JP2002111637A - 再送訂正方法 - Google Patents

再送訂正方法

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JP2002111637A
JP2002111637A JP2000293534A JP2000293534A JP2002111637A JP 2002111637 A JP2002111637 A JP 2002111637A JP 2000293534 A JP2000293534 A JP 2000293534A JP 2000293534 A JP2000293534 A JP 2000293534A JP 2002111637 A JP2002111637 A JP 2002111637A
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JP
Japan
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data
retransmission
bit
error
error rate
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JP2000293534A
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Sumie Nakabayashi
澄江 中林
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ビット誤り率が高い場合でも、ビット誤り率が
低い場合でも、高い符号化レートの誤り訂正ビットを送
信するように制御可能な、効率の良いデータ伝送が実現
できるエラー再送訂正方法を提供する 【解決手段】データの送信側に複数の符号化レートで誤
り訂正符号化する手段を設け、データの受信側に受信レ
ベル情報からビット誤り率を推定する手段を設け、再送
要求時、再送要求信号に受信側でのビット誤り率情報を
含ませて再送要求を行ない、データの送信側では再送要
求信号に含まれるビット誤り率情報に対応した符号化レ
ートの誤り訂正符号ビットを再送信号として送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は無線通信、特に移
動通信におけるデータ伝送に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にデータ通信におけるデータ誤り耐
性を強化する方法として、FEC(Forward Error Correct
ion)方式とARQ(Automatic Repeat reQuest)方式とが
知られている。FEC方式とは、誤り訂正符号化したデー
タを伝送し、受信側で誤り訂正復号を行う方式である。
FEC方式はリアルタイム性が要求されている場合に適し
ているが、誤りがバースト的に続く時に対処が困難であ
り、また、誤り訂正用の冗長ビットを常にフレームに付
加するため、オーバヘッドが大きい。
【0003】ARQ方式は誤り検出符号を付加してデータ
を伝送し、受信側で誤りが検出された場合、送信側に再
送を要求する方式である。ARQは予想できない誤りに対
して対処することができ、非常に高い信頼度を要求され
る場合に適しているが、伝送路の誤り率が高いと再送を
繰り返しスループットを低下させる。
【0004】ハイブリッドARQ方式はFEC方式とARQ方式
とを組合せ、性能を向上させた誤り制御方式であり、タ
イプIとタイプIIの2つの種類がある。タイプIハイブリ
ッドARQ方式では、送信側は、誤り訂正と誤り検出の符
号化を行ったブロックを送信し、受信側では、受信語を
復号し誤り訂正が行われ、さらに誤り検出が行われる。
ここで正しく受信されるとACK(Positive Acknowledgem
ent:受信確認信号)を受信側は送信側に送信応答し、
訂正できなければNACK(Negative Acknowledgement:再
送要求信号)を受信側は送信側に送信応答する。
【0005】この手順はそのブロックが正しく訂正され
るまで繰り返される。比較的回線状態の悪い場合にはFE
C方式による誤り訂正効果によりスループットの向上が
期待できる。この方式の欠点は回線状態が比較的良好な
回線では、FEC方式の冗長ビットが無駄となりスループ
ットを劣化させる。また、回線の状態が悪くても誤り率
の変動がある範囲内であれば有効であるが、陸上移動通
信回線のように不安定な回線では最適とはいえない。
【0006】タイプIIハイブリッドARQ方式では、初め
に情報ビットを送信し、再送の場合には誤り訂正用のFE
C方式のパリティビット(冗長ビット)を送信する。こ
の方式では、再送として伝送されたFEC方式の冗長ビッ
トからでも情報が取り出すことが可能である。もし、2
つのデータとも誤りになれば、情報ビットとFEC方式の
冗長ビットにより誤り訂正が行われる。この方式の長所
は、再送によりFEC方式で誤りを訂正できるので、回線
状態が劣化した場合におけるARQ方式の再送回数を減少
できることである。また、情報ビットとFEC方式の冗長
ビットを交互に送信することにより、同時に送信してい
たタイプIハイブリッドARQ方式に比べて、スループット
の劣化が小さい。ただし、他の方式に比べて論理構造、
伝送手順は複雑である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のタイプIIハイブ
リッドARQ方式では誤り訂正符号として、ブロック符号
や畳込み符号が使用されている。符号化レート1/2の畳
込み符号の場合、軟判定ビタビ復号を行なうことによ
り、ビット誤り率1×10-2を、2×10-5程度まで低減可能
であるが、ビット誤り率が4×10-3であれば、符号化レ
ート3/4であっても1×10-5まで誤りが低減される。即
ち、ビット誤り率が小さい場合は、誤り訂正符号化レー
トを高くし、データ伝送効率を上げることができる。し
かし、移動無線回線のように時々刻々と回線状態が変化
する場合、符号化レートが固定では最適なデータ伝送効
率が得られない欠点があった。本発明の目的は、上記の
ような欠点を除去し、ビット誤り率が高い場合でも、ビ
ット誤り率が低い場合でも、高い符号化レートの誤り訂
正ビットを送信するように制御可能な、効率の良いデー
タ伝送が実現できるエラー再送訂正方法を提供すること
にあり、特に、移動通信における高効率なデータ伝送方
式を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の再送訂正方法は、データの送信側に複数
の符号化レートで誤り訂正符号化する手段を、データの
受信側に受信レベル情報からビット誤り率を推定する手
段を有し、再送要求時、再送要求信号に受信側でのビッ
ト誤り率情報を含ませて再送要求を行ない、データの送
信側では再送要求信号に含まれるビット誤り率情報に対
応した符号化レートの誤り訂正符号ビットを再送信号と
して送信する。これにより、必要最小限の誤り訂正ビッ
トのみを送ることができ、効率のよいデータ伝送が可能
な再送訂正方法を実現した。
【0009】
【発明の実施の形態】一般に無線通信においては、受信
レベルが高い場合受信データのビット誤り率は小さく、
受信レベルが低い場合受信データのビット誤り率が大き
いという性質がある。本発明の一実施例を図1によって
説明する。図1は、本発明の一実施例を用いた送信側と
受信側のデータ伝送装置の構成を示すブロック図であ
る。1はデータの送信元であるデータ端末装置(DTE)、
2と5は無線区間でのデータの誤り訂正を行なうデータア
ダプタ、3と4は無線機、6はデータの送信先であるDTEで
ある。また、DTE1とデータアダプタ2及び無線機3によっ
て送信側のデータ伝送装置をなし、DTE6とデータアダプ
タ5及び無線機4によって受信側のデータ伝送装置をなし
ている。さらに、データアダプタ2は、誤り検出符号化
部21、誤り訂正符号化部22、バッファ23と24、ARQ制御
部25とから構成されており、データアダプタ5は、誤り
検出部51、誤り訂正復号部52、ARQ制御部53、受信状態
判定部54とから構成されている。また、無線機4には、
無線機3と比べてさらに、受信レベル算出部41が含まれ
ている。
【0010】図1において、データの送信側では、デー
タアダプタ2はDTE1から受け取ったデータをあらかじめ
定められた長さに区切り、誤り検出符号付加部21にて誤
り検出ビットを付加する。誤り検出符号にはいろいろな
種類があるが、たとえば、ITU−T (国際電気通信連
合)の勧告による生成多項式G(x)=X16+X12+X5+1を
用いた16ビットのCRC符号がある。
【0011】誤り検出用のCRCビットを付加されたデー
タは、次に誤り訂正符号化される。誤り訂正符号化には
ブロック単位で独立に情報と符号語を対応させているブ
ロックコードと過去のブロックも関わって現時点の符号
語が決まる畳込み符号がある。以下、誤り訂正符号とし
て畳込み符号を使用した場合について、図2に示す。図
2は、衛星通信回線で用いられている代表的な誤り訂正
方式である符号化率1/2、拘束長K=7の畳込み符号器の構
成を示すブロック図である。210は遅延レジスタであ
る。
【0012】図1のデータアダプタ2の誤り検出符号付
加部21において、誤り検出ビットを付加されたデータ
は、誤り訂正符号化部22にて2つの多項式G0とG1に畳込
み符号化される。2つの多項式それぞれにおいて畳込み
符号化されたデータは、トレリスを終結させる終結ビッ
トとともにそれぞれバッファ23とバッファ24に格納され
る。
【0013】ARQ制御部25は、1回目の送信の場合、バ
ッファ24のデータを選択し、そのデータにフレーム順序
番号等のARQ制御情報を付加したフレームを構成し、無
線機3を介して送信する。図3にデータフォーマットの
一例を示す。送信フレームは、無線機3にて無線区間の
フォーマットに変換され受信側に送られる。無線区間の
フォーマットの一例として図4にRCR STD-39の場合を示
す。
【0014】ARQ制御情報を付加した送信フレームは、
たとえば上り通信用物理チャネルのトラフィックチャネ
ル(TCH)に載せて伝送することができる。一方、受信側
では無線機4にて伝送されたデータ(送信フレーム)を
受信し、無線区間フォーマットから逆変換して、データ
アダプタ5に受信フレームデータを供給する。
【0015】データアダプタ5では、誤り検出部51に
て、受信データが1回目の受信の場合、多項式G1で除算
し、剰余が0の場合、得られた商すなわち情報ビットに
対して誤り検出処理を行う。誤りが検出されない場合、
情報ビットは受信データとしてDTE6へ送られる。多項式
G1での割り算結果の剰余が0でない、または誤り検出ビ
ットのチェックにより受信データに誤りが検出された場
合、ARQ制御部53は送信側に対してデータの再送要求を
おこなう。再送要求のための応答信号はARQ制御部53で
生成され、無線機4を経由して送信側に送られる。応答
信号も同様に、下り通信チャネルのトラフィックチャネ
ル(TCH)に載せて伝送することができる。図5に応答
信号のフォーマットの一例を示す。
【0016】陸上移動通信においてはフェージングによ
り、受信レベルの急激な落込みが生じるが、このような
受信レベルの急激な落込みが起こると無線機の受信回路
で同期はずれやサンプリングのずれが生じ、受信データ
に誤りが生じる。このため、受信データの誤り率は受信
レベルとともに受信レベルの変化率にも依存する場合が
多い。ここで本発明の特徴は受信フレームのビット誤り
率に応じた最適な符号化レートの誤り訂正ビットが再送
できるように、受信レベルと受信レベルの変化率から推
定される再送要求フレームのビット誤り率情報を応答信
号に含ませることである。以下このビット誤り率情報の
取得方法について説明する。
【0017】受信側の無線機4では受信フレーム毎の受
信レベルと複数受信フレームの受信レベルの平均値を受
信レベル算出部41で算出し、データアダプタ5に通知す
る。データアダプタ5では再送要求時、該当する受信フ
レームの受信レベルと平均受信レベルに対応した受信レ
ベル情報から受信状態判定部54にてビット誤り率情報を
生成し再送要求を行なう。
【0018】受信フレーム毎の受信レベルと平均受信レ
ベルからビット誤り率情報を生成する方法としては例え
ば次のような方法がある。受信フレーム毎の受信レベル
と平均受信レベルの差があらかじめ定められた値Th1以
内ならば、受信レベルの変動は小さいと判断し、図6
(a)の平均受信レベル毎に定められたビット誤り率情報
にて再送要求を行なう。また、その差があらかじめ定め
られた値Th1を超え、かつ、あらかじめ定められた値Th2
以内ならば、受信レベルの変動が中程度と判定し、図6
(b)の平均受信レベル毎に定められたビット誤り率情報
にて再送要求を行なう。さらに、その差があらかじめ定
められた値Th2を超える場合、受信レベルの変動が大き
いと判定し、図6(C)の平均受信レベル毎に定められた
ビット誤り率情報にて再送要求を行なう。
【0019】なお、上記に述べた方法は一つの例であ
り、受信レベルの変化率を示す閾値の数を変えても良い
し(例えば、上述の例では閾値はTh1とTh2の2つであっ
たが、Th1、Th2、Th3の3つであってもいくつでも良
い)、また、用意するビット誤り率情報の種類の数を変
えても差し支えない。また、固定無線回線のような場合
においては、より簡便な方法として例えば該当フレーム
の受信レベル情報のみからビット誤り率情報を求めても
よい。
【0020】再送要求を受信すると、ARQ制御部25は、
応答フレームに含まれるビット誤り率情報判別し、エラ
ーフレームのビット誤り率に対応した符号化レートの誤
り訂正ビットを送信する。この際、バッファ23からデー
タをパンクチャーして読み出すことにより誤り訂正符号
化率を変化させ、ビット誤り率に対応した符号化レート
の誤り訂正符号を得ることが可能である。図7に各符号
化レート毎のビットパンクチャーパターンを示す。パン
クチャーパターンの“1”はビットの読み出しを行な
い、“0”はビットの読み出しを行わないことを示す。
【0021】さて、受信側にて通信誤り制御部5は再送
データを受信すると、1回目に受信したデータと再送時
に受信したデータから誤り訂正復号部52にてビタビ復号
により誤り訂正復号を行なう。誤り訂正復号結果に誤り
が検出されない場合、DTE2にデータを送信する。なお、
誤り訂正復号結果に誤りが含まれていた場合、再送要求
信号を送り、送信側では、前回と同様な再送処理を行な
う。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、誤りを
検出したフレームのビット誤り率を推定してビット誤り
率に応じた最適な誤り訂正ビットを再送する、即ちビッ
ト誤り率が高い場合、低い符号化レートの誤り訂正ビッ
トを送り、ビット誤り率が低い場合、高い符号化レート
の誤り訂正ビットを送信する様に制御可能なため、効率
の良いデータ伝送が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例のデータ伝送装置の構成を
示すブロック図。
【図2】 本発明の一実施例の畳込み符号器の構成を示
すブロック図。
【図3】 ARQ制御情報を付加したフレームのデータフ
ォーマットを説明する図。
【図4】 無線区間のフォーマットの一例を説明する
図。
【図5】 応答信号のフォーマットの一例を説明する
図。
【図6】 本発明の一実施例を説明する図。
【図7】 各符号化レート毎のビットパンクチャーパタ
ーンの一例を説明する図。
【符号の説明】
1,6:DTE、 2,5:データアダプタ、 3,4:無線
機、 21:誤り検出符号化部、 22:誤り訂正符号化
部、 23,24:バッファ、 25,53:ARQ制御部、41:
受信レベル算出部、 51:誤り検出部、 52:誤り訂正
復号部、 54:受信状態判定部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信側においてデータを送信する単位に
    分割し、該送信する単位毎に誤り検出ビットを付加した
    送信フレームを構成しデータを送信し、受信側において
    受信したフレームのデータに誤りを検出した場合、前記
    送信側に再送要求を行い、前記送信側において再送要求
    を受信した場合、該当フレームデータの誤り訂正用ビッ
    トを再送するデータ伝送方式において、再送要求信号に
    前記受信側でのビット誤り率情報を含み、前記送信側は
    再送要求信号に含まれる前記受信側でのビット誤り率情
    報に対応した誤り訂正能力の誤り訂正用ビットを選択し
    再送することを特徴とする再送訂正方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の再送訂正方法において、
    前記受信側でのビット誤り率情報として、該当フレーム
    の受信レベル情報から得られる情報を使用することを特
    徴とする再送訂正再送訂正方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の再送訂正方法において、
    前記受信側でのビット誤り率情報として、該当フレーム
    の受信レベル情報と該当フレームの時間長よりも長い時
    間長の平均受信レベル情報とから得られる情報を使用す
    ることを特徴とする再送訂正再送訂正方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3記載の再送訂正方
    法において、誤り訂正用ビットとして畳込み符号の生成
    多項式から生成される符号ビットまたは前記符号ビット
    から所定のビットを間引きしたビットを使用することを
    特徴とする再送訂正方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007525043A (ja) * 2003-02-19 2007-08-30 クゥアルコム・フラリオン・テクノロジーズ、インコーポレイテッド 効果的な自動反復要求の方法および装置
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