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Die
Erfindung betrifft Bitraten in zellularen Kommunikationssystemen.
Insbesondere betrifft diese Erfindung Durchsatzleistungsfähigkeiten
eines mobilen Teilnehmers oder Endgeräts bzw. Mobilstation (MS) innerhalb
eines zellularen Kommunikationssystems.
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Innerhalb
des globalen paketorientierten Funkdienstes (GPRS – global
package radio service) und des verbesserten globalen paketorientierten
Funkdienstes (EGPRS) zeigt eine Mobilstation dem Netzwerk ihre Multislot-Fähigkeit,
d.h. die Anzahl der Zeitschlitze (TS), die sie in der Uplink- und
der Downlink-Richtung unterstützt,
an. In GPRS-Systemen werden zu übertragende
Daten in Zeitrahmen übertragen.
Jeder Rahmen weist acht Zeitschlitze auf. Die Kommunikation zwischen
einer Mobilstation und dem Netzwerk wird als Uplink und die zwischen
dem Netzwerk und einer Mobilstation als Downlink bezeichnet.
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Jeder
Zeitschlitz kann eines aus einer Vielzahl von unterschiedlichen
Modulations- und Codierungsschemata verwenden. Die Wahl hängt von
der Qualität
der Funkverbindung zwischen der Mobilstation und dem Netzwerk ab.
In einem GPRS-System sind vier Codierungsschemata (CS-1 bis CS-4)
verfügbar,
und in einem EGPRS-System sind neun Modulations- und Codierungsschemata
verfügbar
(MCS-1 bis MCS-9).
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Das
Netzwerk teilt der Mobilstation Ressourcen, d.h. Zeitschlitze, gemäß seiner
Multislot-Klasse zu. Die Multislot-Klasse ist eine Angabe der maximalen
Anzahl von Uplink-, Downlink- und gleichzeitigen Verbindungszeitschlitzen,
die die Mobilstation handhaben kann. Die Bitrate pro Zeitschlitz
kann jedoch abhängig
von dem verwendeten Codierungsschema oder dem Modulations- und Codierungsschema
erheblich variieren. In einem GPRS-System stellt das Codierungsschema
CS-1 eine Zeitschlitzbitrate von 9,2 kbits/s und das Codierungsschema
CS-4 eine Zeitschlitzbitrate von 21,55 kbits/s bereit. Gleichermaßen stellt
das Modulations- und Codierungsschema
MCS-1 in einem EGPRS-System eine Zeitschlitzbitrate von 10,45 kbits/s
bereit, wohingegen das Modulations- und Codierungsschema MCS-9 eine
Zeitschlitzbitrate von 61,4 kbits/s bereitstellt.
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Ein
Mobilstation kann jedoch interne Beschränkungen haben, die verhindern,
dass es einige der Bitraten verwendet, die von dem Netzwerk bereitgestellt
werden, mit dem es kommuniziert. So kann die Mobilstation selbst
beispielsweise in der Lage sein, Daten mit einer Bitrate von 61,4
kbits/s anzunehmen, aber eine oder mehrere der Steuerungsschichten,
die mit der Kommunikation zwischen einem mobilen Endgerät und einem
Netzwerk verbunden sind, sind unter Umständen nicht in der Lage, mit
Daten dieser Bitrate umzugehen. Dies kann beispielsweise aufgrund
von Schnittstellenbegrenzungen oder Schicht 1 (L1)- und Schicht
3 (L3)-Fähigkeiten
der Fall sein. L1 und L3 sind Steuerungs- und Verkehrsschichten
innerhalb des Systems. Wenn dies der Fall ist, muss die Multislot-Klasse
der Mobilstation herabgestuft werden, da die Mobilstation keine
höheren
Codierungsschemata oder Modulations- und Codierungsschemata auf
all seinen Zeitschlitzen unterstützen
wird. Das Herabstufen der Multislot-Klasse hat eine negative Auswirkung
auf den Durchsatz der Mobilstation bei durchschnittlichen oder schlechten
Funkbedingungen.
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Beispielsweise
wird eine EGPRS-Mobilstation, die eine interne Beschränkung von
300 kbits/s hat, nicht in der Lage sein, mehr als vier Zeitschlitze
zu handhaben, da fünf
Zeitschlitze (TS), die das Modulations- und Codierungsschema MSC-9
verwenden, die Beschränkung
(5Ts × 61,4
Kbits/s = 307,5 kbits) überschreiten werden.
Dies ist der Fall, obwohl die Mobilstation hinsichtlich der Hardware
alle Zeitschlitze angemessen verwenden könnte. Wenn in diesem Beispiel
bei durchschnittlichen Funkbedingungen, die während eines Datenaustauschs
zwischen einer Mobilstation und einem Netzwerk herrschen, das Modulations-
und Codierungsschema MCS-4 (=19,25 kbits/s pro Zeitschlitz) verwendet
werden würde,
würde der
Durchsatz der Mobilstation auf 4TS × 19,25 kbits/s = 77 kbits/s
begrenzt werden, obwohl die Hardware der Mobilstation 8TS × 19,25 kbits/s
= 154 Kbits/s ausführen
könnte.
Es sollte erwähnt
werden, dass diese Geschwindigkeit, die erreicht werden würde, wenn
acht Zeitschlitze verwendet werden würden, weit unter den internen
Beschränkungen
der Beispiel-Mobilstation liegt. Daher ist ein mit den Systemen
nach dem neusten Stand der Technik verbundes Problem, dass der Durchsatz
der Mobilstation bei durchschnittlichen bis schlechten Funkbedingungen
durch die feste Zuordnung der Zeitschlitze sehr behindert wird.
Das Festlegen der Zeitschlitzzuordnung verhindert, dass die maximale
Bitrate der Mobilstation überschritten
wird, wenn die Codierungsstufe, die die höchste Menge an Datendurchsatz
ergibt, verwendet wird.
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Gegenwärtig wird
eine durchschnittliche Bitrate zwischen einer Mobilstation und einem
bedienenden GPRS-Unterstützungsknoten
(SGSN), einer Netzwerkeinheit, während
der Kontextaktivierung eines Paketdatenprotokolls (PDP) ausgehandelt.
Dieses Aushandeln ist für
ein Basisstationssystem (BSS) (das eine Basis-Transceiver-Station
(BTS) und eine Basisstationsteuerung (BSC) aufweist) transparent.
Der SGSN verwendet diese Information, um dem BSS die Spitzen-Bitrate
in dem Dienstqualität-(QoS)-Profil
für das
Netzwerk anzugeben. Das BSS verwendet einfach die Dienstqualität, um dem
mobilen Endgerät
auf eine von der Verwendung abhängende
Art Funkressourcen zuzuweisen. Des Weiteren kann die festgelegte
Spitzen-Bitrate potentielle Wiederholungen von der Funkschnittstelle
zwischen der Mobilstation und dem Netzwerk nicht berücksichtigen,
was zu einer hohen Funkverbindungssteuerungs-/durchschnittlichen
Zugriffssteuerungs-(RLC/MAC)-Level-Bitrate führt, die aus einer niedrigen
logischen Verbindungssteuerungs-(LLC)-Level-Bitrate folgt. RLC/MAC
und LLC sind Steuerungsgrade, die zwischen der Mobilstation und
dem Netzwerk liegen und in Verbindung damit stehen. Dies wird als
ein weiteres in gegenwärtigen
Verfahren und Systemen vorherrschendes Problem verstanden.
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Wie
aus dem oben Stehenden erkannt werden wird, ist die Mobilstation
in herkömmlichen
GPRS-/EGPRS-Systemen nicht in der Lage, Bitraten-Informationen zur
Steuerung der Funkschnittstellen-Bitrate
zu verwenden.
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Das
US-Patent 5,701,294 offenbart
ein System zur dynamischen Anpassung der Benutzer-Bitrate eines
zellularen TDMA-Telekommunikationssystems, um eine optimale Sprachqualität über einen
weiten Bereich von Funkkanalzuständen
zu erreichen. Das System überwacht
fortlaufend die Funkkanalqualität
sowohl auf dem Uplink als auch auf dem Downlink, und passt die Kombination
der Sprachcodierung, Kanalcodierung, Modulation und Anzahl der zuweisbaren
Zeitschlitze pro Anruf an, um die Sprachqualität für die gemessenen Zustände zu optimieren.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich an manche oder alle der oben
erwähnten
Nachteile.
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Wie
in den anliegenden Ansprüchen
beansprucht, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein
System zur Maximierung des Datendurchsatzes in einem zellularen
Kommunikationssystem, das eine maximale Bitrate verwendet, sowie
ein Verfahren und System zur Bereitstellung einer im Wesentlichen
stabilen Bitrate in einem zellularen Kommunikationssystem bei unterschiedlichen
Funkbedingungen unter Verwendung einer maximalen Bitrate bereit.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Maximierung des
Datendurchsatzes in einem zellularen Kommunikationssystem bereitgestellt,
wobei die mit einer Mobilstation verbundene maximale Bitratenbeschränkung an
ein Netzwerk übertragen
wird. Die maximale Bitrate kann gemäß der Art von zu verwendendem
temporärem
Blockfluss (TBF) auf unterschiedliche Art und Weise an ein Netzwerk übertragen
werden. Wenn ein Uplink-TBF verwendet werden soll, wird die Bitrate
mit der Multislot-Klasse der Mobilstation übertragen. Die Bitrate kann
während
eines Zweiphasenzugriffes übertragen werden,
wobei Informationen als Teil einer PAKETRESSOUCENANFRAGE gesendet
werden. Wenn ein Downlink-TBF verwendet werden soll, wird die Bitrate
von der Mobilstation an den SGSN gesendet, bei dem sie als ein Teil
der Funkzugriffsfähigkeiten
der Mobilstation gespeichert werden. Der SGSN kann die Funkzugriffsfähigkeiten
der Mobilstation an ein BSS in dem Netzwerk senden, wenn eine Anforderung
nach der Herstellung eines Downlink-TBF gestellt wird. Wenn ein
gleichzeitiger TBF verwendet werden soll, kann die Bitrate mit der
Multislot-Klasse der Mobilstation und an den SGSN übertragen
werden, bei dem sie als Teil der Funkzugriffsfähigkeiten der Mobilstation
gespeichert werden kann.
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Ein
BSS kann eine Anzahl von Zeitschlitzen festlegen, die bei einer Übertragung
verwendet werden sollen, wobei diese Zeitschlitze Teil einer Anzahl
von Zeitschlitzen sind, die der Mobilstation zu Kommunikationszwecken
zugeordnet sind, und kann des Weiteren einen Codierungs- oder einen
Modulations- und Codierungsgrad festlegen, der mit jedem Zeitschlitz
verwendet werden soll. Dies kann durchgeführt werden, um sicherzustellen,
dass der beste Durchsatz unter den gegenwärtigen Funkbedingungen erreicht
wird, während sichergestellt
wird, dass die maximale Bitratenbeschränkung der Mobilstation nicht überschritten
wird. Des Weiteren können
vorherrschende Funkbedingungen überwacht
werden und, wenn nötig,
kann die Anzahl der verwendeten Zeitschlitze und/oder das verwendete
Codierungs- oder Modulations- und
Codierungsschema angepasst werden, um den maximal möglichen
Durchsatz aufrecht zu erhalten, während man innerhalb der Bitratenbeschränkung der
Mobilstation bleibt.
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Zusätzliche
spezifische Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen klar erkennbar, wobei die Zeichnungen
zeigen:
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1 stellt
ein Mobilstation dar, das ein Netzwerk über seine Funkzugriffsfähigkeiten
informiert;
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2 beschreibt
ausführlich
das Senden der Bitrateninformationen an ein Netzwerk der Art eines TBF;
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3 stellt
GPRS-Bitraten im Bezug auf Zeitschlitze und Codierungsschemata dar;
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4 stellt
EGPRS-Bitraten im Bezug auf Zeitschlitze und Modulations- und Codierungsschemata dar;
und
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5 stellt
ein Ablaufdiagramm dar, das den Betrieb eines Zuordnungsalgorithmus
erläutert.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die oben einzeln aufgeführten anliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 erkennbar ist, wird den Funkzugriffsfähigkeitendetails
der Mobilstation eine zusätzliche Information
hinzugefügt.
Diese Details werden an das Netzwerk weitergeleitet, um das Netzwerk über die
Fähigkeit
der Mobilstation in Bezug auf die Zeitschlitze zu informieren. Die
neue Information besteht aus einer Angabe der maximalen Bitrate
vor der Kanalcodierung (für
einen Uplink-temporären
Blockfluss (UL-TBF)) und nach der Kanalcodierung (für einen
Downlink-temporären
Blockfluss (DL-TBF)). Für
einen Uplink-temporären Blockfluss
wird ein spezifischer Faktor λ verwendet,
um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Uplink aufgrund der
Notwendigkeit von Entzerrung, Kanaldecodierung und inkrementaler
Redundanz weniger beschränkend
als der Downlink ist. Für
gleichzeitige TBFs, d.h. gleichzeitig hergestellte Downlink- und Uplink-TBFs,
ist die maximale Bitrate die Summe der maximalen Downlink-Bitrate
und der maximalen Uplink-Bitrate mit angewandtem λ.
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2 beschreibt
ausführlich,
wie die oben ausführlich
beschriebene zusätzliche
Information an das Netzwerk-BSS übermittelt
wird. Wenn ein Uplink-TBF hergestellt werden soll, sendet die Mobilstation 202 die maximale
Bitrateninformation mit der Multislot-Klasseninformation, wie in
die Funktionsbox 204 angegeben. Die Multislot-Klasse kann
die Menge von Blöcken,
die während
eines Uplinks übertragen
werden sollen, optional ausführlich
beschreiben. Die maximale Bitrate und Multislot-Klasse wird während des
Zweiphasenzugriffs gesendet, der notwendig ist, um eine PAKETRESSOURCENANFORDERUNG
(eine Anforderung an das Netzwerk zum Zuweisen der Ressourcen) zu
stellen. Der Zweiphasenzugriff besteht aus zwei Zugriff-Bursts,
die notwendig sind, um alle notwendigen Daten zu übertragen
und wird für
lange TBFs verwendet. Bitrateninformationen werden nicht während eines
Einphasenzugriffs gesendet, da es gegenwärtig nur unzureichenden Platz
in der PAKETSTEUERUNGSANFORDERUNGSNACHRICHT gibt. Die Einfügung von
Bitrateninformationen in der PAKETKANALANFORDERUNGSNACHRICHT ist
jedoch beabsichtigt.
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Die
Funktionsbox 206 beschreibt ausführlich, wie die Bitrate an
das Netzwerk oder BSS 210 gesendet wird, wenn ein Downlink-TBF
erzeugt werden soll. In diesem Fall wird die Datenrate an den SGSN
gesendet, wo sie als ein Teil der Funkzugriffsfähigkeiten der Mobilstation
gespeichert wird. Anschließend
werden, wann immer eine Downlink-TBF-Herstellungsanforderung an
das BSS gesendet wird, die Funkzugriffsfähigkeiten zusammen mit dieser
gesendet. Schließlich
sendet die Mobilstation für
einen gleichzeitigen TBF (Funktionsbox 208) die obigen
Werte sowohl für
den Uplink als auch für
den Downlink durch die zuvor dargelegten Vorgänge (Funktionsboxen 204 und 206).
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Der
Algorithmus in der BSS, der die Ressourcenzuweisung bestimmt, ist
abhängig
von der Anwendung. Dieser Algorithmus ordnet Zeitschlitze innerhalb
der Fähigkeiten
der Mobilstation (Multislot-Klasse) zu und legt die Codierungsstufe
fest, die verwendet werden soll, um den Datendurchsatz innerhalb
der Begrenzungen der maximalen Bitratenbeschränkung der Mobilstation zu maximieren.
Dies wird nachfolgend weiter erläutert.
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Die
maximale Datenrate oder Bitrate ist ein durchschnittlicher Wert.
Er wird über
einen Funkblock gemittelt, der 20 ms dauert, und berücksichtigt
alle Funkdatenblöcke,
die von dem mobilen Endgerät
auf allen Zeitschlitzen während
dieser 20 ms-Abschnitten gesendet und empfangen werden. Eine maximale
Bitrate ist durch die folgende Gleichung gegeben:
wobei
DL_data_blocks die Downlink-Datenblöcke 855 (BSS-Übertragung)
und UL_data_blocks die Uplink-Datenblöcke 855 (BSS-Empfang) darstellt.
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Diese
Gleichung erlaubt es, die Anzahl der Uplink-Datenblöcke, von
denen erwartet werden würde, dass
sie bei der maximalen Bitrate unterstützt werden, zu überschreiten.
Das Festlegen von λ auf
einen Wert unter 1 erreicht dies (siehe Werte von λ, die nachfolgend
dargelegt sind). Die Anzahl von Uplink-Blöcken kann auf diese Weise verändert werden,
da für
die Handhabung von Downlink-Blöcken
mehr Systemressourcen notwendig sind als für die Uplink-Blöcke. Das
System kann schlichtweg bei denselben Kosten in den Ressourcen mit
einer größeren Anzahl
von Uplink-Blöcken als
Downlink-Blöcken
umgehen.
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Signalisierungsblöcke, die
zwischen der Mobilstation und dem Netzwerk und andersherum übertragen werden,
haben eine geringfügige
Auswirkung auf die maximale Bitrate. Dies ist der Fall, weil es
sich bei ihnen um einzelne Blöcke
handelt, die zwischen den Datenblöcken periodisch eingestreut
sind. Als solches haben sie in der obigen Gleichung keine Bedeutung.
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Hinsichtlich λ sind die
folgenden Werte möglich:
| λ = 0 | Die
maximale Bitrate hängt
nur von DL-Blöcken
ab |
| λ = 0,25 | Ein
DL-Block gilt wie vier UL-Blöcke
für die
maximale |
| | Bitrate |
| λ = 0,33 | Ein
DL-Block gilt wie drei UL-Blöcke
für die
maximale |
| | Bitrate |
| λ = 0,5 | Ein
DL-Block gilt wie zwei UL-Blöcke
für die
maximale |
| | Bitrate |
| λ = 0,66 | Zwei
DL-Blöcke
gelten wie drei UL-Blöcke
für die |
| | maximale Bitrate |
| λ = 0,75 | Drei
DL-Blöcke
gelten wie vier UL-Blöcke
für die |
| | maximale Bitrate |
| λ = 1 | Ein
DL-Block gilt wie ein UL-Block für
die maximale |
| | Bitrate |
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Die
vorgeschlagenen Werte für
die maximale Bitrate sind wie folgt dargelegt. Die maximale Bitrate
vergrößert sich über den
Bereich 1 bis n Zeitschlitze:
| 45
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Codierungsschemata |
| | auf
mindestens zwei Zeitschlitzen (GPRS) |
| 65
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle (Modulations-) |
| | und
Codierungsschemata auf mindestens drei |
| | Zeitschlitzen
(GPRS) oder einem Zeitschlitz (EGOPRS) |
| 90
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Codierungsschemata |
| | auf
mindestens vier Zeitschlitzen (GPRS) |
| 110
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Codierungsschemata |
| | auf
mindestens fünf
Zeitschlitzen (GPRS) |
| 130
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Codierungsschemata |
| | auf
mindestens sechs Zeitschlitzen (GPRS) |
| | oder
zwei Zeitschlitzen (EGPRS) |
| 155
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Codierungsschemata |
| | auf
mindestens sieben Zeitschlitzen (GPRS) |
| 185
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle (Modulations-) |
| | und
Codierungsschemata auf mindestens acht |
| | Zeitschlitzen
(GPRS) oder drei Zeitschlitzen (EGPRS) |
| 250
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens vier Zeitschlitzen |
| | (EGPRS) |
| 310
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens fünf
Zeitschlitzen |
| | (EGPRS) |
| 370
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens sechs |
| | Zeitschlitzen
(EGPRS) |
| 430
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens sieben |
| | Zeitschlitzen
(EGPRS) |
| 495
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens acht |
| | Zeitschlitzen
(EGPRS) |
| 615
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens zehn |
| | Zeitschitzen
(EGPRS) |
| 740
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens zwölf |
| | Zeitschlitzen
(EGPRS) |
| 860
kbits/s | die
Mobilstation unterstützt
alle Modulations- und |
| | Codierungsschemata
auf mindestens vierzehn |
| | Zeitschlitzen
(EGPRS) |
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Es
sollte beachtet werden, dass die Unterstützung eines Codierungsschemas
oder Modulations- und Codierungsschemas auf "n" Zeitschlitzen
entweder "n" unidirektionale
Downlink-Zeitschlitze, "λ·n" unidirektionale
Uplink-Zeitschlitze oder einen bidirektionalen TBF, der die oben
erwähnte
Formel verwendet, bedeutet.
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Diese
Werte haben einen größeren Stellenwert,
wenn sie zusammen mit den 3 und 4 betrachtet
werden. Diese zeigen die Bitraten, die notwendig sind, um alle Codierungsstufen
auf jedem Zeitschlitz in einem GPRS-System und in einem EGPRS-System
zu ermöglichen.
Somit ist es klar, dass gegenwärtig
die Anzahl der Zeitschlitze, die verwendet werden können, durch
das verwendete Codierungsschema erheblich behindert wird (dies ist
insbesondere bei einem EGPRS-System der Fall).
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Zwei
Beispielszenarien werden nachfolgend durch die weitere Klarstellung
dieser Erfindung dargelegt. Diese werden der Beschreibung der Zuweisung
mit Bezug auf 5 klarer werden. Das BSS weist
der Mobilstation unter Verwendung von Zuweisungsnachrichten "n" Zeitschlitze zu. Der Wert von n hängt von
der Multislot-Klasse der Mobilstation und der gegenwärtigen Funkressourcenverfügbarkeit
ab. Die Funktionsbox 502 stellt den Schritt dar, bei dem
das BSS ein Codierungsschema oder Modulations- und Codierungsschema
auf jedem der n zugewiesenen Zeitschlitze auswählt. Die Wahl hängt von
den vorherschenden Funkbedingungen ab. Die Funktionsbox 504 beschreibt
den Schritt ausführlich,
bei dem das BSS eine Untergruppe verfügbarer Zeitschlitze abhängend von
der maximalen Bitrate der Mobilstation und der Bitrate pro Zeitschlitz
(in der Funktionsbox 502 definiert) auswählt. Beide
dieser Stufen stellen sicher, dass der maximale Durchsatz erreicht
wird, während
die maximale Bitratenbeschränkung,
die mit der Multislot-Klasse an das BSS geliefert wird, beachtet wird.
Um dies zu tun, stellt der Zuordnungsalgorithmus sicher, dass das
Produkt der Anzahl von Zeitschlitzen, die mit der Bitrate verwendet
werden, die in Verbindung mit dem auf diesen Zeitschlitzen verwendeten
Codierungsschema steht, weniger als die maximale Bitratenbeschränkung ist,
die in Verbindung mit der Mobilstation steht, mit dem sie kommuniziert
(Anzahl der Zeitschlitze·Codierungsschema-Bitrate ≤ max_bitrate).
Sobald ein temporärer
Blockfluss im Gange ist, überwacht
das BSS die Funkzustände
(Funktionsbox 506). Wenn die Funkbedingungen sich nicht ändern, wird
keine Aktion ausgeführt.
Wenn die Funkbedingungen sich jedoch verbessern oder verschlechtern,
werden die Schritte 502 und 504 wiederholt, um
den besten Durchsatz zu erreichen.
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Beispielszenario 1:
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Ein
Downlink-EGPRS-temporärer
Blockfluss wird in Richtung einer Mobilstation der Multislot-Klasse
7 hergestellt (diese Klasse der Mobilstation kann ein Maximum von
drei Zeitschlitzen entweder in der Uplink- oder der Downlink-Richtung
verwenden, und kann ein Maximum von vier Zeitschlitzen verwenden,
wenn sowohl der Uplink- als auch die Downlink-temporäre Blockfluss
aktiv ist). Die Mobilstation gibt eine maximale Datenrate von 65
kbits/s an. Ansprechend darauf weist das Netzwerk dem mobilen Endgerät drei Downlink-Zeitschlitze
zu. Die Kommunikation beginnt unter schlechten Funkbedingungen.
Alle drei Zeitschlitze werden verwendet, und in diesen Zeitschlitzen
werden die Modulations- und Codierungsschemata MCS-1 bis MCS-4 verwendet.
Bei Verwendung von MCS-4 ist die maximale Netzdatenbitrate 3 × 19,25
= 57,75 kbits/s.
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Mit
fortlaufender Zeit verbessern sich die Funkzustände und ermöglichen daher die Verwendung
höherer
Modulations- und Codierungsschemata. Der Zuweisungsalgorithmus und
das BSS stufen die Anzahl der verwendeten Zeitschlitze herab auf
2. Dem mobilen Endgerät
wird diese Veränderung
nicht mitgeteilt. Ferner ändert
das Netzwerk sein Modulations- und Codierungsschema zu MCS-5 und
MCS-6. Bei MCS-6 ist eine maximale Netzdatenbitrate 2 × 31,3 =
62,2 kbits/s.
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Mit
der Zeit werden die Funkbedingungen sehr gut. Das Netzwerk stuft
die Anzahl der verwendeten Zeitschlitze auf 1 herab und verwendet
die Modulations- und Codierungsschemata MCS-7 bis MCS-9. Bei MCS-9
ist die maximale Datenrate 61,4 kbits/s.
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Beispielszenario 2:
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Ein
Downlink-EGPRS-temporärer
Blockfluss wird in Richtung einer Mobilstation derselben Multislot-Klasse
wie in Beispiel 1 hergestellt. In diesem Fall gibt die Mobilstation
eine maximale Bitrate von 130 kbits/s an und λ = 1. Das Netzwerk weist der
Mobilstation drei Zeitschlitze zu, aber da die Funkbedingungen gut
sind, wird das Modulations- und Codierungsschema 9 (MCS-9) auf nur
zwei Zeitschlitzen verwendet. Der dritte Zeitschlitz wird zugewiesen,
aber nicht verwendet, da dessen Verwendung die 130 kbits/s-Beschränkung überschreiten
würde.
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Während der
Downlink-temporäre
Blockfluss aktiv ist, wird von der Mobilstation eine Anforderung
nach einem Uplink-(gleichzeitigen)-temporären Blockfluss gesendet. An
diesem Punkt entscheidet das Netzwerk, dass dem Uplink-temporären Blockfluss
65 kbits/s zugewiesen werden, und dem Downlink-temporären Blockfluss
65 kbits/s zugewiesen werden. Das Netzwerk kann immer noch entscheiden,
dass es drei Zeitschlitze auf dem Downlink und einen Zeitschlitz
auf dem Uplink zuweist. Die Funkbedingungen sind immer noch gut,
also wird MCS-9 verwendet. Ein Zeitschlitz führt Daten in beiden Richtungen,
die anderen beiden Zeitschlitze auf dem Downlink sind zugewiesen,
werden aber nicht verwendet. Diese Einteilung führt zu einem Gesamtdurchsatz
von 61,4 kbits/s in der Uplink-Richtung und 61,4 kbits/s in der
Downlink-Richtung. Da ein solcher Gesamtdurchsatz 122,8 kbits/s
ist, wird die maximale Bitratenbeschränkung der Mobilstation von
130 kbits/s berücksichtigt.
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Im
Hinblick auf diese zwei Beispiele ist klar erkennbar, dass aufgrund
der Verwendung einer im Zusammenhang mit der Mobilstation stehenden
maximalen Datenratenbeschränkung,
der Datendurchsatz einer Mobilstation in Verbindung mit einem Zuweisungsalgorithmus,
der zur Nutzung dieser Beschränkung
konfiguriert ist, optimiert werden kann. Wenn sich die Bitrate pro
Zeitschlitz verringert, vergrößert sich
insbesondere die Anzahl der verwendeten Zeitschlitze und andersherum.
Da die Funkbedingungen variieren und somit die Bitrate pro Zeitschlitz
beeinträchtigen,
versucht die Anpassung der Anzahl von verwendeten Zeitschlitzen
als solches die Veränderung
bei der Bitrate pro Zeitschlitz zu kompensieren, wodurch den oberen
Schichten des Systems eine ungefähr
konstante Bitrate bereitgestellt wird.
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In
einem EGPRS-System ist der Aufwand für Entzerrung und Kanaldekodierung
grob mit dem Modulations- und Codierungsschema, d.h. mit der Bitrate,
verknüpft.
Die Modulations- und Codierungsschemata reichen von MCS-1 (welches
eine niedrige Bitrate und ein großes Maß an Datenschutz bereitstellt
und für schlechte
Funk zustände
geeignet ist) bis MCS-9 (welches eine hohe Bitrate und ein geringes
Maß an
Datenschutz bereitstellt und für
gute Funkbedingungen geeignet ist). Niedrige Modulations- und Codierungsschemata
(MCS-1 bis MCS-4) verwenden eine GMSK-Modulation, die weniger komplex
als die von MCS-5 bis MCS-9 verwendete 8-PSK-Modulation ist, welche einen höheren Durchsatz
ermöglicht.
Wenn die 8-PSK-Modulation verwendet wird, führen die höheren Modulations- und Codierungsschemata
(MCS-8 und MCS-9) jedoch zwei Datenblöcke in jedem Funkblock. Dies
hat offensichtlich eine damit verbundene Vergrößerung der Komplexität zur Folge.
Dies hängt
mit der L1-Steuerungsschicht zusammen, und die Verwendung der maximalen
Bitrate wie oben beschrieben ermöglicht
die Optimierung des Durchsatzes der Mobilstation, wobei den Komplexitätsbegrenzungen
der L1 Rechnung getragen wird.
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Es
gibt zugehörige
Vorteile für
die Schicht L3 (RLC/MAC-Level). Die in der RLC-Schicht stattfindende Verarbeitung
steht in Verbindung mit der in jedem RLC-Block vorhandenen Menge
an Daten und der Menge an Datenblöcken. Dies hängt von
dem verwendeten Codierungsschema oder Modulations- und Codierungsschema
und somit von der Bitrate ab. Als solches ist die Optimierung der
Mobilstation auch in dieser Schicht förderlich.
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In
den oberen Schichten des Systems kann es Begrenzungen aufgrund anderer
Schnittstellen (d.h. eine Verbindung der Mobilstation zu einem Laptop)
oder Anwendungsbegrenzungen geben. Da eine Anwendung egal bei welcher
Funkqualität
einen relativ konstanten Durchsatz sieht, ist es für sie egal,
ob ein oder acht Zeitschlitze auf der Funkschnittstelle verwendet
werden. Die oben ausführlich
beschriebenen Verbesserungen sind jedoch besonders wichtig bei der
Vorbereitung für
die Handhabung von Diensten in Echtzeit, die einen konstanten Datendurchsatz
benötigen.
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Gleichermaßen ist
ein System bereitgestellt, das die Vorrichtungen zum Ausführen des
oben ausführlich
beschriebenen Verfahrens aufweist, wodurch die ausführlich beschriebenen
Vorteile erreicht werden würden.
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Obwohl
dieses Verfahren hauptsächlich
mit Bezug auf EGPRS-Systeme beschrieben wurde, kann man klar erkennen,
dass es gleichermaßen
auf andere Systeme, wie beispielsweise GMS-/GPRS-/EDGE-Systeme angewandt
werden kann.
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Obwohl
dieses Verfahren und System in Bezug auf die Übertragung eines maximalen
Bitratenwerts beschrieben wurden, könnte von der Mobilstation stattdessen
gleichermaßen
eine Angabe darüber,
welche Codierungsschemata oder Modulations- und Codierungsschemata
abhängig
von der Menge verfügbarer
Zeitschlitze unterstützt
werden. Des Weiteren könnte
die Mobilstation mehrere Informationen, entweder Bitrateninformationen
oder welche Codierungsschemata unterstützt werden, bereitstellen.
Diese könnten
Werte bezüglich
eines unidirektionalen Uplink-temporären Bitstroms, eines unidirektionalen
Downlink-temporären
Bitstroms, eines Uplinks mit gleichzeitigem temporärem Bitstrom
oder eines Downlinks mit gleichzeitigem temporärem Bitstrom sein.
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Man
kann natürlich
klar erkennen, dass die vorliegende Erfindung nur beispielhaft beschrieben
wurde, und dass Modifikationen der Details innerhalb des Umfangs
der Erfindung gemäß der anliegenden
Ansprüche gemacht
werden können.
