DE60035773T2

DE60035773T2 - Datenwiederübertragungsverfahren in einem sprach-über-datenkommunikationssystem

Info

Publication number: DE60035773T2
Application number: DE60035773T
Authority: DE
Inventors: James Carlsbad TOMCIK; Yu Dong San Diego YAO
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: WO2000052873A3; ATE529964T1; DE60035773D1; US6567388B1; EP1833189B1; CN1173515C; ES2372309T3; EP1833189A2; EP1833189A3; CN1349694A; EP1157497A2; AU3392100A; ATE368976T1; HK1043895A1; HK1043895B; WO2000052873A2; EP1157497B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Drahtloskommunikationen, und im Speziellen das Vorsehen eines effizienten Verfahrens und einer Vorrichtung zum Neusenden von Datenrahmen in einem Sprache-Über-Daten-Kommunikationssystem.
II. Hintergrund
Das Gebiet der Drahtloskommunikationen hat viele Anwendungen einschließlich drahtlose Telefone, Paging, drahtlose Lokalschleifen, und Satellitenkommunikationssysteme. Eine besonders wichtige Anwendung ist zellulare Telefonsysteme für mobile Teilnehmer. (Wie hierin benutzt, schließt der Ausdruck "Zellular"-Systeme sowohl Zellular- als auch PCS-Frequenzen ein.) Verschiedene Über-Die-Luft-Schnittstellen wurden für solche Zellulartelefonsysteme entwickelt, einschließlich Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access), Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access) und Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA = code division multiple access). in Verbindung damit wurden verschiedene nationale und internationale Standards aufgebaut, einschließlich Advanced Mobile Phone Service (AMPS), globales System für Mobilgeräte (GSM = Global System for Mobile) und Interim Standard 95 (IS-95). Insbesondere, werden IS-95 und seine Derivative, zum Beispiel IS-95A, IS-95B (oft zusammengenommen hierin als IS-95 bezeichnet), ANSI J-STD-008, IS-99, IS-657, IS-707, und andere, vorangetrieben durch die Telecommunication Industrie Association (TIA) und andere bekannte Standardkörperschaften.
Zellulartelefonsysteme, die gemäß der Verwendung mit dem IS-95-Standard konfiguriert wurden, beinhalten bzw. wenden CDMA-Signalverarbeitungstechniken an, um höchst effizienten und robusten Zellulartelefondienst vorzusehen. Ein exemplarisches Zellulartelefonsystem, das im Wesentlichen gemäß der Verwendung des IS-95-Standards konfiguriert ist, ist im US-Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel "System and Method for Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System" beschrieben, die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Das zuvor genannte Patent veranschaulicht Sende-, oder Vorwärtsverbindungs-, Signalverarbeitung in einer CDMA-Basisstation. Exemplarische Empfangs-, oder Rückwärtsverbindungs-, Signalverarbeitung in einer CDMA-Basisstation ist im US-Patent Nr. 6,639,906 veröffentlicht am 28. Oktober 2003 mit dem Titel MULTICHANNEL DEMODULATOR beschrieben, das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. In CDMA-Systemen ist die über die Luft-Leistungssteuerung ein sehr wichtiges Thema. Ein exemplarisches Verfahren zur Leistungssteuerung in einem CDMA-System ist im US-Patent Nr. 5,056,109 mit dem Titel "Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobile Telephone System" beschrieben, das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
Ein primärer Vorteil der Verwendung einer CDMA-Über-Die-Luft-Schnittstelle ist, dass Kommunikationen gleichzeitig über das gleiche HF-Band durchgeführt werden. Zum Beispiel kann jede Mobilteilnehmereinheit (typischerweise ein zellulares Telefon) in einem gegebenen Zellulartelefonsystem mit der gleichen Basisstation kommunizieren, und zwar durch Senden eines Rückwärtsverbindungssignals über die gleiche 1,25 Megahertz des HF-Spektrums. Auf ähnlicher Weise kann jede Basisstation in solch einem System mit Mobileinheiten kommunizieren, und zwar durch Senden eines Vorwärtsverbindungssignals über ein anderes 1,25 Megahertz des HF-Spektrums.
Das Senden von Signalen über das gleiche HF-Spektrum liefert verschiedene Vorteile einschließlich einer Erhöhung in der Frequenzwiederverwendung eines Zellulartelefonsystems und der Möglichkeit Soft-Handoff zwischen zwei oder mehreren Basisstationen durchzuführen. Erhöhte Frequenzwiederverwendung ermöglicht eine größere Anzahl von Anrufen, die über eine gegebene Menge an Spektrum durchgeführt werden. Soft-Handoff bzw. weicher Übergang ist ein robustes Verfahren zum Übergehen bzw. Überwechseln einer Mobileinheit zwischen dem Abdeckungsbereich von zwei oder mehreren Basisstationen, dass das gleichzeitige Ankoppeln mit zwei oder mehreren Basisstationen involviert. (Im Gegensatz dazu involviert Hard-Handoff bzw. harter Übergang das Beenden der Verbindung mit einer ersten Basisstation vor dem Aufbauen der Verbindung mit einer zweiten Basisstation.) Ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von Soft-Handoff ist im US-Patent Nr. 5,267,261 mit dem Titel "Mobile Station Assisted Soft Handoff in a CDMA Cellular Communications System" beschrieben, das dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist.
Unter den IS-99- und IS-657-Standards (nachstehend zusammengenommen als IS-707 bezeichnet), kann ein IS-95-Kommunikationssystem sowohl Sprache- als auch Datenkommunikationsdienste vorsehen. Datenkommunikationsdienste ermöglichen digitale Daten zwischen einem Sender und einem oder mehreren Empfängern über eine Drahtlosstelle auszutauschen. Beispiele für den Typ von Digitaldaten, die typischerweise unter Verwendung des IS-707-Standards gesendet werden, beinhalten Computerdateien und elektronische Post.
Gemäß sowohl dem IS-95- und IS-707-Standards, werden die Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger ausgetauscht werden, in Rahmen oder vordefinierten Zeitperioden verarbeitet. Um die Wahrscheinlichkeit, dass ein Rahmen erfolgreich während einer Datensendung gesendet wird, wendet IS-707 ein Funkverbindungsprotokoll (RLP = radio link protocol) an, um die Rahmen, die erfolgreich gesendet wurden, nachzuverfolgen und Rahmenneusendung durchzuführen, wenn ein Rahmen nicht erfolgreich gesendet wurde. Neusendung wird bis zu drei Mal in IS-707 durchgeführt, und es liegt in der Verantwortlichkeit der Protokolle der höhere Ebene bzw. Schicht zusätzliche Schritte vorzunehmen, um abzusichern, dass der Rahmen erfolgreich empfangen wurde.
Um nachzuverfolgen, welcher Rahmen erfolgreich empfangen worden ist, benutzt IS-707 eine Acht-Bit-Sequenzzahl, die als ein Rahmen-Header bzw. -Kopf in jedem gesendeten Rahmen beinhaltet ist. Die Sequenzzahl wird für jeden Rahmen von 0 bis 256 erhöht und anschließend auf Null zurückgesetzt. Ein nicht erfolgreich gesendeter Rahmen wird detektiert, wenn ein Rahmen mit einer nicht in der Reihenfolgen-Sequenznummer empfangen wurde, oder ein Fehler unter Verwendung von CRC-Prüfsummeninformation oder anderen Fehlerdetektionsverfahren detektiert wird. Sobald ein nicht erfolgreich empfangener Rahmen detektiert wird, sendet der Empfänger eine Negativ-Bestätigungsnachricht (NAK = negative acknowledgement message) zum Sendesystem, die die Sequenzzahl des Rahmens beinhaltet, der nicht empfangen wurde. Das Sendesystem sendet den Rahmen anschließend neu einschließlich der Sequenznummer bzw. -zahl, wie ursprünglich gesendet. Wenn der neu gesendete Rahmen nicht erfolgreich empfangen wird, wird eine zweite Neusendungsanfrage, die aus zwei NAKs besteht, zum Sendesystem gesendet, dieses Mal anfragend, das der Rahmen zwei Mal gesendet wird. Wenn der Rahmen noch immer nicht erfolgreich empfangen wurde, wird eine dritte Neusendungsanfrage bestehend aus drei NAKs zum Sendesystem gesendet, dieses Mal anfragend bzw. anfordernd, dass der Rahmen drei Mal gesendet wird. Wenn der Rahmen immer noch nicht erfolgreich empfangen wird, und zwar nach der dritten Neusendungsanfrage, werden keine weiteren Neusendungen angefordert, und der Rahmen wird beim Empfänger für die Verwendung einer Rekonstruktion der originalen Daten ignoriert.
In letzter Zeit ist ein Bedarf entstanden zum Senden von Sprachinformation unter Verwendung von Datenprotokollen des IS-707. In einem sicheren Kommunikationssystem kann zum Beispiel Sprachinformation, die bei Verschlüsselungsalgorithmen manipuliert wurde, leicht unter Verwendung von Datenprotokollen gesendet werden. In solchen Anwendungen ist es wünschenswert die Verwendung von existierenden Datenprotokollen beizubehalten, sodass keine Änderungen zur existierenden Infrastruktur notwendig sind. Es treten jedoch Probleme auf, wenn Sprache unter Verwendung eines Datenprotokolls gesendet wird, und zwar wegen der Natur der Sprachcharakteristiken.
Eines der Hauptprobleme beim Senden von Audioinformationen, zum Beispiel Sprache, unter Verwendung eines Datenprotokolls, ist die Verzögerungen, die mit Rahmenneusendungen assoziiert sind. Verzögerungen von mehr als wenigen hundert Millisekunden bei Sprache können in inakzeptabler Sprachqualität resultieren. Beim Senden von audiobasierten Daten werden Zeitverzögerungen leicht toleriert, wegen der nicht Echtzeitnatur der Daten. Als Folge können die Protokolle des IS-707 sich erlauben, das Rahmenneusendungsschema wie oben beschrieben zu benutzen, das in Sendeverzögerungen oder Latenzperioden von mehr als ein paar Sekunden resultieren kann. Solch eine Latenzperiode ist beim Senden von Sprachinformation inakzeptabel.
Ein anderer Nachteil beim Senden von Audioinformation unter Verwendung von Datenprotokollen ist der, das aktuelle Mobilkommunikationsgeräte dadurch eingeschränkt sind, dass sie auf Neusendungsanfragen von zum Beispiel einer Basisstation antworten müssen. Momentan muss ein Mobilkommunikationsgerät den Rahmenneusendungsanfragen von einer Basisstation gemäß IS-707 folgen. Wenn zum Beispiel Rahmen 11 nicht korrekt von einer Basisstation empfangen wurde, wird die Basisstation eine einzelne NAK zum Mobilkommunikationsgerät senden, und zwar um eine einzelne Neusendung des Rahmens 11 anzufordern. Gemäß IS-707, muss das Mobilkommunikationsgerät mit einer einzelnen Neusendung des Rahmens 11 antworten. Wenn der neu gesendete Rahmen noch immer nicht von der Basisstation empfangen wurde, werden zwei NAKs zum Mobilkommunikationsgerät gesendet, um anzufragen, das Rahmen 11 zwei Mal gesendet wird. Das Mobilkommunikationsgerät antwortet anschließend durch zweimaliges Senden des Rahmens 11. In gewissen Situationen würde es für das Mobilkommunikationsgerät wünschenswert sein, auf NAKs in einer intelligenteren Art und Weise zu antworten.
Ein verwandter Nachteil des Verwendens von Datenprotokollen, um Sprachinformation zu senden, ist der, dass Basisstationen auf gleiche Weise in deren Fähigkeit auf NAKs, die von denen Mobilkommunikationsgeräten gesendet werden, eingeschränkt sind. Basisstationen, die für die Verwendung von IS-95-Kommunikationssystemen entwickelt wurden, können nur eine Kopie eines angeforderten Rahmens für jede empfangene NAK senden. Es würde wünschenswert sein, einer Basisstation zu ermöglichen, ebenso auf eine intelligentere Art und Weise auf NAKs zu antworten.
Was gebraucht wird, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Neusenden von Rahmen, die fehlerhaft empfangen wurden, während die Probleme, die von den Zeitverzögerungen, die mit den Neusendungen assoziiert sind, verursacht werden, minimiert werden. Weiterhin sollte das Neusendungsverfahren und Vorrichtung rückwärtskompatibel mit der existierenden Infrastruktur sein, um teure Aktualisierungen von diesen Systemen zu vermeiden.
Weitere Aufmerksamkeit wird auf Dokument US-A-5,768,527 gezogen, das sich auf ein Gerät, System und Verfahren zum Echtzeit-Streaming von einer Multimediadatei, die auf einem entfernten Server gespeichert ist, und zwar über ein Paketnetzwerk zu einem Multimedia-Client, der mit dem gleichen Netzwerk über eine Langsam-Geschwindigkeits-Zugriffsverbindung, wie zum Beispiel eine analoge Telefonleitung, verbunden ist. Das Verfahren operiert, um verbesserte QoS bezüglich sowohl Qualität als auch Verzögerung vorzusehen.
Weiterhin wird auf das Dokument US-A-4,905,234 aufmerksam gemacht, das sich auf ein digitales Funk-HF-Signalisierungsprotokoll bezieht, das mit entweder digitalisierter Sprache oder digitalisierten Datensignalen kommuniziert und den Typ der Information, die zum Empfänger kommuniziert wird, anzeigt. Vielfache Wiederholungen der Steuerungssignale werden für Gesichtsschutz vorgesehen und, um korrekten Empfang auch unter adversen Kommunikationskanalbedingungen zu garantieren. Wenn der Zieltransceiver einen gesendeten digitalen Datenburst von dem Sender empfängt, sendet der Zieltransceiver eine entsprechende Bestätigungsnachricht und kann in der Bestätigungsnachricht spezifizieren, welche Teile der empfangenen Nachricht nicht korrekt empfangen wurden und erneut vom ursprünglichen Transceiver gesendet werden sollten. Der ursprüngliche Transceiver bestimmt die Inhalte der nacheinander folgenden gesendeten Datentbursts basierend auf den Informationen, die sie von dem Zieltransceiver durch die Bestätigungsnachricht empfangen hat. Da schädliche Phänomene (zum Beispiel Rauschen und/oder Schwund) Kommunikationskanalqualität degradieren, wirkt das Bestätigungsnachrichten-Handshaking, dass der ursprüngliche Transceiver nicht korrekt empfangene Datenpakete so lange wiederholt, bis der Zieltransceiver letztendlich diese Datenpakete richtig empfängt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Datenneusendung für die Verwendung in einem Sprache-Über-Daten-Kommunikationssystem, wie dargelegt in Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Neusenden von Datenrahmen, die Audioinformation beinhalten, und zwar über ein existierendes Datennetzwerk. Die vorliegende Erfindung befindet sich insgesamt innerhalb eines Mobilkommunikationsgeräts, sodass teuere Modifikationen an existierender Infrastruktur vermieden werden können.
Wenn ein Rahmen fehlerhaft von einem ersten Drahtloskommunikationsgerät empfangen wird, wird eine Anzahl von Negativ-Bestätigungsnachrichten (NAKs = negative acknowledgement messages) von dem ersten Drahtloskommunikationsgerät zu einem Sender gesendet, der den Rahmen gesendet hat, wobei jede der Negativ-Bestätigungsnachrichten kurz aufeinander gesendet werden. Die NAKs befehlen bzw. dirigieren den Sender, der innerhalb eines zweiten Drahtloskommunikationsgeräts platziert ist, im Allgemeinen eine Basisstation, mehrere Kopien des Rahmens, der fehlerhaft empfangen wurde, zu senden, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass der Rahmen korrekt innerhalb eines kurzen Zeitbetrags empfangen wird. Somit wird die Audiolatenz reduziert. Alternativ, wenn ein Rahmen fehlerhaft von dem ersten Drahtloskommunikationsgerät empfangen wurde, ignoriert das erste Drahtloskommunikationsgerät den Fehler und sendet keine NAKs. Dies degradiert bzw. verschlechtert die Sprachqualität nur leicht, reduziert aber signifikant Sprachlatenz durch gänzliches Vermeiden des Neusendungsprozesses.
Wenn eine NAK generiert wurde und von dem zweiten Drahtloskommunikationsgerät gesendet wurde und von dem ersten Drahtloskommunikationsgerät empfangen wurde, wird eine Anzahl von Kopien des Rahmens, der durch die NAK identifiziert wird, von dem ersten Drahtloskommunikationsgerät gesendet, wobei die Kopien kurz aufeinander gesendet werden. Nochmals wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein Rahmen erfolgreich empfangen wird, erhöht, und zwar unter Verwendung von Rahmenneusendungen. Alternativ, wenn eine einzelne NAK von einem ersten Drahtloskommunikationsgerät empfangen wird, wird eine Anzahl von Kopien in zwei Stufen gesendet. Eine Kopie des identifizierten Rahmens wird sofort beim Empfangen der einzelnen NAK gesendet. Die restlichen Kopien werden nur gesendet, wenn und wann keine neue Daten verfügbar sind, die gesendet werden sollen.
KURZE BESCHREIBUN DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Drahtloskommunikationssystems;
2 stellt ein Blockdiagramm eines Senders und eines Empfängers dar, die in dem Drahtloskommunikationssystem der 1 verwendet werden;
3 stellt einen typischen Rahmen dar, der von dem Sender der 2 generiert wurde;
4 stellt eine Sequenz von gesendeten Datenrahmen dar;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Operation des Senders und des Empfängers der 2 während einer Vorwärtsverbindungssendung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung beschreibt; und
6 stellt die Operation eines zweiten Senders und eines zweiten Empfängers dar, und zwar während einer Rückwärtsverbindungssendung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Ausführungsbeispiele, die hierin beschrieben sind, sind mit Bezug auf ein Drahtloskommunikationssystem, das gemäß der Verwendung von CDMA-Signalverarbeitungstechniken der IS-707 und IS-95-Standards operiert. Während die vorliegende Erfindung speziell für die Verwendung innerhalb solch eines Kommunikationssystems geeignet ist, sei es angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auch in verschiedenen anderen Typen von Kommunikationssystemen, die Daten über Rahmen und Pakete senden, angewendet werden kann, einschließlich sowohl drahtlos als auch drahtgebundene Kommunikationssysteme und Satelliten basierende Kommunikationssysteme. Zusätzlich sind durchgehend durch die ganze Beschreibung, verschiedene bekannte Systeme in Blockform dargelegt. Dies wurde gemacht für den Zweck der Klarheit.
Verschiedene Drahtloskommunikationssysteme wenden feste Basisstationen an, die mit Mobileinheiten unter Verwendung einer über die Luftschnittstelle kommunizieren. Solche Drahtloskommunikationssysteme beinhalten AMPS (analog), IS-54 (Nordamerikanisches TDMA), GSM (Globales System für Mobilkommunikationen TDMA) und IS-95 (CDMA). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Drahtloskommunikationssystem ein CDMA-System.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein CDMA-Drahtloskommunikationssystem im Allgemeinen eine Vielzahl von ersten Drahtloskommunikationsgeräten 10, eine Vielzahl von zweiten Drahtloskommunikationsgeräten, oder Basisstationen, 12, eine Basisstationscontroller (BSC = base station controller) 14, und eine Mobilvermittlungszentrale (MSC = mobile switching center) 16. Ein erstes Drahtloskommunikationsgerät 10 ist typischerweise ein Drahtlostelefon, obwohl Drahtloskommunikationsgerät 10 ebenso einen Computer mit einem Drahtlosmodem aufweisen könnte, oder jedes andere Gerät, das in der Lage ist, Audio- oder Dateninformationen zu einem anderen Drahtloskommunikationsgerät zu senden und zu empfangen. Das zweite Drahtloskommunikationsgerät 12, das zwar in 1 als feste Basisstation gezeigt ist, könnte alternativ ein Mobilkommunikationsgerät, einen Satellit oder jedes andere Gerät aufweisen, das in der Lage ist, Kommunikationen vom ersten Drahtloskommunikationsgerät 10 zu senden und zu empfangen. Für die Zwecke der Klarheit soll das erste Drahtloskommunikationsgerät 10 hierin als Mobileinheit 10, und das zweite Drahtloskommunikationsgerät 12 als Basisstation 12 bezeichnet werden.
Die MSC 16 ist konfiguriert, um sich mit einem konventionellen öffentlichen Telefonvermittlungsnetzwerk (PSTN = public switch telephone network) 18 oder direkt mit einem Computernetzwerk, wie zum Beispiel das Internet 20, zu verbinden. Die MSC 16 ist ebenso konfiguriert, um sich mit dem BSC 14 zu verbinden. Der BSC 14 ist an jede Basisstation 12 über Backhaut-Leitungen gekoppelt. Die Backhaul-Leitungen können gemäß einem der mehreren bekannten Verbindungen einschließlich E1/T1, ATM oder IP konfiguriert werden. Es sei angemerkt, dass es in dem System mehr als eine BSC 14 geben kann. Jede Basisstation 12 beinhaltet auf vorteilhafte Weise wenigstens einen Sektor (nicht gezeigt), wobei jeder Sektor eine Antenne aufweist, die in eine bestimmte Richtung radial weg von der Basisstation 12 gerichtet ist. Alternativ kann jeder Sektor zwei Antennen für Diversity-Empfang aufweisen. Jede Basisstation 12 kann auf vorteilhafte Weise entwickelt sein, um eine Vielzahl von Frequenzzuweisungen (jede Frequenzzuweisung weist 1,25 Megahertz des Spektrums auf) zu unterstützen. Die Intersektion eines Sektors und eine Frequenzzuweisung können als ein CDMA-Kanal bezeichnet werden. Die Basisstationen 12 können ebenso als Basisstationstransceiveruntersysteme (BTSs = base station transceiver subsystems) 12 bekannt sein. Alternativ kann "Basisstation" in der Industrie benutzt werden, um sich zusammengenommen auf einen BSC 14 und eine oder mehrere BTSs 12 zu beziehen, wobei BTSs 12 ebenso als "Zellstandorte" bezeichnet werden können. (Alternativ können individuelle Sektoren eines gegebenen BTS 12 als Zellstandorte bezeichnet werden.) Die Mobilteilnehmereinheiten 10 sind typischerweise Drahtlostelefone 10 und das Drahtloskommunikationssystem ist auf vorteilhafte Weise ein CDMA-System, das für die Verwendung gemäß dem IS-95-Standard konfiguriert ist.
Während typischer Operation des Zellulartelefonsystems empfangen die Basisstationen 12 Sätze von Rückwärtsverbindungssignalen von den Sätzen der Mobileinheiten 10. Die Mobileinheiten 10 senden und empfangen Sprache und/oder Datenkommunikationen. Jedes Rückwärtsverbindungssignal, das von einer gegebenen Basisstation 12 empfangen wurde, wird innerhalb dieser Basisstation 12 verarbeitet. Die resultierenden Daten werden zum BSC 14 weitergeleitet. Der BSC 14 liefert Anrufsressourcenzuordnung und Mobilitätsmanagementfunktionalität einschließlich der Steuerung (orchestration) von Soft-Handoffs zwischen Basisstationen 12. Der BSC 14 lenkt ebenso die empfangenen Daten zur MSC 16, die zusätzliche Lenkungsdienste für die Verbindung mit PSTN 18 vorsieht. Auf ähnliche Weise verbinden sich PSTN 18 und Internet 20 mit MSC 16, und MSC 16 verbindet sich mit BSC 14, der wiederum die Basisstationen 12 steuert, um Sätze von Vorwärtsverbindungssignalen zu den Sätzen von Mobileinheiten 10 zu senden.
Gemäß den Lehren von IS-95, ist das Drahtloskommunikationssystem der 1 im Allgemeinen designed bzw. entwickelt, um Sprachkommunikationen zwischen Mobileinheiten 10 und zu drahtgebundenen Kommunikationsgeräten über PSTN 18 zu erlauben. Verschiedene Standards wurden jedoch implementiert, einschließlich zum Beispiel I5-707, die die Sendung von Daten zwischen Mobilteilnehmereinheiten 10 und Datenkommunikationsgeräten über entweder PSTN 18 oder Internet 20 erlauben. Beispiele für Anwendungen, die die Sendung Daten anstatt Sprache benötigen, beinhalten E-Mail, verschiedene Download-Anwendungen und Paging-Dienste. IS-707 spezifiziert, wie Daten zwischen einem Sender und einem- Empfänger, der in einem CDMA-Kommunikationssystem operiert, gesendet werden sollen.
Die Protokolle, die innerhalb IS-707 enthalten sind, um Daten zu senden, sind unterschiedlich zu den Protokollen, die benutzt werden, um Audioinformationen, wie spezifiziert in IS-95, zu senden, und zwar wegen den Eigenschaften, die mit jedem Datentyp assoziiert sind. Die erlaubbare Fehlerrate während der Sendung von Audioinformationen kann zum Beispiel relativ hoch sein, und zwar wegen den Begrenzungen bzw. Einschränkungen des menschlichen Gehörs. Eine typische erlaubbare Rahmenfehlerrate in einem IS-95 konformen CDMA-Kommunikationssystem ist ein Prozent, was bedeutet, dass ein Prozent der Rahmen fehlerhaft empfangen werden kann, ohne einen wahrnehmbaren Verlust an Audioqualität.
In einem Datenkommunikationssystem muss die Fehlerrate sehr viel niedriger als in einem Sprachkommunikationssystem sein, weil ein einzelnes Datenbit, das fehlerhaft empfangen wurde, einen signifikanten Effekt auf die Informationen, die gesendet wurden, haben kann. Eine typische Fehlerrate in solch einem Kommunikationssystem, spezifiziert als Bitfehlerrate (BER = bit error rate) ist um die 10^–9, oder ein fehlerhaft empfangenes Bit pro eine Billionen Bits, die empfangen wurden.
In einem IS-707-conformen-Datenkommunikationssystem werden Informationen in Zwanzigmillisekundenrahmen gesendet. Wenn ein Rahmen empfangen wurde, der einen oder mehrere Fehler in dem Rahmen enthält, wird eine Negativ-Bestätigungsnachricht, oder NAK zu dem Sender von dem der Datenrahmen gesendet wurde, gesendet, um den Sender von einer Rahmenzahl assoziiert mit dem Rahmen, der fehlerhaft empfangen wurde, zu informieren. Ein Rahmen,. der fehlerhaft empfangen wurde, ist ebenso als ein Fehlerrahmen oder schlechter Rahmen bekannt, und kann als ein empfangener Rahmen, der Fehler enthält, definiert werden, oder als ein Rahmen, der von einem gedachten Empfänger nie empfangen wurde. Wenn der Sender die NAK empfängt, wird eine zweifache Kopie des Datenrahmens von einem Speicherpuffer geholt bzw. abgerufen und anschließend erneut zum Empfänger gesendet.
Gemäß den Lehren von IS-707, wenn der gleiche Rahmen nicht erfolgreich innerhalb eines vorbestimmten Zeitbetrags nach dem Senden der ursprünglichen NAK erfolgreich empfangen wurde, wird eine zweite Anfrage bzw. Anforderung zum Sender in der Form von zwei NAKs gesendet, wobei jede NAK spezifiziert, dass der gleiche Rahmen erneut gesendet werden soll, eine Neusendung für jede gesendete NAK. Der Zweck von mehrfachen NAKs ist der, die Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Empfangens eines Rahmens zu erhöhen.
Wenn der Datenrahmen immer noch nicht innerhalb eines zweiten vorbestimmten Zeitbetrags ausgehend von wann die zweite Neusendungsanfrage gesendet wurde, empfangen wurde, wird eine dritte Neusendungsanfrage von dem Empfänger in Form von drei NAKs gesendet, wobei jede NAK spezifiziert, dass der gleiche Rahmen erneut gesendet werden soll, eine Neusendung für jede gesendete NAK. Wenn der Rahmen immer noch nicht innerhalb eines dritten vorbestimmten Zeitbetrags ausgehend von wann die dritte Neusendungsanfrage gesendet wurde, empfangen wird, werden keine weiteren Neusendungsanfragen gesendet, und der Rahmen wird beim Empfänger für die Verwendung bei der Rekonstruktion der originalen Daten ignoriert. Die originale vorbestimmte Zeitperiode für die Antwort, die zweite vorbestimmte Zeit und die dritte vorbestimmte Zeit können gleich zueinander sein, oder sie können auf verschiedene Werte gesetzt werden. Zusätzlich können die drei vorbestimmten Zeitperioden dynamisch eingestellt werden, abhängig von der Übertragungsqualität des Kanals. Dies kann durch Überwachen der Fehlerrate, bei der die Daten empfangen werden, gemessen werden.
Das Neusendungsschema, das gerade beschrieben wurde, führt eine Zeitverzögerung beim korrekten Empfangen eines Rahmens ein, der ursprünglich fehlerhaft empfangen worden ist. Die Zeitverzögerung wird verursacht von den mehreren Anfragen für Rahmenneusendung und die Zeit, die vom Empfänger für das Warten aufgewendet wird, um zu sehen, ob eine erste, zweite oder dritte Neusendungsanfrage erfolgreich gewesen ist. Gewöhnlicherweise hat diese Zeitverzögerung keinen nachteiligen Effekt, wenn Daten gesendet werden. Wenn jedoch Audioinformationen über ein Datenkommunikationssystem gesendet werden, ist die Zeitverzögerung assoziiert mit den Neusendungsanfragen nicht akzeptabel, da es einen merkbaren Verlust von Audioqualität für den Hörer einführt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht einer Mobileinheit 10 Neuanfragen auf eine Art und Weise anzufordern bzw. anzufragen, die kompatibel mit existierender Infrastruktur und Datensendungsprotokollen ist, während die Zeitverzögerung assoziiert mit den Neusendungsanfragen minimiert wird. Zusätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung einer Mobileinheit 10 auf Neusendungsanfragen auf eine Art und Weise zu antworten, die Neusendungszeitverzögerung reduziert.
2 stellt einen Sender und einen Empfänger konfiguriert gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel in Blockform dar. Kommunikationen finden zwischen Sender 50 und Empfänger 52 statt. In den meisten Drahtloskommunikationssystemen sind wenigstens ein Sender 50 und ein Empfänger 52 zusammen als ein Modem bekannt, das in einer Basisstation (BTS = base station) 12 platziert ist, und ein Sender 50 und ein Empfänger 52 ist innerhalb einer Mobileinheit 10 platziert, um Zweiwegekommunikationen zwischen dem BTS 12 und der Mobileinheit 10 zu erlauben bzw. zu ermöglichen. Die folgende Diskussion beschreibt die vorliegende Erfindung hinsichtlich einer Vorwärtsverbindung, dass heisst, Datensendung von BTS 12 zur Mobileinheit 10. Deswegen ist jede Referenz auf den Sender 50 gerichtet auf den Sender, der innerhalb des BTS 12 platziert ist und jede Referenz auf den Empfänger 52 ist auf den Empfänger gerichtet, der innerhalb der Mobileinheit 10 platziert ist, soweit nicht anders angemerkt. Eine Diskussion der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Rückwärtsverbindung folgt der Diskussion der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Vorwärtsverbindung.
Die vorliegende Erfindung befindet sich komplett in einer Mobileinheit 10, um dadurch den Bedarf zu eliminieren, teure und unerwünschte Änderungen der existierenden Infrastrukturenlage durchzuführen. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung ohne das Erfordernis von Modifikationen an existierenden Sprach- und Datenprotokollen, die von den Industriestandards, wie zum Beispiel IS-95 und IS-707, beauftragt wurden.
Nun zurück zu 2, wo im Sender 50, Steuersystem 54 Datenrahmen von Eingabe-/Ausgabe (I/O = input/output) 56 empfängt und die Datenrahmen zum Codierer 58 liefert. Steuersystem 54 stellt ein bekanntes digitales Berechnungsgerät dar, das in der Lage ist, Rahmeninformationen zu und vom I/O 56 zu steuern, wie auch eine Vielzahl von anderen Funktionen innerhalb des Senders 50. Die Datenrahmen können entweder Audioinformation oder Daten aufweisen, die vorliegende Erfindung wird jedoch primär benutzt, um Datenrahmen, die Audioinformation enthalten, zu senden. Codierer 58 führt Faltungscodierung durch, um Codesymbole zu generieren, die vom Digitalmodulator 60 empfangen werden. Digitalmodulator 60 führt direkt Sequenzmodulation auf den Codesymbolen mit einem oder mehreren binären Kanalcodes und einem oder mehreren binären Spreizcodes durch, um Chipped-Symbole zu erhalten, die vom Hochfrequenz(HF)-Sender 62 empfangen werden. Die Chipped-Symbole werden hochkonvertiert auf das Trägerfrequenzband durch HF-Sender 62 und vom Antennensystem 64 über Diplexer 66 gesendet.
Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Durchführen der Digitalmodulation und HF-Hochkonvertierung können angewandt werden. Ein Satz von bestimmten nützlichen Verfahren und Vorrichtungen sind in dem ebenfalls anhängigen US-Patenten mit den Nummern 6,005,855 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEM USING STATISTICAL MULTIPLEXING", veröffentlicht am 21. Dezember 1999, 5,777,990 , mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING VARIABLE RATE DATA IN A COMMUNICATIONS SYSTEMS USING NON-ORTHOGONAL OVERFLOW CHANNELS", veröffentlicht am 7. Juli 1998, und 5,949,814 , mit dem Titel "HIGH DATA RATE SUPPLEMENTAL CHANNEL FOR CDMA TELECOMMUNICATIONS SYSTEM", veröffentlicht am 7. September 1999, wobei jedes dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Es sei angemerkt, dass einige der oben genannten Patentanmeldungen bzw. Patente auf Vorwärtsverbindung gerichtet sind, und deswegen besser für die Verwendung mit dem Sender 50 geeignet sind, während andere auf die Rückwärtsverbindung gerichtet sind, und deswegen besser für die Verwendung mit dem Empfänger 52 geeignet sind.
3 stellt einen beispielhaften Datenrahmen 70 dar, der von dem Antennensystem 64 gesendet wurde, der ein 8-Bit-Sequenzfeld (SEQ-Nummer bzw. -Zahl) 72 und ein Datenfeld 76 enthält. Der Rahmen 70 kann andere Felder enthalten, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, die nicht gezeigt sind, weil sie nicht besonders relevant für die vorliegende Erfindung sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Rahmen im Wesentlichen gemäß den Rahmenstrukturen, die in IS-707-Standard definiert sind, formatiert.
Nun zurück zu 2, wo Datenrahmen zum Codierer 58 auf eine normale Art und Weise unter Verwendung des Steuersystems 54 vorgesehen werden, der die Rahmen innerhalb des Rahmenpuffers 55 speichert und einen Indexwert L_V(S) aktualisiert, wobei beide im Speicher 57 gespeichert sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Indexwert L_V(S) eine 12-Bit-Sequenzzahl, die erhöht wird, nach dem jeder Rahmen in dem Puffer 55 platziert wurde. Die niedrigstwertigen 8 Bits des Indexwerts L_V(S) werden in dem Sequenzfeld 72 des Rahmens 70 als Rahmen gespeichert im Puffer 55 platziert.
Beim Empfänger 52 werden HF-Signale vom Sender 50 durch die Antenne 82 empfangen, anschließend zum HF-Empfänger 80 durch Diplexer 66 gelenkt. Digitaldemodulator 86 demoduliert die herunterkonvertierten Signale oder "Basisband"-Signale unter Verwendung deren notwendigen binären Codes, um weiche Entscheidungsdaten zu generieren, die vom Decodierer 88 empfangen werden. Decodierer 88 führt likelihood trellis oder Viterbidecodierung durch, um harte Entscheidungsdaten 90 zu erhalten, die an den Controller 91 vorgesehen werden.
Controller 91 bildet den Rahmen 70 unter Verwendung der harten Entscheidungsdaten 90 neu und bestimmt, ob der Rahmen in der Abfolge relativ zu den Rahmen, die bereits unter Verwendung von Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, empfangen wurden, empfangen worden ist. Controller 91 stellt irgendein bekanntes Digitalberechnungsgerät dar, das dazu in der Lage ist, die Gesamtfunktionalität des Empfängers 52 zu steuern. Die Daten, die im Datenfeld 76 enthalten sind, werden ebenso geprüft, um zu bestimmen, ob sie ohne Fehler empfangen wurden, im Allgemeinen unter Verwendung eines konventionellen CRC-Fehler-Prüfungsformats, das ebenso auf dem Fachgebiet bekannt ist. Wenn der Rahmen 70 nicht in der Abfolge empfangen wurde oder in der richtigen Abfolge empfangen wurde aber das Datenfeld 76 nichtsdestotrotz fehlerhaft empfangen wurde, dann wird eine Neusendungsanfrage bzw. Anforderung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung vom Controller 91 generiert und zum Sender 50 gesendet, um wenigstens eine Neusendung des Rahmens anzufragen bzw. anzufordern, der fehlerhaft empfangen wurde. Für die restliche Diskussion hierin wird ein Rahmen als fehlerhaft empfangen betrachtet, wenn ein Nicht-In-Der-Abfolge-Rahmen detektiert wird, oder wenn ein Rahmen empfangen wurde, aber die Daten, die im Datenfeld 76 enthalten sind, nicht verwendbar sind.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung generiert der Controller 91 sofort eine feste Anzahl n an NAKs, die zum Sender 50 gesendet werden, der vielfache Neusendungen des Rahmens 70 angefordert hat. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl n von NAKs, die vom Controller 91 gesendet werden, gleich drei, obwohl eine größere oder kleinere Anzahl von NAKs in alternativen Ausführungsbeispielen gesendet werden könnten. Jede generierte NAK enthält Informationen, die den bestimmten Rahmen identifizieren, der nicht korrekt empfangen wurde, zum Beispiel, SEQ-Nummer 72 entsprechend dem Rahmen 70, der fehlerhaft empfangen wurde.
Die mehrfachen NAKs werden in kurzer Abfolge nacheinander gesendet. Das kann erreicht werden, entweder durch Senden von NAKs sofort hintereinander oder durch Verschachteln von NAKs mit normalen Datenrahmen. Alternativ können NAKs, die verschiedene Rahmen betreffen miteinander verschachtelt werden, um dadurch zu ermöglichen, eine kurze Zeitperiode zwischen NAKs, die den gleichen Rahmen betreffen, zu ermöglichen. Erhöhte Zuverlässigkeit führt durch voneinander beabstanden der NAKs, die den gleichen Rahmen betreffen, erreicht, um Zeit-Diversity zwischen NAKs zu erzeugen.
In einer leichten Variation des Verschachtelns von NAKs mit normalen Datenrahmen werden mehrfache NAKs in zwei Prozessschritten neu gesendet. In einem ersten Schritt wird eine erste NAK, die einen fehlerhaft empfangenen Rahmen identifiziert, in den Strom von Rahmen, die auf die Sendung warten, eingefügt, andernfalls bekannt als ein Sendestrom. Die erste NAK ersetzt bzw. versetzt das, was der nächste normale Datenrahmen, der gesendet werden soll, sein würde. Deswegen werden die normalen Datenrahmen durch einen Rahmen verzögert. Zweite und nachfolgende NAKs, die den gleichen Fehlerrahmen betreffen, werden nur in den Sendestrom eingefügt, wenn ein leerer Zeitschlitz verfügbar wird, d.h. wenn keine normalen Datenrahmen für die Platzierung in dem Sendestrom sofort verfügbar sind. Im Allgemeinen, wenn kein leerer Zeitschlitz für eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem die erste NAK gesendet wurde, auftritt, werden keine weiteren NAKs gesendet, die den bestimmten Fehlerrahmen betreffen. Steuersystem 54 bestimmt, ob irgendwelche leeren Zeitschlitze verfügbar sind.
Beim Sender 50 werden mehrfache NAKs auf eine Art und Weise, wie der Empfang beim Empfänger 52 empfangen. Steuersystem 54 bestimmt, ob eine NAK empfangen worden ist, und wenn das so ist, werden die identifizierten Rahme(n) neu gesendet, und zwar gemäß den Lehren des Datenprotokolls, das benutzt wurde, in diesem Fall, IS-707. Das heißt, eine Rahmenneusendung tritt für jede empfangene NAK auf. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden drei Neusendungen eines Rahmens, der in den NAKs identifiziert wurde, zum Empfänger 52 gesendet. Das Timing bzw. Festlegen der Zeit der neu gesendeten Rahmen folgt im Allgemeinen dem Timing der empfangenen NAKs. Wenn zum Beispiel mehrfache NAKs in kurzer Abfolge empfangen wurden, treten die gleiche Anzahl an Neusendungen in dieser kurzen Abfolge auf. Wenn die NAKs mit einer Zeitverzögerung zwischen jeder NAK empfangen wurden, werden die neu gesendeten Rahmen mit dem Allgemeinen der gleichen Zeitverzögerung dazwischen eingefügt, gesendet.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, variiert die Anzahl der NAKs, n, die ansprechend auf einen Fehlerrahmen generiert wurden, und zwar abhängig von der Sendequalität des Kanals über die Kommunikationen stattfinden. Eine Art, um die Kanalqualität zu messen, ist das Messen der Rate, bei der NAKs generiert wurden. Diese Ausgestaltung ermöglicht der Mobileinheit 10 die Anzahl der Neusendungsanforderungen bzw. Anfragen n abhängig von der Wahrscheinlichkeit des erfolgreich Empfangens eines Rahmens, der fehlerhaft empfangen wurde, zu variieren. Sobald eine NAK-Rate bestimmt wurde, kann die Anzahl der NAKs, n, die immer wenn ein Rahmen fehlerhaft empfangen wurde, generiert wurden, anschließend berechnet werden und für weitere Neusendungsanfragen benutzt werden.
Die NAK-Rate kann definiert werden, und zwar als die Anzahl von NAKs, die von einem Drahtloskommunikationsgerät oder von einer festen Station gesendet oder empfangen wurden, und zwar bezüglich einer vorbestimmten Anzahl von Rahmen, die gesendet oder empfangen wurden. Sie könnte ebenso als die Anzahl von generierten, aber noch nicht gesendeten NAKs definiert werden. Obwohl die NAK-Rate auf viele Art und Weisen bestimmt werden könnte, werden drei Verfahren hierin diskutiert.
Das erste Verfahren zum Bestimmen der NAK-Rate ist einfach das Teilen der Anzahl von gesendeten NAKs durch eine vorbestimmte Anzahl von empfangenen Rahmen. Mit diesem Ansatz wird eine Variable im Speicher 93 gespeichert, die für jede empfangene NAK erhöht wird. Eine zweite Variable, die in dem Speicher 93 gespeichert wird, wird für jeden empfangenen Rahmen erhöht. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Rahmen empfangen worden ist, zum Beispiel 100 Rahmen, dann wird die Anzahl der NAKs, die bis zu diesem Punkt gesendet wurden, durch die Anzahl der vorbestimmten Rahmen geteilt, um die NAK-Rate zu bestimmen. Dieses Verfahren des Bestimmens der NAK-Rate wird aktualisiert, und zwar immer wenn die vorbestimmte Anzahl von Rahmen empfangen wurde. Wenn die vorbestimmte Anzahl von Rahmen empfangen wurde, werden die Anzahl von gesendeten NAKs und die Anzahl von empfangenen Rahmen im Speicher 93 auf Null gesetzt und der Prozess beginnt wieder von vorne.
Das zweite Verfahren zum Bestimmen der NAK-Rate ist die Benutzung eines "Schiebefenster"-Ansatz. Das heißt, eine neue NAK-Rate wird für jeden empfangenen Rahmen wie folgt bestimmt. Ein Fenster wird als eine vorbestimmte Anzahl von empfangenen Rahmen, zum Beispiel 100 Rahmen, bestimmt. Speicher 93 wird anschließend benutzt, um die Anzahl von gesendeten NAKs während des vorherigen Fensters nachzuverfolgen, in diesem Beispiel während der letzten 100 empfangen Rahmen. Wenn ein neuer Rahmen empfangen wird, wird die gesamte Anzahl von gesendeten NAKs über das letzte Fenster, einschließlich des neuen Rahmens, vom Controller 91 evaluiert. Auf diese Art wird eine neue NAK-Rate für jeden empfangenen Rahmen bestimmt.
Das dritte Verfahren zum Bestimmen der NAK-Rate ist die Verwendung eines schrittweisen Ansatzes. In diesem Ausführungsbeispiel wird die momentane NAK-Rate basierend auf der vorherigen NAK-Rate und dem Status des momentanen empfangenen Rahmens berechnet. Wenn Rahmen empfangen werden, werden sie evaluiert, um zu bestimmen, ob der Rahmen ohne Fehler empfangen wurde. Rahmen, die fehlerhaft empfangen wurden, erhöhen die NAK-Rate durch ein Inkrement, während Rahmen, die richtig empfangen wurden, die NAK-Rate durch ein gleiches Inkrement vermindern. Das Inkrement kann jede vorbestimmte Zahl sein, in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird die NAK-Rate durch ein hundertstel inkrementiert. Dieses Verfahren kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:
wobei 1/N gleich dem vorbestimmten Inkrement ist. Gemäß der obigen Gleichung, unter der Annahme von einer vorherigen NAK-Rate von 0,5 und 1/N gleich 0,01, wenn ein Rahmen ohne Fehler empfangen wurde, ist der momentane Rahmenstatus bzw. Current Frame Status gleich 0 und die momentane NAK-Rate wird (99/100)·0,5 = 0,495. Wenn der nächste Rahmen nicht korrekt empfangen wurde, ist der momentane Rahmenstatus bzw. Current Frame Status gleich 1, und die momentane NAK-Rate wird (99/100)·0,495 + (1/100) = 0,5001.
In jeder der obigen Beschreibungen, sobald die NAK-Rate bestimmt worden ist, kann die Anzahl der NAKs, n, die immer gesendet werden, wenn ein Rahmen fehlerhaft empfangen wurde, nun berechnet werden. Wenn zum Beispiel die NAK-Rate größer als eine von einer Anzahl von vorbestimmten Schwellen wird, könnte die Anzahl von NAKs, n, die immer gesendet werden, wenn ein Rahmen fehlerhaft empfangen wird, sich entsprechend erhöhen. Auf ähnliche Weise, wenn die NAK-Rate unter irgendeine der vorbestimmten Schwellen fällt, könnte sich die Anzahl der NAKs, n, die immer gesendet werden, wenn ein Rahmen fehlerhaft empfangen wird, sich vermindern.
Das Ausführungsbeispiel, das oben diskutiert wurde, reduziert die Verzögerung in der Audioinformationssendung über das Senden von mehreren NAKs, wenn ein Datenrahmen fehlerhaft empfangen wurde. Das geschieht deswegen, um einen wiederholten Neusendungsanforderungsprozess zu vermeiden. Um die Verzögerung auf ein Minimum zu reduzieren, wird in einem alternativen Ausführungsbeispiel keine Neusendungsanfrage von dem Drahtloskommunikationsgerät beim Empfang eines fehlerhaft empfangenen Rahmens gesendet. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Sprachlatenz auf ein Minimum auf Kosten von reduzierter Sprachqualität reduziert. Die Verminderung in Sprachqualität ist jedoch gewöhnlich nicht wahrnehmbar, auch mit einer großen Anzahl von Rahmen, die fehlerhaft empfangen wurden.
Was soweit beschrieben wurde, ist das Neusendungsschema der vorliegenden Erfindung bezüglich der Vorwärtsverbindung, d.h. Datensendung von BTS 12 zur Mobileinheit 10. In dieser Diskussion fordert bzw. fragt die Mobileinheit mehrerer Neusendungen von Rahmen an, die fehlerhaft vom BTS 12 empfangen wurden. Die vorliegende Erfindung ist ebenso anwendbar auf die Rückwärtsverbindung, wie nun diskutiert wird. Die nachstehende Diskussion fokussiert sich darauf, wie die Mobileinheit die Rahmen neu sendet, wenn angefragt das zu tun, und zwar von einem zweiten Transceiver wie zum Beispiel BTS 12.
Bei der Rückwärtsverbindung (Sendung zwischen Mobileinheit 10 und BTS 12), sendet die Mobileinheit 10 Datenrahmen, die Audioinformation enthalten, zum BTS 12, ähnlich zur Vorwärtsverbindung wie oben beschrieben. In diesem Fall, wieder Bezug nehmend auf die 2 ist der Sender 50 innerhalb der Mobileinheit 10 und der Empfänger 52 innerhalb des BTS 12 platziert.
Wenn ein Datenrahmen, der Audioinformation enthält, ursprünglich fehlerhaft beim BTS 12 empfangen wird, wird eine einzelne NAK zur Mobileinheit 10 gesendet, gemäß IS-707, der eine einzelne Neusendung des Rahmens anfragt bzw. anfordert, der fehlerhaft empfangen wurde. Die Identität des schlechten Rahmens oder des Fehlerrahmens, wird auf die gleiche Weise, wie die Vorwärtsverbindung operiert, unter Verwendung von SEQ-Nummer bzw. -Zahl 72 erreicht.
Wenn die Mobileinheit 10 die einzelne NAK von dem BTS 12 empfängt, gemäß der vorliegenden Erfindung, sendet die Mobileinheit 10 sofort mehrere Kopien des Rahmens neu, die in der NAK identifiziert wurden. Diese Aktion ist für eine typische Mobileinheit, die unter dem IS-707-Standard operiert, unangemessen, in dem eine Mobileinheit nur 1 Neusendung für jede empfangene NAK sendet.
Die mehrfachen Rahmen, die von der Mobileinheit 10 ansprechend auf eine NAK, die vom BTS 12 gesendet wurde, gesendet wird, kann eine feste Anzahl oder eine variable Anzahl sein. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird eine feste Anzahl von Rahmen gleich drei sofort gesendet, obwohl eine größere oder kleinere Anzahl der Rahmen alternativ gesendet werden könnte. In einem variablen Wiederholungssystem, variiert die Anzahl der Rahmen, die beim Empfang einer NAK neu gesendet werden, und zwar abhängig von der Kanalqualität, die durch die bestimmende NAK-Rate, wie vorher diskutiert, gemessen werden kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kanalqualität durch andere Kriterien bestimmt werden, wie zum Beispiel der Leistungspegel, bei dem eine Mobileinheit sendet, oder eine Kombination von Kriterien. Sobald die Kanalqualität sich verbessert, sind weniger Rahmenneusendungen theoretisch notwendig. Sobald die Kanalqualität sich vermindert, sollten mehr Rahmenneusendungen notwendig sein, um eine erfolgreiche Neusendung abzusichern.
Die mehrfachen Rahmen, die von einem Mobilkommunikationsgerät gesendet wurden, und zwar ansprechend auf eine NAK, werden im Allgemeinen kurz nacheinander gesendet, entweder durch Senden von Rahmen sofort nacheinander oder durch Verschachteln der Neusendungsrahmen mit "normalen" Datenrahmen (neue Rahmen, die noch nicht gesendet wurden), um Zeit-Diversity zu erhalten. In einem alternativen Ausführungsbeispiel, um das Verzögern der Sendung von normalen Datenrahmen in beiden Szenarien zu vermeiden, werden die mehrfachen Rahmen entsprechend auf eine NAK in einem zweiteiligen Prozess neu gesendet. Der Rahmen, der mehrfachen Rahmen, die neu gesendet werden sollen, wird sofort beim Empfang einer NAK gesendet. Die übrigen Rahmen werden nur gesendet, wenn es keine weiteren normalen Rahmen gibt, die ihre Sendung erwarten. Steuersystem 54 bestimmt die Existenz von leeren Zeitschlitzen. In diesem Ausführungsbeispiel werden normale Rahmen nicht unnötigerweise durch den Neusendungsprozess verzögert. 4 stellt dieses Konzept dar.
In der 4 sind Rahmen als Zeitschlitze dargestellt, wobei die Rahmen wie gezeigt von links nach rechts gesendet werden. Der normale Rahmen F₁ wird als erstes gesendet, gefolgt von dem Rahmen F₂ Vor dem dritten normalen Rahmen, der gesendet werden soll, wird eine NAK vom Mobilkommunikationsgerät empfangen, die anfordert, dass Rahmen F_R1 neu gesendet werden soll. Das Mobilkommunikationsgerät fügt Neusendungsrahmen F_R1 als den dritten Rahmen, der gesendet werden soll, ein, um Rahmen F₃ zu ersetzen, der normalerweise der dritte gesendete Rahmen sein würde. Dieses ersetzen verursacht eine kleine Verzögerung in der Audioinformation, die gesendet werden soll. Der normale Rahmen F₃ wird anschließend sofort gefolgt nach F_R1 gesendet, gefolgt von den normalen Rahmen F₄ und F₅. Nach Rahmen F₅ erwarten keine weiteren normalen Daten gesendet zu werden, was das Existieren von Überschusskapazität in dem Sendestrom ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Rahmen F_R1 anschließend in dem Zeitschlitz sofort gefolgt nach dem normalen Rahmen F₅ gesendet. Dies ermöglicht, dass mehrfache Neusendungen auftreten, und zwar ohne das Einführen von zusätzlichen Verzögerungen in dem Sendestrom.
In einer leichten Variation des obigen Ausführungsbeispiels, wenn keine leere Zeitschlitze nach einer vorbestimmten Zeitperiode, nach dem der erste Neusendungsrahmen F_R1 gesendet wurde, verfügbar werden, werden keine weiteren Neusendungen von diesem Rahmen versucht bzw. unternommen.
In 5 stellt ein Flussdiagramm die Operation des Senders 50, der sich in einer festen Station oder dem BTS 12 befindet, und die Operation des Empfängers 52, der sich in der Mobileinheit 10 befindet, dar, und zwar während einer Kommunikation, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde. 5 stellt die Operation der Mobileinheit 10 dar, wenn ein Datenrahmen fehlerhaft vom BTS 12 empfangen wurde.
Mobileinheit 10 beginnt den Sendungsprozess durch Senden des Datenrahmens 70, der Audioinformation enthält, zum BTS 12, wie im Schritt 510 gezeigt. Rahmen 70 weist die SEQ-Nummer 72 auf, die den Rahmen 70 für die Neusendungszwecke identifiziert, und wird auf die acht niederwertigsten Bits des Index L_V(S) eingestellt.
Im Schritt 520 wird der Rahmen 70 vom BTS 12 empfangen. Rahmen 70 wird jedoch nicht erfolgreich empfangen, oder wird nicht in der Reihenfolge bezüglich der vorher gesendeten Rahmen empfangen. Solch ein Rahmen wird als fehlerhaft empfangen betrachtet.
Im Schritt 530 wird eine einzelne NAK vom BTS 12 zur Mobileinheit 10 gesendet, um anzufragen, dass die Mobileinheit 10 den Rahmen 70 neu sendet. Die NAK, die vom BTS 12 gesendet wurde, wird gemäß IS-707 und IS-95 gesendet, die einen BTS 12 befiehlt bzw. einen BTS 12 dirigiert, eine einzelne NAK zu senden, und zwar wenn zum ersten Mal ein Rahmen fehlerhaft empfangen wurde.
Im Schritt 540 wird die NAK von der Mobileinheit 10 empfangen und demoduliert, um zu bestimmen, welcher Rahmen fehlerhaft empfangen wurde. SEQ-Nummer 72 im Rahmen 70 identifiziert, welcher Rahmen im Puffer 55 neu gesendet werden soll. Im Schritt 550 ruft das Steuersystem 54 den Rahmen 70 vom Puffer 55 ab und sendet ihm eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen n neu, in diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist n gleich drei. Jeder neu gesendete Rahmen ist identisch zu dem Original gesendeten Rahmen. In einem zweiten Ausführungsbeispiel variiert die Anzahl von Rahmen, die neu gesendet werden, gemäß einem vorbestimmten Format, das oben beschrieben wurde. In jedem Fall können die Rahmen sofort nacheinander in den Sendestrom gesendet werden, und zwar verschachtelt mit normalen Datenrahmen, oder verschachtelt solange leere Zeitschlitze in dem Sendestrom existieren, wie oben erklärt. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel werden die NAKs ignoriert und keine Neusendungen treten auf.
Im Schritt 560 wird jeder neu gesendete Rahmen vom BTS 12 empfangen und demoduliert. Wenn irgendeiner der neu gesendeten Rahmen erfolgreich empfangen wurde, werden zusätzlich erfolgreich empfangene neu gesendete Rahmen ignoriert. Die Wahrscheinlichkeit, dass einer der neu gesendeten Rahmen erfolgreich empfangen wird, erhöht sich dramatisch durch das Neusenden von mehreren Rahmen kurz nacheinander. Dies wiederum reduziert die Latenzperiode für das Neusenden von Audiorahmen, dass kritisch ist, um Audioinformation unter Verwendung der Datenprotokolle von IS-707 zu ermöglichen.
6 stellt die Operation des Senders 50, der sich in der Mobileinheit 10 befindet, und die Operation des Empfängers 52, der sich in dem BTS 12 befindet, dar, und zwar während einer Kommunikation, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. 6 stellt die Operation der Mobileinheit 10 dar, wenn ein Datenrahmen nicht erfolgreich von der Mobileinheit 10 empfangen wurde.
BTS 12 beginnt den Sendeprozess durch Senden des Datenrahmens 70, der Audioinformation enthält, zur Mobileinheit 10, wie in Schritt 610 gezeigt. Rahmen 70 weist die SEQ-Zahl bzw. -Nummer 72 auf, die den Rahmen 70 für Neusendungszwecke identifiziert, und auf die acht niedrigstwertigsten Bits des Indexes L_V(S) eingestellt wird.
Im Schritt 620 wird der Rahmen 70 von der Mobileinheit 10 empfangen. Der Rahmen 70 wird jedoch nicht erfolgreich empfangen oder wird nicht in der Reihenfolge bezüglich der vorher gesendeten Rahmen empfangen. Solch ein Rahmen wird als fehlerhaft empfangen bezeichnet.
Im Schritt 630 wird eine vorbestimmte Anzahl von NAKs, n, von der Mobileinheit 10 zum BTS 12 gesendet, um anzufordern bzw. anzufragen, dass BTS 12 Rahmen 70 je einmal für jede von der Mobileinheit 10 gesendete NAK neu sendet. Dies ist im Gegensatz mit den vorliegenden Mobileinheiten, die dem IS-707-Protokoll folgen, und nur eine NAK für jeden Rahmen, der fehlerhaft empfangen wurde, senden. Jede von der Mobileinheit 10 gesendete NAK identifiziert den Rahmen 70 mit der SEQ-Nummer 72, der der Rahmen ist, der fehlerhaft empfangen wurde. In einer Ausgestaltung variiert die Anzahl der NAKs, n, die von der Mobileinheit 10 beim Empfangen eines fehlerhaften Rahmens gesendet wurden, gemäß einem vorbestimmten Format, wie oben beschrieben. In jedem Fall können NAKs sofort nacheinander in den Sendestrom gesendet werden, und zwar durch Verschachtelung mit normalen Datenrahmen, oder verschachtelt mit normalen Datenrahmen, solange leere Zeitschlitze in dem Sendestrom existieren.
Im Schritt 640 werden mehrere NAKs vom BTS 12 empfangen und demoduliert, um zu bestimmen, welcher Rahmen fehlerhaft empfangen wurde. SEQ-Nummer 72 in jeder NAK identifiziert, welcher Rahmen im Puffer 55 neu gesendet werden soll, wobei jede NAK den gleichen Rahmen 70 identifiziert.
Im Schritt 650 ruft Steuersystem 54 den Rahmen 70 vom Puffer 55 ab und sendet ihn einmal für jede empfangene NAK neu, in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel drei Mal. Jeder neu gesendete Rahmen 70 ist eine identische Kopie des Rahmens 70, der original gesendet wurde.
Im Schritt 660 wird jeder neu gesendete Rahmen von der Mobileinheit 10 empfangen und demoduliert. Wenn irgendeiner der neu gesendeten Rahmen erfolgreich empfangen wurde, werden alle zusätzlichen erfolgreich empfangenen Rahmen ignoriert. Nochmals, die Wahrscheinlichkeit, dass einer der neu gesendeten Rahmen erfolgreich empfangen wird, erhöht sich dramatisch durch das Neusenden identischer Rahmen mehrfach in kurzer Abfolge nacheinander.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden somit gezeigt und beschrieben. Deswegen soll die vorliegende Erfindung nicht begrenzt sein, außer gemäß den folgenden Ansprüchen.

Claims

Ein Verfahren zur Datenneuübertragung bzw. -sendung für die Verwendung in einem Sprache-über-Daten-Kommunikationssystem zwischen einem ersten Drahtloskommunikationsgerät (10) und einem zweiten Drahtloskommunikationsgerät (12), wobei das erste Drahtloskommunikationsgerät (10) einen ersten Sender und einen ersten Empfänger aufweist, und das zweite Drahtloskommunikationsgerät (12) einen zweiten Sender und einen zweiten Empfänger aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen (520, 620) eines Rahmens bei dem ersten Empfänger, wobei der Rahmen vom zweiten Sender gemäß einem vorher bestandenen Datensendungsprotokoll gesendet wurde (510, 610) und Audioinformationen aufweist; Bestimmen (520, 620), ob der Rahmen fehlerhaft von dem ersten Empfänger empfangen wurde oder nicht; und Senden (530, 630) von n Negativ-Bestätigungsnachrichten (NAKs = negative acknowledgement message) von dem ersten Sender, wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde, wobei jede der NAKs in kurzem Abstand voneinander gesendet wird, wobei der Schritt des Sendens von n NAKs die folgenden Schritte aufweist: sofortiges Senden einer ersten NAK, die den Rahmen identifiziert; und Senden einer zweiten NAK, die den Rahmen identifiziert, und zwar nur wenn ein leerer Zeitschlitz innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem die erste NAK gesendet wurde, erscheint.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Sendens von n NAKs die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen einer Kanalqualität; und Senden von n NAKs basierend auf der Kanalqualität.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens der Kanalqualität den Schritt des Bestimmens einer NAK-Rate assoziiert mit dem Kanal aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bestimmens der NAK-Rate die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen einer Gesamtzahl von Rahmen, die von dem ersten Empfänger empfangen wurden; Bestimmen einer Anzahl von Rahmen, die von dem ersten Empfänger fehlerhaft empfangen wurde; Bestimmen der NAK-Rate durch Teilen der Anzahl der fehlerhaft empfangenen Rahmen durch die Gesamtzahl der empfangenen Rahmen, wenn die Gesamtzahl der empfangenen Rahmen gleich einer vorbestimmten Zahl ist; Vergleichen der NAK-Rate mit wenigstens einer vorbestimmten Schwelle; und Erhöhen von n, und zwar jedes Mal, wenn die NAK-Rate eine der Schwellen überschreitet und Herabsetzen von n, und zwar jedes Mal, wenn die NAK-Rate unter eine der vorbestimmten Schwellen fällt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Bestimmens der NAK-Rate die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen einer Gesamtzahl von Rahmen, die von dem ersten Sender gesendet wurde; Bestimmen einer Anzahl von NAKs, die von dem ersten Sender gesendet wurde; Bestimmen der NAK-Rate durch Teilen der Anzahl der gesendeten NAKs durch die Gesamtzahl der gesendeten Rahmen, wenn die Gesamtzahl der gesendeten Rahmen gleich einer vorbestimmten Zahl ist; Vergleichen der NAK-Rate mit wenigstens einer vorbestimmten Schwelle; und Erhöhen von n jedes Mal, wenn die NAK-Rate eine der Schwellen überschreitet und Herabsetzen von n, jedes Mal, wenn die NAK-Rate unter eine der vorbestimmten Schwellen fällt.
Vorrichtung zur Datenneuübertragung bzw. -sendung für die Verwendung in einem Sprache-über-Daten-Kommunikationssystem zwischen einem ersten Drahtloskommunikationsgerät (10) und einem zweiten Drahtloskommunikationsgerät (12), wobei das erste Drahtloskommunikationsgerät (10) einen ersten Sender (50) und einen ersten Empfänger (52) aufweist, und das zweite Drahtloskommunikationsgerät (12) einen zweiten Sender (50) und einen zweiten Empfänger (52) aufweist, wobei die Vorrichtung das Folgende aufweist: den ersten Empfänger (52) angepasst zum Empfangen eines Rahmens gemäß einem vorher bestandenem Datenübertragungsprotokoll; Mittel zum Detektieren, wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde; und den ersten Sender (50) zum Senden von n NAKs, wenn der Rahmen fehlerhaft empfangen wurde, wobei jede der NAKs in kurzem Abstand zueinander gesendet wird, wobei der erste Sender (50) Folgendes aufweist: Mittel zum sofortigen Einfügen einer ersten NAK, die den Rahmen in einem Sendestrom identifiziert; und Mittel zum Bestimmen des Auftretens eines leeren Zeitschlitzes in dem Sendestrom und zum Auffüllen des leeren Zeitschlitzes mit einer zweiten NAK, die den Rahmen dann identifiziert, und zwar nur wenn der leere Zeitschlitz innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode nachdem die erste NAK gesendet wurde, auftritt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin Folgendes aufweist: Mittel zum Bestimmen einer Kanalqualität, wobei der erste Sender (50) NAKs basierend auf der Kanalqualität sendet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Bestimmen der Kanalqualität Mittel zum Bestimmen einer Rate aufweisen, bei der die NAKs von dem ersten Sender (50) gesendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Bestimmen der Kanalqualität Mittel zum Bestimmen einer Rate aufweisen, mit der NAKs von dem ersten Empfänger (52) empfangen wurden.