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Dokumentenidentifikation DE69832494T2 03.08.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001010254
Titel SENDEWIEDERHOLUNG VON DATENPAKETEN FÜR EIN DRAHTLOSES MULTIMEDIAKOMMUNIKATIONSSYSTEM
Anmelder Skyworks Solutions, Inc., Newport Beach, Calif., US
Erfinder KETSEOGLOU, J., Thomas, Irvine, US
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69832494
Vertragsstaaten DE, FI, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.09.1998
EP-Aktenzeichen 989480850
WO-Anmeldetag 04.09.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/18446
WO-Veröffentlichungsnummer 1999012269
WO-Veröffentlichungsdatum 11.03.1999
EP-Offenlegungsdatum 21.06.2000
EP date of grant 23.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.08.2006
IPC-Hauptklasse H04B 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft allgemein kabellose Kommunikationssysteme und insbesondere ein System und ein Verfahren zum richtigen Senden und Wiederholen des Sendens von Datenpaketen in einer drahtlosen Multimedia-Kommunikationsumgebung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Weltweit entwickeln verschiedene Organisationen gegenwärtig Standards für die Spezifikation der mobilen Telekommunikationssysteme der nächsten Generation. Dienste, die von gegenwärtigen drahtlosen mobilen Systemen angeboten werden, sind Telefonie- und Sprachdienste, die von schmalbandigen digitalen Netzwerken unterstützt werden. Es wird eine Nachfrage nach Diensten mit höherer Bandweite geben, wenn umfassendere Daten und Informationen gesendet werden. Diese umfassenden Daten erfordern, dass mobile Systeme unter Verwendung eines asynchronen Sendemodus (ATM, asynchronous transfer mode) an festverdrahtete Breitbandnetzwerke ankoppeln. Folglich müssen heutige drahtlose Schnittstellen schmalbandige Dienste effektiv tragen während die Flexibilität zum Tragen von Diensten mit höherer Bandbreite bereitgestellt wird, da die Nachfrage steigt.

Jedoch führt die Harmonisierung einer Mehrzahl von Kommunikationsdiensten mit unterschiedlichen Charakteristiken zu einem erkennbaren Spektrums- und Sendebedarf. Typische Dienste, die auf drahtlosen Kommunikationsnetzwerken verwendet werden, schließen Telefonie, Videotelefonie und Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung ein. Diese Dienste weisen veränderliche und erkennbare Erfordernisse auf, die hoch verfügbar zu sein, verzögerungskritisch zu sein, hohe Bandbreite bedürfen und/oder fehlerintolerant zu sein einschließen. Die Abwägungen dieser verschiedenen Erfordernisse der verschiedenen Dienste, die auf dem Netzwerk verwendet werden, wenn sie in ein einzelnes in sich ruhendes Ganzes integriert sind, führen zu Beschränkungen in der Fähigkeit des Netzwerks zum schnellen, richtigen und gleichzeitigen Senden einer großen Informationsmenge.

Die Hochfrequenz-Zugriffstechnologie, die am häufigsten für diese verschiedenen Bedürfnisse verwendet wird, ist als Kodemultiplexverfahren (CDMA, code division multiple access) bekannt. CDMA- und ATM-Charakteristiken bieten getrennt und kombiniert wesentliche Vorteile in drahtlosen Kommunikationsumgebungen an, in denen ein breiter Bereich von Diensten getragen werden muss. Sowohl CDMA als auch ATM erlauben eine Sendeverbindung zum Unterstützen einer Anzahl gleichzeitiger Verbindungen, die bei Bedarf verwendet werden können, zum Vereinfachen des Weiterleitens und Reduzieren von Datenverkehrstau und Überhang.

CDMA erlaubt es einer Mehrzahl von Benutzern, durch den Gebrauch von Senden mit gespreiztem Spektrum gleichzeitig das gleiche Hochfrequenzspektrum zu teilen. Jede individuelle Verbindung über die Hochfrequenzschnittstelle ist durch einen CDMA-Kode erkennbar, der dieser Verbindung zugewiesen ist. Da es eine relativ große Anzahl von Kodes gibt, können sie neuen Verbindungen zugewiesen werden, wenn die Verbindungen eingerichtet werden oder wenn eine neue Mobilstation einer Basisstation, die eine Mehrzahl von Benutzern bedient, angegliedert wird. Benutzerdaten werden über die Funkschnittstelle mit einem zugeordneten CDMA-Kode gesendet und ohne das Bedürfnis nach zusätzlichen Kanalzuweisungen. Folglich wird von dem CDMA-Kode das Signal identifiziert und eine „virtuelle" Kanalverbindung für die Luftschnittstelle repräsentiert.

Eine Realität für drahtlose Verbindungen ist es, dass Daten zu im wesentlichen zufälligen Zeitpunkten übertragen werden. Zusätzliche Daten können dem System zu jeder Zeit hinzugefügt und gesendet werden. Diese zufälligen Sendungen können in ihrer Gesamtheit erzwingen, dass die Systemkapazität überschritten wird und Störungen zwischen Benutzern verursachen. Diese sich dynamisch ändernden Datenverkehr-Charakteristiken können über Systembeschränkungen hinweg ansteigen und zu starke, unakzeptable Fehlerraten bewirken.

ATM unterteilt Sendedaten in kleine Pakete mit fester Größe, die ATM-Zellen genannt werden, die Informationsgruppen aufweisen. Jede ATM-Zelle weist ein Datenfeld und ein Steuerfeld auf, das eine Adresse aufweist. Die Adresse in dem Steuerfeld kann auch als eine virtuelle Kanal-Verbindung innerhalb eines festen Netzwerks betrachtet werden, da eine Mehrzahl von Benutzern jeweils durch eine separate Adresszuweisung identifiziert sind. ATM ist anders als herkömmliche Sendesysteme, indem es asynchron ist und nur Netzwerkkapazität verwendet, wenn es zu sendende Daten gibt.

Ein anderer in der Technik bekannter Sendemodus ist das Zeitmultiplexverfahren (TDMA, time division multiple access). TDMA ist ATM mit der Ausnahme ähnlich, dass TDMA nicht asynchron ist. Jeder TDMA-Sender sendet jedes Mal, wenn er „angefragt (polled)" ist, eine Informations-„Zelle".

In mobilen digitalen Informationssendetechniken, insbesondere CDMA, ATM und TDMA, wird Dateninformation als „schwallartig" betrachtet, indem beträchtliche Mengen von Daten auf „Pakete" reduziert werden und in „Schwällen" gesendet werden. Schwallmodus-Senden führt dazu, dass Informationspakete gesendet werden und Paketisierung verzögert wird. Der Prozess des Auffüllens von ATM-Zellen mit Sprache enthält ebenfalls Paketisierungsverzögerungen.

Die inhärente Natur von Hochfrequenz-Kommunikation bezüglich Sendeleistung begrenzt und schränkt Spektrumsverfügbarkeit ein, schränkt auch die maximale Informationsmenge ein, die über die Funkschnittstelle gesendet werden kann. Folglich müssen innerhalb einer Funkschnittstelle Breitbandkommunikationsdienste aufgrund der Beschränkungen an mobiler Leistung und der Begrenzungen der Datensenderate auf dem Funkschnittstellennetzwerk als den schmalbandigen Diensten ähnlich betrachtet werden. Ferner ist das Hochfrequenzsenden wesentlich fehleranfälliger als festverdrahtete Breitbandnetzwerke. Das führt aufgrund der Notwendigkeit zum Senden und Verarbeiten von Fehlerkontrollprotokollen zum weiteren Reduzieren der Kapazität.

Der in der Technik bekannte Standard, der von der International Telecommunications Union (ITU) für die drahtlose Multimedia-Kommunikationsumgebung erschaffen wurde, ist als IMT-2000 bekannt. 1 zeigt eine grafische Abbildung der verschiedenen Untersysteme einer mobilen Hochfrequenzstation zusammen mit einer zugeordneten Basisstation innerhalb einer Mehrfachzugriff (Multiplex)-Umgebung unter dem IMT-2000-Standard.

In 1 weist die Basisstation 12 eine Basisstationssteuerung 11 auf, die die Basisstation 12 steuert. Die Basisstation 12 kommuniziert über eine drahtlose Schnittstelle 13 mit einer Mobilstation 14. Die Mobilstation 14 weist auch eine Mobilstationsteuerung 15 auf. Jedes der grafisch in 1 gezeigten Systeme weist die folgenden Untersysteme auf: ein internes Netzwerk 16, Verbindungszugriff-Steuerungs-Untersysteme 17, Medienzugriff-Steuerungs-Untersysteme 18 und das physikalische Hochfrequenz-Funkschnittstellen-Sendesystem 19.

Gegenwärtige drahtlose Kommunikation von Daten, wie es zur Implementierung mit IMT-2000 verwendet und geplant ist, verwendet ein Fehlerkorrektur- und Zuverlässigkeitssystem, das als „automatische Wiederholungsanfrage" (ARQ, automatic repeat request) bekannt ist. ARQ ist eine Strategie zur Fehlerkorrektur, die das erneute Senden eines Datenpakets anfordert, wenn die Sendung nicht vollständig und genau empfangen ist.

Bei ARQ stellt der Empfänger ein Signal an den entsprechenden Datenpaketsender bereit, dass das Informations-Datenpaket nicht hinreichend empfangen wurde. Beim Empfang des ARQ-Signals, das einen Fehler in der vorherigen Sendung anzeigt, sendet der Sender das Datenpaket erneut an den Empfänger. Dieser Prozess wird wiederholt, bis das Datenpaket hinreichend empfangen wird. Der Empfänger ist dann fähig, das nächste zu sendende Datenpaket zu empfangen.

Der ARQ-Prozess verursacht Systemverzögerungen, da identische Informationen wieder und wieder gesendet werden, bis das Signal, das das Datenpaket repräsentiert, als annehmbar erachtet wird, oder es als fehlgeschlagen betrachtet wird und das Senden dieses Informations-Datenpakets abgebrochen wird. Dieses erneute Senden identischer Informationen fügt unerwünschten Netzwerkdatenverkehr hinzu, der eine Systemverschlechterung und -störung bewirkt.

Eine Systemarchitektur, die bei drahtloser Kommunikation mit einem gespreizten Spektrum verwendet wird, ist als „Rake"-Vorkombinieren bekannt. In dieser Rake-Architektur werden Parameter von Mehrfachpfaden für das empfangene Signal aus einem Downlink-Pilotsignal abgeleitet und zum Phasen-, Amplituden und Zeit-Ausrichten der verschiedenen Mehrfachpfadkomponenten verwendet, die vor dem Demodulieren kombiniert werden. Im Wesentlichen wird bei Rake-Vorkombinieren erkannt, dass ein einzelnes gesendetes Signal, das über eine drahtlose Kommunikationsverbindung gesendet wird, eine Mehrzahl von Komponenten oder „Metriken" aufweisen wird, die von einem Empfänger kombiniert werden müssen, um eine einzelne akkumulierte Signaleingabe für den herkömmlichen Viterbi-Algorithmus zu erhalten.

Wenn die Rake-Architektur innerhalb drahtloser Kommunikationssysteme verwendet wird, wird ein Senden als fehlgeschlagen eingeschätzt, wenn ungenügend Mehrfachpfadkomponenten empfangen sind und ihre kombinierten Leistungspegel nicht über einer vorgegebenen Schwelle sind.

Wenn das Senden fehlschlägt, muss der Rake-Empfänger ein Fehlerkorrektursystem durchführen. Er sendet eine ARQ-Anfrage. Das Informationssignal wird dann von dem Sender wiederholt gesendet. Dieser Prozess wird wiederholt, bis das Signal als hinreichend empfangen eingeschätzt wird, d.h. es über der vorgegebenen Leistungsschwelle ist, wenn die Rake-Rekombination vervollständigt ist.

Jedoch fügt das Hinzufügen von Mehrfachsendungen des gleichen Signals innerhalb des Sendenetzwerks unerwünschten Datenverkehr hinzu. Ferner weist das Rake-System Leistungsbeschränkungen aufgrund einer Mehrzahl von Benutzern im Netzwerk mit verschiedener Leistungsverfügbarkeit auf. Die Sendung eines Benutzers kann sich mit Leistungspegeln des Empfangs anderer Benutzer stören.

In Bakhtiyari S. et. al.: „Practical Implementation of a mobile data link protocol with a type II hybrid ARQ scheme and code combining", Personal communication – Freedom through wireless technology, Secaucas, NJ. 18.–20. Mai 1993, Nr. Conf. 43, 18. Mai 1993, p. 774–777, XP000393297, Institut für Elektro- und Elektronikingenieure ist ein Mechanismus offenbart, wobei zwei Sequenzen, offensichtlich Kopien des jeweils anderen, vor irgendeiner Kombination oder einem erneuten Senden gesendet und dekodiert werden.

Kallel S. et. al.: „Sequential decoding with an efficient partial retransmission ARQ strategy", IEEE Transactions on Communications, Vol. 39, Nr. 2, 1. Februar 1991, p. 208–213, XP000225303 offenbart das Senden eines Informationspakets, dann das erneute Senden von Untergruppen des Originalpakets.

Souissi et. al.: „A diversity combining DS/CDMA system with convolutional encoding and viterbi encoding", IEEE transactions on vehicular technology; Vol. 44, Nr. 2, Mai 1995, p. 304–312 ist eine Diskussion von Typ-I- und -II-Hybrid-ARQ-Sytemen auf einer höheren Ebene.

Bigloo A.M.Y. et. al.: „Slotted DS/SSMA ALOHA with packet combining in a Rayleigh fading channel", Vehicular Technology Conference, 1996. Mobile Technology for the human race, IEEE 46th Atlanta, GA, USA, 28. April – 1. Mai 1996, New York, NY, USA, IEEE, US, 28. April 1996, p. 1710–1714, XP010162685 ist auch eine Diskussion von Rake-Verarbeiten auf höherer Ebene, die das Halten von Kopien eines Pakets lehrt, die als Fehler detektiert sind und sie mit der neu empfangenen Kopie kombiniert.

ZIELE DER ERFINDUNG

Es ist folglich ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes System zum Bereitstellen eines drahtlosen Kommunikationssystems bereitzustellen, das effektiv schmalbandige Dienste tragen kann, während es die Flexibilität zum Tragen von Diensten mit größerer Bandbreite bereitstellt.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein drahtloses Kommunikationssystem bereitzustellen, das sich auf die verschiedenen drahtlosen Kommunikationssende- und Spektrumsbedürfnisse einer Mehrzahl von Diensten (wie zum Beispiel Telefonie, Videotelefonie und Hochgeschwindigkeits-Datensendung) richtet, einschließlich verzögerungskritisch zu sein, große Bandbreite zu benötigen und Fehlerintolerant zu sein.

Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Sendesystem innerhalb einer drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung zu schaffen, die unnötige und unerwünschten Informationsverkehr verringert, Störungen zwischen Benutzern verringert, auf dynamisch ändernde Verkehrscharakteristiken in einer Weise gerichtet ist, die eine allmähliche Herabsetzung der Systemqualität schafft, wenn Verkehrsbeschränkungen überschritten werden und dadurch unakzeptable Kommunikationsfehler reduziert.

Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Sendesystem innerhalb einer drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung zu schaffen, die die notwendige Anzahl von erneuten ARQ-Sendungen identischer Informationen minimiert, um ein akzeptables Signal zu erreichen und dadurch unerwünschten Informationsverkehr von dem drahtlosen Netzwerk reduziert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese und andere Ziele und Vorteile werden erreicht durch ein Mehrfachzugriffsystem für Kommunikation über eine drahtlose Schnittstelle, mit einem Sender zum Senden einer Signalrepräsentation eines Informationspakets und Wiederholens des Sendens des Signals eines Informationspakets und Wiederholens des Sendens der Signalrepräsentation des Informationspakets, einem Empfänger zum Empfangen der Signalrepräsentationen des Informationspakets, und einem Mittel zum Verarbeiten der Signalrepräsentationen des Informationspakets durch Kombinieren der gesendeten Signale mit den wiederholt gesendeten Signalen zum Erhalten einer Ausgangssignals-Repräsentation des Informationspakets. In diesem System sendet der Empfänger ein ARQ-Signal an den Sender, wenn das Ausgangssignal als unzuverlässig eingeschätzt wird, und der Sender sendet das wiederholt gesendete Signal in Antwort auf das ARQ-Signal, wobei das Ausgangssignal als unzuverlässig eingeschätzt ist, wenn eine Vorgabe-Leistungsbeschränkung nicht überschritten ist.

Das Verfahren zur Kommunikation über eine drahtlose Schnittstelle innerhalb eines Mehrfachzugriff-Kommunikationssystem weist die Schritte des Sendens einer Signalrepräsentation eines Informationspakets, Wiederholtes Senden der Signalrepräsentation des Informationspakets und Empfangens der Signalrepräsentationen des Informationspakets auf. Ferner werden die gesendeten Signale mit den wiederholt gesendeten Signalen kombiniert zum Erhalten einer Ausgabesignals-Repräsentation des Informationspakets und das Ausgabesignal wird als unzuverlässig bestimmt, wenn eine Vorgabe-Leistungsschwelle nicht überstiegen wird. Ferner wird ein ARQ-Signal an den Sender gesendet, wenn das Ausgabesignal als unzuverlässig eingeschätzt wird, und die Signalrepräsentation des Informationspakets wird in Antwort auf das ARQ-Signal wiederholt gesendet.

Folglich ist ein „Hybrid"-ARQ-System innerhalb eines drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung eingerichtet. Das System rekombiniert wiederholt gesendete ARQ-Signale mit Information, die aus entsprechenden vorher fehlgeschlagenen Sendungen des gleichen Signals erhalten werden, die innerhalb der Funkschnittstelle gesendet und empfangen wurden. Die Erfindung wird als „Hybrid"-ARQ betrachtet, indem es eine Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC, forward error correction) innerhalb einer ARQ-Umgebung unter Verwendung einer wie auch immer erhaltenen Information implementiert, die sie schon erhalten hat, und es versucht, die Information ohne weiteres erneutes Senden zu korrigieren.

Die Erfindung erkennt, dass es einen Handel zwischen der Anzahl von ARQ-Sendungen innerhalb eines Netzwerks zum Erhalten eines einzelnen korrekten Signals und der Störung, die durch das erneute Senden des gleichen Signals immer und immer wieder, bis das Signal korrekt empfangen wird, gibt. Die Erfindung löst diesen Handel, indem das wiederholt gesendete Signal mit der verarbeiteten Information verarbeitet wird, die schon aus vorher empfangenen entsprechenden Signalen erhalten ist, die gesendet wurden und fehlgeschlagen sind, d.h. sie ergaben ein unakzeptables Ergebnissignal.

Indem entsprechende erneute Sendungen kombiniert werden, erhöht die Erfindung die Wahrscheinlichkeit, dass eine erfolgreiche Sendung schnell erreicht wird. Die Erfindung erkennt, dass die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Sendung geometrisch gesteigert ist, wenn die Anzahl entsprechender ähnlicher erneuter Sendungen zum Erhalten eines einzelnen korrekten Signals kombiniert wird. Die Kombination von erneuten Sendungen erlaubt es dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung auch, die Anzahl von wahrscheinlichen erneuten Sendungen, die zum Erreichen eines erfolgreichen empfangenen Signals notwendig sind, zu minimieren, und reduziert dadurch den Informationsverkehr auf dem Netzwerk. Das erlaubt ferner einen Anstieg der Anzahl von Benutzern auf dem Netzwerk, ohne übermäßige Herabsetzung der Sendequalität durch den allmählichen Anstieg an Benutzern.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Merkmale, Organisation, Vorteile und Ziele dieser Erfindung sind vollständig aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zu verstehen. Die hierin enthaltenen Zeichnungen sind nicht als genaue Abbildungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung beabsichtigt, sondern sind nur für darstellende Zwecke bereitgestellt und sind zusammen mit der angefügten Beschreibung zu interpretieren.

1 zeigt eine graphische Abbildung der verschiedenen Untersysteme einer mobilen Hochfrequenzstation zusammen mit einer zugeordneten Basisstation innerhalb einer Mehrfachzugriffumgebung unter dem bekannten IMT-200-Standard.

2 zeigt eine graphische Abbildung des Algorithmus, der von dem bevorzugten Beispiel zum Implementieren des Systems der Erfindung verwendet wird.

3 zeigt eine graphische Blockdiagrammabbildung der Hardware-Konfiguration, die zum Implementieren des Verfahrens des bevorzugten Umgebung der wie in 2 gezeigten Umgebung verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die folgende Beschreibung beabsichtigt, jeden Fachmann das Herstellen und Verwenden der Erfindung zu ermöglichen, und erklärt die besten Moden, die von dem Erfinder zum Ausführen dieser Erfindung in Betracht gezogen sind.

Verschiedene Modifikationen werden jedoch ohne weiteres für Fachleute offensichtlich sein, da die gattungsmäßigen Prinzipien der Erfindung hierin definiert sind.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird innerhalb einer Rake-Verarbeitungsumgebung betrieben. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel bestimmt, wenn eine erste Paketsendung nicht adäquat von einem Sender empfangen wurde. Wenn das System bestimmt, dass die erste Paketsendung nicht adäquat empfangen wurde, speichert der Empfänger das resultierende fehlgeschlagene Rake-Verarbeitungssignal. Ein ARQ-Signal wird dann gesendet, was das erneute Senden des Signals mittels des Sender erfordert.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel führt dann eine Rake-Verarbeitung auf dem zweiten wiederholt gesendeten Signal aus. Das System kombiniert das vorher gespeicherte erste, fehlgeschlagene, Rake-verarbeitete Sendeergebnis mit dem entsprechenden zweiten, Rake-verarbeiteten Sendeergebnis in einem Versuch, ein adäquates Signal zu erhalten. Falls das kombinierte Signal immer noch nicht adäquat ist, wird das kombinierte Signal wieder gespeichert, und der Prozess wird erneut iteriert, bis ein resultierendes Signal adäquat erhalten wird.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung iteriert den Prozess des erneuten Sendens, bis entweder (1) das resultierende verarbeitete Signal in einer empfangenen adäquaten Sendung resultiert, oder (2) das System eine Vorgabe-Beschränkung der Anzahl von erlaubten erneuten Iterationen übersteigt und das resultierende fehlgeschlagene Signal verworfen wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die maximale Anzahl, oder die Schwelle erneuter Iterationen für akzeptierbare erneute Sendungen von Datenpaketen auf einer Pro-Einsatz-Basis eingestellt werden. Zum Beispiel wird eine Sprachsignalkommunikation eine geringere Schwelle erneuter Iteration aufweisen als Hochgeschwindigkeitsdaten, da jeder Sendefehler einen geringere Auswirkung auf das Ergebnis haben wird.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung bestimmt, ob das Rake-verarbeitete empfangene Signal akzeptiert wird, indem getestet wird, ob das verarbeitete Signal ausreichend Leistung aufweist, um ein fehlerfreies Signal als Eingabe für den Viterbi-Algorithmus zu ergeben. Das System des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung erkennt, dass die Metriken des gesendeten Signals eine Mehrzahl von Pfaden über die Funkschnittstelle zu dem Empfänger nimmt. Aufgrund dieser Pfadinkonsistenz der Mehrfachmetriken eines einzelnen Signals kann die Rake-Verarbeitung der Metriken in einem unzuverlässigen empfangenen Signal resultieren. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel erkennt, dass der Leistungspegel des Rake-verarbeiteten Signals eine wahrscheinliche bestimmende Größe ist, ob das Signal bezüglich des Rauschens, den es sich über die Funkschnittstelle zugezogen hat, zuverlässig ist.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel implementiert die Erfindung, indem gesendete und wiederholt gesendete Signale auf der Basis der folgenden Gleichung kombiniert werden: Mn(L)·Mn(L – 1) + &Dgr;mn,L

wobei: M die Akkumulation von Metriken weicher Entscheidungsbits ist, die aus Rake-Verarbeiten der Sendungen resultiert, L eine Anzahl der Sendungen innerhalb der Mehrzahl korrespondierender Signale ist, die gesendet und wiederholt gesendet werden, n die Nummer des Bits innerhalb des gesendeten Informationspakets ist, Dm die inkrementelle Metrik weicher Entscheidungsbits einer L-ten oder letzten Sendung ist.

Die 2 und 3 zeigen eine grafische Abbildung des Algorithmus, der von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems der Erfindung verwendet wird. Wie in 2 gezeigt ist, weist jede Sende-TX eine Reihe von Metriken oder Fingern M auf. Jede dieser Metriken M symbolisiert eine unterschiedliche der Mehrfachpfadkomponenten des Sende-TX, die sich über einen verschiedenen Pfad von einem Sender über die Funkschnittstelle an einen Empfänger ausbreitet.

Die Zuverlässigkeit jeder Metrik M wird auf der Basis des Pfades bestimmt, den sie über die Funkschnittstelle nimmt. Wie in 2 gezeigt, wird jede Metrik M während einer Rake-Verarbeitung mit einem Wert W gewichtet, um den potentiellen Wert und die potentielle Zuverlässigkeit seines Beitrags zu dem Ergebnis des Gesamt-Empfangssignals TX zu bestimmen, das in den Viterbi-Algorithmus einzuschließen ist.

Bei dem Rake-Verarbeiten der Metriken M werden die gewichteten Metriken M einer einzelnen Sendung zum Erzeugen eines einzelnen Ausgabeergebnisses 20A, das in den Viterbi-Algorithmus einzuschließen ist, von dem Addierer 20 verarbeitet und miteinander addiert.

Wie in 2 dargestellt, durchläuft jede der Sendungen TX eine identische Rake-Verarbeitung des Empfängers. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung addiert jede der Rake-Signalausgaben 20A von jedem der Rake-verarbeiteten individuellen Signale TX miteinander mittels des Addierers 21, um ein gesamtes kombiniertes Ausgabesignal 22 zu erhalten. Dieses Ausgabesignal 22 ist statistisch eine zuverlässige Repräsentation der Sendung TX auf der Basis der Rake-Verarbeitung jedes Signals TX und ihrer Rake-Kombination zusammen in einem einzelnen zuverlässigen Signal 22, das in den Viterbi-Algorithmus eingeschlossen sein kann.

3 zeigt eine weitere graphische Blockdiagramm-Abbildung der Hardware-Konfiguration, die zum Implementieren des Verfahrens der bevorzugten Umgebung der Erfindung, wie in 2 gezeigt, verwendet wird. Jede der Metriken M ist mit seinen Gegen-Metriken M jeder Sendung TX Rake-verarbeitet.

Wie in 3 gezeigt, wird die Ausgabe-Repräsentation 20A jedes Rake-verarbeiteten Signals 20 entlang der Eingabe 30 bereitgestellt. Die Eingabe 30 wird dann in den Addierer 31 eingegeben. Die akkumulierte Ausgabe 32 des Addierers 31 wird sowohl an den Speicher 34, wo sie gespeichert wird, als auch den Prozessor 33, wo sie zur Verarbeitung innerhalb des Viterbi-Algorithmus analysiert wird, gesendet.

Falls der Prozessor 33 bestimmt, dass die verarbeitete Sendung TX adäquat empfangen wurde, dann wird das repräsentative Signal der Sendung innerhalb des Viterbi-Algorithmus verwendet und entlang der Ausgabe 35 gesendet zur weiteren Verarbeitung mittels des Empfängers. Falls jedoch der Prozessor 33 bestimmt, dass die Ausgabe 32 kein adäquat nützliches Signal ist, d.h. das sie nicht genügend Leistung aufweist, um für ein adäquates Rake-verarbeitetes Signal repräsentativ zu sein, dann wird eine Ausgabe entlang der Ausgabeleitung 36 gesendet, und ein ARQ-Signal wird gesendet, das eine weitere wiederholte Sendung mittels des Senders anfragt.

Das wiederholt gesendete Signal wird empfangen, Rake-verarbeitet und die Rake-verarbeitete Repräsentation des wiederholt gesendeten Signals wird wieder entlang der Eingabe 32 zu dem Addierer 31 gesendet. Das Rake-verarbeitete Signal 30 wird von dem Addierer 31 zu den vorher akkumulierten Rake-verarbeiteten Ergebnissen hinzuaddiert, die entlang der Leitung 37 gesendet wurden.

Durch Implementieren des gezeigten Systems zum Rekombinieren von ARQ-Sendesignalen mit Informationen, die aus entsprechenden vorher fehlgeschlagenen Sendungen des gleichen Signals erhalten wurden, das über die Funkschnittstelle gesendet und empfangen wurde, ist die Erfindung fähig, eine Herabsetzung des notwendigen Verkehrs auf einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk mit Mehrfachzugriff zu erreichen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ferner fähig, auf die verschiedenen Sende- und Spektrumsbedürfnisse einer Mehrzahl von Diensten gerichtet zu sein, indem die Verzögerung verringert wird, auf Bedürfnis hoher Bandbreite gerichtet, Transmissionsfehler zu verringern, Störung zu verringern und die allmähliche Herabsetzung der Systemqualität zu erlauben, wenn Netzwerkverkehrbeschränkungen überschritten werden.


Anspruch[de]
  1. Mehrfachzugriffsystem für Kommunikation über eine drahtlose Schnittstelle, aufweisend:

    einen Sender zum Senden einer Signalrepräsentation eines Informationspakets und Wiederholens des Sendens der Signalrepräsentation des Informationspakets;

    einen Empfänger zum Empfangen der Signalrepräsentationen des Informationspakets; und

    ein Mittel zum Verarbeiten (31, 33, 34) der Signalrepräsentationen des Informationspakets durch Kombinieren der gesendeten Signale mit den wiederholt gesendeten Signalen zum Erhalten einer Ausgangssignals (32)-Repräsentation des Informationspakets;

    wobei der Empfänger ein ARQ-Signal an den Sender sendet, wenn das Ausgangssignal (32) als unzuverlässig eingeschätzt wird, und der Sender das wiederholt gesendete Signal in Antwort auf das ARQ-Signal sendet, wobei das Ausgangssignal (32) als unzuverlässig eingeschätzt ist, wenn eine Vorgabe-Leistungsbeschränkung nicht überschritten ist.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei die von dem Empfänger empfangenen Signalrepräsentationen Mehrfach-Metriken (M) aufweisen, und die Verarbeitungsmittel (31, 33, 34) die Metriken (M) unter Verwendung von Rake-Verarbeitung zum Erzeugen einer resultierenden empfangenen Repräsentation der Signalrepräsentation des Informationspakets kombinieren.
  3. System gemäß Anspruch 2, wobei das Verarbeitungsmittel (31, 33, 34) die resultierenden empfangenen Repräsentationen unter Verwendung von Rake-Verarbeitung zum Erzeugen der Ausgabesignal (32)-Repräsentation des Informationspakets kombiniert.
  4. System gemäß Anspruch 3, wobei das Verarbeitungsmittel (31, 33, 34) die resultierenden empfangenen Repräsentationen von jedem aufeinanderfolgenden wiederholten Senden der Signalrepräsentation mit einer vorher akkumulierten Rake-verarbeiteten Repräsentation der Signalrepräsentation kombiniert zum Erzeugen einer neuen akkumulierten Rake-verarbeiteten Repräsentation der Signalrepräsentation, und wobei die neue akkumulierte Rake-verarbeitete Repräsentation die Ausgabesignal (32)-Repräsentation der Paketinformation ist.
  5. System gemäß Anspruch 4, wobei die Signalrepräsentation des Informationspakets von dem Sender wiederholt gesendet wird, bis die Ausgabesignal (32)-Repräsentation des Informationspakets als zuverlässig eingeschätzt ist.
  6. System gemäß Anspruch 5, wobei die Signalrepräsentation des Informationspakets von dem Sender eine Anzahl von Malen wieder gesendet ist, bis die Anzahl von Malen eine Vorgabebeschränkung der zugelassenen Anzahl von Malen übersteigt.
  7. System gemäß Anspruch 6, wobei die Vorgabebeschränkung basierend darauf eingestellt ist, ob Sprache, Video oder Informationen gesendet werden.
  8. System gemäß Anspruch 1, wobei die gesendeten und wiederholt gesendeten Signale basierend auf der folgenden Gleichung kombiniert werden: Mn(L)·Mn(L – 1) + &Dgr;mn,L wobei: M eine Akkumulation von Metriken weicher Entscheidungsbits ist, die aus Rake-Verarbeiten der Signale resultiert, L eine Anzahl der wiederholt gesendeten Signale ist, n eine Nummer des Bits innerhalb des gesendeten Informationspakets ist, &Dgr;m eine inkrementelle Metrik weicher Entscheidungsbits einer letzten Übertragung ist.
  9. System gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungsmittel (31, 33, 34) einen ersten Prozessor zum Kombinieren von Metriken (M) von jedem empfangenen Signal zum Erzeugen eines ersten Prozessor-Ausgabesignals, wobei das erste Prozessor-Ausgabesignal in einen Akkumulator (31) eingegeben ist, der Akkumulator (31) das erste Prozessor-Ausgabesignal und ein Speicher-Ausgabesignal empfängt und eine akkumulierte Ausgabe an den Speicher (34) und einen zweiten Prozessor (33) anlegt, wobei der zweite Prozessor (33) die akkumulierte Ausgabe testet und das ARQ-Signal sendet, falls die akkumulierte Ausgabe eine Leistungsschwelle nicht übersteigt.
  10. Verfahren zur Kommunikation über eine drahtlose Schnittstelle innerhalb eines Mehrfachzugriff-Kommunikationssystem, das die Schritte aufweist:

    Senden einer Signalrepräsentation eines Informationspakets;

    Wiederholtes Senden der Signalrepräsentation des Informationspakets;

    Empfangen der Signalrepräsentationen des Informationspakets;

    Kombinieren der gesendeten Signale mit den wiederholt gesendeten Signalen zum Erhalten einer Ausgabesignals (32)-Repräsentation des Informationspakets;

    Bestimmen des Ausgabesignals (32) als unzuverlässig, wenn eine Vorgabe-Leistungsschwelle nicht überstiegen wird;

    Senden eines ARQ-Signals an den Sender, wenn das Ausgabesignal als unzuverlässig eingeschätzt wird; und

    Wiederholtes Senden der Signalrepräsentation des Informationspakets in Antwort auf das ARQ-Signal.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die von dem Empfänger empfangenen Signalrepräsentationen Mehrfach-Metriken (M) aufweisen, und das den Schritt des Kombinierens der Metriken (M) unter Verwendung von Rake-Verarbeiten aufweist zum Erzeugen einer resultierenden empfangenen Repräsentation der Signalrepräsentation des Informationspakets.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend den Schritt des Kombinierens der resultierenden empfangenen Repräsentationen unter Verwendung von Rake-Verarbeiten zum Erzeugen der Ausgabesignals (32)-Repräsentation des Informationspakets.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend den Schritt des Kombinierens der resultierenden empfangenen Repräsentation von jedem sukzessiven wiederholten Senden der Signalrepräsentation mit einer vorher akkumulierten Rake-verarbeiteten Repräsentation (37) der Signalrepräsentation zum Erzeugen einer neuen akkumulierten Rake-verarbeiteten Repräsentation der Signalrepräsentation, und wobei die neue akkumulierte Rake-verarbeitete Repräsentation die Ausgangssignal (32)-Repräsentation des Informationspakets ist.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Signalrepräsentation des Informationspakets von dem Sender wiederholt gesendet wird, bis die Ausgabesignal (32)-Repräsentation der Paketinformation als zuverlässig angenommen wird.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Signalrepräsentation des Informationspakets von dem Sender eine Anzahl von Malen wiederholt gesendet wird, bis die Anzahl von Malen eine Vorgabebeschränkung der erlaubten Anzahl von Malen übersteigt.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend den Schritt des Bestimmens der Vorgabebeschränkung auf der Basis darauf, ob Sprache, Video oder Informationen übertragen werden.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die gesendeten und wiederholt gesendeten Signale basierend auf der folgenden Gleichung kombiniert werden: Mn(L)·Mn(L – 1) + &Dgr;mn,L wobei: M eine Akkumulation von Metriken weicher Entscheidungsbits ist, die aus Rake-Verarbeiten der Signale resultiert, L eine Nummer des wiederholt gesendeten Signals ist, n eine Nummer des Bits innerhalb des gesendeten Informationspakets ist, &Dgr;m eine inkrementelle Metrik weicher Entscheidungsbits einer letzten Sendung ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
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