JP2003264535A - ハイブリッドａｒｑ再送方法およびそのための受信機 - Google Patents
ハイブリッドａｒｑ再送方法およびそのための受信機Info
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- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＡＲＱビットレベル合成について必要バッ
ファサイズを縮小すること。 【解決手段】 送信前に誤り訂正符号化（ＦＥＣ）技術
を用いて符号化される同一または一部同一の変調シンボ
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、ＦＥＣ復号器に入力されるソフト情報値に基
づいてビットレベル合成する、通信システムにおけるハ
イブリッドＡＲＱ再送方法であって、各（再）送信デー
タパケットの最上位ビット（ＭＳＢ）のソフト情報値を
計算しバッファに記憶するステップと、一致する変調シ
ンボルに対して、ＭＳＢの現在のソフト情報値と、以前
受信した送信パケットの少なくとも１つのバッファ記憶
ソフト情報値とを合成するステップと、ＭＳＢの合成ソ
フト情報値から、残りのビット（ＸＳＢ）のうち少なく
ともいくつかのビットに対するソフト情報値を計算する
ステップとを有する。
ファサイズを縮小すること。 【解決手段】 送信前に誤り訂正符号化（ＦＥＣ）技術
を用いて符号化される同一または一部同一の変調シンボ
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、ＦＥＣ復号器に入力されるソフト情報値に基
づいてビットレベル合成する、通信システムにおけるハ
イブリッドＡＲＱ再送方法であって、各（再）送信デー
タパケットの最上位ビット（ＭＳＢ）のソフト情報値を
計算しバッファに記憶するステップと、一致する変調シ
ンボルに対して、ＭＳＢの現在のソフト情報値と、以前
受信した送信パケットの少なくとも１つのバッファ記憶
ソフト情報値とを合成するステップと、ＭＳＢの合成ソ
フト情報値から、残りのビット（ＸＳＢ）のうち少なく
ともいくつかのビットに対するソフト情報値を計算する
ステップとを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信システムにお
けるハイブリッドＡＲＱ再送方法に関する。さらに、本
発明は、本発明の方法を実行するための受信機に関す
る。
けるハイブリッドＡＲＱ再送方法に関する。さらに、本
発明は、本発明の方法を実行するための受信機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】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 Correc
tion）技術に基づいて誤りを検出し訂正するもので、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 Chec
k）でパケット内に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。
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 Correc
tion）技術に基づいて誤りを検出し訂正するもので、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 Chec
k）でパケット内に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。
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
棄せず、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。
棄せず、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。
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。
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。
【０００７】本発明は、受信した（再）送信パケットを
合成するタイプIIおよびタイプIIIの方式に関するもの
である。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（intelligen
t）、性能面で優れている。以前送信したパケットの情
報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。
合成するタイプIIおよびタイプIIIの方式に関するもの
である。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（intelligen
t）、性能面で優れている。以前送信したパケットの情
報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場合、再送パケットは、以前受信
した情報と同一または一部同一の情報を運ぶ。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-symbolbasis）またはビット単位（bit-by-
bit basis）のどちらかで合成する。
した情報と同一または一部同一の情報を運ぶ。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-symbolbasis）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、一致する（matching）シンボルの合計／平均をバッ
ファに記憶する。
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、一致する（matching）シンボルの合計／平均をバッ
ファに記憶する。
【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、一致する（matching）ビット
のＬＬＲの合計をバッファに記憶する。
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、一致する（matching）ビット
のＬＬＲの合計をバッファに記憶する。
【００１１】これらいずれのソフト合成技術において
も、復号器の観点からは、すべての送信を通じて同じ
（好ましくは一定の符号化率での）ＦＥＣ方式が使用さ
れる。したがって、復号器は送信が何回実行されたかに
ついて知る必要がない。復号器は合成されたソフト情報
のみを認識する。この方式では、すべての送信パケット
が同じ数のシンボルまたはビットを搬送する必要があ
る。
も、復号器の観点からは、すべての送信を通じて同じ
（好ましくは一定の符号化率での）ＦＥＣ方式が使用さ
れる。したがって、復号器は送信が何回実行されたかに
ついて知る必要がない。復号器は合成されたソフト情報
のみを認識する。この方式では、すべての送信パケット
が同じ数のシンボルまたはビットを搬送する必要があ
る。
【００１２】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、各再送時に適用されるＦＥ
Ｃ方式について認識している必要がある。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
成はソフト合成と比較してより多くの信号データを送信
する必要がある。
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、各再送時に適用されるＦＥ
Ｃ方式について認識している必要がある。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
成はソフト合成と比較してより多くの信号データを送信
する必要がある。
【００１３】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。ここでの信号送信要件は符号合成の信号送信
要件と類似している。
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。ここでの信号送信要件は符号合成の信号送信
要件と類似している。
【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
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
"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
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
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'93,
Geneva, Switzerland, pp. 1064-1070, May 1993
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'93,
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
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
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
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】あるビットマッピング
順序ｉ1ｑ1ｉ2ｑ2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ｑ1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。
順序ｉ1ｑ1ｉ2ｑ2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ｑ1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。
【００１６】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。
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。
【００１７】多数の受信パケットを合成するためには、
以前受信したパケットからの情報をバッファに記憶する
必要がある。各パケットのバッファ要件は、可能な合成
方法、変調方式、パケットサイズによってかなり異な
る。全体の必要バッファサイズも、上位レイヤのＡＲＱ
プロトコルに依存しており、通常、各パケットの必要バ
ッファサイズの倍数である。説明を簡単にするため、こ
こでは純粋なソフト合成について説明する。同じこと
は、ソフト合成と符号合成の組み合わせにおいてソフト
合成のバッファリングの部分に適用される。
以前受信したパケットからの情報をバッファに記憶する
必要がある。各パケットのバッファ要件は、可能な合成
方法、変調方式、パケットサイズによってかなり異な
る。全体の必要バッファサイズも、上位レイヤのＡＲＱ
プロトコルに依存しており、通常、各パケットの必要バ
ッファサイズの倍数である。説明を簡単にするため、こ
こでは純粋なソフト合成について説明する。同じこと
は、ソフト合成と符号合成の組み合わせにおいてソフト
合成のバッファリングの部分に適用される。
【００１８】シンボルレベルでの合成の場合、受信した
変調シンボル別にソフト情報を記憶する必要がある（複
素値）。これにより各パケットの必要バッファサイズＢ
SCが導かれ、これは、近似的に、次の（式１）、
変調シンボル別にソフト情報を記憶する必要がある（複
素値）。これにより各パケットの必要バッファサイズＢ
SCが導かれ、これは、近似的に、次の（式１）、
【数１】
に従って計算することができる。ここで、Ｋは回線品質
を測定するための任意に記憶された基準である。記憶さ
れていない場合は、ｂK＝０である。
を測定するための任意に記憶された基準である。記憶さ
れていない場合は、ｂK＝０である。
【００１９】ビットレベルでの合成の場合、ビットのソ
フト情報を記憶する必要がある。これによって各パケッ
トの必要バッファサイズＢBCが導かれるが、これは、次
の（式２）、
フト情報を記憶する必要がある。これによって各パケッ
トの必要バッファサイズＢBCが導かれるが、これは、次
の（式２）、
【数２】
に示すように、変調シンボルにマッピングした符号化ビ
ット数に依存しない。
ット数に依存しない。
【００２０】ビット合成に対するシンボル合成の必要バ
ッファサイズ比は、次の（式３）、
ッファサイズ比は、次の（式３）、
【数３】
を用いて計算することができる。
【００２１】通常、ビット深さの比ｂB／ｂSは、２／３
と１の間の値であり、このため、log2(Ｍ)＞２から、シ
ンボルレベル合成はビットレベル合成よりも必要バッフ
ァサイズが小さくなる。２つの合成方法の性能が等しい
かまたはほぼ等しい場合、煩雑さの理由から、通常、高
次の変調方式（log2(Ｍ)＞２）の受信機ではシンボルレ
ベル合成のほうが好ましい。
と１の間の値であり、このため、log2(Ｍ)＞２から、シ
ンボルレベル合成はビットレベル合成よりも必要バッフ
ァサイズが小さくなる。２つの合成方法の性能が等しい
かまたはほぼ等しい場合、煩雑さの理由から、通常、高
次の変調方式（log2(Ｍ)＞２）の受信機ではシンボルレ
ベル合成のほうが好ましい。
【００２２】上記のように、高次の変調の場合、受信機
においてシンボルレベルのソフト合成はビットレベル合
成よりも各パケットの必要バッファサイズが小さい。こ
のため、ほとんどの場合、ビットレベル合成よりもシン
ボルレベル合成のほうが好ましい。ただし、受信機の設
計や実施効率、バッファ管理の観点から、特にＦＥＣ復
号器がビットレベル（例えば、ターボ復号器）で動作す
る場合は、ビットレベル合成（バッファリング）を行う
ほうが有益な場合がある。
においてシンボルレベルのソフト合成はビットレベル合
成よりも各パケットの必要バッファサイズが小さい。こ
のため、ほとんどの場合、ビットレベル合成よりもシン
ボルレベル合成のほうが好ましい。ただし、受信機の設
計や実施効率、バッファ管理の観点から、特にＦＥＣ復
号器がビットレベル（例えば、ターボ復号器）で動作す
る場合は、ビットレベル合成（バッファリング）を行う
ほうが有益な場合がある。
【００２３】本発明の目的は、ＨＡＲＱビットレベル合
成について必要バッファサイズを縮小することができる
ハイブリッドＡＲＱ再送方法および対応する受信機を提
供することである。
成について必要バッファサイズを縮小することができる
ハイブリッドＡＲＱ再送方法および対応する受信機を提
供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１記
載のハイブリッドＡＲＱ再送方法によって達成される。
再送方法の好適な実施の形態は、いろいろな従属項に従
う。また、この目的は、請求項１１記載の、対応する受
信機によって達成される。
載のハイブリッドＡＲＱ再送方法によって達成される。
再送方法の好適な実施の形態は、いろいろな従属項に従
う。また、この目的は、請求項１１記載の、対応する受
信機によって達成される。
【００２５】全ビットのソフト情報をバッファリングす
る必要がある従来のビットレベル合成方法に対して、本
発明の再送方法は、最上位ビットＭＳＢのソフト情報の
バッファリングのみを必要とするものであり、これによ
って必要バッファサイズが大幅に縮小される。シンボル
レベル合成については、受信機の設計や実施効率、バッ
ファ管理の観点からのビットレベル合成の利点が、同じ
かまたはさらに縮小された必要バッファサイズで、その
まま残る。
る必要がある従来のビットレベル合成方法に対して、本
発明の再送方法は、最上位ビットＭＳＢのソフト情報の
バッファリングのみを必要とするものであり、これによ
って必要バッファサイズが大幅に縮小される。シンボル
レベル合成については、受信機の設計や実施効率、バッ
ファ管理の観点からのビットレベル合成の利点が、同じ
かまたはさらに縮小された必要バッファサイズで、その
まま残る。
【００２６】
【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。
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。
【００２７】図３には、本発明の主題に関係する、通信
受信機の構成部分が示されている。
受信機の構成部分が示されている。
【００２８】復調器１００は、通信システムの送信機か
ら送信された複素変調シンボルＳを受信する。1回目の
送信において、すべての変調シンボルについてＬＬＲ
（ＭＳＢとＬＳＢ）を計算する。
ら送信された複素変調シンボルＳを受信する。1回目の
送信において、すべての変調シンボルについてＬＬＲ
（ＭＳＢとＬＳＢ）を計算する。
【００２９】自動再送要求方式に従い、受信機は、送信
機に対して誤りを含む受信データパケットの再送を要求
する。各受信変調シンボルＳに対して、対応する演算器
１５０で実数部（Ｉ部）や虚数部（Ｑ部）のみならず高
い信頼性の最上位ビット（ＭＳＢ）についてソフト情報
（本実施の形態では対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Likeliho
od-Ratio））を計算した後、バッファ１６０に記憶す
る。
機に対して誤りを含む受信データパケットの再送を要求
する。各受信変調シンボルＳに対して、対応する演算器
１５０で実数部（Ｉ部）や虚数部（Ｑ部）のみならず高
い信頼性の最上位ビット（ＭＳＢ）についてソフト情報
（本実施の形態では対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Likeliho
od-Ratio））を計算した後、バッファ１６０に記憶す
る。
【００３０】続く合成器１７０では、実際に受信したデ
ータパケットのＬＬＲおよびバッファ１６０に記憶され
ている以前受信したデータパケットからのＬＬＲを一致
する変調シンボルごとに合成する。この合成ソフト情報
（受信したすべての送信情報からなる）からＬＬＲ演算
器１８０で残りのビットに対して最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）までのＬＬＲを計算しＬＬＲ演算器１５０のＬＬＲ
と共に復号器２００に入力する。復号器２００はその情
報ビットをエラーチェッカ３００に出力して誤り検出を
行い、誤りがあれば訂正する。復号器２００は受信した
ソフト情報を用いて誤り訂正復号方式を適用することが
望ましい。このような復号器は、例えば、C. Heergard,
S.B. Wicker, "Turbo Coding（ターボ符号）", Kluwer
AcademicPublishers, ISBN 0-7923-8378-8, 1999、ま
たは、F. Xiong, "Digital Modulation Techniques（デ
ジタル変調技術）", Artech House Publishers, ISBN 0
-89006-970-8, 2000に記載されているように実装するこ
とができる。
ータパケットのＬＬＲおよびバッファ１６０に記憶され
ている以前受信したデータパケットからのＬＬＲを一致
する変調シンボルごとに合成する。この合成ソフト情報
（受信したすべての送信情報からなる）からＬＬＲ演算
器１８０で残りのビットに対して最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）までのＬＬＲを計算しＬＬＲ演算器１５０のＬＬＲ
と共に復号器２００に入力する。復号器２００はその情
報ビットをエラーチェッカ３００に出力して誤り検出を
行い、誤りがあれば訂正する。復号器２００は受信した
ソフト情報を用いて誤り訂正復号方式を適用することが
望ましい。このような復号器は、例えば、C. Heergard,
S.B. Wicker, "Turbo Coding（ターボ符号）", Kluwer
AcademicPublishers, ISBN 0-7923-8378-8, 1999、ま
たは、F. Xiong, "Digital Modulation Techniques（デ
ジタル変調技術）", Artech House Publishers, ISBN 0
-89006-970-8, 2000に記載されているように実装するこ
とができる。
【００３１】上記構成要素すべての詳細な実装について
は、当業者には周知の事実である。したがって、説明を
簡単にするため、その詳細な説明は省略する。
は、当業者には周知の事実である。したがって、説明を
簡単にするため、その詳細な説明は省略する。
【００３２】上記提案の受信機設計の利点は、ＭＳＢの
みを記憶するため、必要なバッファサイズが大幅に縮小
されることである。これにより、ＨＡＲＱ情報はビット
レベルでバッファに記憶されＦＥＣ復号器も好ましくは
ビットレベルで動作するため、受信機の煩雑さが低減さ
れ、計算およびバッファ管理が容易になる。
みを記憶するため、必要なバッファサイズが大幅に縮小
されることである。これにより、ＨＡＲＱ情報はビット
レベルでバッファに記憶されＦＥＣ復号器も好ましくは
ビットレベルで動作するため、受信機の煩雑さが低減さ
れ、計算およびバッファ管理が容易になる。
【００３３】次いで、線形近似したＬＬＲを受信機でソ
フト情報として用いる本発明の方法について詳細に説明
する。
フト情報として用いる本発明の方法について詳細に説明
する。
【００３４】ＬＬＲ計算のための線形近似（１回の送
信） 多数回にわたる送信後のＬＬＲの計算方法の規則につい
て説明する前に、まず１回の送信（Single Transmissio
n）の場合のＬＬＲの近似について説明する。計算は１
６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭに対して行うが、より高次の
Ｍ−ＱＡＭ方式にも容易に拡張できる。信号コンスタレ
ーション点（ｘi,ｙi）の座標の指標およびＬＬＲ計算
のため考慮するグレイマッピングは、図１および図２に
示すとおりである。説明を簡単にするため、以下ではｉ
ビットについてのみ説明を行う。ｑビットに対する手順
も同様であり、その場合、Re[r]をIm[r]で、ｘiをｙiで
それぞれ置き換える必要がある。
信） 多数回にわたる送信後のＬＬＲの計算方法の規則につい
て説明する前に、まず１回の送信（Single Transmissio
n）の場合のＬＬＲの近似について説明する。計算は１
６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭに対して行うが、より高次の
Ｍ−ＱＡＭ方式にも容易に拡張できる。信号コンスタレ
ーション点（ｘi,ｙi）の座標の指標およびＬＬＲ計算
のため考慮するグレイマッピングは、図１および図２に
示すとおりである。説明を簡単にするため、以下ではｉ
ビットについてのみ説明を行う。ｑビットに対する手順
も同様であり、その場合、Re[r]をIm[r]で、ｘiをｙiで
それぞれ置き換える必要がある。
【００３５】ＭＳＢ近似−ｉ1（ｑ1）
ＭＳＢに対するＬＬＲは、次の（式４）、
【数４】
のように近似される。ただし、Ｋは上記のように計算す
ることが望ましい。ここで、ＥS/Ｎ0はチャネルの信号
対雑音比を示す。
ることが望ましい。ここで、ＥS/Ｎ0はチャネルの信号
対雑音比を示す。
【００３６】近似−ｉ2（ｑ2）
ｉ2（ｑ2）に対するＬＬＲは、次の（式５）のように近
似され（１６ＱＡＭの場合、ｉ2およびｑ2はＬＳＢ）、
また、次の（式６）のＬＬＲ（ｉ2）を用いてＬＬＲ
（ｉ1）の関数として表すことができる。
似され（１６ＱＡＭの場合、ｉ2およびｑ2はＬＳＢ）、
また、次の（式６）のＬＬＲ（ｉ2）を用いてＬＬＲ
（ｉ1）の関数として表すことができる。
【数５】
【００３７】等間隔のコンスタレーション点（ｘ1＝３
ｘ0）の場合、（式６）は、一般に、次の（式７）、
ｘ0）の場合、（式６）は、一般に、次の（式７）、
【数６】
のように簡略化される。
【００３８】近似−ｉ3（ｑ3）
６４ＱＡＭの場合、ｉ3（ｑ3）に対するＬＬＲは、次の
（式８）のように近似され（この場合、ｉ3およびｑ3が
ＬＳＢ）、また、次の（式９）のＬＬＲ（ｉ3）を用い
てＬＬＲ（ｉ1）の関数として表すことができる。
（式８）のように近似され（この場合、ｉ3およびｑ3が
ＬＳＢ）、また、次の（式９）のＬＬＲ（ｉ3）を用い
てＬＬＲ（ｉ1）の関数として表すことができる。
【数７】
【００３９】等間隔のコンスタレーション点の場合、
（式９）は、６４ＱＡＭに対して、次の（式１０）、
（式９）は、６４ＱＡＭに対して、次の（式１０）、
【数８】
のように簡略化される。
【００４０】Ｎ回送信後のＬＬＲの計算
Ｎ回送信後のＬＬＲの計算を、ｉビットに対してのみ示
す。ｑビットに対する手順も同様であり、その場合、Re
[r(n)]をlm[r(n)]で、ｘiをｙiでそれぞれ置き換える必
要がある。ここで、ｎはｎ番目の送信を示す。
す。ｑビットに対する手順も同様であり、その場合、Re
[r(n)]をlm[r(n)]で、ｘiをｙiでそれぞれ置き換える必
要がある。ここで、ｎはｎ番目の送信を示す。
【００４１】ＭＳＢ計算−ｉ1（ｑ1）
（式４）を用いてｎ番目の送信後のｉ1（ｑ1）に対する
合計ＬＬＲは、ｎ回の送信から計算されたすべてのＬＬ
Ｒの合計として計算できる。受信機において、これは、
次の（式１１）に示すように、
合計ＬＬＲは、ｎ回の送信から計算されたすべてのＬＬ
Ｒの合計として計算できる。受信機において、これは、
次の（式１１）に示すように、
【数９】
現在受信したｎ番目の送信のＬＬＲの計算値と、以前受
信した送信の、バッファに記憶したＬＬＲ合計値との合
計である。
信した送信の、バッファに記憶したＬＬＲ合計値との合
計である。
【００４２】計算−ｉ2（ｑ2）
ｎ番目の送信後のｉ2（ｑ2）に対する合計ＬＬＲは、次
の（式１２）に示すように、
の（式１２）に示すように、
【数１０】
合計ＬＬＲｉ1（ｑ1）の関数として計算できる。
【００４３】等間隔のコンスタレーション点の場合、
（式１２）は、一般に、次の（式１３）、
（式１２）は、一般に、次の（式１３）、
【数１１】
のように簡略化される。
【００４４】計算−ｉ3（ｑ3）
ｉ2（ｑ2）に対する合計ＬＬＲと同様に、ｎ番目の送信
後のｉ3（ｑ3）に対する合計ＬＬＲは、（式４）、（式
８）、および（式９）を用いて次の（式１４）のように
計算できる。
後のｉ3（ｑ3）に対する合計ＬＬＲは、（式４）、（式
８）、および（式９）を用いて次の（式１４）のように
計算できる。
【数１２】
【００４５】等間隔のコンスタレーション点の場合、
（式１４）は、６４ＱＡＭに対して、次の（式１５）、
（式１４）は、６４ＱＡＭに対して、次の（式１５）、
【数１３】
のように簡略化される。
【００４６】前述のように、各変調シンボルのＭＳＢ
（Ｉ部とＱ部）のＬＬＲおよび全パケットの合計受信パ
ワーの合計のみを記憶する必要がある。これにより、上
記提案方法の場合、バッファサイズＢPMに対して、次の
（式１６）、
（Ｉ部とＱ部）のＬＬＲおよび全パケットの合計受信パ
ワーの合計のみを記憶する必要がある。これにより、上
記提案方法の場合、バッファサイズＢPMに対して、次の
（式１６）、
【数１４】
が適用されることになる。
【００４７】上記したシンボルレベル合成のバッファサ
イズに対する必要バッファサイズの比は、任意のＭ−Ｑ
ＡＭ方式について、次の（式１７）、
イズに対する必要バッファサイズの比は、任意のＭ−Ｑ
ＡＭ方式について、次の（式１７）、
【数１５】
のようになる。
【００４８】Ｎ（１パケット当たりのビット数）が十分
大きい場合、（式１７）は、近似的に、次の（式１
８）、
大きい場合、（式１７）は、近似的に、次の（式１
８）、
【数１６】
のようになる。
【００４９】ＬＬＲをバッファに記憶するための必要な
ビット深さｂBが複素変調シンボルの１つの部分をバッ
ファに記憶するためのビット深さｂSよりも小さい場
合、シンボルレベルのバッファリングと比較してバッフ
ァサイズを縮小することができる（例えば、ｂB＝６、
ｂS＝８の場合は２５％の縮小）。
ビット深さｂBが複素変調シンボルの１つの部分をバッ
ファに記憶するためのビット深さｂSよりも小さい場
合、シンボルレベルのバッファリングと比較してバッフ
ァサイズを縮小することができる（例えば、ｂB＝６、
ｂS＝８の場合は２５％の縮小）。
【００５０】従来のビットレベル合成のバッファサイズ
に対する本発明の方法による必要バッファサイズの比
は、次の（式１９）、
に対する本発明の方法による必要バッファサイズの比
は、次の（式１９）、
【数１７】
のようになる。
【００５１】Ｎ（１パケット当たりのビット数）が十分
大きい場合、（式１９）は、近似的に、次の（式２
０）、
大きい場合、（式１９）は、近似的に、次の（式２
０）、
【数１８】
のようになる。
【００５２】これは、表１に示すように、従来のビット
レベル合成と比較してバッファサイズの縮小を示すもの
である。
レベル合成と比較してバッファサイズの縮小を示すもの
である。
【表１】
【００５３】上記のように、本発明の方法は計算の煩雑
さおよびバッファ管理の面でいくつかの利点をもたら
す。シンボル合成方法と比較して提案のビットレベル合
成方法を用いた場合の性能は似ている。提案のビット合
成に対して上記線形近似ＬＬＲを用いた場合とシンボル
合成後に同じく線形近似ＬＬＲを用いた場合とで、性能
は全く同じである。
さおよびバッファ管理の面でいくつかの利点をもたら
す。シンボル合成方法と比較して提案のビットレベル合
成方法を用いた場合の性能は似ている。提案のビット合
成に対して上記線形近似ＬＬＲを用いた場合とシンボル
合成後に同じく線形近似ＬＬＲを用いた場合とで、性能
は全く同じである。
【００５４】上記１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭ以外の、
log2(Ｍ)＞１を満たす他のＭ−ＱＡＭまたはＭ−ＰＡＭ
（パルス振幅変調）グレイマッピングも本発明の方法に
適用可能でありそれぞれの式を適宜導き得ることは、当
業者にとってすぐに理解できるところである。前述した
ように、本発明の方法は、以前送信したシンボルのサブ
セットを再送するＨＡＲＱ方式にも適用可能である。Ｌ
ＬＲおよびバッファサイズの上記計算は、再送され合成
されるシンボルに対して有効である。
log2(Ｍ)＞１を満たす他のＭ−ＱＡＭまたはＭ−ＰＡＭ
（パルス振幅変調）グレイマッピングも本発明の方法に
適用可能でありそれぞれの式を適宜導き得ることは、当
業者にとってすぐに理解できるところである。前述した
ように、本発明の方法は、以前送信したシンボルのサブ
セットを再送するＨＡＲＱ方式にも適用可能である。Ｌ
ＬＲおよびバッファサイズの上記計算は、再送され合成
されるシンボルに対して有効である。
【００５５】本発明に関して使用可能なソフト情報（so
ft-information）は、対応するビットが１または０であ
る確率の（好ましくは対数的）測定値（measure）を表
すソフト計量（soft-metric）であればどのようなもの
でもよい。上記のソフト情報は対数尤度比である。ただ
し、ソフト情報は、受信変調シンボルのＩ成分およびＱ
成分から一次式として計算される各ビットのソフト計量
であってもよい。
ft-information）は、対応するビットが１または０であ
る確率の（好ましくは対数的）測定値（measure）を表
すソフト計量（soft-metric）であればどのようなもの
でもよい。上記のソフト情報は対数尤度比である。ただ
し、ソフト情報は、受信変調シンボルのＩ成分およびＱ
成分から一次式として計算される各ビットのソフト計量
であってもよい。
【００５６】上記の合成手順はＬＬＲまたはソフト情報
の単純な加算であってもよく、残りのビットに対するそ
の各計算は単純に次の形式、ＬＬＲXSB＝ａ・ＬＬＲMSB
＋ｂまたはＬＬＲXSB＝ａ・｜ＬＬＲMSB｜＋ｂの一次関
数であってもよい。ここで、関数はセクションごとに定
義してもよい。
の単純な加算であってもよく、残りのビットに対するそ
の各計算は単純に次の形式、ＬＬＲXSB＝ａ・ＬＬＲMSB
＋ｂまたはＬＬＲXSB＝ａ・｜ＬＬＲMSB｜＋ｂの一次関
数であってもよい。ここで、関数はセクションごとに定
義してもよい。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＨＡＲＱビットレベル合成について必要バッファサイズ
を縮小することができる。
ＨＡＲＱビットレベル合成について必要バッファサイズ
を縮小することができる。
【図１】１６ＱＡＭのグレイ符号化信号コンスタレーシ
ョンの一例を示す図
ョンの一例を示す図
【図２】６４ＱＡＭのグレイ符号化信号コンスタレーシ
ョンの一例を示す図
ョンの一例を示す図
【図３】本発明を適用した通信システムの受信機の関連
部分を示す図
部分を示す図
１００ 復調器
１５０、１８０ ＬＬＲ演算器
１６０ バッファ
１７０ 合成器
２００ 復号器
３００ エラーチェッカ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5K004 AA08 JA02 JD05
5K014 AA01 BA06 DA02 FA03 HA06
5K034 AA11 HH11 MM03 NN26
Claims (13)
- 【請求項１】 送信前に誤り訂正符号化（ＦＥＣ）技術
を用いて符号化される同一または一部同一の変調シンボ
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、ＦＥＣ復号器に入力されるソフト情報値に基
づいてビットレベル合成する、通信システムにおけるハ
イブリッドＡＲＱ再送方法であって、 各（再）送信データパケットの最上位ビット（ＭＳＢ）
のソフト情報値を計算しバッファに記憶するステップ
と、 一致する変調シンボルに対して、ＭＳＢの現在のソフト
情報値と、以前受信した送信パケットの少なくとも１つ
のバッファ記憶ソフト情報値とを合成するステップと、 ＭＳＢの合成ソフト情報値から、残りのビット（ＸＳ
Ｂ）のうち少なくともいくつかのビットに対するソフト
情報値を計算するステップと、 を有するハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項２】 前記ソフト情報値は、対応ビットが１ま
たは０である確率の対数的測定値である、請求項１記載
のハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項３】 前記ソフト情報値は、対数尤度比（ＬＬ
Ｒ）である、請求項１記載のハイブリッドＡＲＱ再送方
法。 - 【請求項４】 前記ソフト情報値は、受信変調シンボル
のＩ成分およびＱ成分の少なくとも１つから一次式とし
て計算される対応ビットのソフト計量である、請求項１
記載のハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項５】 前記合成ステップは、ソフト情報値の加
算である、請求項１記載のハイブリッドＡＲＱ再送方
法。 - 【請求項６】 残りのビット（ＸＳＢ）を計算する前記
ステップは、次の一次関数、 ＬＬＲXSB＝ａ・ＬＬＲMSB＋ｂまたはＬＬＲXSB＝ａ・
｜ＬＬＲMSB｜＋ｂ （ここで、前記関数はセクションごとに定義してもよ
い）を用いる、請求項３記載のハイブリッドＡＲＱ再送
方法。 - 【請求項７】 前記変調の方式は、グレイマッピングを
用いたＭ−ＱＡＭ（log2(Ｍ)＞２）である、請求項１記
載のハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項８】 前記変調の方式は、グレイマッピングを
用いたＭ−ＰＡＭ（log2(Ｍ)＞１）である、請求項１記
載のハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項９】 回線品質の測定値、好ましくは、すべて
の送信における信号対雑音比ＥS/Ｎ0の推定値および／
または信号送信値の合計をバッファに記憶するステップ
をさらに有する、請求項１記載のハイブリッドＡＲＱ再
送方法。 - 【請求項１０】 最下位ビット（ＬＳＢ）までの古い残
りのビットは、合成ソフト情報値から計算する、請求項
１記載のハイブリッドＡＲＱ再送方法。 - 【請求項１１】 同一または一部同一の変調シンボルか
らなるデータパケットを受信する復調器と、 各（再）送信データパケットの最上位ビット（ＭＳＢ）
のソフト情報値を計算する演算器と、 計算されたソフト情報値を記憶するバッファと、 ＭＳＢの現在のソフト情報値と、以前受信されたデータ
パケットの少なくとも１つのバッファ記憶ソフト情報値
とを合成する合成器と、 ＭＳＢの合成ソフト情報値から、残りのビット（ＸＳ
Ｂ）のうち少なくともいくつかのビットに対するソフト
情報値を計算する演算器と、 を有する、通信システムにおけるハイブリッドＡＲＱ再
送方法のための受信機。 - 【請求項１２】 前記ソフト情報値演算器は、対数尤度
比（ＬＬＲ）演算器である、請求項１１記載の受信機。 - 【請求項１３】 前記合成器および残りのビット（ＸＳ
Ｂ）用の前記演算器からソフト情報値を受信する復号器
をさらに有する、請求項１１記載の受信機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP02003578.8 | 2002-02-15 | ||
| EP02003578A EP1337066B1 (en) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | Hybrid arq retransmission method with reduced buffer size requirement and receiver therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003264535A true JP2003264535A (ja) | 2003-09-19 |
| JP3549520B2 JP3549520B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=27619143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003034823A Expired - Lifetime JP3549520B2 (ja) | 2002-02-15 | 2003-02-13 | ハイブリッドａｒｑ再送方法およびそのための受信機 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7003709B2 (ja) |
| EP (1) | EP1337066B1 (ja) |
| JP (1) | JP3549520B2 (ja) |
| CN (1) | CN1224208C (ja) |
| DE (1) | DE60202587T2 (ja) |
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| CN100438397C (zh) * | 2005-08-29 | 2008-11-26 | 华为技术有限公司 | 无线通信系统中的下行数据重传方法 |
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| CN1921366B (zh) * | 2006-09-25 | 2010-07-21 | 华为技术有限公司 | 一种编码符号对数似然比的实现方法和装置 |
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