JPH0591091A - データ伝送方式 - Google Patents

データ伝送方式

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Publication number
JPH0591091A
JPH0591091A JP3276415A JP27641591A JPH0591091A JP H0591091 A JPH0591091 A JP H0591091A JP 3276415 A JP3276415 A JP 3276415A JP 27641591 A JP27641591 A JP 27641591A JP H0591091 A JPH0591091 A JP H0591091A
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frame
transmission
data
arq
error
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JP3276415A
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Inventor
Kenji Furukawa
憲志 古川
Yasuki Nishi
泰樹 西
Hitoshi Komagata
日登志 駒形
Tadashi Matsumoto
正 松本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 SAW・ARQを改善し、高効率のデータ伝
送が可能な再送方式を提供する。 【構成】 送信局スーパバイザ16では、データソース
12からの入力データにモジューロ数Mで繰返す送信順
序番号を付加する。スーパバイザはARQテーブル18
を参照しデータをARQ送信部21〜21の空AR
Qに渡す。送信部はSAW・TYPE−IIHybrid
ARQで伝送する。ARQ受信部22〜22はデー
タを受信すると誤り検出を行い、受信Iフレームに誤り
がないとACKを送信し、受信データをスーパバイザ1
7に渡しARQ内の一時メモリをクリアする。誤りのと
きは、一時メモリを検索し記憶データのないときはNA
Kを送信し、同時にメモリする。誤り訂正が済むとAC
Kを送信し、一時メモリをクリアする。スーパバイザ1
7では各ARQ受信部からのフレームを送信順序番号に
対応する受信データバッファ20に入力し正しい順番で
シンク14へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、データ伝送方式に関す
る。特にデータ伝送にFECとARQを併用する場合の
スループットの高効率化に関する。
【0002】
【従来の技術】誤りの発生する伝送路を介してデータ伝
送を行なう通信システムにおいて、高信頼にデータ伝送
を行なうために従来からARQ方式が検討されている。
【0003】基本的なARQ方式としては、Stop
and Wait ARQ方式(SAW)、Go ba
ck N ARQ方式(GBN)、Selective
Repeat ARQ方式(SR)が検討されてい
る。
【0004】SAWは、受信局でデータフレームに誤り
が検出されない場合には、ACKを受信局から送信局へ
送信する。送信局は、ACKを受信すると次のデータフ
レームを送信する。一方、受信局でデータフレームに誤
りが検出されたときは、NAKを受信局から送信局へ送
信する。送信局がNAKを受信した場合は、対応するデ
ータフレームを再送する。この方式は、動作が単純であ
るという特長を有するが、送信局はデータフレームを送
信してから受信局からの応答信号を受信するまで次のデ
ータフレームを送信できないため、スループットが低い
という欠点を有する。
【0005】GBNでは、送信局は受信局からの応答信
号を受信しなくても連続してデータフレームを送信でき
る。送信局は、受信局からNAKを受信すると、対応す
るデータフレームまで戻ってデータフレームの送信を再
開する。この方式は、受信局から応答信号を受信しなく
ても、連続してデータフレームを送信できるため、SA
Wよりスループットが高い。
【0006】SRは、GBNと同様に送信局は受信局か
らの応答信号を受信しなくても連続してデータフレーム
を送信できる。但し、送信局が受信局からNAKを受信
した場合に、対応するデータフレームのみを再送する。
そのため、GBNよりも再送するフレーム数が減少し、
基本的なARQ方式では最も優れたスループットを示
す。
【0007】ところで、基本的なARQ方式は、誤りが
発生した場合の誤り回復手段として、同じデータを再送
するという動作を行なう。そのため、伝送路の誤り率が
悪い時には再送回数が増加し、スループットが大きく低
下する。そこで、伝送路の誤り率が悪い場合のスループ
ットを改善するために、ARQにFECを併用する(F
EC/ARQ複合)方式の一つであるType−II H
ybrid ARQ方式が検討されている(文献Shu
Lin and D.J.Costello,“Er
ror Control Coding:Fundam
entalsand Applications”,P
rentice−Hall,pp.477〜494参
照)。
【0008】図5は、Type−II Hybrid A
RQ方式の符号化方法の一例を示している。図5に於
て、1はnビットのデータINFO、2はN−nビット
の誤り検査ビットCRC、3はNビットの誤り検査符号
化データフレームI、4はNビットの誤り訂正符号のパ
リティーフレームCである。本方式は、誤り検査符号
((N,n)符号)と、可逆性を持った符号化率が1/
2の誤り訂正符号((2N,N)符号)を併用する。可
逆性を持った誤り訂正符号の特徴は、パリティーフレ
ームがデータフレームから生成行列Gによって求まるこ
と、生成行列は正則で逆行列G-1を持ち、G-1を用い
てパリティーフレームからデータフレームが再生できる
こと、データフレームとパリティーフレームの両方に
誤りが検出された場合は誤り訂正符号として復号するこ
とによって、誤り訂正能力以下の数の誤りを訂正できる
ことである。本方式では、まずnビットのデータINF
O(1)にN−nビットの誤り検査ビットCRC(2)
を付加してNビットの誤り検査符号化データフレームI
(3)を作成する。これを新たなNビットのデータフレ
ームと見なして上述の可逆(2N,N)符号に符号化
し、パリティーフレームC(4)を作成する。こうする
ことにより、C(4)はGの逆行列G-1を用いてI
(3)を復元するという機能と、I(3)に含まれる誤
りを訂正するという機能の2つの機能を持つことにな
る。
【0009】図6はSAW ARQにType−II H
ybrid ARQ方式を適用した場合の誤り回復動作
例を示している。図6に於て、5は送信局の送信する初
送データフレーム、6は送信局が再送するパリティーフ
レーム、7は送信局の送信する再送データフレーム、8
は受信局における正常受信フレーム、9は受信局におけ
る異常受信フレーム、10はACK、11はNAKであ
る。5、6、7においてIあるいはCに付加されている
添字i,i+1,i+2は送信局が送信データにモジュ
ロ数Mで繰り返し付加する送信順序番号を示している。
【0010】送信局は、受信局からACK(10)を受
信した場合には、データフレームIに送信順序番号を付
加した初送データフレーム5を送信する。NAK(1
1)を受信した場合には、データフレームの再送動作を
行なうが、その再送が奇数回目の再送の場合について
は、データフレームのかわりにパリティーフレームを送
信する。
【0011】受信局は、送信局から受信したフレーム8
あるいは9を、CRCを用いて誤り検出を行なう。誤り
が検出されなければACK(10)を送信するとともに
メモリをクリアし、誤りが検出されれば、受信データを
Cと仮定して生成行列Gの逆行列G-1を用いてIを再生
することを試みる。次に、再生されたデータをCRCを
用いて誤り検出する。誤りが検出されなければACK
(10)を送信するとともにメモリをクリアし、誤りが
検出されれば、誤りを訂正するために組み合わすべきデ
ータがメモリに存在するかを検索する。組み合わすデー
タが存在しなければNAK(11)を送信するとともに
受信データをメモリに記憶し、組み合わすデータが存在
すれば、誤り訂正を行ない、訂正後のデータをCRCを
用いて誤りを検出する。その結果、誤りが検出されれ
ば、NAK(11)を送信するとともに受信データをメ
モリに記憶し、誤りが検出されなければACK(10)
を送信するとともにメモリをクリアする。
【0012】図7はSAW ARQにType−II H
ybrid ARQ方式を適用した場合のフローチャー
トの一例であり、以上で説明した送受信局の動作をまと
めたものである。図7(a)は送信側のフローチャート
の一例であり、図7(b)は受信側のフローチャートの
一例である。なお、図7(a)のタイマT1は応答信号
の誤り等に対処するためのものであり、通常、往復伝搬
遅延時間以上に設定する。
【0013】以上では、説明の簡単化のため、基本的な
ARQ方式では最も単純なSAWにType−II Hy
brid ARQを適用した場合について説明した。し
かしながら、Type−II Hybrid ARQはG
BNでもSRでも理論的には適用可能であり、スループ
ット特性はSRを用いたType−II HybridA
RQが最も優れている。前述の文献“Error Co
ntrol Coding”においてもSRに適用した
場合について説明されている。しかし、実際のシステム
においてGBNやSRのように受信局からの応答を待た
ずにデータを連続して送り続けるARQ方式に本方式を
適用することは困難である。なぜならば、Type−II
Hybrid ARQ方式の利点は、誤った2つのデ
ータフレームを用いて誤り訂正により正しいデータフレ
ームを再生できる点であるが、連続送信型ARQ方式
は、基本的に送信順序番号に基づいて誤り回復動作を行
なうため、受信データフレームに誤りが検出された場合
には、送信順序番号に誤りがあることが考えられるた
め、受信局メモリに多数の誤りデータが記憶されている
状態で、誤り訂正前に組み合わせるべきペアをみつける
ことは不可能だからである。これを可能とするには、送
信順序番号に特別な誤り検出符号や誤り訂正符号を付加
する必要があるが、このことにより符号化率が増加し、
スループットが低下するという問題点がある。このこと
は、Type−II Hybrid ARQ方式に限ら
ず、送信順序番号を用いて誤り回復動作を行なう(FE
C/ARQ複合)方式について同様の問題である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
連続送信型ARQ方式は、送信順序番号を用いて誤り回
復動作を行なうためスループットの改善に限界があっ
た。
【0015】本発明は、このような従来方式の欠点を改
善し、高効率なデータ伝送が可能なデータ伝送再送方式
を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
問題点は前記特許請求の範囲に記載した手段により達成
される。すなわち、送信局及び受信局に、送受信局間の
往復の伝搬遅延時間内に送信可能なフレーム数以上のN
個のARQを具備し、それぞれのN個のARQにおい
て、送信側ではフレームを送信してから、応答フレーム
が返ってくるまでの時間に相当する送信タイマを具備
し、フレームを送信してから該送信タイマ時間と同じ時
間で受信される応答フレームは、自己のARQが送信し
たフレームに対する応答フレームと見なすとともに、該
送信タイマ時間でACKが返ってこなければ自己のAR
Qが送信したフレームに対するNAKと見なして再送動
作を実施し、受信側では受信したフレームに対する応答
フレームを送信してから、該応答フレームに対するフレ
ームが返ってくるまでの時間に相当する受信タイマを具
備し、応答フレームを送信してから該受信タイマと同じ
時間で受信されるフレームは、自己のARQが送信した
応答フレームに対するフレームと見なすとともに、該受
信タイマ時間でフレームが返ってこなければNAKを送
信することにより、N個のARQはそれぞれ独立にデー
タ伝送を行い、送信局では、送信データをフレームに分
割し、それぞれのフレームにモジュロ数Mで繰り返す送
信順序番号を付加し、前記N個のARQ内でACKの得
られていないデータフレームの送信順序番号と新たに送
信すべきデータフレームの送信順序番号の間隔が所定値
以下となった場合には、新たなデータフレームの送信を
一時中断し、ACKの得られていない送信順序番号をも
つデータフレームを、前記N個のARQに対して、いず
れかのARQでACKが得られるまで連続的に分配し、
ACKが得られた場合には、新たなデータフレームの送
信を再開することを特徴とするデータ伝送方式である。
【0017】
【作用】本発明では、上述のように、それぞれ独立に駆
動する複数のSAWを同時進行させることによって等価
的にSRを実現している。加えて、それぞれのSAW
は、送信局における送信データ又はパリティーフレーム
に対する応答信号の受信タイミングと、受信局における
送信局応答信号に対するデータ又はパリティーフレーム
の受信タイミングを一定化している。このことは、デー
タ又はパリティーフレーム中に含まれるデータ送信順序
番号が誤っていても、そのフレームと組み合わせるべき
フレームをフレームの受信タイミングに基づいて決定で
きるということである。すなわち、Type−II Hy
brid ARQ方式との併用が可能となる。そのた
め、本提案方式は誤り率の悪い場合にも高いスループッ
トを実現できる。往復伝搬遅延時間は適用する通信シス
テムによって異なるが、少なくともデータ伝送中に往復
伝搬時間が大きく変化しないようなシステムであれば実
現できる。
【0018】ところで、本提案方式においても、ある特
定のデータだけが連続して誤った場合には、次に送信す
べきデータの送信局順序が、まだ確認応答の得られてい
ないデータの送信順序番号と等しくなってしまう可能性
がないとはいえない。このため、確認応答の得られてい
ないデータフレームの送信順序番号と新たに送信すべき
データフレームの送信順序番号の間隔を常時監視する。
そして、その間隔が所定値以下となった場合には、新た
なデータフレームの送信を一時中断し、確認応答の得ら
れていないデータフレームを、誤り回復が終了するまで
連続して送信する機能を持たせることにより、データ送
信順序番号の重複を避けることが可能となる。
【0019】
【実施例】図1に本発明における送信局および受信局の
機能ブロック構成例を示す。図1に於て、12はデータ
ソース、13は送信局、14はデータシンク、15は受
信局、16は送信データに送信順序番号を付加し、各A
RQ送信部に分配するスーパバイザ、17は各ARQ受
信部からの受信データを並び変えるスーパバイザ、18
は複数のARQの動作を管理する(すなわち、現在送信
中のデータ送信順序番号を管理する)ためのARQテー
ブル、19は受信局からACKを受信するまで送信デー
タを保存するための送信データバッファ、20は受信し
たデータを記憶しておく受信データバッファ、211-4
は送信局におけるARQ送信部、221-4 は受信局にお
けるARQ受信部を示す。なお、これは往復伝搬遅延時
間内に送信可能なフレーム数(N)が4の場合の例であ
る。以下に本発明における送信局および受信局の動作手
順を示す。
【0020】送信局 まず、送信局スーパバイザ16において、データソース
12から入力されるデータにモジュロ数Mで繰り返す送
信局順序番号を付加する。スーパバイザはARQテーブ
ル18を参照し、空いているARQがあれば、データを
ARQ送信部211-4 へ渡す。もし、次に送信すべきフ
レームのデータ送信順序番号と、全てのARQ内の未確
認フレームのうちの最も若い送信順序番号との差が所定
値よりも小さければ、次のデータフレームの送信を一時
停止し、最も若い送信順序番号を持つ未確認フレームを
空きARQ送信部に渡す。また、いずれかのARQから
確認のとれたフレームの送信順序番号(Z)の通知を受
ければ、ARQテーブルを検索し、その番号と同じ番号
のデータフレームを送信しているARQはすべてリセッ
トする。
【0021】各ARQ送信部211 〜214 では、SA
WにType−II HybridARQを適用したAR
Q方式によりデータ伝送を行なう。すなわち、スーパバ
イザ16から渡されるデータに誤り検査符号を付加した
フレームI、およびIと生成行列Gを用いて符号化した
符号化率1/2の誤り訂正符号からなるCフレームを作
成する。次に、Iフレームだけを送信し、同時に送信タ
イマー(ST)をスタートする。タイマーの設定時間は
送信局と受信局の間のデータの往復伝搬時間とする。A
RQ送信部211 〜214 はSTがタイムアウトした時
点で受信局からIに対応する応答信号を受信したら、応
答内容により次に送信すべきフレームを判別する。すな
わち、受信局からACKを受信したら確認のとれたフレ
ームの送信順序番号をスーパバイザ16に通知すること
により次のデータフレームを要求し、NAKを受信する
か応答信号に誤りを検出したら、Cを送信する。また、
STのタイムアウト時点で受信局から対応する応答信号
が来なければNAK受信と同様にCを送信する。この
時、STをリスタートする。Cに対する応答を受信した
場合は、これと逆の動作を行なう。即ち、ACKを受信
したら次のデータフレームをスーパバイザ16に要求
し、NAKか応答なしならばIを送信する。本方式で
は、すべてのフレームの送信時に必ずSTをスタート
し、タイムアウト時に受信される応答信号を自分のAR
Qが送信したフレームに対する応答信号と仮定して次の
動作を決定する。
【0022】受信局 ARQ受信部221 〜224 は、データ又はパリティー
フレームを受信したら、誤り検査符号で誤り検出を行な
う。その結果、誤りが検出されなければ(受信したフレ
ームがIで誤りがない場合)ACKを送信し、受信タイ
マー(RT)をリスタートし、受信データをスーパバイ
ザ17に渡し、ARQ内の一時メモリをクリアする。誤
りが検出された場合には生成行列の逆行列G-1でIの復
元を試みる。もし、受信したフレームがIであれば間違
ったフレームが復元され、受信したフレームがCであ
り、かつCに誤りがなければIが正しく復元される。
【0023】次に、復元されたIを誤り検出符号で誤り
検出する。もし、Iに誤りがなければ(受信したフレー
ムがCで誤りがない場合)ACKを送信し、RTをリス
タートし受信データをスーパバイザ17に渡し、ARQ
内の一時メモリをクリアする。
【0024】G-1により復元されたIに誤りが検出され
た場合(受信したフレームがIあるいはCであり、誤り
が生じていた場合)、一時メモリを検索する。記憶され
ているデータ(RTをスタートしたときに受信したフレ
ーム)がなければRTをリスタートするとともに、NA
Kを送信し、受信データを一時メモリに記憶する。記憶
されているデータがあれば、記憶されているデータを受
信したデータで誤り訂正する。誤り訂正が正しく行なわ
れたときには(受信したフレームがCで、かつ誤りが訂
正能力以下であった場合)ACKを送信し、一時メモリ
をクリアし、RTをリスタートし、受信データをスーパ
バイザ17に渡す。誤り訂正が失敗したら受信データを
一時メモリに記憶されているデータで誤り訂正する。誤
り訂正が正しく行なわれたときには(受信したフレーム
がIで、かつ誤りが訂正能力以下であった場合)ACK
を送信し、一時メモリをクリアし、RTをリスタート
し、受信データをスーパバイザ17に渡す。2通りの誤
り訂正が失敗した場合には、受信データを一時メモリに
記憶し、RTをリスタートし、NAKを送信する。
【0025】また、RTのタイムアウト時点で受信した
フレームがなければ、一時メモリをクリアし、RTをリ
スタートし、NAKを送信する。本方式では、ARQの
受信系においてもすべての応答信号送信時にRTをリス
タートし、そのタイムアウト時点で受信されるフレーム
を自己のARQのフレームと仮定して次の動作を決定す
る。
【0026】受信局スーパバイザ17では、各ARQ受
信部221 〜224 から受け取ったフレームをその送信
順序番号に対応する受信データバッファ20に入力する
ことにより受信データを正しい順番に並べ変えてデータ
シンク14へと出力する。
【0027】図2は本発明方式によるデータ伝送方式の
動作例を示したものである。本発明は、ARQとしてS
AWを用いることにより、Type−II Hybrid
ARQの適用を容易にし、かつ図2より明らかなよう
にSAWを複数個用いることによりSRを実現し、結果
的にはSR型のType−IIHybrid ARQ方式
を簡易な構成で実現している。
【0028】図3および図4には、それぞれ本発明によ
る送信局と受信局スーパバイザのフローチャートの例お
よび本発明によるデータ伝送方式に使用するSAW型の
Type−II Hybrid ARQのフローチャート
の一例を示しており、本実施例の説明をまとめたもので
ある。ただし、本実施例で述べたモジョロ数Mと所定値
と往復伝搬時間内に送信できるフレーム数Nには以下の
関係が満たされていることが必要である。 所定値>(M/2)>N
【0029】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明では、
ARQとしてSAWを用いることにより伝送路の誤り率
の悪い場合にも効果的なType−II Hybrid
ARQの適用を容易にし、このARQを複数個独立に動
作させることによって、SR型のType−II Hyb
rid ARQ方式を簡易な構成で実現している。
【0030】すなわち、本方式は、従来方式のように送
信順序番号を用いて誤り回復動作を行なっていないた
め、送信順序番号に特別の誤り検査符号や誤り訂正信号
を付加する必要がなく、従来以上の高いスループット特
性を持つデータ伝送方式の実現が可能となった。
【0031】ところで、本提案方式においても、ある特
定のデータだけが連続して誤った場合には、次に送信す
べきデータの送信順序番号が、まだ確認応答の得られて
いないデータの送信順序番号と等しくなってしまう可能
性がないとはいえない。このため、確認応答の得られて
いないデータフレームの送信順序番号と新たに送信すべ
きデータフレームの送信順序番号の間隔を常時監視し、
その間隔が所定値以下となった場合には、新たなデータ
フレームの送信を一時中断し、確認応答の得られていな
いデータフレームを、誤り回復が終了するまで連続して
送信する機能を持たせることにより、データ送信順序番
号の重複を避けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における送受信局の構成例を示す。
【図2】本発明におけるデータ伝送方式の動作例を示
す。
【図3】本発明における送受信局スーパバイザのフロー
チャートの一例を示す。
【図4】本発明においてSAW ARQ方式にType
−II Hybrid ARQ方式を適用した場合のフロ
ーチャートの一例を示す。
【図5】Type−II Hybrid ARQ方式にお
ける符号化方法を示している。
【図6】SAW ARQにType−II Hybrid
ARQ方式を適用した時の誤り回復動作例を示してい
る。CRCOKは、誤り検出の結果、フレームに誤りが
無いことを示し、CRCNGは、誤り検出の結果フレー
ムに誤りを検出したことを示す。
【図7】SAW ARQ方式にType−II Hybr
id ARQ方式を適用した場合のフローチャートを示
す。
【符号の説明】
1 データ 2 誤り検査符号 3 データフレーム 4 パリティフレーム 5 初送データフレーム 6 再送パリティフレーム 7 再送データフレーム 8 正常受信フレーム 9 異常受信フレーム 10 ACK 11 NACK 12 データソース 13 送信局 14 データシンク 15 受信局 16 送信局スーパバイザ 17 受信局スーパバイザ 18 ARQテーブル 19 送信データバッファ 20 受信データバッファ 211 〜214 ARQ送信部 221 〜224 ARQ受信部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 正 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号日本 電信電話株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信局及び受信局に、送受信局間の往復
    の伝搬遅延時間内に送信可能なフレーム数以上のN個
    (Nは2以上の自然数)のARQを具備し、 それぞれのN個のARQにおいて、送信側ではフレーム
    を送信してから、応答フレームが返ってくるまでの時間
    に相当する送信タイマを具備し、フレームを送信してか
    ら該送信タイマ時間と同じ時間で受信される応答フレー
    ムは、自己のARQが送信したフレームに対する応答フ
    レームと見なすとともに、該送信タイマ時間で正常受信
    応答(ACK)が返ってこなければ自己のARQが送信
    したフレームに対するNAKと見なして再送動作を実施
    し、受信側では受信したフレームに対する応答フレーム
    を送信してから、該応答フレームに対するフレームが返
    ってくるまでの時間に相当する受信タイマを具備し、応
    答フレームを送信してから該受信タイマと同じ時間で受
    信されるフレームは、自己のARQが送信した応答フレ
    ームに対するフレームと見なすとともに、該受信タイマ
    時間でフレームが返ってこなければNAKを送信するこ
    とにより、N個のARQはそれぞれ独立にデータ伝送を
    行ない、 送信局では、送信データをフレームに分割して各フレー
    ムをN個のARQに順次割当て、それぞれのフレームに
    モジュロ数Mで繰り返す送信順序番号を付加し、前記N
    個のARQのうち、新たなデータフレームが送信可能な
    ARQに対して送信順序番号を順次インクリメントしな
    がらデータフレームを配送し、前記N個のARQ内でA
    CKの得られていないデータフレームの送信順序番号A
    と新たに送信すべきデータフレームの送信順序番号Bが (A−B)modM<所定値 を満たしている場合には、新たなデータフレームの送信
    を一時中断し、ACKの得られていない送信順序番号を
    もつデータフレームを、前記N個のARQのうち、新た
    なデータフレームが送信可能なARQに対して、いずれ
    かのARQでACKが得られるまで連続的に分配し、A
    CKが得られた場合には、新たなデータフレームの送信
    を再開することを特徴とするデータ伝送方式。
JP3276415A 1991-09-30 1991-09-30 データ伝送方式 Withdrawn JPH0591091A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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