WO2004002082A1 - Verfahren und kommunikationsstation zum übertragen von daten - Google Patents

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WO2004002082A1
WO2004002082A1 PCT/EP2003/006333 EP0306333W WO2004002082A1 WO 2004002082 A1 WO2004002082 A1 WO 2004002082A1 EP 0306333 W EP0306333 W EP 0306333W WO 2004002082 A1 WO2004002082 A1 WO 2004002082A1
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received
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Josef Eichinger
Tobias Giebel
Matthias Lampe
Hermann Rohling
Egon Schulz
Wolfgang Zirwas
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the invention relates to a method for error-monitored transmission of data via parallel interfaces of a multi-hop communication system with the generic features of claim 1 or communication stations for performing such a method.
  • multi-hop communication systems which are also referred to as multi-hop communication systems
  • data are transmitted from a transmitting station to an ultimately receiving station either directly or via a large number of intermediary intermediate or relay stations.
  • the data can also be transmitted via a large number of relay stations connected in series, which is also referred to as multi-hop.
  • SFN Single Frequency Network
  • Pre-equalization or equalization methods can be used in the relay stations to increase performance.
  • error detection and correction methods known per se are used from such or other communication systems, for example an automatic request for the repeated transmission of an original or modified data packet (ARQ: Automatic Repeat Request).
  • ARQ Automatic Repeat Request
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • the object of the invention is to improve a method for error-monitored transmission of data via parallel interfaces of a multi-hop communication system, in particular with a view to the processing effort of the overall system, and to propose communication stations for carrying out such a method.
  • confirmations or requests for renewed data transfers only from the receiving station, that is to say usually the last station in the transmission chain, only this station needs to monitor received data for sufficient reception quality.
  • a sufficient reception quality is recognized, only this station sends an acknowledgment or request generated in this way in the direction of the station originally sending the data.
  • the intermediate relay stations are used only for forwarding received data or for forwarding received confirmations or requests. Accordingly, in this simple case, the check for forwarding received data in the
  • a relay station which checks for an inadequate reception quality for forwarding received data and, depending on this, does not forward or forward the data or maintains or switches off the data connection with respect to this reception quality, does require energy and time for checking the received data, but it does in the end, energy is also saved by a blocked forwarding and a blocked request for a new data transmission. Due to the fact that in such a communication system the originally sent data are transmitted via a large number of parallel data paths, there is a sufficiently high probability that in the event of data loss on one transmission path and the subsequent deactivation of this data path, the original data will nevertheless be transmitted via at least one or more further data of the parallel transmission paths to the intended target station or receiving station. It is therefore advantageous to have a communication system or a procedure in which the data is only transmitted via relay stations which have received the data sufficiently well or with sufficient freedom from errors.
  • a procedure is particularly advantageous in which information from relay stations of parallel transmission paths is also taken into account for the decision-making. Shares a relay station on a parallel one
  • a multiplicity of known error correction methods or error detection methods can advantageously be used in the relay stations, these methods being used only for recognizing the quality of the received data to be forwarded, but not for a renewed request in the event of poor reception quality.
  • the parallel over different paths are mutually parallel and superimposed on each received data recipient in the received superimposed station and processed together in order to achieve a further improvement in quality through statistical averaging • and the like.
  • conditional forwarding of data in relay stations on the receiver side results in a higher total data rate, ie an increased reproduction quality, because the data received on the receiver side as a whole has a better quality overall.
  • a communication station for carrying out such a method can be a sending station, a receiving station or a relay station, but can also have two or all three of the functionalities combined.
  • a communication station expediently also has an analysis device, which can be part of the station's own control device and is designed for analyzing received data with regard to their reception quality.
  • Fig. 1 shows schematically a communication system with a plurality of stations and communicating via parallel data connections
  • an exemplary communication system MHSFN has a large number of communicating stations.
  • a multi-hop or multi-hop (MH) communication system is shown as an example, which is designed as a single-frequency network (SFN).
  • SFN single-frequency network
  • transfer to other communication systems, in particular ad hoc communication systems is possible.
  • a situation is shown in which a sending station SS sends data D to a receiving station RS.
  • the distance between the transmitting station SS and the receiving station RS is assumed to be so large that a direct transmission via a direct communication link between the two is not possible.
  • the sending station SS sends its data D via a large number of communication interfaces V11, V12, V13 to various intermediate stations which are referred to below as relay stations HS1, HS2, HS3 for easier differentiation.
  • the relay stations HS1, HS2, HS3 recognize, for example, from the data header of received data packets that the received data D is to be forwarded and forwards this received data D towards the target station, that is to say the receiving station RS via further communication interfaces V21, V23 further.
  • the communication interfaces V11, V12, V13, V21, V23 are preferably radio interfaces which are operated with the same or a single frequency. In the event that the receiving station RS is already in the transmission range of the relay stations HS1, HS3, the received data D to be forwarded are transmitted directly to the receiving station RS. Otherwise the transmission takes place via further intermediate relay stations.
  • a check is carried out by the received station RS to determine whether it has been received with sufficient errors.
  • Conventional, known error detection and error correction methods for example ARQ and / or CRC, can be used for the check.
  • the receiving station RS sends a confirmation ACK of sufficient reception quality and / or a request for retransmission or modified transmission of the original data D in the direction of the originally transmitting station SS.
  • the confirmation ACK or request is in turn transmitted via a direct connection or a large number of parallel connections V21, V11; V23, V13; V22, V12 with the interposition of relay stations HS1, HS2, HS3.
  • the sending station SS subsequently sends new data D or new data packets or initiates a repeated and optionally modified transmission of the original data.
  • data D received for relaying in relay stations HS1, HS2, HS3 are not simply forwarded unchecked, but are checked for forwarding quality or data quality before forwarding. If one of the relay stations HS2 determines that the data quality of the data D received for forwarding is insufficient or that this data D has been received incorrectly, it does not build any
  • Connection V22 to forward the received data D. This interrupts the corresponding data path V12, V22, which was originally set up by the sending station SS via the second relay station HS2 to the received station RS. In particular, the second relay station HS2 also does not cause the original or modified original data D to be retransmitted.
  • the intermediate relay stations HS1-HS3 in addition to a receiving device R and a transmitting device S and more generally control devices and memories required for the operation, devices and functions for checking data received for forwarding are also provided.
  • an analysis device A is provided for this purpose, which can be part of the central control device of the relay stations HS1-HS3.
  • Further devices and / or functions advantageously serve to carry out predistortion or equalization methods, by means of which, for example, a structural superposition of the signals at the receiving station RS and optionally additional intermediate relay stations can be achieved.
  • predistortion or equalization methods by means of which, for example, a structural superposition of the signals at the receiving station RS and optionally additional intermediate relay stations can be achieved.
  • methods known per se such as a phase or equal gain, maximum ratio or a selection or selection distortion, can be used.
  • Combinations or extensions as well as other predistortion techniques are also possible.
  • communication between different relay stations HS2, HS3 with one another is also possible. Communication takes place via a corresponding one
  • Interface VH instead, which can preferably be designed as a radio interface, but in principle also as a wired interface.
  • Information regarding the data D received or the reception quality thereof can be transmitted in this way.
  • a third relay station HS3 after receiving data D with a very good reception quality, to transmit this fact to a second relay station HS, which as a parallel station received the same data D in parallel, but with a poorer reception quality.
  • the relay station HS with the poorer reception quality can suppress the forwarding for forwarding received data D, since the same data D are transmitted with better forwarding quality via a parallel data path SS-HS3-RS.
  • data can be processed from data received for forwarding in relay stations HS1-HS3 before forwarding.
  • the type of processing and forwarding or forwarding can be subject to various parameters. For example, signal-to-noise ratios (SNR: Signal to Noise Relation) can be evaluated at the inputs of the intermediate relay stations HS1-HS3. It is also possible to determine the number of corrected bits in a Viterbi decoder or to take into account the result of a cyclical redundancy check CRC. In particular, processing techniques are prefer to equalize and amplify a signal received for forwarding without further additional demodulation.
  • SNR Signal to Noise Relation
  • the received data D are expediently demodulated and decoded in order to be able to carry out the actual analysis.
  • the analyzed data D or data packets are subsequently re-encoded and modulated for forwarding, but an embodiment is also possible in which the data D originally received for forwarding are kept in a buffer in order to keep them unchanged To be able to forward the buffer if a doubled set of data after demodulation, decoding and analysis was found to be sufficiently good for forwarding.
  • methods for retransmitting an incorrectly or insufficiently received data packet can be deactivated if the data D receiving station is not the target station but only a relay station.
  • the forwarding or forwarding in addition to the new encoding and modulation of data D or data packets, it is also possible to carry out predistortion.
  • the forwarding of a received signal or received data D can be carried out after equalization, amplification and any predistortion.
  • relay stations HS2, HS3 In the case of communication between adjacent stations, in particular relay stations HS2, HS3, on the one hand only an analysis result can be transmitted directly to adjacent stations, but it is also possible to negotiate or negotiate the analysis or evaluation results between such adjacent stations At the end of such a negotiation, decide which of the negotiating stations HS3 is to be used to forward the data.
  • the originally sending station SS thus receives no confirmations for data or data packets that were correctly received by the intermediate relay stations HS1-HS3. It is accordingly performed entspre ⁇ no separate securing the first jumps or hops. Only the receiving station RS confirms correctly received packets, whereupon packets with a missing acknowledgment of receipt are repeatedly transmitted by the sending station SS in the absence of the confirmation.
  • the intermediate relay stations HS handle the received data D or data packets.
  • unconditional forwarding takes place in the relay station HS. It can happen that an incorrectly received data packet or a signal with a poor signal-to-noise ratio is sent to the receiving party
  • Station RS is forwarded.
  • the evaluation of parameters or the like is omitted in this case.
  • Preference-based forwarding b) of receiving data D is therefore preferred.
  • the communication described with reference to the second and third relay stations HS2, HS3 takes place Application instead, in which at least one of the relay stations HS2 accesses information from at least one of the other relay stations HS3 in order to make a decision regarding possibly not optimally received data D regarding its forwarding.
  • the average number of relay stations that have correctly received the packet or the data and are accordingly sending it on can be calculated as follows:
  • Embodiments only data D arrive at the receiving station RS via a smaller number of data paths SS-HS1-RS; SS-HS3-RS.
  • the reception power at the receiving station RS can therefore be comparatively lower than in the case of unconditional forwarding of the data D by all relay stations. tions.
  • the data D received at the receiving station RS have a higher data quality or a lower signal-to-noise ratio, so that overall an improvement in the data quality can be recorded.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum fehlerüberwachten Übertragen von Daten (D) über Schnittstellen (V11,V13,V21,V23) eines Mehrsprung-Kommunikationssystems, bei dem- die Daten von einer sendenden Station (SS) zu einer die Daten empfangenden Station (RS) über zumindest zwei zwischen diese geschalteten, die Daten parallel zueinander empfangenden und weiterleitenden Relaisstationen (HS1,HS2,HS3) übertragen werden, und- die Daten bei einer unzureichenden Übertragung aufgrund einer empfängerseitigen Anforderung und/oder aufgrund des Ausbleibens einer empfängerseitigen Bestätigung (ACK) erneut übertragen werden. Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit und zum Einsparen von Energie in dem System wird vorgeschlagen, die Anforderung bzw. die Bestätigung nur von der empfangenden Station zu erzeugen und zur sendenden Station zurückzusenden. Die Relaisstationen erzeugen somit keine eigenen Bestätigungen oder Anforderungen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Kommunikationsstation zum Übertragen von Daten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum fehlerüberwachten Übertragen von Daten über parallele Schnittstellen eines Mehrsprung-Kommunikationssystems mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. Kommunikations- stationen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
In Mehrsprung-Kommunikationssystemen, die auch als Multi-Hop- Kommunikationssysteme bezeichnet werden, werden Daten von einer sendenden Station aus zu einer letztendlich empfangenden Station entweder direkt über oder eine Vielzahl zwischen- geschalteter Zwischen- bzw. Relaisstationen übertragen. Neben der Übertragung von Daten über eine einzige zwischengeschaltete Relaisstation können die Daten auch über eine Vielzahl in Reihe hintereinander geschaltete Relaisstationen übertragen werden, was auch als Multi-Hop bezeichnet wird. Außerdem können, insbesondere in Gleichwellennetz- (SFN: Single Fre- quency Network)- Kommunikationssystemen ein und dasselbe Signal und somit ein und dieselben Daten von mehreren Relaisstationen gleichzeitig bzw. gering zeitversetzt empfangen und gemeinsam, dass heißt gleichzeitig oder entsprechend leicht zeitversetzt und auf der gleichen Frequenz direkt an die empfangende Station oder an eine weitere Relaisstation übertragen werden. Dabei können in den Relaisstationen Vorverzer- rungs- oder Entzerrungsverfahren eingesetzt werden, um die Leistungsfähigkeit zu steigern. Um eine fehlerfreie Daten- Übertragung sicher zu stellen, werden aus derartigen oder anderen KommunikationsSystemen für sich bekannte Fehlererken- nungs- und Fehlerkorrekturverfahren angewendet, beispielsweise eine automatische Anforderung zur wiederholten Übertragung eines ursprünglichen oder modifizierten Datenpakets (ARQ: Au- tomatic Repeat Request) . Bekannt ist auch die Anwendung einer sogenannten zyklischen Redundanzprüfung (CRC: Cyclic Redundancy Check) . Diese Verfahren werden dabei für jede einzelne der Übertragungen neu angewendet, also auf jede Ü- bertragung von der sendenden Station zu einer benachbarten Relaisstation, auf jede Übertragung von einer Relaisstation zu einer weiteren Relaisstation und auf jede Übertragung von einer Relaisstation zu der empfangenden Station. Diese Vorgehensweise stellt zwar sicher, dass die Daten über möglichst viele Wege möglichst fehlerfrei zu der empfangenden Station gelangen, nachteilhaft ist aber der hohe damit verbundene Rechen- und Zeitaufwand. Außerdem ist ein hoher Energie- verbrauch mit dieser Verfahrensweise verbunden, da einerseits die Entpackung, Dekodierung und Prüfung von empfangenden Daten in den Relaisstationen sowie das Anfordern einer erneuten Übersendung oder das erneute Kodieren und weitersenden Energie verbraucht und letztendlich die wiederholte Übertragung von erneut versandten Datenpaketen ebenfalls Energie verbraucht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum fehlerüberwachten Übertragen von Daten über parallele Schnittstellen eines Mehrsprung-Kommunikationssystems zu verbessern, insbesondere mit Blick auf den Verarbeitungsaufwand des Gesamtsystems zu verbessern, sowie Kommuni ations- stationen zum Durchführen eines solchen Verfahrens vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum fehlerüberwachten Übertragen von Daten über parallele Schnittstellen eines Mehrsprung-Kommunikationssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Kommunikationsstation mit den Merk- malen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Dadurch, dass Bestätigungen bzw. Anforderungen für erneute Datenübertragungen nur von der empfangenden Station, dass heißt in der Regel der letzten Station in der Übertragungs- kette, erzeugt werden, muss auch nur diese Station empfangene Daten auf eine ausreichende Empfangsqualität überwachen. Bei der Erkennung einer ausreichenden Empfangsqualität sendet auch nur diese Station eine derart erzeugte Bestätigung bzw. Anforderung in Richtung der ursprünglich die Daten sendenden Station ab. Die zwischengeschalteten Relaisstationen dienen im einfachsten Fall lediglich zum Weiterleiten empfangener Daten bzw. zum Weiterleiten empfangener Bestätigungen oder Anforderungen. Entsprechend entfällt in diesem einfachen Fall die Überprüfung zur Weiterleitung empfangener Daten in den
Relaisstationen, was eine schnellere Weiterleitung und einen geringeren Energieverbrauch ermöglicht.
Eine Relaisstation, welche zur Weiterleitung empfangener Da- ten auf eine unzureichende Empfangsqualität prüft und die Daten davon abhängig nicht weiterleitet oder weiterleitet bzw. bezüglich dieser Empfangsqualität die Datenverbindung aufrecht erhält oder abschaltet, benötigt zwar Energie und Zeit für die Überprüfung der empfangenen Daten, jedoch wird durch eine unterbundene Weiterleitung und eine unterbundene Anforderung einer erneuten Datenübertragung letztendlich ebenfalls Energie gespart. Dadurch, dass bei einem derartigen Kommunikationssystem die ursprünglich gesendeten Daten über eine Vielzahl paralleler Datenwege übertragen werden, besteht eine ausreichend hohe Wahrscheinlichkeit, dass im Fall des Datenverlustes auf einem Übertragungsweg und der daraufhin erfolgenden Deaktivierung dieses Datenweges trotzdem die ursprünglichen Daten über zumindest einen oder mehrere weitere der parallelen Übertragungswege zu der beabsichtigen Zielsta- tion bzw. empfangenden Station gelangen. Vorteilhaft ist somit ein Kommunikationssystem bzw. eine Verfahrungsweise, bei der die Übertragung der Daten nur über Relaisstationen vorgenommen wird, welche die Daten ausreichend gut bzw. mit ausreichender Fehlerfreiheit empfangen haben.
Während es vorteilhaft ist, wenn eine Relaisstation eigenständig die Entscheidung trifft, ob zur Weiterleitung empfan- gene Daten eine ausreichende Qualität haben, um weitergeleitet zu werden, ist eine Verfahrensweise besonders vorteilhaft, bei der für die Entscheidungsfindung auch Informationen von Relaisstationen paralleler Übertragungswege berücksich- tigt werden. Teilt eine Relaisstation auf einem parallelen
Weg mit, dass sie eine Übertragung mit sehr gut bzw. hochqua¬ litativ zur Weiterleitung empfangenen Daten vornehmen kann, muss eine darüber informierte parallele Relaisstation nicht eine zusätzliche Übertragung der möglicherweise sogar schlechter empfangenen Daten vornehmen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die parallelen Datenwege einander kreuzen oder von jeder Relaisstation die weitergeleiteten Daten von anderen Relaisstationen in ihren Umfeld empfangen werden können.
Vorteilhafterweise kann eine Vielzahl für sich bekannter Fehlerkorrekturverfahren oder Fehlererkennungsverfahren in den Relaisstationen verwendet werden, wobei diese Verfahren nur zur Erkennung der Qualität der weiterzuleitenden empfangenen Daten verwendet wird, nicht aber zu einer erneuten Anforde- rung im Falle einer schlechten Empfangsqualität.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung derartiger Verfahren in einem Kommunikationssystem, bei welchem die verschiedenen sendenden und empfangenden Stationen sowie Relaisstationen auf einer einzelnen Frequenz kommunizieren. Diese Bedingungen finden sich insbesondere in dezentral organisierten, dass heißt selbstorganisierenden Kommunikationsnetzen, wie sie für sogenannte Ad-Hoc-Kommunikationssysteme typisch sind.
Vorteilhafterweise werden die über verschiedene parallele Wege zueinander parallel und überlagert empfangenen Daten emp- fängerseitig in der empfangenen Station überlagert und gemeinsam verarbeitet, um durch statistische Mittelwertbildung • und dergleichen eine weitere Qualitätsverbesserung erzielen zu können. Insbesondere ergibt sich für die bedingungsabhängige Weiterleitung von Daten in Relaisstationen empfängerseitig eine höhere Summendatenrate, d.h. eine erhöhte Reproduktionsqualität dadurch, dass die empfängerseitig empfangenen Daten in der Gesamtheit gemittelt eine bessere Qualität aufweisen.
Eine Kommunikationsstation zum Durchführen eines solchen Verfahrens kann eine sendende Station eine empfangene Station oder eine Relaisstation sein, kann jedoch auch kombiniert zwei oder alle drei der Funktionalitäten aufweisen. Eine solche Kommunikationsstation weist zweckmäßigerweise neben einer Empfangs Sendeeinrichtung auch eine Analyseeinrichtung auf, welche Bestandteil der stationseigenen Steuereinrichtung sein kann und zum Analysieren empfangener Daten bezüglich deren Empfangsqualität ausgelegt ist.
Ein Ausführungsbeispiel und Varianten dazu werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von über parallele Datenverbindungen kommunizierenden Stationen und
Fig. 2 schematisch die verschiedenen Möglichkeiten zur Be- handlung von zur Weiterleitung empfangenen Daten in
Relaisstationen.
Wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist ein beispielhaftes Kommunikationssystem MHSFN eine Vielzahl miteinander kommuni- zierender Stationen auf. Als Kommunikationssystem ist beispielhaft ein Mehrsprung- bzw. Multi-Hop (MH) -Kommunikationssystem dargestellt, welches als Gleichwellennetz (SFN: Single Frequency Network) ausgebildet ist. Eine Übertragung auf andere Kommunikationssysteme, insbesondere Ad-hoc- Kommu- nikationssysteme ist jedoch möglich. Dargestellt ist eine Situation, bei der eine sendende Station SS Daten D zu einer empfangenden Station RS versendet. Dabei wird die Distanz zwischen der sendenden Station SS und der empfangenden Station RS so groß angenommen, dass eine direkte Übertragung über eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen diesen beiden nicht möglich ist. Die sendende Station SS sendet ihre Daten D über eine Vielzahl von Kommunikations- schn.ittstellen V11,V12,V13 zu verschiedenen zwischengeschalteten Stationen, die zur einfacheren Unterscheidbarkeit nachfolgend als Relaisstationen HS1,HS2,HS3 bezeichnet werden. Die Relaisstationen HS1,HS2,HS3 erkennen beispielsweise an dem Datenkopf (Header) empfangener Datenpakete, dass es sich um weiterzuleitende empfangene Daten D handelt und leiten diese empfangenden Daten D in Richtung der Zielstation, dass heißt der empfangenden Station RS über weitere Kommunikationsschnittstellen V21,V23 weiter. Die Kommunikationsschnittstellen V11,V12,V13, V21,V23 sind vorzugsweise Funkschnittstellen, welche mit der gleichen bzw. einer einzigen Frequenz betrieben werden. Für den Fall, dass die empfangende Station RS sich bereits im Sendebereich der Relaisstationen HS1,HS3 befindet, werden die weiterzuleitenden empfangenen Daten D direkt zu der empfangenden Station RS übertragen. Andernfalls erfolgt die Übertragung über weitere zwischengeschaltete Relaisstationen.
Von der empfangenen Station RS wird nach dem Empfang der Daten D eine Überprüfung vorgenommen, ob diese ausreichend fehlerfrei empfangen wurden. Für die Überprüfung können übliche, für sich bekannte Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturver- fahren, z.B. ARQ und/oder CRC verwendet werden. Nach einer solchen Analyse sendet die empfangende Station RS eine Bestätigung ACK über eine ausreichende Empfangsqualität und/oder eine Anforderung zur erneuten Übertragung oder modifizierten Übertragung der ursprünglichen Daten D in Richtung der ur- sprünglich sendenden Station SS. Die Bestätigung ACK bzw. Anforderung wird wiederum über eine direkte Verbindung oder eine Vielzahl zueinander paralleler Verbindungen V21,V11;V23,V13;V22,V12 unter Zwischenschaltung der Relaisstationen HS1,HS2,HS3 übertragen. Je nach Empfang einer Bestätigung ACK oder einer Anforderung übersendet die sendende Station SS nachfolgend neue Daten D bzw. neue Datenpakete o- der veranlasst eine wiederholte und optional modifizierte Ü- bersendung der ursprünglichen Daten.
Vorteilhafterweise werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in den Relaisstationen HS1,HS2,HS3 zur Weiterlei- tung empfangene Daten D nicht einfach ungeprüft weitergeleitet sondern vor einer Weiterleitung bezüglich der Empfangsqualität bzw. der Datenqualität überprüft. Stellt eine der Relaisstationen HS2 fest, dass die Datenqualität der zur Weiterleitung empfangenen Daten D nicht ausreicht oder diese Da- ten D fehlerhaft empfangen worden sind, so baut sie keine
Verbindung V22 zur Weiterleitung der empfangenen Daten D auf. Dadurch unterbricht der entsprechende Datenpfad V12,V22, der ursprünglich von der sendenden Station SS über die zweite Relaisstation HS2 zu der empfangenen Station RS eingerichtet wurde. Insbesondere veranlasst die zweite Relaisstation HS2 auch keine erneute Übertragung der ursprünglichen oder modifizierten ursprünglichen Daten D.
In den zwischengeschalteten Relaisstationen HS1-HS3 werden entsprechend neben einer Empfangseinrichtung R und einer Sendeeinrichtung S sowie allgemeiner für den Betrieb erforderlicher Steuereinrichtungen und Speicher auch Einrichtungen und Funktionen für die Überprüfung von zur Weiterleitung empfangenen Daten bereitgestellt. Insbesondere wird dazu eine Ana- lyseeinrichtung A bereitgestellt, welche Bestandteil der zentralen Steuereinrichtung der Relaisstationen HS1-HS3 sein kann.
Weitere Einrichtungen und/oder Funktionen dienen vorteilhaft- erweise zur Durchführung von Vorverzerrungs- oder Entzerrungsverfahren, durch welche beispielsweise eine konstruktive Überlagerung der Signale an der empfangenden Station RS und optional weiterer zwischengeschalteter Relaisstationen erzielt werden kann. Beispielsweise können für sich bekannte Verfahren wie eine Phasen- oder Equal-Gain, Maximum Ratiooder eine Auswahl- bzw. Selection-Verzerrung verwendet wer- den. Möglich sind auch Kombinationen oder Erweiterungen sowie andere Vorverzerrungstechniken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auch eine Kommunikation verschiedener Relaisstationen HS2,HS3 untereinander mög- lieh. Eine Kommunikation findet über eine entsprechende
Schnittstelle VH statt, welche bevorzugt als Funkschnittstelle, prinzipiell aber auch als leitungsgebundene Schnittstelle ausgebildet sein kann. Darüber können Informationen bezüglich zur Weiterleitung empfangener Daten D bzw. über deren E p- fangsqualität übertragen werden. Dadurch ist es möglich, dass eine dritte Relaisstation HS3 nach einem Empfang von Daten D mit einer sehr guten Empfangsqualität diese Tatsache an eine zweite Relaisstation HS übermitteln kann, welche als parallele Station dieselben Daten D parallel empfangen hat, dies jedoch mit einer schlechteren Empfangsqualität. In einem solchen Fall kann die Relaisstation HS mit der schlechteren Empfangsqualität die Weiterleitung zur Weiterleitung empfangener Daten D unterdrücken, da über einen parallelen Datenpfad SS-HS3-RS die selben Daten D mit besserer Weiterleitungsqualität übertragen werden.
Allgemein kann vor einer Weiterleitung in den Relaisstationen HS1-HS3 eine Datenverarbeitung von zur Weiterleitung empfangenen Daten vorgenommen werden. Die Art der Weiterverarbei- tung und der Weiterleitung bzw. Weitersendung kann dabei verschiedenen Kenngrößen unterliegen. Beispielsweise können Sig- nal-zu-Rauschverhältnisse (SNR: Signal to Noise Relation) an den Eingängen der zwischengeschalteten Relaisstationen HSl- HS3 ausgewertet werden. Möglich ist auch die Bestimmung der Anzahl korrigierter Bit in einem Viterbi-Decoder oder die Berücksichtigung des Ergebnisses einer zyklischen Redundanzprüfung CRC. Als Verarbeitungstechniken werden insbesondere Ver- fahren zur Entzerrung und Verstärkung eines zur Weiterleitung empfangenen Signals ohne eine weitere zusätzliche Demodulati- on bevorzugt. In Relaisstationen HS1-HS3, in denen eine Überprüfung von zur Weiterleitung empfangenen Daten vorgenommen wird, werden die empfangenen Daten D zweckmäßigerweise demoduliert und decodiert, um die eigentliche Analyse vornehmen zu können. Möglich ist sowohl eine Ausführungsform, bei der die analysierten Daten D bzw. Datenpakete anschließend zur Weiterleitung erneut encodiert und moduliert werden, möglich ist aber auch eine Ausführungsform, bei der die ursprünglich zur Weiterleitung empfangenen Daten D in einem Zwischenspeicher gehalten werden, um unverändert aus dem Zwischenspeicher weitergeleitet werden zu können, falls ein verdoppelter Satz der Daten nach einer Demodulation, Decodierung und Analyse als zur Weiterleitung ausreichend gut befunden wurde. Vorteilhafterweise können Verfahren zur erneuten Übertragung eines fehlerhaft oder unzureichend empfangenen Datenpakets deaktiviert werden, wenn die Daten D empfangende Station nicht die Zielstation sondern nur eine Relaisstation ist.
Im Rahmen der Weitersendung bzw. Weiterleitung ist es neben dem erneuten Kodieren und Modulieren von Daten D bzw. Datenpaketen auch möglich, eine Vorverzerrung vorzunehmen. Insbesondere kann die Weiterleitung eines empfangenen Signals bzw. empfangener Daten D nach einer Entzerrung, Verstärkung und eventuellen Vorverzerrung vorgenommen werden.
Prinzipiell ist eine Anwendung sowohl bei zentralisiert als auch bei dezentral bzw. selbstorganisierend organisierten Netzen möglich. Der Austausch der vorstehend genannten Kenngrößen zwischen einzelnen der Stationen, insbesondere zwischen Relaisstationen auf zueinander parallelen Datenbahnen ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wie dies vorstehend ausgeführt ist. Zur Analyse können aber auch lediglich Kenn- großen verwendet werden, die in der eigenen Station verwendet wurden, beispielsweise mittels für sich bekannter Fehlerer- kennungs- und Fehlerkorrekturverfahren. Die Anwendung eines Fehlerkorrekturverfahrens kann dabei im Fall einer weiterlei¬ tenden Relaisstation auf den fehlererkennenden Teil beschränkt bleiben, wobei ein korrigierender Teil nur im Fall einer dazu nicht erforderlichen erneuten Übertragung einge- setzt wird, sofern eine Übertragung der Daten über eine ausreichende Anzahl paralleler Datenverbindungen sichergestellt ist. Selbiges gilt für Fehlererkennungsverfahren, welche im Fall einer Relaisstation vorzugsweise auf die Erkennung des Fehlers beschränkt eingesetzt werden, wobei eine entsprechen- de Fehlererkennungsmitteilung unterdrückt wird.
Im Fall der Kommunikation zwischen benachbarten Stationen insbesondere Relaisstationen HS2,HS3, kann einerseits nur eine direkte Übertragung eines Analyseergebnisses an benach- barte Stationen vorgenommen werden, möglich ist aber auch eine Verhandlung bzw. Aushandlung der Analyse- bzw. Auswertungsergebnisse zwischen solchen benachbarten Stationen, welche zum Abschluss einer derartigen Verhandlung entscheiden, über welche der verhandelnden Stationen HS3 eine Weiterlei- tung der Daten vorzunehmen ist.
Fig. 2 dient zur Veranschaulichung verschiedener Varianten des dargestellten Ausführungsbeispiels. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Organisation des Auswertungsverfahrens. Verein- fachend kann angenommen werden, dass beispielsweise nur eine einzige Kenngröße, die das Ergebnis einer zyklischen Redundanzprüfung ist, verwendet wird. Ferner wird bei dem einfachen Beispiel davon ausgegangen, dass die an den Zwischenstationen bzw. Relaisstationen HS1-HS3 zur Weiterleitung empfan- genen Signale vollständig demoduliert und decodiert werden können. Ausgegangen wird dabei von einem Fehlerkorrekturverfahren in einem 2-Hop-SFN-Kommunikationssystem, bei dem die Fehlerkorrektur ARQ Ende- zu -Ende- Verbindung durchgeführt wird. Fehlerkorrekturen, wie sie für die einzelnen Verbindun- gen für sich bekannt sind, können gemäß dem vorstehend beschriebenen Konzept ausgelassen werden. Die ursprünglich sendende Station SS erhält somit keine Bestätigungen für Daten bzw. Datenpakete, welche von den zwischengeschalteten Relaisstationen HS1-HS3 korrekt empfangen wurden. Es wird entspre¬ chend keine getrennte Absicherung der ersten Sprünge bzw. Hops durchgeführt. Ausschließlich die empfangende Station RS bestätigt korrekt empfangene Pakete, worauf hin Pakete mit einer fehlenden Empfangsbestätigung von der sendenden Station SS bei Fehlen der Bestätigung wiederholt übertragen werden.
Für die zwischengeschalteten Relaisstationen HS gibt es ver- schiedene Möglichkeiten, die empfangenen Daten D bzw. Datenpakete zu behandeln. Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform a) findet eine bedingungslose Weiterleitung in der Relaisstation HS statt. Dabei kann es vorkommen, dass ein fehlerhaft empfangenes Datenpaket oder ein Signal mit einem schlechten Signal-zu-Rausch-Verhältnis an die empfangende
Station RS weitergeleitet wird. Die Auswertung von Kenngrößen oder dergleichen entfällt in diesem Fall.
Bevorzugt wird daher die bedingungsverknüpfte bzw. bedin- gungsabhängige Weiterleitung b) von empfangenden Daten D.
Diese Bedingungen können unabhängig voneinander in einzelnen der verschiedenen parallelen Relaisstationen HS oder mit Hilfe von Informationen aller oder mehrerer untereinander kommunizierender Relaisstationen HS2,HS3 ausgewertet werden. Ent- sprechend gibt es zwei weitere Varianten. Im einfacheren Fall c) wird nur eine stationsinterne Analyse von zur Weiterleitung empfangenen Daten D vorgenommen. Haben die analysierten Daten eine ausreichende Datenqualität, so wird die Weiterleitung in Richtung der empfangenden Station RS veran- lasst. Reicht die Datenqualität nicht aus, so wird die Weiterleitung in Richtung der empfangenen Station RS unterbunden. Vorteilhafterweise kann auch die Rückmeldung von Bestätigungen oder Anforderungen für erneute Übertragungen unterbleiben.
Gemäß der anderen Ausführungsform d) findet die anhand der zweiten und dritten Relaisstation HS2,HS3 beschriebene Kommu- nikation statt, bei der zumindest eine der Relaisstationen HS2 auf Informationen von zumindest einer anderen der Relaisstationen HS3 zugreift, um eine Entscheidung bezüglich möglicherweise nicht optimal empfangenen Daten D bezüglich deren Weiterleitung zu treffen.
Erstaunlicherweise ist bereits selbst die bedingungslose Weiterleitung a) von Daten D unabhängig von einer Analyse und somit unabhängig von einer ausreichenden oder nicht ausrei- chenden Empfangsqualität in der Relaisstation HS vorteilhaft, Wird davon ausgegangen, dass alle Datenpfade SS-HS1-RS/SS- HS2-RS;SS-HS3-RS eine etwa gleiche mittlere Paketfehlerrate PER0 haben, so kann die Wahrscheinlichkeit, dass genau n Relaisstationen von insgesamt K parallel zueinander angeordne- ten Relaisstationen ein gesendetes Datenpaket korrekt empfangen, formuliert werden, wie folgt:
K)
P(n) = (l-PERo)n • PER0 K-n
Vn7
Die mittlere Anzahl der Relaisstationen, welche das Paket bzw. die Daten korrekt empfangen haben und dementsprechend weitersenden, kann berechnet werden wie folgt:
E(n) ∑ n • p(n) « (1-PERo) • K.
«=o
Während bei der bedingungslosen Weiterleitung alle K Zwischenstationen gemeinsam im SFN-Kommunikationssystem senden, werden im Fall einer bedingungsabhängigen Weiterleitung, also im Fall der Analyse einer Empfangsqualität von empfangenden Daten D in Relaisstationen HS1-HS3 gemäß den bevorzugteren
Ausführungsformen, nur Daten D über eine geringere Anzahl von Datenwegen SS-HS1-RS;SS-HS3-RS bei der empfangenden Station RS eintreffen. Damit kann im Fall einer bedingungsabhängigen Weiterleitung die Empfangsleistung bei der empfangenden Sta- tion RS vergleichsweise geringer sein, als im Fall einer bedingungslosen Weiterleitung der Daten D durch alle Relaissta- tionen. Jedoch haben im Fall der teilweise unterdrückten Weiterleitung die bei der empfangenden Station RS empfangenden Daten D eine höhere Datenqualität bzw. ein geringeres Signal- zu-Rausch-Verhältnis, so dass insgesamt eine Verbesserung der Datenqualität zu verzeichnen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Übertragen von Daten (D) in einem Kommunikationssystems (MHSFN) , bei dem - die Daten (D) von einer sendenden Station (SS) zu einer die Daten (D) empfangenden Station (RS) über zumindest zwei die Daten jeweils empfangenden und weiterleitenden Relaisstationen (HS1,HS2,HS) übertragen werden, und
- die Daten (D) bei einer unzureichenden Übertragung aufgrund einer empfangerseitigen Anforderung und/oder aufgrund des
Ausbleibens einer empfangerseitigen Bestätigung (ACK) erneut übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anforderung bzw. die Bestätigung (ACK) nur von der e p- fangenden Station (RS) erzeugt und zur sendenden Station (SS) zurückgesendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest eine der Relaisstationen (HS2) empfangene Daten (D) auf unzureichenden Empfang prüft, und die Daten (D) abhängig von dem Ergebnis der Prüfung entweder nicht weiterleitet oder weiterleitet und/oder abhängig von dem Ergebnis der Prüfung die über sie führende Datenverbindung (V22) ohne eine erneute Anforderung bei der sendenden Station (SS) unterbricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Übertragung der Daten (D) nur über eine der Relaisstationen (HS1,HS3) vorgenommen wird, welche die Daten (D) ausreichend gut empfangen hat.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem in zumindest einer der Relaisstationen (HS2,HS3) vor der Weiterleitung empfangener Daten (D) zur Erkennung der ausreichend gut oder unzureichend empfangenen Daten Fehlerkorrek- turverfahren (ARQ,CRC) oder Fehlererkennungsverfahren angewendet werden.
5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem zumindest in einer Relaisstation (HS2) die Weiterleitung empfangener Daten (D) abhängig von einer eigenen Empfangsqualität und abhängig von einer Empfangsqualitätsinformation zu- mindest einer parallelen Relaisstation (HS3) durchgeführt o- der nicht durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die sendende Station (SS) , die empfangende Station (RS) und zumindest ein Teil der Relaisstationen (HS1-HS3) zu einem
Kommunikationssystem (MHSFN) gehören, welches auf einer einzelnen Frequenz kommuniziert.
7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Weiterleitung der Daten (D) über verschiedene parallele Wege, die über verschiedene Relaisstationen (HS1;HS2;HS3) ausgebildet werden, erfolgt, wobei die Daten (D) in den Relaisstationen verarbeitet, insbesondere verzerrt und/oder entzerrt, decodiert und/oder codiert werden.
8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die parallel über verschiedene Wege übertragenen Daten (D) empfängerseitig überlagert empfangen und gemeinsam verarbeitet werden.
9. Kommunikationsstation (RS, SS, HS1, HS2, HS3) zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, wobei eine als Relaisstation (HS1-HS3) ausgebildete Kommunikationsstation aufweist - eine Empfangseinrichtung (R) zum Empfangen von weiterzuleitenden Daten (D) ,
- eine Analyseeinrichtung (A) zum Analysieren dieser Daten (D) bezüglich deren Empfangsqualität, und
- eine Sendeeinrichtung (S) zum Weiterleiten der Daten (D) abhängig von dem Ergebnis in der Analyseeinrichtung.
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