JPH08511400A - 順方向誤り訂正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ通信システムにおける改善された順方向誤り訂正法を提供する。これは、フィラー・シンボルを含むデータ・フレームを受信する段階４０３，データ・フレーム内の誤りを検出する段階４１３，および誤りが訂正されたかどうかを決定する段階４１５によって構成される。誤りの検出４０３は第１パリティ検査の実行４０７，好ましくはＣＲＣ計算を含み、フィラー・シンボルの置換後に２回目の検査を実行して、誤りが訂正されたかどうかを決定する。フィラー・シンボルの置換により誤りが訂正された場合、自動再送要求は断念され、したがってチャネル容量が保存される。

Description

【発明の詳細な説明】 順方向誤り訂正法 発明の分野 本発明は順方向誤り訂正法に関し、限定ではないが、より詳細には、通信シス テムの順方向誤り訂正を改善する方法に関する。 発明の背景 通信システムは、必然的に通信チャネルを利用する。これらのチャネルは、そ こを通して情報を伝達または遷移しなければならない、帯域限定された非理想的 な経路である。これらのチャネルにはユニット時間に伝達できる情報の量の限定 を課する。こうした限定をチャネル容量と呼ぶことができる。チャネル容量は、 様々な形の雑音干渉など、チャネルのその他の性質と共に、チャネルを通して伝 達される情報に、統計的な確度で、誤りを発生させる原因となったり、その他の 方法で結果的に誤りを発生させる。こうした影響は、無線通信システム、特に無 線データ通信システムによって利用されるような無線チャネルで特に明白である 。当業者はこれらの現象を長年認識しており、非理想的 チャネルの影響を処理する方法の開発に、様々な程度で成功してきた。 これらの方法の中には、順方向誤り訂正（ＦＥＣ:Forword Error Correction ）および逆方向誤り訂正（ＢＥＣ:Backward Error Correction）が含まれる。Ｆ ＥＣは、チャネルによる通信中にまたはその結果として誤りが発生したかどうか に関係なく、正しい情報が復元されるように保証することを目的とする、送信さ れる情報の様々な形の符号化や冗長性または複製などの技術を含む。対照的に、 ＢＥＣは、誤りが発生した場合に必ず正しい情報が最終的に得られるように保証 することを目的とする、自動再送信要求（ＡＲＱ:Automatic transmission Retr y reQuest）または様々な肯定応答プロトコル（acknowledgement protocols）な どの技術を含む。いずれの場合も、ほとんど全ての形のＦＥＣおよび特にＢＥＣ は、チャネル容量の一部を必要とするので、そうでなければチャネルを通して遷 移できるはずの情報の量が、少なくとも理論的には、減少する。チャネル容量へ の影響を最小限に止める、順方向誤り訂正法に対する要求が存在することは、明 らかである。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の実施例の利用に適した無線通信シス テムのブロック図である。 第２図は、第１図のシステムに配備するように適応したデータ端末のブロック 図である。 第３図は、本発明の実施例を使用するために効果的に編成したデータ・フレー ム例である。 第４図は、本発明の好適な実施方法に従う流れ図である。 好適な実施例の詳細な説明 一般的に、また概略的に、本発明は、データ通信システムで順方向誤り訂正を 行なう方法を取り扱う。この方法は、各データ・フレームに１つ以上のフィラー ・シンボル（filler symbol）を含むデータ・フレームを受信し、データ・フレ ームの誤りを検出し、フィラー・シンボルを予め決められたシンボルと置換し、 その後、誤りが訂正されたかどうかを決定することを含む。別の実施例では、誤 りが訂正されなかった場合には、再送信が要求され、誤りが訂正された場合には 、そうした再送信要求は断念される。誤りを検出するプロセスは、巡回冗長検査 （ＣＲＣ:Cyclical Redundancy Check）符号検査合計の計算を含むことができる 。さらに別の実施例では、誤りが訂正されなかったときに再送信が要求され、誤 りが訂正されたときはデータ・フレームが肯定応答される。この実施例では、誤 りを検出するプロセスは、第１パリティ検査の計算また または実行，および巡回冗長検査（ＣＲＣ）符号検査合計の計算を含むことがで きる。 本発明の理解は、図に照らして行なう詳細な説明によってさらに深まるであろ う。第１図は、本発明の好適な実施例に従って作動するように構成された無線通 信システムのブロック図である。第１図には、基地局（１０１）がチャネル（１ ０３）を通してデータ端末（１０７）のアンテナ（１０５）と通信する状態が示 される。１つの基地局とデータ端末とチャネルしか示されないが、本発明が複数 の基地局，データ端末，またはチャネルを含むより複雑なシステムに適用できる ことは、当業者にとって明白である。チャネル（１０３）は対応する無線周波数 を持ち、それによりデータ情報は無線波（radio wave）の変調の形で運ばれる。 次に第２図を参照して、この図の中で、第１図と同様の要素は同様の符号を用 いる。アンテナ（１０５）に結合されたデータ端末（１０７）のブロック図が再 び示される。ここでは、アンテナ（１０５）は、受信機（２０１）および送信機 （２０９）に結合される。受信機（２０１）は復号器（２０３）に結合され、復 号器（２０３）は検査器（checker）（２０５）に結合される。制御器（２０７ ）は復号器（２０３），検査器（２０５），および符号器（２１１）に結合され 、これらを制御するように配置および構成される。符号器（２１１）は、送信機 （２０９）に結合 される。動作の概要として、第２図のデータ端末は、チャネル（１０３）の無線 周波数に同調され、検査器（２０５）の出力部（２１０）で提供されるデータを 受け取り、符号化する。代替的に、符号器（２１１）の入力部（２１２）で得ら れるデータが符号化され、チャネル（１０３）の無線周波数で送信するために送 信機（２０９）に結合される。第２図に示す機能要素は一般に知られるが、こう した要素に関するさらに詳しい情報については、68P04010C70と称するRPM 405i Radio Packet Modemと題するMotorola Technical Manualを参照されたい。 第３図を参照して、モトローラ社のＲＤＬＡＰ（Radio DataLink Access Proc edure：無線データリンク・アクセス手順）によって定義されるような典型的デ ータ・フレームは、ヘッダ（３０１），データ部（３０３），フィラー部（３０ ４，３０５，---３１１），およびＣＲＣフィールド（３１３）によって構成す ることができる。データ・フレーム構造は通常、様々な誤り訂正プロトコルを促 進したり、あるいはその他の方法でデータ移送に伴うオーバヘッドを管理するた めに、データ通信システムに適用される。一般に、データ・パケットは固定長か 、あるいは多分、少数の固定長の一つである。フレームの詳しい構造は、チャネ ル（１０３）による遷移のためにシステムによって利用されるプロトコルによっ て異なる。 ヘッダ（３０１）は、データ端末（１０７）や基地局 （１０１）などの宛先ユニット（destination unit）または生起ユニット（orig ination unit）のいずれかのアドレス指定，ならびにフレームの種類，フレーム 順序番号，およびフレーム内のデータ・シンボルとフィラー・シンボルの数のよ うな制御およびフォーマット情報を含むことができる。データ部（３０３）は、 データ・フレームの全体的拘束を受けるが、通常可変長である。フレーム拘束か らデータ部（３０３）の長さまたは量を引いた値に等しい可変数のフィラー・シ ンボル（３０４，３０５，---３１１）がデータ部の後に続く。全てのフィラー ・シンボルは、交番１０１０バイナリ・パターン（alternating 1010 binary pa tterns）のような、予め決められたシンボルであり、般にプロトコルによって定 義され、第３図にＡとして示す（３０４，３０５）。伝送エラーのために誤って 受信された不正フィラー・シンボル（３１０）は、Ａ′（３１１）として示す。 巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド（３１３）は、よく知られた技術に従って、 データ・フレームのフレーム・ヘッダ（３０１），データ部（３０３），および フィラー部を用いて計算されるＣＲＣ符号を含む。 通常のシステム動作中、制御器（２０７）は受信機（２０１）と送信機（２０ ９）との間を調停し、プロトコルによって要求されるように、それぞれの受信と 送信の通信機能間を交番する。受信機（２０１）が作動中または受信中のときは 、アンテナ（１０５）によって捕捉された無線波 は、データ・シンボルに復調するために受信機（２０１）に渡される。シンボル は復調器（２０３）に送られ、ここでＦＥＣ復号化が実行され、その他の冗長符 号があればそれを除去し、誤り符号化の制限範囲内で伝送エラーを訂正する。第 ３図にデータ・フレームとして表わした復号器（２０３）の出力は、検査器（２ ０５）に送られる。このように、受信機（２０１）は復号器（２０３）と共に作 動して、１つ以上のフィラー・シンボルを含むデータ・フレームを受信する。検 査器（２０５）は、例えばＣＲＣ符号などの第１パリティ検査計算を実行し、そ の結果を例えばＣＲＣフィールド（３１３）に含まれる受信したＣＲＣ符号など のパリティ検査期待値と比較し、フレームにその他の未訂正誤りが含まれるか否 かを決定する。フレームに誤りが無ければ、そのフレームは受け入れられ、出力 部（２１０）でその後の処理のために後続要素に渡される。データ・フレームに 誤りが含まれることが、第１パリティ検査によって示された場合、制御器（２０ ７）は検査器に対し、以下で説明するように、さらに誤り訂正を試みるように指 示する。 簡潔には、シンボルＡ′（３１０）のように疑わしい誤りフィラー・シンボル は、予め決められたシンボル（ここではＡ）に置換され、改訂データ・フレーム が形成される。次に検査器（２０５）は、改訂データ・フレームに、例えば第２ ＣＲＣ検査などの第２パリティ検査を実行する。検 査器（２０５）は次に、第２ＣＲＣをＣＲＣフィールド（３１３）内に含まれる 受信ＣＲＣ符号と再び比較することによって、改訂データ・フレーム内に誤りが あることが第２パリティ検査、特にＣＲＣ検査によって示されるかどうかを決定 する。改訂データ・フレームが誤りを含まなければ、それは受け入れられ、その 後の処理のために後続要素に渡される。改訂データ・フレームにまだ未訂正誤り が含まれることが分かった場合、そのデータ・フレームは拒絶される。制御器（ ２０７）は再送要求を発生することができ、それは符号器（２１１）に渡される 。 次に第４図を参照して、誤り訂正機能を有するデータ通信システムにおける改 善された順方向誤り訂正方法を目的とする、本発明の好適な実施例の流れ図は、 段階（４０１）から開始される。最初に、１つ以上のフィラー・シンボルを含む １つのデータ・フレーム全体が、段階（４０１）で受信される。このデータ・フ レーム内の誤りは、段階（４０３）で検出される。好適な実施例では、段階（４ ０３）は、プロトコルに固有の順方向誤り訂正（ＦＥＣ）がもしあれば、その全 部を段階（４０５）で実行することによって達成される。段階（４０５）は、採 用された特定のＦＥＣ技術で可能な限り多数の伝送エラーを訂正する。次に、段 階（４０７）で、望ましくは巡回冗長検査符号を計算することによって、データ ・フレームに第１パリティ検査が実行され、段階（４０９）で、この計算ＣＲＣ をデータ・ フレームのＣＲＣフィールド（３１３）内のＣＲＣ符号と比較することによって 、この計算ＣＲＣが有効であるかどうかが決定される。 ＣＲＣフィールド（３１３）内のＣＲＣ符号が計算ＣＲＣと等しい場合には、 データ・フレームに伝送エラーは含まれず、処理は段階（４２５）に進む。そう でない場合には、データ・フレームは１つ以上の未訂正伝送エラーを含むとみな され、処理は段階（４１１）に続く。段階（４１１）では、フィラー・シンボル の位置、より詳しくは推定フィラー・シンボルの位置を決定するため、データ・ フレームが検査される。フレーム・ヘッダ（３０１）はこの情報を含むことがで き、あるいは代替的に、フレーム内容の検査で、予め決められたフィラー・シン ボルＡ（３０５）およびその後に続くこのシンボルの変形Ａ′（３１０）を探す ことによって、推定フィラー・シンボルの位置を明らかにすることができる。 フィラー・シンボルの位置を決定した後、段階（４１３）で、フィラー・シン ボルまたはフィラー・シンボルの推定位置の内容を、フィラー・シンボルを表わ す予め決められたシンボルと置換して、改訂データ・フレームを形成する。次に 、段階（４１５）を実行して、改訂データ・フレーム内の誤りが訂正されたか否 かを決定する。段階４１５では、まず、望ましくは段階（４１７）で巡回冗長検 査符号を再計算することによって、改訂データ・フレームの第２パリ ティ検査が実施される。次に、段階（４１９）で、これをＣＲＣフィールド（３ １３）内のＣＲＣと比較することによって、このＣＲＣが有効か否かが決定され る。このＣＲＣが有効でなく、したがって第２パリティ検査で改訂データ・フレ ーム内に誤りがあることが示された場合には、オリジナルおよび改訂データ・フ レームは無効とみなされ、処理は段階（４２１）に進む。そうでなく、全ての誤 りが訂正されたことが第２パリティ検査で示された場合には、改訂データ・フレ ームは有効とみなされ、処理は段階（４２５）に進む。 段階（４２１）で、自動再送要求（ＡＲＱ）が送信される。これは、データ・ フレームがデータ端末（１０７）によって正しく受信されなかったこと、したが って基地（１０１）がデータ・フレームを再送信すべきであることを、基地局（ １０１）に指示するものである。次に、段階（４２３）で無効データ・フレーム は廃棄され、段階（４０１）で再送データ・フレームが受信される。代替的に、 段階（４０９）でオリジナル・データ・フレームに誤りが無いこと，または段階 （４１９）で改訂データ・フレームに誤りが無いことが示された場合は必ず、段 階（４２５）で関連データ・フレームが解析され、フレーム順序番号，フォーマ ット情報，および様々なプロトコル要素などのヘッダ内容が抽出される。段階（ ４２７）で、全てのそうした要素またはパラメータが有効性を検査される。フレ ームが送 信プロトコルに適合しない場合、処理は段階（４２１）に進み、データ・フレー ムがプロトコル有効性検査に合格した場合、処理は段階（４２９）に進む。 段階（４２９）では、オプションのデータ・フレーム肯定応答（ＡＣＫ）を、 データ端末（１０７）から基地局（１０１）に送信することができ、関連データ ・フレームは段階（４３１）で有効として受け入れられる。このように、第２パ リティ検査が誤りを示した場合にのみ、再送要求が発生する。そうでなく、第２ パリティ検査で改訂データ・フレーム内の誤りが示されなかった場合には、そう した要求は断念され、したがって、誤って受信されたフィラー・シンボルを訂正 するために通常使用されるチャネル容量の程度を、有利に減少することができる 。 当業者は、ここに開示した装置および方法によって、貴重なチャネル容量を使 用したり、その他の方法で不必要にデータ伝送遅延を増加することなく、改善さ れた順方向誤り訂正を達成する方法が得られることを、理解されよう。これらの 発明的方法は、順方向誤り訂正を行なうために、無線パケット・データまたはそ の他の通信装置やシステムに有利に使用することができる。こうして、本発明は 、追加チャネル容量を使用しない順方向誤り訂正の模範的形態を提供することに よって、長年感じられてきた無線データ通信のニーズを満たす。 開示した発明は様々に変形することができ、以上で具体 的に明記した好適な形態以外に多くの態様を想定できることは、当業者にとって 明白であろう。したがって、本発明の真の精神および範囲内に該当する本発明の 全ての変形は、添付の請求の範囲に含まれるものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．誤り訂正機能を有するデータ通信システムにおける改善された順方向誤り訂 正法であって： データ・フレームを受信する段階においてフィラー・シンボルを含む前期デー タ・フレーム； 前記データ・フレーム内の誤りを検出する段階； 前記フィラー・シンボルを予め決められたシンボルと置換する段階；および 前記誤りが訂正されたかどうかを決定する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ２．前記誤りが訂正されない場合には再送信を要求し、前記誤りが訂正された場 合には前記再送信要求を断念する段階によって、さらに構成されることを特徴と する請求項１記載の方法。 ３．前記誤り検出が第１パリティ検査の実行を含むことを特徴とする請求項２記 載の方法。 ４．前記誤り検出が巡回冗長検査（ＣＲＣ）符号検査合計の計算をさらに含むこ とを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．前記誤りが訂正されない場合には再送信を要求し、前記誤りが訂正された場 合には前記データ・フレームを肯定応答する段階によって、さらに構成されるこ とを特徴とする請求項１記載の方法。 ６．前記誤り検出が第１パリティ検査の実行を含むことを 特徴とする請求項５記載の方法。 ７．前記誤り検出が巡回冗長検査（ＣＲＣ）符号検査合計の計算をさらに含むこ とを特徴とする請求項６記載の方法。 ８．誤り訂正機能を有する無線データ通信システムにおける改善された順方向誤 り訂正方法であって： データ・フレームを受信する段階において、フィラー・シンボルを含む前期デ ータ・フレーム； 前記データ・フレームに第１パリティ検査を実行する段階； 前記第１パリティ検査によって前記データ・フレーム内に誤りがあることが示 された場合、前記フィラー・シンボルを予め決められたシンボルと置換して改訂 データ・フレームを形成する段階； 前記改訂データ・フレームに第２パリティ検査を実行する段階；および 前記第２パリテイ検査によって前記改訂データ・フレーム内に誤りがあること が示されるかどうかを決定する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ９．前記第２パリティ検査が誤りを示した場合には再送信を要求し、前記第２パ リティ検査が前記改訂データ・フレーム内の誤りを示さない場合には前記再送信 要求を断念する段階によって、さらに構成されることを特徴とする請求項８記載 の方法。 １０．前記第１パリティ検査が巡回冗長検査（ＣＲＣ）符 号検査合計の計算を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。