JP4677751B2 - 無線装置および自動再送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＡＲＱによる自動再送を行う無線装置に関する。

第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）では、高速データ転送を可能にするために、高速下りリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）の仕様を規定している。

ＨＳＤＰＡの特徴の１つとして、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）による自動再送がある。ＨＡＲＱによれば、端末は、無線基地局からのデータに対して誤り検出を行い、誤りが検出されると、無線基地局に対して再送を要求する。無線基地局は、端末からの応答の状況をもとに再送が必要か否かを判断し、必要に応じて再送する。

図４は、従来の一般的な無線基地局による、物理層の送信側における信号処理の流れを示す図である。

図４を参照すると、無線基地局は、送信データに対して、ＣＲＣ付加（ＣＲＣ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）処理８１、ビットスクランブル（Ｂｉｔ Ｓｃｒｉｍｂｌｉｎｇ）処理８２、コードブロック分離（Ｃｏｄｅ ｂｌｏｃｋ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）処理８３、チャネル符号化（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｉｎｇ）処理８４を行った後に、ＨＡＲＱ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）処理８５を行う。このＨＡＲＱ処理８５がＨＡＲＱによる自動再送のための処理である。

この処理の後、無線基地局は、物理チャネル分離（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）処理８６、ＨＳ−ＤＳＣＨインターリーブ（ＨＳ−ＤＳＣＨ Ｉｎｔｅｒｌｉｅａｖｉｎｇ）処理８７、再配置（Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｒｅ−ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）処理８８、物理チャネルマッピング（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ ｍａｐｐｉｎｇ）処理８９を行い、物理チャネル（ｐｈＣＨ）で端末にデータを送信する。

図５は、図４に示した物理層の信号処理のうちＨＡＲＱ処理を行うＨＡＲＱ処理部の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、ＨＡＲＱ処理部９０は、ビット分離部９１、第１のレートマッチング部９２、仮想ＩＲバッファ９３、第２のレートマッチング部９４、およびビット収集部９５を有している。そして、ＨＡＲＱ処理部９０は、例えばＭＡＣ層のスケジューラ（不図示）から与えられた冗長バージョン（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｖｅｒｓｉｏｎ）のパラメータ（以下、「ＲＶパラメータ」という）ｓ，ｒを用いて、入力データｃに対して仮想バッファの前後で２回のレートマッチングを行う。

仮想ＩＲバッファ９３は、予め与えられたバッファサイズでバッファリングを行う仮想バッファである。

ビット分離部９１は、チャネル符号化処理８３からの入力データｃをシステマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに分離する。

第１のレートマッチング部９２は、ビット分離部９１からのシステマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに対してレートマッチング処理を行い、仮想ＩＲバッファ９３に送る。その際、第１のレートマッチング部９２は、実際にはパリティ１ビットおよびパリティ２ビットに対してのみ処理（ＲＭ＿Ｐ１＿１、ＲＭ＿Ｐ２＿１）を行い、システマチックビットについてはそのまま通過させる。

第２のレートマッチング部９４は、仮想ＩＲバッファ９３からのデータに対してレートマッチング処理を行い、ビット収集部９５に送る。その際、第２のレートマッチング部９４は、システマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに対して処理（ＲＭ＿Ｓ、ＲＭ＿Ｐ１＿２、ＲＭ＿Ｐ２＿２）を行う。第２のレートマッチング部９４におけるレートマッチングでは、ＲＶパラメータの他に、出力データｗのビット数Ｎｄａｔａがパラメータとして用いられる。

ビット収集部９５は、第２のレートマッチング部９４からのシステマチックビット、パリティ１ビット、およびパリティ２ビットをインターリーブして出力データｗとして出力する。

第２のレートマッチング部９４で用いられるＮｄａｔａは、スケジューラによってデータ送信をすることが決定されたユーザに対してコード数と変調方式が定まると、それらから求めることができる。具体的には、Ｎｄａｔａは式（１）により求めることができる。

式（１）において、変調方式のビット数は、ＱＰＳＫでは３２０ビット、１６ＱＡＭでは６４０ビットである。

上述したようにＨＳＤＰＡではＨＡＲＱ処理を用いた自動再送が行われるが、システムのスループットを向上させるためには、再送における冗長バージョンを伝搬路の環境変化に応じて適切に選択することが重要である。この冗長バージョンの選択方法については、これまで様々な提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、現時点では適切な冗長バージョンの選択方法が確立されておらず、標準化に至っていない。再送時に適切な冗長バージョンが選択されなければ、適切なビットに適切なリソースが割り当てられず、その結果として再送回数が増えてしまう。

例えば、再送では、ＨＡＲＱ部９０に入力されるシステマチックビットのビット数（Ｎｓｙｓ）は初回の送信時と同じである。再送時に初回送信時と比べて大きな伝搬路環境の劣化（ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）値の低下）があり、かつ使用できるコード数に制限がある場合、冗長バージョンの選択次第では、システマチックビットの全部ではなく一部のみしか再送されない可能性がある。

また、システマチックビットが未だ端末に正しく受信されていない状態で、無線基地局からシステマチックビットを非優先とする冗長バージョンで再送を繰り返しても、端末では正常な復号がされず、再送が繰り返されることとなる。
特開２００４−１１２５９７号公報

ＨＡＲＱによる自動再送では再送時の冗長バージョンの選択方法が確立されておらず、リソースの適切な割り当てがなされていないため、データのスループットを向上させることが困難であった。

本発明の目的は、ＨＡＲＱによる自動再送を用いたデータ転送のスループットを向上させた無線装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、ＨＡＲＱによる自動再送を行う無線装置であって、
再送の必要が生じた前回送信時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかにより異なる判断条件で前記再送時の冗長バージョンを求める冗長バージョン制御部と、
前記冗長バージョン制御部で求められた前記冗長バージョンに従って、再送データのシステマチックビットおよびパリティビットの各々のレートマッチングを行うＨＡＲＱ処理部とを有している。

本発明によれば、再送時に、冗長バージョン制御部がシステマチックビットを優先としたか非優先としたかにより異なる判断条件で新たな冗長バージョンを決定するので、再送の必要が生じた状況に応じて適切な冗長バージョンを決定することができ、データのスループットを向上させることができる。

本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。この無線基地局は、Ｗ−ＣＤＭＡ移動通信システムに用いられ、ＨＳＤＰＡにおいてＨＡＲＱによる自動再送を行う。

図１を参照すると、無線基地局１１は、ＨＡＲＱ処理部９０、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信部１２、ＣＱＩ受信部１３、およびスケジューラ１４を有している。スケジューラ１４は冗長バージョン制御部１５を有している。

ＨＡＲＱ処理部９０は、図４に示した従来のＨＡＲＱ処理部と同じものであり、スケジューラ１４から与えられた冗長バージョンのパラメータ（以下、「ＲＶパラメータ」という）ｓ，ｒを用いて、入力データｃに対して仮想バッファの前後で２回のレートマッチングを行う。

図４を参照すると、仮想ＩＲバッファ９３は、予め与えられたバッファサイズでバッファリングを行う仮想バッファである。ビット分離部９１は、入力データｃをシステマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに分離する。

第１のレートマッチング部９２は、ビット分離部９１からのシステマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに対してレートマッチング処理を行い、仮想ＩＲバッファ９３に送る。その際、第１のレートマッチング部９２は、実際にはパリティ１ビットおよびパリティ２ビットに対してのみ処理（ＲＭ＿Ｐ１＿１、ＲＭ＿Ｐ２＿１）を行い、システマチックビットについてはそのまま通過させる。

第２のレートマッチング部９４は、仮想ＩＲバッファ９３からのデータに対してレートマッチング処理を行い、ビット収集部９５に送る。その際、第２のレートマッチング部９４は、システマチックビット、パリティ１ビット、パリティ２ビットに対して処理（ＲＭ＿Ｓ、ＲＭ＿Ｐ１＿２、ＲＭ＿Ｐ２＿２）を行う。第２のレートマッチング部９４におけるレートマッチングでは、ＲＶパラメータの他に、出力データｗのビット数Ｎｄａｔａがパラメータとして用いられる。

ビット収集部９５は、第２のレートマッチング部９４からのシステマチックビット、パリティ１ビット、およびパリティ２ビットをインターリーブして出力データｗとして出力する。

ＨＡＲＱ処理部９０のＨＡＲＱによる自動再送では、ＲＶパラメータにより、システマチックビットを優先とするか、非優先とするかを選択することができる。伝搬路の環境変化に応じて、システマチックビットの優先／非優先を適切に選択することにより、データのスループットを向上させることができる。ＲＶパラメータｓ＝１とすると、システマチックビットが優先される。ＲＶパラメータｓ＝０とすると、システマチックビットが非優先となり、かつパリティビット（パリティ１ビットおよびパリティ２ビット）のみが送信されるようになる。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信部１２は、端末（不図示）からの応答信号を受信し、スケジューラ１４の冗長バージョン制御部１５に送る。応答信号には、ＡＣＫ信号とＮＡＣＫ信号がある。ＡＣＫ信号は、無線基地局１１からのデータを正常に復号できたことを示す信号である。ＮＡＣＫ信号は、無線基地局１１からのデータを正常に復号できず、再送を要求する信号である。

ＣＱＩ受信部１３は、端末からのＣＱＩ信号を受信し、冗長バージョン制御部１５に送る。ＣＱＩ信号にはＣＱＩ値が含まれる。ＣＱＩ値は下り伝搬路の状態を示す値である。伝搬路の環境が劣化するとＣＱＩ値が低下する。

スケジューラ１４は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信部１２からの応答信号と、ＣＱＩ受信部１３からのＣＱＩ信号とを用いて、次の送信タイミングのユーザを決定する。

また、スケジューラ１４の冗長バージョン制御部１５は、前回送信時の冗長バージョンの状態を用いて、冗長バージョンを適応的に選択し、その冗長バージョンのＲＶパラメータｓ，ｒをＨＡＲＱ処理部９０に送る。

図２は、図１に示した冗長バージョン制御部による自動再送における冗長バージョン選択処理の流れを示すフローチャートである。図２を参照すると、冗長バージョン制御部１５は、再送処理において、まず、前回の送信時にシステマチックビットが優先されていたか否か判定する（ステップ１０１）。

前回、システマチックビットが優先されていれば、冗長バージョン制御部１５は、次に、Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａが正でかつ使用可能コード数に制限があるか否か判定する（ステップ１０２）。

ＨＡＲＱ処理部９０への入力データｃのビット数Ｎｓｙｓは、物理層の入力ビット数すなわちＭＡＣ層の出力ビット数である。再送時のＮｓｙｓは初回送信時のＮｓｙｓと同じ値である。ＨＡＲＱ処理部９０からの出力データｗのビット数Ｎｄａｔａは変調方式およびコード数から定まる。具体的には、Ｎｄａｔａは上述した式（１）により求まる。

Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａが正でかつ使用可能コード数に制限があれば、冗長バージョン制御部１５は、システマチックビットを非優先で、かつパリティビットのみを送信するように冗長バージョンを設定する（ステップ１０３）。その場合、冗長バージョン制御部１５は、ＲＶパラメータｓ＝０を設定すればよい。この設定で再送が行われると、冗長バージョン制御部１５は再送が必要か否か判定し（ステップ１０４）、必要であればステップ１０１の処理に戻り、必要が無ければ処理を終了する。ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信部１２にてＡＣＫ信号が受信されなければ再送が必要と判断される。

ステップ１０２の判定において、Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａが正でないか、または使用可能コード数に制限がなければ、冗長バージョン制御部１５は、システマチックビットを優先させる設定を維持する（ステップ１０５）。その場合、冗長バージョン制御部１５は、ＲＶパラメータｓ＝１を維持すればよい。この設定で再送が行われると、冗長バージョン制御部１５はステップ１０４の処理に進む。

ステップ１０１の判定において、前回はシステマチックビットが非優先であれば、冗長バージョン制御部１５は、次に、再送回数が所定の閾値以上か否か判定する（ステップ１０６）。この閾値は、システマチックビットが端末に正常に受信されていないことを再送回数により判定するためのものであり、システムに適合するように設定される。

再送回数が閾値以上であれば、冗長バージョン制御部１５は、システマチックビットを優先とするように冗長バージョンを設定する（ステップ１０７）。その場合、冗長バージョン制御部１５は、ＲＶパラメータｓ＝１とすればよい。この設定で再送が行われると、冗長バージョン制御部１５はステップ１０４の処理に進む。

ステップ１０６の判定において、再送回数が閾値より少なければ、冗長バージョン制御部１５は、システマチックビットを非優先とする冗長バージョンの設定を維持する（ステップ１０８）。その場合、冗長バージョン制御部１５は、ＲＶパラメータｓ＝０を維持すればよい。この設定で再送が行われると、冗長バージョン制御部１５はステップ１０４の処理に進む。

図２にはＲＶパラメータｓの制御のみが示されており、ＲＶパラメータｒの制御は特に限定されない。

図３は、図２の動作による冗長バージョンの状態遷移図である。図３を参照すると、最初の再送ではシステマチックビットが優先とされる。

この状態において、Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａが正でかつ使用可能コード数に制限がある状態（条件Ａ１）となると、冗長バージョンはシステマチックビットを非優先とする状態に遷移する。また、Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａが正でないか、または使用可能コード数に制限がない状態（条件Ａ２）であれば、冗長バージョンはシステマチックビットを優先とする状態に維持される。

一方、システマチックビットを非優先とする状態において、再送回数が閾値より少ない場合（条件Ａ４）、システマチックビットを非優先とする状態に維持される。また、再送回数が閾値以上となると（条件Ａ３）、システマチックビットを優先とする状態に遷移する。

以上説明したように、本実施形態によれば、再送時に、冗長バージョン制御部１５が前回送信時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかにより異なる判断条件で新たな冗長バージョンを決定するので、再送の必要が生じた状況に応じて適切な冗長バージョンを決定することができ、データのスループットを向上させることができる。

また、本実施形態によれば、冗長バージョン制御部１５は、前回送信時にシステマチックビットが優先されていた場合、Ｎｓｙｓ−Ｎｄａｔａの値が正であり、かつ使用可能なコード数に制限があれば、システマチックビットを非優先とし、かつパリティビットのみを送信する冗長バージョンに設定する。そのため、物理層出力のビット数が物理層入力のビット数よりも小さい状態でも、その影響を軽減し、符号化率を向上させることができる。そして、その結果、端末においてデータが正しく復号される可能性が高まり、スループットが向上する。

また、本実施形態によれば、前回送信時にシステマチックビットが非優先とされていた場合、冗長バージョン制御部１５は、再送回数が閾値以上であれば、システマチックビットを優先するように、冗長バージョンを設定する。再送回数が閾値以上繰り返されている場合、システマチックビットが端末に正常に受信されていないと考えられるので、システマチックビットを優先させるように冗長バージョンを設定する。その結果、端末においてデータが正しく復号される可能性が高まり、スループットが向上する。

なお、本実施形態は本発明を適用する好適な一例であり、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、ＨＡＲＱを利用する場合に広く適用可能である。本発明を適用可能な他の例として、ＨＳＤＰＡと同様３ＧＰＰで検討が進められているＥＵＤＣＨ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ ＤＣＨ）にＨＡＲＱを用いる無線装置がある。

本実施形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。 図１に示した冗長バージョン制御部による自動再送における冗長バージョン選択処理の流れを示すフローチャートである。 図２の動作による冗長バージョンの状態遷移図である。 従来の一般的な無線基地局による、物理層の送信側における信号処理の流れを示す図である。 図４に示した物理層の信号処理のうちＨＡＲＱ処理を行うＨＡＲＱ処理部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 無線基地局
１２ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ受信部
１３ ＣＱＩ受信部
１４ スケジューラ
１５ 冗長バージョン制御部
９０ ＨＡＲＱ処理部
９１ ビット分離部
９２ 第１のレートマッチング部
９３ 仮想ＩＲバッファ
９４ 第２のレートマッチング部
９５ ビット収集部
１０１〜１０８ ステップ

Claims (4)

1. ＨＡＲＱによる自動再送を行う無線装置であって、
   新たな再送の必要が生じたとき、該再送に対する前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先とした場合には、前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかと異なる条件である第１の条件で、前記システマチックビットを非優先とした場合には、前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかと異なり、前記第１の条件とも異なる条件である第２の条件で前記新たな再送時の冗長バージョンのパラメータｓを求める冗長バージョン制御部と、
   前記冗長バージョン制御部で求められた前記冗長バージョンのパラメータｓに従って、再送データのシステマチックビットおよびパリティビットの各々のレートマッチングを行うＨＡＲＱ処理部とを有し、
   前記冗長バージョン制御部は、前記前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としていた場合、前記第１の条件として、前記ＨＡＲＱ処理部に入力されるシステマチックビットのビット数が前記ＨＡＲＱ処理部の出力ビット数より多くかつ使用可能なコード数に制限があれば、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを非優先とし、前記ＨＡＲＱ処理部に入力されるシステマチックビットのビット数が前記ＨＡＲＱ処理部の出力ビット数以下または使用可能なコード数に制限がなければ、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを優先のままとする、無線装置。
2. 前記冗長バージョン制御部は、再送回数をカウントしており、前記前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを非優先としていた場合、前記第２の条件として、前記再送回数が所定の閾値以上であれば、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを優先とし、前記再送回数が前記閾値より少なければ、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを非優先のままとする、請求項１に記載の無線装置。
3. ＨＡＲＱ処理による自動再送方法であって、
   新たな再送の必要が生じたとき、該再送に対する前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先とした場合には、前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかと異なる条件である第１の条件で、前記システマチックビットを非優先とした場合には、前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としたか非優先としたかと異なり、前記第１の条件とも異なる条件である第２の条件で前記新たな再送時の冗長バージョンのパラメータｓを求める第１のステップと、
   前記第１のステップにて求められた前記冗長バージョンのパラメータｓに従って、再送データのシステマチックビットおよびパリティビットの各々のレートマッチングを行い再送する第２のステップとを有し、
   前記第１のステップにおいて、前記前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを優先としていた場合、前記第１の条件として、前記ＨＡＲＱ処理に入力されるシステマチックビットのビット数が前記ＨＡＲＱ処理の出力ビット数より多くかつ使用可能なコード数に制限があれば、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを非優先とし、前記ＨＡＲＱ処理に入力されるシステマチックビットのビット数が前記ＨＡＲＱ処理の出力ビット数以下または使用可能なコード数に制限がなければ、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを優先のままとする、自動再送方法。
4. 前記前回の送信または再送時の冗長バージョンがシステマチックビットを非優先としていた場合、前記第２の条件として、再送回数が所定の閾値以上であれば、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを優先とし、前記再送回数が前記閾値より少なければ、前記新たな再送時の冗長バージョンにおいてシステマチックビットを非優先のままとする、請求項３に記載の自動再送方法。

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