JP2006109270A

JP2006109270A - 無線パケット通信機

Info

Publication number: JP2006109270A
Application number: JP2004295348A
Authority: JP
Inventors: Wasaku Hashimoto; 和作橋本; 恵二 ▲高▼草木; Keiji Takakusaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-04-20
Also published as: EP1796299A1; CN101036333A; WO2006038653A1

Abstract

【課題】パディングデータを無駄に破棄することなく誤り訂正能力を向上させ、システムのスループットを高めること。
【解決手段】パディングデータ数算出手段１１３は、制御情報である変調方式、符号化率、拡散率を元にパディングデータ数を算出する。この時、パディングデータ数は無線帯域に相当するビット数と誤り訂正符号化後のビット数の差として算出される。算出結果に基づいて、誤り訂正符号化部１０１によって誤り訂正符号化された信号から、パディング部１０４がパディングするためのデータをパディングデータ記憶部１０３に一時的に記憶させる。そして、あらかじめ決められた送信データフォーマットのパディングデータ位置に、一時的に記憶されたデータをパディングして送信データを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線を用いてパケットの伝送を行う無線パケット通信機に関する。

従来より、無線通信システムにおいても有線通信システムと同程度の１００Ｍｂｐｓを目指した高速パケット伝送を実現することが可能な無線通信方式に関する検討が行われている。特に、携帯電話のようなセルラシステムと、無線ＬＡＮのようなホットスポット（孤立セル）に対応するため、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式とＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を組み合わせたＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi Carrier-Code Division Multiple Access）方式が注目されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。さらに、高速パケット伝送を実現する無線通信方式のフレーム構成方法やＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat Request）の構成方法が報告されている（例えば、非特許文献３及び非特許文献４参照）。

以下、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式における高速無線パケット伝送の動作について概略説明する。図１３は、従来の送信装置および受信装置の動作を説明するためのブロック図である。まず、送信装置４００は、誤り訂正符号化部４０１で誤り訂正符号化を行い、パンクチャリング部４１９で符号化率に対応したパンクチャリングを行い、データ変調部４０２で変調方式に対応したディジタル変調を行い、Ｓ／Ｐ変換部４０３で拡散率に応じてシリアルデータをパラレルデータに変換し、コピー部４０４で拡散率に対応したデータ分配を行い、拡散部４０５で拡散率に応じて拡散し、制御情報多重部４０６で変調方式、符号化率、拡散率やパイロット信号などの制御情報を多重化し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部４０７でＯＦＤＭ変調し、ＧＩ（Guard Interval）挿入部４０８でガードインターバルを挿入する。その後、無線送信部４０９により送信される。このようにして、１パケットの送信信号が生成される。

また、受信装置４１０は、無線受信部４１１により受信し、ＧＩ削除部４１２によりガードインターバルを削除し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部４１３でＯＦＤＭ復調し、制御情報分離部４１４で変調方式、符号化率、拡散率やパイロット信号などの制御情報を分離し、逆拡散部４１５で逆拡散し、Ｐ／Ｓ変換部４１６でパラレルデータをシリアルデータに変換し、データ復調部４１７でディジタル復調を行い、デパンクチャリング部４２０で符号化率に応じてデパンクチャリングを行い、誤り訂正復号化部４１８で誤り訂正復号化を行う。

図１４は、図１３の送信装置および受信装置における送信データのフォーマットを説明するための概念図である。一例として、無線区間における１フレームのＯＦＤＭシンボル数Ｎ_ＯＦＤＭ＝４８、サブキャリア数Ｎ_ＳＵＢ＝７６８、周波数軸方向のみの拡散で拡散率ＳＦ＝４、ディジタル変調がＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調、誤り訂正符号化における符号化率が１／２の場合には、図１４のように送信シンボルが構成される。図１３の誤り訂正符号化部４０１において、情報データ９２１６ビットに対して、符号化率１／２で誤り訂正符号化を行って１８４３２ビットの符号化データを生成する。データ変調部４０２においてＱＰＳＫ変調を行って９２１６シンボルデータを生成する。Ｓ／Ｐ変換部４０３において前記シンボルデータを、Ｎ_ＳＵＢ／ＳＦ＝７６８／４＝１９２シンボル毎のパラレル信号に変換する。コピー部４０４において、１シンボルに対してＳＦ＝４個のデータがコピーされ、それぞれに対して拡散コードが掛けられる。この場合の１フレーム内の情報ビット数は９２１６ビットとなる。ＯＦＤＭとＣＤＭＡを組み合わせたＭＣ−ＣＤＭＡ方式では、このようにしてデータの送受信処理が行われる。

さらに、次世代無線通信システムにおいては、インターネットとの接続を考慮し、従来の回線交換型ではなく、パケット交換型による無線伝送が有力視されている。以下に、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式におけるパケット伝送方法に関して説明する。ここでは、従来の１フレーム中の送信データを１パケットと呼ぶこととする。パケット交換型では、ＰＤＵ（Protocol Data Unit）を基本単位としてデータを扱う。また、ＰＤＵは８ビット（１バイトあるいは１オクテット）の整数倍として決定される。ここでは、一例として、１ＰＤＵ＝１４１オクテットとして説明する。また、ＰＤＵ単位での誤り検出を行うために、ＰＤＵ毎に１６ビットＣＲＣを付加するものとする。

図１５は符号化前の送信データのフォーマットを説明するための概念図であるが、この図は送信データの生成手順およびデータフォーマットを示している。ここで、ターボ符号化ブロックにおける符号化単位１ブロック中に含まれるＰＤＵ数をＮ_ＰＤＵとし、１コード送信データ中に含まれるブロック数をＮ_ＢＬＫとする。誤り訂正符号化方式にはターボ符号化を行うものとし、ターボ符号は３ＧＰＰ（3rd Generation Pertnership Project：第三世代移動体通信システム）規格のものとすると、最大ブロックサイズは５１１４ビットであり、符号化後のデータに対して１２ビットのテイルビットが付加される。５１１４ビットを超えるデータサイズを符号化する場合には、５１１４ビット以下になるように等分割するものとする。１ＰＤＵ＝１４１オクテット（＝１１２８ビット）、１ＰＤＵあたりに１６ビットのＣＲＣが付加されることから、符号化前の送信ビットは１１４４（１１２８＋１６）の倍数となり、かつ、ターボ符号化における最大ブロックサイズが５１１４ビットであるため、Ｎ_ＰＤＵは４以下となる。

１パケットのＯＦＤＭシンボル数Ｎ_ＯＦＤＭ＝４８、サブキャリア数Ｎ_ＳＵＢ＝７６８とし、かつ、コード多重数Ｎ_ＣＯＤＥ＝１、拡散は周波数軸方向のみの拡散で拡散率ＳＦ＝４、ディジタル変調がＱＰＳＫ変調（１シンボル＝２ビット）、誤り訂正符号化における符号化率Ｒが１／２の場合には、以下に示す手順により送信信号が生成される。図１６はマルチキャリア送信信号の１パケットのフォーマットを説明するための概念図であるが、この図は送信信号が生成されるときの送信パケットのイメージを示している。１パケットのＯＦＤＭシンボル数Ｎ_ＯＦＤＭ＝４８、サブキャリア数Ｎ_ＳＵＢ＝７６８であるため、１コードあたりの最大送信チップ数＝３６８６４（＝４８×７６８）となる。また、拡散率ＳＦ＝４であるため、最大送信シンボル数＝９２１６（＝３６８６４÷４）となる。また、ディジタル変調方式がＱＰＳＫであるため、１シンボルあたり２ビットとなり、最大送信ビット数＝１８４３２（＝９２１６×２）となる。

一方、ターボ符号化において、符号化率Ｒ＝１／２、Ｎ_ＰＤＵ＝４、Ｎ_ＢＬＫ＝２とすると、１つのターボ符号化出力は、１１４４×Ｎ_ＰＤＵ×１／Ｒ＋１２＝９１６４ビットとなり、Ｎ_ＢＬＫ＝２であるから、ターボ符号化後の全送信ビット数は１８３２８（＝９１６４×２）ビットとなる。したがって、先の最大送信ビット数（１８４３２ビット）とターボ符号化後の全送信ビット数（１８３２８）との差である１０４ビット（５２シンボル）がパディングデータとして付加されることとなる。

図１７は、変調方式、符号化率、拡散率に応じたパディングデータ数を表わすための図であるが、この図では、変調方式をＱＰＳＫと１６ＱＡＭ（16Quadratur Amplitude Modulation）、誤り訂正符号化率を１／２と３／４、拡散率を１と４を考慮した場合の、１コードあたりのパディングデータ数の一覧が示されている。

このようにして、パケット伝送では誤り訂正符号化前の情報においてＰＤＵ単位で情報を扱うため、送信無線帯域における伝送容量との調整を行うためのデータパディング処理が行われる。通常は、意味の無いデータとして、ゼロを挿入するゼロパディングを行い、送信無線帯域に合致させて無線通信を行っている。
日経エレクトロニクス（２００２．１０．７ｐ１２９−ｐ１３８）電子情報通信学会信学技報ＲＣＳ２０００−１３６（２０００．１０）「ブロードバンドパケット無線アクセスの検討」電子情報通信学会信学技報ＲＣＳ２００３−１２９（２００３．８）「下りリンクＶＳＦ−ＯＦＣＤＭブロードバンド無線アクセスにおけるＲＴ型トラヒックに対する適応変復調・チャネル符号化適用時のＩＰパケット伝送特性の実験結果」（ｐ７１−ｐ７６）電子情報通信学会信学技報ＲＣＳ２００２−８６（２００２．６）「ＯＦＣＤＭパケット無線アクセスにおけるパケット合成型ハイブリッドＡＲＱのスループット特性比較」（ｐ６７−ｐ７２）

しかしながら、上記従来の通信方法においては、ゼロパディングを行ったデータに対しても、一次変調および二次変調を行って送信処理と受信処理が行われ、さらに復調処理を行った後で誤り訂正復号化前にパディングデータの除去を行っている。このようにして通常の送受信処理が行われているにも関わらず、パディングデータの除去は情報伝送には一切役にたっていない。すなわち、ゼロパディングされたデータは、無線回線上の伝送効率を低下させて無駄な電力を消費している要因となっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パディングデータを無駄に破棄することなく誤り訂正能力を向上させ、これによりシステムのスループットを高めることができる無線パケット通信機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の無線パケット通信機は、無線によってパケットの伝送を行う無線パケット通信機であって、パケットの変調方式、符号化率、および拡散率に基づいてパディングデータ数を算出するパディングデータ数算出手段と、誤り訂正符号化後のデータの一部または全部を記憶するパディングデータ記憶手段と、誤り訂正符号化後の送信データ量が無線帯域に満たない場合に、パディングデータ数算出手段で算出されたパディングデータ数に応じて、不足分を補うためのパディングデータを、パディングデータ記憶手段に記憶されたデータの中から必要数だけ選択的に抽出し、送信データ列のあらかじめ決められた位置にパディングするパディング手段とを備える構成を採る。

この構成によれば、従来はゼロをパディングしていたビットストリーム位置に、誤り訂正符号化において生成された冗長ビットであるパリティビットあるいはシステマチックビットをゼロの替わりにパディングすることにより、従来の送信ビットストリームのフォーマットを変更していないため、従来のパケット送信方法との接続性を維持しつつ、パディングされたパリティビットあるいは情報ビットを使って誤り訂正復号を行うことができる。これによって、送受信信号の冗長度および信頼度が増すため誤り訂正能力が向上してシステムスループットを高めることができる。

また、パディングするデータを選択するとき、パンクチャリング部において符号化率に応じてパンクチャリングされたデータを選択するようにした。これによって受信信号の冗長度が増すため誤り訂正能力が向上してシステムスループットを高めることができる。さらに、パディングするデータを、誤り訂正符号化により生成されたデータと同じデータを選択するようにした。これによって、送信側で同じ信号を時間をずらして送信しているため、時間ダイバーシチ効果が期待できる。さらに、受信側で受信信号をダイバーシチ合成することにより、信号の信頼度が増すため誤り訂正能力が向上してシステムスループットを高めることができる。

また、本発明の無線パケット通信機は、前記発明において、パディング手段は、誤り訂正符号としてターボ符号が用いられ、ターボ復号においてスライディングウィンドウを用いた復号方法が行われる場合には、スライディングウィンドウの間隔毎にパリティビットを集中的に選択してパディングする構成を採る。

この構成によれば、誤り訂正符号化にターボ符号を採用し、復号化においてスライディングウィンドウアルゴリズムを用いてターボ復号を行っているときには、スライディングウィンドウ幅に相当するビット間隔でパンクチャリングされたパリティビットをパディングしている。したがって、符号化率を高くした（１に近づけた）ときのスライディングウィンドウアルゴリズムによるターボ復号における誤り訂正能力の低下を防ぐことができるので、システムスループットを高めることができる。

また、本発明の無線パケット通信機は、前記発明において、パディング手段は、再送制御を行う場合には、再送毎に、前回の送信時とは異なるデータを選択してパディングする構成を採る。この構成によれば、重複するデータを送信するおそれがなくなるのでデータの通信品質を向上させることができる。

また、本発明は、前記各発明の無線パケット通信機を備えた送信パケット生成装置、受信パケット処理装置を構成することもできる。さらに、本発明は、前記各発明の無線パケット通信機の機能をコンピュータに実行させるプログラムを提供することもできる。

本発明によれば、パケット伝送を行う無線通信方式において、パディングデータに誤り訂正符号化されたシステマチックビットあるいはパリティビットをパディングすることにより、送信電力を上げることなく誤り訂正能力を高めることができるため、伝送効率の良い無線通信を実現することができる。

本発明は、無線でパケット伝送を行う無線パケット通信機において、従来のゼロパディングの代わりに、誤り訂正復号に利用するデータをパディングすることによって誤り訂正能力を向上させている。これによってシステムのスループットを高めることである。

以下、図面を参照しながら、本発明における無線パケット通信方法の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る無線パケット送信装置を示すブロック図である。また、図２は、本発明の一実施の形態に係る無線パケット受信装置を示すブロック図である。

図１に示す無線パケット送信を行うデータ送信部（送信パケット生成装置）１００は、誤り訂正符号化部１０１、パンクチャリング部１０２、パディングデータ記憶部１０３、パディング部１０４、ディジタル変調部１０５、Ｓ／Ｐ変換部１０６、コピー部１０７、拡散部１０８、制御情報多重部１０９、ＩＦＦＴ部１１０、ＧＩ挿入部１１１、無線送信部１１２、およびパディングデータ数算出部１１３を備えた構成となっている。

図２に示す無線パケット受信を行うデータ受信部（受信パケット処理装置）２００は、無線受信部２０１、ＧＩ削除部２０２、ＦＦＴ部２０３、制御情報分離部２０４、逆拡散部２０５、Ｐ／Ｓ変換部２０６、ディジタル復調部２０７、デパディング部２０８、合成／デパンクチャリング部２０９、誤り訂正復号化部２１０、パディングデータ数算出部２１１、及びパディングデータ抽出部２１２を備えた構成となっている。

無線パケット通信は、図１に示す無線パケット送信を行うデータ送信部１００と、図２に示す無線パケット受信を行うデータ受信部２００とによって行われる。以下、ＭＣ−ＣＤＭＡ方式における伝送レートを可変としたときのパケット伝送方法に関して説明する。また、使用する誤り訂正符号としてターボ符号を用いるものとして説明する。

図３は、本発明の一実施の形態に係るターボ符号化器の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ターボ符号における符号化は、第１のＲＳＣ（Recursive Systematic Convolutional code：第１の再帰的組織畳み込み符号化器）３０２と、第２のＲＳＣ（第２の再帰的組織畳み込み符号化器）３０３と、インタリーバ３０４とによって構成されている。入力端子３０１から入力された情報データは、１ビット入力毎にそのままの出力されるシステマチックビットと、第１のＲＳＣ３０２で畳み込み符号化されたパリティＡビットと、インタリーバ３０４を介して第２のＲＳＣ３０３で畳み込み符号化されたパリティＢビットの合計３ビットが出力される。この場合の符号化率は１／３となる。この符号化率１／３で符号化された符号化データを、図１における送信データ部１００のパディングデータ記憶部１０３の入力として、誤り訂正符号化データを記憶しておき、パディング処理のときに、パディングデータ記憶部１０３で記憶したデータをパディングする。

今、制御情報として、変調方式をＱＰＳＫ、符号化率Ｒ＝１／２、拡散率ＳＦ＝４とすると、図１７の変調方式、符号化率、拡散率に応じたパディングデータ数を表わすための図により、１パケット中の１コードあたりのパディングビット数は１０４ビットとなる。この図１７に相当するパディングデータ数を算出するのが図１のパディングデータ数算出部１１３である。

図４は、本発明の一実施の形態に係るパンクチャリング方法を説明するためのパンクチャリングパターンを示す図である。通常、符号化率Ｒ＝１／２の場合のパンクチャリングは、図４（ａ）のようなパンクチャリングパターンで表される。図４で“１”はパンクチャリングしない、“０”はパンクチャリングすることを意味している。また、１行目はシステマチックビット、２行目はパリティＡビット、３行目はパリティＢビットを意味しており、パンクチャリング後の出力ビットストリームは、図中点線矢印が示す列方向に出力するものとする。

一例として、符号化前情報データのビットストリームを［Ｓ（０）、Ｓ（１）、Ｓ（２）、Ｓ（３）］とし、符号化により生成されるパリティＡビットを［Ｐ_１（０）、Ｐ_１（１）、Ｐ_１（２）、Ｐ_１（３）］、パリティＢビットを［Ｐ_２（０）、Ｐ_２（１）、Ｐ_２（２）、Ｐ_２（３）］としたときの、パンクチャリング出力ビットストリームを図５に示す。つまり、図５は、本発明の一実施の形態に係る誤り訂正符号化およびパンクチャリング方法を説明するための図である。但し、図５においては、ターボ符号化時のテイルビットに対してはパンクチャリングしないものとする。尚、参考までに、符号化率Ｒ＝３／４の場合のパンクチャリングパターンを図４（ｂ）に示す。このようなパンクチャリング方法で符号化率に応じた誤り訂正符号化データを生成する。

一方、図１に示すデータ送信部１００のパンクチャリング部１０２においてパンクチャリングされるパリティビットの中から、パディングデータ数算出部１１３で求められたビット数を予め決められた方法で選択し、パディングデータ記憶部１０３で記憶しておき、パディング部１０４が記憶されたパリティビットをパディングする。

図６は、本発明の一実施の形態に係るパディング方法を説明するための図である。図６では、選択方法として先頭から順にパディングデータを記憶する方法を示している。尚、図示しないが、選択方法としては、後方から順にパディングデータとして記憶する選択方法や、全領域に均等になるようにパディングデータを記憶する選択方法であってもよい。また、パディングデータを適応的に切り替える場合には、制御情報として切り替え方法を指示するパディングデータ切り替え信号を用意するものとする。

このようにして生成された送信ビットストリームをディジタル変調部１０５でディジタル変調し、Ｓ／Ｐ変換部１０６でＳ／Ｐ変換し、さらに、コピー部１０７でコピーした後に拡散部１０８で拡散を行う。そして、ビット“０”を＋１、ビット“１”を−１の信号に割り当てた後、制御情報を多重してＩＦＦＴ部１１０にてＯＦＤＭ変調を施した後、ガードインターバルを挿入して、無線送信部１１２を経て送信する。

また、受信側では、図２のデータ受信部２００の無線受信部２０１が受信した受信信号に対して、ＧＩ削除部２０２がガードインターバルを削除し、ＦＦＴ部２０３によってＯＦＤＭ復調を行い、制御情報分離部２０４で制御情報を分離し、分離された信号を逆拡散部２０５で逆拡散してＰ／Ｓ変換部２０６を介してディジタル復調部２０７でディジタル復調する。さらに、制御情報に基づいて、パディングデータ数算出部２１１がパディングデータ数を算出し、パディングデータ抽出部２１２がディジタル復調したデータに対してパディングデータの抽出を行う。そして、ディジタル復調出力データと抽出したパディングデータを用いて、合成／デパンクチャリング部２０９が誤り訂正復号のための前処理としての合成／デパンクチャリングを行い、誤り訂正復号化部２１０が誤り訂正復号を行う。このようにして、データ受信部２００は、誤り訂正復号における軟判定出力値が正のときビット“０”、負のときビット“１”として符号ビットで硬判定を行い、受信データを得る。

図７は、本発明の一実施の形態に係るデパディングおよびデパンクチャリング方法を説明するための図である。ここで、図７を用いてデパンクチャリングステップの動作を説明する。送信側のデータ送信部２００でパリティビットをパディングした信号を受信した場合、デパディング部２０８においてパディングデータ部分を取り除く。一方、パディングデータ抽出部２１２においてパディングデータのみを抽出する。この２つのデータより、合成／デパンクチャリング部２０９において、パディングデータであるパリティビットを送信側誤り訂正符号化時と同じデータの並びになるように挿入する。パディングデータとして送信されていないパリティビットに対しては、ＮＵＬＬとしてゼロを挿入する。

このようにして合成／デパンクチャリング部２０９で合成／デパンクチャリング処理を行ったのちに誤り訂正復号を行うと、ゼロパディングによるＮＵＬＬ値の代わりに冗長ビットであるパリティビットが増えたことにより符号化率を下げたことと等価となり、誤り訂正能力を高くすることができるため、再送が減ってシステムスループットを向上させることができる。

また、ターボ符号における代表的な復号アルゴリズムとしてＭＡＰ（Maximum a posteriori Probability）方式が知られている。そのＭＡＰ復号方法において、メモリ量の縮小と処理時間の短縮化が図れるスライディングウィンドウアルゴリズムが提案され、実用化されている。ＭＡＰ復号方法は、尤度情報（Ｌ）を求め、それを硬判定することにより復号結果を得る。尤度情報（Ｌ）は、スライディングウィンドウアルゴリズムを用いない場合には、全受信信号を受信した後トレリス線図に基づいて終端から時間軸をさかのぼって逆方向から算出する後方確率（β）と、時間軸に従って初期状態から順方向にて算出する前方確率（α）と、トレリス線図における状態間の遷移確率（γ）を用いて計算される。

すなわち、尤度情報（Ｌ）は次の式（１）によって計算される。

図８は、トレリス線図における初期値と終端値およびＭＡＰ復号を説明するための図である。すなわち、図８に示すように終端と初期状態は予めゼロとして決められている。この場合、尤度情報（Ｌ）を算出するために、全受信信号の受信完了を待たなくてはならず、かつ、全受信信号に対する前方確率（α）と後方確率（β）の確率を保存しておかなくてはならないため、メモリ容量も大規模なものが要求される。

一方、スライディングウィンドウアルゴリズムでは、受信信号をあるウィンドウ幅に分割し、ウィンドウ単位で後方確率（β）を算出する手法をとる。ここで、後方確率（β）の算出開始における初期状態が未知であることに注意しなければならない。このため、後方確率（β）算出のための初期値を求めるために、さらに終端方向から後方確率（β）の算出を行うβトレーニング処理が必要となる。このように、スライディングウィンドウアルゴリズムを用いることで、βトレーニング開始時点の信号が受信した時点で、復号演算を開始することができ、かつ、ウィンドウ幅の受信信号に対する前方確率（α）と後方確率（β）の確率を保存しておけばよいため、メモリ容量を少なくすることができる。

図９はスライディングウィンドウアルゴリズムを用いない場合のＭＡＰ復号シーケンスを説明するための演算フロー図である。また、図１０はスライディングウィンドウを用いた場合のＭＡＰ復号シーケンスを説明するための処理フロー図である。

ところで、βトレーニング長を短くすると、後方確率（β）計算のための初期値が正確に求まらないため、誤り訂正能力が低下する。特に、符号化率が高い場合には、パリティビットがパンクチャリングされているために、状態間遷移確率の信頼度が低くなるため、誤り訂正能力はβトレーニング長の影響を受けやすい。βトレーニング長を長くすると、後方確率（β）の初期値の正確さが増すが、スライディングウィンドウアルゴリズムの利点である演算処理時間が短いという効果が薄れてしまう。

ここで、パディングデータとして、βトレーニング区間に対応するパリティビットをパディングデータとして選択して送信することにより、βトレーニング長が短くても正確に後方確率（β）の計算を行うことができるため、誤り訂正能力を維持できる。

また、パケット伝送を行う場合、パケットの伝送エラーが発生したときは、再度、同一パケットを送信する再送制御が行われる。この再送制御と誤り訂正を組み合わせたＨＡＲＱが検討されている。図１１はＨＡＲＱを説明するための図である。ＨＡＲＱでは、前回送信パケットと再送パケットをシンボル合成してから誤り訂正復号を行うことを特徴とするＴＹＰＥ−Ｉ型ＨＡＲＱや、前回までに送信したパケットに含まれるパリティビットと異なるパリティビットを含んで構成されるパケットを再送し、前回までに受信したパケットに含まれるパリティビットと再送時に受信したパケットに含まれるパリティビットとを共に用いて誤り訂正復号を行ことを特徴とするＩＲ（Incremental Redundancy）型ＨＡＲＱなどが研究されている。

図１２は、本発明の一実施の形態におけるパケットの合成方法を説明するための図である。図１２に示すように、ＩＲ型では再送の度に誤り訂正復号に用いるパリティビットがインクリメントされ、より強力な符号化系列となるので受信側の誤り訂正能力が向上する。これにより、誤り訂正を行わないＡＲＱよりも少ない再送回数で受信信号が誤り無しとなるので、スループットを向上させることができる。

ここで、パディングデータとして前回までに送信したパケットに含まれるパリティビットと異なるパリティビットをパディングして再送することで、より多くのパリティビットがインクリメントされ、信号の冗長度が高まるために誤り訂正能力が向上し、かつ、スループットを向上させることができる。尚、パディングするデータの選択・切り替えは、再送回数を示す制御情報により行う。また、パディングデータとして前回までに送信したパケットに含まれるパリティビットと等しいパリティビットをパディングして再送することで、受信側でのダイバーシチ合成によるダイバーシチ利得が得られ、信号の信頼度が増すことで、誤り訂正能力が向上し、これによってシステムスループットを高めることができる。

このように、本発明の実施の形態によれば、誤り訂正符号化における符号化率、ディジタル変調方式、拡散率、パディングデータ切り替え情報、および再送回数の制御情報からパディングデータ数を算出し、パディング方法を選択してシステマチックビットまたはパリティビットをパディングして送信することにより、送信信号の冗長度が増すため、結果的に誤り訂正能力が高まる。また、パンクチャリングされなかったデータをパディングデータとして再度送信し、同一データに対しては受信側でダイバーシチ合成することにより、信号の信頼度が高まるために誤り訂正能力が高まる。さらには、従来のゼロパディングが行われる位置にパディングデータを挿入することにより、従来の通信方法との接続性を確保することが可能となる。

尚、上記の実施の形態では無線パケット通信機及び無線パケット通信システムについて説明したが、本発明は、上記発明の無線パケット通信機を備える送信パケット生成装置や受信パケット処理装置を実現することができる。また、本発明は、上記発明のパケット通信機の機能をコンピュータに実行させるプログラム、及びそのプログラムを記録する記録媒体にも適用される。

本発明は、無線を用いてパケットの伝送を行う無線パケット通信機に用いるに好適である。

本発明の一実施の形態に係るパケット送信装置を示すブロック図本発明の一実施の形態に係るパケット受信装置を示すブロック図本発明の一実施の形態に係るターボ符号化器の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態に係るパンクチャリング方法を説明するためのパンクチャリングパターンを示した図本発明の一実施の形態に係る誤り訂正符号化およびパンクチャリング方法を説明するための図本発明の一実施の形態に係るパディング方法を説明するための図本発明の一実施の形態に係るデパディングおよびデパンクチャリング方法を説明するための図トレリス線図における初期値と終端値およびＭＡＰ復号を説明するための図スライディングウィンドウアルゴリズムを用いない場合のＭＡＰ復号シーケンスを説明するための図スライディングウィンドウアルゴリズムを用いる場合のＭＡＰ復号シーケンスを説明するための図ＨＡＲＱを説明するための図本発明の一実施の形態に係るパケットの合成方法を説明するための図従来の送信装置および受信装置の動作を説明するための図図１３の送信装置および受信装置における送信データのフォーマットを説明するための図符号化前の送信データのフォーマットを説明するための図マルチキャリア送信信号の１パケットのフォーマットを説明するための図変調方式、符号化率、拡散率に応じたパディングデータ数を表すための図

符号の説明

１００データ送信部
１０１誤り訂正符号化部
１０２パンクチャリング部
１０３パディングデータ記憶部
１０４パディング部
１０５ディジタル変調部
１０６Ｓ／Ｐ変換（シリアルパラレル）部
１０７コピー部
１０８拡散部
１０９制御情報多重部
１１０ＩＦＦＴ部
１１１ＧＩ挿入部
１１２無線送信部
１１３パディングデータ数算出部
２００データ受信部
２０１無線受信部
２０２ＧＩ削除部
２０３ＦＦＴ部
２０４制御情報分離部
２０５逆拡散部
２０６Ｐ／Ｓ（パラレルシリアル）変換部
２０７ディジタル復調部
２０８デパディング部
２０９合成／デパンクチャリング部
２１０誤り訂正復号化部
２１１パディングデータ数算出部
２１２パディングデータ抽出部
３０１入力端子
３０２第１のＲＳＣ部
３０３第２のＲＳＣ部
３０４インタリーバ

Claims

無線によってパケットの伝送を行う無線パケット通信機であって、
前記パケットの変調方式、符号化率、および拡散率に基づいてパディングデータ数を算出するパディングデータ数算出手段と、
誤り訂正符号化後のデータの一部または全部を記憶するパディングデータ記憶手段と、
誤り訂正符号化後の送信データ量が無線帯域に満たない場合に、前記パディングデータ数算出手段で算出されたパディングデータ数に応じて、不足分を補うためのパディングデータを、前記パディングデータ記憶手段に記憶されたデータの中から必要数だけ選択的に抽出し、送信データ列のあらかじめ決められた位置にパディングするパディング手段と、
を備えることを特徴とする無線パケット通信機。
前記パディング手段は、誤り訂正符号としてターボ符号が用いられ、ターボ復号においてスライディングウィンドウを用いた復号方法が行われる場合には、前記スライディングウィンドウの間隔毎にパリティビットを集中的に選択してパディングすることを特徴とする請求項１に記載の無線パケット通信機。
前記パディング手段は、再送制御を行う場合には、再送毎に、前回の送信時とは異なるデータを選択してパディングすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線パケット通信機。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線パケット通信機を備えることを特徴とする送信パケット生成装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線パケット通信機を備えることを特徴とする受信パケット処理装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパケット通信機の機能をコンピュータに実行させるプログラム。