WO2004073245A1 - Verfahren zur datenübertragung - Google Patents

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WO2004073245A1
WO2004073245A1 PCT/EP2004/000626 EP2004000626W WO2004073245A1 WO 2004073245 A1 WO2004073245 A1 WO 2004073245A1 EP 2004000626 W EP2004000626 W EP 2004000626W WO 2004073245 A1 WO2004073245 A1 WO 2004073245A1
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WO
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channel
data
transmission
quality
data packet
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/000626
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English (en)
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Inventor
Martin DÖTTLING
Jürgen MICHEL
Bernhard Raaf
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to EP04705080A priority patent/EP1593222A1/de
Priority to US10/545,659 priority patent/US7688798B2/en
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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
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0023—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the signalling
    • H04L1/0026—Transmission of channel quality indication
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/26—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service]
    • H04W52/262—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account adaptive modulation and coding [AMC] scheme
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    • 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
    • H04L1/1812—Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ]
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters

Definitions

  • the invention relates to a method for data transmission over a radio data channel between a transmitter and a receiver, in which data transmission parameters are set as a function of the quality of the radio data channel.
  • the data When data is transmitted from a sender to a receiver, it is important that the data reach the recipient with a satisfactory quality, on the one hand, and that the data transmission takes place with the least possible resources. To make the data less sensitive to errors in the transmission path, the data is encoded. Furthermore, in particular in the case of wireless communication networks, the transmitter can continue to adapt its transmission power to the transmission conditions.
  • a modulation scheme is the way in which the carrier is changed depending on the information-carrying signal.
  • QPSK modulation scheme quadrature phase shift keying
  • 16 QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the code rates indicate how many kilobits per second (Kbps) are transmitted, for example.
  • the modulation scheme is often expanded into a MCS modulation and coding scheme, in which the code rate is also specified in addition to the modulation scheme. This is illustrated below using an example from a special
  • a communication system or communication network is a structure for exchanging data.
  • This can be, for example, a cellular mobile radio network, such as the GSM network (Global System of Mobile Communications) or the UMTS network (Universal Mobile Telecommunications System). Terminals and base stations are generally provided in a communication system.
  • the communication system or radio transmission network has at least base stations, here also called “NodeB”, and radio network control units or radio network controllers (RNC) for connecting the individual base stations.
  • the terrestrial radio access network or "Universal Terrestrial Radio Access Network" UTRAN is the radio-technical part of a UMTS network in which, for example, the radio interface is also made available.
  • a radio interface is standardized and defines the entirety of the physical and protocol specifications for data exchange, for example the modulation method
  • the UTRAN u thus holds at least base stations and at least one RNC.
  • frequency multiple access is currently Mode or Frequency Division Duplex (FDD) mode provided, as well as different time multiple access modes or Time Division Duplex (TDD) modes.
  • FDD Frequency Division Duplex
  • TDD Time Division Duplex
  • a base station is a central unit in a communication network which, in the case of a cellular mobile radio network, serves terminals or communication terminals within a cell of the mobile radio network via one or more radio channels.
  • the base station provides the air interface between the base station and the terminal. It handles the handling of radio operations with the mobile participants and monitors the physical radio connection. In addition, it transmits the user and status messages to the terminals.
  • the base station has no switching function, but only a supply function.
  • a base station comprises at least one transmitting / receiving unit.
  • a terminal can be any communication terminal via which a user communicates in a communication system.
  • mobile terminals or portable computers with a radio module are included.
  • a terminal is often also referred to as a "mobile station” (MS) or in UMTS “user equipment” (UE).
  • MS mobile station
  • UE user equipment
  • the forward direction or “downlink” denotes the direction of transmission from the base station to the terminal.
  • the reverse direction denotes the opposite opposite direction of transmission from the terminal to the base station.
  • a channel is a sub-area of a total transmission capacity available.
  • a wireless communication path is referred to as a radio channel.
  • a mobile radio system for example UMTS
  • dedicated channels a physical resource is only reserved for the transmission of information for a specific terminal.
  • the common channels can transmit information that is intended for all terminals, for example the primary common physical control channel or "primary common control physical channel” (P-CCPCH) in the downlink, or all terminals share a physical resource by each terminal may only use it for a short time. This is the case, for example, with the physical random access channel or "physical random access channel” (PRACH) in the uplink.
  • P-CCPCH primary common control channel
  • PRACH physical random access channel
  • the data is also subjected to a scrambling or "scrambling" procedure to identify a specific connection.
  • a scrambling or "scrambling” procedure to identify a specific connection.
  • the channel ps and the radio transmission technology, various ne types of scrambling codes or scrambling codes used.
  • packet-oriented or packet switched” services are also provided, via which the data are transported in packets.
  • High Speed Downlink Shared Channel is an extension of the already existing "Downlink-shared Chanel” (DSCH), which has a corresponding control channel, for example the "Shared Control Channel for HS-DSCH” (HS-SCCH ) assigned.
  • DSCH Downlink-shared Chanel
  • HS-SCCH Shared Control Channel for HS-DSCH
  • a message or channel measurement message was sent to the transmitter of the data, on the basis of which the transmitter received the channel quality with the data at the receiver who could estimate.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • This CQI message contains the information about the channel quality measured by the receiver in a predefined, standardized form. From this, the base station can determine the channel quality with which data is received at the receiver. Based on the channel quality determined, the base station selects data transmission parameters for sending data to the mobile station. These data transmission parameters could, for example Modulation scheme, the coding rate or the transmission power.
  • the channel quality can change over time. Therefore, a CQI message has so far been sent from the mobile station to the base station at regular intervals, so that the channel quality can be determined and communicated again.
  • the CQI message must also be sent and therefore uses resources in the uplink, i.e. in the transmission from the mobile station to the base station.
  • resources in the uplink i.e. in the transmission from the mobile station to the base station.
  • the CQI message is not transmitted in every frame, ie with the maximum possible frequency, but only once in k frames, k being communicated from the base station to the mobile station. For example, at low speeds the transmission characteristics are not very fast and a reduced CQI message transmission rate is sufficient. For fast moving mobile stations, where the channel changes very strongly over time, a higher transmission rate (i.e. lower k) is required.
  • NACK Negative ACKnowledge
  • NACK is to send the mobile station a CQI, based on which the base station can make a better setting in the future.
  • this method does not adequately solve the problem, as shown below: If the transmission quality is not too bad, but too good, all messages are typically received correctly and no NACKs are sent, only ACK (positive AC knowledge). However, a transmission with too good quality is also suboptimal, since it uses resources (in particular the transmission power of the base station or additional interference with all other mobile stations) which are not really necessary and which should therefore be better used for other connections.
  • the optimal mode of operation of an ARQ method is not given when all or almost all packets are correctly received straight away, but when the decoding fails in approx. 10% -30% of the cases.
  • a repeated transmission must then be requested, which means an increased resource expenditure, but on the other hand the transmission can be carried out with significantly less power if it only has to be decoded correctly with a probability of 70% to 90% than if one higher decoding rate would be required. In total, energy or resources are saved.
  • Another proposal provides, at least at high speeds, not to transmit the current channel state, but rather to average the past over a few frames.
  • the background to this is the fact that the channel properties caused by fast fading change at high speeds so quickly that the information about them on arrival at the base station is is already out of date.
  • the general position of a mobile station and the additional channel attenuation caused by shadowing and diffraction phenomena on large-scale structures, a so-called "log-normal fading”) changes much more slowly and is less quickly obsolete.
  • the essence of the invention is that the recipient of data sends an additional message for channel measurement to the sender of the data precisely when the receiver determines that the transmission parameters currently being used are not adapted to the transmission conditions, for example too well or too badly are.
  • Mobile station and a base station in a communication network in which the transmission parameters are adapted to the transmission conditions
  • Figure 2 A flow chart of the process of setting the channel parameters
  • Figure 3 An extract from a CQI mapping table.
  • the diverse configuration of the invention can be used not only for packet-switched or packet-oriented transmission or channels, but also for continuous or circuit-switched (circuit-switched) transmission.
  • no restriction to the downlink direction is required, but can be transferred analogously to an uplink direction, it being possible to take into account that the mobile station, unlike the base station, is not authorized to distribute the resources in the cell.
  • the mobile station MS sends a message to the base station BS to transmit the channel measurement CQI via the HSDPA uplink control channel "Dedicated Physical Control Channel (uplink) for HS-DSCH" HS-DPCCH.
  • the mobile station measures this channel quality based on the reception of a pilot channel and signals this in the CQI message.
  • the pilot channel used can be the "Primary Common Control Physical Channel” (PCCPC) or a “Secondary Common Control Physical Channel” (SCCPC).
  • This message for channel measurement CQI is standardized so that the base station BS knows which channel quality the mobile station has (in UMTS the "Primary Common Control Physical Channel” PCCPC or a "Secondary Common Control Physical Channel” SCCPC serve.).
  • the base station sets data transmission parameters with which data are transmitted from the base station BS to the mobile station MS via the HSDPA data channel HS-DSCH.
  • These transmission parameters can be, for example, the modulation and coding scheme, the coding rate, the transmission power of the base station, etc.
  • the mobile station receives the data transmitted in packets by the base station.
  • the MobilStation MS can now determine which transmission parameters have been used in various ways.
  • UMTS-HSDPA the information about the transmission parameters relating to the modulation and coding scheme MCS is transmitted before the packet. This is done on the HS-SCCH, which is sent in parallel and slightly ahead of the HS-DSCH that carries the data.
  • the modulation and coding scheme MCS can, for example, in the difference of the observed signal-to-noise ratio, called SNR ("Signal to Noise Ratio"), to the SNR that is necessary to the MCS with a given block error rate, eg. 10% to be received, expressed in decibels (dB), to be converted.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • a modulation and coding scheme MCS which would have worked even with two decibels of weaker performance, is assigned a value of 2 db. In this case, functioning means that, for example, the block error rate does not exceed 10%.
  • FIG. 3 shows part of a list in which various modulation and coding schemes are listed, which are of different robustness with regard to transmission errors. Instead of expressing the difference in dB, the index in this list could also be used. In this case, 2 would mean that a modulation and coding scheme that is two units more robust should be used. If the current transmission is currently being carried out with a modulation and coding scheme MCS from this list, this means that the MCS that is two positions more robust should be used instead.
  • the currently used modulation and coding scheme MCS must first be converted into another, but equivalent, modulation and coding scheme, and then with regard to the equivalent modulation and coding scheme MCS the difference can be formed.
  • the mobile station MS decodes the received data packet and reaches the presumed original data content or useful data content via a series of probability decisions. You can then determine which encoded representation ideally this user data content would have had and thus determine to what extent a non-ideal channel quality changed the data packet during the transmission.
  • An error rate for example a block error rate, can be determined from this.
  • the communication system, the base station or the mobile station can determine which error rates are acceptable for a transmission.
  • the mobile station MS If the error rate determined by the mobile station MS exceeds a specific, predetermined tolerance value, the mobile station MS transmits a new channel measurement via a channel measurement message CQI.
  • the transmission parameters are currently adapted without transmission resources being wasted due to unnecessary transmission of CQI messages.
  • This power adjustment can be used in the case of transmission that is too bad or too good. Too good a transmission is also not optimal with regard to the use of resources, since more resources are used, in particular the transmission power of the base station or additional interference with all other mobile stations, which are not really necessary and which should therefore be better used for other connections.
  • the optimal operation is not given when all or almost all packets are correctly received right away. Rather, the optimal operation in terms of resources is when the decoding fails in approx. 10-30% of the cases. In these cases, a repeated transmission must then be requested, which means a correspondingly higher resource expenditure and an increased delay, on the other hand, however, the transmission can be significant less performance can be performed if only with one
  • the channel quality of the data channel is used.
  • the quality of the data channel can differ from the quality of the pilot channel, for example, in that both are scrambled with different scrambling codes, namely the so-called "primary” or a "secondary” scrambling code.
  • a scrambling code is used to spread the bandwidth of the signal. Because signals that are scrambled with different scrambling codes interfere differently. In particular, signals that are scrambled with the same scrambling code interfere less than signals that are scrambled with different scrambling codes), the pilot channel may be disturbed less or more by other transmissions than the data channel. In this case, a measurement on the data channel is more accurate than a measurement on the pilot channel.
  • the transmission via the base station often takes place in a so-called trans it diversity process, in which data is transmitted via several antennas.
  • the mobile station MS tries to take this into account when calculating the quality, but since the radiation is influenced by various parameters, it cannot be guaranteed that the estimation of the quality of the data channel from the pilot channel will result in exact or even satisfactory results in all cases supplies.
  • Embodiment (s) of the invention Embodiment (s) of the invention.
  • Channel quality CQI proposed a modulation and coding scheme, since the code rate can be calculated from the number of codes and the size of the transport block.
  • the base stations determine the so-called transport format (TF) used in the downlink.
  • the transport format TF determines the content of a packet much more precisely, namely bit-precise, and the transmission resources used for this.
  • the TF transport format contains the following information:
  • Channelization codes are used to separate individual services or users.
  • the type of modulation The size of the transport block
  • Additional control information is also transmitted, which is not primarily used to determine the transport format, but is necessary for correct processing of a package.
  • the identification number of the hybrid IRQ process which is used in the event of multiple transmissions of a packet, e.g. overlay correctly for decoding.
  • a so-called “new data indicator” which helps to distinguish the transmission of a new packet from the retransmission or the retransmissions of a previous packet.
  • a tolerance value which specifies a maximum deviation between the determined channel quality and the channel quality required for the MCS used, can, as already stated above, be made in decibels. This indicates by how much more powerful or less powerful or by how much decibel more robust or less robust the modulation and coding scheme has to be worked.
  • This tolerance value can be set, for example, by the mobile station, which distinguishes services with a low or high quality of service (quality of service). In this case, the mobile station then only sends a new message for channel measurement CQI if it exceeds or falls below the individual thresholds set by it. A corresponding allocation of the channel quality can of course also be done by the base station.
  • a data packet that is deliberately sent with too good or too bad quality, ie with a better or worse quality than is necessary to achieve the set block error rate, can also be explicitly identified (this requires a bit of signaling information). Then the mobile station can ignore such data packets and cannot send a CQI. 3. Change of the transport format
  • the TF is calculated, whose transmitted energy per user data bit is most similar to the transmitted energy per user data bit of a signalable TF. With reference to the table shown in FIG. 3, this means the following, which can also be continued within the table in non-integer indices, for example from index 1 to index 5.7.
  • the table shows an index called the CQI value.
  • the transport block size is given in the second column, i.e. how many bits are in a transport block.
  • the next column shows how many high-speed physical downlink channels HS-PDSCH are assigned to a transmission, in the fourth column the modulation scheme, in the fifth column the reference power adjustment.
  • the additional CQI messages are also not sent in every (possible) TTI (Transmission Time Interval), but only in a predetermined grid, which is expediently smaller than the grid k to which the regular CQI are sent. This has the following advantages:
  • this new CQI cannot be used for the next frame anyway, but typically only after 7 or more frames (so-called round trip delay or response delay).
  • the base station can therefore only react to the transmitted CQI after 7 frames, so it is nonsensical to remind them beforehand that the setting was wrong. It only makes sense to transfer a new CQI if the setting has still not been changed after 7 frames, since the "first" was then apparently not transferred correctly.
  • the problem with the base station is that the base station must determine whether or not a CQI message has been transmitted in a given frame.
  • Various methods are available for this, which of course cannot be perfect (measurement of performance, evaluation of decoder metrics after decoding). If it is known a priori that the additional CQI can only occur in a certain raster, the base station only has to attempt decoding in this raster, which saves computing time in the base station.
  • a CQI message is less likely to be mistakenly detected while no CQI message was actually sent because there are fewer opportunities for such errors.
  • the end of the data request or "end of packet call” problem described above can be mitigated in this way: only if such a last data packet is sent at a point in time when an additional CQI is also being sent or may be sent the too high quality is criticized by such a CQI message, if it is sent at another time, the mobile station can recognize that no further data packets will follow thereafter and recognize the "end of packet call" situation and do not send a CQI message.
  • the base station can also send such last data packets preferably at times when the mobile station does not respond with a CQI message.
  • the regular CQI messages are typically absolutely coded with a resolution of 5 bits, ie 32 different reports are possible (in fact only 31 of them are used, coding is used for other purposes).
  • the irregular CQI can also be coded differentially, they then only contain the deviation from the last reference value, eg the last CQI.
  • a further preferred possibility consists first of all of the e.g. 3 bits to be transmitted to calculate a checksum of 2 bits, which are then transmitted together with the 3 useful bits. As a result, the number of bits remains constant at 5 bits and the same coding and decoding algorithm can be used. The checksum can then be used when it is received in the base station in order to improve the security of the DTX detection (DTX: discontinuous transmission or discontinuous detection).
  • the checksum can be calculated using any known method.
  • An optimized calculation of the checksum would be formed in such a way that the coding properties of the entire code resulting from the calculation of the attached checksum and the conventional code are optimized. For example, the distance spectrum or the minimum distance of the total code can be optimized.
  • the reference for the differential coding can be chosen differently:
  • the range of values for differential coding can be e.g. the possibilities provide -4 dB, -2 dB, +2 dB, + 4dB, i.e. a step size of 2 dB. It is not necessary to be able to code the OdB option, since in this case no additional CQI is simply sent.
  • An alternative step size would be -6 dB, -2 dB, +2 dB, + 6dB; or even -8 dB, -2 dB, +2 dB, + 8dB. With this step size one could signal small changes (2dB) as well as large changes (8dB). With a change of 4 dB two messages would have to be sent in succession with +2 dB each, with a change of 6 dB either three could
  • the discretization of the deviations can also be made dependent on the tolerance. With a large tolerance, a coarser discretization is implicitly used, with a small tolerance a finer discretization. The discretization to be used then does not need to be signaled be, but is implicitly given by the signaling of the tolerances.
  • the following method for estimating the channel properties can also be used: If many NACKs are received, this indicates a bad channel, and consequently the coding can or should be adapted accordingly, as if a CQI message had been sent would be communicating a deterioration. Analogously, if only a few NACKs are received, this indicates that the setting is too good, so the coding should be chosen to be a little less robust, or the transmission power should be reduced. There are many options for how many NACKs or few NACKs are to be implemented.
  • a moving average can be formed, or a variable that is incremented / decremented by given values in the case of a NACK / ACK and is additionally multiplied by a factor between 0 and 1 (forgetting factor).
  • the amount of the variable can also be reduced by a certain amount, either in any case or only if an ACK / NACK was sent. If this variable falls below or exceeds a certain value, the transmission quality is adjusted accordingly.
  • a special case would be that after a fixed number of ACK / NACK the quality is adjusted, whereby the fixed number either has to follow one another immediately or has been counted in total since the last adjustment (or as the difference between ACK and NACK).
  • a mobile station sends a CQI message after a certain number of NACKs or ACKs. This avoids unnecessary CQI messages after every NACK.
  • the method can also be combined with the method presented in Example 14, ie sending a CQI message when the above-mentioned variable exceeds or falls below a value.
  • the current channel properties are transferred with the CQI. It is also possible to transmit the channel properties averaged in a suitable manner. However, the exemplary embodiments described here can be used equally for both methods. When combined with the Phillips method (transmission not of the current channel quality to take into account fast fading), but of averaged channel qualities for better determination of "log-normal fading" (slow fading), an additional CQI message is then sent, for example , if the currently averaged transmission quality differs from the last signaled.
  • a CQI message is sent more often when data transmission is active and less frequently when no data is being received. This avoids sending unnecessary CQI messages at times when there is no data pending anyway.
  • All methods in particular the above exemplary embodiment, can advantageously be combined with a method in which an explicit CQI message is requested by the base station before new data is sent after a transmission gap.
  • the mobile station cannot make measurements on the data channel. In one embodiment, the mobile station therefore measures the quality on the pilot channel in such cases, while in the event that data is transmitted, it measures the quality on the data channel.
  • the signal-to-noise ratio (SNR signal noise ratio) can be measured directly (by measuring the signal strength and noise strength).
  • the CQI can then be calculated from the SNR and the known performance of the data processing of the mobile station.
  • the received data can also be decoded and then encoded again.
  • the raw bit error rate can be calculated from the comparison of the originally received bits and the re-encoded bits, and the CQI message can be used to calculate this.
  • it is a method for setting at least one data transmission parameter, which defines at least one property of data to be transmitted between a mobile station and a base station, in which the mobile station sends a channel measurement message to the base station,
  • the base station determines the channel quality on the basis of this channel measurement message
  • the setting of the at least one data transmission parameter takes place as a function of a previously determined channel quality of the data channel
  • This determined channel quality is communicated to a transmitter for the purpose of sending data via the data channel by means of a channel measurement message the channel quality is measured using the data channel directly, the channel measurement message is transmitted to the transmitter when the deviation of the currently measured channel quality from the previously transmitted channel quality is greater than a predetermined threshold.
  • the invention contains several elements which individually, but especially in combination with one another, improve the report of the channel quality (CQI):
  • the key point is the idea of sending an additional CQI if the mobile station determines that the currently used transmission is not optimal, i.e. if the current coding / performance either leads to a too good reception quality on the part of the mobile station, or to a poor quality.
  • the ⁇ mobile station does not evaluate the reception quality of the pilot channel and uses it to calculate an adequate transport format (assuming a predefined performance ratio of the data / pilot channel), but rather analyzes the current transport format and checks whether it is adequate is in actual data performance.
  • the mobile station sends a CQI.
  • the quality of the connection is communicated to the base station by the CQI feedback.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the base station determines the transport format (TF) used in the downlink.
  • the TF determines the content of a packet much more precisely, namely down to the last bit, and exactly the transmission resources used for this. It contains the following information: - the number and identification numbers of the channelization codes used, the type of modulation, the size of the transport block, - the redundancy and constellation version (determines exactly which bits are transmitted at which point in the packet),
  • control information is transmitted from the base station to the UE, which is not primarily used to determine the transport format, but is necessary for the correct processing of a packet:
  • the normal absolute coding is not used, but a delta coding which indicates how strong (by how many dB) the received power is too high or low.
  • This message can be signaled with just a few bits, eg 2 bits denoting the values -3dB g6dB, + 3dB, + 6dB. (Reason: On the one hand, the deviation must be above the specified tolerance range, but on the other hand, it cannot be much larger, since otherwise a CQI would have been sent earlier, so that the A very large deviation can accumulate over time.) This fact can be exploited for the fact that the unused bits are used as a checksum for the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung über einen Funk-Datenkanal eines Kommunikationsnetzes (CN), zwischen einem Sender (BS, MS) und einem Empfänger (MS, BS) mit folgenden Schritten: der Sender überträgt Daten an den Empfänger, wobei die Übertragung durch zumindest einen Übertragungsparameter gekennzeichnet ist, welche aufgrund einer, dem Sender bekannten ersten Kanalqualität des Funkkanals ausgewählt wird; der Empfänger empfängt die Daten der Empfänger ermittelt aus den Daten über den zumindest einen verwendeten Übertragungsparameter die dem Sender bekannte erste Kanalqualität und über die Qualität der empfangenen Daten eine zweite, aktuelle Kanalqualität; der Empfänger vergleicht erste und zweite Kanalqualität.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Datenübertragung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung ü- ber einen Funkdatenkanal zwischen einem Sender und einem Empfänger, bei dem Datenübertragungsparameter in Abhängigkeit von der Qualität des Funkdatenkanals eingestellt werden.
Wenn Daten von einem Sender an einen Empfänger übertragen werden, so ist es wichtig, dass die Daten zum einen mit einer zufriedenstellenden Qualität den Empfänger erreichen, zum anderen, dass die Datenübertragung möglichste ressourcenarm erfolgt. Um die Daten gegenüber Fehlern auf dem Übertragungswege unempfindlicher zu machen, werden die Daten codiert. Weiterhin kann, insbesondere bei drahtlosen Kommunikationsnetzen der Sender weiterhin seine Sendeleistung an die Übertragungsbedingungen anpassen.
Um eine für die momentane Übertragung geeignete Codierung vornehmen zu können, muss der Sender die Empfangsqualität am Empfänger kennen. Im Rahmen einer adaptiven Codierung kann das Modulationsschema und die Coderate angepasst werden. Bei Mobilkommunikationsnetzen spricht man in diesem Zusammenhang auch von adaptiv Modulation and Coding (AMC) . Unter Modulationsschema versteht man die Art und Weise wie man abhängig vom Informationstragenden Signal den Träger verändert. Im Bereich des Mobilfunks finden beispielsweise das QPSK- Modulationsschema (quadrature phase shift keying) oder das 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) . Die Coderaten geben an, wie viele z.B. Kilobits pro Sekunde (Kbps) übertragen werden. Oft wird das Modulationsschema in ein Modulations- und Co- dierschema MCS erweitert, bei dem außer dem Modulationsschema zusätzlich die Coderate angegeben ist. Dies wird im folgenden an einem Beispiel aus einem speziellen
Kommunikationsnetzwerk, einem UMTS- Mobilfunksystem, näher betrachtet, wozu zunächst einige Begriffe eingeführt werden:
Verwendete Begriffe
Bei einem Kommunikationssystem oder Kommunikationsnetzwerk handelt es sich um eine Struktur zum Austausch von Daten. Es kann sich hierbei beispielsweise um ein zellulares Mobilfunk- Netzwerk handeln, wie etwa das GSM-Netzwerk (Global System of Mobile Communications) oder das UMTS-Netzwerk (Universal Mobile Telecommunications System) . In einem Kommunikationssystem sind allgemein Terminals und Basisstationen vorgesehen. Im UMTS weist das Kommunikationssystem oder Funkübertragungsnetzwerk zumindest Basisstationen, hier auch "NodeB" genannt, sowie Radio Netzwerk Steuerungseinheiten bzw. Radio Network Controller (RNC) zum Verbinden der einzelnen Basisstationen auf. Das terrestrische Radio Zugriffsnetz bzw. "Universal Terrestrial Radio Access Network" UTRAN ist der funktechnische Teil eines UMTS-Netzes, in dem beispielsweise auch die Funkschnittstelle zur Verfügung gestellt wird. Eine Funk- Schnittstelle ist genormt und definiert die Gesamtheit der physikalischen und protokollarischen Festlegungen für den Da- tenaustausch, beispielsweise das Modulationsverfahren, die
Bandbreite, den Frequenzhub, Zugangsverfahren, Sicherungsprozeduren oder auch Vermittlungstechniken. Das UTRAN u fasst also zumindest Basisstationen sowie zumindest einen RNC.
Bei zellulären Mobilfunksystemen können verschiedene Funk- Übertragungstechnologien vorgesehen sein, die definieren, wie die physikalischen Verbindungsressourcen aufgeteilt werden. Im Falle von UMTS ist momentan ein Frequenzmehrfachzugriffs- Modus bzw. Frequency Division Duplex (FDD) -Modus vorgesehen, sowie unterschiedliche Zeit ehrfachzugriffs-Modi bzw. Time Division Duplex (TDD) -Modi. Beim FDD-Modus erfolgt die Datenübertragung von sogenannten "Up-" und "Downlink" Verbindungen auf unterschiedlichen Frequenzen per Frequenzmultiplex, während bei den beiden TDD-Modi die Datenübertragung von Up- und Abwärtsverbindungs auf der gleichen Frequenz per Zeitmulti- plex erfolgt.
Eine Basisstation ist eine zentrale Einheit in einem Kommunikationsnetzwerk, die im Falle eines zellulären Mobilfunknetzwerks Terminals oder Kommunikationsendgeräte innerhalb einer Zelle des Mobilfunknetzwerks über einen oder mehrere Funkkanäle bedient. Die Basisstation stellt die Luftschnittstelle zwischen Basisstation und Terminal bereit. Sie übernimmt die Abwicklung des Funkbetriebs mit den mobilen Teilnehmern und überwacht die physikalische Funkverbindung. Darüber hinaus überträgt sie die Nutz- und Statusnachrichten an die Terminals. Die Basisstation hat keine Vermittlungsfunktion, son- dern lediglich eine Versorgungsfunktion. Eine Basisstation umfasst zumindest eine Sende/Empfangseinheit.
Ein Terminal kann ein beliebiges Ko munikationsendgerät sein, über das ein Benutzer in einem Kommunikationssystem kommuni- ziert. Es fallen beispielsweise Mobilfunkendgeräte oder tragbare Computer mit einem Funkmodul darunter. Ein Terminal wird oft auch als "Mobilstation" (MS) oder in UMTS "User Equip- ment" (UE) bezeichnet.
Im Mobilfunk wird zwischen zwei Verbindungsrichtungen unterschieden. Die Vorwärtsrichtung bzw. "Downlink" (DL) bezeichnet die Übertragungsrichtung von der Basisstation zum Terminal. Die Rückwärtsrichtung (Uplink UL) bezeichnet die entge- gengesetzte Übertragungsrichtung vom Terminal zur Basisstation.
In Breitbandübertragungssystemen, wie beispielsweise einem UMTS-Mobilfunknetz ist ein Kanal ein Teilbereich einer zur Verfügung stehenden Gesa tübertragungskapazität . Als Funkkanal wird im Rahmen dieser Anmeldung ein drahtloser Kommunikationsweg bezeichnet.
In einem Mobilfunksystem, beispielsweise UMTS, gibt es für die Übertragung von Daten zwei Arten von physikalischen Kanälen: festzugeordnete Kanäle bzw. "Dedicated Channels" und gemeinsam benutzte bzw. "Common Channels". Bei den Dedicated Channels wird eine physikalische Ressource nur für die Über- tragung von Informationen für ein bestimmtes Terminal reserviert. Bei den Common Channels können Informationen übertragen werden, die für alle Terminals gedacht sind, beispielsweise der primäre gemeinsame physikalische Steuerungskanal bzw. "Primary Common Control Physical Channel" (P-CCPCH) im Downlink, oder aber alle Terminals teilen sich eine physikalische Ressource, indem jedes Terminal diese nur kurzzeitig nutzen darf. Dies ist beispielsweise beim physikalischen Zufalls Zugriffs Kanal bzw. "Physical Random Access Channel" (PRACH) im Uplink der Fall.
Bei der Übertragung über einen Common oder Dedicated Channel werden die Daten neben einer Bandbreitenspreizung mittels eines Spreiz-Codes bzw. "Channelisation Codes" zur robusteren Übertragung zusätzlich einer Verwürfel bzw. "Scrambling" Pro- zedur zur Kennzeichnung einer spezifischen Verbindung unterzogen. Dazu werden in Abhängigkeit der Übertragungsrichtung, des Kanalt ps und der Funkübertragungstechnologie verschiede- ne Typen von Verwürfel-Codes bzw. "scrambling codes" eingesetzt.
Während ein Bit aus einer Datensequenz meist als Symbol bezeichnet wird, wird ein Bit einer bandbreiten-gespreizten Se- quenz als Chip bezeichnet.
In Mobilfunksystemen wie beispielsweise UMTS sind neben lei- tungsvermittelten bzw. "circuit switched" Diensten auch paketorientierte bzw. "packet switched" Dienste vorgesehen, ü- ber die Daten paketweise transportiert werden .
Eine Erweiterung zum bereits existierenden "Downlink- hared- Chanel" (DSCH) stellt der sogenannte High Speed Downlink Shared Channel (HSDSCH) dar, dem ein entsprechender Kontrollka- nal, beispielsweise der "Shared Control Channel for HS-DSCH" (HS-SCCH) zugeordnet ist.
Bestimmung der Kanalqualität im Falle des HSDPA in UMTS
Bisher wurde, um es dem Sender (z.B. der Basisstation) zu er- möglichen, die Kanalqualität beim Empfänger von Daten zu kennen, eine Nachricht oder Kanalmessungsnachricht an den Sender der Daten gesendet, aufgrund deren der Sender die Kanalqualität mit der Daten beim Empfänger empfangen werden die einschätzen konnte. Im Fall einer Downlink-Datenübertragung für den Fall des HSDPA im UMTS-System läuft dies beispielsweise folgendermaßen ab: Die Mobilstation sendet eine standardisierte Nachricht bzw. CQI-Nachricht (CQI: Channel Quality Indicator) an die Basisstation. Diese CQI-Nachricht enthält in einer vordefinierten, standardisierten Form die Informati- on über die vom Empfänger gemessenen Kanalqualität. Daraus kann die Basisstation die Kanalquälitat, mit der Daten beim Empfänger empfangen werden ermitteln. Aufgrund der ermittelten Kanalqualität wählt die Basisstation zum Versenden von Daten an die Mobilstation Datenübertragungsparameter aus. Diese Datenübertragungparameter könnten beispielsweise das Modulationsschema, die Codierungsrate oder die Sendeleistung sein.
Allerdings kann sich die Kanalqualität im Laufe der Zeit ver- ändern. Daher wird bisher in regelmäßigen Abständen eine CQI- Nachricht von der Mobilstation an die Basisstation gesendet, so dass die Kanalqualität wieder erneut bestimmt und mitgeteilt werden kann.
Zusammenfassend löst das Senden der CQI-Nachricht ja das
Problem, die Kanalqualität im Sender kennen zu müssen. Allerdings muss die CQI-Nachricht auch gesendet werden und belegt daher Ressourcen im Uplink, also in der Übertragung von der Mobilstation zur Basisstation. Um diese Ressourcenbelastung einerseits möglichst gering zu halten und andererseits auch die Kanalinformation mit hinreichender Genauigkeit zu kennen, sind folgende Verbesserungen denkbar:
1) Die CQI-Nachricht wird nicht in jedem Rahmen übertragen, also mit der maximal möglichen Häufigkeit, sondern nur ein mal in k Rahmen, wobei k von der Basisstation an die Mobilstation mitgeteilt wird. So ändern sich z.B. bei niedriger Geschwindigkeit die Übertragungseigenschaften nicht sehr schnell und eine reduzierte CQI-Nachrichten-Übertragungsrate reicht aus. Für schnell bewegte Mobilstationen, bei denen sich der Kanal mit der Zeit sehr stark ändert benötigt man dagegen auch eine höhere Übertragungsrate (d.h. kleineres k) .
2) Im Falle, dass eine CQI-Nachricht genau dann übertragen wird, wenn die Decodierung der Daten im Empfänger fehlgeschlagen ist. Dies wird der Basisstation mit einem sog. NACK (Negative ACKnowledge) mitgeteilt. Im Anschluss an dieses
NACK soll die Mobilstation gemäß diesem Vorschlag einen CQI schicken, anhand dessen die Basisstation in Zukunft eine bes- sere Einstellung vornehmen kann.
Allerdings löst dieses Verfahren das Problem nur unzulänglich, wie im folgenden gezeigt wird: Wenn die Übertragungsqualität nicht zu schlecht, sondern zu gut ist, so werden typischer weise alle Nachrichten korrekt empfangen und es werden keine NACKs gesendet sonder nur ACK (Positives ACKnowledge, positive Bestätigung) . Eine Übertragung mit zu guter Qualität ist aber ebenfalls suboptimal, da dadurch Ressourcen (insbesondere Sendeleistung der Basisstation, bzw. zusätzliche Störungen bei allen anderen Mobilstationen) belegt werden, die nicht wirklich notwendig sind und die daher besser für andere Verbindungen verwendet werden sollten.
Des weiteren ist die optimale Betriebsweise eines ARQ Verfahrens (insbesondere HARQ Hybrid ARQ) nicht dann gegeben, wenn alle oder fast alle Pakete auf Anhieb korrekt empfangen wer- den, sondern wenn in ca. 10%-30% der Fälle die Decodierung fehlschlägt. Zwar muss in diesen Fällen dann eine wiederholte Übertragung angefordert werden, was einen erhöhten Ressourcenaufwand bedeutet, aber andererseits kann die Übertragung mit deutlich weniger Leistung durchgeführt werden, wenn sie nur mit einer Wahrscheinlichkeit von 70% bis 90% korrekt dekodiert werden muss, als wenn eine höhere Dekodierungsrate gefordert würde. In Summe wird somit Energie bzw. werden Ressourcen gespart.
In Zusammenhang mit dieser Realisierung bedeutet das aber, dass auch bei optimaler Einstellung immer noch in 10% bis 30% der Fälle eine CQI-Nachricht gesendet wird, obwohl das nicht nötig gewesen wäre, da die Einstellung ja schon optimal ist und somit nicht geändert werden muss.
Ein weiterer Vorschlag sieht vor, zumindest bei hohen Geschwindigkeiten nicht den aktuelle Kanalzustand zu übertragen, sondern eine Mittelung über die Vergangenheit über einige Rahmen. Hintergrund ist die Tatsache, dass sich die durch schnellen Schwund (fast fading) bedingten Kanaleigenschaften bei hohen Geschwindigkeiten so schnell ändern, dass die Information darüber beim Eintreffen bei der Basisstation be- reits veraltet ist. Die generelle Position einer Mobilstation und die durch Abschattungs- und Beugungserscheinungen an großräumigen Strukturen erzeugte zusätzliche Kanaldämpfung, ein sogenanntes "log-normal-Fading" ) ändert sich allerdings viel langsamer und ist weniger schnell veraltet. Durch die
Mittelung werden die Schwankungen durch den schnellen Schwund beseitigt und ein genauerer Durchschnittswert ermittelt. Dieses Verfahren löst kein Problem der an sich optimalen schnellen Übertragung, aber es verbessert zumindest die Kenntnis über die durchschnittliche Übertragungsqualität.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder eine Vorrichtung vorzugeben, die eine Übertragung mit an die Übertragungsbe- dingungen angepassten Ubertragungsparameter gewährleistet und gleichzeitig möglichst wenige zusätzliche freie Sendekapazität benötigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bzw. eine Mobilstation nach Anspruch 36, eine Basisstation nach Anspruch 37 und ein Kommunikationsnetz gemäß Anspruch 38 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Kern der Erfindung ist es, dass der Empfänger von Daten genau dann eine zusätzliche Nachricht zur Kanalmessung an den Sender der Daten schickt, wenn der Empfänger feststellt, dass die momentan angewandten Ubertragungsparameter nicht an die Übertragungsverhältnisse angepasst sind, also beispielsweise zu gut oder auch zu schlecht sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand ausgewählter Beispiele näher erläutert, die teilweise auch in Figuren dargestellt sind. Es zeigen Figur 1: schematisch die Kommunikation zwischen einer
Mobilstation und einer Basisstation in einem Kommunikationsnetz, bei welcher die Ubertragungsparameter an die Übertragungsbedingungen angepasst wird;
Figur 2 : Ein Flussdiagramm über den Ablauf einer Einstellung der Kanalparameter;
Figur 3 : Einen Auszug aus einer CQI Abbildungstabelle (CQI Mapping table) .
Auch wenn im Folgenden auf Beispiele bezüglich einer HSDPA- Übertragung bezug genommen wird, ist die Erfindung in ihren vielfältigen Ausgestaltung nicht nur auf paketvermittelte o- der paketorientierte Übertragung bzw. Kanäle, sondern auch für kontinuierliche oder leitungsvermittelte (circuit- switched) Übertragung anwendbar. Ebenso ist keine Beschränkung auf die Downlink-Richtung erforderlich, sondern analog auf ein Uplink-Richtung übertragbar, wobei berücksichtigt werden kann, dass die Mobilstation im Gegensatz zur Basisstation nicht befugt ist, die Ressourcen in der Zelle zu verteilen.
In Figur 1 schickt die Mobilstation MS an die Basisstation BS eine Nachricht zur Übertragung der Kanalmessung CQI über den HSDPA-Uplink-Kontrollkanal "Dedicated Physical Control Channel (uplink) for HS-DSCH" HS-DPCCH. Die Mobilstation misst diese Kanalqualität basierend auf dem Empfang eines Pilotkanals und signalisiert das in der CQI-Nachricht. In UMTS kann der verwendete Pilotkanal dabei der "Primary Common Control Physical Channel" (PCCPC) oder ein "Secundary Common Control Physical Channel" (SCCPC) sein. Diese Nachricht zur Kanalmessung CQI ist standardisiert, so dass die Basisstation BS weiß, welche Kanalqualität bei der Mobilstation vorliegt, (in UMTS kann dafür der "Primary Common Control Physical Channel" PCCPC oder ein "Secundary Common Control Physical Channel" SCCPC dienen.). Bei der Bestimmung der Kanalqualität wird angenommen, dass die Leistung des HSDPA-Datenkanals HS-DSCH in einem vorgegebenen Verhältnis zur Leistung des Pilotkanals steht, ggf. kann die Basisstation aber Abweichungen davon be- rücksichtigen. Aufgrund der übermittelten Kanalqualität stellt die Basisstation Datenübertragungparameter ein, mit denen Daten von der Basisstation BS zur Mobilstation MS über den HSDPA-Datenkanal HS-DSCH übertragen werden. Diese Ubertragungsparameter können beispielsweise das Modulations- und CodierungsSchema sein, die Codierungsrate, die Sendeleistung der Basisstation, usw. Die Mobilstation empfängt die von der Basisstation paketweise übertragenen Daten.
Die MobilStation MS kann nun auf verschiedene Art und Weise feststellen, welche Ubertragungsparameter verwendet wurden.
a) In UMTS-HSDPA wird vor dem Paket die Information über die Ubertragungsparameter, welche das Modulations- und Codierungschema MCS betreffen, übertragen. Dies geschieht auf dem HS-SCCH, der parallel und zeitlich leicht vor dem HS- DSCH, der die Daten trägt, gesendet wird.
b) Die übertragene Leistung wird nicht auf diese Weise an die Mobilstation MS übertragen. Auch deshalb kann die Mobil- Station MS keinen absoluten Wert der Sendeleistung ermitteln, wie es ja beispielsweise beim Übersenden von CQI- Nachrichten über den HSDPA-Pilotkanal möglich ist, sondern nur einen relativen Wert feststellen, den die Übertragung zu gut oder auch zu schlecht ist.
In Fig. 2 ist der Ablauf einer Einstellung der Übertragungs- parameter nochmals schematisch zusammengefasst .
Der Zusammenhang zwischen Sendeleistung, Kanalqualität und anderen Übertragungsparametern ist folgender: Das Modulations- und CodierungsSchema MCS kann beispielsweise in die Differenz des beobachteten Signal-Rauschverhältnis, genannt SNR ("Signal to Noise Ratio"), zum dem SNR das nötig ist um das MCS mit einer gegebenen Blockfehlerrate, z .B. 10%, zu empfangen, ausgedrückt in Dezibel (dB) , umgerechnet werden. Einem Modulations- und CodierungsSchema MCS, das auch bei zwei Dezibel schwächerer Leistung funktioniert hätte, wird ein Wert von 2 db zugeordnet. Funktioniert heißt in diesem Falle, dass beispielsweise die Blockfehlerrate 10 % nicht übersteigt.
Im Falle von HSDPA wird aber als Einheit eher die Nummer des Modulations- und Codierungschema MCS verwendet. In Figur 3 ist ein Teil einer Liste gezeigt, in der verschiedene Modula- tions- und Codierungsschema aufgelistet sind, welche bezüglich Übertragungsfehler unterschiedlich robust sind. Anstelle die Differenz in der Einheit dB auszudrücken könnte auch der Index in dieser Liste verwendet werden. In diesem Fall würde 2 bedeuten, dass man ein um zwei Einheiten robusteres Modula- tions- und Codierungschema verwenden sollte. Wenn die aktuelle Übertragung gerade mit einem Modulations- und Codierungsschema MCS aus dieser Liste durchgeführt wird, so heißt das, das stattdessen das um zwei Positionen robustere MCS verwendet werden soll. Sollte gerade kein Modulations- und Codie- rungsschema aus der Liste verwendet werden, so muss das momentan verwendete Modulations- und CodierungsSchema MCS zuerst in ein anderes, jedoch äquivalentes Modulations- und Codierungsschema umgerechnet werden, und dann bezüglich des ä- quivalenten Modulations- und CodierungsSchema MCS die Diffe- renz gebildet werden.
Außer einer Signalisierung zumindest eines Teils der Ubertragungsparameter besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die MobilStation MS das empfangene Datenpaket decodiert, und über eine Reihe von WahrscheinlichkeitsentScheidungen zum vermutlichen ursprünglichen Dateninhalt oder Nutzdateninhalt gelangt. Sie kann dann ermitteln, welche codierte Darstellung dieser Nutzdateninhalt idealerweise gehabt hätte und so feststellen, in wie weit eine nicht ideale Kanalqualität das Datenpaket während der Übertragung verändert hat. Daraus kann einer Fehlerrate, beispielsweise eine Blockfehlerrate bestimmt werden.
Vom Kommunikationssystem, von der Basisstation oder von der Mobilstation kann festgelegt werden, welche Fehlerraten für eine Übertragung akzeptabel sind.
Übersteigt die von der Mobilstation MS ermittelte Fehlerrate einen bestimmten, vorgegebenen Toleranzwert, so übermittelt die Mobilstation MS eine erneute Kanalmessung über eine Kanalmessungsnachricht CQI .
Dieses Vorgehen hat folgende Vorteile:
Die Ubertragungsparameter sind auf diese Weise aktuell angepasst, ohne dass durch unnötiges Senden von CQI-Nachrichten Übertragungsressourcen verschwendet werden würden. Diese Leistungsanpassung ist sowohl im Fall einer zu schlechten, als auch einer zu guten Übertragung anwendbar . Auch eine zu gute Übertragung ist hinsichtlich der Ressourcennutzung nicht optimal, da mehr Ressourcen, insbesondere Sendeleistung der Basisstation bzw. zusätzliche Störungen bei allen anderen Mo- bilstationen, belegt werden, die nicht wirklich notwendig sind und die daher besser für andere Verbindungen verwendet werden sollten. Des weiteren ist, insbesondere für den Fall einer Paketdatenübertragung mittels eines ARQ-Verfahrens (Automatic Repeat Request) , insbesondere eines HARQ, eines hyb- riden ARQ, der optimale Betrieb nicht dann gegeben, wenn alle oder fast alle Pakete auf Anhieb korrekt empfangen werden. Vielmehr liegt der hinsichtlich der Ressourcen optimale Betrieb dann vor, wenn in ca. 10-30 % der Fälle die Decodierung fehl schlägt. Zwar muss in diesen Fällen dann eine wiederhol- te Übertragung angefordert werden, was einen entsprechend höheren Ressourcenaufwand und eine erhöhte Verzögerung bedeutet, andererseits jedoch kann die Übertragung mit deutlich weniger Leistung durchgeführt werden, wenn sie nur mit einer
Wahrscheinlichkeit von 70-90 % korrekt decodiert werden muss im Vergleich dazu, wenn eine höhere Decodierungsrate gefordert werden würde. Insgesamt werden somit Ressourcen einge- spart .
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Kanalqualität des Datenkanals herangezogen wird. Die Qualität des Datenkanals kann von der Qualität des Pilotkanals beispielsweise dadurch abweichen, dass beide mit unterschiedlichen Scrambling-Codes verwürfelt werden, nämlich dem sogenannten "Primary" oder einem "Secondary" Scrambling-Code . Ein Scrambling-Code dient zur Bandbreitenspeizung des Signals. Da sich Signale die mit unterschiedlichen Scramblingcodes verwürfelt werden unter- schiedlich stören. Insbesondere stören sich Signale, die mit dem gleichen Scrambling-Code verwürfelt werden weniger, als Signale die mit unterschiedlichen Scrambling-Codes verwürfelt werden) , kann es sein, dass der Pilotkanal weniger oder mehr durch andere Übertragungen gestört wird, als der Datenkanal. In diesem Fall ist dann eine Messung auf dem Datenkanal genauer als eine Messung auf dem Pilotkanal. Weiterhin erfolgt im UMTS die Ausstrahlung über die Basisstation oft in einem sogenannten Trans it-Diversity-Verfahren, bei dem Daten über mehrere Antennen ausgestrahlt werden. Die Mobilstation MS versucht dies zwar bei der Berechnung der Qualität zu berücksichtigen, da aber die Ausstrahlung von verschiedenen Parametern beeinflusst wird, ist nicht sicher gestellt, das die Abschätzung der Qualität des Datenkanals aus dem Pilotkanal in allen Fällen exakte oder auch nur zufriedenstellende Ergeb- nisse liefert.
Ausführungsbeispiel (e) der Erfindung.
- Durch die Nachrichtung zur Kanalqualitätsbestimmung CQI bzw. das dazugehörige Feedback wird also der Basisstation die Qualität der Verbindung mitgeteilt. Im wesentlichen wird dann also aufgrund einer Nachricht zur
Kanalqualität CQI ein Modulations- und Codierungsschema vorgeschlagen, da die Coderate aus der Anzahl der Codes und der Größe des Transportblocks berechnet werden kann.
Basierend auf diesen Informationen und weiteren Kriterien ermittelt die Basisstationen das im Downlink verwendete sogenannte Transportformat (TF) . Das Transportformat TF bestimmt den Inhalt eines Pakets wesentlich genauer, nämlich bitgenau sowie die dazu verwendeten Übertragungsressourcen. Dazu enthält das Transportformat TF folgende Informationen:
- Die Anzahl und die Identifikationsnummern der verwendeten Channelisation-Codes. Channelisation-Codes dienen zur Se- parierung einzelner Dienste (Services) oder Benutzer Die Modulationsart Die Größe des Transportblocks
- Die Redundanz und Konstellations-Version, welche exakt bestimmt, welche Bits an welcher Stelle des Pakets übertra- gen werden
Ferner wird zusätzliche Kontrollinformation übertragen, die nicht primär zu Bestimmung des Transportformats dient, jedoch zu einer korrekten Verarbeitung eines Paket notwendig ist. - Die Identifikationsnummer des Hybrid-IRQ-Prozesses, welche dazu dienst im Falle von Mehrfachübertragungen eines Pakets diese z.B. für die Decodierung korrekt zu überlagern.
- Einen sogenannten "New-Data-Indicator" , der hilft, die Ü- bertragung eines neuen Pakets von der Wiederholungsüber- tragung oder den Wiederholungsübertragungen eines vorherigen Pakets zu unterscheiden. Im folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen in Bezug auf einzelne Merkmale der Erfindung bzw. ihrer Weiterbildungen beschrieben.
1. Toleranzwert Angabe der Toleranz und der Abweichung in Signalisierungsstu- fen des CQI Feedback, das entspricht ca. ein dB Stufen, die Toleranz gibt hier die maximale erlaubte Abweichung der Empfangsqualität an, die vorliegen kann, ohne dass eine CQI Ü- bertragung initiiert wird.
Angabe unterschiedlicher Toleranzwerte für zu hohe/niedrige Qualität, damit lässt sich bewusst einer Mobilstation ein hoher/niedriger Quality of Service zuteilen und die Mobilstati- on sendet nur ein neuer CQI, wenn diese individuellen Schwellen über/ unterschritten werden.
Die Angabe eines Toleranzwertes, der eine maximale Abweichung zwischen der ermittelten Kanalqualität und der für das ver- wendete MCS benötigten Kanalqualität angibt, kann, wie bereits vorher ausgeführt, als Angabe in Dezibel erfolgen. Damit wird ausgesagt um wie viel 1eistungsstärker oder leistungsschwächer bzw. mit einem um wie viel Dezibel robusteren oder weniger robusteren Modulations- und Codierungsschema ge- arbeitet werden muss. Dieser Toleranzwert kann beispielsweise von der Mobilstation festgesetzt werden, welche für sich Dienste mit einer niedrigen oder hohen Dienstqualität (Qualität of Service) unterscheidet. In diesem Fall sendet dann die Mobilstation nur dann eine neue Nachricht zur Kanalmessung CQI, wenn diese, von ihr gesetzten individuellen Schwellen über- bzw. unterschritten werden. Eine entsprechende Zuteilung der Kanalqualität kann natürlich auch von Seiten der Basisstation erfolgen.
2. Einstellen einer Dienstqualität
Ein Datenpaket das willentlich mit zu guter oder zu schlechter Qualität gesendet wird, d.h. mit einer besseren oder schlechteren Qualität als zum erreichen der festgesetzten Blockfehlerrate nötig, kann auch explizit gekennzeichnet wer- den (dazu ist ein Bit Signalisierungsinformation nötig) . Dann kann die Mobilstation solche Datenpakete ignorieren und keinen CQI schicken. 3. Änderung des Transportformats
Umrechnung des aktuell verwendeten TF auf das nächstliegende TF das im CQI Feedback signalisiert werden kann, dann Ver- gleich, ob das innerhalb der Toleranz liegt. Bei der Umrechnung wird das TF berechnet, dessen Übertragene Energie pro Nutzdaten-Bit am ähnlichsten ist mit der übertragenen Energie pro Nutzdaten-Bit eines signalisierbaren TF . Bezugnehmend auf die in Figur 3 gezeigte Tabelle bedeutet das folgendes, das innerhalb der Tabelle auch in nicht-ganzzahligen Indizes weitergegangen werden kann, also beispielsweise vom Index 1 zum Index 5,7.
Die Tabelle zeigt einen Index, der als CQI Wert bezeichnet wird. In der zweiten Spalte ist die Transportblockgröße ange- geben, d.h. wie viele Bits sich in einem Transportblock befinden. In der nächsten Spalte ist angegeben, wie viele Physikalische Hochgeschwindigkeitsdownlink-Kanäle HS-PDSCH einer Übertragung zugeordnet sind, in der vierten Spalte das Modulationsschema, in der fünften Spalte die Referenzleistungsan- passung.
4. Anpassung des Sendezeitpunktes einer zusätzlichen Nachricht zur Kanalmessung
Am Ende einer Datenanforderung bzw. eines "packet calls" kann es vorkommen, dass nur noch vergleichsweise wenige Bits übrig bleiben, die dann mit der letzten Übertragung an die Mobilstation gesendet werden. Bei dieser letzten Übertragung kann die Größe, genauer gesagt die Anzahl der Nutz-Bytes nicht mehr optimal an die Übertragungsbedingungen angepasst werden. (Allerdings kann weiterhin die Leistung angepasst werden) . Daher kann es hier vorkommen, dass die vergleichsweise wenigen verbleibenden Bit mit zu viel Energie und daher zu guter Empfangsqualität übertragen werden. Das würde dazu führen, dass die Mobilstation einen CQI schickt, was aber überflüssig ist, da die zu gute Qualität nicht wegen falscher Information über die Kanaleigenschaften eingestellt wurde. Man kann dies verhindern, indem man festlegt, dass unterhalb einer gewissen Anzahl von Nutzbit keine CQI-Nachricht aufgrund einer zu guten Übertragung geschickt wird. Bei einer zu schlechten Über- tragung kann eine CQI-Nachricht gesendet werden, man kann a- ber auch festlegen, dass selbst dann keine CQI-Nachricht gesendet wird, da ja der packet call schon fast vorüber ist und sich eine Optimierung (fast) nicht mehr lohnt.) Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher CQI nur bei der ersten Übertragung eines Datenpakets, nicht bei einer Wiederholung gesendet wird, da wiederholte Übertragungen generell mit weniger Energie gesendet werden können als erste Übertragungen: Bei Wiederholungsübertragungen können alle bis dahin übertragenen Übertragungen kombiniert werden und somit steht die Gesamtenergie zur Verfügung, nicht nur die Energie der letzten Wiederholung.
Auch die zusätzlichen CQI Nachrichten werden nicht in jedem (möglichen) TTI (Transmission Time Interval) gesendet, son- dern nur in einem vorgegebenen Raster, das zweckmäßigerweise kleiner ist, als das Raster k zu dem die regulären CQI gesendet werden. Das hat folgende Vorteile:
Durch die Verzögerung der Übertragung und Anwendung der neu übertragenen CQI kann dieser neue CQI ohnehin nicht für den nächsten Rahmen angewandt werden, sondern typischer Weise erst nach 7 oder mehr Rahmen (sogenannten round trip delay oder Antwortverzögerung) . Die Basisstation kann also erst nach 7 Rahmen auf den übertragenen CQI reagieren, es ist da- her unsinnig, sie schon davor wieder daran zu erinnern, dass die Einstellung falsch war. Nur wenn die Einstellung nach 7 Rahmen immer noch nicht geändert wurden, macht es Sinn, einen neuen CQI zu übertragen, da das "erste" dann anscheinend nicht korrekt übertragen wurde .
5. Aspekte in Bezug auf die Basisstation Auf Seiten der Basisstation besteht das Problem, dass die Basisstation feststellen muss, ob in einem gegebenen Rahmen eine CQI-Nachricht übertragen wurde oder nicht. Dafür stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, die naturgemäß aber auch nicht perfekt sein können (Messung der Leistung, Auswertung der Dekodermetrik nach der Dekodierung) . Wenn a priori bekannt ist, dass die zusätzlichen CQI nur in einem gewissen Raster auftreten können, muss die Basisstation nur in diesem Raster der Versuch einer Dekodierung unternehmen, was Rechen- aufwand in der Basisstation spart. Zusätzlich kann seltener fälschlich eine CQI-Nachricht detektiert werden ,während tatsächlich keine CQI-Nachricht gesendet wurde, da es weniger Gelegenheiten für derartige Fehler gibt.
Des weiteren kann damit das weiter oben beschriebene Ende der Datenanforderung bzw. "end of packet call" Problem abgemildert werden: Nur wenn ein solches letztes Datenpaket zu einem Zeitpunkt gesendet wird, wo auch ein zusätzlicher CQI gesendet wird bzw. gesendet werden darf, dann kann die zu hohe Qualität durch eine solche CQI Nachricht moniert werden, wenn es zu einem anderen Zeitpunkt gesendet wird, kann die Mobilstation erkennen, dass danach keine weiteren Datenpakete folgen und daran die "end of packet call" Situation erkennen und keine CQI Nachricht schicken. Die Basisstation kann auch solche letzten Datenpakete bevorzugt zu solchen Zeiten schicken, zu denen die Mobilstation nicht mit einer CQI Nachricht antwortet.
6. Codierung der Nachrichten zur Kanalqualitätsbestimmung CQI Die regelmäßigen CQI Nachrichten werden typischerweise absolut kodiert mit einer Auflösung von 5 Bit, d.h. es sind 32 verschiedene Reports möglich (tatsächlich werden davon nur 31 genutzt, eine Kodierung wird für andere Zwecke verwendet) . Die unregelmäßigen CQI kann man aber auch differentiell ko- dieren, sie enthalten dann nur die Abweichung zum letzten Referenzwert, z.B. dem letzten CQI. Dabei braucht man typischerweise nicht die gesamte Dynamik von 32 Werten sondern kommt auch mit weniger Werten aus. Da man folglich weniger als 5 Bit kodieren muss, kann man die Kodierung dafür auch robuster gestalten.
Eine Möglichkeit für eine robustere Kodierung wäre dabei, einen anderen Code als für 5 bit zu verwenden. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, zuerst aus den z.B. 3 zu übertragenden Bits noch eine Checksumme von 2 Bit zu berechnen, die dann zusammen mit den 3 Nutzbit übertragen werden. Dadurch bleibt die Bitanzahl konstant bei 5 Bit und der selbe Kodier- und Dekodieralgorithmus kann verwendet werden. Die Checksumme kann dann beim Empfang in der Basisstation verwendet werden, um die Sicherheit der DTX-Detektion (DTX: Discon- tinuous Transmission bzw. diskontinuierliche Detektion) zu verbessern.
Die Checksumme kann nach beliebigen bekannten Verfahren berechnet werden. Eine optimierte Berechnung der Checksumme würde so gebildet werden, dass die Kodierungseigenschaften des gesamten Kodes der sich aus der Berechnung der angehäng- ten Checksumme und dem herkömmlichen Kode ergeben optimiert werden. Beispielsweise kann das Distanzspektrum oder die minimale Distanz des Gesamt-Kodes optimiert werden.
Die Referenz für die Differentielle Kodierung kann verschie- den gewählt werden:
- Es kann der letzte regulär übertragene CQI - Wert sein. Das hat den Vorteil, dass übersehene unregelmäßige CQI Nachrichten keine Fehlerfortpflanzung erzeugen.
- Es kann der letzte übertragene CQI - Wert sein, also regu- lär oder unregelmäßig. Das hat den Vorteil, dass ein aktuellerer Wert verwendet wird, dadurch sind die differen- tiell zu kodierenden Abweichungen kleiner.
- Es kann der Wert des aktuell übertragenen TF sein. Das hat den Vorteil, dass es sich um eine absolute Referenz han- delt, bei der gar keine Fehlerfortpflanzung auftreten kann. Das Prinzip ist dann ähnlich der power control Implementierung durch Power up- und down Kommandos . Eine Verfeinerung der Differentiellen Kodierung: Wenn die Mobilstation den größten oder kleinsten möglichen CQI-Wert auswählt, also den ersten oder letzten Wert aus der Tabelle, so überträgt sie als Differenz Kodierung nicht die tatsächliche Differenz vom aktuellen Wert zu diesem Extremwert, sondern den maximalen Differenzwert in Richtung des Extremwerts. Die Basisstation begrenzt ihrerseits den aus dem empfangenen Differenzwert berechneten neuen Wert auf den Extremwert . Dadurch wird sichergestellt, dass die Basisstation selbst dann korrekt den Extremwert ermittelt, wenn sie zuvor eine fehlerhafte Dekodierung durchgeführt hat und sie also einen leicht falschen CQI Wert angenommen hat.
Als Wertebereich für die Differentielle Kodierung kann man z.B. die Möglichkeiten -4 dB, -2 dB, +2 dB, +4dB vorsehen, also eine Schrittweite von 2 dB. Die Möglichkeit OdB braucht nicht kodiert werden zu können, da in diesem Fall einfach kein zusätzlicher CQI geschickt wird. Eine Alternative Schrittweite wäre -6 dB, -2 dB, +2 dB, +6dB; oder sogar -8 dB, -2 dB, +2 dB, +8dB. Mit dieser Schrittweite könnte man einerseits kleine Änderungen signalisieren (2dB) als auch große Änderungen (8dB) . Bei einer Änderung von 4 dB müssten zwei Nachrichten hintereinander mit jeweils +2 dB geschickt werden, bei einer Änderung von 6 dB können entweder drei
Nachrichten mit je +2 dB oder +8dB gefolgt von -2dB geschickt werden. Mit dieser progressiven Diskretisierung lässt sich also schneller ein gewünschter Wert einstellen. Die differentielle Codierung sollte für große Abweichungen wie +/-8 dB besser sein als für kleine +/- 2 dB.
Die Diskretisierung der Abweichungen kann auch abhängig von der Toleranz gemacht werden. Bei einer großen Toleranz ist somit implizit auch eine gröbere Diskretisierung anzuwenden, bei kleiner Toleranz eine feinere Diskretisierung. Die anzuwendende Diskretisierung braucht dann nicht signalisiert zu werden, sondern ist implizit durch die Signalisierung der Toleranzen gegeben.
7. Alternativen zum Generieren von Nachrichten zur Kanalqua- litätsbestimmung CQI
Alternativ zur vorgeschlagenen Generierung von CQI Nachrichten kann auch folgendes Verfahren zur Abschätzung der Kanaleigenschaften angewandt werden: Wenn viele NACKs empfangen werden, so deutet das auf einen schlechten Kanal hin, folglich kann odersoll die Kodierung entsprechend angepasst werden, so als ob eine CQI Nachricht geschickt worden wäre, die eine Verschlechterung mitteilt. Analog, wenn nur wenige NACKs empfangen werden, so deutet das auf eine zu gute Einstellung hin, die Kodierung sollte also etwas weniger robust gewählt werden, oder die Sendeleistung reduziert werden. Es sind viele Möglichkeiten gegeben wie viele NACKs bzw. wenige NACKs konkret zu implementieren sind. Beispielsweise kann ein gleitender Mittelwert gebildet wer- den, oder eine Variable, die bei einem NACK/ ACK um gegebene Werte inkrementiert/dekrementiert wird und zusätzlich mit einem Faktor zwischen 0 und 1 (Vergessensfaktor) multipliziert wird. Alternativ zur Multiplikation kann der Betrag der Variable auch um einen gewissen Betrag verringert werden, entwe- der in jedem Fall oder nur dann wenn ein ACK/ NACK geschickt wurde. Wenn diese Variable einen gewissen Wert unter- oder überschreitet wird die Sendequalität entsprechend angepasst. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es keine zusätzliche Signalisierung im Uplink benötigt, allerdings werden Änderun- gen meist mit einer gewissen Verzögerung durchgeführt. Ein Spezialfall wäre dass nach einer festen Anzahl von ACK/NACK die Qualität angepasst wird, wobei die feste Anzahl entweder unmittelbar aufeinander folgen muss oder in Summe seit der letzten Anpassung gezählt wird (oder als Differenz zwischen ACK und NACK) . Als weitere Verbesserung kann auch festgelegt werden, dass eine Mobilstation jeweils nach einer gewissen Anzahl von NACKs bzw. ACKs eine CQI-Nachricht schickt. Damit werden unnötige CQI Nachrichten nach jedem NACK vermieden. Das Verfah- ren kann auch mit den im Beispiel 14 vorgestellten Verfahren kombiniert werden, also Senden einer CQI Nachricht dann, wenn die o.g. Variable einen Wert überschreitet oderunterschreitet.
Standardmäßig werden die aktuellen Kanaleigenschaften mit dem CQI übertragen. Es ist auch möglich, die in geeigneter Weise gemittelten Kanaleigenschaften zu übertragen. Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich aber gleichermaßen für beide Verfahren anwenden. Bei Kombination mit dem Phillips-Verfahren (Übermittlung nicht der aktuellen Kanalqualität zur Berücksichtigung des schnellen Schwundes (fast fading) , sondern von gemittelten Kanalqualitäten zur besseren Bestimmung des "log-normal-Fading" (langsamer Schwund) wird beispielsweise eine zusätzliche CQI Nachricht dann gesendet, wenn sich die aktuell gemittelte Übertragungsqualität gegenüber der zuletzt signalisierten unterscheidet.
Des weiteren können alle Ausführungsbeispiele auch kombiniert werden, d.h. eine CQI Message wird häufiger gesendet, wenn eine Datenübertragung aktiv ist und seltener, wenn gerade keine Daten empfangen werden. Damit wird das Senden unnötiger CQI Nachrichten zu Zeiten, wenn ohnehin keine Daten anstehen, vermieden.
Vorteilhafter Weise kann man alle Verfahren, insbesondere das vorstehende Ausführungsbeispiel mit einem Verfahren kombinieren, bei dem vor dem Senden neuer Daten nach einer Übertragungslücke durch die Basisstation eine explizite CQI Nachricht angefordert wird.
8. Messungen auf dem Daten bzw.- Pilotkanal In Zeiten, in denen keine Daten an die Mobilstation gesendet werden, kann die Mobilstation keine Messungen an dem Datenkanal durchführen. In einem Ausführungsbeispiel misst die Mobilstation daher in solchen Fällen die Qualität auf dem Pi- lotkanal, während sie in dem Fall, dass Daten übertragen werden, die Qualität auf dem Datenkanal misst.
Wenn die Qualität auf dem Datenkanal gemessen wird gibt es folgende Ausführungsmöglichkeiten: Einerseits kann direkt das Signal-Rauschverhältnis (SNR Signal Noise Ratio) gemessen werden (indem die Signalstärke und Rauschstärke gemessen wird) . Aus dem SNR und der bekannten Leistungsfähigkeit der Datenverarbeitung der Mobilstation kann dann daraus das CQI berechnet werden. Alternativ können die empfangenen Daten auch dekodiert werden, und anschließend wieder kodiert werden, aus dem Vergleich der ursprünglich empfangenen Bits und den re-encodierten Bits kann damit die Rohbitfehlerrate berechnet werden, und anhand derer die CQI-Nachricht. 9. Verschiedenes In anderen Worten handelt es sich also um ein Verfahren zur Einstellung von zumindest einem Datenübertragungsparameter, welcher zumindest eine Eigenschaft von zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation zu übertragenden Daten festlegt, - Bei dem die Mobilstation an die Basisstation eine Kanalmessungsnachricht sendet,
- Bei dem die Basisstation auf Basis dieser Kanalmessungsnachricht die Kanalqualität ermittelt,
- wobei die Einstellung des zumindest einen Datenübertra- gungsparameter in Abhängigkeit von einer zuvor ermittelten Kanalqualität des Datenkanals erfolgt und
- diese ermittelte Kanalqualität einem Sender zum Zwecke der Versendung von Daten über den Datenkanal mittels einer Kanalmessungsnachricht mitgeteilt wird wobei die Kanalqualität unter direkter Verwendung des Datenkanals gemessen wird, die Kanalmessungsnachricht an den Sender dann übermittelt wird, wenn die Abweichung der aktuell gemessenen Kanalqualität von der zuvor übermittelten Kanalqualität größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
10. Vorteile der Ausgestaltungen
Die Erfindung erhält mehrere Elemente, die einzeln für sich aber insbesondere auch in Kombination untereinander den Report der Kanal Qualität (CQI) verbessern:
Kernpunkt ist der Gedanke, einen zusätzliche CQI zu schicken, wenn die Mobilstation feststellt, dass die aktuell verwendete Übertragung nicht optimal ist, d.h. wenn die derzeitige Kodierung/Leistung entweder zu einer zu guten Empfangsqualität auf Seiten der Mobilstation führt, oder zu einer zu schlech- ten Qualität. Im Gegensatz zum Stand der Technik wertet die ■ Mobilstation dazu nicht die Empfangsqualität des Pilotkanals aus und berechnet daraus ein adäquates Transportformat (unter der Annahme eines vorgegebenen Leistungsverhältnisses des Daten/Pilotkanal) , sondern sie analysiert das aktuelle Trans- portformat und überprüft, ob es adäquat ist bei der tatsächlichen Datenleistung.
Falls das TF ( Transportformat) nicht adäquat ist, also entweder mit zu viel oder zu wenig Leistung gesendet wird, so sendet die Mobilstation einen CQI.
Durch das CQI Feedback wird der Basisstation die Qualität der Verbindung mitgeteilt.
Im Wesentlichen wird durch dieses Feedback also ein Modulations und Codierungs Schema (MCS) vorgeschlagen, da die Code- Rate aus der Anzahl der Codes und der Größe des Transportblockes berechnet werden kann.
Basierend auf dieser Information und weiteren Kriterien er- mittelt die Basisstation das im Downlink verwendete Transport Format (TF) . Das TF bestimmt den Inhalt eines Pakets wesentlich genauer, nämlich bis auf jedes Bit genau, sowie exakt die dazu verwendeten Übertragungsressourcen. Dazu enthält es folgende Informationen: - die Anzahl und die Identifikationsnummern der verwendeten Channelisation Codes, die Modulationsart, die Größe des Transportblocks, - die Redundanz- und Konstellationsversion (bestimmt exakt, welche Bits an welcher Stelle des Pakets übertragen werden) ,
Ferner wird zusätzliche Kontrollinformation von der Basisstation zur UE übertragen, die nicht primär zur Bestimmung des Transport Formats dient, jedoch zur korrekten Verarbeitung eines Pakets notwendig ist:
1. die Identifikationsnummer des Hybrid ARQ Prozesses (dient zur korrekten Überlagerung von Mehrfachübertragungen eines Paketes) , - einen New Data Indicator, der hilft die Übertragung eines neuen Pakets von Wiederholungsübertragungen eines vorherigen Pakets zu unterscheiden
Bei einem solchen nicht explizit angeforderten CQI wird nicht die normal absolute Kodierung verwendet, sondern eine Delta Kodierung die angibt, wie stark (um wie viel dB) die empfangene Leistung zu hoch oder niedrig ist. Diese Nachricht kann mit nur wenigen Bit signalisiert werden, z.B. 2 Bit bezeichnend die Werte -3dB g6dB, +3dB, +6dB. (Grund: Die Abweichung muss einerseits über dem festgelegten Toleranzbereich liegen, kann aber andererseits nicht viel größer sein, da sonst schon früher einen CQI gesendet worden wäre, so dass sich nicht im Laufe der Zeit eine sehr große Abweichung aufakkumulieren kann.) Diese Tatsache kann dafür ausgenutzt werden, dass die nicht benutzten Bits als Checksumme verwendet werden, um die
Erkennung von CQI Nachrichten durch die Basisstation zu verbessern: Es handelt sich hierbei um eine DTX-detection, die Basisstation muss entscheiden, ob ein empfangenes Signal tatsächlich einen CQI enthält, oder ob gar nichts d.h.- nur
Rauschen empfangen wurden.
Desweiteren besteht die Möglichkeit zusätzliche oder reguläre CQIs dann häufig zu senden, wenn eine Datenübertragung zu der Mobilstation aktiv ist, aber die CQI nur mit niedriger Rate zu senden, wenn gerade keine Datenübertragung aktiv ist, d.h. wenn die Mobilstation nur unmittelbar empfangsbereit für Da- ten ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Datenübertragung über einen Funkkanal eines Kommunikationsnetzes (CN) , zwischen einem Sender (BS, MS) und einem Empfänger (MS, BS) , bei dem Ubertragungsparameter in folgenden Schritten eingestellt werden: a) der Sender überträgt Daten an den Empfänger, wobei die Ü- bertragung durch zumindest einen Ubertragungsparameter gekennzeichnet ist, welcher aufgrund einer, dem Sender bekannten ersten Kanalqualität des Funkkanals eingestellt wird; b) der Empfänger empfängt die Daten; c) der Empfänger ermittelt aus den Daten über den zumindest einen verwendeten Ubertragungsparameter die dem Sender bekannte erste Kanalqualität und d) über die Qualität der empfangenen Daten eine zweite, aktuelle Kanalqualität; e) der Empfänger vergleicht erste und zweite Kanalqualität.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem f) falls erste und zweite Kanalqualität über einen vorgegebenen Toleranzwert voneinander abweichen g) der Empfänger ein Abweichen dem Sender mitteilt, worauf- hin der Sender erneut eine erste Kanalqualität ermittelt, auf deren Basis der zumindest eine Ubertragungsparameter eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Sender eine Basisstation (BS) und der Empfänger eine Mobilstation (MS) ist oder umgekehrt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem es sich bei dem Funkkanal um einen Paket-orientierten Kanal handelt, bei dem Daten in zumindest ein einzelnes Datenpaket aufgeteilt sind .
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, bei dem es sich bei dem Funkkanal um einen kontinuierlichen Datenkanal handelt.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem Schritt a) folgende Teilschritte enthält: al) der Empfänger der Daten schickt dem Sender der Daten eine Kanalmessungsnachricht über einen dem Funkkanal zugeordneten Kontroll-Funkkanal; a2) der Sender ermittelt aufgrund dieser Kanalmessungsnach- rieht die erste Kanalqualität des Funkkanals.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Daten in Form zumindest eines Datenpakets empfangen werden und Schritt c) wahlweise folgende Teilschritte enthält: cl) das Datenpaket wird decodiert und so der zumindest eine
Ubertragungsparameter ermittelt und/oder cl*) zumindest ein Ubertragungsparameter dem Empfänger signa- lisiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Daten in Form zumindest eines Datenpakets empfangen werden und bei dem Schritt d) folgende Teilschritte umfasst: dl) Decodieren des empfangenen Datenpakets; d2) Ermitteln eines Nutzdateninhalts des Datenpakets unter Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeitsentscheidungen d3) Codieren des ermittelten Nutzdateninhalts unter Verwendung der über die Ubertragungsparameter vorliegenden Information zu einem Testdatenpaket; d4) Ermitteln der Übertragungsqualität des empfangenen
Datenpakets aufgrund von Abweichung zwischen Datenpaket und Testdatenpaket.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die zweite Kanalqualität über das Signal zu Rauschen
Verhältnis des empfangenen Datenpakets bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem ein Ubertragungsparameter durch die Übertragungsleis- tung gebildet wird und der vorgegebene Toleranzwert im
Schritt f in Bezug auf die Übertragungsleistung angegeben wird.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Toleranzwert direkt oder indirekt angibt, welche Fehlerrate bei einem Datenpaket zugelassen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, bei dem Schritt g) durch das erneute Senden einer Kanalmessungsnachricht durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Bestimmung der ersten Kanalqualität auf Basis ei- nes dem Funk-Datenkanal zugeordneten Pilotkanals erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 3 bis 13, bei dem die Bestimmung der zweiten Kanal- qualität auf Basis eines dem Funk-Datenkanal zugeordneten
Pilotkanals erfolgt für den Fall, dass keine Daten übertragen werden.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Toleranzwert als ein Leistungspegel angegeben wird, bei dem unter Verwendung einer festgelegten Modulation mit einer festgelegten Codierungsrate eine bestimmte Fehlerrate erzielt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Toleranzwert wahlweise vom Sender oder vom Empfänger oder von dem Kommunikationsnetzwerk vorgegeben wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem über den Funk-Datenkanal zumindest zwei Kommunikationsdienste laufen und der Toleranzwert separat für jeden Kommunikationsdienst einstellbar ist und so die Dienstqualität festgelegt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem für ein einzelnes Datenpaket in einer Datenpaketgruppe gekennzeichnet wird, welche Dienstqualität ihm zugeordnet wurde.
19. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem es sich bei der Datenpaketgruppe um Datenpakete eines Paket-Calls handelt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem für die letzten n Datenpakete einer Datenpaketgruppe, wenn die zweite Kanalqualität von der ersten Kanalqualität mehr als der Toleranzwert abweicht, keine Mitteilung an den Sender der Datenpakete erfolgt, wobei n eine Integerzahl von 1 bis zur Anzahl der Datenpakete innerhalb der Datenpaketgruppe ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 20, bei dem das Mitteilen der Abweichung an den Sender der Daten über eine Kanalmessungsnachricht erfolgt.
22. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Kanalmessungsnachricht zusätzlich zu weiteren, re- gulär vorgesehenen Kanalmessungsnachrichten gesendet wird.'
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem zusätzliche Kanalmessungsnachrichten in einem Zeitraster gesendet werden, welches enger ist als das Zeitraster, in dem die regulären Kanalmessungsnachrichten gesendet werden. -
24. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei' dem das Zeitraster zum Senden von regulären oder nicht regulären Kanalmessungsnachrichten an die übertragene Daten- menge angepasst wird.
25. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem eine zusätzliche Kanalmessungsnachricht gesendet wird., i wenn zumindest j Datenpakete hintereinander nicht inner- halb eines vorgegebenen Toleranzbereiches bezüglich ihrer Fehlerrate empfangen wurden, wobei j eine Integerzahl größer als 1 darstellt.
26. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die regulären Kanalmessungsnachrichten absolut mit einer vorgegebenen Auflösung kodiert werden und die zusätzlichen in Bezug auf eine Abweichung von einem Referenzwert differentiell.
27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem als Referenzwert die zuletzt bekannte erste Kanalqualität verwendet wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem als Referenzwert die zuletzt bekannte erste Kanalqualität, welche auf Basis einer regulär übertragenen Kanalmessungsnachricht ermittelt wurde, verwendet wird.
29. Verfahren nach Anspruch 26 bei dem der Referenzwert aus der Gesamtheit der Übertragungseigenschaften eines Datenpaketes besteht.
30. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem Kanalmessungsnachrichten mit einer festen Anzahl m von Bits codiert wird, wobei (m - x) Bits informationstragend sind und aus den verbleibenden x Bits eine Prüfsumme der (m-x) Bits gebildet wird.
31. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Kanalmessungsnachricht in Bezug auf die Abweichung zu dem ihr maximal möglichen Wert differentiell codiert wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem die Schrittweite für eine differentielle Codierung vorgegeben wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem die Schrittweite der differentiellen Codierung vom Toleranzwertes abhängt.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Funk-Datenkanal Bestandteil eines UMTS Netzwerkes ist.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 und 6 bis 34, bei dem der Funk-Datenkanal durch den HS- DSCH gebildet wird.
36. Mobilstation mit einer Prozessoreinheit, die derart aus- gestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 35 durchführbar ist.
37. Basisstation mit einer Prozessoreinheit, die derart ausgestaltet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35 durchführbar ist.
38. Kommunikationsnetz umfassend eine Mobilstation nach Anspruch 36 und eine Basisstation nach Anspruch 37.
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