DE20212017U1 - High speed downlink packet access (HSDPA) base station using an automatic physical layer retry request mechanism - Google Patents
High speed downlink packet access (HSDPA) base station using an automatic physical layer retry request mechanismInfo
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Description
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InterDigital Technology Corporation 181243 GMInterDigital Technology Corporation 181243 GM
[0001 ] HOCHGESCHWINDIGKEITS-ABWÄRTSVERBEVDUNGS-PAKET-ZUGRIFFS-(HSDPA)-BASISSTATION UNTER DER VERWENDUNG EINES AUTOMATISCHEN WIEDERHOLUNGSANFORDERUNGSMECHANISMUS DER PHYSISCHEN SCHICHT [0001 ] HIGH SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS (HSDPA) BASE STATION USING AN AUTOMATIC PHYSICAL LAYER REPEAT REQUEST MECHANISM
[0002] HINTERGRUND [0002] BACKGROUND
[0003] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose[0003] The present invention relates to wireless
Kommunikationssysteme. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Modifikation solcher Systeme durch die Verwendung eines Verfahrens zur automatischen Wiederholungsanforderung (automatic repeat request /ARQ) der physischen Schicht (PHY).Communication systems. In particular, it relates to a modification of such systems through the use of a physical layer (PHY) automatic repeat request (ARQ) procedure.
[0004] Vorgeschlagene Kommunikationssysteme mit festem drahtlosem[0004] Proposed communication systems with fixed wireless
Breitbandzugriff (broadband fixed wireless access / BFWA), die entweder Einzelträger-Frequenzbereichsentzerrung (single carrier-frequency domain equalization / SC-FDE) oder orthogonale Frequenzmultiplexierung (orthogonal frequency multiplex / OFDM) verwenden, planen, eine Hochgeschwindigkeits-Abwärtsverbindungs-Paket-Zugriffs-Anwendung (high speed downlink packet access / HSDPA) zu verwenden. Diese Anwendung wird Abwärtsverbindungs-Paketdaten mit hohen Geschwindigkeiten senden. Bei BFWA wird ein Gebäude oder eine Gruppe von Gebäuden entweder drahtlos oder verdrahtet verbunden und als ein einziger Teilnehmerstandort betrieben. Die Datennachfrage ist bei einem solchen System für die vielen Endbenutzer des einzelnen Standorts ziemlich hoch, weswegen große Bandbreiten benötigt werden.
[0005] Das derzeit vorgeschlagene System verwendet ein automatischesBroadband fixed wireless access (BFWA) systems using either single carrier-frequency domain equalization (SC-FDE) or orthogonal frequency multiplexing (OFDM) plan to use a high speed downlink packet access (HSDPA) application. This application will send downlink packet data at high speeds. In BFWA, a building or group of buildings is connected either wirelessly or wired and operated as a single subscriber site. The data demand in such a system is quite high for the many end users of the single site, so large bandwidths are required.
[0005] The currently proposed system uses an automatic
Wiederholungsanforderungssystem (ARQ-System) der zweiten Schicht. Erfolglos an die Teilnehmer gesendete Datenblöcke werden gepuffert und von der zweiten Schicht erneut gesendet. Die in der zweiten Schicht gespeicherten Datenblöcke sind typischerweise groß, werden für einen Empfang mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis (signal to noise ratio / SNR) gesendet, werden mit einer geringen Blockfehlerrate (block error rate / BLER) empfangen und werden selten wiederholt gesendet. Außerdem ist eine ARQ-SignalisierungSecond layer repeat request (ARQ) system. Data blocks that are unsuccessfully sent to the subscribers are buffered and resent by the second layer. The data blocks stored in the second layer are typically large, are sent for reception with a high signal to noise ratio (SNR), are received with a low block error rate (BLER), and are rarely resent. In addition, ARQ signaling is
der zweiten Schicht typischerweise langsam und benötigt große Puffer und lange Wiederholungssendungsintervalle.the second layer is typically slow and requires large buffers and long retransmission intervals.
[0006] Es ist demnach wünschenswert, zusätzlich zu einem ARQ-System der[0006] It is therefore desirable, in addition to an ARQ system, to
zweiten Schicht Alternativen zu haben.
5second layer to have alternatives.
5
[0007] ZUSAMMENFASSUNG [0007] SUMMARY
[0008] Eine Hochgeschwindigkeits-Abwärtsverbindungs-Paket-[0008] A high-speed downlink packet
Zugriffs(HSDPA)-Basisstation hat einen automatischenAccess (HSDPA) base station has an automatic
Wiederholungsanforderungsmechanismus (ARQ-Mechanismus) der physischen Schicht.Physical layer repeat request (ARQ) mechanism.
Die Basisstation hat einen Sender. Der Sender hat einen Sender der physischen Schicht zum Empfangen von Daten und zum Formatieren der empfangenen Daten in Pakete. Jedes Paket hat eine eigene Codierung/Datenmodulation. Die eigene Codierung/Datenmodulation verwendet ein HSDPA-Modulationsverfahren und eine Vorwärtsfehlerkorrektur(forward error correction / FEC)-Codierung. Die Pakete werden gesendet, und in Reaktion auf das Nicht-Empfangen einer entsprechenden Bestätigung für ein bestimmtes Paket werden Pakete erneut gesendet. Ein Adaptiv-Modulations- und Kodierungs(AMC)-Controller sammelt Wiederholungssendungsstatistiken und stellt die eigene Codierung/Datenmodulation unter Verwendung der gesammelten Statistiken ein.The base station has a transmitter. The transmitter has a physical layer transmitter for receiving data and formatting the received data into packets. Each packet has its own coding/data modulation. The own coding/data modulation uses an HSDPA modulation scheme and forward error correction (FEC) coding. Packets are transmitted, and in response to not receiving a corresponding acknowledgement for a particular packet, packets are retransmitted. An adaptive modulation and coding (AMC) controller collects retransmission statistics and adjusts the own coding/data modulation using the collected statistics.
[0009] KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN [0009] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0010] Fig. la und Ib sind vereinfachte Blockdiagramme physischer[0010] Fig. la and lb are simplified block diagrams of physical
Abwärtsverbindungs- und Aufwärtsverbindungs-ARQs.Downlink and uplink ARQs.
[0011] Fig. 2 ist ein Fließdiagramm zur Verwendung von[0011] Fig. 2 is a flow chart for using
Wiederholungssendungsstatistiken für eine adaptive Modulation und Codierung.
[0012] Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Mehrkanal-Stopp- und -Wartearchitektur zeigt.Retransmission statistics for adaptive modulation and coding.
[0012] Figure 3 is a block diagram showing a multi-channel stop and wait architecture.
[0013] DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN [0013] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED
[0014] Fig. la und Ib zeigen eine physische Abwärtsverbindungs-ARQ 10 bzw.[0014] Fig. 1a and 1b show a physical downlink ARQ 10 and 11, respectively.
physische Aufwärtsverbindungs-ARQ 20.physical uplink ARQ 20.
[0015] Die physische Abwärtsverbindungs-ARQ 10 weist eine Basisstation 12[0015] The physical downlink ARQ 10 comprises a base station 12
auf, die von einem im Netzwerk 14 vorgesehenen ARQ-Sender 14a einer höheren Schicht Pakete empfängt. Die Pakete vom Sender 14a werden an den ARQ-Sender 12a derwhich receives packets from an ARQ transmitter 14a of a higher layer provided in the network 14. The packets from the transmitter 14a are forwarded to the ARQ transmitter 12a of the
physischen Schicht in der Basisstation 12 angelegt. Der ARQ-Sender 12a kodiert die Daten mit einem Vorwärts-Fehlerkorrekturcode (FEC), hängt Fehlerprüfsequenzen (error check sequences / ECSs) an, moduliert die Daten, wie durch den Adaptiv-Modulations- und Codierungs(adaptive modulation and coding / AMC)-Controller 12c angewiesen, zum Beispiel unter der Verwendung einer Zweiphasenumtastung (binary phase shift keying / BPSK), Vierphasenumtastung (quadrature phase shift keying / QPSK) oder m-ary-Quadratur-Amplitudenmodulation (d.h. 16-QAM oder 64-QAM). Zusätzlich kann der AMC-Controller 12a beim orthogonalen Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (OFDMA) die zum Tragen der Pakete verwendeten Unterkanäle variieren. Der ARQ-Sender 12a der physischen Schicht sendet Pakete an die Teilnehmereinheit 16 über eine Luftschnittstelle 14 über einen Switch, Zirkulator oder Duplexor 12d und eine Antenne 13. Der Sender 12a speichert ebenfalls die Nachricht zeitweise gegebenenfalls zur erneuten Sendung in einem im Sender 12a integrierten Pufferspeicher.
[0016] Eine Antenne 15 der Teilnehmereinheit 16 empfängt das Paket. Dasphysical layer in the base station 12. The ARQ transmitter 12a encodes the data with a forward error correction code (FEC), appends error check sequences (ECSs), modulates the data as directed by the adaptive modulation and coding (AMC) controller 12c, for example using binary phase shift keying (BPSK), quadrature phase shift keying (QPSK), or m-ary quadrature amplitude modulation (i.e., 16-QAM or 64-QAM). Additionally, in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA), the AMC controller 12a may vary the subchannels used to carry the packets. The physical layer ARQ transmitter 12a sends packets to the subscriber unit 16 over an air interface 14 via a switch, circulator or duplexor 12d and an antenna 13. The transmitter 12a also temporarily stores the message in a buffer memory integrated in the transmitter 12a for retransmission if necessary.
[0016] An antenna 15 of the subscriber unit 16 receives the packet. The
Paket wird über einen Switch, Zirkulator oder Duplexor 16b in den ARQ-Empfänger 16a der physischen Schicht eingegeben. Beim Empfänger 16a wird das Paket FEC-decodiert und unter Verwendung der ECS nach Fehlern geprüft. Dann steuert der Empfänger 16a den Bestätigungssender 16c entweder zum Bestätigen (ACK) des Empfangs eines Pakets mit einer akzeptablen Fehlerrate oder zum Anfordern einer erneuten Sendung vorzugsweise durch Zurückhalten eines Bestätigungssignals oder Senden einer negativen Bestätigung (NAK).Packet is input to the physical layer ARQ receiver 16a via a switch, circulator or duplexor 16b. At the receiver 16a, the packet is FEC decoded and checked for errors using the ECS. The receiver 16a then controls the acknowledge transmitter 16c to either acknowledge (ACK) receipt of a packet with an acceptable error rate or to request retransmission, preferably by withholding an acknowledgement signal or sending a negative acknowledgement (NAK).
[0017] Die ACK wird durch den ACK-S ender 16c über den Switch 16b und die[0017] The ACK is transmitted by the ACK transmitter 16c via the switch 16b and the
Antenne 15 an die Basisstation 12 gesendet. Die ACK wird über die Luftschnittstelle 14 an die Antenne 13 der Basisstation 12 gesendet. Die empfangene ACK wird durch einen Bestätigungsempfänger 12b in der Basisstation verarbeitet. Der ACK-Empfänger 12b liefert die ACK/NAKs an den Adaptiv-Modulations- und —Codierungs(AMC)-Controller 12c und an den Sender 12a. Der AMC-Controller 12c analysiert die Kanalqualität zur Teilnehmereinheit 16 unter der Verwendung von Statistiken der empfangenen ACKs und kann die FEC-Codierungs- und -Modulationsverfahren folgender Sendungen der Nachricht variieren, wie noch detaillierter beschrieben wird. Wenn die Teilnehmereinheit 16 den Empfang des Pakets bestätigt, verursacht der Empfang dieser ACK an der Basisstation 12, dass das ursprüngliche Paket, das zeitweise in einem Pufferspeicher gespeichert war, zur Vorbereitung auf das nächste Paket gelöscht wird.antenna 15 to base station 12. The ACK is transmitted over air interface 14 to antenna 13 of base station 12. The received ACK is processed by an acknowledgement receiver 12b in the base station. ACK receiver 12b provides the ACK/NAKs to adaptive modulation and coding (AMC) controller 12c and to transmitter 12a. AMC controller 12c analyzes the channel quality to subscriber unit 16 using statistics of the received ACKs and may vary the FEC coding and modulation methods of subsequent transmissions of the message, as will be described in more detail. When subscriber unit 16 acknowledges receipt of the packet, receipt of this ACK at base station 12 causes the original packet, which was temporarily stored in buffer memory, to be discarded in preparation for the next packet.
[0018] Wenn keine ACK empfangen wird oder eine NAK empfangen wird,[0018] If no ACK is received or a NAK is received,
wiederholt der Sender 12a der physischen Schicht das Senden der ursprünglichen Nachricht oder einer selektiv modifizierten Version der ursprünglichen Nachricht an den Teilnehmer 16. Bei der Teilnehmereinheit 16 wird die wiederholte Sendung mit der ursprünglichen Sendung kombiniert, wenn diese zur Verfügung steht. Dieses Verfahren erleichtert den Empfang einer korrekten Nachricht durch die Verwendung von Datenredundanz oder selektiver Wiederholungskombination. Die Pakete mit einer akzeptablen Fehlerrate werden zur weiteren Verarbeitung auf höhere Schichten 16d übertragen. Die akzeptablen empfangenen Pakete werden in der gleichen Datenreihenfolge, in welcher die Daten an den Sender 12a in der Basisstation geliefert wurden, an die höheren Schichten 16d geliefert (d.h. Auslieferung in Abfolge). Die maximale Anzahl wiederholter Sendungen ist auf einen vom Operator definierten ganzzahligen Wert, wie zum Beispiel im Bereich von 1 bis 8 eingeschränkt. Nachdem die maximale Anzahl wiederholter Sendungen versucht wurde, wird der Pufferspeicher zur Verwendung durch das nächste Paket gelöscht. Die Decodierung einer Bestätigung unter der Verwendung kleiner Pakete auf der physischen Schicht verringert Sendeverzögerungen und Nachrichten-Aufbereitungszeiten.the physical layer transmitter 12a repeats sending the original message or a selectively modified version of the original message to the subscriber unit 16. At the subscriber unit 16, the repeated transmission is combined with the original transmission if available. This method facilitates the reception of a correct message through the use of data redundancy or selective repeat combination. The packets with an acceptable error rate are transmitted to higher layers 16d for further processing. The acceptable received packets are delivered to the higher layers 16d in the same data order in which the data was delivered to the transmitter 12a in the base station (i.e., delivery in sequence). The maximum number of repeated transmissions is limited to an operator-defined integer value, such as in the range of 1 to 8. After the maximum number of repeated transmissions have been attempted, the buffer memory is cleared for use by the next packet. Decoding an acknowledgment using small packets at the physical layer reduces transmission delays and message processing times.
[0019] Da die PHY-ARQ auf der physischen Schicht stattfindet, stellt die[0019] Since the PHY-ARQ takes place on the physical layer, the
Anzahl des Auftretens wiederholter Sendungen für einen bestimmten Kanal, d.h.Number of occurrences of repeated broadcasts for a particular channel, i.e.
Wiederholungssendungsstatistiken, eine gute Messgröße für die Qualität dieses Kanals dar. Unter Verwendung der Wiederholungssendungsstatistiken kann der AMC-Controller 12c die Modulation- und Codierungsverfahren für diesen Kanal variieren, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Außerdem können die Wiederholungssendungsstatistiken mit anderen Verbindungsqualitätsmessungen, wie zum Beispiel Bitfehlerraten (BERs) und Blockfehlerraten (BLERs) vom AMC-Controller 12c kombiniert werden, um die Kanalqualität zu messen und um zu bestimmen, ob ein Wechsel des Modulations- und Codierungsverfahrens nötig ist.Retransmission statistics, provide a good measure of the quality of that channel. Using the retransmission statistics, the AMC controller 12c can vary the modulation and coding schemes for that channel, as shown in Figure 2. In addition, the retransmission statistics can be combined with other link quality measurements, such as bit error rates (BERs) and block error rates (BLERs) from the AMC controller 12c to measure the channel quality and to determine if a change in the modulation and coding scheme is necessary.
[0020] Zur Veranschaulichung im Fall von SC-FDE wird das Auftreten[0020] To illustrate the case of SC-FDE, the occurrence
wiederholter Sendungen für einen bestimmten Kanal gemessen, um die Wiederholungssendungsstatistiken zu erzeugen (60). Eine Entscheidung darüber, ob das Modulationsverfahren zu wechseln ist, wird unter Verwendung der Wiederholungssendungsstatistiken getroffen (62). Wenn die Wiederholungssendungen Überhand nehmen, wird ein robusteres Codierungs- und Modulationsverfahren verwendet (64), normalerweise mit einer verringerten Datenübertragungsrate. Der AMC-Controllerretransmissions for a particular channel to generate the retransmission statistics (60). A decision on whether to change the modulation scheme is made using the retransmission statistics (62). If retransmissions become excessive, a more robust coding and modulation scheme is used (64), usually with a reduced data transfer rate. The AMC controller
12c kann den Spreizfaktor erhöhen und mehr Pakete zum Übertragen der Paketdaten verwenden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der AMC-Controller von einem Modulationsverfahren mit einem hohen Datendurchsatz zu einem niedrigeren umschalten, so wie zum Beispiel von 64-QAM auf 16-QAM oder QPSK. Wenn die Rate von Wiederholungssendungen gering ist, wird eine Umschaltung auf ein Modulationsverfahren einer höheren Kapazität vorgenommen, wie zum Beispiel von QPSK auf 16-QAM oder 64-QAM (66). Zur Entscheidung werden vorzugsweise sowohl die Wiederholungssendungsrate als auch andere vom Empfänger kommende Verbindungsqualitätsmessungen, wie zum Beispiel BER oder BLER verwendet (62). Die Entscheidungsgrenzen werden vorzugsweise vom Systemoperator gesetzt.12c may increase the spreading factor and use more packets to transmit the packet data. Alternatively or additionally, the AMC controller may switch from a modulation scheme with a high data throughput to a lower one, such as from 64-QAM to 16-QAM or QPSK. If the rate of retransmissions is low, a switch is made to a modulation scheme of higher capacity, such as from QPSK to 16-QAM or 64-QAM (66). Preferably, both the retransmission rate and other link quality measurements coming from the receiver, such as BER or BLER (62) are used for the decision. The decision limits are preferably set by the system operator.
[0021] Für OFDMA wird das Auftreten der Wiederholungssendungen zum[0021] For OFDMA, the occurrence of retransmissions is
Überwachen der Kanalqualität eines jeden Unterkanals verwendet. Wenn die Wiederholungssendungsrate oder die Wiederholungssendungsrate/used to monitor the channel quality of each sub-channel. If the retransmission rate or the retransmission rate/
Verbindungsqualität für einen bestimmten Unterkanal eine schlechte Qualität anzeigt, kann dieser Unterkanal aus dem OFDM-Frequenzsatz selektiv annulliert werden (64), um Unterkanäle einer solcher schlechten Qualität in Zukunft auszuschließen. Wenn die Wiederholungssendungsrate oder die Wiederholungssendungsrate/Verbindungsqualität eine hohe Qualität anzeigt, kann ein zuvor annullierter Unterkanal dem OFDM-Frequenzsatz wieder hinzugefügt werden (66).If the link quality for a particular subchannel indicates poor quality, that subchannel may be selectively cancelled from the OFDM frequency set (64) to exclude subchannels of such poor quality in the future. If the retransmission rate or the retransmission rate/link quality indicates high quality, a previously cancelled subchannel may be re-added to the OFDM frequency set (66).
[0022] Die Verwendung des Auftretens der Wiederholungssendungen als eine[0022] The use of the occurrence of repeat broadcasts as a
Grundlage für AMC ermöglicht eine Flexibilität zum Abstimmen des Modulations- und Codierungsverfahrens auf die durchschnittlichen Kanalbedingungen für jeden Benutzer. Außerdem ist die Wiederholungssendungsrate gegenüber einem Messfehler und einer Berichtsverzögerung von der Teilnehmereinheit 16 unempfindlich.The basis for AMC allows flexibility to tune the modulation and coding scheme to the average channel conditions for each user. In addition, the retransmission rate is insensitive to measurement error and reporting delay from the subscriber unit 16.
[0023] Die Aufwärtsverbindungs-ARQ 20 ist in ihrer Art der[0023] The uplink ARQ 20 is in its nature the
Abwärtsverbindungs-ARQ 10 ähnlich und besteht aus einer Teilnehmereinheit 26, in welcher Pakete von einem Hoch-Schicht-ARQ-Sender 28a der höheren Schichten 28 zu einem ARQ-Sender 26a der physischen Schicht übertragen werden. Die Nachricht wird über einen Switch 26d, eine Teilnehmerantenne 25 und eine Luftschnittstelle 24 an die Basisstationsantenne gesendet. Der AMC-Controller kann auch das Modulations- und Codierungsverfahren unter der Verwendung der Wiederholungssendungsstatistiken eines Kanals variieren.Downlink ARQ 10 is similar and consists of a subscriber unit 26 in which packets are transmitted from a higher layer ARQ transmitter 28a to a physical layer ARQ transmitter 26a. The message is sent to the base station antenna via a switch 26d, a subscriber antenna 25 and an air interface 24. The AMC controller can also vary the modulation and coding scheme using the retransmission statistics of a channel.
[0024] Der ARQ-Empfanger 22a der physischen Schicht bestimmt ähnlich wie[0024] The ARQ receiver 22a of the physical layer determines similarly to
der Empfanger 16a von Fig. la, ob die Nachricht eine akzeptable Fehlerrate aufweist undthe receiver 16a of Fig. la, whether the message has an acceptable error rate and
wiederholt gesendet werden muss. Der Bestätigungssender berichtet einen Status an die Teilnehmereinheit 26, wodurch veranlasst wird, dass der Sender 26a erneut sendet oder alternativ dazu in Vorbereitung auf die Aufnahme der nächsten Nachrichten von den höheren Schichten 28 die ursprüngliche Nachricht löscht, die zeitweise beim Sender 26a gespeichert wurde. Erfolgreich empfangene Pakete werden zur weiteren Verarbeitung an das Netzwerk 24 gesendet.must be resent. The acknowledge transmitter reports a status to the subscriber unit 26, causing the transmitter 26a to retransmit or, alternatively, to delete the original message temporarily stored at the transmitter 26a in preparation for receiving the next messages from the higher layers 28. Successfully received packets are sent to the network 24 for further processing.
[0025] Auch wenn das aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt ist, wird[0025] Although this is not shown for reasons of clarity,
das System vorzugsweise für eine HSDPA-Anwendung in einem BFWA-System verwendet, auch wenn andere Umsetzungen verwendet werden können. Das BFWA-System kann ein Frequenzduplex- oder Zeitduplex-SC-FDE- oder OFDMA-Verfahren verwenden. In einem solchen System sind die Basisstation und alle Teilnehmer an stationären Standorten. Das System kann eine Basisstation und eine große Anzahl von Teilnehmereinheiten aufweisen. Jede Teilnehmereinheit kann zum Beispiel in einem Gebäude und in mehreren benachbarten Gebäuden eine Vielzahl von Benutzern bedienen.the system is preferably used for an HSDPA application in a BFWA system, although other implementations may be used. The BFWA system may use a frequency division duplex or time division duplex SC-FDE or OFDMA scheme. In such a system, the base station and all subscribers are at stationary locations. The system may comprise a base station and a large number of subscriber units. Each subscriber unit may serve a large number of users, for example in one building and in several neighboring buildings.
Diese Anwendungen erfordern typischerweise eine große Bandbreite aufgrund der großen Anzahl von Endbenutzern an einem Teilnehmereinheitsstandort.These applications typically require large bandwidth due to the large number of end users at a subscriber unit location.
[0026] Ein in einem solchen System verwendeter PHY-ARQ ist für die höheren[0026] A PHY-ARQ used in such a system is for the higher
Schichten transparent, wie zum Beispiel für die Mediums-ZugriffscontroUer (MACs). Folglich kann PFfY-ARQ zusammen mit ARQs einer höheren Schicht, wie zum Beispiel der Schicht 2, verwendet werden. In solchen Fällen verringert der PHY-ARQ die zusätzlichen Wiederholungssendungen der ARQs der höheren Schicht.
[0027] Fig. 3 ist eine Veranschaulichung einer N-Kanal-Stopp- und -Warte-Layers transparent, such as the medium access controllers (MACs). Consequently, PHY-ARQ can be used together with ARQs of a higher layer, such as Layer 2. In such cases, PHY-ARQ reduces the additional retransmissions of the higher layer ARQs.
[0027] Fig. 3 is an illustration of an N-channel stop and wait
Architektur für einen PHY-ARQ 30. Die Sendefunktion 38 des ARQs der physischen Schicht kann an der Basisstation, der Teilnehmereinheit oder beiden untergebracht sein, was davon abhängt, ob Abwärtsverbindungs-, Aufwärtsverbindungs-PHY-ARQs oder beide verwendet werden. Datenblöcke 34a treffen vom Netzwerk ein. Die Netzwerkblöcke werden in eine Schlange 34 zur Sendung über den Datenkanal 41 der Luftschnittstelle 43 gebracht. Ein N-Kanal-Sequenzer 36 sendet Daten der Blöcke sequenziell an die N-Sender 40-1 bis 40-n. Jeder Sender 40-1 bis 40-n ist einer Sendesequenz im Datenkanal 41 zugeordnet. Jeder Sender 40-1 bis 40-n führt eine FEC-Codierung durch und liefert eine ECS für die Blockdaten zur Erzeugung von Paketen zur AMC-Modulation und zur Sendung im Datenkanal 41. Die FEC-codierten ECS-Daten werden in einem Puffer der Sender 40-1 bis 40-n zur möglichen wiederholten Sendung gespeichert. Zusätzlich wirdArchitecture for a PHY ARQ 30. The physical layer ARQ transmit function 38 may be located at the base station, the subscriber unit, or both, depending on whether downlink, uplink PHY ARQs, or both are used. Data blocks 34a arrive from the network. The network blocks are queued 34 for transmission over the data channel 41 of the air interface 43. An N-channel sequencer 36 sends data from the blocks sequentially to the N transmitters 40-1 through 40-n. Each transmitter 40-1 through 40-n is associated with a transmit sequence on the data channel 41. Each transmitter 40-1 to 40-n performs FEC coding and provides an ECS for the block data to generate packets for AMC modulation and transmission in data channel 41. The FEC encoded ECS data is stored in a buffer of the transmitters 40-1 to 40-n for possible repeated transmission. In addition,
Steuerungsinformation vom PHY-ARQ-Sender 38 gesendet, um den Empfang, die Demodulation und die Dekodierung bei den Empfängern 46-1 bis 46-n zu Synchronisieren. [0028] Jeder der N-Empfänger 46-1 bis 46-n empfängt das Paket in seinemControl information is sent from the PHY-ARQ transmitter 38 to synchronize reception, demodulation and decoding at the receivers 46-1 to 46-n. [0028] Each of the N receivers 46-1 to 46-n receives the packet in its
zugeordneten Zeitschlitz. Das empfangene Paket wird an einen entsprechenden Hybrid-ARQ-Decodierer 50-1 bis 50-n (50) gesendet. Der Hybrid-ARQ-Decodierer 50 stellt die Fehlerrate, wie zum Beispiel BER oder BLER, für das empfangene Paket fest. Wenn das Paket eine akzeptable Fehlerrate aufweist, wird es zur weiteren Verarbeitung in die höheren Schichten entlassen, und vom ACK-Sender 54 wird eine ACK gesendet. Wenn die Fehlerrate inakzeptabel ist oder kein Paket empfangen wurde, wird keine ACK gesendet oder es wird eine NAK gesendet. Pakete mit inakzeptablen Fehlerraten werden beim Decodierer 50 zur potenziellen Kombination mit einem erneut gesendeten Paket gepuffert. [0029] Eine Vorgehensweise zum Kombinieren von Paketen unter derassigned time slot. The received packet is sent to a corresponding hybrid ARQ decoder 50-1 to 50-n (50). The hybrid ARQ decoder 50 determines the error rate, such as BER or BLER, for the received packet. If the packet has an acceptable error rate, it is released to the higher layers for further processing and an ACK is sent by the ACK transmitter 54. If the error rate is unacceptable or no packet was received, no ACK is sent or a NAK is sent. Packets with unacceptable error rates are buffered at the decoder 50 for potential combination with a retransmitted packet. [0029] One approach to combining packets under the
Verwendung von Turbocodes ist die Folgende. Wenn ein turbocodiertes Paket mit einer inakzeptablen Fehlerrate empfangen wird, wird das Paket zur Unterstützung einer Codekombination erneut gesendet. Das die gleichen Daten enthaltende Paket wird anders codiert. Zum Decodieren der Paketdaten werden beide Pakete zur Wiederherstellung der ursprünglichen Daten durch den Turbodecodierer verarbeitet. Da das zweite Paket eine andere Codierung hat, werden seine weichen Symbole auf verschiedene Punkte im Decodierungsverfahren abgebildet. Die Verwendung von zwei Paketen mit unterschiedlicher Codierung bringt eine Codierungsvielfalt und Sendevielfalt zum Verbessern der Gesamt-BER. Bei einer anderen Vorgehensweise wird das identische Signal gesendet. Die zwei empfangenen Pakete werden unter der Verwendung einer Maximal-Verhältnis-Kombination von Symbolen kombiniert. Das kombinierte Signal wird dann nachfolgend decodiert.Use of turbo codes is as follows. When a turbo coded packet is received with an unacceptable error rate, the packet is retransmitted to support a code combination. The packet containing the same data is encoded differently. To decode the packet data, both packets are processed by the turbo decoder to recover the original data. Since the second packet has a different encoding, its soft symbols are mapped to different points in the decoding process. Using two packets with different encodings brings coding diversity and transmission diversity to improve the overall BER. Another approach is to transmit the identical signal. The two received packets are combined using a maximum ratio combination of symbols. The combined signal is then subsequently decoded.
[0030] Die ACK für jeden Empfänger 46-1 bis 46-n wird in einem[0030] The ACK for each receiver 46-1 to 46-n is sent in a
Schnellrückkopplungskanal (FFC) 45 gesendet. Der Schnellrückkopplungskanal 45 ist vorzugsweise ein Kanal mit niedriger Latenz. Für ein Zeitduplexsystem können die ACKs in Leerlaufperioden zwischen Aufwärts- und Abwärts-Übertragungen gesendet werden. Der FFC 45 ist vorzugsweise ein CDMA-Kanal mit geringer Geschwindigkeit und großer Bandbreite der andere In-Band-Übertragungen überlagert. Die FFC-CDMA-Codes und Modulationen werden zum Minimieren der Interferenz mit anderen In-Band-Übertragungen ausgewählt. Zum Erhöhen der Kapazität eines solchen FFC 45 können vielfache Codes verwendet werden.Fast Feedback Channel (FFC) 45. Fast Feedback Channel 45 is preferably a low latency channel. For a time division duplex system, the ACKs may be sent in idle periods between uplink and downlink transmissions. FFC 45 is preferably a low speed, high bandwidth CDMA channel that overlays other in-band transmissions. The FFC CDMA codes and modulations are selected to minimize interference with other in-band transmissions. To increase the capacity of such an FFC 45, multiple codes may be used.
[0031] Der ACK-Empfänger 56 erfasst die ACKs und zeigt dem entsprechenden[0031] The ACK receiver 56 detects the ACKs and displays the corresponding
Sender 40-1 bis 40-n an, ob die ACK empfangen wurde. Wenn die ACK nicht empfangen wurde, wird das Paket erneut gesendet. Das erneut gesendete Paket kann ein anderes Modulations- und Codierungsverfahren verwenden, wie vom AMC-Controller 12c, 26c angewiesen. Wenn die ACK empfangen wird, löscht der Sender 40-1 bis 40-n das vorhergehende Paket aus dem Puffer und nimmt ein folgendes Paket zur Sendung an.
[0032] Die Anzahl von Sendern und Empfängern N hängt von verschiedenenTransmitters 40-1 through 40-n indicate whether the ACK was received. If the ACK was not received, the packet is retransmitted. The retransmitted packet may use a different modulation and coding scheme as directed by the AMC controller 12c, 26c. When the ACK is received, transmitters 40-1 through 40-n clear the previous packet from the buffer and accept a following packet for transmission.
[0032] The number of transmitters and receivers N depends on various
Konstruktionsüberlegungen ab, wie zum Beispiel der Kanalkapazität und der ACK-Antwortzeit. Für das zuvor beschriebene bevorzugte System wird vorzugsweise eine Zwei-Kanal-Architektur mit geradzahligen und ungeradzahligen Sendern und Empfängern verwendet.Design considerations such as channel capacity and ACK response time. For the preferred system described above, a two-channel architecture with even and odd transmitters and receivers is preferably used.
[0033] Das PHY-ARQ-Verfahren der bevorzugten Ausführungsform liefert eine[0033] The PHY-ARQ method of the preferred embodiment provides a
Verstärkung von 7db für das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) im Vergleich zu einem System, das nur einen ARQ einer höheren Schicht verwendet. Dies geschieht dadurch, dass mit höheren Blockfehlerraten (BLER) (5-20% BLER) gearbeitet wird und kleinere Blockgrößen für die Schicht 1 verwendet werden, als das bei einer ARQ mit einer höheren Schicht allein praktikabel wäre. Die Anforderung eines geringeren SNR ermöglicht Folgendes: eine erhöhte Kapazität durch Schalten auf eine Modulation höherer Ordnung unter Verwendung eines adaptiven Modulations- und CodierungsVerfahrens (AMC); geringere Kosten für Kundenendgeräte (customer premise equipment / CPE) durch die Verwendung von HF-Komponenten (Hochfrequenzkomponenten) niedrigeren Grads bei der PHY-ARQ, welche die verringerte Implementierungsleistung ausgleichen; eine erhöhte Abwärtsverbindungsreichweite, die den Zellradius vergrößert; eine verringerte Abwärtsverbindungsleistung in der Basisstation (BS) zum Minimieren der Zell-Zell-Interferenz; und eine erhöhte Leistungsminderung beim Leistungsverstärker bei der Verwendung eines Mehrfach-Träger-Verfahrens.7db gain in signal-to-noise ratio (SNR) compared to a system using only a higher layer ARQ. This is achieved by operating at higher block error rates (BLER) (5-20% BLER) and using smaller block sizes for Layer 1 than would be practical with a higher layer ARQ alone. The requirement for a lower SNR enables: increased capacity by switching to higher order modulation using an adaptive modulation and coding (AMC) scheme; reduced customer premise equipment (CPE) cost by using lower order RF (radio frequency) components in the PHY ARQ which compensates for the reduced implementation power; increased downlink range which increases the cell radius; reduced downlink power in the base station (BS) to minimize cell-to-cell interference; and increased power amplifier degradation when using a multiple carrier technique.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20212017U DE20212017U1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | High speed downlink packet access (HSDPA) base station using an automatic physical layer retry request mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20212017U DE20212017U1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | High speed downlink packet access (HSDPA) base station using an automatic physical layer retry request mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20212017U1 true DE20212017U1 (en) | 2002-10-10 |
Family
ID=7973816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20212017U Expired - Lifetime DE20212017U1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | High speed downlink packet access (HSDPA) base station using an automatic physical layer retry request mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20212017U1 (en) |
-
2002
- 2002-08-05 DE DE20212017U patent/DE20212017U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20021114 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050811 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080904 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100908 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |