JP2004112800A

JP2004112800A - 適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法及び装置

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Publication number: JP2004112800A
Application number: JP2003323850A
Authority: JP
Inventors: Dong-Sun Lim; 林　東善; Chukyu Kyo; 姜　忠求; Sang-Boh Yim; 尹　相普
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: US7096400B2; EP1401140A3; CN1496051A; KR100493158B1; US20040153909A1; EP1401140A2; CN1285188C; KR20040026231A; JP3911263B2; EP1401140B1

Abstract

【課題】適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法及び装置を提供する。
【解決手段】ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信、ｂ）データフレームを受信してチャンネル復号化したデータフレームにエラーが存在する場合、訂正する、ｃ）データフレームにエラーが存在しない、または訂正された場合、確認応答メッセージを送信端に伝送、ｄ）データフレームのエラーが訂正されていない場合、エラー程度を測定しエラー程度を付加した否定応答メッセージを送信端に伝送、ｅ）否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送、及びｆ）再伝送されたパリティビットとエラー訂正失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階からなる。
【選択図】図２

Description

　本発明はハイブリッド自動再伝送要求（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｒｅｐｅａｔ　ｒｅＱｕｅｓｔ、以下、「ＡＲＱ」とする）システムに係り、特に受信端でエラー訂正が失敗したフレームのエラー程度を測定し、送信端ではエラー程度によってパリティビットを再伝送することにより伝送遅延を最小化させる適応的ハイブリッドＡＲＱ方法及び装置と、これを適用したシステムにおけるデータ送受信方法とに関する。

　ハイブリッドＡＲＱシステムは、受信信号のエラー発生時にこれを検出して送信端に再伝送を要求する基本的なＡＲＱ方式と、チャンネルの劣化を克服するための前方向誤り訂正（ＦＥＣ：Ｆｏｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）チャンネル符号化技法とを結合したものであり、時変チャンネルで無線通信システムの全体的な収率の向上を目標とするシステムである。ハイブリッドＡＲＱシステムにはタイプ−Ｉ、タイプ−II及びタイプ−IIIの３つの形態があるが、そのうち、タイプ−IIのＡＲＱ方式は、タイプ−IのＡＲＱ方式の短所を解決するために提案されたものであり、動的ビットエラーレートを有するチャンネルに対してチャンネル状態により適応的にＡＲＱを適用する。

　タイプ−IIのＡＲＱ方式では２つのコードが使われるが、まず１つのコードはメッセージビットｋを（ｎ，ｋ）エラー検出符号Ｃ₀を適用してｎビットのコードワードＤを形成し、もう１つのコードはパリティビットｋを（２ｋ，ｋ）のエラー検出及び訂正符号Ｃ₁を適用して２ｋビットのパリティブロックＰ（Ｄ）を生成する。このように２つの符号Ｃ₀，Ｃ₁を通じてそれぞれ生成されたコードワードＤとパリティブロックＰ（Ｄ）とを利用して新しいコードワードＦ＝（Ｄ，Ｐ（Ｄ））を生成する。新しく生成されたコードワードＦからまずＤブロックを伝送し、受信側でエラー検出符号Ｃ₀を利用してエラーを検出したときは、受信されたＤブロックをバッファに貯蔵した後、送信側に再伝送を要請する。この要請により、送信側はパリティブロックＰ（Ｄ）だけを再伝送し、受信側ではシンドロームを計算してエラーが検出されなければ、Ｐ（Ｄ）パリティブロックを利用してコードワードＤが復旧され得る。しかし、受信側でエラーが検出されれば、バッファに貯蔵されているブロックＤとパリティブロックＰ（Ｄ）とを利用してエラー検出及び訂正符号Ｃ₁を通じてエラーを訂正する。もしこのような２段階にわたるエラー訂正が失敗する場合には、バッファに貯蔵されているブロックＤを廃棄して代わりにパリティブロックＰ（Ｄ）をバッファに貯蔵した後、送信側に再伝送を要請する。再伝送の要請を受けた送信側では、今度はパリティブロックＰ（Ｄ）の代わりにブロックＤを再伝送して上記のエラー検出及び訂正過程を繰返す。ブロックＤがエラーなく受信されるか、またはエラーが検出されていても成功裏にエラーを訂正できるコードワードを受信するまで、前記過程が繰返される。

　このようなハイブリッドタイプ−IIのＡＲＱ（ＨＡＲＱ２）方式の一例を図１に示す。
　図１において、送信装置１１０は、最初の伝送時に符号化率の高い符号を利用して生成したパリティビット１２１とデータビット１２２とからなるデータフレームを伝送し、受信装置１３０は、そのデータフレームを受信してチャンネル復号化を行う。チャンネル復号化が失敗した場合には、受信装置１３０は、否定応答（ＮＡＣＫ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）メッセージ１２３を送信装置１１０に伝送する。ＮＡＣＫメッセージを受信した場合、送信装置１１０は、初期符号化率より低い符号化率の符号にしたパリティビット１２４からなるパリティフレームを伝送する。受信装置１３０では、伝送されたパリティビット１２４を利用して以前のメッセージに生じたエラーを訂正し、訂正が成功すれば確認応答（ＡＣＫ：ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）メッセージ１２７を、訂正が失敗すればＮＡＣＫメッセージ１２５を送信装置１１０に伝送する。送信装置１１０では、ＮＡＣＫメッセージを受信した場合、以前の符号化率より低い符号化率の符号にしたパリティビット１２６からなるパリティフレームを伝送する。受信装置１３０では、伝送されたパリティ１２６を利用して以前のメッセージに生じたエラーを訂正し、訂正が成功すればＡＣＫメッセージ１２７を送信装置１１０に伝送する。

　このような方法は、以前に伝送されたフレームのメッセージビットを再活用することにより全体の収率の改善を図れるが、フレーム伝送に失敗した場合に段階的に符号化率を下げてパリティビットを伝送することにより伝送遅延ＴＤ１が長くなる短所がある。結局、伝送遅延が長くなることにより、音声のようなリアルタイムデータに対する伝送時間制限を充足されないだけではなく、何回もの再伝送の間、伝送バッファ及び受信バッファにデータが貯蔵されなければならないので、バッファオーバフローを招く問題点がある。

　前記のようなハイブリッドＡＲＱについての基本的な技術は、非特許文献１、２、３に詳細に記載されている。
Ｓ．Ｌｉｎ，Ｐ．Ｓ．Ｙｕ，"Ａ　Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ　ｓｃｈｅｍｅ　ｗｉｔｈ　Ｐａｒｉｔｙ　Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｃｈａｎｎｅｌｓ"，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．３０，ｐｐ．１７０１−１７１９，Ｊｕｌｙ　１９８２Ｃ．Ｗ．Ａｈｎ，Ｗ．Ｓ．Ｋａｎｇ，Ｃ．Ｈ．Ｋａｎｇ及びＣ．Ｇ．Ｋａｎｇ，"Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ　ＡＴＭ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　ｉｎ　Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"，ＩＥＥＥＴＥＮＣＯＮ９９，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．１３７９−１３８２，１９９９Ｐ．Ｃｏｕｌｔｏｎ，Ｃ．Ｔａｎｒｉｏｖｅｒ，Ｂ．Ｗｒｉｇｈｔ及びＢ．Ｈｏｎａｒｙ，"Ｓｉｍｐｌｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｔｙｐｅＩＩ　ＡＲＱ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｏｆｔ　ｏｕｔｐｕｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ"，ＩＥＥ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２０，ｐｐ．１７１６−１７１７，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２０００

　本発明が解決しようとする技術的課題は、受信端でエラー訂正に失敗したフレームのエラー程度を測定して、そのエラー程度をＮＡＣＫメッセージに付加して送信端に伝送し、送信端ではエラー程度によるパリティビットを生成して再伝送することにより伝送遅延を最小化させることができる適応的ハイブリッドＡＲＱ方法及び装置を提供するところにある。

　本発明が解決しようとする他の技術的課題は、適応的ハイブリッドＡＲＱシステムにおいて、受信端から伝送されるＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度によるパリティビットを生成して再伝送するデータ送信方法を提供するところにある。

　本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、適応的ハイブリッドＡＲＱシステムにおいて、送信端から伝送されるデータフレームのチャンネル復号化の結果、エラー訂正に失敗したフレームのエラー程度を測定して、そのエラー程度をＮＡＣＫメッセージと共に送信端に伝送するデータ受信方法を提供するところにある。

　前記技術的課題を達成するために、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法は、（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、（ｂ）前記データフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、ＡＣＫメッセージを送信端に伝送する段階と、（ｄ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加したＮＡＣＫメッセージを前記送信端に伝送する段階と、（ｅ）前記ＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階と、（ｆ）前記再伝送されたパリティビットとエラー訂正が失敗したデータフレームのデータビットとを結合して、チャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む。

　前記技術的課題を達成するために、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ装置は、所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信し、所定のチャンネルを通じて伝送されたＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する送信装置と、前記送信装置から伝送されるデータフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、ＡＣＫメッセージを前記送信装置に伝送し、前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加したＮＡＣＫメッセージを前記送信装置に伝送し、前記ＮＡＣＫメッセージに対応して前記送信装置から再伝送されたパリティビットとエラー訂正を失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う受信装置を含む。

　前記他の技術的課題を達成するために、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱシステムにおけるデータ送信方法は、（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、（ｂ）受信端から伝送されたＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階とを含む。

　特に、前記データ送信方法は、（ｃ）前記ＮＡＣＫメッセージに付加されて前記送信端に伝送されるエラー程度を所定時間モニタリングしてチャンネル環境を予測する段階と、（ｄ）前記予測されたチャンネル環境を考慮して前記初期符号化率を調整する段階をさらに含むことが望ましい。

　前記さらに他の技術的課題を達成するために、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱシステムにおけるデータ受信方法は、（ａ）送信端から伝送されるデータフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、（ｂ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、ＡＣＫメッセージを前記送信端に伝送する段階と、（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加したＮＡＣＫメッセージを前記送信端に伝送する段階と、（ｄ）前記ＮＡＣＫメッセージに対応して前記送信端から再伝送されたパリティビットとエラー訂正を失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む。

　本発明によれば、適応的ハイブリッドＡＲＱシステムにおいて、受信端では復号化過程を通じて生成されるメッセージビットの事後確率値を利用してメッセージビットのエラー程度を測定した後、測定されたエラー程度を付加してＮＡＣＫメッセージを送信端に伝達し、送信端ではＮＡＣＫメッセージに含まれたメッセージビットのエラー程度によりパリティレベルを決定し、これによりチャンネル符号化されたパリティフレームを受信端に伝送することにより、チャンネル環境が劣悪であったり、またはチャンネル環境が急激に変わって通信チャンネルの状態を予測し難い場合に適応的に動作できて再伝送回数及び伝送遅延を大幅に短くできる効果がある。

　また、一般的なＨＡＲＱ２プロトコルに、受信端のエラー程度判別ルーチンと送信端の該当パリティ生成ルーチンとだけを追加して具現可能なので、既存のＨＡＲＱ２システムとの共存性を保証でき、これによりＩＭＴ−２０００に使われる高速パケットデータ伝送システムであるＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｄｏｗｎｌｉｎｋ　Ｐａｃｋｅｔ　Ａｃｃｅｓｓ）に適用できるメリットがある。

　また、エラー訂正が失敗したフレームから測定されたエラー程度を一般的な適応的チャンネル符号化のためにも利用できるが、チャンネル状態がよくなったり悪くなったりする状況を、受信端から伝送されるＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度値の変化をモニタリングすることにより、チャンネル変化をあらかじめ予測して送信端でのデータ符号化率を調節することも可能である。これによれば、チャンネル符号化を担当する階層は他の階層に対して独立的に動作できる。

　次に、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。

　まず、図２を参照して本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法の概念を説明すれば次の通りである。

　図２において、送信装置２１０では最初伝送時に符号化率の高い符号を利用してチャンネル符号化して生成したパリティビット２２１とデータビット２２２とを含むデータフレームを伝送し、受信装置２３０ではそのデータフレームらを受信してチャンネル復号化を行う。受信装置２３０では、チャンネル復号化時にエラーが発生した場合にエラー訂正に失敗すれば、エラー訂正失敗フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度Ｄ２２４の付加されたＮＡＣＫメッセージ２２３を送信装置２１０に伝送する。送信装置２１０は、ＮＡＣＫメッセージ２２３を受信した場合には、ＮＡＣＫメッセージ２２３からエラー程度Ｄ２２４を解釈し、エラー程度Ｄ２２４により決定された符号化率の符号を利用して生成されたパリティフレーム２２５を伝送する。受信装置２３０では、伝送されたパリティフレーム２２５を利用して以前のエラー訂正失敗フレームのデータビットに生じたエラーを訂正し、訂正が成功すればＡＣＫメッセージ２２６を送信装置２１０に伝送し、訂正が失敗すれば、再度、エラー程度Ｄを測定し、測定されたエラー程度Ｄが付加されたＮＡＣＫメッセージ２２３を送信装置２１０に伝送する過程を繰り返して行う。

　このような適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を使用する場合、一般的なＡＷＧＮ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ　ＷｈｉｔｅＧａｕｓｓｉａｎＮｏｉｓｅ）チャンネル環境で再伝送回数をほとんど１回以下に保証できるので、伝送遅延ＴＤ２は、図１に示された従来の　ＨＡＲＱ２方式で発生する伝送遅延ＴＤ１に比べて顕著に短くなりうる。

　図３は、本発明の一実施形態による適応的ハイブリッドＡＲＱシステムの構成を示すブロック図であり、この適応的ハイブリッドＡＲＱシステムでは、送信装置３１０は、チャンネル符号化部３１１、第１送信部３１２、第１受信部３１３、エラー程度解釈部３１４及びパリティレベル決定部３１５を含み、受信装置３３０は、第２受信部３３１、チャンネル復号化部３３２、エラー訂正部３３３、エラー程度測定部３３４、貯蔵部３３５、ＮＡＣＫメッセージ生成部３３６及び第２送信部３３７を含む。

　送信装置３１０において、チャンネル符号化部３１１は、ＬＤＰＣ（ＬｏｗＤｅｎｓｉｔｙＰａｒｉｔｙＣｈｅｃｋ）符号、ターボ符号または畳込み符号のようなソフト反復復号の可能な符号を利用して、初期符号化率でデータビット及びパリティビットを含むデータフレームをチャンネル符号化し、後述するパリティレベル決定部３１５で決定されたパリティレベルのパリティビットを含むパリティフレームをチャンネル符号化する。ＬＤＰＣ符号に関しては、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｕｎｇ，Ｊ．Ｇ．Ｄ．Ｆｏｒｎｅｙ，Ｔ．Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ及びＲ．Ｕｒｂａｎｋｅ，“Ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｌｏｗ−ｄｅｎｓｉｔｙ　ｐａｒｉｔｙ−ｃｈｅｃｋ　ｃｏｄｅｓ　ｗｉｔｈｉｎ　０．００４５　ｄＢ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈａｎｎｏｎ　ｌｉｍｉｔ”，ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎ．Ｌｅｔｔ.,Ｖｏｌ．５，ｐｐ．５８−６０，Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２００１、及びＤ．Ｊ．Ｃ．ＭａｃＫａｙ、及びＲ．Ｎｅａｌ“Ｎｅａｒ　Ｓｈａｎｎｏｎ　ｌｉｍｉｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｐａｒｉｔｙ　ｃｈｅｃｋ　ｃｏｄｅｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ，Ｖｏｌ．３３，ｐｐ．４５７−８,Ｍａｒｃｈ　１９９７に詳細に記載されている。また、ソフト反復復号に関しては、Ｊ．Ｌ．Ｆａｎ，Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ　Ｃｏｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｄｅｃｏｄｉｎｇ，Ｋｌｕｗｅｒ　ａｃａｄｅｍｉｃ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２００１に詳細に記載されている。

　第１送信部３１２は、伝送バッファ（図示せず）を備え、チャンネル符号化部３１１でチャンネル符号化されたデータフレームまたはパリティフレームに該当フレームについてのヘッダー情報を付加してＡＷＧＮチャンネルを通じて受信装置３３０に伝送する。

　第１受信部３１３は、受信装置３３０から伝送されるＡＣＫメッセージまたはＮＡＣＫメッセージを受信し、ＡＣＫメッセージを受信した場合には、これについての情報をチャンネル符号化部３１１に伝達し、ＮＡＣＫメッセージを受信した場合には、ＮＡＣＫメッセージをエラー程度解釈部３１４に伝送する。エラー程度解釈部３１４は、第１受信部３１３から伝送されたＮＡＣＫメッセージからエラー程度を抽出して解釈する。

　パリティレベル決定部３１５は、あらかじめエラー程度とパリティレベルとをマッピングしたテーブルを貯蔵しており、エラー程度解釈部３１４で解釈されたエラー程度によるパリティ、例えばＦＥＣ用パリティレベルをマッピングテーブルから決定してチャンネル符号化部３１１に提供する。マッピングテーブルに使われるＦＥＣレベルの一例は次の表１の通りである。

　前記表１に示されたマッピングテーブルは、初期伝送時のデータが（６２５，５００，３）のＬＤＰＣ符号、すなわち符号化率Ｒｃ４／５に符号化された例であり、ＦＥＣレベルが高まるにつれてパリティビットの数が２倍に増え、特にＦＥＣ−４及びＦＥＣ−５ではそれぞれ（１５００，５００，５）となったパリティ１０００ビット２つと４つとが伝送される。これはエラー訂正能力を超えるエラーが発生した場合、いくつかのパリティビットを同時に伝達することにより再伝送遅延を最小化させるためのものである。図６は信頼度Ｒにより各ＦＥＣレベルのパリティによる再伝送の成功確率を示したグラフであり、信頼度Ｒが下がるほどさらに強力なパリティが必要であることが分かる。

　一方、受信装置３３０において、第２受信部３３１は、受信バッファ（図示せず）を備え、ＡＷＧＮチャンネルを通じて送信装置３１０からデータフレームまたはパリティフレームを受信する。

　チャンネル復号化部３３２は、第２受信部３３１でデータフレームを受信した場合、送信装置３１０で使われたチャンネル符号を利用してデータフレームのデータビットを復号化する。一方、チャンネル復号化部３３２は、第２受信部３３１でパリティフレームを受信した場合、以前のエラー訂正失敗フレームのデータビットと結合してチャンネル復号化を行う。

　エラー訂正部３３３は、チャンネル復号化部３３２でチャンネル復号化されたデータビット中にエラーが発生したか否かを判断し、最後に、ターボ符号または畳込み符号が復号化に利用された場合には、従来のタイプIIのＡＲＱ法と同様にエラー検出コードＣ₀を利用し、ＬＤＰＣ符号が復号に利用された場合には、エラー検出機能を有するＬＤＰＣ自体を利用して、エラーが発生した場合には、データフレームのパリティビットを利用して復号化されたデータビットのエラー訂正を行い、エラー訂正が成功したか否かを判断する。判断の結果、エラー訂正が成功した場合、またはチャンネル復号化されたデータビットにエラーが発生していない場合、ＡＣＫメッセージを生成して第２送信部３３７を通じてそのＡＣＫメッセージを送信装置３１０に伝送する。

　一方、エラー訂正部３３３でエラー訂正が失敗したと判断される場合、エラー程度測定部３３４は、エラー訂正が失敗したデータフレームのエラー程度Ｒを測定するが、ＬＤＰＣ符号を使用する実施形態では、事後確率値を利用する。これをさらに詳細に説明すれば次の通りである。

　ＬＤＰＣ符号では、反復復号過程が進むほどに各ビットの信頼度が向上するソフト復号アルゴリズムを使用するが、反復復号過程が進むほどに事後確率値は順次「１」または「０」に移動する。従って、受信側は、事後確率値が「０．５」に近いほど不確実性が高まって該当ビットに対する信頼度が落ちると見ることができる。このような概念によりｉ番目フレームのエラー程度に反比例する信頼度Ｒ_iが次の数式１のように表わされる。

　前記数式１において、ｋはメッセージビットの長さであり、Ｐ_ijはｉ番目フレームのうちｊ番目メッセージビットの事後確率値である。前記数式１によれば、Ｒ_iは０≦Ｒｉ≦０．５を満足し、Ｒ_iの値が大きいほど該当フレームのメッセージビットは信頼度が高いと判断される。ＡＷＧＮチャンネルにおける信頼度、すなわちエラー程度Ｒの分布は、図７に示されたように、ＳＮＲ（ＳＮ比：Ｓｉｇｎａｌ　ｖｓ．Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）が小さくなるほどＲ値の平均値が下がることが分かる。図７に示されたグラフは、符号化率（６２５，５００，３）で３０回の反復復号を行った場合を例にとったものである。

　貯蔵部３３５は、エラー訂正が失敗したデータフレームのメッセージビットを事後確率値に対応させて貯蔵した後、第２受信部３３１で送信装置３１０からのパリティフレームを受信したときに、貯蔵されたメッセージビットをチャンネル復号化部３３２に提供する。

　ＮＡＣＫメッセージ生成部３３６は、エラー程度測定部３３４で測定されたエラー程度を付加したＮＡＣＫメッセージを生成して、第２送信部３３７を通じて送信装置３１０に伝達する。

　図４は、本発明の一実施形態によるデータ送信方法を説明するフローチャートであり、図３と結びつけて説明する。

　図４を参照すれば、４１段階及び４２段階では、ＬＤＰＣ符号、ターボ符号または畳込み符号のようなソフト出力反復復号の可能な符号を利用して、初期符号化率でデータビット及びパリティビットを含むデータフレームをチャンネル符号化し、４３段階では、ＡＷＧＮチャンネルを通じてチャンネル符号化されたデータフレームを受信端に伝送する。

　４４段階では、受信端からＮＡＣＫメッセージが受信されたか否かを判断するが、ＮＡＣＫメッセージが受信されていない場合、すなわちＡＣＫメッセージが受信された場合に、次のデータフレームを受信端に伝送する（４３段階）。一方、前記４４段階でＮＡＣＫメッセージが受信されたと判断された場合、４５段階ではＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度を抽出して解釈する。

　４６段階では、前記４５段階で解釈されたエラー程度によりパリティレベルを決定し、決定されたパリティレベルによりパリティフレームをチャンネル符号化し、４７段階では該当パリティフレームを受信端に伝送する。前記４６段階でエラー程度によるパリティレベルを決定するために、保証されねばならない伝送遅延時間と収率とを考慮することが望ましい。例えば、音声のような短い伝送遅延が保証されねばならないトラフィックの場合には、２回目の再伝送で必ずエラーを訂正しなければならないので、高いエラー訂正確率、例えば１〜０．９の再伝送の成功確率を有するようにマッピングするのが望ましい。しかし、このような場合に実際発生したエラーを訂正するのに必要なパリティよりさらに強力なパリティが伝えられる可能性が高くなり、これは過負荷として作用し得る。これにより、収率を考慮しなければならないトラフィックの場合、比較的低いエラー訂正確率でマッピングするのが望ましい。

　一方、受信装置３３０から伝送されるＮＡＣＫメッセージに付加されたエラー程度を所定時間モニタリングしてチャンネル環境を予測でき、予測されたチャンネル環境を考慮して初期符号化率を調整できる。

　図５は、本発明の一実施形態によるデータ受信方法を説明するフローチャートであり、図３とを結びつけて説明する。

　図５を参照すれば、５１段階では、第２受信部３３１で伝送チャンネルを通じて送信装置３１０からフレームを受信し、５２段階ではヘッダー情報からフレームの種類を判断する。

　５２段階での判断の結果、フレームの種類がデータフレームの場合には５５段階に進み、パリティフレームの場合には５３段階で貯蔵部３３５に貯蔵されているエラー訂正失敗データビットをロードし、５４段階において、受信されたパリティフレームのパリティビットと結合させる。

　５５段階では、チャンネル復号化部３３２及びエラー訂正部３３３で、５１段階にて受信されたデータフレームまたは５４段階にて結合されたデータビットとパリティビットとを利用してチャンネル復号化及びエラー訂正を行い、５６段階ではエラー訂正が成功したか否かを判断する。

　５６段階での判断の結果、エラー訂正が成功した場合にはエラー訂正部３３３でＡＣＫメッセージを生成して第２送信部３３７を通じて送信装置３１０に伝送し（５７段階）、エラー訂正が失敗した場合にはエラー程度測定部３３４で前記数式１によりエラー程度を測定し（５８段階）、ＮＡＣＫメッセージ生成部３３６で測定されたエラー程度を付加したＮＡＣＫメッセージを生成して第２送信部３３７を通じて送信装置３１０に伝送する（５９段階）。

　６０段階では、エラー訂正失敗のデータフレームのデータビットを貯蔵部３３５に貯蔵しておき、その後、送信装置３１０から該当するパリティフレームが伝送されれば、そのパリティフレームをチャンネル復号化部３３２に提供する。

　次に、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法と一般的なＨＡＲＱ２方式の性能を図９及び図１０を参照して比較すれば次の通りである。図９及び図１０に示されたグラフは、ＡＷＧＮチャンネル環境でＬＤＰＣを利用して３０回の反復復号を行った場合についてシミュレーションした結果を例にとったものである。

　図９は、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用して再伝送の成功確率５０％（Ｒ５０）、７０％（Ｒ７０）、９５％（Ｒ９５）と設定した場合と、既存のＨＡＲＱ２方式を適用する場合とで、ＳＮＲと平均伝送回数との関係を比較したグラフであり、ＨＡＲＱ２方式の場合には、チャンネル環境が悪くなるほどに、すなわちＳＮＲが低くなるほどフレーム当たりの平均伝送回数が持続的に増えることが分かる。一方、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用する場合、再伝送の成功確率には関係なく、２回目の伝送でほとんどのエラーが訂正されることが分かる。特に、図６及び図８でエラー程度とパリティレベルのマッピング時に２回目の伝送成功確率を９５％（９５Ｒ）と設定した場合には、２回目の伝送、すなわち再伝送で平均９８％以上のエラーを訂正したことを確認でき、収率を考慮して２回目の伝送成功確率を７０％（Ｒ７０）または５０％（Ｒ５０）と設定した場合にも平均８５％以上のエラーを訂正したことが確認できる。このように、高い再伝送の成功確率を基準にしたエラー程度とパリティレベルのマッピングを通じて、音声トラフィックのような伝送遅延に敏感なサービスの場合にエラーが発生しても、最大限早い時間内にエラー訂正が可能になる。

　図１０は、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用して再伝送の成功確率５０％（Ｒ５０）、７０％（Ｒ７０）、９５％（Ｒ９５）と設定した場合と、ＨＡＲＱ２を適用する場合とで、ＳＮＲと平均収率性能との関係を比較したグラフである。図１０を参照すれば、チャンネル状態のよい場合、すなわちＳＮＲが大きい場合には大差はないが、チャンネル環境が悪くなれば、ＨＡＲＱ２ではフレーム当たりの伝送回数が増加し、最初の伝送で発生したエラーを訂正できるパリティレベルまで到達する過程で伝送されたパリティビットが過負荷で動作されて収率が低下する。一方、本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用した３つの場合、すなわちＲ５０、Ｒ７５、Ｒ９０の場合には収率が一層よくなることが分かる。一般的なデータトラフィックの場合、再伝送の成功確率だけではなく収率性能を考慮することが望ましいので、低い再伝送の成功確率を基準にしたエラー程度とパリティレベルのマッピングを通じて過大なパリティが伝送される確率を下げられる。

　なお、本発明は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体にコンピュータが読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムにより読み取り可能なデータが貯蔵されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータが読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ貯蔵装置などがあり、またキャリアウエーブ（例えばインターネットを通した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータが読み取り可能な媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータが読み取り可能なコードが貯蔵されて実行されうる。そして、本発明を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは本発明が属する技術分野のプログラマーらにより容易に推論され得る。

　本発明に対して前記実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者ならば、これから多様な変形、例えばＬＤＰＣ符号だけではなく、ターボ符号や畳込み符号のようなソフト復号を行う他のチャンネル符号への適用及び均等な他実施例が可能であるという点が理解されうるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求範囲の技術的、思想により決まるものである。

　本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法及び装置は、双方向通信システムにおいてチャンネル符号化記及びチャンネル復号化器だけではなく、ＩＭＴ−２０００に使われる高速パケットデータ伝送システムのＨＳＤＰＡに適用可能である。

一般的なＨＡＲＱ２方式の概念を説明する図面である。本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法の概念を説明する図面である。本発明の実施形態による適応的ハイブリッドＡＲＱシステムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態によるデータ送信方法を説明するフローチャートである。本発明の実施形態によるデータ受信方法を説明するフローチャートである。本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用する場合、符号化率による再伝送の成功確率を示すグラフである。ＳＮＲによる信頼度の分布を示すグラフである。本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用する場合、伝送成功確率と伝送回数との関係を示すグラフである。本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用する場合と一般的なＨＡＲＱ２方式を適用する場合とで、ＳＮＲと平均伝送回数との関係を比較したグラフである。本発明による適応的ハイブリッドＡＲＱ方法を適用する場合と一般的なＨＡＲＱ２方式を適用する場合とで、ＳＮＲと平均収率との関係を比較したグラフである。

符号の説明

　２１０　　　送信装置
　２２１　　　パリティビット
　２２２　　　データビット
　２２３　　　ＮＡＣＫメッセージ
　２２４　　　エラー程度
　２２５　　　パリティフレーム
　２２６　　　ＡＣＫメッセージ
　２３０　　　受信装置
　ＴＤ２　　　伝送遅延

Claims

　（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、
　（ｂ）前記データフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、
　（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、確認応答メッセージを送信端に伝送する段階と、
　（ｄ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加した否定応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｅ）前記否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階と、
　（ｆ）前記再伝送されたパリティビットとエラー訂正を失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記（ｄ）段階では、チャンネル符号化のための符号として低密度パリティ検査符号が使われた場合、復号されたデータフレームの各データビットの事後確率値を利用して前記フレームのエラー程度を測定する請求項１に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記エラー程度は、前記エラー訂正を失敗したフレームをなす各データビットの事後確率値と所定の基準値との絶対値の差の平均値に決定される請求項２に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記基準値は０．５である請求項３に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記パリティレベルは、パリティ数とパリティ符号化率とからなる請求項１に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記（ｅ）段階では、前記エラー程度によるパリティレベルを再伝送の成功確率及び収率を考慮して決定する請求項１に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　前記方法は、
　（ｇ）前記否定応答メッセージに付加されて前記送信端に伝送されるエラー程度を所定時間モニタリングしてチャンネル環境を予測する段階と、
　（ｈ）前記予測されたチャンネル環境を考慮して前記初期符号化率を調整する段階とをさらに含む請求項１に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法。
　（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、
　（ｂ）受信端から伝送された否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階とを含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ送信方法。
　前記方法は、
　（ｃ）前記否定応答メッセージに付加されて前記送信端に伝送されるエラー程度を所定時間モニタリングしてチャンネル環境を予測する段階と、
　（ｄ）前記予測されたチャンネル環境を考慮して前記初期符号化率を調整する段階とをさらに含む請求項８に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ送信方法。
　前記（ｂ）段階では、前記エラー程度によるパリティレベルを再伝送の成功確率及び収率を考慮して決定する請求項８または９に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ送信方法。
　（ａ）送信端から伝送されるデータフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、
　（ｂ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、確認応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加した否定応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｄ）前記否定応答メッセージに対応して前記送信端から再伝送されたパリティビットとエラー訂正を失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ受信方法。
　前記（ｃ）段階ではチャンネル符号化のための符号として低密度パリティ検査符号が使われた場合、復号されたデータフレームの各データビットの事後確率値を利用して前記フレームのエラー程度を測定する請求項１１に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ受信方法。
　前記エラー程度は、前記エラー訂正を失敗したフレームをなす各データビットの事後確率値と所定の基準値との絶対値の差に対する平均値に決定される請求項１２に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ受信方法。
　前記基準値は０．５である請求項１３に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ受信方法。
　（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、
　（ｂ）前記データフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、
　（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、確認応答メッセージを送信端に伝送する段階と、
　（ｄ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加した否定応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｅ）前記否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階と、
　（ｆ）前記再伝送されたパリティビットとエラー訂正を失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求方法を実行するためのプログラムが記録されたコンピュータで読取可能な記録媒体。
　（ａ）所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信する段階と、
　（ｂ）受信端から伝送された否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する段階と
を含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ送信方法を実行するためのプログラムが記録されたコンピュータで読取可能な記録媒体。
　（ａ）送信端から伝送されるデータフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在する場合にエラーを訂正する段階と、
　（ｂ）前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、確認応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｃ）前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定し、測定されたエラー程度を付加した否定応答メッセージを前記送信端に伝送する段階と、
　（ｄ）前記否定応答メッセージに対応して前記送信端から再伝送されたパリティビットとエラー訂正失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う段階とを含む適応的ハイブリッド自動再伝送要求システムにおけるデータ受信方法を実行するためのプログラムが記録されたコンピュータで読取可能な記録媒体。
　所定の初期符号化率でチャンネル符号化されたデータビットとパリティビットとからなるデータフレームを送信し、所定のチャンネルを通じて伝送された否定応答メッセージに付加されたエラー程度により決定されたパリティレベルに該当するパリティビットをチャンネル符号化して生成されたパリティフレームを再伝送する送信ユニットと、
　前記送信ユニットから伝送されるデータフレームを受信してチャンネル復号化し、前記チャンネル復号化されたデータフレームにエラーが存在しないか、あるいはエラーが訂正された場合、確認応答メッセージを前記送信ユニットに伝送し、前記チャンネル復号化されたデータフレームのエラーが訂正されていない場合、該当フレームのエラー程度を測定して、測定されたエラー程度を付加した否定応答メッセージを前記送信ユニットに伝送し、前記否定応答メッセージに対応して前記送信ユニットから再伝送されたパリティビットとエラー訂正失敗したデータフレームのデータビットとを結合してチャンネル復号化及びエラー訂正を行う受信ユニットとを含むことを特徴とする適応的ハイブリッド自動再伝送要求装置。
　前記エラー程度によるパリティレベルを再伝送の成功確率及び収率を考慮して決定することを特徴とする請求項１８に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求装置。
　前記エラー程度は、前記エラー訂正失敗したフレームをなす各データビットの事後確率値と所定の基準値との差の絶対値に対する平均値に決定されることを特徴とする請求項１８に記載の適応的ハイブリッド自動再伝送要求装置。