JP2005142977A - データ通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 データ通信システムで、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わる場合にも、良好な通信品質を確保する。
【解決手段】 送信装置A1が誤り検出符号化及び誤り訂正符号化したデータを受信装置A2に対して送信し、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発する構成において、受信装置では、受信側周波数帯検出手段17が通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出し、受信データ処理手段17が、当該低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータに対して誤り訂正及び誤り検出を行う一方、当該高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】 送信装置A1が誤り検出符号化及び誤り訂正符号化したデータを受信装置A2に対して送信し、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発する構成において、受信装置では、受信側周波数帯検出手段17が通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出し、受信データ処理手段17が、当該低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータに対して誤り訂正及び誤り検出を行う一方、当該高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば、通信装置がデータを通信するデータ通信システムに関し、特に、移動体通信などに適用されるハイブリッドな自動再送要求(ARQ:Automatic Repeat Request)方式を採用するデータ通信システムに関する。
例えば、ハイブリッドARQ方式は、ARQ方式とFEC(Forward Error Correction)方式とを組み合わせた方式である。ハイブリッドARQ方式としては、例えば、Basic Type−I、Type−I with PC(Packet Combining)、Type−IIといった3種類の方式がある(例えば、非特許文献1参照。)。
(1)Basic Type−Iでは、送信側は、情報信号系列をパケット化し、パケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って送信する。受信側は、受信パケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行う。受信側は、誤りを検出した場合には、受信パケットを破棄して、再送要求を送信側に対して送信(フィードバック)する。送信側は、受信側からの再送要求に基づいて、送信回数に関わらず同一の符号で符号化を行って、再送する。このような一連の通信処理を、パケットに誤りが含まれなくなるまで、繰り返して行う。前述のように、Basic Type−Iでは、誤りを含むパケットは破棄される。
(1)Basic Type−Iでは、送信側は、情報信号系列をパケット化し、パケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って送信する。受信側は、受信パケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行う。受信側は、誤りを検出した場合には、受信パケットを破棄して、再送要求を送信側に対して送信(フィードバック)する。送信側は、受信側からの再送要求に基づいて、送信回数に関わらず同一の符号で符号化を行って、再送する。このような一連の通信処理を、パケットに誤りが含まれなくなるまで、繰り返して行う。前述のように、Basic Type−Iでは、誤りを含むパケットは破棄される。
(2)Type−I with PCでは、受信側は、誤りを含むパケットの軟判定情報を受信メモリに保存して、再送パケットと合成することで特性の向上を図る。具体的には、受信側は、受信メモリに保存したパケットと再送パケットとをシンボル毎に合成することで、希望信号電力対干渉電力プラス雑音電力比(SINR:Signal to Interference and Noise power Ratio)を向上させ、受信特性を改善する。このため、送信側は、最初の送信パケットと再送パケットとで同一の誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って送信する。
(3)Type−IIでは、畳み込み符号化及びパンクチャド符号化を用いることを前提としており、送信側は、情報信号系列を符号化率R’で符号化した後に、送信回数に応じて異なる消去規則によりパンクチャド符号化(符号化率R(>R’))を行って送信する。従って、送信側からは、再送パケットとして、初回の送信時のパケットとは異なる符号化系列が送信されるため、受信側は、メモリに保存された初回の送信時の受信パケットと再送パケットとを組み合わせることで、送信時の符号化率Rと比べて小さい符号化率のものを復元して誤り訂正復号することができる。つまり、Type−IIでは、符号化利得の向上により、受信特性の改善を図ることができる。
(3)Type−IIでは、畳み込み符号化及びパンクチャド符号化を用いることを前提としており、送信側は、情報信号系列を符号化率R’で符号化した後に、送信回数に応じて異なる消去規則によりパンクチャド符号化(符号化率R(>R’))を行って送信する。従って、送信側からは、再送パケットとして、初回の送信時のパケットとは異なる符号化系列が送信されるため、受信側は、メモリに保存された初回の送信時の受信パケットと再送パケットとを組み合わせることで、送信時の符号化率Rと比べて小さい符号化率のものを復元して誤り訂正復号することができる。つまり、Type−IIでは、符号化利得の向上により、受信特性の改善を図ることができる。
また、例えば、特許文献1では、Type−IIの構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。当該特許文献1では、ARQ方式として、SW(Stop and Wait)−ARQ方式、GBN(Go-Back-N)−ARQ方式、SR(Selective Repeat)−ARQ方式の3種類に対応する構成が提案されている。
なお、図5には、SR−ARQ方式を用いたType−IIのハイブリッドARQによるデータ通信システムの構成例を示してある。ここで、図5に示したデータ通信システムの構成や動作は、例えば、本発明の一実施例に係る図1に示されるデータ通信システムと比べて、主に、送信装置A11のSR−ARQ制御部38の機能や受信装置A12のSR−ARQ制御部47の機能が異なっている。
なお、図5には、SR−ARQ方式を用いたType−IIのハイブリッドARQによるデータ通信システムの構成例を示してある。ここで、図5に示したデータ通信システムの構成や動作は、例えば、本発明の一実施例に係る図1に示されるデータ通信システムと比べて、主に、送信装置A11のSR−ARQ制御部38の機能や受信装置A12のSR−ARQ制御部47の機能が異なっている。
上記のようなハイブリッドARQ方式を採用する場合、例えば、AWGN(付加白色ガウス雑音)を有する伝送路では、再送された全てのパケット(又は、フレーム)を合成するType−I with PCや、再送を繰り返して行う毎に訂正能力が高い符号として復号することができるType−IIは、受信特性を改善することができるため有効である。
しかしながら、例えば、HF(High Frequency)回線のような低速フェージング環境下では、すなわち、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境下では、パケット(又は、フレーム)の情報が全て失われる場合があり、その場合には情報が失われたパケット(又は、フレーム)を誤り訂正復号に使用しない方が受信特性が良くなると考えられる。つまり、従来のハイブリッドARQ方式を単純に利用するだけでは、通信特性の向上を図ることができないような状況が発生する。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、通信品質を良好にすることができるデータ通信システムを提供することを目的とし、更に具体的には、使用する周波数帯に応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことができる、ハイブリッドな自動再送要求(ARQ)方式によるデータ通信システムを提供することを目的とする。
しかしながら、例えば、HF(High Frequency)回線のような低速フェージング環境下では、すなわち、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境下では、パケット(又は、フレーム)の情報が全て失われる場合があり、その場合には情報が失われたパケット(又は、フレーム)を誤り訂正復号に使用しない方が受信特性が良くなると考えられる。つまり、従来のハイブリッドARQ方式を単純に利用するだけでは、通信特性の向上を図ることができないような状況が発生する。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、通信品質を良好にすることができるデータ通信システムを提供することを目的とし、更に具体的には、使用する周波数帯に応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことができる、ハイブリッドな自動再送要求(ARQ)方式によるデータ通信システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るデータ通信システムでは、送信装置が、誤り検出符号化及び誤り訂正符号化したデータを受信装置に対して送信し、また、受信装置が、送信装置からのデータの受信状況に応じて、送信装置に対してデータの再送要求を発する構成において、次のような処理を行う。
すなわち、受信装置では、受信側周波数帯検出手段が、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出し、そして、受信データ処理手段が、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータ(のみ)に対して誤り訂正及び誤り検出を行う一方、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行う。
なお、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と同一である場合については、任意の処理が採用されてもよく、例えば、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低い場合と同様な処理が行われてもよく、或いは、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高い場合と同様な処理が行われてもよい。
すなわち、受信装置では、受信側周波数帯検出手段が、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出し、そして、受信データ処理手段が、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータ(のみ)に対して誤り訂正及び誤り検出を行う一方、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行う。
なお、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と同一である場合については、任意の処理が採用されてもよく、例えば、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低い場合と同様な処理が行われてもよく、或いは、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高い場合と同様な処理が行われてもよい。
従って、通信に使用する周波数帯の大きさに応じてデータの再送に係る処理の態様が適切に切り替えられるため、良好な通信品質を確保することができる。例えば、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、使用する周波数帯に応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことができる。
ここで、誤り検出符号化や、誤り訂正符号化としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよい。
また、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発する態様としては、例えば、受信装置が送信装置からの受信データの誤りを検出した場合には送信装置に対してデータの再送要求を発するような態様を用いることができる。
また、通信に使用する周波数帯や、それに関する所定の閾値としては、それぞれ、種々な値が用いられてもよい。
また、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いる態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
ここで、誤り検出符号化や、誤り訂正符号化としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよい。
また、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発する態様としては、例えば、受信装置が送信装置からの受信データの誤りを検出した場合には送信装置に対してデータの再送要求を発するような態様を用いることができる。
また、通信に使用する周波数帯や、それに関する所定の閾値としては、それぞれ、種々な値が用いられてもよい。
また、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いる態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
一構成例として、送信装置は、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出する送信側周波数帯検出手段と、
送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時と同一の符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信し、また、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、高周波数帯用に設定された所定の態様で符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信するデータ再送手段と、を備えた。
なお、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と同一である場合については、任意の処理が採用されてもよく、例えば、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低い場合と同様な処理が行われてもよく、或いは、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高い場合と同様な処理が行われてもよい。
従って、通信に使用する周波数帯の大きさに応じてデータの再送に係る処理の態様として適切なものが用いられるため、良好な通信品質を確保することができる。例えば、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、使用する周波数帯に応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことを可能とすることができる。
ここで、高周波数帯用に設定された所定の態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
一構成例として、送信装置は、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出する送信側周波数帯検出手段と、
送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時と同一の符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信し、また、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、高周波数帯用に設定された所定の態様で符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信するデータ再送手段と、を備えた。
なお、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と同一である場合については、任意の処理が採用されてもよく、例えば、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低い場合と同様な処理が行われてもよく、或いは、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高い場合と同様な処理が行われてもよい。
従って、通信に使用する周波数帯の大きさに応じてデータの再送に係る処理の態様として適切なものが用いられるため、良好な通信品質を確保することができる。例えば、使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、使用する周波数帯に応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことを可能とすることができる。
ここで、高周波数帯用に設定された所定の態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
一例として、送信装置のデータ再送手段は、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時と同一の符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信する。また、受信装置の受信データ処理手段は、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を合成して生成されるデータに対して誤り訂正及び誤り検出を行う。
他の一例として、送信装置のデータ再送手段は、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時とは異なる符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信する。また、受信装置の受信データ処理手段は、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を符号化率が小さくなるように組み合わせて誤り訂正及び誤り検出を行う。
他の一例として、送信装置のデータ再送手段は、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時とは異なる符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信する。また、受信装置の受信データ処理手段は、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を符号化率が小さくなるように組み合わせて誤り訂正及び誤り検出を行う。
一構成例として、送信装置は、初回時においても再送時においても、同一のデータについて同数の異なるフレームを送信し、一例として、同一のデータについて2つの異なるフレームを送信する。
具体例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、当該所定の複数の異なるフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つが用いられる。
一構成例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、再送時には再送対象となるデータについて1つのフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つなどが用いられる。
具体例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、1つのフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つが用いられる。
具体例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、当該所定の複数の異なるフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つが用いられる。
一構成例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、再送時には再送対象となるデータについて1つのフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つなどが用いられる。
具体例として、送信装置は、初回時には同一のデータについて所定の複数の異なるフレームを送信し、送信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、1つのフレームを送信する。当該所定の複数としては、例えば、2つや、3つが用いられる。
一構成例として、送信装置の送信側周波数帯検出手段や、受信装置の受信側周波数帯検出手段は、使用する回線の情報に基づいて、検出を行う。
具体例として、送信装置の送信側周波数帯検出手段や、受信装置の受信側周波数帯検出手段は、通信に使用する周波数帯がHF(High Frequency)回線の周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出し、また、通信に使用する周波数帯がUHF(Ultra High Frequency)回線の周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出する。
一構成例として、送信装置の送信側周波数帯検出手段や、受信装置の受信側周波数帯検出手段は、通信に使用する周波数帯が、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境が発生するとみなされる周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出する。
なお、通常は、送信装置の送信側周波数帯検出手段と、受信装置の受信側周波数帯検出手段とは、同一の検出結果が得られるように構成される。
具体例として、送信装置の送信側周波数帯検出手段や、受信装置の受信側周波数帯検出手段は、通信に使用する周波数帯がHF(High Frequency)回線の周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出し、また、通信に使用する周波数帯がUHF(Ultra High Frequency)回線の周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出する。
一構成例として、送信装置の送信側周波数帯検出手段や、受信装置の受信側周波数帯検出手段は、通信に使用する周波数帯が、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境が発生するとみなされる周波数帯である場合には、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出する。
なお、通常は、送信装置の送信側周波数帯検出手段と、受信装置の受信側周波数帯検出手段とは、同一の検出結果が得られるように構成される。
一構成例として、ハイブリッドな自動再送要求(ARQ)が用いられる。
一構成例として、通信に使用される周波数帯に応じて、通信に使用するハイブリッド自動再送要求(ハイブリッドARQ)の方式を切り替える。
具体的な構成例として、送信装置は、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化手段や誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化手段から成る符号化手段や、符号化されたデータを記憶する符号化データ記憶手段や、送信を行う送信手段や受信を行う受信手段から成る通信手段を備える。なお、送信手段や、受信手段や、通信手段としては、例えば、無線送信手段や、無線受信手段や、無線通信手段が用いられる。
具体的な構成例として、受信装置は、受信を行う受信手段や送信を行う送信手段から成る通信手段や、受信されたデータを記憶する受信データ記憶手段や、誤り訂正を行う誤り訂正手段や誤り検出を行う誤り検出手段から成る復号手段を備える。なお、受信手段や、送信手段や、通信手段としては、例えば、無線受信手段や、無線送信手段や、無線通信手段が用いられる。
一構成例として、送信装置や、受信装置は、それぞれ、例えば、送信機能と受信機能の両方を有する通信装置として構成される。
一構成例として、通信に使用される周波数帯に応じて、通信に使用するハイブリッド自動再送要求(ハイブリッドARQ)の方式を切り替える。
具体的な構成例として、送信装置は、誤り検出符号化を行う誤り検出符号化手段や誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化手段から成る符号化手段や、符号化されたデータを記憶する符号化データ記憶手段や、送信を行う送信手段や受信を行う受信手段から成る通信手段を備える。なお、送信手段や、受信手段や、通信手段としては、例えば、無線送信手段や、無線受信手段や、無線通信手段が用いられる。
具体的な構成例として、受信装置は、受信を行う受信手段や送信を行う送信手段から成る通信手段や、受信されたデータを記憶する受信データ記憶手段や、誤り訂正を行う誤り訂正手段や誤り検出を行う誤り検出手段から成る復号手段を備える。なお、受信手段や、送信手段や、通信手段としては、例えば、無線受信手段や、無線送信手段や、無線通信手段が用いられる。
一構成例として、送信装置や、受信装置は、それぞれ、例えば、送信機能と受信機能の両方を有する通信装置として構成される。
以上説明したように、本発明に係るデータ通信システムによると、送信装置が誤り検出符号化及び誤り訂正符号化したデータを受信装置に対して送信し、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発する構成において、例えば、送信装置は、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、前回の送信時と同一の符号により符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信し、また、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、受信装置からの再送要求に応じて、高周波数帯用に設定された所定の態様で符号化された再送対象となるデータを受信装置に対して送信する一方、受信装置は、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータに対して誤り訂正及び誤り検出を行い、また、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行うようにしたため、例えば、通信に使用する周波数帯が変わって最大ドップラー周波数が変わるような場合においても、通信に使用する周波数帯に応じて、良好な通信品質を確保することができる。
本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
図1には、本発明に係るデータ通信システムの一構成例を示してある。
本例のデータ通信システムは、畳み込み符号とSR(Selective Repeat)−ARQとの組み合わせでType−IIのハイブリッドARQを実現するものに本発明を適用したものである。
本例のハイブリッドARQによるデータ通信システムは送信装置A1と受信装置A2から構成されており、これら双方の装置A1、A2の間でアンテナ7、11を介して無線通信が行われる。
送信装置A1は、情報ブロック化部1と、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号化部2と、テールビット付加部3と、畳み込み符号化部(畳み込み符号器)4と、番号付加部5と、メモリ部6と、アンテナ7と、SR−ARQ制御部8を備えて構成されている。
受信装置A2は、アンテナ11と、番号抽出部12と、メモリ部13と、ビタビ復号器14と、誤り検出部15と、順序入替回路16と、SR−ARQ制御部17を備えて構成されている。
図1には、本発明に係るデータ通信システムの一構成例を示してある。
本例のデータ通信システムは、畳み込み符号とSR(Selective Repeat)−ARQとの組み合わせでType−IIのハイブリッドARQを実現するものに本発明を適用したものである。
本例のハイブリッドARQによるデータ通信システムは送信装置A1と受信装置A2から構成されており、これら双方の装置A1、A2の間でアンテナ7、11を介して無線通信が行われる。
送信装置A1は、情報ブロック化部1と、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号化部2と、テールビット付加部3と、畳み込み符号化部(畳み込み符号器)4と、番号付加部5と、メモリ部6と、アンテナ7と、SR−ARQ制御部8を備えて構成されている。
受信装置A2は、アンテナ11と、番号抽出部12と、メモリ部13と、ビタビ復号器14と、誤り検出部15と、順序入替回路16と、SR−ARQ制御部17を備えて構成されている。
送信装置A1において行われる概略的な動作の一例を示す。
情報ブロック化部1は、受信装置A2へ送信する対象となる情報ビットデータD1を128ビットのブロックに分割し、当該ブロック化された情報ビットデータD2をCRC符号化部2へ出力する。
CRC符号化部2は、ブロック化された情報ビットデータD2に、CRC演算を行うことによって誤り検出を行うための16ビットのパリティチェックデータを付加し、当該パリティチェックデータが付加された144ビットの情報ビットデータD3を畳み込み符号化部4へ出力する。
テールビット付加部3は、情報ビットデータD3が畳み込み符号化部4へ入力される際に、畳み込み符号の状態を収束させるテールビットとして3ビットの「0」を付ける制御を行う。これを考慮すると、畳み込み符号化部3では、3ビットのテールビットが付加された147ビットのデータD3aが処理対象として入力されることとなる。
情報ブロック化部1は、受信装置A2へ送信する対象となる情報ビットデータD1を128ビットのブロックに分割し、当該ブロック化された情報ビットデータD2をCRC符号化部2へ出力する。
CRC符号化部2は、ブロック化された情報ビットデータD2に、CRC演算を行うことによって誤り検出を行うための16ビットのパリティチェックデータを付加し、当該パリティチェックデータが付加された144ビットの情報ビットデータD3を畳み込み符号化部4へ出力する。
テールビット付加部3は、情報ビットデータD3が畳み込み符号化部4へ入力される際に、畳み込み符号の状態を収束させるテールビットとして3ビットの「0」を付ける制御を行う。これを考慮すると、畳み込み符号化部3では、3ビットのテールビットが付加された147ビットのデータD3aが処理対象として入力されることとなる。
畳み込み符号化部4は、誤り訂正を行うための畳み込み符号化を行う機能を有しており、前記した処理対象となる147ビットのデータD3aを、各々異なる3つのフレームデータn−A、n−B、n−Cとして番号付加部5へ出力する。ここで、n=1、2、3、・・・として、各フレームデータの“n”はブロック番号を表しており、“A”、“B”、“C”はフレーム番号を表している。また、各フレームデータn−A、n−B、n−Cは、各々、147ビットのデータである。
ここで、図2には、本例の畳み込み符号化部(畳み込み符号化器)4の構成例を示してある。
本例の畳み込み符号化部4は、拘束長が「4」のものに相当し、図示されるように、処理対象となるデータD3aを順次保持してシフトさせる3つのフリップフロップ(FF)21、22、23と、当該データD3aと1番目及び3番目のFF21、23からの出力データの排他的論理和を取って1つ目のフレームデータn−Aとして出力するイクスクルーシブオア回路(EOR回路)24と、当該データD3aと2番目及び3番目のFF22、23からの出力データの排他的論理和を取って2つ目のフレームデータn−Bとして出力するEOR回路25と、当該EOR回路25から出力されるフレームデータn−Bと1番目のFF21からの出力データとの排他的論理和を取って3つ目のフレームデータn−Cとして出力するEOR回路26を備えて構成されている。
ここで、図2には、本例の畳み込み符号化部(畳み込み符号化器)4の構成例を示してある。
本例の畳み込み符号化部4は、拘束長が「4」のものに相当し、図示されるように、処理対象となるデータD3aを順次保持してシフトさせる3つのフリップフロップ(FF)21、22、23と、当該データD3aと1番目及び3番目のFF21、23からの出力データの排他的論理和を取って1つ目のフレームデータn−Aとして出力するイクスクルーシブオア回路(EOR回路)24と、当該データD3aと2番目及び3番目のFF22、23からの出力データの排他的論理和を取って2つ目のフレームデータn−Bとして出力するEOR回路25と、当該EOR回路25から出力されるフレームデータn−Bと1番目のFF21からの出力データとの排他的論理和を取って3つ目のフレームデータn−Cとして出力するEOR回路26を備えて構成されている。
番号付加部5は、畳み込み符号化部4から出力されるフレームデータn−A、n−B、n−Cにブロック番号nの情報とフレーム番号A、B、Cの情報を付ける処理を行い、当該処理後のデータをメモリ部6へ出力する。具体的には、情報ブロック化部1でブロック化された1つ目のブロック化情報ビットデータD2が畳み込み符号化部4でフレーム化された場合のフレームデータには“1−A”、“1−B”、“1−C”といった番号の情報が付けられ、また、2つ目のブロック化情報ビットデータD2がフレーム化された場合のフレームデータには“2−A”、“2−B”、“2−C”といった番号の情報が付けられ、以降も同様である。
メモリ部6は、番号付加部5により“ブロック番号−フレーム番号”の情報が付けられたフレームデータn−A、n−B、n−Cを記憶する。
メモリ部6は、番号付加部5により“ブロック番号−フレーム番号”の情報が付けられたフレームデータn−A、n−B、n−Cを記憶する。
SR−ARQ制御部8は、メモリ部6に記憶されたフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)を読み出し、また、受信装置A2のSR−ARQ制御部17からの応答に応じてフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)を読み出す制御を行う。また、SR−ARQ制御部8には、送信装置A1の内部の制御部など又は外部から、通信に使用している回線に関する情報(使用回線情報)C1aが入力される。そして、SR−ARQ制御部8は、入力される使用回線情報C1aに応じて、ハイブリッドARQの方式を切り替える。
ここで、本例では、使用回線情報C1aとして、HF(High Frequency)回線とUHF(Ultra High Frequency)回線とでいずれの回線が無線通信に使用されているかを示す情報を有した信号が用いられている。
上記のようにしてメモリ部6から読み出されたフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)は、送信機(図示せず)により無線周波数信号へ変調されてアンテナ7から無線により送信される。
ここで、本例では、使用回線情報C1aとして、HF(High Frequency)回線とUHF(Ultra High Frequency)回線とでいずれの回線が無線通信に使用されているかを示す情報を有した信号が用いられている。
上記のようにしてメモリ部6から読み出されたフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)は、送信機(図示せず)により無線周波数信号へ変調されてアンテナ7から無線により送信される。
受信装置A2において行われる概略的な動作の一例を示す。
送信装置A1のアンテナ7から無線送信されるデータは、受信装置A2のアンテナ11により受信されて、受信機(図示せず)により復調される。
番号抽出部12は、前記した復調されたフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)の“ブロック番号−フレーム番号”の情報を抽出して、当該フレームデータをメモリ部13へ出力する。
メモリ部13は、番号抽出部12により抽出される“ブロック番号−フレーム番号”毎に、番号抽出部12から入力されるフレームデータ(n−Aや、n−Bや、n−C)を記憶する。
送信装置A1のアンテナ7から無線送信されるデータは、受信装置A2のアンテナ11により受信されて、受信機(図示せず)により復調される。
番号抽出部12は、前記した復調されたフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)の“ブロック番号−フレーム番号”の情報を抽出して、当該フレームデータをメモリ部13へ出力する。
メモリ部13は、番号抽出部12により抽出される“ブロック番号−フレーム番号”毎に、番号抽出部12から入力されるフレームデータ(n−Aや、n−Bや、n−C)を記憶する。
ビタビ復号器14は、メモリ部13から順次読み出される畳み込み符号化されたフレームデータ(n−Aや、n−Bや、n−C)の復号をビタビ復号演算によって行い、復号結果のデータD4を誤り検出部15へ出力する。
誤り検出部15は、ビタビ復号器14により復号されたフレームデータ(n−Aや、n−Bや、n−C)中の情報ビットデータの誤りをCRC演算によって検出し、当該検出後の情報ビットデータD5を順序入替回路16へ出力する。
順序入れ替え回路16は、誤り検出部15から入力される情報ビットデータD5の順序を適切な順序へ入れ替えて、これにより得られる情報ビットデータD6を出力する。ここで、当該順序の入れ替えは、例えば、送信装置A1の情報ブロック化部1によりブロック化された順序へ入れ替えるように行われる。これは、受信装置A2では、誤り検出部15から情報ビットデータD5がブロック化された順序で出力されない場合があるためであり、それを正しい順序へ訂正するためである。
誤り検出部15は、ビタビ復号器14により復号されたフレームデータ(n−Aや、n−Bや、n−C)中の情報ビットデータの誤りをCRC演算によって検出し、当該検出後の情報ビットデータD5を順序入替回路16へ出力する。
順序入れ替え回路16は、誤り検出部15から入力される情報ビットデータD5の順序を適切な順序へ入れ替えて、これにより得られる情報ビットデータD6を出力する。ここで、当該順序の入れ替えは、例えば、送信装置A1の情報ブロック化部1によりブロック化された順序へ入れ替えるように行われる。これは、受信装置A2では、誤り検出部15から情報ビットデータD5がブロック化された順序で出力されない場合があるためであり、それを正しい順序へ訂正するためである。
SR−ARQ制御部17は、誤り検出部15において誤りが検出された際に、送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ自動再送要求を行うとともに、必要に応じて、番号抽出部12を介したフレームデータ(n−A、n−B、n−Cの1以上)をメモリ部13に書き込んで記憶させる制御やメモリ部13から読み出す制御を行う。また、SR−ARQ制御部17には、受信装置A2の内部の制御部など又は外部から、通信に使用している回線に関する情報(使用回線情報)C1bが入力される。そして、SR−ARQ制御部17は、入力される使用回線情報C1bに応じて、ハイブリッドARQの方式を切り替える。
ここで、本例では、使用回線情報C1bとして、HF回線とUHF回線とでいずれの回線が無線通信に使用されているかを示す情報を有した信号が用いられている。
ここで、本例では、使用回線情報C1bとして、HF回線とUHF回線とでいずれの回線が無線通信に使用されているかを示す情報を有した信号が用いられている。
また、本例では、送信装置A1のSR−ARQ制御部8と受信装置A2のSR−ARQ制御部17とで、同一の回線を使用していることを示す使用回線情報C1a、C1bが入力され、同一のハイブリッドARQ方式へ切り替えられる構成となっている。
また、送信装置A1のSR−ARQ制御部8と受信装置A2のSR−ARQ制御部17との間の情報の通信は、種々な態様で行われてもよく、一例として、互いの装置A1、A2のアンテナ7、11を用いた無線通信により情報を通信する態様を用いることができる。
また、送信装置A1のSR−ARQ制御部8と受信装置A2のSR−ARQ制御部17との間の情報の通信は、種々な態様で行われてもよく、一例として、互いの装置A1、A2のアンテナ7、11を用いた無線通信により情報を通信する態様を用いることができる。
次に、本例の送信装置A1と受信装置A2との間で行われるデータ通信の処理の手順の一例を示す。
(1)使用回線情報C1a、C1bがHF回線を示している場合におけるデータ通信処理の手順の一例を示す。
この場合、本例では、送信装置A1のSR−ARQ制御部8及び受信装置A2のSR−ARQ制御部17は、Basic Type−IによるハイブリッドARQを実行するように制御を行う。これは、HF回線のような低速フェージング環境下では、すなわち、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境下では、フレームの情報が全て失われる場合があり、この場合には情報が失われたフレームを誤り訂正復号に使用しない方が受信特性が良くなると考えられるためである。
(1)使用回線情報C1a、C1bがHF回線を示している場合におけるデータ通信処理の手順の一例を示す。
この場合、本例では、送信装置A1のSR−ARQ制御部8及び受信装置A2のSR−ARQ制御部17は、Basic Type−IによるハイブリッドARQを実行するように制御を行う。これは、HF回線のような低速フェージング環境下では、すなわち、最大ドップラー周波数が1Hz以下となり得るフェージング環境下では、フレームの情報が全て失われる場合があり、この場合には情報が失われたフレームを誤り訂正復号に使用しない方が受信特性が良くなると考えられるためである。
図3を参照して、Basic Type−IによるハイブリッドARQが実行される場合における、SR−ARQ制御部8及びSR−ARQ制御部17により行われる自動再送要求制御の動作の一例を示す。
送信装置A1のSR−ARQ制御部8は、受信装置A2のSR−ARQ制御部17からNACK(Negative Acknowledgement)信号が送られてこないかぎり、例えば図3中の符号“P1”〜“P6”で示されるように、メモリ部6から読み出されるフレームデータ1−A、1−B、・・・を1番目のブロック番号から順に2フレーム(本例では、AとB)ずつ読み出して受信装置A2へ送信する。
送信装置A1のSR−ARQ制御部8は、受信装置A2のSR−ARQ制御部17からNACK(Negative Acknowledgement)信号が送られてこないかぎり、例えば図3中の符号“P1”〜“P6”で示されるように、メモリ部6から読み出されるフレームデータ1−A、1−B、・・・を1番目のブロック番号から順に2フレーム(本例では、AとB)ずつ読み出して受信装置A2へ送信する。
受信装置A2は、送信装置A1から順次送信されてくるフレームデータ1−A、1−B、・・・を、番号抽出部12によりその“ブロック番号−フレーム番号”の情報を抽出しながら、メモリ部13に“ブロック番号−フレーム番号”毎に記憶して、誤り検出などを行う。具体的には、まず、図3中の符号“Q1”、“Q2”で示されるように、最初に送信されてきたフレームデータ1−A、1−Bがメモリ部13に記憶され、当該記憶されたフレームデータ1−A、1−BがSR−ARQ制御部17による制御により読み出されて、ビタビ復号器14により符号化率1/2の符号として復号され、これによりパリティチェックデータが付加された情報ビットデータD4が出力される。そして、当該情報ビットデータD4は、誤り検出部15に入力されて、パリティチェックデータを用いたCRC演算が行われることにより誤り検出が行われる。この結果、誤りが検出されなかったとすると、図3中の符号“R1”で示されるように、SR−ARQ制御部17が1番目のブロックのデータに誤りが無いことを示すACK(Acknowledgement)の信号“1−ACK”を送信装置A1のSR−ARQ8へ送信するとともに、メモリ部13から当該フレームデータ1−A、1−Bを消去する。
また、このような誤り未検出時には、受信装置A2では、誤り検出部15から送信装置A1の情報ブロック化部1でブロック化されたのと同じ1ブロック目の情報ビットデータD5が出力されて順序入替回路16に入力され、情報ビットデータD6として出力される。
また、このような誤り未検出時には、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、受信装置A2からNACK信号を受信していないため、図3中の符号“P7”、“P8”で示されるように、メモリ部6から次の4ブロック目のフレームデータ4−A、4−Bを読み出して、受信装置A2へ送信する。
また、このような誤り未検出時には、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、受信装置A2からNACK信号を受信していないため、図3中の符号“P7”、“P8”で示されるように、メモリ部6から次の4ブロック目のフレームデータ4−A、4−Bを読み出して、受信装置A2へ送信する。
また、図3中の符号“Q3”、“Q4”で示されるように、受信装置A2では、1ブロック目の次の2ブロック目のフレームデータ2−A、2−Bがメモリ部13に記憶されて、誤り検出が行われている。当該フレームデータ2−A、2−Bにおいて、誤りが検出されたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−A、2−Bをメモリ部13から破棄する制御を行うとともに、図3中の符号“R2”で示されるように、2番目のブロックのデータが誤っていることを示すNACKの信号“2−NACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信する。
当該信号“2−NACK”を受信したSR−ARQ制御部8は、図3中の符号“P9”、“P10”で示されるように、メモリ部6から先程送信した2ブロック目のフレームデータ2−A、2−Bを読み出して、受信装置A2へ再送する。
当該信号“2−NACK”を受信したSR−ARQ制御部8は、図3中の符号“P9”、“P10”で示されるように、メモリ部6から先程送信した2ブロック目のフレームデータ2−A、2−Bを読み出して、受信装置A2へ再送する。
次に、図3中の符号“Q5”、“Q6”で示されるように、受信装置A2では、3ブロック目のフレームデータ3−A、3−Bの誤り検出を行い、誤りが検出されると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ3−A、3−Bをメモリ部13から破棄する制御を行うとともに、図3中の符号“R3”で示されるように、3番目のブロックのデータが誤っていることを示すNACKの信号“3−NACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信する。
送信装置A1では、当該信号“3−NACK”がSR−ARQ制御部8により受信されると、図3中の符号“P11”、“P12”で示されるように、SR−ARQ制御部8は、メモリ部6からフレームデータ3−A、3−Bを読み出して、受信装置A2へ再送する制御を行う。
送信装置A1では、当該信号“3−NACK”がSR−ARQ制御部8により受信されると、図3中の符号“P11”、“P12”で示されるように、SR−ARQ制御部8は、メモリ部6からフレームデータ3−A、3−Bを読み出して、受信装置A2へ再送する制御を行う。
受信装置A2では、フレームデータが送信されてきた順に処理されるため、図3中の符号“Q7”、“Q8”で示されるように、フレームデータ4−A、4−Bの誤り検出が行われて、この結果が良好であれば、図3中の符号“R4”で示されるように、誤りの無いことを示すACKの信号“4−ACK”が送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信される。また、誤りの無い当該フレームデータ4−A、4−Bすなわちブロック番号が4番である情報ビットデータD5が誤り検出部15から順序入替回路16へ出力される。
一方、図3中の符号“P13”、“P14”で示されるように、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、5ブロック目のフレームデータ5−A、5−Bを送信する。
また、図3中の符号“Q9”、“Q10”で示されるように、受信装置A2では、再送されたフレームデータ2−A、2−Bの誤り検出を行い、誤りが検出された場合には、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−A、2−Bをメモリ部13から破棄するように制御し、図3中の符号“R5”で示されるように、誤りが検出されたことを示すNACKの信号“2−NACK”を送信装置A1へ送信する。
送信装置A1では、当該信号“2−NACK”を受信し、図3中の符号“P15”、“P16”で示されるように、フレームデータ2−A、2−Bを再々送する。そして、このような一連の通信処理を、当該フレームデータ2−A、2−Bに誤りが無くなるまで、繰り返して行う。
一方、図3中の符号“P13”、“P14”で示されるように、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、5ブロック目のフレームデータ5−A、5−Bを送信する。
また、図3中の符号“Q9”、“Q10”で示されるように、受信装置A2では、再送されたフレームデータ2−A、2−Bの誤り検出を行い、誤りが検出された場合には、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−A、2−Bをメモリ部13から破棄するように制御し、図3中の符号“R5”で示されるように、誤りが検出されたことを示すNACKの信号“2−NACK”を送信装置A1へ送信する。
送信装置A1では、当該信号“2−NACK”を受信し、図3中の符号“P15”、“P16”で示されるように、フレームデータ2−A、2−Bを再々送する。そして、このような一連の通信処理を、当該フレームデータ2−A、2−Bに誤りが無くなるまで、繰り返して行う。
(2)使用回線情報C1a、C1bがUHF回線を示している場合におけるデータ通信処理の手順の一例を示す。
この場合、本例では、送信装置A1のSR−ARQ制御部8及び受信装置A2のSR−ARQ制御部17は、例えばType−IIによるハイブリッドARQを実行するように制御を行う。これは、UHF回線では、フェージング周波数が比較的高いことから、フレーム内の情報が全て失われることはなくランダムに誤るため、Type−II、或いは、Type−IIとType−I with PCとを組み合わせた誤り訂正方式が有効となるためである。
この場合、本例では、送信装置A1のSR−ARQ制御部8及び受信装置A2のSR−ARQ制御部17は、例えばType−IIによるハイブリッドARQを実行するように制御を行う。これは、UHF回線では、フェージング周波数が比較的高いことから、フレーム内の情報が全て失われることはなくランダムに誤るため、Type−II、或いは、Type−IIとType−I with PCとを組み合わせた誤り訂正方式が有効となるためである。
図4を参照して、Type−IIによるハイブリッドARQが実行される場合における、SR−ARQ制御部8及びSR−ARQ制御部17により行われる自動再送要求制御の動作の一例を示す。
送信装置A1のSR−ARQ制御部8は、例えば図4中の符号“P21”〜“P26”で示されるように、受信装置A2のSR−ARQ制御部17からNACK信号が送られてこないかぎり、メモリ部6からフレームデータ1−A、1−B、・・・を1番目のブロック番号から順に2フレームずつ読み出して受信装置A2へ送信する。
送信装置A1のSR−ARQ制御部8は、例えば図4中の符号“P21”〜“P26”で示されるように、受信装置A2のSR−ARQ制御部17からNACK信号が送られてこないかぎり、メモリ部6からフレームデータ1−A、1−B、・・・を1番目のブロック番号から順に2フレームずつ読み出して受信装置A2へ送信する。
受信装置A2では、送信装置A1から順次送信されてくるフレームデータ1−A、1−B、・・・を、番号抽出部12でその“ブロック番号−フレーム番号”の情報を抽出しながら、メモリ部13に“ブロック番号−フレーム番号”毎に記憶して、誤り検出を行う。具体的には、図4中の符号“Q21”、“Q22”で示されるように、最初に送信されてきたフレームデータ1−A、1−Bがメモリ部13に記憶され、当該記憶されたフレームデータ1−A、1−BがSR−ARQ制御部17の制御により読み出され、ビタビ復号器14により符号化率1/2の符号として復号され、これによりパリティチェックデータが付加された情報ビットデータD4が出力される。そして、当該情報ビットデータD4は、誤り検出部15に入力されて、パリティチェックデータを用いたCRC演算が行われるにより誤り検出が行われる。この結果、誤りが検出されなかったとすると、図4中の符号“R1”で示されるように、SR−ARQ制御部17が1番目のブロックのデータに誤りが無いことを示すACKの信号“1−ACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信するとともに、メモリ部13から当該フレームデータ1−A、1−Bを消去する。
また、このような誤り未検出時には、受信装置A2では、誤り検出部15から送信装置A1の情報ブロック化部1でブロック化されたのと同じ1ブロック目の情報ビットデータD5が出力されて順序入替回路16に入力され、情報ビットデータD6として出力される。
また、このような誤り未検出時には、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、受信装置A2からNACK信号を受信していないため、図4中の符号“P27”、“P28”で示されるように、メモリ部6から次の4ブロック目のフレームデータ4−A、4−Bを読み出して、受信装置A2へ送信している。
また、このような誤り未検出時には、送信装置A1では、SR−ARQ制御部8は、受信装置A2からNACK信号を受信していないため、図4中の符号“P27”、“P28”で示されるように、メモリ部6から次の4ブロック目のフレームデータ4−A、4−Bを読み出して、受信装置A2へ送信している。
また、図4中の符号“Q23”、“Q24”で示されるように、受信装置A2では、1ブロック目の次の2ブロック目のフレームデータ2−A、2−Bがメモリ部13に記憶されて、その誤り検出が行われている。当該フレームデータ2−A、2−Bにおいて、誤りが検出されたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−A、2−Bをそのままメモリ部13に記憶する制御を行うとともに、図4中の符号“R2”で示されるように、2番目のブロックのデータが誤っていることを示すNACKの信号“2−NACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信する。
当該信号“2−NACK”を受信したSR−ARQ制御部8は、図4中の符号“P29”で示されるように、メモリ部6から先程送信した2ブロック目の異なるフレームのフレームデータ2−Cを読み出して、受信装置A2へ送信する。そして、SR−ARQ制御部8は、このようにして前記した信号“2−NACK”の受信に応じてフレームデータ2-Cを読み出した後に、図4中の符号“P30”で示されるように、図4中の符号“P28”で示されるフレームデータ4−Bの次のブロック番号すなわち5番目のブロック番号のフレームデータ5−Aを読み出して受信装置A2へ送信する。
当該信号“2−NACK”を受信したSR−ARQ制御部8は、図4中の符号“P29”で示されるように、メモリ部6から先程送信した2ブロック目の異なるフレームのフレームデータ2−Cを読み出して、受信装置A2へ送信する。そして、SR−ARQ制御部8は、このようにして前記した信号“2−NACK”の受信に応じてフレームデータ2-Cを読み出した後に、図4中の符号“P30”で示されるように、図4中の符号“P28”で示されるフレームデータ4−Bの次のブロック番号すなわち5番目のブロック番号のフレームデータ5−Aを読み出して受信装置A2へ送信する。
ここで、本来であれば、5ブロック目のフレームデータは2フレーム分順次読み出されるが、ここでは、図4中の符号“R3”で示される信号“3−NACK”すなわち受信装置A2において図4中の符号“Q25”、“Q26”で示されるフレームデータ3−A、3−Bの誤り検出に応じて出力されたNACKの信号が、送信装置A1のSR−ARQ制御部8により受信されたとする。すると、SR−ARQ制御部8は、図4中の符号“P31”で示されるように、メモリ部6から先に送信した3ブロック目の異なるフレームのフレームデータ3−Cを読み出して、受信装置A2へ送信する制御を行う。この後、図4中の符号“P32”で示されるように、SR−ARQ制御部8は、当該信号“3−NACK”を受信したために送信できなかったもう1つの5ブロック目のフレームデータ5−Bを受信装置A2へ送信する。
受信装置A2では、フレームデータが送信されてきた順に処理されるため、図4中の符号“Q27”、“Q28”で示されるように、フレームデータ4−A、4−Bの誤り検出が行われ、この結果が良好であれば、図4中の符号“R4”で示されるように、ACKの信号“4−ACK”が送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信される。また、その誤りの無いフレームデータ4−A、4−Bすなわちブロック番号が4番の情報ビットデータD5が誤り検出部15から順序入替回路16へ出力される。そして、順序入替回路16では、まだ、1番目の情報ビットデータD5しか受け取っていないため、1番目の次に4番目の情報ビットデータD5が入力されると、当該4ブロック目の情報ビットデータD5を保持しておく。当該保持された4ブロック目の情報ビットデータD5は、その後に、2ブロック目及び3ブロック目の情報ビットデータD5が入力され、これらが情報ビットデータD6として出力された次に、出力されることとなる。
一方、送信装置A1のSR−ARQ制御部8は、図4中の符号“P33”〜“P35”で示されるように、先に送信した5ブロック目のフレームデータ5−Bの次の6ブロック目以降のフレームデータ6−A、6−B、・・・を順次送信する。
また、受信装置A2では、図4中の符号“Q27”、“Q28”で示されるフレームデータ4−A、4−Bの誤り検出の後に、図4中の符号“Q29”で示されるフレームデータ2−Cが送信されてきたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−Cをメモリ部13に記憶し、先に記憶されたフレームデータ2−A、2−Bと共に読み出す。そして、当該読み出された3つのフレームデータ2−A、2−B、2−Cは、ビタビ復号器14により符号化率1/3の符号として復号され、これにより、前回に2つのフレームデータ2−A、2−Bで復号を行った時と比べて訂正能力が高くなる。
また、受信装置A2では、図4中の符号“Q27”、“Q28”で示されるフレームデータ4−A、4−Bの誤り検出の後に、図4中の符号“Q29”で示されるフレームデータ2−Cが送信されてきたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ2−Cをメモリ部13に記憶し、先に記憶されたフレームデータ2−A、2−Bと共に読み出す。そして、当該読み出された3つのフレームデータ2−A、2−B、2−Cは、ビタビ復号器14により符号化率1/3の符号として復号され、これにより、前回に2つのフレームデータ2−A、2−Bで復号を行った時と比べて訂正能力が高くなる。
その後、当該復号された情報ビットデータD4に付加されたパリティチェックデータによって誤り検出部15で誤り検出が行われ、この結果、誤りが検出されなかったとすると、図4中の符号“R5”で示されるように、SR−ARQ制御部17が2番目のブロックのデータに誤りが無いことを示すACKの信号“2−ACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信するとともに、メモリ部13から当該フレームデータ2−A、2−B、2−Cを消去する。また、その誤りの無いフレームデータ2−A、2−B、2−Cすなわち2ブロック目の情報ビットデータD5が誤り検出部15から順序入替回路D6へ出力される。そして、順序入替回路16では、1ブロック目の情報ビットデータD5を出力したことを認識しているため、当該2ブロック目の情報ビットデータD5を情報ビットデータD6として出力する。
次に、受信装置A2では、図4中の符号“Q29”で示されるフレームデータ2−Cの誤り検出の後に、図4中の符号“Q30”で示されるフレームデータ5−Aが送信されてきたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ5−Aをメモリ部13に記憶する。なお、この時点では、誤り検出の対象となる2つのフレームデータ5−A、5−Bの内の一方のみが記憶されているため、フレームデータ5−Aをメモリ部13から読み出す制御は行われない。
その後、受信装置A2では、図4中の符号“Q31”で示されるフレームデータ3−Cが送信されてきたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ3−Cをメモリ部13に記憶し、先に記憶されたフレームデータ3−A、3−Bと共に読み出す。当該読み出された3つのフレームデータ3−A、3−B、3−Cは、ビタビ復号器14により符号化率1/3の符号として復号され、誤り検出部15で誤り検出が行われる。この結果、誤りが検出されたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ3−A、3−B、3−Cをそのまま記憶する制御を行うとともに、図4中の符号“R6”で示されるように、再び3番目のブロックのデータが誤っていることを示すNACKの信号“3−NACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信する。
その後、受信装置A2では、図4中の符号“Q31”で示されるフレームデータ3−Cが送信されてきたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ3−Cをメモリ部13に記憶し、先に記憶されたフレームデータ3−A、3−Bと共に読み出す。当該読み出された3つのフレームデータ3−A、3−B、3−Cは、ビタビ復号器14により符号化率1/3の符号として復号され、誤り検出部15で誤り検出が行われる。この結果、誤りが検出されたとすると、SR−ARQ制御部17は、当該フレームデータ3−A、3−B、3−Cをそのまま記憶する制御を行うとともに、図4中の符号“R6”で示されるように、再び3番目のブロックのデータが誤っていることを示すNACKの信号“3−NACK”を送信装置A1のSR−ARQ制御部8へ送信する。
当該信号“3−NACK”を受信したSR−ARQ制御部8は、図4中の符号“P36”で示されるように、メモリ部6から3ブロック目の最初のフレーム番号のフレームデータ3−Aを読み出して、受信装置A2へ送信する。
当該送信されたフレームデータ3−Aは、受信装置A2により受信されて、先に記憶された同一のブロック番号及び同一のフレーム番号のフレームデータ3−Aとは異なるメモリ部13の記憶領域に記憶される。そして、この新たに受信されたフレームデータ3−Aは、先に記憶されたフレームデータ3−A、3−B、3−Cと共に、SR−ARQ制御部17の制御により読み出されて、ビタビ復号器14に入力される。これにより、3ブロック目のフレームデータについて、符号化率1/4の符号として復号が行われる。このように、本例の方式では、再送を繰り返して行う毎に訂正能力が高い符号として復号することができるため、例えば、通信路の特性が悪いようなときにおいても、再送回数の急激な増加によるスループットの急激な低下を避けることができる。
当該送信されたフレームデータ3−Aは、受信装置A2により受信されて、先に記憶された同一のブロック番号及び同一のフレーム番号のフレームデータ3−Aとは異なるメモリ部13の記憶領域に記憶される。そして、この新たに受信されたフレームデータ3−Aは、先に記憶されたフレームデータ3−A、3−B、3−Cと共に、SR−ARQ制御部17の制御により読み出されて、ビタビ復号器14に入力される。これにより、3ブロック目のフレームデータについて、符号化率1/4の符号として復号が行われる。このように、本例の方式では、再送を繰り返して行う毎に訂正能力が高い符号として復号することができるため、例えば、通信路の特性が悪いようなときにおいても、再送回数の急激な増加によるスループットの急激な低下を避けることができる。
なお、本例では、nブロック目のフレームデータについて、最初の送信で2つのフレームデータn−A、n−Bを送信し、再送時に3番目のフレームデータn−Cを送信するような処理手順を用いたが、他の構成例として、最初の送信で3つのフレームデータn−A、n−B、n−Cを送信し、再送時に再び1番目のフレームデータn−Aを送信する処理手順などを用いることも可能である。
ここで、本例では、UHF回線が使用される場合にType−IIによるハイブリッドARQを実行する構成を示したが、他の構成例として、特許文献1により提案されたようなType−IIとType−I with PCとを組み合わせたような方式(ここで、方式Aと言う)を用いることも可能である。
方式Aでは、一例として、上記図4において、送信装置A1が符号“P36”で示される3ブロック目の最初のフレーム番号のフレームデータ3−Aを読み出して受信装置A2へ再送した際に、受信装置A2が当該再送されたフレームデータ3−Aと先に記憶された同一のブロック番号及び同一のフレーム番号のフレームデータ3−Aとを合成することにより、フレームデータ3−Aの希望信号電力対干渉電力プラス雑音電力比(SINR)を向上させる。そして、受信装置A2は、当該合成されたフレームデータ3−Aを先に記憶されたフレームデータ3−B、3−Cと共にビタビ復号器14に入力して、符号化率1/3の符号として復号を行う。このような方式Aでは、SINRが改善されたフレームデータ3−Aを用いて再度復号処理を行うことにより、受信特性を改善することができる。
方式Aでは、一例として、上記図4において、送信装置A1が符号“P36”で示される3ブロック目の最初のフレーム番号のフレームデータ3−Aを読み出して受信装置A2へ再送した際に、受信装置A2が当該再送されたフレームデータ3−Aと先に記憶された同一のブロック番号及び同一のフレーム番号のフレームデータ3−Aとを合成することにより、フレームデータ3−Aの希望信号電力対干渉電力プラス雑音電力比(SINR)を向上させる。そして、受信装置A2は、当該合成されたフレームデータ3−Aを先に記憶されたフレームデータ3−B、3−Cと共にビタビ復号器14に入力して、符号化率1/3の符号として復号を行う。このような方式Aでは、SINRが改善されたフレームデータ3−Aを用いて再度復号処理を行うことにより、受信特性を改善することができる。
また、本例では、ARQ方式として、SR−ARQ方式を用いる構成を示したが、他の構成例として、SW−ARQ方式を用いる構成や、GBN−ARQ方式を用いる構成を実施することも可能である。なお、SR−ARQ方式や、SW−ARQ方式や、GBN−ARQ方式は、一般的に知られた技術であるため、本明細書では詳しい説明を省略する。
以上のように、本例のデータ通信システムでは、受信装置A2から送信装置A1ヘデータの再送要求を行う帰還路を有するハイブリッドな自動再送要求(ARQ)方式を使用する構成において、次のような処理を行う。
すなわち、無線通信に使用する周波数帯が予め決められた周波数と比べて低い(又は、予め決められた周波数以下に低い)場合には、送信装置A1は、情報信号系列をパケット化して、それぞれのパケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って受信装置A2に対して送信する。一方、受信装置A2は、受信したパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行い、これにより誤りを検出した場合には該当する受信パケットを破棄して再送要求信号を送信装置A1に対して送信(フィードバック)する。また、送信装置A1は、受信装置A2からの再送要求信号に基づいて、送信の回数に関わらずに同一の符号で符号化したパケットを受信装置A2に対して再送する。一方、受信装置A2は、前記と同様に、送信装置A1から再送されたパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出などを行う。そして、このような再送の処理を、受信装置A2による受信パケット内の情報に誤りが含まれなくなるまで、繰り返して行う。
すなわち、無線通信に使用する周波数帯が予め決められた周波数と比べて低い(又は、予め決められた周波数以下に低い)場合には、送信装置A1は、情報信号系列をパケット化して、それぞれのパケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って受信装置A2に対して送信する。一方、受信装置A2は、受信したパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行い、これにより誤りを検出した場合には該当する受信パケットを破棄して再送要求信号を送信装置A1に対して送信(フィードバック)する。また、送信装置A1は、受信装置A2からの再送要求信号に基づいて、送信の回数に関わらずに同一の符号で符号化したパケットを受信装置A2に対して再送する。一方、受信装置A2は、前記と同様に、送信装置A1から再送されたパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出などを行う。そして、このような再送の処理を、受信装置A2による受信パケット内の情報に誤りが含まれなくなるまで、繰り返して行う。
一方、無線通信に使用する周波数帯が予め決められた周波数以上に高い(又は、予め決められた周波数と比べて高い)場合には、一例として、送信装置A1は、情報信号系列をパケット化して、それぞれのパケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って、誤り訂正符号化されたパケットの一部(1以上のフレーム)を第1パケットとして受信装置A2に対して送信する。一方、受信装置A2は、受信した第1パケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行い、これにより誤りを検出した場合には当該受信した第1パケットをメモリ部(受信メモリ)13に保存して再送要求信号を送信装置A1に対して送信(フィードバック)する。また、送信装置A1は、受信装置A2からの再送要求信号に基づいて、誤りが発生したパケットの未送信部分(1以上のフレーム)を第2パケットとして受信装置A2に対して送信する。一方、受信装置A2は、送信装置A1から再送された第2パケットとメモリ部13に保存された第1パケットとを符号化率が小さくなるように組み合わせて、当該組み合わせた結果として得られるパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出などを行う。そして、受信装置A2による受信パケット内の情報に誤りが含まれなくなるまで、符号化率を小さくするように、パケットの未送信部分の送信(同一の情報ビットデータに対応するものである点では、再送)又はパケットの送信済み部分の送信(再送)を繰り返して行う。
また、他の例として、無線通信に使用する周波数帯が予め決められた周波数以上に高い(又は、予め決められた周波数と比べて高い)場合には、送信装置A1は、情報信号系列をパケット化して、それぞれのパケット毎に誤り検出符号化及び誤り訂正符号化を行って受信装置A2に対して送信する。一方、受信装置A2は、受信したパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出を行い、これにより誤りを検出した場合には該当する受信パケットをメモリ部(受信メモリ)13に保存して再送要求信号を送信装置A1に対して送信(フィードバック)する。また、送信装置A1は、受信装置A2からの再送要求信号に基づいて、例えば送信の回数に関わらずに同一の符号で符号化したパケットを受信装置A2に対して再送する。一方、受信装置A2は、送信装置A1から再送されたパケットとメモリ部13に保存されたパケットとを合成して、当該合成後のパケットに対して誤り訂正を行った後に誤り検出などを行う。そして、このような再送処理を、受信装置A2による受信パケット内の情報に誤りが含まれなくなるまで、繰り返して行う。
また、本発明に係るデータ通信システムでは、一例として、誤り訂正符号化の機能として畳み込み符号化及びパンクチャド符号化を使用し、誤り訂正の機能としてビタビ復号を使用する。
上記のような構成により、本例のデータ通信システムでは、例えば、使用する周波数帯が変わったような場合、すなわち、最大ドップラー周波数が変わったような場合においても、それに応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことができる。
上記のような構成により、本例のデータ通信システムでは、例えば、使用する周波数帯が変わったような場合、すなわち、最大ドップラー周波数が変わったような場合においても、それに応じて受信信号に対する誤り訂正を適切に行うことができる。
なお、本例の送信装置A1では、CRC符号化部2の機能により誤り検出符号化手段が構成されており、畳み込み符号化部4の機能により誤り訂正符号化手段が構成されており、メモリ部6の機能により符号化データ記憶手段が構成されており、送信機(図示せず)や受信機(図示せず)やアンテナ7の機能により無線通信手段が構成されており、SR−ARQ制御部8などの機能により送信側周波数帯検出手段やデータ再送手段が構成されている。
また、本例の受信装置A2では、受信機(図示せず)や送信機(図示せず)やアンテナ11の機能により無線通信手段が構成されており、メモリ部13の機能により受信データ記憶手段が構成されており、ビタビ復号器14の機能により誤り訂正手段が構成されており、誤り検出部15の機能により誤り検出手段が構成されており、SR−ARQ制御部17などの機能により受信側周波数帯検出手段や受信データ処理手段が構成されている。
また、本例の受信装置A2では、受信機(図示せず)や送信機(図示せず)やアンテナ11の機能により無線通信手段が構成されており、メモリ部13の機能により受信データ記憶手段が構成されており、ビタビ復号器14の機能により誤り訂正手段が構成されており、誤り検出部15の機能により誤り検出手段が構成されており、SR−ARQ制御部17などの機能により受信側周波数帯検出手段や受信データ処理手段が構成されている。
ここで、本発明に係るデータ通信システムや送信装置や受信装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。例えば、本発明は、移動体通信や、コンピュータ通信などに適用することが可能である。
また、本発明に係るデータ通信システムや送信装置や受信装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。例えば、本発明は、移動体通信や、コンピュータ通信などに適用することが可能である。
また、本発明に係るデータ通信システムや送信装置や受信装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
A1、A11・・送信装置、 A2、A12・・受信装置、 1、31・・情報ブロック化部、 2、32・・CRC符号化部、 3、33・・テールビット付加部、 4、34・・畳み込み符号化部(畳み込み符号器)、 5、35・・番号付加部、 6、13、36、43・・メモリ部、 7、11、37、41・・アンテナ、 8、17、38、47・・SR−ARQ制御部、 12、42・・番号抽出部、 14、44・・ビタビ復号器、 15、45・・誤り検出部、 16、46・・順序入替回路、 21〜23・・フリップフロップ、 24〜26・・EOR回路、
Claims (1)
- 送信装置が誤り検出符号化及び誤り訂正符号化したデータを受信装置に対して送信し、受信装置が送信装置からのデータの受信状況に応じて送信装置に対してデータの再送要求を発するデータ通信システムにおいて、
受信装置は、通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いこと或いは高いことを検出する受信側周波数帯検出手段と、
受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて低いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータに対して誤り訂正及び誤り検出を行う一方、受信側周波数帯検出手段により通信に使用する周波数帯が所定の閾値と比べて高いことを検出した場合には、送信装置から再送されたデータと送信装置から当該再送以前に送信されたデータとの両方を用いて誤り訂正及び誤り検出を行う受信データ処理手段と、を備えた、
ことを特徴とするデータ通信システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003379264A JP2005142977A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | データ通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003379264A JP2005142977A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | データ通信システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005142977A true JP2005142977A (ja) | 2005-06-02 |
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ID=34689369
Family Applications (1)
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JP2003379264A Pending JP2005142977A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | データ通信システム |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005142977A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104253721A (zh) * | 2014-09-23 | 2014-12-31 | 北京航空航天大学 | 一种ads-b系统中s模式应答信号的数据位提取方法 |
-
2003
- 2003-11-10 JP JP2003379264A patent/JP2005142977A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104253721A (zh) * | 2014-09-23 | 2014-12-31 | 北京航空航天大学 | 一种ads-b系统中s模式应答信号的数据位提取方法 |
CN104253721B (zh) * | 2014-09-23 | 2017-10-03 | 北京航空航天大学 | 一种ads‑b系统中s模式应答信号的数据位提取方法 |
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