JPWO2007004297A1 - 送信機及び送信方法 - Google Patents

Abstract

チャネルが低速で変化するような環境下であっても、必要な再送信パケット数を低減して、システムのスループットを向上させる送信機。この送信機（１００）では、新規パケットデータを通信相手の受信機に送信する際に当該新規パケットデータを送信バッファ（１１０）に記憶する。再送信が要求された場合、再送信パケットインターリービング部（１１２）は、送信バッファ（１１０）から検索された再送信データに対して、パケットインターリービングを実行する。ＭＩＭＯシステムも、いくつかの変更を加えると、このインターリービング方法から利益を受けることができる。

Description

本発明は、概して、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）および複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムの両方に利用可能であり、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）や移動通信システムを含む無線通信システムに応用可能な自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた送信機及び送信方法に関する。

将来の科学技術が高速対応へと移行するにつれて、一層のＩＰベースのデータサービスや、スペクトル効率、システムユーザーの容量、端末間待ち時間等の要求事項や、サービス管理品質を満足させる必要がある。これらの基準のいくつかを満たすときの重要な部分を担う技術の一つが、自動再送要求（ＡＲＱ）である。高速かつ信頼できる引渡しを確保するのに役立つ。

ＡＲＱは、受信したパケットデータの誤りを検出すると、この受信パケットデータの再送要求を送信するための技術である。大量の高速データを転送する場合、必要な再送信回数を減らすために、一般には、さらに有効なＡＲＱ技術が使用される。

概して、ＡＲＱは、さらにシステム性能を向上させるために、順方向誤り修正（ＦＥＣ）と組み合わされている。このような組合せは、しばしばハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれ、失敗した送信は破棄されないでＦＥＣデコーディングの際に使用される。ＨＡＲＱの最も簡単な様式が、非特許文献１で提案されている。この方式は、送信機による同じコードデータパケットの再送を含んでいる。受信機のデコーダは、このような送信パケットの複数のコピーを合成する。そうする際に、受信機内の小さいバッファサイズで利得が得られる。

増分冗長は、別のＨＡＲＱ技術であり、コード化パケット全体の簡単なリピートを送信する代わりに、プログレッシブパリティパケットが、それぞれ後のパケットの送信中に送られる。デコーダは、全ての送信を合成し、パケットを低コードレートで復号する。

しかしながら、ＨＡＲＱですら、高いビット誤り率を有する環境では、高いスループット効率を達成するのは難しい。ＨＡＲＱのほかに、このシステムは、バースト誤りを低減するために、マッピングにしたがって、シンボルの順序交換によるインターリービング等の処理を行うことができる。
"Ｃｏｄｅ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ：Ａ ｍａｘｉｍｕｍ−ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｃｏｄｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ａｎ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｎｏｉｓｙ ｐａｃｋｅｔｓ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．３３，ｐｐ．５９３−６０７，Ｍａｙ，１９８５．

しかしながら、上述の技術は、チャネルが低速で変化するような環境下で動作するシステムへの懸念を解消するものではない。このような環境下で誤りを含んでいることがわかったパケットの再送中に、再送されたパケットに再び誤りがある可能性が高い。これは、データパケットが経験するチャネル状態との類似性が原因である。したがって、本発明は、特に低速フェーディングを受けるＷＬＡＮや移動システム等のシステムにおいて、この問題を解決することを目的とする。

本発明の目的は、チャネルが低速で変化するような環境下であっても、必要な再送信パケット数を低減して、システムのスループットを向上させることができる送信機および送信方法を提供することである。また、本発明は、ＳＩＳＯおよびＭＩＭＯの両システムに適用することができる。

本発明は、誤りを検出するための巡回冗長検査（ＣＲＣ）を備えている。送信機の送信バッファは、再送信パケットインターリービングが行われる前に再送信用のパケットデータを記憶する。受信機側では、受信バッファが、誤りのない状態ではない受信パケットデータを記憶する。この情報は、再送信されたパケットが到着したとき、ＡＲＱ合成に使用される。加えて、前記受信機は、誤りのないＡＲＱフィードバックチャネルを介して信号情報を送信することで、パケットの記憶および再送信について前記送信機に知らせる。

誤りパケットが見つかったときに再送信を行われる、従来の選択反復ＡＲＱとは異なり、本発明は、再送信を行う前に、再送信が必要なパケットを蓄積することができる。パケットを蓄積する目的は、再送信されるパケットが、前回送信されたパケットの場合のような不良チャネル状態に遭遇しないように、チャネル状態を変更できるようにすることである。さらに、再送信前に蓄積したパケットをインターリービングすることによって、チャネル効果がいっそうランダム化される。蓄積されるパケットの数は自由に変えられ、システムが許容できる遅延量によって決定される。

再送信パケットのインターリービングに加えて、他の方法では、ランダム化効果を最大にするために、各再送信パケットをより小さなブロックに分割し、これらのブロックを全ての蓄積パケットにわたってインターリーブする。様々なインターリービングパターンは、再送信パケットの様々なセットに適用することができる。

本発明は、さらに範囲を拡げてＭＩＭＯシステムを含むことができる。この場合、各送信アンテナでの再送信パケットの水平インターリービングに加えて、垂直インターリービングも全ての送信アンテナにわたって適応することができる。

このシステムは、同じデータパケットが複数回の再送信を要求したときに、長い遅延を蒙る。したがって、この問題を解消するために、本発明では、いくつかの解決策を提供する。１回以上の再送信が行われたパケットに対して、このシステムは、パケットの蓄積を停止し、従来の選択反復ＡＲＱ法に戻ることができる。また、そのようなパケットが存在すると、蓄積されたパケットのサイズを低減することもできる。他の解決策では、同じ再送信数でパケットをグループにまとめ、優先順位をつけた後、他のグループに先駆けて、再送信の最高順位にあるグループを再送する。

ＭＩＭＯシステムの場合、さらなるオプションとして、複数回の再送信を要求するパケットに対する空間―時間コード化などのさらに正確な空間ダイバーシティ技術を採用することが挙げられる。これによって、必要な再送信数をかなり低減できるので、複数回の再送信による遅延を少なくすることができる。

本発明によれば、再送信前に蓄積したパケットをインターリービングすることによって、チャネル効果がいっそうランダム化されるため、チャネルが低速で変化するような環境下であっても、必要な再送信パケット数を低減して、システムのスループットを向上させることができる。また、一定の時間をおき、発生する遅延と再送信されたパケットの精度との間のバランスをとることによって、許容遅延時間を維持しながら、必要な再送信数を低減して、システムのスループットを向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの送信機、受信機の構成を示すブロック図 ＡＲＱ動作と、送信機および受信機のとる応答を示すフローチャート 所定のインターリービングパターンによる再送信パケットインターリービングの動作を示す図 所定のインターリービングパターンによる再送信パケットインターリービングの他の動作を示す図 ＭＩＭＯシステムにおける再送信パケットインターリービングの動作を示す図 １回以上の再送信を要求するパケットを処理するときに採用されるバッファ配置の一例を示す図 １つ以上の再送信を要求するパケットを処理するときに採用されるバッファ配置の他の例を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの送信機、受信機の構成を示すブロック図である。送信機１００において、送信される情報ビットに対してパケット単位でデータ処理が行われる。再送信が要求されていない場合、新しい２値の情報データは、ＣＲＣコーディング部１０２に入力され、ＣＲＣコーディング部１０２は、入力した情報データに対して巡回冗長検査（ＣＲＣ）データを付け、チャネルコーディング部１０４に出力する。チャネルコーディング部１０４は、ＣＲＣコーディング部１０２から出力された情報データに対して従来の符号化やターボ符号化などの符号化を実行し、インターリービング部１０６に出力する。インターリービング部１０６は、符号化されたデータに対して、このデータ内のバースト誤りを低減するためにビットインターリービングを実行し、マッピング部１０８に出力する。マッピング部１０８は、ビットインターリーブされたデータに対して、多振幅および多配置シンボルマッピングを実行する。マッピング部１０８から出力されたパケットデータは、アンテナから無線送信される。また、マッピング部１０８から出力されたパケットデータは、送信バッファ１１０に記憶される。

一方、再送信が要求された場合、新しいデータの処理が停止され、代わりに、再送信されるデータが、送信バッファ１１０から検索される。再送信パケットインターリービング部１１２は、送信バッファ１１０から検索された再送信データに対して、パケットインターリービングを実行する。その後、再送信パケットインターリービング部１１２から出力された再送信データは、アンテナから無線送信される。

送信機１００は、無線チャネルを介してパケットデータを受信機１１４に送信する。受信機１１４において、送信機１００から再送信されたパケットデータが受信されると、このパケットデータは、ＡＲＱパケット合成部１１８において、受信バッファ１１６に現在記憶されている、前回の送信で得られた同じパケットデータと合成される。その後、この受信バッファ１１６は、合成されたパケットデータ情報により更新される。これらパケットデータの処理の順序は、再送信パケットインターリービング後、変更されているので、受信バッファ１１６におけるパケットデータ情報の検索および更新は、今回受信したパケットに対応した位置で発生することになる。

また、受信機１１４において、送信機１００から新しいパケットデータが受信されると、受信パケットデータは、そのコピーが受信バッファ１１６に記憶される。受信された新しいパケットデータまたはＡＲＱパケット合成部１１８で合成されたパケットデータは、デマッピング部１２０でデマッピングされ、デインターリービング部１２２でビットデインターリービングされ、さらにチャンネルデコーディング部１２４で復号化される。その後、ＣＲＣデコーディング１２６が、各パケットに対してＣＲＣデコーディングを実行し、そのデータを確認する。従来のシステムにおいて、チェックされるパケットに誤りがないと判明すると、ＡＲＱフィードバックチャネル１２８を介して送信機１００に肯定応答（ＡＣＫ）が送られ、送信機１００はこのパケットを再送しない。他方、チェックされるパケットに誤りがあると判明すると、再送信を要求するために、ＡＲＱフィードバックチャネル１２８を介して送信機１００に否定応答（ＮＡＣＫ）が送られる。本発明は、幾つかの変更を施された選択反復アルゴリズムを使用することにより、正しいパケットの受信を容易にする。

図２は、ＡＲＱ動作時の送信機１００と受信機１１４の間の相互作用を示している。この受信機１１４において、チャンネルデコーディングして得られたビットに対して、そのパケットに存在する誤りビットを検出するために、ＣＲＣデコーディングが行われる（ＳＴ２０２）。検出対象パケット、例えばＡパケットに誤りがないとわかると（ＳＴ２０４：ＮＯ）、再送信は要求されない。受信機１１４は、受信バッファ１１６から受信したＡパケットを削除し、送信機１００にＡＣＫを送信する（ＳＴ２０６）。送信機１００は、再送信が必要ないことを確認すると、オリジナルＡパケットデータを送信バッファ１１０からクリアし、引き続き新データ情報を送信する（ＳＴ２０８）。

しかし、Ａパケットに誤りが見つかれば（ＳＴ２０４：ＹＥＳ）、受信機１１４は、受信バッファ１１６がいっぱいになっているかどうかのチェックを行う（ＳＴ２１０）。この受信バッファ１１６は、前回の送信で得た受信データを正しく記憶していない。このようなデータは、再送信が発生する前に受信バッファ１１６がいっぱいになるまで蓄積される。したがって、受信バッファ１１６がいっぱいになっていなければ（ＳＴ２１０：ＮＯ）、受信機１１４は、この受信バッファ１１６に引き続きＡパケットデータを記憶し、送信機１００にＮＡＣＫを送信する（ＳＴ２１２）。そして、この送信機１００は、再送信の準備のために送信バッファ１１０にオリジナルＡパケットのデータを引き続き記憶し、新しいデータを送信する（ＳＴ２１４）。

一方、受信バッファ１１６がいっぱいになっている場合（ＳＴ２１０：ＹＥＳ）、前記受信されたＡパケットデータは、受信バッファ１１６に記憶されたままになり、受信機１１４は、送信機１００に対して再送信の開始を要求する（ＳＴ２１６）。この要求を受けると、送信機１００は、送信バッファ１１０に記憶された蓄積パケットに対して、再送信パケットインターリービングを行い、再送信データを送る（ＳＴ２１８）。

送信バッファ１１０及び受信バッファ１１６のサイズは予め決められている。パケットの蓄積は、データの再送信が実行される前に、これらバッファが充分にいっぱいになるまで行われる。しかし、システムで許容される遅延量などのシステム要求事項がシステム動作に重要である場合、受信機１１４は、再送信を要求する前に受信バッファ１１６がいっぱいになるまで待たなくてもよい。この場合、このシステムで許容される最大蓄積時間を超えると、再送信が行われる。例えば、このシステムが迅速な応答を要求すると、再送信プロセスを促進するために、再送信パケットの蓄積に対してより短い時間が割当てられる。

さらに、蓄積された再送信パケット数を確定しなくてもよい。チャネル変化量により変更できる。例えば、高速変化チャネルの場合、より少ない再送信パケットが蓄積されればよい。一方、低速変化チャネルの場合、チャネル状態が変化するための充分な時間を確保するために、再送信が発生する前に、より多くの再送信パケットが蓄積される。

図３は、再送信パケットインターリービングの動作を示している。再送信が発生する前に、各パケット内で行われるビットインターリービングに加えて、蓄積された再送信パケットはまずパケットインターリービングされる。このプロセスの目的は、パケットをさらにランダム化して、これらのパケットが受けるチャネル状態が前回の送信とは異なるようにすることである。これらのパケットは、前もって決めたインターリービングパターンにしたがってインターリーブされる。この例では、パケットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが再送信されることになる。インターリービング後、これらパケットの配置は変更され、パケットＢ，Ｅ，Ａ，Ｄ，Ｃの順に送信される。

図４は、再送信パケットインターリービングの他の実施の形態を示している。前述の動作と比較して、この方法は、再送信パケットの内容に対するより大きなインターリービングを実現する。この実施の形態において、送信機側で再送信が行われる前に、蓄積された各再送信パケットはより小さなブロックに分割される。これらブロックのサイズは前もって決められている。この例では、各パケットは３個のブロックに分割される。蓄積再送信パケットが５個の場合、合計で１５個ブロックとなる。これら１５個のブロックは、前記送信機および受信機側で既知のインターリービングパターンにしたがってインターリーブされる。

この場合、これらブロックをそのオリジナルパケットに再配置するために、受信機は、５個の再送信パケットを全て収集し、受信機の他の処理が進む前に、これらのブロックをデインターリービングしなければならない。前回の送信と比較すると、データビットは、様々なサブキャリア（ＯＦＤＭシステムの場合）またはチップ（ＣＤＭＡシステムの場合）を介して送信される可能性がある。さらに、様々なインターリービングパターンは様々な再送信ブロックのセットに使用することができる。これは、ランダム化効果を最大にするためである。

本発明は、ＭＩＭＯシステムまで範囲を拡げることができる。図５は、どのようにして再送信パケットインターリービングがＭＩＭＯシステムに実施されるかを示している。この場合、水平および垂直の２種類のインターリービングを実行することができる。水平インターリービングは各送信アンテナで実行される。一方、垂直インターリービングは、全ての送信アンテナに亘って行われる。したがって、図５の例では、アンテナ１からパケットＡ、Ｂ、Ｃと、アンテナ２からパケットＤ、Ｅ、Ｆを送信する代わりに、パケットＦ、Ｅ、ＢとパケットＣ、Ｄ、Ａがアンテナ１および２で、それぞれ送信される。時間と空間の両方のダイバーシティ効果があるので、このような動作は、これらのパケットを種々のＭＩＭＯチャネルで送信することによるデータパケットのさらなるランダム化に役立つ。再送信したパケットを先に送信したものと合成することで、合成パケットは、いっそう正確な検出率を有することになる。パケットがブロックに分割された後、インターリーブされる上述の実施の形態も、ＭＩＭＯのケースに適用することができる。

１回目または２回目の再送信が発生した後でも、幾つかのパケットには誤りが残っている。そのような場合、パケットが１回以上の再送信を要求すると、長い遅延が懸念される。本発明は、長時間の再送信に起因する遅延量を低減する幾つかの解決策を提供する。

本発明の一つの実施の形態において、再送信パケットの蓄積およびインターリービングは、多くの回数の再送信を要求するパケットに対して採用されない。そのようなパケットの場合、このシステムは、受信したパケットに誤りがあると分かったときに再送信パケットの送信を行う、従来の再送信方法に戻る。

本発明の他の実施の形態において、多くの回数の再送信を要求するパケットを処理する際、蓄積パケット数を低減することができる。図６に示した例によれば、バッファは１回目の再送信にパケットだけを含んでいる場合、再送信が実施される前に、８個の再送信パケットが蓄積されている。他の方法において、バッファが２回目の再送信にもパケットを含んでいる場合、再送信用として、より少ない数の再送信パケットが蓄積される。この場合、再送信前に、パケットは６個だけ蓄積される。この方法の目的は、同じパケットに対する再送信数が増加したときに発生する遅延を低減することである。

本発明の他の実施の形態において、同じ再送信数を有する再送信パケットは、図７に示すように、グループにまとめられる。１回目の再送信後も未着のパケットは、いっしょに収集される。再送回数が２回のこれらのパケットは、再送信回数が１回の他のパケットよりも先に送信される。

ＭＩＭＯシステムに対するさらなる選択事項は、複数回の再送信に関する遅延問題が深刻であるときに適用することができる。この場合、空間―時間コーディングまたは空間ダイバーシティ等のより正確な送信方法を、再送信を数多く試みたものの依然として誤りがある状態のパケットに対して採用することができる。

本発明は、その概念の範囲内において多数の変型を開示していることは、当業技術者に明らかである。以上の説明は、本発明の好ましい実施例を呈示したものであり、様々な改良が可能であり、本発明は種々の形式および形態で実施可能であると解釈すべきである。従って、本発明の精神および範囲は、実施例に限定すべきではなく、添付のクレームおよびそれと同等のものを参照することにより決定されるべきである。

本発明は、自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた無線通信システムに用いるに好適である。

本発明は、概して、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）および複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）通信システムの両方に利用可能であり、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）や移動通信システムを含む無線通信システムに応用可能な自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた送信機及び送信方法に関する。

将来の科学技術が高速対応へと移行するにつれて、一層のＩＰベースのデータサービスや、スペクトル効率、システムユーザーの容量、端末間待ち時間等の要求事項や、サービス管理品質を満足させる必要がある。これらの基準のいくつかを満たすときの重要な部分を担う技術の一つが、自動再送要求（ＡＲＱ）である。高速かつ信頼できる引渡しを確保するのに役立つ。

ＡＲＱは、受信したパケットデータの誤りを検出すると、この受信パケットデータの再送要求を送信するための技術である。大量の高速データを転送する場合、必要な再送信回数を減らすために、一般には、さらに有効なＡＲＱ技術が使用される。

概して、ＡＲＱは、さらにシステム性能を向上させるために、順方向誤り修正（ＦＥＣ）と組み合わされている。このような組合せは、しばしばハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれ、失敗した送信は破棄されないでＦＥＣデコーディングの際に使用される。ＨＡＲＱの最も簡単な様式が、非特許文献１で提案されている。この方式は、送信機による同じコードデータパケットの再送を含んでいる。受信機のデコーダは、このような送信パケットの複数のコピーを合成する。そうする際に、受信機内の小さいバッファサイズで利得が得られる。

増分冗長は、別のＨＡＲＱ技術であり、コード化パケット全体の簡単なリピートを送信する代わりに、プログレッシブパリティパケットが、それぞれ後のパケットの送信中に送られる。デコーダは、全ての送信を合成し、パケットを低コードレートで復号する。

しかしながら、ＨＡＲＱですら、高いビット誤り率を有する環境では、高いスループット効率を達成するのは難しい。ＨＡＲＱのほかに、このシステムは、バースト誤りを低減するために、マッピングにしたがって、シンボルの順序交換によるインターリービング等の処理を行うことができる。
"Code Combining: A maximum-likelihood decoding approach for combining an arbitrary number of noisy packets," IEEE Trans. on Communications, Vol. 33, pp. 593-607, May, 1985.

しかしながら、上述の技術は、チャネルが低速で変化するような環境下で動作するシステムへの懸念を解消するものではない。このような環境下で誤りを含んでいることがわかったパケットの再送中に、再送されたパケットに再び誤りがある可能性が高い。これは、データパケットが経験するチャネル状態との類似性が原因である。したがって、本発明は、特に低速フェーディングを受けるＷＬＡＮや移動システム等のシステムにおいて、この問題を解決することを目的とする。

本発明の目的は、チャネルが低速で変化するような環境下であっても、必要な再送信パ
ケット数を低減して、システムのスループットを向上させることができる送信機および送信方法を提供することである。また、本発明は、ＳＩＳＯおよびＭＩＭＯの両システムに適用することができる。

本発明は、誤りを検出するための巡回冗長検査（ＣＲＣ）を備えている。送信機の送信バッファは、再送信パケットインターリービングが行われる前に再送信用のパケットデータを記憶する。受信機側では、受信バッファが、誤りのない状態ではない受信パケットデータを記憶する。この情報は、再送信されたパケットが到着したとき、ＡＲＱ合成に使用される。加えて、前記受信機は、誤りのないＡＲＱフィードバックチャネルを介して信号情報を送信することで、パケットの記憶および再送信について前記送信機に知らせる。

誤りパケットが見つかったときに再送信を行われる、従来の選択反復ＡＲＱとは異なり、本発明は、再送信を行う前に、再送信が必要なパケットを蓄積することができる。パケットを蓄積する目的は、再送信されるパケットが、前回送信されたパケットの場合のような不良チャネル状態に遭遇しないように、チャネル状態を変更できるようにすることである。さらに、再送信前に蓄積したパケットをインターリービングすることによって、チャネル効果がいっそうランダム化される。蓄積されるパケットの数は自由に変えられ、システムが許容できる遅延量によって決定される。

再送信パケットのインターリービングに加えて、他の方法では、ランダム化効果を最大にするために、各再送信パケットをより小さなブロックに分割し、これらのブロックを全ての蓄積パケットにわたってインターリーブする。様々なインターリービングパターンは、再送信パケットの様々なセットに適用することができる。

本発明は、さらに範囲を拡げてＭＩＭＯシステムを含むことができる。この場合、各送信アンテナでの再送信パケットの水平インターリービングに加えて、垂直インターリービングも全ての送信アンテナにわたって適応することができる。

このシステムは、同じデータパケットが複数回の再送信を要求したときに、長い遅延を蒙る。したがって、この問題を解消するために、本発明では、いくつかの解決策を提供する。１回以上の再送信が行われたパケットに対して、このシステムは、パケットの蓄積を停止し、従来の選択反復ＡＲＱ法に戻ることができる。また、そのようなパケットが存在すると、蓄積されたパケットのサイズを低減することもできる。他の解決策では、同じ再送信数でパケットをグループにまとめ、優先順位をつけた後、他のグループに先駆けて、再送信の最高順位にあるグループを再送する。

ＭＩＭＯシステムの場合、さらなるオプションとして、複数回の再送信を要求するパケットに対する空間―時間コード化などのさらに正確な空間ダイバーシティ技術を採用することが挙げられる。これによって、必要な再送信数をかなり低減できるので、複数回の再送信による遅延を少なくすることができる。

本発明によれば、再送信前に蓄積したパケットをインターリービングすることによって、チャネル効果がいっそうランダム化されるため、チャネルが低速で変化するような環境下であっても、必要な再送信パケット数を低減して、システムのスループットを向上させることができる。また、一定の時間をおき、発生する遅延と再送信されたパケットの精度との間のバランスをとることによって、許容遅延時間を維持しながら、必要な再送信数を低減して、システムのスループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの送信機、受信機の構成を示すブロック図である。送信機１００において、送信される情報ビットに対してパケット単位でデータ処理が行われる。再送信が要求されていない場合、新しい２値の情報データは、ＣＲＣコーディング部１０２に入力され、ＣＲＣコーディング部１０２は、入力した情報データに対して巡回冗長検査（ＣＲＣ）データを付け、チャネルコーディング部１０４に出力する。チャネルコーディング部１０４は、ＣＲＣコーディング部１０２から出力された情報データに対して従来の符号化やターボ符号化などの符号化を実行し、インターリービング部１０６に出力する。インターリービング部１０６は、符号化されたデータに対して、このデータ内のバースト誤りを低減するためにビットインターリービングを実行し、マッピング部１０８に出力する。マッピング部１０８は、ビットインターリーブされたデータに対して、多振幅および多配置シンボルマッピングを実行する。マッピング部１０８から出力されたパケットデータは、アンテナから無線送信される。また、マッピング部１０８から出力されたパケットデータは、送信バッファ１１０に記憶される。

一方、再送信が要求された場合、新しいデータの処理が停止され、代わりに、再送信されるデータが、送信バッファ１１０から検索される。再送信パケットインターリービング部１１２は、送信バッファ１１０から検索された再送信データに対して、パケットインターリービングを実行する。その後、再送信パケットインターリービング部１１２から出力された再送信データは、アンテナから無線送信される。

送信機１００は、無線チャネルを介してパケットデータを受信機１１４に送信する。受信機１１４において、送信機１００から再送信されたパケットデータが受信されると、このパケットデータは、ＡＲＱパケット合成部１１８において、受信バッファ１１６に現在記憶されている、前回の送信で得られた同じパケットデータと合成される。その後、この受信バッファ１１６は、合成されたパケットデータ情報により更新される。これらパケットデータの処理の順序は、再送信パケットインターリービング後、変更されているので、受信バッファ１１６におけるパケットデータ情報の検索および更新は、今回受信したパケットに対応した位置で発生することになる。

また、受信機１１４において、送信機１００から新しいパケットデータが受信されると、受信パケットデータは、そのコピーが受信バッファ１１６に記憶される。受信された新しいパケットデータまたはＡＲＱパケット合成部１１８で合成されたパケットデータは、デマッピング部１２０でデマッピングされ、デインターリービング部１２２でビットデイ
ンターリービングされ、さらにチャンネルデコーディング部１２４で復号化される。その後、ＣＲＣデコーディング１２６が、各パケットに対してＣＲＣデコーディングを実行し、そのデータを確認する。従来のシステムにおいて、チェックされるパケットに誤りがないと判明すると、ＡＲＱフィードバックチャネル１２８を介して送信機１００に肯定応答（ＡＣＫ）が送られ、送信機１００はこのパケットを再送しない。他方、チェックされるパケットに誤りがあると判明すると、再送信を要求するために、ＡＲＱフィードバックチャネル１２８を介して送信機１００に否定応答（ＮＡＣＫ）が送られる。本発明は、幾つかの変更を施された選択反復アルゴリズムを使用することにより、正しいパケットの受信を容易にする。

図２は、ＡＲＱ動作時の送信機１００と受信機１１４の間の相互作用を示している。この受信機１１４において、チャンネルデコーディングして得られたビットに対して、そのパケットに存在する誤りビットを検出するために、ＣＲＣデコーディングが行われる（ＳＴ２０２）。検出対象パケット、例えばＡパケットに誤りがないとわかると（ＳＴ２０４：ＮＯ）、再送信は要求されない。受信機１１４は、受信バッファ１１６から受信したＡパケットを削除し、送信機１００にＡＣＫを送信する（ＳＴ２０６）。送信機１００は、再送信が必要ないことを確認すると、オリジナルＡパケットデータを送信バッファ１１０からクリアし、引き続き新データ情報を送信する（ＳＴ２０８）。

しかし、Ａパケットに誤りが見つかれば（ＳＴ２０４：ＹＥＳ）、受信機１１４は、受信バッファ１１６がいっぱいになっているかどうかのチェックを行う（ＳＴ２１０）。この受信バッファ１１６は、前回の送信で得た受信データを正しく記憶していない。このようなデータは、再送信が発生する前に受信バッファ１１６がいっぱいになるまで蓄積される。したがって、受信バッファ１１６がいっぱいになっていなければ（ＳＴ２１０：ＮＯ）、受信機１１４は、この受信バッファ１１６に引き続きＡパケットデータを記憶し、送信機１００にＮＡＣＫを送信する（ＳＴ２１２）。そして、この送信機１００は、再送信の準備のために送信バッファ１１０にオリジナルＡパケットのデータを引き続き記憶し、新しいデータを送信する（ＳＴ２１４）。

一方、受信バッファ１１６がいっぱいになっている場合（ＳＴ２１０：ＹＥＳ）、前記受信されたＡパケットデータは、受信バッファ１１６に記憶されたままになり、受信機１１４は、送信機１００に対して再送信の開始を要求する（ＳＴ２１６）。この要求を受けると、送信機１００は、送信バッファ１１０に記憶された蓄積パケットに対して、再送信パケットインターリービングを行い、再送信データを送る（ＳＴ２１８）。

送信バッファ１１０及び受信バッファ１１６のサイズは予め決められている。パケットの蓄積は、データの再送信が実行される前に、これらバッファが充分にいっぱいになるまで行われる。しかし、システムで許容される遅延量などのシステム要求事項がシステム動作に重要である場合、受信機１１４は、再送信を要求する前に受信バッファ１１６がいっぱいになるまで待たなくてもよい。この場合、このシステムで許容される最大蓄積時間を超えると、再送信が行われる。例えば、このシステムが迅速な応答を要求すると、再送信プロセスを促進するために、再送信パケットの蓄積に対してより短い時間が割当てられる。

さらに、蓄積された再送信パケット数を確定しなくてもよい。チャネル変化量により変更できる。例えば、高速変化チャネルの場合、より少ない再送信パケットが蓄積されればよい。一方、低速変化チャネルの場合、チャネル状態が変化するための充分な時間を確保するために、再送信が発生する前に、より多くの再送信パケットが蓄積される。

図３は、再送信パケットインターリービングの動作を示している。再送信が発生する前
に、各パケット内で行われるビットインターリービングに加えて、蓄積された再送信パケットはまずパケットインターリービングされる。このプロセスの目的は、パケットをさらにランダム化して、これらのパケットが受けるチャネル状態が前回の送信とは異なるようにすることである。これらのパケットは、前もって決めたインターリービングパターンにしたがってインターリーブされる。この例では、パケットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが再送信されることになる。インターリービング後、これらパケットの配置は変更され、パケットＢ，Ｅ，Ａ，Ｄ，Ｃの順に送信される。

図４は、再送信パケットインターリービングの他の実施の形態を示している。前述の動作と比較して、この方法は、再送信パケットの内容に対するより大きなインターリービングを実現する。この実施の形態において、送信機側で再送信が行われる前に、蓄積された各再送信パケットはより小さなブロックに分割される。これらブロックのサイズは前もって決められている。この例では、各パケットは３個のブロックに分割される。蓄積再送信パケットが５個の場合、合計で１５個ブロックとなる。これら１５個のブロックは、前記送信機および受信機側で既知のインターリービングパターンにしたがってインターリーブされる。

この場合、これらブロックをそのオリジナルパケットに再配置するために、受信機は、５個の再送信パケットを全て収集し、受信機の他の処理が進む前に、これらのブロックをデインターリービングしなければならない。前回の送信と比較すると、データビットは、様々なサブキャリア（ＯＦＤＭシステムの場合）またはチップ（ＣＤＭＡシステムの場合）を介して送信される可能性がある。さらに、様々なインターリービングパターンは様々な再送信ブロックのセットに使用することができる。これは、ランダム化効果を最大にするためである。

本発明は、ＭＩＭＯシステムまで範囲を拡げることができる。図５は、どのようにして再送信パケットインターリービングがＭＩＭＯシステムに実施されるかを示している。この場合、水平および垂直の２種類のインターリービングを実行することができる。水平インターリービングは各送信アンテナで実行される。一方、垂直インターリービングは、全ての送信アンテナに亘って行われる。したがって、図５の例では、アンテナ１からパケットＡ、Ｂ、Ｃと、アンテナ２からパケットＤ、Ｅ、Ｆを送信する代わりに、パケットＦ、Ｅ、ＢとパケットＣ、Ｄ、Ａがアンテナ１および２で、それぞれ送信される。時間と空間の両方のダイバーシティ効果があるので、このような動作は、これらのパケットを種々のＭＩＭＯチャネルで送信することによるデータパケットのさらなるランダム化に役立つ。再送信したパケットを先に送信したものと合成することで、合成パケットは、いっそう正確な検出率を有することになる。パケットがブロックに分割された後、インターリーブされる上述の実施の形態も、ＭＩＭＯのケースに適用することができる。

１回目または２回目の再送信が発生した後でも、幾つかのパケットには誤りが残っている。そのような場合、パケットが１回以上の再送信を要求すると、長い遅延が懸念される。本発明は、長時間の再送信に起因する遅延量を低減する幾つかの解決策を提供する。

本発明の一つの実施の形態において、再送信パケットの蓄積およびインターリービングは、多くの回数の再送信を要求するパケットに対して採用されない。そのようなパケットの場合、このシステムは、受信したパケットに誤りがあると分かったときに再送信パケットの送信を行う、従来の再送信方法に戻る。

本発明の他の実施の形態において、多くの回数の再送信を要求するパケットを処理する際、蓄積パケット数を低減することができる。図６に示した例によれば、バッファは１回目の再送信にパケットだけを含んでいる場合、再送信が実施される前に、８個の再送信パ
ケットが蓄積されている。他の方法において、バッファが２回目の再送信にもパケットを含んでいる場合、再送信用として、より少ない数の再送信パケットが蓄積される。この場合、再送信前に、パケットは６個だけ蓄積される。この方法の目的は、同じパケットに対する再送信数が増加したときに発生する遅延を低減することである。

本発明の他の実施の形態において、同じ再送信数を有する再送信パケットは、図７に示すように、グループにまとめられる。１回目の再送信後も未着のパケットは、いっしょに収集される。再送回数が２回のこれらのパケットは、再送信回数が１回の他のパケットよりも先に送信される。

ＭＩＭＯシステムに対するさらなる選択事項は、複数回の再送信に関する遅延問題が深刻であるときに適用することができる。この場合、空間―時間コーディングまたは空間ダイバーシティ等のより正確な送信方法を、再送信を数多く試みたものの依然として誤りがある状態のパケットに対して採用することができる。

本発明は、その概念の範囲内において多数の変型を開示していることは、当業技術者に明らかである。以上の説明は、本発明の好ましい実施例を呈示したものであり、様々な改良が可能であり、本発明は種々の形式および形態で実施可能であると解釈すべきである。従って、本発明の精神および範囲は、実施例に限定すべきではなく、添付のクレームおよびそれと同等のものを参照することにより決定されるべきである。

本発明は、自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた無線通信システムに用いるに好適である。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの送信機、受信機の構成を示すブロック図 ＡＲＱ動作と、送信機および受信機のとる応答を示すフローチャート 所定のインターリービングパターンによる再送信パケットインターリービングの動作を示す図 所定のインターリービングパターンによる再送信パケットインターリービングの他の動作を示す図 ＭＩＭＯシステムにおける再送信パケットインターリービングの動作を示す図 １回以上の再送信を要求するパケットを処理するときに採用されるバッファ配置の一例を示す図 １つ以上の再送信を要求するパケットを処理するときに採用されるバッファ配置の他の例を示す図

Claims (5)

1. 自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた送信機であって、
   パケット単位で各個のデータに巡回冗長検査（ＣＲＣ）データを付けるＣＲＣコーディング手段と、
   前記ＣＲＣコーディング手段から出力された情報データに対して符号化を実行するチャネルコーディング手段と、
   前記チャネルコーディング手段にて符号化されたデータに対してビットインターリービングを実行するビットインターリービング手段と、
   前記ビットインターリービング手段にてインターリーブされたデータに対してマッピングを実行するマッピング手段と、
   前記マッピング手段から出力されたパケットデータを記憶する送信バッファと、
   通信相手の受信機から再送要求があった場合に、前記送信バッファに記憶されたパケットデータに対してパケットインターリービングを実行する再送信パケットインターリービング手段と、
   を具備する送信機。
2. 自動再送要求（ＡＲＱ）機能を備えた送信機の送信方法であって、
   新規パケットデータを通信相手の受信機に送信する際に前記新規パケットデータをバッファに記憶する工程と、
   前記通信相手の受信機から再送要求があった場合に、前記送信バッファに記憶されたパケットデータに対してパケットインターリービングを実行する工程と、
   を具備する送信方法。
3. 請求項２に記載の方法は、各再送信パケットをより小さなブロックに分割し、蓄積された全ての再送信パケットに亘って、これらのブロックをインターリービングすることによりパケットインターリービングを実行する。
4. 請求項２に記載の方法は、ＭＩＭＯシステムに用いる場合に、各送信アンテナで水平パケットインターリービングを行い、送信アンテナ間で垂直パケットインターリービング行う。
5. 請求項２に記載の方法は、複数回の再送信を要求するパケットに起因する所定の閾値より長い遅延が生じる場合、パケットの蓄積を停止し、複数回再送信されるパケットに対する従来の選択反復ＡＲＱ方法に戻す。

Images