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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Planen (scheduling)
von Daten-Sendewiederholungen
und ein Verfahren zur Verwendung in einem Paket-Sendewiederholungs-Protokoll in einem Kommunikations-Endgerät, welches
Teil eines Mobilkommunikationssystems ist, das das Kommunikations-Endgerät und eine
Vielzahl von Basisstationen umfasst, wobei das Kommunikations-Endgerät während eines
Soft-Handover mit
der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert. Darüber hinaus
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aktualisieren
eines Soft-Buffers einer Basisstation, die Teil des Mobilkommunikationssystems
ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Basisstation,
die das Verfahren zum Steuern von Daten-Sendewiederholungen ausführt, sowie
ein Kommunikations-Endgerät,
das das Verfahren zum Planen von Daten-Sendewiederholungen ausführt. Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung ein Mobilkommunikationssystem, das wenigstens
eine Basisstation und wenigstens ein Kommunikations-Endgerät umfasst.
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HINTERGRUND
DER TECHNIK
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W-CDMA
(Wideband Code Division Multiple Access) ist eine Funkschnittstelle
für IMT-2000 (International
Mobile Communication), die für
die Verwendung als drahtloses Mobiltelekommunikationssystem der
3. Generation standardisiert wurde. Sie stellt eine Vielzahl von
Diensten, wie beispielsweise Sprachdienste und Multimedia-Mobilkommunikationsdienste,
auf eine dynamische und effiziente Weise bereit. Die Standardisierungsgremien
in Japan, Europa, der USA sowie anderen Ländern haben gemeinsam ein Projekt
mit der Bezeichnung 3rd Generation Partnership
Project (3GPP) organisiert, um gemeinsame Funkschnittstellenspezifikationen
für W-CDMA
zu erstellen.
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Die
standardisierte europäische
Version von IMT-2000 wird im Allgemeinen als UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System) bezeichnet. Die erste Version der UMTS-Spezifikation wurde
in Jahre 1999 (Release 99) veröffentlicht.
In der Zwischenzeit wurden mehrere Verbesserungen an dem Standard durch
die 3GPP in Release 4 und in Release 5 standardisiert und Diskussionen über weitere
Verbesserungen werden derzeit im Rahmen von Release 6 geführt.
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Der
dedizierte Kanal (DCH – Dedicated Channel)
für den
Downlink und den Uplink sowie der Downlink Shared Channel (DSCH)
wurden in Release 99 und Release 4 definiert. In den folgenden Jahren
erkannten die Entwickler, dass für
die Bereitstellung von Multimedia-Diensten – oder anderen Diensten im
Allgemeinen – ein
asymmetrischer Hochgeschwindigkeitszugang implementiert werden muss.
In Release 5 wurde der High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)
vorgestellt. Der neue High-Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH) bietet
einen Hochgeschwindigkeitszugang im Downlink zu dem Benutzer von
dem UMTS Radio Access Network (RAN) zu den Kommunikations-Endgeräten, die
in den UMTS-Spezifikationen mit User Equipments (UE) bezeichnet
werden.
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HSDPA
basiert auf Verfahren wie beispielsweise dem schnellen Planen von
Paketen, der adaptiven Modulation und dem hybriden ARQ-(HARQ)Verfahren,
um einen hohen Durchsatz zu erzielen, Verzögerungen zu verringern und
um Spitzendatenraten zu erreichen.
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HYBRIDE ARQ-PROTOKOLLE
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Das
gebräuchlichste
Verfahren zur Fehlererkennung bei Diensten ohne Echtzeitbedingungen (Non-Realtime-Services)
basiert auf ARQ-(Automatic Repeat Request – automatischen Anforderungswiederholungs-)Protokollen,
die mit der Vorwärtsfehlerkorrektur
(Forward Error Correction – FEC)
kombiniert sind, und wird als hybrides ARQ bezeichnet. Wenn ein
Fehler durch die zyklische Redundanzprüfung (Cyclic Redundancy Check – CRC) erkannt wird,
fordert der Empfänger
den Sender auf, zusätzliche
Bits oder ein neues Datenpaket zu senden. Von den verschiedenen
existierenden Protokollen werden die kontinuierlichen ARQs Stop-and-Wait-(SAW)
und Selective Repeat (Selektive Wiederholung) am häufigsten
in der Mobilkommunikation verwendet.
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Eine
Dateneinheit wird vor dem Senden kodiert. In Abhängigkeit von den erneut gesendeten Bits
können
drei unterschiedliche ARQ-Typen definiert werden.
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Bei
dem HARQ Typ I werden die empfangenen fehlerhaften Datenpakete,
die auch als PDUs (Packet Data Unit – Paketdateneinheit) bezeichnet werden,
verworfen und eine neue Kopie dieser PDU wird wiederholt gesendet
und separat dekodiert. Es wird kein Kombinieren früherer oder
späterer
Versionen dieser PDU durchgeführt.
Unter Verwendung des HARQ-Protokolls vom Typ II wird die fehlerhafte PDU,
die wiederholt gesendet werden muss, nicht verworfen, sondern mit
einigen Sendewiederholungs-Bits kombiniert, die von dem Sender zum
nachfolgenden Dekodieren bereitgestellt werden. Wiederholt gesendete
PDUs haben mitunter höhere
Kodierraten und werden in dem Empfänger mit den gespeicherten
Werten kombiniert. Das heißt,
dass lediglich ein wenig Redundanz bei jeder Sendewiederholung (retransmission)
hinzugefügt
wird.
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Schließlich ist
das HARQ-Protokoll vom Typ III beinahe dasselbe Paket-Sendewiederholungs-Protokoll
wie Typ II, und unterscheidet sich nur dahingehend, dass jede wiederholt
gesendete PDU selbst dekodierbar ist. Dies impliziert, dass die
PDU ohne das Kombinieren mit vorherigen PDUs dekodierbar ist. Wenn
einige PDUs so stark beschädigt sind,
dass nahezu keine Informationen wieder verwendbar sind, können vorteilhafterweise
selbst dekodierbare Pakete verwendet werden.
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UMTS-ARCHITEKTUR
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Die
High-Level-R99/4/5-Architektur des Universal Mobile Telecommunication
System (UMTS) wird in 1 dargestellt (siehe 3GPP TR
25.401: „UTRAN
Overall Description",
verfügbar
unter http://www.3gpp.org). Die Netzelemente sind funktionell in
das Kernnetz (Core Network – CN) 101,
das UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) 102 und
das User Equipment (UE) 103 gruppiert. Das UTRAN 102 ist
für das
Steuern sämtlicher
funkbezogener Funktionalität
zuständig,
während
das CN 101 zum Routen von Rufen und Datenverbindungen zu externen
Netzen zuständig
ist. Die Verbindungen zwischen diesen Netzelementen sind durch offene Schnittstellen
(Iu, Uu) definiert. Es sollte beachtet werden, dass das UMTS-System
modular ist und es aus diesem Grund möglich ist, mehrere Netzelemente
desselben Typs zu haben.
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2 illustriert
die derzeitige UTRAN-Architektur. Eine Anzahl von RNCs (Radio Network
Controllers – Funknetzsteuereinrichtungen) 201, 202 sind mit
dem CN 101 verbunden. Jeder RNC 201, 202 steuert
eine oder mehrere Basisstationen (Node Bs) 203, 204, 205, 206,
die wiederum mit den UEs kommunizieren. Ein RNC, der mehrere Basisstationen steuert,
wird als Controlling RNC (C-RNC) für diese Basisstationen bezeichnet.
Eine Reihe von gesteuerten Basisstationen verbunden mit ihrem C-RNC
wird als Radio Network Subsystem (RNS) 207, 208 bezeichnet.
Für jede
Verbindung zwischen dem User Equipment und dem UTRAN ist ein RNS
das Serving RNS (S-RNS). Es erhält
die sogenannte Iu-Verbindung mit dem Kernnetz (Core Network – CN) 101 aufrecht.
Falls erforderlich, unterstützt
das Drift RNS (D-RNS) 302 das Serving RNS (S-RNS) 301 durch Bereitstellen
von Funkressourcen, wie in 3 dargestellt.
Die entsprechenden RNCs werden als Serving RNC (S-RNC) und als Drift
RNC (D-RNC) bezeichnet. Es ist auch möglich und häufig der Fall, dass C-RNC und
D-RNC identisch sind und aus diesem Grund die Abkürzungen
S-RNC oder RNC verwendet werden.
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WEITERENTWICKELTE
UTRAN-ARCHITEKTUR
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Derzeit
wird die Durchführbarkeitsstudie
für die
Weiterentwicklung der UTRAN-Architektur
von der aktuellen R99/4/5-UMTS-Architektur durchgeführt (siehe
3GPP TSG RAN WG3: „Feasibility
Study on the Evolution of the UTRAN Architecture", verfügbar unter http://www.3gpp.org).
Zwei allgemeine Vorschläge
für die
weiterentwickelte Architektur (siehe 3GPP TSG RAN WG3, Meeting #36, „Proposed
Architecture on UTRAN Evolution",
Tdoc R3-030678 und „Further
Clarifications on the Presented Evolved Architecture", Tdoc R3-030688,
verfügbar
unter http://www.3gpp.org) haben sich herauskristallisiert. Der
Vorschlag mit dem Titel „Further
Clarifications on the Presented Evolved Architecture" wird im Folgenden
in Bezug auf 4 diskutiert.
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Das
RNG (Radio Network Gateway) 401 wird für das Zusammenarbeiten mit
dem herkömmlichen RAN
verwendet, und fungiert als ein Mobilitätsankerpunkt (Mobility Anchor
Point), was bedeutet, dass wenn ein RNG 401 für die Verbindung
ausgewählt wird,
es für
die Dauer des Rufes beibehalten wird. Dies beinhaltet Funktionen
sowohl auf der Steuerebene (control plane) als auch auf der Benutzerebene (user
plane).
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Auf
der Steuerebene fungiert das RNG 401 als ein Signalling
Gateway (Signalisierungs-Gateway)
zwischen dem weiterentwickelten RAN und dem CN sowie dem weiterentwickelten
RAN und dem R99/4/5-UTRAN. Es hat die folgenden Hauptfunktionen:
- – Iu-Signalisierungs-Gateway,
das heißt,
Ankerpunkt für
die RANAP-(Radio Access Network Application Port)Verbindung,
– RANAP-Verbindungsbeendigung,
umfassend:
– Aufbau
und Freigabe der Signalisierungsverbindungen
– Benachteiligen
verbindungsloser Nachrichten
– Verarbeiten von verbindungslosen
RANAP-Nachrichten,
– Übertragen
der Paging-Nachricht im Idle Mode und Connected Mode (im verbindungsfreien
und verbundenen Modus) zu dem/den relevanten NodeB+(s),
- – Das
RNG übernimmt
die Rolle des CNs bei dem Wechsel (relocation) zwischen den NodeB+s,
- – Steuern
der Benutzerebene (control plane) und
- – Iur-Signalisierungs-Gateway
zwischen NodeB+ 402–405 und
R99/4/5-RNC.
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Das
RNG ist darüber
hinaus der Zugangspunkt zur Benutzerebene von dem CN oder dem herkömmlichen
RAN zu dem weiterentwickelten RAN. Es hat die folgenden Benutzerebenenfunktionen:
- – Schalten
des Verkehrs auf der Benutzerebene während des Wechsels
- – Übertragen
von GTP-(GPRS Tunneling Protocol auf der Iu-Schnittstelle)Paketen
zwischen NodeB+ und SGSN (Serving GPRS Support Node, ein Element
des CNs) und
- – Iur-Zusammenarbeit
für die
Benutzerebene (control plane).
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Das
NodeB+-Element 402–405 beendet sämtliche
der RAN-Funkprotokolle (Schicht 1 – Physical Layer [physikalische
Schicht], Schicht 2 – MAC-(Medium
Access Control) und RLC-(Radio Link Control)Teilschichten, und Schicht
3 – Radio
Resource Control). Die Steuerebenenfunktionen der NodeB+s 402–405 umfassen
sämtliche
der Funktionen in Bezug auf die Steuerung der Endgeräte im verbundenen
Modus innerhalb des weiterentwickelten RANs.
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Die
Hauptfunktionen sind:
- – Steuern des UEs,
- – RANAP-Verbindungsbeendigung,
– Verarbeiten
von verbindungsorientierten RANAP-Protokollnachrichten,
- – Steuern/Beenden
der RRC-(Radio Resource Control)Verbindung und
- – Steuern
der Initialisierung der relevanten Benutzerebenenverbindungen.
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Der
UE-Kontext wird von dem (Serving) NodeB+ entfernt, wenn die RRC-Verbindung
beendet wird, oder wenn die Funktionalität einem anderen NodeB+ (Serving
NodeB+- Wechsel)
zugeordnet wird. Die Funktionen der Steuerebene umfassen ebenso sämtliche
der Funktionen für
die Steuerung und die Konfiguration der Ressourcen der Zellen des
NodeB+ 402–405 und
die Zuweisung der dedizierten Ressourcen bei Anfrage von dem Steuerebenen-Teil des
Serving NodeB+. Das „+" in dem Begriff „NodeB+" stellt die erweiterte
Funktionalität
der Basisstation im Vergleich zu den R99/4/5-Spezifikationen dar.
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Die
Benutzerebenenfunktionen des NodeB+ 402–405 umfassen die
Protokollfunktionen des PDCP (Packet Data Convergence Protocol),
des RLC (Radio Link Control) und des MAC (Medium Access Control)
sowie das Macro Diversity Combining.
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ENHANCED UPLINK DEDICATED
CHANNEL (E-DCH)
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Verbesserungen
des Uplink für
Dedicated Transport Channels (DTCH – dedizierte Transportkanäle) werden
derzeit von der 3GPP Technical Specification Group RAN untersucht
(siehe 3GPP TR 25.896: „Feasibility
Study for Enhanced Uplink for UTRA FDD (Release 6)", verfügbar unter http://www.3gpp.org).
Da die Verwendung von IP-basierten
Diensten immer wichtiger wird, besteht eine erhöhte Nachfrage bezüglich der
Verbesserung der Reichweite und des Durchsatzes des RANs sowie bezüglich der
Reduzierung der Verzögerung
der dedizierten Uplink-Transportkanäle. Streaming, interaktive
und Hintergrunddienste könnten
von diesem Enhanced Uplink profitieren.
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Eine
Verbesserung ist die Verwendung von adaptiven Modulations- und Codierungsschemata (AMC)
in Verbindung mit durch den Node B gesteuerten Planen (Node B controlled
scheduling), und demzufolge eine Verbesserung der Uu-Schnittstelle. Wie
im vorherigen Abschnitt erwähnt,
befindet sich die Steuerung der maximalen Datenraten im Uplink in dem
bestehenden R99/R4/R5-System in dem RNC. Durch das Verlegen des
Schedulers in den Node B kann die Latenzzeit, die auf Grund der
Signalisierung auf der Schnittstelle zwischen dem RNC und dem Node
B eingebracht wird, reduziert werden, wodurch der Scheduler in der
Lage ist, schneller auf zeitliche Veränderungen der Uplink-Last im
Uplink(Uplink Load) zu reagieren. Dadurch wird die Gesamt-Latenzzeit
bei der Kommunikation des UEs mit dem RAN reduziert. Aus diesem
Grund kann durch das durch den Node B gesteuertes Planen die Interferenz im
Uplink besser gesteuert und die Varianz der Rauschanhebung (noise
rise variance) durch schnelles Zuweisen höherer Datenraten, wenn sich
die Last im Uplink verringert, beziehungsweise durch Begrenzen der
Datenraten im Uplink, wenn sich die Last im Uplink erhöht, besser
geglättet
werden. Die Reichweite und der Zellendurchsatz können durch eine bessere Steuerung
der Interferenz im Uplink verbessert werden.
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Eine
weitere Verfahrensweise, die zum Reduzieren der Verzögerung im
Uplink in Betracht gezogen werden kann, ist das Einführen einer
kürzeren Sende-Zeitintervall-(Transmission Time
Interval – TTI)Länge für den E-DCH
im Vergleich zu anderen Transportkanälen. Eine TTI-Länge von
2 ms wird momentan für
die Verwendung auf dem E-DCH untersucht, während im Allgemeinen eine TTI-Länge von 5
ms auf den anderen Kanälen
verwendet wird. Das hybride ARQ-Protokoll, das eine der Schlüsseltechnologien
bei HSDPA ist, wird ebenfalls für
den Enhanced Uplink Dedicated Channel (E-DCH) in Betracht gezogen. Das hybride
ARQ-Protokoll zwischen dem Node B und dem UE ermöglicht schnelle Sendewiederholungen
von fehlerhaft empfangenen Dateneinheiten, wodurch die Anzahl der
RLC-(Radio Link Control)Sendewiederholungen und die damit verbundenen
Verzögerungen
reduziert werden. Dies kann die durch den Benutzer wahrgenommene
Dienstgüte (Quality
of Service – QoS)
verbessern.
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Um
die vorangehend beschriebenen Verbesserungen zu unterstützen, wird
eine neue MAC-Teilschicht eingeführt,
die im Folgenden als MAC-eu bezeichnet wird. Die Einheiten dieser
neuen Teilschicht, die in den folgenden Abschnitten ausführlicher
beschrieben werden, können
in dem UE und dem Node B angeordnet sein. Auf der UE-Seite führt die MAC-eu
die neue Aufgabe des Multiplexierens der Daten der oberen Schichten
(beispielsweise der Daten der MAC-d-Teilschicht) in die neuen erweiterten Transportkanäle und des
Betreibens der HARQ-Protokoll-Sendeeinheiten durch.
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E-DCH-MAC-ARCHITEKTUR
IN DEM UE
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5 zeigt
auf exemplarische Weise die gesamte E-DCH-MAC-Architektur auf der
UE-Seite. Eine neue
MAC-Funktionseinheit, die MAC-eu 503, wird zu der MAC-Architektur
von Rel/99/4/5 hinzugefügt.
Die Funktionseinheit MAC-eu 503 wird ausführlicher
in 6 dargestellt (siehe 3GPP TSG RAN WG 1, Meeting
#31: „HARQ
Structure", Tdoc R1-030247, verfügbar unter
http://www.3gpp.org).
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Es
gibt M verschiedene Datenströme (MAC-d),
die Datenpakete transportieren, die von dem UE zu dem Node B zu
senden sind. Diese Datenströme
können
verschiedene Dienstgüten
(Quality of Service – QoS)
haben, beispielsweise Verzögerungs-
und Fehleranforderungen, und können
eine andere Konfiguration der HARQ-Instanzen erfordern. Aus diesem
Grund können
die Datenpakete in unterschiedlichen Prioritäts-Warteschlangen gespeichert werden. Die
Reihe von HARQ-Sende- und Empfangs-Einheiten, die jeweils in dem UE und
dem Node B angeordnet sind, wird als HARQ-Prozess bezeichnet. Der Scheduler berücksichtigt
bei der Zuweisung von HARQ-Prozessen
zu verschiedenen Prioritäts-Warteschlangen
Dienstgüteparameter.
Die MAC-eu-Einheit
empfängt über die
Schicht-1-Signalisierung Koordinationsinformationen von dem Node B
(Netzseite).
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E-DCH-MAC-ARCHITEKTUR
IM UTRAN
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Bei
einem Soft-Handover-Vorgang können die
MAC-eu-Einheiten in der E-DCH-MAC-Architektur auf der UTRAN-Seite auf
den Node B (MAC-eub) und den S-RNC (MAC-eur) verteilt werden. Der Scheduler
in dem Node B wählt
die aktiven Benutzer aus und führt
die Steuerung der Rate durch Bestimmen und Signalisieren einer befohlenen
Rate, einer vorgeschlagenen Rate oder eines TFC-(Transport Format
Combination – Transportformatkombination)Schwellenwertes
durch, die oder der die aktiven Benutzer (UEs) auf eine Teilmenge
des Satzes von Transportformat-Kombinationen (Transport-Format Combination
Set – TFCS)
begrenzt, die zum Senden zugelassen sind.
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Jede
MAC-eu-Einheit entspricht einem Benutzer (UE). In 7 wird
die MAC-eu-Architektur des
Node B ausführlicher
dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass jeder HARQ-Empfängereinheit ein
bestimmter Soft-Buffer-Speichergröße oder -bereich zum Kombinieren
der Bits der Pakete von ausstehenden Sendewiederholungen zugewiesen
ist. Wenn ein Paket erfolgreich empfangen wird, wird es zu dem Umordnungs-Buffer
weitergeleitet, der für
die geordnete Übermittlung
zu der höheren
Schicht zuständig
ist. Entsprechend der dargestellten Implementierung befindet sich
der Umordnungs-Buffer während
des Soft-Handover in dem S-RNC. In 8 wird die
S-RNC-MAC-eu-Architektur,
die den Umordnungs-Buffer des entsprechenden Benutzers (UE) umfasst,
dargestellt. Die Anzahl der Umordnungs-Buffer entspricht der Anzahl
der Datenströme in
der entsprechenden MAC-eu-Einheit auf der UE-Seite. Daten- und Steuerinformationen werden von
sämtlichen
Node Bs innerhalb des Active Set während des Soft-Handover zu
dem S-RNC gesendet.
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Es
sollte beachtet werden, dass die erforderliche Soft-Buffer-Größe von dem
verwendeten HARQ-Protokoll abhängig
ist, beispielsweise benötigt
ein HARQ-Protokoll, das Incremental Redundancy (IR) verwendet, mehr
Soft-Buffer als ein Protokoll mit Chase Combining (CC).
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E-DCH-SIGNALISIERUNG
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Die
mit dem E-DCH verbundene Steuersignalisierung, die für das Funktionieren
eines bestimmten Protokolls erforderlich ist, besteht aus der Uplink-Signalisierung
und der Downlink-Signalisierung. Die Signalisierung hängt von
den berücksichtigten
Verbesserungen im Uplink ab.
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Um
das durch den Node B gesteuertes Planen (beispielsweise das durch
Node B controlled time and rate scheduling) zu ermöglichen,
muss das UE einige Anforderungs-Nachrichten
im Uplink zum Senden von Daten zu dem Node B senden. Die Anforderungs-Nachricht
kann Statusinformationen eines UEs, wie beispielsweise Buffer-Status,
Leistungs-Status und Kanalqualitätsschätzung, enthalten.
Basierend auf diesen Informationen kann der Node B die Rauschanhebung
schätzen
und das UE "schedulen". Mit einer Zuweisungs-Nachricht,
die Downlink von dem Node B zu dem UE gesendet wird, weist der Node
B dem UE den TFCS mit der maximalen Datenrate und den Zeitintervallen
zu, mit dem das UE senden darf.
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Im
Uplink muss das UE eine Ratenindikator-Nachrichteninformation an
den Node B signalisieren, die zum korrekten Dekodieren der gesendeten Pakete
erforderlich ist, beispielsweise die Transport-Blockgröße (Transport
Block Size – TBS),
die Modulationscodierschema-(MCS)Stufe und so weiter. Des Weiteren
muss in dem Fall, in dem HARQ verwendet wird, das UE HARQ-bezogene
Steuerinformationen (beispielsweise die HARQ-Prozessnummer, die
HARQ-Sequenznummer, die als neuer New Data Indicator (NDI) für UMTS Rel.
5 bezeichnet wird, die Redundanzversion (RV), die Ratenanpassungsparameter
und so weiter) signalisieren.
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Nach
dem Empfangen und Dekodieren der gesendeten Pakete auf dem E-DCH
(Enhanced Uplink Dedicated Channel) muss der Node B das UE darüber informieren,
ob das Senden erfolgreich war, indem er jeweils eine ACK/NACK (Bestätigung/negative
Bestätigung)
im Downlink sendet.
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MOBILITÄTSMANAGEMENT
INNERHALB DES R99/4/5-UTRAN
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In
diesem Abschnitt werden zunächst
einige häufig
verwendete Begriffe kurz definiert sowie einige mit dem Mobilitätsmanagement
verbundene Verfahrensweisen dargestellt (siehe 3GPP TR 21.905: „Vocabulary
for 3GPP Specifications",
verfügbar
unter http://www.3gpp.org).
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Eine
Funkverbindung kann eine logische Verbindung zwischen einem einzelnen
UE und einem einzelnen UTRAN-Zugangspunkt sein. Ihre physikalische
Umsetzung umfasst Radio-Bearer-Übertragungen.
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Ein
Handover kann als das Wechseln einer Benutzerverbindung von einem
Radio Bearer zu einem anderen definiert werden. Bei einem „Hard-Handover" wird eine neue Funkverbindung
aufgebaut. Im Gegensatz dazu werden bei einem „Soft-Handover" (SHO) Funkverbindungen
aufgebaut und abgebrochen, so dass das UE immer wenigstens eine
Funkverbindung zu dem UTRAN aufrecht erhält. Das Soft-Handover ist für Netze,
die die CDMA-(Code Division Multiple Access)Technologie anwenden,
spezifisch. Die Ausführung
des Handovers wird üblicherweise
durch den S-RNC in einem Mobilfunknetz gesteuert.
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Das „Active
Set" umfasst ein
Set von Funkverbindungen, die gleichzeitig in einen spezifischen Kommunikationsdienst
zwischen dem UE und dem Funknetz, beispielsweise während des
Soft-Handover, involviert sind, wobei das Active Set des UEs sämtliche
Funkverbindungen zu den Node Bs des RANs, die dem UE dienen, umfasst.
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Verfahren
zum Aktualisieren des Active Set (active set update) können verwendet
werden, um den Active Set der Kommunikation zwischen dem UE und
dem UTRAN zu ändem.
Das Verfahren kann drei Funktionen umfassen: Hinzufügen von
Funkverbindungen, Entfernen von Funkverbindungen, sowie das kombinierte
Hinzufügen
und Entfer nen von Funkverbindungen. Die maximale Anzahl der gleichzeitigen
Funkverbindungen ist im Allgemeinen auf vier festgelegt. Neue Funkverbindungen
können
zu dem Active Set hinzugefügt
werden, wenn die Pilotsignalstärken
der jeweiligen Basisstationen einen gewissen Schwellenwert in Bezug
auf das Pilotsignal des stärksten
Elementes in dem Active Set übersteigen.
Eine Funkverbindung kann aus dem Active Set entfernt werden, wenn
die Pilotsignalstärke
der jeweiligen Basisstation einen gewissen Schwellenwert in Bezug
auf das stärkste
Element des Active Set übersteigt.
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Der
Schwellenwert für
das Hinzufügen
einer Funkverbindung kann typischerweise höher als der für das Entfernen
einer Funkverbindung ausgewählt werden.
Demzufolge bilden die Ergebnisse des Hinzufügens und des Entfernens eine
Hysterese in Bezug auf die Pilotsignalstärken.
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Die
Pilotsignalmessungen werden dem Netz (S-RNC) von dem UE mittels
der RRC-Signalisierung gemeldet.
Vor dem Senden des Messergebnisse wird gewöhnlicherweise eine gewisse
Filterung durchgeführt,
um den Durchschnitt des Fast Fadings zu ermitteln. Die typische
Filterdauer beträgt
ungefähr
200 ms und trägt
zur Handover-Verzögerung bei (siehe
3GPP TS 25.133: „Requirements
for Support of Radio Resource Management (FDD)", verfügbar unter http://www.3gpp.org).
Auf Basis der Messergebnisse kann der S-RNC entscheiden, die Ausführung einer
der Funktionen des Aktualisierungsvorgangs des Active Sets auszulösen (Hinzufügen/Entfernen
eines Node B zu/von dem aktuellen Active Set).
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E-DCH-FUNKTIONSWEISE
WÄHREND
DES SOFT-HANDOVER
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Das
Unterstützen
des Soft-Handovers ist erstrebenswert, um einen Gewinn durch Makrodiversität zu erzielen.
Bei HSDPA wird beispielsweise kein Soft-Handover für den HS-DSCH-(High
Speed Downlink Shared Channel) Transportkanal unterstützt. Das
Anwenden des Soft-Handover verursacht das Problem des Zuweisens
von Scheduling-Zuständigkeiten
zu allen Node Bs des Active Set und es würde eine extrem straffe zeitliche
Koordination erforderlich sein, um die Planungs-Entscheidung allen Elementen
des Active Set bereitzustellen, selbst wenn die Verteilung der Scheduling-Funktion
geklärt worden
ist. Nur ein Node B sendet auf dem HS-DSCH zu einem UE und demzufolge
wird kein Gewinn durch Makrodiversität erzielt. Wenn das UE in den
Soft-Handover- Bereich
für dedizierte
Kanäle eintritt,
muss der Node B, der auf dem HS-DSCH senden darf, bestimmt werden.
Die Auswahl des Serving Node B kann entweder von der UE-Seite oder von der
Netzseite (durch RNC) durchgeführt
werden.
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Bei
dem FCS-(Fast Cell Selection)Verfahren für HS-DSCH wählt das UE die Zelle aus, die
am besten für
das Senden von Daten geeignet ist. Das UE überprüft periodisch die Kanalbedingungen
in den Zellen innerhalb des Active Set, um zu prüfen, ob es eine Zelle mit besseren
Kanalbedingungen als die derzeitige Funkzelle (Serving Cell) gibt.
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Wenn
das Soft-Handover für
den Uplink nicht unterstützt
wird, muss ein Serving Node B ausgewählt werden. Ein Problem, das
dabei auftreten kann, ist die falsche Auswahl des Serving Node B.
Aus diesem Grund kann es eine Zelle in dem Active Set geben, die
besser für
das Senden im Uplink geeignet ist als der für den Uplink ausgewählte Serving
Node B. Folglich kann das durch den derzeitigen Serving Node B gesteuerte
Senden von Daten zu einer Zelle fehlschlagen, währenddessen das durch die anderen Node
Bs gesteuerte Senden zu den Zellen erfolgreich ist. Die Genauigkeit
der Auswahl ist von mehreren Faktoren, wie beispielsweise der Signalisierungsverzögerung und
dem Filtern der Messerergebnisse und so weiter, abhängig.
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Zusammenfassend
kann gesagt werden, dass das Unterstützen des Soft-Handover-Vorgangs für den E-DCH
auf Grund des Gewinns durch Makrodiversität und dadurch von Nutzen ist,
dass mögliche Sendefehler
auf Grund einer falschen Auswahl des besten Serving Node B für den Uplink
vermieden werden können.
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SOFT-HANDOVER-VORGANG
OHNE SOFT-BUFFER-SYNCHRONISATION
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In 9 wird
ein Ablaufdiagramm für
den Node B-Soft-Handover-Vorgang ohne Soft-Buffer-Synchronisation unter Annahme
der R99/R4/R5-Architektur dargestellt. Die Figur stellt die Funktionsweise
eines beliebigen Node B aus dem Active Set dar.
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Jeder
Node B innerhalb des Active Set überwacht
in Schritt 901 den E-DPDCH (Enhanced Dedicated Physical
Data Channel – erweiterter
dedizierter physikalischer Datenübertragungskanal)
bezüglich des
Empfangens von Uplink-Verkehr. Wenn in Schritt 903 ein
Paket innerhalb eines Sende-Zeitintervalls (Transmission Time Intervall – TTI) (siehe Schritt 902)
empfangen wird, muss der Node B entscheiden, ob das Paket die Ausgangssendung
(initial transmission) oder eine Sendewiederholung eines zuvor gesendeten
Datenpaketes ist. Die Entscheidung basiert auf der zugehörigen Uplink-Steuersignalisierung, beispielsweise
dem New Data Indicator (NDI). Wenn das empfangene Paket eine Sendewiederholung
ist, muss der Node B vor dem Dekodieren das empfangene Datenpaket
in Schritt 905 mit den vorherigen in dem Soft-Buffer gespeicherten
Sendungen kombinieren. Wenn das empfangene Paket eine Ausgangssendung
ist, speichert der Node B (siehe Schritt 906) das empfangene
Paket in dem entsprechenden Soft-Buffer (mögliche in diesem Soft-Buffer gespeicherte
vorherige Sendungen werden überschrieben)
und kann versuchen, das Paket sofort nach dessen Empfang zu dekodieren.
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Die
Prüfung,
ob das Dekodieren erfolgreich war oder nicht (siehe Schritt 907),
wird durch Auswerten der CRC-(Cyclic Redundancy Check – zyklische Redundanzprüfung)Prüfsumme durchgeführt. Wenn das
Paket erfolgreich dekodiert wurde, leitet es der Node B in Schritt 908 zu
höheren
Schichten weiter und sendet es über
die Schnittstelle Iub/Iur zu dem S-RNC. Wenn das Dekodieren nicht
erfolgreich war, werden in Schritt 909 die Soft-Informationen
in dem Soft-Buffer gespeichert.
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Wie
vorangehend beschrieben, stellt der Soft-Handover-Vorgang einen
zusätzlichen
Gewinn durch Makrodiversität
bereit, er verkompliziert jedoch in gewissem Maß das Systemdesign. In dem
E-DCH beispielsweise gibt es eine einzige sendende Protokolleinheit
und mehrere empfangende Protokolleinheiten für den Soft-Handover-Vorgang,
wohingegen es für
einen Nicht-Soft-Handover-Vorgang lediglich eine sendende- und eine
empfangende Protokolleinheit gibt.
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EINRICHTEN
EINES RADIO BEARER
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Vor
dem Beginnen eines Sendevorgangs kann der Radio Bearer (RB – Funkträger) eingerichtet werden
und sämtliche
Schichten sollten dementsprechend konfiguriert werden (siehe 3GPP
TS25.331 „Radio
Resource Control (RRC) protocol specification", verfügbar unter http://www.3gpp.org).
Die Verfahrensweise zum Einrichten eines Radio Bearer kann entsprechend
der Beziehung zwischen dem Radio Bearer und einem dedizierten Transportkanal variieren.
In Abhängigkeit
von den Dienstgüte-(Quality
of Service – QoS) Parametern
kann es einen permanent zugewiesenen dedizierten Kanal geben, der mit
dem RB assoziiert ist, oder nicht.
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EINRICHTEN
EINES RADIO BEARER MIT AKTIVIERUNG DES DEDIZIERTEN PHYSIKALISCHEN KANALS
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In
dem UMTS kann die in 10 dargestellte Verfahrensweise
angewendet werden, wenn ein neuer physikalischer Kanal für den Radio
Bearer erstellt werden muss. Ein Radio Bearer Establishment (Einrichten
eines Radio Bearer) kann initiiert werden, wenn eine RB-Establish-Request-Primitive
von dem Service Access Point (Dienstzugangspunkt) der höheren Schicht
auf der Netzseite der RRC-Schicht empfangen wird. Diese Primitive
kann eine Trägerreferenz
und Dienstgüteparameter
umfassen. Auf Basis dieser Dienstgüteparameter können die
Parameter der Schicht 1 und der Schicht 2 durch die RRC-Schicht
auf der Netzseite ausgewählt
werden.
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Die
Verarbeitung in der physikalischen Schicht auf der Netzseite kann
mit der CPHY-RL-Setup-Request-Primitive
begonnen werden, der an alle geeigneten Node Bs ausgegeben wird.
Wenn einer der vorgesehenen Empfänger
nicht in der Lage ist, den Dienst bereitzustellen, kann dies in
der Bestätigungsnachricht/den
Bestätigungsnachrichten
(Confirmation Primitive(s)) angezeigt werden. Nach dem Einrichten
der Schicht 1 einschließlich
des Beginns des Sendens/Empfangens in dem Node B, kann die NW-RRC
eine RADIO-BEARER-SETUP-Nachricht zu ihrer Partnerinstanz (bestätigtes oder
negativ bestätigtes
Senden ist für
NW optional) senden. Diese Nachricht kann Schicht 1 -, MAC- und
RLC-Parameter umfassen. Nach dem Empfangen der Nachricht konfiguriert
die UE-RRC Schicht 1 und MAC.
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Wenn
die Synchronisation der Schicht 1 angezeigt wird, kann das UE eine
RADIO-BEARER-SETUP-COMPLETE-Nachricht
in dem Acknowledged Mode (bestätiger
Modus) zurück
zu dem Netz senden. Die NW-RRC kann die MAC- und die RLC-Schicht
auf der Netzseite konfigurieren.
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Nach
dem Empfangen der Bestätigung
für RADIO
BEARER SETUP COMPLETE, kann die RRC eine neue RLC-Instanz, die mit
dem neuen Radio Bearer assoziiert ist, einrichten. Das zutreffende Verfahren
für die
Einrichtung der RLC kann von dem RLC- Übertragungsmodus
abhängig
sein. Die RLC-Verbindung kann entweder implizit eingerichtet werden,
oder es kann die explizite Signalisierung angewendet werden. Schließlich kann
eine RB-Establish-Indication-Primitive durch die UE-RRC gesendet werden
und eine RB-Establish-Confirmation-Primitive kann durch die RNC-RRC
ausgegeben werden.
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Ein
einfaches HARQ-Verfahren ist derzeit lediglich für eine Kommunikation zwischen
einem einzelnen Sender und einem einzelnem Empfänger im Fall des Sicherstellens
eines zuverlässigen
Feedbacks möglich.
Das Feedback stellt sicher, dass Sender und Empfänger synchronisiert werden.
Durch Erhöhen
des Sequenznummernwertes eines fensterbasierten HARQ-Prozesses oder
durch Umschalten des New Data Indicator (NDI) eines Stop-and-Wait-(SAW)ARQ-Prozesses
in den assoziierten HARQ-Steuerinformationen,
weiß der
Empfänger,
ob ein neues Paket empfangen wird und ob er dementsprechend den
Soft-Buffer leeren kann.
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Dadurch
wird sichergestellt, dass ein neues Paket nicht mit einem zuvor
in dem Empfänger
gespeicherten Paket kombiniert wird. Ein fehlerhaftes Kombinieren
der Pakete vor dem Dekodieren ist möglicherweise selten der Fall,
es kann jedoch nicht vollständig
ausgeschlossen werden, wenn die Feedback-Signalisierung nicht ganz
und gar zuverlässig ist.
In diesem Fall ist kein korrektes Dekodieren möglich.
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Der
Empfänger
kann demzufolge eine Sendewiederholung dieses Paketes durch Signalisieren einer
NAK anfordern. Das wiederholte Senden dieses Paketes kann solange
erfolgen, bis die maximale Anzahl der Sendewiederholungen erreicht
ist. Wenn es viele Sendewiederholungen eines ,neuen' Paketes gibt, das
mit den vorherigen Soft-Buffer-Werten eines
,alten' Paketes
kombiniert wurde, kann der Einfluss der Soft-Werte des ,alten' Paketes auf Grund des
sukzessiven Kombinierens mit dem neuen Paket reduziert werden, wodurch
ein erfolgreiches Dekodieren des neuen Paketes ermöglicht wird.
Wie stark der Durchsatz durch Paket-Sendewiederholungen beeinflusst
wird, kann von der Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Operation
des Paket-Sendewiederholungsvorganges abhängig sein. Es kann ein Zielkonflikt
zwischen dem Aufwand, der für
das zuverlässige
Signalisieren aufgebracht wird, und der Wahrscheinlichkeit für eine fehlerhafte
Protokolloperation bestehen. Es kann ebenso ein Verfahren geben,
um den Empfänger
darüber
zu informieren, ob das Paketsenden von dem Sender abgebrochen wur de. Dies
kann beispielsweise der Fall sein, wenn die maximale Anzahl der
Sendewiederholungen erreicht ist, oder wenn das zugewiesene Verzögerungsattribut (oder
der Time-To-Live-(TTL-)Wert) nicht erfüllt werden kann.
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Einige
Kommunikationssysteme, wie Wideband Code Division Multiple Access
(WCDMA), verlassen sich auf einen Soft-Handover-Vorgang. Zusätzlich zu
dem Problem, dass nun mehrere Feedbacks von jedem Empfänger korrekt
empfangen werden müssen,
besteht auch das Problem, den HARQ-Soft-Buffer zwischen dem Sender
und einer Vielzahl von Empfängern
zu synchronisieren. Es kann sein, dass nicht alle Node Bs die zugehörige Signalisierung
von dem UE empfangen können,
die für eine
korrekte Verarbeitung des empfangenen Paketes erforderlich ist.
Unter der Annahme, dass die Steuerinformationen empfangen wurden,
kann der Node B versuchen, das Paket zu dekodieren und die Soft-Werte
zwischenzuspeichern, wenn ein erfolgreiches Dekodieren nicht möglich ist.
Es ist wahrscheinlich, dass es einen Node B gibt (beispielsweise
die beste Verbindung), der in der Lage ist, das Paket zu dekodieren,
wobei andere überhaupt
nichts empfangen.
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Das
Senden von neuen Paketen zu dem besten Node B wird fortgesetzt,
obwohl es immer noch alte in anderen Empfängern zwischengespeicherte
Pakete gibt.
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In
WO 02/37872 wird ein Verfahren vorgestellt, das den HARQ-Vorgang
während
des Soft-Handover von einem Sender zu mehreren Empfängern im
Uplink offenbart. Der Empfang kann nicht gewährleistet werden, da die Leistungssteuerung und
folglich die Sendeleistung normalerweise an die beste Verbindung
innerhalb des Active Set angepasst ist. Dies bedeutet auch, dass
ein zuverlässiges Feedback
von sämtlichen
der Empfänger
schwer zu erreichen ist. Die Sendeleistung im Uplink muss für die „schlechten" Verbindungen erhöht werden,
um einen gut synchronisierten Betrieb sicherzustellen, wodurch die
Uplink-Interferenz signifikant erhöht wird. WO 02/37872 schlägt vor,
die Zuverlässigkeit
des HARQ-Protokolls durch Hinzufügen
eines Löschbits zu
den zugehörigen
HARQ-Uplink-Steuerinformationen zu erhöhen.
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Ein
gesetztes Löschbit
teilt dem Empfänger mit,
das Paket nicht mit den vorherigen Sendungen zu kombinieren, sondern
den HARQ-Soft-Buffer dieses HARQ-Prozesses zu leeren. Dies funktioniert prinzipiell,
es gibt jedoch zwei Nachteile. Erstens wird vor ausgesetzt, dass
der Sender den Status des Empfängers
kennt, da er ihn informieren muss, wann der Buffer geleert werden
soll. Wenn der Sender auf Grund eines unzuverlässigen oder fehlenden Feedbacks
nicht sicher bezüglich
des Status des Empfängers
ist, sollte der Buffer geleert werden. Dies führt zu einem Informationsverlust,
wenn das Paket bereits empfangen und in dem Soft-Buffer gespeichert
wurde. Zweitens muss dieses Löschbit
mit hoher Zuverlässigkeit
zusammen mit den HARQ-Steuerinformationen gesendet werden. Dadurch
wird der Over-The-Air-Signalisierungsaufwand im Uplink erhöht.
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Die
Probleme von nicht synchronisierten Buffern während eines Soft-Handover-Vorgangs mit mehreren
Basisstationen, die als Empfänger
arbeiten, wurden ausführlich
beschrieben. Bestehende Lösungen
beruhen neben den regulären HARQ-Steuerinformationen,
wie beispielsweise der HARQ-Prozess- und der HARQ-Sequenznummer oder
dem NDI, auf zusätzlicher
Signalisierung zum Leeren des Soft-Buffers und zum Verhindern eines fehlerhaften
Kombinierens.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein fehlerhaftes Kombinieren
von Datenpaketen in einem Paket-Sendewiederholungsprotokoll (packet
retransmission protocol) in dem Empfänger zu verhindern. Das fehlerhafte
Kombinieren kann durch nicht synchronisierte Soft-Buffer mehrerer Empfänger verursacht
werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand der
unabhängigen
Patentansprüche
erfüllt.
Bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
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Wenn
ein fensterbasiertes HARQ-Protokoll als ein Beispiel für ein Datenpaket-Sendewiederholungs-Protokoll
genommen wird, sollte es nicht vorkommen, dass ein Paket mit derselben
Sequenznummer wie ein altes Paket in dem Soft-Buffer empfangen wird.
Dieses Phänomen
wird als Wrap-Around-Problem bezeichnet. Das HARQ-Fenster wird vorgerückt, wobei
der Soft-Buffer dieser Sequenznummer nicht geleert ist. Bei N-Kanal-Stop-and-Wait-Protokollen
ist das Problem ähnlich.
Derselbe HARQ-Prozess soll te nicht erneut einem neuen Paket zugewiesen
werden, außer
wenn dies angezeigt wird und der Soft-Buffer geleert wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann eine korrekte Protokolloperation mit
mehreren Basisstationen als Datenempfänger sicherstellen, wobei zusätzliche Signalisierung über die
Luftschnittstelle oder innerhalb des Netzes vermieden wird. In einem
ersten Schritt kann jeder Buffer nach jedem erfolgreichen Dekodieren
eines empfangenen Datenpaketes oder einer Kombination eines fehlerhaften
Datenpaketes mit den zugehörigen
Sendewiederholungen (retransmission) geleert werden. Zusätzlich oder
alternativ zu dem sofortigen Leeren des Buffers bei dem korrekten Empfangen
eines Datenpaketes kann die Zeit, die seit dem letzten Speichern
in einem bestimmten Buffer-Bereich verstrichen ist, beispielsweise
mit Hilfe eines Zeitgebers (Timer) oder Zählers, in jeder Basisstation überwacht
werden. Dieses Überwachen
kann sicherstellen, dass alte Pakete in dem Soft-Buffer gelöscht werden, bevor ein neues
Paket empfangen wird.
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Eine
Schwellen-Zeitspanne, das heißt,
eine maximal zulässige
Zeitspanne, nach der keine Sendewiederholung eines Datenpaketes
in einer Basisstation mehr ankommen kann, kann vorbestimmt oder
konfiguriert werden. Nach dem Ablauf dieser Zeitspanne wird ein
zugehöriger
Buffer-Bereich in der Basisstation geleert und es können neue
Datenpakete empfangen werden. Die Konfiguration der Schwellen-Zeitspanne
kann durch Signalisierung höherer Schichten
zwischen einem Kommunikations-Endgerät, wie beispielsweise einem
UE, und einem Empfänger,
wie beispielsweise einer Basisstation, durchgeführt werden. Der Ausgangswert
des Zeitgebers kann der Schwellen-Zeitspanne entsprechen.
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Demzufolge
kann das Kommunikations-Endgerät
die Zeit „kennen", zu der ein Buffer-Bereich für ein bestimmtes
Datenpaket und dessen zugehörigen Sendewiederholungen
in der Basisstation, mit der es kommuniziert, gelöscht wird.
Aus diesem Grund kann es wissen, bis zu welchem Zeitpunkt eine Sendewiederholung
eines bestimmten Datenpaketes oder ein Sendewiederholungs-Datenpaket
(retransmission data packet) in der Basisstation empfangen werden muss,
um von dem Soft-Kombinieren zu profitieren. Wenn der Buffer in dem
Empfänger
geleert wurde, kann das Kommunikations-Endgerät dieses Wissen bei der Auswahl
der richtigen Sendeparameter für
ein neues Senden des abgebrochenen Datenpaketes verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verwendung in einem
Paket-Sendewiederholungs-Protokoll
(packet retransmission protocol) in einem Mobilkommunikationssystem
bereit, das ein Kommunikations-Endgerät und eine Vielzahl von Basisstationen
umfasst, wobei das Kommunikations-Endgerät während eines Soft-Handover mit
einer Vielzahl von Basisstationen kommuniziert. Das Verfahren kann
die Schritte des Empfangens eines Datenpaketes von dem Kommunikations-Endgerät in der
Vielzahl von Basisstationen sowie des Prüfens der Datenintegrität des empfangenen
Datenpaketes in jeder der Basisstationen umfassen. Wenn die Datenintegrität des empfangenen
Datenpaketes nicht durch eine Basisstation bestätigt wird, kann das empfangene
Datenpaket in einem Bereich eines Buffers der jeweiligen Basisstation
gespeichert werden, wobei der Buffer-Bereich mit dem empfangenen
Datenpaket assoziiert ist. Die seit dem Speichern des Datenpaketes
in dem zugehörigen
Buffer-Bereich verstrichene Zeit kann überwacht werden. Es sollte
beachtet werden, dass die sich Vielzahl von Basisstationen nicht
auf alle Basisstationen beziehen muss, die durch eine Steuereinheit
oder eine Vielzahl von Steuereinheiten in dem Mobilkommunikationsnetz gesteuert
werden, sondern vielmehr auf die Basisstationen, die während des
Soft-Handover mit dem Kommunikations-Endgerät kommunizieren. Im UMTS kann
diese Vielzahl von Basisstationen als das Active Set des Kommunikations-Endgerätes bezeichnet
werden. Demzufolge kann die Vielzahl von Basisstationen eine Untermenge
der Basisstationen sein, die für
die Kommunikation in dem Mobilkommunikationsnetz zur Verfügung stehen.
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Wenn
die Datenintegrität
des empfangenen Datenpaketes bestätigt wird, kann der zugehörige Buffer-Bereich
in der entsprechenden Basisstation geleert werden.
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Als
eine Alternativlösung
der oben genannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung des
Weiteren ein Verfahren zum Aktualisieren des Soft-Buffers einer
Basisstation in einem Mobilkommunikationssystem bereit, das ein
Kommunikations-Endgerät und
eine Vielzahl von Basisstationen umfasst. Entsprechend dieser Ausführungsform
kommuniziert das Kommunikations-Endgerät während eines Soft-Handover mit
der Vielzahl von Basisstationen. Gemäß dem Verfahren kann ein Datenpaket
von dem Kommunikations-Endgerät in einer
Vielzahl von Basisstationen empfangen werden.
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Darüber hinaus
kann die Datenintegrität
des empfangenen Datenpaketes in jeder der Basisstationen überprüft werden,
und wenn die Datenintegrität des
empfangenen Datenpaketes bestätigt
wird, kann ein Buffer-Bereich, der mit dem empfangenen Datenpaket
assoziiert ist, geleert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Datenintegrität des empfangenen
Datenpaketes nicht durch eine Basisstation bestätigt wird, das empfangene Datenpaket
in einem zugehörigen
Bereich eines Buffers der jeweiligen Basisstation gespeichert werden,
und die Zeit, die seit dem Speichern des Datenpaketes in dem zugehörigen Buffer-Bereich
verstrichen ist, kann überwacht
werden.
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Wenn
die entsprechende überwachte
Zeitspanne gleich einer oder länger
als eine Schwellen-Zeitspanne ist, nach der ein Sendewiederholungs-Datenpaket
in der jeweiligen Basisstation nicht mehr erwartet werden kann,
kann der Buffer-Bereich geleert werden. Das Datenpaket kann beispielsweise über einen
dedizierten Kanal empfangen werden.
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Wenn
die Datenintegrität
einer ersten Übertragung
eines Datenpaketes oder die Integrität eines Sendewiederholungs-Datenpaketes
nicht durch eine Basisstation bestätigt wird, kann ein Sendewiederholungs-Datenpaket
in Übereinstimmung
mit einem Paket-Sendewiederholungs-Protokoll
angefordert werden. Demzufolge kann in einer weiteren Ausführungsform
ein Sendewiederholungs-Datenpaket von dem Kommunikations-Endgerät in der
Vielzahl von Basisstationen empfangen werden. Bei Empfang kann eine
Basisstation eine Datenintegritätsprüfung des
empfangenen Sendewiederholungs-Datenpaketes
in jeder der Basisstationen durchführen, und wenn die Datenintegrität nicht
durch die Basisstation bestätigt
wird, kann das Sendewiederholungs-Datenpaket in dem Buffer-Bereich,
der mit einem vorherigen Datenpaket in Bezug auf das Sendewiederholungs-Datenpaket
assoziiert ist, gespeichert werden, und das Überwachen der seit dem Speichern
des Sendewiederholungs-Datenpaketes in dem zugehörigen Buffer-Bereich verstrichenen
Zeit kann erneut gestartet werden.
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Die
Datenintegritätsprüfung, die
bei dem Sendewiederholungs-Datenpaket durchgeführt wird, kann das Kombinieren
des Sendewiederholungs-Datenpaketes mit dem dazugehörigen Datenpaket,
um ein kombiniertes Datenpaket zu erhalten, das Dekodieren des kombinierten
Datenpaketes, um dekodierte Daten zu erhalten, sowie das Prüfen der
Integrität der
dekodierten Daten umfassen. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass das
Prüfen
der Datenintegrität durch
Verifizieren der Nichtkorruption der empfangenen Daten, die einem
Sende-/Sendewiederholungsvorgang eines spezifischen Datenpaketes
entsprechen, beispielsweise mittels einer zyklischen Redundanzprüfung (Cyclic
Redundancy Check – CRC), durchgeführt wird.
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Wenn
die Datenintegrität
eines empfangenen Datenpaketes bestätigt wird, kann der zugehörige Buffer-Bereich
geleert werden.
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Bei
Empfang eines Sendewiederholungs-Datenpaketes von dem Kommunikations-Endgerät in der
Vielzahl von Basisstationen, kann eine Datenintegritätsprüfung des
empfangenen Sendewiederholungs-Datenpaketes in jeder der Basisstationen
durchgeführt
werden, und wenn die Datenintegrität durch eine Basisstation bestätigt wird,
kann das Überwachen
der seit dem Speichern des Sende-Datenpaketes in dem zugehörigen Buffer-Bereich
verstrichenen Zeit angehalten werden. Es sollte ferner beachtet
werden, dass in dem oben genannten Fall das Sendewiederholungs-Datenpaket
in dem Buffer-Bereich
gespeichert werden kann. Der Begriff Datenpaket kann als ein generischer
Ausdruck verstanden werden, der sich auf ein Sendewiederholungs-Paket
oder eine Ausgangssendung bezieht.
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Wenn
die jeweilige überwachte
Zeitspanne gleich einer oder länger
als eine Schwellen-Zeitspanne
ist, kann das Überwachen
des jeweiligen Datenpaketes ebenfalls angehalten werden, da es nicht sehr
wahrscheinlich ist, ein Sendewiederholungs-Datenpaket für das Datenpaket
zu empfangen, das mit dem Buffer-Bereich assoziiert ist. Durch Leeren
des Buffer-Bereiches kann sichergestellt werden, dass bei Wiederverwendung
des Buffer-Bereiches ein neues Datenpaket nicht mit dem „alten" Inhalt, das heißt, mit
einem zuvor empfangenen Datenpaket und seinen zugehörigen Sendewiederholungen,
dieses Buffer-Bereiches kombiniert wird.
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Wie
vorangehend dargelegt wurde, ist es erstrebenswert, dass die Schwellen-Zeitspanne von konfigurierbarer
Dauer ist.
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Das
Signalisieren der Dauer der Schwellen-Zeitspanne an wenigstens eine
der Vielzahl von Basisstationen kann durch Funknetz-Steuersignalisierung
von einer Steuereinheit in dem Mobilkommunikationsnetz bewerkstelligt
werden. Wenn beispielsweise ein RAN entsprechend den UMTS-Spezifikationen
verwendet wird, kann die Dauer der Schwellen-Zeitspanne an wenigstens
eine Basisstation in einem Informationselement (IE) einer NBAP-(Node
B Application Part)Nachricht signalisiert werden.
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Ferner
kann das Signalisieren der Dauer der Schwellen-Zeitspanne an das
Kommunikations-Endgerätes
durch Funkressourcen-Steuersignalisierung von einer Steuereinheit
in dem Mobilkommunikationsnetz bewerkstelligt werden. Auch hier
kann bei Verwenden eines RANs entsprechend den UMTS-Spezifikationen
die Dauer der Schwellen-Zeitspanne
an das Kommunikations-Endgerät
in einem IE (Informationselement) wenigstens einer Radio-Bearer-Setup-Nachricht,
einer Radio-Bearer-Reconfiguration-Nachricht, einer Radio-Resource-Control-Connection-Setup-Nachricht,
einer Transport-Channel-Reconfiguration-Nachricht,
einer Cell-Update-Nachricht und einer Handover-Command-Nachricht signalisiert werden.
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In Übereinstimmung
mit einem Paket-Sendewiederholungs-Protokoll, beispielsweise HARQ, kann
der Empfangsstatus eines Datenpaketes dem Kommunikations-Endgerät angezeigt
werden. Aus diesem Grund kann eine Nachricht von wenigstens einer
der Vielzahl von Basisstationen zu dem Kommunikations-Endgerät gesendet
werden, die anzeigt, ob wenigstens eine der Vielzahl von Basisstationen die
Datenintegrität
des empfangenen Datenpaketes bestätigt hat.
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Ein
erfolgreich empfangenes und dekodiertes Datenpaket kann zu einer
höheren
Schicht zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden. Demzufolge
wird entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das empfangene Datenpaket zu einer Steuereinheit
des Mobilkommunikationssystems durch wenigstens eine der Basisstationen
gesendet, welche die Datenintegrität des empfangenen Datenpaketes
bestätigt
hat.
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Da
es vorkommen kann, dass die Kapazität des Kommunikations-Endgerätes, die
für das
wiederholte Senden eines fehlerhaften Datenpaketes vor dem Leeren
eines Buffer-Bereiches
in der Basisstation zugewiesen wird, nicht ausreichend ist, kann
das Kommu nikations-Endgerät
der Basisstation signalisieren, seine zugewiesene Kapazität für das Sendewiederholungs-Datenpaket
zu erhöhen.
Demzufolge empfängt
eine Basisstation eine Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht
von dem Kommunikations-Endgerät,
die zusätzliche
Sendekapazität
für eine
Sendewiederholung eines Datenpaketes anfordert.
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Die
Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht
umfasst vorteilhafterweise wenigstens eine Sendepriorität des durch
das Kommunikations-Endgerät
zu sendenden Datenpakets, die Größe der Daten
in einem Sende-Buffer des Kommunikations-Endgerätes und die Dauer der überwachten
Zeitspanne. Diese Parameter können
vorteilhafterweise von der Basisstation verwendet werden, um zu
entscheiden, ob die zugewiesene Kanalkapazität für das anfordernde Kommunikations-Endgerät erhöht wird
oder nicht. Alternativ dazu kann die Kapazitäts-Anforderung des Kommunikations-Endgerätes entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung HARQ-Nebeninformationen, wie beispielsweise
die Sequenznummer, den HARQ-Prozess oder den New Data Indicator
(NDI) umfassen, um das Paket, für
das die Kapazität
angefordert wird, zu identifizieren. Für das Identifizieren des Paketes
kann die Basisstation einige der entsprechenden Parameter des Paketes, wie
beispielsweise die Schwellen-Zeitspanne und die Priorität des Datenpaketes,
kennen. Gleichermaßen kann
das Kommunikations-Endgerät
den physikalischen Kanal, den Transportkanal und/oder den logischen
Kanal, für
den es die Kapazität
anfordert, identifizieren.
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In
Reaktion auf die Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht
oder in dem Fall, in dem die Basisstation die dem Kommunikations-Endgerät zugewiesene
Kapazität
erhöhen
kann, wird eine Kapazitäts-Zuweisungs-Nachricht
zu dem Kommunikations-Endgerät
gesendet, wobei die Kapazitäts-Zuweisungs-Nachricht
eine Sendekapazität
anzeigt, die dem Kommunikations-Endgerät zum Datensenden zugewiesen
wird.
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Eine
weitere Möglichkeit
zum Verhindern des Leerens eines Buffer-Bereiches, der mit einem
spezifischen Datenpaket und dessen zugehörigen Sendewiederholungs-Datenpaketen assoziiert
ist, kann das Senden einer Neustartanforderungs-Nachricht zu einer
Basisstation sein, wobei die Neustartanforderungs-Nachricht ein
Datenpaket anzeigt, für
das das Überwachen
der seit dem Speichern des Datenpaketes (oder eines zugehörigen Sendewiedefiolungs-Paketes)
in dem assoziierten Buffer-Bereich verstrichenen Zeit neu zu starten
ist. Eine Basisstation kann diese Neustartanforderungs- Nachricht empfangen und
das Überwachen
neu starten. Die Neustartanforderungs-Nachricht kann Steuerinformationen und keine
oder Dummy-Nutzdaten umfassen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine Basisstation bei Ablauf der Schwellen-Zeitspanne
einen zugehörigen
Buffer-Bereich der Pakete als zu leerenden Buffer-Bereich markieren.
Wenn ein neues mit diesem Buffer-Bereich
assoziiertes Paket (identifiziert durch die Sequenznummer) empfangen
wird, kann sie schließlich den
Soft-Buffer leeren, sofern sie nicht einige zusätzliche Steuerinformationen
empfangen hat. Eine solche Steuerinformation kann ein Kombinierindikator sein.
Ein Kombinierindikator kann als Flag ausgeführt werden, das gesendet werden
kann, wenn das gesendete Datenpaket kombiniert werden soll. In letzterem
Fall darf der markierte Buffer-Bereich nicht geleert werden und
es findet immer noch ein Kombinieren statt, obwohl die Zeit bereits
abgelaufen ist. Dadurch kann ein Soft-Kombinieren ermöglicht werden, selbst
wenn eine Sendewiederholung eines Datenpaketes verzögert ist.
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Wenn
ein fensterbasiertes Paket-Sendewiederholungs-Protokoll verwendet
wird, kann das Verfahren des Weiteren den Schritt des Berechnens
der Schwellen-Zeitspanne auf Basis der Zeit umfassen, die für das Senden
aller Datenpakete innerhalb eines Fensters des Paket-Sendewiederholungs-Protokolls erforderlich
ist.
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Unabhängig von
dem verwendeten Sendewiederholungs-Protokoll kann die Schwellen-Zeitspanne ebenfalls
auf Basis des Zeitintervalls zwischen dem Empfang eines Ausgangsdatenpaketes und
dem Empfang eines Sendewiederholungs-Paketes berechnet werden.
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In Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
kann die Dauer der Schwellen-Zeitspanne
auf Basis wenigstens eines der folgenden Parameter berechnet werden:
der Größe des Buffers, der
maximalen Anzahl von Paket-Sendewiederholungen in einem Datenpaket-Sendewiederholungs-Protokoll,
der Verarbeitungszeit des Kommunikations-Endgerätes für eine Feedback-Nachricht,
der Verarbeitungszeit der entsprechenden Basisstation für ein empfangenes
Datenpaket und eines Sende-Zeitintervalls.
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Die
vorliegende Erfindung stellt darüber
hinaus eine Basisstation in einem Mobilkommunikationssystem bereit,
das ein Kommunikations-Endgerät und
eine Vielzahl von Basisstationen umfasst, wobei das Kommunikations-Endgerät während eines Soft-Handover mit
der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert, und wobei die Basisstation
eine Einrichtung zum Implementieren des vorangehend beschriebenen
Verfahrens umfasst.
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In
einer weiteren Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Planen von Daten-Sendewiederholungen
in einem Kommunikations-Endgerät,
das Teil eines Mobilkommunikationssystems ist, bereit, wobei das
Mobilkommunikationssystem das Kommunikations-Endgerät und eine
Vielzahl von Basisstationen umfasst, und wobei das Kommunikations-Endgerät während eines
Soft-Handover mit der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert.
Das Verfahren kann den Schritt des Sendens eines Datenpaketes zu
der Vielzahl von Basisstationen, den Schritt des Empfangens wenigstens
einer Feedback-Nachricht von wenigstens einer der Basisstationen,
den Schritt des Auswertens der wenigstens einen Feedback-Nachricht,
um zu bestimmen, ob die Datenintegrität des gesendeten Datenpaketes durch
wenigstens eine der Vielzahl von Basisstationen bestätigt wird,
oder ob die Datenintegrität
des gesendeten Datenpaketes nicht durch eine Basisstation bestätigt wird,
den Schritt des Überwachens
der seit dem Senden des Datenpaketes oder dem Empfangen der entsprechenden
Feedback-Nachricht verstrichenen Zeit, um eine zu dem Datenpaket
zugehörige Sendewiederholung
so zu planen (to schedule), dass diese nicht nach dem Ablauf einer
Schwellen-Zeitspanne erfolgt, nach der ein Empfang eines Sendewiederholungs-Datenpaketes
in der jeweiligen Basisstation nicht mehr erwartet werden kann,
umfassen.
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Wenn
die Datenintegrität
des gesendeten Datenpaketes nicht bestätigt wird und zu einem Zeitpunkt,
zu dem die überwachte
Zeitspanne kürzer
als die Schwellen-Zeitspanne ist, kann, wie bereits oben beschrieben,
eine Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht
zu der Vielzahl von Basisstationen gesendet werden, die zusätzliche
Sendekapazität
für eine
Sendewiederholung eines Datenpaketes anfordert.
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Wenn
eine Kapazitäts-Zuweisungs-Nachricht,
die eine dem Kommunikations-Endgerät zum Datensenden zugewiesene
Sendekapazität
anzeigt, nicht von einer Basisstation der Vielzahl von Basisstationen
empfangen wird, oder wenn dem UE in Reaktion auf eine Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht keine
zusätzliche
Kapazität
zugewiesen wird, kann eine Neustartanforderungs-Nachricht von dem
Kommunikations-Endgerät
zu einer Basisstation gesendet werden, wobei die Neustartanforderungs-Nachricht
ein Datenpaket anzeigt, für
welches das Überwachen
in der jeweiligen Basisstation neu zu starten ist.
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Die
Verwendung einer Neustartanforderungs-Nachricht ist nicht an die
Ergebnisse einer Anforderung für
zusätzliche
Sendekapazität
gebunden. In Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, kann, wenn die Datenintegrität des gesendeten
Datenpaketes nicht bestätigt
wird und zu einem Zeitpunkt, zu dem die überwachte Zeitspanne kürzer als
die Schwellen-Zeitspanne ist, eine Neustartanforderungs-Nachricht
zu einer Basisstation gesendet werden, wobei die Neustartanforderungs-Nachricht
ein Datenpaket anzeigt, für
welches das Überwachen
in der jeweiligen Basisstation neu zu starten ist.
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Wie
an späterer
Stelle ausführlicher
beschrieben wird, kann in dem Fall, in dem ein Sendewiederholungs-Paketes
nicht von dem Kommunikations-Endgerät gesendet werden kann, bevor
der zugehörige
Buffer-Bereich in der Basisstation geleert wird, beispielsweise
auf Grund unzureichend zugewiesener Kapazität, das Kommunikations-Endgerät auf das
Leeren des Buffer-Bereiches warten, um ein neues Ausgangsdatenpaket
zu senden. Demzufolge kann das Verfahren den Schritt des Hinauszögerns der
Sendewiederholungen eines Datenpaketes umfassen, bis die jeweilige überwachte
Zeitspanne länger
als die Schwellen-Zeitspanne ist, wenn die Datenintegrität des gesendeten
Datenpaketes nicht bestätigt
wird und zu einem Zeitpunkt, zu dem die überwachte Zeitspanne kürzer als
die Schwellen-Zeitspanne ist.
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Um
das Senden eines Sendewiederholungs-Datenpaketes zu initiieren,
wenn die Datenintegrität
des gesendeten Datenpaketes nicht bestätigt wird, wird ein Scheduler
in dem Kommunikations-Endgerät
informiert und kann das gesendete Datenpaket erneut für die Sendewiederholung
zuweisen. Analog dazu kann, wenn die Datenintegrität für das gesendete
Datenpaket bestätigt
wird, der Scheduler durch das Kommunikations-Endgerät informiert werden,
um das gesendete Datenpaket aus einem Sende-Buffer des Kommunikations-Endgerätes zu entfernen.
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Wenn
eine Sendewiederholung für
das Ausgangsdatenpaket erforderlich wird, kann das Kommunikations-Endgerät das Sendewiederholungs-Datenpaket
zu der Vielzahl von Basisstationen senden, und empfängt seinerseits
wenigstens eine Feedback-Nachricht von wenigstens einer der Basisstationen.
Anschließend
kann die wenigstens eine Feedback-Nachricht ausgewertet werden,
um zu bestimmen, ob die Datenintegrität des ge sendeten Sendewiederholungs-Datenpaketes
von wenigstens einer der Vielzahl von Basisstationen bestätigt wird,
und wenn die Datenintegrität
bestätigt
wird, kann das Überwachen
der seit dem Senden eines Datenpaketes oder dem Empfangen einer
entsprechenden Feedback-Nachricht verstrichenen Zeit erneut gestartet
werden. Wenn beispielsweise ein Zeitgeber für das Überwachen verwendet wird, wird
der Zeitgeber auf seinen Ausgangs-Schwellenwert zurückgesetzt
und erneut gestartet.
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Des
Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Kommunikations-Endgerät in einem
Mobilkommunikationssystem bereit, das ein Kommunikations-Endgerät und eine
Vielzahl von Basisstationen umfasst, wobei das Kommunikations-Endgerät während eines
Soft-Handover mit der Vielzahl von Basisstationen kommuniziert,
und wobei das Kommunikations-Endgerät eine Einrichtung zum Implementieren der
vorangehend beschriebenen Verfahrensschritte umfasst.
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In Übereinstimmung
mit einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können das
Kommunikations-Endgerät
und die Basisstation, wie vorangehend beschrieben, vorteilhafterweise
in einem Mobilkommunikationssystem kombiniert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf
die angehängten
Figuren und Zeichnungen beschrieben. Ähnliche oder übereinstimmende
Details in den Figuren sind mit denselben Referenznummern versehen.
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1 zeigt
die High-Level-Architektur von UMTS,
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2 zeigt
die UTRAN-Architektur entsprechend UMTS R99/4/5,
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3 zeigt
ein Drift Radio Subsystem und ein Serving Radio Subsystem,
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4 zeigt
die weiterentwickelte UTRAN-Architektur,
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5 die
E-DCH-MAC-Architektur in einem UE,
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6 zeigt
die MAC-eu-Architektur in einem UE,
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7 zeigt
die MAC-eu-Architektur in einem Node B,
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8 zeigt
die MAC-eu-Architektur in einem RNC,
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9 zeigt
ein dem Stand der Technik entsprechendes Ablaufdiagramm der Funktionsweise eines
HARQ-Empfängers,
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10 zeigt
eine Verfahrensweise zum Einrichten eines Radio Bearer entsprechend
den UMTS-Spezifikationen,
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11 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Funktionsweise einer Basisstation entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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12 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Funktionsweise eines Kommunikations-Endgerätes entsprechend
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
13 illustriert
das zeitliche Planen von Daten zwischen einem Kommunikations-Endgerät und einer
Basisstation entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Ausführungsformen
im Folgenden hauptsächlich
in Bezug auf das HARQ-Paket-Sendewiederholungs-Protokoll und das
UMTS beschrieben werden. Dennoch sind die Prinzipien, die der vorliegenden
Erfindung zu Grunde liegen, ebenfalls auf andere Datenpaket-Sendewiederholungs-Protokolle und auf
andere Mobilkommunikationssysteme als das UMTS anwendbar, die das
Soft-Handover von Kommunikations-Endgeräten und Paket-Sendewiederholungs-Mechanismen bereitstellen.
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11 zeigt
ein beispielhaftes Ablaufdiagramm der Funktionsweise einer Basisstation
im dem Active Set eines UE während
eines Soft-Handover. Die Basisstation kann in Schritt 1101 die
physikalischen Kanäle überwachen
und kann in Schritt 1102 regelmäßig prüfen, ob ein oder mehrere Datenpakete innerhalb
eines Sende-Zeitintervalls (TTI) empfangen werden. Wenn ein Datenpaket
zu der Basisstation gesendet wird, wird es in Schritt 1103 empfangen und
bei Empfang entscheidet die Basisstation in Schritt 1104,
ob das empfangene Datenpaket eine erste Übertragung eines Datenpakets
(Ausgangsdatenpaket) oder eine Sendewiederholung in Bezug auf ein
Ausgangsdatenpaket ist. Wenn das empfangene Datenpaket ein Sendewiederholungs-Datenpaket
ist, kombiniert die Basisstation in Schritt 1105 die Sendewiederholungs-Daten
mit den zugehörigen
Soft-Werten, die in einem assoziierten Soft-Buffer-Bereich der Basisstation
gespeichert sind. Wenn beispielsweise die erste Übertragung eines Datenpakets
nicht korrekt empfangen wird, das heißt, seine Daten fehlerhaft
sind, und nicht durch die Basisstation dekodiert werden kann, werden
die Sendewiederholungs-Daten, die zu dieser erste Übertragung
eines Datenpakets gehören,
mit den Daten von dieser erste Übertragung
des Datenpakets kombiniert und die kombinierten Daten werden in
Schritt 1106 dekodiert. Wenn eine erste Übertragung
eines Datenpaketsempfangen wird, kann das Paket direkt ohne ein
vorheriges Kombinieren in Schritt 1106 dekodiert werden.
In Schritt 1106 wird darüber hinaus die Datenintegrität der dekodierten
Daten geprüft.
-
Wenn
die Datenintegrität
bestätigt
wird, geht der Prozess zu Schritt 1107 über. Als eine erste Verbesserung
im Vergleich zu dem in 9 dargestellten dem Stand der
Technik entsprechenden Paket-Sendewiederholungs-Protokoll wird ein
mit einem Datenpaket und dessen möglichen Sendewiederholungen
assoziierter Buffer-Bereich, beispielsweise ein HARQ-Soft-Buffer,
in Schritt 1107 umgehend nach dem korrekten Empfangen des
Datenpaketes gelöscht
oder geleert und nicht nur nachdem ein neues Datenpaket empfangen
wird, wie dies bei herkömmlichen
Paket-Sendewiederholungs-Protokollen der Fall ist (siehe Block 906 in 9).
Demzufolge wird der mit einer ersten Übertragung eines Datenpaketsund
dessen Sendewiederholungen assoziierter Buffer-Bereich sofort nach
dem korrekten Dekodieren geleert, wodurch sichergestellt wird, das sich
keine Daten von zuvor empfangenen Datenpaketen in dem Buffer-Bereich
befinden, wenn ein neues Datenpaket empfangen wird, das mit diesem
Buffer-Bereich assoziiert ist.
-
Bei
dem Senden von Daten zwischen einem Kommunikations-Endgerät und einer
Vielzahl von Basisstationen kann sich das sofortige Leeren eines Soft-Buffer-Bereiches
un terscheiden, da einige Node Bs vorübergehend keine Steuerinformationen
empfangen können
und der Node B, der fehlerfreie Datenpakete von dem UE empfängt, eine
Zeit lang mit dem Senden fortfahren kann.
-
Wenn
der Buffer-Bereich beispielsweise sofort nach dem korrekten Dekodieren
des Datenpaketes geleert wird, kann ein fehlerhaftes Kombinieren von
Anfang an ausgeschlossen werden. Zusätzlich dazu kann ein Zeitgeber
verwendet werden, der vorzugsweise für alle neuen Pakete (n = 0,
1 ... N), die nicht erfolgreich dekodiert werden, gestartet wird,
um ein felerhaftes Kombinieren zu verhindern. Nachdem oder bevor
die Soft-Werte eines Datenpaketes, das heißt, eines Ausgangsdatenpaketes
oder eines Sendewiederholungs-Datenpaketes, in dem Soft-Buffer gespeichert
werden, wird ein Zeitgeber gestartet, um anzuzeigen, wie lange das
Paket in dem Buffer gespeichert ist oder vielmehr wie lange es noch
in dem Soft-Buffer verbleiben kann, bevor der zugehörige Buffer-Bereich
geleert wird. Während
des normalen Betriebs mit kontinuierlichem Empfang kann eine Sendewiederholung
empfangen werden, bevor der Zeitgeber abläuft und der Zeitgeber für dieses
Datenpaket Xi wird neu gestartet. Wenn ein
Paket korrekt empfangen wird, kann, zusätzlich zu dem Leeren des zugehörigen Buffer-Bereiches
in Schritt 1107, der Zeitgeber für dieses Datenpaket angehalten
werden.
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Für den Fall,
dass ein Datenpaket, das heißt, ein
erste Übertragung
eines Datenpaketsallein oder eine Kombination einer ersten Übertragung
eines Datenpakets mit Soft-Werten
von einer oder mehreren Sendewiederholungen in Bezug auf dieses
Paket, in Schritt 1106 nicht korrekt dekodiert werden kann,
wird das neu empfangene Datenpaket in einem zugehörigen Soft-Buffer-Bereich
gespeichert.
-
Bei
dem HARQ beispielsweise identifiziert in jedem empfangenen Datenpaket,
unabhängig
davon, ob dies eine erste Übertragung
eines Datenpakets oder ein Sendewiederholungs-Datenpaket ist, die
HARQ-Prozessnummer und der NDI eine Sendewiederholung eines bestimmten
Datenpaketes, wie dies vorangehend beschrieben wurde. Wenn ein Datenpaket
mit einer bestimmten Prozessnummer empfangen wird und nicht korrekt
dekodiert werden kann, können
die Soft-Werte des Datenpaketes in einem zugehörigen Buffer-Bereich zusammen
mit weiteren Daten von Paketen gespeichert werden, die dieselbe HARQ-Prozessnummer
enthalten.
-
Wenn
ein Zeitgeber für
ein Datenpaket, das in einem zugehörigen Buffer-Bereich gespeichert werden
kann, nicht läuft,
das heißt,
eine erste Übertragung
eines Datenpakets wird empfangen, wird der Zeitgeber, der mit dem
Buffer-Bereich und dem empfangenen Datenpaket assoziiert ist, in
Schritt 1111 gestartet. Wenn der Zeitgeber bereits für ein empfangenes
mit dem Buffer-Bereich assoziiertes Datenpaket läuft, kann der Zeitgeber erneut
gestartet werden (siehe ebenfalls Schritt 1111).
-
Bevor
zu dem Empfang in dem nächsten Sende-Zeitintervall
(TTI) übergegangen
wird, können alle
Zeitgeber in Schritt 1112 herabgesetzt werden. Die Zeitgeber
können
unabhängig
davon herabgesetzt werden, ob ein Datenpaket in dem verstrichenen
TTI empfangen wird oder nicht.
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Wenn
in Schritt 1113 festgestellt wird, dass einer der Zeitgeber
abgelaufen ist, wird der bestimmte Buffer-Bereich, der die erste Übertragung
eines Datenpaketsund möglicherweise
zusätzliche Soft-Werte
von empfangenen zugehörigen
Sendewiederholungs-Paketen
umfasst, in Schritt 1114 gelöscht, da die entsprechende
Basisstation ein Sendewiederholungs-Datenpaket, das zu dem in dem Soft-Buffer-Bereich
gespeicherten fehlerhaften Datenpaket gehört, nicht mehr erwarten kann.
Wenn kein Zeitgeber abgelaufen ist, wird der Empfang des nächsten Datenpaketes
erwartet.
-
Ein
Kriterium zum Setzen des Zeitgeberwertes, das heißt, zum
Setzen einer Schwellen-Zeitspanne,
nach der ein Sendewiederholungs-Datenpaket von einer Basisstation
nicht mehr erwartet werden kann, ist, diesen Zeitwert klein genug
festzulegen, um ein fehlerhaftes Kombinieren von unterschiedlichen
Paketen zu vermeiden. Gleichzeitig sollte der Zeitgeberwert groß genug
sein, um ein Löschen
der gespeicherten Pakete zu vermeiden, für die noch Sendewiederholungen
anstehen.
-
Beispielsweise
können
in HARQ-Protokollen, die in dem UMTS, Release 5, verwendet werden, HARQ-Sendungen
asynchron sein, während ACK/NAK-Feedback-Nachrichten
synchron gesendet werden können.
Das bedeutet, dass die Basisstation üblicherweise nicht genau weiß, wann
eine Sendewiederholung einer ersten Übertragung eines Datenpakets
durch das Kommunikations-Endgerät
gesendet wird, wodurch das Setzen des Zeitgebers ziemlich erschwert
wird. Wenn das UE Datenpakete eigenständig senden kann, kann es sein,
dass das Sendewiederholungs-Datenpaket kurz nach dem Senden des
Ausgangsdatenpaketes folgt, wobei die Verarbeitungszeit in der Basisstation
und dem Kommunikations-Endgerät
berücksichtigt
wird. Sendewiederholungen können
mit einer höheren
Priorität gesendet
werden, um Verzögerungen
und Verzögerungsvarianzen
zu minimieren. Des Weiteren sollte eine Sendewiederholung nicht
allzu lange anstehen, da sich die Kanalbedingungen ändern können und demzufolge
das Sendeformat, beispielsweise die Paketgröße, die Modulation, die Kodierrate
und so weiter, nicht mehr für
die Kanalbedingungen geeignet sein kann. Letzteres kann eine Anpassung
der Transmission Format Combination (TFC – Sendeformatkombination) an
die neuen Kanalbedingungen erfordern.
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Der
maximal zulässige
Zeitgeberwert kann von dem detaillierten Design des Paket-Sendewiederholungs-Protokolls
abhängig
sein. Beispielsweise sollte in einem fensterbasierten HARQ-Protokoll
das Wrap-Around-Problem vermieden werden. Für ein zuverlässiges ARQ-Verfahren
kann das ARQ-Fenster wenigstens doppelt so groß sein wie das Sender- oder
Empfängerfenster.
Sobald ein Datenpaket außerhalb
des Fensters empfangen wird, wird das Fenster vorwärts verschoben.
Unter der Annahme, dass die Sequenznummern verwendet werden, um eine
bestimmte Position innerhalb des HARQ-Fensters zu identifizieren,
dass das Fenster nicht in größeren Schritten
vorwärts
verschoben wird und alle nachfolgenden Datenpakete korrekt empfangen
werden, kann der Zeitgeberwert auf Basis der Zeitspanne berechnet
werden, die für
das Senden aller Pakete des Fensters erforderlich ist. In letzterem
Fall würde
der Zeitgeber ablaufen, bevor ein neues Senden eines neuen Datenpaketes
mit derselben Sequenznummer initiiert werden würde.
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Je
größer die
Fenstergröße ist,
oder je mehr HARQ-SAW-Prozesse es gibt oder je größer das Fenster
je HARQ-Prozess und demzufolge die Soft-Buffer-Größe ist,
desto höher
kann der Zeitgeberwert sein. Für
HARQ kann die Soft-Buffer-Größe einer
der Haupt-Komplexitätsfaktoren
sein, da jeder Soft-Wert eines Sendewiederholungs-Datenpaketes in
einem Buffer-Bereich zwischengespeichert werden muss. Aus diesem
Grund darf die Fenstergröße nicht überdimensioniert
sein. Dies bedeutet, dass der Buffer dimensioniert sein kann, um
so viele Paket zu speichern, wie während der Round-Trip-Time bei kontinuierlichem
Senden empfangen werden. In Abhängigkeit
von der Empfängerimplementierung
kann das Paket mittels Soft-Werten auf Bitebene oder auf Symbolebene
zwischengespeichert werden. Bei der High-Level-Modulation (beispielsweise
16 QAM) ist für
das Zwischenspeichern auf Symbolebene weniger Speicherplatz erforderlich,
während
Soft-Werte auf Bitebene die höchstmögliche Flexibilität ermöglichen,
wenn beispielsweise bestimmte Bits punktiert werden müssen. Ein
weiteres Designkriterium ist die Bit-Granularität, das heißt, wie viele Bits einen Soft-Wert
repräsentieren.
Demzufolge kann ein Zielkonflikt zwischen Genauigkeit und Buffer-Größe vorliegen.
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Die
in 13 dargestellte Round-Trip-Zeit kann als die Zeit
von der ersten Übertragung 1301 eines
Datenpaketes von dem UE bis zu einer Sendewiederholung desselben
Datenpaketes 1305 bei Empfangen einer negativen Feedback-Nachricht
definiert werden. Dies schließt
zwei Zeiten ein, die Laufzeitverzögerung tpropa plus
die Verarbeitungszeiten des UEs und des Node B, tUE-process und
tNodeB-process. Angenommen, eine Sendewiederholung
kann 6 TTIs nach der vorherigen oder der ersten Übertragung gesendet werden.
Um ein kontinuierliches Senden zu ermöglichen, kann dies einer Sender-
und Empfänger-Fenstergröße von wenigstens
6 entsprechen. In einem rein fensterbasierten ARQ-System kann die Mindest-Gesamtfenstergröße wenigstens
das Doppelte der Empfänger-/Sender-Fenstergröße betragen,
das heißt,
gleich 12 in dem Beispiel. Dadurch kann eine eindeutige Identifizierung
der Pakete und ein korrekter ARQ-Vorgang gewährleistet werden, selbst wenn
einige ACKs/NAKs verloren gehen. Wenn beispielsweise eine NAK auf
Grund der Fehlinterpretation einer ACK erfolgt, kann ein neues Paket nicht
dieselbe Sequenznummer besitzen, das Fenster würde jedoch wahrscheinlich verschoben
werden, wodurch dem Empfänger
angezeigt wird, dass dies nicht die erwartete Sendewiederholung
sondern ein neues Paket ist.
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Dieselbe
Berechnung kann für
N-Kanal-SAW-Protokolle durchgeführt
werden. Das zuvor beschriebene ARQ-System entspricht einem 6-Kanal-SAW-Protokoll
und einem 1-Bit-NDI
(New Data Indicator) (gleich einer Sequenznummer). In beiden Systemen
kann der Zeitgeber auf das 12-fache des TTIs gesetzt werden, um
das Protokoll für
den ungünstigsten
Fall funktionstüchtig
zu machen. Unter der Annahme des synchronen Sendens, wie in 13 dargestellt,
kann der maximale Zeitgeberwert für den ungünstigsten Fall berechnet werden.
Dies wird im Folgenden erläutert:
Das
UE kann ein erstes Datenpaket mit einer auf 1 gesetzten Prozessnummer
und einem NDI gleich 0 an zwei Node Bs senden, wobei Node B1 das
Datenpaket empfängt,
dieses jedoch nicht dekodieren kann und demzufolge die Soft-Werte
in einem Buffer- Bereich
des Soft-Buffers speichert und eine NAK zu dem UE sendet, um das
erfolglose Dekodieren anzuzeigen. Node B2 kann das Datenpaket erfolgreich dekodieren
und sendet eine ACK. Folglich empfängt das UE eine ACK von Node
B2 und die NAK von Node B1.
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Des
Weiteren wird angenommen, dass das UE die Pakete 2, 3, ..., 12 zu
Node B1 und Node B2 sendet, wobei Node B2 alle Pakete empfängt und
erfolgreich dekodiert. Die Datenpakete 1 bis 6 können verschiedene HARQ-Prozessnummern
und einen auf 0 gesetzten NDI umfassen. Die Pakete 7 bis 12 werden
mit dem auf 1 gesetzten NDI gesendet.
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Angenommen,
Node B1 kann vorübergehend
nicht Empfangen und verpasst das Paket 7 mit der Prozessnummer 1
und einem auf 1 gesetzten NDI. Folglich bleibt das erste Datenpaket
mit einer Prozessnummer 1 und einem auf 0 gesetzten NDI immer noch
in dem zugehörigen
Soft-Buffer des Node B1 gespeichert.
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Das
UE sendet das neue Datenpaket 13 mit der Prozessnummer 1 und dem
NDI gleich 0, das von dem Node B1 empfangen wird. Da die Prozessnummer
und der NDI des neuen Datenpaketes der Prozessnummer und dem NDI
des in dem Buffer gespeicherten Datenpaketes entsprechen, kombiniert
Node B1 die beiden Pakete, da das neue Datenpaket als eine Sendewiederholung
angesehen wird. Folglich würde
der Node B1 das Datenpaket 13 in einer solchen Situation fälschlicherweise
mit den Daten des ersten Datenpaketes 1 kombinieren, das in dem Soft-Buffer
gespeichert ist.
-
Dies
ist eine Kalkulation des ungünstigsten Falls
auf Basis sehr spezifischer Annahmen, die in einem realen System
nur selten vorkommen. Zunächst muss
das UE nicht kontinuierlich wie in dem vorangehenden Beispiel zugewiesen
werden. Die Fehlinterpretation der Feedback-Signalisierung oder
das gänzliche
Verpassen eines Datenpaketes stellt ebenfalls einen Ausnahmefall
dar. Auch der ARQ-Vorgang ist möglicherweise
nicht synchron, das heißt,
die Sendewiederholung muss nicht nach dem Ablaufen einer festgelegten
Zeitspanne gesendet werden. Es können
Sendewiederholungen von einigen anderen Paketen anstehen, die eine
höhere
Priorität
als die Ausgangssendung (erste Übertragung
eines Pakets) haben und sie würden
neue Ausgangssendungen verdrängen,
wodurch die Zeit bis zu einem möglichen Wrap
Around" erhöht wird.
Die begrenzte Fenstergröße macht
es erforderlich, dass der HARQ-Buffer nur nach einem verpassten
Empfang geleert wird.
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Das
verwendete Paket-Sendewiederholungs-Schema oder -Protokoll kann
flexibel konfigurierbar sein, wobei beispielsweise Dienstgüteanforderungen
spezifischer Datenströme
berücksichtigt werden.
Dies kann beispielsweise eine bestimmte zu erreichende Bitfehlerrate
oder eine Verzögerungsanforderung
sein. Beispielsweise können
die konfigurierbaren Parameter bei der Verwendung des HARQ-Protokolls
die Größe des HARQ-Soft-Buffers, die
Anzahl der HARQ-Prozesse, die Zeit bis zum Abbruch eines Paketes,
die maximale Anzahl der Sendewiederholungen, das minimale Zwischen-TTI-Intervall
oder die Verarbeitungszeit des UEs und/oder des Node B und so weiter
umfassen. Das Setzen des Zeitgebers auf die Zeit, zu der ein Paket
aus dem Soft-Buffer zu löschen
ist, kann von einer solchen Art von Parametern abhängen, was
ebenfalls berücksichtigt
werden sollte.
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Das
Problem von nicht synchronisierten Node B-Buffern kann während eines
Soft-Handover auftreten,
wenn zwei oder mehr Node Bs dasselbe Paket empfangen und versuchen,
dieses zu dekodieren. Aus diesem Grund kann der RNC den Node B über den
Soft-Handover-Status jedes einzelnen UEs informieren. Ein Zeitgeber
kann nur gestartet werden, wenn sich das UE im Soft-Handover befindet.
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Darüber hinaus
kann es einen Standard-Zeitgeberwert für den Node B gegeben oder der Wert
kann durch höhere
Schichten, wie beispielsweise der RRC (Radio Resource Control) Schicht,
konfiguriert werden. Der RNC kann eine Nachricht mit einem neuen
Informationselement, beispielsweise mit der Bezeichnung HARQ_flush_timer,
signalisieren. Die Nachricht kann gesendet werden, um einen bestimmten
physikalischen oder Transport-Kanal, beispielsweise einen E-DCH
(Enhanced Dedicated Channel), einzurichten oder zu ändern. Im
UMTS wird das Funknetz-Steuerprotokoll als Node B Application Protocol
(NBAP) bezeichnet. Für
das Paketsenden dem Enhanced Dedicated Uplink können verschiedene Koordinieroptionen
angewendet werden. Wenn der Node B das Uplink-Senden der UEs steuert,
kann er ein bestimmtes UE priorisieren, dessen Zeitgeber nahezu
abgelaufen ist. Dadurch wird dem UE ermöglicht, das Sendewiederholungs-Datenpaket
vor dem Ablaufen des Zeitgebers und einem Leeren des Soft- Buffers in den Basisstationen seines
Active Set zu senden sowie von dem Soft-Kombinieren zu profitieren.
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Obwohl
Sendewiederholungen eine höhere Priorität haben
können,
können
bei der Planungsentscheidung (scheduling decision) des UEs andere
Parameter, wie beispielsweise die Kanalqualität, die verfügbare Sendeleistung, unterschiedliche
Prioritäten
von verschiedenen Datenströmen
und so weiter, berücksichtigt
werden. Wenn das UE einige Sendungen eigenständig Planen kann oder zusätzliche
Sendekapazität
anfordern kann, kann es Pakete priorisieren, deren Zeitgeber nahezu
abgelaufen ist.
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Demzufolge
kann in einer anderen Ausführungsform
der Zeitgeberwert dem UE bekannt sein, beispielsweise kann dieser
vorab festgelegt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird
der Zeitgeberwert an das UE signalisiert. Der Zeitgeberwert kann
unter Verwendung der RRC-Signalisierung signalisiert werden. Dies
kann das Definieren eines neuen Informationselementes, beispielsweise
mit der Bezeichnung HARQ_flush_timer, für eine RRC-Signalisierungsnachricht
erforderlich machen. Die in 10 beschriebene
Verfahrensweise zum Einrichten eines Trägers müsste nicht geändert werden
und würde
das neue Informationselement HARQ_flush_timer in die bestehende
Nachricht, wie beispielsweise RB_setup, RB_reconfiguration, RRC_connection_setup, TrCH_reconfiguration,
cell_update oder handover_command, integrieren. Wenn der HARQ-Zeitgeberwert
nicht signalisiert wird, kann er einen vorab festgelegten Standardwert
haben. Darüber
hinaus kann sich die Granularität
der Zeitgeberwerte mit höheren
Werten des Parameters HARQ_flush_timer erhöhen. Wenn beispielsweise mögliche Zeitgeberwerte
von 5 ms, 10 ms, 15 ms, 20 ms, 30 ms, 50 ms oder 100 ms angenommen
werden, kann der HARQ_flush_timer durch 3 Bits repräsentiert
werden.
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Des
Weiteren kann das Kommunikations-Endgerät die Auswahl der Sendeparameter ändern, wenn
es weiß,
dass der Soft-Buffer in einigen oder in allen Node Bs bereits geleert
wurde. In Abhängigkeit
davon, wie viele Sendewiederholungen bereits gesendet wurden, gibt
es beispielsweise mehrere Strategien für Incremental Redundancy. Einige
UEs senden das Ausgangsdatenpaket bei einer geringen Coderate, um
nah an die für
das Dekodieren benötigte
Coderate heranzukommen. Bei weiteren Sendewiederholungs-Datenpaketen
wird lediglich ein wenig Redundanz hinzugefügt. Wenn bekannt ist, dass
ein mit einem Datenpaket und dessen jeweiligen Sendewiederholungs-Datenpaketen assoziierter
Buffer-Bereich in einigen oder in allen Node Bs geleert wurde, kann
das UE wieder mit der ersten Übertragung
(eines Pakets) starten. Dasselbe kann für Systeme gelten, die unterschiedliche
Modulationskonstellationen für
verschiedenen Übertragungen,
wie beispielsweise eine Konstellationsänderung, verwenden (siehe beispielsweise
3GPP TS 25.213: „Spreading
and modulation (FDD)",
verfügbar
unter http://www.3gpp.org).
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In 12 wird
exemplarisch die Funktionsweise eines HARQ-Senders dargestellt.
Das UE kann für
das Datensenden bereit sein, wenn das UE synchronisiert ist, der
Radio Bearer richtig durch die RRC konfiguriert wurde und so weiter.
Wenn das UE senden darf, Daten in seinem Sende-Buffer hat, über ausreichend
Sendeleistung verfügt
und so weiter, kann es ein oder mehrere Pakete innerhalb eines TTIs
senden, wie dies in Block 1201 angegeben wird. Ein Paket
wird üblicherweise
als Paket Data Unit (Paketdateneinheit) bezeichnet und kann ein
Segment eines anderen Paketes, wie beispielsweise eines IP-Paketes,
sein oder es kann ebenfalls eine Verknüpfung mehrerer Pakete sein.
In Schritt 1202 kann das UE die Sendeparameter, wie beispielsweise
die Transportblockgröße, das
Modulationscodierschema, die Anzahl der Codes, die Leistung, die
Konstellation und so weiter, auswählen und kann diese Nebeninformationen
oder Steuerinformationen vor oder zusammen mit dem Paket senden,
das in Schritt 1203 gesendet wird.
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Es
gibt viele alternative Möglichkeiten,
wie die Feedback-Nachricht erzeugt und verarbeitet werden kann.
In diesem Beispiel senden alle Node Bs ein Feedback und wenn einer
der Node Bs eine ACK (siehe Schritt 1204) sendet, gilt
das Paket als korrekt empfangen und kann aus dem Sender-Buffer (siehe Schritt 1205)
entfernt werden. Anschließend
kann in Schritt 1206 für
jeden Node By innerhalb des Active Set geprüft werden,
ob eine Bestätigung
für das
gesendete Paket empfangen wird. Wenn eine ACK für ein bestimmtes Paket Xi empfangen wird, wird der entsprechende
Zeitgeber Ti,y in Schritt 1207 angehalten.
Wenn keine ACK von einer Basisstation empfangen wird, geht der Vorgang
zu Block 1209 über.
Die Schritte, die von allen Node Bs in dem Active Set (y = 0, 1
... Y) ausgeführt
werden können,
werden in der Figur durch die verschiedenen Umrissformate angezeigt.
Dies impliziert, dass es so viele Zeitgeber in dem UE geben kann,
wie es Node Bs in dem Active Set gibt.
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Wenn
keine ACK für
ein gesendetes Paket Xi empfangen wird,
kann das Paket in Schritt 1208 für eine Sendewiederholung zugewiesen
werden. Das Problem eines nicht synchronisierten Soft-Buffers kann
auftreten, wenn ein neues Datenpaket gesendet wird, das sich von
dem Datenpaket unterscheidet, das noch in dem Soft-Buffer gespeichert
ist, das heißt,
ein zuvor gesendetes Datenpaket. Da der Node B nicht wissen kann,
wann er eine Sendung verpasst hat, wird der Zeitgeber nach jedem
Empfang gestartet.
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In
Schritt 1210 kann das UE die Zeitgeber für jedes
Paket und jeden Node B innerhalb des Active Set starten oder erneut
starten, für
das eine negative Bestätigung
NAK empfangen wird (siehe Schritt 1209). Wenn ein Node
B das Paket verpasst hat (wenn weder eine ACK noch eine NAK gesendet wird),
hat dies keinen Einfluss auf den Zeitgeber, und der Vorgang geht
zu Block 1211 über.
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Der
Zeitgeber kann vorzugsweise auf ein Vielfaches des TTIs gesetzt
werden und wird in Schritt 1211 jedes TTI herabgesetzt.
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Wenn
ein Zeitgeber in einem Node B abläuft (siehe Schritt 1212),
kann das UE wissen, dass der entsprechende Zeitgeber in diesem bestimmten Node
B abgelaufen ist und der Soft-Buffer für dieses Paket in diesem bestimmten
Node B geleert wurde (siehe Schritt 1213). In der beispielhaften
Ausführungsform
kann das UE eine mögliche
Sendewiederholung, das heißt,
in diesem Fall ein erstes Senden eines Datenpaktes, mit den Ausgangsparametereinstellungen
senden. Wenn nichts innerhalb eines TTIs koordiniert wird, werden
ebenfalls alle Zeitgeber um ein TTI verringert. Die Entscheidung
in dem UE bezüglich
des Neustarts mit Ausgangssendeparametern kann von anderen Parametern
oder Bedingungen abhängen,
wie beispielsweise davon, in wie vielen Node Bs der Buffer geleert
wurde, wie viele Sendewiederholungen bereits gesendet wurden, wie sehr
sich die Kanalbedingungen in der Zwischenzeit bereits geändert haben
und so weiter.
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Es
sollte außerdem
beachtet werden, dass lediglich ein ausgewählter Node B des Active Set eine
Feedback-Nachricht an das UE senden kann, um den Empfangsstatus
(ACK, NAK) eines gesendeten Datenpaketes/eines Sendewiederholungs-Datenpaketes
anzuzeigen. In letzterem Fall kann lediglich ein Zeitgeber für jedes
gesendete Paket aufrecht erhalten werden. In diesem Fall muss erwähnt werden,
dass es nicht gewährleistet
sein muss, dass die Soft-Buffer der anderen Node Bs, die keine Feedback-Nachricht
senden, immer noch voll synchronisiert sind. In diesem Fall kann
es von Vorteil sein, die vorangehend beschriebene Erfindung oder
die Synchronisation von Soft-Buffern durch die Signalisierung zwischen
den Node Bs des Active Set zu nutzen, was in der Parallelanmeldung „Base Station
synchronization during Soft Handover",
EP 1 507 421 A1 beschrieben wird.
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Im
Folgenden werden weitere Vorgänge
beschrieben, die durch das UE ausgeführt werden können. Dies
sind hauptsächlich
Vorgänge,
die verhindern, dass Node B den Buffer-Bereich für den Sendewiederholungsvorgang
eines bestimmten mit dem Buffer-Bereich
assoziierten Datenpaketes leert. Aus diesem Grund muss der UE-Zeitgeber
auf einen Wert gesetzt werden, der geringer als der Wert des Node B-Zeitgebers
ist, um diesen Vorgang rechtzeitig auszulösen, das heißt, beispielsweise
ein Sendewiederholungs-Datenpaket, das an dem Node B ankommt, vor
dem Ablauf der Zeit senden zu können.
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Wenn
sich das UE in einem Scheduled Mode befindet, muss es die Kapazitäts-Anforderungs-Nachricht
(resource request message) an den Node B senden. Diese Kapazitäts-Anforderung
kann verschiedene Attribute enthalten, um den Node B beim Treffen
der Planungsentscheidung (scheduling decision) zu unterstützen. Solche
Parameter können beispielsweise
die Priorität
der Sendung, die Datenmenge in dem Buffer sowie die Zeit sein, die
zur Verfügung
steht, bis das Paket gesendet werden muss. In einem weiteren Aspekt
der Erfindung berücksichtigt
das UE den Zeitgeber für
das Erzeugen der UE-Kapazitäts-Anforderung
sowie für
das Setzen der Parameter, die in der Kapazitätsanforderung gesendet werden.
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Es
wurde erläutert,
dass der Zeitgeber entsprechend dem ungünstigsten Fall, unter der Annahme
des kontinuierlichen Sendens von Datenpaketen von dem UE und einer
sofortigen Wiederverwendung desselben HARQ-Prozesses und derselben
Sequenznummer durch ein neues Datenpaket, kalkuliert werden kann.
Dies erfolgt, um ein fehlerhaftes Kombinieren der Soft-Buffer-Werte
eines Paketes unter allen Umständen
zu vermeiden. Andererseits tritt ein solcher Fall in Wirklichkeit
nur selten auf und es ist wahrscheinlicher, dass die Soft-Buffer-Werte von
Zeit zu Zeit gelöscht
werden, obwohl noch eine etwas verzögerte Sendewiederholung erfolgen
kann. In einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann der Zeitgeber auf einen höheren Wert als
in dem beschriebenen ungünstigsten
Fall gesetzt werden. In diesem Fall muss das UE ein fehlerhaftes Kombinieren
in Extremsituationen, die dem ungünstigsten Fall nahe kommen,
durch entsprechende Vorgänge,
die im Folgenden erläutert
werden, verhindern.
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In
Abhängigkeit
von dem Feedback-Protokoll kennt das UE die HARQ-Kontexte einiger
oder sämtlicher
Node Bs, das heißt,
den Status der verschiedenen Prozesse oder des ARQ-Fensters, den
Zeitgeber, den Soft-Buffer-Bedarf und so weiter. Wenn die ACK/NAK
durch alle Node Bs gesendet wird, kann das UE auf Grund einer fehlenden
ACK/NAK wissen, dass der Node B höchstwahrscheinlich ein bestimmtes
Paket verpasst hat. Wenn dies eine erste Übertragung (eines Pakets) war,
ist offensichtlich, dass der Soft-Buffer des Node B nicht aktualisiert
wurde und demzufolge nicht mit den Buffern der anderen Node Bs,
die eine Feedback-Nachricht gesendet haben, synchronisiert ist.
Das UE kann demzufolge vorhersagen, wenn eine Fehlersituation potenziell
auftreten kann, und diesen Fall vermeiden.
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Da
die Fehlersituation nur auftritt, wenn ein neues Paket gesendet
wird, kann der Sender eine andere HARQ-Prozess- und/oder eine Sequenznummer
(oder NDI) für
das neue Paket verwenden und folglich ein potenziell fehlerhaftes
Kombinieren vermeiden. Wenn der Soft-Buffer-Speicherplatz begrenzt
ist, muss ein HARQ-Prozess- und/oder ein Sequenznummern-(oder NDI-)Wert
verfügbar
sein, der sich nicht in dem Verarbeitungsstatus befindet oder Werte
hat, die für
das Kombinieren gespeichert sind. Wenn der gesamte Soft-Buffer in
Verwendung ist, kann der entsprechende Sendewiederholungsvorgang
hinausgezögert
werden, bis eine ACK für
ein anderes Paket in dem Soft-Buffer
empfangen wird und dieser HARQ-Prozess und/oder diese Sequenznummer
(NDI) wieder verwendet werden kann. Auch der HARQ-Prozess kann hinausgezögert werden,
bis der Zeitgeber abläuft
und mit demselben Paket erneut startet. Im Allgemeinen sollte vermieden
werden, dass das UE warten muss, bis der Zeitgeber in dem Node B
abläuft,
um die Latenzzeit zu verringern. Dennoch kann es spezielle Fälle in Abhängigkeit
von dem Datenpaket-Sendewiederholungsprotokolldesign geben, bei
denen das Ablaufen des Zeitgebers erwünschenswert ist. Anstatt auf
das Ablaufen des Zeitgebers in dem Node B zu warten, kann das UE sich
selbst einen Teil oder die Gesamtheit eines Soft-Buffer-Bereiches
in dem Node B initiieren. Dies kann beispielsweise durch Verwenden
eines Lösch-Indikators,
durch künstliches
Vorwärtsverschieben
des HARQ- Fensters,
das einem Leeren eines Teils des gesamten Buffers entspricht, oder durch
das einfache Verwerten einiger Pakete durchgeführt werden, die nicht bestätigt werden.
Wenn das UE nicht in der Lage ist, Pakete wiederholt zu senden,
da beispielsweise die Sendeleistung unzureichend ist, das rechtzeitige
Planen der Sendewiederholungen nicht möglich ist und so weiter, kann
es dies an den Node B signalisieren, um ein Leeren des Soft-Buffers
zu vermeiden. Dies kann beispielsweise durch ein Flag zusammen mit
den anderen HARQ-bezogenen Steuerinformationen, wie beispielsweise
der HARQ-Prozessnummer
und der Sequenznummer (oder NDI), erfolgen. Eine spezielle das Flag
umfassende Neustartanforderungs-Nachricht kann durch das UE gesendet
werden, um einen Node B anzuweisen, einen bestimmten laufenden Zeitgeber
neu zu starten. Bei Empfang der Nachricht hält der Node B den Zeitgeber
für dieses
Paket an oder startet ihn vorzugsweise erneut und erhält den Soft-Buffer
aufrecht. Eine andere Möglichkeit
wäre eine
Art Null-Nutzdatenpaket mit bestimmten Steuerinformationen, jedoch
mit einer Transportblockgröße von Null.
Das bedeutet, dass keine echten Daten gesendet werden. Obwohl diese
Sendung einige Ressourcen verbraucht, kann sie funkeffizienter sein
als das Leeren des Soft-Buffers, der nahezu genug Redundanz für das erfolgreiche
Dekodieren gesammelt haben kann.
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Wie
vorangehend beschrieben, ist es in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erstrebenswert, wenn ein einzelner Node
B Feedback-Nachrichten
an das UE sendet, um ein empfangenes Datenpaket zu bestätigen. Aus
diesem Grund kann die Auswahl des so genannten Serving Node B weitere Überlegungen
erfordern, um ein zuverlässiges
Feedback für
das UE bereitzustellen. Mögliche
Auswahlkriterien in Bezug auf Funkverbindungs-Qualitätsindikatoren
für die
Auswahl eines Serving Node B werden in der Parallelanmeldung „Serving
Base Station selection during Soft Handover",
EP 1 507 422 A1 , erläutert.
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Die
Tatsache, dass der für
die Synchronisation der Soft-Buffer-Inhalte verwendete Zeitgeber
kurz vor dem Ablauf steht, kann als Verschlechterung der Uplink-Funkverbindungsbedingungen
dieses bestimmten Node B interpretiert werden. Das Signalisieren
dieser Information zur Unterstützung
der Neuauswahl des Serving Node B hängt von der betrachteten UTRAN-Architektur
ab. Bei der R99/4/5-Architektur kann die Information von dem aktuellen
Serving Node B an den RNC signalisiert werden. Bei der weiterentwickelten
Architektur können
die funkbezogenen Protokolleinheiten jedoch in den Node B + s angeordnet
sein. Es kann dem aktuellen Serving Node B+ obliegen, einen neuen
Serving Node B+ auszuwählen
und die Entscheidung an ihn zu signalisieren. Demzufolge muss in
diesem Fall die Tatsache, dass der Zeitgeber in dem aktuellen Serving Node
B kurz vor dem Ablauf steht, nicht an andere Netzelemente signalisiert
werden.
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In
der Parallelanmeldung wird die Verhandlung der Aktivierungszeit
für die
Auswahl des Serving Node B beschrieben. Eine mögliche Interaktion mit der
vorliegenden Anmeldung wäre,
den Status des Zeitgebers für
die Soft-Buffer-Synchronisation zu berücksichtigen, bevor eine neue
Aktivierungszeit vorgeschlagen wird. In Abhängigkeit von der Architektur des
Funkzugangsnetzes (Radio Access Network – RAN), der tatsächlichen
Verwendung, der Transporttechnik und so weiter, kann es zu verschiedenen
Verzögerungen
an den Iub/Iur-Schnittstellen kommen. In Abhängigkeit von diesen Verzögerungen
kann es von Vorteil sein, die vorangehend beschriebene Erfindung
oder die Soft-Buffer-Synchronisation
durch Signalisieren zwischen den Node Bs des Active Set, die in
der Parallelanmeldung
EP
1 507 421 A1 beschrieben ist, anzuwenden. Bei kurzen Signalisierungsverzögerungen
innerhalb des Netzes (beispielsweise alle Node Bs sind Teil desselben
Clusters oder Funknetzteilsystems [Radio Network Subsystem – RNS]) kann
es von Vorteil sein, ein wie in der Parallelanmeldung beschriebenes
Synchronisationsverfahren zu verwenden, während für längere Verzögerungen die vorliegende Erfindung
bevorzugt werden kann. Beide Verfahren können auch parallel oder in
Abhängigkeit voneinander
angewendet werden. Wenn die Signalisierung angekommen ist, wird
der Zeitgeber ersetzt oder umgekehrt.
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Eine
weitere Ausführungsform
stellt eine alternative Lösung
der vorangehend dargestellten Aufgabe der vorliegenden Erfindung
bereit. Wenn ein Paket in dem Node B gespeichert ist und der Node
B für eine
bestimmte Zeit keine Sendewiederholung empfängt, weiß er nicht, ob er die Sendewiederholung
verpasst hat, die vielleicht von einem anderen Node B korrekt empfangen
wurde oder ob wirklich nichts im Uplink gesendet wurde.
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Wenn
keine Fehler in der Downlink-Feedback-Signalisierung vorliegen,
kennt das UE seinen Sendestatus (HARQ-Kontext) von jedem Node B
genau. Selbst wenn einige Node Bs einige Sendewiederholungen ganz
verpasst haben, ist dies dem UE auf Basis der fehlenden Feedbacks
von diesen UEs bekannt.
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In
dieser Ausführungsform
kann ein zusätzliches
Flag verwendet werden, das anzeigt, ob das empfangene Datenpaket
mit vorherigen Sendungen kombiniert werden soll. Wenn ein Paket,
das noch in dem Soft-Buffer gespeichert ist, in der Zwischenzeit nicht
zugewiesen wird oder nicht durch einen der Node Bs bestätigt wird,
kann ein Kombinierindikator durch das UE gesetzt werden, um einem
Node B anzuzeigen, dass das Paket noch kombiniert werden kann. Dadurch
wird einem Node B die Garantie gegeben, dass das Paket noch kombiniert
werden kann. Bei einer ersten Übertragung
eines neuen Datenpaketes kann der Kombinierindikator anzeigen, dass das
empfangene Paket nicht mit den zuvor empfangenen Datenpaketen zu
kombinieren ist und der Node B kann einen Buffer-Bereich, welcher
der mit den aktuell empfangenen Datenpaket signalisierten Prozessnummer
entspricht, löschen.
Eine vorteilhafte Kombination mit dem Löschzeitgeber kann ebenfalls
möglich
sein. Wenn der Zeitgeber abgelaufen ist und ein Paket mit einem
nicht gesetzten Kombinierindikator empfangen wird, wird das Paket
verworfen.
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Wenn
sich bei einer anstehenden Sendewiederholung die Kanalbedingungen
in der Zwischenzeit geändert
haben, kann es ebenfalls vorteilhaft sein, das Sendeformat des Paketes
zu ändern.
Dies impliziert, dass kein Kombinieren möglich ist. In diesem Fall kann
das Löschbit
gesetzt werden, obwohl dasselbe Paket mit derselben Sequenznummer
gesendet wird. Der Empfänger
kann den HARQ-Buffer löschen,
obwohl ein Paket mit derselben Sequenznummer (oder Prozessnummer
und NDI) immer noch zwischengespeichert ist. Ein Vorteil im Vergleich
zu der Erhöhung
der Sequenznummer ist, dass kein Paket in dem Umordnungs-Buffer
fehlt.
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Bei
einem schnellen Zellenwechsel (Fast Cell Site Selection – FCS) sind
die sich ergebenden Probleme ähnlich
denjenigen, die in der Einleitung dieser Anmeldung beschrieben werden.
Im Gegensatz dazu kann es kein Soft-Handover für ein UE geben, jedoch ein
schnelles Wechseln zwischen verschiedenen Zellen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Anmeldung können
die der vorangehend beschriebenen vorliegenden Erfindung zugrunde
liegenden Prinzipien auch auf die HARQ-Soft-Buffer-Synchronisation
während
des schnellen Zellenwechsels (Fast Cell Site Selection – FCS) angewendet
werden. Unter Verwendung der Fast Cell Site Selection sendet das
UE immer zu einer einzigen Zelle, vorzugsweise zu der Zelle mit den
besten Kanaleigenschaften oder der geringsten Last (kein Soft-Handover-Senden).
In Abhängigkeit
von dem detaillierten Protokoll kann das UE innerhalb einer bestimmten Zeit
oder jedes TTIs zwischen Zellen wechseln. Der Zellenwechsel kann
eigenständig
durch das UE durchgeführt
oder ganz oder teilweise durch das Netz gesteuert werden. Auf dieselbe
Weise wie bei einem Soft-Handover muss der Soft-Buffer synchronisiert werden,
bevor die nächste
Sendung an demselben Node B ankommen kann. Bei FCS kann die für die Synchronisation
verfügbare
Zeit einen Wechsel von dieser Zelle und zurück zu dieser Zelle berücksichtigen.
Dieselbe weitere Ausführungsform
kann angewendet werden, wenn es verschiedene Koordiniermodi gibt,
wobei ein Modus durch die Unterstützung des HARQs gekennzeichnet
sein kann, während
ein anderer dies nicht ist. Wenn sich das UE in dem Koordiniermodus
befindet, kann es HARQ nicht unterstützen, während es, wenn es sich in dem
eigenständigen
Modus, solche Funktionalität
unterstützen kann.
Einer der Gründe
dafür kann
sein, dass für
den Koordiniermodus mehr Steuerinformationen zwischen dem UE und
dem Node B signalisiert werden müssen.
Diese könnten
mit den für
den HARQ-Vorgang erforderlichen Steuerinformationen kombiniert werden.
Wenn zurück
oder vorwärts
gewechselt wird, kann der Soft-Buffer ebenfalls synchronisiert werden.
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Es
ist möglich,
dass der RNC nichts von einem Moduswechsel oder einem Zellenwechsel
weiß, der
durch den Node B und das mobile Endgerät durchgeführt wird. Sobald der RNC, der
als eine Umordnungseinheit dient, Pakete von einem neuen Node B
empfängt,
kann er die vorherigen oder sämtliche
anderen Node Bs in dem Active Set informieren, ihre Soft-Buffer
zu leeren. Alternativ dazu kann der Node B wissen, ob ein Zellenwechsel
durchgeführt wird
und kann den alten Node B oder die anderen Node Bs darüber informieren.
Die anderen Node Bs können
ihre Buffer dementsprechend leeren. Der Node B, dem der Modus- oder
der Zellenwechsel bekannt ist, kann auch den RNC in der Rel99/4/5-Architektur
oder den aktuellen Serving Node B+ in der weiterentwickelten Architektur
(evolved architecture) darüber
informieren. Der RNC oder der Serving Node B+ kann ebenfalls die
anderen Node Bs des Active Set darüber informieren, ihre Buffer
dementsprechend zu leeren. Wenn der Zellen- oder Moduswechsel langsam
und nicht Paket für
Paket durchgeführt wird,
kann der Soft-Buffer synchronisiert werden, bevor ein Zellen- oder
Moduswechsel zurück
zu der vorherigen Zelle oder dem vorherigen Modus stattfinden kann.
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Wie
vorangehend beschrieben, kann der Nachteil bestehen, dass Soft-Buffer-Werte
gelöscht werden,
obwohl immer noch Sendewiederholungen ankommen können. Wenn sehr schnelle Zellen-
oder Moduswechsel beispielsweise pro TTI durchgeführt werden,
besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass eine wiederholte Auswahl
derselben Zelle oder desselben Modus häufig vorkommt. In diesem Fall
kann es vorteilhaft sein, die Soft-Buffer-Werte für einen
potenziellen Wechsel zurück
zu der Zelle oder dem Modus für
eine gewisse Zeitspanne zu behalten. Dadurch wird ein Kombinieren
von Sendewiederholungen mit vorherigen Sendungen ermöglicht,
die bereits in dem Soft-Buffer zwischengespeichert sind. Es kann
auch vorkommen, dass das Kommunikations-Endgerät oder das mobile Endgerät nach dem Wechsel
zu einer neuen Zelle oder einem neuen Modus keine Daten mehr sendet.
In diesem Fall kann entschieden werden, zurück zu der vorherigen Zelle oder
dem vorherigen Modus zu wechseln und mit dem Senden mit demselben
Status des zugehörigen Buffer-Bereiches
fortzufahren. Die Zeitspanne, bis ein Leeren durchgeführt wird,
kann wieder als eine Schwellen-Zeitspanne definiert werden, wobei
wenigstens eine der Basisstationen und das Kommunikations-Endgerät die Zeit,
die seit dem Speichern des Datenpaketes in dem zugehörigen Buffer-Bereich verstrichen
ist, überwachen
können.
Die Schwellen-Zeitspanne kann auf eine ähnliche wie oben beschriebene
Weise eventuell unter Berücksichtigung einer
zusätzlichen
Zellen- oder Moduswechselzeit berechnet
werden. Es kann wieder ein Zielkonflikt zwischen der Mindestlänge der
Schwellen-Zeitspanne und dem Gewinn durch das Soft-Kombinieren bestehen.
Durch das beschriebene Verfahren oder durch ein Kombinieren mit
anderen Verfahren kann ein fehlerhaftes Kombinieren vermieden werden.
Die beschriebene Schwellen-Zeitspanne für FCS oder einen Moduswechsel
kann gleich der Schwellen-Zeitspanne
für das
Soft-Handover, das heißt,
der Vielzahl von Basisstationen, sein oder sich von dieser unterscheiden.
Wenn der Wert unterschiedlich ist, kann er ebenfalls an wenigstens
eine der jeweiligen Basisstationen durch Funknetz-Steuersignalisierung
und an das Kommunikations-Endgerät
durch Funkressourcen-Signalisierung auf eine ähnliche wie oben beschriebene
Weise signalisiert werden.
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Zum
Abschluss wird darauf hingewiesen, dass die vorangehend beschriebene
vorliegende Erfindung für
verschiedene Typen von RAN-Architekturen verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise auf die in 2 illustrierte UMTS-R99/4/5-UTRAN-Architektur
sowie auf die in 4 illustrierte evolved UTRAN-Architektur anwendbar.