JP2004253959A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】データの再送制御において、システムリソースを有効に活用し、通信システム全体のスループットを向上させること。
【解決手段】基地局装置１５０が送信したデータを移動局装置１００が受信し、誤り判定を行う。受信データが誤りと判定された場合、移動局装置１００は、ＮＡＣＫ信号と共にビット指定情報を基地局装置１５０に送信する。基地局装置１５０は、このビット指定情報に基づいて再送するパケットを構成するビットを選択し、移動局装置１００に対し再送する。
【選択図】 図１
【解決手段】基地局装置１５０が送信したデータを移動局装置１００が受信し、誤り判定を行う。受信データが誤りと判定された場合、移動局装置１００は、ＮＡＣＫ信号と共にビット指定情報を基地局装置１５０に送信する。基地局装置１５０は、このビット指定情報に基づいて再送するパケットを構成するビットを選択し、移動局装置１００に対し再送する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、より高速なＩＭＴ−２０００のパケット伝送方式として、下りのピーク伝送速度の高速化、高スループット化等を目的としたＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる方式が検討されている。この方式を採用した通信システムにおいては、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）の機能が搭載される。ＨＡＲＱとは、誤り制御方法の一種で次のような手順で制御が行われる。まず、移動局において受信されたパケットが誤りと判定された場合、基地局に対し自動的にデータの再送要求が行われる。再送を要求された基地局は、該当するパケットをこの移動局に対し再送する。再送データを受信した移動局は、初回伝送時のパケットと再送時のパケットの両方を合成して、データの復号処理を行う。
【０００３】
このＨＡＲＱシステムには、ＣＣ（Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）法と呼ばれる方法とＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）法と呼ばれる方法があり、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）においても採用されている（例えば、非特許文献１参照）。ＣＣ法は、データの初回送信時と再送時とで同じビットを送信する。そして、受信側で初回送信時と再送時のデータを合成することによって、最終的なＳＩＲを向上させることができ、受信誤り率が改善する。また、ＩＲ法は、システマティックビット（符号化前ビット）の送否を変えたり、または冗長ビットを変えたりしてデータの再送を行う。これにより、受信側で初回送信時と再送時のデータを合成することによって、符号化率を低下（冗長ビット数を増加）させることができ、受信誤り率が改善する。従ってＩＲ法では、初回送信時および再送時で送信されるビット数は変化する場合がある。
【０００４】
【非特許文献１】
３ＧＰＰ、ＴＲ２５．８５８ ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＵＴＲＡ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ”
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＣ法では、初回送信時と再送時とで、通信システムとして同じだけのリソースが確保できるとは限らないため、データの再送時に十分な品質で再送を行うことができないという問題がある。また、ＣＣ法およびＩＲ法において、エラービットと判定されたビットだけでなく、初回送信時に受信品質の良かったビット、すなわち、再送する必要のないビットまでも再送するため、システムリソースを有効に活用できていないという問題がある。このとき、通信システム全体のスループットも低下する。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信システムは、基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信システムであって、前記移動局装置は、前記基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定手段と、前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、を有し、前記基地局は、通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、生成された再送信号を再送する再送手段と、を有する構成を採る。
【０００８】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記ビット指定手段は、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度を閾値と比較し、閾値以下の受信尤度を有するビットを、再送を要求するビットとして指定する構成を採る。
【０００９】
これらの構成によれば、移動局装置が基地局に対し再送ビットを指定する要求を行い、基地局装置は、この移動局装置からの要求に基づいて、再送するビットの送信制御を行うので、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００１０】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記信号生成手段は、前回送信時に用いた変調方式または符号化率よりも受信側の受信品質が向上する変調方式または符号化率を用いて再送信号を生成する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、再送時には受信側の受信品質が向上するように再送信号を生成するので、再送対象となったビットの再送時の受信誤り率を改善することができ、データ再送の効果を増大させることができる。
【００１２】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記再送手段は、前回送信時に用いた送信電力よりも送信電力を低くして再送信号を再送する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、再送時の送信データは、前回送信時よりも少ないことが期待されるため、再送時の送信電力を低くすることにより、受信側の受信品質を維持したまま、使用される通信システムのリソースを削減することができる。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記受信尤度は、前記移動局が受信した信号の強度または受信品質である構成を採る。
【００１５】
本発明の移動局装置は、基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて再送を要求するビットを指定するビット指定手段と、前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、を有する構成を採る。
【００１６】
本発明の基地局装置は、通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、生成された再送信号を再送する再送手段と、を有する構成を採る。
【００１７】
これらの構成によれば、上記と同様の作用効果を有する移動局装置および基地局装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の無線通信方法は、基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信方法であって、前記基地局装置から送信された信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得ステップと、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得ステップによって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定ステップと、前記ビット指定ステップの指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知ステップと、前記通知ステップによって通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成ステップと、生成された再送信号を再送する再送ステップと、を有するようにした。
【００１９】
この方法によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、移動局装置が基地局に対し再送ビットを指定する要求を行い、基地局装置は、この移動局装置からの要求に基づいて、再送するビットの送信制御を行うことである。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概要を示す図である。ここでは、基地局装置（ＢＳ）１５０と移動局装置（ＭＳ）１００の間で無線通信が行われる場合を例にとって説明する。
【００２３】
図１において、基地局装置１５０が送信したデータを移動局装置１００が受信し、誤り判定を行う。受信データが誤りと判定された場合、移動局装置１００は、ＮＡＣＫ信号と共にビット指定情報を基地局装置１５０に送信する。このビット指定情報については後述する。基地局装置１５０は、このビット指定情報に基づいて再送するパケットを構成するビットを選択し、移動局装置１００に対し再送する。
【００２４】
図２は、移動局装置１００の内部構成を示すブロック図である。この移動局装置は、アンテナ１０１、無線送受信共用部１０２、復調部１０３、復号部１０４、誤り判定部１０５、受信強度検出部１０６、再送ビット指定部１０７、送信フレーム作成部１０８、符号化部１０９、変調部１１０を有する。
【００２５】
無線送受信共用部１０２は、アンテナ１０１を介して受信された信号に対し、ダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、復調部１０３に出力する。復調部１０３は、無線送受信共用部１０２から出力された信号を復調し、復号部１０４に出力すると共に受信強度検出部１０６に出力する。復号部１０４は、復調部１０３から出力された復調後の信号に復号処理を施し、受信データを得る。
【００２６】
この受信データは誤りを判定するために誤り判定部１０５に出力される。誤り判定部１０５は、復号部１０４から出力された復号後の信号の誤りを判定し、判定結果（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号）を受信強度検出部１０６および送信フレーム作成部１０８に出力する。受信強度検出部１０６は、誤り判定部１０５からＮＡＣＫ信号が出力されてきた場合、復調部１０３の出力から、パケットを構成する各ビットの受信強度を検出し、検出結果を再送ビット指定部１０７に出力する。再送ビット指定部１０７は、受信強度検出部１０６から出力された各ビットごとの受信強度を閾値と比較し、閾値以下の受信強度のビットを再送対象として指定する。この指定結果は、ビット指定情報として送信フレーム作成部１０８に出力される。
【００２７】
送信フレーム作成部１０８は、送信データから送信フレームを作成する。このとき、誤り判定部から出力されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号および再送ビット指定部１０７から出力されるビット指定情報が送信データに付加される。作成された送信信号は符号化部１０９に出力される。符号化部１０９は、送信フレーム作成部１０８から出力される送信フレームに対し符号化処理を施し、変調部１１０に出力する。変調部１１０は、符号化部１０９から出力された符号化された信号に変調処理を施し、無線送受信共用部１０２に出力する。無線送受信共用部１０２は、変調部１１０から出力された変調後の信号に対し、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１０１を介して基地局装置１５０に対し送信する。
【００２８】
図３は、基地局装置１５０の内部構成を示すブロック図である。この基地局装置は、アンテナ１５１、無線送受信共用部１５２、復調部１５３、復号部１５４、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５、ビット指定情報抽出部１５６、再送ビット制御部１５７、バッファ１５８、符号化部１５９、変調部１６０、送信電力制御部１６１を有する。
【００２９】
無線送受信共用部１５２は、アンテナ１５１を介して受信された信号に対し、ダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、復調部１５３に出力する。復調部１５３は、無線送受信共用部１５２から出力された信号を復調し、復号部１５４に出力する。復号部１５４は、復調部１５３から出力された復調後の信号に復号処理を施し、受信データを得る。
【００３０】
一方、送信データは、まずバッファ１５８に格納される。バッファ１５８は、初回送信時には、１パケットごとの送信ビットを符号化部１５９に出力し、パケット再送時には、再送ビット制御部１５７から指定された送信ビットからパケットを作成し出力する。符号化部１５９は、バッファ１５８から出力される送信パケットに対し符号化処理を施し、変調部１６０に出力する。変調部１６０は、符号化部１５９から出力された符号化された信号に変調処理を施し、送信電力制御部１６１に出力する。送信電力制御部１６１は、変調部１６０から出力された変調後の信号の送信電力を制御し、無線送受信共用部１５２に出力する。無線送受信共用部１５２は、送信電力制御部１６１から出力された信号に対し、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１５１を介して移動局装置に対し送信する。
【００３１】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５は、復号部１５４から出力された受信データからＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を抽出し、ビット指定情報抽出部１５６および再送ビット制御部１５７に通知する。ビット指定情報抽出部１５６は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５からＮＡＣＫ信号が通知された場合、復号部１５４から出力された受信データからビット指定情報を抽出し、再送ビット制御部１５７に出力する。再送ビット制御部１５７は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５からＮＡＣＫ信号が通知された場合、ビット指定情報抽出部１５６から出力されるビット指定情報に基づいて、バッファ１５８に格納されている送信ビットのうち再送パケットに組み込まれるビットを指定し、この旨の制御信号をバッファ１５８に出力することによりバッファ１５８を制御する。また、これに伴い制御信号を符号化部１５９、変調部１６０、および送信電力制御部１６１にも出力し、符号化部１５９において使用される符号化率、変調部１６０において使用される変調方式、および送信電力制御部１６１において使用される送信電力を制御する。
【００３２】
次いで、上記構成を有する無線通信システムの通信手順について、図４に示すシーケンス図を用いて説明する。
【００３３】
基地局から移動局に対しパケットデータが送信される（ＳＴ１０１０）。移動局は、このパケットを受信し（ＳＴ１０２０）、復調および復号処理を施した後、誤り判定を行う（ＳＴ１０３０）。例えば、ＣＲＣ判定により受信ＯＫ／ＮＧが判定される。受信パケットが誤りと判定された場合、受信強度検出部１０６から出力された情報を用いて、再送ビット指定部１０７は、再送ビットを決定し（ＳＴ１０４０）、ＮＡＣＫ信号と共に基地局へ送信する（ＳＴ１０５０）。
【００３４】
基地局は、移動局から送信された信号を受信し（ＳＴ１０６０）、ＮＡＣＫ信号を抽出した場合（ＳＴ１０７０）、ビット指定情報も同時に抽出し（ＳＴ１０８０）、再送要求のあったビットを基に再送信号を生成し（ＳＴ１０９０）、データを再送する（ＳＴ１１００）。
【００３５】
ここで、移動局が再送を要求したビットがパケットを構成する数に満たない場合は、基地局は、符号化率を下げ、つまり、冗長度を増して送信してもよいし、送信電力を低く設定し送信しても良い。
【００３６】
基地局において、受信信号のｆＤ（ドップラー周波数）が高い、または、受信ＣＩＲが悪い等のように上り回線の受信品質が良好でないと判断される場合、移動局の再送要求には応じず、通常のＣＣ法またはＩＲ法のルールに従って再送信号を生成するような形態でも良い。これにより、ビット指定情報自体が誤ることにより、移動局が要求しない誤ったビットを再送することを防止できるため、再送回数を減少させることができる。また、スケジューラにおいて、通信システムのリソースが余っていると判断される場合、通常のＣＣ法やＩＲ法のルールに従って再送信号を生成する形態であっても良い。
【００３７】
次いで、本実施の形態に係る通信システムの奏する効果について、図５および図６を用いて説明する。
【００３８】
図５（ａ）は、基地局装置から送信されるパケットを構成する送信ビット系列の送信強度（電力）を示す図である。ここでは、各ビットの送信強度が一定である場合を例にとる。一方、図５（ｂ）は、伝搬路を経て移動局装置に受信されたパケットの受信ビット系列の受信強度を示す図である。曲線Ｆ１は、伝搬路におけるフェージング強度を概念的に示したものである。
【００３９】
この図に示すように、送信時の各ビットの送信強度が一定であっても、無線信号が伝搬路においてフェージングを受けることにより、受信時の強度は、ビットにより異なる。受信強度の低いビットは、正しく復調できないおそれが強い。
【００４０】
そこで、本実施の形態においては、ビットごとの受信強度を閾値と比較し、閾値以下の受信強度であるビットを再送対象とする。図６は、再送対象となるビットの指定方法を説明するための図である。図中、点線は閾値のレベルを示している。図６（ａ）においては、３番目と６番目のビットの受信強度が閾値以下である。このとき、この２つのビットを再送対象とする。
【００４１】
また、送信データの符号化方法として、以下に示すようにターボ符号を用いても良い。
【００４２】
例えば、符号化率１／３のターボ符号器からは、符号化されていない１系列のシステマティックビット（組織符号）と、２系列の冗長ビットの計３系列が出力される。ここで、冗長ビット系列は、複数のパンクチャリングパターンによって間引かれ、数種類の冗長ビットパターンに分けられる。ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）の一つであるＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）法は、データの再送毎にシステマティックビットの送否および上記の冗長ビットパターンの組み合わせを変える方法である。例えば、初回送信時は、システマティックビットと冗長系列１とを送信し、再送になった場合は、冗長系列２と冗長系列３とを送信する（ここで、冗長ビットパターンを冗長系列１、冗長系列２、冗長系列３、…とした）。従って、データの再送に伴い、受信側では、受信する冗長ビットが増加することになる。よって、受信データの冗長度が増し、誤り訂正能力が増加することにより、受信データの誤り率が低減される。同じ冗長ビットパターンが再送された場合には、受信側で合成される。
【００４３】
本実施の形態において、上記のターボ符号を適用した場合、図６（ｂ）に示すように、受信強度が閾値以下であった２つのビットを含むビットパターンを構成する全てのビットを再送対象とする。例えば、３番目と６番目のビットがシステマティックビットであれば、システマティックビットのみ再送する。
【００４４】
ただし、ＩＲ法では、尤度の低いビットを再送するよりも、異なるパターンの冗長ビットを先に送信し符号化率を下げた（冗長度を増した）方が、受信データの誤り率が改善することがある。このため、再送を繰り返し、すべての冗長ビットパターンを送信後、すなわち符号化率が最低となった後に、尤度を用いて再送ビットを指定するようにしても良い。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００４６】
なお、ここでは、再送ビットを指定する際の基準として受信電力を用いる場合を例にとって説明したが、受信ビットの尤度を示すものであれば良く、例えば、受信品質（ＣＩＲ、ＳＩＲ、Ｅｂ／Ｎ０等）やビタビ復号に用いられるメトリックのような他のパラメータ等であっても良い。
【００４７】
また、ここでは、基地局が、移動局から通知されたビット指定情報に完全に従う場合を例にとって説明したが、場合によっては移動局からの要求に応えず、別のビットを選択するような形態であっても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概要を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る基地局装置の内部構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信手順を示すシーケンス図
【図５】（ａ）送信ビット系列の送信強度を示す図
（ｂ）受信ビット系列の受信強度を示す図
【図６】（ａ）再送対象となるビットの指定方法を説明するための図
（ｂ）再送対象となるビットの指定方法を説明するための図
【符号の説明】
１００ 移動局装置
１０２、１５２ 無線送受信共用部
１０５ 誤り判定部
１０６ 受信強度検出部
１０７ 再送ビット指定部
１５０ 基地局装置
１５５ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部
１５６ ビット指定情報抽出部
１５７ 再送ビット制御部
１５８ バッファ
１５９ 符号化部
１６０ 変調部
１６１ 送信電力制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、より高速なＩＭＴ−２０００のパケット伝送方式として、下りのピーク伝送速度の高速化、高スループット化等を目的としたＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる方式が検討されている。この方式を採用した通信システムにおいては、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）の機能が搭載される。ＨＡＲＱとは、誤り制御方法の一種で次のような手順で制御が行われる。まず、移動局において受信されたパケットが誤りと判定された場合、基地局に対し自動的にデータの再送要求が行われる。再送を要求された基地局は、該当するパケットをこの移動局に対し再送する。再送データを受信した移動局は、初回伝送時のパケットと再送時のパケットの両方を合成して、データの復号処理を行う。
【０００３】
このＨＡＲＱシステムには、ＣＣ（Ｃｈａｓｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）法と呼ばれる方法とＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）法と呼ばれる方法があり、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）においても採用されている（例えば、非特許文献１参照）。ＣＣ法は、データの初回送信時と再送時とで同じビットを送信する。そして、受信側で初回送信時と再送時のデータを合成することによって、最終的なＳＩＲを向上させることができ、受信誤り率が改善する。また、ＩＲ法は、システマティックビット（符号化前ビット）の送否を変えたり、または冗長ビットを変えたりしてデータの再送を行う。これにより、受信側で初回送信時と再送時のデータを合成することによって、符号化率を低下（冗長ビット数を増加）させることができ、受信誤り率が改善する。従ってＩＲ法では、初回送信時および再送時で送信されるビット数は変化する場合がある。
【０００４】
【非特許文献１】
３ＧＰＰ、ＴＲ２５．８５８ ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＵＴＲＡ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ”
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＣＣ法では、初回送信時と再送時とで、通信システムとして同じだけのリソースが確保できるとは限らないため、データの再送時に十分な品質で再送を行うことができないという問題がある。また、ＣＣ法およびＩＲ法において、エラービットと判定されたビットだけでなく、初回送信時に受信品質の良かったビット、すなわち、再送する必要のないビットまでも再送するため、システムリソースを有効に活用できていないという問題がある。このとき、通信システム全体のスループットも低下する。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信システムは、基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信システムであって、前記移動局装置は、前記基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定手段と、前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、を有し、前記基地局は、通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、生成された再送信号を再送する再送手段と、を有する構成を採る。
【０００８】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記ビット指定手段は、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度を閾値と比較し、閾値以下の受信尤度を有するビットを、再送を要求するビットとして指定する構成を採る。
【０００９】
これらの構成によれば、移動局装置が基地局に対し再送ビットを指定する要求を行い、基地局装置は、この移動局装置からの要求に基づいて、再送するビットの送信制御を行うので、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００１０】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記信号生成手段は、前回送信時に用いた変調方式または符号化率よりも受信側の受信品質が向上する変調方式または符号化率を用いて再送信号を生成する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、再送時には受信側の受信品質が向上するように再送信号を生成するので、再送対象となったビットの再送時の受信誤り率を改善することができ、データ再送の効果を増大させることができる。
【００１２】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記再送手段は、前回送信時に用いた送信電力よりも送信電力を低くして再送信号を再送する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、再送時の送信データは、前回送信時よりも少ないことが期待されるため、再送時の送信電力を低くすることにより、受信側の受信品質を維持したまま、使用される通信システムのリソースを削減することができる。
【００１４】
本発明の無線通信システムは、上記の構成において、前記受信尤度は、前記移動局が受信した信号の強度または受信品質である構成を採る。
【００１５】
本発明の移動局装置は、基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて再送を要求するビットを指定するビット指定手段と、前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、を有する構成を採る。
【００１６】
本発明の基地局装置は、通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、生成された再送信号を再送する再送手段と、を有する構成を採る。
【００１７】
これらの構成によれば、上記と同様の作用効果を有する移動局装置および基地局装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の無線通信方法は、基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信方法であって、前記基地局装置から送信された信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得ステップと、前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得ステップによって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定ステップと、前記ビット指定ステップの指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知ステップと、前記通知ステップによって通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成ステップと、生成された再送信号を再送する再送ステップと、を有するようにした。
【００１９】
この方法によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、移動局装置が基地局に対し再送ビットを指定する要求を行い、基地局装置は、この移動局装置からの要求に基づいて、再送するビットの送信制御を行うことである。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概要を示す図である。ここでは、基地局装置（ＢＳ）１５０と移動局装置（ＭＳ）１００の間で無線通信が行われる場合を例にとって説明する。
【００２３】
図１において、基地局装置１５０が送信したデータを移動局装置１００が受信し、誤り判定を行う。受信データが誤りと判定された場合、移動局装置１００は、ＮＡＣＫ信号と共にビット指定情報を基地局装置１５０に送信する。このビット指定情報については後述する。基地局装置１５０は、このビット指定情報に基づいて再送するパケットを構成するビットを選択し、移動局装置１００に対し再送する。
【００２４】
図２は、移動局装置１００の内部構成を示すブロック図である。この移動局装置は、アンテナ１０１、無線送受信共用部１０２、復調部１０３、復号部１０４、誤り判定部１０５、受信強度検出部１０６、再送ビット指定部１０７、送信フレーム作成部１０８、符号化部１０９、変調部１１０を有する。
【００２５】
無線送受信共用部１０２は、アンテナ１０１を介して受信された信号に対し、ダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、復調部１０３に出力する。復調部１０３は、無線送受信共用部１０２から出力された信号を復調し、復号部１０４に出力すると共に受信強度検出部１０６に出力する。復号部１０４は、復調部１０３から出力された復調後の信号に復号処理を施し、受信データを得る。
【００２６】
この受信データは誤りを判定するために誤り判定部１０５に出力される。誤り判定部１０５は、復号部１０４から出力された復号後の信号の誤りを判定し、判定結果（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号）を受信強度検出部１０６および送信フレーム作成部１０８に出力する。受信強度検出部１０６は、誤り判定部１０５からＮＡＣＫ信号が出力されてきた場合、復調部１０３の出力から、パケットを構成する各ビットの受信強度を検出し、検出結果を再送ビット指定部１０７に出力する。再送ビット指定部１０７は、受信強度検出部１０６から出力された各ビットごとの受信強度を閾値と比較し、閾値以下の受信強度のビットを再送対象として指定する。この指定結果は、ビット指定情報として送信フレーム作成部１０８に出力される。
【００２７】
送信フレーム作成部１０８は、送信データから送信フレームを作成する。このとき、誤り判定部から出力されるＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号および再送ビット指定部１０７から出力されるビット指定情報が送信データに付加される。作成された送信信号は符号化部１０９に出力される。符号化部１０９は、送信フレーム作成部１０８から出力される送信フレームに対し符号化処理を施し、変調部１１０に出力する。変調部１１０は、符号化部１０９から出力された符号化された信号に変調処理を施し、無線送受信共用部１０２に出力する。無線送受信共用部１０２は、変調部１１０から出力された変調後の信号に対し、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１０１を介して基地局装置１５０に対し送信する。
【００２８】
図３は、基地局装置１５０の内部構成を示すブロック図である。この基地局装置は、アンテナ１５１、無線送受信共用部１５２、復調部１５３、復号部１５４、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５、ビット指定情報抽出部１５６、再送ビット制御部１５７、バッファ１５８、符号化部１５９、変調部１６０、送信電力制御部１６１を有する。
【００２９】
無線送受信共用部１５２は、アンテナ１５１を介して受信された信号に対し、ダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、復調部１５３に出力する。復調部１５３は、無線送受信共用部１５２から出力された信号を復調し、復号部１５４に出力する。復号部１５４は、復調部１５３から出力された復調後の信号に復号処理を施し、受信データを得る。
【００３０】
一方、送信データは、まずバッファ１５８に格納される。バッファ１５８は、初回送信時には、１パケットごとの送信ビットを符号化部１５９に出力し、パケット再送時には、再送ビット制御部１５７から指定された送信ビットからパケットを作成し出力する。符号化部１５９は、バッファ１５８から出力される送信パケットに対し符号化処理を施し、変調部１６０に出力する。変調部１６０は、符号化部１５９から出力された符号化された信号に変調処理を施し、送信電力制御部１６１に出力する。送信電力制御部１６１は、変調部１６０から出力された変調後の信号の送信電力を制御し、無線送受信共用部１５２に出力する。無線送受信共用部１５２は、送信電力制御部１６１から出力された信号に対し、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１５１を介して移動局装置に対し送信する。
【００３１】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５は、復号部１５４から出力された受信データからＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を抽出し、ビット指定情報抽出部１５６および再送ビット制御部１５７に通知する。ビット指定情報抽出部１５６は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５からＮＡＣＫ信号が通知された場合、復号部１５４から出力された受信データからビット指定情報を抽出し、再送ビット制御部１５７に出力する。再送ビット制御部１５７は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部１５５からＮＡＣＫ信号が通知された場合、ビット指定情報抽出部１５６から出力されるビット指定情報に基づいて、バッファ１５８に格納されている送信ビットのうち再送パケットに組み込まれるビットを指定し、この旨の制御信号をバッファ１５８に出力することによりバッファ１５８を制御する。また、これに伴い制御信号を符号化部１５９、変調部１６０、および送信電力制御部１６１にも出力し、符号化部１５９において使用される符号化率、変調部１６０において使用される変調方式、および送信電力制御部１６１において使用される送信電力を制御する。
【００３２】
次いで、上記構成を有する無線通信システムの通信手順について、図４に示すシーケンス図を用いて説明する。
【００３３】
基地局から移動局に対しパケットデータが送信される（ＳＴ１０１０）。移動局は、このパケットを受信し（ＳＴ１０２０）、復調および復号処理を施した後、誤り判定を行う（ＳＴ１０３０）。例えば、ＣＲＣ判定により受信ＯＫ／ＮＧが判定される。受信パケットが誤りと判定された場合、受信強度検出部１０６から出力された情報を用いて、再送ビット指定部１０７は、再送ビットを決定し（ＳＴ１０４０）、ＮＡＣＫ信号と共に基地局へ送信する（ＳＴ１０５０）。
【００３４】
基地局は、移動局から送信された信号を受信し（ＳＴ１０６０）、ＮＡＣＫ信号を抽出した場合（ＳＴ１０７０）、ビット指定情報も同時に抽出し（ＳＴ１０８０）、再送要求のあったビットを基に再送信号を生成し（ＳＴ１０９０）、データを再送する（ＳＴ１１００）。
【００３５】
ここで、移動局が再送を要求したビットがパケットを構成する数に満たない場合は、基地局は、符号化率を下げ、つまり、冗長度を増して送信してもよいし、送信電力を低く設定し送信しても良い。
【００３６】
基地局において、受信信号のｆＤ（ドップラー周波数）が高い、または、受信ＣＩＲが悪い等のように上り回線の受信品質が良好でないと判断される場合、移動局の再送要求には応じず、通常のＣＣ法またはＩＲ法のルールに従って再送信号を生成するような形態でも良い。これにより、ビット指定情報自体が誤ることにより、移動局が要求しない誤ったビットを再送することを防止できるため、再送回数を減少させることができる。また、スケジューラにおいて、通信システムのリソースが余っていると判断される場合、通常のＣＣ法やＩＲ法のルールに従って再送信号を生成する形態であっても良い。
【００３７】
次いで、本実施の形態に係る通信システムの奏する効果について、図５および図６を用いて説明する。
【００３８】
図５（ａ）は、基地局装置から送信されるパケットを構成する送信ビット系列の送信強度（電力）を示す図である。ここでは、各ビットの送信強度が一定である場合を例にとる。一方、図５（ｂ）は、伝搬路を経て移動局装置に受信されたパケットの受信ビット系列の受信強度を示す図である。曲線Ｆ１は、伝搬路におけるフェージング強度を概念的に示したものである。
【００３９】
この図に示すように、送信時の各ビットの送信強度が一定であっても、無線信号が伝搬路においてフェージングを受けることにより、受信時の強度は、ビットにより異なる。受信強度の低いビットは、正しく復調できないおそれが強い。
【００４０】
そこで、本実施の形態においては、ビットごとの受信強度を閾値と比較し、閾値以下の受信強度であるビットを再送対象とする。図６は、再送対象となるビットの指定方法を説明するための図である。図中、点線は閾値のレベルを示している。図６（ａ）においては、３番目と６番目のビットの受信強度が閾値以下である。このとき、この２つのビットを再送対象とする。
【００４１】
また、送信データの符号化方法として、以下に示すようにターボ符号を用いても良い。
【００４２】
例えば、符号化率１／３のターボ符号器からは、符号化されていない１系列のシステマティックビット（組織符号）と、２系列の冗長ビットの計３系列が出力される。ここで、冗長ビット系列は、複数のパンクチャリングパターンによって間引かれ、数種類の冗長ビットパターンに分けられる。ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ）の一つであるＩＲ（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）法は、データの再送毎にシステマティックビットの送否および上記の冗長ビットパターンの組み合わせを変える方法である。例えば、初回送信時は、システマティックビットと冗長系列１とを送信し、再送になった場合は、冗長系列２と冗長系列３とを送信する（ここで、冗長ビットパターンを冗長系列１、冗長系列２、冗長系列３、…とした）。従って、データの再送に伴い、受信側では、受信する冗長ビットが増加することになる。よって、受信データの冗長度が増し、誤り訂正能力が増加することにより、受信データの誤り率が低減される。同じ冗長ビットパターンが再送された場合には、受信側で合成される。
【００４３】
本実施の形態において、上記のターボ符号を適用した場合、図６（ｂ）に示すように、受信強度が閾値以下であった２つのビットを含むビットパターンを構成する全てのビットを再送対象とする。例えば、３番目と６番目のビットがシステマティックビットであれば、システマティックビットのみ再送する。
【００４４】
ただし、ＩＲ法では、尤度の低いビットを再送するよりも、異なるパターンの冗長ビットを先に送信し符号化率を下げた（冗長度を増した）方が、受信データの誤り率が改善することがある。このため、再送を繰り返し、すべての冗長ビットパターンを送信後、すなわち符号化率が最低となった後に、尤度を用いて再送ビットを指定するようにしても良い。
【００４５】
このように、本実施の形態によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【００４６】
なお、ここでは、再送ビットを指定する際の基準として受信電力を用いる場合を例にとって説明したが、受信ビットの尤度を示すものであれば良く、例えば、受信品質（ＣＩＲ、ＳＩＲ、Ｅｂ／Ｎ０等）やビタビ復号に用いられるメトリックのような他のパラメータ等であっても良い。
【００４７】
また、ここでは、基地局が、移動局から通知されたビット指定情報に完全に従う場合を例にとって説明したが、場合によっては移動局からの要求に応えず、別のビットを選択するような形態であっても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、システムリソースを有効に活用することができ、通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの概要を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る移動局装置の内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係る基地局装置の内部構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信手順を示すシーケンス図
【図５】（ａ）送信ビット系列の送信強度を示す図
（ｂ）受信ビット系列の受信強度を示す図
【図６】（ａ）再送対象となるビットの指定方法を説明するための図
（ｂ）再送対象となるビットの指定方法を説明するための図
【符号の説明】
１００ 移動局装置
１０２、１５２ 無線送受信共用部
１０５ 誤り判定部
１０６ 受信強度検出部
１０７ 再送ビット指定部
１５０ 基地局装置
１５５ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号抽出部
１５６ ビット指定情報抽出部
１５７ 再送ビット制御部
１５８ バッファ
１５９ 符号化部
１６０ 変調部
１６１ 送信電力制御部
Claims (8)
- 基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信システムであって、
前記移動局装置は、
前記基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、
受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、
前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定手段と、
前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、を有し、
前記基地局は、
通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、
生成された再送信号を再送する再送手段と、を有する、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 前記ビット指定手段は、
前記尤度取得手段によって取得された受信尤度を閾値と比較し、閾値以下の受信尤度を有するビットを、再送を要求するビットとして指定する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。 - 前記信号生成手段は、
前回送信時に用いた変調方式または符号化率よりも受信側の受信品質が向上する変調方式または符号化率を用いて再送信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。 - 前記再送手段は、
前回送信時に用いた送信電力よりも送信電力を低くして再送信号を再送する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。 - 前記受信尤度は、前記移動局が受信した信号の強度または受信品質であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
- 基地局装置から送信された信号を受信する受信手段と、
受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得手段と、
前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得手段によって取得された受信尤度に基づいて再送を要求するビットを指定するビット指定手段と、
前記ビット指定手段の指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知手段と、
を有することを特徴とする移動局装置。 - 通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成手段と、
生成された再送信号を再送する再送手段と、
を有することを特徴とする基地局装置。 - 基地局装置と移動局装置間で無線通信を行う通信方法であって、
前記基地局装置から送信された信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された信号を構成するビットの受信尤度をそれぞれ取得する尤度取得ステップと、
前記信号に含まれるデータの再送を前記基地局装置に対し要求する場合、前記尤度取得ステップによって取得された受信尤度に基づいて、再送を要求する前記ビットを指定するビット指定ステップと、
前記ビット指定ステップの指定結果であるビット指定情報を前記基地局に通知する通知ステップと、
前記通知ステップによって通知されたビット指定情報に基づいて指定されたビットを用いて再送信号を生成する信号生成ステップと、
生成された再送信号を再送する再送ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
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