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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Datenübertragungssysteme und Paketübertragungsverfahren zur
Anwendung in Paketübertragungskommunikation.
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Stand der
Technik
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Bei
der Paketkommunikation wird üblicherweise
ein vorgesehenes Qualitätsniveau
durch Sendewiederholung von als fehlerhaft erkannten Paketen gewährleistet
(ARQ: Automatic Repeat Request, Automatische Anforderung der Sendewiederholung). Unten
wird ein Signalaustausch zwischen in einem typischen Paketübertragungssystem
verwendeten Vorrichtungen, welches die ARQ verwendet, kurz beschrieben
werden. In der folgenden Beschreibung wird die Vorrichtung, die
die ARQ-Daten sendet, als die sendeseitige Vorrichtung bezeichnet
werden, und die Vorrichtung, die die ARQ-Daten empfängt, wird als
die empfangsseitige Vorrichtung bezeichnet werden.
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Zuerst
sendet die sendeseitige Vorrichtung Daten mit der jeweils verfügbaren größten Rate
an die empfangsseitige Vorrichtung, und die empfangsseitige Vorrichtung
führt Fehlererkennungsverarbeitung
an den empfangenen Daten durch.
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Wenn
ein Fehler entdeckt wird, sendet die empfangsseitige Vorrichtung
ein Signal, das Sendewiederholung der Daten anfordert (nachfolgend
das „negative
Empfangsbestätigungssignal" oder „NACK-Signal" genannt), an die
sendeseitige Vorrichtung. Wenn andererseits kein Fehler erkannt wird,
sendet die empfangsseitige Vorrichtung ein Signal, das Senden der
nächstfolgenden
Daten anfordert – nachfolgend
das „Empfangsbestätigungssignal" oder „ACK-Signal" genannt – an die
sendeseitige Vorrichtung.
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Bei
Empfang des negativen Empfangsbestätigungssignals führt die
sendeseitige Vorrichtung Sendewiederholung der gleichen Daten wie
bei dem letzten Mal mit der je weils verfügbaren größten Rate an die empfangsseitige
Vorrichtung durch. Bei Empfang des Empfangsbestätigungssignals andererseits führt die
sendeseitige Vorrichtung Sendewiederholung der nächstfolgenden Daten zu der
empfangsseitigen Vorrichtung mit der jeweils zur Verfügung stehenden
größten Rate
durch.
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Wie
beschrieben worden ist, wird in einem typischen Paketübertragungssystem
Sendewiederholung der gleichen Daten durchgeführt, wenn die empfangsseitige
Vorrichtung bei Erkennen eines Fehlers in den empfangenen Daten
eine Sendewiederholungsanforderung ausgibt und die sendeseitige
Vorrichtung die Sendewiederholungsanforderung empfängt.
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Da
in einem solchen typischen Paketübertragungssystem
die sendeseitige Vorrichtung jedoch den gleichen Standard bei der
Auswahl des Übertragungsschemas
zum Zeitpunkt der Sendewiederholung und zum Zeitpunkt des neuen
Sendevorganges anwendet, wird ein Fehler auftreten, wenn der Zustand
des Kanals zum Zeitpunkt der Sendewiederholung noch schlecht ist.
Infolgedessen erhöht
sich die Anzahl der Sendewiederholungen und der Überragungswirkungsgrad nimmt
ab. In einer Mehrdeutigkeitsmodulation, wie zum Beispiel 16QAM,
ist Verschlechterung besonders schwerwiegend, wenn eine Mehrwegesituation
vorliegt und eine Erhöhung
der Übertragungsleistung
die Wahrscheinlichkeit eines jeden Bits nicht effektiv erhöht. Normalerweise
kann die Umschaltung der Übertragungsschemata
nicht mit einer solchen großen
Geschwindigkeit durchgeführt
werden, um Fading zu folgen, und somit tritt eine Situation wie
die oben genannte häufig
auf.
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Der
Artikel von NAIJOH M ET AL unter dem Titel „ARQ schemes with adaptive
modulation/TDMA/TDD systems for wireless multimedia communication
services" (ARQ-Schemata mit adaptiven
Modulations-/TDMA-/TDD-Systemen für drahtlose Multimedia-Kommunikationsdienste – nicht
autorisierte Übersetzung – d. Ü.) PERSONAL,
INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, 1997, WAVES OF THE YEAR
2000, PIMRC '97.
THE 8TH IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON
HELSINKI, FINLAND, 1. – 4.
SEPT., 1997, NEW YORK, USA, IEEE, USA, 1. September 1997 (01.09.1997),
Seiten 709 – 713,
XP010247739, beschreibt ein automatisches Sendewiederholungsanforderungsprotokoll
für Übertragung
drahtloser Multimedia-Kommunikationsdienste. Das ARQ-Verfahren wird
durch das kontrollierte adaptive Modulationssystem auf die Sym bolrate
angewendet, um den Durchsatz zu verbessern. Die Symbolrate kann
Schlitz für
Schlitz entsprechend den zu erwartenden Kanalzuständen gesteuert
werden, und verschiedene Kombinationen von Modulationsparametern
sind gegeben. Bei Empfang einer negativen Empfangsbestätigung führt der
Sender Sendewiederholung der Nachricht unter Verwendung des Bit-Löschmusters
für Punktierkodieren durch.
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WO99/12303
A beschreibt das Ändern
des Modulationsschemas bei Sendewiederholung, beschreibt jedoch
nicht, wie das Modulationsschema zu ermitteln ist.
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Der
Artikel von QUESETH O ET AL unter dem Titel „Algorithms for link adaptation
in GPRS" (Algorithmen
für Verbindungsanpassung
in GPRS – nicht
autorisierte Übersetzung – d. Ü.), VEHICULAR TECHNOLOGY
CONFERENCE, 1999 IEEE 49TH HOUSTON, TEXAS,
USA, 16. bis 20. MAI 1999, PISCATAWAY, NEW JERSEY, USA, IEEE, USA,
16. Mai 1999 (16.09.1999), Seiten 943 – 947, XP010342055", beschreibt zwei
der vier Algorithmen für
Verbindungsanpassung in GPRS. Es wird beschrieben, dass es relevant
sein kann, eine stärkere Kodierung
auf die Sendewiederholung anzuwenden als auf die normale Übertragung,
um neue Sendewiederholungen zu vermeiden, wenn zum Beispiel mehr als
20% der RLC-Blöcke
ausgefallen sind.
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Der
Artikel von DENG R H ET AL unter dem Titel „A TYPE I HYBRID ARQ SYSTEM
WITH ADAPTIVE CODE RATES" (Ein
Hybrid-ARQ-System des Typs I mit adaptiven Coderaten – nicht
autorisierte Übersetzung – d. Ü.), IEEE
TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, IEEE INC. NEW YORK, USA, Bd. 43,
Nr. 2/4, TEIL 2, 1. Februar 1995 (01.02.1995), Seiten 733 – 737, XP000502579,
schlägt
ein Hybrid-ARQ-System
des Typs I vor, das seine Coderaten automatisch anpasst, um mit
den Kanal-Bitfehlerraten
(BERs) überein
zu stimmen.
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US-A-5
764 699 und EP-A-0 938 207 beschreiben einen Sender zur Anwendung
in einem ARQ-System unter Verwendung von adaptiver Modulation. In
Abhängigkeit
von einer Empfangsbestätigung
(ACK) oder einer negativen Empfangsbestätigung (NACK), die von einer
Empfangsvorrichtung gesendet wird, sendet der Sender entweder neue Daten
oder er führt
Sendewiederholung für
die Daten durch, für
die eine negative Empfangsbestätigung empfangen
wurde. Das Modulationsformat für
die wiederholt gesendeten Daten wird entsprechend Kanalqualitäts-Informationen
ausgewählt,
die als Rück kopplung
von der Empfangsvorrichtung kommen, oder alternativ dazu entscheidet
die Empfangsvorrichtung das Modulationsschema und meldet seine Entscheidung
zurück
an den Sender.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer wirksameren Sendewiederholungs-Vorrichtung und eines wirksameren
Sendewiederholungs-Verfahrens, die eine Verringerung der Datenrate
aufgrund von Sendewiederholungen vermeiden.
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Definition
in den unabhängigen
Patentansprüchen
gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden durch die abhängigen Patentansprüche definiert.
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1 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer sendeseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer empfangsseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen Modulationsschemata und
Empfangsergebnissen von Übertragungspaketen
in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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4 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer sendeseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer empfangsseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer sendeseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer empfangsseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beste Ausführungsweise
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen
werden nunmehr Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unten beschrieben werden. Ein jedes Ausführungsbeispiel
unten wird einen Fall beschreiben, in dem das Modulationsschema Steuerung
unterworfen wird, welches ein Übertragungsschema
ist.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer sendeseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in 1 gezeigte sendeseitige Vorrichtung umfasst einen
Fehlererkennungs-Bitadditionsabschnitt 101, einen Fehlererkennungs-Kodierabschnitt 102,
einen Pufferspeicher 103, einen Sendesignal-Umschaltabschnitt 104,
einen Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105, einen
Modulationsabschnitt 106, einen Sendefunkgerät-Abschnitt 107,
eine Antenne 108, einen Antennenteilabschnitt 109,
einen Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110,
einen Demodulationsabschnitt 111 und einen Trennabschnitt 112.
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Der
Fehlererkennungs-Bitadditionsabschnitt 101 vervielfacht
Bits für
Fehlerkennung zu den Sendedaten, die automatischer Sendewiederholungs-Anforderung
(ARQ) unterliegen. Der Fehlererkennungs-Kodierabschnitt 102 führt Fehlererkennungs-Kodierungsverarbeitung
an dem Ausgangssignal von dem Fehlererkennungs- Bitadditionsabschnitt 101 durch.
Der Pufferspeicher 103 speichert das Ausgangssignal von
dem Fehlererkennungs-Kodierabschnitt 102 zeitweilig.
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Wenn
ein Signal, das Senden der nächstfolgenden
Daten anfordert – nachfolgend
ein „Empfangsbestätigungssignal" oder „ACK-Signal" genannt -, von dem
Trennabschnitt 112 eingegeben wird, gibt ein Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 das
in dem Fehlererkennungs-Kodierabschnitt 102 verschlüsselte Signal
an den Modulationsabschnitt 106 aus. Wenn andererseits
ein Signal, das Sendewiederholung von Daten anfordert, – nachfolgend
ein „negatives
Empfangsbestätigungssignal" oder „NACK-Signal" genannt – von dem
Trennabschnitt 112 eingegeben wird, gibt der Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 das
in dem Pufferspeicher 103 gespeicherte Signal an den Modulationsabschnitt 106 aus.
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Der
Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 bestimmt das
Modulationsschema auf der Grundlage des von dem Trennabschnitt 112 eingegebenen
ACK-/NACK-Signals
und eines Signals, das die Qualität des empfangenen Signals anzeigt – nachfolgend
das „Empfangsqualitätssignal" genannt – und steuert
dementsprechend den Modulationsabschnitt 106. Die Details
des Modulationsschema-Bestimmungsabschnittes
in dem Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 werden
an späterer Stelle
beschrieben werden.
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Der
Modulationsabschnitt 106 moduliert das Ausgangssignal von
dem Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 unter Verwendung
des Modulationsschemas auf Basis der Steuerung des Modulationsschema-Bestimmungsabschnittes 105.
Der Sendefunkgerät-Abschnitt 107 führt vorgegebene
Funkverarbeitung durch, wie zum Beispiel Aufwärtswandlung an dem Ausgangssignal
von dem Modulationsabschnitt 106.
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Der
Antennenteilabschnitt 109 sendet das Ausgangssignal von
dem Sendefunkgerät-Abschnitt 107 drahtlos
von der Antenne 108 und gibt das von der Antenne 108 empfangene
Signal zu dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 aus.
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Der
Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 führt vorgegebene
Funkverarbeitung durch, wie zum Beispiel Abwärtswandlung an dem Ausgangssignal
von dem Antennen teilabschnitt 109. Der Demodulationsabschnitt 111 demoduliert
das Ausgangssignal von dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110.
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Der
Trennabschnitt 112 trennt das Ausgangssignal von dem Demodulationsabschnitt 111 in drei,
das heißt
in empfangene Daten, in das ACK-/NACK-Signal und in das Empfangsqualitätssignal,
und gibt die empfangenen Daten an eine nicht gezeigte Empfangsverarbeitungsschaltung
einer späteren
Stufe aus, sowie das Empfangsbestätigungssignal (ACK-Signal)
oder das negative Empfangsbestätigungssignal
(NACK-Signal) an
einen Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 und den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 sowie
das Empfangsqualitätssignal
an den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105.
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2 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer empfangsseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in 2 gezeigte empfangsseitige Vorrichtung umfasst
eine Antenne 151, einen Antennenteilabschnitt 152,
einen Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153,
einen Demodulationsabschnitt 154, einen Fehlererkennungs-Dekodierabschnitt 155,
einen Fehlererkennungsabschnitt 156, einen Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157,
einen Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158, einen Modulationsabschnitt 159 und
einen Sendefunkgerät-Abschnitt 160.
Der Antennenteilabschnitt 152 sendet das Ausgangssignal
von dem Sendefunkgerät-Abschnitt 160 drahtlos
von der Antenne 151 und gibt das von der Antenne 151 empfangene
Signal an den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 aus.
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Der
Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 führt vorgegebene
Funkverarbeitung durch, wie zum Beispiel Abwärtswandlung an dem Ausgangssignal
von dem Antennenteilabschnitt 152. Der Demodulationsabschnitt 154 demoduliert
das Ausgangssignal von dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153. Der
Fehlererkennungs-Dekodierabschnitt 155 führt Dekodierungsverarbeitung
an den von dem Demodulationsabschnitt 154 ausgegebenen
demodulierten Daten durch.
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Der
Fehlererkennungs-Dekodierabschnitt 156 führt Dekodierungsverarbeitung
für Fehlererkennung
an den von dem Demodulationsabschnitt 155 ausgegebenen
demodu lierten Daten durch. Der Fehlererkennungsabschnitt 156 gibt
bei Erkennen eines Fehlers ein Empfangsbestätigungssignal (ACK-Signal)
an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 aus
und gibt bei Erkennen eines Fehlers ein negatives Empfangsbestätigungssignal
(NACK-Signal) an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 aus.
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Der
Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 ermittelt
die Qualität
des empfangenen Signals durch Messen des Signal-Geräusch-Abstandes
(SIR-Verhältnisses)
oder der empfangenen elektrischen Feldstärke und gibt ein Empfangsqualitätssignal
aus, das die Qualität
dieses empfangenen Signals an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 ausgibt.
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Der
Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 führt Rahmenbildung durch, die
das Empfangsbestätigungssignal
(ACK-Signal)/negative Empfangsbestätigungssignal (NACK-Signal)
und das Empfangsqualitätssignal
zu Sendedaten miltiplext und das Senderahmensignal, welches ein
gerahmtes Signal ist, an den Modulationsabschnitt 159 ausgibt.
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Als
Nächstes
wird der Strom der Datenübertragungsverarbeitung,
die zwischen der sendeseitigen Vorrichtung 100 und der
empfangsseitigen Vorrichtung 150 durchgeführt wird,
beschrieben werden. Zu den Sendedaten, die automatischer Sendewiederholungs-Anforderung
(ARQ) unterliegen, werden zuerst Bits addiert, für Fehlererkennung in dem Bitadditions-Abschnitt 101 der
sendeseitigen Vorrichtung 100 und in dem Fehlererkennungs-Korrekturabschnitt 102,
der Fehlerkorrektur-Kodierverarbeitung unterworfen ist. Das Sendesignal,
das Fehlerkorrektur-Kodierverarbeitung unterzogen worden ist, wird
in dem Pufferspeicher 103 gespeichert und zwischenzeitlich über den
Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 an
den Modulationsabschnitt 106 ausgegeben.
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In
dem Modulationsabschnitt 106 wird das Sendesignal unter
Verwendung des Modulationsschemas der jeweils größten Rate durch Steuerung des
Modulationsschema-Bestimmungsabschnittes 105 moduliert,
und das modulierte Sendesignal wird vorbestimmter Funkverarbeitung
in dem Sendefunkgerät-Abschnitt 107 unterzogen
und danach drahtlos von der Antenne 108 über den
Antennenteilabschnitt 109 gesendet.
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Das
von der sendeseitigen Vorrichtung 100 drahtlos gesendete
Signal wird von der Antenne 151 der empfangsseitigen Vorrichtung 150 empfangen und
danach über
den Antennenteilabschnitt 152 an den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 ausgegeben. In
dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 wird
vorbestimmte Funkverarbeitung an dem empfangenen Signal einer Hochfrequenz
durchgeführt,
und das empfangene Signal eines Basisbandes wird an den Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 und
den Demodulationsabschnitt 154 ausgegeben. In dem Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 wird
die Qualität des
empfangenen Signals ermittelt, und ein Empfangsqualitätssignal
für dieses
empfangene Signal wird an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 ausgegeben.
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Das
empfangne Signal wird jedoch in dem Demodulationsabschnitt 154 demoduliert.
Die demodulierten Daten werden Dekodierverarbeitung für Fehlererkennung
in dem Fehlerkorrektur-Dekodierabschnitt 155 unterzogen,
und Fehlererkennung wird in dem Fehlererkennungsabschnitt 156 durchgeführt. Wenn
hier ein Fehler erkannt wird, wird ein negatives Empfangsbestätigungssignal
(NACK) von dem Fehlererkennungsabschnitt 156 an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 ausgegeben.
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In
dem Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 wird Rahmenbildung
durchgeführt,
die das Empfangsqualitätssignal
und das negative Empfangsbestätigungssignal
(NACK) in Sendedaten multiplext, und das Senderahmensignal wird
an den Modulationsabschnitt 159 ausgegeben.
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Das
Senderahmensignal wird in dem Modulationsabschnitt 159 moduliert
und, nachdem es vorbestimmter Funkverarbeitung in dem Sendefunkgerät-Abschnitt 160 unterzogen
worden ist, drahtlos von der Antenne 151 über den
Antennenteilabschnitt 152 gesendet.
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Das
von der sendeseitigen Vorrichtung 150 drahtlos gesendete
Signal wird von der Antenne 108 der sendeseitigen Vorrichtung 100 empfangen
und danach über
den Antennenteilabschnitt 109 an den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 ausgegeben.
Das Signal wird danach vorbestimmter Funkverarbeitung in dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 und
Demodulation in dem Demodulationsabschnitt 111 unterzogen
und danach an den Trennabschnitt 112 ausgegeben.
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In
dem Trennabschnitt 112 wird das demodulierte Signal in
drei geteilt, das heißt
in empfangene Daten, in das negative Empfangsbestätigungssignal (NACK)
und in das Empfangsqualitätssignal,
und die empfangenen Daten werden an eine nicht gezeigte Empfangsverarbeitungsschaltung
einer späteren Stufe
ausgegeben, das negative Empfangsbestätigungssignal (NACK) wird an
den Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 und den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 ausgegeben,
und das Empfangsqualitätssignal
wird an den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 ausgegeben.
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Wenn
eine Sendewiederholungs-Anforderung von dem negativen Empfangsbestätigungssignal
(NACK) in dem Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 erkannt
wird, wird das in dem Pufferspeicher 103 gespeicherte Signal – nachfolgend
das „Sendewiederholungssignal" genannt – über den
Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 an den Modulationsabschnitt 106 ausgegeben.
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Wenn
andererseits eine Sendewiederholungs-Anforderung von dem negativen
Empfangsbestätigungssignal
(NACK) in dem Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 erkannt
wird, wird ein Modulationsschema für Sendewiederholung bestimmt.
In dem Modulationsabschnitt 106 wird das Sendewiederholungssignal
unter Verwendung des Modulationsschemas für Sendewiederholung durch Steuerung
des Modulationsschema-Bestimmungsabschnittes 105 moduliert,
und das modulierte Sendewiederholungssignal wird vorbestimmter Funkverarbeitung
in dem Sendefunkgerät-Abschnitt 107 unterzogen
und danach von der Antenne 108 über den Antennenteilabschnitt 109 drahtlos
gesendet.
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Das
von der sendeseitigen Vorrichtung 100 drahtlos gesendete
Sendewiederholungssignal wird von der Antenne 151 der empfangsseitigen
Vorrichtung 150 empfangen und danach über den Antennenteilabschnitt 152 an
den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 ausgegeben.
In dem Empfangsfunkgerät-Abschnitt 153 wird
vorbestimmte Funkverarbeitung an dem empfangenen Sendewiederholungssignal
einer Hochfrequenz durchgeführt,
und das empfangene Sendewiederholungssignal eines Basisbandes wird
an den Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 und
den Demodulationsabschnitt 154 ausgegeben.
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In
dem Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 wird
die Qualität
des empfangenen Sendewiederholungsabschnittes ermittelt, und ein
Empfangsqualitätssignal
für dieses
empfangene Sendewiederholungssignal wird an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 ausgegeben.
Das empfangene Sendewiederholungssignal wird in dem Demodulationsabschnitt 154 demoduliert.
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Die
demodulierten Sendewiederholungsdaten werden in dem Fehlerkorrektur-Dekodierabschnitt 155 Dekodierverarbeitung
für Fehlererkennung
unterzogen, und Fehlererkennung wird in dem Fehlererkennungsabschnitt 156 durchgeführt. Wenn hier
kein Fehler erkannt wird, wird ein Empfangsbestätigungssignal (ACK) von dem
Fehlererkennungsabschnitt 156 an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 ausgegeben,
und die empfangenen demodulierten Daten werden an eine nicht gezeigte Empfangsverarbeitungsschaltung
einer späteren Stufe
ausgegeben.
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In
dem Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 wird Rahmenbildung
durchgeführt,
die das Empfangsbestätigungssignal
(ACK) und das Empfangsqualitätssignal
zu Sendedaten multiplext, die danach von der Antenne 151 über den
Modulationsabschnitt 159, den Sendefunkgerät-Abschnitt 160 und
den Antennenteil-Abschnitt 152 drahtlos gesendet werden. Das
von der Antenne 108 der sendeseitigen Vorrichtung 100 empfangene
Signal wird über
den Antennenteilabschnitt 109, den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 und
den Demodulationsabschnitt 111 an den Trennabschnitt 112 ausgegeben,
und das getrennte Empfangsbestätigungssignal
(ACK) wird an den Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 und
den Demodulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 ausgegeben,
während
das getrennte Empfangsqualitätssignal
an den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 ausgegeben
wird.
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Danach,
durch Umschaltsteuerung des Sendesignal-Umschaltabschnittes 104,
wird ein Signal neuer Sendevorgang von dem Fehlerkorrektur-Kodierabschnitt 102 an
den Modulationsabschnitt 106 ausgegeben, und ein Signal
neuer Sendevorgang wird in dem Pufferspeicher 103 gespeichert.
In dem Modulationsabschnitt 106 wird das Sendesignal unter
Verwendung des Modulationsschema-Bestimmungsabschnittes 105 moduliert,
und das modulierte Sendesignal wird vorbestimmter Funkverarbeitung
in dem Sendefunkgerät-Abschnitt 107 unterzogen
und danach von der Antenne 108 über den Antennenteilabschnitt 109 drahtlos
gesendet.
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Wie
beschrieben worden ist, werden in dem Paketübertragungssystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verschiedene Modulationsschemata zu dem
Zeitpunkt des neuen Sendevorganges und zu dem Zeitpunkt der Sendewiederholung
verwendet.
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Als
Nächstes
werden Details des Modulationsschema-Bestimmungsverfahrens in dem
Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 beschrieben
werden. Zuerst ermittelt der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 auf
der Grundlage des Empfangsqualitätssignals
ein Maximalraten-Modulationsschema, mit dem beabsichtigte Empfangsqualität erzielt
werden kann. Wenn die Empfangsqualität zum Beispiel gut ist, wird
ein Modulationsschema mit schneller Rate, wie zum Beispiel 16QAM oder
64QAM, verwendet, und wenn die Empfangsqualität schlecht ist, wird ein Modulationsschema langsamer
Rate, wie zum Beispiel QPSK, verwendet.
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Wenn
ein Empfangsbestätigungssignal (ACK)
eingegeben wird, steuert der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 den
Modulationsabschnitt 106 dergestalt, dass Modulation unter Verwendung
des ermittelten Maximalraten-Modulationsschemas durchgeführt wird.
Wenn andererseits ein negatives Empfangsbestätigungssignal (NACK) eingegeben
wird, steuert der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 den
Modulationsabschnitt 106 dergestalt, dass Modulation unter
Verwendung eines Modulationsschemas für Sendewiederholung durchgeführt wird.
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In
Bezug auf das Verfahren der Bestimmung des Modulationsschemas für Sendewiederholung können mögliche Verfahren
ein solches einschließen,
das eine Rate verwendet, die durch Multiplizieren einer Maximalrate
mit einer vorgegebenen Festzahl (zum Beispiel 0,5) erhalten wird,
sowie eines, das Phasenmodulationsschemata, wie zum Beispiel BPSK
und QPSK, auf Festbasis verwendet.
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Indem
die Sendewiederholungs-Rate auf unter der Maximalrate eingestellt
wird, ist es möglich, die
Genauigkeit von Fehlerkorrektur-Dekodierung zu erhöhen und
die Empfangsqualität
nach Sendewiederholung zu verbessern. Insbesondere wird das Fehlerraten-Merkmal
gut, wenn Modulation unter Verwendung von BPSK oder QPSK durchgeführt wird,
was die wirksamste Empfangsqualitätsverbesserung nach Sendewiederholung
ermöglicht.
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Wenn
jedoch die mehrdeutige Zahl zum Zeitpunkt des neuen Sendevorganges
groß ist,
erfordert Verwendung von BPSK oder QPSK für Sendewiederholung beachtliches
Datenpunktieren. Bei einigen Fehlerkorrekturcodes kann es somit
vorteilhaft sein, 8PSK mit einer größeren Anzahl von Bits zu verwenden,
selbst wenn dies hinsichtlich des Fehlerraten-Merkmals etwas geringwertiger
ist als BPSK oder QPSK. In Bezug auf Turbo-Codes und Faltungscodes
gibt es Fälle,
in denen Sendewiederholung von Bits hoher Wahrscheinlichkeit zu
besserer Leistung führt
als die immerwiederkehrende Sendewiederholung von Bits geringer
Wahrscheinlichkeit, und somit sind vorteilhafte Modulationsschemata
solche, die mit geringer Energie für ein jedes Bit wirksam sind, wie
zum Beispiel QPSK oder BPSK, oder solche einer niedrigen mehrdeutigen
Zahl, wie zum Beispiel 8PSK.
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3 zeigt
eine Zeichnung, die die Beziehung zwischen Modulationsschemata und
Empfangsergebnissen von Übertragungspaketen
in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschreibt. In 3 wird ein
Fall veranschaulicht, bei dem ein Fehler in den Paketen A und D
(NG) gezeigt wird, wohingegen die anderen Pakete korrekt empfangen
werden (OK). Zusätzlich
ist in 3 das Maximalraten-Modulationsschema in dem Intervall 201 das
16QAM, wohingegen das Maximalraten-Modulationsschema in dem Intervall 202 das
8PSK ist.
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In
dem in 3 veranschaulichten Fall sendet die empfangsseitige
Vorrichtung ein negatives Empfangsbestätigungssignal (NACK) an die
sendeseitige Vorrichtung, um eine Sendewiederholung der Pakete A
und D anzufordern. Die sendeseitige Vorrichtung führt, wenn
sie die Pakete A und D sendet, Modulation unter Verwendung eines
Modulationsschemas für
Sendewiederholung, nämlich
QPSK, anstelle des Maximalratenschemas durch.
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Wie
oben beschrieben wird, können
die Anzahl der Durchführung
von Sendewiederholung zwischen dem Sender und dem Empfänger reduziert und
der Übertragungswirkungsgrad
verbessert werden, indem zum Zeitpunkt der Sendewiederholung ein
Standard verwendet wird, der sich von dem für neuen Sendevorgang unterscheidet,
und indem auf diese Weise ein Modulationsschema eines guten Fehlerraten-Merkmals
ausgewählt
wird.
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Hierbei
ist das in den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 eingegebene
Maximalraten-Modulationsschema ein zeitweiliges (für den jeweiligen
Augenblick) und verändert
sich kontinuierlich mit der Zeit. Angesichts dieses Punktes ist es
auch möglich,
Maximalraten-Modulationsschemata über einen langen Zeitraum zu
beobachten und das Modulationsschema für Sendewiederholung auf der
Grundlage der Beobachtungsergebnisse zu bestimmen.
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In
Bezug auf das spezifische Verfahren des Durchführens einer langfristigen Beobachtung
und Bestimmung des Modulationsschemas besteht ein mögliches
Verfahren darin, Modulationsschemata in Zahlen umzuwandeln, von
niedrigen Zahlenwerten (zum Beispiel BPSK in 0, QPSK in 1, 8PSK
in 2, 16QAM in 3 und so weiter), von diesen über einen langen Zeitraum das
Mittel zu bilden, und danach das Modulationsschema des Zahlenwertes,
der am nahesten an dem Mittelwert liegt, zu verwenden. In diesem
Fall ist es auch möglich,
Modulationsschemata zu Wichten, die alt sind, und von diesen danach
den Mittelwert zu bilden. Zusätzlich
besteht ein weiteres mögliches
Verfahren darin, Histogramme über
einen festgesetzten Zeitraum zu nehmen, und das Modulationsschema
der größten Zahl
zu verwenden.
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Wie
somit beschrieben worden ist, und wenngleich Umschalt-Übertragungsschemata nicht mit
einer solch hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden können, um
Fading zu folgen, ist es dennoch möglich, Sendewiederholung von
Daten unter Verwendung des geeignetsten Modulationsschemas durchzuführen und
den Übertragungswirkungsgrad weiter
zu verbessern, indem das Modulationsschema zu dem Zeitpunkt der
Sendewiederholung auf der Grundlage des Ergebnisses der Beobachtung
der Maximalraten-Modulationsschemata über einen langen Zeitraum bestimmt
wird.
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Wenngleich
in der obenstehenden Beschreibung die Empfangsqualität in der
empfangsseitigen Vorrichtung gemessen wird, ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt,
und es ist ebenso möglich,
dass in TDD-Schemata (Time Division Multiplex) oder ähnlichen
die sendeseitige Vorrichtung die Qualität des Rückkanals misst, um die Empfangsqualität in der
empfangsseitigen Vorrichtung zu schätzen.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
Fall wird hier mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben
werden, bei dem die empfangsseitige Vorrichtung das Modulationsschema
bestimmt. 4 ist ein Blockschema und zeigt
eine Konfiguration einer sendeseitigen Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Teile in der sendeseitigen Vorrichtung,
die in 4 gezeigt werden und die identisch mit denen in 1 oben
sind, werden jeweils mit den gleichen Verweisziffern wie in 1 bezeichnet,
und eine ausführliche Beschreibung
derselben wird an dieser Stelle ausgelassen. Teile in der empfangsseitigen
Vorrichtung in 5, die identisch mit denen in
der oben genannten 2 sind, werden mit den gleichen
Verweisziffern wie in 2 bezeichnet, und eine ausführliche
Beschreibung derselben wird an dieser Stelle ausgelassen.
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Die
in 4 gezeigte sendeseitige Vorrichtung verwendet
eine Konfiguration, bei der der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 aus
der in 1 gezeigten sendeseitigen Vorrichtung 100 entfernt
worden ist. Die in 5 gezeigte empfangsseitige Vorrichtung 350 verwendet
eine Konfiguration, bei der der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 zu
der in 2 gezeigten empfangsseitigen Vorrichtung 150 hinzugefügt wird.
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In
der empfangsseitigen Vorrichtung 350 gibt der Fehlererkennungsabschnitt 156 bei
Erkennen keines Fehlers ein Empfangsbestätigungssignal ACK an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 und den
Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 aus, und bei
Erkennen eines Fehlers gibt es ein negatives Empfangsbestätigungssignal
NACK an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 und den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 aus.
Der Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 gibt ein
Empfangsqualitätssignal
an den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 aus.
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Der
Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 bestimmt das
Modulationsschema auf der Grundlage des Empfangsbestätigungssignals/negativen
Empfangsbes tätigungssignals
ACK/NACK und des Empfangsqualitätssignals
und gibt ein Modulationsschemasignal, das das bestimmte Modulationsschema
bezeichnet, an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 aus.
In Bezug auf die Verfahren des Bestimmens des Modulationsschemas
in dem Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt sind alle anwendbar,
die in Bezug auf den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 des
ersten Ausführungsbeispieles
beschrieben worden sind. Darüber hinaus
ist es auch möglich,
dass zu dem Zeitpunkt der Sendewiederholung (wenn ein negatives
Empfangsbestätigungssignal
NACK eingegeben wird) der Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 351 eine
vorgegebene Konstante von dem durch den Empfangsqualitäts-Messabschnitt 157 gemessenen Signal-Geräusch-Abstand
(SIR-Verhältnis)
subtrahiert und das Maximalraten-Modulationsschema bei dem Subtraktionswert
als das Modulationsschema für
Sendewiederholung bestimmt.
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Der
Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 führt Rahmenbildung durch, wobei
das Empfangsbestätigungssignal/negative
Empfangsbestätigungssignal
ACK/NACK und das Modulationsschemasignal zu Sendedaten gemultiplext
werden. Das Senderahmensignal wird von der Antenne 151 über den
Modulationsabschnitt 159, den Sendefunkgerät-Abschnitt 160 und
den Antennen-Gemeinschaftsnutzungs-Abschnitt 152 drahtlos
gesendet.
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Danach
wird das durch die Antenne 108 der sendeseitigen Vorrichtung 300 empfangene
Signal über
die Antenne 109, den Empfangsfunkgerät-Abschnitt 110 und
den Demodulationsabschnitt 111 an den Trennabschnitt 112 ausgegeben,
und das getrennte Empfangsbestätigungssignal/negative
Empfangsbestätigungssignal
ACK/NACK wird an den Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 ausgegeben, und
das getrennte Modulationsschema-Signal wird an den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 ausgegeben.
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Wenn
ein Empfangsbestätigungssignal
ACK eingegeben wird, gibt der Sendesignal-Austauschabschnitt 104 das
in dem Fehlerkorrektur-Kodierabschnitt 102 kodierte Signal
an den Modulationsabschnitt 106 aus, und wenn ein negatives
Empfangsbestätigungssignal
NACK eingegeben wird, gibt er das in dem Pufferspeicher 103 gespeicherte
Signal an den Modulationsabschnitt 106 aus. Der Modulationsabschnitt 106 moduliert
das Ausgangssignal von dem Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 unter
Verwendung des Modulationsschemas auf Basis des Modulationsschema-Signals
und gibt das modulierte Ausgangssignal an den Sendefunkgerät-Abschnitt 107 aus.
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Wie
somit beschrieben worden ist, ist es möglich, in der empfangsseitigen
Vorrichtung das Modulationsschema für Sendewiederholung auf der Grundlage
der Empfangsqualität
zu bestimmen.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wenn
Fehlerkorrekturkodierung unter Verwendung von Turbo-Codes und ähnlichem
durchgeführt
wird, verstärkt
die Verbesserung der Qualität spezifischer
Codes allein die Wirkung von Fehlerkorrektur. Danach zieht in jüngster Vergangenheit
Hybrid-ARQ die Aufmerksamkeit
auf sich, wobei zu dem Zeitpunkt der Sendewiederholung die sendeseitige Vorrichtung
spezifische Bits auswählt
und an die empfangsseitige Vorrichtung sendet und wobei in der empfangsseitigen
Vorrichtung das Sendewiederholungssignal und das bereits empfangene
Signal kombiniert werden, um die Leistung zu verbessern. Hierbei
wird mit dem dritten Ausführungsbeispiel
ein Fall beschrieben werden, in dem die hier vorliegende Erfindung
auf Hybrid-ARQ angewendet wird.
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6 ist
ein Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer sendeseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystem
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein
Blockschema und zeigt eine Konfiguration einer empfangsseitigen
Vorrichtung in einem Paketübertragungssystems
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Teile in der sendeseitigen Vorrichtung,
die in 6 gezeigt werden und die identisch mit denen in
der oben genannten 1 sind, werden jeweils mit den
gleichen Verweisziffern wie in 1 bezeichnet,
und eine ausführliche
Beschreibung derselben wird an dieser Stelle weggelassen. Teile
der in 7 gezeigten empfangsseitigen Vorrichtung, die
identisch mit denen in der oben genannten 2 sind,
werden jeweils mit den gleichen Verweisziffern bezeichnet, und eine
ausführliche
Beschreibung derselben wird an dieser Stelle weggelassen.
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Die
in 6 gezeigte sendeseitige Vorrichtung behält die Konfiguration
der in 1 gezeigten sendeseitigen Vorrichtung 100 bei,
zu der der Punktierabschnitt 401 hinzugefügt wird.
Darüber
hinaus verwendet die in 7 gezeigte sendeseitige Vor richtung
eine Konfiguration, bei der der Datenhalte-Abschnitt 451 zu
der in 2 gezeigten empfangsseitigen Vorrichtung 150 hinzugefügt wird.
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Der
Trennabschnitt 112 gibt ein negatives Empfangsbestätigungssignal
NACK an den Sendesignal-Umschaltabschnitt 104, den Modulationsschema-Bestimmungsabschnitt 105 und
den Punktierabschnitt 401 aus.
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Wenn
das negative Empfangsbestätigungssignal
NACK eingegeben wird, extrahiert der Punktierabschnitt 401 nur
spezifische Bits aus dem in dem Pufferspeicher 103 gespeicherten
Signal und gibt diese Bits danach an den Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 aus.
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Wenn
ein Empfangsbestätigungssignal
ACK eingegeben wird, gibt der Sendesignal-Umschaltabschnitt 104 das
in dem Fehlerkorrektur-Kodierabschnitt 102 kodierte Signal
an den Modulationsabschnitt 106 aus, und wenn ein negatives
Empfangsbestätigungssignal
eingegeben wird, gibt er das in dem Punktierabschnitt 401 extrahierte
Signal an den Modulationsabschnitt 106 aus.
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Der
Fehlerkorrektur-Kodierabschnitt 155 führt Dekodierverarbeitung für Fehler
korrektur an dem demodulierten Datenausgang von dem Demodulationsabschnitt 154 durch
und gibt die dekodierten Daten an den Fehlererkennungsabschnitt 156 und
der Datenhalteabschnitt 451 aus. Wenn darüber hinaus
ein negatives Empfangsbestätigungssignal NACK
von dem Fehlererkennungsabschnitt 156 eingegeben wird,
führt der
Fehlerkorrektur-Dekodierabschnitt 155 Dekodierungsverarbeitung
für Fehlerkorrektur
durch, indem er die von dem Demodulationsabschnitt 154 ausgegebenen
demodulieren Daten und die in dem Datenhalteabschnitt 451 gehaltenen Daten
kombiniert.
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Wenn
ein Fehler in den dekodierten Daten erkannt wird, gibt der Fehlererkennungsabschnitt 156 das
negative Empfangsbestätigungssignal NACK
an den Senderahmen-Erzeugungsabschnitt 158 und den Fehlerkorrektur-Dekodierabschnitt 155 aus.
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Der
Datenhalteabschnitt 451 hält die Ausgabedaten von dem
Fehlerkorrektur-Dekodierabschnitt 155,
indem er die Ausgabedaten über
die bereits gehaltenen Daten überschreibt.
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Wie
weiter oben bereits beschrieben worden ist, ist es somit möglich, den
Nachteil, dass die Verwendung eines Übertragungsschemas eines guten Fehlerraten-Merkmals zu einer
Verringerung der Datenrate führt,
auszugleichen, indem nur spezifische Bits zu dem Zeitpunkt der Sendewiederholung
extrahiert werden. Wenn zum Beispiel das Modulationsschema zu dem
Zeitpunkt neuen Sendevorganges 16QAM ist und wenn das Modulationsschema
zu dem Zeitpunkt von Sendewiederholung QPSK ist, würde Sendewiederholung
aller Daten zwei Mal so viel Zeit erfordern wie neuer Sendevorgang,
und dennoch ist es möglich,
die Zeiten für
Sendewiederholung und für
neuen Sendevorgang anzugleichen, wenn die Datenmenge für Sendewiederholung
durch Punktieren halbiert wird.
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Im Übrigen und
wenngleich bei jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele das Modulationsschema
allein als das Übertragungsschema behandelt
wird und zwischen neuem Sendevorgang und Sendewiederholung unterschieden
wird, ist die hier vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und
ist für
beliebige Parameter geeignet, die eine ausgleichende Beziehung zwischen
Senderate und Empfangsqualität
herstellen, wie zum Beispiel die Spreizrate in der CDMA-Technik,
die Kodierrate für Fehlerkorrekturcodes
oder das Punktierverhältnis. Wenngleich
die Bitzahl durch Punktieren abnimmt, ist dieses Verfahren dennoch
wirksam, da es Fälle
gibt, in denen Bits hoher Wahrscheinlichkeit von der Hälfte der
Anzahl stärker
zu der empfangsseitigen Vorrichtung beitragen als dass sie alle
Signale durch Mehrdeutigkeitswertmodulation senden.
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Wie
weiter oben beschrieben worden ist, kann Senden gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung eines Übertragungsschemas guten Fehlerraten-Merkmals
zu dem Zeitpunkt der Sendewiederholung durchgeführt werden, was es möglich macht,
die Anzahl der Sendewiederholungen zwischen Sender und Empfänger zu
reduzieren und den Übertragungswirkungsgrad
zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung ist geeignet zur Anwendung in Basisstations-Vorrichtungen und
in Kommunikations-Endgerätevorrichtungen
für Paketübertragungskommunikation.