket
A02 desselben Pakets, was ebenfalls auf ACID von 0 gesendet wird.
Die entfernte Station kann fälschlicherweise
das Unterpaket A02 so ansehen, als ob es zu dem vorhergehenden decodierten
Paket gehöre
und somit es nicht decodieren. Die entfernte Station wird somit
das neue Datenpaket verpassen bzw. es nicht wahrnehmen.
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Die
Hybrid-ARQ-(HARQ)-Unterschicht bei der entfernten Station kann nicht
zwischen den zwei Fällen,
die hier diskutiert wurden, unterscheiden. Wenn die entfernte Station
annimmt, dass Fall 2 eingetreten ist, wenn Fall 1 tatsächlich in
der Realität eingetreten
ist, dann versucht die entfernte Station, das A02-Unterpaket alleine
zu decodieren. Wenn die MS nicht das A02-Unterpaket erfolgreich
decodieren konnte, dann wird sie ein NAK-Signal senden und die Basisstation
wird damit fortfahren, mehr Unterpakete entsprechend zu einem Paket,
das die MS bereits erfolgreich decodiert hat, zu senden. Dies resultiert
in einer Verschwendung von Luftinterfaceressourcen und kann ebenfalls
bewirken, dass die HARQ-Unterschicht die korrekt decodierten Datenpakete,
die auf den nachfolgenden ACIDs empfangen wurden, zurückhält, d.h.
nicht an die oberen Schichten liefert, bis das Paket entsprechend
zu dem ACID von 0 entweder erfolgreich decodiert wurde, was bewirkt,
dass die Pakete an die obere Schicht in der falschen Reihenfolge
geliefert werden, oder bis das Paket entsprechend zu ACID von 0
durch eine maximale Anzahl von Unterpaketübertragungen bzw. -sendungen durchlaufen
hat. Auf der anderen Seite, wenn die entfernte Station annimmt,
dass der Fall 1 aufgetreten ist, aber tatsächlich der Fall 2 aufgetreten
ist, versucht die entfernte Station ein ACK-Signal zu senden und nicht das A02-Paket
zu decodieren. Dies resultiert in dem Verpassen des neuen Pakets.
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In
einem Ausführungsbeispiel
können
Basisstationen zwischen einem redundanten Unterpaket eines momentanen
Datenpakets und einem neuen Unterpaket eines neuen Datenpakets unterscheiden, so
dass die entfernten Stationen zwischen den zwei Fällen gezeigt
in der 3 unterscheiden können.
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4 zeigt
einen beispielhaften Prozess zum Unterscheiden zwischen einem redundanten Unterpaket
eines momentanen Datenpakets und einem neuen Unterpaket eines neuen
Datenpakets durch Zuweisen von unterschiedlichen Codes, z.B. Binärcodes,
an die zwei Unterpakete. Wenn die Basisstation ein neues Unterpaket
eines neuen Pakets auf demselben ACID senden wird, wie im Schritt 404 bestimmt,
sendet die Basisstation das neue Unterpaket mit einem unterschiedlichen
Code bezüglich
des Codes der Unterpakete des vorhergehenden Pakets, und zwar im
Schritt 406. Anderenfalls sendet die Basisstation 408 das
neue Unterpaket mit demselben Code, was anzeigt, dass das Unterpaket
für dasselbe Paket
bestimmt ist. Als Folge davon kann die entfernte Station ein neues
Paket von einem vorhergehenden Paket unterscheiden.
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5 zeigt
einen beispielhaften Prozess zum Unterscheiden zwischen einem Unterpaket
eines momentanen Datenpakets und einem neuen Unterpaket eines neuen
Datenpakets. Wenn die entfernte Station ein Unterpaket empfängt (502),
macht (504) sie zwei Bestimmungen. Die erste Bestimmung ist,
ob das momentane Unterpaket denselben Code besitzt wie das jüngste Unterpaket
auf demselben ACID. Die zweite Bestimmung ist, ob das Paket entsprechend
zu dem momentanen Unterpaket empfangen wurde und erfolgreich decodiert
wurde, oder ob eine vorbestimmte Grenze zum Senden des momentanen
Unterpakets erreicht wurde.
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Wenn
das Ergebnis der zwei Bestimmungen positiv ist, was dem Fall 1 in
der 4 entspricht, sendet die entfernte Station ein
ACK-Signal zu der Basisstation (506). Anderenfalls, wenn
der Code des empfangenen Unterpakets sich verändert hat, was anzeigt, dass
das empfangene Unterpaket für
ein neues Datenpaket ist, was dem Fall 2 in der 4 entspricht,
bestimmt die entfernte Station 508, ob sie das neue Datenpaket
von dem empfangenen Unterpaket erfolgreich decodieren kann. Wenn
dies der Fall ist, sendet die entfernte Station 510 ein
ACK-Signal, was anzeigt, dass es das neue Datenpaket erfolgreich
decodiert hat. Die entfernte Station speichert dann den Code des
momentanen Unterpakets sowie eine Anzeige, dass sie das Datenpaket
von dem momentanen Unterpaket erfolgreich decodiert hat, ab.
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Wenn
die entfernte Station nicht erfolgreich das Datenpaket von dem momentanen
Unterpaket decodiert hat, bestimmt die entfernte Station 512,
ob eine vorbestimmte Grenze für
das Senden des momentanen Unterpakets erreicht wurde. Wenn dies der
Fall ist, sendet die entfernte Station ein NAK-Signal 514.
Die entfernte Station speichert dann den Code des momentanen Unterpakets
sowie eine Anzeige dafür,
dass eine vorbestimmte Grenze für
das Senden des momentanen Unterpakets erreicht wurde, ab.
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Wenn
die entfernte Station bestimmt, dass sie nicht das Paket von dem
momentanen Unterpaket erfolgreich decodieren kann, und die vorbestimmte
maximale Anzahl von Übertragungen
bzw. Sendungen des momentanen Unterpakets nicht erreicht wurde,
sendet die entfernte Station 516 ein NAK-Signal und fragt
somit nach mehr Unterpaketen für
dasselbe Paket.
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Zum
Beispiel sendet die Basisstation ein neues Unterpaket A21 mit einem
Code von 0 auf ACID von 2. Die entfernte Station empfängt entweder jedoch
nicht A21 oder sie kann nicht das entsprechende Paket erfolgreich
decodieren. Daher sendet die entfernte Station ein NAK-Signal und
die Basisstation sendet ein Unterpaket A22 mit demselben Code von
0 auf demselben ACID von 2. Die entfernte Station schafft es jedoch
wieder nicht entweder A22 zu empfangen oder erfolgreich das entsprechende Paket
zu decodieren. Daher sendet die entfernte Station ein weiteres NAK-Signal
und die Basisstation sendet Unterpaket A23 mit demselben Code von
0 auf demselben ACID von 2, was schlussendlich empfangen und erfolgreich
decodiert wird.
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Es
sei angemerkt, dass nachdem die entfernte Station das erste Unterpaket
A01 empfangen und erfolgreich decodiert hat und ein ACK-Signal an die
Basisstation gesendet hat, die Basisstation das zweite Unterpaket
A01 als das erste Unterpaket eines neuen Pakets auf demselben ACID
sendet, jedoch mit einem unterschiedlichen Code.
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Das
Wort "beispielhaft" wird ausschließlich hierin
verwendet, um anzudeuten, dass es "sich um ein Beispiel, eine Version oder
eine Darstellung" handelt.
Jedes Ausführungsbeispiel,
das hierin als "beispielhaft" beschrieben ist,
bedeutet nicht notwendigerweise, dass dieses bevorzugt oder vorteilhaft
ist gegenüber
anderen Ausführungsbeispielen.
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Eine
HDR-Teilnehmerstation, auf die im Folgenden als Zugriffsterminal
(AT = access terminal) Bezug genommen wird, kann entweder mobil
oder stationär
sein und kann mit einer oder mehreren HDR-Basisstationen, auf die
hierin als Modem-Pool-Transceivers(MPTs) Bezug genommen wird, kommunizieren.
Ein Zugriffsterminal sendet und empfängt Datenpakete über einen
oder mehrere Modem-Pool-Transceiver an ein HDR-Basisstationssteuerelement,
worauf hierin als Modem-Pool-Controller(MPC) Bezug genommen wird.
Modem-Pool-Transceiver
und Modem-Pool-Controller sind Teile eines Netzwerks, das Zugriffsnetzwerk heißt. Ein
Zugriffsnetzwerk transportiert Datenpakete zwischen mehreren Zugriffsterminals.
Das Zugriffsnetzwerk kann weiterhin verbunden sein mit zusätzlichen
Netzwerken außerhalb
des Zugriffsnetzwerks, wie zum Beispiel ein Firmenintranet oder
das Internet und kann Datenpakete zwischen jedem Zugriffsterminal
und solchen externen Netzwerken transportieren. Ein Zugriffsterminal,
das eine aktive Verkehrskanalverbindung mit einem oder mehreren
Modem-Pool-Transceivern aufgebaut hat, wird als aktives Zugriffsterminal
bezeichnet und es wird von ihm gesagt, dass es sich in einem Verkehrszustand
befindet. Ein Zugriffsterminal, das sich in dem Prozess des Aufbauens
einer aktiven Verkehrskanalverbindung mit einer oder mehreren Modem-Pool-Transceivern
befindet, wird als "in
einem Verbindungs-Setup-Zustand
befindlich" bezeichnet.
Ein Zugriffsterminal kann ein jegliches Datengerät sein, das über einen
drahtlosen Kanal oder über
einen drahtgebunde nen Kanal, zum Beispiel Lichtfaser- oder Koaxialkabel
kommuniziert. Ein Zugriffsterminal kann weiterhin ein Beliebiges
einer Anzahl von Gerätetypen
sein, inklusive, jedoch nicht hierauf beschränkt, eine PC-Karte, ein Compact-Flash, ein externes
oder internes Modem, ein drahtloses oder drahtgebundenes Telefon.
Die Kommunikationsverbindung, durch die das Zugriffsterminal Signale
an den Modem-Pool-Transceiver sendet wird als Rückwärtsverbindung bezeichnet. Die
Kommunikationsverbindung, durch die ein Modem-Pool-Transceiver Signale an
ein Zugriffsterminal sendet wird als Vorwärtsverbindung bezeichnet.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass Informationssignale durch eine Vielzahl
von unterschiedlichen Technologien und Techniken dargestellt werden können. Zum
Beispiel können
Daten, Instruktionen, Befehle, Information, Signale, Bits, Symbole
und Chips die in der obigen Beschreibung durchgängig bezeichnet werden, durch
Spannung, Ströme,
elektromagnetische Wellen, magnetische Felder oder Teilchen, optische
Felder oder Teilchen oder eine Kombination hiervon dargestellt werden.
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Der
Fachmann wird weiter verstehen, dass verschiedene darstellende logische
Blöcke,
Module, Schaltkreise und Algorithmusschritte, die in Verbindung
mit den Ausführungsbeispielen,
die hierin offenbart sind, beschrieben sind, als elektronische Hardware,
Computersoftware oder eine Kombination von Beidem implementiert
werden können.
Um die Austauschfähigkeit
von Hardware und Software darzustellen, wurden verschiedene darstellende
Komponenten, Blöcke,
Module, Schaltungen und Schritte oben allgemein durch ihre Funktionalität beschrieben.
Ob eine solche Funktionalität
als Hardware oder Software implementiert wird, hängt von der bestimmten Anwendung
und Konstruktionsbeschränkungen, die
dem ganzen System auferlegt sind, ab. Ein Fachmann kann die beschriebene
Funktionalität
auf verschiedene Weise für
jede bestimmte Anwendung implementieren, aber eine solche Implementierungsentscheidung
kann nicht als abweichend von dem Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung interpretiert werden.
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Die
verschiedenen darstellenden logischen Blöcke, Module und Schaltungen,
die in Zusammenhang mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen
beschrieben sind, können
implementiert oder ausgeführt
werden in einem Allzweckprozessor, einem Digitalsignalprozessor(DSP),
einem ASIC(application specific integrated circuit), einem FPGA(field programmable
gate array) oder anderen programmierbaren logischen Vorrichtungen,
diskreten Gattern oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten
oder eine Kombination hiervon, und zwar konstruiert, um die hierin
beschriebenen Funktionen auszuführen.
Ein Allzweck-Prozessor kann ein Mikroprozessor sein, alternativ
kann der Prozessor jeder herkömmliche
Prozessor, Steuerelement, Mikrocontroller oder Zustandmaschine sein.
Ein Prozessor kann ebenfalls als eine Kombination von Berechnungsgeräten, zum
Beispiel eine Kombination eines DSP und eines Mikroprozessors einer
Vielzahl von Mikroprozessoren, einer oder mehrere Mikroprozessoren
in Zusammenhang mit einem DSP-Core oder einer beliebigen anderen
solchen Konfiguration implementiert sein.
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Die
Schritte eines Verfahrens oder Algorithmus, das in Zusammenhang
mit den hierin offenbarten Ausführungsbeispielen
beschrieben ist, können entweder
direkt in Hardware in einem Softwaremodul ausgeführt auf einem Prozessor oder
in einer Kombination von den beiden ausgebildet sein. Ein Softwaremodul
kann in einem RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher,
Register, einer Festplatte, einer entfernbaren Diskette, einer CD-ROM
oder einer jeglichen anderen Form eines Speichermediums, was auf
dem Fachgebiet bekannt ist, angeordnet sein. Ein beispielhaftes
Speichermedium ist an den Prozessor so gekoppelt, dass der Prozessor
die Information von dem Speichermedium auslesen kann und Information
in dieses einschreiben kann. Alternativ kann das Speichermedium
ein integraler Bestandteil des Prozessors sein. Der Prozessor und
das Speichermedium können
in einem ASIC angeordnet sein. Der ASIC kann in einem Benutzerterminal
angeordnet sein. Alternativ können
der Prozessor und das Speichermedium als diskrete Komponenten in
einem Benutzerterminal angeordnet sein.
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Die
vorhergehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele wird vorgesehen,
um es einem Fachmann zu ermöglichen,
die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Verschiedene
Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele werden
dem Fachmann leicht offensichtlich sein und die generischen Prinzipien,
die hierin offenbart sind, können
auf andere Ausführungsbeispiele
angewendet werden, ohne dabei vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Somit ist es nicht beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung
auf die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele
eingeschränkt
ist, sondern vielmehr sollte ihr der breiteste Schutzumfang zugeordnet
werden, der in Einklang steht mit den hierin beschriebenen Prinzipien
und neuen Merkmalen.