WO2004107640A1

WO2004107640A1 - 再送制御方法および通信装置

Info

Publication number: WO2004107640A1
Application number: PCT/JP2003/006694
Authority: WO
Inventors: Wataru Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-09
Also published as: US7913145B2; CN1771684A; DE60332501D1; EP1628427B1; JP4260804B2; CN1771684B; US20070162811A1; EP1628427A1; EP1628427A4; JPWO2004107640A1

Abstract

本発明の再送制御方法では、送信側の通信装置が受信側の通信装置からＮＡＫを受け取った場合に、符号化器（１０１）が、初送時のパリティ検査行列を変換して得られる既約標準形の検査行列（検査記号生成行列Ｐと単位行列で構成される）が一部となるように再送時のパリティ検査行列を生成し、さらに、前記再送時のパリティ検査行列を既約標準形の検査行列（検査記号生成行列（Ｐ＋Ｐ´）と単位行列で構成される）に変換し、さらに、前記検査記号生成行列（Ｐ＋Ｐ´）を含む再送時の既約標準形の生成行列を生成し、そして、前記生成行列Ｐ´と固定長のメッセージｍとを用いて追加パリティ（＝Ｐ´×ｍ）を生成し、その後、変調器（１０２）が、前記追加パリティに対して所定のデジタル変調を行い、送信することとした。

Description

再送制御方法およぴ通信装置技術分野

この発明は、誤り訂正符号として低密度パリティ検査（LDPC : Low-Densit y Parity-Check) 符号を採用したシステムにて実現可能な再送制御方法および当該システムを構成する通信装置に関明するものであり、詳細には、 Typ e— Π型 HARQ (Hybrid Automatic Repeat re田Quest) に L D P C符号を適用した場合の再送制御方法および通信装置に関するものである。背景技術

以下、従来の再送制御方法について説明する。たとえば、誤り制御には、誤り訂正符号化（FEC： Forward Error Correction) と自動再送要求（ARQ： Au tomatic Repeat reQuest) があるが、パケット伝送では、エラーフリー伝送を保証する必要があるため、 ARQによる誤り制御が不可欠である。特に、伝搬路の状態に応じて最適な変調方式，符号化方式を選択して（適応変復調'誤り訂正）スループットの向上を図るようなシステムにおいては、バケツト誤りが避けられないため、 F E C機能を組み込んだ HARQ方式が必要となる。

なお、上記 HARQ方式としては、再送バケツトがオリジナルのバケツトと同 —の Ty p e— I型 HARQと、再送バケツトがオリジナルのパケットと異なる Ty p e— Π型 HARQがある。

ここで、上記 Ty p e—Π型 HARQの一例について説明する。 Typ e— Π 型 HARQは、基本的に、初送時に情報ビットを送信し、再送時に誤り訂正のためのパリティビットを送信するものであるが、ここでは、上記 Ty p e— Π型 H ARQを、一例として、ターボ符号を用いたシステムに適用した場合について説明する（非特許文献 1参照）。たとえば、ターボ符号を用いるシステムにおいては、送信側の通信装置が、情報信号系列を符号ィ匕率 Rで符号ィ匕した後、所定の消去規則に基づいて符号化後の冗長ビット（パリティビット）を間引いて送信する。そして、再送時には、初回送信時のパケットとは異なる、追加パリティのみで構成されたパケットを送信する。一方、受信側の通信装置では、受信バッファに保存された初送時の受信バケツトと再送パケットとを符号合成し、再送回数に応じてより小さレヽ符号化率で復号処理を行う。

T y p e— Π型 HAR Qでは、このような一連の処理を、誤りが検出されなくなるまで繰り返し実行することによって、エラーフリー伝送を実現し、さらに、符号化利得向上により受信特性の向上を図っている。

しかしながら、前述した文献に記載されたターボ符号を用いた再送制御方法においては、消去するビット数が多いほど、シャノン限界との距離が離れ、特性が劣化する、という問題があった。また、ターボ符号を用いた再送制御方法では、再送時に追加パリティを送信した場合であつても、選択されたパリティが最適なパリティかどうかはわからないため、ターボ符号本来の性能が得られない可能性がある、という問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、 T y p e— Π型 HAR Qにおいて、消去するビット数が多い場合であっても特性が安定し、常に誤り訂正符号本来の性能を得ることができる再送制御方法および通信装置を提供することを目的としている。発明の開示

本発明にかかる再送制御方法にあっては、初送時、所定の符号化率で符号化後の符号語を送信し、再送時、追加のパリティを送信する再送制御方法であって、受信側の通信装置から NAKを受け取った送信側の通信装置が、初送時のパリティ検査行列を変換して得られる既約標準形の検査行列（検査記号生成行列 Pと単位行列で構成される）がー部となるように、再送時のパリティ検査行列を生成するパリティ検查行列生成ステップと、前記再送時のパリティ検査行列を既約標準形の検査行列（検査記号生成行列（p + p z ) と単位行列で構成される）に変換する検査行列変換ステップと、前記検査記号生成行列（Ρ + Ρ ' ) を含む再送時の既約標準形の生成行列を生成する生成行列生成ステツプと、前記生成行列

Ρ一と固定長のメッセージ mとを用いて追加パリティ（= P , x _m) を生成し. さらに、生成された追加パリティに対して所定のデジタル変調を行い、送信する追加パリティ生成/送信ステップと、受信側の通信装置が、受信した変調信号に対して所定のデジタル復調を行い、さらに、予め保存しておいた初送時の受信データと復調後の追加パリティとを合成して復号処理を行い、初送時の受信データを正常に復号できなかった場合、送信側の通信装置に対して NAKを返信する復号ステップと、を含み、以降、 NAKを受け取った送信側の通信装置が、 AC K が返信されるまで、符号ィ匕率を下げながら前記パリティ検査行列生成ステップ、前記検査行列変換ステップ、前記生成行列生成ステツプぉよぴ前記追加パリティ生成送信ステップを繰り返し実行し、一方、受信側の通信装置が、初送時の受信データを正常に復号できるまで、前記追加パリティの合成処理を繰り返しながら前記復号ステップを繰り返し実行することを特徴とする。

この発明によれば、たとえば、 T y p e— Π型 HAR Q採用時の誤り訂正符号として、シャノン限界に極めて近い優れた特性をもつ L D P C符号を適用した場合、再送時は、初送時または前回の再送時の符号ィ匕率よりも低い符号ィ匕率で、パリティ検査行列 H_R )を生成し、さらに当該パリティ検查行列 H_{R (U}から「H _{R (L)} X G_R (_L) = 0」を満たす再送時の生成行列 G_R ( を生成し、その生成結果に基づいて追加パリティのみを送信することとした。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明にかかる再送制御方法を示すフローチャートであり、第 2図は、 L D P C符号化 Z復号システムを示す図であり、第 3図は、丁7 6—11型 HAR Qの処理を示す図であり、第 4図は、有限ァフィン幾何に基づく I r r e g u 1 a r一 L D P C符号用のパリティ検查行列の構成法を示すフローチャートであり、第 5図は、有限ァフィン幾何符号 AG (2, 2²) のマトリクスを示す図であり、第 6図は、最終的な列の重み配分; L (γ J と行の重み配分の一例を示す図であり、第 7図は、生成行列 G_{R (U}を生成するための条件を示す図であり、第 8図は、既約標準形の検査行列 H_{s y s}= [P _(n__{k) xk} I I _k] への変換処理を示す図であり、第 9図は、初送時の既約標準形の生成行列 G_{R (L)}の生成処理を示す図であり、第 1 0図は、再送時のパリティ検查行列 H_{R (L)}を示す図であり、第 1 1図は、再送時の既約標準形の検査行列 H_{sy s}= [P _(n__{k) x} (_{k +} _t) I I _{k + t}] への変換処理を示す図であり、第 1 2図は、再送時の既約標準形の生成行列 G_{R (L)}の生成処理を示す図であり、第 1 3図は、再送時の符号語を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説術するために、添付の図面に従ってこれを説明する。第 1図は、本発明にかかる再送制御方法を示すフローチャートである。ここでは、 Ty p e— I [型 HARQ採用時の誤り訂正符号として、たとえば、シャノン限界に極めて近レ、優れた特性をもつ L D P C符号を適用した場合の再送制御方法について説明する。

なお、本実施の形態における LD P C符号用のパリティ検查行列 H_R )は、たとえば、設定されるパラメータに応じて通信装置内で生成する構成としてもよいし、通信装置外部の他の制御装置（計算機等）で生成することとしてもよレ、。上記パリティ検査行列 H_{R (L)}が通信装置外部で実行される場合は、生成済みのパリティ検査行列 H_R (_uが通信装置に格納される。以降の実施の形態では、通信装置内でパリティ検査行列 H_R ）を生成する場合について説明する。ただし、上記 R (L) は符号化率を表し、 L= l， 2, 3， ··'， ma x (0<R (1) く R (1) <〜<R (m a x - 1 ) <R (ma x) = 1) とする。 R (ma ) は無符号化を意味する。

ここで、本実施の形態の再送制御方法を説明する前に、まず、本実施の形態の再送制御方法を実現可能な符号化器およぴ復号器の位置付けについて説明する。第 2図は、 LD PC符号化 Z復号システムを示す図である。第 2図において、送信側の通信装置は、符号化器 1 01と変調器 1 02と再送制御部 1 03を含む構成とし、受信側の通信装置は、復調器 104と復号器 1 05と再送制御部 1 0 6を含む構成とする。なお、ここでは、説明の便宜上、送信側で必要な構成（送信機の構成）と受信側で必要な構成（受信機の構成）に分けて記載しているが、これに限らず、双方向の通信を実現可能な通信装置として、両方の構成を備えることとしてもよい。

送信側の符号化器 1 0 1では、初送時、後述する本実施の形態のパリティ検査行列の構成法にて LDPC符号用のパリティ検査行列 H_{R (L}) (nX k行列）を生成する。そして、以下の条件に基づいて生成行列 G_R (_uを求める。

G_{R (L)} ： (n-.k) Xn行列 (n-k ：情報長， n：符号語長）

h-R (L) ^X R (L) = 0

その後、符号化器 1 0 1では、情報長 n— kのメッ rージ（n^mfmn— _k) を受け取り、上記生成行列 G_{R (L)}を用いて符号語 C_{R (L)}を生成する。

C_R (L) = ( ₁m₂--m_n→) G_{R (L)}

= (c _{l C 2}---c_n) (ただし、 H (_{C l} c ₂--c_n) ^T=0)

そして、変調器 1 02では、生成した符号語 C_R (_L)に対して、 B P SK, Q P SK, 多値 QAMなどのデジタル変調を行い、送信する。

一方、受信側では、復調器 104力通信路 107を介して受け取った変調信号に対して、 BP SK, QP SK, 多値 Q AMなどのデジタル復調を行い、さらに、復号器 105が、 LD PC符号ィ匕された復調結果に対して、「s um—p r o d u c tアルゴリズム」による繰り返し復号を実施し、推定結果（もとの m₂'"m_n—_kに対応）を出力する。

つづいて、上記 LD PC符号ィ匕 Z復号システムにおける各通信装置の動作、すなわち、本実施の形態における再送制御方法について詳細に説明する。第 1図（ a) は送信側の通信装置の処理を示し、第 1図（b) は受信側の通信装置の処理を示す。なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、 1つの情報系列に着目した場合の再送制御について記載するが、 Ty p e—IIMHARQでは、通常、第 3図に示すように、複数の情報系列が連続的に送信され、 NAKが返信された場合に再送制御を行う。

まず、上記送信側の通信装置では、符号化器 101が、所定の符号化率 R (L ) に基づいて（初送時の L=2〜！ na X— 1) 、初送時の LD P C符号用のパリティ検查行列 H_R ( （nxkの行列）を求め、この初送時のパリティ検查行列 H _{R (L)}から「H_{R (L}) XG_{R (L}) =0」を満たす生成行列 G_{R (L)} ( (n-k) xnの行列）を求める（ステップ S 1) 。

ここで、上記符号化器 101における LD P C符号用のパリティ検査行列の構成法について詳細に説明する。本実施の形態では、一例として、有限ァフィン幾何に基づく I r r e gu 1 a r— LD P C符号用のパリティ検査行列の構成法（第 1図ステップ S 1の詳細）について説明する。

第 4図は、有限ァフィン幾何に基づく I r r e gu 1 a r— LDP C符号用パリティ検査行列の構成法を示すフローチャートである。なお、以降、 I r r e g u 1 a r一 LDP C符号用のパリティ検查行列を、単に、パリティ検查符号と呼ぶ。

まず、符号化器 101では、パリティ検査行列のベースとなる有限ァフィン幾何符号 AG (2, 2 ^s) を選択する（第 4図、ステップ S 21) 。ここでは、行の重みと列の重みがそれぞれ 2 ^sとなる。第 5図は、たとえば、有限ァフィン幾何符号 AG (2， 2²) のマトリクスを示す図（空白は 0を表す）である。

つぎに、符号化器 101では、列の重みの最大値 r！ ( 2 < r _t≤ 2 ^s) を決定する（ステップ S 22) 。そして、符号化率 R (L) を決定する（ステップ S 2 2) 。

つぎに、符号ィ匕器 101では、ガウス近似法（Gaussian Approximation) による最適化を行い、暫定的に、列の重み配分； L (γ と行の重み配分を求める（ステップ S 23) 。なお、行の重み配分の生成関数 p (x) は p (x) = p _ux^u一 ¹+ (1 - p _u) x^uとする。また、重み uは u≥ 2の整数であり、 _{P u}は行における重み uの割合を表す。

つぎに、符号化器 101では、有限ァフィン幾何の行の分割により構成可能な、行の重み {u， u+ 1} を選択し、さらに下記（1) 式を満たす分割係数 {b_u， b_{u + 1}} を求める（ステップ S 24) 。なお、 b_u, b_{u + 1}は非負の整数とする。 b_u+b_u+1 (u + 1) =2^S … (1)

具体的には、下記（2) 式から b_uを求め、上記（1) 式から b_{u + 1}を求める。

つぎに、符号化器 101では、上記決定したパラメータ u， u+1, b_u， b _{u +1}によって更新された行の重みの比率 p _u '， P _{u + 1} 'を (3) 式により求める（ステップ S 25) 。

つぎに、符号化器 101では、ガウス近似法による最適化を行い、さらに上記で求めた u， u+ 1, _u ' , _{+ 1} 'を固定のパラメータとして、暫定的に、列の重み配分 I (γ i) を求める（ステップ S 26) 。なお、重みは Y i≥2 の整数であり、 λ (γ；) は列における重み γ iの割合を表す。また、列数が 1 以下となる重み（え ( ί) ≤7 _s/w_t, iは正の整数）を候補から削除する。ただし、 w_tは AG (2, 2^s) に含まれる 1の総数を表す。

つぎに、上記で求めた重み配分を満たし、かつ下記（4) 式を満たす、列の重み候補のセット {τ /い y _z, ···, y！ ( i≤2^s) } を選択する（ステップ S 2 7) 。そして、下記（4) 式を満たさない列の重み y _;が存在する場合には、その列の重みを候補から削除する。

なお、各 aは、列の重み 2 sを構成するためのい γ ₂, ···, γ ,} に対する非負の整数となる係数を表し、 i, jは正の整数であり、 τ/ iは列の重みを表し、 ,は列の最大重みを表す。

つぎに、符号化器 101では、ガウス近似法による最適化を行い、さらに上記で求めた u， u+ 1, p _u ' , P_u+1 'と {τ /い 2. …， ι) を固定パラメータとして、列の重み配分 λ (y と行の重み配分 p _uを求める（ステップ S 28) o

つぎに、符号ィヒ器 101では、分割処理を行う前に、列の重み配分; I ( i) と行の重み配分を調整する（ステップ S 29) 。なお、調整後の各重みの配分は、可能な限りガウス近似法で求めた値に近い値にする。第 6図は、ステップ S 29における最終的な列の重み配分 ( y _}) と行の重み配分の一例を示す図である。

最後に、符号化器 101では、求めるパリティ検査行列のサイズが nX kとなるように、また、上記処理で求めた各重み配分に基づいて、有限ァフィン幾何における行および列を削除および分割し（ステップ S 30) 、 n'xkのパリティ検查行列 H_{R (L)}を生成する。本発明における有限ァフィン幾何符号の分割処理は、各行または各列から「1」の番号をランダムに抽出し、不規則に分割（ランダム分割）する。なお、この抽出処理は、ランダム性が保持されるのであればどのような方法を用いてもよい。

このように、本実施の形態では、たとえば、上記有限ァフィン幾何に基づくパリティ検査行列の構成法（第 1図、ステップ S 1) を実行することによって、確定的で特性が安定したパリティ検査行列 H_{R (u} ： (nxk) を生成した。

なお、本実施の形態においては、基本となる符号（基本行列）に有限ァフィ幾何を用いることとした（ステップ S 21) 力これに限らず、「行と列の重みが一定」かつ「2部グラフ上のサイクル数が 6以上」という条件を満たす行列であれば、有限ァフィン幾何以外（ C a y 1 e yグラフによる基本行列や R ama n u j a nグラフによる基本行列等）の行列を用いることとしてもよい。

また、本実施の形態では、一例として、上記ステップ S 21〜S 29を用いて有限ァフィン幾何に基づくパリティ検查行列を生成したが、上記ステップ S 1で生成するパリティ検查行列 H_R )については、これに限らず、上記以外の構成法で生成することとしてもよい。具体的にいうと、上記検查行列 H_{R (L)}の重み配分は、「パリティ検査行列 H_R ）がフルランク（線形独立）であること」とレヽう条件を満たしていれば、上記とは異なる既知の方法で決定してもよい。

また、本実施の形態では、初送時の Lを 2〜！ na x—lとしたが、 L = m a x としてもよい。初送時の I^ L=ma x (R (ma x) =1) の場合は、無符号化を意味するので、符号化器 101による符号化処理は行われなレ、。

上記のように、初送時のパリティ検査行列 H_{R (U}を生成後、つぎに、符号ィ匕器 101では、この H_{R (L)}を用いて「H_{R (L)} XG_{R (L)} =0」を満たす初送時の生成行列 G_R )を求める（ステップ S I) _p ここで、初送時の生成行列 G_{R (U} の生成処理を詳細に説明する。

まず、符号化器 101では、上記「H_{R (L)} XG_R (_L) =0」を満たす、すなわち、第 7図に示す条件を満たす上記生成行列 G_R (_uを生成するため、上記パリティ検査行列 H_{R (L)}を第 8図に示すような既約標準形の検査行列 H_sys= [P ( _n__{k) xk} I I _k] に変換する。なお、上記パリティ検査行列 H_R (_L)は、フルランク（線形独立）なので、必ず既約標準形の検査行列 H_sysを生成できる。ただし、 Pは検査記号生成行列であり、 Iは単位行列である。

つぎに、符号化器 101では、第 9図に示すように、上記検査記号生成行列 P —_{k) xk}と単位行列 I _{n k}で構成された（n— k) Xnの初送時の既約標準形の生成行列 G_{R (L)}を生成する。

上記のように、ステップ S 1の処理によって、初送時のパリティ検査行列 H_R (_L)および初送時の生成行列 G_{R (L)}を生成後、つぎに、符号化器 1 0 1では、第 7図に示すように、符号語 C_R (_L) =G_R (_u Xmを生成する（ステップ S 2) 。なお、 m = mい m₂, …， m_{n k}である。そして、変調器 1 02が、生成された符号語 C_R ）に対して、 BP SK, QP SK, 多値 Q AMなどのデジタル変調を行い、送信する（ステップ S 2) 。

つぎに、受信側の通信装置では、復調器 1 04力通信路 1 07を介して受け取った変調信号に対して、 B PSK, QPSK, 多値 Q AMなどのデジタル復調を行い、さらに、復号器 10 5が、 LD PC符号ィ匕された復調結果に対して、「 s um—p r o d u c tアルゴリズム」による繰り返し復号を実施する（ステツプ S 1 1) 。その結果、初送時のデータを正常に受信できた場合（ステップ S 1 2， Ye s) 、再送制御部 1 06では、送信側の通信装置に AC Kを返信する（ステップ S 1 3) 。そして、 ACKを受け取った送信側の通信装置では（ステツプ S 3, Ye s) 、再送用に保存しておいて初送データを削除する。

一方で上記ステップ S 1 2の判断処理によって、初送時のデータを正常に受信できなかった場合（ステップ S 1 2， No) 、再送制御部 1 06では、送信側の通信装置に対して NAKを返信し、同時に、初送時の受信データを保存する（ステツプ S 14) し、その後、再送データの受信待ち状態に移行する（ステップ S 1 5) 。

つぎに、 NAKを受け取った送信側の通信装置では（ステップ S 3, No) 、再送制御部 103が、符化群 10 1に対して、 Ty p e— Π型 HARQを採用する場合の再送データとして、たとえば、追加パリティの生成を指示する。そして、符号化器 1 0 1力初送時の符号化率よりも低い符号化率 R (L) で（たとえば、初送時の Lが m a Xであれば再送時の Lは m a x— 1、初送時の L力 2であれば再送時の Lは 1となる）、再送時のパリティ検査行列 H_R (_u ( (n+ t ) x (k+ t) の行列）を生成し（ステップ S 4) 、新たに生成したパリティ検查行列 H_{R (L)}から「H_{R (L)} XG_{R (L)} =0」を満たす再送時の生成行列 G_{R (L)} ( (n-k) x (n+ t) の行列）を求める（ステップ S 4) 。ここで、再送時の生成行列 G_{R (L}) ( (n-k) x (n+ t) の行列）の生成処理について説明する。

第 10図は、再送時のパリティ検査行列 H_R (_L) ( (n+ t) x (k+ t) の行列）を示す図である。

符号化器 101では、情報 mの情報量（mi mn— _k) を固定した状態で追加パリティを生成するために、まず、第 10図に示すように、初送時の既約標準形の検查行列 H_sys (図示の斜線部に相当）を保持した状態で、セの0行列を初送時の既約標準形の検查行列 H _{s y s}の右横に配置し、さらに、（ n + t ) X t の行列 Aを追加生成し、それを初送時の既約標準形の検査行列 H _{g y s}の下部に配置した、再送時のパリティ検査行列 H_{R (L)}を生成する。

このとき、上記行列 Aの重み配分は、「再送時のパリティ検査行列 H_R (_uが r a nkH_{R (L)} = k+ tとなること（フルランク：線形独立であること）」，「再送時のパリティ検査行列 H_{R (L)}が初送時の既約標準形の検査行列 H _{s y s}を保持すること」，「各符号化率 R (L) に応じて求めた H_R (_uに対応する SN Rとシャノン限界との差、の総和が最小（最適）であること」という拘束条件の下で、上記第 4図に示す方法またはそれとは異なる既知の方法により決定する。なお、 tのサイズは、システムの要求条件に依存する。また、上記 t列分の 0行列は、上記拘束条件を満たせるのであれば、必ずしも 0行列である必要はない。たとえば、初期時の: Lを ma X— 1とし、再送時の Lを m a x— 2とすると、上記再送時のパリティ検査行列 H_{R (L)} ( (n+ t) x (k+ t) の行列）の生成処理は、下記（5) 式のように表現できる。なお、 H_{R (max} D , H_{R (max}— ₂) はともにフルランクである。 HR 一 2)

n-k n-k

R(max- 1) ,Rfmax-2) =

n n + t つぎに、符号化器 101では、再送時においても「H_{R (L)} XG_R (_L) =0」を満たす生成行列 G_{R (L)}を生成するため、再送時のパリティ検査行列 H_{R (L)}を、第 1 1図に示すような、再送時の既約標準形の検査行列 H_sys= [P _(n__{k) x (k +} _t) I I _k+t] に変換する。なお、上記条件により再送時のパリティ検査行列 H_R ）は、フルランク（線形独立）なので、必ず上記再送時の既約標準形の検査行列 H_sysを生成できる。

つぎに、符号化器 101では、第 12図に示すように、上記検査記号生成行列 P _(n- _k) X _{(k + t)} と単位行列 I _n- _kで構成された（n— k) X (n+ t) の再送時の既約標準形の生成行列 G_{R (L)}を生成する (図示の斜線部に相当）。

上記のようにステップ S 4の処理によって、再送時のパリティ検査行列 H_{R (L} )および再送時の既約標準形の生成行列 G_{R (L)}を生成後、つぎに、符号化器 10 1では、第 13図の斜線部で示す追加パリティ p ' (p ' =P _(n__k) x_tXm) を生成する（ステップ S 5) 。なお、第 13図は、再送時の符号語を示す図である。また、 m m m₂₎ …， m_n—_kである。そして、変調器 102力生成された追加パリティ p に対して、 BPSK, QPSK, 多値 QAMなどのデジタル変調を行い、送信する（ステップ S 5)

つぎに、受信側の通信装置では、復調器 104が、通信路 107を介して受け取った変調信号に対して、前述同様、所定のデジタル復調を行い（ステップ S 1 5) 、さらに、復号器 105が、上記ステップ S 14の処理で予め保存しておいた初送時の受信データと復調後の追加パリティとを合成して「 s um— p r o d u c tアルゴリズム」による繰り返し復号を実施する（ステップ S 16) 。その結果、初送時のデータを正常に受信できた場合（ステップ S 17, Ye _s) 、再送制御部 106では、送信側の通信装置に AC Kを返信する（ステップ S 18) 。そして、 A CKを受け取った送信側の通信装置では（ステップ S 6， Ye s) , 再送用に保存しておいて送信データおょぴ追加パリティを削除する。

一方で上記ステップ S 17の判断処理によって、初送時のデータを正常に受信できなかった場合（ステップ S 17， No) 、再送制御部 106では、送信側の通信装置に対して NAKを送信し、同時に、追加パリティを保存し（ステップ S 19) 、その後、再々送データの受信待ち状態に移行する（ステップ S 15) 。そして、 NAKを受け取った送信側の通信装置では（ステップ S 6， No) 、再送制御部 103力符号化器 101に対してさらなる ίΙΛ口パリティの生成を指示し、 ACKが返信されるまで（ステップ S 6， Ye s) 、符号化率 R (L) を下げながらステップ S 4〜S 6の処理を繰り返し実行する。一方、受信側の通信装置においては、初送データを正常に復号できるまで（ステップ S 17， Ye s ) 、上記合成処理を繰り返しながらステップ S 15〜S 19の処理を繰り返し実行する。

なお、本実施の形態では、ステップ S 3およびステップ S 6にて ACKが返信された場合、送信側の通信装置では、符号化率 R (L) を更新していないが、たとえば、受信側の通信装置が、 ACKに、復号時に訂正した誤り数を含ませ、送信側の通信装置が、当該誤り数に応じて符号ィヒ率 R (L) を最適値に更新することとしてもよい。

このように、本実施の形態の再送制御方法においては、 Ty p e— Π型 HAR Q採用時の誤り訂正符号として、たとえば、シャノン限界に極めて近い優れた特性をもつ LDPC符号を適用し、再送時は、初送時または前回の再送時の符号ィ匕率よりも低い符号化率で、パリティ検査行列 H_R )を生成し、さらに当該パリティ検査行列 H_{R )}から「H_{R (L)} X G_{R (L}) = 0」を満たす再送時の生成行列 G _{R (L)}を生成し、その生成結果に基づいて追加パリティのみを送信することとした。これにより、符号化率が大きい場合であっても、従来のようにパリティビットを間引くことなく、常に最適なパリティを送信できるので、特性を安定させることができ、常に誤り訂正符号本来の性能を得ることができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる再送制御方法および通信装置は、低密度パリティ検查（LDPC： Low-Density Parity-Check) 符号を採用した通信システムに有用であり、特に、 Ty p e— Π型 HARQ採用時の誤り訂正符号に LDPC符号を適用する通信システムに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 初送時、所定の符号化率で符号化後の符号語を送信し、再送時、追加のパリティを送信する再送制御方法において、

受信側の通信装置から NAKを受け取った送信側の通信装置が、初送時のパリティ検査行列を変換して得られる既約標準形の検査行列（検查記号生成行列 Pと単位行列で構成される）がー部となるように、再送時のパリティ検査行列を生成するパリティ検査行列生成ステツプと、

前記再送時のパリティ検查行列を既約標準形の検査行列（検査記号生成行列 ( P + P ' ) と単位行列で構成される）に変換する検査行列変換ステップと、前記検査記号生成行列（Ρ + Ρ , ) を含む再送時の既約標準形の生成行列を生成する生成行列生成ステツプと、

前記生成行列 Ρ 'と固定長のメッセージ mとを用いて追加パリティ（= P ' X m) を生成し、さらに、生成された追加パリティに対して所定のデジタル変調を行い、送信する勘口パリティ生成/送信ステップと、

受信側の通信装置が、受信した変調信号に対して所定のデジタル復調を行い、さらに、予め保存しておいた初送時の受信データと復調後の追加パリティとを合成して復号処理を行い、初送時の受信データを正常に復号できなかった場合、送信側の通信装置に対して N A Kを返信する復号ステツプと、

を含み、

以降、 NAKを受け取った送信側の通信装置が、 A C Kが返信されるまで、符号化率を下げながら前記パリティ検査行列生成ステップ、前記検査行列変換ステップ、前記生成行列生成ステップおよび前記追加パリティ生成/送信ステップを繰り返し実行し、一方、受信側の通信装置が、初送時の受信データを正常に復号できるまで、前記追加パリティの合成処理を繰り返しながら前記復号ステツプを繰り返し実行することを特徴とする再送制御方法。

2 . 前記パリティ検査行列生成ステップでは、

「再送時のパリティ検査行列が線形独立であること」、「初送時のパリティ検查行列の列数く再送時のパリティ検査行列の列数」、「初送時のパリティ検査行列の行数く再送時のパリティ検査行列の行数」、「各符号化率に応じたパリティ検查行列に対応する S N Rとシャノン限界との差、の総和が最小（最適）であること」という拘束条件の下で、前記初送時の既約標準形の検査行列が一部となるように再送時のパリティ検査行列を生成することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の再送制御方法。

3 . 前記パリティ検查行列生成ステップでは、

前記再送時のパリティ検査行列の生成時、システムの要求条件に応じて、追カロ行数および追加列数を決定することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の再送制御方法。

4. 前記パリティ検査行列生成ステップでは、

前記再送時のパリティ検査行列の生成時、前記決定された列数分の 0行列を追加することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の再送制御方法。

5 . 初送時および再送時に正常に受信データを復号できた場合、受信側の通信装置が、 AC Kに、復号時に訂正した誤り数を含ませ、送信側の通信装置が、当該誤り数に応じて符号ィヒ率を最適値に更新することを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の再送制御方法。

6 . 初送時、所定の符号ィ匕率で符号化後の符号語を送信し、再送時、追加のパリティを送信する送信側の通信装置において、

受信側の通信装置から NAKを受け取った場合に、初送時のパリティ検査行列を変換して得られる既約標準形の検査行列（検査記号生成行列 Pと単位行列で構成される）がー部となるように再送時のパリティ検査行列を生成し、さらに、前記再送時のパリティ検査行列を既約標準形の検査行列（検査記号生成行列 ( P + P ' ) と単位行列で構成される）に変換し、さらに、前記検査記号生成行列（ P + P ' ) を含む再送時の既約標準形の生成行列を生成し、そして、前記生成行列 P ,と固定長のメッセージ mとを用いて追加パリティ（= P一 X m) を生成する符号化手段と、

前記追加パリティに対して所定のデジタル変調を行い、送信する変調手段と、を備え、

受信側の通信装置から A C Kが返信されるまで、符号化率を下げながら前記符号化手段および前記変調手段による処理を繰り返し実行することを特徴とする通信装置。

7 . 前記符号化手段は、「再送時のパリティ検査行列が線形独立であること」、「初送時のパリティ検查行列の列数 <再送時のパリティ検査行列の列数」、「初送時のパリティ検査行列の行数 <再送時のパリティ検查行列の行数」、「各符号化率に応じたパリティ検査行列に対応する S N Rとシヤノン限界との差、の総和が最小（最適）であること」という拘束条件の下で、前記初送時の既約標準形の検査行列が一部となるように再送時のパリティ検査行列を生成することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の通信装置。

8 . 前記符号化手段は、前記再送時のパリティ検査行列の生成時、システムの要求条件に応じて、ロ行数および追加列数を決定することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の通信装置。

9 . 前記符号化手段は、前記再送時のパリティ検査行列の生成時、前記決定された列数分の 0行列を追加することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の通信装置。

1 0. 前記符号化手段は、受信側の通信装置から復号時に訂正した誤り数を含ませた AC Kを受信した場合、当該誤り数に応じて符号ィ匕率を最適値に更新することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の通信装置。