JP3522728B2 - Ｈａｒｑ方式を使用するデータ通信システムのデータ伝送装置及び方法 - Google Patents

Ｈａｒｑ方式を使用するデータ通信システムのデータ伝送装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
におけるデータ伝送装置及び方法に関し、特に、データ
を伝送する間エラーが発生したデータの再伝送を処理す
る装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、無線通信システムでは、チャンネ
ル符号化方式にて畳み込み符号(convolutional code
s)、ターボコード(turbo codes)、または線形ブロック
符号などを主に使用する。このような無線通信システム
では、復号化及びＣＲＣエラー検査が完了するとき、デ
ータパケットの再伝送を要求する再伝送方式(Automatic
Repeat Request；以下、ＡＲＱと略称する。)をすべて
使用する第１複合再伝送方式(Hybrid Automatic Repeat
Request；以下、ＨＡＲＱと略称する。)が適用される
ことができる。ＨＡＲＱ方式は、衛星システム、ＩＳＤ
Ｎ(Integrated Services Digital Network)システム、
ディジタルセルラー(Digital cellular)システム、ＣＤ
ＭＡ-２０００(Code Division Multiple Access-２００
０)システム、ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommuni
cation System)システム、またはＩＭＴ-２０００(Inte
rnational Mobile Telecommunication-２０００)システ
ムなどに一般に適用され、前記ＨＡＲＱ方式では、畳み
込み符号及びターボコードなどがある。
【０００３】前述した複合ＡＲＱ方式は、一般に、ＨＡ
ＲＱタイプＩ、ＨＡＲＱタイプII、及びＨＡＲＱタイプ
IIIなどに区分される。現在、畳み込み符号またはター
ボコードを使用する多重接続方式及び多重チャンネル方
式は、大部分ＨＡＲＱタイプＩを使用している。すなわ
ち、前述したチャンネル符号化構造を使用する無線通信
システムの多重接続方式及び多重チャンネル方式は、チ
ャンネル符号化方式(Channel coding scheme)によるデ
ータ伝送効率性、すなわち、処理率(Through-put)を高
め、システムの性能を改善するためのＡＲＱ方式として
ＨＡＲＱタイプＩを使用している。
【０００４】このようなＨＡＲＱタイプＩの原則は、畳
み込み符号、ターボコード、または線形ブロック符号な
どを使用するチャンネル符号化器が常に一定の符号率(c
oderate)を有するという事実に基づいている。図１Ａ及
び図１Ｂは、通常のＨＡＲＱタイプＩによってデータを
処理するフローを概念的に示す。
【０００５】通常に、無線通信システムの送信器は、伝
送データ(Ｌ-bits)にエラー検出のためのＣＲＣ(Cyclic
Redundancy Check)符号を結合した後、前記結合された
データＬ＋ＣＲＣをチャンネル符号化を通じて符号化す
る。前記送信器は、前記符号化されたデータを割り当て
られた所定のチャンネルを通じて伝送する。一方、無線
通信システムの受信器は、前記送信器の逆動作を通じて
元来のデータ(Ｌ-bits)及びＣＲＣ符号を獲得し、ＣＲ
Ｃ検査結果によって応答信号ＡＣＫ／ＮＡＫを前記送信
器に伝送する。
【０００６】これは、図１Ａを参照してさらに詳細に説
明される。ＣＲＣ符号化器１１０は、Ｌ-bitsのソース
データパケットを受信し、前記受信されたデータをＦＥ
Ｃ(forward error correction)入力データブロックＬ＋
ＣＲＣを生成するＣＲＣ符号を利用して符号化する。普
通、ＣＲＣビットは、前記ソースデータに追加してチャ
ンネル符号化する。チャンネル符号化器１１２は、チャ
ンネル符号化されたデータブロック(Ｌ＋ＣＲＣ)×Ｒ-1
を生成してＦＥＣ入力データブロックＬ＋ＣＲＣのチャ
ンネル符号化を遂行する。前記チャンネル符号化された
データブロック(Ｌ＋ＣＲＣ)×Ｒ-1は、多重化に必要な
他の機能ブロック１１４を通じて所定のチャンネルに伝
達される。
【０００７】前記所定のチャンネルを通じてチャンネル
符号化されたデータブロックを受信する受信器の逆多重
化に必要な他の逆機能ブロック１２４は、前記チャンネ
ル符号化されたデータブロックを逆多重化してチャンネ
ル符号化されたデータブロック(Ｌ＋ＣＲＣ)×Ｒ-1を出
力する。その後、チャンネル復号器１２２は、前記チャ
ンネル符号化されたデータブロック(Ｌ＋ＣＲＣ)×Ｒ-1
のチャンネル復号化を遂行する。ＣＲＣ復号器１２０
は、前記チャンネル復号化されたデータブロックＬ＋Ｃ
ＲＣのＣＲＣ復号化を遂行して、元来のデータ、すなわ
ち、Ｌ-bitsのソースデータパケットを獲得する。ＣＲ
Ｃ復号化が終了した後、前記ＣＲＣ復号器１２０は、Ｃ
ＲＣ復号化の結果を利用してＣＲＣ検査を遂行する。こ
れにより、ソースデータパケットに伝送エラーが発生し
たか否かを検査する。
【０００８】前記ＣＲＣ検査を通じてエラーが検出され
ないと、前記受信器は、前記ソースデータパケットを上
位階層に伝達し、前記ソースデータパケットを確認する
確認信号“ＡＣＫ(Acknowledgement)”を送信器へ伝送
する。しかし、前記ＣＲＣ検査を通じてエラーが検出さ
れると、受信器は、前記チャンネル符号化されたデータ
パケットの再伝送を要求する確認信号“ＮＡＫ(Not-Ack
nowledgement) ”を送信器へ伝送する。
【０００９】送信器は、チャンネル符号化されたデータ
ブロックを伝送した後、前記伝送したチャンネル符号化
されたデータブロックに応答して前記受信器から確認信
号ＡＣＫ／ＮＡＫを受信する。前記送信器は、確認信号
ＮＡＫを受信すると、該当チャンネル符号化されたデー
タブロックを前述した動作によって再伝送する。前記再
伝送方式では、Ｓｔｏｐ-ａｎｄ-Ｗａｉｔ ＡＲＱ、Ｇ
ｏ-Ｂａｃｋ-Ｎ ＡＲＱ、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ-Ｒｅｐｅ
ａｔ ＡＲＱなどの方式があるが、前記再伝送方式の詳
細な説明は省略する。
【００１０】図１Ｂは、前記送信器と受信器との間のチ
ャンネル符号化されたデータパケットの伝送手順を概念
的に示す。図１Ｂは、前記送信器が受信器からｍ回のＮ
ＡＫを受信するときごとチャンネル符号化されたデータ
ブロックを再伝送することを示す。
【００１１】このような手順の例として、３ＧＰＰ-２
(3rd Generation Partnership Project-２；同期ＣＤＭ
Ａシステムの標準)を標準とする移動通信システム(以
下、“ＣＤＭＡ-２０００”システムと称する。)のエア
インタフェース(Air Interface)において、システムの
多重接続方式及び多重チャンネル方式は、チャンネル符
号化方式のデータ伝送効率性を高め、システムの性能を
改善するためにＨＡＲＱタイプＩを使用している。ま
た、３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project；
非同期ＣＤＭＡシステムの標準)を標準とする移動通信
システム(以下、“ＵＭＴＳ”と称する。)のエアインタ
フェースにおいて、システムの多重接続方式及び多重チ
ャンネル方式は、チャンネル符号化方式のデータ伝送効
率性を高め、システムの性能を改善するためにＨＡＲＱ
タイプＩを使用している。
【００１２】しかし、前述したＨＡＲＱタイプＩは、次
のような短所がある。
【００１３】一番目、ＨＡＲＱタイプＩは、単純ＡＲＱ
(Pure ARQ)方式に比べて処理率が高い。しかし、信号の
信号対雑音比(signal-to-noise ratio；Ｓ／Ｎ)が増加
するにつれて、処理率がＦＥＣ符号の符号率(Ｒ)に飽和
する現象が発生し、これにより、単純ＡＲＱ方式に比べ
て処理率が減少する逆効果が発生する。すなわち、非常
に高いＳ／Ｎでも処理率が１．０（１００％）に近接す
ることができない問題点がある。このような問題点は、
図２に示すＨＡＲＱタイプＩの特性曲線(characteristi
c curve)によって現れている。すなわち、 ＨＡＲＱタ
イプＩは、図２に示すように、処理率が符号率Ｒ(＜
１．０)に飽和し、その結果、１．０に近接することが
できない。
【００１４】二番目に、ＨＡＲＱタイプＩは、単純ＡＲ
Ｑに比べてＦＥＣ符号を利用してエラー訂正を遂行して
処理率を改善する。しかし、ＨＡＲＱタイプＩは、Ｓ／
Ｎの変化に関係なく一定のリダンダンシー(redundanc
y)、すなわち、一定の符号率を使用するので、伝送効率
面で非効率的である。従って、前記ＨＡＲＱタイプＩ
は、チャンネルの状態変化に適応的に対処することがで
きず、これにより、処理量の制限を引き起こすことがで
きる。
【００１５】このような問題点を解決するために使用さ
れることがＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプIIIで
ある。前記ＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプIII
は、ＦＥＣ符号に使用されるリダンダンシーの量をチャ
ンネル環境の良好な品質程度によって可変的に決定する
ようにする適応的構造(Adaptive structure)を有する。
従って、前述したＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプ
IIIは、ＨＡＲＱタイプＩに比べて、一般に処理率が改
善する。すなわち、信号のＳ／Ｎが増加するにつれて、
ＦＥＣ符号の符号率(Ｒ)が１に近接するようにリダンダ
ンシーの量を最小に減少させる。これにより、処理率が
１に近接することができる。一方、信号のＳ／Ｎが減少
すると、ＦＥＣ符号の符号率(Ｒ)が０に近接するように
リダンダンシーの量を最大に増加させるか、またはリダ
ンダンシーを反復することにより、処理率が０に近接し
ないように最適のエラー訂正を遂行する。従って、ＨＡ
ＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプIIIは、低いＳ／Ｎ及
び高いＳ／Ｎですべて処理率の改善を提供することがで
きる。
【００１６】一方、前述したＨＡＲＱタイプＩ、ＨＡＲ
ＱタイプII、及びＨＡＲＱタイプIIIは、受信されたチ
ャンネル符号化されたデータブロックに応じて、応答信
号ＡＣＫ／ＮＡＫ、チャンネル状態識別子ビット、また
はパケット番号を制御チャンネル(Control Channel)ま
たは制御メッセージチャンネル(control Message Chann
el)を通じて伝送する。以下、前記応答信号または制御
信号メッセージを伝送するチャンネルを“メッセージチ
ャンネル”と称し、前記メッセージチャンネルを通じて
伝送されるメッセージを“制御メッセージ”と称する。
【００１７】前記メッセージチャンネルは、伝送する主
体によって順方向メッセージチャンネル(Forward Messa
ge Channel)と逆方向メッセージチャンネル(Reverse Me
ssage Channel)とに区分されることができる。このと
き、前記ＨＡＲＱタイプＩ、ＨＡＲＱタイプII及びＨＡ
ＲＱタイプIIIでは、一般に、応答チャンネルとして、
主に、逆方向メッセージチャンネルを使用する。一方、
物理制御チャンネルを通じて応答メッセージの分類、Ａ
ＣＫ／ＮＡＣＫを伝送することができる。前記逆方向メ
ッセージチャンネルは、受信器が受信データブロックの
受信結果を示す信号を送信器へ伝送する。
【００１８】しかし、場合によっては、前記ＨＡＲＱタ
イプＩは、ＡＲＱ方式によって順方向メッセージチャン
ネルを使用する。例えば、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｐ
ｅａｔ ＡＲＱ(ＳＲ-ＡＲＱ)を使用する場合、送信器か
ら伝送されるデータブロックごとの一連番号を受信器に
順方向メッセージチャンネルを通じて伝送する。一方、
前記ＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプIIIは、それ
ぞれのリダンダンシーを再伝送するときに発生するデー
タブロックの一連番号のみならず、それぞれの再伝送の
ときに使用されるリダンダンシーバージョンなどを順方
向メッセージチャンネルを通じて受信器に伝送する。
【００１９】ＨＡＲＱタイプＩ、ＨＡＲＱタイプII、及
びＨＡＲＱタイプIIIの性能を保証するための重要な要
素のうちの１つは、前記制御メッセージを伝送するメッ
セージチャンネルの信頼度(reliability)である。
【００２０】例えば、受信器から伝送された応答信号Ａ
ＣＫを逆方向メッセージチャンネルのエラーによって前
記伝送されたデータブロックに応じて正しく受信するこ
とができなかった場合、送信器は、たとえ受信器がデー
タブロックの再伝送を要求しなくても、誤ったデータブ
ロックを継続して再伝送する。このような問題は、逆方
向メッセージチャンネルのみならず、順方向メッセージ
チャンネルでも発生する。すなわち、前記送信器から伝
送されたデータブロックの一連番号、リダンダンシータ
イプなどの制御メッセージを順方向メッセージチャンネ
ルのエラーによって正しく受信することができなかった
場合、受信器は、継続して送信器が再伝送した誤ったデ
ータブロックを復号化しようと努力する。
【００２１】従って、このような問題点を解決するため
に、ＨＡＲＱ方式は、データブロックを伝送するチャン
ネルの信頼度に比べて非常に高い信頼度を有するメッセ
ージチャンネルを使用しなければならない。また、メッ
セージチャンネルの応答速度、すなわち、メッセージチ
ャンネルがどれほど速くメッセージを伝達することがで
きるかは、ＨＡＲＱ方式の性能を決定する重要な要素に
なる。
【００２２】しかし、既存のデータ通信システムを含む
同期式の標準である３ＧＰＰ-２ ＣＤＭＡ-２０００シ
ステムの多重接続方式及び多重チャンネル方式がチャン
ネル符号化方式(ＨＡＲＱタイプＩ)を使用する場合、及
び非同期式の標準である３ＧＰＰ ＵＭＴＳシステムの
多重接続方式及び多重チャンネル方式がＨＡＲＱタイプ
II及びＨＡＲＱタイプIIIを使用する場合に対する具体
的のデザインルールが提示されていなかった。すなわ
ち、現在のデータシステムが使用するＨＡＲＱタイプII
及びＨＡＲＱタイプIIIでメッセージチャンネルの伝送
方式及び構造について十分に考慮されなかったので、性
能に関連した問題を引き起こすことがある。従って、Ｈ
ＡＲＱ方式の性能を最適化するためには、前述した説明
を満足させるＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱタイプIII
のメッセージチャンネルを具現しなければならない。
【００２３】また、従来のデータ通信システムを含むＣ
ＤＭＡ-２０００システムの多重接続方式及び多重チャ
ンネル方式がチャンネル符号化方式(ＨＡＲＱタイプＩ)
を使用する場合、そして、ＵＭＴＳシステムの多重接続
方式及び多重チャンネル方式がＨＡＲＱタイプII及びＨ
ＡＲＱタイプIIIを使用する場合、またはシンボル結合
を使用する修正されたＨＡＲＱタイプＩを使用する場合
に対するメッセージチャンネルを伝送する具体的の方法
が提示されていなかった。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、一番目に、ＨＡＲＱ方式を使用するデータ通信シス
テムでメッセージチャンネルの信頼度を向上させる装置
及び方法を提供することにある。
【００２５】二番目に、データブロック伝送チャンネル
のリダンダンシービットをメッセージチャンネルとして
割り当てることによってメッセージチャンネルの信頼度
を向上させる装置及び方法を提供することにある。
【００２６】三番目に、ＨＡＲＱタイプII及びＨＡＲＱ
タイプIII、またはシンボル結合を使用する修正された
ＨＡＲＱタイプＩで一番効率的のメッセージチャンネル
に必要な条件を考慮した伝送方式を提供することにあ
る。
【００２７】四番目に、メッセージチャンネルの応答速
度を増加させるための高速のＨＡＲＱ方式に対するメッ
セージチャンネルを提供することにある。
【００２８】五番目に、畳み込み符号を使用するＨＡＲ
Ｑ方式のデータ通信システムでメッセージチャンネルを
通じて制御メッセージを伝送する装置及び方法を提供す
ることにある。
【００２９】六番目に、ターボコードを使用するＨＡＲ
Ｑ方式のデータ通信システムでメッセージチャンネルを
通じて制御メッセージを伝送する装置及び方法を提供す
ることにある。
【００３０】七番目に、線形ブロック符号を使用するＨ
ＡＲＱ方式のデータ通信システムでメッセージチャンネ
ルを通じて制御メッセージを伝送する装置及び方法を提
供することにある。
【００３１】八番目に、畳み込み符号、ターボコード、
及び線形ブロック符号を使用するＨＡＲＱ方式のデータ
通信システムでメッセージチャンネルを通じて制御メッ
セージを伝送する装置及び方法を提供することにある。
【００３２】九番目に、非同期移動通信システムのＨＡ
ＲＱ方式で一番効率的の方法にてメッセージチャンネル
を通じて制御メッセージを伝送する装置及び方法を提供
することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、データビット列を有するデータブロックと前
記データビット列の復号に必要した制御ビットを有する
制御メッセージとを伝送するために複数の伝送チャンネ
ルに提供される装置を備える。データブロックを通過す
る伝送チャンネルのうち選択された１つに提供される第
１レートマッチング部は、前記データブロック内のデー
タビットから所定数のデータビットを穿孔する。他の伝
送チャンネルに提供される第２レートマッチング部は、
所定数の穿孔されたビットだけ制御ビットを反復する。
【００３４】望ましくは、第２伝送チャンネルは、先頭
または最後のうちの１つに配列された制御メッセージを
含む。
【００３５】望ましくは、制御メッセージは、伝送デー
タブロックの一連番号、所定のデータブロックのバージ
ョンナンバー、及び所定のバージョンのリダンダンシー
タイプを含む。
【００３６】望ましくは、第２伝送チャンネルは、第１
伝送チャンネルと同じであるか、またはそれ以下の伝送
遅延時間を有する。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従う好適な実施形
態を添付図面を参照しつつ詳しく説明する。下記の説明
において、本発明の要旨を不明瞭にする公知の機能及び
構成に対する詳細な説明は省略する。
【００３８】下記説明において、既存の畳み込み符号、
ターボコード、または線形ブロック符号を使用するＨＡ
ＲＱタイプＩのメッセージ伝送方法を分析してその問題
点を把握する。このような分析に基づいて、ＨＡＲＱ方
式の性能改善のためのメッセージ伝送チャンネルの伝送
方式が説明される。次に、前記メッセージ伝送チャンネ
ルが有するべき条件を３ＧＰＰ移動通信システムに適用
した幾つの実施形態を示した後、これらの長所及び短所
を説明する。
【００３９】まず、本発明の説明は、ＨＡＲＱ方式のた
めのメッセージチャンネルの伝送方法及びメッセージチ
ャンネル伝送方法を３ＧＰＰ標準に適用した実施形態を
参照してなされる。
【００４０】＜ＨＡＲＱのためのメッセージチャンネル
の伝送方式＞ 下記《表１》は、既存の専用制御伝送チャンネル(以
下、“専用制御ＴｒＣＨ”と称される。)を通じて制御
メッセージを伝送するための幾つの方法を示す。
【表１】
【００４１】ここで、伝送される制御メッセージは、既
存の制御データに比べてさらに強力な保護が要求され
る。従って、専用制御ＴｒＣＨを符号化する場合、前記
伝送すべき制御メッセージが前記専用制御ＴｒＣＨの先
頭部分または最後部分に含まれるようにし、これによ
り、前記専用制御ＴｒＣＨの他の部分に比べて該当部分
の改善した性能を効率的に保証されるようにする。これ
は、符号化方式が畳み込み符号を使用する場合、ゼロ状
態(zero state)からトレリス(trellis)が始まってゼロ
状態でトレリスが終わる情報を知っているからである。
【００４２】図３Ａ及び図３Ｂは、前述したＨＡＲＱの
ための制御メッセージを専用制御ＴｒＣＨを通じて伝送
する場合のＴｒＣＨの構造及びメッセージフィールドの
構造を２つの異なる例として示している。前記ＨＡＲＱ
メッセージ内の一部のフィールドは、物理制御チャンネ
ルを通じて伝送されることができる。
【００４３】図３Ａ及び図３Ｂに示すように、前記ＨＡ
ＲＱメッセージフィールドは、再伝送の応答を示すＮＡ
ＣＫ／ＡＣＫフィールド、伝送データブロックの一連番
号を示すＦｒａｍｅ_＃フィールド、与えられたパケッ
トのバージョン番号を示すＶｅｒｓｉｏｎ_＃フィール
ド、及び与えられたバージョンでのリダンダンシータイ
プを示すＲｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｔｙｐｅフィールドで
構成されている。もちろん、図３Ａ及び図３Ｂに示すよ
うに、前記ＨＡＲＱメッセージフィールドは、専用制御
ＴｒＣＨの先頭部分または最後部分のどちらかに配置さ
れることができる。前記各フィールドに割り当てられた
ビット数は、ＨＡＲＱ方式及び制限要件によって決定さ
れる。すなわち、最大許容可能な伝送遅延及び受信器で
のメモリ要求事項などによって決定されることができ
る。下記《表２》は、ＨＡＲＱメッセージフィールドの
ためのビット割当ての一例を示している。
【表２】
【００４４】また、ＨＡＲＱのための制御メッセージの
場合、一般に速い応答が要求される。このためには、制
御メッセージを伝送する専用制御ＴｒＣＨがデータブロ
ックを伝送する専用トラフィックＴｒＣＨとともに受信
器で受信されなければならない。従って、専用制御Ｔｒ
ＣＨは、前記ＨＡＲＱのための専用トラフィックＴｒＣ
Ｈと同一であるかまたは小さいＴＴＩ(Transport Time
Interval)を使用しなければならない。前記ＨＡＲＱ制
御メッセージを専用制御ＴｒＣＨを通じて伝送すると
き、同一のＴＴＩを使用すると、１０ｍｓｅｃＴＴＩを
使用することが望ましい。
【００４５】＜３ＧＰＰ標準に適用したメッセージチャ
ンネル伝送方式(専用制御ＴｒＣＨの使用)＞ 次に、３ＧＰＰ標準でＨＡＲＱ方式を使用する場合、メ
ッセージ伝送チャンネルを効率的に伝送する方式につい
て説明する。すなわち、３ＧＰＰで使用するレートマッ
チング技術を利用してメッセージ伝送チャンネルの伝送
信頼度を向上させる方法について説明する。
【００４６】通常、データブロック伝送チャンネルのデ
ータ伝送率は、メッセージ伝送チャンネルのデータ伝送
率に比べて相対的にかなり高い。例えば、メッセージ伝
送チャンネルの場合、ＴＴＩの当たり伝送される制御メ
ッセージビット数は、大部分最大数十ビット以内であ
る。すなわち、ＴＴＩが１０ｍｓｅｃの場合、メッセー
ジ伝送チャンネルで伝送される制御メッセージビットを
２０ビットとすれば、データ伝送率は２ｋｂｐｓにな
る。しかし、データブロック伝送チャンネルは、最小数
十ｋｂｐｓから数百ｋｂｐｓのデータ伝送率を有する。
このような状況で、データブロック伝送チャンネルに使
用されるＴｒＣＨからｎビットを伝送率整合(ＲＭ)を使
用してシンボル穿孔(Symbol Puncturing)し、これをメ
ッセージ伝送チャンネルに使用されるＴｒＣＨに割り当
てることによって、メッセージ伝送チャンネルの信頼度
は、シンボル反復(Symbol repetition)によって急激に
増加するようになる。
【００４７】図４及び図５は、データブロック伝送チャ
ンネルから所定のビットを穿孔し、前記穿孔した所定の
ビット数だけメッセージ伝送チャンネルにデータビット
を割り当てる送信器内の伝送チャンネルの構造を示す。
【００４８】さらに具体的に言えば、図４は、本発明の
実施形態によるダウンリンクでの送信器に備えられた伝
送チャンネルの構造を示しており、図５は、本発明の実
施形態によるアップリンクでの送信器に備えられた伝送
チャンネルの構造を示す。
【００４９】図４及び図５において、２つの斜線ブロッ
クは、ＨＡＲＱの伝送のときに使用される伝送チャンネ
ルを示す。すなわち、斜線ブロック４２０、４３０、５
２０、及び５３０は、前記ＨＡＲＱを使用するデータブ
ロック伝送チャンネルと前記データブロック伝送チャン
ネルに関連して使用される制御メッセージを伝送するメ
ッセージ伝送チャンネルを示す。一方、既存のデータ伝
送チャンネル及びメッセージ伝送チャンネルに本発明の
実施形態を適用することによって、レートマッチングの
ときに、データ伝送チャンネルのレートマッチング部及
びメッセージ伝送チャンネルのレートマッチング部が従
来の方法とは区別されることができる。
【００５０】本発明の実施形態による送信器の伝送チャ
ンネル構造を図４及び図５に示した伝送チャンネルＴｒ
ＣＨのうち１つをメッセージ伝送チャンネル４２０及び
５２０として使用し、残りの伝送チャンネルＴｒＣＨを
データブロック伝送チャンネル４３０及び５３０として
使用すると仮定する。
【００５１】まず、図４を参照して本発明の実施形態に
よるダウンリンク(Down Link)での送信器の伝送チャン
ネルのうち、メッセージ伝送チャンネルの構造を説明す
る。ＣＲＣ挿入部４２１は、制御ビットで構成された制
御メッセージブロックを受信し、前記受信された制御メ
ッセージブロックにＣＲＣを付加する。すなわち、前記
ＣＲＣ挿入部４２１は、制御メッセージブロックにエラ
ーが発生したか否かを検出するために送信器に使用され
るＣＲＣ符号化器を示す。コードブロック分割部(Code
block Segmentation part)４２２は、前記ＣＲＣが付加
された制御メッセージブロックのブロック分割を遂行す
る。前記コードブロック分割部４２２は、本発明で省略
することができる。チャンネル符号化器(Channel encod
er)４２３は、前記ＣＲＣが付加された制御メッセージ
ブロックを所定のチャンネルコードで符号化して、前記
チャンネルコードとしては、前述したように、チャンネ
ル伝送過程で発生するエラー訂正が可能な畳み込み符号
またはターボコードなどが使用されることができる。レ
ートマッチング部４２４は、前記符号化された制御メッ
セージブロックを受信し、前記符号化された制御メッセ
ージブロックの所定数のデータビットを反復/穿孔す
る。前記所定数のデータビットは、データブロック伝送
チャンネル４３０で伝送されるデータビットの数によっ
て決定される。前記データブロックから所定数のデータ
ビットを反復/穿孔する構成は後述される。ＤＴＸ挿入
部４２５は、前記レートマッチングが行われた制御メッ
セージブロック内のＤＴＸ(Discontinuous Transmissio
n)ビット(すなわち、前記レートマッチングが行われた
制御メッセージブロックの不連続伝送)を挿入し、イン
ターリーバ４２６は、ＤＴＸ挿入された制御メッセージ
ブロックをインターリービングする。無線フレーム分割
部４２７は、前記インターリービングされた制御メッセ
ージブロックを無線フレームに分割する。
【００５２】参照のために、図４に示すようなＣＲＣブ
ロック４１１、４２１、及び４３１は、エラーがデータ
ブロック内に発生したか否かを検出するために送信器に
使用されるＣＲＣ符号化器を示す。一方、テールビット
挿入部(Tail bits insertionblock)(図示せず)は、チャ
ンネル符号化器４１３、４２３、及び４３３に使用され
る畳み込み符号またはターボコードに必要なゼロ状態終
了(Zero state termination)のために使用される終了ビ
ット(termination bits)を挿入する。次に、チャンネル
符号化器４１３、４２３、及び４３３は、前述したよう
に、受信器がチャンネル伝送過程で発生するエラーを訂
正するとき使用される畳み込み符号またはターボコード
のための符号化器を示す。
【００５３】次に、図４を参照して本発明の実施形態に
よるダウンリンク(Down Link)での送信器の伝送チャン
ネルのうち、データブロック伝送チャンネルの構造を説
明する。ＣＲＣ挿入部４３１は、上位階層から関連した
メッセージ番号を含むデータブロックを受信し、前記受
信されたデータに予め定められた方法にてＣＲＣを付加
する。すなわち、前記ＣＲＣ挿入部４３１は、データブ
ロックに発生するエラーがあるか否かを検出するために
送信器に使用されるＣＲＣ符号化器を示す。コードブロ
ック分割部４３２は、前記ＣＲＣが付加されたデータブ
ロックのブロック分割を遂行する。チャンネル符号化器
４３３は、前記コードブロック分割部４３２からのブロ
ック分割されたデータブロックを予め定められたチャン
ネルコードで符号化し、前記符号化されたデータブロッ
クをリダンダンシー選択部４３４へ伝達する。前記チャ
ンネルコードとしては、前述したように、チャンネル伝
送過程で発生するエラー訂正が可能な畳み込み符号また
はターボコードなどが使用されることができる。前記リ
ダンダンシー選択部４３４は、ＨＡＲＱ方式を使用する
データ通信システムの伝送装置及び方法の選択基準(ま
たは選択規則)に基づき、１次伝送、２次伝送、及び３
次伝送によってリダンダンシーを選択してレートマッチ
ング部４３５へ伝達する。前記レートマッチング部４３
５は、前記リダンダンシー選択部４３４から入力される
データブロックから所定数のデータビットを反復／穿孔
した後、ＤＴＸ挿入部４３６へ伝達する。ＤＴＸ挿入部
４３６は、前記レートマッチングが行われたデータブロ
ック内のＤＴＸビットを挿入し、インターリーバ４３７
は、ＤＴＸ挿入されたデータブロックをインターリービ
ングする。無線フレーム分割部４３８は、前記インター
リービングされたデータブロックを無線フレームに分割
する。
【００５４】一方、マルチプレクサ４４０は、各伝送チ
ャンネルから出力されるデータブロックを多重化して伝
送する。図４に示されていないが、テールビット挿入部
は、チャンネル符号化器４１３、４２３、及び４３３で
使用される畳み込み符号またはターボコードに必要なゼ
ロ状態終了のために使用される終了ビットを挿入する。
【００５５】図４を参照して説明した本発明の実施形態
において、メッセージ伝送チャンネル４２０のレートマ
ッチング部４２４は、前記データブロック伝送チャンネ
ル４３０のレートマッチングのとき穿孔したデータビッ
トの代わりに、メッセージ伝送チャンネル４２０のデー
タビットを反復する。これにより、メッセージ伝送チャ
ンネル４２０をさらに安定的に使用することができる。
【００５６】図５に示す本発明の実施形態によるアップ
リンクでの送信器の伝送チャンネルの構造は、図４の伝
送チャンネル構造でのＤＴＸ挿入部４１５、４２５、及
び４３６のそれぞれを等化器５１４、５２４、及び５３
５に置き換える。また、図５は、分割ブロック５１６、
５２６、及び５３７で無線フレーム分割の後のレートマ
ッチング部５１７、５２７、及び５３８によってレート
マッチングが遂行される伝送チャンネルの構造を示す。
図５に示す構成の本発明の実施形態による動作は、図４
を参照して前述した構成の動作と同一であるので詳細な
説明は省略する。
【００５７】以下、本発明の実施形態によるデータブロ
ックから所定数のデータビットを穿孔し、制御メッセー
ジの所定数のデータビットを反復する動作をより具体的
に説明する。
【００５８】図４及び図５に示すように、ＴｒＣＨｉを
メッセージ伝送チャンネルのために割り当てられたＴｒ
ＣＨと定義し、ここに伝送されるメッセージブロックの
サイズをＮｉと定義する。また、ＴｒＣＨｋをデータブ
ロックの伝送のために割り当てられたＴｒＣＨと定義
し、ここに伝送されるデータブロックのサイズをＮｋと
定義する。そして、伝送サービス品質(ＱｏＳ)の要求に
応じて上位サービス決定階層によってＴｒＣＨｉ及びＴ
ｒＣＨｋのそれぞれに決定された伝送率整合変数をＰｉ
及びＰｋと定義する。次に、ｎビットをＴｒＣＨｋから
分離した後、ＴｒＣＨｉに移動される場合、最終的に決
定される伝送率整合変数をそれぞれＰｉ’及びＰｋ’と
定義する。そうすると、前記変数間の関係は、下記式に
よって表現されることができる。 《式１》 (Ｐｉ，Ｎｉ) → (Ｐｉ'，Ｎｉ' ) 《式２》 (Ｐｋ，Ｎｋ) → (Ｐｋ'，Ｎｋ' ) 《式３》 (Ｎｋ(１-Ｐｋ)-ｎ)／Ｎｋ = １-Ｐｋ' 《式４》 (Ｎｉ(１-Ｐｉ)+ｎ)／Ｎｉ = １-Ｐｉ'
【００５９】もしも、“Ｎｋ＞＞ｎ”であり、“Ｎｋ＞
＞Ｎｉ”であると仮定すると、《式３》及び《式４》
は、《式５》及び《式６》として表現されることができ
る。 《式５》 (Ｎｋ(１-Ｐｋ)-ｎ)／Ｎｋ = １-Ｐｋ' = (１-Ｐｋ)-ｎ
／Ｎｋ ≒ １-Ｐｋ 《式６》 (Ｎｉ(１-Ｐｉ)+ｎ)／Ｎｉ = １-Ｐｉ' = (１-Ｐｉ)+ｎ
／Ｎｉ＞＞１.０
【００６０】従って、ＴｒＣＨｋの場合は、ｎビットを
削除しても、基本的に最初に設定されたＲＭ変数Ｐｋで
性能にほとんど変化がないだけ、微少の変化ｎ／Ｎｋ
(＜＜１.０)のみが発生する。しかし、ＴｒＣＨｉの場
合は、ｎビットの追加によって、ｎ／ＮｉだけのＲＭ変
数値の増加が可能であり、実質的のＲＭ変数が１.０よ
り大きいシンボル反復(Symbol repetition)が発生す
る。このような関係を図４及び図５の点線でＰｉ’及び
Ｐｋ’を連結して表示する。従って、前記ＴｒＣＨｉの
レートマッチング部４２４が２倍のシンボル反復を使用
する場合、シンボルエネルギーが約＋３ｄＢだけ増加す
る。これにより、メッセージチャンネルＴｒＣＨｉの信
頼度も急激に増加する。
【００６１】図６は、このような性能変化を示すもの
で、実線は、本発明の実施形態を適用する前、ＴｒＣＨ
ｉとＴｒＣＨｋとのビットエラー率(ＢＥＲ；Bit Error
Rate)を示す。一方、点線は、本発明の実施形態を適用
することによって、前記ＴｒＣＨｉ及びＴｒＣＨｋのＢ
ＥＲを示す。本発明の実施形態による適用は、前記Ｔｒ
ＣＨｋに対する穿孔、及び前記ＴｒＣＨｉに対する反復
を遂行したか否かによって決定される。図６に示すよう
に、本発明の実施形態を適用する場合、ＴｒＣＨｋは、
ほとんど性能の劣化がない反面、ＴｒＣＨｉは、格段の
性能改善があることを示している。
【００６２】前述の如く、本発明の詳細な説明では具体
的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明
の思想を外れない範囲内で様々な変形及び変更が可能で
あるということは、当該技術分野における通常の知識を
有する者には自明であろう。そこで、本発明の範囲は、
前記実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範
囲のみならず、特許請求の範囲と均等なものによって定
められなければならない。
【００６３】
【発明の効果】以上から述べてきたように、本発明は、
一番効率的のメッセージチャンネルに必要な条件を考慮
して、メッセージチャンネルの応答速度を増加させるた
めのＨＡＲＱ方式を提供する。従って、本発明は、デー
タ通信システムの信頼度を向上させ、処理率を改善させ
ることによって、データ通信システムのみならず次世代
移動通信システムの性能を改善させることができる。 ［図面の簡単な説明］
【図１Ａ】 通常のＡＲＱタイプＩに基づいてデータを
処理する送信器及び受信器の構造を示す図である。
【図１Ｂ】 通常のＨＡＲＱタイプＩに基づいてデータ
を処理するフローを概念的に示す図である。
【図２】 通常の複合ＡＲＱ方式でＳ／Ｎ(またはＥｓ
／Ｎｏ)と処理率との関係を示すグラフである。
【図３Ａ】 本発明の一実施形態による伝送チャンネル
ＴｒＣＨ及びメッセージフィールドの構造を示す図であ
る。
【図３Ｂ】 本発明の他の実施形態による伝送チャンネ
ルＴｒＣＨ及びメッセージフィールドの構造を示す図で
ある。
【図４】 本発明の実施形態によるダウンリンクでの送
信器に備えられた伝送チャンネルの構造を示すブロック
図である。
【図５】 本発明の実施形態によるアップリンクでの送
信器に備えられた伝送チャンネルの構造を示すブロック
図である。
【図６】 本発明の実施形態による伝送チャンネルの性
能向上を示すグラフである。
【符号の説明】
４２０，５２０ メッセージ伝送チャンネル ４２１，４３１ ＣＲＣ挿入部 ４２２，４３２ コードブロック分割部 ４２３，４３３ チャンネル符号化器 ４２４，４３５，５１７，５２７，５３８ レートマッ
チング部 ４２６ インターリーバ ４２７，４３８ 無線フレーム分割部 ４３０，５３０ データブロック伝送チャンネル ４３４ リダンダンシー選択部 ４１５，４２５，４３６ ＤＴＸ挿入部 ４４０ マルチプレクサ ５１４，５２４，５３５ 等化器 ５１６，５２６，５３７ 分割ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 国際公開00／02326（ＷＯ，Ａ１) 国際公開99／11009（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 1/18 H04L 1/00 H04L 29/02 H04Q 7/38

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データビット列を有するデータブロック
    及び前記データビット列の復号に必要な制御ビットを有
    する制御メッセージを伝送する方法において、 前記データブロックを通過する第１伝送チャンネル内の
    穿孔器を利用して、前記データブロック内の前記データ
    ビットのうち予め決定された数のデータビットを穿孔す
    るステップと、 第２伝送チャンネル内の反復器を利用して前記予め決定
    された数の穿孔ビットに基づき前記制御メッセージを反
    復するステップと、 前記穿孔されたデータブロック及び前記反復された制御
    メッセージを多重化するステップと、 前記多重化されたビットを受信器へ伝送するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第２伝送チャンネルは、先頭に前記
    制御メッセージを含むことを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記第２伝送チャンネルは、最後に前記
    制御メッセージを含むことを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記制御メッセージは、受信データブロ
    ックに応答するメッセージであることを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記制御メッセージは、伝送されるデー
    タブロックの一連番号、与えられたデータブロックのバ
    ージョン番号を含むことを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記第２伝送チャンネルの伝送遅延時間
    は、前記第１伝送チャンネルの伝送遅延時間と同一であ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第２伝送チャンネルの伝送遅延時間
    は、前記第１伝送チャンネルの伝送遅延時間より小さい
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 複数の伝送チャンネルを備え、データビ
    ット列を有するデータブロック及び前記データビット列
    の復号化に必要な制御ビットを有する制御メッセージを
    伝送する装置において、 前記データブロックを通過する選択された１つの伝送チ
    ャンネル内に備えられ、前記データブロック内の前記デ
    ータビットのうち、予め決定された数のデータビットを
    穿孔する第１レートマッチング部と、 他の伝送チャンネル内に備えられ、前記予め決定された
    数の穿孔ビットに対応して前記制御ビットを反復する第
    ２レートマッチング部と、 前記第１レートマッチング部からの出力及び前記第２レ
    ートマッチング部からの出力を多重化する多重化器とを
    含むことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 前記第２伝送チャンネルは、先頭に前記
    制御メッセージを含むことを特徴とする請求項８記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２伝送チャンネルは、最後に前
    記制御メッセージを含むことを特徴とする請求項８記載
    の装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御メッセージは、受信データブ
    ロックに応答するメッセージであることを特徴とする請
    求項８記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御メッセージは、伝送されるデ
    ータブロックの一連番号、与えられたデータブロックの
    バージョン番号を含むことを特徴とする請求項８記載の
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記第２伝送チャンネルの伝送遅延時
    間は、前記第１伝送チャンネルの伝送遅延時間と同一で
    あることを特徴とする請求項８記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２伝送チャンネルの伝送遅延時
    間は、前記第１伝送チャンネルの伝送遅延時間より小さ
    いことを特徴とする請求項８記載の装置。
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