JP2003179582A - 複数の冗長度バージョンを用いた並べ替え方式によるａｒｑ再送ならびにそのための受信装置および送信装置 - Google Patents

複数の冗長度バージョンを用いた並べ替え方式によるａｒｑ再送ならびにそのための受信装置および送信装置

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ビット信頼性変化による復号器の性能劣化を回
避するＡＲＱの提供。 【解決手段】変調シンボルからなるデータパケットを自
動再送要求に基づいて再送した後、以前受信したデータ
パケットと合成し、前記データパケットのシンボルは、
所定の信号コンスタレーションを用いてマッピング装置
により変調される、通信システムにおけるＡＲＱ再送方
法。再送されるデータパケットは、複数の異なる冗長度
バージョンから選択された一の冗長度バージョンの形式
で再送される。本発明によれば、送信ビットは、変調前
に、再送を通じて、選択された冗長度バージョンに従っ
て並べ替えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、通信システムにおけるＡＲＱ再
送方法に関する。さらに、本発明は、それぞれの受信装
置および送信装置に関する。
【０００２】信頼性の低い時間的に変化する回線状態を
有する通信システムにおいてよく用いられる技術は、自
動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）方式
および誤り訂正復号（ＦＥＣ：Forward Error Correcti
on）技術に基づいて誤り訂正を行うもので、ハイブリッ
ドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。よく使用される巡回
冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）で誤り
が検出されると、通信システムの受信機は、誤りを含む
パケットを正しく復号する確率を向上させるために、送
信機に追加情報の送信（データパケットの再送）を要求
する。
【０００３】パケットは送信前にＦＥＣで符号化され
る。再送内容や、ビットを以前送信した情報と合成する
仕方によって、非特許文献１および非特許文献２は、３
つの異なるタイプのＡＲＱ方式を定義している。
【０００４】・タイプＩ：誤りを含む受信パケットは破
棄し、同じパケットの新しいコピーを別途再送し復号す
る。受信した新旧両パケットは合成しない。
【０００５】・タイプII：誤りを含む受信パケットは破
棄せず、追加の再送パケットと合成して引き続き復号を
行う。再送パケットは、符号化率（符号化利得）が比較
的高く、受信機で、記憶されている以前の送信から得ら
れたソフト情報（soft-information）と合成される場合
がある。
【０００６】・タイプIII：タイプIIと同じであるが各
再送パケットが自動復号可能であるという制約を伴う。
これは送信パケットが前のパケットと合成しなくても復
号可能であることを意味している。これは一部のパケッ
トが損傷し情報がほとんど再使用できない場合に有用で
ある。すべての送信に同一のデータが含まれる場合、こ
れは単一冗長度バージョンのＨＡＲＱタイプIIIと呼ば
れる特別のケースと見なされうる。
【０００７】ＨＡＲＱタイプIIとIIIの方式は、以前受
信した誤りを含むパケットからの情報を再利用できるた
め、タイプＩに対して明らかに処理能力が高く（intell
igent）、性能面で優れている。以前送信したパケット
の冗長度を再利用する方式として基本的に次の３つの方
式、 ・ソフト合成（Soft-Combining） ・符号合成（Code-Combining） ・ソフト合成と符号合成の組み合わせ がある。
【０００８】ソフト合成 ソフト合成を使用すると、再送パケットは、以前受信し
た情報と同一の情報を運ぶ。この場合、例えば、非特許
文献３または非特許文献４に開示されているように、複
数の受信パケットをシンボル単位（symbol-by-symbol b
asis）またはビット単位（bit-by-bit basis）のどちら
かで合成する。
【０００９】シンボルレベルの合成を使用する場合、再
送されたパケットには以前送信した誤りを含むパケット
と同一の変調シンボルが含まれていなければならない。
この場合、多数の受信パケットは変調シンボルレベルで
合成される。一般的技術として平均ダイバーシティ合成
（ＡＤＣ：Average Diversity Combining）とも呼ばれ
る、多数の受信シンボルの最大比合成（ＭＲＣ：Maximu
m Ratio Combining）があり、ここでは、Ｎ回の送信
後、対応する（matching）シンボルの合計／平均をバッ
ファに格納する。
【００１０】ビットレベルの合成を使用する場合、再送
パケットには以前送信した誤りを含むパケットと同一の
ビットが含まれていなければならない。ここで、多数の
受信パケットは、復調後、ビットレベルで合成される。
ビットは、同じパケットの以前の送信と同じ方法で変調
シンボルにマッピングするかまたは別の方法でマッピン
グすることができる。マッピングが以前の送信と同じ場
合、シンボルレベルの合成も適用できる。一般の合成技
術は、例えば、非特許文献５、非特許文献６、および非
特許文献７によって知られているようにＦＥＣ用のいわ
ゆるターボ符号を用いる場合は特に、計算した対数尤度
比（ＬＬＲ：Log-Likelihood Ratio）の加算である。こ
こでは、Ｎ回目の送信後、対応する（matching）ビット
のＬＬＲの合計をバッファに格納する。
【００１１】符号合成 符号合成は、受信パケットを連結して新しい符号語（送
信回数が増加するほど符号化率が減少する）を生成す
る。したがって、復号器は、正しい復号化（符号化率は
再送に依存）を実行するために、各再送時に送信の合成
方法を知る必要がある。再送パケットの長さは回線状態
に応じて変更可能であるため、符号合成はソフト合成に
比べて柔軟性が高い。しかし、符号合成はソフト合成に
比べてより多くの送信信号データを必要とする。
【００１２】ソフト合成と符号合成の組み合わせ 再送パケットに以前送信したシンボル／ビットと同一の
シンボル／ビットおよび以前送信したシンボル／ビット
と異なる符号シンボル／ビットが含まれている場合、同
一の符号シンボル／ビットは「ソフト合成」の項で述べ
たソフト合成を用いて合成され、残りの符号シンボル／
ビットは符号合成を用いて合成される。ここでの信号要
件は符号合成の信号要件と類似している。
【００１３】非特許文献８には、再送用のシンボル・コ
ンスタレーションを変更することによってトレリス符号
化変調（ＴＣＭ：Trellis Coded Modulation）に対する
ＨＡＲＱ性能を向上できることが示されている。その場
合、その変更はシンボル単位で実行されているため、性
能の向上は再送を通じてマッピングしたシンボル同士の
ユークリッド距離を最大化することによって得られる。
【００１４】
【非特許文献１】S. Kallel, "Analysis of a type II
hybrid ARQ scheme with code combining（符号合成に
よるタイプIIハイブリッドＡＲＱ方式の分析）", IEEE
Transactions on Communications, Vol.38, No.8, Augu
st 1990
【非特許文献２】S. Kallel, R. Link, S. Bakhtiyari,
"Throughput performance of Memory ARQ schemes（メ
モリＡＲＱ方式の処理能力性能）", IEEE Transactions
on Vehicular Technology, Vol.48, No.3, May 1999
【非特許文献３】D. Chase, "Code combining: A maxim
um-likelihood decoding approach forcombining an ar
bitrary number of noisy packets（符号合成：任意の
数のノイズを含むパケットを合成するための最尤復号方
法）", IEEE Trans. Commun., Vol. COM-33, pp. 385-3
93, May 1985
【非特許文献４】B. A. Harvey, S. Wicker, "Packet C
ombining Systems based on the Viterbi Decoder（ビ
タビ復号器に基づくパケット合成システム）", IEEE Tr
ansactions on Communications, Vol.42, No. 2/3/4, A
pril 1994
【非特許文献５】C. Berrou, A. Glavieux, P. Thitima
jshima, "Near Shannon Limit Error-Correcting Codin
g and Decoding: Turbo-codes（近シャノン限界誤り訂
正符号化および復号化：ターボ符号）", Proc. ICC‘9
3, Geneva, Switzerland, pp. 1064-1070, May 1993
【非特許文献６】S. Le Goff, A. Glavieux, C. Berro
u, "Turbo-Codes and High Spectral Efficiency Modul
ation（ターボ符号および高性能スペクトル変調）", IE
EE SUPERCOMM/ICC ‘94, Vol. 2, pp. 645-649, 1994
【非特許文献７】A. Burr, "Modulation and Coding fo
r Wireless Communications（無線通信のための変調お
よび符号化）", Person Education, Prentice Hall, IS
BN 0-201-39857-5, 2001
【非特許文献８】M. P. Schmitt, "Hybrid ARQ Scheme
employing TCM and Packet Combining（ＴＣＭおよびパ
ケット合成を用いたハイブリッドＡＲＱ方式）", Elect
ronics Letters, Vol. 34, No. 18, September 1998
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】高次の変調方式（変調
シンボルによって運ばれるビット数が２ビットを超える
場合）を考慮すると、ソフト合成を使用した合成方法に
は大きな欠点がある。すなわち、ソフト合成したシンボ
ル内でのビットの信頼性はすべての再送において一定の
割合である。言い換えれば、以前受信した送信に基づく
ビットであって信頼性が低いものは、さらなる送信を受
信した後でも信頼性が低く、同様に、以前受信した送信
に基づくビットであって信頼性が高いものは、さらなる
送信を受信した後でも信頼性が高い。一般に、ＨＡＲＱ
方式はビット信頼性の変化を考慮しない。このような変
化は復号器の性能を著しく低下させる。変化は主に２つ
の理由から生じる。
【００１６】第１に、ビット信頼性の変化は、２次元の
信号コンスタレーション・マッピングの制約によるもの
であり、１シンボル当たり２ビットを超えるビット数を
運ぶ変調方式は、すべてのシンボルの送信尤度が等しい
と仮定した場合、すべてのビットに対して同じ平均信頼
性を有することができるとは限らない。平均信頼性とい
う用語は、結局、信号コンスタレーションのすべてのシ
ンボルに対する特定のビットの信頼性を意味する。
【００１７】あるビットマッピング順序ｉ１ｑ１ｉ２ｑ
２のグレイ符号化信号コンスタレーションを示す図１に
従って１６ＱＡＭ変調方式に対する信号コンスタレーシ
ョンを用いると、シンボルにマッピングしたビットは、
パケットの１回目の送信での平均信頼性において互いに
大きく異なる。具体的に言うと、ビットｉ１およびｑ １
は、信号コンスタレーション図の半分の空間にマッピン
グされるため、高い平均信頼性を有している。したがっ
て、それらの信頼性はビットが「１」を送信するか
「０」を送信するかという事実とは無関係である。
【００１８】これに対し、ビットｉ２およびｑ２は、ビ
ットが「１」を送信するか「０」を送信するかという事
実によってその信頼性が左右されるため、低い平均信頼
性を有している。例えば、ビットｉ２の場合、「１」は
外側の列にマッピングされ、「０」は内側の列にマッピ
ングされている。同様に、ビットｑ２の場合、「１」は
外側の行にマッピングされ、「０」は内側の行にマッピ
ングされている。
【００１９】２回目以降の再送においてビットの信頼性
は互いに一定の比率を維持するが、これは最初の再送で
使用した信号コンスタレーションによって決まる。すな
わち、ビットｉ１およびｑ１は再送を何回行ってもビッ
トｉ２およびｑ２よりも高い平均信頼性を常に有する。
【００２０】第２に、部分的にソフト合成を用い、１回
目の送信後すべての送信ビットが同じ信頼性を持ってい
るものとする。その場合も再送される（かつソフト合成
される）ビットの信頼性は向上する一方、再送されない
ビットの信頼性は変化しないため、再送を通じてビット
信頼性の変化は導入されることになる。また、１回目の
送信で送信されずに再送（追加冗長度の送信）時に送信
されるビットは、この効果が大きくなる。
【００２１】同時係属のＰＣＴ／ＥＰ０１／０１９８２
において、復号器の性能を向上するためには各送信パケ
ット受信後の平均ビット信頼性を等しくするまたはほぼ
等しくする方法がきわめて有益であることが提唱されて
いる。したがって、ビット信頼性は、平均ビット信頼性
が平均化されるように再送を通じて調整される。これ
は、送信のための所定の第１信号コンスタレーションお
よび少なくとも第２信号コンスタレーションを、すべて
の送信のそれぞれのビットに対する合成平均ビット信頼
性がほぼ等しくなるように、つまり、最初の送信で信頼
性の高かったビットを２回目の送信では信頼性が低くな
るようマッピングする（逆もまた同様）ように、選択す
ることによって実現される。
【００２２】したがって、信号コンスタレーション・リ
アレンジメント（constellation rearrangement）によ
って変更ビットマッピングが得られる。ここでは、変調
シンボル間のユークリッド距離がコンスタレーション点
の移動によって再送ごとに変更可能である。この結果、
平均ビット信頼性を自由に操作して平均化し、もって受
信機のＦＥＣ復号器の性能向上を図ることができる。
【００２３】上記提案の解決策において、コンスタレー
ション・リアレンジメントの利益は、ＨＡＲＱタイプII
／III単一冗長度バージョン方式の概念に従って実現さ
れる。
【００２４】本発明の目的は、ビット信頼性の変化によ
る復号器の性能の劣化を効果的に回避するＡＲＱ再送方
法および送信装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本目的は、独立クレーム
に記載の方法、送信装置、および受信装置によって達成
される。
【００２６】本発明は、従来の方式がビットの並べ替え
の際、各送信の具体的内容（ビット・セット）を考慮し
ていないという認識に基づいている。したがって、性能
利得を得るためには各送信の冗長度バージョンの内容に
応じて並べ替えを実行する必要がある。したがって、本
発明は、送信された冗長度バージョンの内容を考慮して
複数の冗長度バージョンを用いたＡＲＱタイプII／III
方式を提供するものと見なすことができる。この結果、
復号器の性能の著しい向上が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の理解をさらに深めるため
に、以下、好適な実施の形態について添付図面を参照し
て説明する。
【００２８】以下、ビット信頼性の測定基準として対数
尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood-Ratio）の概念につい
て説明する。まず、１回の送信用にマッピングしたシン
ボル内でのビットＬＬＲの単純な計算を示す。そして、
次に、ＬＬＲ計算を複数の送信の場合に拡張する。
【００２９】１回の送信（Single Transmission） 付加的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：Additive White Gau
ssian Noise）および等しい尤度のシンボルを用いたチ
ャネルによる送信でシンボルｓnを送信したという制約
の下でｉ番目のビットｂn iの平均ＬＬＲは、
【数１】 で得られる。ここで、ｒn＝ｓnは、シンボルｓnを送信
した（ＡＷＧＮの場合）という制約の下での平均受信シ
ンボルを示し、ｄn,m 2は、受信したシンボルｒnとシン
ボルｓm間のユークリッド距離の自乗を示し、Ｅs/Ｎ
0は、観測された信号対雑音比（signal-to-noise rati
o）を示す。
【００３０】式（１）からＬＬＲは信号対雑音比Ｅs/Ｎ
0および信号コンスタレーション点間のユークリッド距
離ｄn,mに依存することがわかる。
【００３１】複数送信（Multiple Transmission） 複数送信を考えると、独立したＡＷＧＮチャネルおよび
等しい尤度のシンボルでシンボルｓn (j)を送信したとい
う制約の下でｊ番目のビットｂn jの第ｋ送信後の平均Ｌ
ＬＲは、
【数２】 で得られる。ここで、ｊは、ｊ番目の送信（（ｊ−１）
番目の再送）である。１回の送信の場合と同様、平均Ｌ
ＬＲは信号対雑音比および各送信時におけるユークリッ
ド距離に依存している。
【００３２】当業者にとって、ＬＬＲの近似値を上記の
詳細な数式を単純化した計算で求めることができること
は明白である。
【００３３】以下、２つの高信頼性ビットと２つの低信
頼性ビットをもたらす１６ＱＡＭ方式の場合を例にとっ
て説明する。ここで、低信頼性ビットの場合、信頼性は
「１」または「０」の送信に依存する（図１参照）。し
たがって、全体としては、２つのレベルの信頼性が存在
し、第２のレベルはさらに細分可能である。
【００３４】レベル１（高信頼性、２ビット）：「１」
（「０」）に対するビットマッピングは、ｉビットに対
して正（負）の実空間の半分と、ｑビットに対して虚空
間の半分とに分離される。ここで、「１」を正の空間の
半分にマッピングしても負の空間の半分にマッピングし
ても違いはない。
【００３５】レベル２（低信頼性、２ビット）：「１」
（「０」）は、ｉビットに対して内側（外側）の列にマ
ッピングされるかｑビットに対して内側（外側）の行に
マッピングされる。内側（外側）の列および行へのマッ
ピングによってＬＬＲが異なるため、レベル２はさらに
分類される。
【００３６】レベル２ａ：ｉnを内側の列に、ｑnを内側
の行にそれぞれマッピングする。
【００３７】レベル２ｂ：レベル２ａの逆マッピング。
ｉnを外側の列にｑnを外側の行にそれぞれマッピングす
る。
【００３８】すべてのビットについて送信を通じて最適
な平均化プロセスを確保するためには、信頼性のレベル
を変更する必要がある。
【００３９】ビットマッピングの順序は最初の送信の前
には確定していないが、再送を通じて一貫していなけれ
ばならない。例えば、最初の送信に対するビットマッピ
ング：ｉ1ｑ1ｉ2ｑ2⇒すべての再送に対するビットマッ
ピング：ｉ1ｑ1ｉ2ｑ2である。
【００４０】可能なコンスタレーションのいくつかの例
を図２に示す。図２によるビット信頼性の結果を表１に
示す。
【表１】
【００４１】以下、ｍは再送回数のパラメータを示し、
ｍ＝０はＡＲＱ構成のパケットの最初の送信を示すもの
とする。また、ｂはマッピング装置（mapping entity）
のシンボルを形成するビット数を示す。一般に、ｂは任
意の整数であり、通信システムでもっとも頻繁に使用さ
れる値は２の整数乗である。
【００４２】一般性を失うことなく、ビット配置変換処
理の入力として使用されるビット数ｎはｂで割り切れ
る、つまり、ｎはｂの整数倍であるものとする。これ以
外の場合、入力ビットのシーケンスに対して上記の条件
が満たされるまで容易にダミービットを追加できること
は、当業者には理解できるであろう。
【００４３】以下、パンクチャにより符号化率１／３の
システマティック符号器（図３参照）から生成したＦＥ
Ｃ符号化率１／２（Ｓn：システマティックビット、
Ｐn：パリティビット）の簡易グレイマッピングした１
６ＱＡＭ送信方式の例を考える。図４に示すビットシー
ケンスおよび順序は最初の送信（ＴＸ）に対して選択で
きる。図４は、ビット信頼性を表示した図３の生成シー
ケンスを示す。
【００４４】単一冗長度バージョンの従来型簡易ＨＡＲ
ＱタイプIII方式では、要求されたすべての再送におい
て（同一のマッピングＭ1または同一の配置変換Ｉ1を持
つ）同一のシーケンスを送信していた。最初の送信に対
しては通常、配置変換を行わないが、配置変換を行わな
いことは等しい入力、出力ストリームを持つ配置変換器
を持つものと見なすことができる。この結果、すべての
受信（および要求された）送信の合成後、ビット信頼性
に大きなばらつきが生じる。例えば、Ｓ1とＰ1は信頼性
が高く（ｎ回高い信頼性で送信）、一方Ｓ2とＰ4は信頼
性が低い（ｎ回低い信頼性で送信）。前述のように、こ
のため受信機での復号性能が低下する。
【００４５】この基本的方式の性能は、必要な再送に対
する信頼性を切り替えてすべての送信ビットに対する信
頼性を平均化することで向上することができる。これ
は、いくつかの異なる特定の実施の形態によって達成で
きるが、図５および図６に２つの可能な解決策を示す。
この技術は最初の送信とは異なる方法でビットの配置変
換を行うか、変調シンボルに異なるマッピング法則を適
用することによって実現できる。以下、これを第２マッ
パＭ2または第２配置変換器Ｉ2を用いて表すことにす
る。
【００４６】図５は、２回目の送信のビットシーケンス
を示し、ここでは、ビット信頼性を平均化するために異
なる配置変換器を用いてビットを右側に２ビットだけシ
フトして送信する。
【００４７】図６は、２回目の送信のビットシーケンス
を示し、ここでは、ビット信頼性を平均化するために異
なるマッパを用いてビット位置を入れ替えて送信する。
【００４８】２つの異なるマッパ（Ｍn）または配置変
換器（Ｉn）を使用する場合、例えば、表２に示すよう
に、どのマッパ／配置変換器の使用頻度も他方のマッパ
／配置変換器の使用頻度の２倍を超えることがないよう
にすべての連続した送信に対してマッピングまたは配置
変換を行う。
【表２】
【００４９】１６ＱＡＭの場合、４種類のマッパを使用
するとより良い性能が得られ、２つのマッパを使用した
場合は次善の結果が得られることに注目すべきである。
２つのマッパを選択したのは、例を単純化して示すため
である。
【００５０】上記の表から手順１と手順２の性能は等し
いかまたは類似していることがわかる。したがって、３
回目のＴＸ（送信）にマッパ／配置変換器Ｍ1／Ｉ1かＭ
2／Ｉ2のいずれを選択するかは問題ではない。ただし、
４回目のＴＸの場合、３回目のＴＸに対して補完的なマ
ッパ／配置変換器を選択するような配慮が必要になる。
【００５１】複数の冗長度バージョンの従来の簡易ＨＡ
ＲＱタイプIII方式では、２回目のＴＸのシステマティ
ックビットに最初のＴＸで送信されなかった追加パリテ
ィビットを加えて再送信していた。説明を簡単にするた
め、送信ごとのビット数を一定に保ち、ちょうど２回の
送信ですべての符号化ビット（システマティックおよび
パリティ）を送信できるような例を選択した。自動復号
可能な再送を保証するために、すべてのシステマティッ
クビットを再送する。ただし、本発明を実行するために
非自動復号可能な再送も使用できることは当業者には理
解できるであろう。
【００５２】図７は、ＲＶ1＆Ｍ1 1／Ｉ1 1の場合の最初
のＴＸのビットシーケンスを示す。
【００５３】複数の冗長度バージョンを持つ従来方式の
場合、ビット信頼性のばらつきを考慮しないで、図８の
２回目の送信ＲＶ2＆Ｍ1 2／Ｉ1 2に対応したビットシー
ケンスに示すような単一マッパ／配置変換器を用いた場
合、単一冗長度バージョンの方式に対しても同様の問題
が発生する。最初のＴＸからの信頼性の低いシステマテ
ィックビットは２回目の送信でも信頼性は低い。
【００５４】２つのマッパ／配置変換器を用いて（図９
参照）システマティックビットに対して平均化を実行す
る。ただし、２回の送信後、信頼性の平均化はこれまで
２度送信したビット（本例ではシステマティックビッ
ト）に対してのみ可能である。３回目のＴＸではいずれ
の冗長度バージョンでＲＶ1またはＲＶ2を送信するかは
任意に選択できる（両方の可能性とも性能は非常に類似
していなければならない）。
【００５５】２つの冗長度バージョン（ＲＶ1およびＲ
Ｖ2）を持つ上記例では、基本的に４種類の冗長度バー
ジョンとマッパ／配置変換器の組み合わせを提供する
（表３および図１０参照）。
【表３】
【００５６】以下、最初のＴＸで送信するビット・セッ
トをＲＶ1（冗長度バージョン１）、２回目のＴＸで送
信するビット・セットをＲＶ2と表示する。また、マッ
パ／配置変換器は上付き文字によって冗長度バージョン
にリンクされる。表示例では、配置変換器のパターンと
Ｉn 1／Ｍn 1およびＩn 2／Ｍn 2（ｎ＝１、２）に対するマ
ッピングとは等しいが、システマティックビットとパリ
ティビットの位置が双方の冗長度バージョンにおいて互
いに一致しているのでこれは特別の場合である。
【００５７】本発明によれば、システマティックビット
とパリティビットの信頼性の平均化を行うために、選択
した冗長度バージョンに従ってマッパ／配置変換器を選
択する必要がある。これは３回目の送信で任意のマッパ
／配置変換器を選択できる単一冗長度バージョンの場合
とは逆である。
【００５８】以下、すべてのビット信頼性の平均化を行
うために送信済みの冗長度バージョンに応じてマッパ／
配置変換器を選択する手順（strategy）を提案する。
【００５９】最初のＴＸ 最初のＴＸに対してＲＶ1＆Ｉ1 1／Ｍ1 1の組み合わせを
選択したと仮定する。ただし、（単一送信を考慮して性
能が等しいか類似していると仮定して）最初の送信には
他のどの組み合わせも選択可能である。
【００６０】２回目のＴＸ ２回目のＴＸでは、残りの冗長度バージョン（この場合
ＲＶ２）を送信する必要があり、最初のＴＸ（この場合
すべてのシステマティックビット）で送信済みのすべて
のビットに対する信頼性を平均化する、つまり、信頼性
の低いシステマティックビットの信頼性を高くする必要
がある。これはＲＶ2＆Ｉ2 2／Ｍ2 2を送信することによ
って達成される。
【００６１】３回目のＴＸ ３回目のＴＸの場合、どの冗長度バージョンを送信する
かは自由であるが、この冗長度バージョンに対してまだ
選択されていないマッパ／配置変換器、つまり、手順１
のＲＶ1＆Ｉ2 1／Ｍ2 1および手順２のＲＶ2＆Ｉ1 2／Ｍ1 2
と組み合わせる必要がある。これによって現在のビット
・セットで送信されるパリティビットの平均化が確実に
実行される。
【００６２】４回目のＴＸ ４回目のＴＸの場合、残された組み合わせを選択する必
要がある。これによって残りのパリティビット・セット
の平均化が保証され、これまでに一度送信されたパリテ
ィビット・セットの送信が確実となる。
【００６３】５回目以降のＴＸ ４回目のＴＸの後、平均化プロセスは終了する。したが
って、冗長度バージョンとマッパ／配置変換器の組み合
わせは自由に選択できる。以降のＴＸの場合、ＴＸ１か
らＴＸ４に適用される規則を考慮する必要がある。
【００６４】
【表４】
【００６５】上記の例において両方の冗長度バージョン
ＲＶ1およびＲＶ2（同じマッパ／配置変換器を考慮し
て）に対するシステマティックビットの位置は等しい
（図１０参照）。これは一般に事実とは異なり（特に異
なる符号化率の場合）、明らかに単純化されたものであ
る。上記の例は一般的手順を示すことを意図したもので
あって、以下に示すより一般的な場合に容易に拡張でき
る。
【００６６】提案された方法は２つの冗長度バージョン
に限定されない。冗長度バージョン数は任意の数Ｎまで
拡張でき、一般のバージョン数ＮのＨＡＲＱタイプII／
III方式の場合と同様、連続して送信されるよう選択さ
れＮ回の送信後繰り返される。
【００６７】ｍは実際のマッパ／配置変換器のバージョ
ン（ｍ＝１、…、Ｍ）を示すと想定して、冗長度バージ
ョンごとのマッパ／配置変換器の数は任意の整数Ｍとす
ることができる（結局、最高でＮ・Ｍ個の異なるマッパ
／配置変換器となる。ただし、Ｎは冗長度バージョン総
数、Ｍは冗長度バージョンごとのマッパ／配置変換器の
数）。ここで、マッピング規則または配置変換パターン
は必ずしも完全な信頼性の平均化を実行するように設計
されているとは限らない。表４の例に従い、一般的方法
を表５に示す。ここで、（前述したように）すべてのＩ
m n／Ｍm nはマッピング規則または配置変換パターンが異
なる場合がある。
【表５】
【００６８】上記の例に示すように、マッパ／配置変換
器Ｉm n／Ｍm nはすべての冗長度バージョンｎについて等
しい、つまり、マッパ／配置変換器は（Ｍ個の異なるマ
ッパ／配置変換器の合計で）ｎ：Ｉm n／Ｍm nに依存しな
い。マッピング規則または配置変換パターンは、システ
マティックビットおよびパリティビット双方の平均化処
理ができるだけ良くなるように選択される。マッパ／配
置変換器Ｉm n／Ｍm n、Ｉk j／Ｍk jのどのペアも同じマッ
ピング規則または配置変換パターンとなる場合がある。
【００６９】マッパ／配置変換器の数Ｍは、変調方式に
よって生じたビット信頼性レベル数に応じて選択するこ
とが好ましい。また、マッパ／配置変換器の数Ｍは、変
調方式によって生じたビット信頼性レベル数の２倍の数
に応じて選択することができる。
【００７０】図１１は、本発明の基礎となる方法を用い
た通信システムの第１の実施の形態を示す。
【００７１】送信機１００において、ビットシーケンス
は、誤り訂正復号（ＦＥＣ）符号器（図示せず）から得
られ、その後、配置変換器１１０および論理ビット反転
器１２０に入力される。配置変換器１１０および論理ビ
ット反転器１２０は、おのおの、冗長度バージョンｎお
よび／またはマッパ／配置変換器バージョンｍの機能で
あり入力ビットシーケンスを修正する。その後、ビット
シーケンスは、マッピング装置であるマッパ／変調器１
３０に入力される。マッパは、一般に、図２に示す信号
コンスタレーションの１つを用いてビットを通信チャネ
ル２００を通じて送信されるシンボルにマッピングす
る。通信チャネル２００は、一般に、信頼性が低く時間
変化するチャネル状態にある無線通信チャネルである。
【００７２】マッパ、配置変換器、および反転器が使用
するパターンは、送信機と受信機の双方に格納するか、
または、送信機に格納して受信機に送信される。
【００７３】受信機３００において、複素シンボルはま
ずデマッパ／復調器３３０に入力され、ここで受信シン
ボルは対応するビット領域シーケンス（例えば、ＬＬＲ
のシーケンス）に復調される。このシーケンスは次に論
理反転器３２０に入力され、その後、配置逆変換器３１
０に入力される。上記得られたビット領域シーケンスは
配置逆変換器３１０から出力される。
【００７４】配置変換器および配置逆変換器は、入力ビ
ットまたはシンボルシーケンスの特定の擬似ランダムま
たはランダム順列を適用して配置変換／配置逆変換を実
行する良く知られた技術に従って動作する、つまり、シ
ーケンス内のビットまたはシンボルの位置を変更する。
本実施の形態において、配置変換器（および配置逆変換
器）は、マッパ／デマッパにおいてシンボルを形成する
ビットの位置を変更するシンボル内ビットの配置（逆）
変換器である。
【００７５】論理ビット反転器は、ビットの論理値を反
転する良く知られた技術に従って動作する、つまり、論
理的なローを論理的なハイの値に変換し、逆もまた同様
である。対数尤度比を利用した受信機の実用例として、
この反転動作は対数尤度比の符号反転と等価である。
【００７６】誤り検出器（図示せず）が出す自動再送要
求によって再送が開始され、その結果、別のデータパケ
ットが送信機１００から送信されると、デマッパ／復調
器３３０において、以前受信した誤りを含むデータパケ
ットが、再送されたデータパケットと合成される。配置
変換器および論理ビット反転器によるビットシーケンス
の修正により、その平均ビット信頼性は平均化され受信
機の性能が向上する。
【００７７】別の方法として、図１２に示す第２の実施
の形態において、マッパに送信する前にビットシーケン
スを配置変換／配置逆変換するパターンは一定に保た
れ、つまり、冗長度バージョンｎの関数として変化しな
い。その代わり、ビットをシンボルにマッピングする規
則を変更するが、これは冗長度バージョンｎのみに依存
してビットシーケンスをマッパに入力し単にビットから
シンボルへのマッピング規則を変更することに相当す
る。
【００７８】図には明示されていないが、別の変形例に
おいて、上記２つの方法を組み合わせて使用することが
考えられる。すなわち、マッパ／配置変換器および反転
器は冗長度バージョンｎおよびマッパ／配置変換器バー
ジョンｍに依存する。
【００７９】図１３は、２つの従来のＨＡＲＱ方法およ
び本発明を実現する１つの方法において符号化率１／２
を使用した１６ＱＡＭ変調方式によるフレーム誤り率を
測定するシミュレーション結果を示す。この例におい
て、以下の表６の手順２を２つの従来の手順と比較し
た。図１３から本発明に係る方法が従来の方法より性能
的に優れていることは明白である。
【表６】
【００８０】シミュレートした方法に対する使用冗長度
バージョン（ＲＶn）およびマッピング（Ｍn）を上記の
表に示す。ここで、マッピングＭ1 1＝Ｍ2 1＝Ｍ1および
Ｍ1 2＝Ｍ2 2＝Ｍ2は表３に従う（つまり、双方の冗長度
バージョンに同一のマッピングを使用）。Ｍ1は図２の
コンスタレーション１に該当し、Ｍ2は図２のコンスタ
レーション２に該当する。
【００８１】上記の方法についてはグレイ符号化信号お
よびＱＡＭ変調方式を用いて説明したが、本発明の恩恵
を得る上で、例えばＰＳＫ変調などの他の適切な符号化
および変調方式を同様に使用することができることは、
当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６ＱＡ
Ｍ変調方式を示す信号コンスタレーションの一例を示す
図
【図２ａ】グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６Ｑ
ＡＭ変調方式用の信号コンスタレーションの２つの例を
示す図
【図２ｂ】グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６Ｑ
ＡＭ変調方式用の信号コンスタレーションの２つの例を
示す図
【図３】符号化率１／３のＦＥＣ符号器から生成したビ
ットシーケンスを示す図
【図４】図３に示すシーケンスから生成した符号化率１
／２の送信システム用の選択シーケンスをビット信頼性
の表記と共に示す図
【図５】ビットを右側に２つシフトした２回目の送信の
ビットシーケンスを示す図
【図６】異なるマッパを用いてビット位置を切り替えた
２回目の送信のビットシーケンスを示す図
【図７】最初の送信冗長度バージョン１のビットシーケ
ンスおよびマッパ／配置変換器の最初のペアを示す図
【図８】最初の送信と同じマッパ／配置変換器を持つ冗
長度バージョン２に対応した２回目の送信のビットシー
ケンスを示す図
【図９】最初の送信と異なるマッパ／配置変換器を持つ
冗長度バージョン２に対応した２回目の送信のビットシ
ーケンスを示す図
【図１０】冗長度バージョンとマッパ／配置変換器の可
能な組み合わせから得られるビットシーケンスを示す図
【図１１】本発明の方法を実行する通信システムの第１
の実施の形態を示す図
【図１２】本発明の方法を実行する通信システムの第２
の実施の形態を示す図
【図１３】いくつかの従来の手順と対比した本発明の方
法による手順の性能を示す図
フロントページの続き (72)発明者 クリスティアン ヴェンゲルター ドイツ国 クラインホイバッハ 63924 バーンホフシュトラーセ 10デー Ｆターム(参考） 5K004 AA08 JA03 JD05 5K014 AA01 DA03 FA03 HA06

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変調シンボルからなるデータパケットを
    自動再送要求に基づいて再送した後、以前受信したデー
    タパケットと合成する、通信システムにおけるＡＲＱ再
    送方法であって、 前記データパケットのシンボルを、所定の信号コンスタ
    レーションを用いて変調するステップと、 前記データパケットを、複数の異なる冗長度バージョン
    から選択された一の冗長度バージョンの形式で再送する
    ステップと、 送信ビットを、変調前に、再送を通じて、選択された冗
    長度バージョンに従って並べ替えるステップと、 を有するＡＲＱ再送方法。
  2. 【請求項２】 前記並べ替えステップは、選択された冗
    長度バージョンに従って複数の信号コンスタレーション
    から選択された異なる信号コンスタレーションを有す
    る、請求項１記載の再送方法。
  3. 【請求項３】 前記並べ替えステップは、前記データパ
    ケットのビットまたはシンボルを、変調前に、複数の異
    なる配置変換パターンから選択された一の配置変換パタ
    ーンに従って配置変換する、請求項１記載の再送方法。
  4. 【請求項４】 前記並べ替えステップは、複数の異なる
    反転パターンから選択された一の反転パターンに従って
    論理ビット反転を行う、請求項１記載の再送方法。
  5. 【請求項５】 信号コンスタレーション、配置変換パタ
    ーン、および／または反転パターンの数は、変調方式と
    して用いられる信号コステレーションに起因するビット
    信頼性レベルの数または当該数の２倍の数に一致する、
    請求項１記載の再送方法。
  6. 【請求項６】 使用する変調方式は、１つのシンボルに
    ３ビット以上がマッピングされる高次の直交振幅変調
    （ＱＡＭ）である、請求項１記載の再送方法。
  7. 【請求項７】 前記データパケットのシンボルビット
    は、グレイ符号化されている、請求項１記載の再送方
    法。
  8. 【請求項８】 使用する変調方式は、１６ＱＡＭであ
    り、変調時において、平均ビット信頼性の２つのレベル
    のうちの１つは、４つのシンボルビットのそれぞれに割
    り当てられる、請求項１記載の再送方法。
  9. 【請求項９】 使用する変調方式は、６４ＱＡＭであ
    り、変調時において、平均ビット信頼性の３つのレベル
    のうちの１つは、６つのシンボルビットのそれぞれに割
    り当てられる、請求項１記載の再送方法。
  10. 【請求項１０】 前記配置変換および反転処理を決定す
    るパターンは、前記通信システムの受信装置および送信
    装置に格納されている、請求項１記載の再送方法。
  11. 【請求項１１】 前記送信ビットは、システマティック
    ビットおよびパリティビットを有し、前記システマティ
    ックビットは、各冗長度バージョンに含まれている、請
    求項１記載の再送方法。
  12. 【請求項１２】 前記送信ビットは、システマティック
    ビットおよびパリティビットを有し、前記パリティビッ
    トは、各冗長度バージョンに含まれている、請求項１記
    載の再送方法。
  13. 【請求項１３】 各シンボルビットは、前記所定の信号
    コンスタレーションの全シンボルに対する個々のビット
    信頼性レベルによって定義された平均ビット信頼性を有
    する、請求項１記載の再送方法。
  14. 【請求項１４】 システマティックビットの平均ビット
    信頼性は、パリティビットの平均ビット信頼性よりも高
    い、請求項１３記載の再送方法。
  15. 【請求項１５】 送信ビットの、再送を通じての並び替
    えは、各ビットに対する合成平均ビット信頼性が平均化
    されるように行われる、請求項１４記載の再送方法。
  16. 【請求項１６】 変調シンボルからなるデータパケット
    を自動再送要求に基づいて再送する、ＡＲＱ通信システ
    ムにおける送信装置であって、 前記データパケットのシンボルを、所定の信号コンスタ
    レーションを用いて変調するマッピング部と、 前記データパケットを、複数の異なる冗長度バージョン
    から選択された一の冗長度バージョンの形式で再送する
    送信部と、 送信ビットを、前記マッピング部への入力前に、再送を
    通じて、選択された冗長度バージョンに従って並べ替え
    る手段と、 を有する送信装置。
  17. 【請求項１７】 選択された冗長度バージョンに応じて
    配置変換および反転を決定するパターンを使用するよう
    に構成された配置変換器および論理ビット反転器をさら
    に有する、請求項１６記載の送信装置。
  18. 【請求項１８】 前記配置変換器は、シンボル内の配置
    変換器である、請求項１７記載の送信装置。
  19. 【請求項１９】 変調シンボルからなるデータパケット
    を自動再送要求に基づいて再送した後、以前受信したデ
    ータパケットと合成する、ＡＲＱ通信システムにおける
    受信装置であって、 前記データパケットのシンボルを、所定の信号コンスタ
    レーションを用いて復調するデマッピング部と、 複数の異なる冗長度バージョンから選択された一の冗長
    度バージョンの形式で再送されたデータパケットを受信
    する手段と、 受信された変調シンボルのビットを、復調後に、再送を
    通じて、選択された冗長度バージョンに従って並べ替え
    る手段と、 を有する受信装置。
  20. 【請求項２０】 選択された冗長度バージョンに応じて
    配置変換および反転を決定するパターンを使用するよう
    に構成された配置逆変換器および論理ビット反転器をさ
    らに有する、請求項１９記載の受信装置。
  21. 【請求項２１】 前記配置逆変換器は、シンボル内の配
    置逆変換器である、請求項２０記載の受信装置。
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