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Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Fachgebiet drahtloser Kommunikationen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren
zur Überwachung
von Protokolldateneinheiten (PDUs) zugewiesenen Übertragungssequenzzahlen (TSNs)
zur Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern.
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Hintergrund
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In
herkömmlichen
Zellularsystemen der dritten Generation (3G) wird die Signalisierung
zwischen zumindest einem Benutzer-Equipment (UE) und Basisstationen
(Knoten-Bs) für
die Koordinierung adaptiver Modulations- und Codierungs-(AM&C-) und hybrider
automatischer Wiederholungsanforderungs-(H-ARQ-)Funktionen durch
physikalische Steuerkanäle,
wie etwa Hochgeschwindigkeitsdatenpaketzugriffs-(HSDPA-)Steuerkanäle oder ähnliche, bereitgestellt.
Wenn auf physikalischen Steuerkanälen entweder im Uplink oder
im Downlink Übertragungsfehler
auftreten, sind vorhandene Mechanismen der Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht)
nicht fähig,
die Wiederherstellung zu garantieren, und als ein Ergebnis können Benutzerdaten
verloren gehen.
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Um
die Zustellung eines Datenblocks sicherzustellen, verwendet der
H-ARQ-Prozess Nachrichten, die bestätigen oder bestreiten, dass
ein Datenblock erfolgreich zugestellt wurde. Eine positive Rückmeldung
(ACK) zeigt eine erfolgreiche Übertragung
eines Datenblocks an, während
eine negative Rückmeldung
(NACK) eine fehlgeschlagene Übertragung
anzeigt. Wenn es einen erfolgreichen Übertragungsdatenblock gibt, wird
eine ACK erzeugt und keine weitere Maßnahme ergriffen. Wenn es eine fehlgeschlagene Übertragung
eines Datenblocks gibt, wird eine NACK erzeugt, und ansprechend
darauf wird der jeweilige Datenblock erneut übertragen.
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Ein
Nachteil bei dem H-ARQ-Prozess ist, dass ACK- und NACK-Nachrichten, die normalerweise
von einem Empfänger
erzeugt werden, häufig
fehlerhaft interpretiert werden. Wenn eine NACK-Nachricht als eine
ACK-Nachricht fehlerhaft interpretiert wird, tritt ein Fehler auf,
ohne auf der physikalischen Ebene erkannt zu werden. Wenn eine ACK-Nachricht als
eine NACK fehlerhaft interpretiert wird, wird der Datenblock unnötigerweise
erneut übertragen.
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Der
H-ARQ-Prozess stellt einen Mechanismus bereit, durch den dem Sender
der Zustand von Übertragungen,
die empfangen werden, angezeigt wird. Die erneut übertragenen
Datenblöcke
werden in dem Empfänger
mit anderen erfolgreichen Übertragungen
kombiniert, um verringerte Blockfehlerraten zu erzielen. Damit das
Kombinationsverfahren in dem Empfänger korrekt arbeitet, muss
in der erneuten Übertragung
die gleiche Protokolldateneinheit (PDU) angewendet werden, wie es
für die
erste Übertragung
der Fall war. Für
jedes Übertragungszeitintervall
(TTI) kann ein H-ARQ-Prozess eine PDU betreuen. Die erste Übertragung
und erneute Übertragungen
einer bestimmten PDU werden von dem gleichen H-ARQ-Prozessor betreut.
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Ein
Blockdiagramm der MAC-hs-Schichtarchitektur des terrestrischen UMTS-Funkzugangsnetzes
(UTRAN) ist in 1 dargestellt, und ein Blockdiagramm
der MAC-hs-Architektur des Benutzer-Equipments (UE) ist in 2 gezeigt.
Die in 1 gezeigte UTRAN MAC-hs 30 weist eine
Transportformatkombinations-(TFC-)Auswahlentität 31, eine Ablaufsteuerungsvorrichtung 32,
mehrere H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b und eine Flusssteuerung 34 auf.
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Die
UE MAC-hs 40 weist einen H-ARQ-Prozessor 41 auf.
Wie sowohl unter Bezug auf 1 als auch
2 erklärt
wird, arbeiten die H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b in
der UTRAN MAC-hs 30 und der H-ARQ-Prozessor 41 in
der UE MAC-hs 40 zusammen, um Datenblöcke zu verarbeiten.
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Die
H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b in der UTRAN MAC-hs 30 wickeln
alle Aufgaben ab, die erforderlich sind, damit die H-ARQ Übertragung
und erneute Übertragungen
für jede
fehlerhafte Übertragungen
erzeugt. Der H-ARQ-Prozessor 41 in der UE MAC-hs 40 ist
verantwortlich für
das Erzeugen einer ACK, um eine erfolgreiche Übertragung anzuzeigen, und
für das
Erzeugen einer NACK, um eine fehlgeschlagene Übertragung anzuzeigen. Die H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b und 41 verarbeiten sequentielle
Datenflüsse
für jeden
Benutzerdatenfluss.
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Wie
hier nachstehend detaillierter beschrieben wird, werden auf jedem
Benutzerdatenfluss empfangene Datenblöcke sequentiell an H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b zugewiesen.
Jeder H-ARQ-Prozessor 33a, 33b leitet eine Übertragung ein,
und im Falle eines Fehlers fordert der H-ARQ-Prozessor 41 eine
erneute Übertragung
an. Bei nachfolgenden Übertragungen
kann die Modulations- und Codierungsrate geändert werden, um eine erfolgreiche Übertragung
sicherzustellen. Der Datenblock, der erneut übertragen werden soll, und
alle neuen Übertragungen
an das UE werden an die Ablaufsteuerungsvorrichtung 32 weitergeleitet.
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Die
zwischen die H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b und den
TFC-Auswähler 31 gekoppelte
Ablaufsteuerungsvorrichtung 32 wirkt als eine Funkressourcenverwaltung
und bestimmt die Übertragungslatenz,
um die erforderliche QoS zu unterstützen. Basierend auf den Ausgaben
der H-ARQ-Prozessoren 33a, 33b und der Priorität eines
neuen übertragenen Datenblocks
leitet die Ablaufsteuerungsvorrichtung 32 den Datenblock
an die TFC-Auswahlentität 31 weiter.
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Die
mit der Ablaufsteuerungsvorrichtung 32 verbundene TFC-Auswahlentität 31 empfängt den
zu übertragenden
Datenblock und wählt
ein passendes dynamisches Transportformat für den Datenblock, der übertragen
werden soll, aus. Unter Bezug auf H-ARQ-Übertragungen und erneute Übertragungen bestimmt
die TFC-Auswahlentität 31 die
Modulation und Codierung.
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Es
ist aus mehreren Gründen äußerst wünschenswert,
dass die erneut übertragenen
Datenblöcke
an der RLC-Entität
der Empfangsseite (d.h. dem UE) so bald wie möglich ankommen. Erstens verhindert
der fehlende Datenblock aufgrund der Erfordernis der Zustellung
in der richtigen Reihenfolge, dass nachfolgende Datenblöcke an höhere Schichten
weitergeleitet werden. Zweitens muss der Puffer des UE groß genug
dimensioniert sein, um die Latenz von erneuten Übertragungen unterzubringen,
während
immer noch leistungsfähige
Datenraten aufrechterhalten werden. Je länger die Latenz, desto größer muss die
UE-Puffergröße sein,
um dem UE zu ermöglichen,
sowohl die aufgehaltenen Datenblöcke
als auch fortlaufenden Datenempfänge
zu Puffern, bis der Datenblock in der korrekten Sequenz an höhere Schichten
weitergeleitet wird. Die größere Puffergröße führt zu erhöhten Hardwarekosten
für UEs.
Dies ist sehr unerwünscht.
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Bezug
nehmend auf 3 ist ein Flussdiagramm des
Datenflusses zwischen einem Knoten-B (in 3 unten
gezeigt) und einem UE (in 3 oben gezeigt)
gezeigt. PDUs von der Verarbeitung auf höherer Ebene werden zeitlich
geplant und können
in einen Datenblock gemultiplext werden. Ein Datenblock kann nur
PDUs höherer
Schichten mit der gleichen Priorität enthalten. Von der Ablaufsteuerung
wird jedem Datenblock eine eindeutige Übertragungssequenzzahl (TSN)
zugewiesen. Die höheren Schichten
können
mehrere Flüsse
mit verschiedenen Prioritäten
von PDUs bereitstellen, wobei jede Priorität eine Sequenz von TSNs hat.
Die Ablaufsteuerung schickt die Datenblöcke dann an die mehreren H-ARQ-Prozessoren P1B–P5B ab. Jeder H-ARQ-Prozessor P1B–P5B ist gleichzeitig für die Verarbeitung eines einzigen
Datenblocks verantwortlich. Zum Beispiel weisen die PDUs mit der
Priorität
1, wie in 3 gezeigt, eine als B11–B1N dargestellte Sequenz auf. Ebenso sind die
PDUs mit der Priorität
2 in der Sequenz von B21–B2N angeordnet,
und die PDUs mit der Priorität
3 sind in der Sequenz von B31–B3N angeordnet. Diese PDUs werden von der gemeinsamen
Ablaufsteue rung zeitlich geplant (und können gemultiplext werden) und
bekommen eine TSN angehängt.
Zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung wird angenommen, dass
eine PDU einem Datenblock gleichkommt. Nachdem ein Datenblock zeitlich
geplant ist, um von einem bestimmten Prozessor P1B–P5B verarbeitet zu werden, wird jeder Datenblock
mit einer Prozessorkennung verknüpft,
welche den Prozessor P1B–P5B identifiziert,
der den Datenblock verarbeitet.
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Die
Datenblöcke
werden dann in die zeitlich geplanten Knoten-B H-ARQ-Prozessoren
P1B–P5B eingegeben, die jeden Datenblock empfangen
und verarbeiten. Jeder Knoten-B H-ARQ-Prozessor P1B–P5B entspricht einem H-ARQ-Prozessor P1UE–P5UE innerhalb des UEs. Folglich kommuniziert der
erste H-ARQ-Prozessor P1B in dem Knoten-B
mit dem ersten H-ARQ-Prozessor
P1UE in dem UE. Ebenso kommuniziert der
zweite H-ARQ-Prozessor P2B in dem Knoten-B
mit dem zweiten H-ARQ-Prozessor
P2UE in dem UE und so weiter für die restlichen
H-ARQ-Prozessoren
P3B–P5B in dem Knoten-B und ihre jeweiligen Gegenpart-H-ARQ-Prozessoren P3UE–P5UE innerhalb des UEs. Die H-ARQ-Prozesse werden
rechtzeitig auf die Luftschnittstelle gemultiplext, und es gibt
gleichzeitig nur eine Übertragung
einer H-ARQ auf der Luftschnittstelle.
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Wenn
man zum Beispiel das erste Paar kommunizierender H-ARQ-Prozessoren
P1B und P1UE nimmt,
verarbeitet der H-ARQ-Prozessor
P1B zum Beispiel einen Datenblock B11 und leitet ihn zum Multiplexen und Übertragen über die
Luftschnittstelle weiter. Wenn dieser Datenblock B11 von
dem ersten H-ARQ-Prozessor
P1UE empfangen wird, bestimmt der Prozessor
P1UE, ob er ohne Fehler empfangen wurde
oder nicht. Wenn der Datenblock B11 ohne Fehler
empfangen wurde, überträgt der erste H-ARQ-Prozessor
P1UE eine ACK, um dem H-ARQ-Prozessor P1B anzuzeigen, dass er erfolgreich empfangen
wurde. Wenn im Gegensatz dazu in dem empfangenen Datenblock B11 ein Fehler ist, überträgt der empfangende H-ARQ-Prozessor
P1UE eine NACK, an den übertragenden H-ARQ-Prozessor
P1B. Dieses Verfahren geht weiter, bis der übertragende
Prozessor P1B eine ACK für den Datenblock B11 empfängt.
Wenn einmal eine ACK empfangen wird, wird dieser Prozessor P1B für
die Verarbeitung eines anderen Datenblocks „freigegeben". Die Ablaufsteuerung
wird dem Prozessor P1B, sofern verfügbar, einen
anderen Datenblock zuweisen.
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Wie
in 3 graphisch dargestellt, weiß die Ablaufsteuerung durch
Empfang der ACK/NACK von der Freigabe des Prozessors P1B oder
kann ein anderes Signalisierungsmodell verwenden, das in der Technik
wohlbekannt ist.
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Wenn
die empfangenden H-ARQ-Prozessoren P1UE–P5UE einmal jeden Datenblock verarbeiten, werden
diese basierend auf ihrer Priorität an die Umordnungspuffer R1, R2, R3,
einen Umordnungspuffer für
jede Prioritätsstufe
der Daten, weitergeleitet. Zum Beispiel werden Datenblöcke B11–B1N der Priorität 1 in dem Umordnungspuffer
R1 für
die Priorität
1 empfangen und umgeordnet; Datenblöcke B21–B2N der Priorität 2 werden in dem Umordnungspuffer
R2 für die
Priorität
2 empfangen und umgeordnet; und die Datenblöcke B31–B3N der Priorität 3 werden in dem Umordnungspuffer
R3 für
die Priorität
3 empfangen und umgeordnet. Aufgrund der Vorverarbeitung der Datenblöcke durch
die empfangenden H-ARQ-Prozessoren
P1UE–P5UE und das ACK/NACK-Rückmeldungsverfahren werden
die Daten häufig
in einer Reihenfolge empfangen, die in Bezug auf ihre TSNs nicht
sequentiell ist. Die Umordnungspuffer R1–R3 empfangen die Datenblöcke, die außerhalb der Sequenz sind, und
versuchen, die Datenblöcke
basierend auf TSNs in einer sequentiellen Weise umzuordnen. Es sollte
bemerkt werden, dass jeder Umordnungspuffer seine eigene Sequenz
von TSNs hat. Während
die Datenblocke empfangen und umgeordnet werden, werden sie an höhere Schichten,
wie etwa die RLC-Schicht, weitergegeben.
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Auf
der Empfangsseite liest die UE MAC-hs (die graphisch als MAC-hs-Steuerung
dargestellt ist) die H-ARQ-Prozessor-ID,
ob der Datenblock auf einem Steuerkanal, wie etwa dem HS-SCCH, gesendet
wird oder ob der Datenblock markiert wurde, um zu bestimmen, welcher
H-ARQ-Prozessor P1UE–5UE verwendet
wurde. Wenn das UE einen anderen Datenblock empfängt, der von dem gleichen H-ARQ-Prozessor
P1UE–P5UE verarbeitet werden soll, weiß das UE,
dass dieser bestimmte H-ARQ-Prozessor P1UE–P5UE freigegeben wurde, ungeachtet dessen,
ob der von diesem H-ARQ-Prozessor P1UE–P5UE verarbeitete vorhergehende Datenblock
erfolgreich empfangen wurde oder nicht.
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Wie
bereits erwähnt,
werden die PDUs an die höhere
Schicht weitergeleitet, wenn alle PDUs mit eingebetteten TSNs erfolgreich
empfangen sind oder ein Zeitschalter anzeigt, dass die maximale
Zeitspanne, für
welche die PDU in einem Puffer oder einer Warteschlange bleiben
kann, erreicht wurde. Typischerweise ist die höhere Schicht die RLC. Während das
unter Bezug auf 3 beschriebene Verfahren implementiert
wird, sind die in den Umordnungspuffern R1,
R2, R3 gepufferten
Daten einer Verzögerung unterworfen.
Wie in 4 gezeigt, kann diese Verzögerung negative Folgen haben.
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4 ist
ein Beispiel für
ein System des Stands der Technik, das eine RNC, einen Knoten-B, ein
UE und ihre zugehörigen
Puffer umfasst. Dieses Beispiel nimmt an, dass das UE die empfangende Entität ist und
der Knoten-B die sendende Entität
ist. In diesem System des Stands der Technik wird eine PDU mit TSN
= 3 von dem UE nicht erfolgreich empfangen. Daher fordert das UE
eine erneute Übertragung
an. In der Zwischenzeit werden die PDUs mit den TSNs = 6–9 in dem
Knoten-B gepuffert, und PDUs mit den TSNs = 4 und 5 werden in dem
UE gepuffert.
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Wie
in 5 gezeigt, muss die erneute Übertragung der PDU mit TSN
= 3 an dem Ende der Warteschlange in dem Knoten-B-Puffer warten
und wird erst, nachdem die PDUs mit den TSNs = 6–9 übertragen sind, übertragen.
Die PDUs in dem UE können
nicht an die höheren
Schichten weitergeleitet werden, bis alle PDUs in der richtigen
Sequenz empfangen werden.
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In
diesem Fall blockiert die PDU mit TSN = 3 die Weiterleitung nachfolgender
PDUs an höhere Schichten
(d.h. der TSNs = 4–9),
wobei angenommen wird, dass alle PDUs erfolgreich übertragen
werden. Beachten Sie, dass das Beispiel von 4 und 5 nur
11 PDUs widerspiegelt, während
im Normalbetrieb hunderte PDUs zusammen mit PDUs von anderen RLC-Entitäten vor
erneut übertragenen
Daten-PDUs zeitlich geplant sein können, was die Übertragungslatenz
und Datenpufferungsprobleme weiter verschärft.
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Neben
der Verzögerung
aufgrund der Puffer gibt es einen anderen wesentlichen Nachteil
bei dem H-ARQ-Prozess des Stands der Technik. Die Signalisierung
für den
H-ARQ-Prozess wird über einen physikalischen
Kanal durchgeführt.
Wie Fachleute der Technik erkennen, sind physikalische Kanäle Kanäle, die
besonders definiert und vorbestimmt sind. Diese Kanäle sind
typischerweise nicht Gegenstand einer Fehlerverfolgungsfähigkeit.
Als ein Ergebnis besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich
aufgrund der Verfälschung
der Signalisierung eine fehlerhafte Interpretation ergibt. Zum Beispiel
kann eine von dem UE übertragene
ACK während
der Übertragung
verfälscht
werden, was zu der Erkennung durch den Knoten-B als eine NACK führt. Als
ein Ergebnis werden die Daten unnötigerweise erneut übertragen, wodurch
Funkressourcen verschwendet werden.
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Alternativ
kann eine NACK fehlerhaft als eine ACK interpretiert werden. In
diesem Fall wird die fehlgeschlagene Übertragung von dem H-ARQ-Prozess nicht
erkannt. Wenn dies passiert, ist der physikalische Schichtmechanismus
nicht fähig,
die Daten wiederherzustellen, und eine höhere Schicht, wie etwa die
Funkverbindungssteuerungs-(RLC-)Schicht leitet Mechanismen ein,
um die verlorenen Daten zurückzugewinnen.
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Ein
Nachteil des Angewiesenseins auf die RLC-Schicht für die erneute Übertragung
fehlender PDUs ist die Latenz der Übertragung, da die Umlaufverzögerung der
erneuten Übertragung
erheblich länger
als die der Übertragungen
auf der H-ARQ-Ebene ist.
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WO 01/80476 offenbart ein
Verfahren zum Übertragen
von Signalen zwischen einem Sender und einem Empfänger. Das
Verfahren umfasst ARQ-Operationen auf zwei Schichten, wobei die
Verbindungsschicht der Empfängerseite
einen Zeitschalter für
jede verlorene Paketdateneinheit setzt, die sie erkennt. Der Zeitschalter
ermöglicht,
dass die ARQ-Operationen auf der physikalischen Schicht bis zum
Abschluss vorankommen, bevor von der Verbindungsschicht eine negative
Rückmeldung
gesendet wird, wobei auf diese Weise die unnötige Erzeugung von negativen
Rückmeldungen
vermieden wird.
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Das
Partnerschaftsprojekt der dritten Generation; technische Spezifikationsgruppe
Funkzugangsnetz; UTRA-Hochgeschwindigkeits-Downlink-Paketzugriff
(HSDPA); Gesamtbeschreibung; Abschnitt 2 (Release 5); 3GPP TS 25.308
V5.0.0, 2001, XP-002960552, offenbart allgemein ein H-ARQ-Protokoll.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung ist ein System und ein Verfahren zur Erkennung
und Korrektur von Übertragungsfehlern
in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Eine Vielzahl von Datenblöcken wird empfangen
und vorübergehend
in einer Warteschlange gespeichert. Jeder Datenblock umfasst eine
eindeutige Übertragungssequenzzahl
(TSN). Wenn bestimmt wird, dass ein Datenblock mit einer erwarteten
TSN nicht empfangen wurde, wird eine TSN-Zustandsmeldung erzeugt,
um anzuzeigen, dass die erwartete TSN nicht empfangen wurde. Ein Datenblock
mit der erwarteten TSN wird dann ansprechend auf die TSN-Zustandsmeldung
erneut übertragen.
Der erneut übertragene
Datenblock wird an einer spezifischen Stelle in der Warteschlange
angeordnet, die von der TSN-Zustandsmeldung spezifiziert wird.
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Nach
einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Erkennung und Korrektur von Übertragungsfehlern
in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das Verfahren aufweist:
(a) Empfangen mehrerer Datenblöcke durch
eine erste Übertragung,
wobei jeder Datenblock eine eindeutige Übertragungssequenznummer TSN
enthält;
(b) Bestimmen, dass ein Datenblock mit einer erwarteten TSN nicht
durch die erste Übertragung
empfangen wurde; (c) Erzeugen einer TSN-Zustandsmeldung, die eine
fehlende TSN identifiziert, die dem Datenblock zugeordnet ist, der
durch die erste Übertragung
nicht empfangen wurde, wobei die TSN-Zustandsmeldung einen ersten Bitsatz
aufweist, der zum Identifizieren der fehlenden TSN verwendet wird,
und einen zweiten Bitsatz, der zum Identifizieren einer spezifischen
Umordnungswarteschlange verwendet wird, für die die fehlende TSN bestimmt
ist; (d) erneutes Übertragen
eines Datenblocks, der die fehlende TSN enthält, durch eine zweite Übertragung
als Antwort auf die TSN-Zustandsmeldung; und (e) Anordnen des erneut übertragenen
Datenblocks an einer bestimmten Stelle in der spezifischen Umordnungswarteschlange,
die durch den zweiten Bitsatz der TSN-Zustandsmeldung spezifiziert
wird.
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Nach
einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein drahtloses
Kommunikationssystem, das aufweist: (a) ein Benutzer-Equipment UE, das
dazu geeignet ist, mehrere Datenblöcke durch eine erste Übertragung
zu empfangen, wobei jeder Datenblock eine eindeutige Übertragungssequenznummer
TSN aufweist, und zu bestimmen, wenn ein Datenblock mit einer erwarteten
TSN nicht durch die erste Übertragung
empfangen wurde; wobei das UE aufweist: eine spezifische Umordnungswarteschlange
und eine erste Medienzugriffssteuerungs-(MAC-)Entität, die dazu
geeignet ist, eine TSN-Zustandsmeldung
zu erzeugen, die eine fehlende TSN identifiziert, die dem Datenblock
entspricht, der durch die erste Übertragung
nicht empfangen wurde, wobei die TSN-Zustandsmeldung einen ersten
Bitsatz enthält,
der zum Identifizieren der fehlenden TSN verwendet wird, und einen
zweiten Bitsatz, der zum Identifizieren einer spezifischen Umordnungswarteschlange
verwendet wird, für
die die fehlende TSN bestimmt ist; und (b) einen Knoten-B mit einer
zweiten MAC-Entität,
die dazu geeignet ist, einen Datenblock, der die fehlende TSN enthält, als Antwort
auf den Empfang der TSN-Zustandsmeldung durch eine zweite Übertragung
erneut zu übertragen, wobei
der erneut übertragene
Datenblock an einer bestimmten Stelle in der spezifischen Umordnungswarteschlange
angeordnet ist, die durch den zweiten Bitsatz der TSN-Zustandsmeldung
spezifiziert wird.
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Die
TSN-Zustandsmeldung kann über
einen dedizierten physikalischen Hochgeschwindigkeits-Uplink-Steuerkanal
(DPCCH-HS) übertragen werden.
Der DPCCH-HS hat eine Struktur mit drei Feldern mit (i) einem Übertragungszustandsfeld
zum Übertragen
einer ACK/NACK-Information; (ii) einem Kanalqualitätsidentifizierungs-(CQI-)Feld
und (iii) einem TSN-Feld.
Jedes Feld kann in einem oder mehreren Zeitschlitzen eines Übertragungszeitintervalls (TTI)
des DPCCH-HS angeordnet sein. Die TSN-Zustandsmeldung kann eine
Umordnungswarteschlangenanzeige aufweisen, die zum Anordnen des
erneut übertragenen
Datenblocks an der bestimmten Stelle in der Umordnungswarteschlange
verwendet wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine redundante Fehlererkennung
bereit, wobei ein Signal, das vorher (fehlerhaft) als eine ACK interpretiert
wurde, später tatsächlich als
eine NACK bestimmt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
detaillierteres Verständnis
der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung erhalten werden,
die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
zu verstehen ist, wobei:
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1 eine
UTRAN MAC-hs des Stands der Technik ist.
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2 eine
UE MAC-hs des Stands der Technik ist.
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3 ein
Blockdiagramm des Datenflusses zwischen einem Knoten-B und einem
UE nach dem Stand der Technik ist.
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4 ein
Diagramm der RLC-Schicht des Stands der Technik ist, das eine fehlende
PDU-Übertragung
zeigt.
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5 ein
Diagramm der erneuten Übertragung
der fehlenden PDU-Übertragung
durch die RLC-Schicht des Stands der Technik ist.
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6 ein
Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems ist, das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung arbeitet.
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7 eine
DPCCH-HS-Kanalstruktur darstellt, die verwendet wird, um die TSN
ohne fortlaufende CQI zu übertragen.
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8 eine
DPCCH-Kanalstruktur darstellt, die verwendet wird, um die TSN mit
fortlaufender CQI zu übertragen.
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9 ein
Blockdiagramm des Datenflusses zwischen einem Knoten-B und einem
UE gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
werden unter Bezug auf die gezeichneten Figuren beschrieben, wobei
gleiche Nummern durchweg gleiche Elemente darstellen.
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6 zeigt
ein beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem 600,
das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung arbeitet. Das drahtlose Kommunikationssystem 600 ist
derart aufgebaut, dass es Protokolldateneinheiten (PDUs) zugewiesene Übertragungssequenzzahlen
(TSNs) überwacht,
die von dem System 600 verarbeitet werden. Das System 600 umfasst
mindestens ein Benutzer-Equipment
(UE) 605 mit einer MAC-hs-Entität 608 mit einer Warteschlange 610 und einen
Knoten-B 615 mit einer MAC-hs-Entität 635. Die MAC-hs-Entität 608 in
dem UE 605 kommuniziert mit der Partner-MAC-hs-Entität 635 in
dem Knoten-B 615. Es würde
von Fachleuten der Technik verstanden, dass die Details der MAC-hs-Entität 608 in
dem UE 605 und der MAC-hs-Entität 635 in dem Knoten-B 615 die
gleichen wie die dem in 3 gezeigten und unter Bezug
darauf beschriebenen System sind. Diese Details sind der Einfachheit
halber jedoch in 6 nicht noch einmal gezeigt.
Folglich ist die Warteschlange 610 von 6 äquivalent
zu den Umordnungspuffern R1, R2,
R3 von 3.
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Das
UE 605 empfängt
zahlreiche Datenblöcke
durch eine erste Übertragung 620 mit
den TSNS 1, 2, 3 ..., bis es bestimmt, dass ein Datenblock mit einer
erwarteten TSN (z.B. TSN = 5) nicht empfangen wurde. Die MAC-hs-Entität 608 erzeugt
eine TSN-Zustandsmeldung 625, die anzeigt, dass die erwartete
TSN nicht empfangen wurde. Die MAC-hs-Entität 635 in dem Knoten-B 615 empfängt die
TSN-Zustandsmeldung 625, überträgt durch eine zweite Übertragung 630 einen
Datenblock, der zu der erwarteten TSN (TSN = 5) gehört, erneut
an das UE 605 als Antwort auf die TSN-Zustandsmeldung 625, und
der erneut übertragene
Datenblock wird an einer bestimmten Stelle in der Warteschlange 610 angeordnet,
die durch die TSN-Zustandsmeldung 625 spezifiziert wird.
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Um
die Latenz zu verringern und die Zuverlässigkeit der erneuten Übertragung
einer PDU zu verbessern, meldet die MAC-hs-Entität 608 in dem UE 605 die
TSN-Zustandsmeldung 625 über einen dedizierten physikalischen
Hochgeschwindigkeits-Uplink-Steuerkanal
(DPCCH-HS) an die MAC-hs-Entität 635 des
Knoten-B 615 zurück.
Wenn die TSN-Zustandsmeldung 625 einmal von dem UE 625 empfangen
wird, überträgt die MAC-hs-Entität 635 des
Knoten-B 615 erneut eine Kopie der PDU mit der gleichen
TSN wie die fehlende TSN an das UE 605. Es sollte bemerkt
werden, dass der Knoten-B 615 aufgrund von Ablaufsteuerungsgründen (z.B. PDUs
mit H-ARQ-Prozessen mit höherer
unterbrechender Priorität)
gelegentlich absichtlich Übertragungen
fallen lässt.
Bei diesen Gelegenheiten kann die MAC-hs-Entität 635 einfach über die
TSN-Zustandsmeldung 625 hinwegsehen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung identifiziert die TSN-Zustandsmeldung 625 eine
fehlende TSN, die von dem UE 605 erwartet wird, aber nicht
empfangen wurde. Insbesondere entspricht die fehlende TSN der PDU, für die das
UE 605 mit einer NACK an den Kno ten-B 615 geantwortet
hat, da die PDU von dem UE 605 nicht empfangen wurde.
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Wie
vorstehend erwähnt,
bewirkt das Auftreten einer fehlerhaften Interpretation der NACK
als eine ACK durch den Knoten-B 615, dass der Knoten-B
irrtümlich
die Übertragung
der PDU für
erfolgreich hält,
wenn sie es nicht ist. Wenn jedoch ein System gemäß der vorliegenden
Erfindung implementiert wird, erzeugt das UE 605 eine TSN-Zustandsmeldung 625 und
sendet sie an den Knoten-B 615, wenn eine TSN fehlt. Das
UE 605 informiert den Knoten-B 615 durch die TSN-Zustandsmeldung 625 über die
fehlende TSN und stellt einer Umordnungswarteschlangenidentifizierung
bereit. Dem Knoten-B 615 wird bewusst gemacht, dass ein Übertragungsfehler aufgetreten
ist (z.B. dass eine erkannte ACK tatsächlich eine NACK war), und
die fehlende TSN wird dann durch die zweite Übertragung 630 erneut übertragen und
in der Warteschlange 610 entsprechend der Umordnungswarteschlangenidentifizierung
angeordnet. Auf diese Weise wird ein redundantes Fehlererkennungsmodell
bereitgestellt, wodurch die TSN-Zustandsmeldung 625 als
eine Sicherung implementiert ist, falls ein Fehler bei der ACK/NACK-Erkennung auftritt.
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Eines
der Probleme bei der Erzeugung der TSN-Zustandsmeldung 625 ist,
dass es eine Knappheit an physikalischen Steuerbits gibt, um die TSN-Zustandsmeldung 625 in
einem physikalischen Kanal zu signalisieren, wie es gegenwärtig in 3G-Standards
definiert ist. Wie hier nachstehend im Detail beschrieben, wird
die von der TSN-Zustandsmeldung 625 bereitgestellte Information
in einer Ausführungsform
in Signalisierung aufgenommen, die die ACK/NACK oder Kanalqualitätsmessungen
enthalten kann, wobei sich auf diese Weise ein erweiterter Rückmeldungskanal
ergibt, der über
mehrere Schlitze laufen kann. Dies ist anders als bei herkömmlichen
Rückmeldungsmechanismen,
die nur einen Schlitz verwenden.
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Die
TSN-Zustandsmeldung 625 erfordert die Signalisierung von „X + Y" Bits; wobei X Bits
für die TSN
verwendet werden und Y Bits für
die Identifizierung der bestimmen Um ordnungswarteschlange verwendet
werden, für
welche die TSN bestimmt ist.
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Wie
für Fachleute
der Technik verstanden würde,
gibt es auch andere Informationen, die auf dem Uplink-DPCCH-HS befördert werden,
zum Beispiel ACK/NACK-Information und Kanalqualitätsidentifizierungs-(CQI-)Information.
Mehrere verschiedene Verfahren können
verwendet werden, um dem Knoten-B 615 zu ermöglichen,
Informationsfelder zu unterscheiden. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein vorkonfiguriertes Muster der Positionen der Felder, das
durch die Sequenzzahl eines Zeitschlitzes angezeigt wird, sowohl
dem UE 605 als auch dem Knoten-B 615 bekannt (z.B.
ein regelmäßiges Muster
1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, ...). Wenn das regelmäßige Muster sowohl dem UE als
auch dem Knoten-B bekannt ist, braucht der Knoten-B für die Information,
die er benötigt
(d.h. die ACK/NACK, die CQI oder die TSN), nur in den bestimmten
Zeitschlitz schauen. Zum Beispiel können das regelmäßige Muster
der ACK/NACK, die CQI und die TSN-Meldung derart sein, dass auf
einem bestimmten Zeitschlitz entweder die CQI oder die TSN-Meldung
gesendet werden könnte.
Durch Hinzufügen
eines einzigen Bits kann der Knoten-B 615 unterscheiden,
ob das Feld die CQI oder eine TSN-Meldung enthält.
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7 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der DPCCH-HS-Struktur, um den Zustand einer fehlenden TSN zu übertragen.
Jedes TTI weist drei Zeitschlitze auf, und es gibt drei Felder,
die in dem Uplink-DPCCH-HS übertragen
werden sollen: 1) das Übertragungszustandsfeld,
das die ACK/NAKC-Signalisierung überträgt; 2) das
CQI-Feld, das die CQI überträgt; und
3) das TSN-Feld, das die TSN-Zustandsmeldung überträgt.
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Das Übertragungszustandsfeld
umfasst eine ACK oder NACK, die 1 Bit für Information umfasst, die
in einem Zeitschlitz der DPCCH-HS-Struktur enthalten ist. Wenn eine Übertragung
einer PDU stattfindet, überträgt das UE,
soweit angemessen, entweder eine ACK oder NACK als Antwort auf die Übertragung.
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Das
CQI-Feld wird von dem UE verwendet, um regelmäßig die Kanalqualität an die
sendende Seite (d.h. den Knoten-B) zurückzumelden. Die Periode für die Rückmeldung
wird typischerweise vorkonfiguriert und ist sowohl der empfangenden
Seite (d.h. dem UE) als auch der sendenden Seite (d.h. dem Knoten-B)
bekannt. Das CQI-Feld wird in zwei Zeitschlitzen übertragen
und die Wiederholungsperioden des CQI-Felds können sich ändern. Es ist auch möglich, dass
das CQI-Feld mehrere Male in jeder Periode erscheinen kann. Die
Wiederholungsperioden und die Anzahl der Auftritte von der höheren Schicht
signalisiert und liegen außerhalb
des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Allerdings sind sich sowohl
das UE als auch der Knoten-B über
die Positionen ihres CQI-Felds bewusst.
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Das
TSN-Feld wird von dem UE verwendet, um die TSN-Zustandsmeldung zurück an den Knoten-B zu führen. Das
TSN-Feld enthält neun
Bit für
Informationen und wird in zwei Zeitschlitzen übertragen.
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Rückbezug
auf 7 nehmend wird der erste Zeitschlitz einer TTI
entweder für
die ACK/NACK-Signalisierung verwendet oder ist leer. Die zweiten
und die dritten Zeitschlitze werden entweder für das CQI-Feld oder für das TSN-Feld verwendet. In
dem Beispiel von 7 wiederholt sich das CQI-Feld
alle zwei TTIs und erscheint in der Wiederholungsperiode nur einmal.
Das TSN-Feld wird gesendet, wenn die Zeitschlitze (d.h. vorkonfiguriert) nicht
verwendet werden, um das CQI-Feld zu übertragen. Das TSN-Feld kann
sich alle zwei TTIs wiederholen oder kann nur erscheinen, wenn das
UE die TSN-Zustandsmeldung senden möchte. Wenn die Signalisierung
nicht vorkonfiguriert ist, benötigt
der Knoten-B eine fortlaufende Überwachung
des DPCCCH-HS. Das TSN-Feld wird in den zweiten und dritten Zeitschlitzen
gesendet.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Rückmeldung
der TSN-Zustandsmeldung von einem vorbestimmten Fenster abhängig sein,
das einen Bereich fehlender TSNs anzeigt, der an den Knoten-B 615 zurückgeführt wird.
Dies wird entweder durch Signalisieren expliziter Bereiche oder
durch Aufnehmen einer Bitmap (ein Bit für jede TSN), die verwendet
wird, um mehrere fehlende TSNs zu signalisieren, erledigt.
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Die
TSN-Zustandsrückmeldung
kann auch auf einem Zeitschalter basieren, der eine Ablaufzeit anzeigt,
vor der eine fehlende TSN an den Knoten-B zurückgeführt werden muss. Für jede TSN-Übertragung
wird ein Zeitschalter in dem UE und/oder dem Knoten-B verwendet,
während
darauf gewartet wird, dass eine TSN-Übertragung über den H-ARQ-Prozess richtig übertragen
wird. Wenn der Zeitschalter abläuft,
hört das
UE auf, auf die zu der fehlenden TSN gehörende PDU zu warten, und leitet
alle anderen PDUs an höhere
Schichten (wie etwa die RLC-Schicht) weiter. Danach verwirft der
Knoten-B die fehlende TSN, da das UE nicht länger darauf wartet.
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In
dem Fall, wenn eine NACK als eine ACK interpretiert wird, ist der
Zeitschalter jedoch an dem Knoten-B nicht verfügbar, und das UE hält den Zeitschalter.
Wenn zum Beispiel der Ablaufzeitschalter auf 400 ms eingestellt
ist, und die TSN-Zustandsmeldung nach 300 ms gesendet werden muss,
wäre es für den Knoten-B
nützlich,
informiert zu werden, dass der Zeitschalter des UE für eine fehlende
TSN nach weiteren 100 ms abläuft.
Auf diese Weise profitiert der Knoten-B davon, dass er die Länge der
Zeit kennt, die er hat, um die fehlende TSN wiederherzustellen.
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Bezug
nehmend auf ein zweites Beispiel in 8 ist der
erste Zeitschlitz einer TTI entweder für die ACK/NACK oder ist leer.
Die zweiten und dritten Zeitschlitze werden entweder für das CQI-Feld
oder das TSN-Feld verwendet. In diesem Fall muss der Knoten-B über die
Positionen der für
das TSN-Feld verwendeten TTIs und der für die ACK/NACK und das CQI-Feld
verwendeten TTIs vorab informiert werden, oder es ist ein Bit erforderlich,
um zwischen den TTIs für
verschiedene Zwecke zu unterscheiden.
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Bezug
nehmend auf 9 ist ein Blockdiagramm des
Datenflusses zwischen einem Knoten-B und einem UE gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Das Peer-to-Peer-UE und die Knoten-B MAC-hs-Entitäten 608, 635 kommunizieren
jeweils, um die ordnungsgemäße Zustellung
von Daten sicherzustellen. Wie gezeigt, werden Datenübertragungen 620, 630 von
der Knoten-B MAC-hs-Entität 635 an
die UE MAC-hs-Entität 608 gesendet.
Ansprechend darauf wird zusammen mit der ACK/NACK und dem CQI-Datentransfer
die TSN-Zustandsmeldung 625 von der UE-MAC-hs-Entität 608 an die Knoten-B
MAC-hs 635 gesendet. Dies stellt eine redundante Bestätigung der
Zustellung eines Datenblocks bereit.
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Während die
vorliegende Erfindung, was die bevorzugte Ausführungsform anbetrifft, beschrieben wurde,
werden für
Fachleute der Technik andere Änderungen
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie nachstehend abgegrenzt,
offensichtlich.