DE60007487T2

DE60007487T2 - Anordnung und Verfahren zum Bestimmen der Datenrate in einem drahtlosen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60007487T2
Application number: DE60007487T
Authority: DE
Inventors: Fritz Gfeller; Wolfgang Schott
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 2000-06-03
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-06-04
Also published as: US7062687B1; DE60007487D1; ATE257299T1; KR20010029888A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einstellen eines Parameters der Übertragungsrate in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung drahtlose Infrarot-Kommunikationssysteme mit variablen Datenraten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Geräte und die meisten mobilen Computer sind heutzutage mit drahtlosen Einrichtungen für die Datenübertragung ausgerüstet. Zur Gewährleistung einer stabilen Datenübertragung muss die Qualität einer solchen Verbindung überwacht werden. Zur Qualitätsüberwachung oder -bewertung sind verschiedene Verfahren bekannt.
In der US-Patentschrift 5 151 902 wird ein Verfahren zur Qualitätsüberwachung von mindestens zwei in Reihe geschalteten Übertragungsbereichen in einer digitalen Signalübertragungsverbindung für digitale Geräte beschrieben, die der synchronen Digitalhierarchie entsprechen. Fehlernachrichten-Bytes, in denen Paritätsfehler akkumuliert werden, werden im Zusatzbereich von synchronen Transportmodulen als spezielle Bytes übertragen, um Paritätsfehler in aufeinander folgenden Übertragungsbereichen zu akkumulieren. Aus einer Sequenz von Fehlernachrichten-Bytes erhält man ein Qualitätskriterium für die überwachte Übertragungsverbindung.
Die US-Patentschrift 5 825 761 betrifft einen RSSI-Detektor, der die Stärke des elektrischen Feldes eines empfangenen Signals misst, und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Übertragungsrate, die aus der Stärke des gemessenen elektrischien Feldes einen Anfangswert der Übertragungsrate ermittelt. Eine Funkeinheit sendet den ermittelten Anfangswert zu einer Basisstation. Als Reaktion darauf sendet die Basisstation ein Steuersignal bei einer Datenrate mit dem zugewiesenen Anfangswert. Ein Detektor zur Ermittlung des Wertes der Bitfehlerrate ermittelt die Bitfehlerrate des Steuersignals, und eine Vorrichtung zum Festlegen der Übertragungsrate führt eine Feinabstimmung des Anfangswerts entsprechend der ermittelten Bitfehlerrate durch. Auf diese Weise wird eine Übertragungsrate festgelegt.
Die Europäische Patentschrift EP 0 752 769 A1 betrifft eine Messung der Bitfehlerrate (BER, bit error rate) in einem Empfänger, in welchem digitale Codes empfangen und decodiert werden, welche auf der Senderseite zu Codewörtern codiert wurden und Daten und Prüfsymbole umfassen. Beim Decodieren auf der Empfängerseite wird eine Korrektur aller fehlerhaften Codewörter durchgeführt. Da die Korrektur nur in einer vernachlässigbar kleinen Anzahl von Fällen erfolglos ist, kann die BER auf der Grundlage des Verhältnisses der Anzahl (c) der Symbolkorrekturen zur Anzahl (r) der empfangenen Symbole ermittelt werden, welche gleich dem Symbolfehlerverhältnis vor dem Decodieren (symbol error ratio before decoding, SERbefore) gesetzt werden kann. Dieses Verhältnis (c/r) wird durch eine Arithmetikeinheit vom Decodierer abgeleitet. Eine Umwandlungseinheit (2) wandelt das Verhältnis (c/r) in eine Symbolfehlerrate nach dem Decodieren (post-decoding symbol error rate, SERafter) um. Eine zweite Arithmetikeinheit wandelt diesen Wert in die gesuchte BER um.
Die US-Patentschrift 5 822 318 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Übertragungsleistung in einem Kommunikationssystem mit variablen Datenraten. Das Verfahren stellt einen geschlossenen Regelkreis zur Leistungssteuerung bereit. Eine erste ferne Station steuert die Übertragungsleistung einer zweiten fernen Station durch Senden eines von der Übertragungsrate abhängigen Leistungssteuerungssignals zur zweiten fernen Übertragungsstation. Da nur der zweiten Übertragungsstation ihre Übertragungsrate von vornherein bekannt ist, muss diese ihre Vorgehensweise sowohl anhand des empfangenen Leistungssteuerungssignals als auch anhand der Kenntnis der eigenen Übertragungsrate festlegen.
Die Patentanmeldung EP 0 405 384 A2 legt eine Vorrichtung zur Ermittlung der Qualität einer Datenübertragungsverbindung offen, bei der eine Bewertungseinheit für die Übertragungsverbindungsqualität beschrieben und für eine Verbindung ein M-äres Modulationsschema verwendet wird. Die Bewertungseinheit für die Verbindungsqualität wird am Empfänger eingesetzt, welcher einen M-ären Decodierer enthält, der als Reaktion auf empfangene M-äre Bits des Symbolkanals das M-äre Symbol in eine Reihe von M-ären Bits decodiert. Die Bewertungseinheit für die Verbindungsqualität enthält eine Verzögerungsschaltung, welche eine Version des empfangenen und um eine Symbolperiode verzögerten M-ären Kanalbitsymbols bereitstellt. Die Bewertungseinheit für die Verbindungsqualität wandelt die Reihe der decodierten M-ären Bits gemäß dem M-ären Modulationsschema in eine M-äre Hilfsdarstellung des Kanalbitsymbols um und vergleicht die verzögerte Version des empfangenen Kanalbitsymbols bitweise mit der Hilfsdarstellung des Symbols. Erkannte Fehler werden gezählt und über eine fest vorgegebene Blocklänge gemittelt, um dadurch eine Bewertungseinheit für die Bitfehlerrate bereitzustellen.
In der Patentanmeldung WO 98/38763 A1 wird ein Sprachsystem mit adaptiver Übertragungsrate offengelegt. Dieses System mit adaptiver Übertragungsrate legt zur Sicherung der Sprachqualität und Verständlichkeit Sprach-/Kanalcodierungsraten, Codierungsstrategien und die Modulation/Demodulation fest. Je eine Bewertungseinheit für den Systemstatus und den Kanalstatus sowie eine Überwachungseinheit für den Kanalstatus sind mit dem System rückgekoppelt. Das bedeutet, dass es zwischen einem Sender und einem Empfänger mit adaptiver Übertragungsrate einen extra Rückkopplungskanal gibt. Die Überwachungseinheit für den Kanalstatus berechnet nur dann einen neuen Satz kritischer Betriebsparameter für das System, wenn sich die Kanalstatistik wesentlich geändert hat. Die Bewertungseinheit für den Systemstatus bewertet einen Systemstatusindikator S(i), und wenn dieser Indikator gültig ist, werden die kritischen Betriebsparameter mit den vorigen Parametern verglichen. Anschließend wird ein Wert für die Sprachqualität ermittelt. In der Patentanmeldung wird eine Softwarerealisierung beschrieben, die für eine schnelle Hardwarelösung nicht geeignet ist, da komplexe Operationen notwendig sind, welche beträchtlichen Schaltungsaufwand erfordern.
Ferner ist bekannt, dass zur Verbesserung der Verbindungsqualität die Übertragungsleistung in einem drahtlosen Kommunikationssystem geregelt oder angepasst oder dass ein von der Verbindungsqualität abhängiges Modulationsschema verwendet werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von Kommunikationsverbindungen angewendet werden kann, wird sie unter besonderer Berücksichtigung von Infrarotverbindungen beschrieben.
Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf die PCT-Patentanmeldung mit der Internationalen Patentnummer WO 97/25788 mit dem Titel „Robust method and apparatus enabling multi-mode wireless optical communication", eingereicht am 3. Januar 1996 und an den Anmelder der vorliegenden Anmeldung abgetreten. In dieser PCT-Patentanmeldung wird ein optisches Kommunikationssystem beschrieben, welches die Datenübertragung zwischen mehreren nebeneinander existierenden Sende- und Empfangsstationen ermöglicht. Zur Gewährleistung der Datenübertragung zwischen den nebeneinander existierenden Stationen dient ein zuverlässiger Kopfdatensatz der physischen Schicht, den alle beteiligten Stationen verstehen können. Zum Abstimmen und/oder Anpassen der für die Übertragung verwendeten Datenrate können Daten ausgetauscht werden.
Gemäß den Empfehlungen der Infrared Data Association (IrDA) für einen verbesserten Infrarotstandard (Advanced Infrared, AIr) wird ein Parameter vorgeschlagen, mittels dessen die Qualität einer Verbindung ermittelt werden kann. Dieser Parameter kann als Hinweis auf die Qualität einer Verbindung zwischen einer Quellen- und einer Zieleinheit dienen, die auch als Sender und Empfänger bezeichnet werden. Bei der physischen Schicht eines AIr-Systems wird eine leistungsfähige L-Fenster-Impulspositionsmodulation (L-slot Pulse Position Modulation, L-PPM) in Verbindung mit einem adaptiven Übertragungsschema mit variabler Datenrate verwendet. Bei einem entsprechend der Impulsposition modulierten Signal wird immer ein Einzelimpuls mit einer Dauer von T Sekunden in einem der L Zeitfenster jedes L-PPM-Symbols positioniert. Das Konzept der variablen Datenrate ist eingeführt worden, um das Signal-Rausch-Verhältnis SRV (signal-to-noise ratio, SNR) unter ungünstigen Kanalbedingungen zu verbessern. Man setzt die wiederholte Codierung ein, um die Übertragungsrate zu verringern und gleichzeitig einen Codegewinn zu erreichen, damit man in einer verrauschten Umgebung eine ausreichende Bitfehlerrate einhalten kann. Jedes L-PPM-Symbol wird RR mal wiederholt, wobei man unter RR den Faktor der Ratenverringerung (rate-reduction factor) verstehen kann. Beim AIr-System betragen die RR-Werte üblicherweise 1, 2, 4, 8 oder 16, was den Datenraten 4, 2, 1, 0,5 bzw. 0,25 Mb/s entspricht. Eine automatische Anpassung der Datenrate in Abhängigkeit von den herrschenden Kanalbedingungen ist äußerst wünschenswert. Hierfür ist eine adaptive Steuerung der Übertragungsdatenrate erforderlich, bei der ein Wert der Verbindungsqualität des Kanals am Empfänger gemessen, aus diesem Wert der erforderliche Faktor der Ratenverringerung für zukünftige Übertragungen ermittelt und ein empfohlener Parameterwert RR zum Sender rückgekoppelt wird. Alle notwendigen Operationen, wie die Messung der Verbindungsqualität und das Ableiten des empfohlenen Faktors RR, müssen so schnell wie möglich erfolgen, damit die Regelkreisverzögerung gering gehalten wird. Daher wird eine einfache Implementierung benötigt, bei welcher die Möglichkeit zur Ermittlung der Verbindungsqualität durch Messung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SRV) auf der Empfängerseite ausgeschlossen wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ungeachtet sich ändernder Bedingungen im Übertragungskanal eine ununterbrochene Übertragungsverbindung zu erreichen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines wertes der Verbindungsqualität bereitzustellen, um eine Datenrate für zukünftige Übertragungen in einem drahtlosen Kommunikationssystem zu empfehlen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung vorzustellen, die durch einen relativ niedrigen Komplexitätsgrad und einen einfachen Aufbau gekennzeichnet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ermittlung eines Wertes für die Verbindungsqualität ohne größere Verarbeitungsverzögerungen zu verbessern.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG UND IHRE VORTEILE
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die Merkmale der beiliegenden Ansprüche gelöst. In den Unteransprüchen sind verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen enthalten.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Konzept betrifft ein dynamisches Schema zur kumulativen Ermittlung eines Wertes der Verbindungsqualität, um einen Parameter für die Übertragungsrate festzulegen, und eine Implementierung, die auf binäre Divisionen durch zwei beschränkt ist. Daher kann eine Hardwareimplementierung mit diskreten Logikschaltungen vorgestellt werden, die sich gut für eine digitale Hochgeschwindigkeitsverarbeitung eignet. Ein adaptives Schema mit variabler Datenrate zur Übertragung von Daten in Form von Informationseinheiten über eine Übertragungsverbindung kann durch diese Erfindung beträchtlich verbessert werden. Eine von den Bedingungen abhängige Anpassung der Datenrate wird erreicht, indem auf der Empfängerseite die Verbindungsqualität des Kanals ermittelt, aus diesem Wert für zukünftige Datenübertragungen über die Verbindung eine empfohlene Datenrate abgeleitet und diese Information wieder zur Senderseite rückgekoppelt wird. Alle benötigten Operationen, wie die Ermittlung der Verbindungsqualität und das Ableiten eines empfohlenen Faktors der Ratenverringerung, können so schnell erfolgen, wie dies für eine digitale Hochgeschwindigkeitsverarbeitung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Methodologie vor, mit der der Wert der Verbindungsqualität anhand der Eigenschaften einer überwachten Sequenz von Informationseinheiten wirksam ermittelt wird, die mittels der L-Fenster-Impulspositionsmodulation (L-slot Pulse Position Modulation, L-PPM) moduliert wurde. Ein geeigneter und leicht messbarer Wert der Verbindungsqualität lässt sich durch Zählen der ungültigen L-PPM-Informationseinheiten in einer empfangenen Sequenz von Informationseinheiten ermitteln. Ungültige Informationseinheiten verstoßen gegen das redundante Modulationsformat von PPM, durch welches sichergestellt wird, dass in einem der L-Fenster jedes PPM-Symbols nur ein einziger Impuls auftreten kann.
Das Prinzip des kumulativen Schemas zur Bestimmung des Wertes der Verbindungsqualität beruht auf Folgendem. Bei einer aufeinanderfolgenden Sequenz von Informationseinheiten, welche von ein und derselben Sendestation empfangene codierte Binärdaten enthalten, wird die Anzahl der eintreffenden Informationseinheiten mittels eines Gesamtzählers gezählt. Parallel dazu wird mittels eines Fehlerzählers die Anzahl der erkannten ungültigen Informationseinheiten gezählt. Unter ungültigen Informationseinheiten sind falsch empfangene Informationseinheiten zu verstehen. Eine erste Ermittlung des Wertes der Verbindungsqualität erfolgt nach einer gezählten Sequenzlänge von 2^m Informationseinheiten, wobei m ein frei wählbarer ganzzahliger Parameter ist, der jedoch vorzugsweise 8 beträgt. Anschließend wird nach jeweils 2^m+n gezählten Informationseinheiten der Wert der Verbindungsqualität ermittelt und aktualisiert, wobei n = 0, 1, 2,... n_max ist. Wenn m = 8 gewählt wird, wird die erste Ermittlung nach 256 Informationseinheiten, die zweite Ermittlung und Aktualisierung nach 512 gezählten Informationseinheiten, die dritte Ermittlung und Aktualisierung nach 1024 gezählten Informationseinheiten und so weiter durchgeführt, bis eine maximale Anzahl erreicht ist. Die Genauigkeit des Wertes der Verbindungsqualität nimmt mit jedem Ermittlungsschritt zu. Die Ermittlung des Wertes der Verbindungsqualität wird durch eine Divisionseinheit durchgeführt, die eine aus dem Fehlerzähler verfügbare Fehlerzahl durch eine aus dem Gesamtzähler verfügbare Gesamtanzahl teilt. Jedes Divisionsergebnis liefert einen Wert der Verbindungsqualität. Dieser Wert der Verbindungsqualität kann dann innerhalb einer Entscheidungseinheit mit einem oder mehreren vorgegebenen Werten verglichen werden. Ausgehend vom Ergebnis dieses Vergleichs kann für zukünftige Übertragungen von Informationseinheiten eine Datenrate ermittelt und ein Parameter der Übertragungsrate eingestellt werden. Dieser Parameter der Übertragungsrate wird dann einer Sendestation zugestellt. Da der Parameter der Übertragungsrate aufgrund der Kanal- oder Verbindungsbedingungen gewählt wurde, kann für zukünftige Übertragungen eine stabile Verbindungsqualität bereitgestellt werden. Die Ermittlung des wertes der Verbindungsqualität wird eingestellt, wenn die maximale Sequenzlange von n_max erreicht wird oder die Übertragung von Informationseinheiten beendet wird. Im letzteren Fall wird der zuletzt ermittelte Wert der Verbindungsqualität als gültig angesehen. Aufgrund der Verdoppelung jeder aufeinander folgenden Zählperiode der Informationseinheiten beschränkt sich die erforderliche Division auf eine binäre Division durch 2, die zum Beispiel durch eine Schieberegisterfunktion einfach ausgeführt werden kann.
Im Allgemeinen ist die Berechnung der Qualität einer Verbindung sehr komplex, da hieran Operationen wie Addition, Multiplikation und Division beteiligt sind. Eine Softwareimplementierung, bei der die Qualität einer Verbindung durch höhere Kommunikationsprotolcollschichten berechnet wird, ist relativ langsam und eignet sich daher nicht für die digitale Hochgeschwindigkeitsverarbeitung. Andererseits führt eine herkömmliche Hardwareimplementierung mit binären Operationen zu sehr vielen Zählstufen und hohem Stromverbrauch. Deshalb wird ein einfacher Ermittlungsprozess benötigt, der keine lange Latenzzeit des Prozessors verursacht.
Es ist von Vorteil, dass die vorliegende Erfindung die Möglichkeit ausschließt, eine Verbindungsqualität durch Messung des Signal-Rausch-Verhältnisses SRV am Empfänger zu ermitteln.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass keine Vorinformation oder Information über die Länge der Datenpakete benötigt wird. Da die Operationen, d.h. Divisionen, sich auf die binäre Division durch 2 beschränken, kann man eine starke Vereinfachung der Schaltungshardware und eine Verringerung der Zählstufen erreichen. Das Letztere führt zu einer einfachen Konstruktion und kann für eine rationelle Produktion eingesetzt werden.
Wenn der Wert der Verbindungsqualität und/oder der Parameter der Übertragungsrate nacheinander aktualisiert werden kann, ergibt sich daraus der Vorteil, dass man die Datenrate in Abhängigkeit von Kanal- oder Verbindungsbedingungen anpassen kann, die sich während der Übertragung ändern können. Mit zunehmender Gesamtzahl der empfangenen Informationseinheiten kann der Wert der Verbindungsqualität iterativ abgeleitet werden. Der Wert der Verbindungsqualität kann nach dem Empfangen einer Anzahl von Informationseinheiten berechnet werden, die ein binäres Vielfaches von 2^m, vorzugsweise aber ein Vielfaches von 256, sind, was wiederum den Vorteil aufweist, dass die Genauigkeit des Wertes der Verbindungsqualität mit jeder Ermittlung zunehmen kann, wodurch ein Vielfaches von 2^m gezählt und einfach verarbeitet werden kann. Jede Operation, die eine Division erfordert, kann somit auf eine binäre Division durch zwei beschränkt werden, die wiederum als Binärlogik und somit durch Hardware einfach realisiert werden kann.
Wenn die Division nach jeweils 2ⁿ*f gezählten Informationseinheiten durchgeführt werden kann, wobei n = 0, 1, 2, ... n_max und f ein Faktor ist, der frei gewählt werden kann, vorzugsweise aber 256 ist, zeigt sich der Vorteil, dass entsprechend n eine automatische Schiebeoperation durchgeführt werden kann. Im Allgemeinen heißt das, dass bei einer Hardwareimplementierung zum Beispiel die Divisionen durch 2 durchgeführt werden können, indem man die Registerinhalte um n Stellen nach rechts verschiebt.
Wenn sich die Fehlerzahl zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Aktualisierungen oder Ermittlungen des Wertes der Verbindungsqualität nicht ändert und somit konstant bleibt und nicht zurückgesetzt wird, zeigt sich der Vorteil, dass ein beträchtlicher Zeitgewinn erzielt werden kann, da der Fehlerzähler nicht auf null zurückgesetzt wird.
Wenn die Divisionseinheit Speicherzellen mit einer Schiebesteuerung oder einer Schiebefunktion umfasst, können für eine Implementierung herkömmliche Bauelemente verwendet werden, wenn die Divisionseinheit jedoch einen Multiplexer mit einer statischen Logik umfasst, kann man auf einer einzigen kleinen Leiterplatte oder einem Chip eine komplexe Struktur realisieren, bei der die Verarbeitung schneller als mit herkömmlichen Bauelementen erfolgen kann.
Es kann von Vorteil sein, den Fehlerzähler, den Gesamtzähler, die Divisionseinheit und die Entscheidungseinheit mittels einer Steuereinheit zu steuern, da diese Steuereinheit eine zentrale Schnittstelle für höhere Kommunikationsprotokollschichten bereitstellt.
Wenn die Divisionseinheit den Fehlerzähler umfasst oder wenn die Divisionseinheit auch in der Lage ist, die Funktion des Fehlerzählers zu übernehmen, kann man die Schaltlogik vereinfachen, wodurch man Platz sparen und die Vorrichtung kleiner konstruieren kann. Ebenso kann man ein einfaches und funktionelles Design der Einheiten realisieren, wenn die Entscheidungseinheit mindestens eine Vergleicherschaltung und eine Ableitungseinheit zum Ableiten des Parameters der Übertragungsrate aus mindestens einem Ausgangswert der Komparatorschaltung umfasst.
Wenn mindestens vier vorgegebene Werte vorladbare Schwellenwerte sind, die einer Datenrate von 4, 2, 1, 0,5 bzw. 0,25 Mb/s entsprechen, kann man eine stabile Verbindung erreichen. Da man die Schwellenwerte experimentell oder aus Erfahrung definieren kann, werden das System und seine Verbindungsqualität stabiler und zuverlässiger. Die vorladbaren Schwellenwerte entsprechen dem „L", wenn eine L-PPM (Impulspositionsmodulation) verwendet wird.
Es ist von Vorteil, dass man das kumulative Ermittlungsschema in einem adaptiven System mit variabler Datenrate zur Datenübertragung über eine Infrarotschnittstelle verwenden kann, da das System mit anderen Systemen kompatibel ist, welche ein ähnliches Verfahren benutzen.
Wenn die Informationseinheiten mittels der Impulspositionsmodulation (PPM) und insbesondere mittels der L-Fenster-PPM (L-PPM) codiert werden können, weist jede empfangene ungültige Informationseinheit, d.h. jede falsch empfangene Informationseinheit, eine unzulässige Anzahl von Impulsen auf, die leicht erkannt und gezählt werden können.
Durch die Einstellung des Parameters der Übertragungsrate kann eine geeignete Übertragungsdatenrate empfohlen werden; dies bedeutet, dass die Übertragungsdatenrate in Abhängigkeit vom Wert der Verbindungsqualität angepasst werden kann, welcher die aktuellen Verbindungsbedingungen widerspiegelt. Wenn zur Verringerung oder Erhöhung der Übertragungsdatenrate eine wiederholte Codierung eingesetzt wird, definiert der Parameter der Übertragungsrate die Anzahl der Wiederholungsschritte.
Obwohl sich die Erfindung am besten als Hardware realisieren lässt, ist auch eine Softwareimplementierung möglich, die zum Beispiel für experimentelle Untersuchungen von Nutzen sein kann.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die folgenden schematischen Zeichnungen beschrieben.
1a zeigt die Wahrscheinlichkeit für den Empfang ungültiger Informationseinheiten als Funktion des Signal-Rausch-Verhältnisses (SRV) für 4-PPM und 16-PPM.
1b zeigt eine zu erwartende mittlere Anzahl ungültiger Informationseinheiten in einer empfangenen Sequenz einer festen Länge L_seq von 4-PPM-Informationseinheiten als Funktion des Signal-Rausch-Verhältnisses (SRV).
2 zeigt eine schematische Darstellung eines kumulativen Schemas zur Ermittlung der Verbindungsqualität gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Hardwareimplementierung unter Verwendung diskreter Logik zur Verarbeitung des kumulativen Schemas zur Ermittlung der Verbindungsqualität gemäß 2.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches die in der unter Bezug auf 3 beschriebenen Vorrichtung zur Ermittlung der Verbindungsqualität ausführbaren Verarbeitungsschritte zeigt.
Zur Verdeutlichung sind alle Figuren weder in den wirklichen Größenverhältnissen dargestellt, noch werden die Dimensionen in einem realistischen Maßstab gezeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSART
Unter allgemeinem Bezug auf die Figuren wird die wesentliche Struktur eines Schemas gemäß der Erfindung zum Einstellen eines Parameters RR* der Übertragungsrate im Folgenden genauer beschrieben.
Zuerst werden einige Grundlagen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Drahtloses Kommunikationssystem
Die physische Schicht des gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten drahtlosen Kommunikationssystems verwendet eine L-Fenster-Impulspositionsmodulation, die im Folgenden mit L-PPM abgekürzt wird, in Verbindung mit einem adaptiven Übertragungsschema mit variabler Datenrate. Man beachte, dass statt dessen auch andere Modulationsschemata verwendet werden können. Die L-PPM erfolgt durch Definieren einer auch als Symbol bezeichneten Informationseinheit der Zeitdauer t_D und anschließendes Unterteilen der Informationseinheit in eine Reihe von L gleichen Zeitfenstern, z.B. mit L = 2, 4, 8, 16, die auch als „Chips" bezeichnet werden. Bei L-PPM-Schemata enthält nur ein Zeitfenster oder ein Chip je Informationseinheit einen Impuls, der einer logischen „eins" oder „1" entspricht. Die übrigen Chips enthalten keinen Impuls, was einer logischen „null" oder „0" entspricht. Wenn als Basis L = 4 festgelegt wurde, heißt das entstehende Modulationsschema Vier-Impulspositionsmodulation oder 4-PPM. Da in jeder 4-PPM-Informationseinheit vier unterscheidbare Positionen vorkommen, gibt es vier voneinander unabhängige Informationseinheiten, in welchen lediglich ein Chip eine logische „1" und alle anderen Chips eine logische „0" aufweisen, sodass es die folgenden Kombinationen gibt: 1000, 0100, 0010, 0001. Diese vier Informationseinheiten sind die einzigen in 4-PPM zugelassenen Informationseinheiten. Jede Informationseinheit stellt zwei Bits eines einzelnen Datenbitpaars dar, die jeweils 00, 01, 10, 11 entsprechen. Eine logische „1" bedeutet eine Chipdauer, wenn ein Sender Licht aussendet, eine logische „0" hingegen bedeutet eine Chipdauer ohne Lichtemission. Das Übertragungskonzept mit variabler Datenrate ist eingeführt worden, um das Signal-Rausch-Verhältnis unter widrigen Kanalbedingungen zu verbessern. Durch wiederholte Codierung kann man die Übertragungsrate verringern und gleichzeitig einen Codegewinn erreichen, um in einer verrauschten Umgebung eine befriedigende Bitfehlerrate einzuhalten. Jede L-PPM-Informationseinheit wird RR mal wiederholt, wobei RR als Faktor der Ratenverringerung angesehen werden kann, durch welchen ein Parameter RR* der Übertragungsrate für eine zukünftige Übertragung eingestellt werden kann. Eine automatische Anpassung des Parameters RR* der Übertragungsrate in Abhängigkeit von den herrschenden Kanalbedingungen ist wünschenswert.
Empfängerleistung
Die Qualität eines Kanals wird durch Zählen der Anzahl der ungültigen L-PPM-Informationseinheiten am Empfänger bewertet, die durch Rauschen zerstört wurden. Infolge des oben erwähnten redundanten Codierungsformats PPM enthält eine gültige Informationseinheit nur einen Impuls. Ungültige Informationseinheiten hingegen enthalten keinen oder mehr als einen Impuls, da durch das Rauschen Impulse gelöscht oder erzeugt werden können. Man beachte, dass gültige Informationseinheiten nicht unbedingt richtig empfangen wurden, da der richtige Impuls auch gelöscht und statt dessen ein falscher Impuls erzeugt werden kann. Unter der Annahme eines idealisierten Empfängermodells kann man eine Fehlerratencharakteristik des Empfängers in Gegenwart von zusätzlichem weißem Gauß'schem Rauschen berechnen. Das Signal-Rausch-Verhältnis SRV ist dann zu
definiert, wobei û_r der Spitzenwert eines empfangenen Signalimpulses und ū_n die Standardabweichung vom Rauschsignal ist, die jeweils am Eingang einer binären Entscheidungsschaltung eines Empfängers gemessen werden. Nimmt man an, dass ein empfangenes Signal an der Impulsspitze abgetastet wird, dass ein Entscheidungsschwellenwert bei der halben Impulshöhe gesetzt wurde und dass es sich bei dem Modellrauschen um additives weißes Gauß'sches Rauschen handelt, so kann man die Wahrscheinlichkeit für das Fällen einer falschen Entscheidung bei jeder einzelnen Abtastung zu
ableiten, wobei erf die Fehlerfunktion (error function) ist. Die Wahrscheinlichkeit, in einer L-PPM-Informationseinheit genau Q Impulse zu erkennen, wird durch Ausdruck (3) angegeben:
Durch diesen Ausdruck kann man die Wahrscheinlichkeit für das Erkennen einer ungültigen L-PPM-Informationseinheit zu
bestimmen, wobei SP = {0, 2, 3,..., L} die Gruppe aller Suchmuster definiert, die keine PPM-Impu1se darstellen. Im Fall eines 4-PPM-Systems sind die Parameter L = 4 und SP = {0, 2, 3, 4}.
In 1a ist die Wahrscheinlichkeit P{SP}, dass ein ungültiges L-PPM-Symbol empfangen wird, als Funktion des SRV für ein 4-PPM-System und ein 16-PPM-System dargestellt. Die abgeleitete Funktion P{SP} als Funktion des SRV gilt für additives Gauß'sches Rauschen, das für Kanalstörungen infolge langsam geänderten Hintergrundlichts (Aufnahmerauschen) und thermischen Empfängerrauschens (äußerster Verbindungsabstand für eine bestimmte Datenrate, Störungen des optischen Pfades) typisch ist. Durch zyklisches Rauschen infolge von hochfrequentem Hintergrundlicht aus Leuchtstoffröhren sowie durch Fehlerhäufung von Informationseinheiten infolge Datenpaketkollisionen kann ein anderes Fehlermuster der Informationseinheiten entstehen.
Sobald die Wahrscheinlichkeit des Erkennens einer ungültigen L-PPM-Informationseinheit oder, was dem gleichwertig ist, die relative Anzahl ungültiger Informationseinheiten in der empfangenen Sequenz einen oberen oder unteren Schwellenwert überschreitet, sollte automatisch zwischen den verfügbaren Datenraten hinauf- oder heruntergeschaltet werden. Die Schwellenwerte werden so abgeleitet, dass die über eine Verbindung übertragenen Datenpakete im Mittel mit einer vorgegebenen Paketerfolgsrate C_p erfolgreich empfangen werden.
Bei einem idealisierten Empfängermodell und ohne Ratenverringerung (RR = 1) kann die Wahrscheinlichkeit des richtigen Empfangens eines Datenpakets einer bestimmten Länge zu
berechnet werden, wobei der Exponent die Anzahl der Impulse und N die Anzahl Bytes je Datenpaket bedeuten. Aus den Gleichungen (1), (2) und (5) kann man das zum Ermitteln der gewünschten Paketerfolgsrate C_P erforderliche SRV wie folgt ableiten:
Die entsprechende Wahrscheinlichkeit des Erkennens einer ungültigen L-PPM-Informationseinheit ist durch Gleichung (4) gegeben und stellt den gewünschten Schwellenwert für RR = 1 dar. Wenn eine gemessene Verbindungsqualität unterhalb dieses Schwellenwertes liegt, kann garantiert werden, dass die gewünschte Paketerfolgsrate C_P ohne wiederholte Codierung erreicht wird.
Als Beispiel sollen ein 4-PPM-Modulationsformat und eine Paketgröße von N = 2048 Bytes angenommen werden. Außerdem soll die Paketerfolgsrate C_P gleich 0,9 sein, es sollen also im Durchschnitt 90 % aller übertragenen Pakete richtig empfangen werden. Gemäß Gleichung (6) soll der erforderliche SRV-Wert zum Erreichen der vorgegebenen Paketerfolgsrate ohne wiederholte Codierung (RR = 1) mindestens 19,11 dB betragen. 1a zeigt, dass die entsprechende Wahrscheinlichkeit für das Erkennen einer ungültigen 4-PPM-Informationseinheit kleiner als 5*10^–6 ist.
Wenn die Fehlerrate höher als der gefundene Schwellenwert ist, kann die verwendete Datenrate so lange schrittweise um einen Faktor 2 verringert werden, bis die gewünschte Paketerfolgsrate erreicht ist. Bei jedem Verringerungsschritt führt die wiederholte Codierung zu einem Codegewinn von 3 dB. Deshalb wird nach jedem Verringerungsschritt ein um 3 dB niedrigeres SRV benötigt, um dieselbe Paketerfolgsrate zu erreichen. Um zum Beispiel 90 % aller übertragenen Pakete richtig zu empfangen, ergeben sich für eine durchgeführte Verringerung der Datenrate von RR = 1, 2, 4, 8 und 16 für die erforderliche SRV Werte von 19,11, 16,11, 13,11 bzw. 10,11 dB. Die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten für die Erkennung einer ungültigen 4-PPM-Informationseinheit kann aus 1a ermittelt werden und stellt die Schwellenwerte für das Wechseln zwischen den verfügbaren Datenraten dar.
Um für den zuverlässigen Wechsel zwischen den Datenraten ein signifikantes Messergebnis bereitzustellen, muss in der empfangenen Sequenz von Informationseinheiten zumindest eine kleine Anzahl ungültiger L-PPM-Informationseinheiten vorhanden sein.
1b zeigt die erwartete mittlere Anzahl ungültiger Informationseinheiten, auch als mittlere Symbolfehlerzahl (average symbol error count, Ø SEC) bezeichnet, in einer Sequenz empfangener 4-PPM-Informationseinheiten einer festen Länge L_seq als Funktion des SRV. Die ausgewählten Längen sind in Tabelle 1 zusammen mit weiteren Einzelheiten zur benötigten Anzahl von Datenpaketen aufgeführt. Die gezeichneten Funktionen sind mit einem idealisierten Empfängermodell berechnet worden. Da dieses Modell von stationären Kanalbedingungen ausgeht, nimmt die mittlere Symbolfehlerzahl (Ø SEC) proportional mit der Länge L_seq der überwachten Sequenz von Symbolen oder Informationseinheiten zu.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die benötigten Mengen von Datenpaketen für verschiedene Faktoren RR zur Datenratenverringerung, um eine vorgegebene Länge L_seq einer Sequenz von 4-PPM-Informationseinheiten zu erreichen, wobei ein Paket 2048 Bytes enthält.
Die kürzeste über eine AIr-Verbindung (Advanced Infrared, Verbessertes Infrarot) übertragene Sequenz von Informationseinheiten ist durch ein Datenpaket gegeben, welches lediglich einen einzelnen zuverlässigen Kopfdatensatz transportiert. Diese Sequenz hat eine Länge von 32 Bit und wird zum Beispiel beim Einrichten der Verbindung zwischen Infrarotknoten ausgetauscht. Da der zuverlässige Kopfdatensatz die Operation des Protokolls und des Modems steuert, werden diese Datensätze stets mit der niedrigsten verwendeten Datenrate (RR = 16) übertragen. Deshalb bewirkt ein Datenpaket mit minimaler Länge eine Übertragung von 256 4-PPM-codierten Informationseinheiten über die Verbindung. In diesem Fall kann am Empfänger nur dann mehr als ein Informationseinheitenfehler je Paket auftreten, wenn das SRV kleiner als 16 dB ist. Bei höheren SRV erhält man zum Empfehlen von RR = 1 oder 2 keine ausreichenden Daten. Trotzdem kann die gemessene Anzahl der Informationseinheitenfehler noch zum Empfehlen eines anfänglichen Orientierungswertes von RR > 2 von Nutzen sein, nachdem von einem unbekannten Sender ein erster Datensatz empfangen wurde.
Die maximale Anzahl von 4-PPM-Informationseinheiten, die in einem Block über die Verbindung übertragen werden kann, ist durch die im AIr-Standard definierte maximal zulässige Kanalreservierungszeit gegeben. Diese ist so festgelegt, dass mit der Grunddatenrate (RR = 1) bis zu 126 Datenpakete mit je 2048 Bytes Benutzerdaten über die Verbindung übertragen werden können.
Wenn innerhalb einer beobachteten Sequenz einer bestimmten Länge L_seq nur eine einzige ungültige 4-PPM-Informationseinheit nachgewiesen wird, kann man aus 1a und Gleichung (5) das ungefähre SRV und die zugehörige mittlere Datenerfolgsrate ermitteln. Das Ergebnis wird in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2 zeigt die Paketerfolgsrate C_P für den Fall, dass in einer empfangenen 4-PPM-Informationseinheit der Länge L_seq bei RR = 1 und 2048 Byte je Datenpaket eine einzige ungültige Informationseinheit gefunden wurde.
1b ermöglicht, die Entscheidungsschwellenwerte für den Wechsel zwischen den Datenraten für Sequenzen von Informationseinheiten unterschiedlicher Länge L_seq zu ermitteln. Zum Beispiel wird durch die punktierten Linien das zum Erreichen einer garantierten Paketerfolgsrate von 90 % erforderliche Mindest-SRV angezeigt. Die Schnittpunkte zwischen den punktierten Linien und den durchgezogenen Kurven definieren die Schwellenwerte für jede betrachtete Sequenzlänge. Wenn die Anzahl der in einer Sequenz empfangenen Informationseinheiten einer bestimmten Länge nachgewiesenen ungültigen Informationseinheiten den jeweiligen Schwellenwert überschreitet, wird die variable Datenrate um einen Faktor 2 verringert, um die erforderliche Paketerfolgsrate C_P aufrechtzuerhalten. Wenn das SRV unterhalb des durch die äußerste linke gestrichelte Linie im schraffierten Bereich definierten Wertes liegt, kann die Benutzerdatenrate nicht weiter verringert werden. Eine zum Erreichen der gewünschten Paketerfolgsrate unzureichende Verbindungsqualität wird dann festgestellt, wenn die Verbindung mit der niedrigsten Benutzerdatenrate betrieben wird und die Anzahl der ungültigen Informationseinheiten größer als 0,38 × L_seq ist.
Für ein idealisiertes Infrarotempfängermodell sind diverse Ergebnisse ermittelt worden. Dieses Modell erlaubt die Berechnung der Wahrscheinlichkeit ungültiger L-PPM-Informationseinheiten in einer empfangenen Sequenz von Informationseinheiten als Funktion des Wertes der durch das SRV definierten Verbindungsqualität resp. der Paketerfolgsrate C_P. In der Praxis hängt diese Beziehung auch von den speziellen Kenndaten der Empfängerkomponenten ab und muss daher experimentell ermittelt werden. Ausgehend von diesen Messergebnissen können die Entscheidungsschwellenwerte angepasst werden.
Definition des Wertes der Verbindungsqualität: Ein Wert der Verbindungsqualität, im Folgenden mit der Abkürzung LQM (link quality measure) bezeichnet, ist durch das Verhältnis der Anzahl der beobachteten Informationseinheitenfehler bzw. der Symbolfehlerzahl, im Folgenden mit der Abkürzung SEC (symbol error count) bzw. auch als Fehlerzahl bezeichnet, zur durch die Länge, im Folgenden mit der Abkürzung L_seq bezeichnet, einer übertragenen Sequenz gegebenen Gesamtzahl der überwachten L-PPM-Informationseinheiten definiert, z.B.
Durch ständige Überwachung dieses Verhältnisses während des Empfangs einer Sequenz von L-PPM-Informationseinheiten erhält man einen Schätzwert der Wahrscheinlichkeit für das Erkennen einer ungültigen Informationseinheit P{SP} und damit ein Maß für das in der Verbindung herrschende SRV. Mit zunehmender Anzahl empfangener Informationseinheiten nimmt auch die Anzahl der falsch empfangenen Informationseinheiten zu, wodurch der LQM-Schätzwert genauer wird. Im Prinzip ist das vorgeschlagene Schema zur kumulativen Ermittlung der LQM in der Lage, für jede beliebige Anzahl überwachter L-PPM-Informationseinheiten einen Schätzwert zu berechnen. Um jedoch die Hardware-Implementierung zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, die LQM-Schätzwerte erst nach dem Empfangen von 2⁸⁺ⁿ (n = 0, 1, 2, ..., n_max) Informationseinheiten zu berechnen. Der Parameter n_max ist in der bevorzugten Ausführungsart auf 9 eingestellt. Somit erhält man die LQM-Schätzwerte zu
wobei SEC(n) die nach dem Empfangen von L_seq(n) = 2⁸⁺ⁿ Informationseinheiten erhaltene Symbolfehlerzahl bzw. Informationseinheiten-Fehlerzahl darstellt. Bei der bevorzugten Ausführungsart erhält man nach der Überwachung von L_seq(0) = 256 Informationseinheiten einen ersten LQM-Schätzwert. Diese Mindestanzahl von Informationseinheiten zur Berechnung des LQM-Schätzwertes steht nach dem Empfangen eines zuverlässigen Kopfdatensatzes zur Verfügung. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die LQM-Schätzwerte stets nach dem Empfangen einer Anzahl von Informationseinheiten berechnet werden, die ein binäres Vielfaches von 2ⁿ, vorzugsweise ein Vielfaches von 256, darstellen. Aus diesem Grunde beschränkt sich die geforderte Division durch L_seq(n) in Wirklichkeit auf die Division durch ein binäres Vielfaches von 2, die sich in digitaler Hardware durch ein Schieberegister einfach realisieren lässt. Den Parameter n kann man daher als die Anzahl der nach der Berechnung von LQM(0) erforderlichen aufeinander folgenden binären Divisionen (Verschiebung um n) und n_max als die Anzahl der Verschiebungen ansehen.
Eine Hardware-Implementierung eines Schemas zur kumulativen Gewinnung der LQM, das unter Bezug auf 3 eingehend beschrieben wird, beruht auf einem binären SEC-Zähler, der auch als Fehlerzähler bezeichnet wird, und einem binären L_seq-Zähler, der auch als Gesamtzähler bezeichnet wird. Wenn man sich für einen 16-Bit-Fehlerzähler entscheidet, kann man zur Darstellung der Fehlerzahl SEC ein geeignetes 2-Byte-Register verwenden. Die größte Länge der überwachten Sequenz von 4-PPM-Informationseinheiten beträgt dann L_seq(n_max) = 131072 mit n_max = 9, wofür ein L_seq-Gesamtzähler von 17 Bit benötigt wird. Man beachte, dass ein 16-Bit-Fehlerzähler ausreicht, wenn die größte Anzahl von Informationseinheitenfehlern kleiner als ½ L_seq(n_max) ist. Für eine binäre Divisionsoperation stellt sich die LQM in binärer Form wie folgt dar:
Die Binärkoeffizienten x_i werden im Format LQM_reg = {x₁₅ x₁₄ X₁₃ x₁₂ x₁₁ x₁₀ x₉ x₈ x₇ x₆ x₅ x₄ x₃ x₂ x₁ x₀ in einem 2-Byte-Register gespeichert.
Nimmt man eine überwachte Sequenz von Informationseinheiten der Länge L_seq = 131072 und ein idealisiertes Empfängermodell mit einer Paketgröße von 2048 Byte an, zeigen alle Koeffizienten x_i (i = 0, ..., 15) gleich null eine Paketerfolgsrate von C_P > 0,93 ohne Ratenverringerung (RR = 1) an. Wenn alle Koeffizienten x_i, (i = 0, ..., 15) gleich eins sind, zeigt dies eine unzureichende Verbindungsqualität bei der höchsten Ratenverringerung (RR = 16) an.
Bei einer alternativen Implementierung kann die LQM durch binäre Exponenten von –3 bis –18 dargestellt werden; der höchste Wert von n beträgt damit 10. Durch diese Veränderung wird die Größe des Gesamtzählers L_seq von 17 auf 18 Bit vergrößert und gleichzeitig die Breite des LQM-Registers LQM_reg bei 2 Byte belassen. Im Ergebnis dessen wird der größte LQM-Wert auf 0,2499 beschränkt, wodurch eine unzureichende Verbindungsqualität bei RR = 16 nicht mehr angezeigt werden kann, was jedoch zum Anzeigen des Wechsels der Datenrate zwischen RR = 8 und 16 noch ausreicht, was in 1b zu sehen ist.
Ermittlung des Wertes der Verbindungsqualität (LQM)
2 zeigt das Prinzip eines Schemas zur kumulativen Ermittlung der LQM. Eine ununterbrochene Sequenz von durch mehrere x gekennzeichneten Datenpaketen 20 ist auf einer Zeitachse t aufgetragen. Für die ununterbrochene Sequenz der von derselben Sendestation empfangenen Datenpakete 20 wird in einem Gesamtzähler die Gesamtzahl L_seq der ankommenden 4-PPM-Informationseinheiten gezählt, die codierte binäre Daten enthalten. Parallel dazu wird durch einen Fehlerzähler die Fehlerzahl SEC der nachgewiesenen ungültigen 4-PPM-Informationseinheiten oder Symbole gezählt. Zu einem Anfangszeitpunkt oder wenn die kumulative LQM-Ermittlung beginnen soll, z.B. beim Beginn eines zuverlässigen Kopfdatensatzes, werden entsprechend Block 21 die Fehlerzahl SEC und die Gesamtzahl L_seq auf null zurückgesetzt. Dann beginnt die kumulative LQM-Ermittlung. Eine erste Ermittlung des Wertes der Verbindungsqualität, nämlich LQM(0) entsprechend Block 22, erfolgt bereits nach einer gezählten Länge von 256 4-PPM-Informationseinheiten, was der Länge des zuverlässigen Kopfdatensatzes entspricht. Eine zweite Bewertung des Wertes der Verbindungsqualität, nämlich LQM(1) entsprechend Block 23, erfolgt nach einer Sequenzlänge von 512 gezählten 4-PPM-Informationseinheiten. Bei der Hardware-Implementierung kann die Division durch zwei durch Verschieben des Registerinhalts um eine Position nach rechts erfolgen, was in Block 23 durch eine „1" oberhalb des nach rechts gerichteten Pfeils gezeigt wird. Die nächste, dritte Bewertung des Wertes der Verbindungsqualität, nämlich LQM(2) entsprechend Block 24, erfolgt nach einer Sequenzlänge von 1024 von zu diesem Zeitpunkt gezählten 4-PPM-Informationseinheiten. Die Division durch 4 kann entsprechend Block 24 durch eine Verschiebung um 2 Stellen realisiert werden. Eine vierte Bewertung des Wertes der Verbindungsqualität, nämlich LQM(3) entsprechend Block 25, erfolgt nach einer Sequenzlänge von 2048 gezählten 4-PPM-Informationseinheiten, wofür eine Verschiebung um 3 Stellen erforderlich ist. Nach einer weiteren Zeitspanne erfolgt eine fünfte Bewertung des Wertes der Verbindungsqualität, nämlich LQM(4) entsprechend Block 26, wenn eine Sequenzlänge von 4096 gezählten 4-PPM-Informationseinheiten gezählt wurde. Die Division durch 16 erfolgt durch eine Verschiebung um 4 Stellen. Zur Vereinfachung sind in 2 nicht alle Bewertungsschritte im Laufe der Zeit dargestellt. Im Allgemeinen wird der Wert LQM(n) jeweils nach 2ⁿ*256 (n = 1, 2,..., n_max) gezählten 4-PPM-Informationseinheiten ermittelt und aktualisiert.
Aufgrund der Verdoppelung jeder nachfolgenden 4-PPM-Zählperiode beschränkt sich die erforderliche Division auf eine Division durch 2, die durch eine Schieberegisterfunktion einfach realisiert werden kann, wie bei einer in 3 dargestellten Implementierung gezeigt wird. Die Genauigkeit des LQM nimmt mit jeder Ermittlung zu. Die letzte Ermittlung der Verbindungsqualität, nämlich die zehnte Ermittlung entsprechend Block 27, erfolgt nach einer Sequenzlänge von 131072 gezählten 4-PPM-Informationseinheiten, was einer Verschiebung um 9 Stellen entspricht. Anschließend wird die kumulative LQM-Ermittlung angehalten. Die 4-PPM-Informationseinheiten des zuverlässigen Kopfdatensatzes sollten bei jedem empfangenen Datenblock in den Zählprozess einbezogen werden. Deshalb werden bei der kumulativen LQM-Ermittlung alle aufeinanderfolgenden Felder der zuverlässigen Kopfdatensätze und alle Datenfelder innerhalb eines reservierten Zeitraums erfasst. Für den verwendeten Faktor der Ratenverringerung oder die Datenpaketlänge werden keine Daten benötigt, außer zum Aktivieren oder Deaktivieren des Gesamtzählers und des Fehlerzählers. Wenn bei n_max die größte Sequenzlänge erreicht ist oder wenn die Datenübertragung beendet wird, hält die kumulative LQM-Ermittlung an. Wenn man zum Beispiel annimmt, dass zum Zeitpunkt t₂ das Signal EOT (end of data transmission, Ende der Datenübertragung) ankommt, wird als letzter ermittelter gültiger LQM-Wert der Wert LQM(3) zum Zeitpunkt t₁ angenommen.
3 zeigt eine Vorrichtung zur LQM-Ermittlung, mit der ein Wert LQM der Verbindungsqualität ermittelt und ein Parameter RR* der Übertragungsrate für die zukünftige Datenübertragung eingestellt wird. Im Allgemeinen werden Daten, die in Form von Informationseinheiten codiert, empfangen und gesendet werden, wie oben auch als Symbole bezeichnet. Die Vorrichtung umfasst einen 17-Bit-Gesamtzähler 1 zum Zählen der Gesamtzahl L_seq der in 3 als Leitung IU dargestellten empfangenen Informationseinheiten IU (information units) und einen 16-Bit-Fehlerzähler 2 zum Zählen einer Fehlerzahl SEC der durch die Leitung EIU dargestellten empfangenen ungültigen Informationseinheiten EIU. Die Vorrichtung umfasst ferner ein 25-Bit-Schieberegister 3, das im Folgenden als Divisionseinheit 3 bezeichnet wird und über einen 16-Bit-Registerausgang 5 mit einer Sättigungslogik 10 verbunden ist. Jede Zelle oder jede Ziffer des Fehlerzählers 2 ist jeweils mit den ersten 16 Zellen der Divisionseinheit 3 verbunden. Eine mit OF bezeichnete Überlaufleitung (overflow line) führt vom Fehlerzähler 2 zu einem Eingang B der Sättigungslogik 10. Eine neunte Zelle 6 der Divisionseinheit 3 ist über eine mit x₁₆ bezeichnete Leitung mit einem Eingang A der Sättigungslogik 10 verbunden. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Entscheidungseinheit 4, wobei diese Entscheidungseinheit 4 ein an eine erste Schwellenwertleitung RR¹ angeschlossenes erstes Schwellenwertregister 91, ein an eine zweite Schwellenwertleitung RR² angeschlossenes zweites Schwellenwertregister 92, ein an eine dritte Schwellenwertleitung RR⁴ angeschlossenes drittes Schwellenwertregister 93 und ein an eine vierte Schwellenwertleitung RR⁸ angeschlossenes viertes Schwellenwertregister 94 hat. Über die Schwellenwertleitungen RR¹, RR², RR⁴ und RR⁸ werden den entsprechenden Schwellenwertregistern 91, 92, 93 bzw. 94 ein erster Schwellenwert TH_RR>1 für RR>1, ein zweiter Schwellenwert TH_RR>2 für RR>2, ein dritter Schwellenwert TH_RR>4 für RR>4 und ein vierter Schwellenwert TH_RR>8 für RR>8 zugeführt. Diese Schwellenwerte TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 und TH_RR>8 Stellen vordefinierte Werte dar und können in der oben beschriebenen Weise definiert werden. Außerdem umfasst die Entscheidungseinheit 4 eine erste Komparatorschaltung 81, eine zweite Komparatorschaltung 82, eine dritte Komparatorschaltung 83 und eine vierte Komparatorschaltung 84. Das erste Schwellenwertregister 91 ist jeweils mit der ersten Komparatorschaltung 81, das zweite Schwellenwertregister 92 mit der zweiten Komparatorschaltung 82, das dritte Schwellenwertregister 93 mit der dritten Komparatorschaltung 83 und das vierte Schwellenwertregister 94 mit der vierten Komparatorschaltung 84 verbunden. Der Eingang jeder Komparatorschaltung 81, 82, 83 bzw. 84 ist über eine 16 Bit breite Leitung mit dem Ausgang der Sättigungslogik 10 verbunden. Der Ausgang jeder Komparatorschaltung 81, 82, 83 bzw. 84 ist mit einer Ableitungseinheit 11 verbunden, die auch als Zuordnungslogik 11 bezeichnet wird. Diese Zuordnungslogik 11 ist in der Lage, einen ersten Komparatorschaltungswert Thr₁, einen zweiten Komparatorschaltungswert Thr₂, einen dritten Komparatorschaltungswert Thr₃ und einen vierten Komparatorschaltungswert Thr₄ zu empfangen. Aus den Komparatorwerten Thr₁, Thr₂, Thr₃ und Thr₄ leitet die Zuordnungslogik 11 einen zu empfehlenden Faktor zur Ratenverringerung ab und gibt auf Grundlage dieses Faktors den Parameter RR* für die Übertragungsrate aus. Der Parameter RR* kann in einem 4-Bit-RR-Register 12 gespeichert werden und steht somit für die weitere Verarbeitung bereit. Eine Steuereinheit 7 steuert die Vorrichtung. Hierfür ist die Steuereinheit 7 über eine 17-Bit-Leitung mit dem Gesamtzähler 1 und über eine Reset-Leitung R bzw. über eine Halteleitung H mit dem Gesamtzähler 1 und dem Fehlerzähler 2 verbunden. Die Steuereinheit 7 ist auch über eine SEC-Ladeleitung L SEC und eine Rechtsschiebeleitung SR mit der Divisionseinheit 3 verbunden. Die Steuereinheit 7 ist in der Lage, ein Startsignal „Start" und ein Signal „EOT" (end of transmission, Ende der Übertragung) zu empfangen. Ein Haltsignal „Stopp" hingegen kann durch die Steuereinheit 7 gesendet werden. Diese Signale „Start", „Stopp" oder „EOT" dienen der Verständigung mit höheren Protokollebenen, wie zum Beispiel dem MAC-Protokoll (Media Access Control, Medienzugriffssteuerung). Jedes Schwellenwertregister 91, 92, 93 und 94 ist über die Schwellenwertladeleitung LTRH in 3 mit der Steuereinheit 7 verbunden.
Bei der Vorrichtung zur LQM-Ermittlung werden zwei binäre Zähler 1 und 2 zum Zählen der Gesamtzahl L_seq der richtig empfangenen Informationseinheiten IU sowie zum Zählen der Fehlerzahl SEC der fehlerhaft empfangenen 4-PPM-Informationseinheiten EIU verwendet. Der letztere Zählvorgang erfolgt durch Überwachung des Taktes der Informationseinheiten, der durch einen in 3 zur Verdeutlichung nicht dargestellten Modem mit variabler Datenrate bereitgestellt wird, und durch Zählen der als ungültig markierten Informationseinheiten EIU. Der 17-Bit-Gesamtzähler 1 kann zum Zählen von bis zu 131072 Informationseinheiten IU verwendet werden. Der 16-Bit-Fehlerzähler 2 zeigt einen Überlauf an, wenn die Anzahl der Informationseinheiten den Wert 65536 überschreitet. In diesem Fall kann über eine mit OF bezeichnete Überlaufleitung ein Überlaufsignal zur Sättigungslogik 10 gesendet werden.
Im Großen und Ganzen arbeitet die Vorrichtung wie folgt. Das Register 3 leitet zusammen mit der Sättigungslogik 10 aus den Zählerwerten des Gesamtzählers 1 und des Fehlerzählers 2 einen 16-Bit-Wert LQM der Verbindungsqualität ab. Dieser Wert LQM der Verbindungsqualität wird dann in jeder der vier 16-Bit-Komparatorschaltungen 81, 82, 83 und 84 mit dem jeweiligen vorgeladenen Schwellenwert TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 bzw. TH_RR>8, verglichen. Diese Schwellenwerte TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 bzw. TH_RR>8 werden über die zugehörigen Schwellenwertleitungen RR¹, RR², RR⁴ und RR⁸ in die entsprechenden Schwellenwertregister 91, 92, 93 und 94 vorgeladen, aus denen dann die jeweilige Komparatorschaltung 81, 82, 83 bzw. 84 den entsprechenden Schwellenwert TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 bzw. TH_RR>8 zum Vergleich mit dem Wert LQM der Verbindungsqualität lädt. Die Zuordnungslogik 11 leitet aus den Ausgangswerten der Komparatorschaltungen einen empfohlenen Faktor zur Verringerung der Datenrate ab. Ausgehend von diesem Faktor wird der Parameter RR* der Übertragungsrate eingestellt und im 4-Bit-Register 12 gespeichert. Die iterative Berechnung des Wertes LQM der Verbindungsqualität aus der Anzahl der gültigen Informationseinheiten IU und der ungültigen Informationseinheiten EIU wird durch die Steuereinheit 7 gesteuert.
Die Steuereinheit 7 ist für die richtige Initialisierung und Funktion des Gesamtzählers 1, des Fehlerzählers 2, der Divisionseinheit 3 und der Entscheidungseinheit 4 zuständig. Unter Bezug auf 4 wird ein Steueralgorithmus für die Steuereinheit 7 beschrieben. Der Mechanismus zur Ermittlung des Wertes LQM der Verbindungsqualität beginnt, wenn die erste Informationseinheit IU beispielsweise eines zuverlässigen Kopfdatensatzes empfangen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die entsprechenden Schwellenwerte TH_RR>1 für RR>1, TH_RR>2 für RR>2, TH_RR>4 für RR>4 und TH_RR>8 für RR>8 in die 16-Bit-Schwellenwertregister 91, 92, 93 bzw. 94 geladen. Der Gesamtzähler 1 und der Fehlerzähler 2 werden auf null zurückgesetzt und außerdem wird ein Steuerparameter n auf null gesetzt. Ab diesem Zeitpunkt überwacht die Steuereinheit 7 den Zählerstand L_seq im Gesamtzähler 1. Wenn der Zählerstand den Wert 2⁸ = 256 erreicht (z.B. am Ende des zuverlässigen Kopfdatensatzes), weist die Steuereinheit 7 die Divisionseinheit 3 an, den aktuellen Zählerstand der Fehlerzahl SEC in die oberen 16 Zellen zu laden; die übrigen 9 unteren Zellen werden mit Nullen aufgefüllt, was in 3 durch „0" angezeigt wird. Da der Parameter n gleich 0 ist, gibt die Steuereinheit 7 keine Schiebeanweisung aus. Dann wird n gleich 1 gesetzt, und wenn die Steuereinheit 7 nicht das Signal EOT „Ende der Datenübertragung" erhält, wird die Zählung der Informationseinheiten so lange fortgesetzt, bis der Gesamtzähler 1 den Wert 2⁹ = 512 erreicht. Dann wird die Divisionseinheit 3 durch die Steuereinheit 7 angewiesen, den neuen Zählerstand der Fehlerzahl SEC in die oberen Zellen und Nullen in die unteren Zellen der Divisionseinheit 3 zu laden. Sofort nach der Ladeoperation wird der Inhalt des Registers der Divisionseinheit 3 um n = 1 nach rechts verschoben. Dann wird der Parameter n um 1 erhöht und die Prozedur mit n = 2 wiederholt. Der Mechanismus zur LQM-Ermittlung wird beendet, wenn die größtmögliche Anzahl von Informationseinheiten IU empfangen worden ist oder wenn die Steuereinheit 7 das Signal EOT „Ende der Datenübertragung" erhält. In beiden Fällen friert die Steuereinheit 7 die aktuellen Werte des Gesamtzählers 1 und des Fehlerzählers 2 und damit aller anderen Register ein und hält den Prozess der LQM-Ermittlung an.
Im Folgenden werden einige Implementierungsdetails genauer erläutert.
Die in Form eines 25-Bit-Schieberegisters bereitgestellte Divisionseinheit 3 kann durch Speicherzellen und eine Schiebevorrichtung oder durch einen als statische Logikschaltung ausgeführten Multiplexer realisiert werden. Ihre Aufgabe in der Vorrichtung zur LQM-Ermittlung besteht darin, bei Eingang des Steuersignals „Load SEC" (SEC laden) über die L SEC-Leitung den 16-Bit-Zählerstand des Fehlerzählers 2 in ihre oberen Zellen sowie Nullen in ihre unteren Zellen zu laden, und das Ergebnis durch 2ⁿ (n = 0, ..., n_max) zu teilen. Diese letztere Operation stellt eine binäre Division dar, die durch n-faches Verschieben des Registerinhalts nach rechts ausgeführt werden kann. Da das Register eine Breite von 25 Zellen hat und der geladene Zählerstand der Fehlerzahl SEC durch 16 Bits dargestellt wird, können höchstens n_max = 9 Schiebeoperationen durchgeführt werden.
Nach Ausführung der entsprechenden Schiebeoperation werden die zur binären Darstellung des Wertes LQM der Verbindungsqualität verwendeten Koeffizienten x_i (i = 0, ..., 15) in den unteren 16 Zellen am Ausgang 5 des Schieberegisters der Divisionseinheit 3 gespeichert. Die Darstellung umfasst den Bereich 0 ≤ LQM < 0,5. Die in diesem Bereich liegenden Werte LQM der Verbindungsqualität erhält man, wenn die Fehlerzahl SEC der ungültigen Informationseinheiten EIU weniger als 50 % der Gesamtzahl L_seq der empfangenen Informationseinheiten IU beträgt. Bei einer sehr verrauschten Umgebung kann es vorkommen, dass dieser Prozentsatz überschritten wird. Dann wählt die Vorrichtung zur LQM-Ermittlung den größtmöglichen Parameter RR zur Ratenverringerung, wodurch ein maximaler Parameter RR* für die Übertragungsrate eingestellt wird. Dies erreicht man, indem der LQM-Wert der Verbindungsqualität bei einem Bereichsüberlauf auf seinen höchstmöglichen, gesättigten Wert gesetzt wird (alle Bits auf „1" gesetzt). Zu einem solchen Überlauf kommt es entweder, wenn der Fehlerzähler 2 überläuft oder wenn die neunte Zelle 6 des Schieberegisters der Divisionseinheit 3 auf 1 gesetzt wird. Eine Implementierung der Sättigungslogik 10 mit statischen Logikgattern kann beispielsweise in der Verwendung von 16 ODER-Gattern mit drei Eingängen bestehen. Jedes ODER-Gatter hat einen mit der neunten Zelle 6 des Schieberegisters der Divisionseinheit 3 verbundenen Eingang A, einen mit dem Überlauf OF des Fehlerzählers 2 verbundenen Eingang B und je einen Eingang x_i, der mit der entsprechenden Zelle des 16-Bit-Registerausgangs 5 (x₀ ... x₁₅) der Divisionseinheit 3 verbunden ist. Am Ausgang 5 des 16-Bit-Registers wird hier der mit LQM bezeichnete Wert der Verbindungsqualität dargestellt. Die Ausgänge der ODER-Gatter (y₀ ... y₁₅) und somit die 16-Bit-Leitung der Sättigungslogik 10 führen zu jeder Komparatorschaltung 81, 82, 83 und 84.
Wie oben erwähnt, werden vier 16-Bit-Komparatorschaltungen 81, 82, 83 und 84 verwendet, um den binären Wert LQM der Verbindungsqualität mit den in den entsprechenden vier 16-Bit-Schwellenwertregistern 91, 92, 93 und 94 gespeicherten vier Schwellenwerten TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 und TH_RR>8 zu vergleichen. Der Inhalt jedes einzelnen der vier Schwellenwertregister 91, 92, 93 und 94 entspricht einem passenden Schwellenwert zum Wechseln der variablen Datenraten. Die Schwellenwerte TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 und TH_RR>8 verwenden dieselbe binäre Darstellung des Wertes LQM der Verbindungsqualität und können von einer Steuereinheit heruntergeladen werden, die zur Vereinfachung in 3 nicht dargestellt ist. Jede Komparatorschaltung 81, 82, 83 und 84 gibt eine „1" aus, wenn der Wert LQM der Verbindungsqualität größer als oder gleich dem gewählten Schwellenwert ist. Eine 16-Bit-Komparatorschaltung kann durch vier 4-Bit-Komparatorschaltungen realisiert werden.
Die vier 16-Bit-Komparatorschaltungen 81, 82, 83 und 84 geben jeweils die Vergleichswerte Thr₁, Thr₂, Thr₃ und Thr₄ aus und zeigen somit die empfohlene Datenrate an, die für die Übertragung über die bewertete Verbindung verwendet werden soll. Die folgende Tabelle 3 zeigt fünf mögliche Vergleichsergebnisse. Der Faktor RR zur Ratenverringerung für 4-PPM, die möglichen Vergleichswerte Thr₄, Thr₃, Thr₂ und Thr₁ sowie drei Ziffern des Parameters RR* der Übertragungsrate sind in derselben Reihenfolge von links nach rechts in Spalten angeordnet.
Der Parameter RR" der Übertragungsrate wird im RR-Feld des nächsten abgehenden MAC-Datenblocks zu einer Sendestation übertragen, was durch den Ausgangspfeil des 4-Bit-Registers 12 angezeigt wird. Die Codierung des RR-Feldes ist in der Beschreibung des AIr-MAC-Protokolls als 4-Bit-Feld definiert. Das niedrigstwertige Bit LSB (least significant bit) steht immer auf 1, was in 3 durch „1" angezeigt wird, und die höherwertigen Bits sind gemäß Tabelle 2 definiert. Eine statische Logikschaltung in der Zuordnungslogik 11 ordnet die Ausgangswerte der Komparatorschaltungen 81, 82, 83 und 84 einem geeigneten RR-Format zu, und das Ergebnis wird im 4-Bit-RR-Register 12 zur weiteren Verarbeitung als Parameter RR* der Übertragungsrate gespeichert.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem die ausführbaren Verarbeitungsschritte in der unter Bezug auf 3 beschriebenen LQM-Vorrichtung dargestellt werden.
Wenn die erste Informationseinheit IU empfangen wird, wird der Mechanismus zur LQM-Ermittlung gestartet. Zu diesem Zeitpunkt werden in Block 31 die jeweiligen Schwellenwerte TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4 Und TH_RR>8 in die 16-Bit-Schwellenwertregister 91, 92, 93 bzw. 94 geladen. In den folgenden Schritten wird gezeigt, dass in Block 32 der Gesamtzähler 1 und der Fehlerzähler 2 auf null zurückgesetzt und in Block 33 außerdem ein Steuerparameter n auf null gesetzt wird. Ab diesem Zeitpunkt überwacht die unter Bezug auf 3 beschriebene Steuereinheit 7 den Zählerstand L_seq des Gesamtzählers 1. Wenn in Block 34 der Zählerstand den Wert 2⁸ = 256 erreicht, wird der Pfad J (gleichbedeutend mit „ja" oder „wahr") eingeschlagen, und die Steuereinheit 7 weist die Divisionseinheit 3 an, im folgenden Block 35 den aktuellen Zählerstand der Fehlerzahl SEC in die oberen 16 Zellen zu laden; die restlichen unteren Zellen werden mit Nullen aufgefüllt. Da der Parameter n gleich 0 ist, gibt die Steuereinheit 7 keine Schiebeanweisung aus. Dann wird in Block 38 n gleich 1 gesetzt, und wenn die Steuereinheit 7 in Block 39 nicht das Signal EOT „Ende der Übertragung" erhält, wird der Pfad N (gleichbedeutend mit „nein" oder „falsch") eingeschlagen und die Zählung der Informationseinheiten ab Block 34 so lange fortgesetzt, bis der Gesamtzähler 1 den Wert 2⁹ = 512 erreicht. Dann weist die Steuereinheit 7 in Block 35 wieder die Divisionseinheit 3 an, den neuen Zählerstand der Fehlerzahl SEC in die oberen Zellen und Nullen in die unteren Zellen der Divisionseinheit 3 zu laden. Sofort nach der Ladeoperation wird in Block 36 der Inhalt des Registers der Divisionseinheit 3 um n = 1 nach rechts verschoben. Dann wird in Block 38 der Parameter n um 1 erhöht und der Vorgang mit n = 2 wiederholt. Der Mechanismus zur LQM-Ermittlung wird beendet, wenn die größtmögliche Anzahl von Informationseinheiten IU empfangen worden ist, im vorliegenden Fall also eine Gesamtzahl L_seq = 2⁸⁺ⁿmax erreicht wurde, wobei n in Block 37 bei jedem Zyklus mit n_max verglichen wird. Sobald n = n_max erreicht ist, wird der mit J bezeichnete Pfad eingeschlagen und der Mechanismus zur LQM-Ermittlung beendet. Der Mechanismus zur LQM-Ermittlung wird auch bei Eintreffen des Signals EOT „Ende der Übertragung" in der Steuereinheit 7 in Block 39 beendet. In beiden Fällen friert die Steuereinheit 7 in Block 40 die aktuellen Werte des Gesamtzählers 1 und des Fehlerzählers 2 und somit aller anderen Register ein und hält den Prozess der LQM-Ermittlung an.
Die vorliegende Erfindung kann als Hardware, als Software oder als Kombination von Hardware und Software implementiert werden. Hierfür ist jedes Computersystem oder jede andere Vorrichtung geeignet, die zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Eine typische Kombination von Hardware und Software kann ein allgemein übliches Computersystem mit einem Computerprogramm sein, welches geladen und ausgeführt wird, und das Computersystem in der Weise steuert, dass dieses das hier beschriebene Verfahren durchführt. Die vorliegende Erfindung kann auch in ein Computerprogrammprodukt integriert werden, das alle Merkmale zur Implementierung des hier beschriebenen Verfahrens umfasst und nach dem Laden in ein Computersystem in der Lage ist, dieses Verfahren durchzuführen.
Im vorliegenden Zusammenhang sind unter einem Computerprogramm oder Computerprogrammmittel jeder Ausdruck in jeder Sprache, jedem Code oder jeder Bezeichnungsweise eines Satzes von Anweisungen zu verstehen, durch welche eine Vorrichtung mit einer Datenverarbeitungsfähigkeit veranlasst wird, eine bestimmte Funktion entweder direkt oder nach einem oder beiden folgenden Prozessen auszuführen: a) Umwandlung in eine andere Sprache, einen anderen Code oder eine andere Bezeichnungsweise; b) Wiedergabe in einer anderen materiellen Form.

Claims

Vorrichtung zum Einstellen eines Parameters (RR*) für die Übertragungsrate zur Übertragung von Symbolen (IU) in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welche Folgendes umfasst: – einen Gesamtzähler (1) zum Zählen der Gesamtzahl (L_seq) empfangener Symbole (IU); – einen Fehlerzähler (2) zum Zählen einer Fehlerzahl (SEC) empfangener ungültiger Symbole (EIU); – eine Divisionseinheit (3) zum Teilen der Fehlerzahl (SEC) durch die Gesamtzahl (Lseq), wobei das Teilungsergebnis an einem Ausgang (5) der Divisionseinheit (3) als wert (LQM) der Verbindungsqualität bereitgestellt werden kann; und – eine Entscheidungseinheit (4) zum Einstellen des Parameters (RR*) der Übertragungsrate durch Vergleichen des Wertes (LQM) der Verbindungsqualität mit mindestens einem vordefinierten Wert (TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4, TH_RR>8) und zum Definieren des Parameters (RR*) der Übertragungsrate, um eine entsprechende Datenrate anzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Divisionseinheit (3) so eingerichtet ist, dass diese binäre Divisionen durch zwei durchführt, die nach je 2^m+n empfangenen Symbolen (IU) automatisch mittels einer Schiebeoperation ausgeführt werden können, wobei n = 0, 1, 2, ... und m ganze Zahlen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wert (LQM) der Verbindungsqualität und/oder der Parameter (RR*) der Übertragungsrate nacheinander aktualisiert werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wert (LQM) der Verbindungsqualität mit steigender Gesamtzahl (Lseq) vorzugsweise nach je 2ⁿ*f gezählten Symbolen (IU) iterativ abgeleitet werden kann, wobei n = 0, 1, 2, ... und f vorzugsweise 256 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wert (LQM) der Verbindungsqualität nach dem Empfangen einer Anzahl von Symbolen (IU) aktualisiert werden kann, welche gleich einer Potenz von zwei ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die Fehlerzahl (SEC) zwischen mindestens zwei aufeinander folgenden Aktualisierungen des Wertes (LQM) der Verbindungsqualität beibehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Divisionseinheit (3) Speicherzellen (6) mit einer Schiebesteuerung oder einen Multiplexer mit einer statischen Logik umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Steuereinheit (7) umfasst, welche den Gesamtzähler (1), den Fehlerzähler (2), die Divisionseinheit (3) und die Entscheidungseinheit (4) steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Divisionseinheit (3) einen integralen Bestandteil des Fehlerzählers (2) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Entscheidungseinheit (4) mindestens eine Komparatorschaltung (81, 82, 83, 84) und eine Ableitungseinheit (11) zum Ableiten des Parameters (RR*) der Übertragungsrate von mindestens einem Ausgangswert der Komparatorschaltung (81, 82, 83, 84) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens vier vordefinierte Werte (TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4, TH_RR>8) vorladbare Schwellenwerte darstellen, die einer Datenrate von 4, 2, 1, 0,5 bzw. 0,25 Mb/s entsprechen.
Adaptives System mit variabler Datenrate zum Übertragen von Daten über eine Infrarotverbindung, welches eine Vorrichtung gemäß den vorangehenden Ansprüchen umfasst.
Verfahren zum Einstellen eines Parameters (RR*) der Übertragungsrate für die Übertragung von Symbolen (IU) in einem drahtlosen Kommunikationssystem, welches die folgenden Schritte umfasst: – Zählen einer Gesamtzahl (L_seq) empfangener Symbole (IU); – Zählen einer Fehlerzahl (SEC) empfangener ungültiger Symbole (EIU); – Teilen der Fehlerzahl (SEC) durch die Gesamtzahl (L_seq) und Bereitstellen des Teilungsergebnisses als Wert (LQM) der Verbindungsqualität; – Vergleichen des wertes (LQM) der Verbindungsqualität mit mindestens einem vordefinierten Wert (TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4, TH_RR>8) ; und – Einstellen des Parameters (RR*) der Übertragungsrate in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass der Divisionsschritt binäre Divisionen durch zwei umfasst, die automatisch nach jeweils 2^m+n empfangenen Symbolen (IU) mittels einer Schiebeoperation ausgeführt werden können, wobei n = 0, 1, 2, ... und m ganze Zahlen sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Wert (LQM) der Verbindungsqualität und/oder der Parameter (RR*) der Übertragungsrate nacheinander aktualisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Wert (LQM) der Verbindungsqualität nach dem Empfangen einer Anzahl von Symbolen (IU) abgeleitet wird, die ein Vielfaches von 2ⁿ darstellen, wobei n = 1, 2, ... ist und die Anzahl vorzugsweise ein Vielfaches von 256 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Symbole (IU) mittels der Impulspositionsmodulation und vorzugsweise mittels der L-Slot Pulse Position Modulation (L-Zeitfenster-Impulspositionsmodulation) codiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem durch das Einstellen des Parameters (RR*) der Übertragungsrate eine Datenrate von Symbolen (IU) an den Wert (LQM) der Verbindungsqualität angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Datenrate von einer Wiederholung von Symbolen (IU) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, welches mittels technischer Mittel wie beispielsweise eines Computerprogramms ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, welches derart eingerichtete Programmcodemittel umfasst, dass diese einen Computer dazu veranlassen, ein Verfahren zur Ermittlung eines Wertes (LQM) der Verbindungsqualität auszuführen, um einen Parameter (RR*) der Verbindungsqualität zur Übertragung von Symbolen (IU) in einem drahtlosen Kommunikationssystem einzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Zählen einer Gesamtzahl (L_seq) empfangener Symbole (IU); – Zählen einer Fehlerzahl (SEC) empfangener ungültiger Symbole (EIU); – Teilen der Fehlerzahl (SEC) durch die Gesamtzahl (L_seq) und Bereitstellen des Teilungsergebnisses als wert (LQM) der Verbindungsqualität; – Vergleichen des Wertes (LQM) der Verbindungsqualität mit mindestens einem Wert (TH_RR>1, TH_RR>2, TH_RR>4, TH_RR>8) ; und – Einstellen des Parameters (RR^`) der Übertragungsrate in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Teilens binäre Divisionen durch zwei umfasst, die automatisch nach jeweils 2^m+n empfangenen Symbolen (IU) mittels einer Schiebeoperation ausgeführt werden können, wobei n = 0, 1, 2, ... und m ganze Zahlen sind.