FI103540B - Menetelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmäss ä - Google Patents

Description

103540

Menetelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmässä

Tekniikan ala 5 Keksinnön kohteena on menetelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmässä lähettäjä-vastaanottaja -parin välillä käyttäen ARQ-protokollaa, joka matkapuhelinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden tilaajapäätelaitteen ja kaksisuuntaisen radioyhtey-10 den verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä, ja lähettäjä-vastaanottaja -parin muodostavat verkko-osa ja tilaa-japäätelaite, ja kaksisuuntaisessa radioyhteydessä paketteina siirrettävä data sijoitetaan siirtoyksiköihin.

Tekniikan taso 15 Piirikytkentä on menetelmä, jossa käyttäjien välille luodaan yhteys antamalla yhteyden käyttöön ennalta määrätty määrä siirtokapasiteettia. Siirtokapasiteetti on eksk-lusiivisesti kyseisen yhteyden käytössä koko yhteyden ajan. Siten tunnetut matkapuhelinjärjestelmät, esimerkiksi 20 GSM-pohjaiset GSM 900/DCS 1800/PCS 1900-järjestelmät ja LJSA:n CDMA-tekniikkaa käyttävä radiojärjestelmä ovat piirikytkentäisiä. Pakettikytkentä on menetelmä, jossa käyttäjien välille luodaan yhteys siirtämällä dataa paketteina, jotka sisältävät varsinaisen tiedon lisäksi osoite- ja .. 25 kontrollitietoa. Useat yhteydet voivat käyttää samanaikaisesti samaa siirtoyhteyttä. Pakettikytkentäisten radiojärjestelmien käyttö etenkin datan siirtoon on ollut viime vuosina tutkimuksen kohteena, koska pakettikytkentämene-telmä sopii hyvin esimerkiksi interaktiivisten tietokone-30 ohjelmien käytön tarvitsemaan tiedonsiirtoon, jossa siir rettävää dataa syntyy purskauksittain. Tällöin datasiirtoyhteyttä ei tarvitse varata koko ajaksi, ainoastaan pakettien siirtoon. Tällä saavutetaan merkittäviä kustannus- ja kapasiteettisäästöjä, sekä verkon rakennus- että käyt- 55 tövaiheessa.

103540 2

Pakettiradioverkkojen tutkimukset aloitettiin 1968 Havaijin yliopistossa ALOHA-projektissa, jossa keskustietokoneeseen liitettiin etäkäyttölaitteita radioyhteyttä käyttäen. Pakettiradioverkot ovat nykyään erityisen kiin-5 nostuksen kohteina GSM-järjestelmän jatkokehityksessä, tällöin puhutaan GPRS:stä (General Packet Radio Service). Etenkin kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmiin, esimerkiksi UMTSiiin (Universal Mobile Telephone System), suunnitellaan pakettisiirron mahdollistavia ratkaisuja.

10 GPRSrssä käytetään seuraavaksi esitettävää ARQ-protokol-laa, joko perusmuodossaan tai kehittyneemmissä muodoissa.

ARQ-protokollalla (Automatic Repeat Request) tarkoitetaan menettelyä, jossa siirrettävän informaation uudelleenlähetyksellä pystytään parantamaan siirrettävän datan 15 luotettavuutta kohottamalla sen bittivirhesuhdetta (Bit Error Rate). Protokollan mukaisesti vastaanottaja lähettää siirretyn datan uudelleenlähetyspyynnön lähettäjälle, jos vastaanottajan mielestä vastaanotettu data on epäluotettavaa. Datan epäluotettavuus havaitaan esimerkiksi tarkista-20 maila vastaanotetusta paketista tarkistussumma. Protokollaa on tähän asti käytetty lähinnä kiinteissä verkoissa. Suuri ongelma radioverkkojen yhteydessä on se, että radioyhteyksissä siirtoon käytettävät kanavat ovat luonteeltaan häipyviä. Häipymisellä (Rayleigh Fading) tarkoitetaan si-25 tä, että monitie-edenneet signaalikomponentit saapuvat • « vastaanottimelle vastakkaisvaiheisina ja siten osittain kumoavat toisensa. Tällöin vastaanotetun signaalin teho ja samalla laatu laskevat merkittävästi. Lisäksi vastaanottoa vaikeuttavat normaalin taustakohinan lisäksi radioyhtey-30 delle interferenssiä aiheuttavat samalla kanavalla olevat . radioyhteydet ja viereiskanavalla olevat radioyhteydet.

• Interferenssin ja häipymisen vaikutus voi olla ajoittain niin paha, että radiokanava häipyy, eli sen laatu muuttuu niin huonoksi, ettei kanavassa siirrettyä tietoa pystytä 35 tunnistamaan. Toisaalta ajoittain häipyvä kanava on myös 103540 3 erittäin hyvälaatuinen.

Kehittyneempi muoto ARQ-perusprotokollasta on hybridi-ARQ, jossa käytetään ARQ:n ja FEC:n yhdistelmää (Forward Error Correction). FEC:llä tarkoitetaan sitä, et-5 tä siirrettävä informaatio koodataan virheitä korjaavalla koodauksella. Hybridi-ARQ:sta kehitetyn, parannellun, tyyppi II hybridi-ARQ -protokollan mukaisesti siirrettävä data koodataan siten, että data jakautuu useisiin data-blokkeihin niin, että ensimmäisenä lähetettävä datablokki 10 sisältää siirrettävän datan koodaamattomana tai vain kevyesti koodattuna. Mikäli vastaanottajan mielestä ensimmäinen datablokki on virheellinen, niin vastaanottaja pyytää seuraavan datablokin lähetyksen. Seuraavissa data-blokeissa on eri tavoilla kuin ensimmäisessä datablokissa 15 koodattuna siirrettävä data. Yhdistämällä datablokkien informaation vastaanottaja pystyy purkamaan koodauksen ja löytämään alkuperäisen datan. Lähetettävä data voidaan koodata esimerkiksi 1/2-konvoluutiokoodauksella, tällöin datan määrä kaksinkertaistuu. Valitettavasti tämän proto-20 kollan käyttöön matkapuhelinjärjestelmissä liittyy monia ongelmia. Datablokkien yhdistäminen tehdään vasta koodauksen purun jälkeen, joten ei-häipyvälle kanavalle sopivia koodaus- ja modulointimenetelmiä ei voida käyttää. Lisäksi 1/2-konvoluutiokoodausta käyttäessä ainoastaan ensimmäinen 25 uudelleenlähetys voi parantaa mahdollisuuksia tulkita vas- • · taanotettu paketti. Mikäli koodausastetta kasvatetaan, esimerkiksi käyttämällä 1/4-konvoluutiokoodausta, niin samalla kasvaa todennäköisyys, että useampia datablokkeja joudutaan siirtämään ennen kuin koodaus onnistuneesti 30 voidaan purkaa.

. Pakettikytkentää käyttävät sovellukset vaativat hy- • vin alhaisia bittivirhesuhteita, joiltakin datasiirtopal veluilta edellytetään jopa bittivirhesuhdetta 10'9. Esimerkkeinä tällaisista sovelluksista voidaan mainita lääke-35 tieteelliseen käyttöön tarkoitetun mittaustiedon tai jon- 103540 4 kin laitteen ohjaamiseen tarkoitettujen käskyjen siirtäminen langattomasti. Perinteisen ARQ-protokollan käytöllä kuvatunlaista bittivirhesuhdetta on hyvin vaikea saavuttaa. Perinteinen ARQ-protokolla myös tuhlaa järjestelmän 5 kapasiteettia, koska se ei täysin hyödynnä virheellisiä datablokkeja. Lisäksi protokollan mukainen menettely vaatii paljon laskentatehoa ja siten kalliimpaa laitteistoa, koska virheenkorjauskoodi on aina purettava ennen kuin voidaan päätellä, pyydetäänkö seuraavan saman datan sisäl-10 tävän datablokin lähetystä.

Siirrettäessä dataa ajoittain häipyvää radioyhteyttä pitkin voidaan signaalin laatua parantaa liittämällä kon-voluutiokoodaukseen lomitus. Lomitus levittää siirtovirheet hajalleen, jolloin ne voidaan korjata konvoluutiokoo-15 dauksen avulla. Käytettäessä uudelleenlähetystä virheiden korjaukseen lomitusjaksojen tulisi olla lyhyitä, jotta kanavan muutoksiin voidaan nopeasti sopeutua ja jotta vältytään lähettämästä paljon virheettömästi vastaanotettua dataa muutaman virheellisen kohdan takia. Lomitus toisaal-20 ta taas hyötyy pitkistä lomitusjaksoista, koska tällöin kanavan olosuhteiden vaikutus keskiarvoistuu.

Uudelleenlähetysten ja lomituksen tehokas yhdistäminen on ongelmallista silloin, kun se yksikkö dataa, jonka uudelleenlähetystä pyydetään, on lyhyempi kuin lomitus-25 jakso. Sillä hetkellä, kun uudelleenlähetystä pitäisi pyytää, on mahdotonta tietää, pystyttäisinkö lomituksen ja konvoluutiokoodauksen purkamisella myöhemmin korjaamaan virhe. Jos lomituksen ja konvoluutiokoodauksen purkamisen jälkeen havaitaan vastaanotetussa paketissa virheitä, niin 30 kaikki lomitusjaksoon kuuluvat siirtoyksiköt täytyy lähettää uudelleen, koska koodauksen purkamisen jälkeen ei enää ’ tiedetä missä siirtoyksiköissä virheet sijaitsivat.

Esimerkiksi eräässä aiemmin mainittua GPRSrää koskevassa ehdotuksessa, lomitus tapahtui neljän peräkkäisen 35 GSM-kehyksen yli, ja paluukanava uudelleenlähetyspyyntöä 103540 5 varten oli joka viidennessä GSM-kehyksessä. Edellisessä kappaleessa esitetyn ongelman johdosta GSM:n GPRS:ssa on lomituksen pituutta lyhennetty GSM:n piirikytkentäisessä datasiirrossa käytetystä 19 siirtoyksiköstä 4 siirtoyk-5 sikköön, mikä heikentää lomituksen virheitä keskiarvoista-vaa vaikutusta. Tässäkin tapauksessa pitää kaikki neljä siirtoyksikköä lähettää uudelleen, vaikka vain yksi siir-toyksikkö olisi sisältänyt virheitä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että erilaisia hybridi-10 ARQ-protokollia on kehitetty tarkoituksena ratkaista edellä esitetyt ajoittaisesta radioyhteyden häipymisestä johtuvat ongelmat. Esitetyt ratkaisut eivät kuitenkaan hyödynnä tehokkaasti käytettävää radioresurssia. Lisäksi ne estävät tehokkaampien modulointi- ja koodausmenetelmien 15 käytön, joilla voitaisiin entisestään tehostaa käytettävissä olevien radioresurssien hyödyntämistä ja parantaa tarjotun palvelun laatua.

Keksinnön tunnusmerkit

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on toteuttaa 20 pakettikytkentäisen datan siirtoon menetelmä, jolla vältetään edellä esitetyt ongelmat.

Tämä saavutetaan menetelmällä pakettikytkentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmässä lähettäjä-vastaanottaja -parin välillä käyttäen ARQ-protokollaa, joka 25 matkapuhelinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden tilaajapäätelaitteen ja kaksisuuntaisen radioyhteyden verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä, ja lähettäjä-vastaanottaja -parin muodostavat verkko-osa ja tilaa-japäätelaite, ja kaksisuuntaisessa radioyhteydessä paket-30 teinä siirrettävä data sijoitetaan siirtoyksiköihin. Mene- : telmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että vas taanottaja mittaa vastaanotetun siirtoyksikön laadun, ja siirtoyksikön laadun alittaessa ennalta määrätyn siirtoyk-siköltä vaaditun laatutason vastaanottaja pyytää kyseisen 35 siirtoyksikön ainakin yhden uudelleenlähetyksen, kunnes 6 103540 vastaanottajan alunperin lähetetystä siirtoyksiköstä ja ainakin yhdestä uudelleenlähetetystä siirtoyksiköstä muodostamasta yhdistetystä siirtoyksiköstä mittaama laatu ylittää ennalta määrätyn yhdistetyltä siirtoyksiköltä vaa-5 ditun laatutason, jonka jälkeen vastaanottaja ilmaisee yhdistetyn siirtoyksikön sisältävän signaalin.

Keksinnön kohteena on myös matkapuhelinjärjestelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon lähettäjä-vastaanottaja -parin välillä käyttäen ARQ-protokollaa, joka matkapuhe-10 Iinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden ti laa j apäätelaitteen ja kaksisuuntaisen radioyhteyden verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä, ja lähettäjä-vastaanottaja -parin muodostavat verkko-osa ja tilaajapääte-laite, ja kaksisuuntaisessa radioyhteydessä paketteina 15 siirrettävä data sijoitetaan siirtoyksiköihin. Matkapuhelinjärjestelmälle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että verkko-osa ja/tai tilaajapäätelaite käsittää ohjausosan, joka on sovitettu ohjaamaan pakettisiirtoa siten, että alunperin lähetetty siirtoyksikkö ja uudelleenlähe-20 tetyt siirtoyksiköt yhdistetään ennen signaalin ilmaisua, ja uudelleenlähetyksiä pyydetään kunnes yhdistetyn siirtoyksikön laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa, jonka jälkeen signaali ilmaistaan, laatuosan, jossa määritetään vastaanotetun siirtoyksikön laatu, yhdistelyvälineet, jos-25 sa yhdistetään alun perin vastaanotettu siirtoyksikkö ja uudelleenlähetetyt siirtoyksiköt.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan monia suuria hyötyjä. Hakijan suorittamissa kokeissa siirtokapasiteetti kasvoi merkittävästi verrattuna aiemmin esitet-30 tyihin ratkaisuihin. Bittivirhesuhde 10~9 saavutetaan koh-: tuullisen C/I -suhteen vallitessa ja kuitenkin kohtuulli sella suoritusteholla.

Siirtoyksiköiden yhdistelyllä saavutetaan lähes täydellinen pahojen häipymien eliminointi, jopa niin hyvin, 35 että siirtokanavan suorituskyky on lähellä teoreettista 7 103540 AWGN-tyyppistä (Average White Gaussian Noise) kanavaa. Vastaanotetun datan bittivirhesuhde paranee merkittävästi jo ennen koodauksen ja mahdollisen lomituksen purkamista.

Edellä mainitun johdosta voidaan keksintöä käyttä-5 vässä järjestelmässä käyttää monitasoista modulointia, esimerkiksi 16-QAM:ia (Quadrature Amplitude Modulation), tai trellis- ja lohkokoodattua modulointia, tai muita tekniikoita, joita ei normaalisti voida käyttää siirtokanavan häipymisestä johtuen. Sen ansiosta, että näitä mai-10 nittuja tekniikoita voidaan käyttää, järjestelmän kapasiteettia ja/tai siirtopalvelun laatua voidaan merkittävästi kasvattaa.

Keksintöä käyttävä matkapuhelinjärjestelmä pystyy tarjoamaan minkä tahansa laatuisen palvelun, tällöin on 15 vain optimoitava laadun ja suoritustehon yhdistelmä.

Useiden lähettäjien käyttäessä samaa aikaväliä siirrettävää dataa kulkee yhä kanavan läpi, vaikkakin uudelleenlähetyksien määrä tällöin kasvaa. Perinteisen järjestelmän tiedonsiirtokyky romahtaa tällaisessa tilanteessa. 20 Kun kuormitus on pienempi, niin laatu vastaavasti nousee.

Menetelmää voidaan käyttää myös sellaisissa järjestelmissä, joissa toistokuvio on yksi, eli samoja kantoaaltotaajuuksia ja aikavälejä käytetään vierekkäisissä soluissa .

25 Keksinnön mukaisella järjestelmällä on samat edut

• · I

kuin mitä edellä on kuvattu menetelmälle. On selvää, että edullisia toteutusmuotoja ja yksityiskohtaisia toteutus-muotoja voidaan yhdistellä keskenään erilaisiksi yhdistelmiksi halutun teknisen tehon aikaansaamiseksi.

3 0 Kuvioiden selitys : Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 on lohkokaavio, joka havainnollistaa esimerkkiä keksinnön mukaisesta vastaanottimesta, 35 kuvio 2 on vuokaavio, joka havainnollistaa esimerk- 8 103540 kiä keksinnön mukaisen menetelmän suorituksesta, kuvio 3 esittää esimerkkiä datan siirrosta keksinnön mukaisella menetelmällä, kuviossa 3A on kuvattu datan käsittely lähetyksessä, kuviossa 3B datan käsittely vas-5 taanotossa, ja kuviossa 3C siirtoon liittyvä signalointi. Edullisten toimintamuotojen kuvaus

Esillä oleva keksintö soveltuu käytettäväksi kaikissa matkapuhelinjärjestelmissä, joissa dataa siirretään pakettikytkentäisesti. Termillä siirtoyksikkö tarkoitetaan 10 kaksisuuntaisessa radioyhteydessä käytettävää siirtoyksik-köä, joka on ISO:n seitsemänkerroksisen OSI-mallin ensimmäisen eli fyysisen kerroksen protokollatietoyksikkö (Layer 1 Protocol Data Unit). Esimerkiksi TDMA-järjes-telmässä siirtoyksikkö voi muodostua yhdestä tai useam-15 masta TDMA-aikavälistä (Slot). CDMA-järjestelmässä siirto-yksikkö voi olla rajattu aikajakso yhdellä tai useammalla hajotuskoodilla. FDMA-järjestelmässä siirtoyksikkö voi olla rajattu aikajakso yhdellä tai useammalla taajuudella. Useita erilaisia monikäyttömenetelmiä käyttävissä hybridi-20 järjestelmissä siirtoyksikkö voi olla mikä tahansa edellä esitettyjen esimerkkien yhdistelmä. Yleisesti voidaan sanoa, että siirtoyksikkö on mikä tahansa osoitettavissa oleva resurssi siirtotiellä eli radioyhteydessä.

Keksinnön mukaista menetelmää käytetään pakettikyt-25 kentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmässä lähettäjä-vastaanottaja -parin välillä käyttäen ARQ-protokol-laa. Matkapuhelinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden tilaajapäätelaitteen. Verkko-osalla tarkoitetaan tässä verkon kiinteää osaa, esimerkiksi tukiasemaa, tuki-30 asemaohjainta, matkapuhelinkeskusta, tai mainittujen osien erilaisia yhdistelmiä. Tilaajapäätelaite on esimerkiksi matkapuhelin, autoon sijoitettu puhelin, tai WLL:ia käyttävä puhelin (Wireless Local Loop). Lähettäjä-vastaanottaja parin muodostavat verkko-osa ja tilaajapäätelaite. 35 Verkko-osa voi toimia sekä lähettäjänä että vastaanotta- 9 103540 jana, samoin tilaajapäätelaite voi olla kummassa tahansa roolissa. Verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä on kaksisuuntainen radioyhteys. Kaksisuuntaisessa radioyhteydessä datasiirtoon käytetään siirtoyksiköitä.

5 Kuvio 1 esittää yksinkertaistetun lohkokaavion kek sinnön mukaisesta vastaanottimesta. Kuvio 1 sisältää vain keksinnön selittämisen kannalta oleelliset lohkot, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että tavanomaiseen vastaanottimeen sisältyy myös monia muita toimintoja ja ra-10 kenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen. Käytännössä vastaanotin voi olla esimerkiksi GSM-järjestelmässä normaali vastaanotin, johon on tehty keksinnön vaatimat modifikaatiot. Antenniin 100 vastaanotettu signaali viedään radiotaajuusosien 102 ja A/D-muunnoksen 15 104 kautta sekä kanavan sovitettuun suodattimeen 106 että kanavaestimaattoriin 108. Kanavaestimaattorin 108 tulokset viedään sekä kanavan sovitettuun suodattimeen 106 että autokorrelaatioiden laskentaan 112. Tähän asti kuvattu toiminta on normaalia, tunnettua toimintaa. Normaalisti 20 tämän jälkeen tulisi signaalin ilmaisuosa 126, josta saadut ilmaistut symbolit viedään jatkokäsittelyyn, esimerkiksi koodausta ja lomitusta käytettäessä symbolit viedään välineisiin 128, joissa puretaan paketin koodaus ja lomitus, tämän tuloksena saadaan alunperin lähetetty data 130. 25 Normaali vastaanotin käsittää myös ohjausosan 114, joka • · * ohjaa eri välineiden toimintaa, kuviossa 1 ei ole selkey den vuoksi kuvattu muita kuin keksinnön vaatimia uusia ohjauksia. Ohjausosa 114 käsittää myös muistin 116, johon voidaan tallettaa käsittelyn aikana tietoa.

30 Keksinnön mukaisesti vastaanottimessa on edellä ku- . vattujen välineiden lisäksi laatuosa 110, jossa arvioidaan vastaanotettujen siirtoyksiköiden laatu. Painotusvälineitä 118, 120 käyttäen yhdistelyssä siirtoyksikköä voidaan painottaa sen laatuarvon perusteella. Yhdistelyvälineillä 35 122 muodostetaan yhdistetty siirtoyksikkö, ja yhdistely- 10 103540 välineillä 124 muodostetaan yhdistetyn siirtoyksikön auto-korrelaatioarvot. Myös ohjausosaan 114 keksintö vaatii muutoksia. Yksinkertaisimmillaan keksintö toteutetaan ohjelmistolla, jolloin ohjausosa on digitaalinen signaalin-5 käsittelyprosessori tai yleisprosessori, ja menetelmän mukaiset askeleet ovat ohjelmistolla suoritettuja toimenpiteitä. Keksintö voidaan myös toteuttaa esimerkiksi HW-osista rakennetulla erillislogiikalla tai ASIC:illa (Application Specific Integrated Circuit) .

10 Keksinnön ydin on siinä, että ennen signaalin ilmai sua siirtoyksikön laatu tarkistetaan ja mikäli laatu ei täytä asetettuja vaatimuksia, niin suoritetaan kyseisen siirtoyksikön uudelleenlähetys. Sitten suoritetaan alkuperäisen siirtoyksikön ja uudelleenlähetetyn siirtoyksikön 15 yhdistely. Mikäli yhdistetyn siirtoyksikön laatu nyt on tarpeeksi hyvä, voidaan signaali ilmaista, ellei niin sitten pyydetään kyseisen siirtoyksikön uudelleenlähetys. Tätä toistetaan, kunnes vaadittu laatu saavutetaan. Alunperin lähetetty siirtoyksikkö ja uudelleenlähetetyt siirto-20 yksiköt sekä niiden autokorrelaatioarvot on talletettu ohjausosan 114 muistiin 116. Kun siirtoyksikkö saavuttaa vaaditun laatutason, yhdistetään yhdistelyvälineissä 122, 124 siirtoyksiköt sekä niiden vastaavat autokorrelaatiot ja viedään ne ilmaisuosaan 126, jossa ilmaistaan vastaan-25 otetut symbolit. Keksinnössä on siis kyse ennen ilmaisua tapahtuvan laadunmittauksen, diversiteettiyhdistelyn ja ARQ-protokollan yhteen sovittamisesta matkapuhelinympäris-tössä. Vaaditulla laatutasolla tarkoitetaan riittävän korkeaa laatua, jotta satunnainen kanavan häipyminen saadaan 30 eliminoitua. Joillekin siirtoyksiköille voi riittää yksikin lähetys ja toisaalta olosuhteiden huonontuessa uudelleenlähetys joudutaan toistamaan jopa kymmeniä kertoja.

Matemaattisesti siirtoyksiköiden yhdistäminen voidaan kuvata yhtälöllä 35 11 103540 \ k k msn-1 \ k ) ) jossa a:t kuvaavat kanavan impulssivasteen autokorrelaatioarvoja, y:t ovat kanavan sovitetun suodat-5 timen tuloksia, J:t ovat Viterbi-algoritmin metriikoita, I on informaatiosekvenssi, ja k on yhdistettyjen siirtoyk-siköiden lukumäärä.

Kuviossa 2 kuvataan vuokaaviona selvemmin menetelmän askeleet.

10 Askel 200: Vastaanottaja voi optionaalisesti tilata haluamansa siirtoyksiköt, tai lähettäjä lähettää automaattisesti aluksi kaikki siirtoyksiköt ainakin yhden kerran.

Askel 202: Tarkista kunkin vastaanotetun siirtoyksi-kön laatu toisistaan riippumattomasti. Tällöin vastaanot-15 taja on jo siis vastaanottanut ainakin yhden siirtoyksi-kön. Jos siirtoyksikön laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa, niin mennään askeleeseen 214, jossa signaali ilmaistaan .

Askel 204: Talleta vastaanotettu siirtoyksikkö. Vas-20 taanotettu siirtoyksikkö ei ollut tarpeeksi hyvälaatuinen, joten se talletetaan odottamaan jatkokäsittelyä. Optio naalisesti voidaan tallettaa ainoastaan yhdistetty siirto-yksikkö, eikä yhdistetyn siirtoyksikön muodostavia yksittäisiä siirtoyksiköitä, tällöin säästetään tarvittavaa 25 muistia.

» · «

Askel 206: Lähetä siirtoyksiköiden laadun perusteella muodostettu uudelleenlähetyspyyntö. Nyt lähettäjää pyydetään lähettämään uudestaan sama siirtoyksikkö, jonka laatutaso ei täyttänyt vaadittua laatutasoa. Vastaanota 30 uudelleenlähetetty siirtoyksikkö. Tämä voidaan tehdä heti pyynnön jälkeen tai myöhemminkin.

Askel 208: Muodosta yhdistetty siirtoyksikkö. Yhdistetty siirtoyksikkö muodostetaan siten, että alunperin vastaanotettuun siirtoyksikköön yhdistetään myöhemmin vas-35 taanotetut siirtoyksiköt.

12 103540

Askel 210: Tarkista yhdistetyn siirtoyksikön laatu. Tässä tehdään periaatteessa sama tarkistus kuin askeleessa 202. Ero on kuitenkin siinä, että askeleessa 202 laatu tarkistettiin alkuperäisestä vastaanotetusta siirtoyksi-5 köstä, tässä askeleessa laatu tarkistetaan yhdistetystä siirtoyksiköstä, joka sisältää sekä alkuperäisen vastaanotetun siirtoyksikön että kaikki sen jälkeen vastaanotetut alkuperäisen siirtoyksikön uudelleenlähetykset. Jos yhdistetyn siirtoyksikön laatu vastaa ennalta määrättyä 10 laatutasoa, niin sitten signaali voidaan ilmaista. Jos yhdistetyn siirtoyksikön laatu ei vastaa ennalta määrättyä laatutasoa, niin sitten mennään takaisin 212 askeleeseen 204, jossa talletetaan viimeksi vastaanotettu siirto-yksikkö, jonka jälkeen toistetaan uudelleenlähetys.

15 Askel 214: Ilmaise signaali, eli käsittele siirto- yksikkö, joka on joko alunperin lähetetty tai yhdistetty siirtoyksikkö. Tämän askeleen suorittamisen jälkeen ollaan valmiita lopettamaan kyseisen siirtoyksikön käsittely. Seuraavaksi voidaan esimerkiksi vastaanottaa seuraava 20 siirtoyksikkö ja aloittaa sen käsittely jälleen askeleesta 202 .

Kuvattu menetelmä on periaatteessa klassisen ARQ-protokollan tehostus sillä, että samaa siirtoyksikköä kumuloidaan ennen ilmaisua niin kauan, että kumuloidun 25 siirtoyksikön laatu on riittävän hyvä. Menetelmässä aske- φ · leiden suoritusjärjestys ei ole oleellista, vaan askeleiden paikkaa voidaan vaihtaa ja uusia askeleita voidaan lisätä, oleellista on vain se, että siirtoyksikköä kumuloidaan ennen signaalin ilmaisua.

30 Siirtoyksikön kumulointia sovelletaan myös paketti- . datan siirrossa, jossa lähetettävät paketit on lomitettu • ja koodattu. Oletetaan seuraavassa esimerkissä selkeyden vuoksi, että yksi paketti muodostaa yhden lomitusjakson. Käytännössä paketti voi koostua myös useammista lomitus-35 jaksoista. Aluksi lähetettävä data jaetaan ennalta määrä- 13 103540 tyn paketin kokoisiin osiin. Kullekin paketille suoritetaan datan lomitus ja sen koodaus, esimerkiksi konvoluu-tiokoodauksella. Mahdollisesti myös CRC-tarkistussumma (Cyclic Redundancy Check) muodostetaan. Kukin paketti jae-5 taan nyt yksitellen siirtoyksiköihin. Yksi paketti sijoitetaan ainakin yhteen siirtoyksikköön. Aiemmin sovitulla tavalla lähettäjä ilmoittaa vastaanottajalle tietoa siirrettävän datan organisoinnista. Tämä käsittää esimerkiksi pakettien lukumäärän, siirtoyksiköiden lukumäärän, paket-10 tien numeroinnin, siirtoyksiköiden numeroinnin, ja muuta mahdollista tietoa. Lähettäjä saa tiedon vastaanottajalta, missä järjestyksessä siirtoyksiköt tulee lähettää. Vastaanottaja voi milloin tahansa ilmoittaa haluavansa jonkin paketin tai siirtoyksikön uudelleenlähetyksen. Lähettäjän 15 toimintaa siis pääasiallisesti ohjaa vastaanottaja.

Vastaanotossa menetellään tällöin kuin edellä on kuvattu, mutta sillä lisäyksellä, että kun signaali on ilmaistu, niin paketin lomitus ja koodaus puretaan. Paketin laadun perusteella voidaan sitten päättää, pyydetäänkö 20 paketin siirtoyksiköiden uudelleenlähetyksiä. Kuviossa 2 esitetään myös tämä toteutusmuoto:

Askel 200: Ensin vastaanottaja vastaanottaa datan organisoinnin. Tämän perusteella vastaanottaja tietää, miten lähettäjä on organisoinut datan paketteihin ja siirto-25 yksiköihin ja minkälaisia tunnistetietoja käytetään. Osa • · * tiedoista voi olla jo etukäteen sovittuja, esimerkiksi järjestelmän ohjaustiedoissa, jotka sekä lähettäjä että vastaanottaja tietävät. Sitten vastaanottaja tilaa siirto-yksiköt haluamassaan järjestyksessä. Tilaus muodostetaan 30 ennalta määrätyllä tilausalgoritmilla. Tilausalgoritmin , mahdollinen rakenne on vaihteleva. Yksinkertaisimman algo ritmin mukaan siirtoyksiköt tilataan peräkkäisessä järjestyksessä. Toisenlaisen algoritmin mukaan tilataan kustakin paketista ensin ensimmäiset siirtoyksiköt, sitten seuraa-35 vat, ja niin edelleen. Tällä saavutetaan se etu, että ka- M 103540 navassa esiintyvä hetkellinen häipyminen ei vaikuta saman paketin kaikkiin siirtoyksiköihin, vaan eri paketeissa oleviin siirtoyksiköihin. Kyseessä on siis eräänlainen siirtoyksikköjen välillä tapahtuva lomitus, joka edelleen 5 keskiarvoistaa virheitä pidemmälle aikavälille, ja näin parantaa vastaanottimen suorituskykyä. Tilausalgoritmi määrittelee myös tilausstrategian, eli esimerkiksi, tila-taanko kaikki siirtoyksiköt kerralla, vai tilataanko vain tietty määrä siirtoyksiköitä, joiden vastaanoton jälkeen 10 päätetään, tilataanko lisää uusia siirtoyksiköitä vai jo vastaanotettujen siirtoyksiköiden uudelleenlähetyksiä. Eräs mahdollinen tilausalgoritmi on sellainen, jossa algoritmi oppii, kuinka monta kertaa kukin siirtoyksikkö on keskimäärin uudelleenlähetettävä, ennen kuin siirtoyksi-15 köistä muodostuva paketti voidaan virheettömästi purkaa. Tällöin algoritmin mukaisesti pyydetään jo heti alussa, että kaikki paketit lähetetään ilman eri pyyntöä useamman kerran, esimerkiksi kolmesti. Huonoissa olosuhteissa tämä voi olla nopein tapa saada paketit siirrettyä, koska aikaa 20 ei kulu paketin uudelleenlähetyspyyntöihin ja epäonnistuneisiin paketin purkuyrityksiin.

Askeleet 202, 204, 206, 208 ja 210 suoritetaan kuten edellä on jo kuvattu.

Ennen kuin ilmaisuun 214 voidaan mennä, niin ainakin 25 yhden paketin siirtoyksiköt olisi syytä olla vastaanotet- • * · tuina, jotta paketin purku on mahdollista. Jos käytetään konvoluutiokoodausta tyyppi II hybridi-ARQ -protokollan tapaan, niin osakin siirtoyksiköistä voi jo riittää paketin koodauksen purkamiseen. Koodauksen käyttö on optionaa-30 lista, sillä menetelmällä voidaan osittain ja tietyissä olosuhteissa kokonaan korvata virheenkorjaavan koodauksen, FEC:n (Forward Error Correction), käyttö. Etenkin mikäli tilaajapäätelaite liikkuu hitaasti tai jos lomitusta käytettäessä lomitusjakson pituus on lyhyt, niin hakijan ko-35 keiden mukaan keksinnön mukainen menetelmä takaa paremman 15 103540 siirtotuloksen kuin konvoluutiokoodausta käytettäessä. Haluttaessa erittäin hyvälaatuinen siirtokanava käytetään sekä keksinnön mukaista menetelmää että koodausta ja mahdollisesti lomitusta.

5 Askel 216: Pura paketin lomitus ja koodaus. Paketin siirtoyksiköiden laatu oli niin hyvä, että kannattaa purkaa paketin lomitus ja koodaus.

Askel 218: Tarkista paketin virheellisyys. Nyt tarkistetaan, oliko paketissa virheitä, esimerkiksi CRC-tar-10 kistussumma tarkistamalla. Jos paketissa oli virheitä, niin mennään takaisin 220 askeleeseen 200, jossa tilataan tilausalgoritmin mukaan esimerkiksi huonolaatuisimpien siirtoyksiköiden uudelleenlähetys. Jos paketti oli virheetön, niin alkuperäinen lähetetty data voidaan käsitellä, 15 esimerkiksi antaa se paketin tilanneen sovelluksen käyttöön. Sitten voidaan tarkistaa, onko kaikki data käsitelty. Tilaaja tietää, kuinka monta pakettia tai siirto-yksikköä lähettäjä halusi lähettää. Joten mikäli kaikki data on käsitelty, niin toiminta voidaan lopettaa. Ja mi-20 käli ei ole, niin mennään askeleeseen 200, jossa jälleen tilausalgoritmin mukaan tilataan esimerkiksi lisää paketteja tai puuttuvat paketit.

Kuviossa 3 esitetään esimerkki siitä, miten menetelmän mukaisesti siirretään paketteja. Kuviossa 3A lähettäjä . 25 jakaa lähetettävän datan 300 paketeiksi, joista ensimmäinen paketti 302 sisältää datan 1 2 ja toinen paketti 304 sisältää datan 3 4. Molemmat paketit jaetaan edelleen siirtoyksiköihin. Ensimmäinen paketti 302 jaetaan kahteen siirtoyksikköön, joista ensimmäinen siirtoyksikkö 310 si-30 sältää datan 1 ja toinen siirtoyksikkö 312 sisältää datan 2. Vastaavasti toinen paketti 304 jaetaan kahteen siirto-* yksikköön, joista ensimmäinen siirtoyksikkö 314 sisältää datan 3 ja toinen siirtoyksikkö 316 datan 4. Tässä esimerkissä on yksinkertaisuuden vuoksi siirrettävää dataa va-35 littu kuvaamaan mahdollisimman yksinkertainen data, todel- 16 103540 lisuudessa data on tietenkin paljon monimutkaisempaa. Myöskään pakettien ja siirtoyksikön vaatimia tietorakenteita ei ole yksinkertaisuuden vuoksi kuvattu, eikä mahdollista lomituksen ja koodauksen käyttöä.

5 Kuviossa 3B X-akseli kuvaa aikaa ja Y-akseli kuvaa laatua. Laadulla tarkoitetaan siirtoyksikön mitattua laatua sekä myös paketin mitattua laatua. Siirtoyksikön laatu ja paketin laatu eivät ole keskenään verrannollisia, ne on vain kuvaamisen helpottamiseksi samalla Y-akselilla. Tyy-10 pillisesti siirtoyksikön laatu määritetään mittaamalla siirtoyksikön signaalihäiriösuhde, ja paketin laatu määritetään tarkistamalla paketin CRC.

Vastaanottaja siis vastaanottaa aluksi kaikki siir-toyksiköt 310, 312A, 314A, 316 yhden kerran. Kahden siir-15 toyksikön laatu 310, 316 täyttää vaaditun siirtoyksiköiden laatutason 320. Kahden siirtoyksikön 312A, 314A ei täytä vaadittua laatutasoa 320 johtuen äkillisestä häipymästä radiotiellä, joten suoritetaan uudelleenlähetys 312B, 314B. Nyt keksinnön mukaisesti yhdistettyjen siirtoyk-20 siköiden 312B ja 312A, 314B ja 314A, laatu ylittää vaaditun laatutason 320. Siten pakettien lomitus ja koodaus voidaan purkaa. Siirtoyksiköistä 314B, 314A ja 316 muodostuvan paketin 304 laatutaso ylittää vaaditun paketin laatutason 322, joten se on valmis käsiteltäväksi. Siirtoyk-25 siköistä 310, 312B ja 312A muodostuva paketti 302 alittaa vaaditun paketin laatutason 322, joten kyseisen paketin huonommalle siirtoyksikölle 312 suoritetaan uudelleenlähetys 312C. Yhdistetyn siirtoyksikön 312C, 3142, 312A laatutaso ylittää nyt selvästi siirtoyksiköltä vaaditun laatu-30 tason 320, joten siirtoyksiköistä 310, 312C, 312B ja 312A muodostuvan paketin 302 lomitus ja koodaus purettaessa ha-- vaitaan, että sen laatutaso ylittää paketilta vaaditun laatutason 322. Lähettäjän alunperin lähettämä data 300 voidaan nyt siis vastaanottopäässä purkaa.

35 Eräässä edullisessa toteutusmuodossa TDMA:ia käyttä- 17 103540 vässä matkapuhelinjärjestelmässä ainakin kaksi lähettäjä-vastaanottaja -paria käyttää siirtoyksikön lähetykseen samaa aikaväliä. Nämä lähettäjä-vastaanottaja -parit voivat olla vierekkäisissä soluissa silloin, kun järjestelmän 5 toistokuvio on yksi, tai lähettäjä-vastaanottaja -parit voivat olla jopa saman solun sisällä. Kunkin lähettäjä-vastaanottaja -parin siirtoyksiköillä on oma siirtoyksikön käsittämä opetussekvenssi, jonka perusteella lähettäjä-vastaanottaja -pari erottaa omat siirtoyksikkönsä. Ideana 10 on siis, että opetussekvenssi on koodi, jolla vastaanottaja erottaa kanavalta itselleen tarkoitetut lähetykset.

Siirtoyksikön ja paketin laadun tarkistamiseen on useita eri menetelmiä. Sekä siirtoyksikölle että paketille voidaan kummallekin erikseen muodostaa lähetyksessä CRC-15 virheentarkistussumma, jonka perusteella siirtoyksikön ja/tai paketin virheellisyys tarkistetaan vastaanotossa. Myös muita tapoja muodostaa virheentarkistussumma voidaan käyttää. Laatu voidaan myös määritellä muodostamalla siirtoyksikön bittivirhesuhde (Bit Error Rate). Vastaanotetun 20 siirtoyksikön laatu voidaan määritellä myös muodostamalla siirtoyksikön C/I-suhde (Carrier/Interference) opetussek-venssin avulla. Tämä tehdään esimerkiksi siten, että kana-vaestimaattorissa 108 estimoidun kanavan impulssivasteen pohjalta korreloidaan tunnettua opetussekvenssiä. Tämän .·. 25 korrelaation ja todellisuudessa vastaanotetun siirtoyksikön sisältämän opetussekvenssin välinen ero määrittelee vastaanotetun signaalin sisältämän kohinan ja interferenssin. Yhtälönä tämä voidaan esittää muodossa 30 y=x*h + I+N, jossa * esittää matemaattista konvoluutio-operaattoria, y on vastaanotettu signaali, x on lähetetty signaali, h on kanavan impulssivaste, I on interferenssi ja N on 35 kohina. Tällöin signaalihäiriösuhde eli C/I-suhde voidaan 18 103540 laskea, C on vastaanotetun opetussekvenssin energia. Tässä esitettiin muutama esimerkki siirtoyksikön tai paketin laadun määrittämisestä, kuitenkin mitä tahansa muutakin tunnettua menetelmää voidaan käyttää laadun mittaamiseen.

5 Eräässä edullisessa toteutusmuodossa yhdistetyn siirtoyksikön laatutaso päätetään vertaamalla siirtoyksi-köiden keskimääräistä laatutasoa adaptiiviseen laatukyn-nykseen. Keskimääräinen laatutaso muodostetaan esimerkiksi keskiarvon laskennalla tai määrittelemällä jokin lukumää-10 räinen raja sille, kuinka monen paketin siirtoyksiköistä tulee täyttää vaadittu laatutaso. Adaptiivisuus tarkoittaa sitä, että järjestelmä voi olla itseoppiva, jolloin järjestelmä optimoi toimintaansa muuttamalla laaturajoja olosuhteita vastaavaksi ja maksimoidakseen siirtokapasiteetin 15 tehokkaan käytön.

Eräässä edullisessa toteutusmuodossa pyydetään siirtoyksikön jonkin osan uudelleenlähetystä. Tällä menette lyllä säästetään siirtokapasiteettia. Oletetaan esimerkiksi, että siirtoyksikkö on yksi TDMA-aikaväli. Tällainen 20 TDMA-aikaväli sijoitetaan radiotielle lähetettävään radio- purskeeseen. Mikäli häipymä vaikuttaa vain esimerkiksi purskeen alkuosaan, niin vastaanotossa tämä havaitaan ja pyydetään vain purskeen alkuosan uudelleenlähetystä, johon ei tarvita siirtoyksiköksi koko pursketta vaan puolikas 25 purske.

Keksinnön mukainen menetelmä vaatii kaksisuuntaisen siirtotien, koska toiseen suuntaan siirretään dataa ja toiseen suuntaan siirretään kontrollitietoa, esimerkiksi uudelleenlähetyspyynnöt. Perusedellytyksenä on, että lä-30 hettäjä ja vastaanottaja kykenevät osoittamaan omassa päässään kuhunkin siirtoyksikköön yksiselitteisesti jolla-: kin tunnuksella (Ll-PDU-ID = Layer 1 Protocol Data Unit

Identification). Lähettäjän tulee pystyä tulkitsemaan vastaanottajan siirtoyksiköstä käyttämä tunnistetieto, jotta 35 vastaanottajan ilmoittaessa minkä tahansa tunnistetiedon 19 103540 lähettäjä tietää, mitä omaa siirtoyksikön tunnistetietoa se vastaa.

Seuraavaksi esitetään esimerkki siitä, miten protokollan käsittely toteutetaan siirrettäessä tietoa nousevaa 5 siirtotietä (Up-link) pitkin, eli tilaajapäätelaitteelta verkko-osalle. Lähettäjä eli tilaajapäätelaite pyytää kapasiteettia tietyn datamäärän siirtämiseksi. Määrä ilmaistaan luvulla, joka on suoraan tulkittavissa tarvittavien siirtoyksiköiden määräksi. Verkko-osa allokoi pyynnön saa-10 tuaan tilaajapäätelaitteelle tunnisteen (RID = Reservation Identification) datamäärän siirtoa varten.

Samanaikaisesti tilaajapäätelaite kuuntelee kanavaa (CCH = Control Channel), jossa resurssiallokoinnit ilmoitetaan. CCH:11a verkko-osa ilmoittaa mikä RID saa lä-15 hettää milläkin liikennekanavalla (TCH = Traffic Channel). Tilaajapäätelaite kuuntelee myös tilauskanavaa (FO = Forward Order), jossa verkko-osa ilmoittaa, mitkä siirto-yksiköt kunkin RID:n omistavan tilaajapäätelaitteen tulee lähettää kullakin TCHrlla. Tilaajapäätelaite siis tarkkai-20 lee oman RID:n esiintymistä CCH:11a, havaittuaan oman RID:n tilaajapäätelaite selvittää FO:lta, mitkä siirtoyk-siköt sen tulee lähettää TCHrlla. TCHrita voidaan tietenkin allokoida myös useita, jolloin tilaajapäätelaite lähettää niissä kaikissa siirtoyksikköjään verkko-osalle. v 25 Tilaajapäätelaite päättelee FOrlla pyydetyistä Ll- PDU-ID:eista, mitä siirtoyksikköjä ei enää tulla pyytämään lähetettäväksi, eli verkko-osa on ne vastaanottanut tarpeeksi hyvälaatuisina tai yhdistelemällä siirtoyksiköitä saavuttanut tarpeeksi hyvän laadun. Siten tilaajapääte-30 laite voi kontrolloida lähetyspuskuriaan eli poistaa tar- ; peettomat siirtoyksiköt puskuristaan. Vastaavasti verkko- osa tietää, mitä siirtoyksiköitä se ei enää tarvitse, jolloin se voi kontrolloida omaa vastaanottopuskuriaan. Siirto jatkuu kuvatulla tavalla, kunnes koko datamäärä on 35 siirretty.

20 103540

Seuraavaksi vastaava esimerkki siitä, miten protokollan käsittely toteutetaan siirrettäessä tietoa laskevaa siirtotietä (Down-link) pitkin, eli verkko-osalta tilaa-japäätelaitteelle. Lähettäjä eli verkko-osa ilmoittaa vas-5 taanottajalle tunnisteen (RID), jota se tulee käyttämään tietyn datamäärän siirtämiseen. Myös datamäärä voidaan ilmoittaa .

Tilaajapäätelaite alkaa kuunnella CCH:ta, jossa verkko-osa ilmoittaa, mille RID:lie kussakin TCHrssa lähe-10 tetään siirtoyksiköitä. Verkko-osa voi lähettää myös FO:l-la, jossa se ilmoittaa, mitkä siirtoyksiköt tullaan milläkin TCHrlla lähettämään. Tilaajapäätelaite kuuntelee myös tilausallokointikanavaa (FOS = Forward Order Scheduler), jossa verkko-osa ilmoittaa, mihin RID:hin liittyvä tilaa-15 japäätelaite saa lähettää tilauksen missäkin F0:ssa. FOS:ia ei ole pakko käyttää, jolloin tilaajapäätelaite on muutoin tietoinen siitä, millä FO:lla ja milloin sen tulee tilaus lähettää.

FO:lla tilaajapäätelaite ilmoittaa Ll-PDU-ID:t, jot-20 ka verkko-osan tulee lähettää allokoimissaan TCH:eissa. Lisäksi verkko-osa päättelee FOrlla tai jollakin muulla kanavalla annetusta informaatiosta, mitä siirtoyksiköitä ei enää tulla tilaamaan, ja jotka se siten voi poistaa lähetyspuskuristaan. Tilaajapäätelaite tietää, mitä siir-·.· 25 toyksiköitä se ei enää tilaa, ja voi siten kontrolloida vastaanottopuskuriaan.

Kuviossa 3B kuvattu datasiirto suoritetaan protokollan käsittelyn kannalta esimerkiksi kuviossa 3C kuvatulla tavalla. Oletetaan, että lähettäjä on tilaajapääte-30 laite ja vastaanottaja on verkko-osa. Tällöin pätee aiem-1 min kuvattu nousevan siirtotien tapaus. Tilaajapäätelaite pyytää 350 kapasiteettia siirtoyksiköiden 310, 312, 314, 316 siirtämiseksi. Verkko-osa allokoi 352 pyynnön saatuaan tilaajapäätelaitteelle RID:n arvoltaan 1001. Verkko-osa 35 ilmoittaa 354 CCHtlla, että RID arvoltaan 1001 saa lähet- 21 103540 tää TCH:lla arvoltaan 25. Tilaajapäätelaite kuuntelee myös FO:ta, jossa verkko-osa ilmoittaa 356, että tilaajapääte-laitteen tulee lähettää TCH:lla arvoltaan 25 siirtoyk-siköt, joiden Ll-PDU-ID:t ovat 310, 312, 314, 316. Seuraa-5 vaksi tilaajapäätelaite lähettää 358, 360, 362, 364 TCH:1-la arvoltaan 25 pyydetyt siirtoyksiköt 310, 312, 314 ja 316. Sitten verkko-osa ilmoittaa 366 FO:lla haluavansa uudelleenlähetykset siirtoyksiköistä 312 ja 314 TCHrlla arvoltaan 25. Tilaajapäätelaite lähettää 368, 370 pyydetyt 10 siirtoyksiköt. Lopuksi verkko-osa pyytää 372 FO:lla vielä uudelleenlähetyksen siirtoyksiköstä 312, jonka tilaajapäätelaite suorittaa 374. Näin siirto on valmis ja varattu siirtokapasiteetti voidaan vapauttaa.

Molempia siirtosuuntia koskevat seuraavaksi kuvatta-15 vat optiot. Lähettäjä voi pyytää lisäkapasiteettia jonkun uuden datamäärän siirtoon edellisen lähetyksen ollessa päättynyt, jolloin tilaukseen saadaan uusi RID. Lähettäjä voi myös pyytää lisäkapasiteettia edellisen lähetyksen vielä ollessa kesken, jolloin siirtoon voidaan allokoida 20 uusi RID, tai pyydetty datamäärä voidaan sopia siirrettäväksi jo allokoidun RID:in avulla. Tilaukset FO:lla voivat olla CRC-suojattuja, samoin kanava-allokoinnin signalointi. Näin ollen tilauksen Ll-PDU-ID:eita ei tarvitse sijoittaa itse siirtoyksiköihin. Jos tilauksen vastaanot-. 25 topäässä CRC-tarkastusta ei läpäistä, niin tilattuja siir-toyksiköitä ei lähetetä. Vastaanottaja havaitsee tämän ja toistaa tilauksen. Tilauksen huono laatu voidaan havaita myös jollakin muulla menetelmällä. Siirtoyksiköiden tilaus voi olla kaksisuuntaisessa radioyhteydessä siirtoon käy-30 tettävän liikennekanavan allokoinnista erillinen prosessi. • Verkko-osa voi vastata kaikesta kanava-allokaatiosta sekä toimiessaan lähettäjänä että vastaanottajana. Lähettäjä tietää ennalta määrätyn tiedon pohjalta ja/tai vastaanottajalta saadun tiedon pohjalta, mitä tilauskanavaa lähet-35 täjän tulee kuunnella ja millä ajoituksella kuuntelun tu- 22 1 0 3 5 4 0 lee tapahtua.

Olennaista kuvatussa toteutuksessa molemmille siirtosuunnille on se, että lähettäjä ilmoittaa datan organisoinnin vastaanottajalle, ja että vastaanottaja tilaa 5 haluamansa siirtoyksiköt tai paketit. Tilauksessa voidaan osoittaa valikoiden useankin eri paketin siirtoyksiköitä. Vastaanottaja voi siis tilata siirtoyksiköt mielivaltaisessa järjestyksessä, yleensä tilausta kuitenkin ohjaa jokin algoritmi, joka tehostaa siirtoa. Lähettäjän toiminta 10 voi olla niin ohjattu, että se lähettää vain tilatut siirtoyksiköt. Optionaalisesti lähettäjä voi lähettää siirto-yksiköt tilausten sekä ennalta määrätyn algoritmin mukaisesti .

Keksinnön mukaisen protokollan toteutukseen liittyy 15 edellä esitetyn lisäksi useita optionaalisia parannuksia, jotka esitellään seuraavaksi.

Vastaanottaja voi pyytää ainoastaan laatutasoa vastaamattomien siirtoyksiköiden uudelleenlähetystä. Tällöin uudelleenlähetetään ensisijaisesti yhdistetyn siirtoyksi-20 kön laadultaan heikoimmat siirtoyksiköt. Mikäli tämänkään jälkeen ei pakettia pystytä virheettömästi purkamaan, niin tilataan myös muiden siirtoyksiköiden uudelleenlähetyksiä.

Uudelleenlähetyspyyntö tai siirtoyksikön tilaus voi käsittää siirtoyksikön laatuarvon. Laatuarvo on jokin en-v 25 naita lähettäjän ja vastaanottajan välillä sovittu tapa ilmaista siirtoyksikön laatua, esimerkiksi niin, että laa-tuarvot ovat numeerisia arvoja välillä 0 - n. Tällöin vastaavuudet ovat esimerkiksi seuraavat: 0 = ei lähetetty, 1 = erittäin huono laatu, 2 = melko huono laatu, ..., n = 30 erittäin hyvä laatu. Tällä saavutetaan se hyöty, että lä-; hettäjä voi lähettää siirtoyksiköt laatuarvon mukaisessa järjestyksessä. Ensin siis lähetetään ne siirtoyksiköt, joita ei ole vielä lähetetty, sitten lähetetään ne siirto-yksiköt, joiden laatuarvo on erittäin huono. Vastaanotta-35 jän ei tarvitse tällöin ilmoittaa ehdotonta järjestystä, 23 103540 jossa se haluaa siirtoyksiköt vastaanottaa. Koska huonoimmat siirtoyksiköt uudelleenlähetetään ensimmäisinä, niin todennäköisyys kasvaa sille, että vastaanottaja pystyy purkamaan jonkin paketin virheettömästi. Vastaavasti pake-5 tin tilaus tai uudelleenlähetyspyyntö voi myös käsittää paketin laatuarvon.

Vastaanottaja voi ilmoittaa lähettäjälle pystyttyään käsittelemään siirtoyksikön tai paketin. Tämä tarkoittaa sitä, että vastaanottaja voi milloin tahansa yrittää pur-10 kaa mahdollisen koodauksen ja lomituksen ja tarkistaa vir-heenkorjaussumman. Mikäli purku onnistuu virheettömästi, niin lähettäjä voi päätellä tällaisesta viestistä, ettei sen tarvitse lähettää kyseiseen pakettiin kuuluvia siirto-yksiköitä enää uudestaan, vaikka niistä olisikin voimassa 15 oleva uudelleentilauspyyntö. Tämä toiminto toimii siis myös eräänlaisena peruutusviestinä.

Vastaanottaja voi laskea, monestiko se on pyytänyt kunkin siirtoyksikön uudelleenlähetystä. Tämä tehdään sen vuoksi, että tilausalgoritmissa mahdollisesti määritellään 20 raja uudelleenlähetyspyyntöjen lukumäärälle. Jos tämän rajan puitteissa ei pystytä dataa virheettömästi siirtämään, niin kyseisen datan, eli siirtoyksikön tai paketin, siirto aloitetaan uudestaan ja vastaanottaja mahdollisesti poistaa aikaisemmin tallettamansa uudelleenlähetetyt siirtoyk-. . -25 siköt muististaan.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esit-30 tämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

«

Claims (22)

1. Menetelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon matkapuhelinjärjestelmässä lähettäjä-vastaanottaja -parin vä-

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää askeleet: tarkista kunkin vastaanotetun siirtoyksikön laatu 25 toisistaan riippumattomasti (202); « talleta vastaanotetut siirtoyksiköt (204); lähetä siirtoyksiköiden laadun perusteella muodostettu uudelleenlähetyspyyntö (206); muodosta yhdistetyt siirtoyksiköt (208); 30 tarkista kunkin yhdistetyn siirtoyksikön laatu ; (210); * toista edellisiä askelia, kunnes yhdistettyjen siir- toyksiköiden laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa (212); 35 ilmaise signaali (214). 25 103540

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetyksessä paketti koodataan ja lomitetaan, ja että signaalin ilmaisun jälkeen vastaanottaja purkaa paketin lomituksen ja koodauksen, ja päättää 5 paketin laadun perusteella, pyytääkö paketin siirtoyksi-köiden uudelleenlähetyksiä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi askeleet : 10 pura paketin lomitus ja koodaus (216), ja tarkista paketin laatu (218); toista edellisiä askelia, kunnes paketin laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa (220) .

5. Patenttivaatimusten 3 tai 4 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että vastaanottaja purkaa paketin lomituksen ja koodauksen ennen kuin kaikki siirtoyksiköt on lähetetty jo vastaanotettujen siirtoyksiköiden laadun vastatessa ennalta määrättyä laatutasoa.

5 Iillä käyttäen ARQ-protokollaa, joka matkapuhelinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden tilaajapääte-laitteen ja kaksisuuntaisen radioyhteyden verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä, ja lähettäjä-vastaanottaja -parin muodostavat verkko-osa ja tilaajapäätelaite, ja 10 kaksisuuntaisessa radioyhteydessä paketteina siirrettävä data sijoitetaan siirtoyksiköihin, tunnettu siitä, että vastaanottaja mittaa vastaanotetun siirtoyksikön laadun, ja siirtoyksikön laadun alittaessa ennalta määrätyn siirtoyksiköltä vaaditun laatutason vastaanottaja pyytää 15 kyseisen siirtoyksikön ainakin yhden uudelleenlähetyksen, kunnes vastaanottajan alunperin lähetetystä siirtoyksikös-tä ja ainakin yhdestä uudelleenlähetetystä siirtoyksiköstä muodostamasta yhdistetystä siirtoyksiköstä mittaama laatu ylittää ennalta määrätyn yhdistetyltä siirtoyksiköltä vaa-20 ditun laatutason, jonka jälkeen vastaanottaja ilmaisee yhdistetyn siirtoyksikön sisältävän signaalin.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 20 menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä ei käytetä virheensuojaavaa koodausta.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyydetään siirto-yksikön jonkin osan uudelleenlähetystä.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistelyssä siir-toyksikköä painotetaan sen laatuarvon perusteella.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että TDMA:ia käyttäväs-30 sä matkapuhelinjärjestelmässä ainakin kaksi lähettäjä-vas- ·_ taanottaja -paria käyttää siirtoyksikön lähetykseen samaa aikaväliä, ja kunkin lähettäjä-vastaanottaja -parin siir-toyksiköillä on oma siirtoyksikön käsittämä opetussekvens-si, jonka perusteella lähettäjä-vastaanottaja -pari erot-35 taa omat siirtoyksikkönsä. 26 103540

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoyksikölle ja/tai paketille muodostetaan lähetyksessä CRC-virheentar-kistussumma, jonka perusteella sen virheellisyys tarkiste- 5 taan vastaanotossa.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotetun siirtoyksikön laatu määritellään muodostamalla siirtoyksi-kön C/I-suhde opetussekvenssin avulla.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotetun siirtoyksikön laatu määritellään muodostamalla siirtoyksikön opetussekvenssin bittivirhesuhde.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 15 menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistetyn siirto- yksikön laatutaso päätetään vertaamalla siirtoyksiköiden keskimääräistä laatutasoa adaptiiviseen laatukynnykseen.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uudelleenlähete- 20 tään ensisijaisesti yhdistetyn siirtoyksikön laadultaan heikoimmat siirtoyksiköt.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtoyksikön tilaus käsittää tilatun siirtoyksikön laatuarvon.

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uudelleenlähetys tapahtuu siirtoyksikön vastaanotossa mitatun laadun mukaisessa järjestyksessä, huonoimman laatuinen siirtoyksikkö ensimmäisenä.

17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen • menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottaja il- * moittaa lähettäjälle pystyttyään käsittelemään siirtoyksikön tai paketin.

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 35 menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottaja las- 27 103540 kee monestiko se on pyytänyt kunkin siirtoyksikön tai paketin uudelleenlähetystä.

19. Matkapuhelinjärjestelmä pakettikytkentäisen datan siirtoon lähettäjä-vastaanottaja -parin välillä käyt- 5 täen ARQ-protokollaa, joka matkapuhelinjärjestelmä käsittää verkko-osan ja ainakin yhden tilaajapäätelaitteen ja kaksisuuntaisen radioyhteyden verkko-osan ja tilaajapäätelaitteen välillä, ja lähettäjä-vastaanottaja -parin muodostavat verkko-osa ja tilaajapäätelaite, ja kaksisuuntai-10 sessa radioyhteydessä paketteina siirrettävä data sijoitetaan siirtoyksiköihin, tunnettu siitä, että verkko-osa ja/tai tilaajapäätelaite käsittää ohjausosan (114), joka on sovitettu ohjaamaan paket-tisiirtoa siten, että alunperin lähetetty siirtoyksikkö ja 15 uudelleenlähetetyt siirtoyksiköt yhdistetään ennen signaalin ilmaisua, ja uudelleenlähetyksiä pyydetään kunnes yhdistetyn siirtoyksikön laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa, jonka jälkeen signaali ilmaistaan, laatuosan (110), jossa määritetään vastaanotetun 20 siirtoyksikön laatu, yhdistelyvälineet (122, 124), jossa yhdistetään alun perin vastaanotettu siirtoyksikkö ja uudelleenlähetetyt siirtoyksiköt.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen järjestelmä, 25 tunnettu siitä, että verkko-osa ja/tai tilaajapää- telaite käsittää välineet tarkistaa kunkin vastaanotetun siirtoyksikön laatu toisistaan riippumattomasti (110); tallettaa vastaanotetut siirtoyksiköt (114, 116); 30 lähettää siirtoyksiköiden laadun perusteella muodos- • tettu uudelleenlähetyspyyntö (114); muodostaa yhdistetyt siirtoyksiköt (114, 122, 124); tarkistaa kunkin yhdistetyn siirtoyksikön laatu (114) ; 35 päästää yhdistetty siirtoyksikkö ilmaisuosaan (126) 28 103540 vasta, kun yhdistetyn siirtoyksikön laatu vastaa ennalta määrättyä laatutasoa (114).

21. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 19-20 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ohjausosa 5 (114) on lisäksi sovitettu päättämään lomituksesta ja koo dauksesta puretun paketin laadun perusteella, pyydetäänkö paketin siirtoyksiköiden uudelleenlähetyksiä.

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 19-21 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että verkko- 10 osa ja/tai tilaajapäätelaite käsittää painotusvälineet (118, 120), joita käyttäen ohjausosa (114) on sovitettu yhdistelyssä painottamaan siirtoyksikköä sen laatuarvon perusteella. 15 29 103540