JP2004364075A - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】どのような変調方式を採用した場合でも有効に誤り率特性を向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を提供すること。
【解決手段】拡散部105は1送信パケット内の各符号化ビット列を異なる拡散コードで拡散することで複数の拡散信号を形成する。パワー比設定部106は各拡散信号それぞれのパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定する。これにより、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになり、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。
【選択図】 図1
【解決手段】拡散部105は1送信パケット内の各符号化ビット列を異なる拡散コードで拡散することで複数の拡散信号を形成する。パワー比設定部106は各拡散信号それぞれのパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定する。これにより、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになり、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線送信装置及び無線送信方法に関し、例えば無線基地局や携帯端末に設けられた送信装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、無線送信装置では、データの高速伝送と高品質伝送との両立が求められている。ここで無線送信において、高速伝送と高品質伝送は全く独立した性能ではなく、高品質伝送は高速伝送に寄与する関係をもっている。具体的には、データを高品質で伝送できなければ受信側でのビット誤り率特性が悪くなるので、同じデータの再送回数が増えて、結果としてスループットが低下することになる。このように無線送信では、データを高品質で伝送することが、重要な技術となっている。
【0003】
データの高速伝送と高品質伝送を両立させるために、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、低伝送遅延、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。そして、HSDPAを支援する技術として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)TR25.848 ”Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access”、TR25.858 ”HSDPA Physical Layer Aspects”には、AMC(Adaptive Modulation and Coding:適応変調符号化方式)と呼ばれる伝送方式が開示されている。
【0004】
このAMC技術は、回線品質の変動に応じて、変調方式や誤り訂正符号化レートを適応的にかつ高速に変更する技術である。AMC技術では、回線品質が良好なほど、変調多値数の多い変調方式を用い、誤り訂正符号化レートを大きくすることで、伝送レートを高める。具体的には、移動局(または基地局)で随時移動局毎の下りの伝搬品質を測定し、基地局ではその測定結果に基づいて、情報を伝送すべき移動局と最適な伝送レートを決定し、決定した伝送レートで情報を伝送する。そして伝送レートを可変とする要素として、変調方式や符号化レートが検討されている。
【0005】
このようにAMC技術を用いれば、移動局から送信される回線の測定結果に基づいて、適応的に変調方式や符号化レートを決定するようにしているので、回線状態に応じて所望の誤り率を満たす最大限のデータを伝送できる。この結果、伝送効率と誤り率を両立させることができる。
【0006】
さらにターボ符号化されたデータに対して適応変調を行う際に、システマティックビットについてはパリティビットよりも誤りの生じ難いビットにマッピングすることで、一段と誤り率特性を向上し得る技術も提案されている。例えば、システマティックビットを同一シンボルにおける伝送品質の良いビットに優先的に割り当てて多値変調を行うことにより、ターボ符号化された送信信号の誤り率特性を向上させる送信方法が提案されている。つまり、システマティックビットとパリティビットでは、復号時に求められる所要品質が異なるので、高い所要品質が求められるシステマティックビットを伝送品質の良いビットに割り当てて多値変調を行う。
【0007】
【非特許文献1】
3GPP TSG−RAN WG1 #23 Tdoc R1−02−0024 (Espoo,Finland Jan 8−11,2002); 3rd Generation Partnership Project Technical Specification Group−RAN Working Group 1 #23 T document Release−02−0024(Espoo,Finland Jan 8−11,2002)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来提案されているシステマティックビットを同一シンボルにおける伝送品質の良いビットに優先的に割り当てて多値変調を行う方法では、ターボ符号化により得られたシステマティックビットとパリティビットに対して、例えば16値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)を行う場合に、システマティックビットを上位ビットとすると共にパリティビットを下位ビットとしてマッピングすることにより、システム全体の誤り率特性への影響が大きいシステマティックビットの誤り率特性を向上させるようになっている。
【0009】
しかしながら、このことからも明らかなように、変調の仕方により誤り率特性を向上させようとした場合、16値QAMのように上位ビットと下位ビットとが存在する変調方式では誤り率特性を有効に向上させることができるが、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)のようにビットによって品質に差が生じない方式では、誤り率特性の向上効果が望めないことになる。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、どのような変調方式を採用した場合でも有効に誤り率特性を向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明の無線送信装置は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列について、復号時に求められる所要品質が異なる複数の符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散することにより複数の拡散信号を形成する拡散手段と、当該拡散手段により得られた複数の拡散信号それぞれのパワー比を前記所要品質に応じて設定するパワー比設定手段と、パワー比設定手段によりパワー比が設定された複数の拡散信号を多重化することにより符号分割多重信号を得る多重化手段と、符号分割多重信号を無線送信する無線送信手段と、を具備する構成を採る。
【0012】
この構成によれば、例えばシステマティックビットとパリティビットのように復号時に求められる所要品質が異なる符号化ビットを符号分割多重して送信する場合に、システマティックビットの拡散信号のパワー比をパリティビットの拡散信号のパワー比よりも大きくすることで、復号時の各符号化ビットの所要品質を満足させることができる。したがって、変調時のビットマッピングによらず、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。つまり多重化された拡散信号のパワー比が大きい符号化ビットほど受信時の品質が良くなるので、多重送信された符号化ビットの受信品質をパワー比によって差を付けることができる。この結果、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に各符号化ビットの品質を変えることができるようになる。
【0013】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段は、単位送信区間内、又は前回送信時と再送時との間で前記パワー比を変化させる構成を採る。
【0014】
この構成によれば、単位送信区間内でパワー比を変えれば、より細かな制御が行うことが可能となり、再送による合成時の所要品質を考慮して電力を割り当てることが可能となる。例えば前回送信時と再送時との間でパワー比を変化させれば、前回送信時にパワー比が小さいために誤りが検出されて再送となった符号化ビットのパワー比を再送時に大きくできるので、送信電力を有効に割り振ることが可能となる。
【0015】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段は、単位送信区間内で前回送信時と再送時で前記パワー比を変化させるにあたって、再送時には、単位送信区間を時間軸方向に分割する分割数を変更し、分割した区間毎にパワー比を設定する構成を採る。
【0016】
この構成によれば、送信データの品質をより柔軟に変えることができるようになる。
【0017】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段に入力される拡散された符号化ビットの入力順序を変化させる並べ換え手段をさらに具備し、パワー比設定手段は、符号化ビットの入力順序に応じてパワー比を決定し、無線送信手段は、並べ換え手段による並べ換え情報も含めて送信する構成を採る。
【0018】
この構成によれば、パワー比設定手段は、単純に入力順序に応じてパワー比を設定すればよいので構成を簡単化できる。また受信側装置は、並べ換え情報に基づいて受信符号化ビット列を元の順序に戻せばよいので、復調処理や復号処理を容易に行うことができるようになる。
【0019】
本発明の無線送信方法は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、これにより得た複数の拡散信号のそれぞれのパワー比をその符号化ビット列が復号時に求められる所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成する。
【0020】
この方法によれば、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになる。したがって、変調時のビットマッピングによらず、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。また送信電力を有効に使用することにもなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、各符号化ビット列を拡散して得た複数の拡散信号のそれぞれのパワー比を復号時の所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成することである。
【0022】
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。
【0023】
(1)構成
図1において、100は全体として本発明の無線送信装置を含む無線通信装置示す。無線通信装置100は送信データをバッファ101を介してターボ符号器102に入力する。ターボ符号器102は送信データに対してターボ符号化処理を施すことにより、システマティックビットSBとパリティビットPBを形成し、これらを並べ換え部103に送出する。
【0024】
並べ換え部103は、1つの送信パケット内にシステマティックビットSBとパリティビットPBが所定数ずつ配置されるようにビット配列を行う。ここで1送信パケットとは、誤り判定を行う単位であり、CRC(Cyclic Redundancy Check)ビットが1つ含まれるようなデータ単位であるとする。
【0025】
加えて、並べ換え部103は、初回送信時と再送時とではパケット内でのシステマティックビットとパリティビットとの配列を入れ換えるようにビット配列を行う。並べ換え部103は配列後のビットストリームを変調部104に送出する。
【0026】
変調部104は、入力したビットストリームに対して、QPSKや16値QAM等の所定の変調処理を行う。拡散部105は変調後のシンボルに対して互いに直交関係にある複数の拡散コードを用いて拡散処理を施す。拡散された信号は順次パワー比設定部106に入力される。
【0027】
パワー比設定部106は、符号分割多重される複数の拡散信号の合計電力値を単位送信区間(以下、これをTTI(Transmission Time Interval)区間と呼ぶ)内で一定に保ちながら、各拡散信号のパワー比を設定する。なおこのTTI区間は、1送信パケット分を送信する区間である。多重処理部107は、パワー比設定後の拡散信号を多重化することにより、符号分割多重信号を形成する。符号分割多重信号は、無線送信部108によりディジタルアナログ変換、アップコンバートや増幅等の所定の無線送信処理が施された後、アンテナAN1から送信される。ここで無線送信部108は、同一のTTI区間では符号分割多重信号の合計送信電力を一定としながら送信電力を制御する。
【0028】
次に無線通信装置100の受信系について説明する。無線通信装置100は通信相手局からの信号をアンテナAN1により受信し、この受信信号を無線受信部201に入力する。無線受信部201は、受信信号に対して、ダウンコンバートやアナログディジタル変換等の所定の無線受信処理を施した後、逆拡散部202に送出する。
【0029】
逆拡散後の信号は復調部203を介してACK/NACK検出部204に送出される。ACK/NACK検出部204は、受信信号に含まれるACK信号又はNACK信号を検出し、検出結果を送信制御部205に送出する。送信制御部205は、ACK/NACK検出結果に基づいて、バッファ101、ターボ符号化器102、並べ換え部103及びパワー比設定部106における処理を、初回送信の処理と再送での処理とで切換制御する。
【0030】
次に無線通信装置100から送信された信号を受信する無線通信装置300の構成を、図2に示す。無線通信装置300は、無線通信装置100からの信号をアンテナAN2で受信すると、この受信信号を、無線受信部301、逆拡散部302及び復調部303を介して並べ換え部304及び報告値抽出部305に入力する。並べ換え部304は報告値抽出部305により抽出された報告値に基づいて復調データを並べ換えることにより、復調データをシステマティックビットSBとパリティビットPBに分離する。ここで報告値抽出部305で抽出される報告値は、無線通信装置100の並べ換え部103での並べ換え情報であり、並べ換え部304ではこの報告値に基づいて並べ換え部103と逆の並べ換え処理を行うようになっている。因みに、この報告値は例えば無線通信装置100の並べ換え部103で送信信号に付加される。
【0031】
ターボ復号器306は入力されたシステマティックビットSB及びパリティビットPBを用いてターボ復号化処理を行い、これにより得た復号データを合成部307を介して誤り検出部309に送出する。合成部307は、初回送信データの受信時には、復号データをそのまま誤り検出部309に送出する。これに対して、再送データの受信時には、バッファ308に格納された前回受信した復号データと今回の復号データを合成して誤り検出部309に送出する。誤り検出部309は復号データに誤りがあるか否かを検出し、検出結果をACK/NACK信号生成部310に送出すると共に誤り無しの場合には入力した復号データを受信データとして出力する。
【0032】
ACK/NACK信号生成部310は、誤り検出部309により誤りが検出されなかった場合にはACK信号を生成すると共に誤りが検出された場合にはNACK信号を生成する。生成されたACK信号又はNACK信号は拡散部311及び無線送信部312を介してアンテナAN2から送信される。
【0033】
(2)動作
以上の構成において、無線通信装置100は、1つの送信パケット内に収容するシステマティックビットとパリティビットを異なる拡散コードで拡散する。無線通信装置100は、符号分割多重信号の合計電力値を1パケットの送信区間であるTTI区間内で所定値に保ちながら、各拡散信号のパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定する。
【0034】
具体的には、初回送信時には所要品質の高いシステマティックビットSBの拡散信号のパワー比をパリティビットPBの拡散信号のパワー比よりも大きくする。これにより、復号時に誤り率特性に大きな影響を及ぼすシステマティックビットSBを無線通信装置300により品質良く受信できるようになるので、誤り率特性が向上する。
【0035】
それでも無線通信装置300で誤りが検出された際には、無線通信装置100は無線通信装置300から再送要求信号を受け、同一データを再送する。この際、無線通信装置100は、バッファ101に格納された同一データをバッファ101から出力し、ターボ符号化器102でシステマティックビットSBとパリティビットPBを形成する。
【0036】
並べ換え部103は、初回送信時とは逆の順序でシステマティックビットSBとパリティビットPBを出力する。これにより、再送時、拡散部105ではシステマティックビットSBとパリティビットPBにそれぞれ初回送信時とは逆の拡散コードが割り当てた拡散処理が施され、パワー比設定部106ではシステマティックビットSBの拡散信号とパリティビットPBの拡散信号のパワー比が、それぞれ初回送信時とは逆のパワー比とされる。但し、このときも初回送信時と同様にTTI区間でのシステマティックビットSBとパリティビットPBの合計電力値は一定とされる。なお、ここでは拡散コードを変えてコード毎のパワー比設定を変更しないようにしているが、拡散コードを変えずにパワー比設定を変更するようにしてもよい。また全送信電力は初回送信時と同じである必要はない。
【0037】
無線通信装置300は、このようにシステマティックビットSBとパリティビットPBのパワー比が逆転された再送信号を受信すると、これを並べ換え部304を介してターボ復号器306に入力する。ターボ復号器306は、初回送信で受け取ったビットと再送で受け取ったビットを合成したビットを用いて復号処理を行う。これにより、再送時にはパリティビットPBの品質も良くなるので誤り率特性の良い復号データを得ることができる。
【0038】
(3)効果
以上の構成によれば、パワー比設定部106を設け、1送信パケット内の各符号化ビット列を異なる拡散コードで拡散して得た複数の拡散信号それぞれのパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定するようにしたことにより、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになり、復号データの誤り率特性を向上し得る無線送信装置を実現できる。
【0039】
また前回送信時(例えば初回送信時)と再送時とで、パワー比を変化させるようにしたことにより、より細かな制御が行うことが可能となり、再送による合成時の所要品質を考慮して電力を割り当てることが可能となる。
【0040】
(4)送信例
次に図3〜図8を用いて、無線通信装置100から送信される送信信号の信号例について説明する。なお図3〜図8において、Sは重要なビット(この実施の形態の場合、システマティックビット)を示し、Pはそれほど重要でないビット(この実施の形態の場合、パリティビット)を示す。またコード1、コード2は、拡散部105での拡散処理に用いられる拡散コードを示し、互いに相関が0の関係となっているものとする。
【0041】
(送信例1)
図3は、実施の形態における第1の送信例を示し、TTI区間で重要ビットSと、非重要ビットPを符号分割多重送信する場合に、送信1回目と送信2回目で各ビットS、Pの拡散信号のパワー比を逆転させるものである。これにより、送信1回目で重要ビットSの信頼度を上げることができるようになり、重要ビットSを1回の送信で誤り無く送ることができる可能性を高めることができる。加えて、2回目の送信では、パワー比が逆転されるので、1回目の送信で非重要ビットPに誤りが生じても2回目の送信では誤りが解消する可能性を高めることができる。
【0042】
(送信例2)
図4は、実施の形態における第2の送信例を示し、TTI区間を時間軸方向に2分割し、1回の送信では分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を等しくし、分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2に割り当てる拡散コードを変える。また送信1回目と送信2回目の間では、各ビットS1、S2、P1、P2の拡散信号のパワー比を逆転させる。
【0043】
これにより、送信例1と比較して、1回の送信の分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2に割り当てる拡散コードを変えるようにしたことにより、1回の送信での重要ビットS1、S2の誤る確率を一段と低減できる。また、S1、S2とP1、P2のパワー比を等しい場合について説明したが、これに限らず、2分割したそれぞれにおいてパワー比を柔軟に変更してもよい。
【0044】
因みに、図5は、従来のTTI区間での重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー配分及び拡散コード割り当ての例を示す。図5の例によれば、重要ビットS1、S2の誤る確率は、非重要ビットP1、P2の誤る確率と同等となる。
【0045】
(送信例3)
図6は、実施の形態における第3の送信例を示す。この送信例3と上述した送信例2との違いは、送信例2では再送時に拡散コード1、2のパワー比を変えることで重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を送信1回目と送信2回目で入れ換えたが、この送信例3では再送時に拡散コード1、2のパワー比を変えるのではなく重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2の順序を入れ換えることで重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を送信1回目と送信2回目で入れ換えるようになっている。
【0046】
具体的には、パワー比設定部106が各拡散コード1、2に対して送信1回目と送信2回目で同じパワー比を設定しておき、並べ換え部103によって重要ビットS(システマティックビットSB)と非重要ビットP(パリティビットPB)の出力順序を送信1回目と送信2回目で入れ換えるようにする。
【0047】
これにより、パワー比設定部106は、単純に入力順序に応じてパワー比を設定すればよいので、パワー比設定部106の構成を簡単化できる。
【0048】
(送信例4)
図7は、実施の形態における第4の送信例を示し、TTI区間の時間軸方向の分割数を符号化率に応じて変更した場合を示す。図7の例は、1/3のターボ符号を2コード多重して送信する場合の例であり、送信1回目ではシステマティックビットS1、S2のパワー比を大きくし、送信2回目ではパリティビットP12、P22のパワー比を大きくしている。このようにすることで、符号化率が変化した場合や品質を変えたい部分が増えた場合でも、本発明を適用できるようになる。
【0049】
(送信例5)
図8は、実施の形態における第5の送信例を示し、送信1回目と送信2回目とで、TTI区間の時間方向の分割数を変化させる。具体的には、送信1回目でTTI区間を時間方向に2分割すると共に重要ビットS1、S2のパワー比を大きくして送信し、送信2回目ではTTI区間を時間方向に4分割すると共に各分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を変化させる。
【0050】
このように、TTI区間の分割数を増やし、各分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を適宜設定するようにしたことにより、重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2の品質を柔軟に変えることができるようになる。
【0051】
(5)他の実施の形態
なお上述した実施の形態では、2コード多重の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当然、3コード多重以上のマルチコード多重を行う場合にも適用することができる。
【0052】
また上述した実施の形態では、再送時のパワー比を逆転させる場合について述べたが、これに限らず、必要に応じてパワー比を自由に変えることが可能である。例えば、パワー比が2:3であったものを、2:1のパワー比として送信してもよい。
【0053】
また上述した実施の形態では、再送時にも同じ信号列を送るとして述べたが、これに限らず、パリティを変えて送ったりする場合でも、柔軟にパワー比を変えて、各ビット列の品質を変えることが可能である。例えば、最初にシステマティックビットSとパリティビットP1を送り、次にパリティビットP1とパリティビットP2を送る場合でも、それぞれの送信においてパワー比を柔軟に変更して送信することができる。
【0054】
さらに上述した実施の形態では、ターボ符号化を行う場合を例にとり、重要ビットとしてシステマティックビット、非重要ビットとしてパリティビットを対応させて説明したが、重要ビット及び非重要ビットはこれに限らない。例えばMPEG2のIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャのように特性の異なる情報を同時に送る際にIピクチャを重要ビットとして電力を高く割り当てることも可能である。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、1送信パケット内の符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、各符号化ビット列の拡散信号それぞれのパワー比を復号時の所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成するようにしたことにより、どのような変調方式を採用した場合でも有効に誤り率特性を向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図2】実施の形態の無線受信装置の構成を示すブロック図
【図3】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図4】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図5】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図6】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図7】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図8】実施の形態による送信信号の例を示す図
【符号の説明】
100、300 無線通信装置
103 並べ換え部
105 拡散部
106 パワー比設定部
107 多重処理部
304 並べ換え部
305 報告値抽出部
SB システマティックビット
PB パリティビット
S 重要ビット
P 非重要ビット
【発明の属する技術分野】
本発明は無線送信装置及び無線送信方法に関し、例えば無線基地局や携帯端末に設けられた送信装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、無線送信装置では、データの高速伝送と高品質伝送との両立が求められている。ここで無線送信において、高速伝送と高品質伝送は全く独立した性能ではなく、高品質伝送は高速伝送に寄与する関係をもっている。具体的には、データを高品質で伝送できなければ受信側でのビット誤り率特性が悪くなるので、同じデータの再送回数が増えて、結果としてスループットが低下することになる。このように無線送信では、データを高品質で伝送することが、重要な技術となっている。
【0003】
データの高速伝送と高品質伝送を両立させるために、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、低伝送遅延、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。そして、HSDPAを支援する技術として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)TR25.848 ”Physical layer aspects of UTRA High Speed Downlink Packet Access”、TR25.858 ”HSDPA Physical Layer Aspects”には、AMC(Adaptive Modulation and Coding:適応変調符号化方式)と呼ばれる伝送方式が開示されている。
【0004】
このAMC技術は、回線品質の変動に応じて、変調方式や誤り訂正符号化レートを適応的にかつ高速に変更する技術である。AMC技術では、回線品質が良好なほど、変調多値数の多い変調方式を用い、誤り訂正符号化レートを大きくすることで、伝送レートを高める。具体的には、移動局(または基地局)で随時移動局毎の下りの伝搬品質を測定し、基地局ではその測定結果に基づいて、情報を伝送すべき移動局と最適な伝送レートを決定し、決定した伝送レートで情報を伝送する。そして伝送レートを可変とする要素として、変調方式や符号化レートが検討されている。
【0005】
このようにAMC技術を用いれば、移動局から送信される回線の測定結果に基づいて、適応的に変調方式や符号化レートを決定するようにしているので、回線状態に応じて所望の誤り率を満たす最大限のデータを伝送できる。この結果、伝送効率と誤り率を両立させることができる。
【0006】
さらにターボ符号化されたデータに対して適応変調を行う際に、システマティックビットについてはパリティビットよりも誤りの生じ難いビットにマッピングすることで、一段と誤り率特性を向上し得る技術も提案されている。例えば、システマティックビットを同一シンボルにおける伝送品質の良いビットに優先的に割り当てて多値変調を行うことにより、ターボ符号化された送信信号の誤り率特性を向上させる送信方法が提案されている。つまり、システマティックビットとパリティビットでは、復号時に求められる所要品質が異なるので、高い所要品質が求められるシステマティックビットを伝送品質の良いビットに割り当てて多値変調を行う。
【0007】
【非特許文献1】
3GPP TSG−RAN WG1 #23 Tdoc R1−02−0024 (Espoo,Finland Jan 8−11,2002); 3rd Generation Partnership Project Technical Specification Group−RAN Working Group 1 #23 T document Release−02−0024(Espoo,Finland Jan 8−11,2002)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来提案されているシステマティックビットを同一シンボルにおける伝送品質の良いビットに優先的に割り当てて多値変調を行う方法では、ターボ符号化により得られたシステマティックビットとパリティビットに対して、例えば16値QAM(Quadrature Amplitude Modulation)を行う場合に、システマティックビットを上位ビットとすると共にパリティビットを下位ビットとしてマッピングすることにより、システム全体の誤り率特性への影響が大きいシステマティックビットの誤り率特性を向上させるようになっている。
【0009】
しかしながら、このことからも明らかなように、変調の仕方により誤り率特性を向上させようとした場合、16値QAMのように上位ビットと下位ビットとが存在する変調方式では誤り率特性を有効に向上させることができるが、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)のようにビットによって品質に差が生じない方式では、誤り率特性の向上効果が望めないことになる。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、どのような変調方式を採用した場合でも有効に誤り率特性を向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明の無線送信装置は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列について、復号時に求められる所要品質が異なる複数の符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散することにより複数の拡散信号を形成する拡散手段と、当該拡散手段により得られた複数の拡散信号それぞれのパワー比を前記所要品質に応じて設定するパワー比設定手段と、パワー比設定手段によりパワー比が設定された複数の拡散信号を多重化することにより符号分割多重信号を得る多重化手段と、符号分割多重信号を無線送信する無線送信手段と、を具備する構成を採る。
【0012】
この構成によれば、例えばシステマティックビットとパリティビットのように復号時に求められる所要品質が異なる符号化ビットを符号分割多重して送信する場合に、システマティックビットの拡散信号のパワー比をパリティビットの拡散信号のパワー比よりも大きくすることで、復号時の各符号化ビットの所要品質を満足させることができる。したがって、変調時のビットマッピングによらず、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。つまり多重化された拡散信号のパワー比が大きい符号化ビットほど受信時の品質が良くなるので、多重送信された符号化ビットの受信品質をパワー比によって差を付けることができる。この結果、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に各符号化ビットの品質を変えることができるようになる。
【0013】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段は、単位送信区間内、又は前回送信時と再送時との間で前記パワー比を変化させる構成を採る。
【0014】
この構成によれば、単位送信区間内でパワー比を変えれば、より細かな制御が行うことが可能となり、再送による合成時の所要品質を考慮して電力を割り当てることが可能となる。例えば前回送信時と再送時との間でパワー比を変化させれば、前回送信時にパワー比が小さいために誤りが検出されて再送となった符号化ビットのパワー比を再送時に大きくできるので、送信電力を有効に割り振ることが可能となる。
【0015】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段は、単位送信区間内で前回送信時と再送時で前記パワー比を変化させるにあたって、再送時には、単位送信区間を時間軸方向に分割する分割数を変更し、分割した区間毎にパワー比を設定する構成を採る。
【0016】
この構成によれば、送信データの品質をより柔軟に変えることができるようになる。
【0017】
本発明の無線送信装置は、パワー比設定手段に入力される拡散された符号化ビットの入力順序を変化させる並べ換え手段をさらに具備し、パワー比設定手段は、符号化ビットの入力順序に応じてパワー比を決定し、無線送信手段は、並べ換え手段による並べ換え情報も含めて送信する構成を採る。
【0018】
この構成によれば、パワー比設定手段は、単純に入力順序に応じてパワー比を設定すればよいので構成を簡単化できる。また受信側装置は、並べ換え情報に基づいて受信符号化ビット列を元の順序に戻せばよいので、復調処理や復号処理を容易に行うことができるようになる。
【0019】
本発明の無線送信方法は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、これにより得た複数の拡散信号のそれぞれのパワー比をその符号化ビット列が復号時に求められる所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成する。
【0020】
この方法によれば、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになる。したがって、変調時のビットマッピングによらず、復号データの誤り率特性を向上させることができるようになる。また送信電力を有効に使用することにもなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、1つの送信パケットに収容する符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、各符号化ビット列を拡散して得た複数の拡散信号のそれぞれのパワー比を復号時の所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成することである。
【0022】
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。
【0023】
(1)構成
図1において、100は全体として本発明の無線送信装置を含む無線通信装置示す。無線通信装置100は送信データをバッファ101を介してターボ符号器102に入力する。ターボ符号器102は送信データに対してターボ符号化処理を施すことにより、システマティックビットSBとパリティビットPBを形成し、これらを並べ換え部103に送出する。
【0024】
並べ換え部103は、1つの送信パケット内にシステマティックビットSBとパリティビットPBが所定数ずつ配置されるようにビット配列を行う。ここで1送信パケットとは、誤り判定を行う単位であり、CRC(Cyclic Redundancy Check)ビットが1つ含まれるようなデータ単位であるとする。
【0025】
加えて、並べ換え部103は、初回送信時と再送時とではパケット内でのシステマティックビットとパリティビットとの配列を入れ換えるようにビット配列を行う。並べ換え部103は配列後のビットストリームを変調部104に送出する。
【0026】
変調部104は、入力したビットストリームに対して、QPSKや16値QAM等の所定の変調処理を行う。拡散部105は変調後のシンボルに対して互いに直交関係にある複数の拡散コードを用いて拡散処理を施す。拡散された信号は順次パワー比設定部106に入力される。
【0027】
パワー比設定部106は、符号分割多重される複数の拡散信号の合計電力値を単位送信区間(以下、これをTTI(Transmission Time Interval)区間と呼ぶ)内で一定に保ちながら、各拡散信号のパワー比を設定する。なおこのTTI区間は、1送信パケット分を送信する区間である。多重処理部107は、パワー比設定後の拡散信号を多重化することにより、符号分割多重信号を形成する。符号分割多重信号は、無線送信部108によりディジタルアナログ変換、アップコンバートや増幅等の所定の無線送信処理が施された後、アンテナAN1から送信される。ここで無線送信部108は、同一のTTI区間では符号分割多重信号の合計送信電力を一定としながら送信電力を制御する。
【0028】
次に無線通信装置100の受信系について説明する。無線通信装置100は通信相手局からの信号をアンテナAN1により受信し、この受信信号を無線受信部201に入力する。無線受信部201は、受信信号に対して、ダウンコンバートやアナログディジタル変換等の所定の無線受信処理を施した後、逆拡散部202に送出する。
【0029】
逆拡散後の信号は復調部203を介してACK/NACK検出部204に送出される。ACK/NACK検出部204は、受信信号に含まれるACK信号又はNACK信号を検出し、検出結果を送信制御部205に送出する。送信制御部205は、ACK/NACK検出結果に基づいて、バッファ101、ターボ符号化器102、並べ換え部103及びパワー比設定部106における処理を、初回送信の処理と再送での処理とで切換制御する。
【0030】
次に無線通信装置100から送信された信号を受信する無線通信装置300の構成を、図2に示す。無線通信装置300は、無線通信装置100からの信号をアンテナAN2で受信すると、この受信信号を、無線受信部301、逆拡散部302及び復調部303を介して並べ換え部304及び報告値抽出部305に入力する。並べ換え部304は報告値抽出部305により抽出された報告値に基づいて復調データを並べ換えることにより、復調データをシステマティックビットSBとパリティビットPBに分離する。ここで報告値抽出部305で抽出される報告値は、無線通信装置100の並べ換え部103での並べ換え情報であり、並べ換え部304ではこの報告値に基づいて並べ換え部103と逆の並べ換え処理を行うようになっている。因みに、この報告値は例えば無線通信装置100の並べ換え部103で送信信号に付加される。
【0031】
ターボ復号器306は入力されたシステマティックビットSB及びパリティビットPBを用いてターボ復号化処理を行い、これにより得た復号データを合成部307を介して誤り検出部309に送出する。合成部307は、初回送信データの受信時には、復号データをそのまま誤り検出部309に送出する。これに対して、再送データの受信時には、バッファ308に格納された前回受信した復号データと今回の復号データを合成して誤り検出部309に送出する。誤り検出部309は復号データに誤りがあるか否かを検出し、検出結果をACK/NACK信号生成部310に送出すると共に誤り無しの場合には入力した復号データを受信データとして出力する。
【0032】
ACK/NACK信号生成部310は、誤り検出部309により誤りが検出されなかった場合にはACK信号を生成すると共に誤りが検出された場合にはNACK信号を生成する。生成されたACK信号又はNACK信号は拡散部311及び無線送信部312を介してアンテナAN2から送信される。
【0033】
(2)動作
以上の構成において、無線通信装置100は、1つの送信パケット内に収容するシステマティックビットとパリティビットを異なる拡散コードで拡散する。無線通信装置100は、符号分割多重信号の合計電力値を1パケットの送信区間であるTTI区間内で所定値に保ちながら、各拡散信号のパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定する。
【0034】
具体的には、初回送信時には所要品質の高いシステマティックビットSBの拡散信号のパワー比をパリティビットPBの拡散信号のパワー比よりも大きくする。これにより、復号時に誤り率特性に大きな影響を及ぼすシステマティックビットSBを無線通信装置300により品質良く受信できるようになるので、誤り率特性が向上する。
【0035】
それでも無線通信装置300で誤りが検出された際には、無線通信装置100は無線通信装置300から再送要求信号を受け、同一データを再送する。この際、無線通信装置100は、バッファ101に格納された同一データをバッファ101から出力し、ターボ符号化器102でシステマティックビットSBとパリティビットPBを形成する。
【0036】
並べ換え部103は、初回送信時とは逆の順序でシステマティックビットSBとパリティビットPBを出力する。これにより、再送時、拡散部105ではシステマティックビットSBとパリティビットPBにそれぞれ初回送信時とは逆の拡散コードが割り当てた拡散処理が施され、パワー比設定部106ではシステマティックビットSBの拡散信号とパリティビットPBの拡散信号のパワー比が、それぞれ初回送信時とは逆のパワー比とされる。但し、このときも初回送信時と同様にTTI区間でのシステマティックビットSBとパリティビットPBの合計電力値は一定とされる。なお、ここでは拡散コードを変えてコード毎のパワー比設定を変更しないようにしているが、拡散コードを変えずにパワー比設定を変更するようにしてもよい。また全送信電力は初回送信時と同じである必要はない。
【0037】
無線通信装置300は、このようにシステマティックビットSBとパリティビットPBのパワー比が逆転された再送信号を受信すると、これを並べ換え部304を介してターボ復号器306に入力する。ターボ復号器306は、初回送信で受け取ったビットと再送で受け取ったビットを合成したビットを用いて復号処理を行う。これにより、再送時にはパリティビットPBの品質も良くなるので誤り率特性の良い復号データを得ることができる。
【0038】
(3)効果
以上の構成によれば、パワー比設定部106を設け、1送信パケット内の各符号化ビット列を異なる拡散コードで拡散して得た複数の拡散信号それぞれのパワー比を復号時に求められる所要品質に応じて設定するようにしたことにより、変調方式や送信電力などの既存の品質決定要素とは別の拡散信号のパワー比といった新たな品質決定要素を用いて復号時の所要品質に合わせて柔軟に1送信パケット内の各符号化ビット列の品質を変えることができるようになり、復号データの誤り率特性を向上し得る無線送信装置を実現できる。
【0039】
また前回送信時(例えば初回送信時)と再送時とで、パワー比を変化させるようにしたことにより、より細かな制御が行うことが可能となり、再送による合成時の所要品質を考慮して電力を割り当てることが可能となる。
【0040】
(4)送信例
次に図3〜図8を用いて、無線通信装置100から送信される送信信号の信号例について説明する。なお図3〜図8において、Sは重要なビット(この実施の形態の場合、システマティックビット)を示し、Pはそれほど重要でないビット(この実施の形態の場合、パリティビット)を示す。またコード1、コード2は、拡散部105での拡散処理に用いられる拡散コードを示し、互いに相関が0の関係となっているものとする。
【0041】
(送信例1)
図3は、実施の形態における第1の送信例を示し、TTI区間で重要ビットSと、非重要ビットPを符号分割多重送信する場合に、送信1回目と送信2回目で各ビットS、Pの拡散信号のパワー比を逆転させるものである。これにより、送信1回目で重要ビットSの信頼度を上げることができるようになり、重要ビットSを1回の送信で誤り無く送ることができる可能性を高めることができる。加えて、2回目の送信では、パワー比が逆転されるので、1回目の送信で非重要ビットPに誤りが生じても2回目の送信では誤りが解消する可能性を高めることができる。
【0042】
(送信例2)
図4は、実施の形態における第2の送信例を示し、TTI区間を時間軸方向に2分割し、1回の送信では分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を等しくし、分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2に割り当てる拡散コードを変える。また送信1回目と送信2回目の間では、各ビットS1、S2、P1、P2の拡散信号のパワー比を逆転させる。
【0043】
これにより、送信例1と比較して、1回の送信の分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2に割り当てる拡散コードを変えるようにしたことにより、1回の送信での重要ビットS1、S2の誤る確率を一段と低減できる。また、S1、S2とP1、P2のパワー比を等しい場合について説明したが、これに限らず、2分割したそれぞれにおいてパワー比を柔軟に変更してもよい。
【0044】
因みに、図5は、従来のTTI区間での重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー配分及び拡散コード割り当ての例を示す。図5の例によれば、重要ビットS1、S2の誤る確率は、非重要ビットP1、P2の誤る確率と同等となる。
【0045】
(送信例3)
図6は、実施の形態における第3の送信例を示す。この送信例3と上述した送信例2との違いは、送信例2では再送時に拡散コード1、2のパワー比を変えることで重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を送信1回目と送信2回目で入れ換えたが、この送信例3では再送時に拡散コード1、2のパワー比を変えるのではなく重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2の順序を入れ換えることで重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を送信1回目と送信2回目で入れ換えるようになっている。
【0046】
具体的には、パワー比設定部106が各拡散コード1、2に対して送信1回目と送信2回目で同じパワー比を設定しておき、並べ換え部103によって重要ビットS(システマティックビットSB)と非重要ビットP(パリティビットPB)の出力順序を送信1回目と送信2回目で入れ換えるようにする。
【0047】
これにより、パワー比設定部106は、単純に入力順序に応じてパワー比を設定すればよいので、パワー比設定部106の構成を簡単化できる。
【0048】
(送信例4)
図7は、実施の形態における第4の送信例を示し、TTI区間の時間軸方向の分割数を符号化率に応じて変更した場合を示す。図7の例は、1/3のターボ符号を2コード多重して送信する場合の例であり、送信1回目ではシステマティックビットS1、S2のパワー比を大きくし、送信2回目ではパリティビットP12、P22のパワー比を大きくしている。このようにすることで、符号化率が変化した場合や品質を変えたい部分が増えた場合でも、本発明を適用できるようになる。
【0049】
(送信例5)
図8は、実施の形態における第5の送信例を示し、送信1回目と送信2回目とで、TTI区間の時間方向の分割数を変化させる。具体的には、送信1回目でTTI区間を時間方向に2分割すると共に重要ビットS1、S2のパワー比を大きくして送信し、送信2回目ではTTI区間を時間方向に4分割すると共に各分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を変化させる。
【0050】
このように、TTI区間の分割数を増やし、各分割区間の間で重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2のパワー比を適宜設定するようにしたことにより、重要ビットS1、S2と非重要ビットP1、P2の品質を柔軟に変えることができるようになる。
【0051】
(5)他の実施の形態
なお上述した実施の形態では、2コード多重の場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当然、3コード多重以上のマルチコード多重を行う場合にも適用することができる。
【0052】
また上述した実施の形態では、再送時のパワー比を逆転させる場合について述べたが、これに限らず、必要に応じてパワー比を自由に変えることが可能である。例えば、パワー比が2:3であったものを、2:1のパワー比として送信してもよい。
【0053】
また上述した実施の形態では、再送時にも同じ信号列を送るとして述べたが、これに限らず、パリティを変えて送ったりする場合でも、柔軟にパワー比を変えて、各ビット列の品質を変えることが可能である。例えば、最初にシステマティックビットSとパリティビットP1を送り、次にパリティビットP1とパリティビットP2を送る場合でも、それぞれの送信においてパワー比を柔軟に変更して送信することができる。
【0054】
さらに上述した実施の形態では、ターボ符号化を行う場合を例にとり、重要ビットとしてシステマティックビット、非重要ビットとしてパリティビットを対応させて説明したが、重要ビット及び非重要ビットはこれに限らない。例えばMPEG2のIピクチャ、Pピクチャ、Bピクチャのように特性の異なる情報を同時に送る際にIピクチャを重要ビットとして電力を高く割り当てることも可能である。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、1送信パケット内の符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、各符号化ビット列の拡散信号それぞれのパワー比を復号時の所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成するようにしたことにより、どのような変調方式を採用した場合でも有効に誤り率特性を向上させることができる無線送信装置及び無線送信方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図2】実施の形態の無線受信装置の構成を示すブロック図
【図3】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図4】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図5】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図6】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図7】実施の形態による送信信号の例を示す図
【図8】実施の形態による送信信号の例を示す図
【符号の説明】
100、300 無線通信装置
103 並べ換え部
105 拡散部
106 パワー比設定部
107 多重処理部
304 並べ換え部
305 報告値抽出部
SB システマティックビット
PB パリティビット
S 重要ビット
P 非重要ビット
Claims (5)
- 1つの送信パケットに収容する符号化ビット列について、復号時に求められる所要品質が異なる複数の符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散することにより複数の拡散信号を形成する拡散手段と、当該拡散手段により得られた複数の拡散信号それぞれのパワー比を前記所要品質に応じて設定するパワー比設定手段と、前記パワー比設定手段によりパワー比が設定された複数の拡散信号を多重化することにより符号分割多重信号を得る多重化手段と、前記符号分割多重信号を無線送信する無線送信手段と、を具備することを特徴とする無線送信装置。
- 前記パワー比設定手段は、単位送信区間内、又は前回送信時と再送時との間で前記パワー比を変化させることを特徴とする請求項1に記載の無線送信装置。
- 前記パワー比設定手段は、単位送信区間内で前回送信時と再送時で前記パワー比を変化させるにあたって、再送時には、前記単位送信区間を時間軸方向に分割する分割数を変更し、分割した区間毎にパワー比を設定することを特徴とする請求項2に記載の無線送信装置。
- 前記パワー比設定手段に入力される拡散された符号化ビットの入力順序を変化させる並べ換え手段をさらに具備し、前記パワー比設定手段は、符号化ビット列の入力順序に応じてパワー比を決定し、前記無線送信手段は、前記並べ換え手段による並べ換え情報も含めて送信する、ことを特徴とする請求項1に記載の無線送信装置。
- 1つの送信パケットに収容する符号化ビット列を複数の拡散コードを用いて拡散し、これにより得た複数の拡散信号のそれぞれのパワー比をその符号化ビット列が復号時に求められる所要品質に応じて設定して符号分割多重信号を形成するようにした、ことを特徴とする無線送信方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007013863A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Tohoku Univ | 再送装置及び再送方法 |
WO2007102363A1 (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 無線送信装置および無線送信方法 |
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2003
- 2003-06-06 JP JP2003161593A patent/JP2004364075A/ja active Pending
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