DE69926906T2

DE69926906T2 - System und verfahren für drahtlose kommunikation mit verbindungsanpassung und inkrementaler redundanz

Info

Publication number: DE69926906T2
Application number: DE69926906T
Authority: DE
Inventors: Krishna Balachandran; P. Richard EJZAK; Sanjiv Nanda
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1999-11-03
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: ES2249921T3; ATE303023T1; KR20010080386A; CN1336050A; EP1127422A1; CN1142651C; KR100592696B1; WO2000027064A1; DE69926906D1; JP2003523645A; CA2348602A1; EP1127422B1; AU1520100A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose Kommunikationsnetze und insbesondere ein Verfahren zur wirkungsvollen Bereitstellung von Datenkommunikationen über eine Luftschnittstelle.
Mit dem vorliegenden Abschnitt soll der Leser in verschiedene Aspekte der Technik eingeführt werden, die auf verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung bezogen sein können, die unten beschrieben und/oder beansprucht werden. Es wird angenommen, daß diese Besprechung dazu beiträgt, dem Leser Hintergrundinformationen zur Erleichterung des besseren Verständnisses der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu bieten. Dementsprechend versteht es sich, daß diese Angaben unter diesem Blickwinkel zu lesen sind, und nicht als Zugaben des Standes der Technik.
Durch die weit verbreitete zunehmende Beliebtheit des Internets sind Entwickler von drahtlosen Kommunikationssystemen angespornt worden, die Datenkommunikationsfähigkeiten ihrer Systeme fortlaufend zu verbessern. Als Reaktion auf diesen Bedarf formulieren verschiedene Standardkörperschaften neue Standards der dritten Generation (3G), die höhere Datenraten unterstützen. Beispielsweise entwickeln Standardorganisationen wie beispielsweise das European Telecommunications Standards Institute (ETSI), die Association of Radio Industries and Broadcasting (ARIB) und die Telecommunications Industry Association (TIA) fortlaufend Standards zur Unterstützung schnellerer und wirkungsvoller drahtloser Kommunikationen.
Infolgedessen entwickelt und implementiert die Industrie der drahtlosen Kommunikationen neue Protokolle zur drahtlosen Übertragung, die schnellere, robustere und wirkungsvollere Datenkommunikationen über eine Luftschnittstelle bereitstellen. Beispielsweise ist der GPRS-Dienst (general packet radio service) als paketvermittelte Aufrüstung für das wohlbekannte zur Zeitmultiplexzugriffssystem TDMA (time division multiple access) entwickelt worden. Als weiterer Fortschritt der Technik ist auch EGPRS (enhanced GPRS) entwickelt worden.
Um die Leistung drahtloser Datenkommunikationsstrecken zu verbessern, werden Streckengütesteuerungsverfahren entwickelt. Zwei bekannte Verfahren zur Verbesserung der Robustheit des Kommunikationskanals sind Verbindungsanpassungen und inkrementale Redundanz. Verbindungsanpassung ist die dynamische Auswahl von Modulation und Codierungsverfahren auf Grundlage der Funkstreckengüte. Diese Verfahren werden oft als Verbindungsgütesteuerung bezeichnet. Es besteht jedoch weiterhin ein Bedarf in der Technik nach einem schnelleren, wirkungsvolleren und robusteren Verfahren zur Übertragung von Daten über eine Luftschnittstelle.
Diesem Bedarf wird durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung entsprochen, bei dem sowohl Verbindungsanpassung als auch inkrementale Redundanz unterstützt werden können und wobei die Daten wirkungsvoll und flexibel übertragen werden können.
In Kallel S: „Complementary Punctured Convolutional (CPC) Codes and their Use in Hybrid ARQ Schemes" (komplementäre punktierte Faltungscodes und ihre Verwendung in Hybrid-ARQ-Verfahren) Proceedings of the Pacific Rim Conference on Communications, Computers and Signal Processing, US, NEW YORK, IEEE, 1993, Seiten 186–189 ist eine neue Klasse punktierter Faltungscodes offenbart, die komplementär sind. Auf Grundlage dieser komplementären punktierten Faltungs-Codes (CPC – complementary punctuated convolutional codes) wird eine Änderung des Hybrid ARQ-Verfahrens des Typs II geboten. Der Hauptvorteil des Verfahrens besteht darin, daß jede zusätzliche für ein Paket gesendete Folge, die mit Fehlern erkannt wird, selbst decodierbar ist. Das heißt der Decodierer muß sich zur Decodierung nicht auf vorher empfangene Folgen für das gleiche Datenpaket verlassen müssen, wie es der Fall bei ARQ-Verfahren mit inkrementaler Redundanz ist.
In Tadafusa Niinomi et al: „Selective Repeat Type-II Hybrid ARQ/FEC Scheme Using Rate-Compatible Punctured Convolutional Code" (Selektives Hybrid-ARQ/FEC-Wiederholungsverfahren des Typs II unter Verwendung von ratenkompatiblen punktierten Faltungscode), International Conference on Communications, US, New York, IEEE, Band 3, 1990, Seiten 1251–1255 ist eine Auswahl einer Anzahl von Bit mit inkrementaler Redundanz offenbart, die mit vorher empfangenen Bit kombiniert werden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Ein System und Verfahren gemäß der Erfindung entsprechen den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen entsprechen den abhängigen Ansprüchen.
Hierunter werden gewisse Aspekte aufgeführt, deren Rahmen der ursprünglich beanspruchten Erfindung entspricht. Es versteht sich, daß diese Aspekte nur deshalb geboten werden, um dem Leser eine kurze Zusammenfassung gewisser Formen zu bieten, die die Erfindung annehmen könnte, und daß diese Aspekte nicht den Umfang der Erfindung begrenzen sollen. In der Tat kann die Erfindung eine Vielzahl von Aspekten umfassen, die möglicherweise unten nicht aufgeführt sind. Da das folgende nur Zusammenfassungszwecken dient, sollten keine der unten angeführten Aspekte als für die vorliegende Erfindung wesentlich oder notwendig erachtet werden, die einzig und allein durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System und Verfahren offenbart, die drahtlose Kommunikationsfähigkeiten bereitstellen und dabei Verbindungsanpassung und inkrementale Redundanz unterstützen. Durch die Erfindung werden Funkübertragungssteuerungsblöcke (RLC – radio link control) fester Länge gebildet. Mit den RLC-Blöcken fester Länge werden zyklische Redundanzprüfungen kombiniert, um fehlercodierte RLC-Blöcke zu bilden. Die fehlercodierten RLC-Blöcke werden verarbeitet, um codierte Teilblöcke zu bilden. Die codierten Teilblöcke werden in auf den mehrfachen Coderaten basierende Übertragungseinheiten zusammengefaßt. Es wird ein die Übertragungseinheiten anzeigender Kopfteil gebildet. Der Kopfteil und die Übertragungseinheiten werden dann übertragen.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, den beiliegenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und weitere Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und bei Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbar werden. In den Zeichnungen ist:
1 eine grafische Darstellung von drei Zellenstandorten in einer Zellengruppierung in einem System für drahtlose Kommunikation gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
2 ein allgemeines Blockschaltbild einer Basisstation und einer Mobilstation in dem System der 1;
3 eine grafische Darstellung eines Verfahrens zum Formatieren von drahtlosen Signalen zur Übertragung in dem System der 1 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4 eine grafische Darstellung eines Verfahrens zum Formatieren von drahtlosen Signalen zur Übertragung in dem System der 1 gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
5 eine grafische Darstellung eines Verfahrens zum Formatieren von drahtlosen Signalen zur Übertragung in dem System der 1 gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
6A eine grafische Darstellung eines kurzen Kopfteils, der vorteilhafterweise in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnte;
6B eine grafische Darstellung einer Mehrzahl erweiterter Kopfteile, die vorteilhafterweise in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten; und
7 eine grafischen Darstellung einer Mehrzahl erweiterter Kopfteile, die vorteilhafterweise in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden könnten.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Untenstehend wird eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In einer Bemühung, eine genannte Beschreibung dieser Ausführungsformen zu bieten, werden nicht alle Merkmale einer wirklichen Implementierung in der Beschreibung beschrieben. Man sollte erkennen, daß bei der Entwicklung jeder derartigen wirklichen Implementierung, wie bei jedem Ingenieur- oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche implementierungsspezifischen Entscheidungen getroffen werden müssen, um die bestimmten Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie beispielsweise Konformität zu systembezogenen und geschäftsbezogenen Beschränkungen, die von einer Implementierung zu einer anderen unterschiedlich sein können. Weiterhin sollte man erkennen, daß ein solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig sein könnte, aber für den gewöhnlichen Fachmann mit Nutznießung der vorliegenden Offenbarung trotzdem ein routinemäßiges Unternehmen der Konstruktion, Herstellung und Produktion sein würde.
Nunmehr auf die Zeichnungen und anfänglich auf 1 bezugnehmend wird ein System zur Bereitstellung von drahtlosen Kommunikationen gezeigt, das gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Verbindungsanpassung (LA – link adaptation) und inkrementale Redundanz (IR) unterstütz. Es ist eine Mehrzahl von Zellen 20, 22 und 24 in einem Telekommunikationssystem dargestellt. Entsprechend dem Gebrauch ist jede Zelle (20, 22 und 24) mit einer sechseckigen Zellengrenze dargestellt. In jeder Zelle 20, 22 und 24 befinden sich Basisstationen 26, 28 und 30, die sich in der Nähe der entsprechenden Zelle 20, 22 und 24 befinden. Insbesondere befindet sich die Basisstation 26 in der Zelle 20, die Basisstation 28 in der Zelle 22 und die Basisstation 30 in der Zelle 24.
Die die Zellen 20, 22 und 24 trennenden Grenzen 32, 34 und 36 stellen im allgemeinen die Punkte dar, an denen mobil unterstützte Weiterschaltungen stattfinden. Wenn sich beispielsweise eine Mobilstation 38 von der Basisstation 26 weg auf eine Nachbarbasisstation 28 hin bewegt, wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR – signal-to-noise ratio) von der Basisstation 26 jenseits der Grenze 32 unter einen gewissen Schwellwertpegel abfallen, während zur gleichen Zeit das SNR von der zweiten Basisstation 28 über diesen Schwellwertpegel ansteigt, so wie die Mobilstation 38 die Grenze 32 in die Zelle 22 überquert. Zellularsysteme sind so konstruiert, daß sie bis zur Zellengrenze Versorgung von jeder Basisstation bereitstellen. So ist das SNR über einen großen Teil einer Zelle 20 ausreichend, höhere Datenraten zu unterstützen, da das SNR von der Basisstation 26 größer als das Mindest-SNR ist, das zur Unterstützung der Datenübertragung an der Grenze 32 benötigt wird. 2 ist eine beispielhafte Implementierung eines Systems mit adaptiver Rate, das diese Unterstützung höherer Datenraten nutzt.
2 ist ein Blockschaltbild der Basisstation 26 und der Mobilstation 38 gemäß der Erfindung. Die Basisstation 26 besteht sowohl aus einem Basisstationssender 40 mit adaptiver Rate als auch einem Basisstationsempfänger 42 mit adaptiver Rate. Auf gleicher Weise bestimmt die Mobilstation 38 ebenfalls aus sowohl einem Mobilstationsempfänger 44 mit adaptiver Rate als auch einem Mobilstationssender 46 mit adaptiver Rate. Jedes Paar des Senders und Empfängers, entsprechend entweder der Basisstation 26 oder Mobilstation 38, befindet sich in Funkverbindung über einen entsprechenden Kanal.
So ist der Basisstationssender 40 mit adaptiver Rate über einen Abwärtskanal 48 mit dem Mobilstationsempfänger 44 mit adaptiver Rate verbunden und der Mobilstationssender 46 mit adaptiver Rate ist über einen Aufwärtskanal 50 mit dem Basisstationsempfänger 42 mit adaptiver Rate verbunden. Diese Implementierung ermöglicht einen gesteigerten Durchsatz zwischen der Basisstation 26 und der Mobilstation 38 sowohl über den Abwärtskanal 48 als auch den Aufwärtskanal 50 aufgrund der Verwendung adaptiver bandbreiteneffizienter codierter Modulationsverfahren. Weitere Einzelheiten einer Hardwareimplementierung eines drahtlosen Kommunikationssystems, das vorteilhafterweise gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, sind aus US-B-6 389 066 erhältlich.
Nunmehr bezugnehmend auf 3 und 4 ist ein Verfahren 100 zum Kommunizieren in einem drahtlosen Kommunikationssystem, das für LA und IR anpaßbar ist, gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Basisstationssender und -empfänger 40 und 42 mit adaptiver Rate und der Mobilstationsempfänger und -sender 44 und 46 mit adaptiver Rate können zur Implementierung des Verfahrens 100 gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Bei dem Verfahren 100 werden logische Übertragungssteuerungs-(LLC – logical link control) Protokolldateneinheiten (PDU – protocol data units) 102 in Funkübertragungssteuerungs-(RLC – radio link control) Blöcke 104 fester Länge segmentiert und jedem RLC-Block 104 wird eine zyklische Redundanzfolge (CRC – Cyclic Redundancy Check) 106 zugefügt, die vorzugsweise 12 Bit in Länge beträgt. Zusammen wird jeder RLC-Block 104 und seine zugehörige CRC-Folge 106 als ein fehlercodierter RLC-Block 108 bezeichnet. Jeder fehlercodierte RLC-Block 108 wird vorzugsweise unter Verwendung eines 1/3-Raten-Faltungscodes 110 codiert. Die Ausgabe des Codierers bzw. die codierten fehlercodierten RLC-Blöcke 112 werden verschachtelt und als Block 114 dargestellt in G codierte Teilblöcke 116 und 120 segmentiert, wobei jeder codierte Teilblock in den FIG. C_ij, j = 1, ... G bezeichnet wird. Werte von G = 12 und 6 sind in jeweiligen 3 und 4 dargestellt. Der Fachmann wird mit Hilfe der vorliegenden Offenbarung leicht verstehen, daß in der vorliegenden Erfindung andere Werte für G wie beispielsweise 18 implementiert werden können. Durch Segmentierung in 12 codierte Teilblöcke 116 (G = 12) werden Coderaten 1, 2/3, 1/2, 1/3, 4/5 und 4/7 ermöglicht. Durch Segmentierung in 6 codierte Teilblöcke 120 (G = 6) werden Coderaten 1, 2/3, 1/2, und 1/3 ermöglicht. Wie der gewöhnliche Fachmann leicht erkennen wird, bietet G = 12 eine größere Flexibilität und einen besseren Wirkungsgrad mit geringer oder keiner Zunahme an Komplexität. Wie unten ersichtlich benutzt das Verfahren 100 bzw. Übertragungsverfahren gemäß einer Version der vorliegenden Erfindung IR(D = 1) und erleichtert dadurch die Operation mit oder ohne die Verwendung von IR. Wie weiter unter Bezugnahme auf 6A und 6B besprochen wird, ist mit jedem codierten Teilblock C_ij eine codierte Teilblock-Folgenummer (CSN – Coded Sequence Number) verbunden, die vorzugsweise 12 Bit in Länge beträgt. Eine ausführlichere Beschreibung von Verfahren inkrementaler Redundanz sind aus US-B-6 778 558 ersichtlich.
Gruppen der codierten Teilblöcke C_ij werden zusammengelegt, um Übertragungseinheiten TU (Transmission Units) P_ik zu bilden (3 und 4). In Abhängigkeit von der gegenwärtigen Coderate des LA-Verfahrens kann jede TU P_ik aus G/3, G/2, 2G/3 oder G aufeinander codierten Teilblöcken bestehen, die dem gleichen RLC-Block zugeordnet sind, und die den Coderaten von 1, 2/3, ½ bzw. 1/3 entsprechen. Die TU P_ik sind vorzugsweise veränderlicher Größe. So bestehen für G = 6 und für Coderaten 1, 2/3, ½ und 1/3 die TU P_ik aus 2, 3, 4 bzw. 6 aufeinanderfolgende codierte Blöcke C_ij. Wenn G = 12 und für Coderaten 1, 2/3, ½ und 1/3 bestehen die TU P_ik aus 4, 6, 8 bzw. 12 aufeinanderfolgenden codierten Teilblöcken C_ij.
Nach der Darstellung in 5 wird ein Verfahren 300 bzw. Übertragungsverfahren auf der Abwärtsstrecke benutzt. Gemäß dem Abwärtsverfahren 300 werden mehrere TU P_ik mit einem MAC-Kopfteil 302 (media access control) und einer Aufwärtszustandsmarkierung USF – Uplink State Flag) 304 kombiniert, um ein Abwärtssegment 306 zu bilden. Vorzugsweise sind eine oder beide des MAC-Kopfteils 302 und der USF 304 codiert. Das Abwärtssegment 306 wird verschachtelt und über 4 GSM-Bursts 308, 310, 312 und 314 (Global System for Mobile Communication) übertragen. Die Anzahl von über die vier 8-PSK-(phasenumgetasteten) GSM-Bursts 308, 310, 312 und 314 übertragenen TU beträgt 6, 4, 3 oder 2 für Coderaten 1, 2/3, ½ bzw. 1/3.
Wie oben bemerkt, ist mit jedem codierten Teilblock C_ij eine CSN verbunden. Jede TU enthält die CSN für den ersten codierten Teilblock C_ij an der TU. Die TU benötigt nur die CSN für den ersten codierten Teilblock, da die übrigen codierten Teilblöcke in der TU aufeinanderfolgend sind. Zur Wiederholung muß daher der MAC-Kopfteil 302 die CSN für bis zu 6 TU ausdrücklich oder implizit identifizieren. Ausdrückliche Identifizierung ist deshalb erforderlich, da während der Wiederholung von Daten die Daten typischerweise nicht in der gleichen Reihenfolge wie während ihrer anfänglichen Übertragung gesendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind zwei Verfahren, ein erstes Verfahren für G = 12 und ein zweites Verfahren für G = 6 zum Angeben des codierten MAC-Kopfteils 302 für 8-PSK offenbart. Bezugnehmend auf 6A und 6B wird nunmehr das erste Verfahren beschrieben.
In EDGE muß jede in den vier GSM-Bursts enthaltene TU im codierten MAC Kopfteil identifiziert werden. Wie schon bemerkt wird jede TU durch die CSN ihres ersten codierten Teilblocks C_ij identifiziert. Die Größe und die Anzahl von TU werden implizit durch Verwendung eines Coderaten-(CR – code rate) Feldes im codierten MAC-Kopfteil angezeigt. Wenn alle TU einander folgen (und daher auch die RLC-Blöcke), besteht kein Bedarf, mehrere CSN im codierten MAC-Kopfteil einzuschließen. Wenn daher keine Wiederholungen stattfinden, enthält der codierte MAC-Kopfteil nur die CSN der ersten TU und die übrigen TU werden als aufeinanderfolgend angenommen. In diesem Fall wird das MAC-Kopfteil als kurzer MAC-Kopfteil bezeichnet.
In der 6A ist ein Beispiel eines kurzen MAC-Kopfteils 400 dargestellt. Der kurze MAC-Kopfteil 400 umfaßt ein CR-Feld 402, ein CSN-Feld 404, ein TFI-Feld 406 (temporary flow identifier – zeitweilige Flußkennung), ein allgemeines Sonstiges-Feld 408 und eine CRC-Folge 410. Wie der Fachmann leicht verstehen wird, wird das TFI-Feld 406 zur Unterscheidung zwischen mehreren Mobilstationen auf wohlbekannte Weise benutzt. Das Sonstiges-Feld 408 enthält Daten, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind.
Das CR-Feld 402 kann vorzugsweise wie folgt codiert werden:

CR Coderate

00 1

01 2/3

10 ½

11 1/3
Informationsbit im kurzen MAC-Kopfteil 410 werden durch die CRC-Folge 410 geschützt, die vorzugsweise 8 Bit beträgt, zur Kopfteilfehlerkennung. Das in 6A als insgesamt 34 Bit dargestellte kurze MAC-Kopfteil 410 wird dann unter Verwendung eines punktierten 1/3-Ratencodes codiert, um 76 Bit zu erhalten.
Bezugnehmend auf 6B müssen, wenn Wiederholungen einzuschließen sind, zusätzliche CSN im MAC-Kopfteil enthalten sein. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Bereitstellung dieser zusätzlichen CSN eine Reihe erweiterter MAC-Kopfteile benutzt. Beispielsweise und nicht als Begrenzung sind drei Arten codierter erweiterter MAC-Kopfteile offenbart, die in Systemen mit LA und Systemen mit sowohl LA als auch IR verwendbar sind.
Der Deutlichkeit und Leichtigkeit der Beschreibung halber benutzen Felder, die die gleichen wie die in 6A sind, die gleichen Bezugsziffern. Ein erstes erweitertes MAC-Kopfteilformat 412 besteht aus zwei CSN-Feldern 414 und 416 für insgesamt 46 uncodierte Bit. Das erste erweiterte MAC-Kopfteil 412 ist mit einem punktierten 1/3-Ratencode auf 129 Bit codiert. Das erste erweiterte MAC-Kopfteilformat 412 kann für Coderaten benutzt werden. Ein zweites erweitertes MAC-Kopfteilformat 418 besteht auf drei CSN-Feldern 420, 422 und 424 mit 58 uncodierten Bit, die auf 129 Bit codiert sind. Für die drei Coderaten 1, 2/3 und ½ sind unterschiedliche Formate definiert. Das zweite erweiterte MAC-Kopfteilformat 418 wird mit der Coderate 1/3 nicht benutzt.
Es ist ein abgeändertes zweites erweitertes MAC-Kopfteilformat 426 dargestellt, indem eines der CSN-Felder 422 in zwei inkrementale CSN (ICSN) 422a und 422b aufgespaltet ist. Die zwei ICSN-Felder 422a und 422b bestehen jeweils aus 6 Bit, bzw. der Hälfte des 12-Bit-CSN-Feldes 422. Die ISCN-Felder 422a und 422b zeigen das Inkrement der CSN ihre zugehörigen TU aus der vorherigen CSN im gleichen Funkburst an.
Ein drittes erweitertes MAC-Kopfteil 428 besteht aus vier CSN-Feldern 430, 432, 434 und 436 mit insgesamt 70 uncodierten Bit, die dann auf 129 Bit codiert werden. Für Coderaten 1, 2/3 werden unterschiedliche Formate definiert. Das dritte erweiterte MAC-Kopfteilformat 428 wird mit Coderaten ½ und 1/3 nicht genutzt. Es ist ein abgeändertes drittes erweitertes MAC-Kopfteilformat 438 dargestellt, in dem das CSN-Feld 432 in zwei ICSN-Felder 432a und 432b aufgespaltet ist und das CSN-Feld 436 in zwei ICSN-Felder 436a und 436b aufgespaltet ist.
Die ersten, zweiten und dritten erweiterten MAC-Kopfteilformate 412, 418 und 428 und die abgeänderten zweiten und dritten MAC-Kopfteilformate 426 und 438 werden durch Bitstehlen identifiziert. Der Fachmann wird leicht erkennen, daß „Bitstehlen" ein technischer Begriff ist, der beispielsweise im ETSI-Standard für GSM definiert ist. Innerhalb der Formate 412, 418, 426, 428 und 438 werden die Anzahl und Größe der CSN-Felder durch das CR-Feld 402 bestimmt.
Die Länge der codierten ersten, zweiten und dritten erweiterten MAC-Kopfteilformate 412, 418, 426, 428 und 438 beträgt jeweils 129 Bit. Die Formate 412, 418, 426, 428 und 438 sind dafür ausgelegt, zusätzliche CSN-Felder für Wiederholungen aufzunehmen wie auch die Menge an Codierung entsprechend den Kanalzuständen zu verändern. Der codierte kurze MAC-Kopfteil 400, der 76 Bit beträgt, wird durch 53 Bit vergrößert, um die codierten erweiterten MAC-Kopfteilformate zu erhalten. Die zusätzlichen 53 Bit werden durch Fallenlassen eines codierten Teilblocks aus der ersten TU in der Menge von vier, Wiederholungen führenden GSM-Bursts erhalten. Wie beschrieben wird beträgt jeder codierte Teilblock C_ij 53 Bit in Länge gemäß der RLC-Blockgröße.

Wie vom Fachmann erkannt werden wird, wird durch Fallenlassen eines codierten Teilblocks C_ij die Coderate für die wiederholte TU verringert. Infolgedessen ergibt das Fallenlassen eines codierten Teilblocks für eine Coderate 2/3 (= 4/6), das die wiederholte TU eine Wiederholungscoderate von 4/5 aufweist. Wenn die wiederholte TU sanft mit der früheren Wiederholung in IR kombiniert wird, wird die resultierende Rate 4/11 anstatt 1/3 (= 4/12). Dementsprechend ist Fallenlassen eines der codierten Teilblöcke besonders gut für IR geeignet. Zur Verbindungsanpassung im uncodierten Fall ist es nicht möglich, codierte Teilblöcke fallen zu lassen. Es muß eine gesamte TU fallengelassen werden, um einen erweiterten MAC-Kopfteil aufzunehmen. Im IR-Fall jedoch, wenn ein codierter Teilblock fallengelassen wird, wird eine Wiederholungscoderate von 4/7 anstatt einer Coderate von ½ (= 4/8) nach der ersten Wiederholung erhalten. Das codierte MAC-Kopfteilformat für jeden EDGE-Funkburst wird dem Empfänger durch Bitstehlen angezeigt.

MAC-Kopfteilart (durch Bitstehlen angezeigt)	MAC-Kopfteil
00	Codierter kurzer MAC-Kopfteil (76 Bit)
01	Codiertes erstes erweitertes MAC-Kopfteilformat (129 Bit)
10	Codiertes zweites erweitertes MAC-Kopfteilformat (129 Bit)
11	Codiertes drittes erweitertes MAC-Kopfteilformat (129 Bit)

Die codierten erweiterten MAC-Kopfteile können vorzugsweise unter Verwendung folgender Grundsätze ausgelegt werden. Die Codierung des kurzen MAC-Kopfteils 400 mit Coderate ½ oder geringer ist ausreichend bei guten Kanalbedingungen. Bei schlechten Kanalbedingungen sollte jedoch der codierte MAC-Kopfteil 400 mit einer niedrigeren Coderate wie beispielsweise 1/3 oder weniger besser geschützt werden. Zur gleichen Zeit ist die Anzahl von TU pro EDGE-Funkburst (und infolgedessen die Anzahl von in MAC-Kopfteil zu führenden CSN-Feldern) geringer, wenn die Coderate ½ oder 1/3 ist. Eine geringere Anzahl von CSN-Feldern erlaubt bessere Codierung des MAC-Kopfteils bei Verwendung der gleichen Anzahl codierter Bit (129).
Wenn mehr als ein CSN-Feld in einem MAC-Kopfteil enthalten ist, entspricht jedes CSN-Feld einer zugehörigen TU in Reihenfolge, außer dem letzten CSN-Feld, das kennzeichnet, daß die übrigen TU (ohne im codierten MAC-Kopfteil enthaltenes CSN-Feld) in Reihenfolge sind. So könnte im ersten erweiterten MAC-Kopfteilformat 412 das erste CSN-Feld 414 einer wiederholten TU entsprechen und das zweite CSN-Feld 416 würde anzeigen, daß die übrigen TU beginnend mit dem zweiten CSN-Feld 416 in Reihenfolge sind.
Nunmehr auf 7 bezugnehmend sind beispielhafte erweiterte MAC-Kopfteilformate 500, 502 und 504 und 506 für G = 6 dargestellt. Die MAC-Kopfteilformate 500, 502, 504, 506 sind für Coderaten 1, ½, 2/3 bzw. 1/3 dargestellt. Für die Coderate 1 umfaßt das erste erweiterte (G = 6) MAC-Kopfteilformat 500 sechs aufeinanderfolgende CSN-Felder 508, 510, 512, 514, 516 und 518. Weiterhin enthält der MAC-Kopfteil 500 ein TFI-Feld 520, ein Sonstiges-Feld 522 und ein CRC-Feld 524. Das CRC-Feld 524 beträgt vorzugsweise 8 Bit zur Kopfteilfehlererkennung.
Für die Coderate ½ umfaßt der zweite erweiterte (G = 6) MAC-Kopfteil 502 vier aufeinanderfolgende 12-Bit-CSN-Felder 526, 528, 530 und 532, das TFI-Feld 520, das Sonstiges-Feld 522 und das CRC-Feld 524. Für die Coderate 2/3 umfaßt der dritte erweiterte (G = 6) MAC-Kopfteil 504 drei aufeinanderfolgende CNS-Felder 534, 536 und 538, ein reserviertes Feld 540, das TFI-Feld 520, das Sonstiges-Feld 522 und das CRC-Feld 524. Für die Coderate 1/3 umfaßt der vierte erweiterte (G = 6) MAC-Kopfteil 506 zwei aufeinanderfolgende CSN-Felder 542 und 544, zwei reservierte Felder 546 und 548, das TFI-Feld 520, das Sonstiges-Feld 522 und das CRC-Feld 524. Wenn uncodiert enthält jeder der MAC-Kopfteile 500, 502, 504 und 506 68 Bit. Die MAC-Kopfteile 500, 502, 504 und 506 werden unter Verwendung eines punktierten ½-Ratencodes codiert, um 132 Bit zu erhalten.
Für Coderaten 1, 2/3, ½ und 1/3 besteht die Übertragung aus 6, 4, 3 bzw. 2 TU. Wie oben beschrieben wird jede TU durch die CSN ihres ersten codierten Teilblocks C_ij identifiziert. Im uncodierten Fall werden die sechs TU in zwei Gruppen von drei TU aufgeteilt. Zur Minimierung des Overheads wird die CSN für die erste TU in jeder Gruppe angegeben und die übrigen zwei werden als in 6-Bit-Inkrementen aus der ersten TU vorliegend angegeben.
Die TU in jeder Gruppe sind daher auf CSN beschränkt, die sich in weniger als 6 Bit unterscheiden.
Vorteilhafterweise ermöglicht die vorliegende Erfindung sowohl Verbindungsanpassung als auch inkrementale Redundanz. Da RLC-Blöcke fester Länge benutzt werden, ist die Verbindungsanpassung glatt und einfach und es gibt keinen Durchsatzverlust beim umschalten von Codierungsverfahren. Dadurch wird schnelle Verbindungsanpassung ohne Durchsatznachteile ermöglicht. Da es bei der vorliegenden Erfindung nur 212 Bit pro RLC-Block gibt, ist die RLC-Blockfehlerrate (BLER – block error rate) kleiner als bei anderen bekannten Verfahren. Die vorliegende Erfindung bietet vier Coderaten im Bereich uncodiert bis Rate 1/3. Die vorliegende Erfindung erlaubt weiterhin Anpassung zwischen vielen verschiedenen Coderaten mit 8-PSK und gaußscher Mindestwertumtastung (GMSK – gaussian minimum shift keying) ohne Neusegmentierung, wie in vorherigen Verfahren erforderlich.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, daß ein Sender stets unabhängig des Empfängerbetriebs im inkrementalen Redundanzmodus arbeitet (D = 1). Die Zusammenlegung von TU in Bursts auf der physikalischen Schicht ist nur von der benutzten Coderate abhängig. Der Sender muß nicht wissen, ob am Empfänger Verbindungsanpassung oder inkrementaler Redundanzmodus benutzt wird.
In der Praxis besteht jedoch kein Grund dafür, daß der Sender die Empfängerfähigkeit nicht kennt. Diese Informationen können vom Sender und Empfänger während der Herstellung eines zeitweiligen Blockflusses ausgetauscht werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit G = 12 und 6 erlaubt Verbindungsanpassung und inkrementale Redundanz durch einen Faltungscodierer. Durch Implementieren der vorliegenden Erfindung könnte es möglich sein, daß Wiederholungen aus weniger codierten Teilblöcken bestehen, als die ursprüngliche Übertragung, wenn der Empfänger IR benutzt.
Für das in 1 offenbarte Verfahren ist der Spitzendurchsatz wie folgt berechnet worden. Es gibt 1384 Bit pro 8-PSK-PDU (verschachtelt über 4 GSM-Bursts). Das CRC-Overhead beträgt 72 Bit (da 6 uncodierte RLC-Blöcke über EDGE-Funkbursts übertragen werden können). Das USF-Feld und der codierte kurze MAC-Kopfteil umfassen 36 bzw. 84 Bit. Dementsprechend enthält jeder RLC/MAC-Block (1384-36-72-76)/6 = 200 LLC-Datenbit. Der Spitzendurchsatz kann daher als (200 Bit/RLC-Block·6RLC-Blöcke)/20 ms = 60 kbps berechnet werden.
Wiederholungen im uncodierten Fall bei IR ergeben eine Coderate von 4/7 nach der ersten Wiederholung. Wenn kein sanftes Kombinieren benutzt wird, wird angenommen, daß im uncodierten Fall nur 5 RSC-Blöcke in einer Menge von vier GSM-Bursts übertragen werden, die Wiederholungen führen. Der Fachmann wird jedoch den Nutzen der vorliegenden Offenbarung leicht verstehen, daß andere codierte kurze MAC-Kopfteilformate ausgearbeitet werden können, die zwei GSM in den 76 codierten Bit aufnehmen. Dies ist möglich, da uncodierter Betrieb ohne sanfte Kombinierung nur unter sehr guten Kanälen stattfinden kann, die eine Codierung des kurzen MAC-Kopfteils mit 2/3-Rate erlauben würden.
Wie der Fachmann leicht erkennen wird, sind Systeme zum Implementieren von GSM allgemein und GPRS und EDGE-Fähigkeiten in der Technik wohlbekannt. Da die Struktur und Philosophie der Systeme abgesehen von der Erzeugung, Übertragung und dem Empfang drahtloser Kommunikationssysteme für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung sind, werden Einzelheiten dieser Systeme hier nicht weiter offenbart. Wer zusätzliche Informationen hinsichtlich dieser Systeme wünscht, wird auf US-Patent-Nr. 5,729,536 mit dem Titel „Cellular System Architectures Supporting Data Services" (Datendienste unterstützende Zellularsystemarchitekturen) verwiesen.

Claims

Drahtloses Kommunikationssystem mit der Fähigkeit zum Unterstützen von Verbindungsanpassung und inkrementaler Redundanz, mit folgendem: einem Sender (40, 46), der LLC-Blöcke (102) (Logical Link Control – logische Übertragungssteuerung) in RLC-Blöcke (104) (Radio Link Control – Funkübertragungssteuerung) fester Länge segmentiert; wobei der Sender (40, 46) den RLC-Blöcken (104) fester Länge eine zyklische Redundanzprüfungsfolge (106) hinzufügt, um fehlercodierte RLC-Blöcke (108) zu erhalten; wobei der Sender (40, 46) die fehlercodierten RLC-Blöcke (108) verarbeitet, um codierte Teilblöcke (116, 120) zu erhalten; wobei der Sender (40, 46) die codierten Teilblöcke (116, 120) in Übertragungseinheiten (P_ik) konfiguriert, die Verbindungsanpassung bei mehrfachen Coderaten unterstützen können; wobei der Sender (40, 46) einen die zu übertragenden Übertragungseinheiten (P_ik) anzeigenden Kopfteil (302) bildet; wobei der Sender (40, 46) die Übertragungseinheiten (P_ik) mit dem Kopfteil (302) überträgt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, mit folgendem: einem Empfänger (42, 44), der die Übertragungseinheiten (P_ik) empfängt; wobei der Empfänger die RLC-Blöcke (104) fester Länge aus den empfangenen Übertragungseinheiten (P_ik) decodiert.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei der Sender (40, 46) folgendes umfaßt: einen Sender mit adaptiver Rate, der mindestens einen der RLC-Blöcke (104) fester Länge mit einer Coderate wiederholt, die sich von der für eine Anfangsübertragung des mindestens einen der RLC-Blöcke (104) fester Länge benutzten Coderate unterscheiden kann.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 3, wobei der Sender mit adaptiver Rate den mindestens einen der RLC-Blöcke (104) in einer Übertragungseinheit (P_ik) wiederholt, die sich von der Übertragungseinheit (P_ik) unterscheiden kann, in der der mindestens eine der RLC-Blöcke (104) anfänglich übertragen wurde.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 3, wobei der Sender mit adaptiver Rate nur einen Teil einer Übertragungseinheit (P_ik) einschließlich des mindestens einen RLC-Blocks (104) wiederholt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 5, wobei der Sender mit adaptiver Rate den Teil einer Übertragungseinheit (P_ik) wiederholt, der eine Ganzzahl der codierten Teilblöcke (116, 120) umfaßt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 5, wobei der Sender mit adaptiver Rate eine Übertragungseinheit (P_ik) wiederholt, die codierte Teilblöcke (116, 120) umfaßt, die nicht vorher übertragen worden sind.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei der Sender (40, 46) folgendes umfaßt: einen Sender mit adaptiver Rate, der mindestens einen Teil der mindestens einen der RLC-Blöcke (104) zugeordneten Übertragungseinheit (P_ik) zum Empfänger (42, 44) wiederholt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei der Sender (40, 46) folgendes umfaßt: einen Sender mit adaptiver Rate, der die Übertragungseinheiten (P_ik) mit einer Wiederholungscoderate zum Empfänger (116, 120) wiederholt, die sich von der Coderate unterscheidet, mit der die Übertragungseinheiten (P_ik) übertragen wurden.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) den RLC-Blöcken (104) zyklische Redundanzprüffolgen (106) hinzufügt, um fehlercodierte RLC-Blöcke (108) zu bilden, die in die codierten Teilblöcke (116, 120) konfiguriert werden.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) folgendes umfaßt: einen Sender mit adaptiver Rate, der die codierten Teilblöcke (116, 120) durch Teilen der RLC-Blöcke (104) durch einen veränderlichen Wert bildet.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 9, wobei der veränderliche Wert einer von 6, 12 und 18 ist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) Faltungscodierung an den fehlercodierten RLC-Blöcken (108) durchführt, um codierte RLC-Blöcke (112) zu erzeugen.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 13, wobei der Sender (40, 46) die codierten RLC-Blöcke (112) verschachtelt, um die codierten Teilblöcke (116, 120) zu erhalten.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) die Übertragungseinheiten (P_ik) über GSM-Burst (308, 310, 312, 314) überträgt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) die Übertragungseinheiten (P_ik) unter Verwendung unterschiedlicher Zahlen der codierten Teilblöcke (116, 120) bildet, um mehrere Coderaten für die Verbindungsanpassung zu erhalten.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) für eine Anfangsübertragung und für eine Wiederholung der RLC-Blöcke (104) unterschiedliche Übertragungseinheiten (P_ik) benutzt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) nur einen Teil von einer der Übertragungseinheiten (P_ik) für eine Wiederholung der RLC-Blöcke (104) benutzt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 18, wobei der Sender (40, 46) eine Ganzzahl der codierten Teilblöcke (116, 120) benutzt, um den zur Wiederholung der RLC-Blöcke (104) benutzten Teil der einen der Übertragungseinheiten (P_ik) zu bilden.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 19, wobei die Ganzzahl der codierten Teilblöcke (116, 120) codierte Teilblöcke (116, 120) umfaßt, die nicht früher übertragen worden sind.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Kopfteil (302) mindestens eine codierte Teilblockfolgennummer umfaßt, die mindestens einem der codierten Teilblöcke (116, 120) in den zu übertragenden Übertragungseinheiten (P_ik) zugeordnet ist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Kopfteil (302) ein die Größe und Anzahl von zu übertragenden Übertragungseinheiten (P_ik) anzeigendes Coderatenfeld umfaßt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 22, wobei der Kopfteil (302) eine zeitweilige Flußkennung umfaßt, die anzeigt, welcher Empfänger (42, 44) die Übertragungseinheiten (P_ik) empfangen sollte oder welcher Sender (40, 46) die Übertragungseinheiten (P_ik) gesendet hat.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) mindestens zwei der Übertragungseinheiten (P_ik) aus einer ungleichen Anzahl codierter Teilblöcke (116, 120) bildet.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei der Sender (40, 46) die Übertragungseinheiten (P_ik) über ein System allgemeiner paketvermittelter Funkdienste überträgt.
Verfahren zum Kommunizieren in einem drahtlosen Kommunikationssystem mit der Fähigkeit zur Unterstützung von Verbindungsanpassung zwischen mehreren Coderaten und inkrementaler Redundanz, mit folgenden Schritten: Bilden von RLC-Blöcken (104) (Radio Link Control – Funkübertragungssteuerung) fester Länge; Kombinieren der RLC-Blöcke (104) mit einer zyklischen Redundanzprüffolge (106) zur Fehlererkennung zum Bilden von fehlercodierten RLC-Blöcken (108); Verarbeiten der fehlercodierten RLC-Blöcke (108), um codierte Teilblöcke (116, 120) zu bilden; Zusammensetzen von Gruppen der codierten Teilblöcke (116, 120) in Übertragungseinheiten (P_ik) auf Grundlage der mehreren Coderaten; Bilden eines die Übertragungseinheiten (P_ik) anzeigenden Kopfteils (302); und Übertragen der Übertragungseinheiten (P_ik) und des Kopfteils (302) zu einem Empfänger (42, 44).
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Schritt des Verarbeitens der fehlercodierten RLC-Blöcke (108) folgende Schritte umfaßt: Durchführen einer Faltungscodierung an den fehlercodierten RLC-Blöcken (108) zum Erzeugen von codierten RLC-Blöcken (112); und Bilden der codierten Teilblöcke (116, 120) aus den codierten RLC-Blöcken (112).
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Durchführens den Schritt des Durchführens der Faltungscodierung mit einer 1/3-Coderate umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Bildens der codierten Teilblöcke (116, 120) den Schritt des Verschachtelns der codierten RLC-Blöcke (112) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt des Bildens der codierten Teilblöcke (116, 120) den Schritt des Segmentierens der verschachtelten codierten RLC-Blöcke in G codierte Teilblöcke (116, 120) umfaßt und wobei Gruppen der codierten Teilblöcke (116, 120) zusammengesetzt werden, um die Übertragungseinheiten (P_ik) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Schritt des Übertragens den Schritt des Übertragens der Übertragungseinheiten (P_ik) über GSM-Burst (308, 310, 312, 314) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei mindestens zwei der Übertragungseinheiten (P_ik) eine unterschiedliche Anzahl von codierten Teilblöcken (116, 120) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Übertragungseinheiten (P_ik) unter Verwendung von Phasenumtastung moduliert werden.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Übertragungseinheiten (P_ik) unter Verwendung von Gausscher Mindestwert-Umtastung moduliert werden.
Verfahren nach Anspruch 26, mit dem folgenden Schritt: Wiederholen des mindestens einen der RLC-Blöcke (104) mit einer Coderate, die sich von der für eine Anfangsübertragung des mindestens einen der RLC-Blöcke (104) benutzten Coderate unterscheiden kann.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Schritt des Wiederholens den Schritt des Abwerfens eines der codierten Teilblöcke (116, 120) bei der Wiederholung der Übertragungseinheiten (P_ik) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei der Schritt des Wiederholens den Schritt des Ersetzens des abgeworfenen der codierten Teilblöcke (116, 120) durch erweiterte Kopfteilinformationen in den wiederholten Übertragungseinheiten (P_ik) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei der Schritt des Ersetzens den Schritt des Bereitstellens einer codierten Teilblock-Folgenummer in den erweiterten Kopfteilinformationen umfaßt.