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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datensendeverfahren und
ein Datenpaket-Wiederholungsverfahren zum Gebrauch in einem Mobilkommunikationssystem,
das ein Kommunikationsendgerät
und eine Vielzahl von Basisstationen umfasst, wobei das Kommunikationsendgerät während eines
Soft-Handovers mit der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Basisstation,
die das Datensendeverfahren und das Datenwiederholungsverfahren
durchführt.
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Technischer
Hintergrund
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W-CDMA
(Wideband Code Division Multiple Access) ist eine Funkschnittstelle
für IMT-2000 (International
Mobile Communication), die zur Verwendung als drahtloses System
der Mobilkommunikation der dritten Generation standardisiert wurde.
Sie sieht eine Vielzahl von Diensten auf flexible und wirksame Weise
vor, wie Telefondienste und mobile Multimedia-Kommunikationsdienste.
Die Standardisierungsgremien in Japan, Europa, USA und anderen Ländern haben
gemeinsam ein Projekt aufgelegt, das „3rd Generation
Partnership Project" (3GPP)
heißt, um
für W-CDMA
gemeinsame Spezifikationen für Funkschnittstellen
herzustellen.
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Die
standardisierte europäische
Version von IMT-2000 wird gewöhnlich
mit UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) bezeichnet.
Die erste Version der UMTS Spezifikation wurde in 1999 (Version
99) veröffentlicht.
Inzwischen sind durch 3GPP in Version 4 und Version 5 verschiedene
Verbesserungen am Standard festgelegt worden und innerhalb Version
6 sind weitere Verbesserungen in der Diskussion.
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Der
dedizierte Kanal (dedicated channel – DCH) für Downlink and Uplink und der
Downlink Shared Channel (DSCH) sind in Version 99 und Version 4
festgelegt worden. In den folgenden Jahren haben die Entwickler
erkannt, dass zur Bereitstellung von Multimediadiensten – oder Datendiensten
im Allgemeinen – asymmetrischer
Zugang in Hochgeschwindigkeit verwirklicht werden muss. In Version
5 wurde der High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) eingeführt. Der
neue High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH) stellt dem Benutzer
von dem UMTS Funkzugangsnetz (Radio Access Network – RAN) zu
den Kommunikationsendgeräten
einen Zugang für
Downlink in Hochge schwindigkeit zur Verfügung, der Benutzereinrichtungen
in die UMTS Spezifikationen einbezog. HSDPA basiert auf Techniken
wie schnelle Paketterminierung, adaptive Modulation und hybride
ARQ (HARQ), um hohen Durchsatz, verringerte Verzögerung und hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten
bei Spitzenbelastung zu erzielen.
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Hybride ARQ
Verfahren
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Die
bekannteste Technik zur Fehlererkennung von Nicht Real Time Diensten
basiert auf Automatic Repeat reQuest Verfahren (ARQ), welche mit Forward
Error Correction (FEC) verbunden sind und Hybrid ARQ genannt werden.
Wenn die zyklische Redundanzprüfung
(Cyclic Redundancy Check – CRC)
einen Fehler erkennt, verlangt der Empfänger vom Sender, zusätzliche
Bits oder ein neues Datenpaket zu senden. Von den verschiedenen
bestehenden Verfahren sind Dauer-ARQ mit Stop and Wait (SAW) und
Selective Repeat (SR) in der Mobilkommunikation am häufigsten
in Gebrauch.
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Vor
der Übertragung
wird eine Dateneinheit verschlüsselt.
In Abhängigkeit
von den Bits, die erneut gesendet werden, können drei verschiedene Typen
von ARQ festgelegt werden.
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Im
Typ I von HARQ werden die fehlerhaften empfangenen Datenpakete,
die auch PDUs (Packet Data Unit) genannt werden, weggeworfen und
eine neue Kopie dieser PDU wird erneut gesendet und getrennt entschlüsselt. Es
gibt keine Verbindung zwischen früheren und späteren Versionen
dieser PDU. Bei der Verwendung des Typs II von HARQ wird die fehlerhafte
PDU, die erneut zu senden ist, nicht weggeworfen, sondern wird mit
einigen zusätzlichen
Redundanz-Bits verknüpft,
die vom Sender zur anschließenden
Entschlüsselung
zur Verfügung
gestellt werden. Erneut gesendete PDUs weisen manchmal höhere Codierungsgrade
auf und werden am Empfänger
mit den gespeicherten Werten verknüpft. Das bedeutet, dass in
jeder erneuten Übertragung
nur geringe Redundanz hinzugefügt
wird.
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Typ
III von HARQ ist schließlich
fast das gleiche Paketwiederholverfahren wie Typ II und unterscheidet
sich darin, dass sich jede erneut gesendete PDU selbst entschlüsseln kann.
Das schließt
ein, dass die PDU entschlüsselt
werden kann ohne die Verbindung mit vorhergehenden PDUs. In dem
Fall, wo einige PDUs so schwer beschädigt sind, dass fast keine
Information wieder verwendbar ist, können sich selbst entschlüsselnde
Pakete vorteilhaft benutzt werden.
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UMTS Architektur
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Die
hohe R99/4/5 Architektur von UMTS ist in 1 gezeigt
(siehe 3GPP TR 25.401: „UTRAN Overall
Description", unter
http://www.3gpp.org). Die Netzwerkelemente sind bzgl. der Funktion
in Gruppen eingeteilt: das Kernnetz (Core Network – CN) 101,
das terrestrische Funkzugangsnetz (Terrestrial Radio Access Network – UTRAN) 102 von
UMTS und die Benutzereinrichtung (User Equipment – UE) 103. Das
UTRAN 102 ist für
die Handhabung aller funkbezogener Funktionalität verantwortlich, wohingegen das
CN 101 für
das Routing der Gespräche
und Datenverbindungen zu externen Netzen ist. Die Verbindungen dieser
Netzwerkelemente sind durch die offenen Schnittstellen (Iu, Uu)
festgelegt. Es ist festzuhalten, dass UMTS modular ist und daher
mehrere Netzelemente vom selben Typ haben kann.
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2 stellt
die aktuelle Architektur von UTRAN dar. Ein Anzahl von Funknetz-Steuereinheiten (Radio
Network Controllers – RNCs) 201, 202 sind
mit dem CN 101 verbunden. Jede RNC 201, 202 steuert
eine oder mehrere Basisstationen (Node Bs) 203, 204, 205, 206,
die wiederum mit den UEs kommunizieren. Eine mehrere Basisstationen
steuernde RNC wird Controlling RNC (C-RNC) für diese Basisstationen genannt.
Eine Gruppe von gesteuerten Basisstationen wird in Verbindung mit
ihrer C-RNC als Funknetz-Subsystem (Radio Network Subsystem – RNS) 207, 208 bezeichnet.
Für jede
Verbindung zwischen Benutzereinrichtung und UTRAN ist ein RNS das
Serving RNS (S-RNS).
Es unterhält
die so genannte Iu-Verbindung mit dem Kernnetz (CN) 101. Bei
Bedarf unterstützt
das Drift RNS (D-RNS) 302 das Serving RNS (S-RNS) 301,
indem es Funkkapazitäten,
wie in 3 gezeigt, zur Verfügung stellt. Entsprechende
RNCs werden Serving RNC (S-RNC) und Drift RNC (D-RNC) genannt. Es
kann auch sein und ist häufig
der Fall, dass C-RNC und D-RNC identisch sind und daher werden die
Abkürzungen
S-RNC oder RNC benutzt.
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Entwickelte
UTRAN Architektur
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Derzeit
wird eine Machbarkeitsstudie zur Entwicklung der UTRAN Architektur
aus der aktuellen R99/4/5 UTMS Architektur durchgeführt (siehe 3GPP
TSG RAN WG3: „Feasibility
Study on the Evolution of the UTRAN Architecture", unter http://www.3gpp.org). Zwei allgemeine
Vorschläge zur
entwickelten Architektur zeichnen sich ab (siehe 3GPP TSG RAN WG3,
Sitzung #36, „Proposed
Architecture on UTRAN Evolution",
Tdoc R3-030678 und „Further
Clarifications on the Presented Evolved Architecture", Tdoc R3-030688, unter http://www.3gpp.org).
Der Vorschlag mit dem Titel „Further
Clarifications on the Presented Evolved Architecture" wird nachfolgend
mit Bezug zu 4 besprochen.
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Das
RNG (Radio Network Gateway) 401 wird zum Zusammenwirken
mit dem herkömmlichen
RAN und als Mobilitätsankerpunkt
benutzt, was bedeutet, dass, wenn einmal ein RNG 401 als
Verbindung ausgewählt
worden ist, es für
die Dauer des Gespräches beibehalten
wird. Dies enthält
Funktionen sowohl in der Steuerebene wie auch in der Benutzerebene.
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Auf
der Steuerebene wirkt das RNG 401 als ein Signal gebendes
Gateway zwischen dem entwickelten RAN und dem CN sowie dem entwickelten RAN
und dem R99/4/5 UTRAN. Es besitzt die folgenden Hauptfunktionen:
- • Gateway
für Iu-Signalisierung,
d. h. Ankerpunkt für
die RANAP Verbindung (Radio Access Network Application Part),
- • Abbau
der RANAP Verbindung einschließlich:
- • Einrichten
und Auflösen
der Signalisierungsverbindungen
- • Benachteiligung
verbindungsloser Mitteilungen
- • Verarbeiten
von verbindungslosen RANAP Mitteilungen
- • Weiterleiten
von Funkrufmitteilungen an relevante Node B+s über Warte- und Verbindungsmodus
- • Das
RNG übernimmt
die CN-Rolle bei Standortwechsel zwischen den Node B+
- • Steuern
der Benutzerebene und
- • Gateway
zur lur-Signalisierungs zwischen den Node B+ 402 bis 405 und
R99/4/5 RNC.
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Ferner
ist das RNG der Benutzerebenen-Zugangspunkt vom CN oder vom herkömmlichen
RAN zum entwickelten RAN. Es besitzt die folgenden Benutzerebenenfunktionen:
- • Umschalten
des Nutzebenenverkehrs während eines
Standortwechsels,
- • Weiterleiten
von GTP Paketen (GPRS Tunnelprotokoll an der Iu-Schnittstelle) zwischen
Node B+ und SGSN (Serving GPRS Support Node, ein Element vom CN)
und
- • lur-Zusammenwirken
für die
Benutzerebene.
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Das
Element Node B+ 402 bis 405 schließt alle
RAN Funkprotokolle ab (Layer 1 – Physikalische Schicht,
Layer 2 – Medium
Access Control und Radio Link Control Unterschichten, und Layer
3 – Radio
Resource Control). Die Steuerebenenfunktionen von Node B+ 402 bis 405 enthalten
alle Funktionen, die sich auf das Steuern der Endgeräte im verbundenen Modus
innerhalb des entwickelten RAN beziehen. Hauptfunktionen sind:
- • Steuern
der UE,
- • Abbrechen
der RANAP Verbindung,
- • Verarbeiten
von RANAP Verbindung orientierten Protokollmitteilungen,
- • Steuern/Abrechen
der RRC Verbindung (Radio Resource Control) und
- • Steuern
der Initialisierung relevanter Benutzerebenen-Verbindungen.
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Der
UE-Kontext wird von dem (Serving) Node B+ entfernt, wenn die RRC
Verbindung beendet ist oder wenn die Funktionalität auf einen
anderen Node B+ (Serving Node B+ Relocation) verlagert wird. Die
Steuerebenenfunktionen umfassen auch alle Funktionen für das Steuern
und Konfigurieren der Ressourcen der Funkzellen von den Node B+ 402 bis 405 und
die Zuordnung der dedizierten Ressourcen auf Anforderung vom Steuerebenenteil
des dienstbaren (Serving) Node B+. Das „+" im Begriff „Node B+" drückt
die erweiterte Funktionalität
der Basisstation im Vergleich zu den R99/4/5-Spezifikationen aus.
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Benutzerebenenfunktionen
des Node B+ 402 bis 405 umfassen alle Protokollfunktionen
von PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (Radio Link Control)
und MAC (Media Access Control) und Verknüpfen von Makrodiversitäten.
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Dedizierter Kanal für erweiterten
Uplink (E-DCH)
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Uplink
Erweiterungen für
dedizierte Transportkanäle
(DTCH) werden derzeit von der 3GPP Technical Specification Group
RAN (siehe 3 GPP TR 25.896: „ Feasibility
Study for Enhanced Uplink for UTRA FDD (Release 6)" unter http://www.3gpp.org) untersucht.
Da die Verwendung von IP basierten Diensten immer wichtiger wird,
gibt es eine erhöhte Nachfrage,
die Reichweite und den Durchsatz des RAN zu verbessern, wie auch
die Verzögerung
der Uplink dedizierten Transportkanäle zu verringern. Strömende, interaktive
und Hintergrund-Dienste könnten
von diesem erweiterten Uplink profitieren.
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Eine
Erweiterung ist der Gebrauch adaptiver Modulations- und Codierungsverfahren
(AMC) in Verbindung mit Node B gesteuerter Zeitplanung sowie eine
Erweiterung der Uu-Schnittstelle. Bei dem bestehenden R99/4/5 System
ist die Steuerung der maximalen Datengeschwindigkeit beim Uplink
in der RNC untergebracht. Durch Verlagerung des Zeitplaners in den
Node B kann die wegen der Signalisierung an der Schnittstelle zwischen
RNC und Node B eingeführte
Wartezeit verringert werden und der Zeitplaner kann so auf zeitliche Änderungen
in der Uplink Last schneller reagieren. Das wird die gesamte Wartezeit
in der Kommunikation zwischen der UE und dem RAN verringern. Daher
kann die durch den Node B gesteuerte Zeitplanung die Uplink Interferenzen
besser steuern und die Streuung der Störungszunahme glätten, indem
höhere
Geschwindigkeiten der Datenübertragung
zugewiesen werden, wenn die Uplink Last abnimmt, und indem die Geschwindigkeiten
der Datenübertragung
beschränkt
werden, wenn die Uplink Last zunimmt. Die Reichweite und der Funkzellendurchsatz
können
durch eine bessere Steuerung der Uplink Interferenz verbessert werden.
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Eine
andere Technik, die für
die Verringerung der Verzögerung
beim Uplink in Frage kommen kann, ist das, Einführen einer kürzeren Dauer
des TTI (Transmission Time Intervall) für den E-DCH im Vergleich zu
anderen Transportkanälen.
Eine Dauer des TTI von 2 ms wird gegenwärtig zur Verwendung in dem
E-DCH untersucht, während
in den anderen Kanälen
gewöhnlich
ein TTI von 10 ms benutzt wird. Hybride ARQ, das eine der Schlüsseltechnologien
in HSDPA war, wird auch für
die Verbesserung des Uplink dedizierten Kanals in Erwägung gezogen.
Das hybride ARQ Protokoll zwischen Node B und UE gestattet eine
schnelle Sendewiederholung von fehlerhaft empfangenen Dateneinheiten,
wodurch die Anzahl von RLC Wiederholungen (Radio Link Control) und
der damit verbundenen Verzögerungen
verringert wird. Dies kann die vom Endnutzer erfahrene Qualität verbessern.
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Um
die oben beschriebenen Verbesserungen zu unterstützen, wird eine neue MAC Unterschicht
eingeführt,
welche im Folgenden MAC-eu genannt wird (siehe 3GPP TSG RAN WG1,
Sitzung #31, Tdoc R01-030284, "Scheduled
and Autonomous Mode Operation for the Enhanced Uplink"). Die Einheiten
der neuen Unterschicht, die in den folgenden Abschnitten genauer
beschrieben werden, können
in der UE oder in Node B angeordnet werden. Auf Seiten der UE leistet
die MAC-eu die neue Aufgabe des Multiplexing der Daten der oberen
Schicht (z. B. MAC-d) in die neuen verbesserten Transportkanäle und des
Bearbeitens der Übertragungseinheiten des
HARQ Protokolls.
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E-DCH MAC
Architektur an der UE
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5 zeigt
die beispielhafte Gesamtarchitektur von E-DCH MAC auf der Seite
der UE. Eine neue MAC Funktionseinheit, die MAC-eu 503,
wird der MAC Architektur von R/99/4/5 hinzugefügt Die Einheit MAC-eu 503 ist
in 6 detaillierter abgebildet.
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Es
gibt M verschiedene Datenströme (MAC-d)
die Datenpakete befördern,
die von der UE zum Node B zu senden sind. Diese Datenströme können verschiedene
QoS (Quality of Service) aufweisen, z. B. Verzögerungs- oder Fehleranforderungen,
und können
verschiedene Konfigurationen der HARQ Fälle erfordern. Deshalb können Datenpakete in
Warteschlangen mit verschiedener Priorität (Priority Queues) gespeichert
werden. Die Gruppe der Sende- und Empfangseinheiten bei HARQ, die
jeweils im UE und Node B ansässig
sind, werden als HARQ Prozess bezeichnet. Der Zeitplaner wird QoS
Parameter berücksichtigen,
indem er verschiedenen Priority Queues HARQ Prozesse zuweist. MAC-eu
Einheiten empfangen über
die Signalisierung der Schicht 1 vom Node B (Netzseite) Informationen
zur Zeitplanung.
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E-DCH MAC
Architektur am UTRAN
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Beim
Betrieb von Soft-Handover können
die MAC-eu Einheiten in der E-DCH MAC Architektur auf der UTRAN
Seite über
Node B (MAC-eub) und S-RNC (MAC-eur) verteilt werden. Der Zeitplaner
in Node B wählt
die aktiven Benutzer aus und führt
eine Geschwindigkeitssteuerung durch, indem er eine angeordnete
Geschwindigkeit, vorgeschlagene Geschwindigkeit oder einen TFC Schwellenwert
(Transport Format Combination) festlegt und signalisiert, die den
aktiven Benutzer (UE) auf eine zur Übertragung zugelassene Untermenge
des TFCS (Transport Format Combination Set) begrenzt.
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Jede
MAC-eu Einheit entspricht einem Benutzer (UE). In 7 ist
die Node B MaC-eu Architektur genauer abgebildet. Es ist festzustellen,
dass jede HARQ Empfangseinheit einem gewissen Betrag oder Bereich
des Soft-Puffer-Speichers zugeordnet ist, um die Bits der Pakete
von ausstehenden Sendewiederholungen zu verknüpfen. Wenn ein Paket erfolgreich
empfangen worden ist, wird es zu dem Zwischenspeicher zur Wiederan forderung
weitergeleitet, der für
die Übergabe
in der richtigen Reihenfolge an die obere Schicht sorgt. Entsprechend
der abgebildeten Ausführung
ist der Zwischenspeicher zur Wiederanforderung während des Soft-Handovers im
S-RNC untergebracht (siehe 3GPP TSG RAN WG 1, Sitzung #31: „HARQ Structure", Tdoc R1-030247,
unter http://www.3gpp.org). In 8 wird die
S-RNC MAC-eu Architektur gezeigt, die den Zwischenspeicher zur Wiederanforderung
des entsprechenden Benutzers (UE) umfasst. Die Anzahl der Zwischenspeicher
zur Wiederanforderung ist gleich der Anzahl der Datenströme in der
entsprechenden MAC-eu Einheit auf Seite der UE. Daten und Steuerinformationen
werden während
eines Soft-Handovers von allen Node Bs innerhalb des aktiven Sets
zur S-RNC gesendet.
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Es
ist festzuhalten, dass die erforderliche Größe des Soft-Puffers von dem
benutzten HARQ Verfahren abhängt,
z. B. benötigt
ein HARQ Verfahren, das inkrementelle Redundanz (IR) verwendet, mehr
Softpuffer als eines mit Chase Combining (CC)
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E-DCH Signalisierung
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Mit
E-DCH verbundene Steuersignalisierung, die zum Betrieb eines bestimmten
Verfahrens erforderlich ist, besteht aus Uplink- und Downlink Signalisierung.
Die Signalisierung hängt
von Verbesserungen des Uplinks ab, die schon berücksichtigt wurden.
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Um
Node B in die Lage zu versetzen, die Zeitplanung zu steuern (z.
B. eine von Node B gesteuerte Zeit- und Geschwindigkeitsplanung)
muss UE beim Uplink eine Anforderungsmitteilung zum Übertragen
von Daten an den Node B senden. Die Anforderungsmitteilung kann
Statusinformationen der UE enthalten wie z. B. Status des Puffers,
Status der Leistung und Abschätzung
der Kanalqualität.
Mit einer Genehmigungsmitteilung, die im Downlink von Node B zu
der UE gesendet wird, ordnet der Node B der UE die TCFS mit der
maximalen Übertragungsgeschwindigkeit
der Daten und mit den Zeitintervallen zu, mit denen die UE senden
darf.
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In
dem Uplink muss die UE dem Node B Informationen über eine Geschwindigkeitsindikatormitteilung
signalisieren, die zur korrekten Entschlüsselung der gesendeten Pakete
notwendig sind, wie z. B. Größe des Transportblocks
(Transport Block Size) TBS, Grad des Modulations- und Codierungsverfahrens
(Coding Scheme) MCS usw. Falls HARQ verwendet wird, muss die UE
ferner sich auf HARQ beziehende Steuerinformationen (z. B. Vorgangsnummer
von Hybrid ARQ, Nummer der HARQ Sequenz, die mit New Data Indicator
(NDI) für
UMTS Version 5 bezeichnet wird, Version der Redundanz (RV), Parameter
zum Geschwindigkeitsabgleich usw.).
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Nach
Empfang und Entschlüsselung
der gesendeten Pakete auf dem verbesserten Uplink dedizierten Kanal
(E-DCH) muss der Node B die UE informieren, ob die Übertragung
erfolgreich war, indem er dementsprechend im Downlink ACK/NAK sendet.
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Mobilitätsmanagement
innerhalb von R99/415 UTRAN In diesem Abschnitt werden kurz einige
häufig
verwendete Begriffe definiert und einige mit dem Mobilitätsmanagement
verbundene Vorgänge
dargelegt (siehe 3GPP TR 21.905: „Vocabulary for 3GPP Specifications" unter http://www.3gpp.org).
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Eine
Funkverbindung kann eine logische Verbindung zwischen einer einzelnen
UE und einem einzelnen UTRAN Zugangspunkt sein. Ihre physikalische
Umsetzung umfasst Radio Bearer Übertragungen.
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Ein
Handover kann als Übertragung
einer Verbindung eines Benutzers von einem Radio Bearer zu einem
anderen definiert werden. In einem „Hard-Handover" wird eine neue Funkverbindung aufgebaut.
Im Gegensatz dazu werden während
eines „Soft-Handover" (SHO) Funkverbindungen
so aufgebaut und abgebrochen, dass die UE immer mindestens eine
Funkverbindung zu dem UTRAN aufrechterhält. Soft-Handover ist kennzeichnend
für Netze,
die die Technologie des Code Division Multiple Access (CDMA) verwenden.
Im mobilen Funknetz wird die Durchführung des Handover gewöhnlich durch
S-RNC gesteuert.
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Das „Aktive
Set" umfasst eine
Gruppe von Funkverbindungen, die gleichzeitig an einem bestimmten
Kommunikationsdienst zwischen UE und dem Funknetz beteiligt sind.
So umfasst, z. B. während
eines Soft-Handover, das aktive Set der UEs alle Funkverbindungen
zu den Node Bs des RANs, die die UE bedienen.
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Verfahren
zur Aktualisierung des aktiven Sets können benutzt werden, um das
aktive Set der Kommunikation zwischen UE und UTRAN zu verändern. Das
Verfahren kann drei Funktionen umfassen: Zufügung einer Funkverbindung,
Abbrechen einer Funkverbindung und die Kombination von Zufügung und
Abbrechen einer Funkverbindung. Die maximale Anzahl gleichzeitiger
Funkverbindungen wird gewöhnlich
auf vier festgelegt. Neue Funkverbindungen können zum aktiven Set zugefügt werden,
wenn die Stärken
der Pilotsignale von entsprechenden Basisstationen einen gewissen
Schwellenwert relativ zum Pilotsignal des stärksten Mitglieds innerhalb
des aktiven Sets überschreitet.
Eine Funkverbindung kann aus dem aktiven Set entfernt werden, wenn
die Stärke
des Pilotsignals der entsprechenden Basisstation einen bestimmten
Schwellenwert relativ zum stärksten
Mitglied des aktiven Sets überschreitet.
Der Schwellenwert für
die Addition einer Funkverbindung kann typischer Weise so gewählt werden,
dass er höher
ist, als der für
die Löschung
der Funkverbindung. Daher bilden die Ereignisse der Zufügung und
des Abbruchs eine Hysterese bezüglich
der Stärken
des Pilotsignals.
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Messwerte
des Pilotsignals werden dem Netz (S-RNC) von der UE mittels RRC
Signalisierung gemeldet. Vor der Übermittlung der Messergebnisse wird
gewöhnlich
ein Fitern durchgeführt,
um den schnellen Schwund durchschnittlich zu ermitteln. Die typische
Dauer des Filterns liegt bei etwa 200 ms und sie trägt zur Verzögerung des
Handover bei (siehe 3GPP TS 25.133: „Requirements for Support
of Radio Resource Management (FDD)", unter httpa/www. 3ppp.org). Auf der
Grundlage der Ergebnisse der Messwerte kann S-RNC entscheiden, ob
die Durchführung
einer der Funktionen zur Aktualisierung des aktiven Sets ausgelöst wird
(Zufügung/Entfernen
eines Node B zu/von dem derzeit aktiven Set).
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E-DCH Betrieb
während
Soft-Handover
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Die
Unterstützung
von Soft-Handover ist wünschenswert,
um einen Gewinn an Makrodiversität
zu erzielen. Bei HSDPA wird z. B. kein Soft-Handover für den HS-DSCH
Transportkanal (High Speed Downlink Shared Channel) unterstützt. Die
Anwendung des Soft-Handover
verursacht das Problem, dass die Verantwortungen der Zeitplanung über alle Node
Bs des aktiven Sets verteilt werden und würde eine äußerst enge Zeitplanung erfordern,
um alle Mitglieder des aktiven Sets mit der Entscheidung über die
Zeitplanung zu versorgen, selbst wenn das Verteilen der Zeitplanungsfunktion
gelöst
wäre. Nur
ein Node B überträgt auf FiS-DSCH
zu einer UE und so kann kein Gewinn an Makrodiversität ausgenutzt werden.
Wenn UE in eine Region mit Soft-Handover für dedizierte Kanäle eintritt,
muss der Node B bestimmt werden, welcher auf HS-DSCH senden darf. Die
Auswahl des dienstbaren Node B kann entweder von Seiten der UE oder
von Seiten des Netzes (durch RNC) erledigt werden.
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Beim
Verfahren Fast Cell Selection (FCS) für HS-DSCH wählt die UE die Funkzelle, die
zur Übertragung
der Daten am Besten geeignet ist. UE überwacht periodisch die Kanalbedingungen
in den Funkzellen innerhalb des aktiven Sets, um zu überprüfen, ob
es eine Zelle mit besseren Kanalbedingungen als die der derzeit
dienstbaren Zelle gibt.
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In
dem Fall wo Soft-Handover für
den Uplink nicht unterstützt
wird, muss ein dienstbarer Node B ausgewählt werden. Ein Problem das
dabei auftreten kann ist die ungenaue Auswahl des dienstbaren Node
B. Demzufolge kann es eine Funkzelle innerhalb des aktiven Set geben,
die für
das Senden im Uplink besser geeignet ist, als der zum Uplink ausgewählte dienstbare
Node B. Daher kann die Datenübertragung
zu einer Zelle, die durch den derzeit dienstbaren Node B gesteuert
wird, fehlschlagen, wohingegen die Übertragung zu den Funkzellen,
die durch andere Node Bs gesteuert werden, erfolgreich verlaufen
wäre. Die
Genauigkeit der Auswahl hängt von
mehreren Faktoren ab wie Verzögerung
der Signalisierung, Filtern der Messwertergebnisse usw.
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Abschließend kann
gesagt werden, dass der für
E-DCH unterstützende
Betrieb von SHO nützlich ist,
weil ein Gewinn von Makrodiversität erzielt und mögliche Fehler
bei der Übertragung,
aufgrund von einer ungenauen Auswahl des besten dienstbaren Node
B für den
Uplink, vermieden werden können.
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Betrieb von
Soft-Handover ohne Synchronisation im Soft-Puffer
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In 9 ist
ein Flussdliagramm für
den Betrieb von Soft-Handover mit Node B ohne Puffer-Synchronisierung
unter der Annahme der R99/4/5 Architektur abgebildet. Die Zeichnung
zeigt den Betrieb eines beliebigen Node B aus dem aktiven Set.
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Jeder
Node B innerhalb des aktiven Sets überwacht den verbesserten,
dedizierten, physischen Datenkanal (E-DPDCH) in Schritt 901 für den Empfang
von Verkehr im Uplink. IN dem Falle wo in Schritt 903 ein
Paket innerhalb eines Übertragungszeitintervalls
(Transmission Time Interval – TTI)
(siehe Schritt 902) empfangen wird, muss Node B entscheiden,
ob das Paket eine Erstsendung oder eine Wiederholsendung eines zuvor übertragenen
Datenpaketes ist. Die Entscheidung basiert auf der zugehörigen Steuersignalisierung
des Uplink, z. B. dem New Data Indicator (NDI). In dem Falle wo
das empfangene Paket eine Wiederholsendung war, muss dann Node B
das empfangene Datenpaket mit den vorherigen, im Soft-Puffer gespeicherten Übertragungen verknüpfen, bevor
in Schritt 905 die Entschlüsselung stattfindet. Bei einer
Erstübertragung
speichert Node B (siehe Schritt 906) das empfangene Paket
in dem entsprechenden Soft-Puffer (möglicherweise in diesem Soft-Puffer
vorher gespeicherten Übertragungen
werden überschrieben)
und kann sofort nach dem Empfang versuchen, das Paket zu entschlüsseln.
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Das
Prüfen,
ob die Entschlüsselung
erfolgreich war oder nicht (siehe Schritt 907), wird durch Bewerten
der CRC Prüfsumme
durchgeführt.
Wenn das Paket richtig entschlüsselt
ist, reicht es Node B zur höheren
Schicht weiter und sendet es in Schritt 909 über die
lub/lur Schnittstelle zum S-RNC. In dem Fall, wo die Entschlüsselung
nicht erfolgreich war, wird in Schritt 909 die Soft-Information
im Soft-Puffer gespeichert.
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Wie
oben zum Ausdruck gebracht sorgt der Betrieb des Soft-Handover für einen
zusätzlichen Gewinn
an Makrodiversität,
aber das Systemdesign wird bis zu einem gewissen Grad komplizierter.
Beim E-DCH gibt es z. B. eine einzige Einheit von Übertragungsprotokoll
und mehrere Einheiten von Empfangsprotokoll für den Betrieb mit Soft-Handover. Dem
gegenüber
gibt es für
den Betrieb ohne Soft-Handover nur eine einzige Sende- und eine
einzige Empfangsprotokolleinheit.
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Betrieb von
HARQ ohne Soft-Handover
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Beim
Betrieb unter Nicht-SHO kann ein einfacher HARQ Betrieb unter der
Annahme stattfinden, dass es eine zuverlässige Rückmeldungssignalisierung im
Downlink gibt, da eine UE mit einem einzigen Node B kommuniziert.
Der Node B informiert UE, ob die Übertragung erfolgreich war,
indem er eine Bestätigung
ACK sendet oder eine Widerholung anfordert, indem er eine negative
Rückmeldung
NAK signalisiert. Um die Synchronisation des Status des HARQ Protokolls
auf der Seite des Senders und des Empfängers sicher zu stellen, ist
eine zuverlässige
Signalisierung der Rückmeldungen
erforderlich.
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Beim
Uplink informiert die UE den Node B auf der Basis der ACK/NAK Rückmeldungsmitteilungen,
ob für
den gegebenen HARQ Vorgang die Übertragung
eines neuen Paketes begonnen worden ist. Beim Umschalten auf den
New Data Indicator (NDI), wird der Node B angewiesen, das Paket
mit früheren Übertragungen,
die im Soft-Puffer des betreffenden HARQ Vorgangs gespeichert sind,
zu verknüpfen (siehe
3 GPP TSG RAN WG 1, Sitzung #31: „HARQ Overview", Tdoc R1-030176,
unter http://www.3gpp.org). Wenn der NDI umgeschaltet wird, wird
der HARQ Soft-Puffer für
den entsprechenden HARQ Vorgang geräumt und dann mit der Information über die
Soft-Entscheidung der neuen Paketsendung gefüllt.
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Eine
Fehldeutung bei der durch den Node B zur UE signalisierten Rückmeldung
würde den
Gesamtdurchsatz und die Packet Error Rate (PER) verringern. Im Falle
einer Fehldeutung von ACK zu NAK würde das bereits korrekt empfangene
Paket erneut gesendet, wohingegen bei einer Fehldeutung von NAK
zu ACK das Paket verloren gehen würde, weil der Sender eine Bestätigung erhalten
hat. Daher sind große
Leistungsabstände
erforderlich, um einen korrekten Empfang der ACK/NAK Signalisierung
durch die UE sicher zu stellen. Es existiert ein Zielkonflikt zwischen
dem Overhead, der für
zuverlässige
Signalisierung zur Verfügung
gestellt wird und der Wahrscheinlichkeit von einer fehlerhaften
Protokollfunktion.
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HARQ Betrieb
im Soft-Handover
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In
dem Fall, wo HARQ während
eines Soft-Handover eingesetzt wird, übermittelt UE im Uplink an
eine Vielzahl von Node Bs. Eines der Hauptprobleme für den HARQ
Betrieb während
dem Soft-Handover ist die Synchronisation des HARQ Soft-Puffers
zwischen den verschiedenen Node Bs. Nicht alle Node Bs im aktiven
Set könnten
in der Lage sein, die entsprechende Steuersignalisierung von der UE
zu empfangen, die für
eine korrekte Verarbeitung der empfangenen Pakete erforderlich ist.
Da die Funkkanäle
zwischen der UE und den verschiedenen Node Bs aus dem aktiven Set
unkorreliert sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass es eine Funkzelle
gibt, die für
den Uplink Empfang am meisten geeignet ist. Der entsprechende Node
B, der als Uplink Node B bezeichnet wird, kann die Pakete korrekt
empfangen und entschlüsseln,
wohingegen andere Node Bs innerhalb des aktiven Sets einige Pakete
höchst
wahrscheinlich nicht erfolgreich empfangen.
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Die Übertragung
neuer Pakete zum Uplink Node B wird weiter gehen, während in
anderen Node Bs kürzlich
empfangene Pakete noch in den entsprechenden Soft-Puffern gespeichert
sind. In einem Fenster basierten HARQ Protokoll sollte es nicht
vorkommen, dass ein Paket mit derselben Sequenznummer empfangen
wird wie ein altes Datenpaket im Soft-Puffer. In diesem Fall ist
das HARQ Fenster vorgerückt
worden, während
der Soft-Puffer nicht geräumt
worden ist. Dieses Phänomen
wird „Wrap Around
Problem" genannt.
Für das
N-Kanal Stop-and-Wait Protokoll liegt die Sache ähnlich. Dieselbe HARQ Vorgangsnummer
sollte nicht wieder für ein
neues Datenpaket geplant werden, wenn es nicht so angezeigt wird
und die entsprechenden Soft-Puffer bei den Node Bs, die mit diesen
Vorgangsnummern verbundene gespeicherte Daten enthalten, geräumt sind.
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Ein
weiteres Problem, das im Fall von HARQ während Soft-Handover auftritt,
ist es, dass jeder Node B innerhalb des aktiven Sets beim Downlink Rückmeldungen
signalisiert. Da die UE verschiedene ACK/NAK Mitteilungen von den
Node Bs in dem aktiven Set empfangen kann, kann er aus dem Soft-Verknüpfen für die ACK/NAK
Entschlüsselung
keinen Nutzen gewinnen. Da der Downlink für die Kapazität von Systemen
mit W-CDMA Luftschnittstelle kritisch ist, kann das Signalisieren
von Rückmeldung
von jedem Node B mit verstärkter
Energie die Kapazität schwächen, ohne
eine signifikante Zunahme bei der ACK/NAK Zuverlässigkeit zu liefern.
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In
WO 0/9/2/37872 wird ein Verfahren eingeführt, das einen HARQ Betrieb
während
Soft-Handover im Uplink vorschlägt.
Es wird empfohlen die Zuverlässigkeit
des HARQ Betriebs während
Soft-Handover zu steigern, indem ein Räumungsbit zu der entsprechenden
HARQ Steuersignalisierung im Uplink zugefügt wird. Das Räumungsbit
zeigt den Node Bs an, ob ein aktuelles Paket mit früheren Übertragungen
verknüpft
oder der derzeitige Soft-Puffer des entsprechenden HARQ Vorgangs
geräumt
werden soll. Die zusätzliche
Steuersignalisierung kann die Zuverlässigkeit des HARQ Betriebs
steigern, jedoch hat das Verfahren zwei Nachteile. Das Senden zusätzlicher
Steuerinformation beim Uplink verlangt, dass der Sender den HARQ
Status der Empfänger
kennt, weil er sie informieren muss, wenn der Puffer zu räumen ist.
Ein weiterer Nachteil ist der, dass das Räumungsbit mit einer hohen Zuverlässigkeit übermittelt werden
muss. Dies erfordert einen großen
Leistungsabstand und wird daher den Overhead bei der Signalisierung
an der Luftschnittstelle erhöhen
und so die Systemkapazität
verringern.
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GB 2 369 961 bezieht sich
auf eine Übertragungssteuerung
in einem Netz mit Funkzugang. In dem Dokument wird berichtet, dass
in einem UMTS Kommunikationssystem ein Routing von Datenpaketen
von einem Kernnetz zu einer Benutzereinrichtung (und umgekehrt),
zu einer Funknetzsteuereinheit und einer verbundenen Basisstation
durchgeführt
wird. Zur Verringerung von Verzögerung
kann der ARQ Mechanismus besser in die Basisstation und die UE eingebaut
werden, als in den RNC und die UE. Das kann jedoch zu Problemen
führen,
wenn sich die UE in Soft-Handover zwischen einer Vielzahl von Basisstationen
befindet, da eine der Basisstationen von der UE Bestätigungs-
oder negative Rückmeldungssignale
für Pakete
empfangen kann, die noch nicht übermittelt
worden sind.
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Um
dieses Problem zu entschärfen,
behandelt
GB 2 369 961 den
Bedarf von einer Art von Synchronisation zwischen den Übermittlungspuffern
der Basisstationen. Im Hinblick auf Uplink Übermittlungen sagt das Dokument,
dass alle Basisstationen, die mit der Benutzereinrichtung während des
Handovers kommunizieren, Mitteilungen an die UE senden und im Falle
von miteinander in Konflikt stehenden ARQ Statusmeldungen wählt die
UE eine der Basisstationen aus und antwortet nur auf ARQ Statusmitteilungen,
die an dieser ausgewählten
Basisstation erzeugt wurden, bis durch diese Basisstation eine vollständige SDU
bestätigt
worden ist. Alternativ schlägt
GB 2 369 961 vor, dass die
UE nur Pakete wiederholen kann, die noch nicht von einer der Basisstationen korrekt
empfangen worden sind. Die Basisstation, die die erneut gesendeten
Pakete empfängt,
kann diese Pakete zu einer Masterbasisstation weiterleiten, die eine
vollständige
SDU zu den höheren
Schichten weiter reicht.
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Übersicht über die
Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die falsche Verknüpfung von
Datenpaketen in Basisstationen zu verhindern, die Teil eines aktiven
Sets von bestimmten Kommunikationsendgeräten (UE) sind. Dieses Verfahren
soll auch eingesetzt werden können,
damit HARQ Sendewiederholungen von Datenpaketen beim Uplink während eines
Soft-Handovers stattfinden
können.
Ferner soll die Signalisierung über
die Luftschnittstelle während
eines Soft-Handovers verringert werden.
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Dieses
Ziel wird erreicht durch die Erfindung nach den Hauptansprüchen. Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Demnach
wird der HARQ Status des Soft-Puffers der Node Bs des aktiven Sets
während eines
HARQ Vorgangs zum Uplink in einem Soft-Handover aktualisiert oder
synchronisiert, indem von jedem Node B innerhalb des aktiven Sets
Steuerinformation zu anderen Node Bs des aktiven Sets gesendet werden.
Ferner kann ein ausgewählter dienstbarer
Node B aus dem aktiven Set eine Rückmeldungsmitteilung senden,
die z. B. eine HARQ ACK/NAK zu der UE umfasst.
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In
einer Ausführungsform
sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Datenübermittlung vor,
das in einem mobilen Kommunikationssystem benutzt wird, das ein
Kommunikationsendgerät
und eine Vielzahl von Basisstationen umfasst. Nach dem Verfahren
ist das Kommunikationsendgerät
in Verbindung mit der Vielzahl von Basisstationen wäh rend eines
Soft-Handovers. Es ist anzumerken, dass die Vielzahl der Basisstationen
sich nicht auf alle Basisstationen bezieht, die durch eine Steuereinheit
oder eine Vielzahl von Steuereinheiten im mobilen Kommunikationsnetz
gesteuert werden, sondern es sich vielmehr um die Basisstationen
handelt, die während des
Soft-Handovers mit dem Kommunikationsendgerät kommunizieren. Bei UMTS kann
diese Vielzahl von Basisstationen als das aktive Set des Kommunikationsendgeräts bezeichnet
werden. Folglich kann die Vielzahl der Basisstationen eine Untermenge
der Basisstationen sein, die zur Kommunikation in dem mobilen Kommunikationsnetz
zur Verfügung
stehen.
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Das
Verfahren umfasst die Schritte des Empfangens eines Datenpakets
vom Kommunikationsendgerät
an der Vielzahl von Basisstationen und Überprüfen der Datenintegrität des empfangenen Datenpakets
an jeder der Basisstationen. Das Datenpaket kann zum Beispiel über einen
dedizierten Kanal (DCH) empfangen werden, wie etwa einen verbesserten
Uplink dedizieren Kanal (E-DCH). Es ist festzustellen, dass die
Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf den E-DCH begrenzt
ist. Das Überprüfen der
Datenintegrität
kann durchgeführt werden,
indem verifiziert wird, dass die empfangenen Daten nicht verstümmelt sind,
z. B. mittels einer zyklischen Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check – CRC).
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Wenn
die Integrität
des empfangenen Datenpakets nicht durch eine Basisstation bestätigt (oder rückgemeldet)
worden ist, wird das empfange Datenpaket in einem Puffer der jeweiligen
Basisstation gespeichert. Wenn die Datenintegrität des empfangenen Datenpakets
durch eine Basisstation bestätigt worden
ist, übermittelt
die jeweilige Basisstation Steuerinformationen zu mindestens einer
anderen Basisstation der Vielzahl von Basisstationen, wobei die
Steuerinformation anzeigt, dass die Datenintegrität des empfangenen
Datenpakets bestätigt
wurde.
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Als
Reaktion auf das Empfangen der Steuerinformation an den anderen
Basisstationen löschen, nach
einer anderen Ausführungsform,
diese ihre Puffer in dem Fall, wo die jeweilige, die Steuerinformation
empfangende Basisstation die Integrität des empfangenen Datenpakets
nicht bestätigt
hat.
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Um
die Signalisierung an der Luftschnittstelle zwischen der UE (Kommunikationsendgerät) und dem
RAN zu verringern, übermittelt
nur eine aus der Vielzahl der Basisstationen eine Rückmeldungsmitteilung
an des Kommunikationsendgerät,
die angibt, ob mindestens eine aus der Vielzahl der Basisstationen
die Datenintegrität
des empfangenen Da tenpakets bestätigt
hat. Folglich kann durch das Senden von nur einer ACK/NAK von einer
der Basisstationen, dem so genannten dienstbaren Node B, an das
Kommunikationsendgerät
die Signalisierung an der Luftschnittstelle (Uu Interface) signifikant
verringert werden und der Vorteil eines synchronisierten Zustands der
Soft-Puffer der Basisstationen kann des Weiteren ausgenutzt werden.
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Um
besondere Statusprobleme des Soft-Puffers zu lösen – was unten noch genauer beschrieben
werden wird –,
die zu einer fehlerhaften Verknüpfung
von Datenpaketen führen
können,
ist es ferner von Vorteil, wenn eine Basisstation, die die Datenintegrität eines
empfangenen Datenpakets nicht bestätigt hat, Steuerinformation
zu mindestens einer anderen Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen
sendet, wobei die Steuerinformation anzeigt, dass die Datenintegrität des empfangenen
Datenpakets nicht bestätigt
worden ist.
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Ferner
kann die eine Basisstation, die die Rückmeldungsmitteilung zu dem
Kommunikationsendgerät
sendet, feststellen, ob mindestens eine aus der Vielzahl der Basisstationen
die Datenintegrität des
empfangenen Datenpakets bestätigt
hat, indem die von den anderen Basisstationen empfangene Steuerinformation
vor der Übermittlung
der Rückmeldungsmitteilung
zum Kommunikationsendgerät
bewertet wird. Durch dieses Feststellen des Status der empfangene
Datenpakete kann das Verfahren vorteilhafter Weise die Vorteile
eines synchronisierten Zustands der Soft-Puffer in den Basisstationen
ausnutzen, um die Luftschnittstellensignalisierung (Uu Signalisierung)
von den Basisstationen zu dem Kommunikationsendgerät zu verringern.
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Der
dienstbare Node B kann durch die Steuereinheit des Funknetzes ausgewählt werden.
Daher umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Auswählens einer
Basisstation zum Übermitteln
der Rückmeldungsmitteilung
zu dem Kommunikationsendgerät
durch eine Steuereinheit, die mit jeder Basisstation aus der Vielzahl
der Basisstationen verbunden ist.
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Es
kann wichtig sein, einen Node B aus dem aktiven Set der UE auszuwählen, der
als de dienstbare Node B für
zuverlässige
Rückmeldung
zu der UE sorgen kann. Demzufolge kann die Steuereinheit Informationen über die
Kanalqualität
beim Downlink bewerten, die die Kanalqualitäten beim Downlink zwischen
dem Kommunikationsendgerät
und jeder Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen kenntlich
machen. Vorteilhafter Weise basiert die Auswahl einer Basisstation
zum Senden der Mitteilung an das Kom munikationsendgerät durch
die Steuereinheit auf dem Ergebnis der Bewertung. Durch diese Schritte
kann die RNC die geeignete Auswahl einer Basisstation sicherstellen,
die für
zuverlässige
Rückmeldung
zu der UE sorgt.
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Das
kann besonders passend für
die derzeitige R99/4/5 Architektur sein, wo die verschiedenen Node
Bs nicht direkt miteinander verbunden sind, d. h. Daten werden zwischen
diesen Basisstationen über
den RNC als eine „Vermittlungs"-Einheit übermittelt,
wo der RNC die Auswahl des dienstbaren Node B steuern kann. Dadurch
kann Steuerinformation von einer sendenden Basisstation über die
Steuereinheit zu der Zielbasisstation übertragen werden.
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Im
Falle einer weiterentwickelten UTRAN Architektur, bei der die einzelnen
Node B+s eines aktiven Sets direkt miteinander verbunden sind, können die
Basisstationen im aktiven Set ihren dienstbaren Node B+ zum Kommunikationsendgerät im Soft-Handover
autonom auswählen.
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Jede
Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen bestimmt Informationen
zur Kanalqualität beim
Downlink, die die Kanalqualität
des Downlink zwischen dem Kommunikationsendgerät und der jeweiligen Basisstation
angibt. Ferner kann jede Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen
die festgestellte Information zur Kanalqualität beim Downlink zu den anderen
Basisstationen aus der Vielzahl der Basisstationen senden. Jede
Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen kann die übertragene
Information zur Kanalqualität
beim Downlink von der anderen Basisstation aus der Vielzahl der
Basisstationen empfangen und kann die von den anderen Basisstationen
empfangene Information zur Kanalqualität beim Downlink und die durch
sie selbst festgestellte Information zur Kanalqualität beim Downlink
bewerten, um die beste Charakteristik der Kanalqualität beim Downlink
zu bestimmen. Schließlich
sendet die Basisstation mit der besten Charakteristik der Kanalqualität beim Downlink
die Mitteilung zu dem Kommunikationsendgerät.
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Wenn
eine Basisstation als der dienstbare Node B+ ausgewählt worden
ist, kann diese Basisstation des Weiteren ihre Aufgabe an eine andere Basisstation
aus dem aktiven Set der UE delegieren. Wenn die eine Basisstation,
die die Rückmeldungsmitteilung
an das Kommunikationsendgerät
sendet, festlegt, dass eine andere Basisstation die besten Charakteristiken
der Kanalqualität
beim Downlink aufweist, kann die eine Basisstation eine Auswahlmitteilung
an die andere Basisstation senden und der anderen Basisstation die
Aufgabe zuordnen, eine Rückmeldungsmitteilung
an das Kommunikationsendgerät
für das
künftige
Bestätigen
der Datenintegrität
zu übermitteln.
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Bei
dem Vorgang des Feststellens, welche Basisstation die beste Charakteristik
der Kanalqualität
für den
Downlink besitzt, kann jede Basisstation aus der Vielzahl der Basisstationen
Informationen zur Kanalqualität
beim Downlink bestimmen, die die Kanalqualität beim Downlink zwischen dem
Kommunikationsendgerät
und der jeweiligen Basisstation angeben. Ferner kann jede Basisstation
aus der Vielzahl der Basisstationen mit Ausnahme der Basisstation,
die die Rückmeldungsmitteilung
zu dem Kommunikationsendgerät
sendet, die festgestellte Information zur Kanalqualität beim Downlink
zu der Basisstation übermitteln,
die die Rückmeldungsmitteilung sendet.
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Die
eine Basisstation, welche die Rückmeldungsmitteilung
aussendet, kann die übertragenen Informationen
zur Kanalqualität
beim Downlink von den anderen Basisstationen aus der Vielzahl von
Basisstationen empfangen und kann die von den anderen Basisstationen
empfangenen Informationen zur Kanalqualität beim Downlink und die von
ihr selbst festgestellten Informationen zur Kanalqualität beim Downlink
bewerten, um die beste Charakteristik der Kanalqualität beim Downlink
festzulegen.
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Unabhängig von
den darunter liegenden UTRAN Architekturen kann die Bewertung der
Informationen zur Kanalqualität
beim Downlink den Schritt der Mittelwertbildung der Parameter in
den Informationen zur Kanalqualität beim Downlink umfassen, wobei
die Bewertung auf der gemittelten Kanalqualität beim Downlink beruht. Das
verhindert ungewollte Pingpong-Wirkungen oder schnellen Schwund,
wo der derzeitige dienstbare Node B+ oder der RNC wegen der sich
schnell ändernden
Kanalcharakteristiken beim Downlink die Aufgabe des Sendens der
Rückmeldung
zur UE einer anderen Basisstation bei einer hohen Frequenz zuweist.
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Um
die weitere Verarbeitung erfolgreich empfangener Datenpakete zu
ermöglichen,
kann das Verfahren ferner den Schritt des Weiterleitens des empfangenen
Datenpakets zu einer Steuereinheit in dem mobilen Kommunikationssystem
durch mindestens eine der Basisstationen umfassen, welche die Integrität des empfangenen
Datenpakets bestätigt haben.
Falls z. B. die MAC-eu Einheit zwischen dem Node B und dem RNC aufgespaltet
ist, d. h. die für die
Paketübermittlung
verantwortliche HARQ Einheit in dem Node B und dem Puffer für die Bestellwiederholung
zur erneuten Anforderung der Datenpakete für den Fall, dass sie nicht
ordnungsgemäß empfangen
worden sind, angeordnet ist, kann ein einziger oder mehrere Node
Bs das erfolgreich empfangene Datenpaket zu dem Puffer für die Bestellwiederholung
des RNC zur weiteren Verarbeitung weiterleiten.
-
Wie
in dem obigen Verfahren dargestellt, kann die Synchronisierung des
Puffers auch auf Verfahren der Sendewiederholung von Daten wie HARQ angewendet
werden. Daher stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren ein
Verfahren für
die Sendewiederholung von Datenpaketen in einem mobilen Kommunikationssystem
zur Verfügung,
welches ein Kommunikationsendgerät
und eine Vielzahl von Basisstationen umfasst. Das Kommunikationsendgerät ist dabei
während
eines Soft-Handovers mit der Vielzahl von Basisstationen in Kommunikation.
Ferner umfasst jede Basisstation aus der Vielzahl von Basisstationen
eine Einrichtung zum Steuern und Aktivieren von Sendewiederholungen
von Datenpaketen zwischen der jeweiligen Basisstation und dem Kommunikationsendgerät im Einklang
mit einem hybriden Verfahren zur Sendewiederholung von Paketen und die
Einrichtung umfasst einen mit dem oben beschriebenen Verfahren auf
den neuesten Stand gebrachten Puffer. Der Puffer kann zum Speichern
von Datenpaketen verwendet werden, die an der jeweiligen Basisstation,
für die
keine Datenintegrität
bestätigt
wurde, empfangen wurden.
-
Es
kann eine Vielzahl von verschiedenen Verfahren zur Sendewiederholung
benutzt werden. Ein Beispiel ist ein Fenster basiertes Verfahren
zur Sendewiederholung von Paketen, das ein Empfängerfenster benutzt, um Sendewiederholungen
von Paketen zu steuern.
-
Wenn
man ein Fenster basiertes Verfahren zur Sendewiederholung verwendet,
kann die zwischen den Basisstationen ausgetauschte Steuerinformation
eine Kennung, die das Kommunikationsendgerät identifiziert, und einen
Zeiger umfassen, der zur oberen oder unteren Grenze des Empfängerfensters
zeigt. Bei Verwendung dieser beiden Parameter und der vorher durch
z. B. RRC Signalisierung konfigurierten Fenstergröße kann
jede die Information empfangende Basisstation das Kommunikationsendgerät und seinen
zugeordneten Soft-Puffer eindeutig identifizieren, z. B. falls sich
zurzeit mehr als ein Kommunikationsendgerät in einem Soft-Handover befindet.
Des Weiteren identifiziert der Zeiger zur oberen Grenze oder unteren
Grenze des Empfängerfensters
den zulässigen
Vorgang der Sendewiederholung. Die Pufferbereiche, die ungültigen Vorgängen der
Sendewiederholung entsprechen, können geräumt werden.
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Falls
ein Stop-and-Wait Verfahren zur Sendewiederholung von Paketen benutzt
wird, in dem mindestens ein Vorgang der Sendewiederholung von Datenpaketen
angewendet wird, kann die zwischen den Basisstationen ausgetauschte
Steuerinformation eine Kennung zum Identifizieren des Kommunikationsendgeräts, eine
Vorgangsnummer zum Identifizieren eines Vorgangs zur Sendewiederholung
von Datenpaketen und einen Indikator zum Anzeigen, ob die Integrität des Datenpakets
bestätigt
werden kann, umfassen. Auch hier identifiziert eine Kennung im Soft-Handover
Betrieb die UE und den betreffenden Soft-Puffer. Der Indikator in
der signalisierten Steuerinformation weist die empfangende Basisstation
an, den Puffer entsprechend der signalisierten Vorgangsnummer der
Sendewiederholung zu räumen.
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Bei
beiden Verfahren zur Sendewiederholung von Paketen kann die Kennung,
die das Kommunikationsendgerät
identifiziert, beim Signalisieren weggelassen werden, z. B. falls
die Kennung aus bereits bestehenden Informationen in den übertragenen Daten
abgeleitet werden kann.
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Die
unter den Basisstationen ausgetauschten Steuerinformationen können ferner
eine Sequenznummer oder einen Datenindikator umfassen, die das empfangene
Datenpaket identifizieren und die angeben, ob das empfangene Datenpaket
an der empfangenden Basisstation mit mindestens einem zuvor empfangenen
Datenpaket verknüpft
werden soll. Der Datenindikator kann z. B. der New Data Indicator
(NDI) sein.
-
Ein
weiterer Vorteil des Gebrauchs der oben erwähnten Parameter beim Signalisieren
zwischen den Basisstationen aus dem aktiven Set einer UE ist es,
dass alle Parameter bei einem Soft-Handover aus den Informationen,
die zwischen der UE und der jeweiligen Basisstation ausgetauscht
werden, leicht verfügbar
sind und kein zusätzliches
Signalisieren dieser Parameter über
die Luftschnittstelle erforderlich ist.
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Die
oben beschriebenen Verfahren können vorteilhafter
Weise in jeder der Basisstationen benutzt werden, die ein Kommunikationsendgerät während eines
Soft-Handover bedienen. Daher stellt die vorliegende Erfindung auch
eine Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem zur Verfügung, das
ein Kommunikationsendgerät
und eine Vielzahl von Basisstationen umfasst, in dem das Kommunikationsendgerät während eines
Soft-Handover mit der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert und
in dem die Basisstation Mittel zum Umsetzen der oben beschriebenen
Verfahren umfasst.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer beschrieben mit
Bezug zu den beigefügten Bildern
und Zeichnungen. Ähnliche
oder entsprechende Details in den Bildern sind mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet.
-
1 zeigt
die hoch stehende Architektur von UMTS;
-
2 zeigt
die Architektur von UTRAN entsprechend UMTS R99/4/5;
-
3 zeigt
ein Drift RNC und ein dienstbares Funkteilnetz;
-
4 zeigt
die weiter entwickelte UTRAN Architektur,
-
5 zeigt
die E-DCH MAC Architektur an einer UE;
-
6 zeigt
die MAC-eu Architektur an einer UE;
-
7 zeigt
die MAC-eu Architektur an einem Node B;
-
8 zeigt
die MAC-eu Architektur an einem RNC;
-
8 zeigt
ein Flussdiagramm von einem HARQ Empfängerbetrieb nach dem Stand
der Technik;
-
10 zeigt
ein Flussdiagramm von einem HARQ Empfängerbetrieb für eine R99/4/5
UTRAN Architektur nach einer Ausführungsform der vorliegende
Erfindung, und
-
11 zeigt
ein Flussdiagramm von einem HARQ Empfängerbetrieb für eine weiterentwickelte UTRAN
Architektur nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
Die
Synchronisation der Soft-Puffer von den Node Bs des aktiven Sets
während
eines HARQ Uplink Betriebs in Soft-Handover wird im Detail beschrieben
im Verhältnis
zu verschiedenen zugrunde liegenden UMTS Architekturen. Nichts desto
Trotz ist die vorliegende Erfindung nicht auf UMTS Kommunikationssysteme
begrenzt. Vielmehr können die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien auch auf
andere Kommunikationssysteme übertragen
werden.
-
Nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die funktionalen MAC Einheiten in dem
S-RNC und Node B untergebracht. Die MAC-eu ist auf die S-RNC begrenzt.
Folglich ist der Puffer zur Wiederanforderung, wie in 8 abgebildet,
in der RNC untergebracht, während
die verschiedenen HARQ Einheiten sich auf den Basisstationen des
aktiven Sets befinden, wie in 7 zu sehen
ist.
-
Es
wird auch erwähnt,
dass die MAC-eu auf die Node Bs des aktiven Sets begrenzt werden
kann, d. h. jeder Node B müsste
mit einem Puffer für
die Wiederanforderung von Paketen ausgestattet sein, um inkorrekt
empfangene Datenpakete wieder zusammenzusetzen. In diesem Szenario
ist es jedoch nicht möglich,
den Gewinn an Makrodiversität
auszunutzen, der sich aus dem Soft-Handover ergibt, weil die Anwesenheit
von mehreren, Uplink Informationen empfangenden Node Bs wegen der
gegenseitig unkorrelierten Verzögerungen
bei der Wiederanforderung nicht zur Sendewiederholung von Paketen
verwertet werden kann, die z. B. HARQ Verfahren anwenden.
-
In 10 wird
ein Flussdiagramm der Synchronisierungsprozedur der Soft-Puffer
für die R99/4/5
UTRAN Architektur gezeigt. Das Bild zeigt den Betrieb eines willkürlichen
Node B aus dem aktiven Set.
-
In
Schritt 1001 überwacht
jede Basisstation innerhalb des aktiven Sets einen physikalischen
Datenkanal für
den Uplink, z. B. den erweiterten, dedizierten, physikalischen Datenkanal
(E-DPDCH) zum Empfang des Uplink Verkehrs. In dem Fall, wo ein Datenpaket
in Schritt 1002 innerhalb eines TTI (Transmission Time
Intervall) empfangen wird, empfängt
Node B das Datenpaket in Schritt 1003 und entscheidet,
ob das Paket eine Erstsendung oder eine Wiederholsendung eines zuvor
bereits empfangenen Pakets ist (siehe Schritt 1004). Die
Entscheidung kann auf zugehöriger
Steuersignalisierung basieren, z. B. dem New Data Indicator (NDI)
oder anderer Outband Signalisierung. Wenn Outband Signalisierung
verwendet wird, kann ein separates Steuersignal, das die Steuerparameter
enthält,
erzeugt und übermittelt
werden.
-
Falls
in Schritt 1004 entschieden wird, dass das empfangene Paket
eine wiederholte Sendung ist, kann Node B das empfangene Datenpaket
mit zuvor empfangenen Datenpaketen verknüpfen, bevor die Entschlüsselung
in Schritt 1005 durchgeführt wird. Die Datenpakete,
die zuvor empfangen wurden und nicht entschlüsselt werden konnten, werden
in dem Soft-Puffer der jeweiligen Basisstation gespeichert. Bei
einer Erstsendung kann die Basisstation sofort nach dem Empfang
versuchen, das Paket zu entschlüsseln
(siehe Schritt 1006).
-
Die Überprüfung in
Schritt 1006, ob das Entschlüsseln erfolgreich ist oder
nicht kann z. B. durch Bewerten einer CRC Prüfsumme durchgeführt werden.
Das erfolgreich entschlüsselte
Paket kann aus dem Soft-Puffer gelöscht werden, falls entsprechende
Informationen dazu in Schritt 1007 dort gespeichert worden
sind. Im Fall einer nicht erfolgreichen Entschlüsselung können die verknüpften Softinformationen
in dem Soft-Puffer gespeichert werden (siehe Schritt 1014)
und die S-RNC kann über
das Ereignis in Schritt 1015 informiert werden. Wenn das
Paket korrekt entschlüsselt
worden ist, kann die Basisstation das entschlüsselte Datenpaket in Schritt 1008 zu
einer Steuereinheit senden, z. B. der S-RNC über die lub/lur Schnittstelle.
-
Nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die S-RNC, nachdem sie in 1009 das
entschlüsselte
Datenpaket über
die lub/lur Schnittstelle empfangen hat, die anderen Node Bs innerhalb
des aktiven Sets über
das korrekte/inkorrekte Entschlüsseln
eines Paketes informieren, indem sie Steuerinformation in Schritt 1010 sendet.
Nach dem Empfang von Information von der S-RNC in Schritt 1011 können die
anderen Node Bs innerhalb des aktiven Sets den Inhalt ihres Soft-Puffers
in Schritt 1012 auf den neuesten Stand bringen.
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In
dem Fall, dass der Node B mit dem erfolgreichen Entschlüsseln des
empfangenen Datenpakets oder dem Verknüpfen mit zuvor empfangenen Datenpaketen
scheitert, kann das empfangene Datenpaket in Schritt 1014 in
den Soft-Puffer eingestellt werden. Wie oben beschrieben können ferner
alle anderen Basisstationen des aktiven Sets in Schritt 1010 über dieses
Ereignis informiert werden.
-
Der
Weiteren kann der dienstbare Node B eine Rückmeldungsmitteilung an UE
senden (siehe Schritt 1013), die auf der Steuerinformation
von anderen Node Bs des aktiven Sets basiert. Für den Fall, dass mindestens
ein Node B das Paket korrekt entschlüsselt hat, wird in der Rückmeldungsmitteilung an
UE eine ACK signalisiert, im anderen Fall wird eine NAK gesendet.
Daher muss im Fall, dass eine der Basisstationen des aktiven Sets
ein empfangenes Datenpaket erfolgreich entschlüsselt hat, keine weitere erneute Übertragung
vom Kommunikationsendgerät
(UE) zu jenen Basisstationen gesendet wer den, die das Datenpaket
nicht erfolgreich entschlüsselt
haben. Ferner können
auf der Grundlage der Signalisierung zwischen den Basisstationen
jene Basisstationen, die das Datenpaket nicht entschlüsseln konnten,
ihre Soft-Puffer so räumen,
dass alle Soft-Puffer
der verschiedenen Basisstationen innerhalb des aktiven, der UE dienstbaren
Sets während eines
Soft-Handovers synchronisiert werden, d. h. sie befinden sich am
Ende jedes TTI im selben Zustand.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass der die Blöcke 1008 und 1013 in 10 verbindende Pfeil
(Blöcke 1102 und 1013 in 11)
den Fall kennzeichnet, wo der Node B, der das empfangene Datenpaket
erfolgreich entschlüsselt,
der dienstbare Node B ist. In diesem Fall kann eine Rückmeldungsmitteilung
zu der UE sofort gesendet werden.
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Falls
der entsprechende Node B der dienstbare Node B ist, aber das empfangene
Datenpaket nicht korrekt entschlüsseln
konnte (siehe den Pfeil zwischen den Blöcken 1012 und 1013 in 10 und 11),
muss er die Bewertung der Steuerinformation von den anderen Basisstationen
innerhalb des aktiven Sets abwarten, bevor er die Rückmeldungsmitteilung
an die UE sendet. In Fall einer sorgfältigen Auswahl des dienstbaren
Node B, was weiter unten genauer beschrieben wird, ist die Wahrscheinlichkeit jedoch
gering, dass ein Node B der dienstbare Node B ist und ein Datenpaket
nicht korrekt empfangen und entschlüsseln kann.
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11 zeigt
ein Flussdiagramm der Aktualisierung eines Soft-Puffers, d. h. des
Vorgangs der Synchronisierung für
die weiterentwickelte UTRAN Architektur. 10 zeigt
die Betriebsweise einer beliebigen Basisstation aus dem aktiven
Set. Entsprechende Funktionsblöcke
in den beiden Bildern sind mit denselben Bezugszeichen versehen
worden.
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In
Schritt 1001 überwacht
jeder Node B+ innerhalb des aktiven Sets einen physikalischen Datenkanal
für den
Uplink, z. B. den erweiterten, dedizierten, physischen Datenkanal
(E-DPDCH) für
den Empfang von Verkehr im Uplink. Falls ein Paket innerhalb eines
TTI in Schritt 1002 empfangen wird, muss die Basisstation
in Schritt 1003 entscheiden, ob das Paket eine Erstsendung
oder eine Wiederholsendung eines zuvor gesendeten Datenpakets ist. Die
Entscheidung wird auf der Grundlage von damit verbundener Steuersignalisierung
beim Uplink getroffen, wie mit Bezug zu 10 vorher
schon erläutert
wurde. Falls das empfangene Paket erneut übermittelt wurde, kann dann
Node B+ das empfangene Datenpaket mit vorherigen, im Soft-Puffer
gespeicherten Übermittlungen
verknüpfen,
bevor in Schritt 1005 entschlüsselt wird. Bei einer Erstsendung
kann Node B+ in Schritt 1006 sofort nach Empfang des Pakets
entschlüsseln.
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Die Überprüfung, ob
das Entschlüsseln
erfolgreich war oder nicht (siehe Schritt 1006), kann z. B.
durch Bewertung einer CRC Prüfsumme
in dem empfangenen Datenpaket durchgeführt werden.
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Wenn
das Entschlüsseln
des empfangenen Datenpakets erfolgreich war, können eventuelle frühere Übermittlungen
des Pakets in Schritt 1007 aus dem Soft-Puffer gelöscht werden.
Falls das Entschlüsseln
nicht erfolgreich ist, kann die Softinformation in Schritt 1014 im
Soft-Puffer gespeichert werden und andere Node B+s innerhalb des
aktiven Sets werden in Schritt 1015 über dieses Ereignis informiert.
Wenn das Paket korrekt empfangen wurde, reicht Node B+ in Schritt 1101 das
Paket zur höheren Schicht
weiter, z. B. zu einer Einheit zur erneuten Paketanforderung, wie
sie in 8 abgebildet ist. Ferner informiert der jeweilige
Node B andere Node B+s innerhalb des aktiven Sets (siehe Schritt 1102) über das
korrekte Entschlüsseln
des Pakets durch Senden von Steuerinformation über die lur+ Schnittstelle. Da
die auf die Funkschnittstelle bezogenen Funktionen vollständig auf
die erweiterten Basisstationen verlegt werden, braucht der Signalisierungsweg
das RNG nicht einzubeziehen. In der R99/4/5 UTRAN Architektur muss
die Signalisierung den angeschlossenen RNC durchlaufen, an den die
an die anderen Node Bs übermittelten
Daten weitergeleitet werden.
-
Nach
Empfang der Steuerinformation von den anderen Node B+s über die
lur+ Schnittstelle bringen in Schritt 1012 alle Node B+s
innerhalb des aktiven Sets den Inhalt ihrer Soft-Puffer auf den
neuesten Stand. Falls, wie zuvor schon erläutert, eine der signalisierten
Steuerinformationen, die von den anderen Node Bs empfangen wurden,
den erfolgreichen Empfang des Datenpakets innerhalb von TTI anzeigt,
kann der entsprechende Node B+ seinen Soft-Puffer bzgl. des empfangenen
Datenpaketes räumen.
Es ist festzuhalten, dass entweder alle anderen Node B+s oder nur
jene Node B+s, die das Datenpaket erfolgreich empfangen und entschlüsselt haben,
Steuerinformationen übermitteln
können.
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Der
dienstbare Node B kann dann zur UE eine Rückmeldungsmitteilung senden,
die in Schritt 1013 auf der Steuerinformation von anderen
Node B+s des aktiven Sets beruht. Falls mindestens ein Node B+ das
Paket korrekt entschlüsselt
hat, wird an das UE ein ACK signalisiert, ansonsten wird ein NAK gesendet.
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Wie
oben skizziert kann bezüglich
der verschiedenen UTRAN Architekturen die Synchronisation des HARQ
Soft-Puffers auf der Basis der Stationen innerhalb des aktiven Sets
durchgeführt
werden, indem von jeder Basisstation Steuerinformationen zu den
anderen Basisstationen des aktiven Sets gesendet werden. In den
folgenden Abschnitten werden die in der Steuerinformation enthaltenen
Parameter genauer beschrieben.
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Um
eine zuverlässige
HARQ Steuerfunktion während
des Soft-Handovers sicher zu stellen, sollte die Steuerinformation
eine ACK/NAK enthalten, was eine positive oder negative Bestätigung für das Datenpaket
ist, welches aktuell durch die Basisstation des aktiven Sets empfangen
wurde, einen Indikator zum Anzeigen eines neuen Daten pakets, d.
h. ein Datenpaket mit einer neuen Sequenznummer wie etwa den New
Data Indicator (NDI) und eine Nummer für den Übermitt lungsvorgang, z. B.
die HARQ Vorgangsnummer. Ferner kann die Steuerinformation eine
Kennzeichnung der UEs umfassen, welche das empfangene Datenpaket
in dem aktuellen TTI gesendet hat. Diese Kennzeichnung kann ausdrücklich innerhalb
von Datenblöcken
des Frame Protocols (FP) signalisiert werden oder sie kann aus bereits
bestehender Inband Information in dem Dateikopf des MAC Pakets gelesen
werden.
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Die
HARQ Vorgangsnummer kennzeichnet einen Bereich in dem Puffer jeder
Basisstation, der für
jeden HARQ Vorgang benutzt wird. Anstatt verschiedene Pufferbereiche
für HARQ
Vorgänge
zu verwenden, können
alternativ auch getrennte Puffer eingesetzt werden. Bei der Verwendung
getrennter Pufferbereiche des Speichers, die mit einer Vorgangsnummer
des benutzten Verfahrens zur erneuten Paketübermittlung verbunden sind,
oder einer Vielzahl von Puffern, kann durch die in 7 gezeigten,
verschiedenen HARQ Einheiten eine Vielzahl von Datenpaketen und
möglichen
erforderlichen Wiederholsendungen gehandhabt werden. Der ausgewählte HARQ
Vorgang hängt
dabei von der HARQ Vorgangsnummer ab, die von der UE über Outband Signalisierung
an die Node Bs signalisiert werden. Jeder der HARQ Vorgänge kann,
wie oben erläutert, mit
einem einzelnen Puffer verbunden sein oder kann einen definierten
Bereich oder Speicherplatz in dem Soft-Puffer verwenden, wodurch
die Bereiche mit dem jeweiligen Vorgang verbunden sind.
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Das
Senden von zuverlässiger
Rückmeldung
von mehreren Empfängern
zu dem Sender ist einer der Hauptprobleme bei der Verwirklichung
von HARQ in einem Szenario mit Soft-Handover. In der Theorie können alle
Node Bs, die das von einer UE übermittelte
Datenpaket empfangen, Rückmeldungen
in Form von ACK/NAK Signalisierung liefern. Es wird jedoch bevorzugt,
dass nur ein Node B, d. h. eine ausgewählter dienstbarer Node B in
dem Downlink eine ACK/NAK Rückmeldung
an die UE sendet, weil durch das Auswählen dieser Rückmeldungsvariante
der Verbrauch von OVSF Code (Orthogonal Variable Spreading Factor)
pro Zelle und von Ressourcen von Sendeenergie minimiert werden.
Der ausgewählte
Node B zum Signalisieren der Rückmeldung zu
dem Kommunikationsendgerät
kann auch auf den Empfang und die Bewertung der Steuerinformation der
anderen Basisstationen warten, bevor die Rückmeldungsmitteilung an das
Kommunikationsendgerät
gesendet wird.
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Um
durch Fehldeutungen verursachte Protokollfehler zu vermeiden, muss
die Rückmeldungsmitteilung
sehr zuverlässig
sein, d. h. der dienstbare Node B sollte entsprechend ausgewählt werden.
Der dienstbare Node B kann z. B. ausgewählt werden, indem die auf den
Kanalmessungen beruhenden Charakteristika angewendet werden, z.
B. den SNR. Für UMTS
Messungen sind Ergebnisse wie CPICH Ec/N0 oder CPICH RSCP (CPICH = Common Pilot Channel,
RSCP = Received Signal Code Power) definiert und können verwendet
werden. RSCP kann als die empfangene Energie auf einem orthogonalen
Code definiert werden, der an dem Primary CPICH ge messen wurde.
In diesem Fall jedoch werden die Ressourcen, die kritisch für den Downlink
sind – orthogonale
Codes und Sendeenergie von Node B – nicht berücksichtigt.
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Deshalb
könnte
zum Auswählen
des dienstbaren Node B ein Auswahlkriterium verwendet werden, das
auf einem Ausgleich zwischen der Zuverlässigkeit der HARQ Rückmeldung
und der Downlink Kapazität
beruht. Die Auswahl des dienstbaren Node B kann z. B. durch eine
einfache S-RNC Benachrichtigung über
die lub/lur Schnittstelle umgesetzt werden, indem Mitteilungen von
NBAP/RNSAP Protokollen oder Datenblöcke von dem FP (frame Protocol) benutzt
werden. Dadurch kann die Signalisierungsinformation zwischen den
Basisstationen für
zwei Zwecke genutzt werden: zum Synchronisieren des Soft-Puffers
und zum Erzeugen eines einzelnen Rückmeldesignals, das für alle Node
Bs im aktiven Set Gültigkeit
hat und das nur von dem dienstbaren Node B gesendet wird, wie oben
dargestellt.
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Die
Synchronisierung des Soft-Puffers der Node Bs des aktiven Sets kann
erreicht werden, indem von jedem Node B des aktiven Sets Steuerinformation
zu den anderen Node Bs des aktiven Sets signalisiert wird. Dieses
Prinzip ist unabhängig
von der verwendeten darunter liegenden UMTS Architektur. Jeder Node
B oder nur die Node Bs, die ein Paket erfolgreich entschlüsselt haben,
können
die anderen Node Bs des aktiven Sets über das Ergebnis der Entschlüsselung
informieren. Deshalb muss, um eine Synchronisierung des Soft-Puffers
bei allen Node Bs zu erreichen, jeder Node B des aktiven Sets den Empfang
von Steuerinformation von allen Node Bs abwarten. Die erforderliche
Zeit zum Informieren der anderen Mitglieder des aktiven Sets kann
für jeden Node
B differieren. Für
die Schwankungen der Signalisierungsverzögerungen gibt es mehrere Gründe.
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Zum
Beispiel können
die Node Bs des aktiven Sets einer UE in verschiedenen Untersystemen des
Funknetzes (Radio Network Subsystems – RNS) angeordnet sein, die
Menge des lub/lur Verkehrs vom Node B zu der S-RNC kann für die Node
Bs des aktiven Sets unterschiedlich sein, die erforderliche Zeit zum
Verarbeiten des empfangenen Datenpakets, z. B. zum Entschlüsseln, kann
sich bei den Node Bs des aktiven Sets unterscheiden und/oder der
Verkehr über
die lub/lur Schnittstelle kann auf verschiedenen Transporttechnologien
beruhen.
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Folglich
muss beim Synchronisieren des Soft-Puffers der Node Bs des aktiven
Sets sicher gestellt sein, dass jeder Node B auf die Steuerinformation
von den anderen Node Bs innerhalb eines aktiven Sets wartet, bevor
das nächste
empfangene Datenpaket im nächsten
TTI verarbeitet wird. Wegen der Tatsache, dass die Node Bs von der
Größe des aktiven
Sets und von den unterschiedlichen Signalisierungsverzögerungen
der Steuerinformation keine Kenntnis haben können, wissen die Node Bs nicht, innerhalb
welchen Zeitintervalls eine Steuerinformation von den anderen Node
Bs des aktiven Sets empfangen werden kann. Nach einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden deshalb der dienstbare Node B
oder alle Node Bs über den
aktiven Set einer UE durch die entsprechende UE informiert, indem
z. B. Inband oder Outband Signalisierung auf einem Uplink Transportkanal
wie z. B. E-DCH benutzt wird.
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Eine
weitere alternative Lösung
zur Information des dienstbaren Node B oder aller Node Bs im aktiven
Set über
die Größe und/oder
die Node Bs des aktiven Sets kann darin bestehen, die Node Bs innerhalb
eines aktiven Sets auf nur jene zu beschränken, die sich innerhalb desselben
RNS befinden. Dann kann eine bestimmten Zeitspanne definiert werden, innerhalb
welcher jeder Node B auf einen möglichen Empfang
von Steuerinformation von den anderen Node Bs des aktiven Sets warten
muss. Zu diesem Zweck kann ein Zeitgeber gestartet werden, der die Zeitdauer
festlegt, in der alle Signalisierung empfangen werden muss. Wenn
der Zeitgeber abläuft
wird angenommen, dass keine weitere Signalisierung zu erwarten ist,
und der Soft-Puffer kann wie oben erläutert synchronisiert werden
und der dienstbare Node B kann eine Mitteilung an die UE senden,
die ein ACK/NAK enthält.
Der Wert des Zeitgebers kann konfigurierbar sein, um die oben beschriebenen
verschiedenen Signalisierungsverzögerungen zu berücksichtigen.
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Folglich
kann jede Basisstation einen Zeitgeber betreiben, der den Zeitrahmen
bestimmt, innerhalb dessen der Empfang der Steuerinformation von anderen
Basisstationen erwartet wird. Bei der Bewertung wird nur Steuerinformation
innerhalb dieses Zeitrahmens berücksichtigt.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung informiert jeder Node B alle anderen
Node Bs des aktiven Sets über
die erfolgreiche/erfolglose Entschlüsselung eines Pakets, indem der
Vorgang der Soft-Puffer Synchronisierung benutzt wird. Dies kann
wegen der lub/lur Signalisierung (R99/4/5 Architektur) und lur+
Signalisierung (weiterentwickeltes UTRAN) eine zusätzliche
Verkehrlast erzeugen.
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Um
den Umfang der Steuersignalisierung zu verringern, können sich
die Node Bs untereinander auch nur über bestätigte Pakete informieren. Obwohl dies
zur Erzeugung einer zuverlässigen
Rückmeldesignalisierung
dienen kann, können
die Soft-Puffer vielleicht nicht korrekt synchronisiert werde, wenn
die Sendewiederholung der Pakete wegen Überschreitens der maximalen
Anzahl der Übertragungen
durch die UE abgebrochen wird. In diesem Fall wird die UE keine
zusätzliche
Information senden, die die zuvor fehlerhaft empfangenen Datenpakete
ergänzt,
sondern wird die neuen Kanalbedingungen akzeptieren und das ursprüngliche
(oder erstmalig übermittelte) Datenpaket
erneut zu den empfangenden Node Bs senden.
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Um
in diesem Fall eine Synchronisierung der Soft-Puffer an den verschiedenen
Basisstationen sicher zu stellen, können die Node Bs die anderen Node
Bs des aktiven Sets über
dieses Ereignis informieren. Wenn ein Paket auf Seiten der UE abgebrochen
wird, muss der entsprechende Soft-Puffer geräumt werden. So kann, als Beispiel,
die Signalisierungsmitteilung ACK Parameter (Signalisiert das Streichen
eines Pakets auf Seiten der UE und das Räumen des entsprechenden Soft-Puffers),
die zur Kennzeichnung von Sendewiederholungen der verschiedenen
Datenpakete (z. B. HARQ Vorgangsnummer) benutzte Vorgangsnummer
und eine UE Kennzeichnung umfassen. Wie oben erläutert ist die Signalisierung
der UE Kenzeichnung nicht immer erforderlich und kann daher weggelassen
werden.
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Nach
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestattet der Synchronisierungsvorgang
den Umfang der Steuersignalisierung signifikant zu verringern. Neben
der Tatsache, dass jeder Node B die anderen Node Bs des aktiven
Sets mittels ACK nur über
bestätigte
Pakete und über
das Streichen eines Pakets auf Seiten der UE informiert, kann die
Signalisierung eines New Data Indicator (NDI) innerhalb der Steuerinformation
im Synchronisierungsvorgang des Soft-Puffers weggelassen werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird nur der dienstbare Node B über
den Entschlüsselungsstatus
des Datenpakets informiert. Nach dem Empfangen dieser Information
kann der dienstbare Node B alle Node Bs aus dem aktiven Set informieren,
ob das übermittelte
Paket korrekt entschlüsselt
wurde oder nicht. Die Node Bs des aktiven Sets können dann den Inhalt ihrer
Soft-Puffer entsprechend
aktualisieren. In dem nur Steuerinformation zum dienstbaren Node
B gesendet wird, kann der Umfang an Steuersignalisierung über die
lub/lur Schnittstelle oder lur+ Schnittstelle weiter reduziert werden.
So wird z. B. für
ein aktives Set der Größe 4 die
Anzahl der Signalmitteilungen von 12 auf 6 verringert. Jedoch vergrößert sich
im Tausch dazu die Verzögerung,
weil der dienstbare Node B auf alle die Signalisierungsmitteilungen
der anderen Node Bs warfen muss, bevor er die anderen Node Bs des
aktiven Sets informiert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung informiert nur der dienstbare Node B
die anderen Basisstationen im aktiven Set, ob er ein Datenpaket
korrekt empfangen und/oder entschlüsselt hat. Unter der Voraussetzung,
dass der dienstbare Node B beim Uplink Datenpakete korrekt empfängt und
entschlüsselt,
kann die Signalisierungsbelastung signifikant verringert werden.
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Nur
für den
Fall, dass der dienstbare Node B das Datenpaket nicht korrekt empfangen
und/oder entschlüsseln
konnte, würden
die anderen Node Bs im aktiven Set den dienstbaren Node B mit ihrer Steuerinformation
versorgen, die anzeigt, ob der entsprechende Node B das Datenpaket
empfangen und/oder entschlüsseln
konnte. Alternativ kann jeder der anderen Node Bs alle anderen Node
Bs in dem aktiven Set über
den Status beim Empfangen/Entschlüsseln des Datenpaketes informieren.
In letzterem Fall kann eine zusätzliche
Signalisierung des Status des Empfangens/Entschlüsselns vom dienstbaren Node
B zu den anderen Node Bs im aktiven Set weggelassen werden. Wie
oben erläutert
wird die Verringerung des Umfangs an lur+ Steuersignalisierung wieder
eingetauscht gegen eine vergrößerte Verzögerung,
weil der dienstbare Node B auf alle die Signalisierungsmitteilungen
der anderen Node Bs warten muss, bevor er die anderen Node Bs des
aktiven Sets informiert und er eine geeignete Rückmeldungsmitteilung an das
UE senden kann.
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In
einem Fenster basierten HARQ Protokoll ist jedes übermittelte
Paket mit einer Sequenznummer verbunden. Die Reihe von Sequenznummern der
Pakete, die der Sender senden oder zu einem bestimmten Zeitpunkt
erneut senden darf, kann durch ein Senderfenster definiert werden.
Auf ähnliche
Weise bestimmt ein Empfängerfenster
die Reihe der Sequenznummern der Datenpakete, die akzeptiert werden.
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Die
Position eines Sender/Empfänger-Fensters
ist durch zwei Parameter, die obere oder untere Grenze des Fensters
und die Fenstergröße gekennzeichnet.
Die Fenstergröße ist meistens
ein halbstatischer Parameter, der durch die RNC unter Verwendung
von RRC Signalisierung konfiguriert wird. Um während des Soft-Handovers eine
korrekte HARQ Funktion sicher zu stellen, können die Empfängerfenster
der Node Bs innerhalb des aktiven Sets synchronisiert werden. Deshalb
kann die von den Mitgliedern eines aktiven Sets ausgetauschte Steuerinformation
die obere oder untere Grenze des Empfängerfensters und eine UE Kennzeichnung
umfassen. Wie oben erläutert
kann die UE Kennzeichnung wieder in bestimmten Fällen weg gelassen werden. Durch
diese Parameter kann unter der Annahme, dass die Größe des Empfänger/Sender-Fensters durch
die RNC signalisiert wird, eine Reihe von gültigen Sequenznummern für an den
Node Bs empfangene Datenpakete bestimmt werden. Ein Speicherbereich
als Soft-Puffer, der einer Reihenfolge von ungültigen Sequenznummern entspricht,
kann dann bei jedem der Node Bs gelöscht werden. Jeder Node B kann
die anderen Node Bs des aktiven Sets über die Parameter eines aktualisierten
Empfängerfensters informieren.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu UMTS beschrieben worden ist,
bezieht sie sich auch auf andere mobile Kommunikationssysteme, die
ein Verfahren zur Sendewiederholung von Paketen wie HARQ während eines
Soft-Handovers beim Uplink verwenden.
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Ferner
ist festzustellen, dass die Basisstationen innerhalb eines aktiven
Sets auch in verschiedenen RNSs untergebracht oder verschiedenen
RNGs angehängt
sein können.
In diesen Fällen
muss das Signalisieren zwischen den während des Soft-Handovers entwickelten
Basisstationen sichergestellt werden, d. h. die RNCs/RNGs, an denen
die Node Bs des aktiven Sets angehängt sind, können die Steuerinformation
untereinander über
die lur Schnittstelle weiterleiten.
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Ferner
ist zu bemerken, dass die Architektur des Funkzugangsnetzes, der
aktuelle Einsatz, die Transporttechnologie usw. verschiedene Verzögerungen
an den lub/lur Schnittstellen einschließen können. In Abhängigkeit
von diesen Verzögerungen kann
es für
eine Kombination des Signalisierens von Steuerinformation zwischen
den Basisstationen in einem aktive Set und dem Gebrauch von Zeitgebern nutzbringend
sein, Zeitrahmen festzulegen, in denen Sendewiederho lungen von Datenpaketen
mit einer bestimmten Sequenznummer vorkommen können. Für kurze Verzögerungen
bei der Signalisierung innerhalb des Netzes, z. B. im Fall, wo alle
Node Bs Teil desselben Clusters oder Untersystems des Funknetzes
sind, kann es vorteilhaft sein, ein Aktualisierungsverfahren für den Puffer
zu verwenden, wie es durch diese Anmeldung offen gelegt wird, während für größere Verzögerungen
eine Zeitgeber basierte Pufferaktualisierung benutzt werden kann.
Beide Verfahren können
auch parallel verwendet werden. So kann z. B. der Zeitgeber durch
Steuerinformation ersetzt werden, die durch die Basisstation empfangen
wird und umgekehrt.
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In
dieser Anmeldung ist beschrieben worden, wie der Umfang von Steuersignalisierung
in dem UTRAN verringert werden kann, indem nur eine positive Rückmeldung
gesendet wird, d. h. die Node Bs informieren sich gegenseitig nur über erfolgreich empfangene
und entschlüsselte
Datenpakete. Alternativ kann eine Verringerung im Umfang der Signalisierung
erzielt werden, indem die Steuerinformation nur vom dienstbaren
Node B an der verkabelten Schnittstelle zu anderen Node Bs gesendet
wird. Im Folgenden wird ein schrittweises Vorgehen beschrieben.
Wie oben erwähnt,
kann in dem ersten Schritt des Synchronisierungsvorgangs der Soft-Puffer
nur der dienstbare Node B Steuerinformation, die ACK/NAK usw. umfasst,
an die anderen Node Bs innerhalb des aktiven Sets senden. Diese
Information wird von den anderen Node Bs bewertet. Im zweiten Schritt
des Vorgangs, der den Austausch von Steuerinformation zwischen den
anderen Node Bs innerhalb des aktiven Sets sicherstellen soll, könnte ein Auslöseimpuls
stattfinden, wenn der dienstbare Node B eine NAK gesendet hat. In
diesem Zusammenhang kann die geeignete Auswahl eines dienstbaren
Node B für
das Signalisieren über
die lub/lur Schnittstelle sicherstellen, dass in den meisten Fällen nur
ein Schritt in dem oben beschriebenen Verfahren ausgeführt werden
muss.