JP2005039601A

JP2005039601A - データ伝送方法、データ送信局およびデータ受信局

Info

Publication number: JP2005039601A
Application number: JP2003275387A
Authority: JP
Inventors: Masaya Maeda; 昌也前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】データ伝送効率のさらなる向上を実現可能なデータ伝送方法を得ること。
【解決手段】本発明のデータ伝送方法では、データ送信局１が、応答信号の信頼度がしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＡＣＫ」と判定した場合に、次データを送信する第１の工程と、前記信頼度がしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＮＡＣＫ」と判定した場合に、対応する送信データを再送する第２の工程と、前記信頼度がしきい値より低く、かつ当該応答信号が新規の送信データに対する応答信号である場合に、対応する送信データを再送し、当該応答信号を保存する第３の工程と、前記信頼度がしきい値より低く、かつ当該応答信号が再送データに対する応答信号である場合に、当該応答信号と過去に保存された応答信号とを合成し、信頼度を上げて再判定を行う第４の工程と、を実行可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、誤り制御技術として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）を採用する通信システムにおけるデータ伝送方法に関するものである。

以下、従来のデータ伝送方法について説明する。高信頼度の通信が要求されるデータ通信においては、送信データの誤り制御方式として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）方式が広く採用されている。ＡＲＱ方式では、データ受信局が、受信データを誤りなく正しく受信できた場合、データ送信局に対して受信通知（ＡＣＫ）を送信し、受信データの誤りを検出した場合には、否定応答（ＮＡＣＫ）をデータ送信局に対して送信する。そして、データ送信局では、ＡＣＫを受信した場合、次データを送信し、ＮＡＣＫを受信した場合には、正常に受信されなかった送信データ（再送データ）を再送する。

また、無線通信のように応答信号に誤りが起こりやすい環境では、ＡＣＫをＮＡＣＫと取り違えて不必要なデータ再送を行うこと、ＮＡＣＫをＡＣＫと取り違えて必要なデータ再送が行われないこと、等が要因となり、データ伝送効率が低下する。このようなデータ伝送効率の低下を防ぐため、従来のデータ伝送方法の一例として、たとえば、応答信号の誤りを検出し、誤りが検出されなくなるまでデータ再送を継続する技術がある（下記特許文献１参照）。この技術により、応答信号の取り違えを低減することができる。

特開昭６０−２２６２５１号公報

しかしながら、上記従来のデータ伝送方法においては、応答信号の取り違えによるデータ再送漏れや不要なデータ再送は行われないが、応答信号に誤りが生じやすい環境下では応答信号に発生する誤りによって、データ再送が繰り返され、データ伝送効率が低下する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＡＲＱ方式によるデータ通信において、応答信号の誤りによるデータ再送漏れや不要なデータ再送を回避することによって、データ伝送効率を向上させることが可能なデータ伝送方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるデータ伝送方法にあっては、誤り制御技術として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）を採用する場合のデータ伝送方法であって、たとえば、データ送信局が、応答信号の信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＡＣＫ」と判定した場合に、次データを送信する次データ送信ステップと、前記信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＮＡＣＫ」と判定した場合に、対応する送信データを再送する第１の再送データ送信ステップと、前記信頼度が定められたしきい値より低く、かつ当該応答信号が新規の送信データに対する応答信号である場合に、対応する送信データを再送し、当該応答信号を合成用として保存する第２の再送データ送信ステップと、前記信頼度が定められたしきい値より低く、かつ当該応答信号が再送データに対する応答信号である場合に、当該応答信号と過去に保存された応答信号とを合成し、信頼度を上げて再判定を行う再判定ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、応答信号に誤りが生じ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを判定できない場合に、データの再送処理を行うことによって応答信号の取り違えによるデータ再送漏れを防ぐとともに、さらに、再送処理を行った場合には、今回の応答信号と過去に受信した応答信号とを合成し、応答信号の信頼度を上げることによって、不要なデータ再送を回避する。

以上説明したとおり、この発明によれば、応答信号の取り違えによるデータ再送漏れを防ぐことができ、さらに、応答信号の信頼度を上げることによってＡＣＫ／ＮＡＣＫを正しく判定でき、不要なデータ再送を回避できるため、データ伝送効率を向上させることができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるデータ伝送方法、データ受信局およびデータ送信局の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかるデータ伝送方法を実現するためのシステム構成を示す図であり、このシステムは、データ送信局１とデータ受信局２とを備えている。また、データ受信ク局２は、受信データに対する応答信号を生成する応答信号生成部２１を含み、データ送信局１は、返信される応答信号を判定する応答判定部１１を含んでいる。

また、図２は、上記データ送信局１とデータ受信局２との間で行われる処理を示す図である。図２上部は、データ送信局がデータ受信局より受信した応答信号を表し、「ＡＣＫ］，「ＮＡＣＫ」，「ＡＣＫ」，「？Ａ？Ｋ」，「ＡＣ？」の順に受信した場合を示している。また、「ＡＣＫ」，「ＮＡＣＫ」は、応答信号を正しく受信できた場合を示し、「？Ａ？Ｋ」，「ＡＣ？」は、応答信号に誤りが生じ、「ＡＣＫ」／「ＮＡＣＫ」（「ＡＣＫ」であるか「ＮＡＣＫ」であるか）を判定できなかったことを示している。一方、図２下部は、データ受信局がデータ送信局より受信したデータを表し、図中の白の四角が、データを正しく受信できたことを示し、黒の四角が、データに誤りが生じ、正しく受信できなかったことを示している。

以下、図２に示す処理を詳細に説明する。データ受信局では、データ送信局からデータを受信する度に、応答信号を返信する。応答信号は、０面に対する応答信号と１面に対する応答信号の２つの応答信号から構成され、たとえば、０面に対する応答信号がＲｅｓｐ０で、１面に対する応答信号がＲｅｓｐ１の場合、（Ｒｅｓｐ０，Ｒｅｓｐ１）と表される。また、データ受信局は、受信データに対する応答信号を書き込む面であるＷ面を、再送による重複データを除いて正しく受信する毎に切り替え、Ｗ面にはデータを正しく受信できた場合には「ＡＣＫ」を、正しく受信できなかった場合には「ＮＡＣＫ」を書き込む。Ｗ面の逆面には、常に「ＡＣＫ」を書き込む。たとえば、応答信号群１００におけるデータ（１）に対する応答信号１０１は、１面がＷ面である。

データ送信局では、データ受信局から受信した応答信号における、送信データに対する応答を読み出す面であるＲ面を、データ受信局から「ＡＣＫ」を正しく受信する毎に切り替え、Ｒ面に書かれている応答情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を取り出す。図２では、応答情報に枠がついた面がＲ面を示しており、たとえば、データ（１）に対する応答信号１０１については、０面に書かれている応答情報を取り出す。データ送信局は、Ｒ面から取り出した応答情報が「ＡＣＫ」ならば、次のデータを送信し、「ＮＡＣＫ」ならば先に送信したデータを再送する。また、応答信号に誤りが生じ、Ｒ面の応答情報を判別できない場合は、データを再送する。また、２度以上にわたり応答情報が判別できない場合は、同一送信データに対する過去の応答情報を合成して判別する。図２では、送信データ（３）に対する応答情報１０２と１０３を合成し、ＡＣＫ応答１０４を得る。

従来のデータ伝送方法では、応答情報１０３が誤っていると、送信データ１０５ではデータ（３）を再送していたが、本発明では、過去に受信した応答情報１０２と今回の応答情報１０３とを合成することにより、ＡＣＫ応答１０４を得られるので、無駄なデータ（３）の再送を行うことなく次のデータ（４）を送信することができる。

つづいて、データ送信局およびデータ受信局の内部処理について詳細に説明する。図３および図４は、データ送信開始時にＲ面とＷ面の同期を確立する場合の自動再送要求制御フローを示す図であり、詳細には、図３が、データ受信局における応答信号生成処理（上記応答信号生成部２１の処理）の制御フローチャートを示し、図４が、データ送信局における応答判定処理（上記応答判定部の処理）の制御フローチャートを示す。

まず、データ送信開始時、データ受信局では、Ｗ面を初期化し（図３、ステップＳ１）、データを受信するまで待つ（ステップＳ２，Ｎｏ）。そして、データ受信後（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、巡回冗長符号（ＣＲＣ）等によりデータの誤りを検出し（ステップＳ３）、誤りがない場合は（ステップＳ３，Ｙｅｓ）ＡＣＫを応答情報Ｒｅｓｐに設定し（ステップＳ４）、誤りがある場合は（ステップＳ３，Ｎｏ）ＮＡＣＫを応答情報Ｒｅｓｐに設定する（ステップＳ５）。なお、Ｗ面は、新規データを誤りなく受信できたときにのみ（ステップＳ６，Ｎｏ）切り替え（ステップＳ７）、受信データが以前に受信したものである場合には（ステップＳ６，Ｙｅｓ）切り替えない。すなわち、本実施の形態においては、応答信号として「ＡＣＫ」を送信したにもかかわらず再送データを受信した場合には、当該再送データの誤り検出結果にかかわらず、データ送信局に対して再度「ＡＣＫ」を送信することになる。これにより、後述する合成処理を実現できる。また、Ｗ面の切り替え処理では（ステップＳ７）、たとえば、新規データを受信したときのＷ面が０面であれば１面に切り替え、１面であれば０面に切り替える。

つぎに、データ受信局では、上記で設定した応答情報Ｒｅｓｐを、Ｗ面の設定が０面であれば（ステップＳ８，Ｙｅｓ）０面に書き込み（ステップＳ９）、一方で、Ｗ面の設定が１面であれば（ステップＳ８，Ｎｏ）１面に書き込む（ステップＳ１０）。さらに、Ｗ面の逆面には、すなわち、Ｗ面が０面であれば（ステップＳ８，Ｙｅｓ）１面には、ＡＣＫを書き込み（ステップＳ９）、Ｗ面が１面であれば（ステップＳ８，Ｎｏ）０面には、ＡＣＫを書き込む（ステップＳ１０）。そして、０面，１面のそれぞれの応答情報（Ｒｅｓｐ０，Ｒｅｓｐ１）に対して後述する誤り訂正符号化を行い（ステップＳ１１）、その後、符号化後のデータをデータ送信局に対して送信し（ステップＳ１２）、再びデータ待ち状態に戻る（ステップＳ２）。

一方、データ送信局では、データ送信開始時、Ｒ面を初期化する（図４、ステップＳ２１）。そして、データ送信（ステップＳ２２）後、データ受信局からの応答信号を待つ（ステップＳ２３）。その結果、たとえば、応答信号がタイムアウトした場合（ステップＳ２３，Ｎｏ、ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、データを再送する（ステップＳ２５）。一方で、データ受信局から応答信号を所定時間内に受信した場合は（ステップＳ２４，Ｎｏ、ステップＳ２３，Ｙｅｓ）、応答信号のＲ面から応答情報を読み出し（ステップＳ２６）、データ受信局からの応答情報を後述する処理により判定する（ステップＳ２７）。この判定処理では、「ＡＣＫ」，「ＮＡＣＫ」，または「ＡＣＫ」／「ＮＡＣＫ」のいずれかを判定できない場合には「Unknown」、を出力する。

そして、判定の結果、「ＮＡＣＫ」または「Unknown」であった場合（ステップＳ２８，Ｎｏ，ステップＳ２８，Ｙｅｓ、ステップＳ２９，Ｎｏ）、データ送信局では、データを再送する（ステップＳ２５）。また、判定の結果が「ＡＣＫ」であれば（ステップＳ２８，Ｙｅｓ、ステップＳ２９，Ｙｅｓ）、Ｒ面を反転する（ステップＳ３０）。すなわち、Ｒ面が０面の場合は１面に、１面の場合は０面に切り替えた後、次データを送信する（ステップＳ２２）。

なお、ここでは、データ送信開始時にＲ面とＷ面の同期を確立する場合について説明したが、これに限らず、送信データに面情報を埋め込むことによってＲ面とＷ面の同期を確立してもよい。

つづいて、データ送信局における応答判定処理（ステップＳ２７）を具体的に説明する。図５は、データ送信局における応答判定処理を示すフローチャートである。

まず、データ送信局では、応答判定処理に用いる応答情報を軟判定復調し、Ｍシンボルの受信軟判定シンボルからなる軟判定ベクトルＣを生成する（図５、ステップＳ４１）。なお、応答判定処理は、このベクトルＣに対して行われるフローと、このベクトルＣと過去に受信した応答情報をベクトル合成したものに対して行われるフローと、があり、一連の処理が最大２度まで繰り返される。つぎに、応答判定処理が、前者のフローを実行しているのか、または後者のフローを実行しているのか、を区別するためのRetryフラグを、０に初期化する（ステップＳ４２）。

つぎに、データ送信局では、上記軟判定ベクトルＣを軟判定復号し（ステップＳ４３）、データ受信局の送信した応答が「ＡＣＫ」である確率Ｖ（信頼度）を見積もる。たとえば、Ｖ≧Ｌの場合（ステップＳ４４，Ｙｅｓ）、応答として「ＡＣＫ」を受け取ったものと判定し（ステップＳ４５）、Ｖ≦Ｕの場合には（ステップＳ４４，Ｎｏ、ステップＳ４６，Ｙｅｓ）、応答として「ＮＡＣＫ」を受け取ったものと判定する（ステップＳ４７）。そして、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを判定後、後述する合成処理に必要な応答情報の個数Ｎをリセットする（ステップＳ５５）。なお、上記Ｌは受信応答を「ＡＣＫ」と判定するためのしきい値を表し，上記Ｕは受信応答を「ＮＡＣＫ」と判定するためのしきい値を表す。また、ここでは、信頼度として「ＡＣＫ」である確率Ｖを見積もっているが、これに限らず、信頼度として「ＮＡＣＫ」である確率を見積もることとしてもよい。

また、データ送信局では、Ｖ≧ＬでもＶ≦Ｕでもない場合（ステップＳ４４，Ｎｏ、ステップＳ４６，Ｎｏ）、今回受信した応答情報からは「ＡＣＫ」，「ＮＡＣＫ」を判別できないと判定する。そして、たとえば、Retry＝０（ステップＳ４８，Ｎｏ）で、かつ合成する応答情報の個数Ｎをインクリメントした結果がＮ≧２の場合に（ステップＳ４９、ステップＳ５０，Ｙｅｓ）、過去に保存された応答情報があるので、後述する処理で各応答情報（復号結果）を合成し（ステップ５１，ステップＳ５２）、信頼度を上げてから再度応答判定処理を行う。一方、Retry＝１の場合には（ステップＳ４８，Ｙｅｓ）、すでに応答情報の合成処理を行っているので、応答を「Unknown」と判定する（ステップＳ５３）。また、合成する応答情報の個数Ｎをインクリメントした結果がＮ＝１の場合においては（ステップＳ４８，Ｎｏ、ステップＳ４９、ステップＳ５０，Ｎｏ）、新規の送信データに対して返信された応答信号であり過去に保存した応答情報がないため、応答情報の合成処理を行わずに、応答を「Unknown」と判定する（ステップＳ５３）。なお、この場合は、信頼度が規定されたしきい値よりも低いと判断されたので、応答情報によらずデータが再送される（図４、ステップＳ２８，Ｎｏ）。その後、応答情報Ｃは、次回の応答判定処理における応答情報の合成用として保存しておく（ステップＳ５４）。

つづいて、上記応答情報の合成処理を具体的に説明する。上記応答情報の合成処理では、今回受信した応答情報の復調結果（Ｍシンボルの受信軟判定シンボルｓからなる軟判定ベクトルに相当）Ｃを下記（１）式のように表すことができる。

また、過去に受信したＮ−１個の応答情報のベクトル平均は、下記（２）式のように表すことができる。

したがって、応答情報の合成の結果Ｃは、下記（３）式となって、過去に受信したＮ個の応答情報に対する軟判定ベクトルのベクトル平均に置き換えられる。その後、応答情報を合成した直後に、RetryをRetry＝１とする（ステップＳ５２）。なお、２度目の応答判定処理では、上記演算結果が軟判定復調結果として用いられる。

つづいて、応答信号の誤り訂正符号化処理（ステップＳ１１）を具体的に説明する。応答信号の誤り訂正符号化については、たとえば、応答信号の０面と１面のデータを独立に簡単なrepetitionにより符号化する方法が考えられる。図６は、データ受信局における応答信号の誤り訂正符号化にrepetitionによる符号化を用いた場合の処理を示すフローチャートである。

応答信号の０面に書き込まれる応答情報Ｒｅｓｐ０と１面に書き込まれる応答情報Ｒｅｓｐ１は、０または１の連続した５ビットの系列へ符号化される。すなわち、０面に書き込まれる応答情報Ｒｅｓｐ０が「ＡＣＫ」の場合（図６、ステップＳ６１，Ｙｅｓ）、（1,1,1,1,1）と符号化され（ステップＳ６２）、「ＮＡＣＫ」の場合（ステップＳ６１，Ｎｏ）、（0,0,0,0,0）と符号化される（ステップＳ６３）。また、１面に書き込まれる応答情報Ｒｅｓｐ１が「ＮＡＣＫ」の場合（ステップＳ６４，Ｙｅｓ）、（1,1,1,1,1）と符号化され（ステップＳ６５）、「ＡＣＫ」の場合（ステップＳ６４，Ｎｏ）、（0,0,0,0,0）と符号化される（ステップＳ６６）。そして、誤り訂正符号化後の０面の応答情報Ｃ０と１面の応答情報Ｃ１とを連結して１０ビットの系列を生成し（ステップＳ６７）、当該系列を応答信号としてデータ送信局へ送信する。

また、データ送信局における応答判定処理についても、応答信号の誤り訂正符号化によって様々な判定方法が考えられる。上記例に従って応答情報に５ビットrepetitionによる誤り訂正符号化を用い、たとえば、簡単に軟判定ベクトルＣの各軟判定シンボルを硬判定し、１の個数をＭ＝５で割ったものをＶとし、Ｌ，ＵをそれぞれＬ＝０．８，Ｕ＝０．２とした場合、データ送信局では、硬判定結果が１のビットが４つ以上のときに応答を「ＡＣＫ」と判定する（ＡＣＫである確率（信頼度）が高い）。一方で、１のビットが１つ以下のとき、すなわち、０のビットが４つ以上のときには、応答を「ＮＡＣＫ」と判定する（ＮＡＣＫである確率（信頼度）が高い）。また、１のビットが２つまたは３つのときには、受信応答のＡＣＫ／ＮＡＣＫを判別できないので、たとえば、「Unknown」と判定する。

このように、本実施の形態においては、応答信号に誤りが生じ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを判定できない場合に、データの再送処理を行うことによって応答信号の取り違えによるデータ再送漏れを防ぐとともに、さらに、再送処理を行った場合には、今回の応答信号と過去に受信した応答信号とを合成し、応答信号の信頼度を上げることとした。これにより、ＡＣＫ／ＮＡＣＫを正しく判定でき、不要なデータ再送を回避できるため、データ伝送効率を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかるデータ伝送方法は、誤り制御技術としてＡＲＱ（Automatic Repeat Request）を採用する通信システムに有用であり、特に、高速データ通信を実現するための無線通信システムおよび通信装置に適している。

本発明にかかるデータ伝送方法を実現するためのシステム構成を示す図である。データ送信局とデータ受信局との間で行われる処理を示す図である。データ受信局における応答信号生成処理を示すフローチャートである。データ送信局における応答判定処理を示すフローチャートである。データ送信局における応答判定処理を示すフローチャートである。データ受信局における応答信号の誤り訂正符号化処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１データ送信局
２データ受信局
１１応答判定部
２１応答信号生成部

Claims

誤り制御技術として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）を採用する場合のデータ伝送方法において、
データ送信局が、
応答信号の信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＡＣＫ」と判定した場合に、次データを送信する次データ送信ステップと、
前記信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＮＡＣＫ」と判定した場合に、対応する送信データを再送する第１の再送データ送信ステップと、
前記信頼度が定められたしきい値より低く、かつ当該応答信号が新規の送信データに対する応答信号である場合に、対応する送信データを再送し、当該応答信号を合成用として保存する第２の再送データ送信ステップと、
前記信頼度が定められたしきい値より低く、かつ当該応答信号が再送データに対する応答信号である場合に、当該応答信号と過去に保存された応答信号とを合成し、信頼度を上げて再判定を行う再判定ステップと、
を含むことを特徴とするデータ伝送方法。
データ受信局が、
受信データに対する応答信号として「ＡＣＫ」を送信し、その後、再度同一データ（再送データ）を受信した場合に、当該再送データの誤り検出結果にかかわらずデータ送信局に対して再度「ＡＣＫ」を送信する応答信号送信ステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
前記データ送信局は、前記データ受信局によって符号化された応答信号を復号し、当該復号後の情報ビットに基づいて信頼度を計算することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ伝送方法。
誤り制御技術として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）を採用するデータ送信局において、
応答信号の信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＡＣＫ」と判定した場合に、次データを送信し、また、前記信頼度が定められたしきい値より高く、かつ当該応答信号を「ＮＡＣＫ」と判定した場合に、対応する送信データを再送し、また、前記信頼度が定められたしきい値より低く、当該応答信号を判定できない場合、当該応答信号が新規の送信データに対する応答信号であれば、対応する送信データを再送する応答判定手段、
を備えることを特徴とするデータ送信局。
前記応答判定手段は、
前記応答信号を判定できない場合に、当該応答信号を合成用として保存し、
前記信頼度が定められたしきい値より低く、かつ受信した応答信号が再送データに対する応答信号である場合に、当該応答信号と前記保存した応答信号とを合成し、信頼度を上げて再判定を行うことを特徴とする請求項４に記載のデータ送信局。
前記応答判定手段は、
前記データ受信局によって符号化された応答信号を復号し、当該復号後の情報ビットに基づいて信頼度を計算することを特徴とする請求項４または５に記載のデータ送信局。
誤り制御技術として自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）を採用するデータ受信局において、
受信データに対する応答信号として「ＡＣＫ」を送信し、その後、再度同一データ（再送データ）を受信した場合に、当該再送データの誤り検出結果にかかわらずデータ送信局に対して再度「ＡＣＫ」を送信する応答信号送信手段、
を備えることを特徴とするデータ受信局。