WO2023134939A1 - Verfahren zur auswahl eines datenübertragungsverfahrens und verfahren zum betreiben eines kommunikationssystems - Google Patents

Verfahren zur auswahl eines datenübertragungsverfahrens und verfahren zum betreiben eines kommunikationssystems Download PDF

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WO2023134939A1
WO2023134939A1 PCT/EP2022/085456 EP2022085456W WO2023134939A1 WO 2023134939 A1 WO2023134939 A1 WO 2023134939A1 EP 2022085456 W EP2022085456 W EP 2022085456W WO 2023134939 A1 WO2023134939 A1 WO 2023134939A1
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WO
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radio channel
noise
data transmission
base station
error rate
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PCT/EP2022/085456
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Inventor
Eike Lyczkowski
Tobias Weber
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
    • H04L1/203—Details of error rate determination, e.g. BER, FER or WER
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    • H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
    • H04L1/0016—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy involving special memory structures, e.g. look-up tables
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
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    • H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes

Definitions

  • the invention relates to a method for selecting a data transmission method from a set of available data transmission methods in a communication system.
  • the invention also relates to a method for operating a communication system.
  • a communication system includes a number of base stations and terminals between which there are wireless communication links via radio channels.
  • Known communication systems are based, for example, on the 5G mobile radio standard, which is also used in modern mobile radio networks in particular.
  • data packets to be transmitted are sent from a transmitter to two receivers via two separate radio channels, which is also referred to as packet duplication.
  • the quality of the data transmission via the individual radio channels fluctuates.
  • the quality of the data transmission can be described, for example, in the form of a packet error rate.
  • the packet error rate is determined, for example, as the ratio of data packets not received or incorrectly received within a defined period of time to a total number of data packets sent.
  • Document EP 2 645 474 A1 discloses a communication system for data transmission between multiple transmission units and user equipment.
  • the data is transmitted via radio signals with different polarizations.
  • a method for selecting a data transmission method in a wireless communication system is known from US 2021/022073 A1. In this case, for example, that data transmission method is selected which has an optimal packet error rate.
  • the invention is based on the object of developing a method for selecting a data transmission method in a communication system and a method for operating a communication system.
  • the object is achieved by a method for selecting a data transmission method with the features specified in claim 1.
  • Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims.
  • the object is also achieved by a method for operating a communication system having the features specified in claim 9.
  • a method for selecting a data transmission method from a set of available data transmission methods in a communication system comprises a first base station, a second base station and a terminal, wherein between the first base station and the terminal there is a wireless communication link over a first radio channel, and between the second base station and the terminal there is a wireless communication link over a second radio channel, and wherein a data packet to be transmitted is sent from the terminal device to the first base station via the first radio channel and to the second base station via the second radio channel.
  • At least one pair of values is specified, which includes a decorrelation distance of a first noise of the first radio channel and a cross-correlation coefficient between the first noise of the first radio channel and a second noise of the second radio channel.
  • a packet error rate for each of the available data transmission methods is determined for the specified pair of values. That data transmission method which has an optimal packet error rate is selected and assigned to the predetermined pair of values.
  • the optimal packet error rate depends on the respective application and is, for example, 10' 1 for broadband applications such as mobile radio, for example between 10' 3 and 10' 7 for industrial applications.
  • the first noise of the first radio channel has an autocorrelation that can be described by an autocorrelation coefficient.
  • the autocorrelation coefficient is a measure of a similarity of a signal, in this case the first noise, with itself in a time shift.
  • the decorrelation distance is a time lag at which the autocorrelation coefficient has dropped to 1/e.
  • the cross-correlation coefficient is a measure of a similarity between a first signal, in this case the first noise of the first radio channel, and a second signal, in this case the second noise of the second radio channel.
  • the method according to the invention allows the selection of a suitable data transmission method and the transmission of data packets using the selected data transmission method.
  • the packet error rate is optimized, in particular minimized.
  • the quality of the data transmission is thereby significantly improved and the efficiency of the communication system is increased.
  • the packet error rate for each of the available data transmission methods is determined by a simulator for the predetermined pair of values.
  • the simulator allows an extensive investigation of many conceivable pairs of values.
  • the packet error rate is determined by the simulator by a first partial noise caused by multipath propagation, a second partial noise caused by obstacles, a third partial noise caused by other transmitters, and a signal strength drop over a distance of the radio channel can be specified.
  • a signal-to-noise ratio is calculated from a useful signal strength and the partial noise and the drop in signal strength.
  • the packet error rate is taken from a table that describes a relationship between signal-to-noise ratio and packet error rate.
  • the signal-to-noise ratio is calculated as the difference between the signal strength and the partial noise and the signal strength drop.
  • the signal-to-noise ratio is calculated as a ratio of a power of the signal strength and a power of the partial noise and the drop in signal strength.
  • the third partial noise which is caused by other transmitters, is represented by a Gaussian distribution in which the standard deviation, and thus the strength of the noise, can be specified.
  • the first partial noise that passes through multipath propagation is Rayleigh distributed in the linear domain.
  • the second component of noise, caused by obstacles, is normally distributed on a dB scale.
  • the partial noise is specified by creating autocorrelated, normally distributed and/or Rayleigh distributed arrays by superimposing cosine oscillations and sine oscillations.
  • a decorrelation distance is set using a formula from the literature for normally distributed arrays and using the highest value of the input array for Rayleigh distributed arrays. The standard deviation of the distributions can be adjusted. This is how the noise level can be set.
  • the random parameters are saved when creating the first arrays.
  • a uniform distribution is placed over the stored random parameters and the random parameters for the correlated array are generated from this distribution.
  • the correlation coefficient can be set via the width of the uniform distribution.
  • the noise values are stored as elements in arrays. Each element represents the noise of a time step.
  • the decorrelation distance corresponds to an element in the array where the autocorrelation function has dropped to 1/e.
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  • the decorrelation distance, the cross-correlation coefficient and the respectively associated data transmission method are stored in a table for each predefined pair of values.
  • Said table is designed in the form of a three-dimensional array or characteristic diagram.
  • the set of available data transmission methods includes a plurality of different types of packet duplication.
  • the data packet to be transmitted is sent from the terminal device, for example via a first carrier frequency via the first radio channel to the first base station, and via a second carrier frequency, which differs from the first carrier frequency, via the second radio channel to the second base station.
  • the data packet to be transmitted is sent from the terminal device, for example, at a first time via the first radio channel to the first base station, and at a second time, which differs from the first time, via the second radio channel sent to the second base station.
  • the set of available data transmission methods includes a plurality of different types of modulation.
  • the different types of modulation relate to the necessary signal-to-noise ratio and possible data transmission in a time slot.
  • the modulation methods and coding methods are specified in the standard depending on the signal quality, for example.
  • At least one additional pair of values is specified, which includes a decorrelation distance of the second noise of the second radio channel and a cross-correlation coefficient between the first noise of the first radio channel and the second noise of the second radio channel.
  • a packet error rate for each of the available data transmission methods is determined for the specified additional pair of values. That data transmission method which has the optimal packet error rate is selected and assigned to the predetermined additional value pair.
  • a method for operating a communication system comprises a first base station, a second base station and a terminal, wherein between the first base station and the terminal there is a wireless communication link over a first radio channel, and between the second base station and the terminal there is a wireless communication link over a second radio channel, and wherein a data packet to be transmitted from the terminal is sent over the first radio channel to the first base station and over the second radio channel to the second base station.
  • a data transmission method is selected from a set of available data transmission methods using the method according to the invention for selecting a data transmission method.
  • the data packet to be transmitted is sent using the selected data transmission method from the terminal device to the first base station via the first radio channel and to the second base station via the second radio channel.
  • the method according to the invention allows data packets to be transmitted, with the packet error rate being optimized, in particular minimized.
  • the quality of the data transmission is thereby significantly improved and the efficiency of the communication system is increased.
  • a first noise of the first radio channel is measured and a second noise of the second radio channel is measured.
  • a decorrelation distance of the measured first noise of the first radio channel is calculated, a cross-correlation coefficient between the measured first noise of the first radio channel and the measured second noise of the second radio channel is calculated, and the data transmission method that is assigned to that pair of values in a previously created table is selected , whose decorrelation distance corresponds to the calculated decorrelation distance, and whose cross-correlation coefficient corresponds to the calculated cross-correlation coefficient.
  • Said table is designed in the form of a three-dimensional array or characteristic diagram.
  • Figure 1 a schematic representation of a communication system.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a communication system 10.
  • the communication system 10 is based on the 5G mobile radio standard, which is also used in particular in modern mobile radio networks.
  • the communication system 10 comprises a first base station 11, a second base station 12, a core network 25 and a terminal 15.
  • the first base station 11 and the second base station 12 are arranged stationary and spatially remote from one another. It is also conceivable that the base stations 11, 12 are arranged adjacent to one another.
  • the base stations 11 , 12 are connected to the core network 25 .
  • the core network 25 is a data network, which in the present case is wired.
  • the base stations 11, 12 each have a communication unit for data transmission.
  • the communication units each include an antenna.
  • the terminal 15 is mobile in the present case and is designed, for example, as a vehicle or as a mobile phone. The terminal 15 can thus be moved relative to the base stations 11 , 12 .
  • the terminal 15 also has a communication unit for data transmission.
  • the communication unit of the terminal 15 also includes an antenna.
  • the antennas are used for data transmission via the radio channels 41, 42 of the communication units of the base stations 11 , 12 and of the terminal 15 are used.
  • a data packet to be transmitted by the terminal 15 is sent from the terminal 15 to the first base station 11 via the first radio channel 41 and to the second base station 12 via the second radio channel 42 .
  • the data packet to be transmitted is thus of the Terminal 15 sent as a transmitter via two separate radio channels 41, 42 to two base stations 11, 12 as receivers.
  • This type of data transmission is also referred to as packet duplication.
  • a packet error rate for each of the available data transmission methods is determined by a simulator for each given pair of values. In each case that data transmission method is selected and assigned to the predetermined pair of values which has the optimum packet error rate. For example, the optimal packet error rate is the lowest packet error rate.
  • the packet error rate is defined as the ratio of data packets that were received incorrectly or not at all within a defined period of time to a total number of data packets that were sent.
  • the data transmission method associated with the given pair of values is also stored in the table.
  • a first noise of the first radio channel (41) is measured and a second noise of the second radio channel (42) is measured.
  • a decorrelation distance of the measured first noise of the first radio channel (41) is calculated, and a cross-correlation coefficient between the measured first noise of the first radio channel (41) and the measured second noise of the second radio channel (42) is calculated.
  • That data transmission method is selected which is assigned in the previously created table to that pair of values whose decorrelation distance corresponds to the calculated decorrelation distance and whose cross-correlation coefficient corresponds to the calculated cross-correlation coefficient.
  • Data packets to be transmitted are sent using the previously selected data transmission method from the terminal (15) via the first radio channel (41) to the first base station (11) and via the second radio channel (42) to the second base station (12).

Landscapes

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  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren in einem Kommunikationssystem (10), welches mindestens eine erste Basisstation (11), eine zweite Basisstation (12) und ein Endgerät (15) umfasst, wobei zwischen der ersten Basisstation (11) und dem Endgerät (15) eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal (41) existiert, und wobei zwischen der zweiten Basisstation (12) und dem Endgerät (15) eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal (42) existiert, und wobei ein zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät (15) über den ersten Funkkanal (41) zu der ersten Basisstation (11) und über den zweiten Funkkanal (42) zu der zweiten Basisstation (12) gesendet wird, wobei mindestens ein Wertepaar vorgegeben wird, welches eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) umfasst, wobei für das vorgegebene Wertepaar eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt wird, und wobei dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet wird, welches eine optimale Paketfehlerrate aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems (10).

Description

Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens und Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren in einem Kommunikationssystem. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems.
Ein Kommunikationssystem umfasst mehrere Basisstationen und Endgeräte, zwischen denen drahtlose Kommunikationsverbindungen über Funkkanäle existieren. Bekannte Kommunikationssysteme basieren beispielsweise auf dem 5G-Mobilfunkstandard, welcher insbesondere auch in modernen Mobilfunknetzen Anwendung findet. In einem solchen Kommunikationssystem werden zu übertragende Datenpakete von einem Sender über zwei getrennte Funkkanäle zu zwei Empfängern gesendet, was auch als Packet-Duplication bezeichnet wird.
Die Qualität der Datenübertragung über die einzelnen Funkkanäle ist dabei schwankend. Die Qualität der Datenübertragung ist beispielsweise in Form einer Paketfehlerrate beschreibbar. Die Paketfehlerrate wird beispielsweise als Verhältnis von in einem definierten Zeitraum nicht oder fehlerhaft empfangenen Datenpaketen zu einer Gesamtzahl von gesendeten Datenpaketen bestimmt.
In einem solchen Kommunikationssystem existieren verschiedene Datenübertragungsverfahren, welche unterschiedliche Arten der Packet-Duplication sowie unterschiedliche Arten von Modulationsverfahren und Kodierungsverfahren umfassen. Durch Auswahl eines geeigneten Datenübertragungsverfahrens kann die Qualität der Datenübertragung über die Funkkanäle verbessert werden.
Das Dokument EP 2 645 474 A1 offenbart ein Kommunikationssystem zur Datenübertragung zwischen mehreren Übertragungseinheiten und Benutzergeräten. Die Datenübertragung erfolgt dabei über Funksignale mit verschiedenen Polarisationen. Aus der US 2021/022073 A1 ist ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens in einem drahtlosen Kommunikationssystem bekannt. Dabei wird beispielsweise dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt, welches eine optimale Paketfehlerrate aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens in einem Kommunikationssystem, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems weiterzubilden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Es wird ein Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren in einem Kommunikationssystem vorgeschlagen. Das Kommunikationssystem umfasst eine erste Basisstation, eine zweite Basisstation und ein Endgerät, wobei zwischen der ersten Basisstation und dem Endgerät eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal existiert, und wobei zwischen der zweiten Basisstation und dem Endgerät eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal existiert, und wobei ein zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät über den ersten Funkkanal zu der ersten Basisstation und über den zweiten Funkkanal zu der zweiten Basisstation gesendet wird.
Erfindungsgemäß wird mindestens ein Wertepaar vorgegeben, welches eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals umfasst. Für das vorgegebene Wertepaar wird eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt. Es wird dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet, welches eine optimale Paketfehlerrate aufweist. Die optimale Paketfehlerrate hängt von der jeweiligen Anwendung ab und beträgt für Breitbandanwendungen wie Mobilfunk beispielsweise 10’1, für industrielle Anwendungen beispielsweise zwischen 10'3 und 10'7. Das erste Rauschen des ersten Funkkanals weist eine Autokorrelation auf, die durch einen Autokorrelationskoeffizienten beschreibbar ist. Der Autokorrelationskoeffizient ist ein Maß für eine Ähnlichkeit eines Signals, vorliegend des ersten Rauschens, mit sich selbst in einer zeitlichen Verschiebung. Die Dekorrelationsdistanz ist eine zeitliche Verschiebung, bei welcher der Autokorrelationskoeffizient auf 1/e abgefallen ist. Der Kreuzkorrelationskoeffizient ist ein Maß für eine Ähnlichkeit zwischen einem ersten Signal, vorliegend dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals, und einem zweiten Signal, vorliegend dem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Auswahl eines geeigneten Datenübertragungsverfahrens und die Übertragung von Datenpaketen mittels des ausgewählten Datenübertragungsverfahrens. Bei der Übertragung von Datenpaketen ist dabei die Paketfehlerrate optimiert, insbesondere minimiert. Die Qualität der Datenübertragung ist dadurch signifikant verbessert, und die Effizienz des Kommunikationssystems ist erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für das vorgegebene Wertepaar die Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren durch einen Simulator ermittelt. Der Simulator gestattet eine umfangreiche Untersuchung vieler denkbarer Wertepaare.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Paketfehlerrate durch den Simulator ermittelt, indem ein erstes Teilrauschen, das durch Mehrwegeausbreitung verursacht wird, ein zweites Teilrauschen, das durch Hindernisse verursacht wird, ein drittes Teilrauschen, das durch andere Sender verursacht wird, und ein Signalstärkeabfall über eine Distanz des Funkkanals vorgegeben werden. Ein Rauschabstand wird aus einer Nutzsignalstärke und den Teilrauschen und dem Signalstärkeabfall berechnet. Die Paketfehlerrate wird einer Tabelle entnommen, welche einen Zusammenhang zwischen Rauschabstand und Paketfehlerrate beschreibt.
Beispielsweise wird der Rauschabstand als Differenz aus der Signalstärke und den Teilrauschen sowie dem Signalstärkeabfall berechnet. Beispielsweise wird der Rauschabstand als Verhältnis aus einer Leistung der Signalstärke und einer Leistung der Teilrauschen sowie dem Signalstärkeabfall berechnet. Das dritte Teilrauschen, das durch andere Sender verursacht wird, wird dabei durch eine Gaußverteilung dargestellt, bei der die Standardabweichung, und damit die Stärke des Rauschens, angebbar ist. Das erste Teilrauschen, das durch Mehrwegeausbreitung verursacht wird, ist Rayleigh-verteilt im linearem Bereich. Das zweite Teilrauschen, das durch Hindernisse verursacht wird, ist normalverteilt auf einer dB-Skala.
Die Teilrauschen werden vorgegeben, indem autokorrelierte, normalverteilte und/oder rayleighverteilte Arrays durch eine Überlagerung von Kosinusschwingungen sowie Sinusschwingungen erstellt werden. Dabei wird eine Dekorrelationsdistanz bei normalverteilten Arrays über eine Formel aus der Literatur eingestellt und bei rayleighverteilten Arrays über den höchsten Wert des Input Arrays. Dabei ist die Standardabweichung der Verteilungen einstellbar. So kann die Rauschstärke festgelegt werden. Bei der Erstellung jeweils korrelierter Arrays werden die Zufallsparameter beim Erstellen der ersten Arrays gespeichert. Für das korrelierte Array wird eine Gleichverteilung über die gespeicherten Zufallsparameter gelegt und aus dieser Verteilung die Zufallsparameter für das korrelierte Array erzeugt. Über die Breite der Gleichverteilung ist der Korrelationskoeffizient einstellbar. Die Rauschwerte werden als Elemente in Arrays gespeichert. Jedes Element steht dabei für das Rauschen eines Zeitschrittes. Die Dekorrelationsdistanz entspricht einem Element in dem Array, an dem die Autokorrelationsfunktion auf 1/e abgesunken ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden mehrere Wertepaare vorgegeben, welche jeweils eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals umfassen. Dabei wird für jedes vorgegebene Wertepaar jeweils eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt, und es wird jeweils dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet, welches die optimale Paketfehlerrate aufweist. Somit ist je nach aktuellen Eigenschaften des ersten Rauschens und des zweiten Rauschens der Funkkanäle jeweils das geeignete Datenübertragungsverfahrens auswählbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für jedes vorgegebene Wertepaar die Dekorrelationsdistanz, der Kreuzkorrelationskoeffizient und das jeweils zugeordnete Datenübertragungsverfahren in einer Tabelle gespeichert. Die besagte Tabelle ist dabei in Form eines dreidimensionalen Arrays oder Kennfeldes ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst die Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten der Packet-Duplication. Bei einer Art der Packet-Duplication wird das zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät beispielsweise über eine erste Trägerfrequenz über den ersten Funkkanal zu der ersten Basisstation gesendet, und über eine zweite Trägerfrequenz, die von der ersten Trägerfrequenz verschieden ist, über den zweiten Funkkanal zu der zweiten Basisstation gesendet. Bei einer anderen Art der Packet-Duplication wird das zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät beispielsweise zu einem ersten Zeitpunkt über den ersten Funkkanal zu der ersten Basisstation gesendet, und zu einem zweiten Zeitpunkt, der von dem ersten Zeitpunkt verschieden ist, über den zweiten Funkkanal zu der zweiten Basisstation gesendet.
Vorzugsweise umfasst die Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten der Modulation. Die unterschiedlichen Arten der Modulation beziehen sich auf den notwendigen Rauschabstand und mögliche Datenübertragung in einem Zeitslot. In 5G sind die Modulationsverfahren und Codierungsverfahren im Standard beispielsweise in Abhängigkeit der Signalqualität festgelegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mindestens ein zusätzliches Wertepaar vorgegeben, welches eine Dekorrelationsdistanz des zweiten Rauschens des zweiten Funkkanals und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals und dem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals umfasst. Für das vorgegebene zusätzliche Wertepaar wird eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt. Es wird dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen zusätzlichen Wertepaar zugeordnet, welches die optimale Paketfehlerrate aufweist. In der Regel ist die Berücksichtigung der Dekorrelationsdistanz des zweiten Rauschens des zweiten Funkkanals nicht erforderlich. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass das zweite Rauschen dem ersten Rauschen ähnlich ist. Die Berücksichtigung der Dekorrelationsdistanz des zweiten Rauschens des zweiten Funkkanals verbessert jedoch gegebenenfalls die Qualität der Datenübertragung sowie die Effizienz des Kommunikationssystems.
Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems vorgeschlagen. Das Kommunikationssystem umfasst eine erste Basisstation, eine zweite Basisstation und ein Endgerät, wobei zwischen der ersten Basisstation und dem Endgerät eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal existiert, und wobei zwischen der zweiten Basisstation und dem Endgerät eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal existiert, und wobei ein zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät über den ersten Funkkanal zu der ersten Basisstation und über den zweiten Funkkanal zu der zweiten Basisstation gesendet wird.
Dabei wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren ein Datenübertragungsverfahren ausgewählt. Das zu übertragende Datenpaket wird mit dem ausgewählten Datenübertragungsverfahren von dem Endgerät über den ersten Funkkanal zu der ersten Basisstation und über den zweiten Funkkanal zu der zweiten Basisstation gesendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Übertragung von Datenpaketen, wobei die Paketfehlerrate optimiert, insbesondere minimiert, ist. Die Qualität der Datenübertragung ist dadurch signifikant verbessert, und die Effizienz des Kommunikationssystems ist erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein erstes Rauschen des ersten Funkkanals gemessen, und es wird ein zweites Rauschen des zweiten Funkkanals gemessen. Eine Dekorrelationsdistanz des gemessenen ersten Rauschens des ersten Funkkanals wird berechnet, ein Kreuzkorrelationskoeffizient zwischen dem gemessenen ersten Rauschen des ersten Funkkanals und dem gemessen zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals wird berechnet, und es wird dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt, welches in einer zuvor erstellten Tabelle demjenigen Wertepaar zugeordnet ist, dessen Dekorrelationsdistanz der berechneten Dekorrelationsdistanz entspricht, und dessen Kreuzkorrelationskoeffizient dem berechneten Kreuzkorrelationskoeffizienten entspricht. Die besagte Tabelle ist dabei in Form eines dreidimensionalen Arrays oder Kennfeldes ausgebildet. Die Messung des ersten Rauschens des ersten Funkkanals und des zweiten Rauschens des zweiten Funkkanals mit der Berechnung der Dekorrelationsdistanz und des Kreuzkorrelationskoeffizienten ermöglicht eine Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens unter den jeweils aktuellen Bedingungen.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigt:
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems 10. Das Kommunikationssystem 10 basiert auf dem 5G-Mobilfunkstandard, welcher insbesondere auch in modernen Mobilfunknetzen Anwendung findet. Das Kommunikationssystem 10 umfasst vorliegend eine erste Basisstation 11 , eine zweite Basisstation 12, ein Kernnetz 25 und ein Endgerät 15.
Die erste Basisstation 11 und die zweite Basisstation 12 sind vorliegend stationär und räumlich voneinander entfernt angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Basisstationen 11, 12 benachbart zueinander angeordnet sind. Die Basisstationen 11 , 12 sind dabei mit dem Kernnetz 25 verbunden. Bei dem Kernnetz 25 handelt es sich um ein Datennetz, welches vorliegend kabelgebunden ausgeführt ist. Die Basisstationen 11, 12 weisen jeweils eine Kommunikationseinheit zur Datenübertragung auf. Die Kommunikationseinheiten umfassen dabei jeweils eine Antenne.
Das Endgerät 15 ist vorliegend mobil und beispielsweise als Fahrzeug oder als Mobiltelefon ausgebildet. Das Endgerät 15 ist somit relativ zu den Basisstationen 11 , 12 beweglich. Auch das Endgerät 15 weist eine Kommunikationseinheit zur Datenübertragung auf. Die Kommunikationseinheit des Endgeräts 15 umfasst ebenfalls eine Antenne.
Zwischen der ersten Basisstation 11 und dem Endgerät 15 existiert eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal 41. Zwischen der zweiten Basisstation 12 und dem Endgerät 15 existiert eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal 42. Zur Datenübertragung über die Funkkanäle 41 , 42 werden jeweils die Antennen der Kommunikationseinheiten der Basisstationen 11 , 12 sowie des Endgeräts 15 genutzt.
Ein von dem Endgerät 15 zu übertragendes Datenpaket wird von dem Endgerät 15 über den ersten Funkkanal 41 zu der ersten Basisstation 11 und über den zweiten Funkkanal 42 zu der zweiten Basisstation 12 gesendet. Das zu übertragende Datenpaket wird also von dem Endgerät 15 als Sender über zwei getrennte Funkkanäle 41, 42 zu zwei Basisstationen 11, 12 als Empfänger gesendet. Diese Art der Datenübertragung wird auch als Packet-Duplication bezeichnet.
Zunächst werden mehrere Wertepaare vorgegeben, welche jeweils eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) umfassen. Die Dekorrelationsdistanzen und die Kreuzkorrelationskoeffizienten werden in einer Tabelle gespeichert.
Für jedes vorgegebene Wertepaar wird jeweils eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren durch einen Simulator ermittelt. Es wird jeweils dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet, welches die optimale Paketfehlerrate aufweist. Die optimale Paketfehlerrate ist beispielsweise die geringste Paketfehlerrate. Die Paketfehlerrate ist dabei als Verhältnis von in einem definierten Zeitraum nicht oder fehlerhaft empfangenen Datenpaketen zu einer Gesamtzahl von gesendeten Datenpaketen definiert. Das dem vorgegebenen Wertepaar jeweils zugeordnet zugeordnete Datenübertragungsverfahren wird ebenfalls in der Tabelle gespeichert.
Im Betrieb des Kommunikationssystems wird ein erstes Rauschen des ersten Funkkanals (41) gemessen, und ein zweites Rauschen des zweiten Funkkanals (42) wird gemessen. Es wird eine Dekorrelationsdistanz des gemessenen ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) berechnet, und es wird ein Kreuzkorrelationskoeffizient zwischen dem gemessenen ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und dem gemessen zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) berechnet.
Es wird dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt, welches in der zuvor erstellten Tabelle demjenigen Wertepaar zugeordnet ist, dessen Dekorrelationsdistanz der berechneten Dekorrelationsdistanz entspricht, und dessen Kreuzkorrelationskoeffizient dem berechneten Kreuzkorrelationskoeffizienten entspricht. Zu übertragende Datenpakete werden mit dem zuvor ausgewählten Datenübertragungsverfahren von dem Endgerät (15) über den ersten Funkkanal (41) zu der ersten Basisstation (11) und über den zweiten Funkkanal (42) zu der zweiten Basisstation (12) gesendet. Bezugszeichenliste
10 Kommunikationssystem 11 erste Basisstation
12 zweite Basisstation
15 Endgerät
25 Kernnetz
41 erster Funkkanal 42 zweiter Funkkanal

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Auswahl eines Datenübertragungsverfahrens aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren in einem Kommunikationssystem (10), welches mindestens eine erste Basisstation (11), eine zweite Basisstation (12) und ein Endgerät (15) umfasst, wobei zwischen der ersten Basisstation (11) und dem Endgerät (15) eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal (41) existiert, und wobei zwischen der zweiten Basisstation (12) und dem Endgerät (15) eine drahtlose
Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal (42) existiert, und wobei ein zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät (15) über den ersten Funkkanal (41) zu der ersten Basisstation (11) und über den zweiten Funkkanal (42) zu der zweiten Basisstation (12) gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wertepaar vorgegeben wird, welches eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) umfasst, dass für das vorgegebene Wertepaar eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt wird, und dass dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet wird, welches eine optimale Paketfehlerrate aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das vorgegebene Wertepaar die Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren durch einen Simulator ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Paketfehlerrate durch den Simulator ermittelt wird, indem ein erstes Teilrauschen, das durch Mehrwegeausbreitung verursacht wird, ein zweites Teilrauschen, das durch Hindernisse verursacht wird, ein drittes Teilrauschen, das durch andere Sender verursacht wird, und ein Signalstärkeabfall über eine Distanz des Funkkanals (41, 42) vorgegeben werden, dass ein Rauschabstand aus einer Nutzsignalstärke und den Teilrauschen und dem Signalstärkeabfall berechnet wird, und dass die Paketfehlerrate einer Tabelle entnommen wird, welche einen Zusammenhang zwischen Rauschabstand und Paketfehlerrate beschreibt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wertepaare vorgegeben werden, welche jeweils eine Dekorrelationsdistanz eines ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und einem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) umfassen, dass für jedes vorgegebene Wertepaar jeweils eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt wird, und dass jeweils dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen Wertepaar zugeordnet wird, welches die optimale Paketfehlerrate aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes vorgegebene Wertepaar die Dekorrelationsdistanz, der Kreuzkorrelationskoeffizient und das jeweils zugeordnete Datenübertragungsverfahren in einer Tabelle gespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten der Packet-Duplication umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren eine Mehrzahl von unterschiedlichen Arten der Modulation umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches Wertepaar vorgegeben wird, welches eine Dekorrelationsdistanz des zweiten Rauschens des zweiten Funkkanals (42) und einen Kreuzkorrelationskoeffizienten zwischen dem ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und dem zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) umfasst, dass für das vorgegebene zusätzliche Wertepaar eine Paketfehlerrate für jedes der verfügbaren Datenübertragungsverfahren ermittelt wird, und dass dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt und dem vorgegebenen zusätzlichen Wertepaar zugeordnet wird, welches die optimale Paketfehlerrate aufweist.
9. Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems (10), umfassend eine erste Basisstation (11), eine zweite Basisstation (12) und ein Endgerät (15), wobei zwischen der ersten Basisstation (11) und dem Endgerät (15) eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen ersten Funkkanal (41) existiert, und wobei zwischen der zweiten Basisstation (12) und dem Endgerät (15) eine drahtlose Kommunikationsverbindung über einen zweiten Funkkanal (42) existiert, und wobei ein zu übertragendes Datenpaket von dem Endgerät (15) über den ersten Funkkanal (41) zu der ersten Basisstation (11) und über den zweiten Funkkanal (42) zu der zweiten Basisstation (12) gesendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche aus einer Menge von verfügbaren Datenübertragungsverfahren ein Datenübertragungsverfahren ausgewählt wird, und dass das zu übertragende Datenpaket mit dem ausgewählten Datenübertragungsverfahren von dem Endgerät (15) über den ersten Funkkanal (41) zu der ersten Basisstation (11) und über den zweiten Funkkanal (42) zu der zweiten Basisstation (12) gesendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Rauschen des ersten Funkkanals (41) gemessen wird, dass ein zweites Rauschen des zweiten Funkkanals (42) gemessen wird, dass eine Dekorrelationsdistanz des gemessenen ersten Rauschens des ersten Funkkanals (41) berechnet wird, dass ein Kreuzkorrelationskoeffizient zwischen dem gemessenen ersten Rauschen des ersten Funkkanals (41) und dem gemessen zweiten Rauschen des zweiten Funkkanals (42) berechnet wird, und dass dasjenige Datenübertragungsverfahren ausgewählt wird, welches in einer zuvor erstellten T abelle demjenigen Wertepaar zugeordnet ist, dessen Dekorrelationsdistanz der berechneten Dekorrelationsdistanz entspricht, und dessen Kreuzkorrelationskoeffizient dem berechneten Kreuzkorrelationskoeffizienten entspricht.
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