JP2013162199A - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッドＡＲＱ方式において、スループットを向上させることができる通信システム及び通信方法を提供する。
【解決手段】基地局装置１０１は、中継局装置１０２と移動局装置１０３に再送回数に応じてデータビットとパリティビットを送信する。中継局装置１０２及び移動局装置１０３は、基地局装置１０１からの信号を受信し、情報ビットを誤りなく検出できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を生成する。中継局装置１０２は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置１０１に通知する。移動局装置１０３は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置１０１及び中継局装置１０２に通知する。基地局装置１０１は、中継局装置１０２または移動局装置１０３で情報ビットを誤りなく検出できるまで繰り返し再送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッドＡＲＱ方式の通信を行う通信システム及び通信方法に関する。

通常、無線通信システムでは、通信の信頼性を向上させるために誤り訂正符号化が行われる。誤り訂正符号の中で、符号化率の自由度の高さや繰り返し復号による高い誤り訂正能力を持つＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号は任意の拡大ガロア体上での構成が可能であり、一般に用いられるBinary ＬＤＰＣ符号に対して、拡大ガロア体上で構成されたNon-Binary（ＮＢ） ＬＤＰＣ符号はビット誤り率特性が良くなることが知られている。また、ＬＤＰＣ符号化された符号語から適切に符号をパンクチャすることで、同じ復号器を用いて符号化率を可変にできるRate-Compatible-Puncture（ＲＣＰ） ＬＤＰＣ符号方式がある。このＲＣＰ ＬＤＰＣ符号は、パンクチャによって符号化率を変えられるため、ハイブリッドＡＲＱ（自動再送要求：Automatic Repeat reQuest）方式におけるIncremental redundancy再送に適した誤り訂正符号である。上記のことは非特許文献１に記載されている。

小澤隆志，岩波保則，岡本英二，山田良太，岡本直樹，"Non-Binary Rate-Compatible-Punctured LDPC符号化 Type II Hybrid-ARQ方式のスループット特性の評価",The 32nd Symposium on Information Theory and its Application (SITA 2009),2009年11月

ハイブリッドＡＲＱ方式は、受信信号に誤りが検出された場合に再送が行われ、符号化率が下がったり、ダイバーシチ効果が得られたりすることで誤り率を下げる方式である。しかしながら、再送回数が多くなると、誤りがなくなったとしてもスループットは劣化してしまうという問題がある。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッドＡＲＱ方式において、スループットを向上させることができる通信システム及び通信方法を提供することにある。

本発明は、基地局装置、中継局装置及び移動局装置を備えて、ハイブリッドＡＲＱを行う通信システムであって、
前記基地局装置は、前記中継局装置及び前記移動局装置に信号を送信し、
前記中継局装置及び前記移動局装置は、前記基地局装置からの信号を受信し、情報ビットを誤りなく検出できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を生成し、
前記中継局装置は、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置に通知し、
前記移動局装置は、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置及び中継局装置に通知し、
前記基地局装置は、前記中継局装置または前記移動局装置で情報ビットを誤りなく検出できるまで繰り返し再送することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記中継局装置で誤りなく情報ビットが得られ、前記移動局装置で誤りが検出された場合には、前記中継局装置と前記移動局装置のみで通信を行うことを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記中継局装置が前記移動局装置に信号を送信する場合には、該中継局装置が誤りなく検出できた再送回数＋１に対応する信号を送信することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、情報ビットをＮＢ ＲＣＰ ＬＤＰＣ符号化してマザーコードを生成し、再送回数に従ってマザーコードをパンクチャして送信することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置、前記中継局装置、前記移動局装置は各々複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備え、
前記基地局装置は、複数のストリームを空間多重して送信することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は前記複数のストリームをまとめて、誤り検出のための巡回冗長検査符号化を行うことを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記複数のストリーム各々に対して誤り検出のための巡回冗長検査符号化を行い、
前記中継局装置または移動局装置は、ストリーム毎にＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を通知することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、複数のストリームのうち、誤りが検出されたストリームのみを空間多重して再送することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記基地局装置は、再送回数の異なる信号を空間多重して送信することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記中継局装置は、前記移動局装置における所要品質を満たすように送信電力を制御することを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記中継局装置は、前記移動局装置との距離情報によって送信電力を変えることを特徴とする。

また、本発明の通信システムにおいて、前記中継局装置は、前記移動局装置との距離が近くなるにつれて送信電力を下げることを特徴とする。

また、本発明は、基地局装置、中継局装置及び移動局装置を備えて、ハイブリッドＡＲＱを行う通信システムにおける通信方法であって、
前記基地局装置が、中継局装置及び移動局装置に信号を送信するステップと、前記中継局装置及び前記移動局装置が、前記基地局装置からの信号を受信し、情報ビットを誤りなく検出できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を生成するステップと、前記中継局装置が、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置に通知するステップと、前記移動局装置が、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置及び中継局装置に通知するステップと、前記基地局装置が、前記中継局装置または前記移動局装置で情報ビットを誤りなく検出できるまで繰り返し再送するステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基地局装置と移動局装置の間にある中継局装置が正しく受信できれば、中継局装置と移動局装置の間で再送が行われるようになるため、再送回数が減り、結果としてスループットを向上させることができる。

また本発明によれば、複数の送受信アンテナを用いて空間多重を行う場合は、高速データ伝送が可能となり、また１つの符号化ブロックを複数のストリームに分けるため、１度の誤り検出で空間多重した信号の誤り検出が可能である。

また、本発明によれば、複数のストリーム各々で誤り検出を行う場合、ストリーム毎に異なる再送回数で正しく受信する場合がある。全ストリームが正しく受信できるまで新たなデータを空間多重しない場合、正しく受信できたストリームについては空間多重されないため、空間多重数が減り、誤りが検出されたストリームが再送によって正しく受信できる確率を向上させることができる。また、異なるデータを空間多重する場合、正しく受信できたストリームの代わりに新たなデータを空間多重するので、高速伝送が可能となる。

また、本発明によれば、中継局装置と移動局装置における受信品質や、中継局装置と移動局装置の距離に応じて中継局の送信電力を変えるので、効率の良い通信が可能となる。

第１の実施形態における通信システムの概略図である。 第１の実施形態における送信装置（基地局装置または中継局装置）の構成を示すブロック図である。 符号化率１／２の場合の送信パケット選択の一例を示す図である。 第１の実施形態における受信装置（移動局装置または中継局装置）の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の送受信処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。 シミュレーション条件を示す図である。 中継局装置なしの場合の平均Ｅｂ／Ｎ０に対するスループット特性を示す図である。 中継局装置ありの場合の基地局装置−移動局装置の平均Ｅｂ／Ｎ０に対するスループット特性を示す図である。 継局装置なしの場合の平均Ｅｂ／Ｎ０に対する平均再送回数を示す図である。 継局装置ありの場合の基地局装置−移動局装置の平均Ｅｂ／Ｎ０に対する平均再送回数を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態では、移動局装置における受信電力を向上させるため、基地局装置と移動局装置の間に中継局装置を配置する。中継局は復号して再送信するｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ型とする。

図１は本実施形態における通信システムの概略図である。図１（ａ）は基地局の最初の送信（初送）の場合か、中継局装置で誤りが検出された場合を示している。基地局装置１０１から送信された信号は、中継局装置１０２、移動局装置１０３で受信される。中継局１０２で誤りなく受信できた場合は図１（ｂ）のようになる。このとき、基地局装置１０１ではなく、中継局装置１０２が移動局装置１０３に信号を送信するようになる。従って、中継局装置１０２は、誤り検出の有無によって、送信装置にも受信装置にもなる。

図２は、本実施形態における送信装置（基地局装置または中継局装置）の構成を示すブロック図である。送信装置２００は、ＣＲＣ（巡回冗長検査：Cyclic Redundancy Check）符号化部２０１、誤り訂正符号化部２０２、送信ビット選択部２０３、変調部２０４、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換部：Inverse Fast Fourier Transform）部２０５、ＧＩ（ガードインターバル：Guard Interval）挿入部２０６、無線部２０７、送信アンテナ２０８を備える。情報ビットは、ＣＲＣ符号化部２０１で誤り検出のためのＣＲＣ符号化され、誤り訂正符号化部２０２では、Non-Binary（ＮＢ） Rate-Compatible-Punctured（ＲＣＰ） ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）を用いて符号化される。なお、本発明はその他の誤り訂正符号、例えばターボ符号、Ｂｉｎａｒｙ ＬＤＰＣ符号、を用いることも可能である。パンクチャする前の符号化ビットをマザーコード（mother code）と呼ぶこともある。送信ビット選択部２０３は入力される再送回数通知情報に基づいて、記憶していたマザーコードをパンクチャし、送信するビットを選択する。ここで、パンクチャとはビットを間引くことを意味する。変調部２０４は選択された送信ビットを、ＰＳＫ（位相変調：Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation）等の変調シンボルにマッピングする。変調シンボルは、ＩＦＦＴ部２０５でサブキャリアに割り当てられた後に周波数時間変換され、ＧＩ挿入部２０６でガードインターバルが挿入され、無線部２０７でデジタル・アナログ変換、フィルタリング、無線周波数変換等が行われ、送信アンテナ２０８から送信される。

図３は、符号化率１／２の場合の送信パケット選択の一例を示している。データビットとパリティビットから構成される符号化ブロックのうち、パリティビットを図のように分割する。そして再送回数に応じて送信する。例えば、初送はデータビット３０１のみ、２回目（再送の１回目）からは分割したパリティビット３０２〜３０４を順に送信ビットとして選択する。また、５回目（再送の４回目）になったら、再びデータビットを選択する。このように再送回数によってデータビットとパリティビットの送信を選択する。ただし、本発明はこれに限らず、データビットは毎回送信するようにし、パリティビットのみを再送回数に応じて選択しても良い。

図４は、本実施形態における受信装置（移動局装置または中継局装置）の構成を示すブロック図である。受信装置４００は、受信アンテナ４０１、無線部４０２、ＧＩ除去部４０３、ＦＦＴ部４０４、シンボルＬＬＲ算出部４０５、誤り訂正復号部４０６、誤り検出部４０７、記憶部４０８を備える。受信アンテナ４０１で受信された受信波は、無線部４０２で無線周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換され、受信信号として出力される。受信信号は、ＧＩ除去部４０３でガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部４０４で時間周波数変換され、シンボルＬＬＲ（対数尤度比：Log Likelihood Ratio）算出部４０５でシンボルＬＬＲを算出され、記憶部４０８に入力すると共に誤り訂正復号部４０６に入力する。誤り訂正復号部４０６は記憶部４０８から得られるシンボルＬＬＲとシンボルＬＬＲ算出部４０５から得られるシンボルＬＬＲを合成した後、誤り訂正復号を行う。誤り検出部４０７は誤り訂正復号結果に誤りがあるかどうかを検出する。誤り検出の結果、誤りが検出されなかったらＡＣＫを基地局装置及び中継局装置に通知し、情報ビットを出力する。誤りが検出された場合はＮＡＣＫを基地局装置及び中継局装置に通知する。

ここで、シンボルＬＬＲ算出をＱＰＳＫを例に説明する。あるサブキャリアにおいて、ＱＰＳＫの信号点をＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３とする。このとき拡大ガロア体上の数字ａ＝０、１、２、３に対するシンボルＬＬＲ_ａは例えば次のように求めることができる。

ただし、σ^２は雑音電力である。

シンボルＬＬＲの合成について説明する。例えば、３回目の再送の場合、記憶部４０８では、初送、１、２回目の再送で得られたシンボルＬＬＲの合成値が記憶されている。シンボルＬＬＲ算出部４０５では３回目の再送で得られたシンボルＬＬＲが求められるので、誤り訂正復号部４０６では、初送、１〜３回目の再送で得られたシンボルＬＬＲが合成されたものについて誤り訂正復号が行われる。なお、ＬＬＲの合成は、伝搬路が独立であると仮定して、加算すればよい。

図５は、本実施形態の送受信処理を示すフローチャートである。基地局装置１０１は、中継局装置１０２と移動局装置１０３に再送回数に応じてデータビットとパリティビットを送信する（ステップｓ５０１）。移動局装置１０３で誤りが検出されたかどうかを判断する（ステップｓ５０２）。移動局１０３で誤りが検出されない、つまりステップｓ５０２でＮｏの場合、ステップｓ５０３で基地局装置１０１と中継局装置１０２にＡＣＫを通知し、終了する。移動局装置１０３で誤りが検出された、つまりステップｓ５０２でＹｅｓの場合、ＮＡＣＫを基地局装置１０１と中継局装置１０２に通知する（ステップｓ５０４）。ステップｓ５０５では、中継局装置１０２で誤りが検出されたかどうかを判断する。中継局装置１０２で誤りが検出された場合（ステップｓ５０５でＹｅｓ）は、基地局装置１０１にＮＡＣＫを通知し（ステップｓ５０６）、ステップｓ５０１に戻り、基地局装置１０１は、中継局装置１０２と移動局装置１０３にデータビットとパリティビットを送信する。中継局装置１０２で誤りが検出されない場合（ステップｓ５０５でＮｏ）、基地局装置１０１にＡＣＫを通知する（ステップｓ５０７）。ステップｓ５０８では、中継局装置１０２は、検出したデータビットを再符号化してパリティビットを生成し、再送回数に応じてデータビットとパリティビットを移動局装置１０３に送信する。ここで、再送回数は基地局装置１０１から引き継ぐものとする。ステップｓ５０９では、移動局装置１０３で誤りが検出されたかどうかを判断し、誤りが検出された場合（ステップｓ５０９でＹｅｓ）、中継局装置１０２にＮＡＣＫを通知し（ステップｓ５１０）、再度ステップｓ５０８に戻る。移動局装置１０３で誤りが検出されない場合（ステップｓ５０９でＮｏ）、中継局装置１０２にＡＣＫを通知し（ステップｓ５１１）、処理を終了する。

このように上記本実施形態では、基地局装置１０１と移動局装置１０３の間に中継局装置１０２を配置するようにした。このため、中継局装置１０２で正しく受信できれば、中継局装置１０２と移動局装置１０３の間で再送が行われるようになるため、再送回数が減り、結果としてスループットを向上させることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、複数のストリームを空間多重で送信する場合を説明する。
図６は、本実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置６００は、ＣＲＣ符号化部６０１、誤り訂正符号化部６０２、送信ビット選択部６０３、Ｓ／Ｐ変換部６０４、変調部６０５−１〜６０５−Ｔ、ＩＦＦＴ部６０６−１〜６０６−Ｔ、ＧＩ挿入部６０７−１〜６０７−Ｔ、無線部６０８−１〜６０８−Ｔ、送信アンテナ６０９−１〜６０９−Ｔを備える。送信ビットはＣＲＣ符号化部６０１でＣＲＣ符号化され、誤り訂正符号化部６０２でＮＢ ＲＣＰ ＬＤＰＣ符号を用いて誤り訂正符号化され、送信ビット選択部６０３で入力された再送回数通知情報に従って、送信するデータビットとパリティビットを選択する。Ｓ／Ｐ変換部６０４は送信ビットをシリアル・パラレル変換して複数のストリームに分ける。各ストリームは変調部６０５−１〜６０５−Ｔで変調シンボルにマッピングされ、ＩＦＦＴ部６０６−１〜６０６−Ｔで周波数時間変換され、ＧＩ挿入部６０７−１〜６０７−ＴでＧＩを挿入され、無線部６０８−１〜６０８−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、無線周波数変換等が行われ、送信アンテナ６０９−１〜６０９−Ｔから送信される。

図７は、本実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置７００は、受信アンテナ７０１−１〜７０１−Ｒ、無線部７０２−１〜７０２−Ｒ、ＧＩ除去部７０３−１〜７０３−Ｒ、ＦＦＴ部７０４−１〜７０４−Ｒ、シンボルＬＬＲ算出部７０５、Ｐ／Ｓ変換部７０６、誤り訂正復号部７０７、誤り検出部７０８を備える。受信アンテナ７０１−１〜７０１−Ｒで受信した受信波は、無線部７０２−１〜７０２−Ｒで無線周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換され、受信信号として出力される。受信信号は、ＧＩ除去部７０３−１〜７０３−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部７０４−１〜７０４−Ｒで時間周波数変換される。シンボルＬＬＲ算出部７０５はシンボルＬＬＲを算出する。シンボルＬＬＲが算出されれば、ＭＩＭＯ分離における最尤検出（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）されたことと等価となる。シンボルＬＬＲはＰ／Ｓ変換部７０６でパラレル・シリアル変換が行われ、記憶部７０９と誤り訂正復号部７０７に入力される。誤り訂正復号部７０７は、記憶部７０９から入力されるシンボルＬＬＲとＰ／Ｓ変換部７０６から得られるシンボルＬＬＲを合成し、誤り訂正復号を行う。誤り検出部７０８では、誤り訂正結果に誤りがあるかどうかを検出し、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を通知する。

本実施形態は、複数の送受信アンテナを用いて空間多重を行ったので、高速データ伝送が可能となる。また、１つの符号化ブロックを複数のストリームに分けたため、１度の誤り検出で空間多重した信号の誤り検出が可能である。従って、基地局装置、中継局装置、移動局装置におけるＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知に関しては第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
本実施形態では、ストリーム毎に符号化ブロックがある場合について説明する。なお一例として、Ｔ本の送信アンテナを用いてＴ個のストリームを送信する場合について説明する。

図８は、本実施形態における送信装置の構成を示すブロック図である。送信装置８００は、ＣＲＣ符号化部８０１−１〜８０１−Ｔ、誤り訂正符号化部８０２−１〜８０２−Ｔ、送信ビット選択部８０３−１〜８０３−Ｔ、変調部８０４−１〜８０４−Ｔ、ＩＦＦＴ部８０５−１〜８０５−Ｔ、ＧＩ挿入部８０６−１〜８０６−Ｔ、無線部８０７−１〜８０７−Ｔ、送信アンテナ８０８−１〜８０８−Ｔを備える。複数系列の情報ビットはＣＲＣ符号化部８０１−１〜８０１−ＴでＣＲＣ符号化され、誤り訂正符号化部８０２−１〜８０２−Ｔで誤り訂正符号化され、送信ビット選択部８０３−１〜８０３−Ｔで再送回数通知情報に基づいて送信ビットが選択され、変調部８０４−１〜８０４−Ｔで変調シンボルにマッピングされ、ＩＦＦＴ部８０５−１〜８０５−Ｔで周波数時間変換され、ＧＩ挿入部８０６−１〜８０６−Ｔでガードインターバルが挿入され、無線部８０７−１〜８０７−Ｔでデジタル・アナログ変換、フィルタリング、無線周波数変換等が行われ、送信アンテナ８０８−１〜８０８−Ｔから送信される。

図９は、本実施形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置９００は、受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒ、無線部９０２−１〜９０２−Ｒ、ＧＩ除去部９０３−１〜９０３−Ｒ、ＦＦＴ部９０４−１〜９０４−Ｒ、シンボルＬＬＲ算出部９０５、誤り訂正復号部９０６−１〜９０６−Ｔ、誤り検出部９０７−１〜９０７−Ｔ、記憶部９０８−１〜９０８−Ｔを備える。受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｒで受信した受信波は、無線部９０２−１〜９０２−Ｒで無線周波数変換、フィルタリング、アナログ・デジタル変換され、受信信号として出力される。受信信号は、ＧＩ除去部９０３−１〜９０３−Ｒでガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部９０４−１〜９０４−Ｒで時間周波数変換される。シンボルＬＬＲ算出部９０５は、各ストリームに対応するシンボルＬＬＲを算出し、記憶部９０８−１〜９０８−Ｔ及び誤り訂正復号部９０６−１〜９０６−Ｔに出力する。誤り訂正復号部９０６−１〜９０６−Ｔは、記憶部９０８−１〜９０８−Ｔ及びシンボルＬＬＲ算出部９０５から得られるシンボルＬＬＲを合成した後、誤り訂正復号が行われ、誤り検出部９０７−１〜９０７−Ｔで誤り検出が行われる。

１つのストリームに着目すれば、ＨＡＲＱのフローチャートは第１の実施形態と同様である。しかしながら、本実施形態では、複数のストリーム各々で誤り検出を行うため、ストリーム毎に異なる再送回数で正しく受信する場合がある。この場合、大きく分けると、１）全ストリームが正しく受信できるまで新たなデータを空間多重しない場合と、２）異なるデータを空間多重する場合の２つがある。

１）は、正しく受信できたストリームについては空間多重されないため、空間多重数が減り、誤りが検出されたストリームが再送によって正しく受信できる確率を向上させることができる。
２）は、正しく受信できたストリームの代わりに新たなデータを空間多重するので、高速伝送が可能となる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、移動局装置における所要受信品質を満たすように中継局装置における電力制御について説明する。一般に、基地局装置と中継局装置は固定されているので、移動するのは移動局装置のみである。従って、中継局装置と移動局装置の距離に応じて中継局の送信電力を変えれば良い。中継局装置と移動局装置の距離は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて測定するか、中継局装置と移動局装置との間のパスロスで判断することができる。パスロスは、例えば、中継局装置の送信電力と移動局装置における受信電力の差で求めることができる。また、移動局装置における受信品質を満たせばよいので、パスロスが小さい、つまり中継局装置と移動局装置との距離が短いほど中継局装置の送信電力を下げれば効率が良い。

上記実施形態では、再送回数に応じて送信ビットを選択するようにしていたが、本発明はこれに限らず、伝搬路状態（ＣＳＩ：Channel State Information）を考慮して送信ビットを選択しても良い。このようにすると、初回送信時の符号化率や再送時の冗長度を適応的に選択することができるため、再送回数を減らすことができる。

（実験例）
上記実施形態の効果を示すために計算機シミュレーションを行った。図１０にはシミュレーション条件を示している。例としてＧＦ（４）上の符号化率が１／２（４／８）のｍｏｔｈｅｒ ｃｏｄｅに対し、パンクチャを行い、符号化率を変化させた時のＲＣＰ ＬＤＰＣ符号のシミュレーションを行う。ｍｏｔｈｅｒ ｃｏｄｅをパンクチャして得られるビット列をｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｄｅと呼ぶ。変調方式はＱＰＳＫで、それをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調している。また、このシミュレーションではＬＤＰＣの１ブロックを８つのＯＦＤＭシンボルに分割する。ＬＤＰＣ符号のｍｏｔｈｅｒ ｃｏｄｅの符号化率は１／２であるので、前半４つのＯＦＤＭシンボルは情報ビットのみで構成され、後半４つのＯＦＤＭシンボルはパリティビットのみで構成される。初送では前半４つのＯＦＤＭシンボルを送信し、再送では再送回数に応じてパリティビット部分のＯＦＤＭシンボルを１つずつ送信する。符号化率を４／８＝１／２まで下げても誤りが検出される場合、再度情報ビットで構成されるＯＦＭＤシンボルを送信するところに戻り、再送は繰り返すが、最大繰り返し数３回で終了する。

図１１は中継局装置なしの場合のスループット特性、図１２は中継局装置ありの場合のスループット特性を示す。図１１の横軸は平均Ｅｂ／Ｎ０、図１２の横軸は基地局装置−移動局装置の平均Ｅｂ／Ｎ０である。図中のグラフは再送毎に符号化率が変化するＴｙｐｅ ＩＩのＨＡＲＱと、再送で同じ信号を送信し続けるＴｙｐｅ ＩのＨＡＲＱを示している。中継局装置なしの場合と、中継局装置ありの場合を比較すると、特に低Ｅｂ／Ｎ０の領域で中継局装置を配置することによるスループット改善効果が大きく見られる。

図１３は、継局装置なしの場合の平均Ｅｂ／Ｎ０に対する平均再送回数、図１４は継局装置ありの場合の基地局装置−移動局装置の平均Ｅｂ／Ｎ０に対する平均再送回数を示す。中継局装置なしの場合と中継局装置ありの場合を比較すると、中継局装置ありの場合の方が、平均再送回数１回以上、すなわち２回以上の伝送で正しく受信できるときにスループットが大きく改善しており、この領域では中継局装置−移動局装置の通信に切り替わっていることがわかる。

なお、本発明に関わる受信装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。

また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。また、上述した実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される．

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

１０１ 基地局装置
１０２ 中継局装置
１０３ 移動局装置
２００ 送信装置
２０１ 符号化部
２０２ 訂正符号化部
２０３ 送信ビット選択部
２０４ 変調部
２０５ ＩＦＦＴ部
２０６ ＧＩ挿入部
２０７ 無線部
２０８ 送信アンテナ
４００ 受信装置
４０１ 受信アンテナ
４０２ 無線部
４０３ ＧＩ除去部
４０４ ＦＦＴ部
４０５ シンボルＬＬＲ算出部
４０６ 誤り訂正復号部
４０７ 誤り検出部
４０８ 記憶部
６００ 送信装置
６０１ 符号化部
６０２ 訂正符号化部
６０３ 送信ビット選択部
６０４ Ｓ／Ｐ変換部
６０５−１〜６０５−Ｔ 変調部
６０６−１〜６０６−Ｔ ＩＦＦＴ部
６０７−１〜６０７−Ｔ ＧＩ挿入部
６０８−１〜６０８−Ｔ 無線部
６０９−１〜６０９−Ｔ 送信アンテナ
７００ 受信装置
７０１−１〜７０１−Ｒ 受信アンテナ
７０２−１〜７０２−Ｒ 無線部
７０３−１〜７０３−Ｒ ＧＩ除去部
７０４−１〜７０４−Ｒ ＦＦＴ部
７０５ シンボルＬＬＲ算出部
７０６ Ｐ／Ｓ変換部
７０７ 訂正復号部
７０８ 誤り検出部
７０９ 記憶部
８００ 送信装置
８０１−１〜８０１−Ｔ ＣＲＣ符号化部
８０２−１〜８０２−Ｔ 訂正符号化部
８０３−１〜８０３−Ｔ 送信ビット選択部
８０４−１〜８０４−Ｔ 変調部
８０５−１〜８０５−Ｔ ＩＦＦＴ部
８０６−１〜８０６−Ｔ ＧＩ挿入部
８０７−１〜８０７−Ｔ 無線部
８０８−１〜８０８−Ｔ 送信アンテナ
９００ 受信装置
９０１−１〜９０１−Ｔ 受信アンテナ
９０２−１〜９０２−Ｔ 無線部
９０３−１〜９０３−Ｔ ＧＩ除去部
９０４−１〜９０４−Ｔ ＦＦＴ部
９０５−１〜９０５−Ｔ シンボルＬＬＲ算出部
９０６−１〜９０６−Ｔ 訂正復号部
９０７−１〜９０７−Ｔ 誤り検出部
９０８−１〜９０８−Ｔ 記憶部，

Claims (13)

1. 基地局装置、中継局装置及び移動局装置を備えて、ハイブリッドＡＲＱを行う通信システムであって、
   前記基地局装置は、前記中継局装置及び前記移動局装置に信号を送信し、
   前記中継局装置及び前記移動局装置は、前記基地局装置からの信号を受信し、情報ビットを誤りなく検出できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を生成し、
   前記中継局装置は、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置に通知し、
   前記移動局装置は、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置及び中継局装置に通知し、
   前記基地局装置は、前記中継局装置または前記移動局装置で情報ビットを誤りなく検出できるまで繰り返し再送することを特徴とする通信システム。
2. 前記中継局装置で誤りなく情報ビットが得られ、前記移動局装置で誤りが検出された場合には、前記中継局装置と前記移動局装置のみで通信を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記中継局装置が前記移動局装置に信号を送信する場合には、該中継局装置が誤りなく検出できた再送回数＋１に対応する信号を送信すること
   を特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記基地局装置は、情報ビットをＮＢ ＲＣＰ ＬＤＰＣ符号化してマザーコードを生成し、再送回数に従ってマザーコードをパンクチャして送信することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信システム。
5. 前記基地局装置、前記中継局装置、前記移動局装置は各々複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを備え、
   前記基地局装置は、複数のストリームを空間多重して送信すること
   を特徴とする請求項１から４に記載の通信システム。
   
6. 前記基地局装置は前記複数のストリームをまとめて、誤り検出のための巡回冗長検査符号化を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
7. 前記基地局装置は、前記複数のストリーム各々に対して誤り検出のための巡回冗長検査符号化を行い、
   前記中継局装置または移動局装置は、ストリーム毎にＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を通知すること
   を特徴とする請求項５に記載の通信システム。
8. 前記基地局装置は、複数のストリームのうち、誤りが検出されたストリームのみを空間多重して再送すること
   を特徴とする請求項７に記載の通信システム。
9. 前記基地局装置は、再送回数の異なる信号を空間多重して送信すること
   を特徴とする請求項７に記載の通信システム。
10. 前記中継局装置は、前記移動局装置における所要品質を満たすように送信電力を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の通信システム。
11. 前記中継局装置は、前記移動局装置との距離情報によって送信電力を変えることを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
12. 前記中継局装置は、前記移動局装置との距離が近くなるにつれて送信電力を下げることを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
13. 基地局装置、中継局装置及び移動局装置を備えて、ハイブリッドＡＲＱを行う通信システムにおける通信方法であって、
    前記基地局装置が、中継局装置及び移動局装置に信号を送信するステップと、
    前記中継局装置及び前記移動局装置が、前記基地局装置からの信号を受信し、情報ビットを誤りなく検出できたか否かを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を生成するステップと、
    前記中継局装置が、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置に通知するステップと、
    前記移動局装置が、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ通知信号を基地局装置及び中継局装置に通知するステップと、
    前記基地局装置が、前記中継局装置または前記移動局装置で情報ビットを誤りなく検出できるまで繰り返し再送するステップと、
    を備えることを特徴とする通信方法。

Images