DE10025281A1 - Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen in einem Funk-Kommunikationssystem - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil von Informationen (SN) eines Kopfes (Header) eines Datenpakets (PDU, Transport block) mit einer im Vergleich zu dem Datenpaket (PDU, Transport block) sichereren Kodierung für die Übertragung über eine Funkschnittstelle des Funk-Kommunikationssystems versehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Kommunikations­ system, insbesondere ein Funk-Kommunikationssystem, zur Über­ tragung von Daten in Form von Paketen.

In Funk-Kommunikationssystemen werden Informationen (bei­ spielsweise Sprache, Bildinformationen oder andere Daten) mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen über eine Funkschnitt­ stelle zwischen sendender und empfangender Station (Basissta­ tion bzw. Teilnehmerstation) übertragen. Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt dabei mit Trägerfrequen­ zen, die in dem für das jeweilige System vorgesehenen Fre­ quenzband liegen. Für zukünftige Mobilfunksysteme mit CDMA- oder TD/CDMA-Übertragungsverfahren (TD/CDMA: Time Divi­ sion/Code Division Multiple Access) über die Funkschnitt­ stelle, beispielsweise das UMTS (Universal Mobile Telecommu­ nication System) oder andere Systeme der 3. Generation sind Frequenzen im Frequenzband von ca. 2000 MHz vorgesehen. Bei derartigen digitalen Funk-Kommunikationssystemen werden Daten häufig in Paketen (PDUs - Protocol Data Unit) ver­ schickt, die beispielsweise mit einer Identifizierungsnummer (Sequenz-Nummer, im folgenden auch "Kennung genannt) versehen werden. Speziell bei sogenannten ARQ-(Automatic Repeat Re­ quest-)Fehlerkorrekturverfahren werden Sequenz-Nummern dazu verwendet, daß die Empfängerseite ergänzende Informationen zur Korrektur fehlerhaft übertragener Pakete anfordern kann.

Im folgenden werden die jeweils gesendeten Datenmengen, die einzeln oder durch geeignete Kombination zur Rekonstruktion der Paket-Daten auf der Empfängerseite dienen als "Codie­ rungseinheiten bezeichnet. Dabei handelt es sich um die zu übertragenden Datenpakete in codierter Form.

Beim sogenannten Hybrid-ARQ I-Verfahren informiert die Emp­ fängerseite die sendende Station direkt oder indirekt über die Sequenz-Nummern der erfolglos dekodierten Codiereinhei­ ten, die dann von der sendenden Station nochmals verschickt werden.

Beim sogenannten Hybrid ARQ II- oder Hybrid ARQ III-Verfahren wird eine fehlerhaft empfangene (erste) Codierungseinheit mit nachträglich vom Sender angeforderter Zusatzinformationen (2., 3., . . ., n. Codierungseinheit) verknüpft, um das Datenpaket wiederherzustellen. Beispielsweise kann es sich bei Hybrid ARQ II/III-Verfahren bei den Codierungseinheiten um Codierungspolynome handeln, die z. B. mit rate-matching Verfahren weiterverarbeitet sind. Neben der Kombination verschiedener zu einem Datenpaket gehörender Codierungseinheiten können auch bereits geschickte Codierungseinheiten nochmals übertragen werden und mit einer Kombinierung im bestmöglichen Verhältnis (maximum ratio combining) mit der bereits gesendeten Version kombiniert werden. Ein "hybrider" ARQ-Mechanismus kombiniert eine empfangsseitige Fehlerkorrektur mit einem Rückkanal zur Si­ gnalisierung von nichtkorrigierbaren Übertragungsfehlern. Um diese Verfahren anwenden zu können, müssen die hierzu erforderlichen Mechanismen in den Protokollen von Schicht-1 und Schicht-2 gemäß dem OSI-Schichtenmodell verankert und optimiert werden.

Um bei Hybrid ARQ II/III oder ähnlichen Verfahren zu gewähr­ leisten, daß die zur Dekodierung kombinierten Codierungsein­ heiten zu demselben Datenpaket gehören, ist es von großer Wichtigkeit, daß bei gestörter Datenpaket-Übertragung zumin­ dest vom Empfänger überprüft werden kann, ob er die Sequenz- Nummer korrekt empfangen hat. Eine solche Überprüfung kann zum Beispiel mit Hilfe eines CRC (= Cyclic Redundancy Check) unter Ausnutzung entsprechend hinzugefügter Prüfsummenbits erfolgen. Ist auf der Empfängerseite eine Sequenz-Nummer nicht korrekt empfangen worden oder konnte die Richtigkeit der Sequenz-Nummer nicht erfolgreich überprüft werden (zum Beispiel weil ein CRC fehlerhaft übertragen wurde), dann kann die Codierungseinheit mit den bisher verwendeten Verfahren nicht mehr benutzt werden, um kombiniert mit anderen Codie­ rungseinheiten die Dekodierung des zugehörigen Datenpaketes zu unterstützen.

Würde man eine Codierungseinheit, bei der die Richtigkeit der Sequenz-Nummer nicht bestätigt werden konnte, dennoch für eine Kombination mit einer anderen Codierungseinheit verwen­ den, so besteht bei den bisher verwendeten Verfahren die Ge­ fahr, dass Codierungseinheiten kombiniert werden, die nicht zum gleichen Datenpaket gehören. Mit sehr großer Wahrschein­ lichkeit bleibt jeder Dekodierungsversuch, der eine nicht zum Datenpaket gehörende Codierungseinheit miteinschließt, aber erfolglos. Das kann dazu führen, daß alle nachfolgenden Ver­ suche einer Dekodierung des Datenpaketes unter Einbeziehung neuer Codierungseinheiten erfolglos bleiben. Demzufolge kann mit den bisher verwendeten Verfahren eine Codierungseinheit, deren Sequenznummer bzw. Kennung auf der Empfängerseite un­ klar ist, nicht für eine Decodierung verwendet werden.

Im UTRA-Standard des zukünftigen UMTS-Mobilfunksystems, der die Organisation der Signalübertragung über die Funk­ schnittstelle betrifft, werden die Datenpakete auch als PDUs (Protocol Data Units) bezeichnet. Diese werden von einer Protokollschicht des OSI-Schichtenmodells an die nächste weitergegeben. Das Durchreichen von Benutzerdaten zwischen den Protokollschichten erfolgt mittels sogenannter "Primitives", die die Steuerung der durchzuführenden Funktio­ nen anhand mitgeführter Protokollparameter übernehmen.

Aus dem Standardisierungsdokument der 3GPP 3G TS 25.301, V3.4.0 (2000-03), "Radio Interface Protocol Architecture (Re­ lease 99)", ist die Organisation der Schichten 1 bis 3 (Layer 1 . . . Layer 3) und deren Kommunikation untereinander be­ schrieben.

Gemäß diesem Dokument gelangen PDUs einer höheren Schicht zu dem RLC (Radio Link Control), der eine Teilschicht der zwei­ ten Protokollschicht darstellt, und die die PDUs im allgemei­ nen mit jeweils einem Kopf (Header) versieht. Nachfolgend wird das nun RLC PDU genannte PDU an den MAC (Medium Access Control) weitergereicht, in dem gegebenenfalls ein weiterer Header angefügt werden kann. Die PDUs werden mit einer Iden­ tifizierungsnummer (Sequenznummer) versehen, die in dem Header der RLC PDU übertragen wird, um, wie vorangehend beschrieben, ein fehlerhaft empfangenes Datenpaket nochmals anfordern zu können.

Entscheidend für die Effizienz der hybriden ARQ-Verfahren ist, daß der Header, der unter anderem die Sequenznummer ent­ hält, eindeutig dem dazugehörigen Datenpaket zugeordnet werden kann und dass das entsprechende Datenpaket anhand seiner Sequenznummer eindeutig identifizierbar ist. Dazu ist es erforderlich, dass die Sequenznummer im Empfänger sicher erkannt bzw. decodiert werden kann. Der Header sollte daher entsprechend gut gegen eventuell bei der Übertragung über die Funkschnittstelle auftretenden Störungen geschützt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gesicherte Übertragung der Informationen des Headers eines Datenpakets zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und das Basisstationssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Funk-Kommunikations­ systems,

Fig. 2 eine Darstellung der Schichten des ISO- Schichtenmodells,

Fig. 3 u. 4 das erfindungsgemäße Verfahren zur senderseitigen Codierung eines Headers und eines Datenpakets,

Fig. 5 das empfangsseitig durchgeführte erfindungsgemäße Verfahren, und

Fig. 6 eine detailliertere Darstellung der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Mobilfunksystems als Beispiel für die Struktur eines Funk-Kommunikationssystems. Ein Mobil­ funksystem besteht jeweils aus einer Vielzahl von Mobilver­ mittlungsstellen MSC, die zu einem Vermittlungsnetz (SSS - Switching Subsystem) gehören und untereinander vernetzt sind bzw. den Zugang zu einem Festnetz herstellen, und aus jeweils einem oder mehreren Basisstationssystemen (BSS - Base Station Subsystem), die mit diesen Mobilvermittlungsstellen MSC ver­ bunden sind. Ein Basisstationssystem weist wiederum zumindest eine Einrichtung (RNC - Radio Network Controller) zum Zuwei­ sen von funktechnischen Ressourcen bzw. eine Basisstations- Steuerung BSC (Base Station Controller) sowie zumindest eine jeweils damit verbundene Basisstation BTS (Base Transceiver Station, auch als Node B bezeichnet) auf. Eine Basisstation BTS kann Verbindungen zu Kommunikations-Endgeräten bzw. Teilnehmerstationen MS, wie z. B. Mobilstationen oder anderweitigen mobilen und stationären Endgeräten, über eine Funkschnittstelle aufbauen und auslösen. Durch jede Basisstation BTS wird zumindest eine Funkzelle Z gebildet. Bei einer Sektorisierung oder bei hierarchischen Zellstrukturen können pro Basisstation BS auch mehrere Funkzellen Z versorgt werden. Die Funktionalität dieser Struktur ist auf andere Funk-Kommunikationssysteme, wie beispielsweise drahtlose Anschlußnetze (Wireless Access Networks), übertragbar, in denen die nachfolgend beschriebene Entwicklung zum Einsatz kommen kann.

Im folgenden wird lediglich eine Datenübertragung in Ab­ wärtsrichtung, also von der Basisstation zur Mobilstation, betrachtet. Die Erfindung ist aber ebenso auf die Datenüber­ tragung in Aufwärtsrichtung anwendbar. Im folgenden wird also die Basisstation in ihrer Eigenschaft als Sender und die Mo­ bilstation in ihrer Eigenschaft als Empfänger betrachtet.

In der Fig. 2 ist das OSI-Referenzmodell dargestellt. Es baut sich nacheinander aus der Bitübertragungsschicht, der Siche­ rungsschicht, der Vermittlungsschicht, der Transportschicht der Sitzungsschicht, der Darstellungsschicht und der Anwen­ dungsschicht auf. Die durchgehenden Linien stellen die reale Kommunikation zwischen den Schichten dar, die punktierten Li­ nien die Kommunikation über logische Kanäle zwischen den In­ stanzen derselben Schicht der kommunizierenden Teilnehmersta­ tionen A und B, beispielsweise zwischen der Basisstation BTS und der Teilnehmerstation MS.

Die Bitübertragungsschicht (Schicht 1) bildet die Grundlage für die Kommunikation und enthält das Kommunikationsmedium, den physikalische Kanal.

Aufgabe der Sicherungsschicht (Schicht 2) ist es, den Bitstrom der Bitübertragungsschicht als Folge von Datenblöc­ ken zu interpretieren und diese fehlerfrei an die Vermitt­ lungsschicht weiterzugeben. In der Sicherungsschicht erfolgt die Sicherung gegen Übertragungsfehler und von hier wird bei erkannten Übertragungsfehlern die neuerliche Übertragung ei­ nes Datenblocks veranlaßt.

Die Vermittlungsschicht (Schicht 3) ist unter anderem für die Einrichtung, den Betrieb und die Auslösung von Verbindungen zwischen offenen Systemen sowie das Multiplexen verantwort­ lich.

Die Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Datenfluß innerhalb der Schichten 2 (L2) und 1 (L1). Die Darstellung basiert auf der Fig. 9 der Seite 22 des obengenannten Standardisierungs­ dokuments 3G TS 25.301. Dabei kann das Verfahren im Rahmen der Erfindung ebenfalls auf die in den Fig. 8 und 10 die­ ses Dokuments beschriebenen Datenflüsse angewendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt vorteilhaft die soge­ nannten Interlayer-Kommunikation, d. h. die Kommunikation zwi­ schen den Protokollschichten des QSI-Schichtenmodells aus. In dem UTRA-Standard erfolgen die Kommunikation und der Daten­ austausch zwischen den Protokollschichten beispielsweise über die bereits erwähnten Primitives, die mit zusätzlichen Para­ metern als Kontrollinformation versehen sein können. Grund­ sätzlich ist aber im Rahmen der Erfindung jede Art von Inter­ layer-Kommunikation verwendbar.

Kennzeichnend ist dabei, wie nachfolgend zu der Fig. 3 be­ schrieben, daß ein Protokoll, beispielsweise der RLC, bei der Bildung des Headers einer PDU die komplette Header-Informa­ tion oder Teile davon neben der bzw. zusätzlich zur PDU an die unteren Schichten weitergibt. Dieses bedeutet, daß die unteren Schichten diese Information einerseits explizit (ohne Verknüpfung mit dem zugehörigen Datenpaket) und andererseits implizit (verknüpft mit dem zugehörigen Datenpaket) und daher für sie nicht separat zugänglich im PDU-Header erhalten. Die explizite Weitergabe der Header-Informationen kann z. B. in Form der Parameterlisten geschehen, die mit den Primitives zwischen den Schichten ausgetauscht werden.

Das Datenflußdiagramm in der Fig. 3 basiert darauf, daß in der Schicht 2 RLC (L2 RLC) ein von höheren Schichten (Higher Layer) kommendes Datenpaket PDU durch einen Header (RLC header) ergänzt wird. Diese Schicht 2 RLC wird aufgrund dieses Hinzufügens eines Headers als nicht-transparent (non­ transparent) bezeichnet. Das in der Schicht 2 RLC gebildete RLC PDU wird mitsamt dem (impliziten, d. h. mit dem Datenpaket verknüpften) RLC-Header zu der Schicht 2 MAC weitergereicht, in der die Bildung des Transportblocks (Transport block) erfolgt. Der hinzugefügte RLC-Header wird erfindungsgemäß außerdem separat, ohne die in dem normalen Verarbeitungszweig erfolgende Transportblock-Bildung zu der Schicht 1 (L1) mit Hilfe eines Primitives weitergereicht. Die Schicht 2 MAC wird als transparent bezeichnet, da in ihr dem Datenpaket kein zusätzlicher Header hinzugefügt wird.

In weiteren Schritten wird sowohl der Transportblock als auch der separate Header in der Schicht 1 kodiert und CRC-bits hinzugefügt, bevor er über die Funkschnittstelle übertragen wird (siehe Fig. 4 weiter unten).

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren kann die Schicht 1 die zusätzliche, separat vorliegende Header-Information ver­ arbeiten und beispielsweise stärker als das zugehörige Datenpaket PDU kodieren. Nach der Übertragung über die Funkschnittstelle liegt diese Information empfangsseitig wieder explizit in der Schicht 1 vor. In diesem Fall übergibt die Schicht 1 diese Information mit Hilfe der Interlayer- Kommunikation an die höheren Schichten weiter (Fig. 5).

Weiterhin werden die im Empfänger eingetroffenen PDUs entsprechend der bekannten Protokollfunktionalität verarbeitet. Die entsprechenden Header werden von den Protokollen abgetrennt und gelesen. In dem Beispiel der Fig. 3 ist die empfangene Header-Information im RLC dann wieder in zwei Versionen, explizit und implizit, verfügbar, da der RLC PDU-Header nach der Decodierung der entsprechenden Codierungseinheit wieder lesbar ist. Dies bedeutet, daß der RLC die auf verschiedenen Wegen empfangenen Informationen miteinander vergleichen kann, wodurch Übertragungsfehler mit einer sehr hohen Genauigkeit erkannt werden können.

Mit der Erfindung ist es also möglich, die Headerinformationen (oder Teile davon, zumindest aber die Sequenznummer des jeweiligen Datenpaketes) sicherer zu übertragen als das eigentliche Datenpaket mit den Nutzdaten. Dies ist beispielsweise durch eine stärkere Kanalkodierung oder Verschachtelung (Interleaving) des Headers im Vergleich zum Datenpaket realisierbar. Dies ist bei den bisherigen Lösungen schwierig zu realisieren, da die Kanalkodierung und Verschachtelung innerhalb der Schicht-1 erfolgt, die keinerlei Wissen über die Bedeutung der Information, die sie transportieren soll, besitzt. Die Protokollschicht-1 kann deshalb bislang nicht zwischen Daten und Header innerhalb desselben Übertragungskanals (Transport Channel) unterscheiden. Ferner können gemäß dem UTRA-Standard bisher innerhalb eines Übertragungskanals nicht unterschiedliche Kodierschemata verwendet werden.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Vorteile auf:

• - der Header wird durch die implizite und die darüber hinaus erfolgende explizite Übertragung zusätzlich gesichert,
• - fälschlicherweise korrekt angenommene CRC-Checks der Schicht 1 können im RLC durch Vergleich der beiden übermittelten Header abgefangen werden,
• - gegebenenfalls kann die Datensicherung des Headers in der Schicht 1 mit einem geringeren Aufwand erfolgen, da durch den Vergleich des expliziten mit dem impliziten Header eine weitere Möglichkeit zur Korrektur besteht. Dieses ist beispielsweise durch eine geringere Anzahl von CRC-bits realisierbar,
• - es ist kein zusätzlicher Aufwand für die beschriebene Sicherung des Headers notwendig, da alle beschriebenen Mechanismen für ARQ-Verfahren durch den UMTS-Standard bereits unterstützt werden, und
• - das Verfahren ist sowohl für den FDD- als auch für den TDD-Modus des UMTS-Mobilfunkssystems geeignet.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren bei einem Hybrid ARQ II-Verfahren eingesetzt, da es bei diesem Verfahren günstig ist, wenn der Header mit einer höheren Sicherheit als die Daten übertragen werden. Dies gilt insbesondere für die Sequenznummern der PDUs, da diese empfangsseitig für eine korrekte Dekodierung von großer Bedeutung sind.

Das Verfahren ist prinzipiell nicht beschränkt auf bestimmte Protokollebenen, sondern kann immer dann Anwendung finden, wenn in einer Protokollebene Header-Information hinzugefügt wird, die anschließend - komplett oder teilweise - implizit und explizit über die Schicht 1 übertragen wird. Siehe hierzu die Fig. 8 und 10 des referenzierten 3GPP Standardisierungs- Dokuments 3G TS 25.301.

Der "explizite" Header kann identisch mit dem "impliziten" Header sein oder auch nur einen Teil der Informationen des letzteren beinhalten. Zumindest aber sollte er die Sequenznummer des betroffenen Datenpakets aufweisen.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der (komplette) Header ausschließlich auf die oben erwähnte explizite Weise übertragen werden, so dass dann eine vollständige Trennung von Header und zugehörigem Datenpaket erfolgt. Dann entfällt zwar die Möglichkeit eines Vergleichs zweier Versionen des Headers (explizit und implizit) im Empfänger. Allerdings bleibt der Vorteil, dass der Header separat vom zugehörigen Datenpaket und damit auch sicherer als dieses codiert werden kann.

Die erfindungsgemäße Codierung und Decodierung des explizit zu übertragenden Headers und des zugehörigen Datenpakets (welches u. U. ebenfalls die Headerinformationen implizit enthält) wird nachfolgend anhand der Fig. 4 und 5 erläutert, wobei die Fig. 4 die Senderseite und somit die Codierung und Fig. 5 die Empfangsseite und somit die Decodierung betrifft.

Eine mögliche Lösung zur konzeptionellen Gestaltung von ARQ- Mechanismen innerhalb des UTRA-Standards besteht, wie oben erklärt, darin, daß der Protokollschicht 1 zusätzliche Informationen des Headers explizit zur Verfügung gestellt werden. Dies kann beispielsweise über Parameterlisten erfolgen, die mit den Primitives zwischen den Protokollschichten ausgetauscht werden. Vom RLC (Radio Link Control) aus würden beispielsweise die Sequenznummern (SN - Sequence Number) der Codierungseinheiten als zusätzliche Parameter des Headers über den MAC (Medium Access Control) zur Schicht 1 durchgereicht werden, so daß die Schicht 1 die Header-Information parallel mit der zu übertragenden Codierungseinheit erhält. Neben den Sequenznummern der Codierungseinheiten kann dem Empfänger bei Hybrid ARQ Typ II oder III über den Header, beispielsweise in Form einer Nummer, auch mitgeteilt werden, um die wievielte Codierungseinheit des zugehörigen Datenpaketes mit der angegebenen Sequenznummer es sich handelt (z. B. Polynom Nummer 2, in den Figuren "Redundancy Version genannt).

Außerdem kann der Sender Kontroll- und Steuerinformationen (z. B. Polling) über den Header zum Empfänger übertragen.

Die Schicht 1 kann die ggf. zusätzlich übertragenen Infor­ mationen des expliziten Headers unabhängig vom zugehörigen Datenpaket verarbeiten und stärker als dieses kodieren. Dieses Verfahren wird nun anhand der Fig. 4 erläutert.

Von dem MAC der Schicht 2 wird ein Datenpaket bzw. Transport Block mit Daten (Data) und einer RLC-Sequenznummer SN der Schicht 1 zur Verfügung gestellt. Bei einer erneuten Übertragung wird entsprechend eine weitere Codierungseinheit desselben Datenpakets mit derselben Sequenznummer bereit­ gestellt. Im vorliegenden Fall wird als explizite Headerinformation die Sequenznummer RLC SN und die Nummer der Codierungseinheit (Redundancy Version) übertragen. Letztere kann beim Fehlerkorrekturverfahren HARQ II (Hybrid Automatic Repeat Request II) beispielsweise die Werte 1 und 2 annehmen, da zwei unterschiedliche Codierungseinheiten nacheinander übertragen werden können. Bei HARQ III kann letztere die Werte 1 bis 3 annehmen.

Diese Kombination aus Datenpaket (ggf. unter Einschluss der impliziten Headers) und explizitem Header RLC SN, "Reduncancy Version" wird aufgeteilt, wobei das Datenpaket Data dem rechten Verarbeitungszweig und der explizite Header dem linken Verarbeitungszweig zugeführt wird, wobei beiden je­ weils eine CRC-Checksumme hinzugefügt wird (CRC Attachment). Nachfolgend wird das Datenpaket Data in einem Kodierschritt beispielsweise Faltungs- oder Turbokodiert. Der explizite Header wird in dem linken Verarbeitungszweig mit einer vergleichsweise besseren Kodierung als das Datenpaket ebenfalls Faltungs- oder Turbokodiert, wobei sich die Kodie­ rung im Vergleich zu der Kodierung des Datenpakets durch ein anderes Kodierungspolynom unterscheidet. In dem rechten Verarbeitungszweig wird nachfolgend eine Auswahl der zu übertragenden Codierungseinheit des jeweiligen Datenpakets durchgeführt (Redundancy Selection), wobei die Auswahl in Abhängigkeit von der entsprechenden Nummer (Redundancy Version) der jeweils zu übertragenden Codierungseinheit des Datenpakets erfolgt.

Das als Codierungseinheit codierte Datenpaket und der codierte explizite Header werden nachfolgenden Verarbeitungschritten der sogenannten Ratenanpassung (Rate Matching) und des Abbildens (Mapping) auf einen physikali­ schen Übertragungskanal (Physical Channel) zugeführt.

Anschließend werden sie innerhalb der Schicht 1 über einen gemeinsamen Transportkanal zum Empfänger übertragen (worauf bezüglich Fig. 6 noch eingegangen wird).

Das Verfahren im Empfangsfall wird nun anhand der Fig. 5 er­ läutert. Aus einem physikalischen Übertragungskanal werden analog zu dem vorangehend beschriebenen Verfahren der ko­ dierte explizite Header sowie das kodierte Datenpaket bzw. die entsprechende Codierungseinheit der weiteren Verarbeitung in der Schicht 1 zugeführt.

In dem linken Verarbeitungszweig wird der die Sequenznummer SN einschließende explizite Header einer Dekodierung unterzogen und anschließend ein Ergebnis eines CRC-Checks ermittelt. Ergibt das Ergebnis dieses Checks, daß der Header (und damit die Sequenznummer SN und die Nummer der jeweiligen Codierungseinheit = Redundancy Version) fehlerfrei empfangen wurde, so wird er mit der in einem Zwischenspeicher (Buffer) gespeicherten Codierungseinheit zusammengeführt (Combining) bzw. in der Art einer Etikette den Daten beigefügt. Dieses bedeutet, daß der bereits dekodierte explizite Header nicht nochmals in dem rechten Verarbeitungszweig dekodiert und einem CRC-Check unterworfen wird, sondern transparent durch diese Verarbeitungsschritte geführt wird. Ergibt der CRC- Check in dem rechten Verarbeitungszweig, daß die Codierungseinheit nicht fehlerfrei übertragen wurde bzw. die aufgetretenen Fehler während der Decodierung nicht korrigiert werden können, so wird beispielsweise eine weitere Codierungseinheit desselben Datenpakets vom Empfänger beim Sender angefordert. Die Kombination der Sequenznummer und des dekodierten Datenpakets wird anschließend dem MAC (Schicht 2) zur Verfügung gestellt.

Gemäß diesem Verfahren werden in dem Buffer/Combining die Er­ gebnisse des CRC-Checks für die Datenpakete überprüft. Ergibt das Ergebnis des CRC-Checks, daß das zugehörige Datenpaket fehlerbehaftet dekodiert wurden, so wird eine weitere Codierungseinheit desselben Datenpakets angefordert. Gegebenenfalls werden diese weitere Codierungseinheit und die ursprünglich empfangene Codierungseinheit miteinander kombiniert, um ein fehlerfreies Ergebnis bei einem erneuten Decodierungsversuch zu bekommen. Erst wenn dieses vorliegt bzw. die Fehlerrate eine vorgegebene Maximalfehlerrate unter­ schreitet, wird die Kombination aus Sequenznummer und Datenpaket zur MAC-Schicht weitergereicht, in der eine weitere Verarbeitung erfolgt.

Das zu den Fig. 4 und 5 beschriebene Verfahren hat als Vorteil, daß die interne Aufteilung bzw. Aufspaltung eines Transportkanals für höhere Schichten keine Auswirkungen be­ sitzt. Dabei wird vorteilhaft ausgenutzt, daß mit Hilfe von Primitives Parameter zu der Schicht 1 übergeben werden kön­ nen, deren Informationen u. U. auch zusätzlich in dem Header der PDU verfügbar sind. Die Übertragung der Steuerungsinformationen über die Funkschnittstelle wird somit zu einer internen Angelegenheit der Protokollschicht 1.

Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:

• - der (explizite) Header wird durch eine stärkere Kanalkodierung zusätzlich gesichert,
• - die Übertragungsalgorithmen für die verschiedenen ARQ-Ty­ pen (I, II oder III) unterscheiden sich nur geringfügig voneinander innerhalb der Protokollschicht 2, so dass zwischen diesen Fehlerkorrekturverfahren gewechselt werden kann,
• - wenn der Header auch implizit mit der entsprechenden Codierungseinheit übertragen wird, kann gegebenenfalls alternativ die Datensicherung des expliziten Headers in der Schicht 1 mit einem geringeren Aufwand erfolgen, da eine weitere Möglichkeit zu seiner Korrektur durch einen Vergleich mit dem impliziten Header besteht. Hierzu muss die Codierung im linken Zweig der Fig. 4 nicht einmal größer sein als in ihrem rechten Zweig. Dieses kann beispielsweise durch eine geringere Anzahl an bits für den CRC verwirklicht werden,
• - es ist kein zusätzlicher Aufwand zur Sicherung des Headers notwendig, da alle beschriebenen Mechanismen für ARQ-Ver­ fahren durch den UMTS-Standard unterstützt werden, und
• - das Verfahren ist gleichermaßen sowohl für den FDD- als auch den TDD-Modus des UMTS-Mobilfunksystems geeignet.

Fig. 6 zeigt ein detaillierteres Ausführungsbeispiel der in Fig. 4 dargestellten Codierung der Datenpakete Data und der zugehörigen (expliziten) Header, die in der Protokollschicht L1 erfolgt. Dargestellt ist ein linker Codierungszweig für die Datenpakete Data und ein rechter Codierungszweig für die expliziten Header.

Im linken Codierungszweig wird jedes Datenpaket zunächst mit einer CRC-Prüfsumme versehen und anschließend in einzelne Codierungsblöcke segmentiert. Anschließend erfolgt die Kanalcodierung. Aus den kanalcodierten Daten werden in Abhängigkeit der jeweils zu übertragenden Nummer der zugehörigen Codierungseinheit Untergruppen von Daten ausgesucht, die die jeweilige Codierungseinheit bilden. Anschließend wird der so gebildete Funkrahmen ausgeglichen und einem ersten Interleaving unterzogen. Der Funkrahmen wird dann segmentiert und einer Ratenanpassung unterzogen. Die Bildung der Codierungseinheiten durch den Block Redundancy Selection erfolgt so, dass jede Redundanzversion bzw. Codierungseinheit desselben Datenpakets immer dieselbe Anzahl von Bits aufweist. Dadurch müssen die nachfolgenden Verarbeitungsblöcke nicht jedesmal an unterschiedliche Längen der Codierungseinheiten angepasst werden.

Die Codierung der Header im rechten Codierungszweig in Fig. 6 erfolgt mit ähnlichen Funktionsblöcken wie die soeben geschilderte Codierung der Datenpakete. Allerdings werden zunächst mehrere Header miteinander verkettet, bevor diesen verketteten Headern eine gemeinsame CRC-Prüfsumme hinzugefügt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein effektiverer CRC- Fehlerschutz erreicht wird. Die einzelnen Header haben nämlich eine Länge von lediglich wenigen Bit. Die jeweils hinzuzufügende CRC-Prüfsumme hat eine Mindestlänge von z. B. 16 Bit. Würde man jedem Header eine einzelne Prüfsumme hinzufügen, müssten mit jedem Header also 16 Prüfsummenbits übertragen werden. Durch die Verkettung mehrerer Header ist es nur erforderlich, pro Verkettungsgruppe einmal 16 Prüfsummenbits zu übertragen. Hierdurch wird weniger Übertragungskapazität benötigt. Im rechten Codierungszweig entfällt der Block Redundancy Selection, da von den Headern keine unterschiedlichen Codierungseinheiten erzeugt werden. Die Header werden erfindungsgemäß im rechten Codierungszweig stärker und damit sichererer kanalcodiert als die Datenpakete im linken Codierungszweig. Außerdem wird das erste Interleaving im rechten Codierungszweig mit einer größeren Interleavingtiefe durchgeführt, als im linken Zweig. Die Header werden also stärker interleaved als die Datenpakete. Somit werden die Header insgesamt sicherer übertragen als die Datenpakete.

Im obersten Block in Fig. 6 ist die Erzeugung der HARQ- Header und die Steuerung der Auswahl der Nummer der Codierungseinheiten durch die Protokollschicht 2 (L2) angedeutet. Nach Durchlaufen der beiden soeben erläuterten Codierungszweige werden die kanalcodierten Datenpakete und Header auf einen gemeinsamen logischen Transportkanal TrCH gemultiplext. Anschließend erfolgt eine Aufteilung des dadurch gebildeten Datenstroms auf einzelne physikalische Übertragungskanäle (dies kann bei anderen Ausführungsbeispielen entfallen) sowie innerhalb dieser Kanäle die Durchführung eines jeweils zweiten Interleavings. Anschließend werden die Daten über die jeweils zugeteilten physikalischen Kanäle zum Empfänger übertragen.

Es ist möglich, im selben Transportkanal auch die Daten weiterer Verbindungen zu übertragen, die nicht notwendigerweise ebenfalls Gebrauch von einem Fehlerschutzverfahren wie HARQ oder nicht Gebrauch von demselben HARQ-Verfahren machen.

Im Empfänger erfolgt, ebenfalls in der Schicht 1, die bereits anhand Fig. 5 erläuterte Decodierung der über denselben Transportkanal empfangenen Datenpakete und Header. Diese hat im Detail eine der Fig. 6 entsprechende Struktur, um die bei der Codierung durchgeführten Codierungsschritte rückgängig zu machen und wieder die Datenpakete und Header in ursprünglicher Form zu erhalten.

Claims (12)

1. Verfahren zum Übertragen von Datenpaketen in einem Funk- Kommunikationssystem, bei dem
die Datenpakete (PDU, Transport block) mit einer ersten Codierung für eine Übertragung über eine Funkschnittstelle des Funk-Kommunikationssystems versehen werden,
Informationen (SN), die zur Kennzeichnung der Datenpakete (PDU, Transport block) dienen, mit einer im Vergleich zum jeweiligen Datenpaket (PDU, Transport block) sichereren zweiten Codierung für die Übertragung versehen werden
und die codierten Informationen (SN) und codierten Datenpakete innerhalb eines gemeinsamen Transportkanals übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
die Informationen in einer höheren Protokollschicht (L2 RLC) generiert werden
und die Codierung der Informationen (SN) und der Datenpakete (PDU, Transport block) in einer niedrigeren Protokollschicht (L1) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem
in der höheren Protokollschicht (L2 RLC) jedem Datenpaket (PDU, Transport block) ein Kopf (Header), der ebenfalls die entsprechenden Informationen (SN) enthält, hinzugefügt wird
und in der niedrigeren Protokollschicht (L1) für jedes Datenpaket zum einen der Kopf (Header) gemeinsam mit dem Datenpaket (PDU) mittels der ersten Codierung und zum anderen die Informationen (SN) mit der zweiten Codierung codiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die mit der zweiten Codierung zu codierenden Informationen (SN) mittels einer Interlayer-Kommunikation zwischen der höheren Protokollschicht (L2 RLC) zu der niedrigeren Protokollschicht (L1) übertragen werden.

5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem für die Kodierung der Informationen (SN) und der Datenpakete (PDU, Transport block) jeweils eine Faltungs- und/oder Turbokodierung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Informationen (SN) vor einer Übertragung über den Transportkanal stärker verschachtelt (ist interleaving) werden als die zugehörigen Datenpakete (PDU, Transport block).

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem vor der Durchführung der zweiten Codierung die Informationen (SN) mehrerer Datenpakete (PDU, Transport block) miteinander verkettet werden und die verketteten Informationen anschließend durch eine gemeinsame Prüfsumme einer Fehlerschutzcodierung ergänzt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Datenübertragung auf der Funkschnittstelle des Funk-Kom­ munikationssystem gemäß einem Automatic Repeat Request- Fehlerkorrekturverfahren erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem von dem Funk-Kommunikationssystem ein CDMA-Teilnehmerseparie­ rungsverfahren unterstützt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem von dem Funk-Kommunikationssystem ein TDMA-Teilnehmerseparie­ rungsverfahren unterstützt wird, wobei die Funkschnittstelle gemäß einem TDD-Verfahren organisierbar ist.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Informationen (SN) eine Sequenznummer des jeweiligen Datenpakets (PDU, Transport block) enthalten.

12. Basisstationssystem (BTS, BSC) eines Funk- Kommunikationssystems zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.