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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft allgemein kabellose Kommunikationssysteme und
insbesondere ein System und ein Verfahren zum richtigen Senden und Wiederholen
des Sendens von Datenpaketen in einer drahtlosen Multimedia-Kommunikationsumgebung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Weltweit
entwickeln verschiedene Organisationen gegenwärtig Standards für die Spezifikation der
mobilen Telekommunikationssysteme der nächsten Generation. Dienste,
die von gegenwärtigen drahtlosen
mobilen Systemen angeboten werden, sind Telefonie- und Sprachdienste,
die von schmalbandigen digitalen Netzwerken unterstützt werden. Es
wird eine Nachfrage nach Diensten mit höherer Bandweite geben, wenn
umfassendere Daten und Informationen gesendet werden. Diese umfassenden Daten
erfordern, dass mobile Systeme unter Verwendung eines asynchronen
Sendemodus (ATM, asynchronous transfer mode) an festverdrahtete
Breitbandnetzwerke ankoppeln. Folglich müssen heutige drahtlose Schnittstellen
schmalbandige Dienste effektiv tragen während die Flexibilität zum Tragen
von Diensten mit höherer
Bandbreite bereitgestellt wird, da die Nachfrage steigt.
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Jedoch
führt die
Harmonisierung einer Mehrzahl von Kommunikationsdiensten mit unterschiedlichen
Charakteristiken zu einem erkennbaren Spektrums- und Sendebedarf.
Typische Dienste, die auf drahtlosen Kommunikationsnetzwerken verwendet werden,
schließen
Telefonie, Videotelefonie und Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
ein. Diese Dienste weisen veränderliche
und erkennbare Erfordernisse auf, die hoch verfügbar zu sein, verzögerungskritisch
zu sein, hohe Bandbreite bedürfen und/oder
fehlerintolerant zu sein einschließen. Die Abwägungen dieser
verschiedenen Erfordernisse der verschiedenen Dienste, die auf dem
Netzwerk verwendet werden, wenn sie in ein einzelnes in sich ruhendes
Ganzes integriert sind, führen
zu Beschränkungen
in der Fähigkeit
des Netzwerks zum schnellen, richtigen und gleichzeitigen Senden
einer großen
Informationsmenge.
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Die
Hochfrequenz-Zugriffstechnologie, die am häufigsten für diese verschiedenen Bedürfnisse verwendet
wird, ist als Kodemultiplexverfahren (CDMA, code division multiple
access) bekannt. CDMA- und ATM-Charakteristiken bieten getrennt
und kombiniert wesentliche Vorteile in drahtlosen Kommunikationsumgebungen
an, in denen ein breiter Bereich von Diensten getragen werden muss.
Sowohl CDMA als auch ATM erlauben eine Sendeverbindung zum Unterstützen einer
Anzahl gleichzeitiger Verbindungen, die bei Bedarf verwendet werden
können,
zum Vereinfachen des Weiterleitens und Reduzieren von Datenverkehrstau
und Überhang.
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CDMA
erlaubt es einer Mehrzahl von Benutzern, durch den Gebrauch von
Senden mit gespreiztem Spektrum gleichzeitig das gleiche Hochfrequenzspektrum
zu teilen. Jede individuelle Verbindung über die Hochfrequenzschnittstelle
ist durch einen CDMA-Kode erkennbar, der dieser Verbindung zugewiesen
ist. Da es eine relativ große
Anzahl von Kodes gibt, können
sie neuen Verbindungen zugewiesen werden, wenn die Verbindungen
eingerichtet werden oder wenn eine neue Mobilstation einer Basisstation,
die eine Mehrzahl von Benutzern bedient, angegliedert wird. Benutzerdaten
werden über
die Funkschnittstelle mit einem zugeordneten CDMA-Kode gesendet und
ohne das Bedürfnis
nach zusätzlichen
Kanalzuweisungen. Folglich wird von dem CDMA-Kode das Signal identifiziert
und eine „virtuelle" Kanalverbindung
für die
Luftschnittstelle repräsentiert.
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Eine
Realität
für drahtlose
Verbindungen ist es, dass Daten zu im wesentlichen zufälligen Zeitpunkten übertragen
werden. Zusätzliche
Daten können
dem System zu jeder Zeit hinzugefügt und gesendet werden. Diese
zufälligen
Sendungen können in
ihrer Gesamtheit erzwingen, dass die Systemkapazität überschritten
wird und Störungen
zwischen Benutzern verursachen. Diese sich dynamisch ändernden
Datenverkehr-Charakteristiken
können über Systembeschränkungen
hinweg ansteigen und zu starke, unakzeptable Fehlerraten bewirken.
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ATM
unterteilt Sendedaten in kleine Pakete mit fester Größe, die
ATM-Zellen genannt werden, die Informationsgruppen aufweisen. Jede
ATM-Zelle weist ein Datenfeld und ein Steuerfeld auf, das eine Adresse
aufweist. Die Adresse in dem Steuerfeld kann auch als eine virtuelle
Kanal-Verbindung innerhalb eines festen Netzwerks betrachtet werden,
da eine Mehrzahl von Benutzern jeweils durch eine separate Adresszuweisung
identifiziert sind. ATM ist anders als herkömmliche Sendesysteme, indem
es asynchron ist und nur Netzwerkkapazität verwendet, wenn es zu sendende
Daten gibt.
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Ein
anderer in der Technik bekannter Sendemodus ist das Zeitmultiplexverfahren
(TDMA, time division multiple access). TDMA ist ATM mit der Ausnahme ähnlich,
dass TDMA nicht asynchron ist. Jeder TDMA-Sender sendet jedes Mal,
wenn er „angefragt
(polled)" ist, eine
Informations-„Zelle".
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In
mobilen digitalen Informationssendetechniken, insbesondere CDMA,
ATM und TDMA, wird Dateninformation als „schwallartig" betrachtet, indem beträchtliche
Mengen von Daten auf „Pakete" reduziert werden
und in „Schwällen" gesendet werden. Schwallmodus-Senden
führt dazu,
dass Informationspakete gesendet werden und Paketisierung verzögert wird.
Der Prozess des Auffüllens
von ATM-Zellen mit Sprache enthält
ebenfalls Paketisierungsverzögerungen.
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Die
inhärente
Natur von Hochfrequenz-Kommunikation bezüglich Sendeleistung begrenzt
und schränkt
Spektrumsverfügbarkeit
ein, schränkt
auch die maximale Informationsmenge ein, die über die Funkschnittstelle gesendet
werden kann. Folglich müssen
innerhalb einer Funkschnittstelle Breitbandkommunikationsdienste
aufgrund der Beschränkungen
an mobiler Leistung und der Begrenzungen der Datensenderate auf
dem Funkschnittstellennetzwerk als den schmalbandigen Diensten ähnlich betrachtet werden.
Ferner ist das Hochfrequenzsenden wesentlich fehleranfälliger als
festverdrahtete Breitbandnetzwerke. Das führt aufgrund der Notwendigkeit zum
Senden und Verarbeiten von Fehlerkontrollprotokollen zum weiteren
Reduzieren der Kapazität.
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Der
in der Technik bekannte Standard, der von der International Telecommunications
Union (ITU) für
die drahtlose Multimedia-Kommunikationsumgebung erschaffen wurde,
ist als IMT-2000 bekannt. 1 zeigt
eine grafische Abbildung der verschiedenen Untersysteme einer mobilen
Hochfrequenzstation zusammen mit einer zugeordneten Basisstation
innerhalb einer Mehrfachzugriff (Multiplex)-Umgebung unter dem IMT-2000-Standard.
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In 1 weist
die Basisstation 12 eine Basisstationssteuerung 11 auf,
die die Basisstation 12 steuert. Die Basisstation 12 kommuniziert über eine drahtlose Schnittstelle 13 mit
einer Mobilstation 14. Die Mobilstation 14 weist
auch eine Mobilstationsteuerung 15 auf. Jedes der grafisch
in 1 gezeigten Systeme weist die folgenden Untersysteme
auf: ein internes Netzwerk 16, Verbindungszugriff-Steuerungs-Untersysteme 17,
Medienzugriff-Steuerungs-Untersysteme 18 und
das physikalische Hochfrequenz-Funkschnittstellen-Sendesystem 19.
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Gegenwärtige drahtlose
Kommunikation von Daten, wie es zur Implementierung mit IMT-2000
verwendet und geplant ist, verwendet ein Fehlerkorrektur- und Zuverlässigkeitssystem,
das als „automatische
Wiederholungsanfrage" (ARQ,
automatic repeat request) bekannt ist. ARQ ist eine Strategie zur Fehlerkorrektur,
die das erneute Senden eines Datenpakets anfordert, wenn die Sendung
nicht vollständig
und genau empfangen ist.
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Bei
ARQ stellt der Empfänger
ein Signal an den entsprechenden Datenpaketsender bereit, dass das
Informations-Datenpaket nicht hinreichend empfangen wurde. Beim
Empfang des ARQ-Signals,
das einen Fehler in der vorherigen Sendung anzeigt, sendet der Sender
das Datenpaket erneut an den Empfänger. Dieser Prozess wird wiederholt,
bis das Datenpaket hinreichend empfangen wird. Der Empfänger ist
dann fähig,
das nächste
zu sendende Datenpaket zu empfangen.
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Der
ARQ-Prozess verursacht Systemverzögerungen, da identische Informationen
wieder und wieder gesendet werden, bis das Signal, das das Datenpaket
repräsentiert,
als annehmbar erachtet wird, oder es als fehlgeschlagen betrachtet
wird und das Senden dieses Informations-Datenpakets abgebrochen
wird. Dieses erneute Senden identischer Informationen fügt unerwünschten
Netzwerkdatenverkehr hinzu, der eine Systemverschlechterung und
-störung
bewirkt.
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Eine
Systemarchitektur, die bei drahtloser Kommunikation mit einem gespreizten
Spektrum verwendet wird, ist als „Rake"-Vorkombinieren
bekannt. In dieser Rake-Architektur werden Parameter von Mehrfachpfaden
für das
empfangene Signal aus einem Downlink-Pilotsignal abgeleitet und
zum Phasen-, Amplituden und Zeit-Ausrichten der verschiedenen Mehrfachpfadkomponenten
verwendet, die vor dem Demodulieren kombiniert werden. Im Wesentlichen
wird bei Rake-Vorkombinieren
erkannt, dass ein einzelnes gesendetes Signal, das über eine drahtlose
Kommunikationsverbindung gesendet wird, eine Mehrzahl von Komponenten
oder „Metriken" aufweisen wird,
die von einem Empfänger
kombiniert werden müssen,
um eine einzelne akkumulierte Signaleingabe für den herkömmlichen Viterbi-Algorithmus
zu erhalten.
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Wenn
die Rake-Architektur innerhalb drahtloser Kommunikationssysteme
verwendet wird, wird ein Senden als fehlgeschlagen eingeschätzt, wenn ungenügend Mehrfachpfadkomponenten
empfangen sind und ihre kombinierten Leistungspegel nicht über einer
vorgegebenen Schwelle sind.
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Wenn
das Senden fehlschlägt,
muss der Rake-Empfänger
ein Fehlerkorrektursystem durchführen.
Er sendet eine ARQ-Anfrage.
Das Informationssignal wird dann von dem Sender wiederholt gesendet.
Dieser Prozess wird wiederholt, bis das Signal als hinreichend empfangen
eingeschätzt
wird, d.h. es über
der vorgegebenen Leistungsschwelle ist, wenn die Rake-Rekombination vervollständigt ist.
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Jedoch
fügt das
Hinzufügen
von Mehrfachsendungen des gleichen Signals innerhalb des Sendenetzwerks
unerwünschten
Datenverkehr hinzu. Ferner weist das Rake-System Leistungsbeschränkungen
aufgrund einer Mehrzahl von Benutzern im Netzwerk mit verschiedener
Leistungsverfügbarkeit auf.
Die Sendung eines Benutzers kann sich mit Leistungspegeln des Empfangs
anderer Benutzer stören.
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In
Bakhtiyari S. et. al.: „Practical
Implementation of a mobile data link protocol with a type II hybrid ARQ
scheme and code combining",
Personal communication – Freedom
through wireless technology, Secaucas, NJ. 18.–20. Mai 1993, Nr. Conf. 43,
18. Mai 1993, p. 774–777,
XP000393297, Institut für Elektro-
und Elektronikingenieure ist ein Mechanismus offenbart, wobei zwei
Sequenzen, offensichtlich Kopien des jeweils anderen, vor irgendeiner
Kombination oder einem erneuten Senden gesendet und dekodiert werden.
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Kallel
S. et. al.: „Sequential
decoding with an efficient partial retransmission ARQ strategy", IEEE Transactions
on Communications, Vol. 39, Nr. 2, 1. Februar 1991, p. 208–213, XP000225303
offenbart das Senden eines Informationspakets, dann das erneute
Senden von Untergruppen des Originalpakets.
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Souissi
et. al.: „A
diversity combining DS/CDMA system with convolutional encoding and
viterbi encoding",
IEEE transactions on vehicular technology; Vol. 44, Nr. 2, Mai 1995,
p. 304–312
ist eine Diskussion von Typ-I- und -II-Hybrid-ARQ-Sytemen auf einer höheren Ebene.
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Bigloo
A.M.Y. et. al.: „Slotted
DS/SSMA ALOHA with packet combining in a Rayleigh fading channel", Vehicular Technology
Conference, 1996. Mobile Technology for the human race, IEEE 46th Atlanta, GA, USA, 28. April – 1. Mai
1996, New York, NY, USA, IEEE, US, 28. April 1996, p. 1710–1714, XP010162685
ist auch eine Diskussion von Rake-Verarbeiten auf höherer Ebene,
die das Halten von Kopien eines Pakets lehrt, die als Fehler detektiert
sind und sie mit der neu empfangenen Kopie kombiniert.
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ZIELE DER
ERFINDUNG
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Es
ist folglich ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes System zum
Bereitstellen eines drahtlosen Kommunikationssystems bereitzustellen,
das effektiv schmalbandige Dienste tragen kann, während es
die Flexibilität
zum Tragen von Diensten mit größerer Bandbreite
bereitstellt.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein drahtloses Kommunikationssystem
bereitzustellen, das sich auf die verschiedenen drahtlosen Kommunikationssende-
und Spektrumsbedürfnisse
einer Mehrzahl von Diensten (wie zum Beispiel Telefonie, Videotelefonie
und Hochgeschwindigkeits-Datensendung)
richtet, einschließlich
verzögerungskritisch
zu sein, große
Bandbreite zu benötigen
und Fehlerintolerant zu sein.
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Es
ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Sendesystem innerhalb
einer drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung
zu schaffen, die unnötige
und unerwünschten
Informationsverkehr verringert, Störungen zwischen Benutzern verringert,
auf dynamisch ändernde
Verkehrscharakteristiken in einer Weise gerichtet ist, die eine
allmähliche
Herabsetzung der Systemqualität
schafft, wenn Verkehrsbeschränkungen überschritten
werden und dadurch unakzeptable Kommunikationsfehler reduziert.
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Es
ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Sendesystem innerhalb
einer drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung
zu schaffen, die die notwendige Anzahl von erneuten ARQ-Sendungen
identischer Informationen minimiert, um ein akzeptables Signal zu
erreichen und dadurch unerwünschten
Informationsverkehr von dem drahtlosen Netzwerk reduziert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
und andere Ziele und Vorteile werden erreicht durch ein Mehrfachzugriffsystem
für Kommunikation über eine
drahtlose Schnittstelle, mit einem Sender zum Senden einer Signalrepräsentation
eines Informationspakets und Wiederholens des Sendens des Signals
eines Informationspakets und Wiederholens des Sendens der Signalrepräsentation
des Informationspakets, einem Empfänger zum Empfangen der Signalrepräsentationen
des Informationspakets, und einem Mittel zum Verarbeiten der Signalrepräsentationen
des Informationspakets durch Kombinieren der gesendeten Signale
mit den wiederholt gesendeten Signalen zum Erhalten einer Ausgangssignals-Repräsentation
des Informationspakets. In diesem System sendet der Empfänger ein
ARQ-Signal an den Sender, wenn das Ausgangssignal als unzuverlässig eingeschätzt wird,
und der Sender sendet das wiederholt gesendete Signal in Antwort
auf das ARQ-Signal, wobei das Ausgangssignal als unzuverlässig eingeschätzt ist,
wenn eine Vorgabe-Leistungsbeschränkung nicht überschritten
ist.
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Das
Verfahren zur Kommunikation über
eine drahtlose Schnittstelle innerhalb eines Mehrfachzugriff-Kommunikationssystem
weist die Schritte des Sendens einer Signalrepräsentation eines Informationspakets,
Wiederholtes Senden der Signalrepräsentation des Informationspakets
und Empfangens der Signalrepräsentationen
des Informationspakets auf. Ferner werden die gesendeten Signale
mit den wiederholt gesendeten Signalen kombiniert zum Erhalten einer Ausgabesignals-Repräsentation
des Informationspakets und das Ausgabesignal wird als unzuverlässig bestimmt,
wenn eine Vorgabe-Leistungsschwelle nicht überstiegen wird. Ferner wird
ein ARQ-Signal an den Sender gesendet, wenn das Ausgabesignal als
unzuverlässig
eingeschätzt
wird, und die Signalrepräsentation
des Informationspakets wird in Antwort auf das ARQ-Signal wiederholt
gesendet.
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Folglich
ist ein „Hybrid"-ARQ-System innerhalb
eines drahtlosen Mehrfachzugriff-Kommunikationsumgebung eingerichtet.
Das System rekombiniert wiederholt gesendete ARQ-Signale mit Information, die
aus entsprechenden vorher fehlgeschlagenen Sendungen des gleichen
Signals erhalten werden, die innerhalb der Funkschnittstelle gesendet
und empfangen wurden. Die Erfindung wird als „Hybrid"-ARQ betrachtet, indem es eine Vorwärts-Fehlerkorrektur
(FEC, forward error correction) innerhalb einer ARQ-Umgebung unter
Verwendung einer wie auch immer erhaltenen Information implementiert, die
sie schon erhalten hat, und es versucht, die Information ohne weiteres
erneutes Senden zu korrigieren.
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Die
Erfindung erkennt, dass es einen Handel zwischen der Anzahl von
ARQ-Sendungen innerhalb eines Netzwerks zum Erhalten eines einzelnen
korrekten Signals und der Störung,
die durch das erneute Senden des gleichen Signals immer und immer wieder,
bis das Signal korrekt empfangen wird, gibt. Die Erfindung löst diesen
Handel, indem das wiederholt gesendete Signal mit der verarbeiteten
Information verarbeitet wird, die schon aus vorher empfangenen entsprechenden
Signalen erhalten ist, die gesendet wurden und fehlgeschlagen sind,
d.h. sie ergaben ein unakzeptables Ergebnissignal.
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Indem
entsprechende erneute Sendungen kombiniert werden, erhöht die Erfindung
die Wahrscheinlichkeit, dass eine erfolgreiche Sendung schnell erreicht
wird. Die Erfindung erkennt, dass die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen
Sendung geometrisch gesteigert ist, wenn die Anzahl entsprechender ähnlicher
erneuter Sendungen zum Erhalten eines einzelnen korrekten Signals
kombiniert wird. Die Kombination von erneuten Sendungen erlaubt
es dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung auch, die Anzahl von wahrscheinlichen erneuten Sendungen,
die zum Erreichen eines erfolgreichen empfangenen Signals notwendig
sind, zu minimieren, und reduziert dadurch den Informationsverkehr auf
dem Netzwerk. Das erlaubt ferner einen Anstieg der Anzahl von Benutzern
auf dem Netzwerk, ohne übermäßige Herabsetzung
der Sendequalität
durch den allmählichen
Anstieg an Benutzern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale, Organisation, Vorteile und Ziele dieser Erfindung sind
vollständig
aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden
Zeichnungen zu verstehen. Die hierin enthaltenen Zeichnungen sind
nicht als genaue Abbildungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung
beabsichtigt, sondern sind nur für
darstellende Zwecke bereitgestellt und sind zusammen mit der angefügten Beschreibung
zu interpretieren.
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1 zeigt
eine graphische Abbildung der verschiedenen Untersysteme einer mobilen
Hochfrequenzstation zusammen mit einer zugeordneten Basisstation
innerhalb einer Mehrfachzugriffumgebung unter dem bekannten IMT-200-Standard.
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2 zeigt
eine graphische Abbildung des Algorithmus, der von dem bevorzugten
Beispiel zum Implementieren des Systems der Erfindung verwendet
wird.
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3 zeigt
eine graphische Blockdiagrammabbildung der Hardware-Konfiguration,
die zum Implementieren des Verfahrens des bevorzugten Umgebung der
wie in 2 gezeigten Umgebung verwendet wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
folgende Beschreibung beabsichtigt, jeden Fachmann das Herstellen
und Verwenden der Erfindung zu ermöglichen, und erklärt die besten
Moden, die von dem Erfinder zum Ausführen dieser Erfindung in Betracht
gezogen sind.
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Verschiedene
Modifikationen werden jedoch ohne weiteres für Fachleute offensichtlich
sein, da die gattungsmäßigen Prinzipien
der Erfindung hierin definiert sind.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird innerhalb einer Rake-Verarbeitungsumgebung betrieben.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
bestimmt, wenn eine erste Paketsendung nicht adäquat von einem Sender empfangen
wurde. Wenn das System bestimmt, dass die erste Paketsendung nicht
adäquat
empfangen wurde, speichert der Empfänger das resultierende fehlgeschlagene
Rake-Verarbeitungssignal. Ein ARQ-Signal wird dann gesendet, was
das erneute Senden des Signals mittels des Sender erfordert.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
führt dann
eine Rake-Verarbeitung
auf dem zweiten wiederholt gesendeten Signal aus. Das System kombiniert
das vorher gespeicherte erste, fehlgeschlagene, Rake-verarbeitete
Sendeergebnis mit dem entsprechenden zweiten, Rake-verarbeiteten
Sendeergebnis in einem Versuch, ein adäquates Signal zu erhalten.
Falls das kombinierte Signal immer noch nicht adäquat ist, wird das kombinierte
Signal wieder gespeichert, und der Prozess wird erneut iteriert,
bis ein resultierendes Signal adäquat
erhalten wird.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung iteriert den Prozess des erneuten Sendens, bis entweder
(1) das resultierende verarbeitete Signal in einer empfangenen adäquaten Sendung
resultiert, oder (2) das System eine Vorgabe-Beschränkung der
Anzahl von erlaubten erneuten Iterationen übersteigt und das resultierende
fehlgeschlagene Signal verworfen wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die maximale Anzahl, oder die Schwelle erneuter
Iterationen für
akzeptierbare erneute Sendungen von Datenpaketen auf einer Pro-Einsatz-Basis
eingestellt werden. Zum Beispiel wird eine Sprachsignalkommunikation
eine geringere Schwelle erneuter Iteration aufweisen als Hochgeschwindigkeitsdaten,
da jeder Sendefehler einen geringere Auswirkung auf das Ergebnis
haben wird.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung bestimmt, ob das Rake-verarbeitete empfangene Signal
akzeptiert wird, indem getestet wird, ob das verarbeitete Signal
ausreichend Leistung aufweist, um ein fehlerfreies Signal als Eingabe
für den Viterbi-Algorithmus
zu ergeben. Das System des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
erkennt, dass die Metriken des gesendeten Signals eine Mehrzahl
von Pfaden über
die Funkschnittstelle zu dem Empfänger nimmt. Aufgrund dieser
Pfadinkonsistenz der Mehrfachmetriken eines einzelnen Signals kann
die Rake-Verarbeitung der Metriken in einem unzuverlässigen empfangenen
Signal resultieren. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel erkennt, dass
der Leistungspegel des Rake-verarbeiteten Signals eine wahrscheinliche
bestimmende Größe ist, ob
das Signal bezüglich
des Rauschens, den es sich über
die Funkschnittstelle zugezogen hat, zuverlässig ist.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
implementiert die Erfindung, indem gesendete und wiederholt gesendete
Signale auf der Basis der folgenden Gleichung kombiniert werden: Mn(L)·Mn(L – 1) + Δmn,L
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wobei:
M die Akkumulation von Metriken weicher Entscheidungsbits ist, die
aus Rake-Verarbeiten der Sendungen resultiert, L eine Anzahl der
Sendungen innerhalb der Mehrzahl korrespondierender Signale ist,
die gesendet und wiederholt gesendet werden, n die Nummer des Bits
innerhalb des gesendeten Informationspakets ist, Dm die inkrementelle
Metrik weicher Entscheidungsbits einer L-ten oder letzten Sendung
ist.
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Die 2 und 3 zeigen
eine grafische Abbildung des Algorithmus, der von dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
des Systems der Erfindung verwendet wird. Wie in 2 gezeigt
ist, weist jede Sende-TX eine Reihe von Metriken oder Fingern M auf.
Jede dieser Metriken M symbolisiert eine unterschiedliche der Mehrfachpfadkomponenten
des Sende-TX, die sich über
einen verschiedenen Pfad von einem Sender über die Funkschnittstelle an
einen Empfänger
ausbreitet.
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Die
Zuverlässigkeit
jeder Metrik M wird auf der Basis des Pfades bestimmt, den sie über die Funkschnittstelle
nimmt. Wie in 2 gezeigt, wird jede Metrik
M während
einer Rake-Verarbeitung mit einem Wert W gewichtet, um den potentiellen
Wert und die potentielle Zuverlässigkeit
seines Beitrags zu dem Ergebnis des Gesamt-Empfangssignals TX zu bestimmen,
das in den Viterbi-Algorithmus einzuschließen ist.
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Bei
dem Rake-Verarbeiten der Metriken M werden die gewichteten Metriken
M einer einzelnen Sendung zum Erzeugen eines einzelnen Ausgabeergebnisses 20A,
das in den Viterbi-Algorithmus
einzuschließen
ist, von dem Addierer 20 verarbeitet und miteinander addiert.
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Wie
in 2 dargestellt, durchläuft jede der Sendungen TX eine
identische Rake-Verarbeitung des Empfängers. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung addiert jede der Rake-Signalausgaben 20A von
jedem der Rake-verarbeiteten individuellen Signale TX miteinander
mittels des Addierers 21, um ein gesamtes kombiniertes
Ausgabesignal 22 zu erhalten. Dieses Ausgabesignal 22 ist
statistisch eine zuverlässige
Repräsentation
der Sendung TX auf der Basis der Rake-Verarbeitung jedes Signals TX
und ihrer Rake-Kombination zusammen in einem einzelnen zuverlässigen Signal 22,
das in den Viterbi-Algorithmus eingeschlossen sein kann.
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3 zeigt
eine weitere graphische Blockdiagramm-Abbildung der Hardware-Konfiguration,
die zum Implementieren des Verfahrens der bevorzugten Umgebung der
Erfindung, wie in 2 gezeigt, verwendet wird. Jede
der Metriken M ist mit seinen Gegen-Metriken M jeder Sendung TX
Rake-verarbeitet.
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Wie
in 3 gezeigt, wird die Ausgabe-Repräsentation 20A jedes
Rake-verarbeiteten Signals 20 entlang der Eingabe 30 bereitgestellt.
Die Eingabe 30 wird dann in den Addierer 31 eingegeben.
Die akkumulierte Ausgabe 32 des Addierers 31 wird
sowohl an den Speicher 34, wo sie gespeichert wird, als auch
den Prozessor 33, wo sie zur Verarbeitung innerhalb des
Viterbi-Algorithmus analysiert wird, gesendet.
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Falls
der Prozessor 33 bestimmt, dass die verarbeitete Sendung
TX adäquat
empfangen wurde, dann wird das repräsentative Signal der Sendung
innerhalb des Viterbi-Algorithmus
verwendet und entlang der Ausgabe 35 gesendet zur weiteren
Verarbeitung mittels des Empfängers.
Falls jedoch der Prozessor 33 bestimmt, dass die Ausgabe 32 kein
adäquat
nützliches
Signal ist, d.h. das sie nicht genügend Leistung aufweist, um
für ein
adäquates
Rake-verarbeitetes Signal repräsentativ
zu sein, dann wird eine Ausgabe entlang der Ausgabeleitung 36 gesendet, und
ein ARQ-Signal wird gesendet, das eine weitere wiederholte Sendung
mittels des Senders anfragt.
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Das
wiederholt gesendete Signal wird empfangen, Rake-verarbeitet und die Rake-verarbeitete Repräsentation
des wiederholt gesendeten Signals wird wieder entlang der Eingabe 32 zu
dem Addierer 31 gesendet. Das Rake-verarbeitete Signal 30 wird von
dem Addierer 31 zu den vorher akkumulierten Rake-verarbeiteten Ergebnissen
hinzuaddiert, die entlang der Leitung 37 gesendet wurden.
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Durch
Implementieren des gezeigten Systems zum Rekombinieren von ARQ-Sendesignalen mit
Informationen, die aus entsprechenden vorher fehlgeschlagenen Sendungen
des gleichen Signals erhalten wurden, das über die Funkschnittstelle gesendet
und empfangen wurde, ist die Erfindung fähig, eine Herabsetzung des
notwendigen Verkehrs auf einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk
mit Mehrfachzugriff zu erreichen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist ferner fähig,
auf die verschiedenen Sende- und Spektrumsbedürfnisse einer Mehrzahl von
Diensten gerichtet zu sein, indem die Verzögerung verringert wird, auf
Bedürfnis
hoher Bandbreite gerichtet, Transmissionsfehler zu verringern, Störung zu
verringern und die allmähliche
Herabsetzung der Systemqualität
zu erlauben, wenn Netzwerkverkehrbeschränkungen überschritten werden.