DE10101741A1 - Parallele Übertragung identischer Daten an mehrere Endgeräte und Rückübertragung von Informationen über die Übertragungsqualität - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur parallelen Übertragung identischer Daten von einer Sende-/Empfangseinrichtung an mehrere Endgeräte, die zumindest teilweise über eine Funkverbindung erfolgt. Es werden den Endgeräten im Rahmen der Funkverbindung gemeinsame Übertragungskapazitäten für eine Übertragung von Qualitätsinformationen über die Übertragungsqualität der Daten für eine Übertragung durch mehrere Endgeräte an die Sende-/Empfangseinrichtung bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur paralle­ len Übertragung identischer Daten von einer Sende-/Empfangs­ einrichtung an mehrere Endgeräte, wobei die Übertragung zwi­ schen der Sende-/Empifangseinrichtung und den Endgeräten zu­ mindest teilweise über eine Funkverbindung erfolgt, sowie ein Funk-Kommunikationssystem mit mindestens einer Sende- /Empfangseinrichtung und mehreren Endgeräten, die zum Empfang von Daten ausgebildet sind, welche durch die Sende-/Empfangs­ einrichtung über eine Funkverbindung übertragen werden.

Ein grundlegendes Problem bei einer parallelen Übertragung von identischen Daten an mehrere Endgeräte - auch bezeichnet als Verteildienste wie Broadcast oder Multicast - ist die Ga­ rantie der Fehlerfreiheit der übertragenen Nachrichten. Ins­ besondere in Funk-Kommunikationssystemen oder Kommunikations­ systemen, in denen zumindest teilweise eine Funkübertragung erfolgt, besteht die Gefahr, dass Daten bei der Übertragung aufgrund der Eigenschaften der Funkverbindung wie beispiels­ weise eines Funkkanals verfälscht werden. Bei solchen Syste­ men kann nur unter erheblichem Aufwand garantiert werden, dass alle Endgeräte die zu übertragenden Daten fehlerfrei er­ halten haben.

Insbesondere bei zukünftigen Multimedia-Diensten, die auf den vorgenannten Methoden basieren können und die in der Regel gleichzeitig von mehreren Endgeräten genutzt werden, kann ein Datenverlust sehr kritisch sein. Daher besteht die Notwendig­ keit für geeignete Maßnahmen, die garantieren, dass die zu übertragenden Daten sicher und fehlerfrei bei allen Endgerä­ ten ankommen, wobei diese Maßnahmen immer dann Anwendung fin­ den sollen, wenn die Daten zumindest teilweise über eine Funkverbindung übertragen werden, die eine fehlerbehaftete Datenübertragung verursachen kann.

In bisher üblichen Funk-Kommunikationssystemen ist es be­ kannt, bei Datenübertragungen zwischen einer Sende- /Empfangseinrichtung und einem einzelnen Endgerät (Unicast- Verbindung) zur Garantie einer weitgehenden Fehlerfreiheit der Datenübertragung eine Fehlerkorrektur in der Senderich­ tung (Vorwärts-Fehlerkorrektur/Forward Error Correction, FEC) wie auch eine Rückübertragung von Qualitäts-informationen über die Übertragungsqualität der übertragenen Daten, insbe­ sondere kombiniert mit einer entsprechenden Anforderung einer erneuten Übertragung der Daten (Automatic Repeat Request ARQ) vorzusehen. Versagen FEC-Verfahren bei schlechten Bedingungen der Funkverbindung (z. B. schlechtes Funkkanalverhalten wie Schwund) oder starken Interferenzen, so können durch wieder­ holte Übertragung, beispielsweise gesteuert durch einen Auto­ matic Repeat Request (ARQ), mit hoher Wahrscheinlichkeit die Daten fehlerfrei beim Empfänger-Endgerät eintreffen.

Wurde auf der Hinstrecke von der Sende-/Empfangseinrichtung zum Empfänger-Endgerät beispielsweise auf einer logischen Verbindung, die im Fall einer Unicast-Verbindung vorliegt, ein Datenpaket gesendet, welches am Empfänger-Endgerät nicht korrekt empfangen werden konnte, so wird auf der Rückstrecke vom Empfänger-Endgerät zur Sende-/Empfangseinrichtung der fehlerhafte Empfang durch eine negative Quittung signali­ siert. Das ARQ-Verfahren veranlasst daraufhin die erneute Übertragung der fehlerhaft übertragenen Daten auf der glei­ chen logischen Verbindung.

In Festnetzen werden bei heute bekannten Verfahren zur paral­ lelen Übertragung identischer Daten an mehrere Endgeräte - wie bei Multicast- und Broadcast-Verbindungen - FEC- und ARQ- Verfahren kombiniert. Zur Minimierung des Datenaufkommens, das seitens der Endgräte durch Signalisierungsdateneinheiten (Signalling Packet Data Unit, S-PDU) entsteht, welche Qualitätsinformationen beispielsweise in Form von Quittungen über­ tragen, werden diese Quittungen an logischen Knotenpunkten des Festnetzes gebündelt und von dort an die Sende-/Empfangs­ einrichtung weitergeleitet. Zudem können Knotenpunkte, die bereits die Daten erfolgreich empfangen haben, anstatt der Sende-/Empfangseinrichtung die verfälscht übertragenen Daten an das Empfänger-Endgerät zielgerichtet wiederholt übertra­ gen. Diese Methoden sind jedoch nicht bzw. nur eingeschränkt für Kommunikationssysteme mit Funkverbindungen anwendbar.

In Kommunikationssystemen mit Funkverbindungen werden bei bislang bekannten Methoden zur parallelen Datenübertragung identischer Daten an mehrere Endgeräte - wie bei Multicast- und Broadcast-Verbiridungen - lediglich FEC-Verfahren mit ei­ ner größeren Redundanz verwendet. Dies bedeutet, dass den zu übertragenen Daten eine entsprechend höhere Redundanz zur Fehlerkorrektur hinzugefügt werden muss, was ein erhöhtes Da­ tenaufkommen auf der Hinstrecke von der Sende-/Empfangsein­ richtung zum Endgerät bedeutet. Andere bekannte Methoden, eine fehlerfreiere Übertragung zu garantieren, sind einer­ seits die Verwendung einer geringwertigen Modulation, für die dann ein geringeres Signal/Rauschverhältnis ausreichend ist, was in einer geringeren Fehleranfälligkeit resultiert, oder andererseits ein Verfahren, bei dem prinzipiell eine mehrfa­ che Übertragung der Daten vorgesehen wird, was jedoch zu ei­ ner Vervielfachung des Datenaufkommens führt.

Eine Rückübertragung von Qualitätsinformationen über die Übertragungsqualität der übertragenen Daten, beispielsweise durch ARQ-Verfahren, ist bei Kommunikationssystemen, die zu­ mindest teilweise über eine Funkverbindung arbeiten, im Rah­ men der bislang bekannten Verfahren nicht einsetzbar. Grund dafür ist, dass die dafür notwendige Übertragungskapazität auf der Rückstrecke vom Empfänger-Endgerät zur Sende- /Empfangseinrichtung und für die erneuten Übertragungen bei den bislang bekannten Methoden zu groß wäre, da mit einer zu­ nehmenden Zahl der Endgeräte die Wahrscheinlichkeit für eine fehlerhafte Übertragung zunimmt und für die Endgeräte eine entsprechend große Übertragungskapazität zur Rückübertragung von Qualitätsinformationen bereitgehalten werden müsste. Die Bereithaltung einer solch großen Übertragungskapazität ist jedoch angesichts der knappen Ressourcen an Übertragungskapa­ zitäten für Funkverbindungen wirtschaftlich nicht tragbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für Kommuni­ kationssysteme mit Funkverbindungen eine Möglichkeit zur mög­ lichst fehlerfreien parallelen Übertragung von identischen Daten an mehrere Endgeräte bereitzustellen, die mit einem möglichst geringen Aufkommen an Daten in der Richtung von ei­ ner Sende-/Empfangseinrichtung zu den Endgeräten auskommt und keine übermäßigen Übertragungskapazitäten in der Richtung von den Endgeräten zur Sende-/Empfangseinrichtung erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur parallelen Übertra­ gung identischer Daten von einer Sende-/Empfangseinrichtung an mehrere Endgeräte, wobei die Übertragung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung und den Endgeräten zumindest teil­ weise über eine Funkverbindung erfolgt. Die Endgeräte können dabei beispielsweise Teilnehmer-Endgeräte sein, also Kommuni­ kations-Endgeräte, mit denen ein Teilnehmer mit einer Ein­ richtung oder einem anderen Teilnehmer kommuniziert oder auf dem er Daten wie beispielsweise Multimediadaten empfängt. Die Endgeräte können aber auch beispielsweise Mess-, Steuer- oder Überwachungseinrichtungen sein, die von einer Sende- /Empfangseinrichtung angesteuert oder abgefragt werden kön­ nen.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass von den Endgeräten nach dem Empfang der Daten Qualitätsinformationen über die Übertragungsqualität der Daten an die Sende-/Empfangseinrich­ tung zurückgesandt werden, wobei den Endgeräten im Rahmen der Funkverbindung gemeinsame Übertragungskapazitäten für eine Übertragung der Qualitätsinformationen mehrerer Endgeräte an die Sende-/Empfangseinrichtung bereitgestellt werden.

Entgegen den bisher bekannten Methoden aus dem Stand der Technik wird nun also vorgesehen, dass auch bei Kommunikati­ onssystemen, bei denen parallel eine Funkverbindung zu mehre­ ren Endgeräten aufgebaut wird, Qualitätsinformationen an die Sende-/Empfangseinrichtung zurückübertragen werden. Somit tritt kein erhöhtes Datenaufkommen in Richtung von der Sende- /Empfangseinrichtung zu den Endgeräten auf, wie es beim Stand der Technik durch die FEC-Verfahren mit erhöhter Redundanz erforderlich ist. Es werden jedoch auch keine übermäßigen Übertragungskapazitäten in der Übertragungsrichtung von den Endgeräten zu der Sende-/Empfangseinrichtung benötigt, da eine gleichzeitige Übertragung der Qualitätsinformationen vorgesehen wird, wobei auf gemeinsame Übertragungskapazitäten zugegriffen wird. Diese gemeinsamen Übertragungskapazitäten können beispielsweise ein identischer Funkkanal, eine identi­ sche Frequenz eines Frequenzmultiplexverfahrens, ein identi­ scher Zeitschlitz eines Zeitmultiplexverfahrens oder ein identischer Code eines Codemultiplexvefahrens sein oder es können auf andere Weise Übertragungskapazitäten gleichzeitig bereitgestellt werden wie beispielsweise durch räumlich sepa­ rierende Maßnahmen.

Es können daher, wenn mehrere Endgeräte Qualitätsinformatio­ nen übertragen, diese Übertragungen zeitlich in der gemeinsa­ men Übertragungskapazität zusammenfallen und einander dabei sogar überdecken. Dies ist jedoch nicht problematisch, da es im einfachsten Fall sogar genügen kann, wenn bei der Sende- /Empfangseinrichtung die Information ankommt, dass mindestens eines der Endgeräte gewisse Daten fehlerhaft empfangen hat. Aufgrund dieser Information kann dann eine erneute Übertra­ gung dieser Daten erfolgen, im vorgenannten Fall beispiels­ weise an alle Endgeräte, wenn aus den übertragenen, sich mög­ licherweise überdeckenden Qualitätsinformationen keine genaueren Angaben entnehmbar sind, welche der Endgeräte die Da­ ten fehlerhaft empfangen haben.

Für diese Erfindung kann vorgesehen werden, dass zumindest dann Qualitätsinformationen an die Sende-/Empfangseinrichtung zurückgesandt werden, wenn ein Teil der Daten fehlerhaft übertragen wurde. In diesem Fall erfolgt also nur eine nega­ tive Quittung, d. h. wenn die Daten fehlerfrei empfangen wur­ den, erfolgt keine Rückmeldung an die Sende-/Empfangseinrich­ tung. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Datenaufkommen weitestgehend minimiert wird.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nach einem Empfang der Daten vom Endgerät stets Qualitätsinformationen an die Sende-/Empfangseinrichtung zurückgesandt werden, die Informa­ tionen enthalten, welche Daten fehlerhaft und welche fehler­ frei übertragen wurde. Damit erfolgt entweder eine positive Quittierung bei fehlerfreier Übertragung oder eine negative Quittierung bei fehlerhafter Übertragung der Daten. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass in jedem Fall eine eindeutige Kenntnis in der Sende-/Empfangseinrichtung über die Übertra­ gungsqualität der übertragenen Daten vorliegt. Damit wird eindeutig der unerwünschte Fall ausgeschlossen, dass ein End­ gerät eine negative Quittung zurücksendet, diese aber nicht bei der Sende-/Empfangseinrichtung ankommt und von einer feh­ lerfreien Datenübertragung ausgegangen wird.

Die erfindungsgemäße gleichzeitige Nutzung gemeinsamer Über­ tragungskapazitäten kann, wie bereits erwähnt, auf verschie­ dene Weise ermöglicht werden. So kann beispielsweise vorgese­ hen werden, dass eine gleichzeitige Übertragung der Qualität­ sinformationen durch eine räumliche Separation der zurückge­ sandten Qualitätsinformationen mit Hilfe von räumlich sepa­ rierenden Empfangskomponenten der Sende-/Empfangseinrichtung erfolgt.

Es können räumlich getrennte Endgeräte beispielsweise den gleichen Funkkanal nutzen, ohne dass sich die von ihnen über­ tragenen Daten überdecken oder stören, da eine Separierung der Datenübertragungen der Endgeräte durch die räumlich sepa­ rierende Wirkung der Empfangskomponenten erfolgt. Spezielle Beispiele hierfür sind, dass eine räumliche Separation mit Hilfe von sektorisierenden Antennen oder adaptiven Antennen als Empfangskomponenten einer Sende-/Empfangseinrichtung er­ folgt.

Eine alternative Möglichkeit für die gleichzeitige Nutzung gemeinsamer Übertragungskapazitäten ist, dass eine gleichzei­ tige Übertragung der Qualitätsinformationen durch einen gleichzeitigen Zugriff der Endgeräte auf mindestens eine ge­ meinsame Übertragungseinheit der Funkverbindung zu der Sende- /Empfangseinrichtung erfolgt. Es wird also nicht jedem Endge­ rät wie sonst üblich mindestens eine eigene Übertragungsein­ heit für eine Funkverbindung zur Sende-/Empfangseinrichtung zur Verfügung gestellt, sondern die Endgeräte teilen sich mindestens eine gemeinsame Übertragungseinheit einer Funkver­ bindung. Hier kann es grundsätzlich zu Überdeckungen der ein­ zelnen Übertragungen der Qualitätsinformationen kommen, so­ fern nicht eine weitere Trennung der einzelnen Informationen vorgesehen wird, wie im folgenden noch erläutert wird. Als gleichzeitiger Zugriff auf mindestens eine gemeinsame Über­ tragungseinheit kann ein gleichzeitiger Zugriff beispiels­ weise auf mindestens eine gemeinsame Frequenz einer Frequenz­ multiplex-Funkverbindung, mindestens einen gemeinsamen Zeit­ schlitz einer Zeitmultiplex-Verbindung oder mindestens einen gemeinsamen Code einer Codemultiplex-Verbindung erfolgen.

Soll jedoch eine komplette Überdeckung der übertragenen Qua­ litätsinformationen vermieden werden, oder sollen noch wei­ tere Informationen übertragen werden, so kann eine Codierung der im Rahmen der Übertragungseinheit übertragenen Informa­ tionen zur eindeutigen Identifizierung der Endgeräte und/oder der fehlerhaft übertragenen Daten erfolgen. Diese Codierung kann insbesondere durch eine Variation von physikalischen Ei­ genschaften, insbesondere von Energie, Frequenz oder Dauer der Trägersignale der Funkverbindung zu der Sende-/Empfangs­ einrichtung während der Übertragungseinheit erfolgen. Eine spezielle Realisierung einer solchen Codierung kann im Rahmen von Mehrträgerverfahren wie OFDM erfolgen, die während einer Übertragungseinheit mehrere Träger, teilweise auch als Unter­ träger bezeichnet, zur Datenübertragung nutzen. Ein solches OFDM-Verfahren für Kommunikationssysteme ist beispielsweise in DE 44 41 323 beschrieben. Hier kann jeder der Träger in einem gewissen Rahmen individuell beeinflusst werden und es kann dadurch eine zusätzliche Codierung erreicht werden. So­ mit wird vorgesehen, dass eine Codierung von mindestens einem Träger eines Mehrträgerverfahrens, beispielsweise durch Va­ riation seiner Energie oder der Energien gewisser Träger re­ lativ zueinander, erfolgt.

Um nicht nur eine globale Neuübertragung der fehlerhaft ge­ sendeten Daten einzuleiten, sondern vielmehr eine gezielte und optimierte Neuübertragung zu ermöglichen, kann vorgesehen werden, dass die Qualitätsinformationen seitens der Sende- /Empfangseinrichtung gespeichert und ausgewertet werden und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine erneute Übertragung von fehlerhaft übertragenen Daten erfolgt. Insbe­ sondere kann hierbei als Ergebnis der Auswertung eine Identi­ fikation zumindest derjenigen Endgeräte geliefert werden, die fehlerhafte Daten empfangen haben und eine erneute Übertra­ gung der fehlerhaft übertragenen Daten gezielt zu den identi­ fizierten Endgeräten erfolgt. Es kann beispielsweise bei der erneuten Übertragung der Daten eine spezielle Anpassung der Modulation (adaptive Modulation) und/oder der Codierung und/oder der Sendeleistung und/oder der räumlichen Ausstrah­ lungsrichtung erfolgen, mit der gezielt ein bestimmtes Endge­ rät oder eine bestimmte Gruppe von Endgeräten angesprochen werden kann. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass die erneute Übertragung der fehlerhaft übertragenen Daten auf einer Funkverbindung erfolgt, die eindeutig einem identifizierten Endgerät oder einer Gruppe von identifizierten Endge­ räten zugewiesen ist.

Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Funk-Kommuni­ kationssystem, welches insbesondere zur Durchführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist und min­ destens eine Sende-/Empfangseinrichtung und mehrere Endgeräte aufweist. Die Endgeräte sind dabei zum Empfang von Daten aus­ gebildet, welche durch die Sende-/Empfangseinrichtung über eine Funkverbindung übertragen werden. Erfindungsgemäß weist das Funk-Kommunikationssystem Einrichtungen zur Bereitstel­ lung von gemeinsamen Übertragungskapazitäten für die Endge­ räte für eine gleichzeitige Übertragung von Qualitätsinforma­ tionen auf, welche Informationen über die Übertragungsquali­ tät der übertragenen Daten beinhalten. In einer bevorzugten Weiterbildung kann das Funk-Kommunikationssystem zusätzlich Einrichtungen zur Speicherung der Qualitätsinformationen und zur Auswertung der Qualitätsinformationen im Sinne einer Identifikation zumindest derjenigen Endgeräte aufweisen, wel­ che fehlerhafte Daten empfangen haben.

Nachfolgend wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Fig. 1 bis 11 erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Funk-Kommunikationssystems.

Fig. 2 Schematische Darstellung eines gemeinsam genutzten Zeitschlitzes in einem TDMA-Verfahren zur Übertra­ gung von Qualitätisinformationen durch die Endge­ räte.

Fig. 3 Darstellung der Übertragung von Datenpaketen und Qualitätisnformationen innerhalb einer Zeitschlitz­ rahmen-Struktur.

Fig. 4 Darstellung einer Datentabelle für Qualitätsinfor­ mationen der Datenübertragung an X Endgeräte.

Fig. 5 Schematische Darstellung einer Datenübertragung im Broadcast-Verfahren.

Fig. 6 Darstellung der in Tabellenform gespeicherten rück­ übertragenen Qualitätsinformationen.

Fig. 7 Darstellung der Neuübertragung der Daten auf Basis der Auswertung der gespeicherten Datentabelle.

Fig. 8 Schematische Darstellung der räumlich gezielten, erneuten Aussendung spezieller Datenpakete.

Fig. 9 Darstellung der erneuten Rückübertragung von Quali­ tätsinformationen und deren Speicherung in der Da­ tentabelle.

Fig. 10 Schematische Darstellung des gemeinsamen Zugriffes von X Endgeräten auf ein gemeinsames OFDM-Symbol zur Übertragung von Qualitätsinformationen

Fig. 11 Darstellung der Übertragung von Datenpaketen und Qualitätsinformationen im Rahmen eines OFDM-Verfah­ rens.

Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Funk-Kommunikationssystem, welches eine Vielzahl von Vermittlungseinrichtungen MSC auf­ weist, die miteinander verbunden sind. In der Regel bildet zumindest eine dieser Vermittlungseinrichtungen MSC einen Zu­ gang zu weiteren Kommunikationssystemen wie beispielsweise einem Festnetz-Kommunikationssystem PSTN. Die Vermittlungs­ einrichtungen MSC sind in solchen Funk-Kommunikationssystemen in der Regel mit einer Einrichtung RNM zum Zuteilen von Res­ sourcen im Funk-Kommunikationssystem verbunden, an die verschiedene Basisstationen BS als Sende-/Empfangseinrichtungen des Funk-Kommunikationssystems angebunden sind. Die Basissta­ tionen BS stehen über Kommunikationsverbindungen mit Endgerä­ ten, speziell Teilnehmer-Endgeräten MT1, MT2, MT3 etc. in Verbindung, wobei es sich insbesondere um mobile Teilnehmer- Endgeräte MT handeln kann. Das Funk-Kommunikationssystem ist dann als Mobilfunksystem ausgebildet.

Zwischen der Basisstation BS und den Teilnehmer-Endgeräten MT1, MT2, MT3 besteht im Beispiel nach Fig. 1 eine bidirek­ tionale Kommunikationsverbindung mit einer Aufwärtsrichtung UL (Uplink) von den Teilnehmer-Endgeräten MT1, MT2, MT3 zur Basisstation BS und einer Abwärtsrichtung DL (Downlink) von der Basisstation BS zu den Teilnehmer-Endgeräten MT1, MT2, MT3. In der Abwärtsrichtung DL werden parallel identische Da­ ten von der Basisstation BS zu den Teilnehmer-Endgeräten MT1, MT2, MT3 übertragen, die möglichst fehlerfrei bei diesen End­ geräten ankommen sollen. Es handelt sich hierbei also um eine Multicast-Verbindung bzw. eine sogenannte Point-to-Multi­ point-Verbindung.

Es ist in Fig. 1 schematisch als ein Bestandteil der Basis­ stationen BS eine Einrichtung, hier allgemein ARQ-Unit ge­ nannt, gezeigt. In der praktischen Realisierung kann diese hier schematisch als Einheit dargestellte Einrichtung durch eine oder mehrere geeignete Einrichtungen realisiert werden. Die ARQ-Unit ist dazu ausgebildet, entsprechend dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren die notwendigen Abläufe zur Realisie­ rung eines ARQ-Verfahrens bei der vorgenannten Multicast-Ver­ bindung und der Bereitstellung der notwendigen Übertragungs­ kapazitäten für die entsprechende Signalisierung innerhalb der Basisstation BS auszuführen. Diese Einrichtung dient ins­ besondere zur Auswertung der von mobilen Teilnehmer-Endgerä­ ten MT1, MT2, MT3 empfangenen Qualitätsinformationen über die Übertragungsqualität der übertragenen Daten.

Es werden zur Übertragung der Qualitätsinformationen in dem Funk-Kommunikationssystem gemeinsame Übertragungskapazitäten für einen gleichzeitigen Zugriff durch die Endgeräte MT1, MT2, MT3 bereitgestellt. Diese Bereitstellung kann prinzipi­ ell eine der Aufgaben der ARQ-Unit sein. Als gemeinsame Über­ tragungskapazität kann beispielsweise in der Aufwärtsrichtung UL bei Verwendung eines TDMA-Übertragungsverfahrens ein ge­ meinsamer Zeitschlitz für die Endgeräte MT1, MT2, MT3 als ge­ meinsame Übertragungseinheit zur Verfügung gestellt werden. Auf diesen Zeitschlitz können dann die Endgeräte bei Bedarf zur Übertragung der Qualitätsinformationen, beispielsweise zur Übertragung einer negativen Quittung, zugreifen, wobei der Zugriff auch gleichzeitig durch mehrere Endgeräte erfol­ gen kann, wenn mehrere Endgeräte Daten fehlerhaft empfangen haben. Ein solcher Zeitschlitz ts für die Übertragung von ARQ-Qualitätsinformationen innerhalb eines TDMA-Zeitschlitz­ rahmens TF der Aufwärtsverbindung UL ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Analog kann aber auch ein gemeinsamer Code ei­ nes CDMA-Verfahrens oder eine gemeinsame Frequenz eines FDMA- Verfahrens bereitgestellt werden.

Als weitere Alternative kann aber auch eine gleichzeitige Übertragung von Qualitätsinformationen durch einen gleichzei­ tigen Zugriff auf räumlich separierende Antennen wie sektori­ sierende Antennen oder adaptive Antennen vorgesehen sein. Solche eine räumlich separierende Verbindung ist in Fig. 8 schematisch dargestellt, auf die im Rahmen einer gezielten Neuübertragung von Daten im folgenden Bezug genommen wird. In der weiteren Beschreibung soll von einer gleichzeitigen Über­ tragung von Qualitätsinformationen innerhalb eines gemeinsa­ men Zeitschlitzes ausgegangen werden.

Durch die Bündelung der negativen Quittungen (Negative Acknowledgement NAK) auf ein und demselben Zeitschlitz wird der Daten-Overhead, also der durch die Realisierung des ARQ- Verfahrens nötige Signalisierungsaufwand, fest auf einen Zeitschlitz begrenzt, unabhängig von der Anzahl der beteiligten Endgeräte. Lediglich die Wahrscheinlichkeit für das Ver­ senden eines NAKs vergrößert sich mit Zunahme der Anzahl der Empfänger-Endgeräte.

Die Qualitätsinformationen können in der Sende-/Empfangsein­ richtung, die die Daten übertragen hat, im Fall der Fig. 1 also in der Basisstation BS, in einem entsprechenden Daten­ speicher Data Memory gespeichert werden. Diese Speicherung kann in jeder geeigneten Form erfolgen, beispielsweise in Form von Tabellen, wie im folgenden genauer ausgeführt wird. Die gespeicherten Qualitätsinformationen können dann ausge­ wertet werden und das Ergebnis der Auswertung zu einer ge­ zielten Neuübertragung von fehlerhaft empfangenen Daten ge­ nutzt werden.

Durch das vorgeschlagene Verfahren können Multicast- bzw. Broadcast-Dienste mit einer beliebig kleinen Restfehlerwahr­ scheinlichkeit und äußerst geringem Daten-Overhead realisiert werden. Durch das Verfahren kann sichergestellt werden, dass eine wiederholte Übertragung fehlerhaft übertragener Daten durchgeführt wird, sobald ein Endgerät ein bestimmtes Daten­ paket fehlerhaft empfangen hat.

Im Beispiel nach Fig. 3 werden N Datenpakete Packet 1, Pac­ ket2, Packet3 . . . von einer Basisstation BS in einem Broadcast-Verfahren an X Empfänger-Endgeräte MT1, MT2, MT3 bis MTX übertragen, wie auch in Fig. 5 schematisch darge­ stellt. Im Rahmen der Übertragung der Daten wird in der Ba­ sisstation - in dem Datenspeicher Data Memory - eine Datenta­ belle angelegt, wie in Fig. 4 dargestellt, die zur Speiche­ rung von Qualitätsinformationen vorgesehen ist. In der Ta­ belle werden X Spalten für die X Endgeräte MT1 bis MTX und N Zeilen für die N übertragenen Datenpakete mit den ARQ Proto­ koll-Sequenznummern (Serial Number SN) 1 bis N vorgesehen. Die Werte der Tabelle können zunächst beliebig sein, z. B. ei­ nen Initialwert W = Waiting annehmen. Im vorliegenden Bei­ spiel sei angenommen, das in jedem Fall eine Rückübertragung von Qualitätsinformationen an die Basisstation erfolgt, also sowohl positive wie auch negative Quittungen übertragen wer­ den, je nachdem, ob die Datenübertragung fehlerfrei oder feh­ lerhaft erfolgte.

Es sollen nun beispielhaft die Endgeräte MT1 und MT2 das Da­ tenpaket Packet2 fehlerhaft erhalten haben, das Endgerät MT3 jedoch das Datenpaket Packet1 fehlerhaft empfangen haben. Alle übrigen Datenpakete sollen fehlerfrei empfangen worden sein. Es werden folglich die entsprechenden positiven Quit­ tungen (ACK) und negativen Quittungen (NAK) von den Endgerä­ ten MT1 bis MTX an die Basisstation BS übertragen und in der dort abgelegten Tabelle entsprechend gespeichert, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt. Die Rückübertragung der Quit­ tungen kann dabei gleichzeitig erfolgen, wie bereits ausge­ führt. Dabei bestätigen Endgerät MT1 und MT2 insbesondere den fehlerfreien Empfang der Datenpakete Packet1 und Packet3, je­ doch den fehlerhaften Empfang von Datenpaket Packet2. Ent­ sprechend bestätigt Endgerät MT3 die Fehlerfreiheit der Da­ tenpakete Packet2 und Packet3, jedoch die fehlerhafte Über­ tragung von Packet1.

Wie Fig. 7 zeigt, kann nun durch Auswertung der gespeicher­ ten Tabelle ermittelt werden, welche Datenpakete fehlerhaft übertragen wurden und erneut von der Basisstation übertragen werden müssen. Diese erneute Übertragung kann grundsätzlich ebenfalls in einem Broadcast-Verfahren nach Fig. 5 erfolgen, sie kann aber auch aufgrund der genauen Kenntnis, welche End­ geräte welche Datenpakete erneut erhalten müssen, gezielt er­ folgen, wie in Fig. 8 dargestellt. Hier wird eine räumlich gerichtete Neuübertragung (Referenzen 1 und 2) der Datenpa­ kete an die Endgeräte MT1, MT2 und MT3 durchgeführt, die bei­ spielsweise durch sektorisierte Antennen oder adaptive Anten­ nen erfolgt. Dabei können die Endgeräte MT1 und MT2 zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die gemeinsam von einer ge­ zielten Neuübertragung (Referenz 2) des Datenpakets Packet2 angesprochen werden. Dagegen wird das Datenpaket Packet1 unabhängig davon gezielt an das Endgerät MT3 übertragen (Refe­ renz 1). Es werden nun wiederum Qualitätsinformationen über die Übertragungsqualität in Form von Quittungen von den End­ geräten MT1, MT2, MT3 an die Basisstation zurückgesendet, wo­ bei nun im Beispiel nach Fig. 9 der korrekte Empfang der er­ neut übertragenen Datenpakete bestätigt wird und die entspre­ chende Information in die Datentabelle eingetragen wird ( Fig. 9).

Speziell kann das vorliegende Verfahren in Mehrträgersystemen wie Systemen nach dem OFDM-Verfahren verwendet werden. Dort ist eine gleichzeitige Übertragung von negativen Quittung problemlos, was insbesondere durch das bei OFDM vorgesehene Schutzintervall garantiert wird, welches Mehrwege-Ausbreitun­ gen kompensiert. Eventuelle Umweglaufzeiten können so bei OFDM durch das Schutzintervall ausgeglichen werden. Dieses Prinzip wird z. B. beim Gleichwellenfunk ausgenutzt. In Fig. 10 ist eine solche gleichzeitige Übertragung von mehreren Quittungen innerhalb eines OFDM-Symbols schematisch darge­ stellt, wobei jeweils ein Endgerät MT1 bis MTX auf jeweils einen Unterträger (Subcarrier) des OFDM-Symbols zugreift. Dies ist auch in Fig. 11 nochmals schematisch dargestellt. Bei einem solchen OFDM-Verfahren können auch, wie Fig. 11 ebenfalls zeigt, die Datenpakete Packet1, Packet2, Packet3 etc. entweder nacheinander oder ebenfalls parallel übertragen werden. Prinzipiell ist es dabei denkbar, dass man zur paral­ lelen Übertragung mehrerer Pakete die Unterträger eines OFDM- Symbols auf verschiedene Pakete verteilt, so dass jeweils ein Teil der Unterträger einem bestimmten Paket zugeordnet wird. Üblich ist bislang allerdings, dass z. B. lediglich die glei­ chen Datenpakete gleichzeitig von mehreren Sende-/Empfangs­ einrichgungen ausgesendet und an einem Endgerät empfangen werden (SFN). Es kann aber auch eine parallele Übertragung durch eine zusätzliche räumliche Separation der Übertragung erfolgen, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, d. h. insbeson­ dere durch sektorisierende oder adaptive Antennen. Damit wird eine räumlich getrennte, gleichzeitige Übertragung von Paketen an unterschiedliche, räumlich voneinander beabstandete Endgeräte, insbesondere also innerhalb desselben Zeitschlit­ zes, möglich. Beispielsweise kann für kleine Datenmengen, wie sie auch bei den zu übertragenden Quittungen vorliegen, so­ wohl die Aufteilung auf einen Teil der Unterträger als auch die Ausnutzung von räumlich separierenden Antennen zur gleichzeitigen Übertragung erfolgen, bei großen Datenmengen wird sich jedoch eher die Ausnutzung von räumlich separieren­ den Antennen zur gleichzeitigen Übertragung anbieten. Sollen unterschiedliche Unterträger unterschiedliche Informationen übertragen, so kann dies dies insbesondere für die Übertra­ gung von binären Informationen genutzt werden, z. B. 1 = ACK, 0 = NAK. Dabei können dann unterschiedliche Unterträger unter­ schiedlichen Sendern zugeordnet werden, die dann auf dem je­ weiligen Unterträger die entsprechenden Informationen über­ tragen.

Wenn nun z. B. bei der Übertragung von Daten in Form von Da­ tenpaketen mehrere oder sogar alle Endgeräte nach einem feh­ lerhaften Empfang eines bestimmten Datenpakets die gleiche Quittung (NAK) an den Sender zurückschicken und das letzte Datenpaket erneut anfordern, kann der Sender diese Quittung (NAK) in jedem Fall korrekt empfangen, obwohl die Nachricht von mehreren Stationen gesendet wurde.

Zur Erhöhung des Informationsgehaltes der negativen Quittung (NAK) können zusätzlich die Unterträger eines OFDM-Symbols unterschiedlich genutzt werden, indem sie mit unterschiedli­ cher Energie belegt werden. Es kann also eine zusätzliche Co­ dierung erfolgen. Die Belegung der Unterträger mit unter­ schiedlicher Energie ermöglicht eine einfache Ermittlung des zusätzlichen Informationsgehaltes der Quittung an der Sende- /Empfangseinrichtung als Empfänger der Quittung, selbst wenn mehrere - eventuell nur teilweise synchronisierte - Endgeräte eine derartige Information ausgesendet haben. Die zusätzliche Information kann beispielsweise dazu genutzt werden, die feh­ lerhaft empfangenen Datenpakete eindeutig zu identifizieren.

So können z. B. alle geraden Unterträger eines OFDM-Symbols mit Energie belegt werden, wenn das letzte übertragene Daten­ paket fehlerhaft empfangen wurde, und alle ungeraden Träger, wenn das vorletzte Paket nicht fehlerfrei empfangen wurde. Somit könnte anstatt eines sogenannten Stop-and-Go ARQ-Ver­ fahrens, bei dem nur das jeweils zuletzt empfangene Datenpa­ ket quittiert wird, ein Go-Back-N ARQ-Verfahren eingesetzt werden, das eine Quittierung der letzten N empfangenen Daten­ pakete erlaubt. Hierzu wird ein geringerer Signalisierungs­ aufwand benötigt, d. h. der Daten-Overhead kann weiter redu­ ziert werden.

Es kann auch vorgesehen werden, dass der Zeitschlitz für die Übertragung einer negativen oder positiven Quittung nur halb so lang ist wie der Zeitschlitz für die Nutzdatenübertragung in der Aufwärtsrichtung.

Es seien nachfolgend die positiven Auswirkungen des vorge­ schlagenen Verfahrens kurz aufgezeigt. Dabei wird ein halb so langer Zeitschlitz zur Übertragung der Quittungen vorausge­ setzt wie zur Übertragung der Nutzdaten. Dann würde bei einer Multicast-Gruppengröße von 13 Stationen (12 Empfänger-Endge­ räten) der Daten-Overhead für ein konventionelles ARQ-Verfah­ ren 6/1 betragen, während sich der Daten-Overhead für das vorgeschlagene Verfahren auf 0,5/1 verringert.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch das vor­ geschlagene Verfahren anstatt einer verstärkten FEC ohne ARQ das vorgeschlagene ARQ-Verfahren, zur weiteren Optimierung gegebenenfalls in Kombination mit einem üblichen FEC, zur Re­ duzierung der Übertragungsfehler eingesetzt werden kann. Diese Maßnahme erlaubt eine wesentlich effizientere Nutzung der zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität.

Claims (15)

1. Verfahren zur parallelen Übertragung identischer Daten von einer Sende-/Empfangseinrichtung an mehrere Endgeräte, wobei die Übertragung zwischen der Sende-/Empfangseinrichtung und den Endgeräten zumindest teilweise über eine Funkverbindung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass von den Endgeräten nach dem Empfang der Daten Qualität­ sinformationen über die Übertragungsqualität der Daten an die Sende-/Empfangseinrichtung zurückgesandt werden, wobei den Endgeräten im Rahmen der Funkverbindung gemeinsame Übertra­ gungskapazitäten für eine Übertragung der Qualitätsinforma­ tionen mehrerer Endgeräte an die Sende-/Empfangseinrichtung bereitgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dann Qualitätsinformationen an die Sende- /Empfangseinrichtung zurückgesandt werden, wenn ein Teil der Daten fehlerhaft übertragen wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Empfang der Daten vom Endgerät stets Quali­ tätsinformationen an die Sende-/Empfangseinrichtung zurückge­ sandt werden, die Informationen enthalten, welche Daten feh­ lerhaft und welche fehlerfrei übertragen wurde.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichzeitige Übertragung der Qualitätsinformatio­ nen durch eine räumliche Separation der zurückgesandten Qua­ litätsinformationen mit Hilfe von räumlich separierenden Emp­ fangskomponenten der Sende-/Empfangseinrichtung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine räumliche Separation mit Hilfe von sektorisierenden Antennen oder adaptiven Antennen erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichzeitige Übertragung der Qualitätsinformatio­ nen durch einen gleichzeitigen Zugriff der Endgeräte auf min­ destens eine gemeinsame Übertragungseinheit der Funkverbin­ dung zu der Sende-/Empfangseinrichtung erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichzeitiger Zugriff auf mindestens einer gemein­ samen Frequenz einer Frequenzmultiplex-Funkverbindung, minde­ stens einem gemeinsamen Zeitschlitz einer Zeitmultiplex-Ver­ bindung oder mindestens einem gemeinsamen Code einer Codemul­ tiplex-Verbindung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Codierung der im Rahmen der Übertragungseinheit übertragenen Informationen zur eindeutigen Identifizierung der Endgeräte und/oder der fehlerhaft übertragenen Daten er­ folgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung durch eine Variation von physikalischen Eigenschaften, insbesondere von Energie, Frequenz oder Dauer der Trägersignale der Funkverbindung zu der Sende- /Empfangseinrichtung während der Übertragungseinheit erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Codierung von mindestens einem Träger eines Mehr­ trägerverfahrens erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätsinformationen seitens der Sende-/Empfangs­ einrichtung gespeichert und ausgewertet werden und in Abhän­ gigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine erneute Übertra­ gung von fehlerhaft übertragenen Daten erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Ergebnis der Auswertung eine Identifikation zumin­ dest derjenigen Endgeräte geliefert wird, die fehlerhafte Da­ ten empfangen haben, und eine erneute Übertragung der fehler­ haft übertragenen Daten gezielt zu den identifizierten Endge­ räten erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erneute Übertragung der fehlerhaft übertragenen Da­ ten auf einer Funkverbindung erfolgt, die eindeutig einem identifizierten Endgerät oder einer Gruppe von identifizier­ ten Endgeräten zugewiesen ist.

14. Funk-Kommunikationssystem, mit mindestens einer Sende- /Empfangseinrichtung und mehreren Endgeräten, die zum Empfang von Daten ausgebildet sind, welche durch die Sende- /Empfangseinrichtung über eine Funkverbindung übertragen wer­ den, dadurch gekennzeichnet, dass das Funk-Kommunikationssystem Einrichtungen zur Bereit­ stellung von gemeinsamen Übertragungskapazitäten für die End­ geräte für eine Übertragung von Qualitätsinformationen auf­ weist, welche Informationen über die Übertragungsqualität der übertragenen Daten beinhalten.

15. Funk-Kommunikationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Funk-Kommunikationssystem Einrichtungen zur Speiche­ rung der Qualitätsinformationen und zur Auswertung der Quali­ tätsinformationen in Sinne einer Identifikation zumindest derjenigen Endgeräte aufweist, welche fehlerhafte Daten emp­ fangen haben.