METHOD AND RADIO STATION FOR DATA TRANSMISSION IN A RADIO COMMUNICATION SYSTEM

Beschreibung

Verfahren und Funkstation zur Datenübertragung in einem Funk- KommunikationsSystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Funkstation zur Datenübertragung in einem Funk-Kommunikationssystem, insbesondere in einem Mobilfunksystem.

Funk-Kommunikationssysteme sind in Form von Mobilfunksystemen und drahtlosen Teilnehmerzugangsnetzen, auch Wireless Local Area Network ( LAN) genannt, bekannt. Mobilfunksysteme nach dem Stand der Technik sind beispielsweise das weltweit verbreitete GSM-System (Global System for Mobile Communications) der zweiten Generation sowie das zukünftige UMTS-System (Universal Mobile Telecommunications System) der dritten Generation. Diese Systeme arbeiten in Frequenzbändern um ca. 1 und 2 GHz und verwenden ein TDMA- (Time Division Multiple Access) bzw. CDMA- (Code Division Multiple Access) Teilnehmerseparie- rungsverfahren. Zukünftige WLAN-Systeme sind beispielsweise das von der ETSI (European Telecommunications Standards Institute) standardisierte Hiperlan/2 und das von der IEEE standardisierte IEEE 802.11. Beide Systeme nutzen ein OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Übertragungsverfah- ren mit 64 Unterträgern im 5 GHz Frequenzband. Diese beiden WLAN-Systeme sind unter anderem aus dem Buch von B. Walke „Mobilfunknetze und ihre Protokolle'", B.G. Teubner Stuttgart, 2000, Band 2, Seiten 370-432, bekannt.

Beide WLAN-Systeme basieren auf einer einfachen Netzstruktur, nach der so genannte Zugangspunkte, engl . Access Points (AP), einen funkbasierten Hochgeschwindigkeitszugang mit einer typischen Datenrate von 27 Mbit/s zu verschiedenen Netzen, wie beispielsweise UMTS-Kernnetze, ATM-Netze und IP-basierte Netze zur Verfügung stellen. Dabei wird auch eine mögliche Mobilität der Teilnehmerstationen, engl . Mobile Terminals (MT) , ermöglicht, in dem Handover-Verfahren, d.h. eine Verbindungsübergabe von einem Zugangspunkt zu einem nächsten, unterstützt werden.

Ein grundlegendes Problem in derartigen Funksystemen tritt bei der Übertragung von so genannten Verteildiensten, engl. Broadcast oder Multicast, auf, da Daten aufgrund der Varianten Eigenschaften der Funkkanäle häufig verfälscht werden.

Nach dem Stand der Technik werden in Funk-Kommunikationssys- temen für so genannte Unicast-Verbindungen, d.h. Punkt-zuPunkt-Verbindungen zwischen zwei Funkstationen, meistens Kombinationen aus einer Vorwärts-Fehlerkorrektur (FEC Forward Error Correction) und ARQ-Verfahren (Automatic Repeat Re- quest) , eingesetzt, um eine geforderte Dienstequalität (QoS Quality of Service) bzw. Restfehlerwahrscheinlichkeit bei der Übertragung zu gewährleisten. Versagen FEC-Verfahren bei schlechten Funkkanalverhältnissen, wie beispielsweise Schwund, oder bei starken Interferenzstörungen, so können durch eine wiederholte Übertragung gemäß dem ARQ-Verfahren die beim Empfänger fehlerhaft oder nicht empfangenen Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit wiederhergestellt werden.

Bei dem ARQ-Verfahren werden korrekt empfangene Datenpakete durch positive Quittungen (ACK Acknowledgement) bestätigt, und fehlerhaft empfangene Datenpakete durch eine negativen Quittung (NAK Negative Acknowledgement) in einer Signalisie- rungsdateneinheit (S-PDU Signalling Packet Data Unit) zur nochmaligen Übertragung von dem Empfänger angefordert.

Für die sichere Datenübertragung bei Verteildiensten oder auch allgemeinen Signalisierungen werden nach dem Stand der Technik ausschließlich FEC-Verfahren eingesetzt. ARQ-Verfah- ren werden dahingehend nicht verwendet, da die hierfür benö- tigte Übertragungskapazitäten auf den Ruckkanalen zu groß wäre, und mit Zunahme der Teilnehmer die Wahrscheinlichkeit einer fehlerbehafteten Datenübertragung ohnehin zunähme. Ergänzend zu einem starken FEC-Verfahren wird beispielsweise bei dem beschriebenen Hiperlan/2-System ein so genannter Wie- derhol-Modus, engl. Repitition Mode, eingesetzt, bei dem die gleichen Daten mehrmals aufeinanderfolgend übertragen werden, ohne das eine Bestätigung des Empfangs seitens der empfangenden Funkstationen übertragen wird. Aber auch ein derartiges mehrmaliges Übertragen von Datenpaketen stellt noch keinen fehlerfreien Empfang sicher.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das eine sichere Übertragung von Daten eines Verteildienstes ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhangigen Patentansprüchen entnehmbar .

Erfindungsgemaß wird ein Datenpaket bei einer ersten Übertragung über die Funkschnittstelle des Funk-Kommunikationssys- te s mit einem ersten Fehlerschutz versehen. Bei der nachfolgenden zumindest einen weiteren Übertragung wird das Datenpaket mit einem zweiten Fehlerschutz versehen, der gegenüber dem ersten Fehlerschutz eine erhöhte Redundanz aufweist.

Vorteilhaft wird durch die bei der weiteren Übertragung erhöhte Redundanz eine erhöhte Wahrscheinlichkeit des korrekten Empfangs des Datenpakets am Ort der zweiten Funkstationen si- chergestellt, wodurch ein Einsatz bei einer Punkt-zu-Mehr- punkt-Ubertragung vorteilhaft erscheint. Weiterhin kann vorteilhaft der Energieverbrauch der beispielsweise als eine mobile Funkstation ausgestalteten zweiten Funkstation reduziert werden, da nach einem erfolgreichen Empfang der ersten Aus- sendung des Datentpakets nachfolgende Aussendungen nicht mehr empfangen und ausgewertet werden müssen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erhöhung der Redundanz gemäß einem ARQ-Verfahren mit inkrementeller

Redundanz. In Verbindung mit der auf diesem Merkmal basierenden Weiterbildung, nach dem der Empfang des Datenpakets von den zweiten Funkstationen nicht bestätigt wird, wird beispielsweise das bekannte Typ 2 ARQ-Verfahren in optimaler Weise auf die Bedingungen der Datenübertragung in Verteildiensten angepasst. Die Realisierung entspricht dabei einem effizienten ARQ-Verfahren ohne Verwendung eines Rückkanals. Dabei werden nicht oder verfälscht empfangene Datenpakete nicht explizit mittels einer negativen Bestätigung angefor- dert, sondern es werden senderseitig negative Bestätigungen angenommen, ohne dass diese tatsächlich empfangen wurden. Durch das auf einer inkrementellen Redundanz basierende ARQ- Verfahren werden somit nicht das gleiche Datenpakete mehrmals übertragen, sondern unterschiedliche Datenpakete, wobei die enthaltene Information bereits aus dem ersten Datenpaket extrahiert werden kann. Werden mehrere Datenpakete für die De- codierung der Information bei vorhandenen Übertragungsfehlern verwendet, so wird die Wahrscheinlichkeit einer korrekten De- codierung vorteilhaft erhöht. Mit dem beispielhaften Typ 2 ARQ-Verfahren können vorteilhaft quasi beliebig kleine Kodierraten definiert und somit mehr Redundanz zu einem Datenpaket hinzugefügt werden, als dieses mit den bekannten FEC- Verfahren möglich wäre.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden der erste und/oder der zweite Fehlerschutz abhängig von Eigenschaften der Funkschnittstelle gewählt. Damit wird beispielsweise abhängig von den aktuellen Funkkanaleigenschaften mehr oder weniger Redundanz zu den Datenpaketen hinzugefügt, und werden gegebenenfalls mehr oder weniger weitere Datenpakete mit inkrementeller Redundanz übertragen. Bei guten Übertragungseigenschaften wird beispielsweise die Anzahl weiterer Datenpakete verringert, wodurch vorteilhaft die Übertragungskapazität in dem Übertragungskanal erhöht wird. Auch kann ab- hängig von den Eigenschaften der Funkschnittstelle die jeweilige Differenz bzw. der Hub zwischen den Kodierraten eingestellt werden. Die Eigenschaften kann die erste Funkstation oder eine übergeordnete Instanz des Funk-Kommunikationssystems beispielsweise aus bekannten Signalisierungen der zwei- ten Funkstationen über die Funkkanaleigenschaften bestimmen, über eine spezielle Signalisierung von den zweiten Funkstationen anfordern oder aus empfangenen Signalen der zweiten Funkstationen ableiten.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung erfolgt die weitere Aussendung des Datenpakets mit dem zweiten Fehlerschutz erst nach einem bestimmten Zeitintervall. Hierdurch werden im Vergleich zu dem beschriebenen Wiederhol-Modus (engl. Repitition Mode) die Datenpakete nicht unmittelbar aufeinanderfolgend, sondern zeitlich versetzt übertragen, so dass beispielsweise die Schwundeffekte des Funkkanals vorteilhaft ausgenutzt werden können. Würde beispielsweise bei Einsatz eines FEC-Verfahrens während einer Schwundperiode eine nochmalige Übertragung des Datenpakets unter Umständen keine korrekte Decodierung ermöglichen, so kann bei einem

Einsatz einer inkre entellen Redundanz durch Übertragung eines weiteren, inkre entell codierten Datenpaketes zu einem Zeitpunkt, zu dem der Funkkanal günstigere Eigenschaften aufweist, eine erfolgreiche Dekodierung ermöglicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders vorteilhaft in auf einem TDD-Verfahren (Time Division Duplex) basierenden Funk-Kommunikationssystemen eingesetzt. TDD bedeutet, dass die Übertragung sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrich- tung in einem gemeinsamen Übertragungsrahmen erfolgt. Bei- spiele für derartige Systeme sind das einleitend genannten Hiperlan/2- und IEEE 802.11-System.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Dabei zeigt

FIG 1 eine Struktur eines Funk-Kommunikationssystems, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

In der FIG 1 ist ein Ausschnitt eines Funk-Ko munikationssys- tems gezeigt, wie es beispielsweise in dem Hiperlan/2-System verwirklicht ist. Die Struktur der für das erfindungsgemäße Verfahren relevanten Komponenten ist in gleicher Weise auf andere Funk-Kommunikationssysteme übertragbar. Eine Basisstation AP .(Access Point) ist über beispielsweise ein Internet- protokoll-basiertes Ubertragungsnetzwerk IP mit weiteren

Netzkomponenten verbunden und stellt einen so genannten Zugangspunkt zu diesem Netzwerk für in dem Funkversorgungsbereich der Basisstation AP befindliche Teilnehmerstationen MT (Mobile Terminal) dar. Die Übertragung über die Funkschnitt- stelle erfolgt dabei in Abwärtsrichtung DL (Downlink) von der Basisstation AP zu den Teilnehmerstationen MT sowie in Aufwärtsrichtung UL (Uplink) von den Teilnehmerstationen MT zu der Basisstation AP, und ist durch die Varianten Eigenschaften der Funkschnittstelle aufgrund von Schwund, Abschattun- gen, Interferenzen etc. Störungen ausgesetzt.

Gemäß der FIG 1 sendet die Basisstation in einem Verteilkanal BCH (Broadcast Channel) Datenpakete dp (data packet) zu den empfangenden Teilnehmerstationen MT. Diese Datenpakete können dabei beispielsweise Signalisierungs- und/oder Nutzdaten von Diensten enthalten. Nach der Erfindung sendet die Basisstation AP die Datenpakete dp in dem Verteilkanal BCH jeweils mehrmals, wobei sie bei jeder weiteren Aussendung den Fehlerschutz des jeweiligen Datenpaketes dp durch eine Erhöhung der Redundanz verstärkt. Der korrekte Empfang der Datenpakete dp wird dabei von den empfangenden Teilnehmerstationen MT nicht bestätigt. Vielmehr wird die Anzahl der zusätzlich gesendeten Datenpakete dp sowie der Inkrement der Redundanz von der Basisstation AP an die aktuellen Eigenschaften des Übertra- gungskanals angepasst.