WO2002007374A1 - Automatisches wiederholungsaufforderungsverfahren und vorrichtung zur datenpake tübertragung - Google Patents

Automatisches wiederholungsaufforderungsverfahren und vorrichtung zur datenpake tübertragung Download PDF

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WO2002007374A1
WO2002007374A1 PCT/EP2001/008068 EP0108068W WO0207374A1 WO 2002007374 A1 WO2002007374 A1 WO 2002007374A1 EP 0108068 W EP0108068 W EP 0108068W WO 0207374 A1 WO0207374 A1 WO 0207374A1
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data packets
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PCT/EP2001/008068
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Eckhard Grass
Horst Frankenfeldt
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Ihp Gmbh-Innovations For High Performance Microelectronics/Institut Für Innovative Mikroelektronik
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Priority to EP01965124A priority patent/EP1303936A1/de
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1829—Arrangements specially adapted for the receiver end
    • H04L1/1835—Buffer management
    • H04L1/1845—Combining techniques, e.g. code combining
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    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1812—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ]
    • H04L1/1816—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ] with retransmission of the same, encoded, message

Definitions

  • the invention relates to a method for data transmission according to the preamble of claim 1 and a device system for data transmission according to the preamble of claim 14.
  • Transmission interference in communication systems can often not be excluded. This applies in particular to data transmission over radio networks. This application of data transmission via wireless connections to mobile stations is becoming increasingly important. The primary tasks are to achieve a high data transmission rate and to reduce the energy consumption of the mobile devices.
  • the data is divided into short pieces in the transmitter and provided with an address field (header).
  • the resulting data packets are sent sequentially.
  • the receiver examines each data packet and returns an acknowledgment to the sender if the reception is error-free.
  • certain precautions are taken to correct certain transmission errors. However, if errors occur due to poor transmission conditions that can no longer be corrected, the data packet is discarded by the recipient and no confirmation is returned.
  • the transmitter begins repeating the transmission of the data packet after a specified time (timeout). If again uncorrectable errors occur, the transmission of the data packet is repeated until it has been successful or until the entire process is terminated. This leads to a high load on the transmission channel and thus to a reduction in the available transmission capacity. Furthermore, the frequent repetition of the transmission of data packets results in increased energy consumption both at the transmitter and at the receiver.
  • the object of the invention is therefore to eliminate the disadvantages of the prior art described and, in particular, to propose a method and a device system for data transmission which achieve greater transmission efficiency and thus increase the capacity of the data transmission channel and reduce energy consumption.
  • the device system according to the invention for data transmission consists of at least one transmitter and at least one receiver, the transmitter containing means for sending at least one data packet which relates to a previously sent data packet, the receiver contains means for storing data packets and means for combining data packets ,
  • partially incorrect and uncorrectable received data are not discarded, but rather are linked to other partially incorrect and uncorrectable received data in such a way that error-free data are available in the receiver.
  • an incorrectly transmitted data packet is retransmitted, so that two received data packets are present in the receiver. If the second data packet received is error-free, the method can be terminated. However, if the second received data packet is also faulty, the first and the second received data packet are broken down into two partial packets, for example.
  • the recombined data packet is that which is composed of the second part of the first received data packet and the first part of the second received data packet (double ) with errors, while the recombined data packet, which is composed of the first part of the first received data packet from the second part of the second received data packet, is error-free.
  • the method leads to an error-free data packet at the receiver without a renewed (third) transmission of the corresponding data packet by appropriately recombining two (faulty) data packets.
  • method steps f) to i) are repeated and applied to the partial packets if neither of the two recombined data packets is error-free.
  • Each of the four sub-packets is broken down accordingly, so that, for example, eight sub-packets are created, which can be recombined accordingly in order to arrive at error-free recombined sub-packets and thus an error-free recombined data packet. Due to the number of possible permutations, this process variant can be computationally complex.
  • a controller is therefore preferably provided, which alternatively initiates a third transmission of the data packet in order to be able to break it down into partial packets as described above and to recombine it with partial packets of previously transmitted data packets.
  • a preferred embodiment variant is therefore characterized by a controller which controls the number of sub-packets into which a data packet is broken down as a function of the transmission properties of the transmission channel between transmitter and receiver. The controller is thus connected to a detection unit for detecting the transmission quality of the transmission channel.
  • the controller is also designed such that it causes the data packets to be broken down into a larger number of sub-packets if the transmission quality is poor, while with relatively good transmission quality it causes a disassembly into only a few sub-packets, for example two.
  • error probabilities are z. B. determined from the receiver input signal and the decomposition of the data packets into sections depending on the probability of errors.
  • the advantages of the solution according to the invention are based on the fact that fewer data packets have to be sent completely repeatedly in order to receive an error-free data packet in the receiver. This lowers the energy consumption of the mobile devices and leads to an increase in data throughput and thus to a higher efficiency in the transmission. As a result, additional data packets can be transmitted in the additional time available, which corresponds to an increased capacity of the data transmission channel. There is also the possibility of reducing the redundancy contained in the data packets, which is used for error correction, which also increases the data throughput or the capacity of the data transmission channel. Furthermore, the solution according to the invention is compatible with the existing standards for data transmission. Existing systems can therefore be retrofitted with a device according to this patent specification without violating existing standards. A significant advantage of the invention is further that less data has to be transmitted wirelessly overall, so that the environmental impact associated with wireless data transmission is also limited.
  • FIG. 3-5 block diagram of a receiver according to the first embodiment during data transmission
  • FIG. 6-8 block diagram of a receiver according to the second embodiment during data transmission.
  • a data packet 1 and a data packet 2 are received and stored.
  • the data packet 2 is related to the data packet 1, in particular it is identical to the data packet 1 when it is sent. All repeatedly sent data packets 1, 2 are divided equally into at least two parts on the receiver side and then combined again to complete data packets and checked for errors.
  • the data packet 1 is divided into a first section 3 and a second section 4 disassembled.
  • the data packet 2 is divided into a first section 5 and a second section 6.
  • the first section 3 of the data packet 1 and the second section 6 of the data packet 2 are then combined to form a first combined data packet 7 and the first section 5 of the data packet 2 and the second section 4 of the data packet 1 to form a second combined data packet 8.
  • the errors in the transmission occur in the time or frequency domain and occur randomly, that is, they are not correlated with the data, there is a high probability that at least one of the newly compiled data packets 7, 8 is error-free.
  • the newly compiled data packets are then examined for errors and processed further in the usual way if they are free of errors.
  • a data packet 1 is processed by the receiver.
  • the wireless receiver uses antenna 20 to receive information from a transmitter, not shown in the figure.
  • the input signal passes through the signal processing blocks 21, 22, 25 and 26 one after the other.
  • the signal processing block 22 in which a Fourier transformation was carried out in this exemplary embodiment, the data packet 1 is available.
  • This data packet 1 is stored in the buffer 23 and is routed via the signal processing block 25, in which demapping and deinterleaving takes place in this exemplary embodiment, to the signal processing block 26, which contains an error decoder in this exemplary embodiment.
  • An error check is carried out here. Individual errors are corrected, larger errors, however, are often not correctable and the data packet is discarded and a retry of the transmission is requested.
  • the data packet 1 has an uncorrectable error 27.
  • a data packet 2 is processed by the receiver.
  • the second repeated data packet 2 of the same type is stored in the receiver behind the signal processing block 22 in a second buffer 24 and likewise subjected to the error check.
  • the data packet 2 has an uncorrectable error 28.
  • the two data packets 1, 2, as shown in FIG. 5, are of the same type in the buffers 23, 24, that is to say bit-precise at the same location in two sections 3, 4 and 5, 6 divided and the first section 5 of the second data packet 2 with the second section 4 of the first data packet 1 assembled to a new data packet 8 and again subjected to an error check.
  • the same can also be done again with the first section 3 of the first data packet 1 and the second section 6 of the second data packet 2, provided that the new data packet 8 is likewise incorrect and uncorrectable.
  • the received data packet overwrites the first buffer 23. If this further received data packet is again not correctably incorrect, it can now be combined in the manner described with the data packet still available in the second buffer 24. If additional buffers are available, i.e. if more than two data packets can be stored, more diverse combinations are also possible, which increases the probability of finding an error-free combination.
  • the control of the data packets 1, 2 and the corresponding buffers 23, 24 and the division of the data packets 1, 2 into sections 3, 4, 5, 6 and the combination of the sections 3, 4, 5, 6 into new data packets 7, 8 takes place by means of a microprocessor, not shown in the figures, in particular a digital signal processor or special circuits.
  • the data packets 1, 2 are divided and combined to form new data packets 7, 8 after the Fourier transformation in the signal processing block 22.
  • the data packets 1, 2 are divided and combined to form new data packets 7, 8 before the Fourier transformation.
  • the Fourier transformation is not carried out in the signal processing block 22, but rather in the signal processing block 25. Which variant is cheaper depends on whether the errors in data packets 1, 2 occur in the time domain or in the frequency domain or are easier to correct.
  • the principle of the first exemplary embodiment is expanded by using further information available in the receiver to determine the faulty and uncorrectable sections in the data packet.
  • the amplitude of the incoming signals can be used as additional information about the probability of errors within a received data packet. If the reception amplitude drops sharply for a short time, a high error rate can be expected during this time. This means that if the data packet is not correctable, it can be assumed that the error occurred at that time. The same applies in the event that the reception amplitude is unusually high for a short time. This usually occurs when there is an external strong interferer in the area.
  • the data packets which are incorrect and cannot be corrected are stored. Now, however, the sections that are likely to be incorrectly incorrect are determined by a comparison with the amplitude curve and the combination to form a new error-free data packet can take place in a targeted manner.
  • the evaluation of the error probability of digitally received data also makes it possible to determine sub-areas within data packets which, with a high degree of probability, contain errors that cannot be corrected.
  • a data packet 9 and a data packet 10 which is related to the data packet 9 and which is identical to the data packet 9 in particular when transmitted, are received and stored.
  • the error probability is determined by measuring and processing the reception amplitudes 29, 30 when the data packets 9, 10 are received.
  • the associated error probability is shown schematically in a diagram below the data packets 9, 10.
  • the data packet 9 consists of probably error-free sections 11 and a probably non-correctable, error-prone section 12.
  • the data packet 10 consists of probably error-free sections 15 and probably non-correctable, error-prone sections 16.
  • the data packets 9, 10 are now divided in such a way that subsequently one Combined new data packet 18 can be generated, which consists of error-free sections 13, 14 of the first data packet 9 and an error-free section 17 of the data packet 10
  • the data packets 9, 10 are stored in buffers 23, 24. Here, however, information about the state of the transmission channel is recorded and also stored.
  • the signal processing block 21 supplies a reception amplitude 29 when the data packet 9 is received and a reception amplitude 31 when the data packet 10 is received.
  • the reception amplitudes 29, 31 are converted into corresponding error probabilities 30, 32 in a microprocessor, a digital signal processor or a suitable circuit (not shown in the figures).
  • the division of the uncorrectable, incorrect data packets and their new combination can now take into account the error probabilities 30, 32. This targeted disassembly enables the division into several sections and increases the likelihood of a combination of the parts that are error-free.
  • the data packets 9, 10 are divided and combined to form the new data packet 18 after the Fourier transformation in the signal processing block 22.
  • the data packets 9, 10 are divided and combined to form the new data packet 18 before the Fourier transformation.
  • the Fourier transformation is not carried out in the signal processing block 22, but rather in the signal processing block 25. Which variant is more favorable depends on whether the errors in the data packets 9, 10 occur in the time domain or in the frequency domain.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung, bei dem Daten von einem Sender über mindestens einen Übertragungskanal zu mindestens einem Empfänger übertragen werden, der Sender Mittel zum Senden mindestens eines Datenpaketes, der Empfänger Mittel zum Speichern von Datenpaketen und der Empfänger Mittel zum Kombinieren von Datenpaketen enthält. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das Datenpaket im Empfänger auf Fehlerhaftigkeit überprüft, bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket dieses im Empfänger gespeichert, ein weiteres, mit dem Datenpaket in Bezug stehendes Datenpaket vom Sender zum Empfänger übertragen und bei Vorliegen eines fehlerhaften und nicht korrigierbaren weiteren Datenpakets die fehlerhaften Datenpakete in Teilstücke zerlegt und zu kombinierten neuen Datenpaketen zusammengestellt, sowie die kombinierten neuen Datenpakete auf Fehlerhaftigkeit überprüft.

Description

AUTOMATISCHES WIEDERHO UNGSAUFFORDERUNGSVERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR DATENPAKE TÜBERTRAGUNG
Verfahren und Vorrichtungssystem zur Datenübertragung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Vorrichtungssystem zur Datenübertragung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Übertragungsstörungen in Kommunikationssystemen sind oft nicht auszuschließen. Das gilt insbesondere für Datenübertragungen über Funknetze. Diese Anwendung der Datenübertragung über drahtlose Verbindungen zu mobilen Stationen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dabei sind die vorrangigen Aufgaben eine hohe Datenübertragungsrate zu erreichen und den Energieverbrauch der mobilen Geräte zu senken.
In gestörter Umgebung, die besonders in Funknetzen häufig auftritt, wird der E- nergieverbrauch dadurch stark erhöht, dass der Sender die Datenübertragung so oft wiederholt bis die Übertragung fehlerfrei ist, wie beispielsweise in JP 081 305 31 A vorgeschlagen. Weiterhin nachteilig dabei ist, dass gleichzeitig der Datendurchsatz entsprechend reduziert wird.
Es ist bekannt, dass im Sender die Daten in kurze Stücke geteilt und mit einem Adressfeld (Header) versehen werden. Die so entstandenen Datenpakete werden sequenziell gesendet. Der Empfänger untersucht jedes Datenpaket und gibt bei fehlerfreiem Empfang eine Bestätigung an den Sender zurück. Auf der Sender- und Empfängerseite werden bestimmte Vorkehrungen getroffen um bestimmte Übertragungsfehler korrigieren zu können. Treten aber auf Grund schlechter Übertragungsbedingungen Fehler auf, die nicht mehr korrigierbar sind, wird das Datenpaket vom Empfänger verworfen und keine Bestätigung zurückgegeben. Der Sender beginnt nach einer festgelegten Zeit (Timeout) mit der Wiederholung der Sendung des Datenpaketes. Treten wiederum unkorrigierbare Fehler auf, wird die Sendung des Datenpaketes so lange wiederholt bis sie erfolgreich war oder der gesamte Vorgang abgebrochen wird. Dies führt zu einer hohen Belastung des Übertragungskanals und somit zur Verringerung der verfügbaren Übertragungskapazität. Des Weiteren resultiert aus der häufigen Wiederholung der Sendung von Datenpaketen ein erhöhter Energieverbrauch sowohl beim Sender als auch beim Empfänger.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren und ein Vorrichtungssystem zur Datenübertragung vorzuschlagen, die eine höhere Effizienz bei der Übertragung erreichen und damit die Kapazität des Datenübertragungskanals erhöhen und den Energieverbrauch senken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird:
a) mindestens ein Datenpaket vom Sender zum Empfänger übertragen,
b) das Datenpaket im Empfänger auf Fehlerhaftigkeit überprüft, c) bei fehlerhaftem, nicht korrigierbaren Datenpaket dieses im Empfänger gespeichert,
d) bei fehlerhaftem, nicht korrigierbaren Datenpaket ein weiteres, mit dem Datenpaket in Bezug stehendes Datenpaket vorn Sender zum Empfänger übertragen,
e) das weitere Datenpaket im Empfänger auf Fehlerhaftigkeit überprüft und zwischengespeichert,
f) bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren ersten Datenpaket und bei Vorliegen eines fehlerhaften und nicht korrigierbaren weiteren Datenpakets die fehlerhaften Datenpakete in Teilstücke zerlegt und zu kombinierten neuen Datenpaketen zusammengestellt,
g) die kombinierten neuen Datenpakete auf Fehlerhaftigkeit überprüft,
h) bei Vorliegen keines fehlerfreien und nicht korrigierbaren neuen Datenpakets die Verfahrensschritte d) bis g) wiederholt und
i) bei Vorliegen eines fehlerfreien Datenpakets dieses im Empfänger in der üblichen Weise weiterverarbeitet wird.
Das erfindungsgemäße Vorrichtungssystem zur Datenübertragung besteht aus mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, wobei der Sender Mittel zum Senden mindestens eines Datenpaketes enthält, welches zu einem zuvor gesendeten Datenpaket in Bezug steht, der Empfänger Mittel zum Speichern von Datenpaketen und Mittel zum Kombinieren von Datenpaketen enthält.
Erfindungsgemäß werden partiell fehlerhaft und nicht korrigierbare empfangene Daten nicht verworfen, sondern mit weiteren partiell fehlerhaft und nicht korrigierbar empfangenden Daten so verknüpft, dass im Empfänger fehlerfreie Daten zur Verfügung stehen. Wie auch im Ausführungsbeispiel 1 (Figur 1) erläutert, wird ein fehlerhaft übertragenes Datenpaket erneut übertragen, so dass im Empfänger zwei empfangene Datenpakete vorliegen. Ist das zweite empfangene Datenpaket fehlerfrei, kann dass Verfahren abgebrochen werden. Ist das zweite empfangene Datenpaket jedoch auch fehlerbehaftet, werden das erste und das zweite empfangene Datenpaket in beispielsweise jeweils zwei Teilpakete zerlegt. Diese insgesamt vier Teilpakete werden anschließend so rekombiniert, das wiederum zwei vollständige, rekombinierte Datenpakete entstehen, deren jeweils erster Teil entweder dem ersten Teil des ersten empfangenen Datenpaketes oder dem des zweiten empfangenen Datenpaketes entspricht, und deren jeweils zweiter Teil dem jeweils anderen empfangenen Datenpaket entspricht. Hat sich der Übertragungsfehler beispielsweise beim ersten empfangenen Datenpaket in dessen zweitem Teil befunden, und beim zweiten empfangenen Datenpaket im ersten Teil, ist dasjenige rekombinierte Datenpaket, dass sich aus dem zweiten Teil des ersten empfangenen Datenpaketes und dem ersten Teil des Zweiten empfangenen Datenpaketes zusammensetzt (doppelt) fehlerbehaftet, während dasjenige rekombinierte Datenpaket, dass sich aus dem ersten Teil des ersten empfangenen Datenpaket ist aus dem zweiten Teil des Zweiten empfangenen Datenpaket zusammensetzt, fehlerfrei ist. Auf diese Weise führt das Verfahren ohne erneute (dritte) Übertragung des entsprechenden Datenpaketes durch entsprechende Rekombination zweier (fehlerbehafteter) Datenpakete zu einem fehlerfreien Datenpaket beim Empfänger.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante werden die Verfahrensschritte f) bis i) wiederholt und auf die Teilpakete angewandt, wenn keines der beiden rekombinierten Datenpakete fehlerfrei ist. Entsprechend wird jedes der vier Teilpakete wiederum zerlegt, so dass beispielsweise acht Teil-Teilpakete entstehen, die entsprechend rekombiniert werden können, um so möglichst zu fehlerfreien rekombinierten Teilpaketen und damit zu einem fehlerfreien rekombinierten Datenpaket zu gelangen. Durch die Anzahl der möglichen Permutationen kann diese Verfahrensvariante rechnenaufwändig sein. Vorzugsweise ist daher eine Steuerung vorgesehen, die alternativ eine dritte Übersendung des Datenpaket des veranlasst, um dieses gegebenenfalls wie zuvor beschrieben in Teilpakete zerlegen und mit Teilpaketen zuvor übertragener Datenpakete rekombinieren zu können. Die Anzahl der Teilpakete, in die ein Datenpaket im Falle seiner Fehlerhaftigkeit zerlegt wird, ist grundsätzlich wählbar. Den geringsten Aufwand erzeugt eine Zerlegung in zwei Teilpakete. Die Zahl der Rekombinationsmöglichkeiten erhöht sich jedoch mit der Zahl der Teilpakete. Damit steigt zwar einerseits der Rechenaufwand zur Rekombination der Datenpakete, andererseits besteht eine größere Chance zu einem fehlerfreien Datenpaket zu gelangen. Daher zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsvariante durch eine Steuerung aus, die Zahl der Teilpakete, in die ein Datenpaket zerlegt wird, in Abhängigkeit der Übertragungseigenschaften des Übertragungskanals zwischen Sender und Empfänger steuert. Die Steuerung ist somit mit einer Erfassungseinheit zum Erfassen der Übertragungsqualität des Übertragungskanals verbunden. Die Steuerung ist weiterhin so ausgebildet, dass sie eine Zerlegung der Datenpakete in eine größere Anzahl von Teilpaketen veranlasst, wenn die Übertragungsqualität schlecht ist, während sie bei relativ guter Übertragungsqualität eine Zerlegung in nur wenige Teilpakete, beispielsweise zwei, veranlasst.
In einer Abwandlung des oben beschriebenen Verfahrens werden im Empfänger Fehlerwahrscheinlichkeiten z. B. aus dem Empfängereingangssignal bestimmt und die Zerlegung der Datenpakete in Teilstücke in Abhängigkeit von den Fehlerwahrscheinlichkeiten vorgenommen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung beruhen darin, dass weniger Datenpakete komplett wiederholt gesendet werden müssen, um ein fehlerfreies Datenpaket im Empfänger zu erhalten. Dies senkt den Energieverbrauch der mobilen Geräte und führt zu einer Erhöhung des Datendurchsatzes und damit zu einer höheren Effizienz bei der Übertragung. Dadurch können weitere Datenpakete in der zusätzlich zur Verfügung stehenden Zeit übertragen werden, was einer erhöhten Kapazität des Datenübertragungskanals entspricht. Auch besteht die Möglichkeit, die in den Datenpaketen enthaltene Redundanz, die der Fehlerkorrektur dient, zu verringern, wodurch sich der Datendurchsatz bzw. die Kapazität des Datenübertragungskanals ebenfalls erhöht. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Lösung verträglich mit den existierenden Standards bei der Datenübertragung. Existierende Systeme können daher mit einer Vorrichtung entsprechend dieser Patentschrift nachgerüstet werden, ohne existierende Standards zu verletzen. Ein wesentlicher Vorteil Erfindung besteht weiterhin daran, dass insgesamt weniger Daten drahtlos übertragen werden müssen, so dass auch die mit der drahtlosen Datenübertragung verbundene Umweltbelastung eingeschränkt wird.
Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung des Verfahrens zur Datenübertragung nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 schematische Darstellung des Verfahrens zur Datenübertragung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3-5 Blockschaltbild eines Empfängers nach dem ersten Ausführungsbeispiel während der Datenübertragung und
Fig. 6-8 Blockschaltbild eines Empfängers nach dem zweiten Ausführungsbeispiel während der Datenübertragung.
Beispiel 1:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines übertragenen Datenpakets. Mindestens zwei fehlerhaft und nicht korrigierbar empfangene Datenpakete werden gespeichert. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Datenpaket 1 und ein Datenpaket 2 empfangen und gespeichert. Das Datenpaket 2 steht in einem Bezug zum Datenpaket 1 , insbesondere ist es beim Senden mit dem Datenpaket 1 identisch. Alle wiederholt gesendeten Datenpakete 1, 2 werden auf der Empfängerseite gleichartig in mindestens zwei Teile geteilt und anschließend neu zu vollständigen Datenpaketen kombiniert und auf Fehler kontrolliert. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Datenpaket 1 in ein erstes Teilstück 3 und ein zweites Teilstück 4 zerlegt. Das Datenpaket 2 wird in ein erstes Teilstück 5 und ein zweites Teilstück 6 geteilt. Anschließend werden das erste Teilstück 3 des Datenpakets 1 und das zweite Teilstück 6 des Datenpakets 2 zu einem ersten kombinierten Datenpaket 7 und das erste Teilstück 5 des Datenpakets 2 und das zweite Teilstück 4 des Datenpakets 1 zu einem zweiten kombinierten Datenpaket 8 zusammengestellt.
Bei entsprechend höherer Anzahl von Datenpaketen 1, 2 und/oder weiteren Teilstücken 3, 4, 5, 6 ergeben sich weitere Kombinationsmöglichkeiten zu kombinierten Datenpaketen 7, 8.
Wenn die Fehler bei der Übertragung im Zeit- oder Frequenzbereich gebündelt und zufällig auftreten, das heißt mit den Daten nicht korreliert sind, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eins der neu zusammengestellten Datenpakete 7, 8 fehlerfrei ist. Anschließend werden die neu zusammengestellten Datenpakete auf Fehler untersucht und auf die übliche Art weiter verarbeitet, wenn sie fehlerfrei sind.
In den Fig. 3 bis 5 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers während der Datenübertragung der Datenpakete 1 , 2 dargestellt.
In Fig. 3 wird ein Datenpaket 1 vom Empfänger verarbeitet. Der drahtloser Empfänger empfängt mittels Antenne 20 Informationen von einem in der Fig. nicht dargestellten Sender. Das Eingangssignal durchläuft nacheinander die Signalverarbeitungsblöcke 21, 22, 25 und 26. Nach dem Signalverarbeitungsblock 22, in dem bei diesem Ausführungsbeispiel eine Fourier Transformation durchgeführt wurde, steht das Datenpaket 1 zur Verfügung. Dieses Datenpaket 1 wird im Puffer 23 gespeichert und über den Signalverarbeitungsblock 25 , in dem in diesem Ausführungsbeispiel das Demapping und Deinterleaving stattfindet, zum Signalverarbeitungsblock 26 geleitet, der in diesem Ausführungsbeispiel einen Fehlerdekoder enthält. Hier erfolgt eine Fehlerprüfung. Einzelne Fehler werden korrigiert, größere Fehler sind dagegen oft nicht korrigierbar und das Datenpaket wird verworfen und eine Wiederholung der Übertragung angefordert. In Fig. 3 besitzt das Datenpaket 1 einen nicht korrigierbaren Fehler 27. In Fig. 4 wird ein Datenpaket 2 vom Empfänger verarbeitet. Das zweite wiederholt gesendete gleichartige Datenpaket 2 wird im Empfänger hinter dem Signalverarbeitungsblock 22 in einem zweiten Puffer 24 gespeichert und ebenfalls der Fehlerprüfung unterzogen. In Fig. 4 besitzt das Datenpaket 2 einen nicht korrigierbaren Fehler 28.
Ist das zweite Datenpaket 2 wiederum nicht korrigierbar fehlerhaft, werden die zwei Datenpakete 1 , 2, wie in Fig. 5 dargestellt, in den Puffern 23, 24 gleichartig, das heißt bitgenau an gleicher Stelle in jeweils zwei Teilstücke 3, 4 und 5, 6 geteilt und das erste Teilstück 5 des zweiten Datenpakets 2 mit dem zweiten Teilstück 4 des ersten Datenpakets 1 zu einem neuen Datenpaket 8 zusammengesetzt und wieder einer Fehlerprüfung unterzogen. Das gleiche kann auch noch einmal mit dem ersten Teilstück 3 des ersten Datenpakets 1 und dem zweiten Teilstück 6 des zweiten Datenpakets 2 erfolgen, sofern das neue Datenpaket 8 ebenfalls fehlerhaft und unkorrigierbar ist.
Erst wenn auch diese neu kombinierten Datenpakete 7, 8 fehlerhaft sind wird eine erneute Übertragung veranlasst, indem eine erneute Wiederholung der Ü- bertragung angefordert wird. Das empfangene Datenpaket überschreibt in diesem Ausführungsbeispiel den ersten Puffer 23. Ist dieses weitere empfangene Datenpaket wiederum nicht korrigierbar fehlerhaft, kann es nun in der beschrieben Art und Weise mit dem noch im zweiten Puffer 24 zur Verfügung stehenden Datenpaket kombiniert werden. Stehen weitere Puffer zur Verfügung, können also mehr als zwei Datenpakete gespeichert werden, sind auch vielfältigere Kombinationen möglich, was die Wahrscheinlichkeit erhöht eine fehlerfreie Kombination zu finden.
Die Steuerung der Datenpakete 1 , 2 und der entsprechenden Puffer 23, 24 sowie die Aufteilung der Datenpakete 1, 2 in Teilstücke 3, 4, 5, 6 und die Kombination der Teilstücke 3, 4, 5, 6 zu neuen Datenpaketen 7, 8 erfolgt mittels in den Fig. nicht dargestelltem Mikroprozessor, insbesondere digitalem Signalprozessor o- der spezieller Schaltungen. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Teilung der Datenpakete 1, 2 und Kombination zu neuen Datenpaketen 7, 8 nach der Fourier Transformation im Signalverarbeitungsblock 22.
In einer Abwandlung dazu erfolgt die Teilung der Datenpakete 1, 2 und Kombination zu neuen Datenpaketen 7, 8 vor der Fourier Transformation. Dazu wird in diesem Fall die Fourier Transformation nicht im Signalverarbeitungsblock 22, sondern im Signalverarbeitungsblock 25 ausgeführt. Welche Variante günstiger ist, hängt davon ab, ob die Fehler in den Datenpaketen 1, 2 im Zeitbereich oder im Frequenzbereich auftreten bzw. leichter korrigierbar sind.
Beispiel 2:
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der übertragenen Datenpakete. Das Prinzip des ersten Ausführungsbeispiels wird erweitert, indem zur Feststellung der fehlerhaften und nicht korrigierbaren Teilstücke im Datenpaket weitere im Empfänger vorhandene Informationen genutzt werden. Zum Beispiel kann die Amplitude der ankommenden Signale als zusätzliche Information über die Fehlerwahrscheinlichkeit innerhalb eines empfangenen Datenpakets herangezogen werden. Wenn die Empfangsamplitude kurzzeitig stark absinkt, ist mit einer hohen Fehlerrate in dieser Zeit zu rechnen. Das bedeutet, wenn das Datenpaket nicht korrigierbar fehlerhaft ist kann angenommen werden, dass der Fehler zu dieser Zeit eingetreten ist. Das gleiche gilt für den Fall, das die Empfangsamplitude kurzzeitig ungewöhnlich hoch ist. Dieser Fall kommt in der Regel vor, wenn ein externer starker Störer in der Umgebung vorhanden ist.
Wie im Verfahren gemäß erstem Ausführungsbeispiel werden die nicht korrigierbar fehlerhaften Datenpakete gespeichert. Jetzt werden aber die wahrscheinlich nicht korrigierbar fehlerhaften Teilstücke durch einen Vergleich mit dem Amplitudenverlauf bestimmt und die Kombination zu einem neuen fehlerfreien Datenpaket kann zielgerichtet erfolgen..
Auch die Auswertung der Fehlerwahrscheinlichkeit digital empfangener Daten erlaubt es Teilbereiche innerhalb von Datenpaketen zu bestimmen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht korrigierbare Fehler enthalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig. 2 ein Datenpaket 9 und ein zum Datenpaket 9 in Bezug stehendes Datenpaket 10, welches insbesondere beim Senden mit dem Datenpaket 9 identisch ist, empfangen und gespeichert. Gleichzeitig erfolgt die Bestimmung der Fehlerwahrscheinlichkeit durch Messung und Verarbeitung der Empfangsamplituden 29, 30 bei Empfang der Datenpakete 9, 10. In Fig. 2 ist unterhalb der Datenpakete 9, 10 die zugehörige Fehlerwahrscheinlichkeit in einem Diagramm schematisch dargestellt. Das Datenpaket 9 besteht aus wahrscheinlich fehlerfreien Abschnitten 11 und einem wahrscheinlich nicht korrigierbaren, fehlerbehafteten Abschnitt 12. Das Datenpaket 10 besteht aus wahrscheinlich fehlerfreien Abschnitten 15 und wahrscheinlich nicht korrigierbaren, fehlerbehafteten Abschnitten 16. Die Datenpakete 9, 10 werden nun derart geteilt, dass anschließend ein kombiniertes neues Datenpaket 18 erzeugt werden kann, welches aus fehlerfreien Teilstücken 13, 14 des ersten Datenpakets 9 und einem fehlerfreien Teilstück 17 des Datenpakets 10 besteht
Führen die oben beschriebenen Auswertungen zu keinem fehlerfreien Datenpaket 18 wird das Datenpaket ein weiteres mal gesendet. Ist dieses Datenpaket wiederum nicht korrigierbar fehlerhaft, kann es nun gleichfalls den oben beschriebenen Algorithmen unterworfen werden, um zu einem fehlerfreien Datenpaket zu gelangen. Zusätzlich sind bei einer höheren Anzahl von wiederholt empfangenden Datenpaketen auch komplexere Auswertefunktionen, wie Mittelung oder Median-Filterung, anwendbar.
In den Fig. 6 bis 8 ist ein Blockschaltbild eines Empfängers während der Datenübertragung der Datenpakete dargestellt. Wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden die Datenpakete 9, 10 in Puffern 23, 24 gespeichert. Hier wird aber gleichzeitig die Information über den Zustand des Übertragungskanals erfasst und ebenfalls gespeichert. Vom Signalverarbeitungsblock 21 wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Empfangsamplitude 29 beim Empfangen des Datenpakets 9 und eine Empfangsamplitude 31 beim Empfang des Datenpakets 10 geliefert. In einem, in den Fig. nicht dargestellten Mikroprozessor, einem digitalen Signalprozessor oder einer geeigneten Schaltung werden die Empfangsamplituden 29, 31 in entsprechende Fehlerwahrscheinlichkeiten 30, 32 umgewandelt. Die Aufteilung der nicht korrigierbaren, fehlerhaften Datenpakete und deren neue Kombination kann nun unter Berücksichtigung der Fehlerwahrscheinlichkeiten 30, 32 erfolgen. Diese zielgerichtete Zerlegung ermöglicht die Aufteilung in mehrere Teilstücke und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Kombination der Teile, die fehlerfrei sind.
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Teilung der Datenpakete 9, 10 und Kombination zum neuen Datenpaket 18 nach der Fourier Transformation im Signalverarbeitungsblock 22.
In einer Abwandlung dazu erfolgt die Teilung der Datenpakete 9, 10 und Kombination zum neuen Datenpaket 18 vor der Fourier Transformation. Dazu wird in diesem Fall die Fourier Transformation nicht im Signalverarbeitungsblock 22, sondern im Signalverarbeitungsblock 25 ausgeführt. Welche Variante günstiger ist, hängt davon ab, ob die Fehler in den Datenpaketen 9, 10 im Zeitbereich oder im Frequenzbereich auftreten.
In der vorliegenden Beschreibung wurde anhand konkreter Ausführungsbeispiele ein Verfahren und ein Vorrichtungssystem zur Datenübertragung erläutert. Es sei aber vermerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Beschreibung in den Ausführungsbeispielen beschränkt ist, da im Rahmen der Ansprüche Änderungen und Abwandlungen beansprucht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung, bei dem Daten von mindestens einem Sender über mindestens einen Übertragungskanal zu mindestens einem Empfänger übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
a) mindestens ein Datenpaket (1 , 9) vom Sender zum Empfänger übertragen wird,
b) das Datenpaket (1 , 9) im Empfänger auf Fehlerhaftigkeit überprüft wird,
c) bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket (1, 9) dieses im Empfänger gespeichert wird,
d) bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket (1, 9) ein weiteres, mit dem Datenpaket (1 , 9) in Bezug stehendes Datenpaket (2, 10) vom Sender zum Empfänger übertragen wird,
e) bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket (1, 9) das weitere Datenpaket (2, 10) im Empfänger auf Fehlerhaftigkeit überprüft und zwischengespeichert wird,
f) bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren ersten Datenpaket und bei Vorliegen eines fehlerhaften und nicht korrigierbaren weiteren Datenpakets die fehlerhaften Datenpakete in Teilstücke zerlegt zu kombinierten neuen Datenpaketen zusammengestellt,
g) die kombinierten neuen Datenpakete (7, 8,18) auf Fehlerhaftigkeit überprüft werden,
h) bei Vorliegen keines fehlerfreien und nicht korrigierbaren neuen Datenpakets (7, 8, 18) eine Wiederholung der Verfahrensschritte c) bis g) erfolgt, i) bei Vorliegen eines fehlerfreien Datenpakets (1, 2, 7, 8, 9, 10, 18) dieses im Empfänger in der üblichen Weise weiterverarbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket (1, 9) dieses im Empfänger gespeichert wird und eine Anforderung zur Übersendung eines weiteren, mit dem Datenpaket (1, 9) in Bezug stehenden Datenpaket (2, 10) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerhaftem nicht korrigierbaren Datenpaket (1 , 9) dieses im Empfänger gespeichert wird und keine Bestätigung an den Sender zurückgegeben wird, wodurch nach einer festgelegten Zeit (Timeout) der Sender ein weiteres, mit dem Datenpaket (1, 9) in Bezug stehenden Datenpaket (2, 10) sendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlerhaften, gespeicherten Datenpakete (1, 2, 9, 10) in jeweils mindestens zwei Teilstücke (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) zerlegt werden und die Teilstücke (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) zu kombinierten neuen Datenpaketen (7, 8, 18) zusammengestellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) z. B. aus dem Empfängereingangssignal bestimmt werden und die fehlerhaften, gespeicherten Datenpakete (1, 2, 9, 10) zu kombinierten neuen Datenpaketen (7, 8, 18) in Abhängigkeit von den Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) zusammengestellt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) z. B. aus dem Empfängereingangssignal bestimmt werden und die fehlerhaften, gespeicherten Datenpakete (9, 10) in jeweils mindestens zwei Teilstücke (13, 14, 17) in Abhängigkeit von den Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) zerlegt werden und die Teilstücke (13,14,17) zu kombinierten neuen Datenpaketen (18) zusammengestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) aus den Empfangsamplituden (29, 31) bei Empfang der Datenpakete (9, 10) bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen der Empfangsamplituden (29, 31) von einem Normalwert (Siganal to Noise Ratio) als hohe Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) aufgefasst werden.
9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerwahrscheinlichkeiten (30, 32) aus der Auswertung der Fehlerwahrscheinlichkeit digital empfangener Datenpakete bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Datenpaket (2, 10) vor dem Übertragen vom Sender zum Empfänger mit dem Datenpaket (1, 9) im wesentlichen übereinstimmt, insbesondere identisch ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlerhaften, gespeicherten Datenpakete (1, 2, 9, 10) ,in jeweils mindestens, zwei Teilstücke (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) vor einer Fourier Transformation zerlegt und zu kombinierten neuen Datenpaketen (7, 8, 18) zusammengestellt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlerhaften, gespeicherten Datenpakete (1, 2, 9, 10) in jeweils mindestens zwei Teilstücke (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) nach einer Fourier Transformation zerlegt und zu kombinierten neuen Datenpaketen (7, 8, 18) zusammengestellt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei wiederholt empfangenen Datenpaketen (1, 2, 9, 10) mindestens drei Datenpakete (1 , 2, 9, 10) gespeichert werden und die Anwendung komplexerer Auswertefunktionen, insbesondere Mittelung oder Median-Filterung der Datenpakete (1, 2, 9, 10) erfolgt.
14. Vorrichtungssystem zur Datenübertragung bestehend aus mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger zur Anwendung eines Verfahren zur Datenübertragung, wie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass
der Sender Mittel zum Senden mindestens eines Datenpaketes (2, 10) enthält, welches zu einem zuvor gesendeten Datenpaket (1, 9) in Bezug steht,
. - der Empfänger Mittel zum Speichern von Datenpaketen (1, 2, 9,10) enthält,
- der Empfänger Mittel zum Kombinieren von Datenpaketen (1 , 2, 9, 10) enthält
15. Vorrichtungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Mittel zum Zerlegen von Datenpaketen (1, 2, 9, 10) in mindestens zwei Teilstücke (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) enthält
16. Vorrichtungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Mittel zum Zusammenfügen von Teilstücken (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) unterschiedlicher Datenpakete (1, 2, 9, 10) zu kombinierten Datenpaketen (7, 8, 18) enthält.
17. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Mittel zum Bestimmen der Fehlerwahrscheinlichkeit, insbesondere in Teilbereichen der Pakete enthält.
18. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Speichern von Datenpaketen im Empfänger Puffer (23, 24) sind.
19. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger Mittel zum Erkennen von wiederholt gesendeten Datenpaketen enthält.
20. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Kombinieren von Datenpaketen (1,2, 9,10) im Empfänger ein Mikroprozessor, eine entsprechende Schaltung oder digitaler Signalprozessor ist.
21. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Zerlegen und Zusammenfügen von Teilstücken (3, 4, 5, 6, 13, 14, 17) unterschiedlicher Datenpakete (1, 2, 9, 10) zu kombinierten Datenpaketen (7, 8, 18) im Empfänger ein Mikroprozessor, eine entsprechende Schaltung oder ein digitaler Signalprozessor ist.
22. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Bestimmen der Fehlerwahrscheinlichkeit ein Fehlerdekoder ist.
23. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskanal drahtlos ist.
24. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskanal drahtgebunden ist.
25. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein mobiles Gerät ist.
26. Vorrichtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein stationäres Gerät, wie z. B. eine Basisstation oder Access Point, ist.
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