JP2008227666A - 移動無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再送に要する時間を短縮することができる移動無線装置を提供する。
【解決手段】制御情報とユーザデータとを含む無線データを受信した場合に、先に復号する制御情報にエラーを検出した場合に、ユーザデータのエラーを検出した場合に再送要求を送信するタイミングを待たずに、制御情報のエラーを検出したタイミングで再送要求を行い、後に復号するユーザデータのエラーを検出した場合は、ユーザデータのエラーを検出したタイミングで再送要求を送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動無線システムを構成する携帯電話機又は無線基地局のような移動無線装置に関し、特に、データ送信の効率的な再送制御を行う移動無線装置に関する。

移動無線システムは、インターネット接続などモバイルマルチメディアサービスへの対応のためのデータ通信の高速化が要求されている。高速データ通信のためにパケットデータ（以下、データと称す）を効率的に伝送する手段として、再送制御がある。再送制御（ARQ : Automatic Repeat reQuest）は、受信側が受信したデータのエラーを検出した場合、送信側に対してそのデータを再度送信するように要求する技術である。

さらに、ARQとエラー訂正符号（FEC : Forward Error Correction）を組み合わせたハイブリッドARQ（H-ARQ）が実用化されている。エラー訂正能力を有する符号化手段の代表的なものとしてturbo符号が知られている。現在、第３世代(３G)の移動無線システムとして、W-CDMAシステムが普及しており、例えば、このW-CDMAのデータ通信を高速化（最大14Mbps）したHSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)にも、H-ARQが採用されている。

再送制御では、受信側は、符号化されたデータを復号し（H-ARQではエラー訂正処理も実施）、その後、復号されたデータに対してエラー検出処理を実施し、受信成功（エラーなし）判定した場合は、ACK（正常判定）を送信側に送信し、受信失敗（エラーあり）判定した場合は、NACK（異常判定）を送信側に送信し、データの再送を要求する。送信側は、受信したNACKに対応するデータを再送する。このとき、データを復号するには、データとともに送信される制御情報が必要である。この制御情報も符号化されて送信されるため、通常、データの復号の前に制御情報の復号処理が行われる。この制御情報についても、エラー検出処理が実施され、制御情報にエラーが検出された場合は、データの復号処理は行われず、NACKが送信される。

また、再送制御では、受信側は、エラー検出されたデータをバッファに蓄積しておき、再送されたデータと合成するデータ合成処理が行われる。再送されたデータを受信した際に、バッファ内のデータと合成することにより、受信品質が改善し、再送回数が増えるほど改善の度合いが高くなり、データの受信成功率が高まる。下記特許文献１は、H-ARQによる再送制御について開示している。

図１は、基地局（送信側）と移動局（受信側）間での無線データの送受信を示す図である。基地局２が無線データを移動局（例えば携帯電話端末）１に送信する。この無線データは、ユーザデータ（ユーザが送信する情報）と制御情報（データを制御する情報）とを含む。移動局１から基地局２へ通知する情報は、受信した無線データのエラー検出処理結果（ACK/NACK）であり、ユーザデータが正常に受信できたか否かの情報である。なお、基地局２が、無線データを送信して、ACK/NACKを受信するまでの時間が１回の送信処理時間(RTT:Round Trip Time)となる。

図２は、従来の移動局１における再送制御処理を説明するブロック図である。移動局１が受信した無線データには、制御情報とユーザデータが格納されており、まず、移動局１の制御情報復号部３が、制御情報の復号処理を行う。ユーザデータより先に制御情報を復号するのは、ユーザデータの復号に使用する情報が制御情報に含まれているためである。制御情報は、各ユーザデータを識別する情報及びデータ構成などの情報を含む。制御情報エラー検出部４が、復号した制御情報に対するエラー検出処理を実施する。制御情報にエラーが検出された場合は、ユーザデータの復号は行われずに、再送要求としてNACKが送信されることとなる。ただし、制御情報にエラーが検出されて再送要求される場合、エラーが検出されたタイミングではNACKは送信されず、後述するように、ユーザデータにエラーが検出された場合に再送要求が送信されるタイミングまで待って送信される。

制御情報が正常であった場合は、ユーザデータ復号部５が、この制御情報を用いてユーザデータの復号処理を行う。そして、ユーザデータエラー検出処理部６が、復号したユーザデータに対するエラー検出処理を実施する。ユーザデータにエラーが検出された場合は、後段処理へユーザデータを送信せず、再送要求としてNACKが送信される。制御情報に受信エラーが検出された場合も、このタイミングでNACKが送信されている。

図２の再送制御処理の中で、処理時間の大幅な時間を占めているのが、ユーザデータの復号処理である。この復号処理を短くする方法がいろいろと検討されてきているが、現在のところ、有効的な対策は報告されていない。

また、データ合成は、データ情報復号処理時に行われる。繰り返し再送を行うことで、復号能力が向上するが、制御情報の復号でエラーが検出された場合は、データ合成が行われないために、規定された再送回数だけの復号能力を向上させることができない。

図３は、再送要求としてNACKを基地局２へ送信するタイミングを説明する図である。上述したように、制御情報にエラーが検出された場合、又はユーザデータにエラーが検出された何れの場合も再送要求が行われる。この再送要求としてNACKが移動局１から送信されるタイミングは、ユーザデータに対するエラー検出処理が完了するタイミングに規定されている。これは、データ通信時にデータ送信からACK/NACK受信までの時間を規定することで、再送要求されたデータを判別するためである。

ここで、制御情報についてのエラー検出処理結果で、再送要求となった場合について着目すると、エラー検出処理から再送要求を行うまでに、タイミング調整のための待ち合わせがあり、時間の無駄になっている。
特開2006-191312号公報

上述したように、移動無線システムでは、データ通信を行う際に受信に失敗した場合は、再度同じデータを送信する再送制御機能を実装している。しかし、データの再送を行うと、その再送に要する時間分の伝播路遅延が発生する。従って、伝搬路遅延を短縮するには、データの再送に要する時間を短縮することが必要となる。

また、データの送信には、送信から受信までの伝達時間に制限が設けられており、この伝達時間内でデータの再送を行われるため、再送を繰り返す回数に制限が発生する。この伝達時間内で再送しうる回数以内にデータを正常に受信できなかった場合は、データが損失してしまう。再送回数を増加させることで、データ損失の可能性を低減することができるが、一定の伝達時間内での再送回数を増やすために、データの再送に要する時間を短縮することが必要となる。

そこで、本発明の目的は、再送に要する時間を短縮することができる移動無線装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の移動無線装置の第一の構成は、送信側の移動無線装置から符号化された第一のデータ及び第二のデータを含む無線データを受信する移動無線装置において、前記第一のデータを復号する第一の復号部と、復号された前記第一のデータに対する受信エラー検出処理を実行する第一のエラー検出部と、前記第一のデータが復号された後、前記第一のデータの受信エラーを検出しない場合に、前記第二のデータを復号する第二の復号部と、復号された前記第二のデータの受信エラー検出処理を実行する第二のエラー検出部とを備え、前記第二のエラー検出部は、前記第二のデータの受信エラーを検出した場合、前記第二のデータの受信エラーを検出したタイミングで、前記無線データの再送要求を前記送信側の移動無線装置に送信し、前記第一のエラー検出部は、前記第一のデータの受信エラーを検出した場合、前記第二のデータの受信エラーを検出するタイミングより早い前記第一のデータの受信エラーを検出したタイミングで、前記無線データの再送要求を前記送信側の移動無線装置に送信することを特徴とする。

本発明の移動無線装置の第二の構成は、上記第一の構成において、前記第一のデータの受信エラーに基づいた再送要求及び前記第二のデータの受信エラーに基づいた再送要求は、それぞれを識別するための情報を含むことを特徴とする。

本発明の移動無線装置の第三の構成は、上記第一の構成において、前記第二のデータはユーザデータであり、前記第一のデータは前記ユーザデータを復号するのに必要な情報を含む制御情報であることを特徴とする。

本発明の移動無線装置の第四の構成は、符号化した第一のデータ及び第二のデータを含む無線データを受信側の移動無線装置に送信する移動無線装置において、前記受信側移動無線装置に送信した前記無線データを記憶する記憶部と、前記無線データに対する再送要求を前記受信側の移動無線装置から受信すると、当該再送要求が、前記受信側の移動無線装置における前記第一のデータの受信エラーに基づく第一の再送要求、又は前記受信側の移動無線装置における前記第二のデータの受信エラーに基づく第二の再送要求のいずれであるか判定し、前記第一の再送要求である場合は、前記無線データを送信してから前記第一の再送要求を受信するまでの第一の送信処理時間に基づいて前記無線データを前記記憶部から読み出し、前記第二の再送要求である場合は、前記無線データを送信してから前記第二の再送要求を受信するまでの第二の送信処理時間に基づいて前記無線データを前記記憶部から読み出し、当該読み出した無線データを再送する再送制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の移動無線装置の第五の構成は、上記第四の構成において、 前記第二のデータはユーザデータであり、前記第一のデータは前記ユーザデータを復号するのに必要な情報を含む制御情報であることを特徴とする。

本発明の移動無線装置の第六の構成は、上記第五の構成において、前記第一の送信処理時間は、前記第二の送信処理時間より短いことを特徴とする。

本発明によれば、制御情報の受信エラーによる再送要求を、ユーザデータの受信エラーによる送信タイミングより早く送信するので、制御情報の受信エラーが検出された場合、無線データをより早く再送することができる。従って、無線データの伝搬遅延を短縮することができる。また、再送回数を増加させることができるので、無線データの合成回数が増加し、データ損失の可能性が低減する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図４は、本発明の実施の形態における基地局（送信側）と移動局（受信側）間での無線データの送受信を示す図である。図４では、基地局２０が送信側無線移動装置であり、移動局１０が受信側無線移動装置である。もちろん、移動局１０から基地局２０に無線データを送信する場合は、移動局１０が送信側無線移動装置となり、基地局２０が受信側無線移動装置となる。

図４の例では、基地局２０から移動局１０に、ユーザデータと当該ユーザデータを復号するのに必要な制御情報とを含む無線データが送信される。ユーザデータ及び制御情報は、ともに符号化されて送信される。移動局１０は、受信した無線データに含まれるユーザデータ及び制御情報を復号するが、受信側の移動無線装置は、制御情報をユーザデータより先に復号する。

本実施の形態における移動局１０は、先に復号する制御情報に受信エラーを検出した場合、その後に復号されるユーザデータのエラー検出判定処理後の再送要求タイミングを待たずに、再送要求としてのNACKを基地局２０に送信する。さらに、制御情報に受信エラーがない場合において、続いて復号されるユーザデータに受信エラーを検出した場合も、NACKを基地局２０に送信する。すなわち、本発明の無線移動装置における再送制御では、複数回の再送要求（NACK）の送信タイミングが存在する。

図５は、本発明の実施の形態における移動局１０及び基地局２０における再送制御処理を説明するブロック図である。基地局２０は、無線データを送信し、送信した無線データを記憶部２１に格納する。移動局１０が受信した無線データには、制御情報とユーザデータが格納されている。ユーザデータの復号には、制御情報が必要なので、まず、移動局１０の制御情報復号部１１が制御情報の復号処理を行う。上述したように、制御情報は、各ユーザデータを識別する情報及びデータ構成などの情報を含む。制御情報エラー検出処理部１２が、復号した制御情報に対するエラー検出処理を実施する。制御情報エラー検出処理部１２は、制御情報に受信エラーを検出すると、ユーザデータの復号を行わずに、制御情報の受信エラーを検出したタイミングでNACKを基地局２０に送信する。

基地局２０の再送制御部２２は、NACKを受信すると、当該NACKが制御情報のエラーによるNACKか、又はユーザデータのエラーによるNACKかを判定して、後述するように、各NACKの種類による送信処理時間の相違を考慮して再送すべき無線データを記憶部２１から読み出して再送する。

制御情報が正常であった場合は、ユーザデータ復号部１３が、復号された制御情報を用いてユーザデータの復号処理を行う。そして、ユーザデータエラー検出処理部１４が、復号したユーザデータに対するエラー検出処理を実施する。ユーザデータにエラーが検出された場合は、後段処理へユーザデータを送らず、ユーザデータの受信エラーを検出したタイミングで再送要求としてNACKを基地局２０に送信する。

図６は、本発明の実施の形態における再送要求の送信タイミングを説明する図である。本発明の実施の形態では、上述したように、無線データが受信されると、ユーザデータより先に制御情報が復号され、制御情報の復号後にユーザデータが復号される。そして、制御情報に受信エラーが検出された場合、又はユーザデータに受信エラーが検出された場合、それぞれ受信エラーが検出されたタイミングで再送要求（NACK）が送信される。従って、制御情報の受信エラーに基づいた再送要求は、ユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求よりも早いタイミングで送信される。従来は、制御情報の受信エラーに基づいた再送要求は、ユーザデータに対するエラー検出処理後の再送要求の送信タイミングまで待って送信されていたが、本実施の形態では、ユーザデータに対するエラー検出処理後の再送要求の送信タイミングまで待たずに、制御情報の受信エラーが検出されたタイミングで再送要求が送信される。

制御情報の受信エラーが検出された場合は、ユーザデータの復号は行われないので、ユーザデータに対するエラー検出処理も行われず、ユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求は送信されない。制御情報の受信エラーに基づいた再送要求又はユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求のいずれか一つが送信される。

制御情報の受信エラーに基づいた再送要求とユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求は、それぞれ制御情報又はユーザデータどちらの受信エラーに基づいた再送要求であるかを識別するための識別情報を有する。制御情報の受信エラーに基づいた再送要求とユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求は、上述したように、それぞれ送信タイミングが異なるので、送信側移動無線装置における再送要求(NACK)の受信タイミング（すなわち送信処理時間RTT）も異なってくるので、再送すべき無線データを判別するために、再送要求の種類を識別する必要がある。

例えば、制御情報の受信エラーに基づいた再送要求によるRTTが４フレーム（１フレームは送信処理時間の単位時間）であり、ユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求によるRTTが６フレームである場合において、基地局２０は、制御情報の受信エラーに基づいた再送要求を受信した場合は、４フレーム前の無線データを再送し、ユーザデータの受信エラーに基づいた再送要求を受信した場合は、６フレーム前の無線データを再送することとなる。

このように、本発明の実施の形態における移動無線装置は、制御情報の受信エラーを検出した場合に、早期に再送要求を送信することができる。従って、送信側移動無線装置である基地局２０は、受信側移動無線装置である移動局１０における制御情報の受信エラーに基づく再送要求をより早期に受信するので、再送の有無の判定も早くなるので、基地局２０が無線データを再送する場合における再送タイミングも早くなる。従って、移動局１０で制御情報に基づく受信エラーがあった場合は、基地局２０における無線データの再送タイミングが早くなることから、無線データの伝搬遅延が小さくなる。また、無線データの１回の送信処理時間RTT（無線データを送信してから、ACK/NACKを受信するまでの時間）が短くなるので、一つの無線データについて再送可能な時間（制限時間）における再送回数を増加させることができる。これにより、データの合成回数が増加するので、無線データの受信品質が改善し、制限時間内に無線データを正常に受信できる確率が高まる。

図７は、本発明の実施の形態における再送回数の増加を説明する図である。一例として、無線データの一回の送信処理時間RTTを、
（１）制御情報の受信エラーにより再送要求される場合のRTT=2.0ms
（２）ユーザデータの受信エラーにより再送要求される場合のRTT=3.5ms
と想定する。また、一つの無線データを送信（再送を含む）可能な制限時間は22msとする。

図７（ａ）に示されるように、従来の再送制御処理の場合（すなわち、制御情報の受信エラーが検出された場合でも、その後のユーザデータの受信エラーによる再送要求の送信タイミングを待って再送要求する場合）は、制御情報の受信エラーにより再送要求される場合のRTTも3.5msとなるので、制限時間22ms内に送信できる回数は６回（3.5ms×６回）となる。この６回中、２回（例えば２回目と４回目）の再送要求が制御情報の受信エラーにより再送要求される場合である場合、ユーザデータが合成される回数は４回である。制御情報に受信エラーがある場合は、ユーザデータの復号が行われないからである。

これに対して、図７（ｂ）に示されるように、本発明の再送制御処理の場合（すなわち、制御情報の受信エラーが検出された場合、その受信エラー検出タイミングで再送要求する場合）は、制御情報の受信エラーによる再送要求のRTT=2.0msと短縮されているため、制限時間22ms内に送信できる回数は７回（3.5ms×5回+2.0ms×2回）となる。従って、２回（例えば２回目と４回目）の再送要求が制御情報の受信エラーにより再送要求される場合に、ユーザデータが合成される回数は５回であり、図７（ａ）の場合と比較して、合成回数を増加させることができる。制限時間内の合成回数が増加することにより、正常に受信できる確率を高めることができ、データ損失の可能性が低減し、高い通信品質を確保することができる。

図８は、本発明の実施の形態における再送制御処理のフローチャートである。図８（ａ）は、受信側移動無線装置である移動局１０における再送制御処理のフローチャートである。移動局１０は、無線データを受信すると、まず制御情報を復号し(S100)、復号された制御情報に対する受信エラー検出処理を実行する(S101)。S101において制御情報の受信エラーを検出した場合は、その検出タイミングで、制御情報の受信エラー（制御情報NG）に基づいた再送要求(NACK)を送信する(S106)。

一方、S101において制御情報の受信エラーを検出した場合は、復号した制御情報を用いてユーザデータの復号を行い(S102)、復号されたユーザデータに対する受信エラー検出処理を実行する(S103)。S103においてユーザデータの受信エラーを検出した場合は、その検出タイミングで、ユーザデータの受信エラー（ユーザデータNG）に基づいた再送要求(NACK)を送信する(S105)し、受信エラーを検出しない場合は、無線データが正常に受信されたことを示すACKを送信する(S104)。

図８（ｂ）は、送信側移動無線装置である基地局２０における再送制御処理のフローチャートである。基地局２０は、送信した無線データに対するACK/NACKを受信する(S200)。S201において、ACKの受信を判別すると（S201のN）、次の無線データを生成し（S202）、それを新規に送信する(S203)。一方、S201において、NACKの受信を判別すると（S201のY）、当該NACKが、制御情報の受信エラーに基づいたNACKかユーザデータの受信エラーに基づいたNACKであるかを判別する（S204）。S204において、制御情報の受信エラーに基づいたNACKと判別すると（S204のY）、制御情報の受信エラーにより再送要求される場合の送信処理時間RTT-(1)（図７における2.0ms）前に送信した無線データを読み出して(S205)、当該無線データを再送する(S207)。また、S204において、ユーザデータの受信エラーに基づいたNACKと判別すると（S204のN）、ユーザデータの受信エラーにより再送要求される場合のRTT-(2)（図７における3.5ms）前に送信した無線データを読み出して(S206)、当該無線データを再送する(S207)。

本発明の実施の形態では、携帯電話機などの移動局１０を受信側の移動無線装置、基地局２０を送信側の移動無線装置を例に説明したが、移動局１０が送信側の移動無線装置、基地局２０が受信側の移動無線装置である場合にも、本発明は適用可能である。また、本発明は、H-ARQに限られず、従来のARQ（誤り訂正機能を有さない再送制御）にも適用可能である。

従来の基地局（送信側）と移動局（受信側）間での無線データの送受信を示す図である。 従来の移動局１０における再送制御処理を説明するブロック図である。 従来における再送要求としてNACKを基地局２０へ送信するタイミングを説明する図である。 本発明の実施の形態における基地局（送信側）と移動局（受信側）間での無線データの送受信を示す図である。 本発明の実施の形態における移動局１０及び基地局２０における再送制御処理を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態における再送要求の送信タイミングを説明する図である。 本発明の実施の形態における再送回数の増加を説明する図である。 本発明の実施の形態における再送制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１０：移動局、１１：制御情報復号部、１２：制御情報エラー検出部、１３：ユーザデータ復号部、１４：ユーザデータエラー検出部、２０：基地局、２１：記憶部、２２：再送制御部

Claims (5)

1. 送信側の移動無線装置から符号化された第一のデータ及び第二のデータを含む無線データを受信する移動無線装置において、
   前記第一のデータを復号する第一の復号部と、
   復号された前記第一のデータに対する受信エラー検出処理を実行する第一のエラー検出部と、
   前記第一のデータが復号された後、前記第一のデータの受信エラーを検出しない場合に、前記第二のデータを復号する第二の復号部と、
   復号された前記第二のデータの受信エラー検出処理を実行する第二のエラー検出部とを備え、
   前記第二のエラー検出部は、前記第二のデータの受信エラーを検出した場合、前記第二のデータの受信エラーを検出したタイミングで、前記無線データの再送要求を前記送信側の移動無線装置に送信し、
   前記第一のエラー検出部は、前記第一のデータの受信エラーを検出した場合、前記第二のデータの受信エラーを検出するタイミングより早い前記第一のデータの受信エラーを検出したタイミングで、前記無線データの再送要求を前記送信側の移動無線装置に送信することを特徴とする移動無線装置。
2. 請求項１において、
   前記第一のデータの受信エラーに基づいた再送要求及び前記第二のデータの受信エラーに基づいた再送要求は、それぞれを識別するための情報を含むことを特徴とする移動無線装置。
3. 請求項１において、
   前記第二のデータはユーザデータであり、前記第一のデータは前記ユーザデータを復号するのに必要な情報を含む制御情報であることを特徴とする移動無線装置。
4. 符号化した第一のデータ及び第二のデータを含む無線データを受信側の移動無線装置に送信する移動無線装置において、
   前記受信側移動無線装置に送信した前記無線データを記憶する記憶部と、
   前記無線データに対する再送要求を前記受信側の移動無線装置から受信すると、当該再送要求が、前記受信側の移動無線装置における前記第一のデータの受信エラーに基づく第一の再送要求、又は前記受信側の移動無線装置における前記第二のデータの受信エラーに基づく第二の再送要求のいずれであるか判定し、前記第一の再送要求である場合は、前記無線データを送信してから前記第一の再送要求を受信するまでの第一の送信処理時間に基づいて前記無線データを前記記憶部から読み出し、前記第二の再送要求である場合は、前記無線データを送信してから前記第二の再送要求を受信するまでの第二の送信処理時間に基づいて前記無線データを前記記憶部から読み出し、当該読み出した無線データを再送する再送制御部とを備えることを特徴とする移動無線装置。
5. 請求項４において、
   前記第二のデータはユーザデータであり、前記第一のデータは前記ユーザデータを復号するのに必要な情報を含む制御情報であることを特徴とする移動無線装置。

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