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FACHGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung
von vorwärtsfehlerkorrektur(FEC-)codierter
Paketinformation in einem digitalen Telekommunikationssystem, wobei
der Umfang der Kommunikationsressourcen für jede Übertragung der Information
variabel ist und wobei fehlerhaft empfangene Pakete selektiv erneut übertragen
werden können.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren
wird die geschätzte
Gesamtzeit zur Übermittlung
von Paketen von einem sendenden (bzw. übertragenden) Teilnehmer zu
einem empfangenden Teilnehmer minimiert.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Durchführung des
oben erwähnten
Verfahrens.
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Die
Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in einem GPRS-System (GPRS
= Allgemeiner Paketvermittelter Funkdienst) geeignet, das innerhalb
des GSM (GSM = Globales System für
Mobilfunk-Kommunikation)
standardisiert ist.
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STAND DER
TECHNIK
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Ein
Paket ist als eine Informationsmenge definiert, die von einem sendenden
Teilnehmer über
eine oder mehrere Kommunikationsressourcen an einen empfangenden
Teilnehmer gesendet werden kann. Eine Kommunikationsressource ist
normalerweise ein Kanal und kann zum Beispiel eine bestimmte Trägerfrequenz in
einem FDMA-System (FDMA = Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff), ein
bestimmter Zeitschlitz in einem TDMA-System (TDMA = Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff),
ein bestimmter Code oder eine bestimmte Signaturfolge in einem CDMA-System
(CDMA = Codemultiplex-Mehrfachzugriff), ein bestimmter Teilkanal-Träger in einem OFDM-System
(OFDM = Orthogonalfrequenzmultiplex-Mehrfachzugriff) oder eine bestimmte
Wellenlänge
in einem WDMA-System (WDMA = Wellenlängenmultiplex-Mehrfachzugriff)
sein. Normalerweise ist jedes Paket in eine Anzahl von Datenblöcken segmentiert.
Ein sehr kurzes Paket kann in einen einzelnen Datenblock eingefügt werden,
aber in den meisten Fällen
entspricht ein Paket zwei oder mehr Datenblöcken.
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Ein
Paket kann ferner auf unterschiedlichen logischen Ebenen in einem
Telekommunikationssystem unterschiedlich definiert sein. Daher kann
das, was auf einer ersten logischen Ebene als ein Paket angesehen wird,
auf einer zweiten logischen Ebene als mehrere Pakete angesehen werden.
Zum Beispiel werden im GRPS Pakete höherer Ebene normalerweise vor
der Übertragung über die
Funkschnittstelle in zwei oder mehr sogenannte LLC-Rahmen (LLC =
Sicherungsschichtsteuerung) aufgeteilt. Mit Bezug auf diese Erfindung
werden solche LLC-Rahmen und entsprechende Teilpakete gleichfalls
als Pakete angesehen.
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Außerdem können, bevor
ein Datenblock gesendet wird, Redundanzsymbole in den Datenblock
eingeschlossen werden. Die Redundanzsymbole werden mit der Nutzlastinformation
im Datenblock korreliert, so daß eine
begrenzte Verschlechterung der Daten während der Übertragung durch den empfangenden
Teilnehmer korrigiert werden kann. Der Vorgang des Hinzufügens von
Redundanzsymbolen wird als Vorwärtsfehlerkorrekturcodierung
bezeichnet und wird gemäß einem
Codierprinzip ausgeführt.
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Je
mehr Redundanzsymbole vorhanden sind, um so mehr Übertragungsverschlechterung
kann toleriert werden. Die Größe eines
Datenblocks ist jedoch konstant. Somit führt ein großer Redundanzanteil zu vielen
Datenblöcken,
was natürlich
eine längere Übertragungszeit
ergibt, als wenn keine Redundanzsymbole hinzugefügt worden wären. Andererseits vergrößert ein
kleiner Redundanzanteil aufgrund des Auftretens von nicht behebbaren
Fehlern während
der Übertragung
die Wahrscheinlichkeit für Übertragungswiederholungen von
Datenblöcken.
Eine große
Anzahl solcher Übertragungswiederholungen
führt definitiv
zu einer langen Gesamtübertragungszeit
für die
im Paket enthaltene Information.
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Aus
dem Dokument US-A-5526399 ist ein Verfahren zur Übertragung von Information
in einem Funkkommunikationssystem bekannt, durch das eine Kombination
von Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC) und Automatischer Wiederholungsanforderung (ARQ) verwendet
werden kann, um eine gute Übertragungseffizienz
zu erreichen. Die Anzahl der Kommunikationswiederholungsanforderungen
pro Zeitintervall wird überwacht,
und wenn diese Anzahl größer als
ein erster Wert ist, dann wird der Vorwärtsfehlerkorrekturanteil vergrößert. Wenn hingegen
die Anzahl der Kommunikationswiederholungsanforderungen pro Zeitintervall
kleiner als ein zweiter Wert ist, dann wird der Vorwärtsfehlerkorrekturanteil
verkleinert.
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Ein
Verfahren zur nichttransparenten Datenübertragung wird in WO-A1 96/36146
offenbart. Das Dokument beschreibt, wie Kanalcodierung auf Information
angewendet wird, die von einem ersten zu einem zweiten Teilnehmer übertragen
wird. Die Qualität
der nichttransparenten Verbindung wird überwacht, und wenn die Qualität unter
ein bestimmtes Niveau sinkt, dann wird die Kanalcodierung in eine
effizientere solche geändert. Um
eine niedrigere Übertragungsrate
pro Kanal für
die Nutzlastinformation während
der Verwendung der effizienteren Kanalcodierung auszugleichen, wird
gleichzeitig die zugeordnete Kanalkapazität erhöht.
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Das
Dokument US-A-4939731 offenbart ein weiteres Beispiel für ein Verfahren,
in dem eine steigende Anzahl von Kommunikationswiederholungsanforderungen
durch Ausweitung des Redundanzanteils in jedem Datenblock bezogen
auf die Nutzlastinformation bewältigt
wird. Hier gibt es jedoch keinen Ausgleich für die verringerte Nutzlast-Übertragungsrate.
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In
dem Artikel "Performance
of the Burst-Level ARQ Error Protection Scheme in an Indoor Mobile
Radio Environment",
IEEE Transactions on Vehicular Technology, Nr. 1, März 1994,
Seite 1412–1416,
stellt E. Malkamäki
ein ARQ-Prinzip auf Burstebene als eine Alternative zur herkömmlichen
FEC-Codierung für die Sprachübertragung
vor, wobei die Redundanz nur gesendet wird, wenn es erforderlich
ist.
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Alle
diese Verfahren legen auf die eine oder andere Weise adaptiv die
Beziehung zwischen dem Vorwärtsfehlerkorrekturanteil
und der Anzahl von Datenblock-Übertragungswiederholungen
pro Zeitintervall fest, um eine effiziente Übermittlung von Information
von einem sendenden Teilnehmer zu einem empfangenden Teilnehmer
zu erreichen.
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Nichtsdestoweniger
zielt keines der vorhergehend erwähnten Verfahren darauf ab,
die Gesamtübertragungszeit
für die
Information von vornherein zu minimieren. Stattdessen variiert jedes
Verfahren versuchsweise den Vorwärtsfehlerkorrekturanteil
auf ein Maß,
das für
den Augenblick einen befriedigenden Durchsatz der Nutzlastinformation
ergibt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die durchschnittliche Übertragungszeit für Nutzlastinformation
in einem Telekommunikationssystem zu minimieren.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Funkschnittstelle
eines Funkkommunikationssystems so effizient wie möglich zu
nutzen, wenn in einem solchen System Paketinformation übermittelt
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zuverlässige Übertragung
von Paketinformation in einer Umgebung durchzuführen, wo die Übertragungsbedingungen
instabil sind.
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Diese
Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem
die geschätzte Übertragungszeit
für jedes
durch das System übermittelte
Paket von vornherein minimiert wird. Im allgemeinen haben die verfügbaren Kommunikationsressourcen
eine ziemlich variable Übertragungsqualität. Deshalb
ist es wichtig, eine kluge Auswahl aus diesen Ressourcen vorzunehmen.
Abhängig
davon, wieviel Kommunikationsressourcen eine hinreichend hohe Übertragungsqualität haben,
und abhängig
vom Qualitätsunterschied
zwischen diesen Ressourcen ist ein bestimmtes Codierprinzip das
optimale zu verwendende Prinzip. Somit ist es entscheidend, welches
Codierprinzip in Kombination mit den zugewiesenen Kommunikationsressourcen
ausgewählt wird.
Außerdem
ist die Verteilung der codierten Datenblöcke über die zugewiesenen Kommunikationsressourcen
ein Parameter, der optimiert werden muß.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Übermittlung
von Paketinformation in einem digitalen Telekommunikationssystem
bereitgestellt. Das Verfahren setzt voraus, daß der Anteil an Kommunikationsressourcen
für jedes
Paket variabel ist und daß das
System gemäß einem
Protokoll arbeitet, das die selektive Übertragungswiederholung von
fehlerhaft empfangenen Paketen ermöglicht. Außerdem muß es möglich sein, die Nutzlastinformation
mittels eines von mindestens zwei unterschiedlichen Codierprinzipien
mit Vorwärtsfehlerkorrektur
zu codieren, bevor die Information an einen empfangenden Teilnehmer
gesendet wird.
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Das
Verfahren findet für
jedes Paket und für
jede Menge von verfügbaren
Kommunikationsressourcen eine Kombination aus einem Codierprinzip
und einer Teilmenge der Ressourcen, die eine geschätzte Übertragungszeit
für die
im Paket enthaltene Information minimiert. Mit Übertragungszeit ist die Zeit
vom Beginn der Übertragung
eines ersten Datenblocks im Paket bis zum Empfang einer positiven
Bestätigungsnachricht
für das
Paket gemeint, d.h. einschließlich
jeglicher möglichen
zwischenzeitlichen Verzögerungen
und Wartezeiten. Natürlich
kann die Wahl des Codierprinzips und der Teilmenge der Ressourcen
auch auf zusätzlichen
Voraussetzungen beruhen, unter der Bedingung, daß die oben erwähnte Forderung
an die Übertragungszeit
erfüllt
wird. Nachdem eine solche optimale Kombination aus einem Codierprinzip
und einer Menge von Kommunikationsressourcen gefunden wurde, wird
das Paket mittels dieses Codierprinzips codiert und über diese
Ressourcen an den empfangenden Teilnehmer gesendet.
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Das
oben erwähnte
Verfahren ist hiermit dadurch gekennzeichnet, was aus Anspruch 1
hervorgeht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Übermittlung von Paketinformation
in einem digitalen Telekommunikationssystem bereitgestellt, wie
es oben definiert wurde, durch das für jedes Paket und für jede Menge
von verfügbaren
Kommunikationsressourcen eine Kombination aus einem Codierprinzip
und einer Verteilung von codierten Datenblöcken über eine Teilmenge der verfügbaren Ressourcen
gefunden wird.
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Das
Verfahren umfaßt
die folgenden nicht aufeinanderfolgenden Schritte: Auswählen derjenigen
von allen Kommunikationsressourcen im System, die gegenwärtig zur Übertragung
eines bestimmten Pakets verfügbar
sind; Auswählen
einer vorgesehenen Menge aus den verfügbaren Kommunikationsressourcen,
die die am besten geeigneten Ressourcen zum Senden (bzw. Übertragen)
des Paket enthält;
Schätzen
einer Übertragungszeit
zum Senden von zwei oder mehr codierten Versionen des Pakets über die
vorgesehene Menge der Ressourcen; und Auswählen einer Kombination aus
einem Codierprinzip und einer Verteilung der codierten Datenblöcke, was
die geschätzte Übertragungszeit
zum Senden der codierten Datenblöcke
minimiert, die eine codierte Version des Pakets darstellen. Die
Verteilung definiert somit genau, welcher codierte Datenblock über welche
Kommunikationsressource übertragen
werden soll. Schließlich
wird das Paket mittels des Codierprinzips der ausgewählten Kombination
codiert und über
die Kommunikationsressource der vorgesehenen Menge übertragen,
die derjenigen Verteilung entspricht, von der in Kombination mit
dem ausgewählten
Codierprinzip erwartet wird, daß sie
aus Sicht der Übertragungszeit
optimal ist.
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Ein
Verfahren zur Übermittlung
von Information in einem digitalen Telekommunikationssystem gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist hiermit dadurch gekennzeichnet, was
aus Anspruch 3 hervorgeht.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Übermittlung von Paketinformation
in einem digitalen Telekommunikationssystem bereitgestellt, wie
es oben definiert wurde, durch das für jedes Paket und für jede Menge
von verfügbaren
Kommunikationsressourcen eine Kombination aus einem Codierprinzip
und einer Verteilung von codierten Datenblöcken über eine Teilmenge der verfügbaren Ressourcen
gefunden wird.
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Das
Verfahren umfaßt
die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte. Erstens: Bestimmen,
welche von allen Kommunikationsressourcen im System derzeit zum
Senden eines bestimmten Pakets verfügbar sind. Zweitens: Ableiten
einer geschätzten Übertragungsqualität für jede dieser
Kommunikationsressourcen. Drittens: Auswählen einer vorgesehenen Menge
aus den verfügbaren
Ressourcen, die die am besten geeigneten Ressourcen zum Senden des
Pakets enthält.
Viertens: Auswählen
eines beliebigen Codierprinzips aus den Codierprinzipien, die innerhalb
des Systems verfügbar
sind. Fünftens:
Berechnen einer Anzahl von codierten Datenblöcken, die ein codiertes Paket
umfassen würde,
wobei diese aus der Codierung des Pakets mittels des ausgewählten Codierprinzips
abgeleitet wird. Sechstens: Auswählen
einer ersten relevanten Verteilung der codierten Datenblöcke, die
aus dem Codierungsprozeß erlangt
werden würde, über die
Kommunikationsressourcen der vorgesehenen Menge. Siebentens: Berechnen
einer geschätzten Übertragungszeit
für eine
solche Übertragung.
Achtens: Wiederholen der Verteilungs-, Codierungs- und Berechnungsschritte,
bis eine geschätzte Übertragungszeit
für jede
Kombination aus Codierprinzip und relevanter Verteilung der codierten
Datenblöcke
hergestellt worden ist. Mit relevanter Verteilung ist gemeint, daß eine Kommunikationsressource
mit einer hohen geschätzten Übertragungsqualität immer
mindestens so viele codierte Datenblöcke eines bestimmten codierten
Pakets senden soll wie eine Kommunikationsressource mit einer niedrigeren
geschätzten Übertragungsqualität. Allerdings
kann eine relevante Verteilung sehr wohl bedeuten, daß auf eine
oder mehrere der in der vorgesehenen Menge angegebenen Ressourcen überhaupt
keine codierten Datenblöcke
verteilt werden. Eine relevante Verteilung kann auch bedeuten, daß die vorgesehene
Menge nicht mehr Ressourcen enthält,
als durch den am wenigsten leistungsfähigen beteiligten Teilnehmer,
sei es der Sender oder der Empfänger,
abgewickelt werden können.
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Neuntens:
Auswählen
eines codierten Pakets, von dem erwartet wird, daß es in
Kombination mit einer bestimmten Verteilung die Übertragungszeit für die im
ursprünglichen
Paket enthaltene Nutzlastinformation minimiert. Zehntens: Senden
dieses codierten Pakets über
die vorgesehene Menge von Ressourcen gemäß dieser Verteilung.
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Ein
Verfahren zur Übermittlung
von Information in einem digitalen Telekommunikationssystem gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist hiermit dadurch gekennzeichnet, was
aus Anspruch 7 hervorgeht.
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Eine
Anordnung gemäß dieser
Erfindung zur Übermittlung
von Paketinformation in einem digitalen Telekommunikationssystem
umfaßt
folgendes: ein Zwischenspeichermittel zur Speicherung von Datenblöcken, die
ein bestimmtes Paket ausmachen; ein Codiermittel zum Abrufen eines
Pakets aus dem Zwischenspeichermittel und zum Erzeugen eines codierten
Pakets daraus; ein Berechnungsmittel zum (i) Ableiten von Qualitätsmessungen
für alle
gegenwärtig
verfügbaren
Kommunikationsressourcen, (ii) Bestimmen einer vorgesehenen Menge
von Kommunikationsressourcen aus den Ressourcen, die verfügbar sind,
(iii) Bestimmen relevanter Verteilungen von codierten Datenblöcken über die
vorgesehene Menge von Kommunikationsressourcen und (iv) Berechnen
geschätzter Übertragungszeiten
zum Senden eines codierten Pakets gemäß mindestens zweier unterschiedlicher
Kombinationen aus Codierung und Verteilung; und ein Sendemittel
zum Senden eines codierten Pakets an einen empfangenden Teilnehmer über mindestens
eine der Kommunikationsressourcen aus der vorgesehenen Menge von
Ressourcen gemäß einer
Verteilung, von der erwartet wird, daß sie in Kombination mit einer
bestimmten Codierung die kürzeste Übertragungszeit
für das
codierte Paket ergibt.
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Die
oben erwähnte
Anordnung der Erfindung ist hiermit dadurch gekennzeichnet, was
aus Anspruch 18 hervorgeht.
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Unter
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstations-Steuerungseinheit
für ein Funk-Telekommunikationssystem,
z.B. GPRS, bereitgestellt, die die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt.
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Dieser
Aspekt geht aus Anspruch 21 hervor.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vermittlungseinheit
in einem paketvermittelten Telekommunikations-Netzwerk, das die
erfindungsgemäße Anordnung
umfaßt,
bereitgestellt.
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Dieser
Aspekt geht aus Anspruch 22 hervor.
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Die
Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann natürlich
auch jegliche andere Ressourcenzuweisungseinheit in einem mobilen
oder feststehenden digitalen Telekommunikationssystem umfassen.
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Die
vorliegende Erfindung bietet somit eine Lösung für das Problem der Minimierung
der durchschnittlichen Übertragungszeit
für Nutzlastinformation
in einem Telekommunikationssystem, indem für jedes Paket eine Kombination
aus einem Vorwärtsfehlerkorrektur-Codierprinzip
und einer Blockverteilung über
die verfügbaren
Kommunikationsressourcen ausgewählt
wird, die die geschätzte Übertragungszeit
für das
Paket minimiert. Unter Voraussetzung eines genauen Schätzwerts
wird so die Übertragungszeit
für jedes
Informationsstück
im Durchschnitt minimiert.
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Folglich
nutzt ein Funkkommunikationssystem, das dieses Verfahren für die Paketkommunikation über seine
Funkschnittstelle anwendet, auch die Funkschnittstelle so effizient
wie möglich,
da das Verfahren die Gesamtmenge der Funkressourcen minimiert, die
für jedes
zu übermittelnde
Informationsstück
erforderlich sind.
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Die
vorgeschlagene Lösung
stellt auch eine zuverlässige
Informationsübertragung
in einer Umgebung sicher, wo die Übertragungsbedingungen instabil
sind. Somit wird stets, ungeachtet jeglicher möglichen Veränderungen der Übertragungsqualität der einzelnen
Kommunikationsressourcen, die gegenwärtig effizienteste Kombination
aus Vorwärtsfehlerkorrektur-Codierprinzip
und Blockverteilung über
die verfügbaren
Kommunikationsressourcen ausgewählt.
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BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 stellt
ein bekanntes Verfahren zum Senden eines kleinen Pakets über eine
einzelne Kommunikationsressource dar.
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2 stellt
ein bekanntes Verfahren zum Senden eines größeren Pakets über mehrere
Kommunikationsressourcen dar.
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3 stellt
ein bekanntes alternatives Verfahren zum Senden eines größeren Pakets über mehrere Kommunikationsressourcen
dar.
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4 stellt
dar, wie ein Paket gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
codiert und über
eine Vielzahl von Kommunikationsressourcen verteilt wird.
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5a,
b stellen eine erste und eine zweite an sich bekannte Möglichkeit
zum Codieren und Senden eines Pakets über eine einzelne Kommunikationsressource
dar.
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6a,
b stellen eine erste und eine zweite an sich bekannte Möglichkeit
zum Codieren und Senden eines Pakets über mehrere Kommunikationsressourcen
dar.
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7 stellt
sieben relevante Wahlmöglichkeiten
dar, wie codierte Datenblöcke
eines bestimmten Pakets über
eine gegebene Anzahl von Kommunikationsressourcen verteilt werden
können.
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8 zeigt
einen Ablaufplan einer ersten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt
einen Ablaufplan einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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10 stellt
ein Blockschaltbild einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
dar.
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Die
Erfindung wird nunmehr mit Hilfe der bevorzugten Ausführungsformen
und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlicher
beschrieben.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 ist
ein bekanntes Verfahren zur Übermittlung
eines kleinen Pakets, das Datenblöcke B1–B3 umfaßt, über eine
einzelne Kommunikationsressource chx von einem sendenden Teilnehmer
zu einem empfangenden Teilnehmer in einem digitalen Telekommunikationssystem
dargestellt, das gemäß einem
selektiven ARQ-Protokoll arbeitet. Falls das Paket fehlerhaft empfangen
wird, läßt das selektive
ARQ-Protokoll die
exklusive Übertragungswiederholung
der jeweiligen Datenblöcke
im Paket zu, die fehlerhaft empfangen wurden. In dem dargestellten
Beispiel wurde ein zweiter Datenblock B2 im
Paket fehlerhaft empfangen. Daher meldet der empfangende Teilnehmer
dies nach einer ersten Wartezeit W1, indem
er eine negative Bestätigungsnachricht NACK(2)
an den sendenden Teilnehmer sendet. Nach einer zweiten Wartezeit
W2 wird der zweite Datenblock B2 erneut übertragen,
und nach einer weiteren ersten Wartezeit W1 meldet
der empfangende Teilnehmer den korrekten Empfang des zweiten Datenblocks
B2, indem er eine positive Bestätigungsnachricht
ACK an den sendenden Teilnehmer sendet. Vorausgesetzt, daß die Übermittlung
eines Datenblocks eine Zeit τ erfordert und
daß eine
Bestätigungsnachricht
ACK, NACK eine Übermittlungszeit
C hat, beträgt
die Gesamtübertragungszeit
Ttrans für
das Paket Ttrans = 4τ + 2W1 +
W2 + 2C.
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Wenn
größere Pakete
gesendet werden sollen, ist es oftmals effizienter, mehr als eine
Kommunikationsressource zu nutzen. 2 stellt
ein typisches Verfahren zum Senden eines Pakets, das zwölf Datenblöcke B1–B12 umfaßt, über vier
Kommunikationsressourcen ch1–ch4
dar. Die horizontale Achse ist eine Zeitachse, und der Inhalt jeder
Kommunikationsressource ch1–ch4
ist entlang der vertikalen Achse dargestellt. Es wird angenommen,
daß die
Kommunikationsressourcen ch1–ch4
die gleiche Übertragungsqualität haben
und die Datenblöcke
gleichmäßig über sie
verteilt sind. Eine gleichmäßige Verteilung
der Datenblöcke
B1–B12 über
die Ressourcen wird am einfachsten erreicht, indem Datenblöcke den
Ressourcen ch1–ch4
reihum zugewiesen werden, d.h. indem der erste Datenblocks B1 auf der ersten Kommunikationsressource
ch1 plaziert wird, der zweite Datenblock B2 auf
der zweiten Kommunikationsressource ch2 und so weiter. Die Datenblöcke B1, B5 und B9 werden somit über die erste Ressource ch1
gesendet, die Datenblöcke
B2, B6 und B10 über
die zweite ch2, die Datenblöcke
B3, B7 und B11 über
die dritte ch3, und die Datenblöcke
B4, B8 und B12 werden über die vierte Kommunikationsressource
ch4 gesendet. Während
der Übertragung
treten jedoch Fehler im sechsten Datenblock B6 und
im elften Datenblock B11 auf. Der empfangende
Teilnehmer meldet dies dem sendenden Teilnehmer, indem er eine negative
Bestätigungsnachricht
NACK(6, 11) zurücksendet.
Die fehlerhaft empfangenen Datenblöcke B6 und
B11 werden erneut gesendet, und diesmal
werden beide korrekt empfangen. Daher sendet der empfangende Teilnehmer
eine positive Bestätigungsnachricht
ACK zurück,
die bestätigt,
daß nun das
gesamte Paket korrekt empfangen worden ist.
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Im
Patentdokument SE C2 504577 wird gelehrt, fehlerhaft empfangene
Datenblöcke
selektiv über
diejenigen Kommunikationsressourcen erneut zu übertragen, die sich bei vorangegangenen Übertragung(en)
als die mit der höchsten Übertragungsqualität erwiesen
haben. Hierbei wird eine niedrige Anzahl von fehlerhaft empfangenen
Datenblöcken
oder vielmehr ein niedriger Anteil von fehlerhaft empfangenen Datenblöcken in Beziehung
zur Gesamtzahl der über
eine bestimmte Ressource gesendeten Blöcke als Kennzeichen einer hohen Übertragungsqualität betrachtet.
Gemäß diesem
Dokument ist es deshalb ratsam, die fehlerhaft empfangenen Datenblöcke über andere
Kommunikationsressourcen zu übertragen
als über
diejenigen, die ursprünglich
für die Übertragung
dieser Datenblöcke
verwendet wurden, und stattdessen verfügbare Kommunikationsressourcen
zu verwenden, deren Übertragungsqualität als höher eingeschätzt wird.
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In 3 ist
ein alternatives Verfahren zum Senden des Pakets, auf das in 2 Bezug
genommen wurde, über
die gleichen vier Kommunikationsressourcen ch1–ch4 dargestellt. Hier wird
ebenfalls anfänglich vorausgesetzt,
daß die
Ressourcen ch1–ch4
die gleiche Übertragungsqualität haben.
Jedoch wird das Auftreten von Übertragungsfehlern
im sechsten Datenblock B6 und im elften
Datenblock B1 nunmehr als Folge dessen interpretiert,
daß die
zweite und die dritte Kommunikationsressource ch2 bzw. ch3 eine
niedrigere Übertragungsqualität als die
erste und die vierte Kommunikationsressource ch1 und ch4 haben.
Um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, mit der wiederholte Übertragungsfehler
in den fehlerhaft empfangenen Datenblöcken B6 und
B11 vorkommen, werden diese Datenblöcke stattdessen über die
erste und die vierte Kommunikationsressource ch1 bzw. ch4 erneut übertragen.
Wenngleich die für
die Übertragungswiederholung
zugewiesenen Kommunikationsressourcen ch1 und ch4 geändert werden,
ist das auf die Nutzlastinformation angewendete Codierprinzip feststehend,
d.h. genau die gleichen codierten Datenblöcke B6 und
B11 werden noch einmal an den empfangenden
Teilnehmer gesendet.
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Um
die Anzahl der Datenblock-Übertragungswiederholungen
zu verringern, ist in der Fachwelt die Einbeziehung eines Redundanzanteils
in jeden der Datenblöcke
eines Pakets bekannt. Diese Redundanz wird aus der Nutzlast-Information
des Pakets abgeleitet und durch den empfangenden Teilnehmer genutzt,
um Fehler bis zu einer gewissen Anzahl in jedem spezifischen Datenblock
zu korrigieren. Eine derartige Redundanz wird durch FEC-Codierung
des Pakets P mittels eines Codierprinzips ci zu
einem Paket P hinzugefügt.
Als Ergebnis der FEC-Codierung entsteht ein codiertes Paket Pci. Dieser Prozeß zuzüglich einer allgemeinen Verteilung
der codierten Datenblöcke
B1–BΓ über eine
Menge von Kommunikationsressourcen ch1–chn ist in 4 dargestellt.
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Je
mehr Redundanz in einem Paket vorhanden ist, desto mehr Übertragungsverschlechterung
kann toleriert werden. Jedoch ist die Größe des Datenblocks stets konstant.
Somit umfaßt
ein codiertes Paket Pci stets mehr Datenblöcke als
seine nicht codierte Entsprechung P. Ein durch Datenblöcke b1–bm gebildetes Ursprungspaket P wird hier mittels
eines Codierprinzips ci in ein codiertes
Paket Pci FEC-codiert, das codierte Datenblöcke B1–BΓ umfaßt, wobei Γ > m. Die codierten Datenblöcke B1–BΓ werden
dann entsprechend einer spezifischen Verteilung dj über die
Menge von Kommunikationsressourcen ch1–chn verteilt und an einen
empfangenden Teilnehmer gesendet, wo die im Paket P enthaltene Information
neu erzeugt wird.
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Die
Codierrate R ist als das Verhältnis
zwischen der Anzahl der Nutzlast-Datenbits nPL und
der Anzahl der codierten Bits nc (d.h. Gesamtzahl
der Bits – Informationsbits
plus hinzugefügte
Redundanzbits) in jedem Datenblock, R = nPL/nc, definiert. Die Blockfehler-Wahrscheinlichkeitsrate
BLER ist als die Wahrscheinlichkeit definiert, mit der mindestens
ein Übertragungsfehler
in einem Datenblock vorkommt. Ist eine Kommunikationsressource mit
einer bestimmten Übertragungsqualität gegeben,
erhöht
sich die Blockfehlerwahrscheinlichkeitsrate BLER, wenn die Codierrate
R erhöht
wird. Eine hohe Blockfehler-Wahrscheinlichkeitsrate
BLER kann aufgrund von zahlreichen Block-Übertragungswiederholungen eine
lange Übertragungszeit
für ein
Paket ergeben. Eine niedrige Codierrate R wiederum ergibt viele
codierte Datenblöcke,
die zu übermitteln
immer eine bestimmte Mindestzeit erfordert. Demzufolge ist das Auffinden
einer Codierrate R, die für
eine spezifische Menge von verfügbaren
Ressourcen die kürzeste Übertragungszeit
für ein
gegebenes Paket ergibt, ein kompliziertes Optimierungsproblem. 5a-b
bzw. 6a-b erläutern
dieses Problem.
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In 5a ist
dargestellt, wie ein Paket mit einer Codierrate R = 1/2 in 24 codierte
Datenblöcke
B1–B24 FEC-codiert wird. Die codierten Datenblöcke B1–B24 werden über eine Kommunikationsressource
ch1 von einem sendenden an einen empfangenden Teilnehmer übermittelt.
Aufgrund des hohen Grades der Codierung (R = 1/2) treten während der Übertragung
keine Blockfehler auf. Der empfangende Teilnehmer gibt deshalb nach
einer ersten Wartezeit W1, nachdem der letzte
codierte Datenblock B24 in dem codierten Paket
empfangen worden ist, eine positive Bestätigungsnachricht ACK zurück. Sind
die Übermittlungszeiten
wie in Verbindung mit 1 definiert, beträgt die Übertragungszeit
Ttrans für
das codierte Paket Ttrans = 24τ + W1 + C.
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In 5b ist
dargestellt, wie das gleiche Paket mit einer etwas höheren Codierrate
R = 3/4 FECcodiert wird. Dies ergibt 16 codierte Datenblöcke B1–B16. Die codierten Datenblöcke B1–B16 werden vom sendenden zum empfangenden
Teilnehmer über
die gleiche Kommunikationsressource ch1 übermittelt. Die in diesem Fall angewendete
schwächere
FEC-Codierung (R = 3/4) erweist sich als außerstande, Übertragungsfehler in zwei der
Datenblöcke
B7 und B14 zu korrigieren.
Die fehlerhaft empfangenen Datenblöcke B7 und
B14 werden in einer negativen Bestätigungsnachricht
NACK(7, 14) angegeben, die vom empfangenden Teilnehmer nach einer
ersten Wartezeit W1, nachdem der letzte
codierte Datenblocks B16 im codierten Paket
empfangen worden ist, zurückgesendet
wird. Eine zweite Wartezeit W2 später werden
die Datenblöcke
B7 und B14 erneut übertragen
und korrekt empfangen. Zum Schluß wird eine positive Bestätigungsnachricht
ACK vom empfangenden an den sendenden Teilnehmer gesendet. Die Gesamtübertragungszeit
Ttrans für
das codierte Paket beträgt
in diesem Fall Ttrans = 18τ + 2W1 + W2 + C, was kürzer ist
als im vorhergehenden Fall. Unter den angenommenen Bedingungen führt die
etwas schwächere
FEC-Codierung im letzten Fall zu einer kürzeren Übertragungszeit Ttrans als
die harte FEC-Codierung, die im vorhergehenden Fall genutzt wurde,
obwohl im letzten Fall zwei Datenblock-Übertragungswiederholungen
durchgeführt
werden.
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Ein
Beispiel für
die entgegengesetzte Beziehung ist in 6a und 6b dargestellt. 6a stellt dar,
wie das Paket wieder mit einer Codierrate R = 1/2 in 24 codierte
Datenblöcke
B1–B24 FEC-codiert wird. Jedoch werden die codierten
Datenblöcke
B1–B24 nun gleichmäßig über vier Kommunikationsressourcen ch1–ch4 verteilt,
von denen vorausgesetzt wird, daß sie alle die gleiche Übertragungsqualität haben,
und an den empfangenden Teilnehmer übermittelt. Die erste Kommunikationsressource
ch1 übermittelt
die codierten Datenblöcke
B1, B5, B9, B13, B17 und B21, die zweite
ch2 die codierten Datenblöcke
B2, B6, B10, B14, B18 und B22 die dritte
ch3 die codierten Datenblöcke
B3, B7, B11, B15, B19, B23 und die vierte
Kommunikationsressource ch4 übermittelt
die codierten Datenblöcke
B4, B8, B12, B16, B20 und B24. Da weiterhin
die Übertragungsbedingungen von
den vorhergehenden Fällen
maßgeblich
sind, stellt die Codierung mit R = 1/2 sicher, daß während der Übertragung
keine nicht wiederherstellbaren Blockfehler auftreten. Nach dem
Empfang des letzten codierten Datenblocks B24 sendet
der empfangende Teilnehmer eine erste Wartezeit W1 später eine
positive Bestätigungsnachricht
ACK zurück.
Die Übertragungszeit
Ttrans für
das codierte Paket beträgt
somit Ttrans = 6τ + W1 +
C.
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6b stellt
dar, wie das Paket mit einer Codierrate R = 3/4 in 16 codierte Datenblöcke B1–B16 codiert wird. Diese 16 codierten Datenblöcke B1–B16 werden ebenfalls gleichmäßig über die
vier Kommunikationsressourcen ch1–ch4 verteilt. Die gleichen
Blockfehler treten in den codierten Datenblöcken B7 und
B14 auf. Nach der ersten Wartezeit W1 wird die negative Bestätigungsnachricht NACK(7, 14)
gesendet und die zweite Wartezeit W2 später werden
die fehlerhaft empfangenen codierten Datenblöcke B7,
B14 erneut übertragen. Gemäß den Lehren
von SE C2 504 577 erfolgt die Übertragungswiederholung über die
erste und die vierte Kommunikationsressource ch1 bzw. ch4. Die Übertragungszeit
Ttrans für
das codierte Paket summiert sich zu Ttrans =
5τ + 2W1 + W2 + C, was eine
längere
Zeit ist als im obigen Fall von R = 1/2.
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Wie
aus den in 5a-b und 6a-b dargestellten
Beispielen zu ersehen ist, ergeben unterschiedliche Auswahlen an
Codierraten R optimal kurze Übertragungszeiten
Ttrans, abhängig von der Menge der gegenwärtig verfügbaren Kommunikationsressourcen.
Bisher haben wir anfänglich
die gleiche Übertragungsqualität für jede verfügbare Ressource
vorausgesetzt. Dies trifft jedoch in einem wirklichen Telekommunikationssystem
nicht zu, insbesondere dann, wenn das System ein Funkkommunikationssystem
ist. Aufgrund der Instabilität,
die der Funkschnittstelle in einem solchen System eigen ist, schwanken
die Übertragungsbedingungen
drastisch, sowohl zwischen unterschiedlichen Kommunikationsressourcen
zu einem gegebenen Zeitpunkt als auch auf einer bestimmten Kommunikationsressource
zwischen unterschiedlichen Zeitpunkten.
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Folglich
muß, um
einen passenden Schätzwert
der Übertragungszeit
Ttrans für
ein Paket zu berechnen, ein sinnvoller Schätzwert der vorliegenden Übertragungsqualität für jede der
verfügbaren
Kommunikationsressourcen gebildet werden. Auf der Grundlage der
geschätzten Übertragungsqualität können geschätzte Wahrscheinlichkeiten
berechnet werden, mit denen ein, zwei, drei usw. Übertragungswiederholungen
eines codierten Datenblocks vorkommen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden solche Wahrscheinlichkeitsberechnungen vorzugsweise für jede Codierrate
R (d.h. jedes FEC-Codierprinzip)
an ausgewählten
geschätzten Übertragungsqualitätsmaßen im Voraus
durchgeführt,
und die Ergebnisse werden in einer Verweistabelle gespeichert. Somit
sind, wenn ein geschätztes Übertragungsqualitätsmaß und ein
Codierprinzip gegeben sind, die geschätzten Wahrscheinlichkeiten,
mit denen ein, zwei oder mehr Übertragungswiederholungen
eines codierten Blocks vorkommen, schnell zur Hand.
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Abhängig von
den Unterschieden zwischen den geschätzten Qualitätsmaßen für die gegenwärtig verfügbaren Kommunikationsressourcen
sind aus Sicht der Übertragung
unterschiedliche Verteilungen der codierten Datenblöcke über die
Ressourcen optimal. In 7 sind sieben relevante Verteilungen
d1–d7 von codierten Datenblöcken B1–B7 über
drei Kommunikationsressourcen ch1–ch3 gezeigt. Die Kommunikationsressourcen
ch1–ch3
sind nach ihrer Qualität
geordnet, so daß eine
erste Ressource ch1, die ein höchstes
geschätztes Übertragungsqualitätsmaß Q1 hat, an erster Stelle steht, eine zweite
Ressource ch2, die ein zweithöchstes
geschätztes Übertragungsqualitätsmaß Q2 hat, an zweiter Stelle steht, und eine
dritte Kommunikationsressource ch3, die das niedrigste geschätzte Qualitätsmaß Q3 hat, an letzter Stelle steht. Mit relevanter Verteilung
ist eine Verteilung gemeint, bei der mindestens so viele codierte
Datenblöcke
auf eine Kommunikationsressource mit einem bestimmten geschätzten Übertragungsqualitätsmaß verteilt
sind wie auf eine Kommunikationsressource mit einem niedrigeren
geschätzten Übertragungsqualitätsmaß. Die in 7 dargestellten
sieben Verteilungen d1–d7 bilden
sämtliche
relevanten Verteilungen der sieben codierten Datenblöcke B1–B7 über
die drei Kommunikationsressourcen ch1–ch3. Bei den ersten vier Verteilungen
d1–d4 wird nur eine Teilmenge ch1; ch1–ch2 der
verfügbaren
Menge ch1–ch3
von Kommunikationsressourcen genutzt. Diese Art der Verteilung ist
effizient, wenn eine oder einige der verfügbaren Kommunikationsressourcen
ein sehr schlechtes geschätztes Übertragungsqualitätsmaß Q2–Q3; Q3 haben. Bei
den folgenden drei Verteilungen d5–d7 wird jede verfügbare Kommunikationsressource
zur Übertragung
mindestens eines codierten Datenblock zugewiesen. Eine Verteilung
dieser Art ist grundsätzlich
die effizienteste, um eine niedrige Übertragungszeit für ein Paket
zu erreichen, wenn es keine extremen Unterschiede zwischen den geschätzten Übertragungsqualitätsmaßen für die verfügbaren Kommunikationsressourcen
gibt. Bei der letzten Verteilung d7 werden schließlich die
codierten Datenblöcke
B1–B7 so gleichmäßig wie möglich über die verfügbaren Kommunikationsressourcen
ch1–ch3
verteilt. In Fällen,
wo es wichtig ist, die Anfangsverzögerung für die Übertragung zu minimieren, d.h.
wenn der erste codierte Datenblock so schnell wie möglich gesendet
werden muß,
sollten die geschätzten Übertragungszeiten
Ttrans mindestens für diese Verteilung d7 in Kombination mit jedem Codierprinzip
berechnet werden. Dies ist dadurch motiviert, daß die minimale fehlerfreie Übertragungszeit
Ttrans 0, die in erster
Linie durch die höchste
Anzahl von Datenblöcke
bestimmt ist, die auf eine einzelne Kommunikationsressource max(N7)
verteilt sind, für
diese Verteilung d7 die kürzeste ist.
Genauer gesagt, ist die minimale fehlerfreie Übertragungszeit Ttrans 0 für
eine Verteilung d; gleich der höchsten
Anzahl von Datenblöcken,
die auf eine einzelne Kommunikationsressource max(Ni) verteilt sind,
multipliziert mit der Zeit τ zur Übertragung
eines Datenblocks, plus die erste Wartezeit W1 und
die Zeit C zur Übertragung
einer positiven Bestätigungsnachricht ACK,
d.h. Ttrans 0 = max(Ni)τ + W1 + C.
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Natürlich ist
die minimale fehlerfreie Übertragungszeit
max(Ni) um so länger,
je weniger Kommunikationsressourcen eine Verteilung d; umfaßt. Vorausgesetzt,
daß keine
der verfügbaren
Ressourcen eine sehr schlechte Übertragungsqualität hat, ist
die Minimierung der minimalen fehlerfreien Übertragungszeit max(Ni) eine
etwas grobe, aber wenigstens halbwegs geeignete Möglichkeit,
um eine kurze Gesamtübertragungszeit Ttrans für
ein codiertes Paket zu erreichen.
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Mit
Bezug auf
1,
5a-b,
6a-b
und
7 kann ein angemessenerer Schätzwert der Übertragungszeit T
trans für ein codiertes
Paket P
ci, das in einem TDMA-System gesendet
wird, aus dem folgenden Ausdruck erlangt werden:
wobei folgendes gilt:
- τ
- ist die Zeit für die Übertragung
eines codierten Datenblocks der codierten Datenblöcke B1–BΓ im codierten
Paket,
- Y
- ist eine geschätzte Gesamtzahl
von Übertragungen,
die erforderlich sind, um das gesamte codierte Paket zu übertragen
(abgeleitet aus den geschätzten Übertragungsqualitätsmaßen Q1 –QN,)
- Ni,L
- ist die Anzahl der
während
der L-ten Übertragung
auf der Kommunikationsressource i übertragenen codierten Datenblöcke,
- W1
- ist eine erwartete
Wartezeit zwischen dem letzten codierten Datenblock bei einer Übertragung
und dem Empfang einer Bestätigungsnachricht
ACK/NACK vom empfangenden Teilnehmer beim sendenden Teilnehmer,
- W2
- ist ein erwartetes
Zeitintervall zwischen dem Empfang einer negativen Bestätigungsnachricht
NACK und dem Beginn der Übertragungswiederholung
des/der fehlerhaft empfangenen Datenblocks/Datenblöcke,
- C
- ist eine geschätzte Zeit
zur Übertragung
einer Bestätigungsnachricht
ACK/NACK.
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Eine
alternative Möglichkeit
zur Schätzung
der Übertragungszeit
T
Γ für ein codiertes
Paket P
Ci, das in einem TDMA-System übertragen
wird, besteht darin, den Schätzwert
durch den folgenden Algorithmus iterativ zu berechnen:
wobei
folgendes gilt:
- τ
- ist die Zeit für die Übertragung
eines codierten Datenblocks der codierten Datenblöcke (B1–BΓ)
im codierten Paket,
- C
- ist die Zeit zur Übertragung
einer Bestätigungsnachricht
ACK/NACK,
- W1
- ist eine erwartete
Wartezeit zwischen dem letzten codierten Datenblock bei einer Übertragung und
dem Empfang einer Bestätigungsnachricht
ACK/NACK vom empfangenden Teilnehmer beim sendenden Teilnehmer,
- W2
- ist ein erwartetes
Zeitintervall zwischen dem Empfang einer negativen Bestätigungsnachricht NACK
und dem Beginn der Übertragungswiederholung
des fehlerhaft empfangenen Datenblocks bzw. der Datenblöcke,
- Γ
- ist die Anzahl der
codierten Datenblöcke
B1–BΓ im
codierten Paket,
- PΓ(k)
- ist eine geschätzte Wahrscheinlichkeit,
mit der z Übertragungswiederholungen
vorkommen, wenn das gesamte codierte Paket Γ codierte Datenblöcke B1–BΓ umfaßt, und
- max(Ni,L)
- ist die größte Anzahl
der während
der L-ten Übertragung
auf der Kommunikationsressource i übertragenen codierten Datenblöcke.
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8 zeigt
einen Ablaufplan einer ersten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Die Datenblöcke
b1–bm, die ein Paket P bilden, werden in einem
ersten Schritt 800 gesammelt, und in einem zweiten Schritt 810 wird
bestimmt, welche Kommunikationsressourcen ch1–chN gegenwärtig verfügbar sind. Im folgenden Schritt 820 wird
eine Teilmenge von vorgesehenen Kommunikationsressourcen ch1–chn aus
den verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN
ausgewählt.
Die vorgesehenen Kommunikationsressourcen ch1–chn können aus vielen Gründen ausgewählt werden.
Mindestens beruht die Wahl auf einem geschätzten Übertragungsqualitätsmaß für jede der
verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN.
Jedoch sollte die vorgesehene Menge von Kommunikationsressourcen
ch1–chn
niemals mehr Kommunikationsressourcen umfassen, als durch die maximale Übertragungskapazität der an
einer bestimmten Übertragung
von Information beteiligten Teilnehmer gegeben ist. Wenn die maximale Übertragungskapazität beim sendenden
Teilnehmer niedriger als die maximale Empfangskapazität beim empfangenden
Teilnehmer ist, dann wird der Anteil an Kommunikationsressourcen
ch1–chn
durch die Kapazität
beim sendenden Teilnehmer bestimmt, und wenn die maximale Empfangskapazität beim empfangenden
Teilnehmer niedriger als die maximale Übertragungskapazität beim sendenden
Teilnehmer ist, dann wird der Anteil an Kommunikationsressourcen
ch1–chn
durch die Kapazität
beim empfangenden Teilnehmer bestimmt.
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In
einem vierten Schritt 830 wird eine Übertragungszeit Ttrans für alle Kombinationen
aus Codierprinzip ci und relevanter Verteilung
dj der codierten Datenblöcke über die vorgesehene Menge von
Ressourcen ch1–chn
berechnet. Im nächsten
Schritt 840 wird eine Kombination (ci,
dj) aus einem Codierprinzip ci und
einer Verteilung dj ausgewählt, die
der kürzesten
geschätzten Übertragungszeit
min(Ttrans) entspricht. Der nachfolgende
Schritt 850 beinhaltet die Codierung des Pakets P in ein
codiertes Paket Pci mittels des einen Codierprinzips
ci der ausgewählten einen Kombination (ci, dj). Zum Schluß, in einem
letzten Schritt 860, wird das codierte Paket Pci vom
sendenden Teilnehmer gemäß der Verteilung
dj der ausgewählten Kombination (ci, dj) über die
Menge der vorgesehenen Kommunikationsressourcen ch1–chn an
den empfangenden Teilnehmer übermittelt.
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Ein
Ablaufplan einer zweiten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist in 9 gezeigt. In einem ersten Schritt 900 werden
Datenblöcke
b1–bm gesammelt, die ein Paket P bilden. Ein
zweiter Schritt 910 bestimmt, welche Kommunikationsressourcen
ch1–chN
gegenwärtig
verfügbar
sind, und in einem dritten Schritt 921 wird ein Übertragungsqualitätsmaß Qi für
jede der verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN
geschätzt.
Im folgenden Schritt 922 wird eine Teilmenge der vorgesehenen
Kommunikationsressourcen ch1–chn
aus den verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN
ausgewählt.
Die Auswahl beruht im allgemeinen auf den geschätzten Qualitätsmaßen Qi. In einem nachfolgenden Schritt 931 wird
ein beliebiges Codierprinzip ci ausgewählt, und
in einem Schritt 932 danach wird eine Anzahl Γci von
Datenblöcken
berechnet, die das Ergebnis wäre,
wenn das Paket P mittels des Codierprinzips ci codiert
werden würde.
Dann wird im Schritt 933 eine relevante Verteilung dj der codierten Datenblöcke über die Menge der vorgesehenen
Kommunikationsressourcen ch1–chn
ausgewählt.
Anschließend
wird in einem Schritt 934 eine geschätzte Übertragungszeit Ttrans für das mittels
des Codierprinzips ci codierte Paket P berechnet.
In einem folgenden Schritt 935 wird erfragt, ob alle relevanten
Verteilungen dj angewendet worden sind,
und wenn ja, geht die Prozedur zu einem Schritt 936 über; andernfalls
kehrt die Prozedur zum Schritt 933 zurück, wo eine relevante Verteilung dj+1 ausgewählt wird, die sich von der
vorher ausgewählten
Verteilung dj unterscheidet. Im nachfolgenden Schritt 936 wird
erfragt, ob alle Codierprinzipien ci angewendet
worden sind, und wenn ja, geht die Prozedur zu einem Schritt 940 über; wenn
nicht, kehrt die Prozedur zum Schritt 931 zurück, wo ein
neues Codierprinzip ci+1 ausgewählt wird.
Im Schritt 940 wird eine Kombination (ci,
dj) aus einem Codierprinzip ci und
einer Verteilung dj ausgewählt, die
der kürzesten
geschätzten Übertragungszeit
min(Ttrans) entspricht. Der nachfolgende Schritt 950 beinhaltet
die Codierung eines Pakets P in ein codiertes Paket Pci mittels
des einen Codierprinzips ci der ausgewählten einen
Kombination (ci, dj).
In einem letzten Schritt 960 wird das codierte Paket Pci vom sendenden Teilnehmer gemäß der Verteilung
dj der ausgewählten Kombination (ci, dj) über die
Menge der vorgesehenen Kommunikationsressourcen ch1–chn an
den empfangenden Teilnehmer übermittelt.
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10 stellt
ein Blockschaltbild einer Anordnung gemäß der Erfindung dar. Die Anordnung
umfaßt
ein erstes Zwischenspeichermittel 1005 zum Speichern eines
eingehenden Pakets P; ein Codiermittel 1010; ein erstes
Speichermittel 1020 zum Speichern von Zahlenangaben Γc1, Γc2,
..., Γc(i+k), wobei jede eine Anzahl von codierten
Datenblöcken
darstellt, die das Ergebnis wären,
wenn das Paket P mittels jedes der mindestens zwei unterschiedlichen
Codierprinzipien c1, c2,
..., c(i+k) FEC-codiert würde; ein
zweites Speichermittel 1025 zum Speichern eines Index der
gegenwärtig
verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN;
ein drittes Speichermittel 1035 zum Speichern von Qualitätsmaßen Q1–QN für
jede der gegenwärtig
verfügbaren
Kommunikationsressourcen ch1–chN;
ein viertes Speichermittel 1040 zum Speichern relevanter
Verteilungen d1, d2,
..., dj+d von codierten Datenblöcken B1–BΓ über eine
vorgesehene Menge von Kommunikationsressourcen; ein fünftes Speichermittel 1045 zum
Speichern von geschätzten
Zahlen Y der insgesamt angeforderten Übertragungen zum Senden der
Pakete Pci, die mittels jedes jeweils verfügbaren Codierprinzip
ci codiert sind, und/oder von geschätzten Wahrscheinlichkeiten
PΓ(z),
mit denen festgelegte Zahlen z von Übertragungswiederholungen für ein bestimmtes
codiertes Paket Pci mit Γ codierten Datenblöcken vorkommen;
ein sechstes Speichermittel 1050 zum Sammeln von geschätzten Übertragungszeiten
Ttrans zusammen mit entsprechenden Kombinationen (ci, dj) aus Codierprinzip
ci und relevanter Verteilung dj;
ein Sendemittel 1055 zum Übermitteln codierter Pakete Pci von einem sendenden Teilnehmer an einen
empfangenden Teilnehmer gemäß einer
Verteilung dj ein Berechnungsmittel 1030 zur
Durchführung
verschiedener Berechnungen; ein Protokollierungsmittel 1090 zum Sammeln
und Aufbewahren von Statistiken über
Ereignisse auf allen Kommunikationsressourcen chα–chω innerhalb eines digitalen
Telekommunikationssystems und ein Steuerungsmittel 1095 zum
Triggern und Synchronisieren aller anderen in der Anordnung enthaltenen
Einheiten durch Signale trig bzw. CK.
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Die
Anordnung arbeitet wie folgt. Ein Paket P, das Nutzlastinformation
enthält
und durch Datenblöcke b1, b2, ..., bm gebildet wird, wird im ersten Zwischenspeichermittel 1005 gespeichert.
Das Paket P wird dann zusammen mit einem ersten Codierprinzip ci vom Codiermittel 1010 in das Berechnungsmittel 1030 eingegeben.
Das Berechnungsmittel 1030 berechnet eine Anzahl Γc1 von
Datenblöcken,
die das Ergebnis wären,
wenn das Paket P mittels des ersten Codierprinzips c1 codiert
würde.
Die Anzahl Γc1 wird im ersten Speichermittel 1020 gespeichert.
Eine entsprechende Anzahl Γc2–Γc(i+k) für mindestens
ein anderes Codierprinzip c2–ci+k wird ebenfalls berechnet und gespeichert.
Das Codiermittel 1010 muß folglich eine Bank 1015 von
zwei oder mehr Codierprinzipien c1, c2, ..., ci+k umfassen.
Jede der Zahlenangaben Γc1–Γc(i+k) wird
jeweils einzeln an das Berechnungsmittel 1030 übermittelt,
um die geschätzten Übertragungszeiten
Ttrans für
die Übermittlung
des mittels jedes der entsprechenden Codierprinzipien c1,
c2, ..., ci+k codierten
Pakets P gemäß den unterschiedlichen
Verteilungen d1–dj+d der
codierten Datenblöcke
B1–BΓ über die
vorgesehene Menge von Kommunikationsressourcen ch1–chn zu
berechnen. Gegenwärtig
verfügbare
Kommunikationsressourcen ch1–chN
werden regelmäßig erfaßt, und
ein aktualisierter Index darüber
wird im zweiten Speichermittel 1025 gespeichert. Der Inhalt
des zweiten Speichermittels 1025 wird durch das Berechnungsmittel 1030 genutzt,
wenn bestimmt wird, für
welche Ressourcen ein Übertragungsqualitätsmaß Qi berechnet werden soll. Die Ergebnisse Q1, Q2, ..., QN dieser Berechnungen werden dann im dritten
Speichermittel 1035 gespeichert. Sind die Menge der geschätzten Übertragungsqualitätsmaße Q1–QN, aktuelle Information vom Protokollierungsmittel 1090 und
Daten (Tdata, Rdata)
bezüglich
der Fähigkeiten
des sendenden bzw. des empfangenden Teilnehmers gegeben, bestimmt
das Berechnungsmittel 1030 eine vorgesehene Menge von Kommunikationsressourcen
ch1–chn
für das
Paket P, die vorzugsweise in einem Speichermittel 1070 innerhalb
des Berechnungsmittels 1030 gespeichert wird. Die Information
vom Protokollierungsmittel 1090 enthält für jede Kommunikationsressource
chx zum Beispiel einen oder mehrere Parameter: eine Zahlenangabe,
die die Anzahl der positiven Bestätigungsnachrichten A widerspiegelt,
eine Zahlenangabe, die die Anzahl der negativen Bestätigungsnachrichten
N widerspiegelt, eine gemessene Signalstärke Sp und
eine geschätzte
BER (BER = Bitfehlerrate). Durch Anwenden von geschätzten Übertragungsqualitätsmaßen Q1–Qn für
die Kommunikationsressourcen ch1–chn in der vorgesehenen Menge auf
eine Verweistabelle 1080 leitet das Berechnungsmittel 1030 geschätzte Zahlen
Y von insgesamt für
das Senden des mittels jedes entsprechenden Codierprinzips ci codierten Pakets P angeforderten Übertragungen und/oder
geschätzte
Wahrscheinlichkeiten PΓ(z) ab, mit denen festgelegte
Zahlen z von Übertragungswiederholungen
für ein
codiertes Paket mit Γ codierten
Datenblöcken
vorkommen, wenn es über
jede der Ressourcen ch1–chn
in der vorgesehenen Menge übertragen
wird. Die Wahrscheinlichkeiten Y; PΓ(z)
werden im fünften Speichermittel 1045 gespeichert.
Auf der Grundlage der Daten in den Speichermitteln 1020–1045 berechnet das
Berechnungsmittel 1030 die geschätzte Übertragungszeit Ttrans für jede Kombination
(ci, dj) aus Codierprinzip
ci und relevanter Verteilung dj gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
und speichert die Ergebnisse im sechsten Speichermittel 1050.
Das Berechnungsmittel 1030 wählt die niedrigste geschätzte Übertragungszeit Ttrans aus, die im Speichermittel 1050 gespeichert
ist, und gibt ein entsprechendes Codierprinzip ci und
eine entsprechende Verteilung dj an. Anschließend wird
das Paket P mittels des angegebenen Codierprinzips ci in ein
codiertes Paket Pci codiert, das zusammen
mit der angegebenen Verteilung dj vom vierten
Speichermittel 1040 in das Sendemittel 1055 eingespeist
wird.
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Das
Sendemittel 1055 übermittelt
dann das codierte Paket Pci, das die codierten
Datenblöcke
B1, B2, ..., BΓ umfaßt, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren über die
Ressourcen ch1–chn
in der vorgesehenen Menge an den empfangenden Teilnehmer. Die Bestätigungsnachrichten
ACK; NACK, die vom empfangenden Teilnehmer zurückgegeben werden, werden in
einem Statusempfangsmittel 1065 verarbeitet, vorzugsweise
innerhalb des Sendemittels 1055. Im Fall einer negativen
Bestätigungsnachricht
NACK werden die in der Nachricht benannten fehlerhaft empfangenen
codierten Datenblöcke
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erneut übertragen;
und wenn eine positive Bestätigungsnachricht
ACK zurückgesendet
wird, kann das erste Zwischenspeichermittel 1005 zurückgesetzt
und mit einem neuen Paket P geladen werden.