JP3910770B2 - 誤り制御方法及びその方法を使用する受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信、特に移動無線通信のような符号誤りが生じ易い環境下での通信に好適な誤り制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誤り訂正符号化技術と自動再送制御技術（ARQ − automatic request for repetition）は、ディジタル通信を行う上での重要な誤り制御技術である。この両方の技術を用いるハイブリッドARQ と称される技術は、特に移動無線通信のようなフェージング環境下において非常に有効であることが知られている。
【０００３】
従来のハイブリッドARQ における通信システムの構成例を図１８に示す。この通信システムは送信機１と受信機３が伝送路５により接続された構成をとる。送信機１又は受信機３は例えば移動通信における基地局又は移動機であり、伝送路５は例えば無線、有線もしくはそれらを組み合わせたものである。送信機１は音声信号等を符号化する誤り訂正符号化部７を有する。また、送信機１は変調部や送信のための送信部等を有するが図示はしていない。受信機３は受信した符号語を復号する誤り訂正／検出復号部９を有する。また、受信機３は受信部や復調部等を有し得る。
【０００４】
誤り訂正符号化部における符号器としては例えば図１９に示すようなターボ符号器が使用され、その場合、誤り訂正／検出復号部では図２０に示すようなターボ復号器が使用される。
ハイブリッドARQ では、送信機１にて誤り訂正符号化された符号語を情報データパケットとして伝送路５を介して伝送し、受信機３で誤り訂正及び誤り検出、もしくは誤り検出を行い、誤りが検出された場合は、そのパケットは破棄するか、もしくは再送されたパケットと合成するために保持し、送信機１に対して再送要求を行う。もしくは、あるパケット（パリティなし）を送信し、そのパケットが誤っていれば、そのパケットの誤りを訂正するためのデータ（パリティ）を再送し、受信機３で合成し誤り訂正を行う。なお、誤り訂正符号化部７における誤り訂正を行う単位は、上記のデータパケットの単位と同一である。
【０００５】
図２１にハイブリッドARQ におけるデータの送受信のシーケンスをより詳細に示す。同図において、符号語A1、C1は誤り無く伝送され、符号語B1は伝送により誤りが検出され符号語B2が再送されたことを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッドARQ のように再送を行う誤り制御技術において、劣悪なフェージング環境下においては、バースト誤りのために誤り訂正符号が効かず、再送要求が多くなり、大幅なスループットの低下等の特性劣化が生じるという問題点があった。
【０００７】
また、同報通信、放送等の場合のように同じデータを複数の端末が受信する場合には、それぞれの端末で再送要求を行うため、送信側で再送要求が集中し、再送するデータが非常に多くなり、大幅なスループットの低下等の特性劣化が生じることがあった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、再送するパケットの数を低減させた誤り制御技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は次のように構成される。
請求項１に記載の発明は、送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記通信システムが前記受信機を複数有する場合において、前記送信機は各受信機への情報のうちの少なくとも２情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信し、該当する各受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号して、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、情報をある程度まとめて誤り訂正符号化することによって誤り訂正符号の符号長を拡大させることができ、それにより誤り訂正効果が増大する。その結果、所定の条件を満たさなければあるパケットの信頼度が低くても再送を行う必要がなく、復号を行って正しい情報を得ることが可能である。従って、従来問題であった再送によるスループットの低下の発生を防止することが可能となる。
【００１０】
また、本発明によれば、所定の回数に達しなければ信頼度の低いパケットの再送を行う必要がなくなる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記送信機において、符号語を分割して情報と誤り訂正符号を有するパケットを生成する場合、その誤り訂正符号の最初の状態と最後の状態を該パケットに付加することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、受信側で誤り訂正符号の最初の状態と最後の状態を使用して復号を行うことができるため、復号が簡易化される。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の誤り制御方法において、前記誤り訂正符号化において用いられる符号はターボ符号であるとするものである。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、送信機と受信機を有し、誤り制御を行う通信システムにおける受信機であって、送信機において符号語から分割された複数の伝送単位のパケットを受信する手段と、そのパケットの信頼度を測定する手段と、該信頼度を基にする所定の条件を満たすかどうかを判定する手段と、該所定の条件を満たす場合に前記送信機に対して再送要求を行う手段と、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成する手段と、合成して得た符号語を復号する手段とを有し、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記送信機が複数の受信機への情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信する場合において、前記受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号し、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とするものである。
本発明によれば請求項１に記載された発明と同様の効果を奏する。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の受信機において、前記誤り訂正符号化において用いられる符号をターボ符号とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１に本発明の第１の実施例における通信システムを示す。同図に示すように、この通信システムは送信機１１と受信機１３が伝送路１５を介して接続された構成である。この通信システムの方式はどのようなものでもよい。送信機１１は例えば音声信号を符号化する誤り訂正符号化部１７と、符号化された符号語を送信単位のパケットに分割する分割部１９を有する。なお、本発明の誤り制御方法はどのような通信システムの方式にも適用することができるので、送信機１１に一般的に備えられる変調部、送信部等は当該通信システムの方式に応じて備えればよく、変調部、送信部等は図示していない。受信機１３は受信パケットの信頼度を測定する信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎ、受信パケットを合成する合成部２３、合成した符号語を復号する誤り訂正／検出復号部２５、及び受信パケットの誤り状況から再送の判断を行う判定部２７を有する。送信機１１と同様、受信機１３に一般的に備えられる受信部、復調部等は図示していない。伝送路１５としては無線、有線、もしくはそれらの組み合わせを使用することができる。また、誤り訂正符号化部における符号器としては例えば図１８に示すようなターボ符号器が使用され、その場合、誤り訂正／検出復号部では図１９に示すようなターボ復号器が使用される。
【００３４】
次に本発明の一実施例の通信システムの動作を説明する。
送信機１１において、音声信号等の送信すべき情報を伝送単位のパケットに分割せずにまず誤り訂正符号化部１７で誤り訂正符号化し、分割部１９にて符号語を伝送単位のパケットに分割し伝送する。誤り訂正符号化部で使用する誤り訂正符号としては、符号化する単位が大きいほど誤り訂正能力が向上するような特性を有する誤り訂正符号を使用する。そのような符号として例えば図１８、図１９に示した符号器、復号器で使用されるターボ符号がある。
【００３５】
受信機１３では各パケットの信頼度を各信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎで測定する。測定の項目としては例えば誤り検出やＳＩＲ/ ＳＮＲ推定、パスメトリックの尤度情報等である。
ここで、ＳＮＲはsignal-to-noise ratio （信号対雑音比）の略であり、ＳＩＲは、signal-to-interference ratio（信号対干渉比）の略である。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡにおいては、パイロット信号を送信し、それを受信することで、信号対雑音比及び信号対干渉比の推定を行うことが可能である。また、パスメトリックの尤度情報を求めることによって、受信パケットの正しさの確率を推定することができる。
【００３６】
次に受信機１３において、各信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎにおける信頼度測定の結果を基に、判定器２７が、予め規定した条件を満たすかどうかの判定を行い、満たした場合にパケットの再送要求を送信機１１に対して行う。なお、予め規定する条件については後述する。受信パケットは合成部２３にて合成され、誤り訂正／検出復号部２５にて誤り訂正、復号がなされる。ここで、誤り訂正／検出復号部２５にて誤り訂正後に更に誤り検出を行い誤りがあった場合には再送要求を行うようにしてもよい。
【００３７】
従来の技術におけるハイブリッドARQ では、元の情報を分割して１パケットごとに誤り訂正を施し、パケットに誤りが検出されればそのパケットを再送していたが、上述の本発明における実施例によれば、従来よりも大きな単位で誤り訂正符号化を行う結果誤り訂正能力が向上するため、ある条件を満たすまではパケット誤りを許容し再送要求を行わない。従って、再送パケットの数を従来よりも削減することが可能となる。
【００３８】
前述の判定器２７における再送をするかどうかの条件は、例えば、規定時間内に規定回数信頼度の低いパケットを検出した場合とすることができる。また、規定時間内でなく規定パケット回数毎としてもよい。
（第２の実施例）
判定器２７が再送要と判定し、再送要求をする場合には種々の方法が可能である。まず、第１の方法としてパケット１、３、９が誤っている等、誤りを検出したパケット番号の全てを送信側に通知する方法がある。この方法は誤りを検出したパケット番号の全てが再送されることとなるので、伝送路品質が比較的良い場合に適している。また、この方法では確実に誤り訂正することが可能である。
【００３９】
第２の方法としては、誤りが多いパケット、尤度の低いパケット等、誤りを検出したパケットの一部のみを通知する方法がある。この方法では、再送の数を削減することが可能である。更に、その他の方法として、まずＳＩＲの一番低いパケットの再送要求を行い、次にその他のパケットの再送要求を行う等、ある規則に従って誤りパケットを通知する方法もある。この方法によれば、あるパケットの再送と再送の間、受信側では各パケットを合成し、復号を試みることができ、誤りが取り除けたらそこで再送要求を停止することが可能となる。従って、無駄な再送を削減することができる。
【００４０】
更に、上記の方法と合わせて、送信側で、受信側からきたパケットの再送要求に含まれるパケット番号の中からランダムに再送を開始することとすることもできる。
ここで、再送パケットが誤っていた場合、もう一度再送することや、別のパケットを再送すること等が可能である。
【００４１】
（第３の実施例）
図２は、図１に示す構成において受信機が複数あり、同報通信や放送等の場合のように同じデータを複数の受信機が受信する場合における処理を説明するための図である。送信機が符号化されたデータを１６個のパケットに分割して送信し、受信機Ａで＃２と＃４のパケットに誤りが検出され、受信機Ｂで＃２と＃１６のパケットに誤りが検出され、受信機Ｃで＃１のパケットに誤りが検出され、受信機Ｄで＃１５のパケットに誤りが検出されている。
【００４２】
従来の方法では、このような場合、＃１、＃２、＃４、＃１５、＃１６の合計５パケットの再送が発生する。一方、本発明の実施例では、１６パケット中１パケットの誤り訂正ができることを前提に、＃２の１パケットのみを再送することにより、誤り訂正を行うことが可能である。すなわち、再送パケット数は１／５となる。ここで誤りが訂正できない場合にはその都度さらなるパケットの再送を行う。ここで、再送パケット＃２が誤っている場合には、もう一度再送するか、もしくは別のパケットを再送する。
【００４３】
なお、本実施例において受信機が送信機に対して再送要求を行う方法には、誤ったパケットを受信してからすぐに再送要求を行う方法や、全パケットを受信してから再送を行う方法等がある。また、誤ったパケットを受信してからすぐに再送要求を行う方法における再送については、１度全パケットを送信してから再送パケットを順に再送する方法や、再送要求があった時点で再送を行う方法をとることができる。
【００４４】
送信機１１が複数の宛先にそれぞれの宛先の情報を送信する場合には次に示す方法をとることが可能である。
（第４の実施例）
図３及び図４は端末Ａと端末Ｂに情報を送信する例を示す。図３に示す例では、まず端末Ａ宛の情報（Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３）、及び端末Ｂ宛の情報（Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３）をそれぞれまとめて符号化し、それぞれをパケットに分割し、ａ−１、ａ−２、ａ−３、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３を端末Ａ、Ｂに送信する。送信においてパケットの順序はどのようなものでも構わない。受信側では端末Ａがａ−１、ａ−２、ａ−３を受信し、端末Ｂがｂ−１、ｂ−２、ｂ−３を受信する。その後、それぞれの端末がパケットの合成及び誤り訂正を行って情報を得る。
【００４５】
（第５の実施例）
図４に示す例では、送信機において端末Ａ用の情報と、端末Ｂ用の情報をまとめて符号化し、それをａ−１、ａ−２、ａ−３、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３のパケットに分割して送信する。受信側では端末Ａ、端末Ｂがそれぞれ全てのパケットを受信し、自分宛のパケットが全て正しい場合には、自分宛の情報のみを取り出す。自分宛のパケットに誤りがあれば全パケットを合成して復号を行い、自分宛の情報のみを取り出す。次に誤り検出を行い誤りを検出すれば再送を行う。
【００４６】
（第６の実施例）
図１に示した構成において、送信機１１では受信機１３における誤り検出のため送信データにＣＲＣ等の誤り検出符号を付加する場合、具体的には図５〜８に示すような種々の方法をとることができる。
図５は符号化された符号語全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。誤り訂正符号化された符号語に誤り検出符号生成部で生成された誤り検出のパリティが合成され、分割部にてパケットに分割される。この場合でも、各パケットにパイロットシンボルを付加することによって、受信機の信頼度測定部においてＳＩＲ／ＳＮＲ推定を行うことが可能である。なお、誤り検出パリティは誤り検出符号と称しても良い。
【００４７】
図６は符号語を分割した後に、パケット毎に誤り検出のためのパリティを付加する場合を示す図である。この場合、各パケット毎に、誤り検出符号生成部にて誤り検出のパリティを生成し、それをパケットに合成する。
図７は符号化された符号語の情報部分の全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【００４８】
図８は分割後のパケット毎に情報部分に対する誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
図５と図７に示す例では、パリティ等情報と関係ないデータ（オーバヘッド部分）は、図６と図８に示した例と比較して少ない。誤り検出パリティは、可能な限り少ないほうが望ましいので、その観点では図５と図７に示す例のほうが好ましい。しかし、図６と図８に示した例では、オーバヘッド部分は多くなるが、各パケットにおいて誤り検出が可能になる。図５と図７に示す例では、各パケットにおける誤り検出はできない。従って、誤り検出の能力という観点では図６と図８に示した例のほうが優れている。
【００４９】
また、図５と図６に示した例では、符号語全体、もしくはパケット化された符号語に誤り検出符号を付加しているため、受信パケットの誤り検出は可能だが、その後の誤り訂正により符号語を情報に復号した際の誤り検出はできない。一方、図７と図８に示す例では、受信パケットの情報部分のみの誤り検出が可能であり、更に誤り訂正、復号後でも情報が正しいかどうかを検出することができる。
【００５０】
なお、図７、図８に示す方法は、ターボ符号化のように、情報部分がパリティと区別できる組織誤り訂正符号を用いる場合に適用することができる。
（第７の実施例）
図１に示した送信機１１にて各パケットを生成する際、どのパケット内にも、ほぼ同じ割合で、情報ビットに誤り訂正パリティビットを付加する構成としたり、もしくは、その割合を任意に変えることが可能である。なお、誤り訂正パリティは誤り訂正符号と称しても良い。また、符号語は情報を誤り訂正符号化して生成されるものであり、符号語の中の誤り訂正に関する符号を誤り訂正符号もしくは誤り訂正パリティと称する。
【００５１】
図９の(a) に全てのパケットをほぼ同じ構成とする例を示す。また、図１１の（ｂ）に、パケットの構成をすべて同じにしない例を示す。図１１の（ｂ）においては、単に情報部分を優先して送ることとしたり、もしくは、伝送路の状態が良い場合に情報を優先して送ること等が可能である。図９の（ｂ）のような構成とすることによって、情報パケットが伝わった場合は誤り訂正パリティパケットを送らなくても良いこととすることができ、パケット伝送量を更に削減することができる。ただし、図９の(a) のように各パケットの構成をほぼ同じにする場合では合成のアルゴリズムを図９の（ｂ）と比較して簡易化できる。
【００５２】
また、図１０に示すように、符号語をインタリーバで並び替えることにより、より誤り訂正能力を向上させることが可能となる。
（第８の実施例）
図１に示した受信機１３は、図１１に示すような構成とすることも可能である。図１１に示す受信機においては、ターボ符号化等の符号化単位の中で全てのパケットに誤りが検出されない場合は、パリティを捨てて（もちろんターボ復号等せず）情報を取り出す。誤り訂正の処理は誤り検出の処理等と比較して複雑なため、図１１に示すように誤り訂正の処理を減らすことによって、例えば消費電力の削減等が可能になる。
【００５３】
（第９の実施例）
受信機１３における誤り訂正／検出復号部２５において、誤り訂正後に、誤りが検出されない場合は、これを復号結果とする。誤りが検出された場合は、再送要求を行う。この再送要求においては種々の方法が可能である。
例えば、誤り検出で誤りがあったパケットの再送要求のみを行う。すなわち、再送するパケットは、誤りのあるパケット全て、もしくは一部を選択的に、例えば以前に再送していないパケット、もしくはＳＮＲの極めて悪いパケットを送るようにする。また、伝送路の状態が良い場合には全てのパケットの再送要求を行うこととしてもよい。このとき、判定器から誤り訂正／検出復号部２５に対して誤りのあるパケット番号を通知したり、以前再送要求を出したパケット番号を通知することもできる。
【００５４】
これらの再送されたパケットは以前のパケットと組み合わせる、もしくは選択的に受信状態のいいほうを選ぶようにしてもよい。これにより誤り訂正能力を向上させることが可能となる。
（第１０の実施例）
受信機における誤り訂正においては符号化単位を構成するすべてのパケットを受信した後のターボ復号等の復号において、誤り検出符号の情報を利用することができる。例えば、ターボ符号のような繰り返し復号を行う誤り訂正中に、各パケットの誤りが検出されなくなった場合は、誤り訂正を停止し、途中結果を復号結果として出力する。誤りが取り除けない場合は、リストディコーディングを行う。すなわち、尤度の低いビットを反転し、誤り検出符号で誤りのないものを選択する。また、極端にＳＮＲの悪いパケットは破棄し、その情報なしに復号を行う。そして、復号結果に誤りのあるパケットが復号前に誤りがない場合は、復号前の情報を硬判定したものを復号結果とする。また、誤りがないパケットの尤度を大きくして繰り返し復号を行う。すなわち、ターボ符号等の復号過程では、繰り返しによりビットの尤度の更新を行うが、例えば、そのビットに誤りがなければないほど、そのビットの対数尤度比が相対的に他のビットの対数尤度比よりも絶対値で大きくなり、その差をより大きくしてそのビットの確からしさを示す値を大きくする。それでも誤りが取り除けない場合は、再送要求を行う。
【００５５】
（第１１の実施例）
受信機において受信パケットを合成する際に、図１２に示すように、再送前のパケットと再送後のパケットを合成し、１つのパケットとした後に、誤り訂正符号による復号を行う構成とすることができる。また、図１３に示すように、再送で得たパケットの一部を選択して誤り訂正符号による復号を行う構成とすることもできる。パケットの一部を選択する方法としては例えば、受信ＳＮＲ又はＳＩＲの低いパケットを使用しない等の方法がある。この時、受信ＳＮＲが極端に低いパケットをその場で破棄してもよい。
【００５６】
ＡＷＧＮ（付加白色ガウス雑音）の伝送路では、再送された全てのパケットを合成することによって特性が良くなるので、図１２に示した方法は有効である。しかし、干渉があるフェージング環境下では条件によりパケットの情報が全て失われる場合があり、その場合、情報が失われたパケットを合成しないほうが特性が良くなることがある。従って、そのような場合には、図１３に示した方法は有効である。
【００５７】
（第１２の実施例）
図１に示した本発明の通信システムにおいて、受信機１３で信頼度の低いパケットが検出され、上述したような条件を満たす場合は、送信機１１に対してそのパケットの再送要求パケットを送信するが、その再送要求パケットにおいて、送信する再送パケットはどのような構成にするかどうかを送信機１１に通知することができる。
【００５８】
送信機１１に通知するパケットの構成としては図１４に示すように、例えば、（ａ）同じ物を再送、（ｂ）別のパリティを付加して再送、（ｃ）パリティ部分のみ再送、（ｄ）その他を再送する、等の構成が可能であり、また、情報部分のみ再送することとしてもよい。また、それらの組み合わせとしてもよい。受信側ではこれらのパケットを再送する旨の情報を再送要求パケットに付加して送信側に送信する。
【００５９】
ここで、（ｂ）の別のパリティとは、パンクチャを行っている誤り訂正符号の場合はパンクチヤして削除した（未送信）パリティやパンクチュアパターンを変化して作り出したパリティ、インタリーバを有する誤り訂正符号の場合は、インタリーバのパターンを変えて作り出したパリティである。
すなわち、図１４に示すような符号器において、ＲＳＣ１及びＲＳＣ２からのパリティを全て送信すると情報が１に対してパリティが２となるため、全送信データは情報の３倍となる。そのためにパリティの一部をパンクチャし、パリティを例えば半分に減らすことにより全送信データが情報の２倍で済むこととなり再送データ量を削減することが可能となる。また、再送の際に、未送信のパリティを送付することで特性改善を図ることが可能である。
【００６０】
（第１３の実施例）
本発明における送信機１１において、誤り訂正パリティを付加する際に、あるパケットに情報とそれに対するパリティが含まれている場合は、そのパリティのはじめの状態と終わりの状態をパケットに付加する構成とすることによって、復号を効率的に行うことが可能となる。すなわち、図１５に示すように、情報とパリティからパケットを構成する際に、トレリスの状態の情報を付加する先頭状態及び終端状態を付加する。この場合、受信機では、パケット２を受信して、誤りが検出された場合、まず、情報２とパリティＲＳＣ１−１及び先頭状態および終端状態を使用してパケット２を復号する。復号結果において、誤りが無ければこのパケットに誤りがないものとみなす。誤りがあればパケットに誤りがあるものとみなす。このこのような方法によって復号処理を簡易化することが可能となる。
【００６１】
（第１４の実施例）
図１に示すような本発明の通信システムは種々の装置に適用することが可能である。例えば、基地局と移動機、移動機間、その他パソコン等の端末を含む通信ネットワークを構成する任意の装置間で適用できる。
図１６に示すように、本発明はセルラーシステム（携帯電話システム）などのような複数の送信局（基地局）から送信可能なシステムと組み合わせて用いることが可能である。その場合、基地局Ａから送信したパケット1 が誤っていたときに、より回線品質のよい基地局Ｂからパケット1 ’を再送する構成とすることによって、再送を削減させることができる。再再送時にも同じように回線品質のよい基地局から再送を行う。回線の品質を測定するのに、受信局からきた再送要求のパケットの推定ＳＩＲ、ＳＮＲ等を用いる。また、セルラーシステムにおける制御局が複数の基地局の中から電波状態が最良の基地局を選択する。
【００６２】
（第１５の実施例）
また、本発明は種々のサービスに適用することが可能である。例えば、図１７に示すセルラーシステムの例では、端末ＡがサーバＣからファイルをダウンロードし、端末Ｂがテレビ会議装置Ｄからリアルタイムのテレビ画像を受信する。
図１７に示す例において本発明を適用するに際し、ダウンロードのように遅延はある程度許容されるが誤りが全く許容されない場合、送信側で情報を大きめに束ね、誤り訂正符号化し、複数のパケットに分割する。このように大きな情報の単位を誤り訂正符号化することによって、誤り訂正能力が向上する。また、遅延がある程度許容されるので、再送も許容できる。従って、誤りの無いダウンロードを実現することができる。
【００６３】
テレビ画像の場合、遅延はほとんど許容されないが、誤りはある程度許容される。このような場合は送信側で情報を少なめに束ねて誤り訂正符号化を行い、複数のパケットに分割する。
なお、図１７に示した例においては双方向で上記の方法を適用することが可能である。すなわち、端末Ａからサーバ等にデータを送信する場合や、端末Ｂがテレビ画像を送信する際にも、サービス品質（ＱｏＳ）によって誤り訂正符号化される情報単位の大き等を変化させることができる。また、双方向の場合には各方向でサービス品質（ＱｏＳ）が異なっていてもよい。
【００６４】
図１７では誤り訂正符号化される情報単位の大きさを変化させる例を示したが、その他、通信システムにおいて要求されるサービス品質（ＱｏＳ）に応じて、分割により生成されるパケットの大きさ、パンクチャの数、もしくは再送のための条件を変化させることもできる。また、図１７に示すようなセルラーシステム以外の種々の通信システムに本実施例の方法を適用することができる。
【００６５】
本実施例のように要求されるサービス品質（ＱｏＳ）に応じて誤り訂正符号化単位等を変化させることによって、種々のサービスに適した通信を行うことが可能となる。
上述した種々の実施例は組み合わせることが可能であり、また、上述した送信機及び受信機の両方を有する装置を提供することも可能である。
【００６６】
なお、本発明は上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【００６７】
【発明の効果】
上述した通り本発明によれば、誤り訂正符号の符号長を拡大させたことによって誤り訂正効果を増大させ、その結果、あらかじめ訂正できることが推定できる誤りのあるパケットは再送要求を行わないこととしたため、再送パケットを低減させることができる。従って、自動再送技術（ＡＲＱ）を用いたパケット通信全体のスループットの向上が可能となる。特に、誤り訂正符号に、ターボ符号のような繰り返し復号を行うことによってシャノン限界に近い特性のよい符号を用いた場合には、誤り訂正符号の符号長拡大による誤り訂正効果は非常に大きくなるので、ターボ符号等を用いることによって再送パケット低減によるスループット向上の効果が更に大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における通信システムを示す図である。
【図２】図１に示す構成において、受信機が複数あり、同じデータを複数の受信機が受信する場合における処理を説明するための図である。
【図３】端末Ａと端末Ｂに情報を送信する場合における第１の例を示す図である。
【図４】端末Ａと端末Ｂに情報を送信する場合における第２の例を示す図である。
【図５】符号化された符号語全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図６】符号語を分割した後に、パケット毎に誤り検出のためのパリティを付加する場合を示す図である。
【図７】符号化された符号語の情報部分の全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図８】分割後のパケット毎に情報部分に対する誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図９】送信機にて生成されるパケットの構成を示す図である。
【図１０】インタリーバを有する送信機を示す図である。
【図１１】誤り訂正及び検出を行わない場合の受信機を示す図である。
【図１２】受信機において、再送前のパケットと再送後のパケットを合成し、１つのパケットとした後に、誤り訂正符号による復号を行う構成を示す図である。
【図１３】再送で得たパケットの一部を選択して合成する場合を示す図である。
【図１４】再送要求を受けて再送されるパケットの構成を示す図である。
【図１５】誤り訂正パリティのはじめの状態と終わりの状態をパケットに付加する場合をい説明するための図である。
【図１６】本発明の誤り制御方法を使用したセルラーシステムを示す図である。
【図１７】本発明の誤り制御方法を使用したセルラーシステムの他の例を示す図である。
【図１８】従来のハイブリッドARQ における通信システムの構成例を示す図である。
【図１９】ターボ符号器を示す図である。
【図２０】ターボ復号器を示す図である。
【図２１】ハイブリッドARQ におけるデータの送受信のシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
１、１１ 送信機
３、１３ 受信機
５、１５ 伝送路
７、１７ 誤り訂正符号化部
９、２５ 誤り訂正／検出復号部
２１−１〜２１−Ｎ 信頼度測定部
２３ 合成部
２７ 判定器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信、特に移動無線通信のような符号誤りが生じ易い環境下での通信に好適な誤り制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誤り訂正符号化技術と自動再送制御技術（ARQ − automatic request for repetition）は、ディジタル通信を行う上での重要な誤り制御技術である。この両方の技術を用いるハイブリッドARQ と称される技術は、特に移動無線通信のようなフェージング環境下において非常に有効であることが知られている。
【０００３】
従来のハイブリッドARQ における通信システムの構成例を図１８に示す。この通信システムは送信機１と受信機３が伝送路５により接続された構成をとる。送信機１又は受信機３は例えば移動通信における基地局又は移動機であり、伝送路５は例えば無線、有線もしくはそれらを組み合わせたものである。送信機１は音声信号等を符号化する誤り訂正符号化部７を有する。また、送信機１は変調部や送信のための送信部等を有するが図示はしていない。受信機３は受信した符号語を復号する誤り訂正／検出復号部９を有する。また、受信機３は受信部や復調部等を有し得る。
【０００４】
誤り訂正符号化部における符号器としては例えば図１９に示すようなターボ符号器が使用され、その場合、誤り訂正／検出復号部では図２０に示すようなターボ復号器が使用される。
ハイブリッドARQ では、送信機１にて誤り訂正符号化された符号語を情報データパケットとして伝送路５を介して伝送し、受信機３で誤り訂正及び誤り検出、もしくは誤り検出を行い、誤りが検出された場合は、そのパケットは破棄するか、もしくは再送されたパケットと合成するために保持し、送信機１に対して再送要求を行う。もしくは、あるパケット（パリティなし）を送信し、そのパケットが誤っていれば、そのパケットの誤りを訂正するためのデータ（パリティ）を再送し、受信機３で合成し誤り訂正を行う。なお、誤り訂正符号化部７における誤り訂正を行う単位は、上記のデータパケットの単位と同一である。
【０００５】
図２１にハイブリッドARQ におけるデータの送受信のシーケンスをより詳細に示す。同図において、符号語A1、C1は誤り無く伝送され、符号語B1は伝送により誤りが検出され符号語B2が再送されたことを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッドARQ のように再送を行う誤り制御技術において、劣悪なフェージング環境下においては、バースト誤りのために誤り訂正符号が効かず、再送要求が多くなり、大幅なスループットの低下等の特性劣化が生じるという問題点があった。
【０００７】
また、同報通信、放送等の場合のように同じデータを複数の端末が受信する場合には、それぞれの端末で再送要求を行うため、送信側で再送要求が集中し、再送するデータが非常に多くなり、大幅なスループットの低下等の特性劣化が生じることがあった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、再送するパケットの数を低減させた誤り制御技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は次のように構成される。
請求項１に記載の発明は、送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記通信システムが前記受信機を複数有する場合において、前記送信機は各受信機への情報のうちの少なくとも２情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信し、該当する各受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号して、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、情報をある程度まとめて誤り訂正符号化することによって誤り訂正符号の符号長を拡大させることができ、それにより誤り訂正効果が増大する。その結果、所定の条件を満たさなければあるパケットの信頼度が低くても再送を行う必要がなく、復号を行って正しい情報を得ることが可能である。従って、従来問題であった再送によるスループットの低下の発生を防止することが可能となる。
【００１０】
また、本発明によれば、所定の回数に達しなければ信頼度の低いパケットの再送を行う必要がなくなる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記送信機において、符号語を分割して情報と誤り訂正符号を有するパケットを生成する場合、その誤り訂正符号の最初の状態と最後の状態を該パケットに付加することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、受信側で誤り訂正符号の最初の状態と最後の状態を使用して復号を行うことができるため、復号が簡易化される。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の誤り制御方法において、前記誤り訂正符号化において用いられる符号はターボ符号であるとするものである。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、送信機と受信機を有し、誤り制御を行う通信システムにおける受信機であって、送信機において符号語から分割された複数の伝送単位のパケットを受信する手段と、そのパケットの信頼度を測定する手段と、該信頼度を基にする所定の条件を満たすかどうかを判定する手段と、該所定の条件を満たす場合に前記送信機に対して再送要求を行う手段と、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成する手段と、合成して得た符号語を復号する手段とを有し、前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、前記送信機が複数の受信機への情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信する場合において、前記受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号し、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とするものである。
本発明によれば請求項１に記載された発明と同様の効果を奏する。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の受信機において、前記誤り訂正符号化において用いられる符号をターボ符号とするものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１に本発明の第１の実施例における通信システムを示す。同図に示すように、この通信システムは送信機１１と受信機１３が伝送路１５を介して接続された構成である。この通信システムの方式はどのようなものでもよい。送信機１１は例えば音声信号を符号化する誤り訂正符号化部１７と、符号化された符号語を送信単位のパケットに分割する分割部１９を有する。なお、本発明の誤り制御方法はどのような通信システムの方式にも適用することができるので、送信機１１に一般的に備えられる変調部、送信部等は当該通信システムの方式に応じて備えればよく、変調部、送信部等は図示していない。受信機１３は受信パケットの信頼度を測定する信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎ、受信パケットを合成する合成部２３、合成した符号語を復号する誤り訂正／検出復号部２５、及び受信パケットの誤り状況から再送の判断を行う判定部２７を有する。送信機１１と同様、受信機１３に一般的に備えられる受信部、復調部等は図示していない。伝送路１５としては無線、有線、もしくはそれらの組み合わせを使用することができる。また、誤り訂正符号化部における符号器としては例えば図１８に示すようなターボ符号器が使用され、その場合、誤り訂正／検出復号部では図１９に示すようなターボ復号器が使用される。
【００３４】
次に本発明の一実施例の通信システムの動作を説明する。
送信機１１において、音声信号等の送信すべき情報を伝送単位のパケットに分割せずにまず誤り訂正符号化部１７で誤り訂正符号化し、分割部１９にて符号語を伝送単位のパケットに分割し伝送する。誤り訂正符号化部で使用する誤り訂正符号としては、符号化する単位が大きいほど誤り訂正能力が向上するような特性を有する誤り訂正符号を使用する。そのような符号として例えば図１８、図１９に示した符号器、復号器で使用されるターボ符号がある。
【００３５】
受信機１３では各パケットの信頼度を各信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎで測定する。測定の項目としては例えば誤り検出やＳＩＲ/ ＳＮＲ推定、パスメトリックの尤度情報等である。
ここで、ＳＮＲはsignal-to-noise ratio （信号対雑音比）の略であり、ＳＩＲは、signal-to-interference ratio（信号対干渉比）の略である。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡにおいては、パイロット信号を送信し、それを受信することで、信号対雑音比及び信号対干渉比の推定を行うことが可能である。また、パスメトリックの尤度情報を求めることによって、受信パケットの正しさの確率を推定することができる。
【００３６】
次に受信機１３において、各信頼度測定部２１−１〜２１−Ｎにおける信頼度測定の結果を基に、判定器２７が、予め規定した条件を満たすかどうかの判定を行い、満たした場合にパケットの再送要求を送信機１１に対して行う。なお、予め規定する条件については後述する。受信パケットは合成部２３にて合成され、誤り訂正／検出復号部２５にて誤り訂正、復号がなされる。ここで、誤り訂正／検出復号部２５にて誤り訂正後に更に誤り検出を行い誤りがあった場合には再送要求を行うようにしてもよい。
【００３７】
従来の技術におけるハイブリッドARQ では、元の情報を分割して１パケットごとに誤り訂正を施し、パケットに誤りが検出されればそのパケットを再送していたが、上述の本発明における実施例によれば、従来よりも大きな単位で誤り訂正符号化を行う結果誤り訂正能力が向上するため、ある条件を満たすまではパケット誤りを許容し再送要求を行わない。従って、再送パケットの数を従来よりも削減することが可能となる。
【００３８】
前述の判定器２７における再送をするかどうかの条件は、例えば、規定時間内に規定回数信頼度の低いパケットを検出した場合とすることができる。また、規定時間内でなく規定パケット回数毎としてもよい。
（第２の実施例）
判定器２７が再送要と判定し、再送要求をする場合には種々の方法が可能である。まず、第１の方法としてパケット１、３、９が誤っている等、誤りを検出したパケット番号の全てを送信側に通知する方法がある。この方法は誤りを検出したパケット番号の全てが再送されることとなるので、伝送路品質が比較的良い場合に適している。また、この方法では確実に誤り訂正することが可能である。
【００３９】
第２の方法としては、誤りが多いパケット、尤度の低いパケット等、誤りを検出したパケットの一部のみを通知する方法がある。この方法では、再送の数を削減することが可能である。更に、その他の方法として、まずＳＩＲの一番低いパケットの再送要求を行い、次にその他のパケットの再送要求を行う等、ある規則に従って誤りパケットを通知する方法もある。この方法によれば、あるパケットの再送と再送の間、受信側では各パケットを合成し、復号を試みることができ、誤りが取り除けたらそこで再送要求を停止することが可能となる。従って、無駄な再送を削減することができる。
【００４０】
更に、上記の方法と合わせて、送信側で、受信側からきたパケットの再送要求に含まれるパケット番号の中からランダムに再送を開始することとすることもできる。
ここで、再送パケットが誤っていた場合、もう一度再送することや、別のパケットを再送すること等が可能である。
【００４１】
（第３の実施例）
図２は、図１に示す構成において受信機が複数あり、同報通信や放送等の場合のように同じデータを複数の受信機が受信する場合における処理を説明するための図である。送信機が符号化されたデータを１６個のパケットに分割して送信し、受信機Ａで＃２と＃４のパケットに誤りが検出され、受信機Ｂで＃２と＃１６のパケットに誤りが検出され、受信機Ｃで＃１のパケットに誤りが検出され、受信機Ｄで＃１５のパケットに誤りが検出されている。
【００４２】
従来の方法では、このような場合、＃１、＃２、＃４、＃１５、＃１６の合計５パケットの再送が発生する。一方、本発明の実施例では、１６パケット中１パケットの誤り訂正ができることを前提に、＃２の１パケットのみを再送することにより、誤り訂正を行うことが可能である。すなわち、再送パケット数は１／５となる。ここで誤りが訂正できない場合にはその都度さらなるパケットの再送を行う。ここで、再送パケット＃２が誤っている場合には、もう一度再送するか、もしくは別のパケットを再送する。
【００４３】
なお、本実施例において受信機が送信機に対して再送要求を行う方法には、誤ったパケットを受信してからすぐに再送要求を行う方法や、全パケットを受信してから再送を行う方法等がある。また、誤ったパケットを受信してからすぐに再送要求を行う方法における再送については、１度全パケットを送信してから再送パケットを順に再送する方法や、再送要求があった時点で再送を行う方法をとることができる。
【００４４】
送信機１１が複数の宛先にそれぞれの宛先の情報を送信する場合には次に示す方法をとることが可能である。
（第４の実施例）
図３及び図４は端末Ａと端末Ｂに情報を送信する例を示す。図３に示す例では、まず端末Ａ宛の情報（Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３）、及び端末Ｂ宛の情報（Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３）をそれぞれまとめて符号化し、それぞれをパケットに分割し、ａ−１、ａ−２、ａ−３、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３を端末Ａ、Ｂに送信する。送信においてパケットの順序はどのようなものでも構わない。受信側では端末Ａがａ−１、ａ−２、ａ−３を受信し、端末Ｂがｂ−１、ｂ−２、ｂ−３を受信する。その後、それぞれの端末がパケットの合成及び誤り訂正を行って情報を得る。
【００４５】
（第５の実施例）
図４に示す例では、送信機において端末Ａ用の情報と、端末Ｂ用の情報をまとめて符号化し、それをａ−１、ａ−２、ａ−３、ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３のパケットに分割して送信する。受信側では端末Ａ、端末Ｂがそれぞれ全てのパケットを受信し、自分宛のパケットが全て正しい場合には、自分宛の情報のみを取り出す。自分宛のパケットに誤りがあれば全パケットを合成して復号を行い、自分宛の情報のみを取り出す。次に誤り検出を行い誤りを検出すれば再送を行う。
【００４６】
（第６の実施例）
図１に示した構成において、送信機１１では受信機１３における誤り検出のため送信データにＣＲＣ等の誤り検出符号を付加する場合、具体的には図５〜８に示すような種々の方法をとることができる。
図５は符号化された符号語全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。誤り訂正符号化された符号語に誤り検出符号生成部で生成された誤り検出のパリティが合成され、分割部にてパケットに分割される。この場合でも、各パケットにパイロットシンボルを付加することによって、受信機の信頼度測定部においてＳＩＲ／ＳＮＲ推定を行うことが可能である。なお、誤り検出パリティは誤り検出符号と称しても良い。
【００４７】
図６は符号語を分割した後に、パケット毎に誤り検出のためのパリティを付加する場合を示す図である。この場合、各パケット毎に、誤り検出符号生成部にて誤り検出のパリティを生成し、それをパケットに合成する。
図７は符号化された符号語の情報部分の全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【００４８】
図８は分割後のパケット毎に情報部分に対する誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
図５と図７に示す例では、パリティ等情報と関係ないデータ（オーバヘッド部分）は、図６と図８に示した例と比較して少ない。誤り検出パリティは、可能な限り少ないほうが望ましいので、その観点では図５と図７に示す例のほうが好ましい。しかし、図６と図８に示した例では、オーバヘッド部分は多くなるが、各パケットにおいて誤り検出が可能になる。図５と図７に示す例では、各パケットにおける誤り検出はできない。従って、誤り検出の能力という観点では図６と図８に示した例のほうが優れている。
【００４９】
また、図５と図６に示した例では、符号語全体、もしくはパケット化された符号語に誤り検出符号を付加しているため、受信パケットの誤り検出は可能だが、その後の誤り訂正により符号語を情報に復号した際の誤り検出はできない。一方、図７と図８に示す例では、受信パケットの情報部分のみの誤り検出が可能であり、更に誤り訂正、復号後でも情報が正しいかどうかを検出することができる。
【００５０】
なお、図７、図８に示す方法は、ターボ符号化のように、情報部分がパリティと区別できる組織誤り訂正符号を用いる場合に適用することができる。
（第７の実施例）
図１に示した送信機１１にて各パケットを生成する際、どのパケット内にも、ほぼ同じ割合で、情報ビットに誤り訂正パリティビットを付加する構成としたり、もしくは、その割合を任意に変えることが可能である。なお、誤り訂正パリティは誤り訂正符号と称しても良い。また、符号語は情報を誤り訂正符号化して生成されるものであり、符号語の中の誤り訂正に関する符号を誤り訂正符号もしくは誤り訂正パリティと称する。
【００５１】
図９の(a) に全てのパケットをほぼ同じ構成とする例を示す。また、図１１の（ｂ）に、パケットの構成をすべて同じにしない例を示す。図１１の（ｂ）においては、単に情報部分を優先して送ることとしたり、もしくは、伝送路の状態が良い場合に情報を優先して送ること等が可能である。図９の（ｂ）のような構成とすることによって、情報パケットが伝わった場合は誤り訂正パリティパケットを送らなくても良いこととすることができ、パケット伝送量を更に削減することができる。ただし、図９の(a) のように各パケットの構成をほぼ同じにする場合では合成のアルゴリズムを図９の（ｂ）と比較して簡易化できる。
【００５２】
また、図１０に示すように、符号語をインタリーバで並び替えることにより、より誤り訂正能力を向上させることが可能となる。
（第８の実施例）
図１に示した受信機１３は、図１１に示すような構成とすることも可能である。図１１に示す受信機においては、ターボ符号化等の符号化単位の中で全てのパケットに誤りが検出されない場合は、パリティを捨てて（もちろんターボ復号等せず）情報を取り出す。誤り訂正の処理は誤り検出の処理等と比較して複雑なため、図１１に示すように誤り訂正の処理を減らすことによって、例えば消費電力の削減等が可能になる。
【００５３】
（第９の実施例）
受信機１３における誤り訂正／検出復号部２５において、誤り訂正後に、誤りが検出されない場合は、これを復号結果とする。誤りが検出された場合は、再送要求を行う。この再送要求においては種々の方法が可能である。
例えば、誤り検出で誤りがあったパケットの再送要求のみを行う。すなわち、再送するパケットは、誤りのあるパケット全て、もしくは一部を選択的に、例えば以前に再送していないパケット、もしくはＳＮＲの極めて悪いパケットを送るようにする。また、伝送路の状態が良い場合には全てのパケットの再送要求を行うこととしてもよい。このとき、判定器から誤り訂正／検出復号部２５に対して誤りのあるパケット番号を通知したり、以前再送要求を出したパケット番号を通知することもできる。
【００５４】
これらの再送されたパケットは以前のパケットと組み合わせる、もしくは選択的に受信状態のいいほうを選ぶようにしてもよい。これにより誤り訂正能力を向上させることが可能となる。
（第１０の実施例）
受信機における誤り訂正においては符号化単位を構成するすべてのパケットを受信した後のターボ復号等の復号において、誤り検出符号の情報を利用することができる。例えば、ターボ符号のような繰り返し復号を行う誤り訂正中に、各パケットの誤りが検出されなくなった場合は、誤り訂正を停止し、途中結果を復号結果として出力する。誤りが取り除けない場合は、リストディコーディングを行う。すなわち、尤度の低いビットを反転し、誤り検出符号で誤りのないものを選択する。また、極端にＳＮＲの悪いパケットは破棄し、その情報なしに復号を行う。そして、復号結果に誤りのあるパケットが復号前に誤りがない場合は、復号前の情報を硬判定したものを復号結果とする。また、誤りがないパケットの尤度を大きくして繰り返し復号を行う。すなわち、ターボ符号等の復号過程では、繰り返しによりビットの尤度の更新を行うが、例えば、そのビットに誤りがなければないほど、そのビットの対数尤度比が相対的に他のビットの対数尤度比よりも絶対値で大きくなり、その差をより大きくしてそのビットの確からしさを示す値を大きくする。それでも誤りが取り除けない場合は、再送要求を行う。
【００５５】
（第１１の実施例）
受信機において受信パケットを合成する際に、図１２に示すように、再送前のパケットと再送後のパケットを合成し、１つのパケットとした後に、誤り訂正符号による復号を行う構成とすることができる。また、図１３に示すように、再送で得たパケットの一部を選択して誤り訂正符号による復号を行う構成とすることもできる。パケットの一部を選択する方法としては例えば、受信ＳＮＲ又はＳＩＲの低いパケットを使用しない等の方法がある。この時、受信ＳＮＲが極端に低いパケットをその場で破棄してもよい。
【００５６】
ＡＷＧＮ（付加白色ガウス雑音）の伝送路では、再送された全てのパケットを合成することによって特性が良くなるので、図１２に示した方法は有効である。しかし、干渉があるフェージング環境下では条件によりパケットの情報が全て失われる場合があり、その場合、情報が失われたパケットを合成しないほうが特性が良くなることがある。従って、そのような場合には、図１３に示した方法は有効である。
【００５７】
（第１２の実施例）
図１に示した本発明の通信システムにおいて、受信機１３で信頼度の低いパケットが検出され、上述したような条件を満たす場合は、送信機１１に対してそのパケットの再送要求パケットを送信するが、その再送要求パケットにおいて、送信する再送パケットはどのような構成にするかどうかを送信機１１に通知することができる。
【００５８】
送信機１１に通知するパケットの構成としては図１４に示すように、例えば、（ａ）同じ物を再送、（ｂ）別のパリティを付加して再送、（ｃ）パリティ部分のみ再送、（ｄ）その他を再送する、等の構成が可能であり、また、情報部分のみ再送することとしてもよい。また、それらの組み合わせとしてもよい。受信側ではこれらのパケットを再送する旨の情報を再送要求パケットに付加して送信側に送信する。
【００５９】
ここで、（ｂ）の別のパリティとは、パンクチャを行っている誤り訂正符号の場合はパンクチヤして削除した（未送信）パリティやパンクチュアパターンを変化して作り出したパリティ、インタリーバを有する誤り訂正符号の場合は、インタリーバのパターンを変えて作り出したパリティである。
すなわち、図１４に示すような符号器において、ＲＳＣ１及びＲＳＣ２からのパリティを全て送信すると情報が１に対してパリティが２となるため、全送信データは情報の３倍となる。そのためにパリティの一部をパンクチャし、パリティを例えば半分に減らすことにより全送信データが情報の２倍で済むこととなり再送データ量を削減することが可能となる。また、再送の際に、未送信のパリティを送付することで特性改善を図ることが可能である。
【００６０】
（第１３の実施例）
本発明における送信機１１において、誤り訂正パリティを付加する際に、あるパケットに情報とそれに対するパリティが含まれている場合は、そのパリティのはじめの状態と終わりの状態をパケットに付加する構成とすることによって、復号を効率的に行うことが可能となる。すなわち、図１５に示すように、情報とパリティからパケットを構成する際に、トレリスの状態の情報を付加する先頭状態及び終端状態を付加する。この場合、受信機では、パケット２を受信して、誤りが検出された場合、まず、情報２とパリティＲＳＣ１−１及び先頭状態および終端状態を使用してパケット２を復号する。復号結果において、誤りが無ければこのパケットに誤りがないものとみなす。誤りがあればパケットに誤りがあるものとみなす。このこのような方法によって復号処理を簡易化することが可能となる。
【００６１】
（第１４の実施例）
図１に示すような本発明の通信システムは種々の装置に適用することが可能である。例えば、基地局と移動機、移動機間、その他パソコン等の端末を含む通信ネットワークを構成する任意の装置間で適用できる。
図１６に示すように、本発明はセルラーシステム（携帯電話システム）などのような複数の送信局（基地局）から送信可能なシステムと組み合わせて用いることが可能である。その場合、基地局Ａから送信したパケット1 が誤っていたときに、より回線品質のよい基地局Ｂからパケット1 ’を再送する構成とすることによって、再送を削減させることができる。再再送時にも同じように回線品質のよい基地局から再送を行う。回線の品質を測定するのに、受信局からきた再送要求のパケットの推定ＳＩＲ、ＳＮＲ等を用いる。また、セルラーシステムにおける制御局が複数の基地局の中から電波状態が最良の基地局を選択する。
【００６２】
（第１５の実施例）
また、本発明は種々のサービスに適用することが可能である。例えば、図１７に示すセルラーシステムの例では、端末ＡがサーバＣからファイルをダウンロードし、端末Ｂがテレビ会議装置Ｄからリアルタイムのテレビ画像を受信する。
図１７に示す例において本発明を適用するに際し、ダウンロードのように遅延はある程度許容されるが誤りが全く許容されない場合、送信側で情報を大きめに束ね、誤り訂正符号化し、複数のパケットに分割する。このように大きな情報の単位を誤り訂正符号化することによって、誤り訂正能力が向上する。また、遅延がある程度許容されるので、再送も許容できる。従って、誤りの無いダウンロードを実現することができる。
【００６３】
テレビ画像の場合、遅延はほとんど許容されないが、誤りはある程度許容される。このような場合は送信側で情報を少なめに束ねて誤り訂正符号化を行い、複数のパケットに分割する。
なお、図１７に示した例においては双方向で上記の方法を適用することが可能である。すなわち、端末Ａからサーバ等にデータを送信する場合や、端末Ｂがテレビ画像を送信する際にも、サービス品質（ＱｏＳ）によって誤り訂正符号化される情報単位の大き等を変化させることができる。また、双方向の場合には各方向でサービス品質（ＱｏＳ）が異なっていてもよい。
【００６４】
図１７では誤り訂正符号化される情報単位の大きさを変化させる例を示したが、その他、通信システムにおいて要求されるサービス品質（ＱｏＳ）に応じて、分割により生成されるパケットの大きさ、パンクチャの数、もしくは再送のための条件を変化させることもできる。また、図１７に示すようなセルラーシステム以外の種々の通信システムに本実施例の方法を適用することができる。
【００６５】
本実施例のように要求されるサービス品質（ＱｏＳ）に応じて誤り訂正符号化単位等を変化させることによって、種々のサービスに適した通信を行うことが可能となる。
上述した種々の実施例は組み合わせることが可能であり、また、上述した送信機及び受信機の両方を有する装置を提供することも可能である。
【００６６】
なお、本発明は上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能である。
【００６７】
【発明の効果】
上述した通り本発明によれば、誤り訂正符号の符号長を拡大させたことによって誤り訂正効果を増大させ、その結果、あらかじめ訂正できることが推定できる誤りのあるパケットは再送要求を行わないこととしたため、再送パケットを低減させることができる。従って、自動再送技術（ＡＲＱ）を用いたパケット通信全体のスループットの向上が可能となる。特に、誤り訂正符号に、ターボ符号のような繰り返し復号を行うことによってシャノン限界に近い特性のよい符号を用いた場合には、誤り訂正符号の符号長拡大による誤り訂正効果は非常に大きくなるので、ターボ符号等を用いることによって再送パケット低減によるスループット向上の効果が更に大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における通信システムを示す図である。
【図２】図１に示す構成において、受信機が複数あり、同じデータを複数の受信機が受信する場合における処理を説明するための図である。
【図３】端末Ａと端末Ｂに情報を送信する場合における第１の例を示す図である。
【図４】端末Ａと端末Ｂに情報を送信する場合における第２の例を示す図である。
【図５】符号化された符号語全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図６】符号語を分割した後に、パケット毎に誤り検出のためのパリティを付加する場合を示す図である。
【図７】符号化された符号語の情報部分の全体に誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図８】分割後のパケット毎に情報部分に対する誤り検出パリティを付加する場合を示す図である。
【図９】送信機にて生成されるパケットの構成を示す図である。
【図１０】インタリーバを有する送信機を示す図である。
【図１１】誤り訂正及び検出を行わない場合の受信機を示す図である。
【図１２】受信機において、再送前のパケットと再送後のパケットを合成し、１つのパケットとした後に、誤り訂正符号による復号を行う構成を示す図である。
【図１３】再送で得たパケットの一部を選択して合成する場合を示す図である。
【図１４】再送要求を受けて再送されるパケットの構成を示す図である。
【図１５】誤り訂正パリティのはじめの状態と終わりの状態をパケットに付加する場合をい説明するための図である。
【図１６】本発明の誤り制御方法を使用したセルラーシステムを示す図である。
【図１７】本発明の誤り制御方法を使用したセルラーシステムの他の例を示す図である。
【図１８】従来のハイブリッドARQ における通信システムの構成例を示す図である。
【図１９】ターボ符号器を示す図である。
【図２０】ターボ復号器を示す図である。
【図２１】ハイブリッドARQ におけるデータの送受信のシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
１、１１ 送信機
３、１３ 受信機
５、１５ 伝送路
７、１７ 誤り訂正符号化部
９、２５ 誤り訂正／検出復号部
２１−１〜２１−Ｎ 信頼度測定部
２３ 合成部
２７ 判定器
Claims (5)
- 送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、
送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、
受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、
前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、
前記通信システムが前記受信機を複数有する場合において、
前記送信機は各受信機への情報のうちの少なくとも２情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信し、
該当する各受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号して、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とする誤り制御方法。 - 送信機と受信機を有する通信システムにおける誤り制御方法であって、
送信機が情報を誤り訂正符号化し、誤り訂正符号化して得た符号語を複数の伝送単位のパケットに分割して送信し、
受信機は受信した各パケットの信頼度を測定し、該信頼度を基にする所定の条件を満たした場合に前記送信機に対して再送要求を行い、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成し、合成して得た符号語を復号する誤り制御方法であり、
前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、
前記送信機において、符号語を分割して情報と誤り訂正符号を有するパケットを生成する場合、その誤り訂正符号の最初の状態と最後の状態を該パケットに付加することを特徴とする誤り制御方法。 - 前記誤り訂正符号化において用いられる符号はターボ符号である請求項１又は２に記載の誤り制御方法。
- 送信機と受信機を有し、誤り制御を行う通信システムにおける受信機であって、
送信機において符号語から分割された複数の伝送単位のパケットを受信する手段と、そのパケットの信頼度を測定する手段と、該信頼度を基にする所定の条件を満たすかどうかを判定する手段と、該所定の条件を満たす場合に前記送信機に対して再送要求を行う手段と、再送パケットを含む受信した複数のパケットを合成する手段と、合成して得た符号語を復号する手段とを有し、
前記所定の条件は、規定時間内又は規定パケット送信回数毎に信頼度の低いパケットを所定の回数以上検出したことであり、
前記送信機が複数の受信機への情報をまとめて誤り訂正符号化し、その誤り訂正符号化して得た符号語をパケットに分割して送信する場合において、前記受信機は受信したパケットの中で自分宛のパケット全てに誤りがなければ自分宛のパケットから情報を取り出し、自分宛のパケットに誤りがある場合には受信した全パケットを合成し、復号し、自分宛の情報を取り出し、その情報に誤りがあれば再送を要求することを特徴とする受信機。 - 前記誤り訂正符号化において用いられる符号はターボ符号である請求項４に記載の受信機。
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