DE10107700A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Multiplexen und/oder Demultiplexen sowie entsprechende Computerprogramme und ein entsprechendes Computerprogramm-Erzeugnis - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Multiplexen von mehreren zweiten Kanälen, insbesondere logischen Kanälen gemäß der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, auf einen ersten Kanal, insbesondere einen Transport-Kanal gemäß der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, in einer Sendevorrichtung und/oder zum Demultiplexen in umgekehrter Richtung in einer Empfangsvorrichtung, wobei die beteiligten Kanäle mittels mindestens eines Konfigurationsbefehls konfiguriert werden, insbesondere hinsichtlich der Größe der von ihnen zu transportierenden Dateneinheiten. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß in der besagten Konfiguration zumindest eine Größe von Dateneinheiten nur jeweils von einem einzigen zweiten Kanal unterstützt wird, um eine Zuordnung von Dateneinheiten dieser Größe zu dem betreffenden zweiten Kanal zu ermöglichen. Des weiteren werden eine entsprechende Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, entsprechende Computerprogramme sowie ein entsprechendes Computerprogramm-Erzeugnis vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Multiplexen von mehre­ ren zweiten Kanälen, insbesondere Logischen Kanälen gemäß der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, auf einen ersten Kanal, insbesondere einen Transport-Kanal gemäß der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, in einer Sendevorrichtung und/oder zum Demultiplexen in umgekehrter Richtung in einer Empfangsvorrichtung, wobei die beteiligten Kanäle mittels mindestens eines Konfigurationsbefehls konfig­ uriert werden, insbesondere hinsichtlich der Größe der von ihnen zu transportierenden Dateneinheiten.

Desweiteren betrifft die Erfindung eine Sende- und/oder Emp­ fangsvorrichtung, welches das Senden und/oder Empfangen von Nachrichten auf Grundlage einer Protokoll-Architektur, insbe­ sondere der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnitt­ stelle, unterstützt.

Zudem betrifft die Erfindung entsprechende Computerprogramme und ein entsprechendes Computerprogramm-Erzeugnis.

Die dritte Mobilfunkgeneration UMTS (Universal Mobile Tele­ communication System) weist an der UMTS-Luftschnittstelle ei­ ne Protokollschichtstruktur auf, s. hierzu beispielsweise "Mobilfunknetze und ihre Protokolle", B. Walke, Teubner, 2000, S. 385 ff., dessen Offenbarung hiermit einbezogen ist. Fig. 1 zeigt die bekannte UMTS-Protokoll-Architektur der Schicht 2 und der unteren Schicht 3, die die Protokolle der UMTS-Luftschnittstelle beinhalten, s. hierzu obige Referenz S. 395. Diese Architektur liegt derart sowohl im mobilen End­ gerät (User Equipment, UE) als auch in einem Knoten des Mobilkommunikations-Netzes (Radio Network Controller, RNC) vor, das heißt jedes der Protokolle existiert einmal im UE und einmal im RNC.

Gleiche Protokolle tauschen Protokoll-Dateneinheiten (Proto­ col Data Units, PDUs) aus, indem sie die Dienste der unter ihnen liegenden Protokoll-Schichten für den Transport der PDUs benutzen. Jede Protokoll-Schicht bietet der über ihr liegenden Schicht ihre Dienste an sogenannten Dienstzugangs­ punkten an. Diese Dienstzugangspunkte werden zum besseren Verständnis der Architektur mit allgemein gebräuchlichen und eindeutigen Namen versehen (z. B. Logische Kanäle, Transport- Kanäle, Radio Bearer). Für den Datentransfer nehmen Protokol­ le an ihren Dienstzugangspunkten Dienst-Dateneinheiten (Ser­ vice Data Units, SDUs) auf und geben daraus erzeugte PDUs an die unter ihnen liegende Schicht ab, PDUs von oberen Schich­ ten sind somit identisch mit den SDUs der darunterliegenden Schicht.

Die in Fig. 1 dargestellten Protokoll-Schichten sind die

• - Radio Resource Control-(RRC)Schicht (untere Schicht 3)
• - Packet Data Convergence Protokoll-(PDCP)Schicht (obere Schicht 2)
• - Broadcast/Multicast Control-(BMC)Schicht (obere Schicht 2)
• - Radio Link Control-(RLC)Schicht (mittlere Schicht 2)
• - Medium Access Control-(MAC)Schicht (untere Schicht 2)
• - physikalische Schicht (PHY) (Schicht 1).

Da die PDCP- und BMC-Schichten im Zusammenhang mit der vorlie­ genden Erfindung keine besondere Bedeutung haben, werden sie hier nicht weiter beschrieben. Im folgenden werden die Funktio­ nen von RRC, RLC und MAC kurz allgemein erläutert.

Im UMTS Mobilfunkendgerät (UE) können Daten von verschiedenen Applikationen erzeugt werden. Für Sprachverbindungen erzeugt beispielsweise ein Sprach-Coder einen oder mehrere Sprach- Datenströme oder ein HTML-Browser erzeugt unregelmäßige Paket- Datenströme. Diese Daten werden zunächst eventuell von Proto­ kollen höherer Schichten modifiziert und für den Datentransfer in verschiedenen Netzen vorbereitet (bspw. TCP, s. RFC 0783, Transmission Control Protocol (TCP), IETF, September 1981 und IP, s. RFC 0791, Internet Protocol (IP), IETF, September 1981). Für den Transport über die UMTS Luftschnittstelle müssen diese Daten in den verschiedenen Protokollen der Schicht 2 (PDCP, RLC und MAC) optimiert werden. Die in Fig. 1 dargestellte Proto­ koll-Architektur ist dabei nicht nur horizontal in die schon erwähnten Schichten und Einheiten aufgeteilt, sondern auch vertikal in die Kontroll-Ebene (C-plane) und die Nutzer-Ebene (U-plane). Über die C-plane werde ausschließlich Kontroll- Daten, die zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung einer Verbin­ dung benötigt und im RNC oder UE selbst erzeugt werden, über­ tragen, wogegen über die U-plane die eigentlichen Nutzdaten von höheren Schichten transportiert werden. Im Bereich der U-plane wird der Dienstzugangspunkt, an dem nicht-UMTS-spezifische Protokolle den Übertragungsdienst der UMTS-Luftschnittstelle nutzen können, als Radio Bearer (RB) bezeichnet. RBs werden also oberhalb der Schicht 2, je nach genutzten Protokollen oberhalb von PDCP, BMC oder RLC, angeboten und übertragen Daten transparent vom UE über die UMTS-Luftschnittstelle zum RNC und umgekehrt. Für diese Übertragung wird beim Aufbau eines solchen RBs eine bestimmte Übertragungsdienstqualität (Quality of Ser­ vice, QoS) festgelegt, die sich beispielsweise durch eine be­ stimmte garantierte Datenrate oder eine maximale Übertragungs­ verzögerung auszeichnet.

RBs können bidirektional oder unidirektional sein. Ein RB kann also Daten entweder in zwei Richtungen (im Uplink, UL und im Downlink, DL) oder nur in einer Richtung (UL oder DL) übertragen.

Im Bereich der C-plane bezeichnet man die Dienstzugangspunk­ te, an denen das RRC-Protokoll der unteren Schicht 3 den Ü­ bertragungsdienst der UMTS-Luftschnittstelle nutzen kann, als Signalling Radio Bearer (SRB). SRBs können ebenfalls bidirek­ tional oder unidirektional sein und transportieren Nachrich­ ten von höheren Instanzen der Schicht 3 vom Sender zum Emp­ fänger und/oder umgekehrt. Ferner handeln die RRC-Einheiten von Sender und Empfänger über die SRBs die Übertragungspara­ meter für eine Verbindung aus, anhand derer die Einheiten der Schicht 2 und die Schicht 1 konfiguriert oder umkonfiguriert werden.

Da die Datenströme eines RB entweder kontinuierlich oder in Paketen beliebiger Länge vorliegen, ist es Aufgabe des RLC- Protokolls, den Datenstrom in Pakete zu teilen (oder zusam­ menzufügen), die eine für die Luftschnittstelle optimale Län­ ge aufweisen. Es werden also RLC-SDUs in RLC-PDUs zerteilt oder es werden mehrere RLC-SDUs zu RLC-PDUs zusammengesetzt. Darüber hinaus speichert die RLC-Schicht die an einem RB an­ liegenden Daten solange in einem RLC-Buffer, bis sie von der unter RLC liegenden Schichten über die Luftschnittstelle transportiert werden können. Die RLC-Schicht hat weitere Auf­ gaben (insbesondere die der Fehlerkorrektur und der Ver­ schlüsselung) die hier jedoch nicht relevant sind, s. TS 25.302, Services Provided by Physical Layer, 3GPP, September 2000, S. 16-20. Die RLC-Schicht übergibt die nach der Teilung (oder Zusammenfügung) entstandenen RLC-PDUs der MAC-Schicht zur weiteren Übertragung. Die RLC-Schicht ist dabei so model­ liert, daß es eine eigenständige RLC-Entität (RLC-entity) pro Radio Bearer gibt, s. TS 25.322, Radio Link Control, 3GPP, September 2000.

Die Dienstzugangspunkte, an denen die MAC-Schicht ihre Diens­ te anbietet, werden Logische Kanäle genannt. Ist der zu einer RLC-Einheit gehörende RB unidirektional, richtet diese Ein­ heit für die Dauer der Verbindung nur einen Logischen Kanal ein, sofern Nutzdaten und RLC-Kontrolldaten, die für die Feh­ lerkorrektur und die Entschlüsselung im Empfänger benötigt werden, über den selben Logischen Kanal transportiert werden. Sollen Nutz- und RLC-Kontrolldaten über unterschiedliche Kanäle übertragen werden, wird die RLC-Einheit mit zwei Logi­ schen Kanälen konfiguriert. Ist der RB hingegen bidirektional werden für die zugehörige RLC-Einheit pro Richtung (UL/DL) dementsprechend ein oder zwei logische Kanäle eingerichtet. Logische Kanäle unterscheiden sich durch die Art der Daten, die auf ihnen übertragen werden. Man unterscheidet deshalb Logische Kanäle, auf denen UE spezifische Nutzdaten (Dedica­ ted Traffic Channel, DTCH), UE spezifische Kontrolldaten (De­ dicated Control Channel, DCCH) oder allgemeine Kontrolldaten (Common Control Channel, CCCH) übertragen werden. Mehrere DTCHs können sich darüber hinaus durch den für den entspre­ chenden RB konfigurierten QoS unterscheiden.

Für die Übertragung der Daten über die Luftschnittstelle ist nicht in erster Linie relevant was übertragen wird, sondern wie die Daten übertragen werden. Deshalb stellt die physika­ lische Schicht, die die Kodierung der Daten, die Modulation, die Hochfrequenztechnik und die Antenne enthält, der MAC- Schicht Dienstzugangspunkte zur Verfügung, die sich dadurch auszeichnen, wie die Daten übertragen werden: Die sogenannten Transport-Kanäle. Es findet auf den Transport-Kanälen keine Unterscheidung mehr zwischen Nutz- und Kontrolldaten statt, es werden beispielsweise UE spezifische Kanäle (Dedicated Channel, DCH), Kanäle mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Channel, RACH) oder gemeinsam von mehreren UEs genutzte Kanä­ le (Uplink oder Downlink Shared Channel, USCH oder DSCH) un­ terschieden.

Die Aufgabe der MAC-Schicht im Sender ist es, die Daten, die an einem Logischen Kanal oberhalb der MAC-Schicht anliegen, auf die Transport-Kanäle der physikalischen Schicht abzubil­ den, bzw. im Empfänger auf Transport-Kanälen empfangene Daten auf Logische Kanäle zu verteilen. Jeder Transport-Kanal ist dazu mit einem Satz von festen Parametern für die Übertragung der Daten vorkonfiguriert. Aus einem weiterer Satz von vari­ ablen Parametern kann die MAC-Schicht die jeweils für die ak­ tuelle Übertragung günstigsten aussuchen und so die Datenübertragung dynamisch beeinflussen. Eine gültige Einstellung aller Parameter für einen Transport-Kanal wird dabei Trans­ port Format (TF) genannt. Die Menge aller möglichen Einstel­ lungen für einen Transport-Kanal heißt Transport Format Set (TFS). In einem TFS sind die einzelnen TF durch einen Indika­ tor gekennzeichnet. Dieser Indikator wird als Transport- Format Indicator (TFI) bezeichnet. Nur die variablen (dynami­ schen) Parameter des TF variieren innerhalb eines TFS. Zu ei­ nem bestimmten Zeitpunkt ist für jeden Transport-Kanal nur ein Transport-Format eingestellt. Die Menge der zu einem be­ stimmten Zeitpunkt für alle vorhandenen Transport-Kanäle ein­ gestellten Transport-Formate heißt Transport Format Combina­ tion (TFC). Aus den für jeden Transport-Kanal gültigen Trans­ port-Formaten ergibt sich eine große Vielzahl von möglichen Kombinationen für alle Transport-Kanäle und theoretisch könn­ te jede dieser Kombinationen eine TFC ergeben. Praktisch ist die Anzahl der tatsächlich gleichzeitig erlaubten Kombinatio­ nen von Transport-Formaten aber eingeschränkt. Die Menge al­ ler erlaubten TFCs wird Transport Format Combination Set (TFCS) genannt, s. TS 25.302, Services Provided by Physical Layer, 3GPP, September 2000, S. 16-20.

Für den Auf-, Abbau und die Umkonfiguration von Transport- Kanälen, Logischen Kanälen und RBs und das Aushandeln aller Parameter der Schicht 2 Protokolle ist das RRC-Protokoll ver­ antwortlich, s. TS 25.331, Radio Resource Control, 3GPP, Sep­ tember 2000. Dieses Protokoll ist ebenfalls im UE und im RNC vorhanden. Es nutzt die Übertragungsdienste, die die RLC- Schicht zur Verfügung stellt, also die SRBs, um RRC- Nachrichten zu versenden. Mit den zwischen den RRC- Protokollen ausgehandelten Übertragungs-Parametern werden dann die verschiedenen Protokolle der Schicht 2 konfiguriert. Beispielsweise wird für jeden Transport-Kanal beim Aufbau o­ der der Umkonfiguration zwischen den RRC-Protokollen ein TFS ausgehandelt und es wird das für alle Transport-Kanäle gülti­ ge TFCS übertragen. Beides wird dann in die MAC-Schicht konfiguriert, so daß die MAC-Schicht die Abbildung der Logischen Kanäle auf die Transport-Kanäle vornehmen kann.

Wie oben beschrieben besteht ein Transport-Format aus stati­ schen Parametern, die nicht durch die MAC-Schicht beeinflußt werden können, sondern nur durch RRC ausgehandelt werden, und dynamischen Parametern, von denen ein Satz von verschiedenen Einstellungen von RRC ausgehandelt wird und die von der MAC- Schicht beeinflusst werden können. Zu den statischen Parame­ tern gehören:

• - die Länge des Übertragungsintervalls (Transmission Time Interval, TTI), das ist das Zeitintervall, für das die physikalische Schicht Daten zusammenhängend verarbeitet. Dieses kann 10, 20, 40 oder 80 Millisekunden lang sein.
• - das Kodierungsschema zum Fehlerschutz
• - die Länge der Redundanzinformationen zum Fehlerschutz (CRC)

Die dynamischen Parameter sind:

• - RLC-Size. Da die MAC-Schicht weder MAC-PDUs generiert, noch die von RLC empfangenen RLC-PDUs segmentiert oder an­ einander hängt, korrespondiert eine MAC-PDU solange mit genau einer RLC-PDU, wie die MAC-Schicht der RLC-PDU kei­ nen Kontrolldatenkopf (MAC-header) voranstellt. Stellt die MAC-Schicht den RLC-PDUs einen Kontrolldatenkopf voran, so ist die MAC-PDU um die Länge des MAC-headers größer als die RLC-PDU. Mit diesem Parameter wird also sowohl die Größe der RLC-PDU als auch die Größe der MAC-PDU einge­ stellt. Der auf dem Transport-Kanal an die physikalische Schicht übergebene Datenblock, die MAC-PDU, wird auch Transport-Block genannt.
• - Number of Transport Blocks. Dieser Parameter bestimmt die Anzahl der MAC-PDUs, die während eines TTIs an die physi­ kalische Schicht zur gleichzeitigen Verarbeitung und den Transfer über die Luftschnittstelle übergeben werden dür­ fen.
• - In einigen Fällen kann auch das TTI ein dynamischer Para­ meter sein.

Wie man erkennt, ergibt sich aus den Parametern TTI, RLC-Size und Number of Transport Blocks die augenblickliche Datenrate des Transport-Kanals, die von der MAC-Schicht dynamisch durch Auswahl der verschiedenen Transport-Formate, also durch Vari­ ation des TTI, der RLC-Size und der Number of Transport Blocks eingestellt werden kann.

Über die dynamische Auswahl einer TFC für jedes Übertragungs­ intervall hinaus hat die MAC-Schicht die Aufgabe, die auf den verschiedenen RBs ankommenden Daten unter Berücksichtigung des für die RB eingestellten QoS auf die Transport-Kanäle zu verteilen. Dabei wird von der RRC-Schicht beispielsweise beim Aufbau und der Rekonfiguration von RBs ausgehandelt, welche Logischen Kanäle auf welche Transport-Kanäle abzubilden sind, wobei jedem Transport-Kanal mehrere Logische Kanäle zugeord­ net werden können.

Die sendende MAC-Schicht sucht sich also für jedes Übertra­ gungsintervall und für jeden Transport-Kanal ein Transport- Format aus (also insgesamt eine TFC) und bestimmt von welchen Logischen Kanälen Daten in dem betrachteten TTI übertragen werden. Dann teilt die MAC-Schicht den entsprechenden RLC- Einheiten die zum jeweiligen TF gehörende RLC-PDU-Size (so­ fern sie nicht für die Dauer der Verbindung konstant ist) und die Anzahl der erwarteten RLC-PDUs mit. RLC segmentiert dar­ aufhin die Daten aus dem RLC-Buffer entsprechend der RLC-PDU- Size und übergibt die entsprechende Anzahl an RLC-PDUs auf dem entsprechenden Logischen Kanal an die MAC-Schicht. Diese fügt den Daten ggf. einen MAC-header hinzu und übergibt die gesamten MAC-PDUs für einen Transport-Kanal gleichzeitig an die physikalische Schicht, die dann für den Transport der Da­ ten über die UMTS-Luftschnittstelle innerhalb eines TTI sorgt.

Bei der Beschreibung der Datenübertragung von einer Mobilsta­ tion (UE) zu einem Knoten des Mobilfunksystems, insbesondere eines Radio Network Controler (RNC), oder umgekehrt wird im folgenden - wenn nötig - zwischen Sende- und Empfangseinheit unterschieden, wobei sowohl der RNC als auch das UE die Funk­ tion des Senders bzw. des Empfängers ausführen können. Zum Aufbau bzw. zur Umkonfiguration einer Verbindung gibt es im allgemeinen immer eine konfigurierende Einheit und eine zu konfigurierende Einheit. Beim UMTS ist der RNC grundsätzlich die konfigurierende Einheit und das UE die konfigurierte Ein­ heit. Der Empfang von Konfigurationsparametern durch eine Konfigurationsnachricht vom RNC zum UE kann im allgemeinen durch das Übermitteln einer Empfangsbestätigung vom UE zum RNC bestätigt werden, wobei sich die vom UE zum RNC zur Bes­ tätigung gesendeten Konfigurationsparameter von den zuvor empfangenen unterscheiden können.

Für einen Verbindungsaufbau müssen die Schicht 1 und die Ein­ heiten der Schicht 2 (MAC, RLC, BMC und PDCP) des Senders und des Empfängers durch deren RRC-Protokolle konfiguriert wer­ den, d. h. diesen Einheiten wird mitgeteilt, anhand welcher Parameter die Verbindung aufzubauen ist. Diese Konfiguration beinhaltet auch die Information über die Eigenschaften und die Anzahl der einzelnen Dienstzugangspunkte (z. B. RBs, SRBs, Logische Kanäle und Transport-Kanäle) zwischen den unter­ schiedlichen Schichten und Einheiten der Schichten.

Dem RLC wird für jeden RB z. B. übermittelt, ob ein oder zwei Logische Kanäle pro Übertragungsrichtung (UL/DL) aufgebaut werden, über welchen Logischen Kanal Nutz- und über welchen RLC-Kontrolldaten transportiert werden, wie viele RLC-PDUs ohne Empfangbestätigung maximal gesendet werden dürfen, usw. Dem MAC werden bei der Konfiguration z. B. die Prioritäten, anhand derer die Logischen Kanäle auf die Transport-Kanäle verteilt werden, die Identifikationsnummer jedes Logischen Kanals und jedes Transport-Kanals, anhand derer sie eindeutig zu identifizieren sind, der Type eines jeden Transport- Kanals, das TFS eines jeden Transport-Kanals, ein TFCS, usw., übermittelt. Des weiteren werden vom RRC jeder möglichen RLC- Size ein oder mehrere Logische Kanäle zugeordnet, wobei die Logischen Kanäle während der Verbindung nur die RLC-Sizes un­ terstützen, denen sie zugeordnet wurden. Diese Zuordnung von Logischen Kanälen zu RLC-Sizes wird dem MAC ebenfalls bei der Konfiguration mitgeteilt.

Nachdem die Schicht 1 und die Einheiten der Schicht 2 nach dem für die entsprechende Verbindung geforderten QoS konfigu­ riert worden sind, beginnt jede RLC-Einheit eines jeden RB die von den höheren Schichten bzw. von höher liegenden Proto­ kollen der Schicht 2 (PDCP und BMC) gelieferten RLC-SDUs für die Übertragung über die Luftschnittstelle zu manipulieren bzw. vorzubereiten. Dazu signalisiert der MAC jeder RLC- Einheit zunächst, wie viele Bits die vom RLC erzeugten PDUs (RLC-Size) haben sollen. Dies geschieht unter der Berücksich­ tigung der Zuordnung von Logischen Kanälen zu RLC-Sizes. Dar­ aufhin beginnt die RLC-Einheit, die RLC-SDUs in die geforder­ ten RLC-PDUs zu zerteilen bzw. zusammenzufügen. Abhängig von der Konfiguration der entsprechenden RLC-Einheit wird den Da­ ten in der RLC-PDU noch ein Kontrolldatenkopf (Header) voran­ gestellt. Die so erzeugten RLC-PDUs werden daraufhin in einen Sendespeicher, der als Stapelspeicher organisiert ist, ge­ schrieben. Durch eine weitere Signalisierung, in der der MAC den RLC-Einheiten mitteilt, wie viele RLC-PDUs im folgenden TTI erwartet werden (Number of Transport Blocks), übergibt jede RLC-Einheit dem MAC über die Logischen Kanäle eine be­ stimmte Anzahl von RLC-PDUs zur weiteren Verarbeitung.

Der MAC bildet die von den RLC-Einheiten empfangenen RLC-PDUs auf die Transport-Kanäle ab, was in Fig. 2 schematisch darge­ stellt ist. In Fig. 2 sind alle RBs bidirektional, und Nutz­ daten sowie RLC-Kontrolldaten werden über unterschiedliche Logische Kanäle transportiert. Der Einfachheit halber sind in Fig. 2 aber nur die Logischen Kanäle einer Übertragungsrich­ tung dargestellt.

Der MAC kann über einen Transport-Kanal die Daten eines Logi­ schen Kanals (in Fig. 2 der Transport-Kanal 1) oder auch die Daten mehrerer Logischer Kanäle an die Schicht 1 übertragen. Wenn die Daten mehrerer Logischer Kanäle zeitlich hinterein­ ander geschachtelt über einen Transport-Kanal übertragen wer­ den, gibt es für den MAC zwei Möglichkeiten, dies zu reali­ sieren. Der MAC kann entweder innerhalb eines TTI nur die Da­ ten eines Logischen Kanals (in Fig. 2 der Transport-Kanal 2) oder sogar innerhalb eines TTIs die Daten mehrerer Logischer Kanäle (in Fig. 2 der Transport-Kanal 3) übertragen. Werden die Daten mehrerer Logischer Kanäle innerhalb eines TTIs ü­ bertragen, muß die RLC-Size der Logischen Kanäle gleich sein (in Fig. 2 also sind die Dateneinheiten I, J, K, L gleich groß), was bei der Übertragung von Logischen Kanälen in ver­ schiedenen TTIs nicht zwingend notwendig ist (in Fig. 2 kön­ nen also F und E einerseits und H und G andererseits ver­ schieden groß sein). Der MAC fordert dann von jeder RLC- Einheit eine bestimmte Anzahl von RLC-PDUs, so daß insgesamt die "Number of Transport Blocks" des TF des jeweiligen Trans­ port-Kanals erreicht wird. Somit können die Daten mehrerer Logischer Kanäle innerhalb eines TTIs über einen Transport- Kanal übertragen werden. Generell signalisiert der MAC den RLC-Einheiten - unter Berücksichtigung der Prioritäten der einzelnen Logischen Kanäle und deren Sendespeicherbelegung - für jedes TTI, wie viele RLC-PDUs erwartet werden. Der MAC bestimmt für jedes TTI die für die Übertragung benötigten statischen und dynamischen Parameter eines jeden Transport- Kanals durch die Wahl einer TFC aus dem TFCS, durch die das TF für jeden Transport-Kanal festgelegt wird.

Auf der Empfängerseite ist das Verteilen der empfangenen MAC- PDUs auf die Logischen Kanäle problemlos möglich, solange nur die Daten eines Logischen Kanals über einen Transport-Kanal übertragen werden. In diesem Fall ist für den MAC die Zuord­ nung von MAC-PDUs zu Logischen Kanälen eindeutig und eine MAC-PDU entspricht genau einer RLC-PDU. Um das Verteilen der MAC-PDUs bei der Übertragung von mehreren Logischen Kanälen über einen Transport-Kanal, egal ob in jedem TTI nur die Da­ ten eines Logischen Kanals oder die Daten mehrerer Logischer Kanäle übertragen werden, zu gewährleisten, wird im Sender den RLC-PDUs eine Kontrolldatenerweiterung vorangestellt (in Fig. 3 der Kontrolldatenkopf), s. TS 25.321, Medium Access Control, 3GPP, September 2000, S. 23-27. In dieser ist unter anderem ein sog. C/T-Feld enthalten, in dem die Identifikati­ onsnummer des entsprechenden Logischen Kanals, von dem die RLC-PDU stammt, übertragen wird. Dem Empfänger ist bei diesem Demultiplexen auf Grund der Identifikationsnummer eine ein­ deutige Zuordnung der empfangenen MAC-PDUs zu den Logischen Kanälen möglich. Da das C/T-Feld eine Länge von 4 Bit hat und die Bitkombination '1111' ein reservierter Wert ist, können auf einen Transport-Kanal maximal 15 logische Kanäle abgebil­ det werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Datenübertragung zwischen mehreren Logischen Kanälen und ei­ nem Transport-Kanal zu realisieren. Allgemein soll eine opti­ mierte Datenübertragung zwischen mehreren zweiten Kanälen und einem ersten Kanal realisiert werden und zwar sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung (Multiplexen, Demul­ tiplexen).

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der besagten Konfiguration zumin­ dest eine Größe von Dateneinheiten nur jeweils von einem ein­ zigen zweiten Kanal unterstützt wird, um eine Zuordnung von Dateneinheiten dieser Größe zu dem betreffenden zweiten Kanal zu ermöglichen.

Weiterhin wird die Aufgabe bei Sende- und/oder Empfangsvorrich­ tung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sende- und/oder Empfangsvorrichtung einen Prozessor aufweist, der derart eingerichtet ist, daß von ihm die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchführbar sind.

Des weiteren wird diese Aufgabe durch Computerprogramme gemäß der Ansprüche 7 und 8 sowie ein Computerprogramm-Erzeugnis gemäß Anspruch 9 gelöst.

Wenn im folgenden von Dateneinheiten in der Mehrzahl gespro­ chen wird, versteht es sich von selbst, daß hierunter auch die Weiterleitung einer einzelnen Dateneinheit oder auch ei­ ner Dateneinheit der Größe 0 über einen zweiten Kanal im Sinn dieser Erfindung zu verstehen ist.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß bei entsprechender Konfigurierung jeder zweite Kanal, insbesondere jeder Logische Kanal, allein durch die Größe seiner Datenpakete gekennzeichnet werden kann. Dies erspart dem Empfänger in dem speziellen betrachteten Fall, die Iden­ tifikationsnummer eines Logischen Kanals aus einem C/T-Feld herauszulesen, wodurch er die MAC-PDUs effizienter auf die entsprechenden Logischen Kanäle verteilen kann.

Erfindungsgemäß erfolgt somit eine Zuordnung der zwischen den Kanälen übertragenen Dateneinheiten zu einzelnen zweiten Ka­ nälen anhand der Größe der Dateneinheiten.

Im Falle der Datenübertragung gemäß UMTS über eine Luft­ schnittstelle kann somit das C/T-Feld im Kontrolldatenkopf einer MAC-PDU bei der Übertragung von mehreren Logischen Ka­ nälen über einen Transport-Kanal, dem sogenannte Multiplexen, eingespart werden, wenn in vorgegebenen TTIs nur ein Logi­ scher Kanal übertragen wird. Unter "vorgegeben" ist hier zu verstehen, daß beispielsweise in jedem von jeweils neun auf­ einanderfolgenden TTIs Dateneinheiten jeweils eines Logischen Kanals ohne C/T-Feld übertragen werden und in jedem zehnten TTI Dateneinheiten bspw. auch unterschiedlicher Logischer Ka­ näle mit C/T-Feld transportiert werden. Am effizientesten ist es jedoch, in jedem TTI des ersten Kanals jeweils nur Daten­ einheiten von einem einzigen zweiten Kanal weiterzuleiten, solange sich die Dateneinheiten der über den ersten Kanal zu übertragenden Dateneinheiten unterschiedlicher zweiter Kanäle in der Größe voneinander unterscheiden.

Es werden also beim Senden mehrere Logische Kanäle auf einen Transport-Kanal abgebildet bzw. beim Empfangen ein Transport- Kanal auf mehrere Logische Kanäle verteilt (Demultiplexen), ohne die RLC-PDUs der einzelnen Logischen Kanäle ausdrücklich zu kennzeichnen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß pro übertrage­ ner MAC-PDU eines Logischen Kanals 4 Bit an Kontrolldaten eingespart werden können. Dies spart im allgemeinen Übertra­ gungskapazität ein und führt im Idealfall, wenn anstatt der Kontrolldaten Nutzdaten übertragen werden, zu einer Erhöhung der Nutzdatenrate.

Weitere Vorteile der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die bekannte UMTS Schicht 2 und Schicht 3 Protokoll- Architektur;

Fig. 2 das bekannte Multiplexen von Logischen Kanälen auf Transport-Kanäle;

Fig. 3 ein bekanntes MAC-PDU mit Kontrolldatenfeld;

Fig. 4 eine bekannte UMTS-Verbindung;

Fig. 5 das Multiplexen von Logischen Kanälen bei unter­ schiedlichen RLC-Sizes, und

Fig. 6 das Multiplexen von Logischen Kanälen bei teilweise gleichen RLC-Sizes.

Die Ausführungsbeispiele gehen von einer UMTS-Verbindung nach Fig. 4 aus. Dabei werden für die Verbindung zwei RBs vom RRC konfiguriert, wobei der erste RB bidirektional und der zweite unidirektional arbeiten soll. Es wird im RLC für jeden RB ei­ ne RLC-Einheit bereitgestellt. In der RLC-Einheit des Radio Bearer 1 werden die Nutz- und die RLC-Kontrolldaten über un­ terschiedliche Logische Kanäle transportiert. Also hat die erste RLC-Einheit insgesamt vier logische Kanäle (jeweils zwei pro Übertragungsrichtung) und die zweite RLC-Einheit nur einen Logischen Kanal. Da in den Ausführungsbeispielen der Übersichtlichkeit und der Einfachheit halber immer nur eine Übertragungsrichtung betrachtet wird, sind in Fig. 5 nur drei Logische Kanäle dargestellt, welche auf den Transport-Kanal 1 abgebildet werden. Ferner wurde dem MAC bei der Konfiguration für den Transport-Kanal 1 beispielhaft ein TFS übergeben, wie es in der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 1 dargestellt ist.

Damit das C/T-Feld bei der Übertragung von mehreren Logischen Kanälen über einen Transport-Kanal im Sinne der Erfindung weggelassen werden kann, wird des weiteren vorausgesetzt, das während eines TTI immer nur MAC-SDUs eines Logischen Kanals übertragen werden (in Fig. 2 der Transport-Kanal 2).

Nachdem die Konfigurationsphase abgeschlossen ist, d. h. alle Schichten mit ihren Einheiten (z. B. RLC, MAC, usw.) für die Verbindung entsprechend eingestellt wurden, wählt der MAC un­ ter Berücksichtigung der RLC-Sizes, die ein bestimmter Logi­ scher Kanal unterstützt, für jedes TTI das günstigste TF aus dem TFS des Transport-Kanals 1 aus. In diesem Ausführungsbei­ spiel soll bei der Konfiguration der RLC-Size 10 Bit nur der Logische Kanal 2, der RLC-Size 20 Bit nur der Logische Kanal 1 und der RLC-Size 40 Bit nur der Logische Kanal 3 zugeordnet worden sein. Dies hat zur Folge, daß jeder Logische Kanal nur eine RLC-Size unterstützt.

Weiter sei beispielhaft angenommen, daß der Logische Kanal 3 die höchste und der Logische Kanal 2 die niedrigste Priorität hat. Daher wählt der MAC für das TTI 1, in dem auf Grund sei­ ner Priorität der Logische Kanal 3 übertragen wird, das TF mit dem TFI 8, s. Tabelle 1. Daraufhin signalisiert der MAC der RLC-Einheit des Logischen Kanals 3 eine RLC-Size von 40 Bit und fordert von der Einheit zwei RLC-PDUs. Die RLC- Einheit beginnt dann sofort, die von höheren Schichten gelie­ ferten RLC-SDUs in die RLC-Size zu zerteilen oder zusammenzu­ fügen und gibt dann die so entstandenen RLC-PDUs der Größe 40 Bit über den Logischen Kanal 3 an den MAC. Der MAC überträgt die RLC-PDUs innerhalb des ersten TTI, ohne ihnen einen Kon­ trolldatenkopf voranzustellen, über den Transport-Kanal 1 an die Schicht 1. Im TTI 2 wählt der MAC für den Transport-Kanal 1 das TF mit dem TFI 4. Im TTI 3, in dem der Logische Kanal 2 mit der niedrigsten Priorität übertragen wird, wählt er das TF mit dem TFI 3. Im zweiten TTI erhält der MAC daher zwei RLC-PDUs der Länge 20 Bit, die er, genau wie die vier RLC- PDUs der Länge 10 Bit des dritten TTI, ohne zusätzlichen Kon­ trolldatenkopf über den Transport-Kanal an die Schicht 1 ü­ bergibt. Die Schicht 1 sorgt dabei jeweils für die Übertra­ gung der MAC-PDUs über die Luftschnittstelle.

Da in jedem TTI immer nur RLC-PDUs eines Logischen Kanals ü­ bertragen werden und in diesem Ausführungsbeispiel alle Logi­ schen Kanäle auf Grund der Konfiguration unterschiedlich lan­ ge RLC-PDUs weiterleiten bzw. im Empfänger erwarten, kann die MAC-Einheit des Empfängers alle ankommenden MAC-PDUs anhand ihrer RLC-Size den entsprechenden Logischen Kanälen eindeutig zuordnen. Somit braucht den RLC-PDUs im Sender keine 4 Bit lange Identifikationsnummer des zugehörigen Logischen Kanals in einem Kontrolldatenkopf vorangestellt werden.

Beim Stand der Technik hingegen wird in dem Fall, daß mehrere Logische Kanäle über einen Transport-Kanal übertragen werden, den RLC-PDUs immer eine Identifikationsnummer in einem MAC- header vorangestellt. Bezüglich dieses Ausführungsbeispiels wurden daher schon in den drei dargestellten TTIs bei acht übertragenen RLC-PDUs (zwei im TTI 1, zwei im TTI 2, vier im TTI 3) insgesamt 32 Bit (8.4 Bit) an Kontrolldaten einge­ spart. Wenn man nun das Fehlen der Identifikationsnummer bzw. des C/T-Feldes schon bei der Konfiguration der RLC-Sizes des TF des Transport-Kanals berücksichtigt, also alle RLC-Sizes gleich um 4 Bit erhöht, werden pro RLC-PDU 4 Bit an Nutzdaten mehr übertragen. Dies hat zur Folge, daß sich die Nutzdaten­ rate mittels dieser Erfindung effektiv erhöhen läßt.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wurden den Logischen Kanä­ len nur unterschiedliche RLC-Sizes zugeordnet. Zwar ist hier­ bei eine besonders erhöhte Datenrate zu erreichen, die Erfin­ dung läßt sich aber auch bei teilweise gleichen RLC-Sizes vorteilhaft einsetzen. Nimmt man - ausgehend von dem ersten Ausführungsbeispiel - für ein zweites Ausführungsbeispiel an, daß bei der Konfiguration der Verbindung dem Logischen Kanal 2 nicht die RLC-Size 10 Bit, sondern die RLC-Size 20 Bit zu­ geordnet wurde, und somit der MAC für das dritte TTI nicht das TF mit dem TFI 3 wählen kann, weil der Logische Kanal 2 die RLC-Size 10 Bit nicht unterstützt, wählt der MAC in die­ sem zweiten Ausführungsbeispiel für das TTI 3 das TF mit dem TFI 2, s. Fig. 6. Alle anderen Annahmen sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gleich.

Dadurch, daß den Logischen Kanälen 1 und 2 der selbe RLC-Size zugeordnet ist, muß den RLC-PDUs von diesen Logischen Kanälen für die Dauer der Verbindung die entsprechenden Identifikati­ onsnummer der Logischen Kanäle im C/T-Feld des MAC-headers vorangestellt werden. Den RLC-PDUs des Logischen Kanals 3 braucht allerdings weiterhin keine Identifikationsnummer vor­ rangestellt werden. Der Empfänger kann nämlich die RLC-PDUs der Logischen Kanäle 1 und 2 anhand der Identifikationsnummer den richtigen Logischen Kanälen zu ordnen, wobei die RLC-PDUs des Logischen Kanals 3 für den Empfänger weiterhin anhand der RLC-Size, die nur diesem Logischen Kanal zugeordnet ist, ein­ deutig zu identifizieren sind. Somit spart man auch in diesem Fall gegenüber dem Stand der Technik bei insgesamt fünf über­ tragenen RLC-PDUs (zwei im TTI 1, zwei im TTI 2 und eine im TTI 3), wobei zwei RLC-PDUs ohne Identifikationsnummer über­ tragen wurden, 8 Bit (2.4 Bit) an Kontrolldaten ein. Sendet man nun wiederum Nutzdaten anstatt der nicht benötigten Kon­ trolldaten, läßt sich die Nutzdatenrate auch wieder entspre­ chend erhöhen.

Allgemein kann die vorliegende Erfindung unter der Bedin­ gung, daß immer nur RLC-PDUs eines Logischen Kanals während eines TTI übertragen werden, angewendet werden, sobald ein Logischer Kanal RLC-PDUs einer RLC-Size erzeugt, welche bei der Konfiguration nur diesem einen Logischen Kanal zugeordnet wurde, womit dann auch immer eine entsprechende Erhöhung der Nutzdatenrate einhergeht.

Die Erfindung läßt sich generell anwenden für den Fall der Verteilung von Datenkanälen, die durch die Art der über sie zu übertragenen Daten gekennzeichnet sind (z. B. Logische Ka­ näle), auf solche Datenkanäle, welche dadurch gekennzeichnet sind, wie die Daten über die Luftschnittstelle eines Mobil­ funksystems, insbesondere UMTS, übertragen werden (z. B. Transport-Kanäle) oder umgekehrt. Dabei können die Daten ins­ besondere von einer Mobilstation (UE) zu einem Knoten des Mo­ bilfunksystems, insbesondere eines Radio Network Controler (RNC), oder umgekehrt übertragen werden.

Unter einer Sende- und/oder Empfangseinheit im Sinne dieser Erfindung wird insbesondere ein mobiles Telekommunikations­ endgerät sowie ein Mobilkommunikationsnetz verstanden, in de­ nen das erfindungsgemäße Verfahren abläuft.

Anhang Abkürzungen

Durchgängig wird für die Mehrzahlbildung ein "s" angehängt, z. B. ein RNC, zwei RNCs
BMC Broadcast/Multicast Control
DL Downlink
MAC Medium Access Control
Node B UMTS Basisstation
PDCP Packet Data Convergence Protocol
PDU Protocol Data Unit
QoS Quality of Service
RB Radio Bearer
RLC Radio Link Control
RNC Radio Network Controler
RRC Radio Resource Control
SDU Service Data Unit
SRB Signalling Radio Bearer
TF Transport Format
TFC Transport Format Combination
TFCS Transport Format Combination Set
TFI Transport Format Indicator
TFS Transport Format Set
TTI Transmission Time Interval
UE User Equipment
UL Uplink
UMTS Universal Mobile Telecommunication System

Anhang

Tabelle 1

Transport Format Set (TFS)

Claims (9)

1. Verfahren zum Multiplexen von mehreren zweiten Kanälen, insbesondere Logischen Kanälen gemäß der UMTS-Protokoll- Architektur für die Luftschnittstelle, auf einen ersten Ka­ nal, insbesondere einen Transport-Kanal gemäß der UMTS- Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, in einer Sendevorrichtung und/oder zum Demultiplexen in umgekehrter Richtung in einer Empfangsvorrichtung, wobei die beteiligten Kanäle mittels mindestens eines Konfigurationsbefehls konfi­ guriert werden, insbesondere hinsichtlich der Größe der von ihnen zu transportierenden Dateneinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß in der besagten Konfiguration zumindest eine Größe von Dateneinheiten nur jeweils von einem einzigen zweiten Kanal unterstützt wird, um eine Zuordnung von Dateneinheiten dieser Größe zu dem betreffenden zweiten Kanal zu ermöglichen.

2. Verfahren zum Multiplexen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Schritte umfaßt sind:

• - es werden die beteiligten Kanäle mittels mindestens eines Konfigurationsbefehls konfiguriert, insbesondere hinsichtlich der Größe der von ihnen zu transportierenden Dateneinheiten;
• - es werden Dateneinheiten, insbesondere RCL-PDUs, mit zumin­ dest teilweise verschiedener Größe von einer oberen Schicht oder mindestens einer oberen Schichteinheit, insbesondere RLC-Einheiten, erzeugt;
• - es werden derart erzeugte Dateneinheiten auf den mehreren zweiten Kanälen an eine untere Schicht oder mindestens eine untere Schichteinheit, insbesondere MAC-Schicht, weitergelei­ tet, wobei jeweils ein zweiter Kanal in der besagten Konfigu­ ration jeweils nur Dateneinheiten gleicher Größe weiterlei­ tet; und
• - es werden die Dateneinheiten von der unteren Schicht oder der mindestens einen unteren Schichteinheit in durch die Konfiguration vorgegebenen Transmissionszeitintervallen auf den ers­ ten Kanal geleitet,

wobei in vorgegebenen, vorzugsweise jeden Transmissionszeitin­ tervallen des ersten Kanals in der besagten Konfiguration jeweils nur Dateneinheiten von einem einzigen zweiten Kanal weitergeleitet werden, und daß eine Zuordnung von Datenein­ heiten zu zumindest einem zweiten Kanal anhand der Größe dieser Dateneinheiten erfolgt, wobei diese Größe in der besagten Kon­ figuration von keinem anderen zweiten Kanal unterstützt wird.

3. Verfahren zum Demultiplexen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Schritte umfaßt sind:

• - es werden die beteiligten Kanäle mittels mindestens eines Konfigurationsbefehls konfiguriert, insbesondere hinsichtlich der Größe der von ihnen zu transportierenden Dateneinheiten; und
• - es werden Dateneinheiten mit zumindest teilweise verschie­ dener Größe von dem ersten Kanal auf die mehreren zweiten Kanäle weitergeleitet, wobei die Dateneinheiten in durch die Konfiguration vorgegebenen Transmissionszeitintervallen über den ersten Kanal geleitet werden,

wobei in vorgegebenen, vorzugsweise jeden Transmissionszeitin­ tervallen des ersten Kanals in der besagten Konfiguration jeweils nur Dateneinheiten für einen einzigen zweiten Kanal weitergeleitet werden, und daß eine Zuordnung von Datenein­ heiten zu zumindest einem zweiten Kanal anhand der Größe dieser Dateneinheiten erfolgt, wobei diese Größe in der besagten Kon­ figuration von keinem anderen zweiten Kanal unterstützt wird.

4. Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, welches das Senden und/oder Empfangen von Nachrichten auf Grundlage einer Proto­ koll-Architektur, insbesondere der UMTS-Protokoll-Architektur für die Luftschnittstelle, unterstützt, wobei die Sende- und/oder Empfangsvorrichtung einen Prozessor aufweist, der derart eingerichtet ist, daß von ihm die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 durchführbar sind.

5. Sende- und/oder Empfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als mobiles Telekommunikationsendgerät ausgebildet ist.

6. Sende- und/oder Empfangsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Mobilkommunikationsnetz ausgebildet ist.

7. Computerprogramm, welches auf einer Sende- und/oder Emp­ fangsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 6, derart ablaufen kann, daß das Computerprogramm mitsamt der Sende- und/oder Empfangsvorrichtung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.

8. Computerprogramm, welches in eine Sende- und/oder Emp­ fangsvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ladbar ist, so daß die derart programmierte Sende- und/oder Empfangsvorrichtung fähig oder angepaßt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.

9. Computerprogramm-Erzeugnis, das ein computerlesbares Speichermedium umfaßt, auf dem ein Programm gespeichert ist, welches es einer Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, insbe­ sondere nach einem der Ansprüche 4 bis 6, nachdem es geladen worden ist, ermöglicht, die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchzuführen.