JP2009278690A

JP2009278690A - データ送信装置、データ受信装置およびデータ通信システム

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Publication number: JP2009278690A
Application number: JP2009198513A
Authority: JP
Inventors: Alexander Golitschek; アレクサンダーゴリチェク; Christian Wengerter; クリスティアンヴェンゲルター; Philipp Michael Schmitt; フィーリップミヒァエルシュミット; Eiko Seidel; エイコザイデル
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP4427095B2

Abstract

【課題】誤り訂正能力の向上を図ること。
【解決手段】送信機１０は、コンスタレーションリアレンジメントを用いてデータの再送を行うために、複数のコンスタレーションパターンを記憶するテーブル１５と、テーブル１５の１つのコンスタレーションパターンに基づいてデータの変調を行うマッピング装置１３とを有する。変調されたデータは、チャネル３０を介して送信される。マッピング装置１３は、例えば、変調方式として１６ＱＡＭを用い、第１出力ビット位置および第２出力ビット位置の各ビットをコンスタレーションの象限を特定するビットとして、第３出力ビット位置および第４出力ビット位置の各ビットをコンスタレーションの各象限内の配置を特定するビットとして、それぞれ変調を行う。
【選択図】図８

Description

本発明は、データ送信装置、データ受信装置およびデータ通信システムに関する。

信頼性の低い時間的に変化する回線状態を有する通信システムにおいてよく用いられる技術は、自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）方式および誤り訂正復号（ＦＥＣ：Forward Error Correction）技術に基づいて誤り訂正を行うもので、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。よく使用される巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）で誤りが検出されると、通信システムの受信部は送信部に誤って受信したデータパケットを再送するように要求する。

エス．カレル（S. Kallel）著、「符号合成によるタイプIIハイブリッドＡＲＱ方式の分析（Analysis of a type II hybrid ARQ scheme with code combining）」（通信に関するＩＥＥＥ会報（IEEE Transactions on Communications）、第３８巻（Vol.38）、第８号（No.8）、１９９０年８月）、および、エス．カレル（S. Kallel）、エル．リンク（R. Link）、エス．バクティヤリ（S. Bakhtiyari）著、「メモリＡＲＱ方式の処理能力性能（Throughput performance of Memory ARQ schemes）」（自動車技術に関するＩＥＥＥ会報（IEEE Transactions on Vehicular Technology）、第４８巻（Vol.48）、第３号（No.3）、１９９９年５月）は、３つの異なるタイプのＡＲＱ方式を定義している。

・タイプI：誤りを含む受信パケットは破棄し、同じパケットの新しいコピーを別途再送し復号する。受信した新旧両パケットは合成しない。

・タイプII：誤りを含む受信パケットは破棄せず、送信部が提供する追加の冗長ビットと合成して引き続き復号を行う。再送パケットは符号化率が比較的高くて受信部で記憶値と合成される場合がある。これは再送のたびにわずかの冗長性しか付加されないことを意味している。

・タイプIII：タイプIIと同じであるが各再送パケットが自動復号可能であるという制約を伴う。これは送信パケットが前のパケットと合成しなくても復号可能であることを意味している。これは一部のパケットが損傷し情報がほとんど再使用できない場合に有用である。

タイプIIおよびタイプIIIの方式は、以前受信した誤りを含むパケットからの情報を再利用できるため、タイプIに対して明らかに処理能力が高く（intelligent）、性能面で優れている。以前送信したパケットの冗長性を再利用する方式として基本的に３つの方式がある。

・ソフト合成（Soft-Combining）
・符号合成（Code-Combining）
・ソフト合成と符号合成の組み合わせ

ソフト合成
ソフト合成を使用すると、再送パケットは、以前受信したシンボルと同一のシンボルを運ぶ。この場合、例えば、ディ．チェイス（D. Chase）著、「符号合成：任意の数のノイズを含むパケットを合成するための最尤復号方法（Code combining: A maximum-likelihood decoding approach for combining an arbitrary number of noisy packets）」（通信に関するＩＥＥＥ会報（IEEE Trans. Commun.）、ＣＯＭ−３３巻（Vol.COM-33）、ｐｐ．３８５−３９３、１９８５年５月）、または、ビー．エイ．ハービィ（B.A. Harvey）、エス．ウィッカー（S. Wicker）著、「ビタビ復号器に基づくパケット合成システム（Packet Combining Systems based on the Viterbi Decoder）」、（通信に関するＩＥＥＥ会報（IEEE Transactions on Communications）、第４２巻（Vol.42）、第２／３／４号（No.2/3/4）、１９９４年４月）に開示されているように、複数の受信パケットをシンボル単位（symbol-by-symbol basis）またはビット単位（bit-by-bit basis）のどちらかで合成する。このすべての受信パケットからの軟判定値を合成することによって、送信ビットの信頼性は受信パケットの数とパワーに比例して増加する。復号器から見た場合、すべての送信において（一定の符号率を持った）同じＦＥＣ方式が使用される。したがって、復号器は、合成した軟判定値のみを見ているため、再送の実行回数を知る必要はない。この方式では、すべての送信パケットが同じ数のシンボルを運ぶ必要がある。

符号合成
符号合成は、受信パケットを連結して新しい符号語（送信回数が増加するほど符号化率が減少する）を生成する。したがって、復号器は再送ごとに適用するＦＥＣ方式を知る必要がある。再送パケットの長さは回線状態に応じて変更可能であるため、符号合成はソフト合成に比べて柔軟性が高い。しかし、符号合成はソフト合成に比べてより多くの送信信号データを必要とする。

ソフト合成と符号合成の組み合わせ
再送パケットに以前送信したシンボルと同一のシンボルおよびそれと異なる符号シンボルが含まれている場合、同一の符号シンボルは「ソフト合成」の項で述べたソフト合成を用いて合成され、残りの符号シンボルは符号合成を用いて合成される。ここでの信号要件は符号合成の信号要件と類似している。

エム．ピー．シュミット（M.P. Schmitt）著、「ＴＣＭおよびパケット合成を用いたハイブリッドＡＲＱ方式（Hybrid ARQ Scheme employing TCM and Packet Combining）」、エレクトロニクス・レターズ（Electronics Letters）、第３４巻（Vol.34）、第１８号（No.18）、１９９８年９月に示されているように、トレリス符号化変調（ＴＣＭ：Trellis Coded Modulation）に対するＨＡＲＱ性能は、再送用のシンボル・コンスタレーションを変更することによって高めることができる。その場合、その変更はシンボル単位で実行されているため、性能の向上は再送を通じてマップしたシンボル同士のユークリッド距離を最大化することによって得られる。

高次の変調方式（変調シンボルによって運ばれるビット数が２ビットを超える場合）を考慮すると、ソフト合成を使用した合成方法には大きな欠点がある。すなわち、ソフト合成したシンボル内でのビットの信頼性はすべての再送において一定の割合である。言い換えれば、以前受信した送信に基づくビットであって信頼性が低いものは、さらなる送信を受信した後でも信頼性が低く、同様に、以前受信した送信に基づくビットであって信頼性が高いものは、さらなる送信を受信した後でも信頼性が高い。

ビット信頼性の変化は、２次元の信号コンスタレーション・マッピングの制約によるものであり、１シンボル当たり２ビットを超えるビット数を運ぶ変調方式は、すべてのシンボルの送信尤度が等しいと仮定した場合、すべてのビットに対して同じ平均信頼性を有することができるとは限らない。平均信頼性という用語は、結局、信号コンスタレーションのすべてのシンボルに対する特定のビットの信頼性を意味する。

あるビットマッピング順序ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２のグレイ符号化信号コンスタレーションを示す図１に従って１６ＱＡＭ変調方式に対する信号コンスタレーションを用いると、シンボルにマッピングしたビットは、パケットの１回目の送信での平均信頼性において互いに異なる。具体的に言うと、ビットｉ_１およびｑ_１は、信号コンスタレーション図の半分の空間にマッピングされるため、高い平均信頼性を有している。したがって、それらの信頼性はビットが「１」を送信するか「０」を送信するかという事実とは無関係である。

これに対し、ビットｉ_２およびｑ_２は、ビットが「１」を送信するか「０」を送信するかという事実によってその信頼性が左右されるため、低い平均信頼性を有している。例えば、ビットｉ_２の場合、「１」は外側の列にマッピングされ、「０」は内側の列にマッピングされている。同様に、ビットｑ_２の場合、「１」は外側の行にマッピングされ、「０」は内側の行にマッピングされている。

２回目以降の再送においてビットの信頼性は互いに一定の比率を維持するが、これは最初の再送で使用した信号コンスタレーションによって決まる。すなわち、ビットｉ_１およびｑ_１は再送を何回行ってもビットｉ_２およびｑ_２よりも高い平均信頼性を常に有する。

本発明の目的は、より高い誤り訂正能力を有するデータ送信装置、データ受信装置およびデータ通信システムを提供することである。

本発明の態様の一つに係るデータ再送装置は、第１送信時には、第１のコンスタレーションパターンに基づいてデータの変調を行い、再送時には、第２のコンスタレーションパターンに基づいてデータの変調を行う変調手段と、変調されたデータを送信する送信手段と、を含む構成を採る。

本発明は、復号器の性能を向上するためには各送信パケット受信後の平均ビット信頼性を等しくするまたはほぼ等しくすることがきわめて有益であるという認識に基づくものである。したがって、本発明の思想は、再送を通じて平均ビット信頼性が平均化されるようにビット信頼性を調整することである。これは、送信のための所定の第１信号コンスタレーションおよび少なくとも第２信号コンスタレーションを、すべての送信のそれぞれのビットに対する合成平均ビット信頼性がほぼ等しくなるように選択することによって実現される。

したがって、信号コンスタレーションの変更（constellation rearrangement）によって変更ビットマッピングが得られる。ここでは、変調シンボル間のユークリッド距離がコンスタレーション点の移動によって再送ごとに変更可能である。この結果、平均ビット信頼性を自由に操作して平均化し、もって受信部のＦＥＣ復号器の性能向上を図ることができる。

本発明によれば、誤り訂正能力の向上を図ることができる。

グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６ＱＡＭ変調方式を示す信号コンスタレーションの一例を示す図グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６ＱＡＭ変調方式用の信号コンスタレーションの４つの例のうち最初の２つを示す図グレイ符号化ビットシンボルを用いた１６ＱＡＭ変調方式用の信号コンスタレーションの４つの例のうち残りの２つを示す図６４ＱＡＭグレイ符号化ビットシンボル用の信号コンスタレーションの一例を示す図６４ＱＡＭグレイ符号化ビットシンボル用の信号コンスタレーションの６つの例のうち最初の２つを示す図６４ＱＡＭグレイ符号化ビットシンボル用の信号コンスタレーションの６つの例のうち次の２つを示す図６４ＱＡＭグレイ符号化ビットシンボル用の信号コンスタレーションの６つの例のうち残りの２つを示す図本発明が適用された通信システムの一例を示す図図８に示すマッピング装置の詳細を示す図

本発明の理解をさらに深めるために、以下、好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。

本実施の形態の理解を容易にするために、以下、ビット信頼性の測定基準として対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood-Ratio）の概念について説明する。まず、１回の送信用にマッピングしたシンボル内でのビットＬＬＲの単純な計算を示す。そして、次に、ＬＬＲ計算を複数の送信の場合に拡張する。

１回の送信（Single Transmission）
付加的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ：additive white gaussian noise）および等しい尤度のシンボルを用いたチャネルによる送信でシンボルｓ_ｎを送信したという制約の下でｉ番目のビットｂ_ｎ ^ｉの平均ＬＬＲは、

で得られる。ここで、ｒ_ｎ＝ｓ_ｎは、シンボルｓ_ｎを送信した（ＡＷＧＮの場合）という制約の下での平均受信シンボルを示し、ｄ_ｎ，ｍ ^２は、受信したシンボルｒ_ｎとシンボルｓ_ｍ間のユークリッド距離の自乗を示し、Ｅ_ｓ/Ｎ_ｏは、観測された信号対雑音比（signal-to-noise ratio）を示す。

式（１）からＬＬＲは信号対雑音比Ｅ_ｓ/Ｎ_ｏおよび信号コンスタレーション点間のユークリッド距離ｄ_ｎ，ｍに依存することがわかる。

複数送信（Multiple Transmission）
複数送信を考えると、独立したＡＷＧＮチャネルおよび等しい尤度のシンボルでシンボルｓ_ｎ ^（ｊ）を送信したという制約の下でｊ番目のビットｂ_ｎ ^ｊの第ｋ送信後の平均ＬＬＲは、

で得られる。ここで、ｊは、ｊ番目の送信（（ｊ−１）番目の再送）である。１回の送信の場合と同様、平均ＬＬＲは信号対雑音比および各送信時におけるユークリッド距離に依存している。

コンスタレーションの変更を行わない場合、ユークリッド距離ｄ_ｎ，ｍ ^（ｊ）＝ｄ_ｎ，ｍ ^（１）はすべての送信において一定であり、したがって、ｋ回の送信後のビット信頼性（ＬＬＲ）は、各送信時の観測された信号対雑音比および最初の送信の信号コンスタレーション点によって定められる。もっと高いレベルの変調方式（１シンボル当たり２ビットを越える）の場合、結果として、ビットに対する平均ＬＬＲが変化し、ひいては平均ビット信頼性が異なることになる。平均信頼性の相違はすべての再送を通じて継続し、その結果、復号器の性能が低下する。

１６ＱＡＭ方式（16-QAM Strategy）
以下、２つの高信頼性ビットと２つの低信頼性ビットをもたらす１６ＱＡＭ方式の場合を例にとって説明する。ここで、低信頼性ビットの場合、信頼性は「１」または「０」の送信に依存する（図１参照）。したがって、全体として３つのレベルの信頼性が存在する。

レベル１（高信頼性、２ビット）：「１」（「０」）に対するビットマッピングは、ｉビットに対して正（負）の実空間の半分と、ｑビットに対して虚空間の半分とに分離される。ここで、「１」を正の空間の半分にマッピングしても負の空間の半分にマッピングしても違いはない。

レベル２（低信頼性、２ビット）：「１」（「０」）は、ｉビットに対して内側（外側）の列にマッピングされるかｑビットに対して内側（外側）の行にマッピングされる。内側（外側）の列および行へのマッピングによってＬＬＲが異なるため、レベル２はさらに分類される。

レベル２ａ：ｉ_ｎを内側の列に、ｑ_ｎを内側の行にそれぞれマッピングする。

レベル２ｂ：レベル２ａの逆マッピング。ｉ_ｎを外側の列にｑ_ｎを外側の行にそれぞれマッピングする。

すべてのビットについて送信を通じて最適な平均化プロセスを確保するためには、次の項目で述べるアルゴリズムに従って信号コンスタレーションを変えることによって信頼性のレベルを変更する必要がある。

ビットマッピングの順序は最初の送信の前には確定していないが、再送を通じて一貫していなければならない。例えば、最初の送信に対するビットマッピング：ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２⇒すべての再送に対するビットマッピング：ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２である。

実際のシステムにおいては、再送を通じての平均化プロセスを実現するために可能な信号コンスタレーションとして多数の信号コンスタレーションがある。可能なコンスタレーションのいくつかの例を図２および図３に示す。図２および図３によるビット信頼性の結果を表１に示す。

また、表２は、送信１から送信４（４つの異なるマッピングを使用）に対応するコンスタレーションの組み合わせのいくつかの例を示している。

それぞれ全体で２つまたは４つのマッピングを用いた方式を表す２つのアルゴリズムが得られる。２つのマッピングを用いた方式は、４つのマッピングを用いた方式に比べてシステムは複雑ではないが性能面で劣っている。ｉビットおよびｑビットに対するマッピングは別々に実行可能であるため、以下、ｉビットに対するマッピングについてのみ説明する。ｑビット用のアルゴリズムも同様に機能する。

１６ＱＡＭアルゴリズム（16-QAM Algorithms）
Ａ．２つのマッピングを使用する場合
第１ステップ（第１送信）
ｉ_１に対してレベル１を選択⇒ｉ_２に対してレベル２を選択−２ａか２ｂかは自由選択
⇒第１マッピング定義

第２ステップ（第２送信）
ｉ_２に対してレベル１を選択⇒ｉ_１に対してレベル２を選択−２ａか２ｂかは自由選択
⇒第２マッピング定義

第３ステップ
オプション：
（ａ）第１ステップに移行し第１マッピングと第２マッピングを交互に実行
（ｂ）第２マッピングを使用し、第１マッピングを２回、第２マッピングを２回、…というふうに実行

Ｂ．４つのマッピングを使用する場合
第１ステップ（第１送信）
ｉ_１に対してレベル１を選択⇒ｉ_２に対してレベル２を選択−２ａか２ｂかは自由選択
⇒第１マッピング定義

第３ステップ（第３送信）
オプション：
（ａ）ｉ_１に対してレベル１を選択⇒ｉ_２に対して次のオプションでレベル２を選択
（ａ１）第１送信で２ａを使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）第１送信で２ｂを使用した場合、２ａを使用
（ｂ）ｉ_２に対してレベル１を選択⇒ｉ_１に対して次のオプションでレベル２を選択
（ｂ１）第２送信で２ａを使用した場合、２ｂを使用
（ｂ２）第２送信で２ｂを使用した場合、２ａを使用
⇒第３マッピング定義

第４ステップ（第４送信）
第３ステップでオプション（ａ）の場合
ｉ_２に対してレベル１を選択⇒ｉ_１に対して次のオプションでレベル２を選択
（ａ１）第２送信で２ａを使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）第２送信で２ｂを使用した場合、２ａを使用
第３ステップでオプション（ｂ）の場合
ｉ_１に対してレベル１を選択⇒ｉ_２に対して次のオプションでレベル２を選択
（ａ１）第１送信で２ａを使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）第１送信で２ｂを使用した場合、２ａを使用
⇒第４マッピング定義

第５ステップ（第５、９、１３、…送信）
４つの定義済みマッピングから１つを選択

第６ステップ（第６、１０、１４、…送信）
以下を除いて４つの定義済みマッピングから１つを選択
（ａ）第５ステップ（前回の送信）で使用したマッピング
（ｂ）前回の送信と同じビットに対してレベル１の信頼性を与えるマッピング

第７ステップ（第７、１１、１５、…送信）
最後の２回の送信で使用しなかった残り２つのマッピングから１つを選択

第８ステップ（第８、１２、１６、…送信）
最後の３回の送信で使用しなかったマッピングを選択

第９ステップ
第５ステップに戻る

６４ＱＡＭ方式（64-QAM Strategy）
６４ＱＡＭ方式の場合、２つの高信頼性ビット、２つの中信頼性ビット、および２つの低信頼性ビットがあり、低信頼性ビットおよび中信頼性ビットの場合、信頼性は「１」または「０」の送信に依存する（図４参照）。したがって、全体で５つのレベルの信頼性が存在する。

レベル２（中信頼性、２ビット）：「１」（「０」）は、ｉビットに対して４つの内側と２×２の外側の列にマッピングされるかｑビットに対して４つの内側と２×２の外側の行にマッピングされる。内側の列／行にマッピングするか外側の列／行にマッピングするかによってＬＬＲが異なるため、レベル２はさらに分類される。

レベル２ａ：ｉ_ｎを４つの内側の列に、ｑ_ｎを４つの内側の行にそれぞれマッピングする。

レベル２ｂ：レベル２ａの逆マッピング。ｉ_ｎを外側の列に、ｑ_ｎを外側の行にそれぞれマッピングする。

レベル３（低信頼性、２ビット）：「１」（「０」）は、ｉビットに対して１−４−５−８／２−３−６−７の列にマッピングされるかｑビットに対して１−４−５−８／２−３−６−７の行にマッピングされる。１−４−５−８の列／行にマッピングするか２−３−６−７の列／行にマッピングするかによってＬＬＲが異なるため、レベル３はさらに分類される。

レベル３ａ：ｉ_ｎを２−３−６−７の列に、ｑ_ｎを２−３−６−７の行にそれぞれマッピングする。

レベル３ｂ：レベル３ａの逆マッピング。ｉ_ｎを１−４−５−８の列に、ｑ_ｎを１−４−５−８の行にそれぞれマッピングする。

すべてのビットについて送信を通じて最適な平均化プロセスを確保するためには、次の項目で述べるアルゴリズムに従って信号コンスタレーションを変えることによって信頼性レベルを変更する必要がある。

ビットマッピングの順序は最初の送信の前には確定していないが、再送を通じて一貫していなければならない。例えば、最初の送信に対するビットマッピング：ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２ｉ_３ｑ_３⇒全ての再送に対するビットマッピング：ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２ｉ_３ｑ_３である。

実際のシステムにおいては、１６ＱＡＭと同様に、再送を通じての平均化プロセスを実現するために可能な信号コンスタレーションとして多数の信号コンスタレーションがある。可能なコンスタレーションのいくつかの例を図５〜図７に示す。図５〜図７によるビット信頼性の結果を表３に示す。

また、表４は、送信１から送信６（６つの異なるマッピングを使用）に対応するコンスタレーションの組み合わせのいくつかの例を示している。

それぞれ全体で３つまたは６つのマッピングを用いた方式を表す２つのアルゴリズムが得られる。３つのマッピングを用いた方式は、６つのマッピングを用いた方式に比べてシステムは複雑ではないが性能面で劣っている。ｉビットおよびｑビットに対するマッピングは別々に実行可能であるため、以下、ｉビットに対するマッピングについてのみ説明する。ｑビット用のアルゴリズムも同様に機能する。

６４ＱＡＭアルゴリズム（64-QAM Algorithms）
Ａ．３つのマッピングを使用する場合
第１ステップ（第１送信）
ｉ_１に対してレベル１を選択
ｉ_２に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_３に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
⇒第１マッピング定義

第２ステップ（第２送信）
オプション：
（ａ）ｉ_２に対してレベル１を選択
ｉ_３に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_１に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
（ｂ）ｉ_３に対してレベル１を選択
ｉ_１に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_２に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
⇒第２マッピング定義

第３ステップ（第３送信）
第２ステップで（ａ）の場合
ｉ_３に対してレベル１を選択
ｉ_１に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_２に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
第２ステップで（ｂ）の場合
ｉ_２に対してレベル１を選択
ｉ_３に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_１に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
⇒第３マッピング定義

第４ステップ（第４、７、１０、…送信）
３つの定義済みマッピングから１つを選択

第５ステップ（第５、８、１１、…送信）
前回の送信で使用したマッピングを除いて３つの定義済みマッピングから１つを選択

第６ステップ（第６、９、１２、…送信）
最後の２回の送信で使用したマッピングを除いて３つの定義済みマッピングから１つを選択

第７ステップ
第４ステップに戻る

Ｂ．６つのマッピングを使用する場合
第１ステップ（第１送信）
ｉ_１に対してレベル１を選択
ｉ_２に対してレベル２を選択（２ａか２ｂかは自由選択）⇒ｉ_３に対してレベル３を選択−３ａか３ｂかは自由選択
⇒第１マッピング定義

第４ステップ（第４送信）
ｉ_１、ｉ_２、ｉ_３のうちの１ビットに対してレベル１を選択
残り２ビットのうちの１つに対して次の制限付きでレベル２を選択
（ａ１）以前の送信のうちの１つで２ａをこのビットに使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）以前の送信のうちの１つで２ｂをこのビットに使用した場合、２ａを使用
⇒残りのビットに対して次の制限付きでレベル３を選択
（ｂ１）以前の送信のうちの１つで３ａをこのビットに使用した場合、３ｂを使用
（ｂ２）以前の送信のうちの１つで３ｂをこのビットに使用した場合、３ａを使用
⇒第４マッピング定義

第５ステップ（第５送信）
第４ステップでレベル１でない２ビットのうちの１つに対してレベル１を選択
第４ステップでレベル２でない２ビットのうちの１つに対して次の制限付きでレベル２を選択
（ａ１）以前の送信のうちの１つで２ａをこのビットに使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）以前の送信のうちの１つで２ｂをこのビットに使用した場合、２ａを使用
⇒残りのビットに対して次の制限付きでレベル３を選択
（ｂ１）以前の送信のうちの１つで３ａをこのビットに使用した場合、３ｂを使用
（ｂ２）以前の送信のうちの１つで３ｂをこのビットに使用した場合、３ａを使用
⇒第５マッピング定義

第６ステップ（第６送信）
第４ステップおよび第５ステップでレベル１でないビットに対してレベル１を選択
第４ステップおよび第５ステップでレベル２でないビットに対して次の制限付きでレベル２を選択
（ａ１）以前の送信のうちの１つで２ａをこのビットに使用した場合、２ｂを使用
（ａ２）以前の送信のうちの１つで２ｂをこのビットに使用した場合、２ａを使用
⇒残りのビットに対して次の制限付きでレベル３を選択
（ｂ１）以前の送信のうちの１つで３ａをこのビットに使用した場合、３ｂを使用
（ｂ２）以前の送信のうちの１つで３ｂをこのビットに使用した場合、３ａを使用
⇒第６マッピング定義

第７ステップ（第７、１３、１９、…送信）
６つの定義済みマッピングから１つを選択

第８ステップ（第８、１４、２０、…送信）
以下を除いて６つの定義済みマッピングから１つを選択
（ａ）第７ステップ（前回の送信）で使用したマッピング
（ｂ）前回の送信と同じビットに対してレベル１の信頼性を与えるマッピング

第９ステップ（第９、１５、２１、…送信）
６つの定義済みマッピングから１つを選択し、最後の２回の送信でレベル１でないビットに対してレベル１の信頼性を与える

第１０ステップ（第１０、１６、２２、…送信）
最後の３回の送信で使用しなかった残り３つのマッピングから１つを選択

第１１ステップ（第１１、１７、２３、…送信）
最後の４回の送信で使用しなかった残り２つのマッピングから１つを選択

第１２ステップ（第１２、１８、２４、…送信）
最後の５回の送信で使用しなかった残りのマッピングを選択

第１３ステップ
第７ステップに戻る

図８は、本発明の適用が可能な通信システムの一例を示している。具体的には、この通信システムは送信機１０と受信機２０を有し、これらはチャネル３０を介して通信を行う。チャネル３０は、有線でも無線（つまり、エアーインタフェース）でもどちらでもよい。データ源１１からデータパケットがＦＥＣ符号器１２に供給され、ここで、誤りを訂正するために冗長ビットが付加される。ＦＥＣ符号器から出力されたｎビットは、テーブル１５にコンスタレーションパターンとして記憶された適用変調方式に従って形成したシンボルを出力する変調器として機能するマッピング装置１３に供給される。チャネル３０を介した送信の際、受信機２０は、例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）によって、受信したデータパケットが正しいかどうかをチェックする。受信したデータパケットが誤りを含む場合、同パケットは一時的バッファ２２に格納され、その後、再送されたデータパケットとソフト合成される。

再送は、誤り検出器（図示せず）が出す自動再送要求によって開始され、その結果、同一のデータパケットが送信機１０から送信される。合成装置２１において、以前受信した誤りを含むデータパケットは再送されたデータパケットとソフト合成される。合成装置２１は復調器としても機能し、テーブル１５に記憶された同じ信号コンスタレーションパターンを用いて、シンボルの変調時に使用したそのシンボルを復調する。

図９に示すように、テーブル１５は、所定の方式に従って個々の（再）送信用に選択される複数の信号コンスタレーションパターンを記憶している。方式、つまり、変調／復調に使用する信号コンスタレーションパターンの順序は、送信機および受信機にあらかじめ記憶されているかまたは使用前に送信機から受信機に送信される。

上述したように、本実施の形態に係る方法では、平均ビット信頼性が平均化されるように、所定の方式に従って個々の（再）送信用に信号コンスタレーションパターンを変更する。したがって、ＦＥＣ復号器２３の性能は大幅に改善され、復号器からのビット誤り率（ＢＥＲ）が低くなる。

１０送信機
１１データ源
１２ＦＥＣ符号器
１３マッピング装置
１５テーブル
２０受信機
２１合成装置
２２バッファ
２３ＦＥＣ復号器
３０チャネル

Claims

１６ＱＡＭ変調方式を用いたデータ送信装置であって、
４つのマッピングから１つのマッピングを選択する選択部と、
初回送信時に、前記４つのマッピングの１つに基づいて配列されたデータを送信し、再送時に、前記初回送信時とは異なるマッピングに基づいて配列されたデータを送信する送信部と、を具備し、
前記４つのマッピングは、（i）ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）、（ii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替えたビットシーケンス、（iii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第３ビットｉ_２と第４ビットｑ_２をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンス、および（iv）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替え、第１ビットｉ_１と第２ビットｑ_１をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンスである、
データ送信装置。
１６ＱＡＭ変調方式を用いたデータを受信するデータ受信装置であって、
初回送信時に、４つのマッピングの１つを用いて受信データを復調し、再送時に、前記初回送信時とは異なるマッピングを用いて受信データを復調する復調部を具備し、
前記４つのマッピングは、（i）ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）、（ii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替えたビットシーケンス、（iii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第３ビットｉ_２と第４ビットｑ_２をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンス、および（iv）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替え、第１ビットｉ_１と第２ビットｑ_１をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンスである、
データ受信装置。
１６ＱＡＭ変調方式を用いたデータ送信装置と、１６ＱＡＭ変調方式を用いたデータを受信するデータ受信装置とからなるデータ通信システムであって、
前記データ送信装置は、
４つのマッピングから１つのマッピングを選択する選択部と、初回送信時に、前記４つのマッピングの１つに基づいて配列されたデータを送信し、再送時に、前記初回送信時とは異なるマッピングに基づいて配列されたデータを送信する送信部と、を具備し、
前記データ受信装置は、
前記初回送信時に、前記４つのマッピングの１つを用いて受信データを復調し、前記再送時に、前記初回送信時とは異なるマッピングを用いて受信データを復調する復調部を具備し、
前記４つのマッピングは、（i）ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）、（ii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替えたビットシーケンス、（iii）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第３ビットｉ_２と第４ビットｑ_２をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンス、および（iv）前記ビットシーケンス（ｉ_１ｑ_１ｉ_２ｑ_２）に対して、第１ビットｉ_１の位置と第３ビットｉ_２の位置とを入れ替え、第２ビットｑ_１の位置と第４ビットｑ_２の位置とを入れ替え、第１ビットｉ_１と第２ビットｑ_１をそれぞれ論理的に反転させたビットシーケンスである、
データ通信システム。