JP2017158044A - 無線通信用集積回路、無線通信装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報を合成する。【解決手段】実施形態によれば、無線通信用集積回路のベースバンド集積回路は、第１、第２のスクランブルシードでスクランブルされた第１、第２のパケットデータを受信し、第１、第２のパケットデータの第１、第２の尤度情報の少なくとも一方を保存し、第１のパケットデータを第２のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するため又は第２のパケットデータを第1のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するための変換データを生成し、第１、第２の尤度情報のいずれか一方の尤度情報の符号を変換データに基づいて変換して第３の尤度情報を生成し、第１、第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と第３の尤度情報とに基づいて第４の尤度情報を生成する。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は自動再送制御（ＡＲＱ：Automatic Repeat reQuest）を利用する無線通信用集積回路、無線通信装置及び方法に関する。

無線パケット通信は、帯域利用効率の向上のために自動再送制御を採用している。自動再送制御によれば、受信パケットの復号結果がエラーを含む場合、同じデータが再送信される。同じデータが再送されるので、受信パケットの信頼性情報（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio、以下、尤度情報と称する）を用いて復号する受信機は、初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報とを合成することにより、受信信号の品質を改善することができる。

一方、無線送信機においては、信号のスペクトルや時間波形を滑らかにするため、あるいは他のシステムへの干渉を小さくするために、送信データがスクランブル処理され、疑似的にランダム化してから符号化されることが多い。スクランブル処理は、１パケット内の一部のデータの“０”、“１”を入れ替える（極性の反転）処理である。“０”、“１”の入れ換えはスクランブル回路により生成されるスクランブルコードにより制御され、スクランブルコードはスクランブルシードにより決定される。受信機は、送信機側のスクランブル回路と同一構造のデスクランブル回路を含み、復号したデータをデスクランブル処理して、元の送信データを得ることができる。通信システムによっては、初回の送信時と再送時とでスクランブルシードが変わることがある。スクランブルシードが異なると、同じデータでも“０”、“１”が入れ替わる箇所が異なり、初回の送信パケットと再送パケットでは全く違ったデータ列として受信されるので、尤度情報を合成しても受信信号の品質が改善されない。

再送時にスクランブルシードが変更されても、尤度情報の合成により受信信号の品質を改善できる従来例が提案されている。従来例は、初回パケットを受信すると、復号とデスクランブル処理を軟値（符号と振幅）により実行し、デスクランブル結果（軟値）をメモリに保存する。従来例は、再送パケットを受信すると、保存していた初回パケットのスクランブル結果に対して再送パケットと同じスクランブルシードでスクランブル処理を行い、その結果を符号化する。スクランブル処理と符号化は軟値により行われる。符号化結果（軟値）は、初回の送信データが再送パケットと同じスクランブルシードでスクランブル処理された後送信されたパケットの尤度情報と等価である。このため、この符号化結果を再送パケットの尤度情報と合成すれば、受信信号の信頼性を向上することができる。

国際公開第２０１５／０９４２５７号

従来例は、受信機における復号、デスクランブル処理、スクランブル処理、符号化の各々を軟値で実行するため、回路規模と消費電力が大きくなる。また、一般的な無線通信装置のデコーダの出力とデスクランブル回路の入出力は、バイナリデータであるので、従来例は、尤度情報の合成のために専用の軟値処理のデコーダとデスクランブル回路を設ける必要がある。

本発明の目的は、簡単な構成で初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報を合成することができる無線通信用集積回路、無線通信装置及び方法を提供することである。

実施形態によれば、無線通信用集積回路はベースバンド集積回路を具備する。
ベースバンド集積回路は、
ＲＦ集積回路を介して、第１のスクランブルシードでスクランブルされた第１のパケットデータと、第２のスクランブルシードでスクランブルされた第２のパケットデータとを受信し、
メモリに、前記第１のパケットデータの第１の尤度情報と、前記第２のパケットデータの第２の尤度情報の少なくとも一方を保存し、
前記第１のパケットデータを第２のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するため又は前記第２のパケットデータを第1のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するための変換データを生成し、
前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか一方の尤度情報の符号を前記変換データに基づいて変換して第３の尤度情報を生成し、
前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報とに基づいて第４の尤度情報を生成する。

実施形態による無線通信装置の一例の構成を示すブロック図である。 図１の無線ＬＡＮモジュールの一例の詳細な構成を示すブロック図である。 図２のスクランブル回路３６あるいはデスクランブル回路６２の一例の詳細な構成を示すブロック図である。 図２の変換データ生成部７４の一例の詳細な構成を示すブロック図である。 図２の符号変換部７６の原理の一例を示す図である。 図２の符号変換部７６の作用の一例を示す図である。 図２の尤度生成部７８の作用の一例を示す図である。 図２の尤度生成部７８の作用の他の例を示す図である。 図２のデスクランブル回路６２のスクランブルシードの設定を説明する図である。 実施形態のパケットフォーマットの一例を示す図である。 第２実施形態における無線ＬＡＮモジュールの一例の詳細な構成を示すブロック図である。 図１１のパケット識別部８２の作用の一例を示す図である。 第３実施形態における無線ＬＡＮモジュールの一例の詳細な構成を示すブロック図である。 フレームアグリゲーションの一例を示す図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態による無線通信装置の一例の構成を示すブロック図である。実施形態はどのような無線通信にも適用可能であるが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮに適用することができる。実施形態による無線通信装置は、無線ＬＡＮの基地局であるアクセスポイント、無線通信端末（単に端末とも称される）、中継装置等のいずれとしても実現され得る。端末の例は、移動体端末、ＴＶ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、携帯電話、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Ｗｅｂカメラ、ビデオカメラ、プロジェクタ、ナビゲーションシステム、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ／サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等がある。

アンテナ１６とホストシステム１２との間に接続される無線ＬＡＮモジュール１４は、アンテナ１６に接続される無線部２２と、ホストシステム１２に接続されるベースバンド部２０とを含む。無線ＬＡＮモジュール１４は１チップのＩＣで構成されてもよいし、無線部２２とベースバンド部２０が別々のチップのＩＣで構成されてもよい。アンテナ１６は、チップアンテナでもよいし、プリント基板上の配線からなるアンテナでもよいし、線状の導体素子からなるアンテナでもよい。アンテナ１６は単数に限らず、ＭＵ−ＭＩＮＯシステムのように複数のアンテナが設けられていてもよい。ベースバンド部２０とホストシステム１２は接続ケーブルを介して接続されてもよいし、直接接続されてもよい。無線ＬＡＮモジュール１４あるいはベースバンド部２０がＩＣチップで構成される場合、ＩＣチップが実装されるプリント基板の配線を介してベースバンド部２０がホストシステム１２に接続されてもよい。ホストシステム１２は、任意の通信プロトコルに従って、無線ＬＡＮモジュール１４およびアンテナ１６を用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、ＴＣＰ／ＩＰと、それより上位層のプロトコルを含んでもよい。無線ＬＡＮモジュール１４がＴＣＰ／ＩＰプロトコルを実行し、ホストシステム１２は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。ホストシステム１２の処理は、ＣＰＵ等のプロセッサによるソフトウェア（プログラム）で行われてもよいし、ハードウェアにより行われてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの両方により行われてもよい。

ベースバンド部２０は、バイナリデータをホストシステム１２と送受信するホストインターフェース３０と、ベースバンド回路２４と、Ｄ／Ａ変換器２６と、Ａ／Ｄ変換器２８とを含む。ホストインターフェース３０の一例は、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、ＳＰＩ（Serial Digital Interface）、ＳＤＩＯ（Secure Digital Input/Output）、ＵＳＢ、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ等があるが、どのようなインターフェースも適用可能である。ホストインターフェース３０は、ホストシステム１２とベースバンド回路２４との間でフレーム等を受け渡しするためのバッファメモリを含んでもよい。バッファメモリはＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリでもよい。ベースバンド回路２４は送信信号をＤ／Ａ変換器２６を介して無線部２２に出力し、無線部２２からの受信信号をＡ／Ｄ変換器２８を介して入力する。無線部２２は、アンテナ１６を介してフレームを送受信する無線通信部またはＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）集積回路を形成する。一例として、本実施形態に係るベースバンド回路２４は、送信時のデジタル領域の処理およびＤＡ変換を行う部分と、受信時のＡＤ変換以降の処理を行う部分とに対応する。ベースバンド回路２４は集積回路で構成されてもよい。無線部２２（ＲＦ集積回路）は、送信時にＤＡ変換より後の処理を行う部分と、受信時のＡＤ変換より前の処理を行う部分に対応する。本実施形態に係る無線通信用集積回路は、ベースバンド集積回路２４およびＲＦ集積回路２２のうち、少なくともベースバンド集積回路２４を含む。ここで述べた以外の方法でブロック間の処理、あるいはベースバンド集積回路２４およびＲＦ集積回路２２間の処理を切り分けてもよい。

図２は、無線ＬＡＮモジュール１４の一例の詳細なブロック回路図である。ホストインターフェース３０からの送信データは、アクセス制御部６４において無線ＬＡＮのパケットフォーマットに合致したデータサイズとなるように制御されたのち、スクランブル回路（スクランブラとも称される）３６でスクランブル処理される。アクセス制御部６４は、バイナリデータであるヘッダ部を生成し、ペイロード部の先頭にヘッダ部を付加してスクランブル回路３６に供給する。図３はスクランブル回路３６の一例の詳細を示す。なお、後述するデスクランブル回路（デスクランブラとも称される）６２も図３と同じ構成である。

スクランブル回路３６は、直列に接続された多数のフリップフロップからなるシフトレジスタを含み、スクランブルコードに応じて入力データの“０”、“１”を入れ替え（極性を反転し）、入力データ（送信データ）を疑似的にランダム化する。無線通信では、送信される信号の周波数スペクトルを滑らかにする（スパイク状のスペクトルを回避する）用途や、送信される信号の時間波形のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピークの振幅と平均振幅との比率）を小さくする用途で、送信データをスクランブル処理することが一般的である。

スクランブル回路３６の構成（シフトレジスタの接続）は、生成多項式Ｓ（ｘ）（generator polynomial）によって定義される。図３の例では、７つのフリップフロップ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６が直列に接続され、入力側から数えて４番目のフリップフロップ１１０の出力ｘ_４と７番目（出力端）のフリップフロップ１１６の出力ｘ_７がＥＸ−ＯＲ回路１１８に供給される。この場合、生成多項式Ｓ（ｘ）はＳ（ｘ）＝ｘ_７＋ｘ_４＋１である。

シフトレジスタは、クロックが入ると、データを左側へ移動し、ＥＸ−ＯＲ回路１１８から１ビットのスクランブルコードを出力する。ＥＸ−ＯＲ回路１１８の出力（スクランブルコード）はＥＸ−ＯＲ回路１０２に供給されるとともに、シフトレジスタの入力端のフリップフロップ１０４にもフィードバックされる。ＥＸ−ＯＲ回路１０２には入力データ系列がクロックに同期して１ビットずつ供給される。ＥＸ−ＯＲ回路１０２は、スクランブルコードが“０”の場合、入力データをそのまま出力し、スクランブルコードが“１”の場合、入力データの“０”、“１”を反転して出力する。ＥＸ−ＯＲ回路１０２の出力がスクランブル結果である。

スクランブルコードは、生成多項式およびスクランブルシード（初期値とも称される）により決まる。スクランブルシードとは、７つのフリップフロップ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６の初期状態におけるデータであり、オール“０”以外の“1”、“０”のデータパターンである。そのため、構造（生成多項式）が同じスクランブル回路であっても、スクランブルシードが異なれば、スクランブルコードは異なる。なお、スクランブルコードは周期的であり、シフトレジスタの段数（フリップフロップの個数）に応じて周期が変わる。

スクランブル回路３６、デスクランブル回路６２の構成は図３の構成に限定されない。送信側と受信側で同じ構成であれば、どのような構成（生成多項式）を採用してもよく、フリップフロップの個数、何番目のフリップフロップの出力を使う、複数のフリップフロップの出力の合成に排他的論理和以外の演算を使う等は、任意である。無線通信では、送信側と受信側でスクランブル回路の生成多項式は予め既知である。スクランブルシードそのもの、あるいはスクランブルシードの変更ルールが予め既知の無線システムもあるし、または送信機が送信信号のプリアンブル部やヘッダ部等にスクランブルシードを挿入して送信し、受信機が受信信号のプリアンブル部やヘッダ部等からスクランブルシードを取り出して、デスクランブル回路に設定するような無線システムもある。受信機は、送信機と同じスクランブル回路（スクランブルシードも同じ）を使って受信信号をデスクランブル（スクランブル）処理することにより、スクランブルされたデータを元に戻すことができる。

図２に戻り、スクランブル回路３６の出力は、ＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダ（誤り訂正符号化器）３８で誤り訂正符号化される。誤り訂正符号化の一例は畳み込み符号化、ターボ符号化、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号化等がある。

ＦＥＣエンコーダ３８の出力は、マッピング回路４０に供給され、スクランブル処理された送信データの“０”、“１”が無線周波数信号にマッピング（変調）される。マッピングの例は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等があるが、どのような変調方式も適用可能である。

マッピング回路４０の出力が、Ｄ／Ａ変換器２６を介してミキサ４２に入力される。ミキサ４２には、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路４８の出力が供給される。ＰＬＬ回路４８は、発振器５０から供給される発振信号を分周または逓倍あるいは分周及び逓倍してＤ／Ａ変換器２６の出力の位相に同期した一定周波数の信号を出力する。ミキサ４２は、ＰＬＬ回路４８の出力に基づいてＤ／Ａ変換器２６の出力を無線周波数の信号にアップコンバートする。

ミキサ４２の出力がＲＦアンプ４４を介してセレクタ４６に供給される。セレクタ４６は送信時と受信時とで切り替えられ、送信時はＲＦアンプ４４を選択する。そのため、ＲＦアンプ４４からの無線周波数の送信パケット（送信フレームとも称する）がセレクタ４６、アンテナ１６を介して送信される。

セレクタ４６にはＬＮＡ（Low Noise Amplifier）アンプ５２も接続される。受信時、セレクタ４６はＬＮＡアンプ５２を選択する。そのため、アンテナ１６で受信した無線周波数の信号がＬＮＡアンプ５２を介してミキサ５４に供給される。ミキサ５４は、ＰＬＬ回路４８の出力に基づいてＬＮＡアンプ５２の出力をダウンコンバートする。

ミキサ５４の出力はＡ／Ｄ変換器２８を介してデマッピング（復調）回路５６に供給される。デマッピング回路５６は、受信信号を“１”、“０”のいずれかに変換するが、単に“１”、“０”に変換するのではなく、“１”または“０”となる確率を示す尤度情報に変換する。尤度情報は、例えば受信信号が“１”の確率は８０％で、“０”の確率は２０％であることを示す振幅と符号とからなる軟値データである。例えば、正の符号かつ振幅の大きい尤度情報ほど、受信データが“１”である確率が高く、負の符号かつ振幅の大きい尤度情報ほど、データが“０”である確率が高いことを示す。一般に、無線通信信号は、伝搬路におけるフェージングや無線機の雑音の影響で歪んでいるため、デマッピング回路５６は、これらの歪・雑音の影響を加味して尤度情報を算出する。

デマッピング回路５６から出力される尤度情報は、フィールド判定部５８へと供給される。フィールド判定部５８では、供給された尤度情報が合成対象のフィールドかどうかを判定し、合成対象のフィールドであればその尤度情報をＦＥＣデコーダ６０に供給し、さらにメモリ７０または７２に供給する。合成対象でない場合は、ＦＥＣデコーダ６０のみに尤度情報を供給する。合成対象のフィールドかどうかの判定指標としては、例えば受信パケットのプリアンブル部は非合成対象のフィールド、ペイロード部は合成対象のフィールドと判断する。ＦＥＣデコーダ６０は、ＦＥＣエンコーダ３８で使われた誤り訂正符号に対応した復号方式で尤度情報を誤り訂正復号する。ＦＥＣデコーダ６０は、基本的にデマッピング回路５６から出力された尤度情報に基づいて復号処理を行うが、後述する尤度生成部７８から新たな尤度情報が供給された場合は、新たな尤度情報に基づいて復号処理を行う。ＦＥＣデコーダ６０から出力される復号データ（バイナリデータ）は、デスクランブル回路６２と変換データ生成部７４に供給される。

デスクランブル回路６２は図３に示したスクランブル回路３６と同じ構成である。デスクランブル回路６２の出力は、アクセス制御部６４に供給される。アクセス制御部６４では、ＣＲＣチェックにより復号データがエラーを含むか否かを判定し、エラーを含まない場合、肯定応答（ＡＣＫ：Acknowledge）を送信側へ送信するとともに、復号データをホストＩ／Ｆ３０に供給する。復号データが１ビットでもエラーを含む場合、送信側へ肯定応答ＡＣＫを送信しない。１ビットでもエラーを含む復号データは破棄される。送信側は、データを送信してから一定時間経過しても肯定応答ＡＣＫを受信しない場合、送信データを再送する。あるいは、アクセス制御部６４は復号データがエラーを含む場合、否定応答（ＮＡＣＫ：Negative Acknowledge）を送信側へ送信する。送信側は、否定応答ＮＡＣＫを受信すると、送信データを再送する。何回か再送を続けると、いつかはＣＲＣエラーが０になる。しかし、実施形態は、初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報を合成することにより、復号の精度を向上する。尤度情報の振幅は、ノイズ、チャネル特性により本来の振幅に対する歪み成分を含む。歪は、受信機の熱雑音や、伝搬路の特性の影響によるランダムな歪を含む。ランダムな歪は、加算すると半減する（３ｄＢ下がる）。そのため、尤度情報を加算することにより、ノイズの影響を除去し、本来の尤度情報を得ることができる。なお、ＣＲＣエラーが０になるまで無限に再送を要求せずに、再送回数は上限を設けてもよい。

このように、受信データの復号結果がエラーを含む場合、同じ送信データが再送される。メモリ７０は初回の受信パケットの尤度情報ＬＬＲ_１を、メモリ７２は再送時の受信パケットの尤度情報ＬＬＲ_２を保存する。ここでは、送信機は、再送時にスクランブルシードを変更し、スクランブルシードは送信パケットのプリアンブル部やヘッダ部等に挿入して受信側へ伝えることを想定する。メモリ７０は、初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１の全てをできる限り保存しておくことが望ましいが、メモリ７２は、後述する変換データ生成処理や符号変換処理のレイテンシに相当する尤度情報ＬＬＲ_２を一時的に保存しておけばよい。このため、メモリ７２は、簡易なレジスタで代用してもよい。

実施形態は、スクランブルシードの違いによる初回パケットと再送パケットのデータ系列における符号の並びの違いを補償するために、初回パケットのスクランブル出力または再送パケットのスクランブル出力の符号を変換する。変換データ生成部７４は、この変換のための変換データ（データ系列）を生成する。変換データ生成部７４の一例を図４に示す。ＦＥＣデコーダ６０の出力がシード抽出部１２２に供給され、デコーダ６０の出力データからスクランブルシードが抽出される。初回パケットのスクランブルシードSeed_１はメモリ１２４に保存され、再送パケットのスクランブルシードSeed_２はＥＸ−ＯＲ回路１２６に供給される。ＥＸ−ＯＲ回路１２６にはメモリ１２４の保存データであるSeed_１も供給される。ＥＸ−ＯＲ回路１２６は初回パケットのスクランブルシードSeed_１と再送パケットのスクランブルシードSeed_２の排他的論理和を生成し、排他的論理和を第３のスクランブルシードSeed_３としてスクランブル回路１２８に供給する。

例えば、
初回パケットのスクランブルシードSeed_１＝［１１１１０００］、
再送パケットのスクランブルシードSeed_２＝［０１０１１００］とすると、
初回パケットのスクランブルシードと再送パケットのスクランブルシードの排他的論理和Seed_３＝［１０１０１００］である。

スクランブル回路１２８も図３と同じ構成である。スクランブル回路１２８のスクランブルシードとして初回パケットのスクランブルシードSeed_１と再送パケットのスクランブルシードSeed_２の排他的論理和Seed_３が設定され、入力データとしてゼロ系列（０，０，０，０，…：パケット長だけ０が続く）が入力され、スクランブル出力が得られる。スクランブル出力はエンコーダ３８と同じ構造のＦＥＣエンコーダ１３２に供給され、誤り訂正符号化され、変換データが得られる。スクランブル回路１２８とＦＥＣエンコーダ１３２はバイナリ処理回路であるので、送信側のスクランブル回路３６とＦＥＣエンコーダ３８で兼用することもできる。

変換データ生成部７４から出力される変換データは、符号変換部７６に供給される。符号変換部７６にはメモリ７０から初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１も供給される。符号変換部７６の原理を図５に示す。初回パケットと再送パケットは、もともと同じデータ（生データ）であったが、スクランブル回路のスクランブルシードが異なるために、スクランブル出力は異なるデータ系列Data_１［０１１０１１０…］、Data_２［１０１００１１…］になっている。図５は符号のみに着目するが、初回パケットと再送パケットのスクランブル出力は振幅も異なる。しかし、両者は同じスクランブル回路３６および同じＦＥＣエンコーダ３８によって生成され、スクランブル回路３６の生成多項式は線形演算の式であるので、図５に示すように、初回パケットのスクランブルシードSeed_１と再送パケットのスクランブルシードSeed_２に基づいて生成される変換データ［１１００１０１…］を用いて初回パケットのスクランブル出力のデータ系列Data_１［０１１０１１０…］を変換すると、初回パケットのスクランブル出力のデータ系列Data_１［０１１０１１０…］の符号の並びをパケットの元データを再送パケットのスクランブルシードSeed_２でスクランブルしたデータ系列の符号の並びと等しくすることができる。なお、変換処理はビット単位のＥＸ−ＯＲ処理であるため、逆の変換も可能である。即ち、再送パケットのスクランブル出力のデータ系列Data_２［１０１００１１…］の符号の並びをパケットの元データを初回パケットのスクランブルシードSeed_１でスクランブルしたデータ系列の符号の並びに戻すこともできる。その場合、図２の構成におけるメモリ７０とメモリ７２が保存するデータを入れ替え、メモリ７０が再送パケットの尤度情報ＬＬＲ₂を保存し、メモリ７０が初回パケットの尤度情報ＬＬＲ₁を保存し、デスクランブラ回路６２のスクランブルシードを初回パケットのスクランブルシードSeed_１に設定する。

符号変換部７６の作用の一例を図６に示す。メモリ７０に保存された初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１が符号変換部７６に供給される。符号変換部７６は変換データに応じて初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１の符号を変換する。尤度情報の振幅は変化しない。変換データが“１”ならば、尤度情報ＬＬＲ_１の符号を反転させ、変換データが“０”ならば、尤度情報ＬＬＲ_１の符号は反転させないことで、尤度情報ＬＬＲ_１の符号は変換データに応じて変換される。符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_３は尤度生成部７８に供給される。

尤度生成部７８には、メモリ７２に保存されている再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２も供給される。尤度生成部７８は２つの尤度情報ＬＬＲ_２、ＬＬＲ_３に基づいて尤度情報ＬＬＲ_２、ＬＬＲ_３の合成情報である新尤度情報ＬＬＲ_４を生成する。尤度情報ＬＬＲ_４はＦＥＣデコーダ６０に供給される。

尤度生成部７８による合成作用の一例を図7に示す。メモリ７０に保存された初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１は符号変換部７６により符号変換後の初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_３とされる。尤度情報ＬＬＲ_３は、符号変換処理によって初回パケットと再送パケットとのスクランブルコードの違いによる符号の並びの違いが解消されたものである。すなわち、尤度情報ＬＬＲ_１と尤度情報ＬＬＲ_３は振幅については全く同じであるが、符号については異なるデータを含む。一方、初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１と再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２は、異なるスクランブルシードの影響で、符号の並びがバラバラであり、異なるデータ系列となっている。しかし、再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２と符号変換後の初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_３は、スクランブルコードの違いによる符号の並びの違いは解消されており、理想的には同じデータ系列になるはずであるが、雑音や伝搬路の影響によって同一ではない。尤度情報ＬＬＲ_２と尤度情報ＬＬＲ_３は、符号については殆ど殆ど同じ並びとなるが、振幅については若干異なるデータを含む。そこで、尤度生成部７８において両者を合成して新尤度情報を生成すれば、雑音の影響を軽減した新たな尤度情報ＬＬＲ_４が得られる。新尤度情報生成の例は種々あるが、例えば以下のような２つの尤度情報の線形加算処理がある。

ＬＬＲ_４（ｋ）＝Ｃ_２（ｋ）ｘＬＬＲ_２（ｋ）＋Ｃ_３（ｋ）ｘＬＬＲ_３（ｋ）
ただし、ｋ＝１，２，３，…，Ｎ
Ｎは誤り訂正符号化後のバイナリデータのデータ長である。線形加算の係数Ｃ_２（ｋ）およびＣ_３（ｋ）は実装に依存するが、例えば、全てのｋにおいて、以下のように設定してもよい。

Ｃ_２（ｋ）＝１／（Ｒ＋１）
Ｃ_３（ｋ）＝Ｒ／（Ｒ＋１）
ここで、Ｒは再送回数（１回目の再送なら１）である。
このように線形加算の係数を設定することで、再送回数が多いほど、尤度情報に移動平均処理が施され、ノイズの影響を軽減することができる。

あるいは、以下のようにＣ_２（ｋ）、Ｃ_３（ｋ）を設定すると、２つの尤度情報のうち一方のみを選択する処理となり、簡易な実装で信頼度の高い尤度情報を選択することができる。
｜ＬＬＲ_２（ｋ）｜≧｜ＬＬＲ_３（ｋ）｜ならば、
Ｃ_２（ｋ）＝１
Ｃ_３（ｋ）＝０
｜ＬＬＲ_２（ｋ）｜＜｜ＬＬＲ_３（ｋ）｜ならば、
Ｃ_２（ｋ）＝０
Ｃ_３（ｋ）＝１
なお、図７では初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１を符号変換する例を示したが、図８に示すように再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２を符号変換するようにしてもよい。

どちらの場合でも、変換データは同じものを使うことができるが、デスクランブル回路６２のスクランブルシードは、図９に示すように設定する必要がある。
図９（ａ）は、デスクランブル回路６２のスクランブルシードとして再送パケットのスクランブルシードSeed_２を使う場合の一例を示す。この場合は、メモリ７０に保存されている初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１が符号変換部７６で符号変換され、符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_３とされる。メモリ７２に保存されている再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２と符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_３とが尤度生成部７８で線形加算あるいは一方が選択され、新尤度情報ＬＬＲ_４が生成される。ＦＥＣデコーダ６０は、新尤度情報ＬＬＲ_４を誤り訂正復号し、デスクランブル回路６２は復号結果をスクランブルシードSeed_２を使ってデスクランブルする。

図９（ｂ）は、デスクランブル回路６２のスクランブルシードとして初回パケットのスクランブルシードSeed_１を使う場合の一例を示す。この場合は、メモリ７０に保存されている再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２が符号変換部７６で符号変換され、符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_３とされる。メモリ７２に保存されている初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１と符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_３とが尤度生成部７８で線形加算あるいは一方が選択され、新尤度情報ＬＬＲ_４が生成される。ＦＥＣデコーダ６０は、新尤度情報ＬＬＲ_４を誤り訂正復号し、デスクランブル回路６２は復号結果をスクランブルシードSeed_１を使ってデスクランブルする。

上述のような構成に基づいて再送パケットに対する尤度合成処理が行われる。
図１０は、パケットフォーマットに対する受信処理の流れの一例を示す。図１０（ａ）は、一般的なパケット構成例を示す。パケットの先頭に物理層の制御に必要なプリアンブルが配置され、ヘッダ、ペイロードが後に続く。プリアンブルとヘッダを併せてプリアンブルと呼ぶこともある。図１０（ｂ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘの場合のパケット構成例を示す。プリアンブルは、レガシープリアンブルと、８０２．１１ａｘ独自のプリアンブルを含む。レガシープリアンブルはＬ−ＳＴＦ（Legacy - Short training field）と、Ｌ−ＬＴＦ（Legacy - Long training field）と、Ｌ−ＳＩＧ（Legacy - Signal field）を含む。８０２．１１ａｘ独自のプリアンブルは、ＨＥ−ＳＩＧ Ａ／Ｂ（High Efficiency - Signal field A/B）と、ＨＥ−ＳＴＦ（High Efficiency - Short training field）と、ＨＥ−ＬＴＦ（High Efficiency - Long training field）を含む。プリアンブルの後にサービスフィールドと、ＭＡＣヘッダが続き、その後にデータ本体としてのFrame Bodyが続く。Frame Bodyに後続するＦＣＳ（Frame Check Sequence）は受信側でパケットの誤り検出のために用いられるチェックサム符号である。チェックサム符号の一例は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）を含む。

スクランブル回路のスクランブルシードは、図１０（ａ）に示す一般的なパケットではプリアンブルあるいはヘッダに格納してもよく、図１０（ｂ）に示すＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのパケットではサービスフィールドに格納してもよい。そのため、一般的なパケットを受信する場合は、プリアンブルやヘッダを復号した直後（スクランブルシードを受信した直後）から変換データ生成部７４は動作開始可能となる。プリアンブルやヘッダに格納されるパケット情報を解析することにより、受信パケットが初回のパケットか再送パケットかを判定することができる。この再送パケットの判定が完了次第、尤度生成部７８は動作開始可能となる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのパケットを受信する場合は、プリアンブルの受信が終了するタイミングｔ１で尤度情報ＬＬＲ_２の取得が開始される。サービスフィールドの途中のタイミングｔ２でスクランブルシードの取得が開始されると、変換データ生成部７４が動作開始可能となり、変換データの生成が開始される。タイミングｔ２からエンコード１３２および符号変換部７６での処理のレイテンシィが経過したタイミングｔ３で、符号変換後の尤度情報ＬＬＲ_１の取得が開始される。ＭＡＣヘッダに格納されるパケット情報を解析することにより、受信パケットが初回のパケットか再送パケットかを判定し、タイミングｔ４で再送パケットであると判定されると、尤度生成部７８が動作開始可能となり、ＦＥＣデコーダ６０による新尤度情報ＬＬＲ_４の復号が開始される。このため、プリアンブルの受信終了タイミングｔ１から再送判定タイミングｔ４までが、実施形態による追加で必要になるレイテンシィである。

なお、受信パケットのプリアンブルまたはヘッダは、当該パケットが誰宛の再送パケットであるかを表す情報も含んでいてもよい。ＦＥＣデコーダ６０は、この情報に基づいて、デマッピング回路５６から出力された現在の受信パケットの尤度情報ＬＬＲ_１、あるいは尤度生成部７８から出力された新尤度情報ＬＬＲ_４を復号する。これにより、再送パケットに対してのみ尤度合成が行われ、再送パケットの信頼性が向上するとともに、新規パケットに対して尤度合成して誤ったデコード結果となることが防止される。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのマルチユーザフォーマットでは、プリアンブル部のシグナルフィールド（ＨＥ−ＳＩＧ−Ｂ）にユーザのＩＤ情報が格納されるので、自分のＩＤ情報の有無に基づいて尤度合成処理のＯＮ／ＯＦＦを切り替えても良い。
また、再送パケットを受信し、尤度生成部７８から出力された新尤度情報ＬＬＲ_４の復号結果もＣＲＣエラーを含んでいる場合は、再送パケットの尤度情報が保存され、新尤度情報がメモリ７２あるいはメモリ７０に保存され、上述と同様の再送時の尤度合成が行われる。

上述したように、本実施形態による無線通信装置は、送信側において、初回の送信時と再送時とで異なるスクランブルシードがスクランブル回路に設定された場合でも、初回送信時のスクランブルシードと再送時のスクランブルシードとから生成された変換データを用いて初回または再送パケットの尤度情報の符号を変換することにより、符号変換後の尤度情報と、再送または初回パケットの尤度情報の符号の並びを等しくすることができ、２つのパケットの尤度情報の合成を可能とする。符号変換処理はバイナリ処理であるので、回路規模を小さく抑えることができる。さらに、符号変換のための専用の回路を追加する必要が無く、通常の無線通信装置が有するバイナリ処理のデコーダ・エンコーダやデスクランブル回路を符号変換のために流用することも可能である。これにより、簡単な構成で初回パケットの尤度情報と再送パケットの尤度情報を合成することができる無線通信装置を提供することができる。

他の実施形態を説明する。
図１１は第２実施形態の無線ＬＡＮモジュールの詳細な構成の一例を示す。第２実施例は、図２に示す第１実施形態とほとんど同じであるが、尤度生成部７８の出力にパケット識別部８２が接続されていることが異なる。尤度生成部７８から出力される新尤度情報ＬＬＲ_４と、メモリ７２から出力される再送パケットの尤度情報ＬＬＲ_２がパケット識別部８２に供給される。

パケット識別部８２は、図１２に示すように、２つの尤度情報ＬＬＲ_４、ＬＬＲ_２を比較し、受信パケットが再送パケットであるか新規パケットであるかを識別する。図１２（ａ）に示すように、２つの尤度情報ＬＬＲ_４、ＬＬＲ_２の符号の並びの類似性が高い場合は、受信パケットは再送パケットであると判断し、新尤度情報ＬＬＲ_４をＦＥＣデコーダ６０へ供給する。図１２（ｂ）に示すように、２つの尤度情報ＬＬＲ_４、ＬＬＲ_２の符号の並びの類似性が低い場合は、受信パケットは再送パケットではなく新規パケットであると判断し、尤度情報ＬＬＲ_２をＦＥＣデコーダ６０へ供給する。

第２実施形態によれば、無線通信装置は、受信パケットと直前に受信したパケットの尤度情報の符号の並びを比較し、両者の類似性に基づいて受信パケットが再送パケットであるか否かを判定し、再送パケットであれば尤度生成部７８から出力される新尤度情報を、再送パケットでなければ受信パケットの尤度情報を復号する。これにより、再送パケットに対してのみ尤度合成が行われ、再送パケットの信頼性が向上するとともに、新規パケットに対して尤度合成して誤ったデコード結果となることが防止される。なお、第１実施形態は、受信パケットのプリアンブルまたはヘッダを復号して、当該パケットが自分宛の再送パケットであるか否かを判定し、自分宛の再送パケットであると判明してから尤度合成をする必要があった。一方第２実施形態では、当該パケットが自分宛の再送パケットか否かをパケット識別部８２で判断するため、プリアンブル部またはヘッダ部の復号結果を待たずに尤度合成処理を始めることができる。即ち、第１実施形態の場合よりも短いレイテンシで尤度合成処理をすることができる。第２実施形態でも、メモリ７０は、初回パケットの尤度情報ＬＬＲ_１の全てをできる限り保存しておくことが望ましいが、メモリ７２は、後述する変換データ生成処理や符号変換処理のレイテンシに相当する尤度情報ＬＬＲ_２を一時的に保存しておけばよい。このため、メモリ７２は、簡易なレジスタで代用してもよい。

図１３は第３実施形態の無線ＬＡＮモジュールの詳細な構成の一例を示す。第２実施例は、図１１に示す第２実施形態とほとんど同じであるが、パケット識別部８２の出力にＦＥＣデコーダ８４、デスクランブル回路８６が接続されていること、デスクランブル回路６２の出力とデスクランブル回路８６の出力がアクセス制御部６４を介してホストＩ／Ｆ３０に供給されていることが異なる。

ＦＥＣデコーダ６０は現在の受信パケットの尤度情報ＬＬＲ_１のみを用いて復号し、ＦＥＣデコーダ８４は現在の受信パケットの尤度情報と過去の受信パケットの尤度情報との合成処理後の新尤度情報ＬＬＲ_４を用いて復号し、アクセス制御部６４が両デコーダ６０、８４の復号結果（デスクランブル後）を比べて、どちらの復号結果が適切かを判断して、いずれか一方をホストＩ／Ｆ３０に供給する。アクセス制御部６４の判断基準は、例えば、それぞれの復号結果をＣＲＣ検出器に与えて、ＣＲＣ結果を用いる、あるいは直前のデコード結果との類似性に基づく等がある。

第３実施形態によれば、受信パケットが複数のフレームを含む場合、一部のフレームのみ再送して、尤度合成することができる。そのため、図１４に示すようなフレームアグリゲーションを採用する無線通信装置にも適用できる。図１４（ａ）は、１パケットが３フレームを含み、第１、第２フレームはＣＲＣエラーが無く正常に受信できたが、第３フレームはＣＲＣエラーを含み、正常に受信できなかったことを示す。この場合、パケット全体を再送する必要は無く、第３フレームのみの再送でよい。そのため、図１４（ｂ）に示すように、第３フレーム（再送）と新規の第４、第５フレームからなるパケットが再送される。初回パケットの第３フレームの尤度情報がメモリ７０に保存され、再送パケットの第３フレームの尤度情報がメモリ７２に保存され、両フレームの尤度情報が合成される。

第３実施形態によれば、無線通信装置は、受信パケットの尤度情報を復号した結果と、受信パケットの尤度情報と直前に受信したパケットの尤度情報の合成尤度情報を復号した結果とを比較することにより受信パケットが再送パケットであるか否かを判定し、いずれか一方の復号結果を選択する。これにより、再送パケットに対してのみ尤度合成が行われ、再送パケットの信頼性が向上するとともに、新規パケットに対して尤度合成して誤ったデコード結果となることが防止される。なお、第３実施形態も、第２実施形態の場合と同様に、受信パケットのプリアンブルまたはヘッダの復号結果を待たずに尤度合成処理を開始することができる。即ち、第１実施形態の場合よりも短いレイテンシで尤度合成処理をすることができる。第３実施例では、直前に受信したパケットの尤度情報はメモリ７０に保存する必要があるが、現在の受信パケットの尤度情報はメモリ７２に保存しなくても良い。

本実施形態の処理はコンピュータプログラムによって実現することができるので、このコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのコンピュータプログラムをコンピュータにインストールして実行するだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

３６…スクランブル回路、３８…ＦＥＣエンコーダ、４０…マッピング回路、５６…デマッピング回路、５８…フィールド判定部、６０…ＦＥＣデコーダ、６２…デスクランブル回路、６４…エラー検出器、６６…ＡＣＫ応答部、７０，７２…メモリ、７４…変換データ生成部、７６…符号変換部、７８…尤度生成部、８２…パケット識別部。

Claims (12)

1. ＲＦ集積回路を介して、第１のスクランブルシードでスクランブルされた第１のパケットデータと、第２のスクランブルシードでスクランブルされた第２のパケットデータとを受信し、
   メモリに、前記第１のパケットデータの第１の尤度情報と、前記第２のパケットデータの第２の尤度情報の少なくとも一方を保存し、
   前記第１のパケットデータを第２のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するため又は前記第２のパケットデータを第1のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するための変換データを生成し、
   前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか一方の尤度情報の符号を前記変換データに基づいて変換して第３の尤度情報を生成し、
   前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報とに基づいて第４の尤度情報を生成するベースバンド集積回路
   を具備する無線通信用集積回路。
2. 前記ベースバンド集積回路は、前記第１の尤度情報の復号結果がエラーを含む場合、前記第２のパケットデータの送信を要求する請求項１記載の無線通信用集積回路。
3. 前記第１のパケットデータは、送信データが前記第１のスクランブルシードが設定された第１のスクランブル回路によりスクランブルされたデータを含み、
   前記第２のパケットデータは、前記送信データが前記第２のスクランブルシードが設定された前記第１のスクランブル回路によりスクランブルされたデータを含む請求項１記載の無線通信用集積回路。
4. 前記ベースバンド集積回路は、
   前記第１のスクランブル回路と同一構造を有し、第３のスクランブルシードが設定される第２のスクランブル回路を具備する請求項３記載の無線通信用集積回路。
5. 前記第１のパケットデータは、前記第１のスクランブルシードが設定された前記第１のスクランブル回路の出力が第１の誤り訂正符号化回路により符号化されたデータを含み、
   前記第２のパケットデータは、前記第２のスクランブルシードが設定された前記第１のスクランブル回路の出力が第１の誤り訂正符号化回路により符号化されたデータを含み、
   前記ベースバンド集積回路は、
   前記第１の誤り訂正符号化回路と同一機能を有し、前記第２のスクランブル回路の出力を符号化する第２の誤り訂正符号化回路を具備する
   請求項４記載の無線通信用集積回路。
6. 前記第３のスクランブルシードは、前記第１、第２のスクランブルシードの排他的論理和である請求項４記載の無線通信用集積回路。
7. 前記ベースバンド集積回路は、
   前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報とを加算する請求項１記載の無線通信用集積回路。
8. 前記ベースバンド集積回路は、
   前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報の一方を選択する請求項１記載の無線通信用集積回路。
9. 前記第４の尤度情報の復号結果がエラーを含む場合、前記メモリは前記第４の尤度情報をさらに保存する請求項１記載の無線通信用集積回路。
10. 前記ＲＦ集積回路をさらに備え、
    前記ベースバンド集積回路および前記ＲＦ集積回路が１つの集積回路で構成された請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線通信用集積回路。
11. 少なくとも１つのアンテナと、
    前記少なくとも１つのアンテナを介して、フレームを送受信する無線部と、
    メモリと、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記無線部を介して、第１のスクランブルシードでスクランブルされた第１のパケットデータと、第２のスクランブルシードでスクランブルされた第２のパケットデータとを受信し、
    前記メモリに、前記第１のパケットデータの第１の尤度情報と、前記第２のパケットデータの第２の尤度情報の少なくとも一方を保存し、
    前記第１のパケットデータを第２のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するため又は前記第２のパケットデータを第1のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するための変換データを生成し、
    前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか一方の尤度情報の符号を前記変換データに基づいて変換して第３の尤度情報を生成し、
    前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報とに基づいて第４の尤度情報を生成する
    無線通信装置。
12. 第１のスクランブルシードでスクランブルされた第１のパケットデータをＲＦ集積回路を介して受信し、
    第２のスクランブルシードでスクランブルされた第２のパケットデータを前記ＲＦ集積回路を介して受信し、
    メモリに、前記第１のパケットデータの第１の尤度情報と、前記第２のパケットデータの第２の尤度情報の少なくとも一方を保存し、
    前記第１のパケットデータを第２のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するため又は前記第２のパケットデータを第１のスクランブルシードでスクランブルされたデータに変換するための変換データを生成し、
    前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか一方の尤度情報の符号を前記変換データに基づいて変換して第３の尤度情報を生成し、
    前記第１の尤度情報と前記第２の尤度情報のいずれか他方の尤度情報と、前記第３の尤度情報とに基づいて第４の尤度情報を生成する方法。

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