JP6441780B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

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本発明は、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
［第５世代移動通信を取り巻く背景］
現在、スマートフォンなどの高機能な移動通信端末が爆発的に普及している。携帯電話に関しては、第３世代移動通信から第４世代移動通信に移行し、現在では更に先の第５世代移動通信（通称「５Ｇ」）に関する研究開発が進められている。この５Ｇに関して行われている検討のひとつに、マクロセルとスモールセルとの利用がある。これまでの移動通信では、ひとつのサービスエリアを半径数キロメートル程度に設定し、このマクロセルのエリアをひとつの基地局装置がカバーしていた。都市部などの人口密集地では、この様なマクロセル内には非常に膨大な数のユーザが存在することになる。膨大な数のユーザをひとつの基地局装置が収容するとき、全体の限りあるシステム容量は各ユーザでシェアされることになるため、個々のユーザごとのスループットは低下する。
この様なスループットの低下を回避するために、トラヒックが集中する様な人口密集地に半径数十メートル程度の非常に小さなサービスエリアをスモールセルとして設定し、このスモールセルを活用することでマクロセルを介さずにスポット的なトラヒックをネットワークにオフロードする技術が開発されている。ここでは、スモールセルにおける通信能力とマクロセルにおける通信能力とを同時並行的に利用可能な端末局装置を想定することで、制御情報はマクロセルを活用して情報交換を行いながら、ユーザデータはスモールセル側において収容し、マクロセルとスモールセルのメリットを最大限活用することが可能になる。
このスモールセルでは、大容量の通信を行うことでトラヒックの効率的なオフロードを実現する必要がある。マクロセルにおいては長距離伝搬を許容するために周波数の低いマイクロ波帯を利用することが前提となる。しかし、既に周波数資源が枯渇しつつあるマイクロ波帯の現状を考慮し、比較的近距離での通信を想定するスモールセルでは、比較的周波数の高い準ミリ波帯又はミリ波帯の利用が想定されている。この高周波数帯の特徴は、周波数の２乗に反比例して伝搬減衰が大きくなるため、スモールセル基地局は理想的にはユーザの端末局装置に近い場所に設置されることが好ましい。例えば、ビルの屋上の様な設置の容易な場所では、端末局装置と基地局装置との距離が離れ過ぎてしまい、回線設計的には好ましくない。一方、スモールセルはトラヒックが集中する場所に設定されることになるため、基地局装置を設置し、そこまで光ファイバを敷設することが困難な場所であっても、基地局装置の設置が強く望まれるケースは存在する。
例えば、新宿や渋谷などの駅前などの様に非常に人が多く密集する場所に設置する場合を想定すれば、その様な場所に隣接するビルの屋上では伝搬減衰が大きくなるため、ビルの屋上よりも高さの低い場所、即ちビルの壁面などに設置することが求められる場合がある。しかし、既設のビルの壁面に光ファイバを敷設するのは困難な場合があり、その様な場合には無線回線を用いてその基地局装置へのバックホール回線を提供する必要に迫られる場合がある。
ここで、光ファイバ上での光回線に求められる符号誤り率は１０−１２程度である。一般的に光回線よりも符号誤り率が高い無線回線をバックホール回線に用いながら、光回線と同等の品質を満たすことは困難である。あくまでも、１回の送信でこの目標誤り率を実現しようとするならば、例えば非常に指向性利得の高い開口の大きなパラボラアンテナを送受信局で対向させ、反射波成分を殆ど無視可能な状態で固定的な通信を行うことで、周波数選択性歪のない非常に静的で安定的な環境で通信を行わなければならない。しかし、大型のパラボラアンテナはそのアンテナ面積の大きさ故に強風時の風圧は大きく、例えば送受信局共にビルの屋上に大きな風圧にも耐えうる頑丈な土台に固定設置するなどの設置条件が求められる。
しかし、無線回線でバックホール回線を設置する必要があるケースは例えばビルの壁面などに無線局を設置する場合であり、その様な場所に大きなパラボラアンテナを安全に設置するのは至難の業である。必然的に、アンテナの開口面積は小さなものが求められる様になり、その結果、指向性利得は相対的に低いものとならざるを得ない。指向性利得が小さくなると反射波の影響を受けやすくなり、周波数選択性歪を生じることになり、結果的にエラーフロアを引きやすい状況になる。これは、ＳＮＲを幾ら大きな値に改善しても、一定のレベルにまでしかＰＤＵ（Protocol Data Unit）の誤り率を改善することはできないことを意味する。この結果、無線区間のＰＤＵの誤り率は１０−１２より大幅に劣化することになる。しかし、仮に無線区間の１回の伝送当たりのＰＤＵの誤り率が１０−４程度に維持できれば、３回送信すれば３回連続で符号誤りが発生する確率は１０−１２となり、光回線と同レベルの符号誤り率にすることができる。
つまり、再送制御を適用し、複数回の送信により符号誤り率を改善することが現実的な解となる。最も厳しい条件を仮定し、無線の伝送単位であるＰＤＵのサイズを所定のビット数を仮定し、そのＰＤＵが再送制御によっても誤り補償ができなかった場合にＰＤＵの全誤りと見なすと、無線区間のＰＤＵの目標誤り率は１０−１２と設定する必要がある。実際には、ＰＤＵの符号誤り時に符号誤りを許容してそのまま出力するとするならば、出力ＰＤＵの中の誤りビット数は全体のごく一部であるために、もう少し高い目標誤り率に設定することは可能であるかも知れない。この辺の考え方はシステム設計方針により異なる。いずれにしてもこの程度の非常に低い目標誤り率が求められるが、不安定な無線回線上ではこの誤り率を再送制御なしに実現することは困難である。
一方、５Ｇに関する検討の中では５Ｇに関する要求条件も整理されており、例えば通信速度としては１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の伝送速度の実現や、時速１００ｋｍ／ｈ以上の高速で移動する端末局装置への追従性や、エリア内で収容する端末局装置数を１桁以上増やすなど、非常に厳しいハードルが設定されている。この５Ｇに向けた無線アクセスにおける最も厳しい条件のひとつとしては、無線区間での伝送処理遅延が１ｍｓ以内との規定がある。
ここで、基地局装置へのバックホール回線の一部を無線化する場合、遅延時間１ｍｓ以下という厳しい条件を考えれば、より条件の厳しいラスト１ホップの無線通信のために許容伝送処理遅延の大半を割り当てるため、概ね要求条件である１ｍｓの１０〜２０％程度、即ち１００〜２００μｓ程度の値をバックホール回線での配分の目標値とすべきである。したがって、上述の再送制御もこの時間内に処理を完了することが求められる。
［再送制御に関する従来技術］
次に、再送制御に関する従来技術について以下に図を用いて説明する。再送制御は別名、ＡＲＱ（Automatic Repeat Request）とも呼ばれている。図１６は、従来技術における信号処理フローの概要を示す図である。図左側の処理Ｓ１０１から処理Ｓ１０６までの処理は、送信処理を示す。図右側の処理Ｓ１０７から処理Ｓ１１２までの処理は、受信処理を示す。送信局が送信処理を開始すると（処理Ｓ１０１）、入力されたユーザデータを基に無線回線での送信データを生成し（処理Ｓ１０２）、これに再送制御のためのシーケンス番号などのヘッダ情報を付与して送信すべきＰＤＵを構成し（処理Ｓ１０３）、ＰＤＵの送信を行う（処理Ｓ１０４）。その後、所定の時間内に正常送信の完了を示すＡＣＫを受信することができれば（処理Ｓ１０５でＹｅｓ）、処理を終了する（処理Ｓ１０６）。一方、所定の時間以内にＡＣＫを受信できない場合には（処理Ｓ１０５でＮｏ）、処理Ｓ１０４に戻りＰＤＵの再送信を行う。
一方、受信局が受信処理を開始すると（処理Ｓ１０７）、ＰＤＵを受信し（処理Ｓ１０８）、受信したＰＤＵに符号誤りがあるか否かの判定を行い（処理Ｓ１０９）、符号誤りがある場合には（処理Ｓ１１０でＹｅｓ）、処理を終了する（処理Ｓ１１２）。処理Ｓ１１０で符号誤りが検出されない場合、即ち正常にＰＤＵが受信できた場合には（処理Ｓ１１０でＮｏ）、送信局に向けてＡＣＫを送信し（処理Ｓ１１１）、処理を終了する（処理Ｓ１１２）。
以上が基本的な処理フローであるが、一般に伝送路上での伝搬遅延であったり、フレーム構成を組むことでＡＣＫの送信処理が即座に実施できない場合があり、この再送処理には幾つかのバリエーションがある。
図１７は、Ｓｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型再送制御の概要を示す図である。図１７において、横軸は時間軸を表し、上側はＰＤＵの送信元の無線局＃１からの送信信号、下側はＰＤＵの受信側の無線局＃２の送信信号を表す。図中の符号１０１−１〜１０１−３はデータを収容したＰＤＵを表し、符号１０２−１〜１０２−２はＡＣＫを表す。ＰＤＵ（１０１−１〜１０１−３）にはそれぞれＰＤＵを識別するためのシーケンス番号が連番で付与されており、ＰＤＵ１０１−１、１０１−２はシーケンス番号ＳＮ＝１及びＳＮ＝２が付与されている。
ＰＤＵ１０１−１を無線局＃２が符号誤りなしに正常受信すると、無線局＃２は正常受信できたＰＤＵ１０１−１のシーケンス番号であるＳＮ＝１をＡＣＫ１０２−１に収容して送信する。ＡＣＫ１０２−１を受信した無線局＃１は、次のデータであるＰＤＵ１０１−２にシーケンス番号ＳＮ＝２を付与して送信する。ここで符号誤りが生じている場合を想定すると、無線局＃２は正常受信ができないのでＡＣＫを送信しない。所定の時間内にＡＣＫの受信を確認できない場合、無線局＃１は、シーケンス番号ＳＮ＝２を付与したＰＤＵ１０１−３を再送する。再送されるＰＤＵ１０１−３は、ＰＤＵ１０１−２と同一の内容である。これを正常受信できた無線局＃２は、シーケンス番号ＳＮ＝２を付与したＡＣＫを送信する。
この様に、Ｓｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型再送制御は図１６に示した処理フローに相当し、ひとつのＰＤＵの送信に対してひとつのＡＣＫを送信し、ＰＤＵとＡＣＫが１対１対応する。このため、必ずしもシーケンス番号の付与は必須ではないし、ＡＣＫ信号にもシーケンス番号を付与しなくても動作可能である。
次に、図１８は、Ｇｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御の概要を示す図である。図１７と同様に、横軸は時間軸を表し、上側はＰＤＵの送信元の無線局＃１からの送信信号、下側はＰＤＵの受信側の無線局＃２の送信信号を表す。図中の符号１０３−１〜１０３−８はデータを収容したＰＤＵを表し、符号１０４−１〜１０４−２はＡＣＫ信号を表す。図１８では、無線局＃２からのＡＣＫ１０４−１の返信を待つ前に、ＰＤＵ（１０１−１〜１０１−４）を連続的に送信している。
ここで、シーケンス番号ＳＮ＝３のＰＤＵ１０３−３に符号誤りが生じているものとする。無線局＃２では、シーケンス番号ＳＮ＝２までのＰＤＵは抜けがなく連続的に受信できているが、シーケンス番号ＳＮ＝４のＰＤＵ１０３−４は受信できていても、シーケンス番号が不連続となっている。そこで、受信が完了している最新のシーケンス番号ＳＮ＝２を代表値としてＡＣＫ１０４−１に収容して返送する。無線局＃１では、シーケンス番号ＳＮ＝２の次のシーケンス番号ＳＮ＝３以降が再送対象であるものと判断し、シーケンス番号ＳＮ＝３以降のＰＤＵ１０３−５〜１０３−８を送信する。
ここで、ＰＤＵ１０３−５はＰＤＵ１０３−３の再送であり、全く同一のＰＤＵである。同様にシーケンス番号ＳＮ＝６が付与されたＰＤＵ１０３−８に符号誤りが生じると、無線局＃２は直前のシーケンス番号ＳＮ＝５を収容したＡＣＫ１０４−２を送信する。Ｇｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御のＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型再送制御に対するメリットは、ＡＣＫの返送にタイムラグが生じる場合（伝搬遅延や処理遅延などを含む）、その返送を待つ間に先走って多くのデータを送信することが可能になるため、ＡＣＫ返送のタイムラグに起因した伝送効率の低下が回避できる点にある。
次に、図１９は、選択再送型再送制御の概要を示す図である。図１８と同様に、横軸は時間軸を表し、上側はＰＤＵの送信元の無線局＃１からの送信信号、下側はＰＤＵの受信側の無線局＃２の送信信号を表す。図１９において、符号１０５−１〜１０５−８はデータを収容したＰＤＵを表し、符号１０６−１〜１０６−２はＡＣＫを表す。図１８では、無線局＃２からのＡＣＫ１０４−１にはひとつのシーケンス番号ＳＮ＝２のみが収容されていたが、図１９のＡＣＫ１０６−１にはシーケンス番号ＳＮ＝１、ＳＮ＝２、ＳＮ＝４が収容されている。これは、シーケンス番号ＳＮ＝１を収容したＰＤＵ１０５−１、シーケンス番号ＳＮ＝２を収容したＰＤＵ１０５−２、シーケンス番号ＳＮ＝４を収容したＰＤＵ１０５−４の正常受信を無線局＃１へ通知するものである。
これを受信した無線局＃１は、シーケンス番号ＳＮ＝３以外の送信の完了を把握すると共にシーケンス番号ＳＮ＝３のＰＤＵ１０５−３の送信の未完了を把握する。無線局＃１は、シーケンス番号ＳＮ＝３のＰＤＵ１０５−５をＰＤＵ１０５−３の再送として送信し、これに続けて未送信のシーケンス番号ＳＮ＝５、ＳＮ＝６、ＳＮ＝７のＰＤＵ１０５−６〜１０５−８を送信する。シーケンス番号ＳＮ＝７のＰＤＵ１０５−８に符号誤りが存在する場合、無線局＃２はシーケンス番号ＳＮ＝３、ＳＮ＝５、ＳＮ＝６のＰＤＵ１０５−５〜１０５−７の受信完了を通知するＡＣＫ１０６−２を送信する。ＡＣＫ１０６−２は、シーケンス番号ＳＮ＝３、ＳＮ＝５、ＳＮ＝６を収容している。
図１９に示した選択再送型再送制御のＧｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御に対するメリットは、符号誤りの生じたＰＤＵのみを再送しているために、結果的に無駄な再送が省略され、伝送効率を高めることができる点にある。一方、図１８に示したＧｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御では、ＰＤＵ１０３−４が符号誤りなしに正常に受信されているにも関わらず、ＰＤＵ１０３−６で再度送信されている。実際、図１８では図中でシーケンス番号ＳＮ＝５までのＰＤＵしか送信完了できていないが、図１９ではシーケンス番号ＳＮ＝６までのＰＤＵの送信を完了している。
次に、一般の無線通信ではユーザ情報の伝送以外にも、システム運用に必要な様々な制御情報の伝達も定期的に必要となる。更に、送受信局間の同期やチャネル情報のトラッキングなどの目的もあり、これらを効率的に全体の無線通信の中に取り組むために、周期的なフレーム構成を取り運用するケースが多々ある。図２０は、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）適用時のフレーム構成における送受信データの収容の概要を示す図である。図２０において、符号１０９−１はダウンリンク領域、符号１０９−２はアップリンク領域、符号１０５−１〜１０５−４はＰＤＵ、符号１０６−１はＡＣＫ、１０７はダウンリンク内の割り当てスロット、符号１０８はアップリンクの割り当てスロットを示す。なお、図１９における説明に対応するものには同一の符号を付与している。
この無線通信システムでは所定の周期のフレーム構成を組み、その前半部分をダウンリンク領域１０９−１、後半部分をアップリンク領域１０９−２としている。これら領域の境界は、固定的に設置されていても構わないし、毎フレーム動的に変更していても構わない。一般に、ダウンリンク領域の先頭には、同期確立やチャネル情報取得に必要なトレーニング信号、更には各種の制御情報などがヘッダ情報として付与されていることが多い。しかし、ここでは説明の本質ではないのでダウンリンク領域のヘッダ情報も含めて省略している。一般に、複数の端末局装置を収容するＰ−ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ）型の通信では、アップリンクもダウンリンクも複数の端末局装置でシェアすることになるが、ここではその様な状況は省略し、着目したふたつの無線局間での通信に特化した説明を行っている。
図１９と同様に、無線局＃１（ここではダウンリンクであるので、実質的には基地局装置に相当）からＰＤＵ１０５−１〜１０５−４を送信するにあたり、フレーム長に対してＰＤＵ長が短い場合には、複数のＰＤＵ１０５−１〜１０５−４を所定の割り当てスロット１０７に収容して連続的に送信し、所定の数まで送信したところでＡＣＫ１０６−１の返送を待ち受ける。ＡＣＫ１０６−１などの制御情報は、ＰＤＵ１０５−１〜１０５−４が収容されているダウンリンク領域１０９−１と逆方向のアップリンク領域１０９−２に割り当てられるスロット１０８に収容される。無線局＃２（ここでは端末局装置に相当）は、スロット１０８にてＡＣＫ１０６−１を無線局＃１へ送信することにより、ＰＤＵの受信状況を通知する。ここでは同一フレーム内でＡＣＫ１０６−１の返信が行われる例を示したが、この様な制御情報は毎フレーム割り当てられるとは限らず、場合によっては数フレーム後のアップリンク領域で返送されていても構わない。また、ここでは同一フレーム内のダウンリンク領域１０９−１で送信されたＰＤＵ１０５−１〜１０５−４の受信状態が同一フレームのＡＣＫ１０６−１で返送されるものとして説明したが、無線局＃２は処理遅延的に間に合わなければ後続するフレームで遅れてＡＣＫを送信しても構わない。
選択再送型再送制御やＧｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御などは、この様なタイムラグに対する許容度を備えた再送制御方式であり、特に選択再送型再送制御はタイムラグによる効率の低下を抑えることに役立つ。なお、図２０ではダウンリンクでＰＤＵを送信する場合を例に示したが、アップリンクでＰＤＵを送信する場合には、アップリンク領域１０９−２にＰＤＵが収容され、ダウンリンク領域１０９−１にＡＣＫが収容されることになる。
図２１は、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）適用時のフレーム構成における送受信データの収容の概要を示す図である。図２１において、符号１１０−１はダウンリンク用の周波数Ｆ１の通信状態、符号１１０−２はアップリンク用の周波数Ｆ２の通信状態、符号１０５−１〜１０５−４はＰＤＵ、符号１０６−１はＡＣＫ、符号１０７はダウンリンク内の割り当てスロット、符号１０８はアップリンクの割り当てスロットを示す。同様に図１９における説明に対応するものには同一の番号を付与している。
ここでは、異なる周波数Ｆ１、Ｆ２を用いて同時に双方向の通信を可能としている。ここでも図２０と同様に、各種ヘッダ情報は省略している。図２０の場合と同様に、Ｐ−ＭＰ型の通信の場合の様な複数の無線局で全帯域をシェアしている状況はここでは省略し、着目したふたつの無線局間での通信に特化した説明を行っている。
基本的な動作は図２０と同様であるが、ここではＦＤＤを適用しているために、アップリンクとダウンリンクとは同時に通信が可能であり、ＰＤＵ１０５−１〜１０５−４を受信した無線局＃２は、スロット１０８の割り当てがあれば直ぐにアップリンクでの通知が可能である。しかし、フレーム構成の中で制御情報用に割り当てられるスロット１０８がフレームの後方にある場合には、無線局＃２は、そのタイミングまで待ってＡＣＫ１０６−１を送信することになる。
以上の典型的な例である図２０及び図２１の特徴は、ＴＤＤ／ＦＤＤの差に関係なく、一般にＡＣＫ１０６−１の返送用のスロット１０８はフレーム内には無線局装置当たりひとつまで（ゼロであっても良い）であり、この結果、再送の周期は最短でもフレーム周期に留まることになる。
次に、図２２は、従来技術における再送制御の処理フローの別の例を示す図である。図１６がＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型再送制御の処理フローに概ね対応するのに対して、図２２は選択再送型再送制御の処理フローに対応する。処理全体は４つの処理に分けられる。処理Ｓ１２１から処理Ｓ１２５で示される（ａ）送信側事前処理と、処理Ｓ１２６から処理Ｓ１３０で示される（ｂ）送信側送信信号処理と、処理Ｓ１３１から処理Ｓ１３７で示される（ｃ）受信側受信信号処理と、処理Ｓ１３８から処理Ｓ１４０で示される（ｄ）送信側送信管理処理に分かれる。処理（ａ）、（ｂ）、（ｄ）が送信側の処理に対応し、処理（ｃ）が受信側の処理に対応する。
まず、送信局にデータが入力され処理が開始されると（処理Ｓ１２１）、送信局は、フレーム構成を組んだＰＤＵとして送信データを構成し（処理Ｓ１２２）、更にこれにシーケンス番号などのヘッダ情報を付与して送信ＰＤＵを生成し（処理Ｓ１２３）、送信バッファに収容し（処理Ｓ１２４）、一旦処理を終了する（処理Ｓ１２５）。その後、送信用のスロットが割り当てられて送信が開始されると（処理Ｓ１２６）、送信局は、送信未完了のデータを検索し（処理Ｓ１２７）、その送信未完了のデータを読み出して（処理Ｓ１２８）、ＰＤＵを送信し（処理Ｓ１２９）、送信終了と共に一旦処理を終了する（処理Ｓ１３０）。
受信局は、ＰＤＵを受信すると（処理Ｓ１３１）、受信信号処理を実施し（処理Ｓ１３２）、受信したＰＤＵの誤り検出を行う（処理Ｓ１３３）。符号誤りが検出されない場合（処理Ｓ１３４でＮｏ）、受信局は、そのシーケンス番号をＡＣＫに収容する（処理Ｓ１３５）。符号誤りが検出された場合（処理Ｓ１３４でＹｅｓ）、受信局は、そのシーケンス番号はＡＣＫに収容しない（特に処理なし）。その後、一連の受信が終わった後に、受信局は、それらの符号誤りなしに受信されたＰＤＵのシーケンス番号を収容したＡＣＫを送信し（処理Ｓ１３６）、処理を終了する（処理Ｓ１３７）。
送信局は、このＡＣＫを受け取ると（処理Ｓ１３８）、このＡＣＫを基に送信が正常に完了したＰＤＵを記録したデータベースを更新し（処理Ｓ１３９）、処理を終了する（処理Ｓ１４０）。このデータベースは処理Ｓ１２７において利用され、送信未完了のＰＤＵの検索に利用される。なお、データの送信からＡＣＫの受信までのタイムラグを考慮し、対応するＡＣＫを含む制御情報の受信がなされていないタイムラグ期間中には不要な再送を行わない様な管理を、このデータベース上で管理してもよい。
次に、図２３は、選択再送型再送制御における送信ウインドウと受信ウインドウとの概要を示す図である。上述の説明においてシーケンス番号は連続する通し番号として説明してきたが、実際には所定のビット数の２進数で表すのが一般的である。例えば、１０ビットのカウンタを用いれば、０から１０２３の数値を表すことができる。これを「モジュロＭ（ここではＭ＝１０２４）」と呼ぶ。ここでは、１０２３の次には０に戻ることになるため、連続して運用していれば、同一のシーケンス番号が現れることになる。このとき、同一のシーケンス番号が指し示すＰＤＵの区別が確実にできる様にするために、一般に選択再送型再送制御においては、送信局及び受信局において、モジュロＭの半分のサイズの送信ウインドウ及び受信ウインドウを設定し、そのウインドウ内のシーケンス番号のＰＤＵのみを有効と見なす。
送信ウインドウの起点は、送信局においてＡＣＫが受信されていないシーケンス番号のうちの最古のシーケンス番号ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔとする。受信ウインドウの起点は、受信局において未受信ＰＤＵの内の最古のシーケンス番号ＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔとする。終点はモジュロＭに対し、送信局においてはＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋（Ｍ／２）−１とし、受信局においてはＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋（Ｍ／２）−１とする。それぞれのウインドウサイズはＭ／２である。別の言葉で説明すれば、送信局では抜けがなく連続してＡＣＫが受信されたＰＤＵのうち最後のシーケンス番号の次のシーケンス番号がＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔである。受信局では抜けがなく連続して正常受信されたＰＤＵのうち最後のシーケンス番号の次のシーケンス番号がＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔである。
したがって、送信側でシーケンス番号ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔに対するＡＣＫを受信すると、抜けがなく連続して全てのＡＣＫを受信済みのＰＤＵの最後のシーケンス番号は別の値に置き換えられることになるが、次に送信ウインドウの起点となるべきシーケンス番号は必ずしも容易に探索できず、ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋１、ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋２、ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋３・・・と順にチェックを行い、最初にＡＣＫが未受信となるシーケンス番号を探索しなければならない。同様に受信局側では、シーケンス番号ＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔを符号誤りなしに正常に受信すると、抜けがなく連続して正常受信済みのＰＤＵの最後のシーケンス番号は別の値に置き換えられることになるが、次に受信ウインドウの起点となるべきシーケンス番号は必ずしも容易に探索できず、ＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋１、ＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋２、ＮＲｘ−ｏｌｄｅｓｔ＋３・・・と順にチェックを行い、最初に未受信のＰＤＵとなるシーケンス番号を探索しなければならない。
また、ＡＣＫを収容した制御情報にも符号誤りが発生する可能性があることも考慮すれば、一般には送信側の送信ウインドウと受信側の受信ウインドウとは一致している保証はない。更に、遅延が極端に増大することを避けるため再送回数に上限を定めて再送制御を行うことも一般的であるが、この様に送信側が一方的に再送を打ち切る際には、シーケンス番号ＮＴｘ−ｏｌｄｅｓｔのＰＤＵのＡＣＫを未受信のまま、別のシーケンス番号に送信ウインドウの起点を変更することになる。この際、事前にネゴシエーションを行う処理を実施しないと、受信局側の受信ウインドウはこれに連動させることができないため、このネゴシエーション処理が非常に重要になる。しかし、このネゴシエーション用のメッセージを収容した制御情報にも符号誤りが発生する可能性があることも考慮すれば、確実で且つ短時間で実現可能なネゴシエーション処理が求められる。
以上が従来技術における再送制御の概要である。この再送制御には実際には幾つかのバリエーションが存在し、例えば上述の説明ではＡＣＫに収容する情報を正常に受信がなされたＰＤＵのシーケンス番号として説明したが、正常な受信がなされなかったＰＤＵのシーケンス番号（一般的にはＮＡＣＫと呼ぶ）を収容しても同様の制御は可能である。また、符号誤りが検出されたＰＤＵに関しては、そのＰＤＵは処理対象から除外する（即ち廃棄する）として説明を行ったが、符号誤りはあるにしろ何らかの利用価値があるものと判断し、符号誤りを含む受信済みのＰＤＵと、再送されたＰＤＵないしはその一部の情報を組み合わせ、符号誤りのないＰＤＵ（ないしは元のユーザ情報）を再生することも可能である。これらの再送制御はハイブリッドＡＲＱと呼ばれ、例えば再送情報として誤り訂正符号化の符号化率等の条件を変えて実施した際の符号化情報の一部を送信したり、受信した複数のパケットの情報をあたかも異なる複数のアンテナで受信された情報と見なして最大比合成したりするなどの方法が提案されている。この様な多少のバリエーションはあるが、基本的な部分としては、送受信局間のＰＤＵの送信完了、未完了の状態を連続したシーケンス番号を介して相互に把握している点では共通しており、このシーケンス番号の通知の仕方のバリエーションを除けば、再送ＰＤＵの管理方法については上述の説明で網羅されている。
太田厚、黒崎聰、丸田一輝、新井拓人、飯塚正孝、「Ｂ−５−１７５ 大規模アンテナ無線エントランスシステムの提案」、電子情報通信学会総合大会講演論文集２０１３年＿通信（１）、２０１３年３月５日、ｐ．５８５ 新井拓人、太田厚、黒崎聰、丸田一輝、飯塚正孝、「Ｂ−５−１７６ 大規模アンテナ無線エントランスシステムにおける送受信ウエイト算出法」、電子情報通信学会総合大会講演論文集２０１３年＿通信（１）、２０１３年３月５日、ｐ．５８６ 丸田一輝、太田厚、黒崎聰、新井拓人、飯塚正孝、「Ｂ−５−１７７ 大規模アンテナ無線エントランスシステムにおけるユーザ間干渉抑圧法」、電子情報通信学会総合大会講演論文集２０１３年＿通信（１）、２０１３年３月５日、ｐ．５８７ 黒崎聰、太田厚、丸田一輝、新井拓人、飯塚正孝、「Ｂ−５−１７８ 大規模アンテナ無線エントランスシステムにおける低相関スケジューリング法」、電子情報通信学会総合大会講演論文集２０１３年＿通信（１）、２０１３年３月５日、ｐ．５８８ 小原辰徳、須山聡、シンキユン、奥村幸彦、「ＲＣＳ２０１３−３４９ 高周波数帯を用いた超高速Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ伝送における固定ビームフォーミングと固有モードプリコーディングの結合処理」、電子情報通信学会技術研究報告、無線通信システム（ＲＣＳ）、Ｖｏｌ．１１３、Ｎｏ．４５６、２０１４年２月２４日、ｐ．２５９−ｐ．２６４
［再送制御の打ち切りに関する課題］
一般に、ＰＤＵの伝送誤りに時間相関がないと仮定すると、１回のＰＤＵの送信におけるパケット誤り率ＰＥＲに対し、合計でＮ回送信後に誤り補償が完了しない確率は単純に（ＰＥＲ）Ｎで表される。要求される品質ないしは目標品質としての誤り率が定められれば、そこから再送が必要な回数を求めることができ、回線設計的には１００％の誤り補償が実現できなくても、サービス的には全く問題ないことになる。一方、所定の回数の再送を繰り返しても符号誤りが保証できない場合を考える。繰り返しの再送に伴い処理遅延が増加するため、ユーザにとっては誤り率という切り口での伝送品質を向上させようとすれば、その分だけの遅延特性の劣化を許容しなければならない。
しかし、例えばＶｏＩＰの様に音声パケットの伝送の場合、許容値を超えた遅延時間はシステムに問題を起こす。再送制御は伝送遅延の揺らぎをもたらすため、エンド−エンドの端末局装置間では所定の遅延時間を見込み、受信側ではバッファリングしながら所定の周期で音声データのパケットを読み出して、音声を再生することになる。しかし、一旦、膨大な遅延時間が生じたパケットが到着すると、そのパケット以降のパケットはその遅延時間を引きずって音声に変換されるため、音声のタイムラグが大きくなることになり、会話としての体感品質は大きく劣化する。
一般にはこの様な状況を避けるため、所定の値を超える遅延パケットは途中で廃棄し、全体の遅延時間が過剰に増加するのを防ぐ必要がある。パケットの部分的な廃棄は、その瞬間の音声の途切れに相当するが、一瞬の劣化の後には状態が復帰するため、ユーザの体感品質は寧ろ好評価となるためである。この様な状況を考慮し、通常、無線回線上で所定の回数の再送を実施しても誤り補償を行えない場合には、そのＰＤＵの再送制御を打ち切り、ＰＤＵを廃棄して後続するＰＤＵの送信に移行する制御を行うことが多い。この場合、送信側は再送可能なＰＤＵを送信バッファに保存して管理すると共に、受信側でも一旦受信したＰＤＵは受信バッファに保存し、連続的に誤りなく受信できているＰＤＵに対し、受信できていないシーケンス番号以降のＰＤＵに関してはデータの読み出しを待ち合わせて管理しているため、送受信局間で再送の打ち切りを行う場合、即ちＰＤＵの廃棄処理を行う場合には、相互に廃棄の認識を一致させる必要がある。
従来技術では、送信側においてその廃棄すべきＰＤＵのシーケンス番号を制御情報に収容して通知し、受信側ではその応答通知を返すことで、ネゴシエーションを行いながら廃棄処理を実現することが可能となっている。しかし、この制御情報ですら符号誤りが生じることはあり得るので、このネゴシエーション処理をきっちりと行うためには、相当な遅延の許容を求められることになる。
［再送処理遅延に関する課題］
上述の様に、５Ｇでは様々なハードルの高い要求条件が設定されており、そのひとつが光ファイバと同程度の品質を短い遅延時間で実現することである。目標とする符号誤り率、すなわち無線区間において光区間と同等の誤り率を実現するためには再送制御が必要で、例えば合計で３回程度のＰＤＵ送信を想定しなければならない。一方で、無線バックホール回線での処理遅延が１００μｓであるとすれば、３回の送信を上述の１００μｓ以内に完了する必要がある。これは、１回あたりの送信時間は３３μｓ程度以内に抑えなければならないことに相当する。ここで、１回（１サイクルと呼んだ方が適切かもしれない）あたりの送信時間は、（１）順方向でのＰＤＵの送信処理に要する時間、（２）空間上での伝搬遅延の時間、（３）受信側での受信信号処理に要する時間、（４）逆方向での受信側での正常受信の可否を示す制御情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ等）の送信処理に要する時間、（５）空間上での伝搬遅延の時間、（６）送信側での制御情報の受信信号処理に要する時間、の全てを含むものである。
ここで、（２）と（５）の伝搬遅延の時間は仮に伝送距離が往復で２００ｍとすれば、光速で除算すると０．６６μｓ程度であり全体の中では無視可能である。一方、（１）と（４）は送信処理であり、（３）と（６）は受信処理であるため、信号処理に所定の時間が必要となる。大雑把にいえば、物理層での信号処理の遅延を片方向で１６μｓ程度の時間内に抑えながら、且つ、ＭＡＣ層以上での信号処理の遅延はほぼゼロとなる様な制御を実現しなければ、この厳しい許容遅延時間を満たすことはできない。
例えば、ＯＦＤＭ変調方式を適用する場合には、送信側の装置は、ユーザデータを基にした送信信号（ＰＤＵ）の生成、誤り訂正符号化、インタリーブ、変調処理（マッピング）、指向性ウエイト乗算、信号合成、ＩＦＦＴ処理、ガードインターバル挿入、波形整形、との一連の処理を行った後、デジタル信号をＤ／Ａ変換を施してアナログ信号に変換し、これをアップコンバートして無線周波数に変換し、フィルタを経由した後ハイパワーアンプで増幅して信号送信を行う。受信側の装置は、信号受信後にローノイズアンプで信号増幅し、フィルタで帯域外の信号を除去し、無線周波数からダウンコンバートしてベースバンド信号に変換し、ここでＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換し、シンボルタイミングで切り出した信号からガードインターバルを除去し、これにＦＦＴ処理を施し、指向性ウエイトを乗算して各アンテナの信号を合成し、合成された信号に対して復調処理、デインターリーブ、誤り訂正、誤り検出処理を順次実施し、符号誤りのないＰＤＵからユーザデータを再生することになる。
また再送制御において、受信側の装置は、この受信における符号誤りの有無ないしは正常受信の状況を制御情報として送信側に通知する必要があり、制御情報を生成後に、その情報に対して上述の信号処理を逆方向で実施することになる。
送信信号処理及び受信信号処理を行う際に、例えば、それぞれ４ＯＦＤＭシンボルを要するのであれば、片方向の信号の送受信において８ＯＦＤＭシンボルを要することになり、１往復で１６ＯＦＤＭシンボルを要することになる。仮にＯＦＤＭシンボル長が２μｓだとすると、上述の（１）〜（６）の信号処理に要する時間は、ほぼ３３μｓとなり、これ以外の信号処理に割り当てる時間の余裕は全くない。ＯＦＤＭシンボル長を短くすれば処理遅延を短縮することも可能であるが、マルチパス環境での遅延波を除去するために必要なガードインターバル長の制約から、伝送効率を維持しながらＯＦＤＭシンボル長を短縮するには限界がある。
以上の説明では、ＰＤＵの受信後に即座にＡＣＫを通知できる状況を想定しなければ達成できない厳しい状況であり、例えば図２０、図２１の様なフレーム構成を用い、フレームに１回の再送制御では到底実現することができない。また更に、上述の様に再送制御の打ち切り処理が必要になったときに、そのためのネゴシエーションに伴う遅延などを許容できないため、より短い遅延時間で実現可能な再送の打ち切り管理方法が必要となる。
［システムとしての課題］
上述の様に、５Ｇにおけるバックホール回線など光ファイバと同等の品質を、無線回線において実現するには、再送を行いながらも極限まで低遅延化が求められる。この場合、無線回線には、再送と再送との間の時間、すなわち１サイクル当たりの処理遅延を短縮するだけでなく、再送打ち切りを行う際にも、送信局側と受信局側とのネゴシエーションに要する遅延時間を削減するため、ネゴシエーションなしに再送の打ち切りを行いながら、送受信局間の状態の不整合を回避可能な再送制御が求められる。
本発明の一態様は、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備え、一定の時間間隔で区切られたスロットを単位とした無線通信が前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間で行われる無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置に送信すべきデータごとに、データの初回送信に用いられるスロットを示すスロット番号を含む識別情報を割り当て、データ及び識別情報を含むデータユニットを送信バッファに記憶させるデータユニット生成部と、前記送信バッファに記憶されているデータユニットのうち、前記第２の無線通信装置にて受信されていないと判断されたデータユニットを読み出し、読み出したデータユニットを前記第２の無線通信装置へ送信する第１の無線通信部と、を備え、前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置からデータユニットを受信し、誤りなくデータユニットを受信できた場合に受信完了を、受信したデータユニットに誤りがある場合に当該データユニットの受信未完了を前記第１の無線通信装置へ通知する第２の無線通信部と、前記第２の無線通信部により誤りなく受信されたデータユニットを記憶する受信バッファと、現時点の時刻に対応付けられた無線通信に用いられるスロットを示すスロット番号を終点として定められる複数スロットからなる送受信ウインドウに含まれないスロットのデータユニットを前記受信バッファから読み出し、データを再構成するデータ取得部と、を備え、前記第１の無線通信部は、前記第２の無線通信装置から受信未完了の通知を受けたデータユニットの識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを再送し、当該スロット番号が前記送受信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送を行わない、無線通信システムである。
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記送信バッファは、前記送受信ウインドウの更新により、記憶しているデータユニットのうち識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウから外れたデータユニットを削除する。
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記第１の無線通信部と前記第２の無線通信部とは、双方向の全二重通信を行う。
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記第１の無線通信部と前記第２の無線通信部とは、ＯＦＤＭ変調方式を用いた無線通信を行い、前記スロットには、ひとつ又は複数の固定長のＯＦＤＭシンボルが対応する。
また、本発明の一態様は、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備え、一定の時間間隔で区切られたスロットを単位とした無線通信が前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間で行われる無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置に送信すべきデータごとに、データの初回送信に用いられるスロットを示すスロット番号を含む識別情報を割り当て、データ及び識別情報を含むデータユニットを送信バッファに記憶させる第１のステップと、前記第１の無線通信装置が、前記送信バッファに記憶されているデータユニットのうち、前記第２の無線通信装置にて受信されていないと判断されたデータユニットを読み出し、読み出したデータユニットを前記第２の無線通信装置へ送信する第２のステップと、前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置からデータユニットを受信し、誤りなくデータユニットを受信できた場合に受信完了を、受信したデータユニットに誤りがある場合に当該データユニットの受信未完了を前記第１の無線通信装置へ通知する第３のステップと、前記第２の無線通信装置が、誤りなく受信されたデータユニットを受信バッファに記憶する第４のステップと、前記第２の無線通信装置が、現時点の時刻に対応付けられた無線通信に用いられるスロットを示すスロット番号を終点として定められる複数スロットからなる送受信ウインドウに含まれないスロットのデータユニットを前記受信バッファから読み出し、データを再構成する第５のステップと、前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置から受信未完了の通知を受けたデータユニットの識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを再送し、当該スロット番号が前記送受信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送を行わない第６のステップと、を含む無線通信方法である。
本発明によれば、ネゴシエーションなしに再送の打ち切りを行いながら、送受信局間の状態の不整合を回避することが可能となる。またこの結果、再送制御により符号誤り率特性を良好に保ちながら、より短い処理遅延を実現することが可能となる。
第１の実施形態におけるＰＤＵ管理のための識別情報の付与の概要を示す図。 第１の実施形態における送信ウインドウの概要を示す図。 第１の実施形態における受信ウインドウの概要を示す図。 第１の実施形態における再送制御の概要を示す図。 第１の実施形態における受信側の受信バッファへのＰＤＵの収容の概要を示す図。 第１の実施形態における再送制御の概要の別の例を示す図。 第１の実施形態における受信側の受信バッファへのＰＤＵの収容の概要の別の例を示す図。 第１の実施形態におけるスロットの設定の概要を示す図。 第１の実施形態における基地局装置における送受信ウインドウの処理フローを示す図。 第１の実施形態における端末局装置における送受信ウインドウの処理フローを示す図。 第１の実施形態における再送制御を考慮した送信局の処理フローを示す図。 第１の実施形態における受信局でのＰＤＵ読み出し処理フローを示す図。 第１の実施形態における無線通信システムの構成例を示す図。 第２の実施形態における再送制御の概要を示す図。 第２の実施形態における受信局でのＰＤＵ読み出し処理フローを示す図。 従来技術における信号処理フローの概要を示す図。 Ｓｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型再送制御の概要を示す図。 Ｇｏ−Ｂａｃｋ−Ｎ型再送制御の概要を示す図。 選択再送型再送制御の概要を示す図。 ＴＤＤ適用時のフレーム構成における送受信データの収容の概要を示す図。 ＦＤＤ適用時のフレーム構成における送受信データの収容の概要を示す図。 再送制御の処理フローの別の例を示す図。 選択再送型再送制御における送信ウインドウと受信ウインドウとの概要を示す図。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム及び無線通信方法を説明する。なお、以下の実施形態では、同一の符号を付した構成要素は同様の動作を行うものとして、重複する説明を適宜省略する。
なお、本発明の実施形態の説明における「送信バッファ」とは、再送制御の管理及び速やかなデータの伝送を行うためのＰＤＵ収容用の記憶領域である。例えば、データに所定の識別情報などを付与してＰＤＵを構成する前のデータを収容するためにも「バッファ」は必要であり、これも広義の意味では「送信バッファ」ではあるが、以下で用いる「送信バッファ」は再送制御の管理及び速やかなデータの伝送を行うためのＰＤＵ収容用の狭義の「送信バッファ」を意図して説明を行っている。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＰＤＵ管理のための識別情報の付与の概要を示す図である。図１において、横軸は時間を所定の基準で区切ったスロット番号を、縦軸は同一スロット番号内で複数収容されるＰＤＵの識別のためのミニスロット番号を示す。また、スロット番号とミニスロット番号との組み合わせに対応する四角は、ユーザデータを収容したＰＤＵを表し、その中にＰＤＵ管理のための識別情報が示されている。ここでは、符号誤りがなく、再送が発生していない場合の例を示しており、識別情報に含まれるＮ１、Ｎ２はスロット番号、ミニスロット番号を表している。四角で表されるＰＤＵそれぞれの右上に添えられた数字はＰＤＵ列の連番を表すもので、以下の説明ではこの連番を用いて、具体的にどのＰＤＵの説明であるかを区別する。図１に示す様に、ＰＤＵのスロット番号がｉ、ミニスロット番号がｊの場合、当該ＰＤＵに含まれる識別情報は、Ｎ１＝ｉ、Ｎ２＝ｊと設定されている。なお、ＰＤＵに対して付与される識別情報は、ＰＤＵそれぞれが含むデータに関するその他の情報を含んでもよい。またモジュロＭを考慮した上で、スロット番号が若番ほど時系列的には早い時刻（時間的に古い）に対応している。
ここでのスロットの時間の区切りは如何なるものであっても構わないが、送受信制御の基準となる一定の時間間隔で且つひとつのスロット内にひとつ又は複数のＰＤＵが収容される時間間隔が想定される。例えば広帯域のシステムでＯＦＤＭ変調方式を採用する場合、１ＯＦＤＭシンボル内にひとつ以上のＰＤＵを収容可能であれば、ＯＦＤＭシンボル長をスロット長と設定してもよい。この条件下では、Ｎ２の上限を４とし、図１は１ＯＦＤＭシンボルに４つのＰＤＵを収容可能とする場合を示している。なお、ここではあくまでも符号誤りが生じていない場合の例であり、符号誤りが発生する場合には、図１に示した例と異なるＰＤＵの収容パターンとなる。また、本発明の適用範囲はＯＦＭＤ変調方式に限らず、スロット化されたシングルキャリア伝送を含め、任意の変調方式において実施可能である。
ここで、各ＰＤＵの識別情報のＮ１及びＮ２で示されるスロット番号及びミニスロット番号には、ＰＤＵの初回送信時のスロット番号及びミニスロット番号が付与される。ＰＤＵの再送時にも、初回送信時のスロット番号及びミニスロット番号を用い、当該ＰＤＵの再送に用いるスロット番号及びミニスロット番号とは異なる値が用いられる。そのため、再送に用いられたスロット番号及びミニスロット番号の組み合わせに対しては、その組み合わせで示されるミニスロットで初回送信されるＰＤＵは存在しないことになる。なお、初回送信とは、再送でない送信のことである。
図２は、第１の実施形態における送信ウインドウの概要を示す図である。図２において、上部の横軸は時間の経過によるスロット番号を表し、その下側の４本の矢印は、スロット番号が９、１０、１１、１２に相当する時刻ｔにおける送信ウインドウを表している。従来技術の図２３では、送信ウインドウはシーケンス番号に紐付けられていた。これに対して、第１の実施形態の無線通信システムでは、送信ウインドウはスロット番号に紐付けられている。具体的には、スロット番号が１増加するごとに、送信ウインドウに含まれる複数のスロットのスロット番号も１ずつ増加する。これはＡＣＫの受信状況とは全く関係なく、あくまでも時間の経過により送信ウインドウが変化しているという特徴を示している。
また更に、この送信ウインドウのサイズに対してモジュロＭの半分の様な規定はなく、図２に示す例では、送信ウインドウの幅が９スロット分の幅に設定されている。例えば、ｔ＝１０、即ちスロット番号が１０に相当する時刻においては、ｔ＝９の送信ウインドウに対してひとつだけ送信ウインドウが右側にシフトしており、この結果、スロット番号１が送信ウインドウから外れ、かつスロット番号１０が送信ウインドウに含まれた状態になっている。したがって、ｔ＝１０においては既に初回送信がスロット番号１であったＰＤＵに関しては再送処理を実施する対象から外れる。これにより、初回送信がスロット番号１であったＰＤＵは送信バッファから廃棄してよいことになる。図１を参照すれば、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝４」に相当するＰＤＵはｔ＝１０の時点で再送制御の対象から外れることになる。したがって、これらのＰＤＵは送信バッファから削除されることになる。
同様に、ｔ＝１１においては、ｔ＝１０の送信ウインドウに対してひとつだけ送信ウインドウが右側にシフトしており、この結果、スロット番号２が送信ウインドウから外れた状態になっている。したがって、ｔ＝１１においては既に初回送信がスロット番号２であったＰＤＵに関しては再送処理を実施の対象から外れたので、初回送信がスロット番号２であったＰＤＵは送信バッファから廃棄して良いことになる。図１を参照すれば、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝４」に相当するＰＤＵはｔ＝１１の時点で再送制御の対象から外れることになり、これらのＰＤＵは送信バッファから削除されることになる。
次に、図３は、第１の実施形態における受信ウインドウの概要を示す図である。図３において、上部の横軸は時間の経過によるスロット番号を表し、その下側の４本の矢印は、スロット番号が９、１０、１１、１２に相当する時刻ｔにおける受信ウインドウを表している。従来技術の図２３では、受信ウインドウはシーケンス番号に紐付けられていた。これに対して、第１の実施形態の無線通信システムでは、送信ウインドウと同様に、受信ウインドウもスロット番号に紐付けられている。スロット番号が１増加するごとに、受信ウインドウに含まれるひとつ又は複数のスロットのスロット番号も１ずつ増加する。これはＰＤＵの受信状況とは全く関係なく、あくまでも時間の経過により受信ウインドウが変化している。
また更に、この受信ウインドウのサイズに対してモジュロＭの半分の様な規定はなく、図３に示す例では、９スロット分の幅に設定されている。例えば、ｔ＝１０、即ちスロット番号が１０に相当する時刻においては、ｔ＝９の受信ウインドウに対してひとつだけ受信ウインドウが右側にシフトしており、この結果、スロット番号１が受信ウインドウから外れ、かつスロット番号１０が受信ウインドウに含まれた状態になっている。したがって、ｔ＝１０においては既に初回送信がスロット番号１であったＰＤＵに関しては再送処理を実施する対象から外れる。これにより、初回送信がスロット番号１であったＰＤＵは受信バッファから出力し、ＰＤＵを終端してユーザデータを再構成してよいことになる。
図１を参照すれば、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝４」に相当するＰＤＵはｔ＝１０の時点で再送制御の対象から外れることになる。したがって、これらのＰＤＵは受信バッファから全て時系列の順番で「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝４」を出力し、ＰＤＵを終端してユーザデータが再構成される。
同様に、ｔ＝１１においては、ｔ＝１０の受信ウインドウに対してひとつだけ受信ウインドウが右側にシフトしており、この結果、スロット番号２が受信ウインドウから外れた状態になっている。したがって、ｔ＝１１においては既に初回送信がスロット番号２であったＰＤＵに関しては正常受信されることはなくなったので、初回送信がスロット番号２であったＰＤＵは受信バッファから出力して良いことになる。図１を参照すれば、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝４」に相当するＰＤＵはｔ＝１１の時点で再送制御の対象から外れることになり、これらのＰＤＵは受信バッファから出力し、ＰＤＵを終端してユーザデータを再構成することになる。
以上説明した様に、第１の実施形態における無線通信システムにおいては、送信ウインドウも受信ウインドウもＰＤＵの通信状態ないしはＡＣＫの受信状況に依存することなく、単純に時間の経過と共に（ないしはスロット番号と共に）シフトすることになるので、特に送受信局間でネゴシエーションを行うまでもなく、一旦、送受信局間でスロット番号が同期されると、それ以降は送信ウインドウに含まれるスロットと、受信ウインドウに含まれるスロットとの不一致は発生しない。また、図１に示した様に、第１の実施形態の無線通信システムにおける、ＰＤＵに付与される情報は、従来の様な連番のシーケンス番号ではなく、不連続な値となっている。しかし、スロット番号（Ｎ１）とミニスロット番号（Ｎ２）との組み合わせで、任意のふたつのＰＤＵの間の時系列は区別がつく様になっている。具体的にはスロット番号の若番の方が時間的に古い（すなわち、時間的に早く入力された）ＰＤＵで、且つ、同一のスロット番号の場合にはミニスロット番号が若番の方が時間的に古いＰＤＵとなっている。
図４は、第１の実施形態における再送制御の概要を示す図である。図４において、上側には図１と同様のＰＤＵへの識別情報の付与方法が示され、下側にはＰＤＵ送信の逆方向の制御情報、即ちＡＣＫに収容される情報の例が示されている。また、横軸は時間に相当し、スロット番号を示す。四角で示されるこのＡＣＫそれぞれの右上には、説明する上でＡＣＫを識別するためのアルファベットの添字を便宜上付与している。上側に示す送信局側から送信されるＰＤＵは、受信側では受信処理遅延により受信内容を把握するのにタイムラグが存在するため、ＰＤＵの送信スロットとＡＣＫを返送する返信スロットとの間には若干の遅延が伴う。例えば、スロット番号１の「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１（右肩の添字が１のＰＤＵ）」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝２（右肩の表示で２のＰＤＵ）」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝３（右肩の添字が３のＰＤＵ）」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝４（右肩の表示で４のＰＤＵ）」の受信状態であるＡＣＫを送信できるのはスロット番号３であり、２スロット分のタイムラグが生じている。
同様に受信側がスロット番号３で送信したＡＣＫ（右肩の添字がａのＡＣＫ）が送信側で認識され、ＡＣＫで再送を要求されたＰＤＵを再送できるのはスロット番号５においてである。この対応関係を斜めの矢印で示しており、下向きの実線の矢印はＰＤＵの送信スロットとＡＣＫの送信スロットとの関係を、上向きの点線の矢印はＡＣＫの送信スロットとそのＡＣＫに対応する再送がなされる送信スロットとの対応を示している。実際に再送が行われたＰＤＵは、四角い表記の枠線を太い実線で表している。本実施形態では送信側と受信側とは完全に同期しており、送信されたＰＤＵのＡＣＫが送信されるスロット番号は既知であるものと仮定し、更にＡＣＫを受信後にＰＤＵを再送するスロットも固定的な位置関係になっている。このため、ＡＣＫに収容する情報は、ＰＤＵ識別のための番号である必要はなく、ミニスロット番号１〜４に対するビットマップで表現することが可能である。ここでは２スロット遅れでＡＣＫが返送されることが既知であるとし、右肩の添字がａのＡＣＫ（スロット番号が３のＡＣＫ）には、明示的にＮ１＝１のスロットのＡＣＫであることを明記していないが、「Ｎ１＝１」と明記する形でＡＣＫを返信しても構わない。
また、伝送路上で符号誤りが生じたＰＤＵは四角の中に×で表記し、図４に示す例では右肩の添字が１、６、８、１１、２３、２４のＰＤＵで符号誤りが生じている。これを反映する形で、符号誤りありを「０」で、符号誤りなしを「１」で示した情報をＡＣＫに収容している。例えば、右肩の添字がａ、ｂ、ｃ、ｅ、ｆのＡＣＫには「０１１１」「１０１０」「１１０１」「０１１１」「１１００」として符号誤りありのＰＤＵの存在がビットマップで表現されている。この結果、１のＰＤＵ「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」は１７のＰＤＵで再送されており、添字１７で示された四角の表記の中にも「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」と同一の識別情報が明示されている。同様に、６のＰＤＵ「Ｎ１＝２、Ｎ２＝２」は２１のＰＤＵで再送され、８のＰＤＵ「Ｎ１＝２、Ｎ２＝４」は２２のＰＤＵで再送され、１１のＰＤＵ「Ｎ１＝３、Ｎ２＝３」は２５のＰＤＵで再送され、１７のＰＤＵ「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」は３３のＰＤＵで再送され、２３のＰＤＵ「Ｎ１＝６、Ｎ２＝３」は３７のＰＤＵで再送され、２４のＰＤＵ「Ｎ１＝６、Ｎ２＝４」は３８のＰＤＵで再送されている。
１のＰＤＵ「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」は１７のＰＤＵで再送されているが、このＰＤＵにも符号誤りが生じているため３３のＰＤＵで再度、再送されている。即ち、スロット番号１のＰＤＵはスロット番号５とスロット番号９で再送を行い、言い換えれば初回送信がスロット番号１のＰＤＵはスロット番号９で３回目の送信が完了することになる。送信回数の上限を３回とすれば、スロット番号１０以降ではスロット番号１で初回送信したＰＤＵが再送されることはなく、これが図２のｔ＝１０での送信ウインドウの説明に対応している。なお、正常受信されたＰＤＵを受信バッファに収容する場合には、ＰＤＵに付与されたスロット番号Ｎ１とミニスロット番号Ｎ２を参照し、その「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」の組み合わせに対応した受信バッファの領域に情報を記憶する。
図５は、第１の実施形態における受信側の受信バッファへのＰＤＵの収容の概要を示す図である。図４に示した様に、右肩の添字が１、６、８、１１、２３、２４のＰＤＵで符号誤りが生じているが、再送制御により右肩の添字が３３、２１、２２、２５、３７、３８のＰＤＵにて正常受信されているので、これらの「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝２、Ｎ２＝４」、「Ｎ１＝３、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝６、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝６、Ｎ２＝４」に対応するＰＤＵは、右肩の添字が１、６、８、１１、２３、２４のミニスロットに対応する受信バッファに適切に収容されることになる。しかし逆に、１７、２１、２２、２５、３３、３７、３８のミニスロットに相当するＰＤＵは、そのミニスロットで初回の送信を行ったＰＤＵは存在しないため、この部分は受信バッファ上で空欄になっている。この状況を、図５では四角に網掛けをして示している。見かけ上は空欄ができている様に見えるが、実際には右肩の添字が１６のＰＤＵの次のＰＤＵは右肩の添字が１８のＰＤＵであり、２０のＰＤＵの次のＰＤＵは２３のＰＤＵであり、２４のＰＤＵの次のＰＤＵは２６のＰＤＵであり、３２のＰＤＵの次のＰＤＵは３４のＰＤＵであり、更に３６のＰＤＵの次のＰＤＵは３９のＰＤＵである。この様に、網掛けをしたＰＤＵを飛ばして順番にＰＤＵを出力すれば、結果的に順番通りにユーザ情報を再構成することが可能になる。
なお、以上の説明は再送するＰＤＵをミニスロット番号の若番側に収容する場合の例を示したが、番号が大きな老番側に収容することも可能である。図６は、第１の実施形態における再送制御の概要の別の例を示す図である。図７は、第１の実施形態における受信側の受信バッファへのＰＤＵの収容の概要の別の例を示す図である。図６及び図７は、図４及び図５で示した例と同様に、右肩の添字が１、６、８、１１、２３、２４のＰＤＵを再送したときの動作及び受信バッファへの収容を示している。図６及び図７と、図４及び図５との差は、再送するＰＤＵをミニスロット番号の老番側に収容している点である。その結果、右肩の添字において、図４及び図５の１７の太枠の四角と、図６及び図７の２０の太枠の四角とは、１のＰＤＵの再送に割り当てられるという点で対応している。
同様に対応を示せば、図４及び図５における２１及び２２のＰＤＵは、図６及び図７の２３及び２４のＰＤＵに対応する。また、図４及び図５における２５、３３、３７、３８のＰＤＵは、それぞれ図６及び図７における２８、３６、３９、４０のＰＤＵに対応する。なお、図４の例では再送に用いられる２３及び２４のＰＤＵにも符号誤りが生じているため、図６における４０及び３９で再送されるＰＤＵの内容が異なっているが、本質的な制御内容に差はない。
図８は、第１の実施形態におけるスロットの設定の概要を示す図である。図８には、図２１と同様にＦＤＤの場合を例が示されている。一般に、ＴＤＤでもＦＤＤでも、所定の周期で、無線通信システムに関する制御情報や同期に関する情報などの情報（以下、オーバヘッド情報という。）が収容され、ユーザ情報を収容できない時間帯が存在し得る。図８において、横軸は時間（及びスロット番号）を示し、上側に周波数Ｆ１で送信される信号、下側に周波数Ｆ２で送信される信号が示されている。また、符号１１０−１、１１１−１で示される太い実線で囲まれた領域は周波数Ｆ１で送信されるユーザ情報を収容する領域、符号１１２−１、１１３−１は周波数Ｆ１で送信されるオーバヘッド情報を収容する領域、符号１１０−２、１１１−２で示される太い実線で囲まれた領域は周波数Ｆ２で送信されるユーザ情報を収容する領域、符号１１２−２、１１３−２は周波数Ｆ２で送信されるオーバヘッド情報を収容する領域を示す。
図１などではスロットは時間軸上を等間隔で連続的に区切りスロットを設定したが、実際には時間軸上でオーバヘッド情報を収容する領域１１２−１、１１２−２、１１３−１、１１３−２が存在し、この領域にはＰＤＵを収容することができない。そこで図８では、この領域を避ける形でユーザ情報を収容する領域１１０−１、１１０−２を１０分割してスロット番号１〜１０を付与し、更にユーザ情報を収容する領域１１１−１、１１１−２を１０分割してスロット番号１１〜２０を付与する。スロット番号は１から２０の間で連続となっており、オーバヘッド情報を収容する領域１１３−１、１１３−２が間に割り込んでもその影響を受けない構成となっている。この様に、各種制御情報がオーバヘッド情報として存在する場合には、適宜、スロット番号の付与の仕方を調整し、スロット番号が連続的になる様にすると送信ウインドウ及び受信ウインドウの制御が単純化できる。以下、送信ウインドウ及び受信ウインドウを送受信ウインドウという。
勿論、この様なオーバヘッド情報を意識せずにスロット番号を付与することも可能であるが、その場合にはオーバヘッド情報の領域ではＰＤＵ及びＡＣＫが送信できないため、その分、送受信ウインドウのサイズを広げて調整する必要がある。また、場合によってはそのウインドウサイズの拡張に伴い所定の回数以上の再送が実施されてしまう可能性があるが、その様な状況を回避するためにはＰＤＵごとの送信回数を送信局側で管理し、所定の回数の送信が実施されたＰＤＵは送信ウインドウ内であっても再送しないという制御とすればよい。
なお、図５で示した状況では、スロット番号ごとに読み出し可能なＰＤＵ数が異なっている。例えば、スロット番号１〜４では４つのＰＤＵを読み出し可能であるが、スロット番号５では３つのＰＤＵを、スロット番号６ではふたつのＰＤＵを、スロット７では３つのＰＤＵを読み出し可能である。仮に送受信局間の信号伝送が、本来は一定のビットレートの定常的な通信であり、且つ、毎スロット４ＰＤＵ相当の伝送速度であったとすると、当然ながら符号誤りがあった分だけ実効的な伝送速度が低下する。その様な状況を回避するためには実際の伝送速度よりも広い帯域を割り当てる必要がある。この辺の制御は従来の再送制御にも共通することであり、ここでは詳細は省略するが、確率論的に符号誤りによる処理遅延の増大が所定の時間以内に収まる様に、所望帯域よりもマージンを見込んだ帯域を割り当て、受信側では若干の遅延揺らぎ吸収用の遅延を付加して一定の速度でＰＤＵを読み出し処理することで対応すればよい。この制御は本発明の本質とは関係なく、任意の制御が適用可能である。
以上が全体の説明であるが、以下に処理フローの例を説明する。無線通信システムにおける基地局装置と端末局装置とは、送信局であると共に受信局であることも可能であるため、送信局と受信局との両方の局としての処理を行うことになる。その際には基地局装置が同期を行う際のマスター局とし、端末局装置がスレーブ局として、スレーブ局がマスター局に同期する構成となる。基地局装置と端末局装置とは離れているため、伝搬遅延δｔが存在するが、そのため送信側のスロットタイミング（又はフレームタイミング）と受信側のスロットタイミングは微妙にδｔずれている。しかし、そのずれが僅かであれば、基地局装置の受信スロットタイミングに端末局装置が同期し、端末局装置の送信スロットタイミングを端末局装置の受信スロットタイミングと共通化（同一のタイミングと見なす）することも可能である。
また、基地局装置と端末局装置との距離が概ね既知であるならば、例えばその距離の情報を基に伝搬遅延の推定値δｔ’を算出し、端末局装置は受信フレームタイミングよりもδｔ’だけ前側にオフセットを加えて送信フレームタイミングを設定すれば、より効率的にタイミング管理を行うことができる。なお、この伝搬遅延δｔの調整処理などは、他の如何なる技術を用いても構わないし、上述の様に誤差として無視して処理を進めることも可能である。
図９は、第１の実施形態における基地局装置における送受信ウインドウの処理フローを示す図である。前述の通り、基地局装置は、端末局装置との同期に関してマスター局として動作する。基地局装置は、電源ＯＮ等で起動すると（処理Ｓ１）、送信フレームのスロット番号ＴＴＸをゼロにリセットし（処理Ｓ２）、そこから所定の時間だけ待機し（処理Ｓ３）、スロット番号ＴＴＸを管理するカウンタを１加算する。ただし、このカウンタはモジュロＭ（Ｍは任意の整数）のカウンタであるものとし、実質的にはＴＴＸに１加算後にモジュロＭの演算を行いＴＴＸの値を更新する（処理Ｓ４）。このスロット番号ＴＴＸに連動させる形で、ＴＴＸの値をＴ２ＴＸへ代入し、このＴ２ＴＸから所定の再送処理を行うのに要するスロット数の値Ｔｍａｘの幅で送信ウインドウの起点を設定するため、ＴＴＸ−Ｔｍａｘにモジュロ演算を施した値をＴ１ＴＸへ代入する（処理Ｓ５）。その後、基地局装置は、処理を処理Ｓ３に戻し、処理Ｓ３から処理Ｓ５の動作を繰り返す。なお、図２〜図７に示した例では、Ｔｍａｘの値は８としている。また、Ｔ１ＴＸは送信ウインドウの起点のスロット番号（若番）であり、Ｔ２ＴＸは送信ウインドウの終点のスロット番号（老番）である。このとき、Ｔ２ＴＸは現時点の無線通信に用いられるスロットのスロット番号である。
また、基地局装置は、処理Ｓ２で送信フレームのスロット番号をリセットした後、受信フレームのスロットタイミングを合わせて設定する。ここでは、端末局装置が基地局装置の送信スロットの更新タイミングに同期できているものと仮定し、基地局装置は、その送信スロットの更新タイミングからδｔ’だけオフセットした時間まで待機し（処理Ｓ６）、そこを起点として受信フレームのスロット番号ＴＲＸをゼロにリセットする（処理Ｓ７）。基地局装置は、そこから所定の時間だけ待機し（処理Ｓ８）、受信フレームのスロット番号ＴＲＸを管理するカウンタを１加算後にモジュロＭの演算を行い、演算結果でＴＲＸの値を更新する（処理Ｓ９）。基地局装置は、このスロット番号ＴＲＸに連動させる形で、ＴＲＸの値をＴ２ＲＸへ代入し、このＴ２ＲＸから所定の再送処理を行うのに要するスロット数の値Ｔｍａｘの幅で受信ウインドウの起点を設定するため、ＴＲＸ−Ｔｍａｘにモジュロ演算を施した値をＴ１ＲＸへ代入する（処理Ｓ１０）。その後、基地局装置は、処理を処理Ｓ８に戻し、処理Ｓ８から処理Ｓ１０の動作を繰り返す。また、Ｔ１ＲＸは受信ウインドウの起点のスロット番号（若番）であり、Ｔ２ＲＸは受信ウインドウの終点のスロット番号（老番）である。なお、処理Ｓ５や処理Ｓ１０のモジュロ演算では、関数ｍｏｄ（ｘ，Ｍ）の引数ｘがマイナスの値を取ることを避けるために引数ｘの中に「＋Ｍ」の加算を行っているが、関数ｍｏｄ（ｘ，Ｍ）の引数ｘとしてマイナスの値を許容する様に関数を定義していれば、この「＋Ｍ」の加算は省略可能である。
また、基地局装置は、自装置が管理するスロット番号に関する情報を配下の端末局装置に対して通知する機能を備えている。例えば、図８に示された様なフレーム構成においては、符号１１２−１〜１１２−２、符号１１３−１〜１１３−２に示した様なオーバヘッド情報を収容する領域を使用してスロット番号を配下の端末局装置へ通知する。基地局装置が端末局装置へ通知するスロット番号は、例えば、通知した時点のスロットを示すスロット番号、又は、通知した時点のスロットの次のスロットを示すスロット番号である。端末局装置は、オーバヘッド情報を受信し、オーバヘッド情報に含まれるスロット番号を取得することで、基地局装置が管理するスロット番号と同期することが可能になる。なお、図８ではＦＤＤの場合の例を示しているが、ＴＤＤの場合も同様にオーバヘッド情報を介してスロット番号を基地局装置から端末局装置へ通知することで、スロット番号の同期が可能になる。
図１０は、第１の実施形態における端末局装置における送受信ウインドウの処理フローを示す図である。前述の通り、端末局装置は同期に関してスレーブ局として動作する。端末局装置は、電源ＯＮ等で起動すると（処理Ｓ１１）、まずは基地局装置からの信号を受信して受信スロットを同期する（処理Ｓ１２）。ここでの同期とは、自装置の受信スロットのスロット番号を更新するタイミングに同期すると共に、基地局装置が管理するスロット番号を把握することまでを含む。端末局装置は、処理Ｓ１２で取得した基地局装置のスロット番号を自装置における受信フレームのスロット番号ＴＲＸへ設定する（処理Ｓ１３）。その後、端末局装置は、自らのクロックで自走しながら所定の時間だけ待機し（処理Ｓ１４）、スロット番号ＴＲＸを管理するカウンタを１加算する。ただし、このカウンタはモジュロＭ（Ｍは任意の整数）のカウンタであるものとし、実質的にはＴＲＸに１加算後にモジュロＭの演算を行い、演算結果でＴＲＸの値を更新する（処理Ｓ１５）。
また、端末局装置は、受信フレームのスロット番号ＴＲＸに連動させる形で、ＴＲＸの値をＴ２ＲＸへ代入し、このＴ２ＲＸから所定の再送処理を行うのに要するスロット数の値Ｔｍａｘの幅で受信ウインドウの起点を設定するため、ＴＲＸ−Ｔｍａｘにモジュロ演算を施した値をＴ１ＲＸへ代入する（処理Ｓ１６）。その後、端末局装置は、処理を処理Ｓ１４に戻し、処理Ｓ１４から処理Ｓ１６の動作を繰り返す。
また、端末局装置は、処理Ｓ１２で受信スロットの同期を行った後、送信スロットのスロット番号を更新するタイミングを合わせて設定する。ここでは、端末局装置の受信スロットは、基地局装置の送信スロットよりδｔ’だけ先行していると仮定する。端末局装置は、その受信スロットのタイミングからδｔ’だけ前にオフセットしたタイミングを送信スロットの切り替えタイミングとみなし、そのタイミングで送信スロットを切り替えるタイミング及び送信スロットのスロット番号ＴＴＸを設定する（処理Ｓ１７）。この結果、基地局装置と端末局装置の送受信スロット番号を示すカウンタ値が同期し、一致することになる。端末局装置は、そこから所定の時間だけ待機し（処理Ｓ１８）、スロット番号ＴＴＸを管理するカウンタを１加算後にモジュロＭの演算を行い、演算結果でＴＴＸの値を更新する（処理Ｓ１９）。端末局装置は、このスロット番号ＴＴＸに連動させる形で、ＴＴＸの値をＴ２ＴＸへ代入し、このＴ２ＴＸから所定の再送処理を行うのに要するスロット数の値Ｔｍａｘの幅で送信ウインドウの起点を設定するため、ＴＴＸ−Ｔｍａｘにモジュロ演算を施した値をＴ１ＴＸに代入する（処理Ｓ２０）。その後、端末局装置は、処理を処理Ｓ１８に戻し、処理Ｓ１８から処理Ｓ２０の動作を繰り返す。この結果、基地局装置と端末局装置の送受信ウインドウの起点と終点も、合わせて同期し一致することになる。なお、ポイント−マルチポイント型の通信の場合にはδｔ’の値が端末局装置ごとに異なり、このため微妙なずれは生じるが、運用上の問題とはならない。
次に、図１１は、第１の実施形態における再送制御を考慮した送信局の処理フローを示す図である。基地局装置又は端末局装置の送信局は、ＰＤＵの生成処理を開始すると（処理Ｓ２１）、その時点での送信スロット番号ＴＴＸを基に、ＰＤＵの処理開始から実際に送信を実施する送信スロットまでのタイムラグであるスロット数ΔＴを用い、（ＴＴＸ＋ΔＴ）のモジュロＭの演算を実施することで、送信スロット番号Ｎ１を算出する（処理Ｓ２２）。次に、送信局は、このスロットで再送すべきＰＤＵの有無を確認し（処理Ｓ２３）、再送ＰＤＵが存在する場合には（処理Ｓ２３でＹｅｓ）、該当する再送ＰＤＵを検索して送信バッファに記録し（処理Ｓ２４）、更に再送ＰＤＵの数をＮＲへ代入する（処理Ｓ２５）。一方、再送ＰＤＵが存在しない場合には（処理Ｓ２３でＮｏ）、送信局は、ゼロをＮＲに代入し（処理Ｓ２６）、ＮＲの値をＮ２に代入する（処理Ｓ２７）。
その後、送信局は、カウンタＮ２の値を１加算し（処理Ｓ２８）、新規に送信すべきデータがバッファにあるか否かを確認する（処理Ｓ２９）。送信すべきデータがある場合（処理Ｓ２９でＹｅｓ）、送信局は、ＰＤＵを生成し、ＰＤＵのヘッダ部分に識別情報として（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせを設定し（処理Ｓ３０）、これを送信バッファに記録する（処理Ｓ３１）。その後、送信局は、処理を処理Ｓ２８に戻し、処理Ｓ２８から処理Ｓ３１を繰り返す。送信局は、送信すべきデータがない場合（処理Ｓ２９でＮｏ）、ＰＤＵ生成の処理を終了し、送信処理に向けた準備を行う（処理Ｓ３２）。
ここで、処理Ｓ２３及び処理Ｓ２４にて行う再送すべきＰＤＵの管理方法について説明を加えておく。例えば、第１の実施形態の例では、ＡＣＫに記載される情報の例としてビットマップでの正常受信の有無を表記していた。図４及び図６などでは、４ビットのビットマップを用い、符号誤りあり（すなわち非正常受信）を「０」、符号誤りなし（すなわち正常受信）を「１」で表していた。また、左側のビットがミニスロット番号の若番に対応していた。具体的に図４を用いて説明すると、スロット番号「３」の右肩の添字が「ａ」のＡＣＫでは、「０１１１」と通知されているが、システムとしての処理遅延が往復で４スロット相当であることが既知であれば、受信局側で右肩の添字が「ａ」のＡＣＫを受け取った際に、当該ＡＣＫがスロット番号「１」（Ｎ１＝１）で示されるスロットに対するＡＣＫであることは認識可能である（明示的にＡＣＫに「Ｎ１＝１」を表記していても同様）。
例えば、送信局側は各スロット番号及びミニスロット番号で送信していたＰＤＵのＮ１値、Ｎ２値を記録しておけば、ＡＣＫのビットマップに対応するＰＤＵを把握することは可能である。具体的には、スロット番号「Ｎ１＝１」にて送信したＰＤＵがミニスロット番号の若番から「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝２」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝３」、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝４」であることを記憶しておけば、右肩の添字が「ａ」のＡＣＫを受け取った際に、「０１１１」の１ビット目の「０」に対応するＰＤＵはスロット番号１で且つミニスロット番号が１で送信したＰＤＵであることを把握できる。１ビット目の「０」に対応するＰＤＵが「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」のＰＤＵであることを確認し、このＮ１値が送信ウインドウ内に存在することを確認することでこのＰＤＵが再送ＰＤＵであることが把握でき（処理Ｓ２３に相当）、これを送信バッファに記録し（処理Ｓ２４に相当）、スロット番号「５」のミニスロット番号「１」にて、「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」のＰＤＵを再送信することができる。
同様に、送信局が右肩の添字が「ｅ」のＡＣＫを受信した際には、処理遅延が往復で４スロット相当であることを考慮し、受信したＡＣＫのビットマップ「０１１１」がスロット番号「５」に対応することを把握し、そのミニスロット番号「１」に送信した「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」のＰＤＵのＮ１値が送信ウインドウ内に存在することを確認することでこのＰＤＵが再送ＰＤＵであることが把握でき（処理Ｓ２３に相当）、これを送信バッファに記録し（処理Ｓ２４に相当）、スロット番号「９」のミニスロット番号「１」にて当該ＰＤＵを再送信することができる。以上の送信ＰＤＵの管理方法を用いる場合、送信ウインドウ内のスロット番号に対応するＰＤＵを送信バッファ内に記録しておけば、再送をすべきＰＤＵを自由に読み出すことが可能になる。
同様のことは、別の送信ＰＤＵの管理方法でも実現することは可能である。例えば、上述の説明では処理遅延が往復で４スロット相当である場合を例に説明したが、送信バッファとしてこの処理遅延の４スロットと更に送信に要するスロット数に相当するスロット数分の送信ＰＤＵを管理してもよい。具体例として、例えば送信局側で図４の右肩の添字が「ａ」のＡＣＫを受け取った際の処理について説明する。右肩の添字が「ａ」のＡＣＫはスロット番号「３」にて受信局側から送信されるが、受信信号処理に時間を要するために、実際にはスロット番号「４」でＡＣＫの内容を把握することになる。ここで、処理遅延が往復で４スロット相当であることを意識し、このＡＣＫのビットマップ「０１１１」に対応するスロット番号が「１」であり、ここで送信処理を行ったＰＤＵが送信されるスロット番号は「５」であることが既知であるとする。この場合、右肩の添字が「ａ」のＡＣＫの「０」に対応するのはスロット番号が「１」及びミニスロット番号「１」であることが分かる。そこでスロット番号が「１」及びミニスロット番号「１」で送信したＰＤＵを読み出し、このＰＤＵに付与された識別情報のスロット番号であるＮ１の値を参照し、Ｎ１値が送信ウインドウの中にある場合には、このＰＤＵを再送対象のＰＤＵとみなし（処理Ｓ２３に相当）、これを送信バッファのスロット番号「５」、ミニスロット番号「１」の記憶領域に記録する（処理Ｓ２４に相当）。この他に再送ＰＤＵがなければ、新規送信のＰＤＵをスロット番号「５」、ミニスロット番号が「２」から「４」に記録する（処理Ｓ３１に相当）。この信号処理はスロット番号が「４」において実施され、このときに送信バッファにおいて管理されるべき情報は、スロット番号が「１」から「５」に対応する送信ＰＤＵの情報である。なお、スロット番号の「５」は未来のスロット番号に相当するが、送信処理の準備として未来に送信するＰＤＵの記憶領域も合わせて記録管理する必要がある。スロット番号「５」で実際にＰＤＵを送信する際には、当該スロット番号の「５」の送信バッファの記憶領域から、ミニスロット番号が１から４に対応するＰＤＵを順番に読み出して送信を実施すればよい。
同様に、受信局がスロット番号「７」で送信した右肩の添字が「ｅ」のＡＣＫを送信局がスロット番号「８」で受け取った際には、このＡＣＫのビットマップ「０１１１」に対応するスロット番号が「５」であり、ここで送信処理を行ったＰＤＵが送信されるスロット番号は「９」であることが既知であるとする。この場合、右肩の添字が「ｅ」のＡＣＫの「０」に対応するのはスロット番号が「５」及びミニスロット番号「１」であることが分かる。そこでスロット番号が「５」及びミニスロット番号「１」で送信したＰＤＵを読み出し、このＰＤＵに付与された識別情報のスロット番号であるＮ１の値を参照し、Ｎ１値が送信ウインドウの中にある場合には、このＰＤＵを再送対象のＰＤＵとみなし（処理Ｓ２３に相当）、これを送信バッファのスロット番号「９」、ミニスロット番号「１」の記憶領域に記録する（処理Ｓ２４に相当）。この他に再送ＰＤＵがなければ、新規送信のＰＤＵをスロット番号「９」、ミニスロット番号が「２」から「４」に記録する（処理Ｓ３１に相当）。この信号処理はスロット番号が「８」において実施され、このときに送信バッファにおいて管理されるべき情報は、スロット番号が「５」から「９」に対応する送信ＰＤＵの情報である。なお、スロット番号の「９」は未来のスロット番号に相当するが、送信処理の準備として未来に送信するＰＤＵの記憶領域も合わせて記録管理する必要がある。スロット番号「９」で実際にＰＤＵを送信する際には、当該スロット番号の「９」の送信バッファの記憶領域から、ミニスロット番号が１から４に対応するＰＤＵを順番に読み出して送信を実施すればよい。
以上の説明の様に、送信バッファにて管理するスロット番号の値は、時間と共にひとつずつシフトするため、このスロット番号のシフトを意識した送信バッファの管理を行う必要がある。また、この送信バッファで管理すべきスロット番号の範囲は、送受信の処理に伴う遅延時間に依存する。更に、この管理対象から外れたスロットで送信されたＰＤＵに関しては、送信バッファから破棄しても構わない。詳細に見れば、スロット番号「９」、ミニスロット番号「１」で送信される右肩の添字が３３のＰＤＵに付与された識別情報は「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」であるが、スロット番号が「８」の時点でスロット番号「１」、ミニスロット番号「１」の送信ＰＤＵの情報が廃棄されてしまっていても、スロット番号「５」、ミニスロット番号「１」には全く同一の「Ｎ１＝１、Ｎ２＝１」に対するＰＤＵの情報は記録されており、図４の処理Ｓ２４に関する後者の「別の送信ＰＤＵの管理方法」での説明に従えば、スロット番号が「８」の時点でスロット番号が「４」より以前に送信済みのＰＤＵの情報は廃棄されていても問題はない。また、図４の処理Ｓ２４に関する前者の説明の場合には、再送ＰＤＵの管理を「Ｎ１、Ｎ２」の値で管理しているため、スロット番号「８」の時点で、スロット番号「１」で送信されたＰＤＵに関する送信バッファに記憶された情報を残しておく必要があるが、これ以前のスロット番号の情報に関しては廃棄しても構わない。この場合にも、スロット番号「８」の時点でスロット番号「９」は送信ウインドウの終点Ｔ２ＲＸの次のスロット番号であり、送信バッファの管理対象は送信ウインドウとは若干ずれている。
以上説明した様に、再送制御が伴う場合の送信バッファでは、未来に送信するためのＰＤＵの記録に用いるだけではなく、過去に送信済みのＰＤＵの記録管理にも合わせて用いられる。
図１２は、第１の実施形態における受信局でのＰＤＵ読み出し処理フローを示す図である。図９又は図１０に示した処理フローにより受信ウインドウであるＴ１ＲＸ及びＴ２ＲＸの値が更新されると（処理Ｓ４１）、基地局装置又は端末局装置の受信局は、モジュロＭを考慮して新たな受信ウインドウの起点であるＴ１ＲＸの前のスロット番号を取得し、取得したスロット番号をＮ１に代入する（処理Ｓ４２）。更に、受信局は、カウンタＮ２をゼロリセットし（処理Ｓ４３）、更にカウンタＮ２に１を加算し（処理Ｓ４４）、初回送信のスロット番号及びミニスロット番号に対応する識別情報の値が（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせに相当するＰＤＵが正常受信済みであるか否かを確認し（処理Ｓ４５）、正常受信済みであれば（処理Ｓ４５でＹｅｓ）、識別情報の値が（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせに相当するＰＤＵを受信バッファから読み出し（処理Ｓ４６）、正常受信済みでなければ（処理Ｓ４５でＮｏ）、処理Ｓ４６を省略し、カウンタＮ２の値が１スロットで送信可能な上限数Ｋに一致しているか否かを確認し（処理Ｓ４７）、Ｎ２がＫに達していない場合には（処理Ｓ４７でＮｏ）、処理Ｓ４４に戻って処理Ｓ４４から処理Ｓ４７の処理を繰り返す。Ｎ２がＫに達している場合には（処理Ｓ４７でＹｅｓ）、受信局は、一連の処理を終了する（処理Ｓ４８）。
図１３は、第１の実施形態における無線通信システム３００の構成例を示す図である。同図に示す無線通信システム３００は、一定の時間間隔で区切られたスロットを単位とした無線通信を行う、基地局装置３１０と少なくともひとつの端末局装置３５０とを備える。基地局装置３１０と端末局装置３５０とは、上述した処理を行う。基地局装置３１０は、送受信ウインドウ制御部３１１と、データユニット生成部３１２と、送信バッファ３１３と、無線通信部３１４と、受信バッファ３１５と、データ取得部３１６とを備える。端末局装置３５０は、送受信ウインドウ制御部３５１と、データユニット生成部３５２と、送信バッファ３５３と、無線通信部３５４と、受信バッファ３５５と、データ取得部３５６とを備える。
基地局装置３１０において、送受信ウインドウ制御部３１１は、図９に示した送受信ウインドウの処理フローを実行することで、スロット番号と送信ウインドウと受信ウインドウとの管理を行う。データユニット生成部３１２は、端末局装置３５０へ送信すべきデータを入力し、入力したデータに識別情報を割り当てる。また、データユニット生成部３１２は、データと当該データに割り当てた識別情報とを含むデータユニット（ＰＤＵ）を送信バッファ３１３に記憶させる。送信バッファ３１３は、データユニットを記憶する。また、送信バッファ３１３は、記憶するデータユニットごとに、データユニットが端末局装置３５０において正しく受信されたか否かを示す受信完了フラグを記憶する領域を有してもよい。この場合、受信完了フラグは、無線通信部３１４が端末局装置３５０からＡＣＫを受信した際に更新される。
無線通信部３１４は、図１１に示した処理フローを実行することで、再送制御を含む送信処理を行う。無線通信部３１４は、送受信ウインドウ制御部３１１が管理するスロット番号及び送信ウインドウに基づいて、送信バッファ３１３に記憶されているデータユニットのうち端末局装置３５０で受信されていないデータユニットを読み出す。無線通信部３１４は、送信バッファ３１３から読み出したデータユニットを、端末局装置３５０へ送信する。また、無線通信部３１４は、端末局装置３５０からＡＣＫを受信し、受信したＡＣＫに基づいてデータユニットの再送を行う。再送の対象となるデータユニットは、ＡＣＫにおいて、符号誤りなどで正常受信できていないデータユニットである。無線通信部３１４は、再送の対象となるデータユニットのスロット番号が送信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを送信バッファから読み出して再送する。再送の対象となるデータユニットのスロット番号が送信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送は行われない。
また、無線通信部３１４は、端末局装置３５０からデータユニットを受信する。無線通信部３１４は、データユニットを誤りなく受信できた場合に当該データユニットの受信完了を、符号誤りなどでデータユニットを誤りなく受信できなかった場合に受信未完了（再送要求）を端末局装置３５０へ送信する。受信バッファ３１５は、無線通信部３１４により誤りなく受信されたデータユニットを記憶する。データ取得部３１６は、図１２に示したＰＤＵ読み出し処理フローを実行することで、受信ウインドウから外れたスロット番号に含まれるミニスロットに収容されていたデータユニットを受信バッファ３１５から読み出す。データ取得部３１６は、読み出したデータユニットに含まれるデータを再構成することで、端末局装置３５０から送信されたデータを再生する。
端末局装置３５０において、送受信ウインドウ制御部３５１は、図１０に示した送受信ウインドウの処理フローを実行することで、スロット番号と送信ウインドウと受信ウインドウとの管理を行う。データユニット生成部３５２は、基地局装置３１０へ送信すべきデータを入力し、入力したデータに識別情報を割り当てる。また、データユニット生成部３５２は、データと当該データに割り当てた識別情報とを含むデータユニット（ＰＤＵ）を送信バッファ３５３に記憶させる。送信バッファ３５３は、データユニットを記憶する。また、送信バッファ３５３は、記憶するデータユニットごとに、データユニットが基地局装置３１０において正しく受信されたか否かを示す受信完了フラグを記憶する領域を有してもよい。この場合、受信完了フラグは、無線通信部３５４が基地局装置３１０からＡＣＫを受信した際に更新される。
無線通信部３５４は、図１１に示した処理フローを実行することで、再送制御を含む送信処理を行う。無線通信部３５４は、送受信ウインドウ制御部３５１が管理するスロット番号及び送信ウインドウに基づいて、送信バッファ３５３に記憶されているデータユニットのうち端末局装置３５０で受信されていないデータユニットを読み出す。無線通信部３５４は、送信バッファ３５３から読み出したデータユニットを、基地局装置３１０へ送信する。また、無線通信部３５４は、基地局装置３１０からＡＣＫを受信し、受信したＡＣＫに基づいてデータユニットの再送を行う。再送の対象となるデータユニットは、ＡＣＫにおいて、符号誤りなどで正常受信できていないデータユニットである。無線通信部３５４は、再送の対象となるデータユニットのスロット番号が送信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを送信バッファから読み出して再送する。再送の対象となるデータユニットのスロット番号が送信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送は行われない。
また、無線通信部３５４は、基地局装置３１０からデータユニットを受信する。無線通信部３５４は、データユニットを誤りなく受信できた場合に当該データユニットの受信完了を、符号誤りなどでデータユニットを誤りなく受信できなかった場合に受信未完了（再送要求）を基地局装置３１０へ送信する。受信バッファ３５５は、無線通信部３５４により誤りなく受信されたデータユニットを記憶する。データ取得部３５６は、図１２に示したＰＤＵ読み出し処理フローを実行することで、受信ウインドウから外れたスロット番号に含まれるミニスロットに収容されていたデータユニットを受信バッファ３５５から読み出す。データ取得部３５６は、読み出したデータユニットに含まれるデータを再構成することで、基地局装置３１０から送信されたデータを再生する。
無線通信システム３００では、スロットの更新に同期して更新される送信ウインドウ及び受信ウインドウを用いて再送の対象となるＰＤＵが決定される。送信ウインドウ及び受信ウインドウから、初回送信のスロット番号が除外されたＰＤＵは再送の対象から外される。これにより、基地局装置３１０と端末局装置３５０との間におけるＰＤＵの再送の打ち切りの決定をネゴシエーションなしに行うことができる。また、基地局装置３１０と端末局装置３５０との間の無線通信において用いられるスロットを識別するスロット番号によって、送信ウインドウ及び受信ウインドウの更新を同期させているので、両装置間における再送の打ち切りの決定に関する不整合を回避することができる。
以上説明した様に、第１の実施形態における無線通信システムの特徴は、基地局装置の送信スロット及び受信スロットのタイミングと、端末局装置の送信スロット及び受信スロットのタイミングとが同期した状態において、それらのスロットのタイミングないしは現在時刻に関連づけられたこれらの情報を連動して送信ウインドウ及び受信ウインドウをシフトし、管理する点である。即ち、ＰＤＵの受信状態に関係なく送信ウインドウ及び受信ウインドウが遷移し、その遷移に合わせて再送の打ち切り及びＰＤＵの受信待ちの打ち切りを行うため、所定の回数の再送制御でＰＤＵの誤り補償ができない場合であっても、送信局と受信局との間におけるネゴシエーションを行うことなしに再送の打ち切りを実施することができる。また、再送打ち切りの決定は送信局と受信局との間において同期しているスロット番号（時刻）に基づいて行うので、再送の打ち切りに対する認識の不一致を生じることなしに再送の打ち切りを実施することが可能になる。この結果、無線通信システムにおいて、再送打ち切りのネゴシエーションに要する処理遅延が不要となり、安定して低遅延の通信を行うことが可能になる。
［第２の実施形態］
第１の実施形態においては、Ｎ２としてミニスロット番号を用いていたために、（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせの情報に全体を通しての連続性がなかった。しかし、Ｎ２は基本的にＰＤＵを識別できるものであればよいので、全体の通し番号であるシーケンス番号をＮ２として用いることも可能である。第２の実施形態における無線通信システムでは、Ｎ２に付与する番号としてＰＤＵのシーケンス番号が用いられる。
図１４は、第２の実施形態における再送制御の概要を示す図である。図１４において、左側の図１４（ａ）は図４に相当する図であり、再送制御の概要を示す図である。右側の図１４（ｂ）は図５に相当する図であり、再送制御後の受信局における受信バッファのＰＤＵの収容状態を表している。図１４に示す再送制御の例では、図４における符号誤りの発生と同一の符号誤りの発生が発生した場合を示している。例えば、右肩の添字が５のＰＤＵでは、Ｎ１は図４と同様にＮ１＝２のままだが、Ｎ２はＰＤＵの通し番号として連番のＮ２＝５が付与されている。ひとつ前の右肩の添字が４のＰＤＵではＮ２＝４で、その次の番号がＮ２＝５である。
同様に右肩の添字が６、７、８、９、１０・・・のＰＤＵに対して、Ｎ２＝６、Ｎ２＝７、Ｎ２＝８、Ｎ２＝９、Ｎ２＝１０・・・が付与されている。右肩の添字が１７、２１、２２のＰＤＵは再送されたＰＤＵなのでこれらのＮ２は不連続となっているが、図１４（ｂ）に示した様に、右肩の添字が１６、１８、１９、２０、２３のＰＤＵは、Ｎ２の値が１６、１７、１８、１９、２０・・・となっている。つまり、再送されたＰＤＵを除けば連続するシーケンス番号の順番でＰＤＵを送信していることになる。受信側では、再送により、受信するＰＤＵのシーケンス番号の順序が入れ替わるため、受信バッファから読み出す際に順番の入れ替えを行わなければならない。第２の実施形態では、Ｎ２が連番になっているので、第１の実施形態と同様に、受信したＰＤＵの順序を入れ替えて、送信されたデータを再生できる。
また、第２の実施形態ではＮ２の値の設定方法を変更しているが、第２の実施形態における送受信ウインドウの管理方法は、図２、図３で示した第１の実施形態の管理方法と同じである。ここで若干注意が必要なのは、第１の実施形態の場合には、同一のスロット番号において、Ｎ２の取り得る範囲は１から所定の数（図１などの例ではＮ２は１から４の値）であるため、受信ウインドウをスライドさせた際に、そのＮ２の取り得る範囲の若番（小さい）の方から老番（大きい）方に順番に正常受信ＰＤＵの有無を検索すればよいが、本第２の実施形態の例では、同一スロット番号内でのＮ２の取り得る範囲が既知ではなく、何らかの管理方法で管理しなければならない。
例えば、図１４では、スロット番号１では右肩の添字が１のＰＤＵに受信側で符号誤りが検出されるのであるが、右肩の添字が２のＰＤＵを受信した時点で、スロット番号１であった４つＰＤＵの中に、Ｎ２＝１となるＰＤＵが含まれるのか否かは不明である。このため、例えば受信ウインドウの起点がスロット番号１からスロット番号２にシフトしたときに、その範囲に含まれるＰＤＵのシーケンス番号、即ちＮ２の値がいくつになるべきかが一義に定まらない。同様に、例えば同一のＮ１を持つＰＤＵの中でも、再送制御に伴いＮ２の値が順番通りに受信されないことがあるため、スロット番号２では右肩の添字が５、７の順番でＮ２＝５、Ｎ２＝７のＰＤＵが受信されたのち、スロット番号６にてＮ２＝６、Ｎ２＝８のＰＤＵが受信される。
受信したＰＤＵを記憶する受信バッファのメモリ領域を、シーケンス番号順に確保した場合には、受信した順番に関係なくＰＤＵの順番を正しく記録することができるが、例えばスロット番号が２で初回送信されたＰＤＵ（即ちＮ１の値が２であるＰＤＵ）をスロット番号２に対応付けたメモリ領域に記憶する際には、その記憶領域としてＮ２の値の何番を記憶すれば良いのか分からないので、一旦はＮ１に対応するメモリ領域に受信した順番でＰＤＵを保存し、読み出すときには順番をソーティングして読み出し処理を行う必要がある。これらの状況を以下に説明する。
図１５は、第２の実施形態における受信局でのＰＤＵ読み出し処理フローを示す図である。図９又は図１０に示した処理フローにより受信ウインドウであるＴ１ＲＸ及びＴ２ＲＸの値が更新されると（処理Ｓ５１）、基地局装置又は端末局装置の受信局は、でモジュロＭを考慮して受信ウインドウの起点であるＴ１ＲＸの前のスロット番号を取得し、取得したスロット番号をＮ１に代入する（処理Ｓ５２）。次に、受信局は、初回送信のスロット番号がＮ１であるＰＤＵを検出し、検出したＰＤＵのＮ２の値を順番にソートする（処理Ｓ５３）。なお、スロット番号Ｔ１ＲＸのひとつ前のスロット（スロット番号Ｎ１）における、初回送信のＰＤＵの検出は、ＰＤＵそれぞれに含まれる識別情報（Ｎ１，Ｎ２）のＮ１の値がスロット番号Ｎ１の値と一致しているか否かの判定により行われる。Ｎ１の値が一致している場合、ＰＤＵはスロット番号Ｎ１で初回送信されたＰＤＵである。
受信局は、ソート結果を受けて、Ｎ２の値の最大値Ｎ２ｍａｘと最小値Ｎ２ｍｉｎとを把握し（処理Ｓ５４）、モジュロＭを考慮したＮ２ｍｉｎ−１の値をＮ２に代入する（処理Ｓ５５）。受信局は、Ｎ２に１を加算し（処理Ｓ５６）、識別情報の値が（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせに相当するＰＤＵが正常受信済みであるか否かを確認し（処理Ｓ５７）、正常受信済みであれば（処理Ｓ５７でＹｅｓ）、識別情報の値が（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせに相当するＰＤＵを受信バッファから読み出し（処理Ｓ５８）、正常受信済みでなければ（処理Ｓ５７でＮｏ）、処理Ｓ５８を省略する。
受信局は、カウンタＮ２の値が最大値Ｎ２ｍａｘに一致しているか否かを確認し（処理Ｓ５９）、Ｎ２がＮ２ｍａｘに達していない場合には（処理Ｓ５９でＮｏ）、処理を処理Ｓ５６に戻し、処理Ｓ５６から処理Ｓ５９までの処理を繰り返す。Ｎ２がＮ２ｍａｘに達している場合には（処理Ｓ５９でＹｅｓ）、受信局は、一連の処理を終了する（処理Ｓ６０）。
第２の実施形態における無線通信システムは、図１３に示した無線通信システム３００と同様の構成を有する。なお、第２の実施形態では、送受信ウインドウ制御部３１１、３５１が各ＰＤＵの識別情報に含まれるＮ２の値に連続した整数を割り当てる点が異なる。また、上述した様に、データ取得部３１６、３５６は、図１５で示したＰＤＵ読み出し処理フローを実行することにより、データを再構成する。
以上説明した様に、ＰＤＵの識別情報としては、前述のミニスロット番号の様な各スロットごとに固定の値である必要はなく、全体のシーケンス番号の様な連番の値を用いることも可能である。
［実施形態に関する補足事項］
以上説明した本発明実施形態に関する補足事項を以下に示す。
上述の説明における「スロット」とは、特に限定をすることなく、再送制御を行う通信の単位となる時間を示しており、再送制御を管理する単位のＰＤＵ（無線パケット）を１以上の整数個を収容可能、且つ、ＡＣＫなども収容可能な単位としてのスロットであり、時間軸上で等間隔であったり、必ずしも連続している必要もない。例えば、ＯＦＤＭ変調方式などを用いる場合に、１ＯＦＤＭシンボルにひとつ以上のＰＤＵを収容可能であれば、ＯＦＤＭシンボル単位で再送制御を行うことを想定し、ＯＦＤＭシンボルを１スロットとしても良い。同様に、ＯＦＤＭシンボルを複数束ねて、Ｎ（２以上の整数）シンボルを１スロットと見なしても構わない。これらの場合には、同等のサイズのスロット単位で、ＡＣＫの返送を行うメカニズムを同時に伴うことになる。この場合、ＦＤＤ等の双方向の無線全二重通信が実現できていることが好ましい。仮にＴＤＤを想定するのであれば、ＡＣＫの返送は最短でもフレーム周期（ここでのフレームとは、ダウンリンクとアップリンクの領域をセットで含む周期を意味するため、１フレームに複数回のダウンリンク＋アップリンクの組み合わせが含まれる所謂スーパーフレーム状態の場合には、個別のダウンリンク＋アップリンクの組み合わせを意味する。）をスロットと見なすことになる。
また、上述の説明ではＡＣＫについてビットマップを用いる場合を説明したが、ビットマップに限定される必要はなく、任意の識別情報を用いることも可能である。例えば、（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせでＰＤＵの識別情報を通知しても良いし、第２の実施形態ではＮ２だけを通知してもＰＤＵの識別は可能である。同様に、（Ｎ１，Ｎ２）を引数とする関数で変換した値など、その値に対する逆演算で（Ｎ１，Ｎ２）を再生できるのであれば、その様な全く異なる情報を用いても構わない。
また、上述の説明ではビットマップを用いているが、このビットマップが適用できるのは、あるＰＤＵに着目した際に、スロット内の収容条件からミニスロット番号に相当する番号付けが一意に定まるケースである。例えば、１スロット内に収容する情報をビット列で表したときに、そのビット列の前方の方から順番に番号付けすれば、１番、２番・・・とミニスロット番号を定義してもよい。また、サブキャリアを複数のグループに分け、そのグループごとに並列的にＰＤＵを収容するのであれば、そのグループの識別番号を送信局と受信局との間で定義していれば、その定義に従いミニスロット番号を規定することも可能である。更に、空間多重伝送を行うのであれば、空間多重時の受信信号処理では、信号分離を行う際の条件からストリームを特定することは可能なので、空間多重の各ストリームごとにミニスロット番号を定義しても構わない。更には、これらの組み合わせを用いてミニスロット番号を規定することも可能である。更には、各ＰＤＵに直接ミニスロット番号を付与したりする場合も含めて、任意のいかなる方法を用いてミニスロット番号を認識させることも適用可能である。
また、送信局側では符号誤りによりＡＣＫを正常に受信できない場合もある。その場合には、安全側の判断としてそのＡＣＫが対応する受信対象のＰＤＵに対する「全て受信失敗」と見なして処理することも可能である。ただしこの場合、過去にＡＣＫを受信済みのＰＤＵが存在する場合には、そのＰＤＵについては正常受信されているものと見なすことは可能である。
なお、上述の実施形態では、スロットごとにＡＣＫを送信する構成となっているが、このＡＣＫ送信用の帯域の割り当ては、ＰＤＵの送受信の有無に関係なく固定的に割り当てる構成であってもよいし、対応するＰＤＵの送受信がある場合だけに割り当てられていてもよい。送受信がある場合だけの割り当てに関しては、別途、帯域割り当て管理を行う必要があるが、これは任意のスケジューリング管理のＭＡＣ技術を用いることが可能である。また、このＡＣＫを収用する帯域割り当ての具体的な方法としては、例えばＯＦＤＭ変調方式を用いるのであれば、所定の一部のサブキャリアをＡＣＫ返送用の帯域として割り当ててもよいし、そのスロット内のフレームフォーマットを規定し、そのスロットに収容されるビット列の中の一部をＡＣＫ領域として設定してもよい。シングルキャリア伝送であれば、そのスロット内のフレームフォーマットを規定し、そのスロットに収容されるビット列の中の一部をＡＣＫ領域として設定してもよい。ポイント−マルチポイント型の通信であれば、複数のＡＣＫ用の帯域を設け、どの領域がどの無線局装置に対応するかを規定していてもよい。
また、上述の説明ではミニスロット番号を用いて（Ｎ１，Ｎ２）の組み合わせでＰＤＵを特定していたが、仮に常にひとつのスロット内に収容するＰＤＵ数が常に１の場合では、この様なミニスロット番号を利用する必要はなく、Ｎ１のみで制御を実施しても構わない。また、識別情報に含めるＮ１すなわちスロット番号の値は、無線通信に用いるスロットを一意に識別でき、かつスロットの順序を把握できる値であればよく、連続する整数に代えて時刻を用いてもよい。
［その他の補足事項］
前述した実施形態における基地局装置、端末局装置をコンピュータで実現する様にしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線の様に、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリの様に、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
送信側と受信側との不整合を生じさせずに再送の打ち切りを低遅延時間で行うことが不可欠な用途にも適用できる。
３００…無線通信システム
３１０…基地局装置
３１１、３５１…送受信ウインドウ制御部
３１２、３５２…データユニット生成部
３１３、３５３…送信バッファ
３１４、３５４…無線通信部
３１５、３５５…受信バッファ
３１６、３５６…データ取得部
３５０…端末局装置

Claims (5)

  1. 第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備え、一定の時間間隔で区切られたスロットを単位とした無線通信が前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間で行われる無線通信システムであって、
    前記第１の無線通信装置は、
    前記第２の無線通信装置に送信すべきデータごとに、データの初回送信に用いられるスロットを示すスロット番号を含む識別情報を割り当て、データ及び識別情報を含むデータユニットを送信バッファに記憶させるデータユニット生成部と、
    前記送信バッファに記憶されているデータユニットのうち、前記第２の無線通信装置にて受信されていないと判断されたデータユニットを読み出し、読み出したデータユニットを前記第２の無線通信装置へ送信する第１の無線通信部と、
    を備え、
    前記第２の無線通信装置は、
    前記第１の無線通信装置からデータユニットを受信し、誤りなくデータユニットを受信できた場合に受信完了を、受信したデータユニットに誤りがある場合に当該データユニットの受信未完了を前記第１の無線通信装置へ通知する第２の無線通信部と、
    前記第２の無線通信部により誤りなく受信されたデータユニットを記憶する受信バッファと、
    現時点の時刻に対応付けられた無線通信に用いられるスロットを示すスロット番号を終点として定められる複数スロットからなる送受信ウインドウに含まれないスロットのデータユニットを前記受信バッファから読み出し、データを再構成するデータ取得部と、
    を備え、
    前記第１の無線通信部は、前記第２の無線通信装置から受信未完了の通知を受けたデータユニットの識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを再送し、当該スロット番号が前記送受信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送を行わない、
    無線通信システム。
  2. 前記送信バッファは、前記送受信ウインドウの更新により、記憶しているデータユニットのうち識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウから外れたデータユニットを削除する、
    請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 前記第１の無線通信部と前記第２の無線通信部とは、双方向の全二重通信を行う、
    請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の無線通信システム。
  4. 前記第１の無線通信部と前記第２の無線通信部とは、ＯＦＤＭ変調方式を用いた無線通信を行い、
    前記スロットには、ひとつ又は複数の固定長のＯＦＤＭシンボルが対応する、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
  5. 第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備え、一定の時間間隔で区切られたスロットを単位とした無線通信が前記第１の無線通信装置と前記第２の無線通信装置との間で行われる無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置に送信すべきデータごとに、データの初回送信に用いられるスロットを示すスロット番号を含む識別情報を割り当て、データ及び識別情報を含むデータユニットを送信バッファに記憶させる第１のステップと、
    前記第１の無線通信装置が、前記送信バッファに記憶されているデータユニットのうち、前記第２の無線通信装置にて受信されていないと判断されたデータユニットを読み出し、読み出したデータユニットを前記第２の無線通信装置へ送信する第２のステップと、
    前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置からデータユニットを受信し、誤りなくデータユニットを受信できた場合に受信完了を、受信したデータユニットに誤りがある場合に当該データユニットの受信未完了を前記第１の無線通信装置へ通知する第３のステップと、
    前記第２の無線通信装置が、誤りなく受信されたデータユニットを受信バッファに記憶する第４のステップと、
    前記第２の無線通信装置が、現時点の時刻に対応付けられた無線通信に用いられるスロットを示すスロット番号を終点として定められる複数スロットからなる送受信ウインドウに含まれないスロットのデータユニットを前記受信バッファから読み出し、データを再構成する第５のステップと、
    前記第１の無線通信装置が、前記第２の無線通信装置から受信未完了の通知を受けたデータユニットの識別情報に含まれるスロット番号が前記送受信ウインドウに含まれる場合、当該データユニットを再送し、当該スロット番号が前記送受信ウインドウに含まれない場合、当該データユニットの再送を行わない第６のステップと、
    を含む無線通信方法。
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