JP2005533454A - Ｈ−ａｒｑ方式のパケット再送信における送信シンボルを復元するための受信機およびその方法。 - Google Patents

Abstract

Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信において、送信されたシンボルを復元するための受信機およびその方法である。該方法は通信信号を受信することと（３０４）、所望のシンボルに起因しない信号の成分を判定することと（３０６）、前記信号から前記不要な成分を除去し、修正された通信信号を生成することと（３０８）、前記修正された通信信号に対する有効なチャネルインパルス応答を判定することと（３１０）、前記有効なチャネルインパルス応答を使用して、ブロックフィルタを生成することと（３１２）、前記ブロックフィルタを使用しながら前記修正された通信信号をフィルタリングして、修正された通信信号における符号間の干渉を除去し（３１３）、所望のシンボルを復元することとを含む。

Description

本発明は、概して通信システムに関連し、詳しくはハイブリッド自動再送要求方式のパケット再送信の通信信号における送信シンボルを復元するための受信機およびその方法に関連する。

高速データサービスは１Ｘ ＥＶ−ＤＶ（ｃｄｍａ２０００拡散スペクトラム技術、リリースＣに対する物理層標準「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｃｄｍａ２０００ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃ」）またはＨＳＤＰＡ（ハイスピードダウンリンクパケットアクセス：物理層態様、３ＧＰＰ 標準情報 ２５．８５８「Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ａｓｐｅｃｔｓ、３ＧＰＰ
ＴＲ ２５．８５８」）において、１６−ＱＡＭのような高レベル変調方式を使用すること、およびより拡散率の小さな複数のチャネライゼーションコード（Ｃｈａｎｎｅｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）を使用することによってサポートされている。従来のＲＡＫＥ受信機を使用した１６−ＱＡＭ変調シンボルの受信は、チャネライゼーションコード間の直交性が損なわれることによってひき起こされる符号間およびシンボル間の干渉のために、マルチパス（分散的な）環境下において非常に不安定である。これらの構造的な干渉はシステムのピーク時のデータ転送速度／スループットを著しく制限してしまう。しかしながら、高速データサービスは、マルチパスチャネルが普及している都市部において最も多く利用されるように考慮されている。従って、符号間およびシンボル間における干渉を軽減する機能のある受信機が必要とされている。このために、そのような受信機は、同時係属中であり、本願と同一の譲受人に譲渡される特許文献１において提示されている。

ハイブリッド自動再送要求方式（Ｈ−ＡＲＱ）は間接的に回線を適応させる技術である。適応変調符号化（ＡＭＣ）では、変調および符号化フォーマットを設定するために、明示的に搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）の測定および同様な測定が用いられる。Ｈ−ＡＲＱ方式では、再送信を判定するために、リンク層は確認応答を使用する。Ｈ−ＡＲＱ方式を実装するための構想は多く、例えばチェイスコンバイニング、レートコンパチブルパンクチャードターボ符号および増加的冗長性方式（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）がある。増加的冗長性方式またはＨ−ＡＲＱタイプ２は別のＨ−ＡＲＱ技術の実装であって、符号化されたパケット全体を単に繰り返し送信する代わりに、最初の試行で復号化が失敗した場合、追加の冗長情報を付加的に送信する。

Ｈ−ＡＲＱ方式の再送信は、ある移動体におけるフレーム内のあるビットが適切に受信されなかった場合、１Ｘ ＥＶ−ＤＶ／ＨＳＤＰＡにおいて使用される。再送信されたフレームは、以前に送信したフレームと全く同一のコピー（チェイスコンバイニング）、または以前に送信したフレームの一部分（部分チェイスコンバイニング）、または異なるビットを含む異なるコピーになることもあり得る。しかしながら、これらの再送信されたフレームの全ては同一のシステマチックビットに由来しており、従って移動体において予測することが可能である。上記の追加情報を使用することで、更なる性能の改善のためにより強化された再送要求方式調整機構を、Ｈ−ＡＲＱ方式の再送信フレームの受信する間において適用することができる。
米国特許出願番号第６０／３６０３８２号

本発明はＨ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の通信信号において、送信シンボルを復元するための受信機およびその方法を提供する。

前記方法は通信信号を受信すること、所望の送信シンボルに起因しない信号の不要成分を判定すること、前記不要成分を信号から除去し、修正された通信信号を生成すること、有効なチャネルインパルス応答を判定すること、前記有効なチャネルインパルス応答を使用してブロックフィルタを生成すること、および前記ブロックフィルタを使用しながら前記修正された通信信号をフィルタリングして修正された通信信号内の符号間の干渉を除去し、所望のシンボルを復元させることとを含む。

受信機は、Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信による送信信号を受信するため、および前記送信信号をベースバンド信号に変換するための受信機フロントエンド部と、前記受信機フロントエンド部に機能的に接続されたベースバンド信号処理ブロックであって、ベースバンド信号を受信し、所望のシンボルに起因しない信号の不要成分を判定し、前記不要成分を信号から除去して、修正された通信信号を生成し、有効なチャネルインパルス応答を判定し、前記有効なチャネルインパルス応答を使用してブロックフィルタを生成し、前記修正された通信信号をフィルタリングして、修正された通信信号内の符号間の干渉を除去し、前記ブロックフィルタを用いて送信シンボルを復元させることによってベースバンド信号にある送信シンボルを復元するブロックと、前記復元したシンボルを受信し、そのシンボルを意図するアプリケーションにルーティングするための、前記ベースバンド信号処理ブロックに機能的に接続されたバックエンド部とを含む。

図１は本発明の好適な実施形態における、受信機１００の関連部分を表すブロック図である。受信機１００は、移動局の受信機、ＰＣカード、固定無線システム、またはそれらと同様なものである得る。前記受信機１００はＲＦフロントエンド部１０２、ベースバンド信号処理ブロック１０４およびベースバンドバックエンド部１０６を含む。ＲＦフロントエンド部１０２は送信装置から信号を受信し、無線周波数（ＲＦ）のパスバンド信号からの信号をベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号処理ブロック１０４は、本発明に従い、前記ベースバンド信号を受信し、それらを処理することによってＨ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の送信シンボルを復元する。復元したデータはベースバンドバックエンド部１０６に送られ、意図するアプリケーション（例えば、ウェブブラウザ、映像サービス、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）サービス等）に出力される。

インデックスｎにおける符号チャネルｋの変調シンボルをｂ_ｋ（ｎ）で表す。ベクトルｂ（ｎ）_ＫＸ１＝[ ｂ_１（ｎ） ｂ_２（ｎ） ・・・ ｂ_Ｋ（ｎ）] ^Ｔは、インデックスｎにおけるＫ符号チャネルの変調シンボルを表す。シンボルインデックスｎにおける符号チャネルｋのチャネライゼーションコード（ウォルシュ符号と送信機に固有のスクランブリングコード（ｓｃｒａｍｂｌｉｎｇ ｃｏｄｅ）を合成する）をｓ_ｋ（ｎ）とする。ｓ_ｋ（ｎ）は、１ｘＥＶ−ＤＶやＨＳＤＰＡにあるように、スクランブリングに長い符号（即ち、符号周期がシンボル期間より長い）が使用される場合の、シンボルインデックスｎの関数である。スクランブリングに短い符号（即ち、符号周期がシンボル期間と等しい）が使用される場合、ｓ_ｋ（ｎ）は全てのインデックスｎにおいて同一であろう。ｓ_ｋ（ｎ）の拡散長はチップレートＰで表す。

Ｋチャネルのチャネライゼーションコードは、行列Ｓ（ｎ）＝[ ｓ_１（ｎ） ｓ_２（ｎ） ・・・ ｓ_Ｋ（ｎ）] _ＰｘＫにグループ化することができる。符号チャネルの振幅を表すのに対角行列Ａが使用される。

上式中ａ_ｋ，１≦ｋ≦Ｋ，は符号チャネルｋの振幅を表す。符号チャネルの振幅はパケットの送信中に変化しないことから、行列Ａおよびａ_ｋ，１≦ｋ≦Ｋ，はｎによるインデックスを付記されない。送信されたベースバンド信号は、Ｋチャネルのチャネライゼーションコード、符号チャネルの振幅および符号チャネルの変調シンボルの積として表され、即ちｕ（ｎ）＝Ｓ（ｎ）・Ａ・ｂ（ｎ）と表される。ベクトルｈ＝[ ｈ（０） ｈ（１） ・・・ ｈ（Ｌ）] _{１Ｘ（Ｌ＋１）}をベースバンド送信機（図１に図示せず）と信号処理ブロック１０４との間の有効なチャネルインパルス応答（送信フィルタ、マルチパスチャネルインパルス応答、および受信フィルタの畳み込みである）とし、前記ベクトルｈにおいて複素変数ｈ（ｉ），０≦ｉ≦Ｌ，は遅延ｉにおけるパスの振幅および位相を表し、Ｌはチップ単位における最大遅延である。説明を単純化するために、本願において整数チップ数における遅延のみを考慮するが、サブチップ遅延に一般化することは容易であり、当業者によって認識されるべきである。チャネル行列は、以下のようにｈから構成され得る。

上式中、

はｘに等しいか、またはｘより大きい最小整数を表す。これらを明示することで、Ａ・ｂ（ｎ）に関する情報は

に完全に含まれ、以下に続く一連の方程式によって表される。

上式中、

は、コード間の干渉をひき起こし、

は、所望のシンボルｂ（ｎ）以外のシンボルによってひき起こされる不要成分を構成し、

は、共分散行列がσ^２Ｉ_Ｋ×Ｋ（Ｉ_Ｋ×ＫはＫ×Ｋの単位行列である）である加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）を表す。
従って、前述の方程式から

となる。

とすると、（図２の２０４に示すように）、上式中

は、前回のパケットの送信からのｂ（ｎ）の評価であり、

は、

以外のシンボルによって生じる成分のないベースバンド信号である。インデックスｎにおいて受信され、評価された

が、ｂ（ｎ）と同一である場合、方程式（４）および（５）から、

となる。

を、

のように行列に形成し、

を得る。
図２（構成要素２０２）に示すように、ブロックフィルタ

は、受信した信号の相関を低下させる（符号間の干渉を除去する）ために使用され得る。

上記の操作で使用される量、

は、前回のパケットの送信から評価される。
符号レートおよびコンバイニング技術に依存しながら、前回のパケットの送信の復号化から生じた結果は、適切にパンクチャード符号化される。Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信におけるビットは、

の評価を生成するために予想され、変調に使用される。
図３は本発明における好適な実施形態の流れ図である。工程３０２において、該方法はインデックス番号ｎを１に初期化する。工程３０４において、該方法はベースバンド信号を受信する。

工程３０６において、該方法はｂ（ｎ）以外のシンボルに起因する

の成分を判定する。工程３０４において判定されたベースバンド信号から、（１）ｂ（ｎ
）以外のシンボルに起因するｙ（ｎ）の成分は、

であり、（２）ｂ（ｎ）以外のシンボルに起因するｙ（ｎ＋１）の成分は、

であり、（３）ｂ（ｎ）以外のシンボルに起因するｙ（ｎ＋Ｌ／Ｐ）の成分は、

である。工程３０８において、該方法は受信したベースバンド信号

からｂ（ｎ）以外のシンボルに起因する成分を除去し、修正されたベースバンド信号

を生成する。好適な実施形態において、該方法は工程３０４で受信した受信ベースバンド信号

から工程３０６において判定された成分を取り除き、修正されたベースバンド信号

を生成する。具体的には、

である。
工程３１０において該方法は、有効なチャネルインパルス応答行列を判定する。

工程３１２においてブロックフィルタは以下のように生成される。

前記ブロックフィルタは続いて、工程３１３で受信した信号の相関を低下させるために使
用され得る。具体的には工程３１３において、該方法は符号間の干渉を除去し、送信されたシンボルを復元するために、工程３０８において修正されたベースバンド信号から生成された、以下の行列をなす修正された受信ベースバンド信号をフィルタリングする。

即ち、ブロックフィルタ

と前記行列をなす修正された受信ベースバンド信号とを乗算し、以下のように送信シンボルを生成する。

上式中、

は、復元したシンボルを表す。
次に、工程３１４において該方法は復元したシンボル

または後の再送信においてシンボルの復元に使用するための、前記復元したシンボルから生成された復号化の結果を保存する。工程３１６において該方法は、送信シンボルが全て復元したか判定する。好適な実施形態において該方法は、ｎがパケット長と等しいかどう
か判定する。ｎがパケット長と等しい場合、シンボルは全て復元し、該方法は工程３２０で終了する。ｎがパケット長と等しくない場合、該方法は工程３１８においてｎの値を増加し、工程３０４に進み、復元処理を繰り返す。

本発明は、前回のパケットの送信から取得した情報を使用して、Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信においてシンボルを復元することを援助する方法を提案している。前回のパケットの送信から取得した情報を使用することによって、本発明において説明されているような、機能の強化された判定帰還型等化を使用することができ、符号間およびシンボル間の干渉から、より良くシンボルを復元することができる。これによって受信機の性能が改善され、結果的にネットワーク容量を増大させることに繋がる。

本発明が様々な修正、代替となる形式の影響を受ける一方で、特定の実施形態を例として図面に示し、本願において詳細に説明した。しかしながら、本発明は、本願において開示された特定の形態に限定する意図はないことを理解されたい。むしろ、添付の特許請求の範囲において定義されているように、本発明の精神と範囲に含まれる、修正、類似、および代替の全てに及ぶことを意図するものである。

本発明の好適な実施形態における、受信機の関連部分のブロック図。 本発明の好適な実施形態におけるＨ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の通信信号において、送信されたシンボルを復元する方法を表すブロック図。 本発明の好適な実施形態におけるＨ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の通信信号において、送信されたシンボルを復元する方法の流れ図。

Claims (9)

1. Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の通信信号において送信されたシンボルを復元する方法であって、
   通信信号を受信することと、
   所望のシンボルに起因しない信号の不要な成分を判定することと、
   信号から前記不要な成分を除去し、修正された通信信号を生成することと、
   有効なチャネルインパルス応答を判定することと、
   前記有効なチャネルインパルス応答を使用して、ブロックフィルタを生成することと、
   前記ブロックフィルタを使用して前記修正された通信信号をフィルタリングし、修正された信号における符号間の干渉を除去し、所望のシンボルを復元することとを備える方法。
2. 後のＨ−ＡＲＱ方式のパケット再送信におけるシンボルの復元に使用するために、復元したシンボルの内の一つと、前記復元したシンボルを使用して復号化した結果とを保存する工程を更に備える請求項１記載の方法。
3. 通信信号を受信する工程は、下記のベースバンド信号を受信することを備え、
   

   

   上式中、
   

   

   は、シンボル間の干渉の原因となるシンボルの最大数を表す請求項１記載の方法。
4. 所望のシンボルに起因しない信号の不要な成分を判定する工程は、ｂ（ｎ）以外のシンボルに起因する、下記の成分を判定することを備える請求項１記載の方法。
   

   
5. 信号から前記不要な成分を除去し、修正された通信信号を生成する工程は、ｂ（ｎ）以外のシンボルに起因する下記の成分を減算して、
   

   

   下記の修正されたベースバンド信号を生成することを備える請求項１記載の方法。
   

   
6. 有効なチャネルインパルス応答を判定する工程は、
   

   

   を判定することを備える請求項１記載の方法。
7. 前記有効なチャネルインパルス応答を使用して、ブロックフィルタを生成する工程は、
   

   

   を判定することを備える請求項１記載の方法。
8. 前記修正された通信信号をフィルタリングする工程は、下記のブロックフィルタと、
   

   

   下記の行列をなす修正されたベースバンド信号と、
   

   

   を乗算して所望のシンボルを復元することを備える請求項７記載の方法。
9. 送信信号を受信し、かつ前記送信信号をベースバンド信号に変換するための受信機フロントエンド部と、
   前記受信機フロントエンド部に機能的に接続されたベースバンド信号処理ブロックであって、ベースバンド信号を受信し、所望のシンボルに起因しない信号の不要成分を判定し、前記不要成分を信号から除去して、修正された通信信号を生成し、有効なチャネルインパルス応答を判定し、前記有効なチャネルインパルス応答を使用してブロックフィルタを
   生成し、修正された通信信号内の符号間の干渉を除去し、前記ブロックフィルタを用いて送信シンボルを復元させることによって、Ｈ−ＡＲＱ方式のパケット再送信の通信信号において送信された信号を復元するブロックと、
   復元したシンボルを受信し、前記シンボルを意図するアプリケーションにルーティングするための、前記ベースバンド信号処理ブロックに機能的に接続されたバックエンド部とを備える受信機。

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