JP4917563B2 - 無線通信システム、無線通信装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線による通信を行う無線通信システム、無線通信装置およびその制御方法に関する。

近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。

例えば、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses） ＳＴＤ Ｔ９５またはＰＨＳ ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）があり、このような通信では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）方式が採用されている。かかるＯＦＤＭは、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。

また、ＯＦＤＭが個別のユーザ毎に時分割でサブチャネルを割り当てているのに対して、複数のユーザが全サブチャネルを共有し、各ユーザにとって最も伝送効率のよいサブチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:直交周波数分割多元接続)も提供されている。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、受信装置が誤ったデータを受信した場合、送信した送信装置に対してそのデータの再送を要求する自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat reQuest、以下単にＡＲＱという。）が送信される。送信装置は、かかるＡＲＱに対しＭＡＣレイヤ（低レイヤ）でデータの再送処理を行うので、短い制御時間でエラーを効率良く補償することができる（非特許文献２）。また、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、かかるＡＲＱと前方誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）とを組み合わせて、パケットエラー訂正の効率をさらに向上させたＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）技術も採用されている。
ARIB（Association of Radio Industries and Businesses） STD-T95 A-GN4.00-01-TS Rev.3「Next Generation PHS Specifications」,P331-340

上述したようにＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵではＡＲＱおよびＨＡＲＱが共に採用されており両方とも利用することが可能である。しかしＡＲＱおよびＨＡＲＱを併用し受信したデータにおいてエラーが検出された場合、受信装置はＡＲＱの処理結果としての再送要求とＨＡＲＱの処理結果としての再送要求を送信装置に送ることとなる。したがって、再送要求が重複し、送信装置は両方（ＡＲＱおよびＨＡＲＱ）の処理結果である再送要求に対して同じデータを重複して再送することとなり、無駄が生じる。

さらに送信装置が送信したデータに多数エラーが含まれる場合、両方の再送要求が連続し通信が破綻するおそれもある。

本発明は、このような問題に鑑み、受信したデータからエラーを検出した場合、ＡＲＱとＨＡＲＱを切り換えることによって、送信装置に効率よくデータの再送を要求し、無線通信の安定性向上を図ることが可能な、無線通信システム、無線通信装置およびその制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、基地局と移動局とを含む無線通信システムであって、基地局または移動局の一方は、ＨＡＲＱ再送要求またはＡＲＱ再送要求を受信する再送要求受信部と、ＨＡＲＱ再送要求の受信に伴い対応データを再送するＨＡＲＱデータ再送部と、ＡＲＱ再送要求の受信に伴い対応データを再送するＡＲＱデータ再送部と、を備え、基地局または移動局の他方は、一方から送信されたデータにエラーがあるか否かを検出するエラー検出部と、エラーが検出された場合に、一方にＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定する再送要求選択部と、一方にＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するＨＡＲＱ処理部と、エラーが検出され、かつ「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、一方にＡＲＱ再送要求を送信するＡＲＱ処理部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、「ＨＡＲＱ中」情報が出力される場合にはＨＡＲＱ再送要求が送信され、「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合にはＡＲＱ再送要求が送信される。したがって、ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求の重複を回避することができる。

ＨＡＲＱデータ再送部から対応データが再送されてもエラーが解消しないデータについて、再送要求選択部がＨＡＲＱ再送要求を再び送信しないことを決定した場合に、ＨＡＲＱ処理部は、ＨＡＲＱの放棄を示す「ＨＡＲＱ放棄」情報をＡＲＱ処理部に出力し、ＡＲＱ処理部は、一方にエラーが解消しないデータについてのＡＲＱ再送要求を送信するとよい。

かかる構成によれば、ＡＲＱ処理部に一度「ＨＡＲＱ中」情報を出力した場合であっても、ＡＲＱ再送要求を実行させることができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求を送信可能な無線通信装置であって、受信したデータにエラーがあるか否かを検出するエラー検出部と、エラーが検出された場合に、ＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定する再送要求選択部と、ＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するＨＡＲＱ処理部と、エラーが検出され、かつ「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、ＡＲＱ再送要求を送信するＡＲＱ処理部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求を送信可能な無線通信装置の制御方法であって、受信したデータにエラーがあるか否かを検出するステップと、エラーを検出した場合に、ＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定するステップと、ＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するステップと、エラーが検出され、かつ「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、ＡＲＱ再送要求を送信するステップと、
を含むことを特徴とする。

上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信装置およびその制御方法にも適用可能である。

以上のように本発明の無線通信システムでは、受信したデータからエラーを検出した場合、ＡＲＱとＨＡＲＱを切り換えることによって、データの送信元である無線通信装置に効率よくデータの再送を要求し、無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される移動局は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。かかる無線通信システムにおける基地局および移動局は、いずれの局もデータを送受信する無線通信装置として機能する。本実施形態では、理解を容易にするため基地局を他の無線通信装置、移動局を無線通信装置として説明しているが、逆の構成も成り立つのは言うまでもない。ここでは、まず、無線通信システム全体を説明し、その後、基地局および移動局としてのＰＨＳ端末の具体的構成を説明する。また、本実施形態では、移動局としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を移動局として用いることもできる。

（実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある例えば基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。

このような無線通信システム１００においては、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との通信速度および通信品質を向上させるため様々な技術が採用されている。本実施形態では、例えば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵ等の次世代ＰＨＳ通信技術が採用され、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との間ではＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割双方向伝送方式）／ＯＦＤＭＡ（またはＴＤＤ／ＯＦＤＭ）方式に基づいた無線通信が実行される。

また、当該無線通信システム１００にはＡＲＱおよびＨＡＲＱが用いられ、基地局１２０が送信しＰＨＳ端末１１０が受信したデータからエラーが検出された場合、ＰＨＳ端末１１０が基地局１２０にＡＲＱもしくはＨＡＲＱの一方を利用して再送要求を行うことで、効率よくデータの再送を要求し、無線通信の安定性向上を図ることができる。以下、具体的な構成と動作を説明する。

（基地局１２０）
図２は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部２１０と、基地局メモリ２１２と、基地局無線通信部２１４と、基地局有線通信部２１６とを含んで構成される。

上記基地局制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部２１０は、基地局メモリ２１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。

上記基地局メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、基地局制御部２１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。

上記基地局無線通信部２１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、データの送受信を行う。

上記基地局有線通信部２１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。

また、本実施形態において基地局無線通信部２１４は、送信データ保持部２３０、データ変調部２３２、データ送信部２３４、再送要求受信部２３６、ＨＡＲＱデータ再送部２３８、ＡＲＱデータ再送部２４０としても機能する。

上記送信データ保持部２３０は、巡回冗長検査ビット（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check Bit）が付加された送信対象のフレーム単位のデータを、このデータのフレームを特定可能なフレーム識別子および順序番号に関連付けて保持する。本実施形態において「識別子」は、数値、アルファベット、記号によりそのものを一意に特定できる表示をいう。

図３は、本実施形態におけるフレームを説明するための説明図である。図３に示すように、本実施形態におけるフレームは、ＰＨＹフレームであって、ＰＨＹヘッダと、ＰＨＹペイロードと、ＣＲＣを含んで構成され、ＰＨＹヘッダにはフレーム識別子が、ＰＨＹペイロードにはＭＡＣフレームが含まれている。ＭＡＣフレームにはＭＡＣヘッダとデータを含むＭＡＣペイロードが含まれている。ここで、フレーム識別子は、ＰＨＹヘッダに含まれており、ＰＨＹレイヤにて参照可能である。一方、順序番号はデータの順序を表す番号であり、ＭＡＣフレームのＭＡＣヘッダに含まれている。したがって、ＰＨＹレイヤでは参照することができない。

上記データ変調部２３２は、適応変調により決定された変調方式およびコーディング方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme、以下単にＭＣＳをいう。）に基づいて送信データ保持部２３０に保持されたデータ、フレーム識別子、順序番号を含むフレームを変調し、ベースバンド信号を生成する。ここで、ＭＣＳは、ＰＨＳ端末１１０が要求するＭＣＳと等しいかまたは変調効率が劣るＭＣＳとなる。

また、データ変調部２３２は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱ再送要求があった場合に、ＨＡＲＱ再送要求の対象となるフレーム識別子およびエラー部分識別子で特定される送信データ保持部２３０に保持されたデータのエラー部分（再送データ）を、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調する。さらに、データ変調部２３２は、ＰＨＳ端末１１０からＡＲＱ再送要求があった場合に、ＡＲＱ再送要求の対象となる順序番号で特定される送信データ保持部２３０に保持されたデータ（再送データ）を、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調する。

上記データ送信部２３４は、データ変調部２３２によって変調されたデータを含むフレームを順次送信する。

上記再送要求受信部２３６は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）があった場合に、アンカーチャネル（ＡＮＣＨ）に含まれるエラーのあったデータのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを抽出し、そのデータとエラー部分を特定する。また、再送要求受信部２３６は、ＰＨＳ端末１１０からＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）があった場合に、ＣＳＣＨ（Circuit Switching Channel）データチャネル（ＣＤＣＨ）に含まれる順序番号を抽出し、そのデータを特定する。

なお、再送要求受信部２３６は、ＰＨＳ端末１１０から送信されたＡＣＫを受信した場合は、当該ＡＣＫに含まれるフレーム識別子もしくは順序番号で対応付けられるデータを送信データ保持部２３０から削除する。

上記ＨＡＲＱデータ再送部２３８は、再送要求受信部２３６がＨＡＲＱ再送要求を受信した場合、ＨＡＲＱ再送要求に含まれるフレーム識別子で特定される、送信データ保持部２３０に保持されたデータを含むフレームを無線通信システム１００で定められている所定のフレームタイミングで再送する。

上記ＡＲＱデータ再送部２４０は、再送要求受信部２３６がＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を受信した場合、ＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）に含まれる順序番号で特定される、送信データ保持部２３０に保持されたデータを含むフレームを無線通信システム１００で定められている所定のフレームタイミングで再送する。

（ＰＨＳ端末１１０）
図４は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図５は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部３１０と、端末メモリ３１２と、表示部３１４と、操作部３１６と、音声入力部３１８と、音声出力部３２０と、端末無線通信部３２２とを含んで構成される。

上記端末制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部３１０は、端末メモリ３１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。

上記端末メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、端末制御部３１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。

上記表示部３１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ３１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。

上記操作部３１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

上記音声入力部３１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。

上記音声出力部３２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部３１６の操作音、アラーム音等も出力できる。

上記端末無線通信部３２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を確立し、データを送受信する。通信の確立の際、端末無線通信部３２２は、同期信号を含むＴＣＣＨ(Timing Control Channels:タイミング制御チャネル)を基地局１２０に送信し、基地局１２０は、そのＴＣＣＨから同期シンボルを標本化してＰＨＳ端末１１０の送信タイミングを把握し、その差分を、ＳＣＣＨ(Signaling Control Channels:同期制御チャネル)を用いてＰＨＳ端末１１０に返信する。

また、本実施形態において端末無線通信部３２２は、データ受信部３３０、データ復調部３３２、エラー訂正部３３４、エラー検出部３３６、再送要求選択部３３８、ＨＡＲＱ処理部３４０、ＡＲＱ処理部３６０としても機能する。

上記データ受信部３３０は、基地局１２０から送信されたデータ、フレーム識別子および順序番号を含むフレーム（図３参照）を受信する。

上記データ復調部３３２は、データ受信部３３０が受信したフレームを復調し、エラー訂正部３３４に転送する。また、当該ＰＨＳ端末１１０がＨＡＲＱ再送要求もしくはＡＲＱ再送要求をした後、所定のフレームタイミングで再送データを含むフレームをデータ受信部３３０が受信した場合、データ復調部３３２は、受信したフレームの再送データを復調し、後述するＨＡＲＱ処理部３４０に転送する。

上記エラー訂正部３３４は、巡回冗長検査ビット（ＣＲＣ）を通じて、データ復調部３３２またはデータ合成部３５２から転送されたデータのエラー訂正を行う。

上記エラー検出部３３６は、エラー訂正部３３４によっても訂正できなかったエラーを検出する。

上記再送要求選択部３３８は、エラー検出部３３６がエラーを検出した場合、後述するＨＡＲＱ処理部３４０またはＡＲＱ処理部３６０のいずれかを選択してＨＡＲＱ再送要求またはＡＲＱ再送要求を行わせる。

本実施形態において再送要求選択部３３８によるＨＡＲＱ処理部３４０の選択もしくはＡＲＱ処理部３６０の選択は、基地局１２０が送信したアンカーチャネル（ＡＮＣＨ）に含まれるＨＣ（HARQ Cancel）にフラグが立っているか否かで行われる。すなわちＨＣにフラグが立っていれば、再送要求選択部３３８はＡＲＱ処理部３６０を選択し、ＨＣにフラグがたっていなければＨＡＲＱ処理部３４０を選択する。ＨＣにフラグが立つのは、チャネル割当が不可能な場合や、ＱｏＳ（Quality of Service）が低下した場合等である。

また本実施形態において再送要求選択部３３８は所定回数ＨＡＲＱ処理部３４０を選択した後ＡＲＱ処理部３６０を選択する。

通常再送要求選択部３３８は、パケットエラー訂正の効率がよいＨＡＲＱ処理部３４０が選択するが、上述したようにアンカーチャネルのＨＣにフラグが立っている場合や所定回数ＨＡＲＱ処理部３４０が選択された場合には、ＡＲＱ処理部３６０を選択する。

上記ＨＡＲＱ処理部３４０は、データ記憶部３４４と、動作モード設定部３４６と、ＨＡＲＱ送信部３４８と、ＰＨＹペイロード送信部３５０と、データ合成部３５２と、データ削除部３５４と、を含んで構成される。なお本実施形態においてＨＡＲＱ処理部３４０で行われる処理はＰＨＹレイヤにおける処理である。

データ記憶部３４４は、データ復調部３３２が復調し、エラー訂正部３３４が訂正した（エラーの訂正を行う必要がない場合は復調したフレームのみ）データを記憶する。

動作モード設定部３４６は、再送要求選択部３３８によってＨＡＲＱ処理部３４０が選択された場合、当該ＨＡＲＱ処理部３４０の動作モードを「ＨＡＲＱ中」に設定し、その旨を表す「ＨＡＲＱ中」情報をＡＲＱ処理部３６０に通知する。「ＨＡＲＱ中」情報は、ＨＡＲＱ処理部３４０が選択された旨と、データ記憶部３４４のうち、再送されるべきデータが格納されていたキューバッファのキュー番号とを含んでいる。

また動作モード設定部３４６は、「ＨＡＲＱ中」情報をＡＲＱ処理部３６０に通知した後、基地局１２０が送信しデータ受信部３３０が受信した再送データからエラー検出部３３６が再びエラーを検出し、再送要求選択部３３８によってＡＲＱ処理部３６０が選択された場合、当該ＨＡＲＱ処理部３４０の動作モードを「ＨＡＲＱ放棄」に設定し、その旨と、データ記憶部３４４に記憶された再送されるべきデータが格納されていたキューバッファのキュー番号とを含む「ＨＡＲＱ放棄」情報をＡＲＱ処理部３６０に通知する。

ＨＡＲＱ送信部３４８は、動作モード設定部３４６が設定した動作モードが「ＨＡＲＱ中」の場合に限って、エラーが検出されたデータのフレーム識別子を含むＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）を基地局１２０に送信する。

また本実施形態において、ＨＡＲＱ送信部３４８は、再送要求選択部３３８によってＡＲＱ処理部３６０が選択された場合、ＡＣＫを基地局１２０に送信する。

これにより、基地局１２０はＨＡＲＱ処理部３４０ではエラーが検出されなかったすなわち正常であると認識することなる。したがってＡＲＱ処理部３６０からのみ再送要求が送信されるため基地局１２０はＡＲＱ再送要求に対応したデータのみ再送することが可能となる。

さらにＨＡＲＱ送信部３４８は、エラー検出部３３６が、エラーを検出しなかった場合にも、ＡＣＫを基地局１２０に送信する。

本実施形態ではＴＤＤ／ＯＦＤＭＡ方式によりフレーム単位のデータが基地局１２０との間で交互に送受信されているので、ＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）およびＡＣＫは基地局１２０に送信すべき送信データのアンカーチャネル（ＡＮＣＨ）を利用して送信される。このとき、同じくアンカーチャネル（ＡＮＣＨ）に設定されるＭＣＳの要求（ＭＲ：MCS Requirement）は通常の適応変調に基づくＭＣＳである。

ＰＨＹペイロード送信部３５０は、エラー検出部３３６がエラーを検出しない場合データ復調部３３２が復調したＰＨＹペイロード（図３参照）をＡＲＱ処理部３６０に送信し、エラー検出部３３６がエラーを検出した場合ＰＨＹペイロード（図３参照）をＡＲＱ処理部３６０に送信しない。

データ合成部３５２は、データ復調部３３２によって復調されたフレームに含まれる再送データと、データ記憶部３４４に保持されたデータとをチェイス合成（Chase Combining）し、エラー訂正部３３４に転送する。

図６は、チェイス合成の動作を説明するための説明図である。ＰＨＳ端末１１０が受信、復調したデータにエラーが検出された場合、当該エラー部分を含むＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）を基地局１２０に伝達し、かつ、そのエラーが検出されたフレームを破棄せずにデータ記憶部３４４に保持する。そして、基地局１２０からそのエラー部分のみを再送データ５５０として受信すると、ＰＨＳ端末１１０は、再送データ５５０とデータ記憶部３４４に保持されていたデータ５５２とを最大比合成（ＭＲＣ：Maximum Ratio Combining）によって合成し、復元データ５５４を生成する。かかるチェイス合成法では、データの最大比合成によって受信フレームのＳＩＮＲを向上させて、効率的にエラー低減を図ることができる。

本実施形態ではデータ合成部３５２による合成はチェイス合成を用いているが、パンクチャリング処理を用いたＩＲ（Incremental Redundancy）合成等他の合成を用いることもできる。

データ削除部３５４は、エラー検出部３３６がエラーを検出しＡＲＱ処理部３６０が選択された場合もしくはエラー検出部３３６がエラーを検出しない場合にデータ記憶部３４４が記憶したデータを削除する。

上記ＡＲＱ処理部３６０は、ＰＨＹペイロード受信部３６２と、順序番号記憶部３６４と、動作モード保持部３６８と、ＡＲＱ送信部３７０と、を含んで構成される。なお本実施形態においてＡＲＱ処理部３６０で行われる処理はＭＡＣレイヤにおける処理である。

ＰＨＹペイロード受信部３６２は、ＰＨＹペイロード送信部３５０が送信したＰＨＹペイロード（図３参照）を受信し当該ＰＨＹペイロードに含まれる順序番号を検出する。

順序番号記憶部３６４は、ＰＨＹペイロード受信部３６２が受信したＰＨＹペイロードに含まれる順序番号とフレーム識別子とを関連付けて格納する。

動作モード保持部３６８は、動作モード設定部３４６が通知した動作モードすなわち「ＨＡＲＱ中」情報もしくは「ＨＡＲＱ放棄」情報を保持する。

ＡＲＱ送信部３７０は、エラー検出部３３６がエラーを検出しＡＲＱ処理部３６０を選択した場合エラーが検出されたデータの順序番号を含むＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信する。

これは、エラー検出部３３６がエラーを検出し、再送要求選択部３３８がＡＲＱ処理部３６０を選択した場合、ＰＨＹペイロード送信部３５０がＰＨＹペイロードを送信しないからである。この場合、ＰＨＹペイロード受信部３６２はＰＨＹペイロードに含まれる順序番号を検出することができない（順序番号が抜ける）ため、ＡＲＱ送信部３７０は、順序番号記憶部３６４を参照することにより検出できなかった順序番号を検出し、下位のＰＨＹレイヤ（ＨＡＲＱ処理部３４０）においてエラーが検出されたことを認識することとなる。

またＡＲＱ送信部３７０は、動作モード保持部３６８が「ＨＡＲＱ中」情報を保持する場合にはＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信せずＡＣＫを送信し、「ＨＡＲＱ放棄」情報を保持する場合、ＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信する。

なおＡＲＱ送信部３７０は、エラー検出部３３６がエラーを検出しなかった場合ＡＣＫを基地局１２０に送信する。

以上説明した無線通信システム１００では、ＰＨＳ端末１１０がエラー検出部３３６および再送要求選択部３３８を含む構成により、基地局１２０から送信され受信したデータからエラーを検出した場合、ＨＡＲＱ処理部３４０もしくはＡＲＱ処理部３６０のどちらか一方のみを起動させることができる。したがって、ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求をデータの送信元である基地局１２０に重複して送信することがなくなる。また基地局は両方（ＡＲＱおよびＨＡＲＱ）の処理結果である再送要求を受信しなくなるため、同じデータを重複して送信することがなくなる。

次に、上述したＰＨＳ端末１１０や基地局１２０を用いて無線通信を行う無線通信方法を説明する。

（無線通信方法）
図７は、本実施形態にかかる無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。図７では理解を容易にするためＰＨＳ端末１１０の処理について示す。

まず、基地局１２０は、送信データ保持部２３０においてフレーム単位のデータを、データのフレームを特定可能なフレーム識別子および順序番号に関連付けて保持し、データ送信部２３４を介してデータ、フレーム識別子、順序番号を含むフレームを順次送信する。基地局１２０が送信したフレームをＰＨＳ端末１１０のデータ受信部３３０が受信する（Ｓ４００）。Ｓ４００において受信したフレームをデータ復調部３３２が復調し、エラー訂正部３３４に転送し、エラーがある場合エラー訂正部３３４は、巡回冗長検査ビット（ＣＲＣ）を通じてエラー訂正を行う（Ｓ４０２）。Ｓ４０２において復調されたフレームまたはエラー訂正が行われたフレームは、データ記憶部３４４に記憶される（Ｓ４０４）。

さらにエラー検出部３３６がＳ４０２において復調されたフレームまたはエラー訂正が行われたフレームに含まれるデータにエラーがあるか否かを検出し（Ｓ４０６）、エラーを検出した場合再送要求選択部３３８がＨＡＲＱ処理部３４０またはＡＲＱ処理部３６０のいずれかを選択する（Ｓ４０８）。

Ｓ４０８において、ＨＡＲＱ処理部３４０が選択された場合、動作モード設定部３４６は、当該ＨＡＲＱ処理部３４０の動作モードを「ＨＡＲＱ中」に設定し、ＨＡＲＱ送信部３４８はエラーが検出されたデータのフレーム識別子を含むＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）を基地局１２０に送信し（Ｓ４１０）、ＰＨＹペイロード送信部３５０はＡＲＱ処理部３６０にＰＨＹペイロードを送信しない（Ｓ４１２）。Ｓ４１２においてＰＨＹペイロード送信部３５０はＡＲＱ処理部３６０にＰＨＹペイロードを送信しないが、動作モード設定部３４６がＡＲＱ処理部３６０に「ＨＡＲＱ中」情報を通知する（Ｓ４１４）。

これ以後のＡＲＱ処理部３６０で行われる処理（Ｓ４１６、Ｓ４１８）はＭＡＣレイヤにおける処理である。ＨＡＲＱ送信部３４８がＡＲＱ処理部３６０にＰＨＹペイロードを送信しなかった（Ｓ４１２）ため、ＡＲＱ処理部３６０はＰＨＹペイロードを受信できず、順序番号の抜け（欠損）が生じる。かかる順序番号の抜けが生じた場合、ＡＲＱ送信部３７０は、通常であれば、ＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信する。

しかし動作モード保持部３６８が「ＨＡＲＱ中」情報を保持している（Ｓ４１６）ため、ＡＲＱ送信部３７０は、ＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）でなく、受信した「ＨＡＲＱ中」情報に含まれるキュー番号に対応するデータの順序番号を参照して当該順序番号に対してＡＣＫ（ＡＲＱ）を基地局１２０に送信することとなる。このように、ＭＡＣレイヤのＡＲＱ処理部３６０は、ＰＨＹペイロードを受信しなかったために欠損したデータの順序番号を、ＰＨＹレイヤのＨＡＲＱ送信部３４８から送られたキュー番号によって知ることができる。

ＨＡＲＱ処理部３４０が選択された場合その旨（「ＨＡＲＱ中」情報）をＡＲＱ処理部３６０に通知する構成により、ＡＲＱ処理部３６０は確実にＨＡＲＱ処理部３４０が選択されていることを確認することができる。また「ＨＡＲＱ中」情報を保持したＡＲＱ処理部３６０は基地局１２０にＡＲＱ再送要求を送信しないため再送要求が重複することがなくなる。

一方、基地局１２０の再送要求受信部２３６は、Ｓ４１０においてＰＨＳ端末１１０から送信されたＨＡＲＱ再送要求（ＮＡＣＫ）を受信し、アンカーチャネル（ＡＮＣＨ）に含まれるエラーのあったデータのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを抽出し、そのデータとエラー部分を特定する。その後ＨＡＲＱデータ再送部２３８は、ＨＡＲＱ再送要求に含まれるフレーム識別子で特定される、送信データ保持部２３０に保持されたデータを含むフレームを無線通信システム１００で定められている所定のフレームタイミングで再送する。

データ受信部３３０は基地局１２０から送信された再送データ含むフレームを受信し、データ復調部３３２が復調する（Ｓ４２０）。Ｓ４２０において復調された再送データとＳ４０４においてデータ記憶部３４４に保持されたデータとをデータ合成部３５２がチェイス合成（Chase Combining）し（Ｓ４２２）、さらにＳ４０６を行う。

Ｓ４０８において、ＡＲＱ処理部３６０が選択された場合、Ｓ４０４においてデータ記憶部３４４が記憶したデータをデータ削除部３５４が削除する（Ｓ４２４）。また、ＨＡＲＱ送信部３４８は、ＡＣＫを基地局１２０に送信する（Ｓ４２６）。さらにＰＨＹペイロード送信部３５０は、データ復調部３３２が復調したＰＨＹペイロードをＡＲＱ処理部３６０に送信しない（Ｓ４２８）。

動作モード設定部３４６は、データ復調部３３２が復調したフレームに含まれるデータが再送データであるか否かを判定し（Ｓ４３０）、再送データである場合、「ＨＡＲＱ放棄」情報をＡＲＱ処理部３６０に通知する（Ｓ４３２）。

復調したフレームに含まれるデータが再送データであった場合、ＡＲＱ送信部３７０は前回受信した「ＨＡＲＱ中」情報に含まれるキュー番号に対応する順序番号と、「ＨＡＲＱ放棄」情報に含まれるキュー番号に対応する順序番号とを参照することで前回の「ＨＡＲＱ中」情報を放棄することを確認し、当該順序番号を含むＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信する（Ｓ４３６）。

復調したフレームに含まれるデータが再送データでなかった場合、ＡＲＱ処理部３６０は、Ｓ４２８においてＰＨＹペイロードが送信されていないため、順序番号を検出することができない（順序番号が抜ける）。これにより、ＡＲＱ送信部３７０は、当該順序番号を含むＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を基地局１２０に送信する（Ｓ４３６）。

一方、基地局１２０の再送要求受信部２３６は、Ｓ４３６においてＰＨＳ端末１１０から送信されたＡＲＱ再送要求（ＳＲＥＪ）を受信し、ＣＳＣＨ（Circuit Switching Channel）データチャネル（ＣＤＣＨ）に含まれる順序番号を抽出し、そのデータを特定する。その後ＡＲＱ再送要求に含まれる順序番号で特定される、送信データ保持部２３０に保持されたデータを無線通信システム１００で定められている所定のフレームタイミングで再送する。

基地局１２０から送信された再送データ含むフレームは、再度データ受信部３３０で受信される（Ｓ４００）。

Ｓ４０６において、エラー検出部３３６がエラーを検出しなかった場合、Ｓ４０４においてデータ記憶部３４４が記憶したデータをデータ削除部３５４が削除する（Ｓ４４０）。また、ＨＡＲＱ送信部３４８は、ＡＣＫを基地局１２０に送信する（Ｓ４４２）。さらにＰＨＹペイロード送信部３５０は、データ復調部３３２が復調したＰＨＹペイロードをＡＲＱ処理部３６０に送信する（Ｓ４４４）。ＡＲＱ送信部３７０は、Ｓ４４４において受信したＰＨＹペイロードから順序番号を検出しＡＣＫを基地局１２０に送信する（Ｓ４４８）。

以上説明した無線通信方法においても、受信したデータからエラーを検出した場合、ＡＲＱとＨＡＲＱを切り換えることによって、データの送信元である無線通信装置に効率よくデータの再送を要求し、無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

（比較例）
次に、上述したＰＨＳ端末１１０や基地局１２０を用いて無線通信を行う無線通信方法の比較例としてＡＲＱおよびＨＡＲＱを同時に利用した無線通信方法を説明する。

図８は、比較例にかかる無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。なお、説明するにあたり、図７で既に説明したＳ４００からＳ４０６の処理、Ｓ４２２の処理およびＳ４４０からＳ４４８の処理は実質的に等しいので、ここでは説明を省略する。

図８に示すように、Ｓ４０６においてエラーが検出された場合、データの受信装置はＨＡＲＱの処理としてＮＡＣＫを送信し（Ｓ５００）、ＰＨＹペイロードをＭＡＣレイヤすなわちＡＲＱを処理するレイヤに送信せず（Ｓ５０２）、ＨＡＲＱの処理の結果としての再送要求を行う（Ｓ５０４）。一方、ＡＲＱを処理するレイヤではＰＨＹペイロードが受信できないため（Ｓ５０２）、ＡＲＱの処理として順序番号が検出できず（Ｓ５０６）ＡＲＱの処理の結果としての再送要求を行う（Ｓ５０８）。

したがって、データを送信した送信装置はＳ５０４における再送要求（ＨＡＲＱ再送要求）およびＳ５１０における再送要求（ＡＲＱ再送要求）を受信することとなる。したがって、受信装置は再送要求を重複して送信するという無駄が生じることとなり、送信装置は両方（ＡＲＱおよびＨＡＲＱ）の処理結果である再送要求を受信するため、同じデータを重複して送信することとなり、無駄が生じる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、自動再送要求（ＡＲＱ）およびＨＡＲＱを利用する無線通信が可能な無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法に利用可能である。

無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態におけるフレームを説明するための説明図である。 ＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 ＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。 チェイス合成の動作を説明するための説明図である。 本実施形態にかかる無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。 比較例にかかる無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１００ …無線通信システム、１１０ …ＰＨＳ端末、１２０ …基地局、１３０ …通信網、１４０ …中継サーバ、２１０ …基地局制御部、２１２ …基地局メモリ、２１４ …基地局無線通信部、２１６ …基地局有線通信部、２３０ …送信データ保持部、２３２ …データ変調部、２３４ …データ送信部、２３６ …再送要求受信部、２３８ …ＨＡＲＱデータ再送部、２４０ …ＡＲＱデータ再送部、３１０ …端末制御部、３１２ …端末メモリ、３１４ …表示部、３１６ …操作部、３１８ …音声入力部、３２０ …音声出力部、３２２ …端末無線通信部、３３０ …データ受信部、３３２ …データ復調部、３３４ …エラー訂正部、３３６ …エラー検出部、３３８ …再送要求選択部、３４０ …ＨＡＲＱ処理部、３４４ …データ記憶部、３４６ …動作モード設定部、３４８ …ＨＡＲＱ送信部、３５０ …ＰＨＹペイロード送信部、３５２ …データ合成部、３５４ …データ削除部、３６０ …ＡＲＱ処理部、３６２ …ＰＨＹペイロード受信部、３６４ …順序番号記憶部、３６８ …動作モード保持部、３７０ …ＡＲＱ送信部、５５０ …再送データ、５５２ …保持されていたデータ、５５４ …復元データ

Claims (4)

1. 基地局と移動局とを含む無線通信システムであって、
   基地局または移動局の一方は、
   ＨＡＲＱ再送要求またはＡＲＱ再送要求を受信する再送要求受信部と、
   前記ＨＡＲＱ再送要求の受信に伴い対応データを再送するＨＡＲＱデータ再送部と、
   前記ＡＲＱ再送要求の受信に伴い対応データを再送するＡＲＱデータ再送部と、
   を備え、
   前記基地局または移動局の他方は、
   前記一方から送信されたデータにエラーがあるか否かを検出するエラー検出部と、
   前記エラーが検出された場合に、前記一方に前記ＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定する再送要求選択部と、
   前記一方に前記ＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するＨＡＲＱ処理部と、
   前記エラーが検出され、かつ前記「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、前記一方に前記ＡＲＱ再送要求を送信するＡＲＱ処理部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記ＨＡＲＱデータ再送部から対応データが再送されても前記エラーが解消しないデータについて、前記再送要求選択部が前記ＨＡＲＱ再送要求を再び送信しないことを決定した場合に、前記ＨＡＲＱ処理部は、ＨＡＲＱの放棄を示す「ＨＡＲＱ放棄」情報をＡＲＱ処理部に出力し、該ＡＲＱ処理部は、前記一方に前記エラーが解消しないデータについての前記ＡＲＱ再送要求を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求を送信可能な無線通信装置であって、
   受信したデータにエラーがあるか否かを検出するエラー検出部と、
   前記エラーが検出された場合に、ＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定する再送要求選択部と、
   前記ＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するＨＡＲＱ処理部と、
   前記エラーが検出され、かつ前記「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、ＡＲＱ再送要求を送信するＡＲＱ処理部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
4. ＨＡＲＱ再送要求およびＡＲＱ再送要求を送信可能な無線通信装置の制御方法であって、
   受信したデータにエラーがあるか否かを検出するステップと、
   前記エラーを検出した場合に、ＨＡＲＱ再送要求を送信するか否かを決定するステップと、
   前記ＨＡＲＱ再送要求を送信することが決定された場合に、ＨＡＲＱ中を示す「ＨＡＲＱ中」情報を出力するステップと、
   前記エラーが検出され、かつ前記「ＨＡＲＱ中」情報が出力されていない場合に、ＡＲＱ再送要求を送信するステップと、
   を含むことを特徴とする無線通信装置の制御方法。

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