JP2004531166A - Ａｒｑ方式によるデータ伝送方法およびデータ伝送装置 - Google Patents
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Abstract
ＡＲＱ方式たとえばハイブリッドＡＲＱ方式が使われ有利には移動無線システムにおいて利用されるパケット指向型データ伝送においてできるかぎり高い信頼性を実現するため、リピートデータパケットが要求されたときにそのリピートデータパケットのビットについて、もともと送信されていた対応するデータパケットのビットとは異なるレート整合パターンが適用される。殊に有利であるのは、伝送すべきビットを複数のパラレルな部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に分割することにより、それぞれ別個のビットレート整合手段（２１〜２３）を用いてビットレート整合を実施することである。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムたとえば移動無線システムにおけるＡＲＱ方式たとえばハイブリッドＡＲＱ方式によるデータ伝送方法ならびにこの方法に合わせて構成されたデータ伝送装置に関する。
【０００２】
たとえば移動無線システムに関連していわゆるパケットアクセス方式ないしはパケット指向型データコネクションの使用がしばしば提案されるがその理由は、到来するメッセージタイプが著しく高いバーストファクタをもつことが多く、その結果、長い休止期間によって中断されたごく短いアクティブ周期しか存在しないことになるからである。パケット指向型データコネクションにより、連続的なデータ流が生じる他のデータ伝送方式に比べて効率を著しく高めることができる。それというのも連続的なデータ流を伴うデータ伝送方式の場合、いちど割り当てられたリソースたとえば搬送波周波数やタイムスロットなどは通信コネクション中ずっと割り当てられたままになるからであり、つまり目下データ伝送が行われていなくてもリソースが占有されたままになり、そのためそれらのリソースを他のネットワーク加入者が利用できなくなるからである。このことで余裕のない周波数スペクトルを移動無線システムのために最適に利用できなくなってしまう。
【０００３】
ＵＭＴＳ移動無線標準（"Universal Mobile Telecommunications System"）などによる将来の移動無線システムによれば数多くの様々なサービスが提供されることになり、その際、単純な音声伝送のほかにマルチメディアアプリケーションも重要性を増しつつある。それぞれ異なる伝送レートを伴って現れるサービスの多様性にゆえに、将来の移動無線システムのエアインタフェースに対する非常にフレキシブルなアクセスプロトコルが必要とされる。このような状況においてパケット指向型データ伝送方式は非常に適切であると判明した。
【０００４】
ＵＭＴＳ移動無線システムに関連してパケット指向型データコネクションにおいていわゆるＡＲＱ方式（"Automatic Repeat Request"）が提案されている。この場合、送信側から受信側へ伝送されるデータパケットは、受信側において復号された後でその品質についてチェックされる。受信したデータパケットに誤りがあったならば、受信側は送信側に対しそのデータパケットの再送を要求し、つまり以前に送信され誤りを伴って受信されたデータパケットと同一であるかもしくは部分的に同一であるリピートデータパケットが、送信側から受信側へ送信される（リピートデータパケットに元のデータパケットよりも少ないデータが含まれるのか同じ量のデータが含まれるのかによって、完全な反復または部分的な反復が扱われる）。ＵＭＴＳ移動無線標準のために提案されているこのＡＲＱ方式はハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式とも呼ばれるが、これに関してデータの伝送もいわゆるヘッダ情報の伝送も１つのデータパケット内で行われ、この場合、ヘッダ情報はたとえばＣＲＣビット（"Cyclic Redundancy Check"）などのような誤り伝送チェック用の情報も有しており、これを誤り訂正のためにも符号化しておくことができる（いわゆる"Forward Error Correction", FEC）。
【０００５】
ＵＭＴＳ標準化による現在の標準によれば、ＱＡＭ変調（直交振幅変調）を用いた相応のチャネル符号化実行後に個々のデータパケットもしくはリピートデータパケットのビットを伝送することが提案される。これによれば個々のビットは「グレイマッピング」"Gray-Mapping"と称する方式によって対応するＱＡＭシンボルにマッピングされ、それらは２次元のシンボル空間を形成する。ここで問題となるのは、４つよりも多くのＱＡＭシンボルに及ぶアルファベット範囲をもつ提案されているＱＡＭ変調の場合、伝送すべきビットの信頼性が値の大きいビットと値の小さいビットとの間で著しく変動することであり、このことは実行すべきチャネル符号化に関して殊に不利である。それというのもチャネル符号化のためにはターボ符号化器を組み入れるのが有利だからであり、ターボ符号化器は十分に高い性能を達成するには均等なビット信頼性を必要とするからである。前述のハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式ではリピートデータパケットは元のデータパケットと同一であるが、この方式の場合、上述のビット信頼性の変動という特性によって、データパケットとリピートデータパケットの特定のビットがＱＡＭシンボル空間内のそれぞれ同じ個所に存在していなければならないことになり、それゆえデータ伝送全体の性能が劣化し、データスループットが早い時点で制限されてしまう結果となる。
【０００６】
この問題を解決するためにすでに提案されている方式によれば、元のデータパケットとリピートデータパケットにおいて同じ個所に現れるビットが、「グレイマッピング」"Gray-Mapping"のダイナミックな再配置によってＱＡＭシンボル空間内でそれぞれ異なるＱＡＭシンボルに割り当てられる。
【０００７】
次に、このことについて図４のＡ）〜Ｄ）を参照しながら説明することにする。図４のＡ）には、１６ＱＡＭ変調に関する信号配置すなわちＱＡＭシンボル空間が描かれている。ここではそれぞれビットｉ１およびｉ２ならびにｑ１およびｑ２が、２次元のＱＡＭシンボル空間２５における相応のＱＡＭシンボル２６にｉ１，ｑ１，ｉ２，ｑ２の順序でマッピングされる。ビットｉ１，ｉ２，ｑ１，ｑ２各々について２次元のＱＡＭシンボル空間２５におけるＱＡＭシンボル２６の可能な行もしくは列が、相応の線によってそれぞれマーキングされている。つまりたとえばビットｉ１＝”１”は、ＱＡＭシンボル空間における最初の２つの列のＱＡＭシンボルシンボルにしかマッピングできない。「グレイマッピング」ゆえに、値の大きいビットｉ１の信頼性の方が値の小さいビットｉ２の信頼性よりも高い。しかもビットｉ２のビット信頼性はそれぞれ伝送される相応のＱＡＭシンボル２６に依存して変動する（つまり相応のＱＡＭシンボル２６がＱＡＭシンボル空間２５において左外側の列に配置されているのか右外側の列に配置されているのかに依存する）。同じことはビットｑ１とｑ２についてもあてはまる。なぜならばビットｑ１およびｑ２のマッピングはビットｉ１およびビットｉ２のマッピングと等価的に（ただしそれに対し直交して）行われるからである。
【０００８】
図４のＡ）〜Ｄ）を参照しながら説明する慣用の方法によれば、リピートデータパケットのために元のデータパケットの「グレイマッピング」とは異なる「グレイマッピング」を使用することが提案される。つまり１番目のリピートデータパケットのためにはたとえば図４のＢ）に示した「グレイマッピング」を使用できるのに対し、２番目のリピートデータパケットのためには図４のＣ）に示した「グレイマッピング」を使用でき、さらに３番目のリピートデータパケットのためには図４のＤ）に示した「グレイマッピング」を使用できる。図４のＡ）〜Ｄ）に描かれたものを比較して明らかなのは、同じビットの組み合わせｉ１，ｑ１，ｉ２，ｑ２にそれぞれ異なるＱＡＭシンボル２６が割り当てられていることであり、つまり２次元のＱＡＭシンボル空間２５内の異なるポジションに割り当てられていることである。「グレイマッピング」のこのようなダイナミックな変更はたとえば所定数の反復後、ＱＡＭシンボル空間２５内の１つの個所で各ビットｉ１，ｉ２，ｑ１，ｑ２が信頼性の非常に高い状態でまたは高い状態でまたは低い状態で伝送されるならば可能であり、その場合、この方式を種々の回数の反復のために最適化することができる。図４のＡ）〜Ｄ）からわかるようにこのやり方はかなり煩雑であり、その理由はリピートデータパケット各々のために「グレイマッピング」を変更しなければならないからである。
【０００９】
したがって本発明の課題は、ＡＲＱ方式によるデータ伝送方法ならびにそれに合わせて構成されたデータ伝送装置において前述の問題点を解決できるようにすること、すなわちできるかぎり信頼性の高いデータ伝送を高いデータスループットでできるかぎり簡単に実現できるようにすることである。
【００１０】
本発明によればこの課題は、請求項１記載の特徴を備えた方法ならびに請求項１５記載の特徴を備えた装置によって解決される。従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。
本発明の提案によれば、もとのデータパケットと個々のリピートデータパケットにおける個々のビットに対し、それぞれ異なるレート整合パラメータすなわちそれぞれ異なるパンクチャリングパターンまたはリピーティングパターンが適用され、その結果、対応するビットはすでにＱＡＭ変調実行前に個々のパケットにおいてそれぞれ異なる個所に生じることになり、したがって「グレイマッピング Gray-Mapping」の変更なくＱＡＭシンボル空間内のそれぞれ異なるポイントつまりそれぞれ異なるＱＡＭシンボルに割り当てることができるようになる。このようにして伝送すべきビットの信頼性をデータパケットと後続のリピートデータパケットとの間で均等に配分できるようになり、したがって高性能のチャネル符号化をたとえばターボ符号化器を使用して実行できるようになる。その結果、情報伝送もしくはデータ伝送の十分に高い性能が同時に高いデータスループットを実現しながら保証されるようになる。
【００１１】
本発明はたとえば慣用のレート整合アルゴリズムを使用して実現することができ、その際、このレート整合アルゴリズムに従い使用されるオフセット値がもとのデータパケットと個々のリピートデータパケットとの間で変えられ、このオフセット値により実質的にそのつど使用されるレート整合パターンが決定される。このオフセット値の変更によって、慣用のハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式よりも性能の高い符号化を達成することができる。
【００１２】
有利にはこの目的で、チャネル符号化されたビット流を複数のパラレルな部分ビット流に分割することができ（いわゆるビットセパレーション）、その際、個々の部分ビット流に対しそれぞれ互いに依存し合わないレート整合パターンすなわちビットに対し互いに無関係なパンクチャリングまたはリピーティングを適用することができるので、これらの部分ビット流の対応するビットをその後に合成（いわゆるビット収集）した後、もとのデータパケットと個々のリピートデータパケットに関してそれぞれ異なるオフセット値をもつ所望のレート整合を実現できるようになる。ビット流を複数のパラレルな部分ビット流に分割することにより、チャネル符号化にあたり非常に高いフレキシビリティを達成することができる。
【００１３】
このようにして処理されたデータパケットまたはリピートデータパケットの個々の受信側はそのつど使用されたオフセット値を知らなければならず、このオフセット値を明示的に伝送するのは不利である可能性があるため、オフセット値をたとえば個々のタイムスロット番号および／または個々のフレーム番号と同期させて変えることができ、このようにすることで受信側はそれぞれ受信したタイムスロットもしくはフレームからそのままそのつど使用されたオフセット値を推定できるようになる。
【００１４】
先に説明した複数のパラレルな部分ビット流へのビットの分割が行われるビットセパレーションにおいて、ビット収集を行ったときにそれぞれ異なるパラレルな部分ビット流をデータパケットごともしくはリピートデータパケットごとに割合に応じて互いに組み合わせることができ、その際に殊に有利であるのはこれをビットリピーティングを適用するときに用いることができることである。前述のオフセット値をもとのデータパケットならびに個々のリピートデータパケットについて、結果として生じたレート整合パターンのずれが互いに最大になるように、および／またはもとのデータパケットもしくは個々のリピートデータパケットの互いに対応するビットのうちできるかぎり多くが、変調が完了したときに２次元のシンボル空間のそれぞれ異なるポイントにマッピングされるように、設定することができる。
【００１５】
前述の方法が最適に機能するのは、ビットがレート整合実行直後にそれぞれ望ましい変調シンボル空間にマッピングされるときである。しかしながら一般にこのことは該当しない。なぜならばレート整合と変調との間において、ビットを時間的に再配置するいわゆるインタリーブも行われることが多いからである。ランダムなインタリーバであると、隣り合うビットが２次元シンボル空間の相応のポイントもしくはシンボルにランダムに分配されることになるので、オフセット値の上述の変更により達成可能な１ビットずつのシフトにより２次元シンボル空間のポイントもしくはシンボルもランダムに変化することになる。しかしこのことは最適ではない。その理由は、以下のように割り当てを変更するのが最良だからである。すなわちもとのデータパケットの伝送にあたり信頼性の僅かなビットを、それに続いて伝送されるべきリピートデータパケットにおいては信頼性のいっそう高い（たとえばＱＡＭシンボル空間などの）変調シンボル空間のポジションにマッピングし、この逆に信頼性の高いビットを信頼性の比較的低いポジションにマッピングするのである。これに対しランダムに取り替えた場合には、最大可能な利得の約５０％ぐらいの利得しか達成できなくなってしまう。
【００１６】
この理由で有利であるのは、インタリーブのために非常に規則的なインタリーバたとえばブロックインタリーバを用いることであり、その際これに加えて、インタリーバによる後続の列の入れ替えもしくは列の置換により分配されたビットの列の個数と、それぞれ使用されるシンボル空間においてそれぞれ異なる強さで重み付けられたもしくはそれぞれ信頼性の異なるポイントまたはシンボルの個数とが互いに素であるようにすると、最適な割り当てが得られるようになる。
【００１７】
複数のリピートデータパケットが要求されたときに有利であるのは、それぞれ使用されるレート整合パターンすなわち個々のパンクチャリングパターン／リピーティングパターンをリピートデータパケットごとにずらして適用することである。
【００１８】
本発明において提案されているように、もともと送信されていたデータパケットと後続の１つまたは複数のリピートデータパケットとでレート整合パターンをずらすことによって、得られる符号レートはたしかに同じであるけれども、伝送品質ならびにビット誤り率を改善することができる。
【００１９】
全般的にいえば、本発明により提案されているやり方は冒頭で述べた従来技術により知られているやり方に比べて複雑さが著しく低減されており、殊に本発明を実現するために新たなステップをインプリメントしなくても済む。
【００２０】
次に、添付の図面を参照しながら移動無線システムにおけるパケット指向型データ伝送に関する有利な実施例に基づき本発明について説明する。とはいえ本発明は当然ながら移動無線システムに限定されるものではなく、一般にデータ伝送のためにＡＲＱ方式が行われているどのような種類の通信システムにも適用可能である。
【００２１】
図１は、本発明によるパケット指向型のＡＲＱ方式に従う信号処理の様子を示す図である。図２は、移動無線システムにおける通信の様子を示す図である。図３は、たとえば本発明の範囲内でレート整合に使用可能なレート整合アルゴリズムを示す図である。図４のＡ）〜Ｄ）は、もともと送信されたデータパケットのビットもしくは対応するリピートデータパケットのビットを従来技術に従いＱＡＭシンボルにマッピングする様子を示す図である。図５はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。図６はレート整合モードを示す図である。図７はレート整合モードを示す図である。図８はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。図９はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【００２２】
すでに説明したように以下で前提とするのは、たとえば図２に略示されているような移動無線システムにおいてパケット指向型データ伝送を本発明を用いて実現しようということである。この場合、図２にはたとえば、ＵＭＴＳ移動無線システムなどのような移動無線システムの基地局１と移動局２との間の通信が描かれている。基地局１から移動局２への情報伝送はいわゆる「ダウンリンク」チャネルＤＬを介して行われるのに対し、移動局２から基地局１への情報伝送はいわゆる「アップリンク」チャネルＵＬを介して行われる。
【００２３】
以下では、基地局１から移動局２へのパケット指向型データ伝送つまり「ダウンリンク」チャネルを介したパケット指向型データ伝送に基づき本発明を説明する。ただし本発明を「アップリンク」チャネルを介したデータ伝送にも適用することができる。また、以下では本発明を個々の送信側で実行すべき信号処理に基づき説明するが、ここで留意したいのは、このようにして送信側で処理されるデータを評価するための個々の受信側において対応する信号処理が逆の順序で必要とされることであり、したがって本発明は送信側だけでなく受信側にも該当するものである。
【００２４】
図１には、本発明によるハイブリッドＡＲＱ方式に従いデータパケット内で伝送すべきデータ情報ならびにヘッダ情報の信号処理について示されている。
【００２５】
ヘッダ側において、機能ブロック３により生成されたヘッダ情報が機能ブロック１２に供給され、この機能ブロック１２は同一の無線パケットで送信すべきあらゆるデータパケットのヘッダすべてを単一のヘッダにまとめる役割を有する（いわゆる「ヘッダ連結」"Header Concatenation"）。これにより得られたヘッダ情報に対し機能ブロック１３はヘッダ識別のためのＣＲＣビットを追加する。ついで機能ブロック１４によりチャネル符号化が実施され、これにより得られたビットストリームのレート整合が機能ブロック１５により行われる。さらにインタリーバ１６により、そこへ供給されるシンボルが所定のやり方で並べ替えられ時間的に拡散される。インタリーバ１６から送出されたデータブロックは機能ブロック１７により個々の送信フレームないしは無線フレームに割り当てられる（いわゆる「無線フレームセグメンテーション」"Radio Frame Segmentation"。
【００２６】
データ側にもＣＲＣビットを付加するための機能ブロックが設けられている。機能ブロック５の役割は、チャネル符号化器６が常に特定のビット数に制限された符号化を実施できるよう、そこへ供給されるデータを分割することである。
【００２７】
チャネル符号化器６により実施されるチャネル符号化によって、もともと送信すべきデータ冗長情報が付加される。その結果、相前後して送信される複数のデータパケットが同じ情報源をもつ複数のビットをもつことになる。
【００２８】
チャネル符号化器６から送出されるビットは機能ブロック１９へ供給され、このブロックは個々のビットの消去ないしは除去（いわゆるパンクチャリング）あるいは個々のビットの反復（いわゆるリピーティング）により、ビット流のビットレートを適切に設定する。これに続くブロック９により、データ流にいわゆるＤＴＸビット（"Discontinuous Transmission"）を付加することができる。さらにデータ側には機能ブロック１０，１１が設けられており、これらの機能ブロックはヘッダ側に設けられている機能ブロック１６，１７と同じ機能を担う。
【００２９】
ついでデータ側とヘッダ側で送出されたビットが機能ブロック１８によりそれぞれ設けられている物理的な伝送チャネルもしくは送信チャネルにマッピングないしは多重化され（いわゆるマルチプレクス）、適切な変調たとえばＱＡＭ変調により受信側へ伝送される。
【００３０】
ハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式の場合、データパケットの受信に誤りがあるとあるいはデータパケットの復号に誤りがあると、受信側によりリピートデータパケットが要求される。このリピートデータパケットは事前に送信された誤りのある受信データパケットと完全にあるいは部分的に同一である。リピートデータパケットがもとのデータパケットよりも少ないデータ量であるか等しいデータ量であるかに依存して、完全な反復あるいは部分的な反復として扱われる。したがってデータパケットと個々のリピートデータパケットは、少なくとも部分的に等しい情報源をもつビットを有する。このため受信側はもともと送信されたデータパケットおよび要求された後続のリピートデータパケットを共通に評価することで、本来送信された情報をいっそう良好な品質で再取得することができる。
【００３１】
本発明は基本的に図１に示した機能ブロック１９に係わるものである。この機能セクション１９は機能ブロック２０を有しており、これは機能ブロック３による制御に依存して、前段に接続されているチャネル符号化器６から送出される符号化されたビットを少なくとも２つのパラレルな部分ビット流に分割し、それらのビットに対しそれぞれ別個につまり互いに無関係にレート整合が行われる。図１の場合、これに関して３つの部分ビット流Ａ〜Ｃが描かれており、この場合、適切なレート整合を実施するためのすなわち個々のビットのパンクチャリングまたはリピーティングのための機能ブロック２１〜２３が各部分ビット流ごとに設けられている。このようにしてそれぞれ異なるかたちで符号化された複数のパラレルなビット流が発生し、それらは後続の機能ブロック２４に供給される。この後続の機能ブロック２４の役割は、パラレルなビット流の個々のビットをビットセパレーションすなわち個々のパラレルな部分ビット流への分割のための機能ブロック２０が用いたのと同じ順序でまとめることである（ビット収集）。このようにすることで、レート整合後に残されたビットの順序が全体として変わらないようになる。
【００３２】
上述のように、個々の部分ビット流Ａ〜Ｃのために設けられているレート整合を機能ブロック２１〜２３によって互いに完全に独立して行うことができる。たとえば、１つまたは複数の部分ビット流のビットに対してパンクチャリングまたはリピーティングをまったく行わなくてもよい。全体として個々のパラレルな部分ビット流Ａ〜Ｃのレート整合は、機能ブロック６から送出されるチャネル符号化されたビット流に対しデータパケットもしくはリピートデータパケットごとに望ましいレート整合パターンが機能セクション１９全体により適用されるように選定される。複数のレート整合がパラレルに実施される図１に示した機能セクション１９の実施形態によれば、符号化にあたり非常に高いフレキシビリティを達成することができる。
【００３３】
機能セクション１９は以下のように構成されている。すなわちこの機能セクション１９は機能ブロック３による制御に依存して、リピートデータパケットのビットに対しそれに対応するもともと送信されたデータパケットとは異なるレート整合パターンを適用する。つまり機能セクション１９に対し機能ブロック３から、個々の受信側がリピートデータパケットを要求したか否かが通知され、その際に機能セクション１９は個々の機能ブロック２１〜２３により実現されるレート整合パターンを、全体としてリピートデータパケットのビットがベースとなるもともと送信されたデータパケットのビットとは異なるレート整合パターンで処理されるよう選定もしくは設定する。
【００３４】
機能セクション１９全体として実現されるレート整合においてたとえば図３に示されているようなレート整合アルゴリズムを実施することができ、これ自体はすでに従来技術から周知である。
【００３５】
ＵＭＴＳ標準に含まれているレート整合（Rate Matching）アルゴリズムは［２５．２１２］に記載されている。このアルゴリズムは基本的なパラメータとして以下のものを用いる：
・Ｘｂ：ビット流ｂにおけるパケットあたりの符号化ビット数
・ｅｉｎｉ：初期エラー値（ＮＴＴＩ／３）
・ｅｐｌｕｓ：パンクチャリング／リピーティングにおけるエラー値のインクリメント量
・ｅｍｉｎｕｓ：出力ビットあたりのエラー値デクリメント量
これらのパラメータは既存の標準においては、たとえば固定ビットポジションをもつターボ符号化伝送チャネルのダウンリンクに対し（［２５．２１２］における４．２．７．２．１章）パンクチャリングの事例であれば以下のようにして求めることができる：
ｅｉｎｉ＝Ｎｍａｘ （５．１）
ここでＮｍａｘは、すべての伝送フォーマットおよび伝送チャネルに関して求められたレート整合前のパリティビット流ごとのビット数最大値を表す。エラー値のインクリメント量およびデクリメント量は以下のように算出される：
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
この場合、たとえばレート整合パラメータｅｉｎｉが用いられ、これはそれぞれ適用されるレート整合パターンに関してそれぞれ実行されるレート整合に有効なオフセット値を表す。図３に示されているレート整合アルゴリズムの開始にあたりエラー変数ｅがこのオフセット値ｅｉｎｉで初期化され、その際、エラーｅはパンクチャリングの事例ではたとえば現在のパンクチャリングレートと望ましいパンクチャリングレートとの比を表す。
【００３９】
ついで現在処理すべきビットのインデックスｍが第１のビットすなわち値１にセットされ、補助エラーパラメータｅｐｌｕｓが初期化される。
【００４０】
その後、それぞれ処理すべきデータパケットＮｏ．ｉのすべてのビットについてループが実行され、その際、個々のデータパケットのビット数はＸｉで表される。
【００４１】
はじめにこのループ内で別の補助エラーパラメータｅｍｉｎｕｓを用いてエラーｅが新しくされ、それによって得られたエラーｅがゼロよりも大きいかがチェックされる。この目的はこのようなチェックを行うことで、対応するビットをパンクチャリングすべきか否かを判定するためである。上記の条件が満たされているならば対応するビットが補助値δにセットされてパンクチャリングされ、つまり後続のデータ伝送が阻止される。
【００４２】
これに対し上記の条件が満たされていないならば、対応するビットがデータ伝送されるよう選択され、最初に挙げた補助エラーパラメータｅｐｌｕｓを用いてエラーｅが新たに計算される。
【００４３】
レート整合アルゴリズムもしくはパンクチャリングアルゴリズムの最後にビットインデックスがインクリメントされ、これによって次のビットが上述の処理のために選択される。
【００４４】
データパケットもしくはリピートデータパケットのビットに適用されるレート整合パターンは基本的に、オフセット値ｅｉｎｉの適切な選択により制御可能である。したがってこのオフセット値ｅｉｎｉを変更することにより、もともと送信されていた対応するデータパケットとは異なるレート整合パターンを適用することができ、その際、レート整合をたとえば個々の部分ビット流Ａ〜Ｃ（図１参照）のパリティビットに関連づけて適用することができる。
【００４５】
それぞれこのようにして処理されたデータパケットもしくはリピートデータパケットを受け取る側は、それぞれ使用されたレート整合パターンつまりはそれぞれ使用されたオフセット値ｅｉｎｉを知る必要があるので、たとえばそのつど送信されるタイムスロットと同期させて、および／またはそのつど送信されるフレームの番号と同期させてオフセット値ｅｉｎｉの変更を行うことができ、そのようにすることで受信側はそのつど受信したタイムスロットの番号に依存して、もしくはそのつど受信したフレームの番号に依存して、それぞれ使用されているオフセット値ｅｉｎｉつまりはそれぞれ使用されているレート整合パターンを推定できるようになる。この場合、ｅｉｎｉによってそれぞれ１つのいわゆる冗長バージョンが定義されている。
【００４６】
オフセット値ｅｉｎｉをもともと送信されていたデータパケットとリピートデータパケットについて、結果として得られるレート整合パラメータのシフトが互いに最大となるよう、つまりできるかぎり大きくなるよう選定するのが有利である。さらにもともと送信されていたデータパケットとリピートデータパケットについて、オフセット値ｅｉｎｉを以下のように選定するのが有利である。すなわち双方のパケットにおいて互いに対応するビットのできるかぎり多くが後続の変調たとえばＱＡＭ変調において、２次元のＱＡＭシンボル空間のそれぞれ異なるポイントすなわちそれぞれ異なるＱＡＭシンボルにマッピングされるよう選択するのが有利である（これに関してはたとえば図４のマッピングを参照されたい）。
【００４７】
このことはたとえばオフセット値ｅｉｎｉを、もとのデータパケットについてはｅｉｎｉ＝０にセットし、後続のリピートデータパケットについてはｅｉｎｉ＝ｅｐｌｕｓにセットすることによって達成できる。第１の事例ではそのことで最初のビットがパンクチャリングされる一方、第２の事例ではリピートデータパケットにおける最後のビットがパンクチャリングされるので、それに応じてその間に位置するすべてのビットのポジションもそれぞれ１つの位置ずつシフトされることになる。このため（後続のインタリーバ１０ならびに相応の変調を実現する後続の「グレイマッピング」を適切に構成すれば）、双方の伝送における１つのビットが個々の２次元のシンボル空間におけるそれぞれ異なるポイントにマッピングされ、したがってこのことは伝送されるビットの信頼性の均等な配分に関して有利である。さらに付加的な利点として挙げられるのは、リピートデータパケットに付加的な新たな情報が含まれており、もとのデータパケットのビットだけしか伝送されるわけではないことであり、これによっても利得が得られる。
【００４８】
オフセット値ｅｉｎｉの割り当てを個々の部分ビット流Ａ〜Ｃについて調整して実行することができ、したがってたとえば個々の部分ビット流Ａ〜Ｃのためにそれぞれ使用されるアルゴリズムの選択に従い、ｅｉｎｉがゼロとｅｐｌｕｓとでもしくはその逆に交互にまえもって割り当てられる。
【００４９】
複数のリピートデータパケットが伝送される場合に有利であるのは、レート整合パターンつまりそのつど選択されたパンクチャリングパターンもしくはリピーティングパターンが、リピートデータパケットごとにずらされて適用されるようにすることである。もともと送信されていたデータパケットと１番目のリピートデータパケットとに対し、上述のようにゼロもしくはｅｐｌｕｓでオフセット値ｅｉｎｉを割り当てることができ、その次の繰り返しについてはそれとは異なる値が用いられるようにする。したがってたとえばｋ番目の繰り返しのときにはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓを用いることができ、これによりレート整合パターンがｋビット分だけシフトされるようになる。同様にリピートデータパケット番号２ｋについてはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓを、リピートデータパケット番号２ｋ＋１についてはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓ＋ｅｐｌｕｓを用いることができる。このようにしてすべてのビットについて（最初のパンクチャリング／リピーティング前の始まってすぐのビットと最後のパンクチャリング／リピーティング後の終わる間際のビットは例外）、相前後するリピートデータパケットにおいてＱＡＭシンボル空間内で個々のポイントつまり個々のＱＡＭシンボルに対しそれぞれ異なる割り当てが得られるようになり、その際に付加的にそれぞれ異なるビットがパンクチャリング／リピーティングされる。
【００５０】
符号レートに従いチャネル符号化プロセスごとにそれぞれ異なる個数のパリティビットを利用できる。したがって、すべてこれまで送信されていないパリティビットから成りそれゆえ最大のＩＲ利得の期待される可能な冗長バージョンの個数も符号レートに依存する。このため別の変形実施形態によれば、冗長バージョンの最大数Ｎｐａｔが受信側において付加的なシグナリングなしで予測される。目下のパケットにおいて適用されている冗長バージョンＲ＝｛０，１，２，．．．，Ｎｐａｔ−１｝は、たとえばシステムフレームナンバー System Frame Number (SFN) などから
Ｒ＝ＳＦＮ mod Ｎｐａｔ
により求められる。パケット番号とフレーム境界とが同一でなければ、パケット番号もしくはスロット番号も冗長バージョンのこのような算出に利用することができる。
【００５１】
上述の式に従い冗長バージョンＲが求められる場合にはさらに送信側において、各ブロックごとにそれぞれ異なる冗長バージョンの順序を最適化する措置をとることができる。これにより、どのユーザが後続の伝送インターバルで扱われるかを決定するいわゆるスケジューリングアルゴリズムに付加的な判定基準が導入される。この判定規準により、その時点でデータが存在するすべてのユーザについて次の伝送インターバルで生じる冗長バージョンＲが計算される。通常の判定基準（ＳＮ比、要求されているサービス品質等）の評価以外に、着目しているインターバルにおいてこれまで伝達された冗長における最良の補足が生じるユーザが優先される。これによりそのブロック伝達後に復号を首尾よく行うことのできる確率が最大になり、そのことで通信システムのキャパシティも高められる。このようにすることで、ＳＦＮから冗長バージョンを計算するにもかかわらず明示的なシグナリングを必要とせずにＩＲ利得を最適化することができる。たとえばスケジューリングアルゴリズムによって低い優先度でパケットが以下のような移動局へ送信されることになる。すなわちそれらの移動局には現在のインターバルにおいて、すでに先行のパケットで取得していた冗長バージョンをもつリピートデータパケットが送信されることになり、それというのもその場合にはＩＲ利得は発生しないからである。
【００５２】
図１に示されている機能ブロック１０のためには、ランダムなインタリーブではなく非常に規則的なインタリーブを実行するインタリーバを使用すべきである。したがってたとえば機能ブロック１０のためにブロックインタリーバであれば使用することができる。機能ブロック１０として使用されるインタリーバが非常に規則的なインタリーバであり、そのインタリーバが自身へ供給されるビットを分割する列数と２次元シンボル空間内でそれぞれ異なる強さで重みづけられたポジションの個数もしくは一般的にはそれぞれ異なる強さで重みづけられた変調ポイントの個数とが互いに素であれば、最適な割り当てが得られる。ＵＭＴＳ標準化の現在の状況によればインタリーバとして、付加的な列の入れ替えを伴うブロックインタリーバが提案されており、これによれば隣り合うビットが「５」の倍数だけ互いに隔てられた列に分割され、ついでそれらの列が入れ替えられる。３０列を用いた場合、列の置き換えはたとえば以下のパターンに従って行われる：列番号０，２０，１０，５，１５，２５，３，１３，８．．．。値「５」は、たとえば１６ＱＡＭ変調（つまり２ビット）および６４ＱＡＭ変調（つまり３ビット）におけるそれぞれ異なるビットの個数と互いに素であることから、たとえばこのような組み合わせにおいて良好なスクランブルもしくは相応の変調ポイントへの良好なマッピングが得られる。
【００５３】
別の有利な実施例によれば、もともと送信されていたデータパケットもしくは１つまたは複数のリピートデータパケットに対して選択されるビットレート整合パターンを、個々のビットレート整合パターンが最初と最後においてのみ互いに異なるのに対し、中央の領域ではそれらが同一であるように選ぶことができ、その際、個々のビットレート整合パターンのパンクチャリングレートもしくはリピーティングレートが等しくなるようにする。このことは高いデータレートのために殊に適しており、その理由はこのようにすることで、オフセット値が変更される前述の実施形態に比べ受信側における所要メモリをそのつど用いられるパンクチャリングレートもしくはリピーティングレートのオーダで低減できるからである。そしてこの場合、慣用の方法に対して達成されるパフォーマンス の利点は基本的に、伝送される情報がそれぞれ異なる強さで保護されるもしくはそれぞれ異なる信頼性をもつＱＡＭシンボルのビットにいっそう均等に分配される点にある。この実施例においてリピートデータパケットに新たに付加される情報によっても有効ではない利点は、所要メモリが低減される利点によってそれ相応に埋め合わせされる。
【００５４】
前述の方式の別の変形実施形態によれば、まずはじめに以下ではベースパターンと称するパンクチャリングパターン／リピーティングパターンを求めることができ、このパターンによってもともと設定されていたよりもｎビットだけ多くパンクチャリングもしくはリピーティングされる。ついでこのベースパターンに基づきｎ個の異なるリピーティングパターンが導出され、その際にこの導出は、このベースパターンによって最初にはじめのｊ個のパンクチャリングもしくはリピーティングは実行されず、最後におわりのｎ−ｊ個のパンクチャリングもしくはリピーティングが省かれることにより行われる。この場合、ｊを値０，１〜ｎに対応させることができる。この措置によってベースパターンが最初と最後において全部でｎ個の個所で削減され、これによればｎ個の異なる可能性が与えられ、それらの可能性すべてによって、その間に位置するビットがＱＡＭシンボルのそれぞれ異なるビットにそれぞれ異なるように割り当てられるようになる。その際、データパケットとリピートデータパケットのために最初と最後においてそれぞれ異なる個数ｎのパンクチャリングもしくはリピーティングが省かれ、パンクチャリングレートもしくはリピーティングレート全体は一定に保たれる。
【００５５】
次に本発明の別の実施例について説明する。この実施例は、単独でおよび本発明とすでに説明した実施形態との任意の組み合わせにおいて本発明に含まれるものであり、やはりレートマッチング（レート整合）アルゴリズムの様々なパラメータの事前の割り当てをどのように制御する必要があるかを示すものであって、その目的は、ビット信頼性の平均化もＩＲ（Incremental Redundancy）による符号化利得すなわちデータパケットの反復伝送により様々なレート整合パターンに適用される符号化利得も適切に組み合わせるレート整合パターンを生じさせることである。所期のように制御することで、ＩＲ符号化利得とビット信頼性の平均化による利得に関してそれぞれ異なる重点をおく種々のモードを生成できるようになる。つまりたとえば以下では「擬似チェイス合成モード Quasi-Chase-Combining-Mode」とも称するモードが挙げられ、このモードはベースパターンの新たなコンセプトにより最小の付加的メモリコストでビット信頼性の平均化による理想的な利得が達成され、あるいはいわゆる「ＩＲとシンボルの組み合わせマッピングモード」が挙げられ、このモードのためにパンクチャリングレートが増すにつれてＩＲ利得が上昇し、このことで各リピートデータパケットごとにレート整合パラメータを事前に適切に割り当てることで、信頼性平均化による利得に対しＩＲ利得に関する最適な動作点を設定することができる。
【００５６】
図５には一例として、ＵＭＴＳ標準の発展形態であるHSDPA (high speed downlink packet access) のための信号処理チェーンが示されており、これによればパケット交換コネクションを高いデータレートで実現することができる。これに関連して重要であるのは、チャネル符号化後にビットセパレーションが実行されることであり、これによりターボ符号のシステマティックなビットとパリティビットが分離される。レート整合はｐ個のパリティビット流（ここで２つのビット流）においてのみ実行され、しかもこの場合、それぞれ約Ｎｐ／ｐ個のビットがパンクチャリングもしくはリピーティングされる（図５ではｐ＝２）。
【００５７】
これに対する代案としてたとえばリピーティングの場合にも、システマティックなビットのためにもレート整合ブロックを設けることができ、あるいはビットセパレーションを行わないようにし、ビット流全体のためにレート整合を設けることができる。
【００５８】
１６ＱＡＭにおける１つのシンボルには２つの良好に保護されたビット（以下では高信頼性に対してはＨで表す）と２つの良好には保護されていないビット（低信頼性に対してはＬで表す）が存在し、つまりｋ＝２である。このようなビットとシンボルの割り当ては｛Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ｝で表される。それぞれ異なる冗長バージョンにおいてこれまでパンクチャリングされた／リピーティングされたビットの差がΔＢ＝ｋ×（２×ｍ−１）、ただしは整数、であれば、その時点のビットの割り当てはそのつど別のビット信頼性に反転される：｛Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ｝。１つのビットがたとえば最初の伝送においてＬビットで送信されたならば、２番目の伝送においてそれがＨビットで保証されて伝送される。ΔＢ＝１×（２×ｍ−１）であれば、このような反転はビットの少なくとも５０％については行われる。
【００５９】
６４ＱＡＭシンボルは、高い信頼性と中間の信頼性と低い信頼性とをもつそれぞれ２つのビットから成る（つまりこの場合にもｋ＝２）：｛Ｈ，Ｈ，Ｍ，Ｍ，Ｌ，Ｌ｝。この場合、中庸な信頼性のために付加的なビットクラスＭが導入される。現時点のビットについてΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−２）が成り立つのであれば、割り当ては周期的に１つのビットクラスだけ取り替えられ、つまり｛Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｍ，Ｍ｝となる。ΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−１）であれば｛Ｍ，Ｍ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ｝となる。したがってビット信頼性の理想的な平均化を３回のパケット伝送後に達成することができる。しかし２回の伝送後にすでに部分的な平均化効果が得られる。
【００６０】
ビットクラスごとにそれぞれ異なる個数のビットをもつ変調形式についても、適切なパラメータｋを見つけることができる。８ＰＳＫであればシンボルごとに、たとえば２つの良好に保護されたビットと１つの良好には保護されていないビットとなる：｛Ｈ，Ｈ，Ｌ｝。ｋ＝１が選択されるならば、ΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−２）のときには｛Ｌ，Ｈ，Ｈ｝という割り当てとなり、ΔＢ＝ｋ×（３×ｍｍ−１）のときには｛Ｈ，Ｌ，Ｈ｝という割り当てとなる。つまり両方の事例において２回の伝送後にすでにビット信頼性が確実に平均化される。
【００６１】
個々のビットとシンボルポイントの別の割り当て方式を用いる場合、上述の考察を非常に容易に整合させることができる。たとえば１６ＱＡＭについてシンボルごとに順序｛Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｌ｝となるよう割り当てを変更するならば、ｋ＝１としてΔＢ＝ｋ×（２×ｍ−１）であるときにビット信頼性の理想的な反転が得られる。
【００６２】
「擬似チェイス合成モードQuasi-Chase-Combining-Mode」のためには、付加的な所与メモリが最小となることを考えてＩＲ利得については広範囲にわたり得られないけれども、そのために最大の利得がビット信頼性の平均化により達成される。この目的でいわゆるベースパターンが生成され、これは慣用のやり方で求められるが、もともと必要とされていたパンクチャリングまたはリピーティングされるビットの個数Ｎｐの代わりにこの個数が増やされてＮｐ，ＩＲ＝Ｎｐ＋ｋ×（Nｐａｔ−１）となり、ここでＮｐａｔはそれぞれ異なる冗長バージョンの個数を表し、ｋはシンボルごとの相前後する等しい信頼性のビットの個数を表す。このモードの場合、Ｎｐａｔを符号レートに基づき求める必要はなく、まえもって一定に選定しておくことができる（所要メモリ最小化のためにはたとえばＮｐａｔ＝２）。パケットを伝送するたびにこのベースパターンからそれぞれＮｐビットが選択され、それらが実際にパンクチャリング／リピーティングされ、ここで選択にあたり、これまでパンクチャリング／リピーティングされたビットの個数がそれぞれ異なるリピートデータパケットにおいてｋだけ異なるよう配慮することができる（以下の記載も参照）。このため最初の反復後にビットのシンボルマッピングが、パケットの大半においてビットの信頼性が補償されてそのために利得が得られるよう変更されるようになる。したがって実際のパンクチャリング／リピーティングパターンは、移動局において求められたリピート番号Ｒと既知のレート整合パラメートとからだけで求めることができる。全所要メモリはｋ×（Ｎｐａｔ−１）ビットだけしか上昇しない。さらに別の利点は、ベースパターンの使用によって受信側におけるパケットの種々の送信の重畳（いわゆるソフト合成 Soft Combining）を簡単かつ効率的に実現できることである。
【００６３】
一般にこのやり方によればＩＲとシンボルの組み合わせられた方式を作り出すことができ、そのＩＲ利得はパンクチャリングレートＮｐが高まるにつれて上昇する。これが殊に有利である理由は、そのようにすることで復号時の不可避のパフォーマンス損失に対しパンクチャリングにより自動的に反対の作用が加えられるからである。この目的でリピートデータパケットにおいては別のパリティビットがパンクチャリングされる。このことは以下のようにして達成される。すなわちまずは上述のようにベースパターンから移動局において求められたリピート番号Ｒに基づき個々の冗長バーションが生成され、その後、各パリティビット流のためのパンクチャリング／リピーティングパターンがｎｏｆｆｓｅｔビットだけ周期的に交換される。ｎｏｆｆｓｅｔが増えるにつれて、それぞれ異なる冗長バージョンにおいてパンクチャリング／リピーティングビットがしだいに大きく互いにずらされていき、その結果、達成可能な利得がインクリメンタルな冗長により拡大されるようになる。しかしながらこれと同時に、先行の冗長バージョンとは異なるビット信頼性段階で伝送されるビットのパーセント割合が減っていき、つまりビット信頼性の平均化により利得が減少する。この場合、シミュレーションにより個々のシステムについて最適な動作点を求めることができ、パラメータｎｏｆｆｓｅｔに従いまえもって固定的に設定することができるので、付加的なシグナリングは不要となる。とはいえ種々のモード間で切り換えを行うことができるようにする目的で、パラメータｎｏｆｆｓｅｔをセミスタティックにもしくはダイナミックに変更することも考えられる（擬似チェイス合成モードはｎｏｆｆｓｅｔ＝０としたＩＲマッピングとシンボルマッピングの組み合わせられた方式に対応する）。ｎｏｆｆｓｅｔ≠０であれば所要メモリ全体はＮｐ×（Ｎｐａｔ−１）だけ上昇する。
【００６４】
機能的には図８に示されているように、ベースパターンを用いた実現手法は、いずれにせよ必要とされる慣用のレート整合アルゴリズムを再利用し、ＨＳＤＰＡ拡張部分を後置接続することによりインプリメントすることができる。ＵＭＴＳの場合、たとえばＨＳＤＰＡ接続ライン（ＨＳ−ＤＳＣＨと表す）に対しパラレルに常に別の加入者接続ライン（ＤＳＣＨ dedicated channel）が保持され、したがって慣用のレート整合アルゴリズムが受信側においていずれにせよ必要とされることになる。このため図８のようなモジュール構造によって、いずれにせよ受信側において必要とされる機能ブロックの効率的な再利用を実現することができる。
【００６５】
ここで説明した本発明はベースパターン計算のために同じアルゴリズムを使用し、その際、パラメータｅｍｉｎｕｓの事前の割り当てだけが変更される：
【００６６】
【数３】
ただしＮｐａｔはそれぞれ異なるレート整合パターンの個数である。
【００６７】
使用される冗長バージョンの個数はまえもって固定的に与えることもできるが、理想的には符号レートに依存して、存在するすべてのパリティビットを少なくとも１回送信できるようにするのに必要とされる個数の冗長バージョンが生成されるよう計算される。したがって冗長バージョンの個数は、存在するパリティビットとパケットごとに送信されるパリティビットとの商の切り上げによって得られる。
【００６８】
この判定基準によれば、低い符号レートについてはごく僅かな冗長バージョンしか生じない。たしかにそのような個数によって各パリティビットを少なくとも１回送信できるようになるけれども、個々のビットに対し冗長バージョンの使用数に関して良好な平均化は達成されない。冗長バージョンの個数を存在するパリティビットとパケットごとにパンクチャリングされるパリティビットとの商から計算すれば、このようなことに対し反対に作用させることができる。このようにすれば、各パリティビットはほぼ１回パンクチャリングされ、ほぼＮｐａｔ−１回伝送されるようになり、したがってすべての冗長バージョンが送信されたときにはすべてのビットについてほぼ等しい伝送回数が生じるようにすることができる。
【００６９】
実際的な実現手法として冗長バージョンの個数を上述の両方の判定基準の最大値から求めることができる。たとえば、
【００７０】
【数４】
【００７１】
ＵＭＴＳにおいて使用されるターボ符号などのようなシステマティックな符号については、冗長バージョンの個数を以下のように計算することができる：
【００７２】
【数５】
ただし
Ｘｂ＝Ｎｇｅｓ・Ｒｃ＋Ｎｏｖ (5.6)
ここでＮｇｅｓは伝送されるブロックあたりの全ビット数を表し、ｐはパリティビットストリームの個数（たとえばＵＭＴＳであればｐ＝２）、Ｒｃは符号レート、Ｎｏｖは全オーバヘッドビット数、これはたとえばエラー検出（ＣＲＣ）とチャネル符号化のターミネーションのためである。
【００７３】
リピーティングの場合すなわち著しく低い符号レートの場合にも同様の考察が成り立つ。そのような場合には冗長バージョンの個数を、伝送されるビットの総数とリピーティングされるビットの個数との商により求めることができる。これに対する代案として、リピーティングレートを等価のパンクチャリングレートに換算することができる。２７０％のリピーティングレートだとするとたとえば３０％のパンクチャリングレートに対応することになる。その理由は、ビットの３０％は３回はリピーティングできず（そうではなく２回しかリピーティングできない）、したがって信頼性が低くなるからである。したがってこの事例は３０％のパンクチャリングレートと同様であり、パンクチャリングの場合には相違がいっそう大きいだけである。このような等価のパンクチャリングレートに基づき、冗長バージョンの個数を上述のように計算することができる。
【００７４】
ベースパターンの計算後、個々の冗長バージョンＲのレート整合パターンは次のように計算される。すなわち両方のパリティビット流において、ベースパターン中でパンクチャリング／リピーティングすべきビットとして表されたビットポジションのうち、それぞれ最初のビットポジション（Ｒｍｏｄ）と最後のビットポジション（Ｎｐａｔ−Ｒｍｏｄ）が正確に１回、伝送される。ここで
Ｒｍｏｄ＝Ｒ mod Ｎｐａｔ (5.7)
図６には、全ビット流において生じるレート整合パターンとシンボル内のビット割り当てに対する作用が１６ＱＡＭ、符号レート＝１／２、パンクチャリングならびに３つの異なる冗長バージョンについて描かれている。
【００７５】
入力ビット流には、それぞれシステマティックなビット後にパリティビット流１と２のパリティが交互に含まれている。図６には、ベースパターンから出発してそれぞれパンクチャリングが各パリティビット流において１つのビットだけ遅れて始まり遅れて終わる様子が示されている。ビット収集後、このようにして図６に示されているビット流全体が生じるようになる。ブロック始端とブロック終端における小さい領域を除いて、最初の繰り返し（Ｒ＝１）後にビット信頼性の理想定な平均化が得られ、つまりそれぞれ同じ（すなわち上下に配置された）ビットは１度は高い信頼性（ハッチングなし）で送信され、１度は低い信頼性（グレーのハッチング）で送信される。理想的な平均化が行われた領域は、図６では２つの太線の間の領域として表されている。ここでは伝送ごとにただ２つの付加的なビットがインクリメンタルな冗長で伝送される。一般的にパンクチャリングすべきビットの個数は冗長バージョンの個数よりも著しく多いことが一般的にあてはまるので、ベースパターンが高められた個数のパンクチャリングすべきビットに基づき計算されるということは、１つのブロック内におけるパンクチャリングの規則性にはほとんど作用を及ぼさず、ブロック始端およびブロック終端における小さい領域の影響を無視することができる。
【００７６】
「擬似チェイス合成モード」におけるベースパターンを適用することで、いわゆるソフト合成 Soft Combining のためにブロックのそれぞれ異なる伝送を重畳した際に、非常に効率的なメモリアクセスが可能となる。この場合、ソフト合成メモリを受信側においてレート整合の直前にインプリメントすることができ、これによりすべての伝送後、全所要メモリはブロックごとに伝送されたビットの個数＋Ｒ×２にしかならない。
【００７７】
ＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードは、各パリティビット流ごとにレート整合パターンをｎｏｆｆｓｅｔビットだけ周期的に取り替えることによって実現できる。図７にはｎｏｆｆｓｅｔ＝１のときの上述の例が示されている。これによれば図６とは異なり、１番目の繰り返し後にビット信頼性が平均化されていることで、まとまった大きな領域はもはや形成されないことがわかる。この平均化はいっそう僅かなパーセンテージのビットについてしか行われず、したがってこの作用による利得は低減される。しかしながらこのモードでは繰り返しのたびに別のビットがパンクチャリングされるので、それぞれパンクチャリングされたビットの個数がインクリメンタルな冗長で付け加えられることになり、このためＩＲ利得が図６よりも格段に大きくなる。これと同時に全所要メモリも、ブロックごとに伝送されるビットの個数＋Ｒ×Ｎｐ（Ｎｐ：パンクチャリングされたビットの個数）まで増大する。リピーティングについてもこの説明と同様のことがあてはまる。
【００７８】
代案としてＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードを、各冗長バージョンに対するエラー変数ｅｉｎｉの初期値の事前の割り当てを変更することにより実現することができる。これはたとえば以下のようにして達成される。すなわち式(5.2)において、すべてのパリティビット流についてパラメータをａ＝１にセットし、ｅｉｎｉを各冗長バージョンｒにおいて、
ｅｉｎｉ（ｒ）＝ ((ｅｉｎｉ(ｒ-１) - ｅｍｉｎｕｓ-１) mod ｅｐｌｕｓ) + １ (5.8)
により計算される。ｍｏｄ関数は除算の余りを表し、したがってこの事例では値領域｛０，１，．．．，ｅｐｌｕｓ−１｝を表す。初期値については
ｅｉｎｉ（０）= Ｎｍａｘおよびｒ＝｛１，２，．．．，Ｎｐａｔ−１｝ (5.9)
これによりｒが上昇すると、レート整合パターンは常に１つのビットポジションだけ前にずらされる。式(5.8)におけるｍｏｄ関数により最大可能なずれが制限されるので、各冗長バージョンごとに正確に等しい個数のパンクチャリング／リピーティングが行われることになる。この選択により、それぞれ異なる冗長バージョンにおいてそれぞれ異なるパリティビットが伝送されるようになり、したがって最大のＩＲ利得を実現できるようになる。ビット信頼性の平均化により達成可能な利得はこの方法によれば高い符号レートについては大きくなり、比較的低い符号レートについてはこれに関してベースパターンを介した実現における利点が得られる。eｉｎｉによるインプリメンテーションについてもビット信頼性の平均化による利得を最大限にするためには、用いられる冗長バージョンの順序を最適化することができ、これはたとえば１６ＱＡＭであれば１回目の伝送についてはｒ＝０を適用し、２回目の伝送についてはｒ＝Ｎｐａｔ−１を適用することにより行われる。
【００７９】
この変形実施形態を、パケットの伝送ごとにエラー変数ｅｉｎｉの初期値を変化させる実施形態と組み合わせることもできる。この場合にはＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードが生じることになり、これに関してＩＲ利得はパンクチャリングレートが高まるにつれて上昇し、これによればｅｉｎｉ値をまえもって適切に割り当てることで、ビット信頼性の平均化による利得に対しＩＲ利得に関する最適な動作点を設定できるようになる。
【００８０】
さらにこれら両方のオプションを組み合わせることも考えられ、つまりこの組み合わせによれば、ある特定のリピート番号については「擬似チェイス合成モード」で動作し、別のリピート番号については「ＩＲとシンボルの組み合わせられたモード」で動作する。すべての事例においてすべての冗長バージョンを、付加的なシグナリングの手間をかけずに復号することができる。
【００８１】
図９には、パラメータｅｉｎｉを現時点の冗長バージョンＲの関数として変更することにより実現するためのインプリメンテーションが例示されている。チェイス合成 Chase Combining はこの事例ではごく簡単に、常にｅｉｎｉ（０）を適用することによって実現できる。モジュールアプローチゆえにこのプロセスをパンクチャリングとリピーティングのためにも、さらには様々な伝送フォーマットのためにも行うことができる。パラメータ（たとえば冗長バージョンの個数、ビット流の個数など）の適切な選択により、様々な変調パターンや符号化パターンに整合させることができる。
【００８２】
参考文献
[25.212] "Multiplexing and Channel Coding (FDD) (Release 1999), "Technical Specification 3GPP TS 25.212
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明によるパケット指向型のＡＲＱ方式に従う信号処理の様子を示す図である。
【図２】移動無線システムにおける通信の様子を示す図である。
【図３】たとえば本発明の範囲内でレート整合に使用可能なレート整合アルゴリズムを示す図である。
【図４】もともと送信されたデータパケットのビットもしくは対応するリピートデータパケットのビットを従来技術に従いＱＡＭシンボルにマッピングする様子を示す図である。
【図５】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【図６】レート整合モードを示す図である。
【図７】レート整合モードを示す図である。
【図８】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【図９】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【０００１】
本発明は、通信システムたとえば移動無線システムにおけるＡＲＱ方式たとえばハイブリッドＡＲＱ方式によるデータ伝送方法ならびにこの方法に合わせて構成されたデータ伝送装置に関する。
【０００２】
たとえば移動無線システムに関連していわゆるパケットアクセス方式ないしはパケット指向型データコネクションの使用がしばしば提案されるがその理由は、到来するメッセージタイプが著しく高いバーストファクタをもつことが多く、その結果、長い休止期間によって中断されたごく短いアクティブ周期しか存在しないことになるからである。パケット指向型データコネクションにより、連続的なデータ流が生じる他のデータ伝送方式に比べて効率を著しく高めることができる。それというのも連続的なデータ流を伴うデータ伝送方式の場合、いちど割り当てられたリソースたとえば搬送波周波数やタイムスロットなどは通信コネクション中ずっと割り当てられたままになるからであり、つまり目下データ伝送が行われていなくてもリソースが占有されたままになり、そのためそれらのリソースを他のネットワーク加入者が利用できなくなるからである。このことで余裕のない周波数スペクトルを移動無線システムのために最適に利用できなくなってしまう。
【０００３】
ＵＭＴＳ移動無線標準（"Universal Mobile Telecommunications System"）などによる将来の移動無線システムによれば数多くの様々なサービスが提供されることになり、その際、単純な音声伝送のほかにマルチメディアアプリケーションも重要性を増しつつある。それぞれ異なる伝送レートを伴って現れるサービスの多様性にゆえに、将来の移動無線システムのエアインタフェースに対する非常にフレキシブルなアクセスプロトコルが必要とされる。このような状況においてパケット指向型データ伝送方式は非常に適切であると判明した。
【０００４】
ＵＭＴＳ移動無線システムに関連してパケット指向型データコネクションにおいていわゆるＡＲＱ方式（"Automatic Repeat Request"）が提案されている。この場合、送信側から受信側へ伝送されるデータパケットは、受信側において復号された後でその品質についてチェックされる。受信したデータパケットに誤りがあったならば、受信側は送信側に対しそのデータパケットの再送を要求し、つまり以前に送信され誤りを伴って受信されたデータパケットと同一であるかもしくは部分的に同一であるリピートデータパケットが、送信側から受信側へ送信される（リピートデータパケットに元のデータパケットよりも少ないデータが含まれるのか同じ量のデータが含まれるのかによって、完全な反復または部分的な反復が扱われる）。ＵＭＴＳ移動無線標準のために提案されているこのＡＲＱ方式はハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式とも呼ばれるが、これに関してデータの伝送もいわゆるヘッダ情報の伝送も１つのデータパケット内で行われ、この場合、ヘッダ情報はたとえばＣＲＣビット（"Cyclic Redundancy Check"）などのような誤り伝送チェック用の情報も有しており、これを誤り訂正のためにも符号化しておくことができる（いわゆる"Forward Error Correction", FEC）。
【０００５】
ＵＭＴＳ標準化による現在の標準によれば、ＱＡＭ変調（直交振幅変調）を用いた相応のチャネル符号化実行後に個々のデータパケットもしくはリピートデータパケットのビットを伝送することが提案される。これによれば個々のビットは「グレイマッピング」"Gray-Mapping"と称する方式によって対応するＱＡＭシンボルにマッピングされ、それらは２次元のシンボル空間を形成する。ここで問題となるのは、４つよりも多くのＱＡＭシンボルに及ぶアルファベット範囲をもつ提案されているＱＡＭ変調の場合、伝送すべきビットの信頼性が値の大きいビットと値の小さいビットとの間で著しく変動することであり、このことは実行すべきチャネル符号化に関して殊に不利である。それというのもチャネル符号化のためにはターボ符号化器を組み入れるのが有利だからであり、ターボ符号化器は十分に高い性能を達成するには均等なビット信頼性を必要とするからである。前述のハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式ではリピートデータパケットは元のデータパケットと同一であるが、この方式の場合、上述のビット信頼性の変動という特性によって、データパケットとリピートデータパケットの特定のビットがＱＡＭシンボル空間内のそれぞれ同じ個所に存在していなければならないことになり、それゆえデータ伝送全体の性能が劣化し、データスループットが早い時点で制限されてしまう結果となる。
【０００６】
この問題を解決するためにすでに提案されている方式によれば、元のデータパケットとリピートデータパケットにおいて同じ個所に現れるビットが、「グレイマッピング」"Gray-Mapping"のダイナミックな再配置によってＱＡＭシンボル空間内でそれぞれ異なるＱＡＭシンボルに割り当てられる。
【０００７】
次に、このことについて図４のＡ）〜Ｄ）を参照しながら説明することにする。図４のＡ）には、１６ＱＡＭ変調に関する信号配置すなわちＱＡＭシンボル空間が描かれている。ここではそれぞれビットｉ１およびｉ２ならびにｑ１およびｑ２が、２次元のＱＡＭシンボル空間２５における相応のＱＡＭシンボル２６にｉ１，ｑ１，ｉ２，ｑ２の順序でマッピングされる。ビットｉ１，ｉ２，ｑ１，ｑ２各々について２次元のＱＡＭシンボル空間２５におけるＱＡＭシンボル２６の可能な行もしくは列が、相応の線によってそれぞれマーキングされている。つまりたとえばビットｉ１＝”１”は、ＱＡＭシンボル空間における最初の２つの列のＱＡＭシンボルシンボルにしかマッピングできない。「グレイマッピング」ゆえに、値の大きいビットｉ１の信頼性の方が値の小さいビットｉ２の信頼性よりも高い。しかもビットｉ２のビット信頼性はそれぞれ伝送される相応のＱＡＭシンボル２６に依存して変動する（つまり相応のＱＡＭシンボル２６がＱＡＭシンボル空間２５において左外側の列に配置されているのか右外側の列に配置されているのかに依存する）。同じことはビットｑ１とｑ２についてもあてはまる。なぜならばビットｑ１およびｑ２のマッピングはビットｉ１およびビットｉ２のマッピングと等価的に（ただしそれに対し直交して）行われるからである。
【０００８】
図４のＡ）〜Ｄ）を参照しながら説明する慣用の方法によれば、リピートデータパケットのために元のデータパケットの「グレイマッピング」とは異なる「グレイマッピング」を使用することが提案される。つまり１番目のリピートデータパケットのためにはたとえば図４のＢ）に示した「グレイマッピング」を使用できるのに対し、２番目のリピートデータパケットのためには図４のＣ）に示した「グレイマッピング」を使用でき、さらに３番目のリピートデータパケットのためには図４のＤ）に示した「グレイマッピング」を使用できる。図４のＡ）〜Ｄ）に描かれたものを比較して明らかなのは、同じビットの組み合わせｉ１，ｑ１，ｉ２，ｑ２にそれぞれ異なるＱＡＭシンボル２６が割り当てられていることであり、つまり２次元のＱＡＭシンボル空間２５内の異なるポジションに割り当てられていることである。「グレイマッピング」のこのようなダイナミックな変更はたとえば所定数の反復後、ＱＡＭシンボル空間２５内の１つの個所で各ビットｉ１，ｉ２，ｑ１，ｑ２が信頼性の非常に高い状態でまたは高い状態でまたは低い状態で伝送されるならば可能であり、その場合、この方式を種々の回数の反復のために最適化することができる。図４のＡ）〜Ｄ）からわかるようにこのやり方はかなり煩雑であり、その理由はリピートデータパケット各々のために「グレイマッピング」を変更しなければならないからである。
【０００９】
したがって本発明の課題は、ＡＲＱ方式によるデータ伝送方法ならびにそれに合わせて構成されたデータ伝送装置において前述の問題点を解決できるようにすること、すなわちできるかぎり信頼性の高いデータ伝送を高いデータスループットでできるかぎり簡単に実現できるようにすることである。
【００１０】
本発明によればこの課題は、請求項１記載の特徴を備えた方法ならびに請求項１５記載の特徴を備えた装置によって解決される。従属請求項には本発明の有利な実施形態が示されている。
本発明の提案によれば、もとのデータパケットと個々のリピートデータパケットにおける個々のビットに対し、それぞれ異なるレート整合パラメータすなわちそれぞれ異なるパンクチャリングパターンまたはリピーティングパターンが適用され、その結果、対応するビットはすでにＱＡＭ変調実行前に個々のパケットにおいてそれぞれ異なる個所に生じることになり、したがって「グレイマッピング Gray-Mapping」の変更なくＱＡＭシンボル空間内のそれぞれ異なるポイントつまりそれぞれ異なるＱＡＭシンボルに割り当てることができるようになる。このようにして伝送すべきビットの信頼性をデータパケットと後続のリピートデータパケットとの間で均等に配分できるようになり、したがって高性能のチャネル符号化をたとえばターボ符号化器を使用して実行できるようになる。その結果、情報伝送もしくはデータ伝送の十分に高い性能が同時に高いデータスループットを実現しながら保証されるようになる。
【００１１】
本発明はたとえば慣用のレート整合アルゴリズムを使用して実現することができ、その際、このレート整合アルゴリズムに従い使用されるオフセット値がもとのデータパケットと個々のリピートデータパケットとの間で変えられ、このオフセット値により実質的にそのつど使用されるレート整合パターンが決定される。このオフセット値の変更によって、慣用のハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式よりも性能の高い符号化を達成することができる。
【００１２】
有利にはこの目的で、チャネル符号化されたビット流を複数のパラレルな部分ビット流に分割することができ（いわゆるビットセパレーション）、その際、個々の部分ビット流に対しそれぞれ互いに依存し合わないレート整合パターンすなわちビットに対し互いに無関係なパンクチャリングまたはリピーティングを適用することができるので、これらの部分ビット流の対応するビットをその後に合成（いわゆるビット収集）した後、もとのデータパケットと個々のリピートデータパケットに関してそれぞれ異なるオフセット値をもつ所望のレート整合を実現できるようになる。ビット流を複数のパラレルな部分ビット流に分割することにより、チャネル符号化にあたり非常に高いフレキシビリティを達成することができる。
【００１３】
このようにして処理されたデータパケットまたはリピートデータパケットの個々の受信側はそのつど使用されたオフセット値を知らなければならず、このオフセット値を明示的に伝送するのは不利である可能性があるため、オフセット値をたとえば個々のタイムスロット番号および／または個々のフレーム番号と同期させて変えることができ、このようにすることで受信側はそれぞれ受信したタイムスロットもしくはフレームからそのままそのつど使用されたオフセット値を推定できるようになる。
【００１４】
先に説明した複数のパラレルな部分ビット流へのビットの分割が行われるビットセパレーションにおいて、ビット収集を行ったときにそれぞれ異なるパラレルな部分ビット流をデータパケットごともしくはリピートデータパケットごとに割合に応じて互いに組み合わせることができ、その際に殊に有利であるのはこれをビットリピーティングを適用するときに用いることができることである。前述のオフセット値をもとのデータパケットならびに個々のリピートデータパケットについて、結果として生じたレート整合パターンのずれが互いに最大になるように、および／またはもとのデータパケットもしくは個々のリピートデータパケットの互いに対応するビットのうちできるかぎり多くが、変調が完了したときに２次元のシンボル空間のそれぞれ異なるポイントにマッピングされるように、設定することができる。
【００１５】
前述の方法が最適に機能するのは、ビットがレート整合実行直後にそれぞれ望ましい変調シンボル空間にマッピングされるときである。しかしながら一般にこのことは該当しない。なぜならばレート整合と変調との間において、ビットを時間的に再配置するいわゆるインタリーブも行われることが多いからである。ランダムなインタリーバであると、隣り合うビットが２次元シンボル空間の相応のポイントもしくはシンボルにランダムに分配されることになるので、オフセット値の上述の変更により達成可能な１ビットずつのシフトにより２次元シンボル空間のポイントもしくはシンボルもランダムに変化することになる。しかしこのことは最適ではない。その理由は、以下のように割り当てを変更するのが最良だからである。すなわちもとのデータパケットの伝送にあたり信頼性の僅かなビットを、それに続いて伝送されるべきリピートデータパケットにおいては信頼性のいっそう高い（たとえばＱＡＭシンボル空間などの）変調シンボル空間のポジションにマッピングし、この逆に信頼性の高いビットを信頼性の比較的低いポジションにマッピングするのである。これに対しランダムに取り替えた場合には、最大可能な利得の約５０％ぐらいの利得しか達成できなくなってしまう。
【００１６】
この理由で有利であるのは、インタリーブのために非常に規則的なインタリーバたとえばブロックインタリーバを用いることであり、その際これに加えて、インタリーバによる後続の列の入れ替えもしくは列の置換により分配されたビットの列の個数と、それぞれ使用されるシンボル空間においてそれぞれ異なる強さで重み付けられたもしくはそれぞれ信頼性の異なるポイントまたはシンボルの個数とが互いに素であるようにすると、最適な割り当てが得られるようになる。
【００１７】
複数のリピートデータパケットが要求されたときに有利であるのは、それぞれ使用されるレート整合パターンすなわち個々のパンクチャリングパターン／リピーティングパターンをリピートデータパケットごとにずらして適用することである。
【００１８】
本発明において提案されているように、もともと送信されていたデータパケットと後続の１つまたは複数のリピートデータパケットとでレート整合パターンをずらすことによって、得られる符号レートはたしかに同じであるけれども、伝送品質ならびにビット誤り率を改善することができる。
【００１９】
全般的にいえば、本発明により提案されているやり方は冒頭で述べた従来技術により知られているやり方に比べて複雑さが著しく低減されており、殊に本発明を実現するために新たなステップをインプリメントしなくても済む。
【００２０】
次に、添付の図面を参照しながら移動無線システムにおけるパケット指向型データ伝送に関する有利な実施例に基づき本発明について説明する。とはいえ本発明は当然ながら移動無線システムに限定されるものではなく、一般にデータ伝送のためにＡＲＱ方式が行われているどのような種類の通信システムにも適用可能である。
【００２１】
図１は、本発明によるパケット指向型のＡＲＱ方式に従う信号処理の様子を示す図である。図２は、移動無線システムにおける通信の様子を示す図である。図３は、たとえば本発明の範囲内でレート整合に使用可能なレート整合アルゴリズムを示す図である。図４のＡ）〜Ｄ）は、もともと送信されたデータパケットのビットもしくは対応するリピートデータパケットのビットを従来技術に従いＱＡＭシンボルにマッピングする様子を示す図である。図５はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。図６はレート整合モードを示す図である。図７はレート整合モードを示す図である。図８はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。図９はレート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【００２２】
すでに説明したように以下で前提とするのは、たとえば図２に略示されているような移動無線システムにおいてパケット指向型データ伝送を本発明を用いて実現しようということである。この場合、図２にはたとえば、ＵＭＴＳ移動無線システムなどのような移動無線システムの基地局１と移動局２との間の通信が描かれている。基地局１から移動局２への情報伝送はいわゆる「ダウンリンク」チャネルＤＬを介して行われるのに対し、移動局２から基地局１への情報伝送はいわゆる「アップリンク」チャネルＵＬを介して行われる。
【００２３】
以下では、基地局１から移動局２へのパケット指向型データ伝送つまり「ダウンリンク」チャネルを介したパケット指向型データ伝送に基づき本発明を説明する。ただし本発明を「アップリンク」チャネルを介したデータ伝送にも適用することができる。また、以下では本発明を個々の送信側で実行すべき信号処理に基づき説明するが、ここで留意したいのは、このようにして送信側で処理されるデータを評価するための個々の受信側において対応する信号処理が逆の順序で必要とされることであり、したがって本発明は送信側だけでなく受信側にも該当するものである。
【００２４】
図１には、本発明によるハイブリッドＡＲＱ方式に従いデータパケット内で伝送すべきデータ情報ならびにヘッダ情報の信号処理について示されている。
【００２５】
ヘッダ側において、機能ブロック３により生成されたヘッダ情報が機能ブロック１２に供給され、この機能ブロック１２は同一の無線パケットで送信すべきあらゆるデータパケットのヘッダすべてを単一のヘッダにまとめる役割を有する（いわゆる「ヘッダ連結」"Header Concatenation"）。これにより得られたヘッダ情報に対し機能ブロック１３はヘッダ識別のためのＣＲＣビットを追加する。ついで機能ブロック１４によりチャネル符号化が実施され、これにより得られたビットストリームのレート整合が機能ブロック１５により行われる。さらにインタリーバ１６により、そこへ供給されるシンボルが所定のやり方で並べ替えられ時間的に拡散される。インタリーバ１６から送出されたデータブロックは機能ブロック１７により個々の送信フレームないしは無線フレームに割り当てられる（いわゆる「無線フレームセグメンテーション」"Radio Frame Segmentation"。
【００２６】
データ側にもＣＲＣビットを付加するための機能ブロックが設けられている。機能ブロック５の役割は、チャネル符号化器６が常に特定のビット数に制限された符号化を実施できるよう、そこへ供給されるデータを分割することである。
【００２７】
チャネル符号化器６により実施されるチャネル符号化によって、もともと送信すべきデータ冗長情報が付加される。その結果、相前後して送信される複数のデータパケットが同じ情報源をもつ複数のビットをもつことになる。
【００２８】
チャネル符号化器６から送出されるビットは機能ブロック１９へ供給され、このブロックは個々のビットの消去ないしは除去（いわゆるパンクチャリング）あるいは個々のビットの反復（いわゆるリピーティング）により、ビット流のビットレートを適切に設定する。これに続くブロック９により、データ流にいわゆるＤＴＸビット（"Discontinuous Transmission"）を付加することができる。さらにデータ側には機能ブロック１０，１１が設けられており、これらの機能ブロックはヘッダ側に設けられている機能ブロック１６，１７と同じ機能を担う。
【００２９】
ついでデータ側とヘッダ側で送出されたビットが機能ブロック１８によりそれぞれ設けられている物理的な伝送チャネルもしくは送信チャネルにマッピングないしは多重化され（いわゆるマルチプレクス）、適切な変調たとえばＱＡＭ変調により受信側へ伝送される。
【００３０】
ハイブリッドＡＲＱタイプＩ方式の場合、データパケットの受信に誤りがあるとあるいはデータパケットの復号に誤りがあると、受信側によりリピートデータパケットが要求される。このリピートデータパケットは事前に送信された誤りのある受信データパケットと完全にあるいは部分的に同一である。リピートデータパケットがもとのデータパケットよりも少ないデータ量であるか等しいデータ量であるかに依存して、完全な反復あるいは部分的な反復として扱われる。したがってデータパケットと個々のリピートデータパケットは、少なくとも部分的に等しい情報源をもつビットを有する。このため受信側はもともと送信されたデータパケットおよび要求された後続のリピートデータパケットを共通に評価することで、本来送信された情報をいっそう良好な品質で再取得することができる。
【００３１】
本発明は基本的に図１に示した機能ブロック１９に係わるものである。この機能セクション１９は機能ブロック２０を有しており、これは機能ブロック３による制御に依存して、前段に接続されているチャネル符号化器６から送出される符号化されたビットを少なくとも２つのパラレルな部分ビット流に分割し、それらのビットに対しそれぞれ別個につまり互いに無関係にレート整合が行われる。図１の場合、これに関して３つの部分ビット流Ａ〜Ｃが描かれており、この場合、適切なレート整合を実施するためのすなわち個々のビットのパンクチャリングまたはリピーティングのための機能ブロック２１〜２３が各部分ビット流ごとに設けられている。このようにしてそれぞれ異なるかたちで符号化された複数のパラレルなビット流が発生し、それらは後続の機能ブロック２４に供給される。この後続の機能ブロック２４の役割は、パラレルなビット流の個々のビットをビットセパレーションすなわち個々のパラレルな部分ビット流への分割のための機能ブロック２０が用いたのと同じ順序でまとめることである（ビット収集）。このようにすることで、レート整合後に残されたビットの順序が全体として変わらないようになる。
【００３２】
上述のように、個々の部分ビット流Ａ〜Ｃのために設けられているレート整合を機能ブロック２１〜２３によって互いに完全に独立して行うことができる。たとえば、１つまたは複数の部分ビット流のビットに対してパンクチャリングまたはリピーティングをまったく行わなくてもよい。全体として個々のパラレルな部分ビット流Ａ〜Ｃのレート整合は、機能ブロック６から送出されるチャネル符号化されたビット流に対しデータパケットもしくはリピートデータパケットごとに望ましいレート整合パターンが機能セクション１９全体により適用されるように選定される。複数のレート整合がパラレルに実施される図１に示した機能セクション１９の実施形態によれば、符号化にあたり非常に高いフレキシビリティを達成することができる。
【００３３】
機能セクション１９は以下のように構成されている。すなわちこの機能セクション１９は機能ブロック３による制御に依存して、リピートデータパケットのビットに対しそれに対応するもともと送信されたデータパケットとは異なるレート整合パターンを適用する。つまり機能セクション１９に対し機能ブロック３から、個々の受信側がリピートデータパケットを要求したか否かが通知され、その際に機能セクション１９は個々の機能ブロック２１〜２３により実現されるレート整合パターンを、全体としてリピートデータパケットのビットがベースとなるもともと送信されたデータパケットのビットとは異なるレート整合パターンで処理されるよう選定もしくは設定する。
【００３４】
機能セクション１９全体として実現されるレート整合においてたとえば図３に示されているようなレート整合アルゴリズムを実施することができ、これ自体はすでに従来技術から周知である。
【００３５】
ＵＭＴＳ標準に含まれているレート整合（Rate Matching）アルゴリズムは［２５．２１２］に記載されている。このアルゴリズムは基本的なパラメータとして以下のものを用いる：
・Ｘｂ：ビット流ｂにおけるパケットあたりの符号化ビット数
・ｅｉｎｉ：初期エラー値（ＮＴＴＩ／３）
・ｅｐｌｕｓ：パンクチャリング／リピーティングにおけるエラー値のインクリメント量
・ｅｍｉｎｕｓ：出力ビットあたりのエラー値デクリメント量
これらのパラメータは既存の標準においては、たとえば固定ビットポジションをもつターボ符号化伝送チャネルのダウンリンクに対し（［２５．２１２］における４．２．７．２．１章）パンクチャリングの事例であれば以下のようにして求めることができる：
ｅｉｎｉ＝Ｎｍａｘ （５．１）
ここでＮｍａｘは、すべての伝送フォーマットおよび伝送チャネルに関して求められたレート整合前のパリティビット流ごとのビット数最大値を表す。エラー値のインクリメント量およびデクリメント量は以下のように算出される：
【００３６】
【数１】
【数２】
この場合、たとえばレート整合パラメータｅｉｎｉが用いられ、これはそれぞれ適用されるレート整合パターンに関してそれぞれ実行されるレート整合に有効なオフセット値を表す。図３に示されているレート整合アルゴリズムの開始にあたりエラー変数ｅがこのオフセット値ｅｉｎｉで初期化され、その際、エラーｅはパンクチャリングの事例ではたとえば現在のパンクチャリングレートと望ましいパンクチャリングレートとの比を表す。
【００３９】
ついで現在処理すべきビットのインデックスｍが第１のビットすなわち値１にセットされ、補助エラーパラメータｅｐｌｕｓが初期化される。
【００４０】
その後、それぞれ処理すべきデータパケットＮｏ．ｉのすべてのビットについてループが実行され、その際、個々のデータパケットのビット数はＸｉで表される。
【００４１】
はじめにこのループ内で別の補助エラーパラメータｅｍｉｎｕｓを用いてエラーｅが新しくされ、それによって得られたエラーｅがゼロよりも大きいかがチェックされる。この目的はこのようなチェックを行うことで、対応するビットをパンクチャリングすべきか否かを判定するためである。上記の条件が満たされているならば対応するビットが補助値δにセットされてパンクチャリングされ、つまり後続のデータ伝送が阻止される。
【００４２】
これに対し上記の条件が満たされていないならば、対応するビットがデータ伝送されるよう選択され、最初に挙げた補助エラーパラメータｅｐｌｕｓを用いてエラーｅが新たに計算される。
【００４３】
レート整合アルゴリズムもしくはパンクチャリングアルゴリズムの最後にビットインデックスがインクリメントされ、これによって次のビットが上述の処理のために選択される。
【００４４】
データパケットもしくはリピートデータパケットのビットに適用されるレート整合パターンは基本的に、オフセット値ｅｉｎｉの適切な選択により制御可能である。したがってこのオフセット値ｅｉｎｉを変更することにより、もともと送信されていた対応するデータパケットとは異なるレート整合パターンを適用することができ、その際、レート整合をたとえば個々の部分ビット流Ａ〜Ｃ（図１参照）のパリティビットに関連づけて適用することができる。
【００４５】
それぞれこのようにして処理されたデータパケットもしくはリピートデータパケットを受け取る側は、それぞれ使用されたレート整合パターンつまりはそれぞれ使用されたオフセット値ｅｉｎｉを知る必要があるので、たとえばそのつど送信されるタイムスロットと同期させて、および／またはそのつど送信されるフレームの番号と同期させてオフセット値ｅｉｎｉの変更を行うことができ、そのようにすることで受信側はそのつど受信したタイムスロットの番号に依存して、もしくはそのつど受信したフレームの番号に依存して、それぞれ使用されているオフセット値ｅｉｎｉつまりはそれぞれ使用されているレート整合パターンを推定できるようになる。この場合、ｅｉｎｉによってそれぞれ１つのいわゆる冗長バージョンが定義されている。
【００４６】
オフセット値ｅｉｎｉをもともと送信されていたデータパケットとリピートデータパケットについて、結果として得られるレート整合パラメータのシフトが互いに最大となるよう、つまりできるかぎり大きくなるよう選定するのが有利である。さらにもともと送信されていたデータパケットとリピートデータパケットについて、オフセット値ｅｉｎｉを以下のように選定するのが有利である。すなわち双方のパケットにおいて互いに対応するビットのできるかぎり多くが後続の変調たとえばＱＡＭ変調において、２次元のＱＡＭシンボル空間のそれぞれ異なるポイントすなわちそれぞれ異なるＱＡＭシンボルにマッピングされるよう選択するのが有利である（これに関してはたとえば図４のマッピングを参照されたい）。
【００４７】
このことはたとえばオフセット値ｅｉｎｉを、もとのデータパケットについてはｅｉｎｉ＝０にセットし、後続のリピートデータパケットについてはｅｉｎｉ＝ｅｐｌｕｓにセットすることによって達成できる。第１の事例ではそのことで最初のビットがパンクチャリングされる一方、第２の事例ではリピートデータパケットにおける最後のビットがパンクチャリングされるので、それに応じてその間に位置するすべてのビットのポジションもそれぞれ１つの位置ずつシフトされることになる。このため（後続のインタリーバ１０ならびに相応の変調を実現する後続の「グレイマッピング」を適切に構成すれば）、双方の伝送における１つのビットが個々の２次元のシンボル空間におけるそれぞれ異なるポイントにマッピングされ、したがってこのことは伝送されるビットの信頼性の均等な配分に関して有利である。さらに付加的な利点として挙げられるのは、リピートデータパケットに付加的な新たな情報が含まれており、もとのデータパケットのビットだけしか伝送されるわけではないことであり、これによっても利得が得られる。
【００４８】
オフセット値ｅｉｎｉの割り当てを個々の部分ビット流Ａ〜Ｃについて調整して実行することができ、したがってたとえば個々の部分ビット流Ａ〜Ｃのためにそれぞれ使用されるアルゴリズムの選択に従い、ｅｉｎｉがゼロとｅｐｌｕｓとでもしくはその逆に交互にまえもって割り当てられる。
【００４９】
複数のリピートデータパケットが伝送される場合に有利であるのは、レート整合パターンつまりそのつど選択されたパンクチャリングパターンもしくはリピーティングパターンが、リピートデータパケットごとにずらされて適用されるようにすることである。もともと送信されていたデータパケットと１番目のリピートデータパケットとに対し、上述のようにゼロもしくはｅｐｌｕｓでオフセット値ｅｉｎｉを割り当てることができ、その次の繰り返しについてはそれとは異なる値が用いられるようにする。したがってたとえばｋ番目の繰り返しのときにはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓを用いることができ、これによりレート整合パターンがｋビット分だけシフトされるようになる。同様にリピートデータパケット番号２ｋについてはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓを、リピートデータパケット番号２ｋ＋１についてはオフセット値ｅｉｎｉとして値ｋ・ｅｍｉｎｕｓ＋ｅｐｌｕｓを用いることができる。このようにしてすべてのビットについて（最初のパンクチャリング／リピーティング前の始まってすぐのビットと最後のパンクチャリング／リピーティング後の終わる間際のビットは例外）、相前後するリピートデータパケットにおいてＱＡＭシンボル空間内で個々のポイントつまり個々のＱＡＭシンボルに対しそれぞれ異なる割り当てが得られるようになり、その際に付加的にそれぞれ異なるビットがパンクチャリング／リピーティングされる。
【００５０】
符号レートに従いチャネル符号化プロセスごとにそれぞれ異なる個数のパリティビットを利用できる。したがって、すべてこれまで送信されていないパリティビットから成りそれゆえ最大のＩＲ利得の期待される可能な冗長バージョンの個数も符号レートに依存する。このため別の変形実施形態によれば、冗長バージョンの最大数Ｎｐａｔが受信側において付加的なシグナリングなしで予測される。目下のパケットにおいて適用されている冗長バージョンＲ＝｛０，１，２，．．．，Ｎｐａｔ−１｝は、たとえばシステムフレームナンバー System Frame Number (SFN) などから
Ｒ＝ＳＦＮ mod Ｎｐａｔ
により求められる。パケット番号とフレーム境界とが同一でなければ、パケット番号もしくはスロット番号も冗長バージョンのこのような算出に利用することができる。
【００５１】
上述の式に従い冗長バージョンＲが求められる場合にはさらに送信側において、各ブロックごとにそれぞれ異なる冗長バージョンの順序を最適化する措置をとることができる。これにより、どのユーザが後続の伝送インターバルで扱われるかを決定するいわゆるスケジューリングアルゴリズムに付加的な判定基準が導入される。この判定規準により、その時点でデータが存在するすべてのユーザについて次の伝送インターバルで生じる冗長バージョンＲが計算される。通常の判定基準（ＳＮ比、要求されているサービス品質等）の評価以外に、着目しているインターバルにおいてこれまで伝達された冗長における最良の補足が生じるユーザが優先される。これによりそのブロック伝達後に復号を首尾よく行うことのできる確率が最大になり、そのことで通信システムのキャパシティも高められる。このようにすることで、ＳＦＮから冗長バージョンを計算するにもかかわらず明示的なシグナリングを必要とせずにＩＲ利得を最適化することができる。たとえばスケジューリングアルゴリズムによって低い優先度でパケットが以下のような移動局へ送信されることになる。すなわちそれらの移動局には現在のインターバルにおいて、すでに先行のパケットで取得していた冗長バージョンをもつリピートデータパケットが送信されることになり、それというのもその場合にはＩＲ利得は発生しないからである。
【００５２】
図１に示されている機能ブロック１０のためには、ランダムなインタリーブではなく非常に規則的なインタリーブを実行するインタリーバを使用すべきである。したがってたとえば機能ブロック１０のためにブロックインタリーバであれば使用することができる。機能ブロック１０として使用されるインタリーバが非常に規則的なインタリーバであり、そのインタリーバが自身へ供給されるビットを分割する列数と２次元シンボル空間内でそれぞれ異なる強さで重みづけられたポジションの個数もしくは一般的にはそれぞれ異なる強さで重みづけられた変調ポイントの個数とが互いに素であれば、最適な割り当てが得られる。ＵＭＴＳ標準化の現在の状況によればインタリーバとして、付加的な列の入れ替えを伴うブロックインタリーバが提案されており、これによれば隣り合うビットが「５」の倍数だけ互いに隔てられた列に分割され、ついでそれらの列が入れ替えられる。３０列を用いた場合、列の置き換えはたとえば以下のパターンに従って行われる：列番号０，２０，１０，５，１５，２５，３，１３，８．．．。値「５」は、たとえば１６ＱＡＭ変調（つまり２ビット）および６４ＱＡＭ変調（つまり３ビット）におけるそれぞれ異なるビットの個数と互いに素であることから、たとえばこのような組み合わせにおいて良好なスクランブルもしくは相応の変調ポイントへの良好なマッピングが得られる。
【００５３】
別の有利な実施例によれば、もともと送信されていたデータパケットもしくは１つまたは複数のリピートデータパケットに対して選択されるビットレート整合パターンを、個々のビットレート整合パターンが最初と最後においてのみ互いに異なるのに対し、中央の領域ではそれらが同一であるように選ぶことができ、その際、個々のビットレート整合パターンのパンクチャリングレートもしくはリピーティングレートが等しくなるようにする。このことは高いデータレートのために殊に適しており、その理由はこのようにすることで、オフセット値が変更される前述の実施形態に比べ受信側における所要メモリをそのつど用いられるパンクチャリングレートもしくはリピーティングレートのオーダで低減できるからである。そしてこの場合、慣用の方法に対して達成されるパフォーマンス の利点は基本的に、伝送される情報がそれぞれ異なる強さで保護されるもしくはそれぞれ異なる信頼性をもつＱＡＭシンボルのビットにいっそう均等に分配される点にある。この実施例においてリピートデータパケットに新たに付加される情報によっても有効ではない利点は、所要メモリが低減される利点によってそれ相応に埋め合わせされる。
【００５４】
前述の方式の別の変形実施形態によれば、まずはじめに以下ではベースパターンと称するパンクチャリングパターン／リピーティングパターンを求めることができ、このパターンによってもともと設定されていたよりもｎビットだけ多くパンクチャリングもしくはリピーティングされる。ついでこのベースパターンに基づきｎ個の異なるリピーティングパターンが導出され、その際にこの導出は、このベースパターンによって最初にはじめのｊ個のパンクチャリングもしくはリピーティングは実行されず、最後におわりのｎ−ｊ個のパンクチャリングもしくはリピーティングが省かれることにより行われる。この場合、ｊを値０，１〜ｎに対応させることができる。この措置によってベースパターンが最初と最後において全部でｎ個の個所で削減され、これによればｎ個の異なる可能性が与えられ、それらの可能性すべてによって、その間に位置するビットがＱＡＭシンボルのそれぞれ異なるビットにそれぞれ異なるように割り当てられるようになる。その際、データパケットとリピートデータパケットのために最初と最後においてそれぞれ異なる個数ｎのパンクチャリングもしくはリピーティングが省かれ、パンクチャリングレートもしくはリピーティングレート全体は一定に保たれる。
【００５５】
次に本発明の別の実施例について説明する。この実施例は、単独でおよび本発明とすでに説明した実施形態との任意の組み合わせにおいて本発明に含まれるものであり、やはりレートマッチング（レート整合）アルゴリズムの様々なパラメータの事前の割り当てをどのように制御する必要があるかを示すものであって、その目的は、ビット信頼性の平均化もＩＲ（Incremental Redundancy）による符号化利得すなわちデータパケットの反復伝送により様々なレート整合パターンに適用される符号化利得も適切に組み合わせるレート整合パターンを生じさせることである。所期のように制御することで、ＩＲ符号化利得とビット信頼性の平均化による利得に関してそれぞれ異なる重点をおく種々のモードを生成できるようになる。つまりたとえば以下では「擬似チェイス合成モード Quasi-Chase-Combining-Mode」とも称するモードが挙げられ、このモードはベースパターンの新たなコンセプトにより最小の付加的メモリコストでビット信頼性の平均化による理想的な利得が達成され、あるいはいわゆる「ＩＲとシンボルの組み合わせマッピングモード」が挙げられ、このモードのためにパンクチャリングレートが増すにつれてＩＲ利得が上昇し、このことで各リピートデータパケットごとにレート整合パラメータを事前に適切に割り当てることで、信頼性平均化による利得に対しＩＲ利得に関する最適な動作点を設定することができる。
【００５６】
図５には一例として、ＵＭＴＳ標準の発展形態であるHSDPA (high speed downlink packet access) のための信号処理チェーンが示されており、これによればパケット交換コネクションを高いデータレートで実現することができる。これに関連して重要であるのは、チャネル符号化後にビットセパレーションが実行されることであり、これによりターボ符号のシステマティックなビットとパリティビットが分離される。レート整合はｐ個のパリティビット流（ここで２つのビット流）においてのみ実行され、しかもこの場合、それぞれ約Ｎｐ／ｐ個のビットがパンクチャリングもしくはリピーティングされる（図５ではｐ＝２）。
【００５７】
これに対する代案としてたとえばリピーティングの場合にも、システマティックなビットのためにもレート整合ブロックを設けることができ、あるいはビットセパレーションを行わないようにし、ビット流全体のためにレート整合を設けることができる。
【００５８】
１６ＱＡＭにおける１つのシンボルには２つの良好に保護されたビット（以下では高信頼性に対してはＨで表す）と２つの良好には保護されていないビット（低信頼性に対してはＬで表す）が存在し、つまりｋ＝２である。このようなビットとシンボルの割り当ては｛Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ｝で表される。それぞれ異なる冗長バージョンにおいてこれまでパンクチャリングされた／リピーティングされたビットの差がΔＢ＝ｋ×（２×ｍ−１）、ただしは整数、であれば、その時点のビットの割り当てはそのつど別のビット信頼性に反転される：｛Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ｝。１つのビットがたとえば最初の伝送においてＬビットで送信されたならば、２番目の伝送においてそれがＨビットで保証されて伝送される。ΔＢ＝１×（２×ｍ−１）であれば、このような反転はビットの少なくとも５０％については行われる。
【００５９】
６４ＱＡＭシンボルは、高い信頼性と中間の信頼性と低い信頼性とをもつそれぞれ２つのビットから成る（つまりこの場合にもｋ＝２）：｛Ｈ，Ｈ，Ｍ，Ｍ，Ｌ，Ｌ｝。この場合、中庸な信頼性のために付加的なビットクラスＭが導入される。現時点のビットについてΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−２）が成り立つのであれば、割り当ては周期的に１つのビットクラスだけ取り替えられ、つまり｛Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｍ，Ｍ｝となる。ΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−１）であれば｛Ｍ，Ｍ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ｝となる。したがってビット信頼性の理想的な平均化を３回のパケット伝送後に達成することができる。しかし２回の伝送後にすでに部分的な平均化効果が得られる。
【００６０】
ビットクラスごとにそれぞれ異なる個数のビットをもつ変調形式についても、適切なパラメータｋを見つけることができる。８ＰＳＫであればシンボルごとに、たとえば２つの良好に保護されたビットと１つの良好には保護されていないビットとなる：｛Ｈ，Ｈ，Ｌ｝。ｋ＝１が選択されるならば、ΔＢ＝ｋ×（３×ｍ−２）のときには｛Ｌ，Ｈ，Ｈ｝という割り当てとなり、ΔＢ＝ｋ×（３×ｍｍ−１）のときには｛Ｈ，Ｌ，Ｈ｝という割り当てとなる。つまり両方の事例において２回の伝送後にすでにビット信頼性が確実に平均化される。
【００６１】
個々のビットとシンボルポイントの別の割り当て方式を用いる場合、上述の考察を非常に容易に整合させることができる。たとえば１６ＱＡＭについてシンボルごとに順序｛Ｈ，Ｌ，Ｈ，Ｌ｝となるよう割り当てを変更するならば、ｋ＝１としてΔＢ＝ｋ×（２×ｍ−１）であるときにビット信頼性の理想的な反転が得られる。
【００６２】
「擬似チェイス合成モードQuasi-Chase-Combining-Mode」のためには、付加的な所与メモリが最小となることを考えてＩＲ利得については広範囲にわたり得られないけれども、そのために最大の利得がビット信頼性の平均化により達成される。この目的でいわゆるベースパターンが生成され、これは慣用のやり方で求められるが、もともと必要とされていたパンクチャリングまたはリピーティングされるビットの個数Ｎｐの代わりにこの個数が増やされてＮｐ，ＩＲ＝Ｎｐ＋ｋ×（Nｐａｔ−１）となり、ここでＮｐａｔはそれぞれ異なる冗長バージョンの個数を表し、ｋはシンボルごとの相前後する等しい信頼性のビットの個数を表す。このモードの場合、Ｎｐａｔを符号レートに基づき求める必要はなく、まえもって一定に選定しておくことができる（所要メモリ最小化のためにはたとえばＮｐａｔ＝２）。パケットを伝送するたびにこのベースパターンからそれぞれＮｐビットが選択され、それらが実際にパンクチャリング／リピーティングされ、ここで選択にあたり、これまでパンクチャリング／リピーティングされたビットの個数がそれぞれ異なるリピートデータパケットにおいてｋだけ異なるよう配慮することができる（以下の記載も参照）。このため最初の反復後にビットのシンボルマッピングが、パケットの大半においてビットの信頼性が補償されてそのために利得が得られるよう変更されるようになる。したがって実際のパンクチャリング／リピーティングパターンは、移動局において求められたリピート番号Ｒと既知のレート整合パラメートとからだけで求めることができる。全所要メモリはｋ×（Ｎｐａｔ−１）ビットだけしか上昇しない。さらに別の利点は、ベースパターンの使用によって受信側におけるパケットの種々の送信の重畳（いわゆるソフト合成 Soft Combining）を簡単かつ効率的に実現できることである。
【００６３】
一般にこのやり方によればＩＲとシンボルの組み合わせられた方式を作り出すことができ、そのＩＲ利得はパンクチャリングレートＮｐが高まるにつれて上昇する。これが殊に有利である理由は、そのようにすることで復号時の不可避のパフォーマンス損失に対しパンクチャリングにより自動的に反対の作用が加えられるからである。この目的でリピートデータパケットにおいては別のパリティビットがパンクチャリングされる。このことは以下のようにして達成される。すなわちまずは上述のようにベースパターンから移動局において求められたリピート番号Ｒに基づき個々の冗長バーションが生成され、その後、各パリティビット流のためのパンクチャリング／リピーティングパターンがｎｏｆｆｓｅｔビットだけ周期的に交換される。ｎｏｆｆｓｅｔが増えるにつれて、それぞれ異なる冗長バージョンにおいてパンクチャリング／リピーティングビットがしだいに大きく互いにずらされていき、その結果、達成可能な利得がインクリメンタルな冗長により拡大されるようになる。しかしながらこれと同時に、先行の冗長バージョンとは異なるビット信頼性段階で伝送されるビットのパーセント割合が減っていき、つまりビット信頼性の平均化により利得が減少する。この場合、シミュレーションにより個々のシステムについて最適な動作点を求めることができ、パラメータｎｏｆｆｓｅｔに従いまえもって固定的に設定することができるので、付加的なシグナリングは不要となる。とはいえ種々のモード間で切り換えを行うことができるようにする目的で、パラメータｎｏｆｆｓｅｔをセミスタティックにもしくはダイナミックに変更することも考えられる（擬似チェイス合成モードはｎｏｆｆｓｅｔ＝０としたＩＲマッピングとシンボルマッピングの組み合わせられた方式に対応する）。ｎｏｆｆｓｅｔ≠０であれば所要メモリ全体はＮｐ×（Ｎｐａｔ−１）だけ上昇する。
【００６４】
機能的には図８に示されているように、ベースパターンを用いた実現手法は、いずれにせよ必要とされる慣用のレート整合アルゴリズムを再利用し、ＨＳＤＰＡ拡張部分を後置接続することによりインプリメントすることができる。ＵＭＴＳの場合、たとえばＨＳＤＰＡ接続ライン（ＨＳ−ＤＳＣＨと表す）に対しパラレルに常に別の加入者接続ライン（ＤＳＣＨ dedicated channel）が保持され、したがって慣用のレート整合アルゴリズムが受信側においていずれにせよ必要とされることになる。このため図８のようなモジュール構造によって、いずれにせよ受信側において必要とされる機能ブロックの効率的な再利用を実現することができる。
【００６５】
ここで説明した本発明はベースパターン計算のために同じアルゴリズムを使用し、その際、パラメータｅｍｉｎｕｓの事前の割り当てだけが変更される：
【００６６】
【数３】
【００６７】
使用される冗長バージョンの個数はまえもって固定的に与えることもできるが、理想的には符号レートに依存して、存在するすべてのパリティビットを少なくとも１回送信できるようにするのに必要とされる個数の冗長バージョンが生成されるよう計算される。したがって冗長バージョンの個数は、存在するパリティビットとパケットごとに送信されるパリティビットとの商の切り上げによって得られる。
【００６８】
この判定基準によれば、低い符号レートについてはごく僅かな冗長バージョンしか生じない。たしかにそのような個数によって各パリティビットを少なくとも１回送信できるようになるけれども、個々のビットに対し冗長バージョンの使用数に関して良好な平均化は達成されない。冗長バージョンの個数を存在するパリティビットとパケットごとにパンクチャリングされるパリティビットとの商から計算すれば、このようなことに対し反対に作用させることができる。このようにすれば、各パリティビットはほぼ１回パンクチャリングされ、ほぼＮｐａｔ−１回伝送されるようになり、したがってすべての冗長バージョンが送信されたときにはすべてのビットについてほぼ等しい伝送回数が生じるようにすることができる。
【００６９】
実際的な実現手法として冗長バージョンの個数を上述の両方の判定基準の最大値から求めることができる。たとえば、
【００７０】
【数４】
ＵＭＴＳにおいて使用されるターボ符号などのようなシステマティックな符号については、冗長バージョンの個数を以下のように計算することができる：
【００７２】
【数５】
Ｘｂ＝Ｎｇｅｓ・Ｒｃ＋Ｎｏｖ (5.6)
ここでＮｇｅｓは伝送されるブロックあたりの全ビット数を表し、ｐはパリティビットストリームの個数（たとえばＵＭＴＳであればｐ＝２）、Ｒｃは符号レート、Ｎｏｖは全オーバヘッドビット数、これはたとえばエラー検出（ＣＲＣ）とチャネル符号化のターミネーションのためである。
【００７３】
リピーティングの場合すなわち著しく低い符号レートの場合にも同様の考察が成り立つ。そのような場合には冗長バージョンの個数を、伝送されるビットの総数とリピーティングされるビットの個数との商により求めることができる。これに対する代案として、リピーティングレートを等価のパンクチャリングレートに換算することができる。２７０％のリピーティングレートだとするとたとえば３０％のパンクチャリングレートに対応することになる。その理由は、ビットの３０％は３回はリピーティングできず（そうではなく２回しかリピーティングできない）、したがって信頼性が低くなるからである。したがってこの事例は３０％のパンクチャリングレートと同様であり、パンクチャリングの場合には相違がいっそう大きいだけである。このような等価のパンクチャリングレートに基づき、冗長バージョンの個数を上述のように計算することができる。
【００７４】
ベースパターンの計算後、個々の冗長バージョンＲのレート整合パターンは次のように計算される。すなわち両方のパリティビット流において、ベースパターン中でパンクチャリング／リピーティングすべきビットとして表されたビットポジションのうち、それぞれ最初のビットポジション（Ｒｍｏｄ）と最後のビットポジション（Ｎｐａｔ−Ｒｍｏｄ）が正確に１回、伝送される。ここで
Ｒｍｏｄ＝Ｒ mod Ｎｐａｔ (5.7)
図６には、全ビット流において生じるレート整合パターンとシンボル内のビット割り当てに対する作用が１６ＱＡＭ、符号レート＝１／２、パンクチャリングならびに３つの異なる冗長バージョンについて描かれている。
【００７５】
入力ビット流には、それぞれシステマティックなビット後にパリティビット流１と２のパリティが交互に含まれている。図６には、ベースパターンから出発してそれぞれパンクチャリングが各パリティビット流において１つのビットだけ遅れて始まり遅れて終わる様子が示されている。ビット収集後、このようにして図６に示されているビット流全体が生じるようになる。ブロック始端とブロック終端における小さい領域を除いて、最初の繰り返し（Ｒ＝１）後にビット信頼性の理想定な平均化が得られ、つまりそれぞれ同じ（すなわち上下に配置された）ビットは１度は高い信頼性（ハッチングなし）で送信され、１度は低い信頼性（グレーのハッチング）で送信される。理想的な平均化が行われた領域は、図６では２つの太線の間の領域として表されている。ここでは伝送ごとにただ２つの付加的なビットがインクリメンタルな冗長で伝送される。一般的にパンクチャリングすべきビットの個数は冗長バージョンの個数よりも著しく多いことが一般的にあてはまるので、ベースパターンが高められた個数のパンクチャリングすべきビットに基づき計算されるということは、１つのブロック内におけるパンクチャリングの規則性にはほとんど作用を及ぼさず、ブロック始端およびブロック終端における小さい領域の影響を無視することができる。
【００７６】
「擬似チェイス合成モード」におけるベースパターンを適用することで、いわゆるソフト合成 Soft Combining のためにブロックのそれぞれ異なる伝送を重畳した際に、非常に効率的なメモリアクセスが可能となる。この場合、ソフト合成メモリを受信側においてレート整合の直前にインプリメントすることができ、これによりすべての伝送後、全所要メモリはブロックごとに伝送されたビットの個数＋Ｒ×２にしかならない。
【００７７】
ＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードは、各パリティビット流ごとにレート整合パターンをｎｏｆｆｓｅｔビットだけ周期的に取り替えることによって実現できる。図７にはｎｏｆｆｓｅｔ＝１のときの上述の例が示されている。これによれば図６とは異なり、１番目の繰り返し後にビット信頼性が平均化されていることで、まとまった大きな領域はもはや形成されないことがわかる。この平均化はいっそう僅かなパーセンテージのビットについてしか行われず、したがってこの作用による利得は低減される。しかしながらこのモードでは繰り返しのたびに別のビットがパンクチャリングされるので、それぞれパンクチャリングされたビットの個数がインクリメンタルな冗長で付け加えられることになり、このためＩＲ利得が図６よりも格段に大きくなる。これと同時に全所要メモリも、ブロックごとに伝送されるビットの個数＋Ｒ×Ｎｐ（Ｎｐ：パンクチャリングされたビットの個数）まで増大する。リピーティングについてもこの説明と同様のことがあてはまる。
【００７８】
代案としてＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードを、各冗長バージョンに対するエラー変数ｅｉｎｉの初期値の事前の割り当てを変更することにより実現することができる。これはたとえば以下のようにして達成される。すなわち式(5.2)において、すべてのパリティビット流についてパラメータをａ＝１にセットし、ｅｉｎｉを各冗長バージョンｒにおいて、
ｅｉｎｉ（ｒ）＝ ((ｅｉｎｉ(ｒ-１) - ｅｍｉｎｕｓ-１) mod ｅｐｌｕｓ) + １ (5.8)
により計算される。ｍｏｄ関数は除算の余りを表し、したがってこの事例では値領域｛０，１，．．．，ｅｐｌｕｓ−１｝を表す。初期値については
ｅｉｎｉ（０）= Ｎｍａｘおよびｒ＝｛１，２，．．．，Ｎｐａｔ−１｝ (5.9)
これによりｒが上昇すると、レート整合パターンは常に１つのビットポジションだけ前にずらされる。式(5.8)におけるｍｏｄ関数により最大可能なずれが制限されるので、各冗長バージョンごとに正確に等しい個数のパンクチャリング／リピーティングが行われることになる。この選択により、それぞれ異なる冗長バージョンにおいてそれぞれ異なるパリティビットが伝送されるようになり、したがって最大のＩＲ利得を実現できるようになる。ビット信頼性の平均化により達成可能な利得はこの方法によれば高い符号レートについては大きくなり、比較的低い符号レートについてはこれに関してベースパターンを介した実現における利点が得られる。eｉｎｉによるインプリメンテーションについてもビット信頼性の平均化による利得を最大限にするためには、用いられる冗長バージョンの順序を最適化することができ、これはたとえば１６ＱＡＭであれば１回目の伝送についてはｒ＝０を適用し、２回目の伝送についてはｒ＝Ｎｐａｔ−１を適用することにより行われる。
【００７９】
この変形実施形態を、パケットの伝送ごとにエラー変数ｅｉｎｉの初期値を変化させる実施形態と組み合わせることもできる。この場合にはＩＲとシンボルの組み合わせられたマッピングモードが生じることになり、これに関してＩＲ利得はパンクチャリングレートが高まるにつれて上昇し、これによればｅｉｎｉ値をまえもって適切に割り当てることで、ビット信頼性の平均化による利得に対しＩＲ利得に関する最適な動作点を設定できるようになる。
【００８０】
さらにこれら両方のオプションを組み合わせることも考えられ、つまりこの組み合わせによれば、ある特定のリピート番号については「擬似チェイス合成モード」で動作し、別のリピート番号については「ＩＲとシンボルの組み合わせられたモード」で動作する。すべての事例においてすべての冗長バージョンを、付加的なシグナリングの手間をかけずに復号することができる。
【００８１】
図９には、パラメータｅｉｎｉを現時点の冗長バージョンＲの関数として変更することにより実現するためのインプリメンテーションが例示されている。チェイス合成 Chase Combining はこの事例ではごく簡単に、常にｅｉｎｉ（０）を適用することによって実現できる。モジュールアプローチゆえにこのプロセスをパンクチャリングとリピーティングのためにも、さらには様々な伝送フォーマットのためにも行うことができる。パラメータ（たとえば冗長バージョンの個数、ビット流の個数など）の適切な選択により、様々な変調パターンや符号化パターンに整合させることができる。
【００８２】
参考文献
[25.212] "Multiplexing and Channel Coding (FDD) (Release 1999), "Technical Specification 3GPP TS 25.212
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明によるパケット指向型のＡＲＱ方式に従う信号処理の様子を示す図である。
【図２】移動無線システムにおける通信の様子を示す図である。
【図３】たとえば本発明の範囲内でレート整合に使用可能なレート整合アルゴリズムを示す図である。
【図４】もともと送信されたデータパケットのビットもしくは対応するリピートデータパケットのビットを従来技術に従いＱＡＭシンボルにマッピングする様子を示す図である。
【図５】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【図６】レート整合モードを示す図である。
【図７】レート整合モードを示す図である。
【図８】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
【図９】レート整合の様子を概略的に示すブロック図である。
Claims (18)
- ＡＲＱ方式によるデータ伝送方法において、
送信側（１）から受信側（２）へデータがデータパケットの形式で伝送され、
ａ）送信側（１）からデータパケット送信後、受信側（２）の相応の要求があるときに受信側（２）へ少なくとも１つのリピートデータパケットを伝送するステップと、
ｂ）データパケットまたはリピートデータパケットにおいて伝送すべきビットに対しビットレート整合を行った後、該ビットを送信側（１）から受信側（２）へ伝送するステップを有しており、
前記ビットレート整合ステップｂ）において、データパケットとリピートデータパケットに対しそれぞれ異なるビットレート整合パターンを使用し、同一の情報源をもつビットをビットレート整合実行後にデータパケットとリピートデータパケットにおいてそれぞれ異なる個所で送信側（１）から受信側（２）へ伝送することを特徴とする、
データ伝送方法。 - 前記ビットレート整合ステップｂ）において、チャネル符号化されたビット流のビットを複数の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に分割し、個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に対しそれぞれ別個のビットレート整合を行い、個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）のビットを、データパケットまたはリピートデータパケットについてそれぞれ相応のビットレート整合を実行した後、再び互いに組み合わせる、請求項１記載の方法。
- 個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）のビットを、データパケットまたはリピートデータパケットについてそれぞれ相応のビットレート整合を実行した後、割合に応じて互いに組み合わせる、請求項２記載の方法。
- 送信側（１）から受信側（２）へのデータ伝送をフレーム構造およびタイムスロット構造に埋め込むかたちで行い、ビットレート整合パターンを、データパケットまたはリピートデータパケットが伝送されるタイムスロットの番号および／またはフレームの番号に依存して変化させる、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
- リピートデータパケットに使用されるビットレート整合パターンをデータパケットに使用されるビットレート整合パターンとは異ならせて、
伝送すべきビットをＱＡＭ変調したときリピートデータパケットに関して同一の情報内容をもつビットを、もともと送信されていたデータパケットとは異なるＱＡＭ信号空間内のポイントにマッピングマッピングさせる、
請求項１から４のいずれか１項記載の方法。 - 伝送すべきビットに対しビットレート整合実行後、インタリーブプロセスを行い、ついでＱＡＭ変調を行い、前記インタリーブプロセスによりビットを複数の列に分割し、個々の列を互いに入れ替えて、インタリーブプロセスによりビットを時間的に再配置し、
ＱＡＭ変調により、インタリーブプロセス後に生じるビット列におけるそれぞれ所定数のビットを、対応するＱＡＭ信号空間内の１つのポジションにマッピングし、これによりインタリーブプロセスおよび隣り合う２つの列の入れ替え後に生じる列の個数と、ＱＡＭ変調によりＱＡＭ信号空間の１つのポジションにマッピングされるビットの個数とが公約数をもたないようにする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。 - インタリーブプロセス実行のためにブロックインタリーバを用いる、請求６記載の方法。
- ビットレート整合をビットレート整合アルゴリズムを用いて実行し、該アルゴリズムによってデータパケットまたはリピートデータパケットのビットを、対応するレート整合パラメータ（ｅｉｎｉ）の値に依存してパンクチャリングまたはリピーティングし、リピートデータパケットのビットのビットレート整合についてレート整合パラメータ（ｅｉｎｉ）の値を、データパケットのビットのビットレート整合とは異ならせる、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
- 前記ビットレート整合アルゴリズムにより、エラー変数（ｅ）を使用することでパンクチャリングすべきビットもしくはリピーティングすべきビットを選択し、エラー変数（ｅ）を該ビットレート整合アルゴリズムの開始にあたりレート整合パラメータ（ｅｉｎｉ）の値で初期化する、請求項８記載の方法。
- 受信側（２）により複数のリピートデータパケットが要求されたとき、個々のリピートデータパケットのビットのビットレート整合のためにそれぞれ異なるビットレート整合パターンを用いる、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
- 前記レート整合パラメータ（ｅｉｎｉ）を、もともと送信されていたデータパケットのビットのビットレート整合については値０にセットし、１番目のリピートデータパケットのビットのビットレート整合については値ｅｐｌｕｓにセットし、以降の各リピートデータパケットのビットレート整合についてはｋ・ｅｍｉｎｕｓにセットし、ここでｋは個々のリピートデータパケットの番号を表し、ｅｐｌｕｓは第１のエラーパラメータを、ｅｍｉｎｉｕｓは第２のエラーパラメータを表し、該エラーパラメータはエラー変数（ｅ）を生成するためのレート整合アルゴリズム実行中に使用される、請求項１０記載の方法。
- 前記レート整合パラメータ（ｅｉｎｉ）を、もともと送信されていたデータパケットのビットのビットレート整合については値０にセットし、１番目のリピートデータパケットのビットのビットレート整合については値ｅｐｌｕｓにセットし、番号２ｋをもつ後続の各リピートデータパケットのビットレート整合については値ｋ・ｅｍｉｎｕｓにセットし、または番号２ｋ＋１をもつ後続の各リピートデータパケットのビットレート整合については値ｋ・ｅｍｉｎｕｓ＋ｅｐｌｕｓにセットし、ただしｋ＝１，２，３．．．であり、ここでｅｐｌｕｓは第１のエラーパラメータを、ｅｍｉｎｕｓは第２のエラーパラメータを表し、該エラーパラメータはエラー変数（ｅ）を生成するためのレート整合アルゴリズム実行中に使用される、請求項９または１０記載の方法。
- データパケットに使用されるビットレート整合パターンと少なくとも１つのリピートデータパケットに使用されるビットレート整合パターンを、実質的に開始セクションと終了セクションにおいてのみ互いに異ならせる一方、中央のセクションでは実質的に同一とし、個々のビットレート整合パターンのパンクチャリングレートまたはリピーティングレートを同一とする、請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
- データパケットに使用されるビットレート整合パターンと少なくとも１つのリピートデータパケットに使用されるビットレート整合パターンを１つのベースパターンから導出し、ここでデータパケットのビットレート整合パターンとリピートデータパケットのビットレート整合パターンについて、ベースパターンの開始と終了においてそれぞれ異なる個数のパンクチャリングまたはリピーティングを省き、これによりデータパケットとリピートデータパケットとについて全体的なパンクチャリングレートまたはリピーティングレートを一定に保持する、請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
- ＡＲＱ方式によるデータ伝送のための装置において、
該装置（１）からデータパケットの形式で受信装置（２）へデータが伝送され、該装置（１）によりデータパケットの送信後、受信装置（２）の相応の要求があると少なくとも１つのリピートデータパケットが受信装置（２）へ伝送され、該装置（１）には、データパケットまたはリピートデータパケットにおいて伝送すべきビットに対しビットレート整合を適用するためのビットレート整合装置（１９）が設けられており、
該ビットレート整合装置（１９）の設けられた前記装置（１）は、リピートデータパケットのビットのビットレート整合のためとデータパケットのビットのビットレート整合のためにそれぞれ異なるビットレート整合パターンが使用されるように構成されていて、同一の情報源をもつビットはビットレート整合が実行された後、データパケットとリピートデータパケットにおけるそれぞれ異なる個所で前記装置（１）から受信装置（２）へ伝送されることを特徴とする、
ＡＲＱ方式によるデータ伝送のための装置。 - 前記ビットレート整合装置（１９）は、チャネル符号化されたビット流のビットを複数の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に分割するためのビット分離装置（２０）と、個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に対しそれぞれ別個のビットレート整合を行うため個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）に割り当てられた別個のビットレート整合手段（２１〜２３）と、これら個々のビットレート整合手段（２１〜２３）から送出された個々の部分ビット流（Ａ〜Ｃ）のビットを互いに組み合わせるビット収集装置（２４）とを有する、請求項１５記載の装置。
- 請求項１から１２のいずれか１項記載の方法を実施するために構成されている、請求項１５または１６記載の装置。
- データパケットの形式でＡＲＱ方式に従い伝送されるデータを受信するための受信装置（２）において、
請求項１から１４のいずれか１項記載の方法に従い伝送されたデータパケットまたはリピートデータパケットを受信し評価して、データパケットとリピートデータパケットにおいて受信したビットをいっしょに評価することにより、データパケットの情報内容を求めることを特徴とする、
ＡＲＱ方式に従い伝送されるデータを受信するための受信装置。
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