JP2009528749A - 無線通信システムにおいてデータブロックを送受信するための方法及び装置 - Google Patents

無線通信システムにおいてデータブロックを送受信するための方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本発明のスキームでは、送信側で、ソースデータブロック又は受信側で正しく復号されないソースデータブロックの一部が複数のデータセグメントに分割され、複数の各データセグメントは、予め定められた長さにデータセグメントを拡張するために既知データでパディングされ、データセグメントは、データセグメントと冗長情報セグメントを含む又は冗長情報だけを含むデータパケットとして線形符号で符合化され、その後符合化されたデータパケットは送信される。受信側で、受信された各データパケットがデータセグメントと冗長情報セグメントを含む場合、復号化は受信されたデータパケットに基づき直接実行され、先の復号処理で正しく復号されないデータセグメントを復元する第１及び第２機会で、受信された冗長情報セグメント並びにバッファリングされたデータパケットから抽出されるデータセグメント及び冗長情報セグメントに基づいて復号が実行される。

Description

本発明は、無線通信に関し、特に、無線通信システムにおいてハイブリッドARQ（HARQ：Hybrid Automatic Retransmission reQuest）プロトコルを用いてデータパケットを送信するための方法及び装置に関する。
ハイブリッドARQプロトコルは、雑音のある通信路上での信頼性が高い通信を提供するために、再送信メカニズムに順方向誤り訂正（FEC）を組み合わせる。誤り訂正符号が正しくパケットを復号することができない場合にのみ、パケットは再送信される。冗長情報の平均送信量を低下させるために、タイプIIハイブリッドARQプロトコルが導入された。初期送信に対して、少量のパリティ情報だけが、実際のソースデータと共に送信される。復号が失敗する場合、より低レートである符号を構成するように、追加のパリティ情報が逐次送信される（Incremental Redundancy法, IR）。この目的のために、パリティ情報の部分をパンクチャリングすることによって低レート符号からの高レート符号の構成を可能にするために、レート互換符号がしばしば用いられる。リードソロモン符号、畳み込み符号ターボ積符号又は低密度パリティチェック（LDPC）符号のような、異なる誤り訂正符号が、このスキームにおいて用いられることができる。
レート互換LDPC符号を構成するための一般的なアプローチは、"A Data Puncturing IR-scheme for Type-II Hybrid ARQ Protocols Using LDPC Codes" in IEEE Communications Society Globecom 2004, page 3012-3016, by Uwe Dammer etc.中に開示される。開示されたスキームによれば、Incremental Redundancy法は、同じ符号化器/復号器ハードウェアを使用してオリジナルデータのパンクチャードバージョンから構築される。最初の冗長量が十分でない場合、パケット全体ではなく追加のパリティパケットだけが再送信されなければならず、符号全体の復号が成功するまで、最初に受信されたデータの部分は徐々に改善されることができる。このようにして、データパンクチャリングLDPCは、レート互換符号の他の候補と比較して、より良いスループットを得る。
しかしながら、データパンクチャリングは大変な性能損失を被り、パンクチャリングレートが増加するにつれて、その悪影響はより明らかになり、最悪の場合には、パンクチャードビットの大きい割合が、反復軟判定復号器を無力化する可能性がある。そしてさらに、HARQタイプ-IIを用いた他の典型的な伝送スキームの場合、レート互換符号の使用は、復号スキームをより複雑にする。これら全てはシステム伝送品質を低下させ、ひいては復号器を元々期待されているように効率的に機能しないようにする。
したがって、ハイブリッドARQプロトコルを用いた無線通信システムに用いられるより効率的な伝送スキームを提供することに対する要求がある。
とりわけ、ハイブリッドARQプロトコルを用いた無線通信システムに用いられる効率的な伝送スキームを提供することが本発明の目的である。本発明によって提供される伝送スキームは、同じ符号化率及び最適化された符号化/復号化ソリューションを持ち、ひいては効果的にシステム伝送品質を改善する。
この目的のために、本発明はハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、受信機にソースデータブロックを送信する方法を提供する。本方法は、初期送信フェーズ及び再送信フェーズを含む。初期送信フェーズにおいて、本方法は、ソースデータブロックを複数のデータセグメントに分割するステップ、符合化するために用いられるデータセグメント及び受信機における復号化のための対応する冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々についての線形符号化をそれぞれ実行するステップ、並びに伝送チャネルに前記複数のデータパケットを送信するステップを含む。再送信フェーズにおいて、本方法は、ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを受信機から受信するステップ、ソースデータブロックの示された部分を複数のデータセグメントに適宜分割するステップ、事前に決められた長さにデータセグメントを拡張するために、前記複数のデータセグメントの各々に既知のデータをパディングするステップ、受信機において前記データセグメントを復号するための冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々についての線形符号化を実行するステップ、及び伝送チャネルに前記複数のデータパケットを送信するステップを含む。再送信フェーズにおいて、正しく復号されないデータセグメントだけが複数のデータセグメントに分割され、予め定められた長さになるように既知のデータによってパディングされるので、複数の符号化器は、それぞれ同じ符号化率によって複数のデータセグメントを符合化することができ、ひいては符号化を簡単にして、システム性能を改善する。
本発明はさらに、ハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいて、ソースデータブロックを復元するための受信方法を提供する。本方法は、初期送信及び再送信に対応する２つのフェーズを含む。初期送信に対応して、本方法は、複数のデータセグメント及び冗長情報セグメントを各々が含むデータパケットを受信するステップ、ソースデータセグメントを復元するために、前記複数のデータパケットの各々の中の前記データセグメント及び冗長情報セグメントに基づいてチャネル復号化を実行するステップを有する。再送信に対応して、本方法は、冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを含むデータストリームを伝送チャネルから受信するステップ、バッファリングされたデータセグメントから正しく復号されないデータセグメントを抽出するステップ、抽出されたデータセグメントを複数のデータセグメントに分割するステップ、並びに複数のソースデータセグメントを復元するために各々の複数のデータセグメント及び対応する冗長情報セグメントにそれぞれ基づいてチャネル復号化を実行するステップを有する。
好ましい実施の形態において、前記複数のデータセグメントの任意の１つが再送信に対応するフェーズの間に正しく復号されない場合、本方法は、前記複数の冗長情報セグメントを線形冗長情報セグメントになるように構成するステップ、抽出されたデータセグメントに対応するバッファリングされた冗長情報セグメントから冗長情報セグメントを抽出するステップ、前記線形冗長情報セグメント及び抽出された冗長情報セグメントに基づいて最適化された冗長情報セグメントを生成するステップ、並びにソースデータセグメントを復元するために前記最適化された冗長情報セグメント及び抽出されたデータセグメントに基づいてチャネル復号化を実行するステップをさらに有する。本方法が冗長情報の最適化に基づいて復号化を実行するための第２の機会を提供することができるので、誤りのあるデータセグメントを正しく復号する確率を改善し、ひいてはシステムの伝送効率を改善する。
本明細書の本発明の説明において、冗長情報は、パリティチェック情報、又は復号化における誤り訂正に用いられることができる任意の他の情報であることができる。
本発明の他の目的は、ハイブリッドARQプロトコルを用いた無線通信システムに用いられるデータ送信のための効率的な装置を提供することにある。当該データ送信装置は、同じ符号化率及び最適化された復号化を持ち、効率的に送信を改善することができる符号化スキームを採用する。
この目的のために、本発明はハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいて受信機にソースデータブロックを送信するための装置を提供し、当該装置は、ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを前記受信機から受信するための受信ユニット、ソースデータブロックの前記示された部分を複数のデータセグメントに適宜分割するための分割ユニット、前記データセグメントを事前に決められた長さに拡張するために、前記複数のデータセグメントの各々に既知のデータをパディングするためのパディングユニット、前記受信機において前記データセグメントを復号するための冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々についての線形符号化を実行するための複数の符号化器、伝送チャネルに前記複数のデータパケットを送信するための送信ユニットを有する。また、前記分割ユニットはさらに、前記ソースデータブロックを複数のデータセグメントに分割するために配置され、前記複数の符号化器はさらに、複数のデータパケットを生成するために前記複数のデータセグメントの各々についての線形符号化をそれぞれ実行するために配置され、前記複数のデータパケットの各々は、符号化のために用いられた前記データセグメント及び前記受信機における復号化のための対応する冗長情報セグメントを含み、前記送信ユニットはさらに、伝送チャネルに前記複数のデータパケットを送信するために配置される。
本発明はさらに、ハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいてソースデータブロックを復元するための受信機を提供し、当該装置は、冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを含むデータストリームを伝送チャネルから受信するための受信ユニット、バッファリングされたデータセグメントから正しく復号されないデータセグメントを抽出するための第１抽出ユニット、前記抽出されたデータセグメントを複数のデータセグメントに分割するための分割ユニット、並びに複数のソースデータセグメントを復元するために各々の前記複数のデータセグメント及び対応する冗長情報セグメントに基づいてチャネル復号化をそれぞれ実行するための複数の復号器を有する。受信ユニットがさらに複数のデータパケットを受信するように配置され、当該複数のデータパケットの各々がデータセグメント及び冗長情報セグメントを含み、前記複数の復号器はさらに、ソースデータセグメントを復元するために、各々の前記複数のデータパケット中の前記データセグメント及び冗長情報セグメントに基づいてチャネル復号化を実行するように配置される。
線形符号及び同じ符号化率が符号化に用いられるので、前記受信機中の前記複数の復号器は同じ構造を採用することができ、そのうえ、異なる復号化フェーズにおいて同じように機能することができ、したがって、復号器の実装を非常に簡単にする。
好ましい実施の形態において、本装置は、第１抽出ユニットによって抽出されたデータセグメントに対応するバッファリングされた冗長情報セグメントから冗長情報セグメントを抽出するための第２抽出ユニット、前記複数の冗長情報セグメントを線形冗長情報セグメントとして構成するための処理ユニット、並びに前記線形冗長情報セグメント及び前記抽出された冗長情報セグメントに基づいて最適化された冗長情報セグメントを生成するための生成ユニットさらに有する。本装置が冗長情報の最適化に基づく復号化を実行するための第２の機会を提供することができるので、それは誤ったデータセグメントを正しく復号する確率を改善し、ひいてはシステムの伝送効率を改善する。
本発明の上記の及び他の目的及び特徴は、添付の図面と共に考慮される以下の詳細な説明からより明らかになる。図において、同じ参照番号は、同一の、同様の又は対応する特徴若しくは機能を表す。
図1は、本発明による送信方法の実施の形態を説明するフローチャートである。図2は、本発明による符号化スキームの実施の形態を説明する模式的なデータフローである。当該送信方法は、初期送信フェーズ及び再送信フェーズを含む。それは、図1及び図2に関連して考慮される以下の詳細な説明からより明らかになる。
当該方法のプロセスは、初期送信のフェーズにおいて始まる。ステップS110において、ソースデータブロックは、複数のデータセグメントに分割される。この実施の形態において、ソースデータブロックSは２つのデータセグメントS(1,1)及びS(1,2)に分割されると仮定する。好ましい実施の形態において、２つのデータセグメントS(1,1)及びS(1,2)は、同じ長さを持つ。
ステップS120において、各々のデータセグメント（例えば、S(1,1)及びS(1,2)）は、初期送信のための２つのデータパケットを得るために、線形ブロック符号を用いてそれぞれ符合化される。第１データパケットはデータセグメントS(1,1)及びその対応するパリティチェック情報IR(1,1)を含み、第２データパケットはデータセグメントS(1,2)及びその対応するパリティチェック情報IR(1,2)を含む。ステップS110及びS120におけるデータフローは、図2(a)において説明される。
ステップS130において、２つのデータパケットは、初期送信のためのデータストリームに多重化される。
ステップS140において、データストリームは伝送チャネルに送信される。
ステップS150において、対応する受信機からのフィードバックメッセージが受信される。全てのデータセグメントが受信側で正しく復号される場合、フィードバックメッセージは、"肯定応答（acknowledged）"を示し、さもなければ、ソースデータブロックのどの部分が受信側で正しく復号されないかについて示す。
ステップS160において、フィードバックメッセージの内容に基づいて、決定がなされる。フィードバックメッセージが"肯定応答"を示す場合、プロセスは再送信をせずに終了し、さもなければ、プロセスは再送信にフェーズに入る。全てのデータセグメントが受信側で正しく復号されない場合には、再送信スキームは、ここでは詳述しないハイブリッドHARQ Type IIプロトコルを用いた従来の方法に任せることができる。本発明は主に、ソースデータブロックの一部だけが受信側で正しく復号されない場合に重点を置く。
再送信のフェーズは、ステップS170において始まる。S(1,2)は受信側で正しく復号されるがS(1,1)は正しく復号されないと仮定するのが適当である。したがって、受信されたフィードバックメッセージは、正しく復号されないソースデータブロックの部分としてデータセグメントS(1,1)を示す。
ステップS170において、データセグメントS(1,1)は、２つのデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)にさらに分割され、陰影が付けられたデータセグメントS(1,2)は、受信側で正しく復号されたソースデータブロックの部分を表す。
ステップS180において、２つのデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)は、既知のデータ（好ましくは0）によってパディングされ、データセグメントは予め定められた長さに拡張される。好ましくは、予め定められた長さは、符号化を簡単にするために、データセグメントS(1,1)及びS(1,2)の長さと同じである。
ステップS190において、２つの新たなデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)は、２つのデータパケットを得るためにそれぞれ符合化される。各々のデータパケットは、冗長情報セグメント（例えばパリティチェック情報IR(2,1)及びIR(2,2)）を含む。ステップS170, S180及びS190におけるデータフローは、図2(b)に説明される。
好ましい実施の形態において、ステップS120及びS190において符号化に用いられる符号化スキーム（例えば線形符号）及び符号化率は同じである。初期送信フェーズ及び再送信フェーズとの間の符号化の唯一の違いは、出力データパケットであり、前者はデータセグメント及び冗長情報セグメントの両方を含み、後者は冗長情報セグメントだけを含む。
他の好ましい実施の形態として、線形ブロック符号として低密度パリティチェック符号（LDPC）が、ステップS120及びS190におけるチャネル符号化のために用いられる。D. J. C. MacKay and R. M. Neal "Near Shannon limit performance of low-density parity-check codes," Electron. Lett., vol. 32, pp. 1645-1646, Aug. 1996によれば、LDPC符号は、無線通信システムにおいて広く適用されるターボ符号とほとんど同様に機能し、ターボ復号アルゴリズムより少なくとも１０倍単純である。LDPC符号はまた、ターボ符号に勝る他の明白な利点を持ち、例えば、LDPC符号の確率伝搬（belief-propagation）復号は、完全に並列化されることができ、ひいては潜在的に復号化の速度を上げることができ、システムスループットを改善することができる。
各々の符号化ステップにおける符号化スキームが同じであるので、ステップS190においてS(2,1)及びS(2,2)からそれぞれ生成されるパリティチェック情報セグメントの線形和は、ステップS120においてS(1,1)から生成されるパリティチェック情報セグメントIR(1,1)に等しい。
符号化の後、プロセスはステップS130に進む。ステップS130において、２つのパリティチェック情報セグメントIR(2,1)及びIR(2,2)はデータストリームに多重化され、データストリームはステップS140において伝送チャネルに送信される。
プロセスは、受信側から更なるフィードバックメッセージを受信するためのステップS150及び受信されたフィードバックメッセージに基づく決定を行うためのステップS160に続く。２つのセグメントS(2,1)及びS(2,2)の両方が正しく復号される場合、"肯定応答"を示すフィードバックメッセージが受信され、プロセスは最後まで進む。
２つのデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)の１つが追加の冗長情報セグメントIR(2,1)及びIR(2,2)の援助によっても正しく復号されることができない場合、正しく復号されないデータセグメントを示すフィードバックメッセージが受信され、プロセスはステップS170に進む。
正しく復号されないデータセグメントがS(2,1)であると仮定するのが適当である。ステップS170において、データセグメントS(2,1)は、さらに２つの部分S(3,1)及びS(3,2)に分割される。ステップS180において、データセグメントS(3,1)及びS(3,2)は既知のデータによってパディングされ、データセグメントは予め定められた長さに拡張される。それでステップS190において、拡張されたS(3,1)及びS(3,2)は、２つのデータパケット、パリティチェック情報セグメントIR(3,1)及びIR(3,2)を得るためにそれぞれ符合化される。ステップS170, S180及びS190のデータフローは、図2 (c)において説明される。
線形ブロック符号がこのスキーム中に用いられるので、S(3,1)及びS(3,2)からそれぞれ生成されるパリティチェック情報セグメントIR(3,1)及びIR(3,2)の和は、S(2,1)から生成されるパリティチェック情報パケットIR(2,1)に等しい。
データパケットIR(3,1)及びIR(3,2)は、ステップS130において多重化されて、ステップS140において送信される。プロセスはS150に進み、"肯定応答"を示すフィードバックメッセージが受信されるまで、S160、S170、S180、S190、S130、S140及びS150を繰り返す。
本発明において提供されるハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システム中でソースデータブロックを送信するための上記の方法は、ソフトウェア若しくはハードウェアで、又は両方の組み合わせで実現されることができる。
図3は、本発明による送信装置100の実施の形態を説明するブロック図である。送信装置100は、受信ユニット110、符号化ユニット120、多重化ユニット130及び送信ユニット140を含む。
受信ユニット110は、対応する受信機からフィードバックメッセージを受信する。フィードバックメッセージは、ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかについて示す。
符号化ユニット120は、正しく復号されないソースデータブロックの部分に基づいて、送信のための少なくとも２つのデータパケットを生成する。符号化ユニットの実装は、後で詳細に説明される。
多重化ユニット130は、符号化ユニット120によって出力される２つの符号化された情報セグメントを、送信されるべきデータストリームに多重化する。好ましい実施の形態において、データパケットはランダムにインターリーブされる。
送信ユニット140は、伝送チャネルにデータストリームを送信する。
図4は、本発明による送信装置100中の符号化ユニット120の実施の形態を説明するブロック図である。符号化ユニット120は、分割ユニット122、パディングユニット124、第１符号化器126及び第２符号化器128を含む。符号化ユニット120は、２つの活動ステータスを持つ。第１の活動ステータスは初期送信に対応し、第２の活動ステータスは再送信に対応する。
分割ユニット122は、ソースデータブロック及び対応する受信機からのフィードバックメッセージにそれぞれ結合される２つの入力を持つ。フィードバックメッセージは、ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかについて示し、一方、ソースデータブロックを復元するための全てのデータセグメントが正しく復号される場合には、"肯定応答"を示す。
初期送信のための第１の活動ステータスにおいて、分割ユニット122は、ソースデータブロックを２つのデータセグメントに分割して、符号化のためにその２つのデータセグメントを、第１及び第２符号化器126, 128に直接出力する。第１及び第２符号化器126は、各々のデータセグメントについての線形符号化を実行して、２つのデータパケットを生成する。２つのデータパケットの各々は、符号化に用いられたデータセグメント及び冗長情報セグメントを含む。図2 (a)及び対応する説明をもう一度参照して、ソースデータブロックSは、分割ユニット122においてS(1,1)及びS(1,2)に分割されて、それぞれ第１及び第２符号化器126及び128において、第１初期情報セグメントS(1,1)+IR(1,1)及び第２情報セグメントS(1,2)+IR(1,2)になるように符合化される。
再送信のための第２活動ステータスにおいて、分割ユニットは、正しく復号されなかったとして示されるソースデータブロックの部分を再送信のための２つのデータセグメントに分割して、パディングユニット124に２つのデータセグメントを出力する。パディングユニット124は、データセグメントを予め定められた長さに拡張するために、各々のデータセグメントに既知のデータをパディングする。拡張されたデータセグメントは、符号化のために第１及び第２符号化器126, 128に出力される。
第１及び第２符号化器126, 128は、各々のデータセグメントについての線形符号化を実行して、冗長情報パケットを含む２つのデータパケットを生成する。図2（b）及び対応する説明をもう一度参照して、データセグメントS(1,1)が、正しく復号されないと仮定する。S(1,1)は分割ユニット122においてS(2,1)及びS(2,2)に分割され、パディングユニット124においてゼロによってパディングされて、それぞれ第１及び第２符号化器126, 128において、IR(2,1)及びIR(2,2)としてさらに符合化される。
好ましい実施の形態において、第１符号化器126及び第２符号化器128は、同じ構造及び機能を持ち、さらに、両方の符号化器において用いられる符号化のための線形符号及びその符号化率は同じである。したがって、２つの符号化器は、同一のハードウェアによって実現されることができる。
両方の活動ステータスの好ましい実施の形態において、線形ブロック符号としての低密度パリティチェック符号は、前に説明されたようなその良い性能のために、チャネル符号化に用いられる。
図5は、本発明による受信方法の実施の形態を説明するフローチャートである。図6は、本発明による復号化スキームの実施の形態を説明する模式的なデータフローである。本方法は、初期送信フェーズ及び再送信フェーズに対応する２つのフェーズを持つ。それは、図5及び図6と関連して考慮される以下の詳細な説明から、より明らかになる。
このプロセスのステップS210において、符合化されたデータストリームが受信される。データストリームは、復号されるべき少なくとも２つのデータパケットを含む。
ステップS220において、活動フェーズは、現在の受信ステータスによって決定される。プロセスは、第１活動フェーズにおいてステップS224に進み、第２活動フェーズにおいてステップS226に進む。
第１活動フェーズの間、受信されたデータストリーム中の各々のデータパケットは、データセグメント及び冗長情報セグメントを含む。図1において説明された初期送信スキーム及び図2(a)において説明されたデータフローに対応して、第１データパケットはデータセグメントS'(1,1)及び冗長情報セグメントIR'(1,1)を含み、第２データパケットはデータセグメントS'(1,2)及び冗長情報セグメントIR'(1,2)を含む。シンボル[]'は、受信されたデータセグメント又は冗長情報セグメントのチャネル歪みを表す。冗長情報は、パリティチェック情報又は誤り訂正のための任意の他の情報であることができる。
ステップS224において、ソースデータセグメントS(1,1)及びS(1,2)を復元するために、各々のデータパケットについて復号化がそれぞれ実行される。復号結果及び／又は暫定的な復号結果は、ステップS240においてバッファリングされる。２つのデータセグメントの中で、S(1,1)だけが正しく復号されないと仮定する。そして、復元されたS(1,2)、S(1,1)の暫定的な復号結果（例えば、データセグメントS'(1,1)の信頼性情報）、及びパリティビットIR'(1,1)は、後で利用するためにバッファリングされる。ステップS210、S224及びS240におけるデータフローは、図6（b）において説明される。
ここ以降では、暫定的な復号結果は、復号化のためのデータセグメントに関する信頼性情報であり、シンボル[]'は、受信されたセグメント又はその対応する信頼性情報（例えば軟判定復号化のための軟判定値若しくは対数尤度値）を表す。
ステップS250において、全てのデータセグメントが正しく復号されたか否かの決定がなされる。少なくとも１つのデータセグメントが正しく復号されない場合、プロセスはステップ252に進み、ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されなかったかについての指示を含むフィードバックメッセージが対応する送信機に送信される。さもなければ、プロセスはステップ254に進み、ソースデータブロックの全ての部分が正しく復号されたとの指示を含むフィードバックメッセージが対応する送信機に送信される。
本発明を明確に説明するために、ソースデータブロックの少なくとも一部が、第１活動フェーズの間に正しく復号されなかったと仮定することが適当である。プロセスは、フィードバックメッセージを送信した後に第２活動フェーズに入り、プロセスはステップS210に進む。
第２フェーズの間、誤ったデータセグメントを復元する確率を増加させるために、復号化の２つのラウンドが用いられる。ステップS210において、符合化されたデータストリームが受信される。データストリームは、２つのデータパケットを含み、各々は冗長情報セグメントを含む。図1及び図2(b)において説明される送信を参照すると、対応する冗長情報パケットは、IR'(2,1)及びIR'(2,2)である。
ステップS226において、先のフィードバックメッセージにおいて正しく復号されなかったものとして示されたデータセグメントS'(1,1)が、バッファリングされたデータパケットから抽出される。抽出されたデータパケットは、送信スキームに対応するステップS227において、２つのデータセグメントS'(2,1)及びS'(2,2)に分割される。
ステップS228において、ソースデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)を復元するために、２つの新たなデータセグメントS'(2,1)及びS'(2,2)、並びに受信された冗長情報セグメントIR'(2,1)及びIR'(2,2)に基づいて、復号化が実行される。S210からS228までのデータフローは、図6(b)に説明される。
ステップS230において、全てのデータセグメントが正しく復号されたか否かの判定がなされる。２つのデータセグメントS(2,1)及びS(2,2)が正しく復号された場合、プロセスは、復元されたデータセグメントをバッファリングするためのステップS240に進む。さもなければ、プロセスは、復号化の第２の機会のためのステップS232に進む。第１ラウンドの復号化の間に、データサブセグメントS(2,2)は正しく復号され、S(2,1)は正しく復号されないと仮定する。
復号化の第２ラウンドの間に、ステップS232において、データセグメントS'(1,1)に対応する冗長情報セグメントIR'(1,1)が抽出される。
ステップS234において、受信された冗長情報セグメントIR'(2,1)及びIR'(2,2)は、線形冗長情報セグメントIRl(1,1)として構成される。線形符号化が用いられるので、線形冗長情報セグメントIRl(1,1)はソースデータセグメントS(1,1)から生成される冗長情報セグメントに等しい。
ステップS236において、最適化された冗長情報IRo(1,1)が、２つの冗長情報セグメントIR'(1,1)及びIRl(1,1)に基づいて生成される。
好ましい実施の形態において、最適化は先の復号化プロセスから得られるパリティビットの信頼性情報に基づく。IRo(1,1)の各々のビットに対して、選択されたビットが"0"又は"1"に近いことについてのより高い確率を持つように、選択優先順位が、IR'(1,1)又はIRl(1,1)中の対応する信頼性情報ビットに与えられる。
選択されたビットは、その値が事前に決められた範囲（a,b）の外にあるビットであることができる。Fossorier, M.P.C., Shu Lin, "Soft-decision decoding of linear block codes based on ordered statistics," Information Theory IEEE Transactions on Volume 41, Issue 5,Sept. 1995 Pages:1379 - 1396によって提供される方法を参照すると、a及びbの値は、シミュレーション又は理論的な演繹によって決定されることができる。
一例として(a,b) = (-1 , 1)とすると、１より非常に大きな信頼性値は、その対応するビット値が確かに'1'であることを意味し、一方、-1より非常に小さい信頼性値は、その対応するビット値が確かに'-1'であることを意味する。
IR'(1,1)及びIRl(1,1)の両方が同じ符号で前記範囲の外である場合、例えば、IR'(1,1) =-2、IRl(1,1) =-2.5である場合、|IRl(1,1)|> |IR'(1,1)|>1であり、優先順位はIRl(1,1)に与え、信頼性情報は、この対応するビット値が'-1'であることを保証する。
IR'(1,1)又はIRl(1,1)からの２つの対応するビットの両方が、前記範囲の外である場合、ビットは以下の規則に基づいて選択されることができる。
IR'(1,1)及びIRl(1,1)の両方が、反対の符号で前記範囲の外側である場合、例えば、IR'(1,1) =-2及びIRl(1,1) = 2.5で|IRl(1,1)|> |IR'(1,1)|>1の場合、優先順位はIRl(1,1)に与え、信頼性情報はこの対応するビット値が'1'であることを保証する。
信頼性情報の一方が前記範囲外であり、他方が範囲内である場合、例えば、IR'(1,1) =-2及びIRl(1,1) = 0.2である場合、優先順位は、前記範囲の外にある方、すなわちIR'(1,1)に与え、信頼性情報は、この対応するビット値が'-1'であることを保証する。
最適化された冗長情報セグメントIRo(1,1)がより高い信頼性によって選択されるまで、IR'(1,1)中のビットは、IRl(1,1)中の対応するビットとビット毎に比較される。
ステップS238において、第２ラウンド復号化が、暫定的なデータセグメントS'(1,1)及び最適化された冗長情報セグメントIRo(1,1)に基づいて、データセグメントS(1,1)を復元するために実行される。
ステップS240において、復号化の第２ラウンドが成功した場合、復元されたデータセグメントS(1,1)がバッファリングされ、さもなければ、第１ラウンド復号化の暫定的な復号結果がバッファリングされる（例えば、復元されたデータセグメントS(2,2)及び冗長情報セグメントIR'(2,1)が、後の復号化のためにバッファリングされる）。ステップS232からS240までのデータフローは、図6（c）において説明される。
ステップS250において、第１活動フェーズの説明と同様に、フィードバックメッセージの内容に基づいて決定がなされる。S(2,1)がまだ正しく復号されないと仮定すると、正しく復号されないデータセグメントの指示を含むフィードバックメッセージが、ステップS252において送信機に送信される。そして、プロセスはステップS210に進み、上記と同様のステップを繰り返す。
図2(c)中に説明される送信スキームに対応する場合には、冗長情報セグメントIR'(3,1)及びIR'(3,2)がさらに受信される。データセグメントS'(2,1)が、バッファリングされたデータパケットから抽出されて、データセグメントS'(3,1)及びS'(3,2)にさらに分割される。第１ラウンド復号化が、データセグメント及び冗長情報セグメント、S'(3,1)+IR'(3,1)， S'(3,2)+IR'(3,2)に基づいてそれぞれ実行される。
2つのデータセグメントが正しく復号される場合、復元されたデータセグメントS(3,1)及びS(3,2)がバッファリングされる。対応するデータフローは、図6（d）において説明される。復元されたデータセグメントをバッファリングした後に、プロセスはステップS254に進み、フィードバックメッセージが"肯定応答"のような指示と共に送信機に送信される。
ステップS256において、バッファリングされたソースデータセグメントは、ソースデータブロックとして構成される。上記の例において、バッファリングされたデータセグメントS(1,2)、S(2,2)、S(3,1)及びS(3,2)は、図6（e）に図示されるように、ソースデータブロックSとして構成される。
本発明において提供されるようなハイブリッド自動再送信要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいてソースデータブロックを送信するための上記の方法は、ソフトウェア若しくはハードウェア、又は両者の組み合わせで実現されることができる。
図7は、本発明による受信機200の実施の形態を説明するブロック図である。図8は、本発明による受信機200中の取得ユニット210の実施の形態を説明するブロック図である。受信機は、取得ユニット210、復号化ユニット220、送信ユニット230、バッファユニット240、及び構成ユニット250を有する。
取得ユニット210は、伝送チャネルからのデータストリームに結合される第１入力、バッファユニット240に結合される第２入力、及び複数の復号化器を備える復号化ユニット220に結合される出力を持つ。取得ユニット210は、伝送チャネル及び／又はバッファユニット240から、復号化のための複数のデータセグメント及び対応する冗長情報セグメントを得るように配置される。取得ユニット210は、それぞれ初期送信及び再送信に対応する２つの活動フェーズを持つ。図6 (a)から図6（d）を再度参照して、取得ユニット210の出力は異なる活動フェーズにおいて変化し、それは後で詳しく説明される。
復号化ユニット220は、取得ユニット210から出力されるデータセグメント及び冗長情報セグメントの各々の対に基づいて、データセグメントを復号するように配置される複数の復号化器を含む。
線形符号を含む符号化スキーム及び符号化に用いられる符号化率が、初期送信又は再送信のデータパケットの取得に対して同じであるので、異なるフェーズにおいて受信されるデータセグメント及び冗長情報セグメントに対して、前記複数の復号化器は、同じ構造を持つことができ、そして同じ符号化率で機能することができ、ひいては、ハードウェアの修正を必要とせずに、データセグメントを復元することができる。
送信ユニット230は、復号結果に従って対応する送信機にフィードバックメッセージを送信する。それは、ソースデータブロックを復元するための全てのデータセグメントが正しく復号される場合、"肯定応答"のような指示を伴うフィードバックメッセージを送信し、少なくとも１つのデータセグメントが正しく復号されない場合、ソースデータブロックのどの部分が正しく決定されなかったのかについての指示を伴うフィードバックメッセージを送信する。
バッファユニット240は、復元されたデータセグメントをそれらが復号される場合にバッファリングし、データセグメントが正しく復号されない場合、暫定的な復号結果（例えばデータセグメントの信頼性情報及び冗長情報セグメント）を後の復号化のためにバッファリングする。
構成ユニット250は、バッファリングされたソースデータセグメントに基づいてソースデータブロックを構成する。
図8は、本発明による受信機200中の取得ユニット210の実施の形態を説明するブロック図である。取得ユニット210は、受信ユニット212、第１及び第２抽出ユニット214及び215、処理ユニット216、分割ユニット217並びに最適化ユニット218を有する。取得ユニット210は、それぞれ初期送信フェーズ及び再送信フェーズに対応する２つの活動フェーズを持つ。
初期送信に対応する第１活動フェーズの間、受信ユニット212によって受信される各々のデータパケットは、Output 1として復号化ユニット220に直接出力されることができるデータセグメント及び冗長情報セグメントを含む。図6(a)を参照すると、Output 1は、S'(1,1)+IR'(1,1)及びS'(1,2)+IR'(1,2)である。したがって、復号化ユニット220は、入力としてS'(1,1)+IR'(1,1)及びS'(1,2)+IR'(1,2)を受け取り、ソースデータセグメントS(1,2)及びS(1,2)を復元するために復号を実行する。データセグメントの１つが正しく復号されない場合、受信ユニット212は、伝送チャネルから更なるデータストリームを受信し、そして復号化ユニットは、再送信のフェーズに対応する第２活動フェーズに入る。
第２活動フェーズの間、データストリーム中の各々のデータパケットは、例えばOutput 1に冗長情報セグメント（例えばIR'(2,1)及びIR'(2,2)）だけを含む。第１ラウンド復号化の間、第１抽出ユニット214は、バッファリングされたデータパケットから正しく復号されないデータセグメントを抽出する。例えば、S(1,1)が正しく復号されない場合、初期送信から受信されたデータセグメントS'(1,1)が抽出される。分割ユニット217は、抽出されたデータセグメントS'(1,1)を再送信スキームに対応する２つのデータセグメントS'(2,1)及びS'(2,2)に分割し、Output 3としてそれらを出力する。したがって、復号化ユニットは、入力としてS'(2,1)+IR'(2,1)及びS'(2,2)+IR'(2,2)を受け取り、S(2,1)及びS(2,2)を復元するために復号化を実行する。
データサブセグメントのうちの少なくとも１つが正しく復号されない場合、復号化スキームの第２ラウンドが、抽出されたデータセグメントを復元するための追加の機会のために実行される。そのような状況において、第２抽出ユニット215は、バッファリングされた冗長情報セグメントIR'(1,1)をバッファユニット240から抽出する。この冗長情報セグメントは、抽出されたデータセグメントに対応する。
そして一方、処理ユニット216は、受信された冗長情報セグメントIR'(2,1)及びIR'(2,2)に基づいて、線形冗長情報セグメントIRl(1,1)を構成し、最適化ユニット218は、前に説明された方法に従って、IRl(1,1)及びIR'(1,1)に基づいて最適冗長情報セグメントIRo(1,1)を生成する。したがって、復号化ユニット220は、入力として最適冗長情報セグメントIRo(1,1)（Output 2）及び第１抽出ユニット214からのデータセグメント（Output 3）を受け取り、ソースデータセグメントS(1,1)を復元するために復号化を実行する。
ソースデータブロックの全ての部分が復元されるまで、第２活動フェーズが繰り返す。S(1,2)、S(2,2)、S(3,1)及びS(3,2)のような対応する復元されたデータセグメントは、バッファユニット240中にバッファリングされて、構成ユニット250においてソースデータブロックとして構成される。
本願明細書において説明される本発明の実施の形態は、制限的な意味ではなく、一例であることが意図される。様々な修正が、添付の請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってこれらの実施の形態に対して成されることができる。
本発明による送信方法の実施の形態を説明するフローチャート。 本発明による符号化スキームの実施の形態を説明する模式的なデータフロー。 本発明による送信装置100の実施の形態を説明するブロック図。 本発明による送信装置100中の符号化ユニット120の実施の形態を説明するブロック図。 本発明による受信方法の実施の形態を説明するフローチャート。 本発明による受信方法の実施の形態を説明するフローチャート（図５-Iの続き）。 本発明による復号化スキームの実施の形態を説明する模式的なデータフロー。 本発明による受信機200の実施の形態を説明するブロック図。 本発明による受信装置200中の取得ユニット210の実施の形態を説明するブロック図。

Claims (19)

  1. ハイブリッド自動再送要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいて受信機にソースデータブロックを送信する方法であって、
    （ａ）前記ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを前記受信機から受信するステップ、
    （ｂ）前記ソースデータブロックの前記示された部分を、複数のデータセグメントに分割するステップ、
    （ｃ）前記データセグメントを予め定められた長さに拡張するために、前記複数のデータセグメントの各々に既知のデータをパディングするステップ、
    （ｄ）前記受信機において前記データセグメントを復号するための冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々について線形符号化を実行するステップ、及び
    （ｅ）前記複数のデータパケットを伝送チャネルに送信するステップを有する方法。
  2. ステップ（ａ）の前に、
    （ｆ）前記ソースデータブロックを複数のデータセグメントに分割するステップ、
    （ｇ）符号化に用いられるデータセグメント及び前記受信機における復号化のための対応する冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々について線形符号化をそれぞれ実行するステップ、並びに
    （ｈ）前記複数のデータパケットを伝送チャネルに送信するステップ、
    をさらに有する請求項１に記載の方法。
  3. ステップ（ｅ）及び（ｈ）の前に、前記複数のデータパケットを送信のためのデータストリームに多重化するステップをさらに有する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 符号化に用いられる前記線形符号及び符号化率が同じである、請求項１に記載の方法。
  5. 線形ブロック符号として低密度パリティチェック符号がチャネル符号化に用いられる、請求項４に記載の方法。
  6. ハイブリッド自動再送要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいて受信機にソースデータブロックを送信するための装置であって、
    前記ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを前記受信機から受信する受信ユニット、
    前記ソースデータブロックの前記示された部分を複数のデータセグメントに分割する分割ユニット、
    前記データセグメントを予め定められた長さに拡張するために、前記複数のデータセグメントの各々に既知のデータをパディングするパディングユニット、
    前記受信機において前記データセグメントを復号するための冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを生成するために、前記複数のデータセグメントの各々について線形符号化を実行する複数の符号化器、及び
    前記複数のデータパケットを伝送チャネルに送信する送信ユニット、を有する装置。
  7. 前記分割ユニットがさらに前記ソースデータブロックを複数のデータセグメントに分割し、前記複数の符号化器がさらに、複数のデータパケットを生成するために前記複数のデータセグメントの各々についての線形符号化をそれぞれ実行し、前記複数のデータパケットの各々が、符号化に用いられるデータセグメント及び前記受信機における復号化のための対応する冗長情報セグメントを含み、前記送信ユニットがさらに、前記複数のデータパケットを伝送チャネルに送信する、請求項６に記載の装置。
  8. 前記複数の符号化器の構造及び機能が同じであり、符号化に用いられる線形符合及び符号化率が同じである、請求項６に記載の装置。
  9. 線形ブロック符号として低密度パリティチェック符号がチャネル符号化に用いられる、請求項６に記載の装置。
  10. 前記複数のデータパケットを送信のためのデータストリームに多重化する多重化ユニットをさらに有する請求項６に記載の装置。
  11. ハイブリッド自動再送要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいてソースデータブロックを復元するための受信方法であって、
    （ａ）各々が冗長情報セグメントを含む複数のデータパケットを含むデータストリームを伝送チャネルから受信するステップ、
    （ｂ）正しく復号されないデータセグメントをバッファリングされたデータセグメントから抽出するステップ、
    （ｃ）前記抽出されたデータセグメントを複数のデータセグメントに分割するステップ、並びに
    （ｄ）複数のソースデータセグメントを復元するために、前記複数のデータセグメント及び対応する冗長情報セグメントの各々にそれぞれ基づいて、チャネル復号化を実行するステップ、を有する方法。
  12. ステップ（ａ）の前に、データセグメント及び冗長情報セグメントを各々が含む複数のデータパケットを受信するステップ、並びに、ソースデータセグメントを復元するために、前記複数のデータパケットの各々の中の前記データセグメント及び冗長情報セグメントに基づいてチャネル復号化を実行するステップをさらに有する、請求項１１に記載の方法。
  13. ステップ（ｄ）の後の再送信において前記複数のデータセグメントのうちのいずれか１つが正しく復号されない場合、
    前記複数の冗長情報セグメントを線形冗長情報セグメントとして構成するステップ、
    ステップ（ｂ）において抽出されたデータセグメントに対応するバッファリングされた冗長情報セグメントから冗長情報セグメントを抽出するステップ、
    前記線形冗長情報セグメント及び前記抽出された冗長情報セグメントに基づいて、最適化された冗長情報セグメントを生成するステップ、並びに
    ソースデータセグメントを復元するために、前記最適化された冗長情報セグメント及び前記抽出されたデータセグメントに基づいて、チャネル復号化を実行するステップ、
    をさらに有する請求項１１に記載の方法。
  14. 復元されたソースデータセグメント、正しく復号されないデータセグメント及びその対応する冗長情報セグメントをバッファリングするステップ、
    少なくとも１つのデータセグメントが正しく復号されない場合に、前記ソースデータブロックのどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを送信機に送信するステップ、並びに
    前記バッファリングされたデータセグメントに基づいて、前記ソースデータブロックを構成するステップ、をさらに有する請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
  15. ハイブリッド自動再送要求プロトコルを用いた無線通信システムにおいてソースデータブロックを復元するための受信装置であって、
    各々が冗長情報セグメントを含む複数のデータパケットを含むデータストリームを伝送チャネルから受信する受信ユニット、
    バッファリングされたデータセグメントから正しく復号されないデータセグメントを抽出する第１抽出ユニット、
    前記抽出されたデータセグメントを複数のデータセグメントに分割する分割ユニット、並びに
    複数のソースデータセグメントを復元するために、前記複数のデータセグメント及び対応する冗長情報セグメントの各々にそれぞれ基づいて、チャネル復号化を実行する複数の復号化器を有する装置。
  16. 前記受信ユニットがさらに、複数のデータパケットを受信し、前記複数のデータパケットの各々がデータセグメント及び冗長情報セグメントを含み、前記複数の復号化器がさらに、ソースデータセグメントを復元するために、前記複数のデータパケットの各々の中の前記データセグメント及び冗長情報セグメントに基づいて、チャネル復号化を実行する、請求項１５に記載の装置。
  17. 第１抽出ユニットによって抽出された前記データセグメントに対応するバッファリングされた冗長情報セグメントから冗長情報セグメントを抽出する第２抽出ユニット、
    前記複数の冗長情報セグメントを線形冗長情報セグメントとして構成する処理ユニット、並びに
    前記線形冗長情報セグメント及び前記抽出された冗長情報セグメントに基づいて、最適化された冗長情報セグメントを生成する生成ユニット、をさらに有する請求項１５に記載の装置。
  18. 前記複数の復号化器がさらに、ソースデータセグメントを復元するために、前記最適化された冗長情報セグメント及び前記抽出されたデータセグメントに基づいて、チャネル復号化を実行する、請求項１７に記載の装置。
  19. 復元されたソースデータセグメント、正しく復号されないデータセグメント及びその対応する冗長情報セグメントをバッファリングするバッファユニット、
    少なくとも１つのデータセグメントが正しく復号されない場合に、前記ソースデータブロックどの部分が正しく復号されないかを示すフィードバックメッセージを送信機に送信する送信ユニット、並びに
    前記バッファリングされたデータセグメントに基づいて、前記ソースデータブロックを構成する構成ユニット、をさらに有する請求項１６又は請求項１８に記載の装置。
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