JPWO2008120275A1 - 移動通信装置 - Google Patents

Abstract

移動通信システムを構成する移動通信システムにおいて、最大再送回数の再送を繰り返して再送合成を行っても受信成功しない程度に受信状況が劣化している場合に、新規データを割り当て可能な無線フレームを減らして、送信レートを抑制し、送信レートの低減分、最大再送回数を超えて再送データを割り当て可能な再送専用フレームを設定して、バッファサイズを増大させることなく、最大再送回数より多い再送を可能とする。これにより、再送合成利得を向上させ、再送失敗率を低減させる。

Description

本発明は、データの再送制御機能を有する移動通信装置に関し、特に、再送制御の際に、既に受信し蓄積しているデータと再送されたデータとを合成する再送合成処理を行う移動通信装置に関する。

移動通信システムは、インターネット接続などモバイルマルチメディアサービスへの対応のためのデータ通信の高速化が要求されている。高速データ通信のためにパケットデータを効率的に伝送する手段として、再送制御がある。再送制御（ＡＲＱ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）は、受信側が受信したパケットのエラーを検出した場合、送信側に対してそのパケットを再度送信するように要求する技術である。

さらに、ＡＲＱとエラー訂正符号（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を組み合わせたハイブリッドＡＲＱ（Ｈ−ＡＲＱ）が実用化されている。現在、第３世代（３Ｇ）の無線通信システムとして、Ｗ−ＣＤＭＡシステムが普及しており、例えば、このＷ−ＣＤＭＡのデータ通信を高速化（最大１４Ｍｂｐｓ）したＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）にも、Ｈ−ＡＲＱが採用されている。

Ｈ−ＡＲＱは、受信側でエラー検出の前にエラー訂正処理を実施し、受信成功（エラーなし）判定した場合は、ＡＣＫ（正常判定）を送信側に送信し、受信失敗（エラーあり）判定した場合は、ＮＡＣＫ（異常判定）を送信側に送信し、パケットデータの再送を要求する。送信側は、受信したＮＡＣＫに対応するパケットデータを再送する。

また、Ｈ−ＡＲＱでは、受信側は、エラー検出されたパケットデータをバッファに蓄積しておき、再送されたパケットデータと合成するパケット合成処理が行われる。再送されたパケットデータを受信した際に、バッファ内のパケットデータと合成することにより、受信品質が改善し、再送回数が増えるほど改善の度合いが高くなり、パケットデータの受信成功率が高まる。

また、この再送処理は、送信側から１無線フレーム分のデータを送信後、受信側からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ
情報を送信側で受信し、該当無線フレームデータの再送判定を完了するまでの時間（ＲＴＴ：Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）内で送信可能な複数の無線フレーム分を処理単位とし、各無線フレーム毎に再送判定及び、再送信を行う。

通常、ＲＴＴ内の各無線フレーム毎に再送管理情報としてプロセスＩＤ／新規データ識別子（１ビット）が割り当てられ、プロセスＩＤ毎に再送管理される。すなわち、データ送信の際には、同じフレームにて送信する制御チャネルに付加し再送管理情報を受信側へ通知する。受信側では、プロセスＩＤ毎に再送データの合成処理・復号処理・受信判定を行う。受信判定結果は、上述のとおり、送信側へＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報として通知されるが、送信側ではＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を受信するＲＴＴ
前に送信したデータのプロセスＩＤは既知であるため、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報と共にプロセスＩＤ情報の通知は不要である。また、送信側ではプロセスＩＤ毎に管理する送信データ（再送バッファ内のデータ）が、再送データから次の新規データへ切り替わる場合（該当プロセスＩＤ
で管理する送信データの再送が終了した場合、または、最大再送回数に達して再送失敗と判断した場合は、該当プロセスＩＤは開放される。また、開放されたプロセスＩＤは次の新規送信データに割り当てられ、次新規送信データに対する再送管理を開始する）には、新規データ識別子の論理を反転して送信を行うことで、受信側へ通知している。受信側では新規データ識別子の変化を検出することで、該当プロセスＩＤ
の再送処理が完了し、次新規データの受信開始を識別している。

更に受信側では、再送処理後の受信成功判定された複数の無線フレームデータを一旦、順序制御用バッファに格納し、再送処理で順序が入れ替わった無線フレームデータの並びを元の順序に戻す処理を行う（順序制御処理）。この順序制御用バッファは（ＲＴＴ×最大再送回数）時間で送受信可能な無線フレーム数分の復号データ全てを格納可能な、非常に大規模なサイズのものが必要である。受信側のハードウェア規模制限から、実装可能なメモリサイズに上限があり、それにより装置としての最大再送回数の上限が決められているのが現状である。

図１乃至図４は、従来における再送処理の各種状態例を示す図である。図１は受信品質が良好の状態で再送が発生していない場合、図２は受信品質が多少劣化した状態で数フレームの再送が発生するが全て受信成功する場合、図３は受信品質がさらに劣化した状態で、最大再送回数に達しても再送が失敗する場合である。図４は図３の場合に比べて更に受信品質が著しく劣化した状態で最大再送回数に達しても再送失敗となる無線フレームの割合が大きくなる場合を示す。

具体的には、図１では、ＲＴＴ＝８無線フレームであり、送信データＤｎ（ｎ＝１、２、３…）が送信側から無線フレーム毎に送信され、受信側では、３無線フレーム後に送信データＤｎを受信する。受信側は、送信データＤｎを１回の受信ですべて正常に受信し、送信側は受信側からのＡＣＫに基づいて、さらに新規の送信データＤｎを送信する。図１の場合のように、再送が発生しない場合は、８無線フレームすべてが新規データの送信に割り当てられ、最大レートでの送信となる。

図２では、送信データＤ３、Ｄ４、Ｄ７について再送が発生している。送信データＤ３、Ｄ７については、１回目の再送（２回目の送信）で正常受信され、送信データＤ４については、２回目の再送（３回目の送信）で正常受信される。送信データＤｎが再送される場合は、その分新規データの送信に割り当てられる無線フレームの数が減少するので、図１の場合と比較して送信レートは低くなる。また、最大再送回数が例えば５回であるとすると、図２では、最大再送回数以内の再送で送信データＤｎはすべて正常受信される。

図３では、送信データＤ４の再送回数が最大再送回数（５回）に達しても、正常受信されないため、送信データＤ４に割り当てられていた無線フレームのプロセスＩＤ３は開放され、当該無線フレームには、新規の送信データＤ１１が割り当てられる。また、送信データＤ３は最大再送回数目で正常受信となり、それにより、送信データＤ３に割り当てられていた無線フレームのプロセスＩＤ２も開放され、当該無線フレームには、新規の送信データＤ１７が割り当てられる。なお、送信データＤ３、Ｄ４以外は、再送回数１回以内で正常受信されている。

図４では、送信データＤ４、Ｄ５の再送回数が最大再送回数（５回）に達しても、正常受信されないため、送信データＤ４、Ｄ５に割り当てられていたそれぞれ無線フレームのプロセスＩＤ３、４は開放され、当該無線フレームには、新規の送信データＤ９、１０が割り当てられる。また、送信データＤ３については、最大再送回数目で正常受信となり、それにより、送信データＤ３に割り当てられていた無線フレームのプロセスＩＤ２も開放され、当該無線フレームには、新規の送信データＤ１１が割り当てられる。送信データＤ３、４、５以外の送信データについても、再送失敗（ＮＡＣＫ）が比較的多く、再送が繰り返され、図３の場合と比較して、新規データが割り当てられる無線フレームは少ない。

なお、下記特許文献１は、図１乃至図４のようにデータの再送をパケット（無線フレーム単位のデータ）毎に管理するのではなく、事前に再送を行うフレーム周期を設定しておき、このフレーム周期が到来したときに、ＡＣＫを受信していないパケットのみを再送する再送制御について開示している。
特開２００２−２６１７７４号公報

上述した図４の場合のように、受信品質が劣化し、最大再送回数分の再送信では誤り訂正できない場合が発生している状況下で、更に受信品質が劣化方向へ向かった場合、正常に再送合成・データ復号できないため、再送失敗が徐々に多発し、その結果、再送データが割り当てられる無線フレームが増加すると、新規データの送信レートが低下する。

また、受信品質が劣悪な場合、最大再送回数に達した再送データに割り当てられていた無線フレームは、再び、再送送信が失敗する可能性が高い状態であるにもかかわらず、次の新規データ送信に割り当てられる。これは、再送を誘発することとなるため、更なる伝送効率の低下を招くこととなる。

一方で、従来の再送制御方式では、最大再送回数は、受信側のメモリ（順序制御バッファ）のハードウェア規模制限に依存するため、再送回数を増やすことができず、再送合成利得の向上が見込めない。

そこで、本発明の目的は、再送頻度が高い場合における再送合成利得を向上させることができる移動通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の移動通信装置の第一の構成は、データを送信してから当該データが受信側装置により正常に受信されたことを示す成功応答又は正常に受信されなかったことを示す失敗応答を前記受信側装置より受信するまでの所定周期内の複数の無線フレームそれぞれにデータを割り当てて前記受信側装置に送信し、前記失敗応答を前記受信側装置より受信すると、当該失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに正常に受信されなかったデータを再度割り当てて再送する移動通信装置において、前記受信側装置におけるデータの受信品質レベルに応じて、前記複数の無線フレームの一部を再送専用フレームに設定する設定部と、前記失敗応答を前記受信側装置より受信すると、当該失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに正常に受信されなかったデータを再度割り当てて再送するとともに、さらに前記再送専用フレームに当該データを割り当てて再送する再送制御部とを備え、前記再送専用フレームを設定することにより、データの再送可能回数を前記再送専用フレームが設定される前の最大再送回数より増加させることを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第二の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記成功応答を前記受信側装置より受信すると、当該成功応答の受信タイミングに対応する無線フレームに新規のデータを割り当てずに、当該無線フレームを前記再送専用フレームに設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第三の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記失敗応答を前記受信側装置より受信し、前記失敗応答に対応するデータの再送回数が最大再送回数に達している場合、前記失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに新規のデータを割り当てずに、当該無線フレームを前記再送専用フレームに設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第四の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記失敗応答に対応するデータの再送回数に関連するパラメータに基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第五の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記受信側装置により計測されるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第六の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記失敗応答に対応するデータの再送回数及び前記受信側装置により計測されるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第七の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、再送回数が最大再送回数に達しても前記正常に受信されなかったデータ数が所定数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第八の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、最大再送回数の再送により正常に受信されたデータ数が所定数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第九の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、正常に受信されたデータの再送回数が所定回数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第十の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記再送専用フレームが設定された後、前記受信品質レベルが第二の基準を満たしていると判定すると、前記設定された再送専用フレームの数を削減することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第十一の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、前記再送専用フレームが設定された後、正常に受信されたデータの再送回数が所定回数未満であると判定すると、前記設定された再送専用フレームの数を削減することを特徴とする。

本発明の移動通信装置の第十二の構成は、上記第一の構成において、前記設定部は、設定する再送専用フレームの数を、前記受信品質レベルに応じて段階的に増減することを特徴とする。

本発明によれば、再送を繰り返して再送合成を行っても受信成功しない程度に受信状況が劣化している場合に、新規データの送信レートを抑制し、再送専用フレームを設定して、再送回数を増やすことで、再送合成利得を向上させ、再送失敗率を低減することができる。また、再送の可能性が高い新規データの送信レートが抑制されることで、余計な再送の発生が抑制され、効率的な伝送が実現される。

従来における再送処理の状態例を示す図である。 従来における再送処理の状態例を示す図である。 従来における再送処理の状態例を示す図である。 従来における再送処理の状態例を示す図である。 本発明の実施の形態における移動通信システムの構成例を示す図である。 再送専用フレーム設定のための判定テーブルを示す図である。 本発明の実施の形態における再送処理の第一の例（Ｎ＝１）を示す図である。 本発明の実施の形態における再送処理の第二の例（Ｎ＝１）を示す図である。 本発明の実施の形態における再送処理の第三の例（Ｎ＝２）を示す図である。 本発明の実施の形態における再送処理の第四の例（Ｎ＝２）を示す図である。 図９の再送処理における状態遷移を詳細に説明する図である。 最大再送回数に達する無線フレーム数が用いられる場合の再送処理の例を示す図である。 制御チャネルを用いて通知される再送管理情報を示す図である。

符号の説明

１０：送信側装置、１１：再送バッファ、１２：符号化部、１３：変調部、１４：再送制御部、１５：再送専用フレーム設定部、１６：送信レート調整部、２０：受信側装置、２１：復調部、２２：再送合成バッファ、２３：復号部、２４：順序制御用バッファ、２５：受信判定部、２６：ＳＩＮＲ計測部

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図５は、本発明の実施の形態における移動通信システムの構成例を示す図である。移動通信システムは、送信側の移動通信装置と受信側の移動通信装置とを備えて構成され、移動通信装置は、移動通信システムにおける移動機及び無線基地局装置である。移動機から無線基地局装置への上り通信の場合、移動機が送信側の移動通信装置（以下、送信側装置）１０となり、無線基地局装置が受信側の移動通信装置（以下、受信側装置）２０となる。また、無線基地局から移動機への下り通信の場合は、無線基地局装置が送信側装置１０となり、移動機が受信側装置２０となる。以下では、通信方向を区別しないため、移動機及び無線基地局装置は、それぞれ送信側装置１０と受信側装置２０の一方と他方であるものとして説明する。

送信側装置１０において、再送バッファ１１は、送信するデータを蓄積するバッファであり、データ送信後においても受信側装置２０より当該データのＡＣＫを受信するまで、当該データを蓄積する。符号化部１２は、データにＣＲＣなどのエラー判定情報を付加し、エラー訂正符号（ＦＥＣ）を含む符号化パラメータによりデータを符号化する。変調部１３は、符号化されたデータを変調して送信する。

再送制御部１４は、受信側装置２０からのＡＣＫ／ＮＡＣＫを受信し、ＮＡＣＫを受信すると、当該ＮＡＣＫに対応するデータを再送バッファ１１から読み出して再送する。

再送専用フレーム設定部１５は、本発明に特徴的な機能であって、受信側装置２０からのＡＣＫ／ＮＡＣＫ及び受信側装置２０で受信されたデータについてのＳＩＮＲ（いずれか一方でもよい）を受信し、それらから受信側装置２０でのデータ受信状態が劣化していると判断すると、ＲＴＴ間の複数の無線フレーム（例えば８無線フレーム）の一部を再送専用の無線フレーム（以下、再送専用フレームと称す）に設定する。再送専用フレームには、新規データは割り当てられず、再送データのみが割り当てられる。その結果、新規データの送信レートは低下するが、最大再送回数を超えた回数の再送が可能となり、再送データの正常受信の可能性をより高くすることができる。さらに、送信レートは低下するが、受信失敗の可能性が高い新規データの受信失敗の確率を低減することができる。

データの受信状態が劣化している状態では、無線フレームに新規データを割り当てても、受信失敗の可能性が高い。一方で、データの再送回数が増加するほど、再送合成利得が向上し、受信成功の確率が高まる。従って、再送回数が最大再送回数に達しても正常受信されなかった場合に、その再送データの無線フレームを開放して新規データに割り当てるよりも、さらに、その再送データの再送に無線フレームを利用する方が、データの正常受信の可能性を高くすることができ、無線フレームの効率的な利用を図ることができる。

再送専用フレーム設定部１５は、再送専用フレームを設定した場合、新規データが割り当て可能な無線フレーム（再送専用フレーム以外の無線フレーム）のプロセスＩＤを送信レート調整部１６に通知し、送信レート調整部１６は、通知されたプロセスＩＤが開放されたときに、当該プロセスＩＤの無線フレームに新規データを割り当てる。

また、再送専用フレーム設定部１５は、再送専用フレームを設定した場合、再送専用フレームのプロセスＩＤを再送制御部１４に通知し、再送制御部１４は、最大再送回数分の再送を行っても正常受信されなかった再送データを当該再送専用フレームに割り当て、さらに当該データの再送を行う。再送専用フレーム設定部１５の制御及び動作については、後述する。

受信側装置２０の復調部２１は、送信側装置１０からのデータを受信すると、データを復調し、再送合成バッファ２２に蓄積し、そこで再送合成されたデータを復号部２３が復号する。復号データは、順序制御用バッファ２４に格納される。順序制御用バッファ２４のメモリ容量は比較的大きく、ハードウェアの規模の制限からメモリ容量の上限も決められる。この順序制御用バッファ２４のメモリ容量に従って最大再送回数の上限が決まってしまう。

受信判定部２５は、復号データのＣＲＣチェックを行って受信成功／失敗判定を行い、受信成功の場合はＡＣＫを受信側装置２０に送信し、受信失敗の場合はＮＡＣＫを受信側装置２０に送信する。なお、ＳＩＮＲ計測部２６は、復調されたデータのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を計測し、計測結果を送信側装置１０に送信する。

上記構成において、本発明の実施の形態では、受信側装置２０における受信成功／失敗判定結果に基づいて、再送専用フレームを設定することにより、新規データの送信レートを低減させ、再送データの再送回数を増加させることで、受信品質に応じた効率的な再送制御を実現する。以下、さらに詳しく説明する。

図６は、再送専用フレーム設定のための判定テーブルを示す図である。再送専用フレーム設定部１５が当該テーブルを保持し、図６の判定テーブルに基づいて、再生専用フレームの設定を行う。

図６の判定テーブルでは、受信側装置２０における受信品質の判定基準として、ＡＣＫ／ＮＡＣＫに基づく再送失敗回数及び正常受信時再送回数が用いられる。再送失敗回数は、（ＲＴＴ×最大再送回数）の期間において、最大再送回数分の再送を実施したが、受信側装置２０で正常受信されなかったプロセスＩＤの数であり、正常受信時再送回数は、（ＲＴＴ×最大再送回数）の期間において、受信側装置２０で正常にデータを受信できた時点の各プロセスＩＤの再送回数の平均値である。なお、新規送信１回目で正常受信された場合の再送回数＝０である。また、再送失敗回数及び正常受信時再送回数の単位計測期間は、（ＲＴＴ×最大再送回数）であるが、この計測期間のＮ（Ｎ＝１、２、３…）倍の期間にわたり各回数を計測し、単位計測期間あたりの平均値を用いてもよい。従って、判定周期は、（ＲＴＴ×最大再送回数×Ｎ）となる。なお、図６の例では、最大再送回数は５回、ＲＴＴ＝８無線フレームとする。

初期状態は状態０１であり、状態０１では、８無線フレーム中に再送専用フレームは割り当てられていない。すなわち、８無線フレームすべてに新規データの割り当てが可能である。状態０１において、再送失敗回数Ｙが４回以上であると、状態０２に遷移する。再送失敗回数Ｙが４回以上の場合は、８つの無線フレームの半数以上の無線フレームにおいて、最大再送回数分の再送を行っても受信成功しない場合であり、受信品質が低下している状態である。

状態０２に遷移すると、８つの無線フレームに対して２つの再送専用フレームが割り当てられる。従って、８無線フレームにおいて新規データの送信に割り当て可能な無線フレーム数、すなわち、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤの数は６となる。

２つの再送専用フレームが割り当てられることにより、（ＲＴＴ×最大再送回数）の期間において、２×５＝１０回分の再送回数が増加する。新規データ割り当て可能なプロセスＩＤの数は６であるから、計算上、１プロセスＩＤあたり、約１．６（１０／６）回分再送回数が増加し、最大再送回数５回と加えて、約６．６回分の再送回数が確保される。再送回数の増加率は約１．３（６．６／５）倍である。

状態０１から状態０２に遷移することで、再送回数が増加するので、再送合成処理によるさらなる利得向上が期待でき、受信成功する可能性が高まる。一方、受信失敗の可能性が高い無線フレームに新規データを割り当てても、さらなる受信失敗を招く可能性が高いので、送信レートを低下させることで、新規データへの無駄な無線リソース割り当てが抑制される。

状態０２において、再送失敗回数Ｙが３回以上であると、状態０３に遷移する。再送失敗回数Ｙが３回以上の場合は、新規データ割り当て可能な６つの無線フレーム中半数以上の無線フレームにおいて、最大再送回数分の再送を行っても受信成功しない場合であり、状態０２に比べてさらに受信品質が低下している状態である。

状態０３に遷移すると、８つの無線フレームに対して４つの再送専用フレームが割り当てる。従って、８無線フレームにおいて新規データの送信に割り当て可能な無線フレーム数、すなわち、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤの数は４となる。

４つの再送専用フレームが割り当てられることにより、（ＲＴＴ×最大再送回数）の期間において、４×５＝２０回分の再送回数が増加する。新規データ割り当て可能なプロセスＩＤの数は４であるから、計算上、状態０１と比較して、１プロセスＩＤあたり、５（２０／４）回分再送回数が増加し、最大再送回数５回と加えて、１０回分の再送回数が確保される。再送回数の増加率は２（１０／５）倍である。

また、状態０２において、再送失敗回数Ｙ＝０であって、且つ正常受信時再送回数Ｘが最大再送回数未満となると、状態０１に戻す。新規データ割り当て可能な６の無線フレームすべてにおいて、最大再送回数未満の再送で受信成功しているので、新規データを割り当てる無線フレームを増やしても、最大再送回数以内の再送で受信成功する程度に受信品質が向上していると考えられるからである。

状態０３以降についても同様である。すなわち、状態０３において、再送失敗回数Ｙが２回以上であると、状態０４に遷移する。状態０４に遷移すると、８つの無線フレームに対して５つの再送専用フレームが割り当てる。従って、８無線フレームにおいて新規データの送信に割り当て可能な無線フレームは３となる。すなわち、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤの数は３となる。また、状態０３において、再送失敗回数Ｙ＝０であって、且つ正常受信時再送回数Ｘが最大再送回数＋Ａ１（＝６．６回）未満となると、状態０２に遷移する。

さらに、状態０４において、再送失敗回数Ｙが２回以上であると、状態０５に遷移する。状態０５に遷移すると、８つの無線フレームに対して６つの再送専用フレームが割り当てる。従って、８無線フレームにおいて新規データの送信に割り当て可能な無線フレーム数、すなわち、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤの数は２となる。また、状態０４において、再送失敗回数Ｙ＝０であって、且つ正常受信時再送回数Ｘが最大再送回数＋Ａ２（＝１０回）未満となると、状態０３に遷移する。

さらに、状態０５において、再送失敗回数Ｙが１回以上であると、状態０６に遷移する。状態０６に遷移すると、８つの無線フレームに対して７つの再送専用フレームが割り当てる。従って、８無線フレームにおいて新規データの送信に割り当て可能な無線フレーム数、すなわち、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤの数は１となる。状態０６が最も受信品質が悪い状態であり、新規データに割り当て可能なプロセスＩＤをゼロにはできないので、状態０６が最低の送信レートの状態となる。また、状態０５において、再送失敗回数Ｙ＝０であって、且つ正常受信時再送回数Ｘが最大再送回数＋Ａ３（＝１３．３回）未満となると、状態０４に遷移する。

さらに、状態０６において、再送失敗回数Ｙ＝０であって、且つ正常受信時再送回数Ｘが最大再送回数＋Ａ４（＝２０回）未満となると、状態０５に遷移する。図６の判定テーブルに基づいた本実施の形態の再送処理について、以下に説明する。

図７は、本発明の実施の形態における再送処理の第一の例（Ｎ＝１）を示す図である。図７では、状態０１→状態０２→状態０３へと遷移する場合の再送処理を示す。各区間は、ＲＴＴ×最大再送回数の区間であり、Ｎ＝１とする。区間１は状態０１であり、新規データ割り当て可能な無線フレーム数（＝有効プロセスＩＤ数）は８つであり、再送専用フレームはゼロである。この状態０１の区間１において、受信品質が劣化し、再送失敗回数Ｙ＝４となると、次の区間２において、図４の判定テーブルに基づいて、当該再送失敗回数Ｙ＝４が検出される。区間２も状態０１のままである。そして、次の区間３において、状態０１から状態０２への遷移が行われ、区間４で状態０２への遷移が完了し、２つの再送専用フレームが設定される。

状態遷移に１区間の時間がかかるのは、すべてのプロセスＩＤ（０〜７）が開放されるのに、最大で（ＲＴＴ×最大再送回数の時間）が必要だからである。あるプロセスＩＤに新規データが割り当てられ、それが再送される場合、受信失敗が続くと、最大再送回数分再送されるまでプロセスＩＤは開放されない。

そして、区間３における状態０１から状態０２への遷移では、２つの再送専用フレームを設定するので、例えば、８のプロセスＩＤ０〜７のうちプロセスＩＤ６、７が開放された時点で、その開放されたプロセスＩＤを未使用とすることで、新規データの割り当てが抑えられ、再送専用フレーム設定部１５は、プロセスＩＤ６、７に対応する無線フレームを再送専用フレームに設定する。状態０２の区間０４になると、送信レート調整部１６は、再送専用フレームには、新規データを割り当てず、一方、再送制御部１４は、再送専用フレームに、最大再送回数分の再送を行っても受信成功しなかった再送データを割り当てる。

さらに、状態０２の区間７において、受信品質がさらに劣化し、再送失敗回数Ｙ＝３となると、次の区間８において、当該再送失敗回数Ｙ＝３が検出される。区間８も状態０２のままである。そして、次の区間９において、状態０２から状態０３への遷移が行われ、区間１０で状態０３への遷移が完了し、４つの再送専用フレームが設定される。状態０２から状態０３への遷移動作は、状態０１から状態０２への動作と同様である。すなわち、プロセスＩＤの開放される毎に、設定すべき数分のプロセスＩＤを未使用として、当該プロセスＩＤに対応する無線フレームを再送専用フレームに設定する。

図８は、本発明の実施の形態における再送処理の第二の例（Ｎ＝１）を示す図である。図８は、図７とは反対に、状態０３→状態０２→状態０１への遷移する場合の再送処理を示す。各種条件は、図７の場合と同じである。

状態０３の区間１において、受信品質が向上し、再送失敗回数Ｙ＝０且つ正常受信時再送回数Ｘ＝５＜６．６となると、次の区間２において、図４の判定テーブルに基づいて、当該再送失敗回数Ｙ及び正常受信時再送回数Ｘが検出される。区間２も状態０３のままである。そして、次の区間４において、状態０３から状態０２への遷移が行われ、区間４内で遷移完了し、再送専用フレームは４つから２つになる。再送専用フレームの数が減少する方向に遷移する場合、区間４の間、再送専用フレームのプロセスＩＤの開放を待つ必要はなく、上述で未使用としたプロセスＩＤを使用可とすることで、再送専用フレームを即時に新規データ割り当て可能な通常の無線フレームに戻すことができる。具体的には、状態０３では、全プロセスＩＤ０〜７のうち４〜７が未使用となっているが、そのうちのプロセスＩＤ４、５を使用可とすることで、再送専用フレームの数を調整することができる。

さらに、状態０２の区間７において、受信品質がさらに向上し、再送失敗回数Ｙ＝０且つ正常受信時再送回数Ｘ＝３＜５となると、次の区間８において、図４の判定テーブルに基づいて、当該再送失敗回数Ｙ及び正常受信時再送回数Ｘが検出される。区間８も状態０２のままである。そして、次の区間９において、状態０２から状態０１への遷移が行われ、区間９内で遷移完了し、再送専用フレームはなくなり、８つすべての無線フレームは、新規データ割り当て可能な無線フレームとなる。

図９は、本発明の実施の形態における再送処理の第三の例（Ｎ＝２）を示す図である。図９では、Ｎ＝２の場合に状態０１→状態０２に遷移する場合を示す。再送失敗回数Ｙ及び正常受信時再送回数Ｘを２つの区間（ＲＴＴ×最大再送回数）の平均値をとり、判定タイミングも２つの区間毎となる。それ以外の動作は、図７の場合と同様である。

図１０は、本発明の実施の形態における再送処理の第四の例（Ｎ＝２）を示す図である。図１０では、Ｎ＝２の場合に状態０３→状態０２→状態０１に遷移する場合を示す。図９と同様に、再送失敗回数Ｙ及び正常受信時再送回数Ｘを２つの区間（ＲＴＴ×最大再送回数）の平均値をとり、判定タイミングも２つの区間毎となる。それ以外の動作は、図８の場合と同様である。

図１１は、図９の再送処理における状態遷移を詳細に説明する図である。図９における区間５、６における再送処理が示される。区間５−１において、区間３、４の再送失敗回数の平均値により、図６に基づいた状態遷移判定を行い、状態０１から状態０２への遷移が決定される。状態０２に遷移するには、再送専用フレームを２つ設定する必要があるので、プロセスＩＤ６、７が開放された時点で、プロセスＩＤ６、７に対応する無線フレームを再送専用フレームとする。プロセスＩＤ６、７が開放されるには、最大で、ＲＴＴ×最大再送回数の期間が必要である。図１１の例では、区間５−４で、プロセスＩＤ６、７に割り当てられている再送データＤ７、Ｄ８の５回目（最大再送回数）の再送が行われ、区間５−５で当該５回目の再送に対応するＡＣＫを受信することで、プロセスＩＤ６、７は開放される（ＮＡＣＫでも開放される）。通常であれば、開放されたプロセスＩＤ６、７には、新規データが割り当てられるが、本実施の形態では、プロセスＩＤ６、７を未使用とすることで、新規データを割り当てず、再送専用フレームとして用いられる。

区間５終了時点で、正常受信されていない再送データは、Ｄ１、Ｄ１３、Ｄ１１、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２である。そして、次の区間６−１において、プロセスＩＤ０〜５については、これら再送データＤ１、Ｄ１３、Ｄ１１、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２が割り当てられ、２つの再送専用フレームには、新規データは割り当てられずに、再送データＤ１、Ｄ１３が再度割り当てられる。再送データＤ１については、再送専用フレームに割り当てることで、再送回数が６回目となり、最大再送回数よりも多い再送回数が実現する。

再送専用フレームに割り当てる再送データは、再送専用フレームに割り当てる時点で正常受信されていない再送データのうち、例えば、送信順序の早い順に割り当ててられ、この場合、図１１の例に示すように、再送データＤ１、Ｄ１３となる。また、送信順序に関係なく、例えば、再送回数の多い順に割り当てられてもよい。この場合、再送専用フレームに再送データを割り当てる時点で、再送回数の多い再送データは、Ｄ１（５回）、Ｄ９（４回、Ｄ１０（４回）であるので、Ｄ１とＤ９若しくはＤ１とＤ１０のいずれかを割り当てることになる。再送回数と送信順序を組み合わせれば、Ｄ１とＤ９となる。

なお、再送専用フレームが設定される状態０２〜状態０６では、最大再送回数＋（１プロセスＩＤあたりの再送回数増加分）を超えない回数まで再送可能である。従って、状態０２では、６．６回を超えない回数、すなわち６回まで再送可能であり、再送データＤ１は、区間６−１において、再送専用フレームにて６回目の再送が行われるので、この６回目の再送により正常受信されるか否かにかかわらず、再送データＤ１の再送は終わりとなる。

区間６−２の最初のＲＴＴの無線フレームでは、再送データＤ１の５回目の再送に対するＮＡＣＫを受信するが、上述したように、再送データＤ１の再送は行わない。このとき、区間６−１の最初のＲＴＴ時点では、再送専用フレームによる再送データＤ１の６回目の再送（最終再送）に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを受信していないので、プロセスＩＤ０は開放されない。従って、区間６−２の最初のＲＴＴに対応する無線フレームには、この時点で未使用のプロセスＩＤ（例えば６）を割り当て、区間６−２の最初のＲＴＴに対応する無線フレームをプロセスＩＤ０からプロセスＩＤ６に変更する。プロセスＩＤ６に変更された無線フレームに新規データＤ１４が割り当てられる。なお、再送データＤ１の６回目の再送に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを受信した時点で、プロセスＩＤ０を未使用とする。これにより、新規データ割り当て可能なプロセスＩＤ数を６に維持できる。

区間６−２の２番目のＲＴＴの無線フレームでは、再送データＤ１３のＡＣＫを受信するため、新規データＤ１５が割り当てられる。このとき、上述同様に、再送専用フレームによる再送データＤ１３の３回目の再送に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを受信していないので、プロセスＩＤ１は開放されない。従って、区間６−２の２番目のＲＴＴに対応する無線フレームには、この時点で未使用のプロセスＩＤ（例えば７）を割り当て、区間６−２の２番目のＲＴＴに対応する無線フレームをプロセスＩＤ１からプロセスＩＤ７に変更する。プロセスＩＤ７に変更された無線フレームに新規データＤ１５が割り当てられる。なお、再送データＤ１３の３回目の再送に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫを受信した時点で、プロセスＩＤ１を未使用とする。これにより、新規データ割り当て可能なプロセスＩＤ数を６に維持できる。

区間６−２の３番目、４番目のＲＴＴの無線フレームでは、それぞれ再送データＤ１１、Ｄ９のＮＡＣＫを受信するので、再度、再送データＤ１１、Ｄ９が再送される。区間６−２の５番目のＲＴＴの無線フレームでは、再送データＤ１０のＡＣＫを受信するので、新規データＤ１６が割り当てられる。区間６−２の６番目のＲＴＴの無線フレームでは、再送データＤ１２のＮＡＣＫを受信するので、再度、再送データＤ１２が再送される。

そして、区間６−２の再送専用フレームには、再送専用フレームに再送データを割り当てる時点で正常受信されていないデータであって、再送回数が最大再送回数＋（１プロセスＩＤあたりの再送回数増加分）を超えていない再送データが割り当てられる。図１１の例では、再送データＤ１１とＤ９が割り当てられている。再送データＤ９については、再送専用フレームによる再送により、再送回数が６回となり、最終再送である。

上述した本発明の実施の形態では、再送専用フレームを設定するか否かを判定するパラメータとして、再送失敗回数を用いる例について説明したが、パラメータは、再送失敗回数に限られない。例えば、（ＲＴＴ×最大再送回数）区間における正常受信時（受信成功時）の再送回数に基づいて、再送専用フレームを設定する方向への状態遷移が行われるようにしてもよい。最大再送回数内で受信成功している状況でも、受信成功時の再送回数が最大再送回数かそれに近い回数である場合は、受信状況が比較的劣化しつつある状況と考えられているので、再送失敗が発生する前に、事前に再送回数を増加させることで、再送失敗の確率を低減することが可能となる。

さらに、パラメータとして、（ＲＴＴ×最大再送回数）区間における最大再送回数に達する無線フレーム数が用いられてもよい。この場合は、受信の成功／失敗を問わず、再送回数が最大再送回数に達する無線フレーム数がカウントされる。

図１２は、最大再送回数に達する無線フレーム数が用いられる場合の再送処理の例を示す図である。再送専用フレームが設定されていない状態において、区間１における（最大再送回数に達する無線フレーム数）＝４となった場合、次の区間２以降において、再送専用フレームが２つ設定され、それにより、新規データ割り当て可能な無線フレームが２つ削減される（状態０１から状態０２への遷移）。

受信品質レベルを判定するためのパラメータとして、受信失敗回数、正常受信時再送回数、最大再送回数達成無線フレーム数などの再送回数に関するパラメータに限られず、例えば、ＳＩＮＲ計測部２６で計測されるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が用いられてもよい。ＳＩＮＲが低ければ、正常受信の確率は低くなるので、再送回数も増加すると考えられ、再送回数に関するパラメータに代わって、ＳＩＮＲが低くなるほど、再送専用フレームの数が多くなるような判定基準（図６の判定テーブルに対応するもの）を設ければよい。

さらに、再送回数に関するパラメータとＳＩＮＲの両方を組み合わせた判定基準が設けられてもよい。図６の判定テーブルでは、再送失敗回数のみにより再送専用フレーム設定に関する状態遷移を判定するが、ＳＩＮＲをも考慮することで、瞬時的なＳＩＮＲの改善・劣化に起因する過剰な状態遷移を防止することができるようになる。

このように、本発明では、再送回数に関するパラメータやＳＩＮＲなどのパラメータに基づいて受信品質レベルを判定し、その判定結果に応じて適応的に再送回数を増加させるが、受信側での再送データの受信処理（再送合成処理等）は、送信側にて制御チャネルにより通知される再送管理情報（例えば、再送管理単位識別用のプロセスＩＤ、受信データが新規／再送のどちらであるかを識別するための新規データ識別子等）により、従来どおりの処理で実現可能である。

さらに、送信側装置１０の再送バッファ１１、受信側装置２０の再送合成バッファ２２、及び、順序制御用バッファ２４のサイズは従来と同じ容量で実現可能である。ＲＴＴ＝８無線フレーム、最大再送回数＝５の場合を考えると、ＲＴＴ内の１無線フレームのみ再送が発生し、更に、最大再送回数目で受信成功した場合、再送が発生していない他の７無線フレームでは、常時、新規データが送信される。受信側処理後段へは、送信時のデータの並びを再生する必要があるため、１無線フレーム分の再送データと、７無線フレーム×ＲＴＴ
時間で送受信した新規データを格納する必要があるため、順序制御用バッファ２４は、ＲＴＴ×最大再送回数分の無線フレームで送受信するデータを格納することが可能なサイズのものが必要となる。本発明では従来の（ＲＴＴ×最大再送回数）時間内における再送回数を適応的に増加させるため、受信側装置２０で受信する最大無線フレーム数は従来と変わらないため、順序制御用バッファのサイズは従来と同じ容量で実現できる。

また、再送専用フレームを設定することで、新規割り当て可能な無線フレームが削減し、送信レートが低下するが、これは、無駄な新規データ送信に起因する新たな再送発生を抑制する作用を有する。さらに、基地局と移動局間（レイヤ１）の再送失敗率を抑制することは、上位層（レイヤ２）での再送発生率を低減し、上位層を含むシステムとしてのスループットを改善することになる。

また、既存の送信レートを調整する手段と組み合わせることで、ＨＡＲＱ方式を組み合わせたより柔軟な送信レートの調整が可能となる。例えば、受信品質に応じて送信レートを調整する既存の手段として、受信品質（伝搬路の特性状態）に応じて最適な変調方式を選択して送信を行う適応変調方式がある。これは、伝搬路の状況が良好である場合は、高速伝送が可能な１６ＱＡＭ
等の変調方式を選択することで、より多くの情報の送信が可能であり、また伝搬路の状況が劣化している場合は、ＱＰＳＫ等の変調方式を選択することで、伝送速度を下げて通信品質を保った送信を可能とするものである。本発明と適応変調を組み合わせた場合、例えば、適応変調判定周期（変調方式を切替判定する周期）が本発明の閾値判定周期より十分大きいケースを考えると、受信品質が良好な状態から著しく劣化した状態へ変化した場合、変調方式は受信特性が著しく劣化しているにも関わらず高レートの変調方式（例えば、１６ＱＡＭ
等）を選択して送信する区間が発生し、またこの時の送信データには高い確率で再送が発生することが予想できる。この場合、本発明による閾値判定によりその区間（適応変調判定周期）の送信レートを一時的に抑えることで、再送発生率を低減させつつ、また、再送回数増加により再送合成利得を増加させることが可能となり、より柔軟かつ適応的なスループット改善制御が可能となる。また、逆に適応変調判定周期（変調方式を切替判定する周期）が本発明の閾値判定周期より小さいケースを考えると、伝搬路の特性劣化が継続し最小レートの変調方式（例えば、ＱＰＳＫ
等）を選択している状況において、再送失敗が発生し始めた状態（適応変調による通信品質を保つことができる限界の状態）に至った場合に、本発明を適用することで、前ケースと同様に、余計な送信を抑えて再送発生率を低減させつつ、また、再送回数増加により再送合成利得を増加させることで再送失敗率を低減することが可能である。

また、本実施の形態では、図６の判定テーブルによる再送専用フレームの設定要否の判定は、送信側装置１．０の再送専用フレーム設定部１５が実施するが、再送専用フレーム設定部１５は、受信側装置２０に設けられてもよい。すなわち、受信側において、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ及びＳＩＮＲにより、再送専用フレームの設定要否を判定し、その判定結果（状態遷移情報）を再送管理情報として制御チャネルにより送信側に通知することで、同様の制御が可能となる。ただし、この場合も、当該再送管理情報を受信して再送専用フレームを設定するのは、送信側装置１０の再送専用フレーム設定部１５である。

図１３は、制御チャネルを用いて通知される再送管理情報を示す図である。再送管理情報は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどの通常含まれる情報に加えて、再送専用フレーム設定要否判定結果（状態遷移情報）を含む。

移動通信装置における最大送信レートがＲＴＴ時間内の無線フレーム全てを必要せず（無線フレームに空きが発生するケースが存在する場合）、更にその空き部分の無線リソースを占有することが可能である場合、その空きフレームを再送専用フレームとして固定的及び継続的に割り当てることにより、新規データの送信レートを低下させることなく、再送回数を増加させることができる。

なお、この場合、最大再送回数に変更がない場合、空きフレームを再送専用フレームとすることで増加する１プロセスＩＤ当りの再送増加分に相当する順序制御用バッファサイズを削減することができる。例えば、ＲＴＴ
時間内の無線フレーム中、半分のフレームに空きが発生するケースを考えると、空きフレームを再送専用フレームとして割て当てた場合（最大伝送レート送信時にＲＴＴ
内で使用する全無線フレームにて再送が発生し、各再送データに均一に空きフレーム：再送専用フレームを割て当てるケースが一番厳しいケースである）、従来の（ＲＴＴ×最大再送回数×無線フレーム長）時間における１無線フレーム当たりの最大再送回数は２倍に増加する。このケースの場合、従来の１／２
の時間で従来の最大再送回数分の送信が完了するため、バッファ容量は１／２に削減可能となる。

また、空きフレームを再送専用フレームとして、再送回数を増加させることで、ＲＴＴ時間内で割り当てる再送回数が増加するため、再送時間の短縮化が可能となる。

移動通信装置内で異なる品質クラス（ＱｏＳ）のデータを混在して送受信を行う場合、各品質クラスに応じた再送合成品質を再送専用レートの各ＱｏＳへの割当比で調整することで、高品質クラスの再送失敗率を優先的に低減させることが可能となる。

本発明は、移動無線システムを構成する移動通信装置、具体的には、携帯電話機及び基地局装置などに適用可能である。

Claims (12)

1. データを送信してから当該データが受信側装置により正常に受信されたことを示す成功応答又は正常に受信されなかったことを示す失敗応答を前記受信側装置より受信するまでの所定周期内の複数の無線フレームそれぞれにデータを割り当てて前記受信側装置に送信し、前記失敗応答を前記受信側装置より受信すると、当該失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに正常に受信されなかったデータを再度割り当てて再送する移動通信装置において、
   前記受信側装置におけるデータの受信品質レベルに応じて、前記複数の無線フレームの一部を再送専用フレームに設定する設定部と、
   前記失敗応答を前記受信側装置より受信すると、当該失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに正常に受信されなかったデータを再度割り当てて再送するとともに、さらに前記再送専用フレームに当該データを割り当てて再送する再送制御部とを備え、
   前記再送専用フレームを設定することにより、データの再送可能回数を前記再送専用フレームが設定される前の最大再送回数より増加させることを特徴とする移動通信装置。
2. 請求項１において、
   前記設定部は、前記成功応答を前記受信側装置より受信すると、当該成功応答の受信タイミングに対応する無線フレームに新規のデータを割り当てずに、当該無線フレームを前記再送専用フレームに設定することを特徴とする移動通信装置。
3. 請求項１において、
   前記設定部は、前記失敗応答を前記受信側装置より受信し、前記失敗応答に対応するデータの再送回数が最大再送回数に達している場合、前記失敗応答の受信タイミングに対応する無線フレームに新規のデータを割り当てずに、当該無線フレームを前記再送専用フレームに設定することを特徴とする移動通信装置。
4. 請求項１において、
   前記設定部は、前記失敗応答に対応するデータの再送回数に関するパラメータ基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
5. 請求項１において、
   前記設定部は、前記受信側装置により計測されるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
6. 請求項１において、
   前記設定部は、前記失敗応答に対応するデータの再送回数及び前記受信側装置により計測されるＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）に基づいて前記受信品質レベルを判定し、前記受信品質レベルが第一の基準を満たさない場合に、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
7. 請求項１において、
   前記設定部は、再送回数が最大再送回数に達しても前記正常に受信されなかったデータ数が所定数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
8. 請求項１において、
   前記設定部は、最大再送回数の再送により正常に受信されたデータ数が所定数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
9. 請求項１において、
   前記設定部は、正常に受信されたデータの再送回数が所定回数以上の場合、前記再送専用フレームを設定することを特徴とする移動通信装置。
10. 請求項１において、
    前記設定部は、前記再送専用フレームが設定された後、前記受信品質レベルが第二の基準を満たしていると判定すると、前記設定された再送専用フレームの数を削減することを特徴とする移動通信装置。
11. 請求項１において、
    前記設定部は、前記再送専用フレームが設定された後、正常に受信されたデータの再送回数が所定回数未満であると判定すると、前記設定された再送専用フレームの数を削減することを特徴とする移動通信装置。
12. 請求項１において、
    前記設定部は、設定する再送専用フレームの数を、前記受信品質レベルに応じて段階的に増減することを特徴とする移動通信装置。

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