WO2013031118A1

WO2013031118A1 - 送信装置及び送信方法

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Publication number: WO2013031118A1
Application number: PCT/JP2012/005166
Authority: WO
Inventors: 木村　良平; 透大泉; 辰輔高岡; 湯田　泰明; 今村　大地; 文幸安達; 哲矢山本
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-07
Also published as: US9525516B2; US20140233482A1; JP5860885B2; JPWO2013031118A1

Abstract

　送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる送信装置。システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信装置（１００）であって、時間パンクチャリング部（１０２）は、符号化データから、送信単位のデータを抽出し、周波数パンクチャリング部（１０５）は、データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、周波数パンクチャリングを行う。

Description

送信装置及び送信方法

　本発明は、送信装置及び送信方法に関する。

　３ＧＰＰ　ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution）では、上りリンクのアクセス方式としてＳＣ－ＦＤＭＡ（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access）が採用されている。ＳＣ－ＦＤＭＡの特徴は、シングルキャリア化による低いＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）の実現、サブキャリア周波数への柔軟なデータ割当、受信側での周波数領域の信号処理におけるマルチパスに対する強い耐性等が挙げられる。

　ＳＣ－ＦＤＭＡにおいて、例えば、送信側では、時間領域のシンボルがＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）により周波数成分に変換され、各周波数成分がそれぞれ異なるサブキャリアにマッピングされ、更に、マッピングされた周波数成分がＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）により時間領域の波形に戻され、時間領域の信号にＣＰ（Cyclic Prefix）が付加されることで、ＳＣ－ＦＤＭＡシンボルが形成される。一方、受信側では、送信側からの時間領域の信号がＤＦＴにより周波数成分に変換され、周波数成分に対して周波数等化処理が施され、周波数等化処理後の信号がＩＤＦＴにより時間領域の信号に戻される。このように、ＳＣ－ＦＤＭＡでは、送信側のＤＦＴ（以下、送信ＤＦＴと呼ぶ）と受信側のＩＤＦＴ（以下、受信ＩＤＦＴと呼ぶ）とが対応し、送信側のＩＤＦＴ（以下、送信ＩＤＦＴと呼ぶ）と受信側のＤＦＴ（以下、受信ＤＦＴと呼ぶ）とが対応する。

　また、ターボ符号化の新しい符号化率制御方法として、周波数領域でのパンクチャリング（周波数パンクチャリング。freqency puncturing。以下、ＦＰと呼ぶこともある）が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。周波数パンクチャリングは、基本的にＳＣ－ＦＤＭＡシステムにおいて適用されるパンクチャリング方法であり、送信ＤＦＴ後の周波数領域の信号に対してパンクチャリングを実施する。

　ここで、周波数パンクチャリングと、ターボ符号化の従来の符号化率制御方法である時間領域でのパンクチャリング（時間パンクチャリング。time puncturing。以下、ＴＰと呼ぶこともある）とを比較する（図１参照）。

　時間パンクチャリングは、ターボ符号化後の直後（つまり、送信ＤＦＴよりも前）の時間領域の符号化ビットに対して、ビット単位でパンクチャリングを実施する。例えば、図１Ａでは、８ビットの符号化ビットのうち、最後尾の２ビットがパンクチャされる（間引かれる）。一方、周波数パンクチャリングは、周波数領域の複数のシンボルに各符号化ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする。例えば、図１Ｂでは、８つのサブキャリアにマッピングされた８シンボルのうち、高周波数側の２シンボルがパンクチャされる（間引かれる）。つまり、時間パンクチャリングでは、一部の符号化ビットそのものが完全にパンクチャされるのに対して、周波数パンクチャリングでは、各符号化ビットの一部の成分が同程度パンクチャされる。つまり、周波数パンクチャリングでは、時間パンクチャリングのように一部の符号化ビットそのものが完全にパンクチャされるわけではない。よって、周波数パンクチャリングでは、送信電力を同一とする条件（つまり、パンクチャされる成分に対応する電力を同一とする条件）の下では、時間パンクチャリングと比較して１回の送信あたりのパリティビット数を増やすことができる。例えば、図１Ａに示す時間パンクチャリングでは２ビットが完全にパンクチャされ、６ビットの符号化ビットが送信されるのに対して、図１Ｂに示す周波数パンクチャリングでは各符号化ビットの成分が一部パンクチャされるものの、８ビット全ての符号化ビットが送信される。つまり、周波数パンクチャリングでは、時間パンクチャリングと比較して、送信されるパリティビットの増加により、誤り訂正符号化利得を改善させることができる。

　しかし、周波数パンクチャリングは、送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間（つまり、送信ＤＦＴ後、かつ、受信ＩＤＦＴ前）で各符号化ビットの周波数成分の一部をパンクチャする。このため、送信ＤＦＴで用いるＤＦＴ行列と、受信ＩＤＦＴで用いるＩＤＦＴ行列との間のユニタリ性（直交性）が崩れてしまい、符号間干渉が発生してしまう。これに対して、時間パンクチャリングは、送信ＤＦＴの前に符号化ビットの一部をパンクチャする。このため、送信ＤＦＴで用いるＤＦＴ行列と受信ＩＤＦＴで用いるＩＤＦＴ行列との間のユニタリ性を維持することができる。

　このように、周波数パンクチャリング及び時間パンクチャリングにおいて、「パリティビットの増加による誤り訂正符号化利得の改善」と「送信側のＤＦＴ行列と受信側のＩＤＦＴ行列との間のユニタリ性の担保」との間にはトレードオフの関係が存在する。

　また、パケット伝送における誤り制御技術の一つとしてＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）がある。ＨＡＲＱは、自動再送要求（Automatic Repeat reQuest：ＡＲＱ）と誤り訂正符号化とを組み合わせた技術である。３ＧＰＰ　ＬＴＥでは、ＨＡＲＱとして、サーキュラバッファ（Circular Buffer：ＣＢ）を用いたＩＲ（Incremental Redundancy）が採用されている。ＣＢを用いたＩＲでは、ターボ符号化後の符号化データを構成するシステマチックビット（情報データそのもの）及びパリティビット（冗長ビット）のうち、システマチックビットから送信を開始し、受信側で受信パケットに誤りが生じた場合にはパリティビットを再送する。受信側では、パリティビット数が多いほど誤り訂正符号化利得を高めることができるため、１回の送信（１回の再送）あたりのパリティビット数を増やすことにより、再送回数を低減することが可能となる。

　３ＧＰＰ　ＬＴＥで適用されるＨＡＲＱ（ＣＢを用いたＩＲ）の送信方法の一例について図２を用いて説明する。図２に示す‘Ｓ’はシステマチックビットを示し、‘Ｐ’はパリティビットを示す。図２では、ＮビットのシステマチックビットＳ及び２ＮビットのパリティビットＰがＣＢに格納されている。図２に示すように、ＣＢを用いたＩＲでは、初回送信時（１回目送信時）には、ＣＢに格納された符号化ビットの中から、時間パンクチャリングを行うことでシステマチックビット（Ｓ）が抽出され、送信される。次いで、図２に示すように、再送１回目（２回目送信時）には、ＣＢに格納された符号化ビットの中から、時間パンクチャリングを行うことでパリティビット（Ｐ）の一部が抽出され、送信される。同様に、再送２回目（３回目送信時）には、ＣＢに格納された符号化ビットの中から、時間パンクチャリングを行うことでパリティビット（Ｐ）の一部が抽出され、送信される。

田原興一、樋口健一著、「周波数領域パンクチャリングを行うターボ符号の検討」、信学技報、ＲＣＳ２０１０－３３、２０１０年６月、ｐｐ.９１－９６（K.Tahara, K.Higuchi, "Frequency-Domain Punctured Turbo Codes," IEICE Technical Report, RCS2010-33, 2010-6, pp.91-96）

　上述したように、３ＧＰＰ　ＬＴＥでは、送信回数に依らず時間パンクチャリング（ＴＰ）のみが実施される（図２参照）。このため、初期の送信段階（例えば１回目、２回目の送信）では、受信側で受信されたシステマチックビット数に対するパリティビットの数が少なく（符号化率が高く）、受信側では十分な誤り訂正符号化利得を得ることができない。その結果、受信側では、パケットの受信誤りの頻度が高くなり、再送回数が増加する可能性が高くなる。

　これに対して、上述したように１回の送信あたりのパリティビット数を増やすことで、誤り訂正符号化利得を改善し、再送回数の増加を抑えることができる。しかし、送信毎のパリティビット数を増やすと１回の送信あたりに使用するリソース量が増加してしまう。

　本発明の目的は、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる送信装置及び送信方法を提供することである。

　本発明の送信装置は、システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信装置であって、前記符号化データから、前記送信単位のデータを抽出する抽出手段と、前記データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、前記周波数パンクチャリングを行うパンクチャリング手段と、を具備する構成を採る。

　本発明の送信方法は、システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信方法であって、前記符号化データから、前記送信単位のデータを抽出し、前記データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、前記周波数パンクチャリングを行う。

　本発明によれば、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

時間パンクチャリング及び周波数パンクチャリングを示す図ＣＢを用いたＩＲの処理を示す図本発明の実施の形態１に係る送信装置の主要構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る時間パンクチャリング及び周波数パンクチャリングの特徴を示す図本発明の実施の形態１に係る周波数パンクチャリングを各種ビットに適用した場合の誤り率特性を示す図本発明の実施の形態１に係る送信処理の一例を示す図（送信例１）本発明の実施の形態１に係る送信回数と周波数パンクチャリング率との対応を示す図（送信例１）本発明の実施の形態１に係る送信処理の一例を示す図（送信例２）本発明の実施の形態１に係る送信回数と周波数パンクチャリング率との対応を示す図（送信例２）本発明の実施の形態１に係る異なる周波数パンクチャリング行列を用いた場合における周波数パンクチャリングを示す図本発明の実施の形態２に係る送信処理の一例を示す図本発明の実施の形態２に係る送信ビット総数に占めるシステマチックビット数の割合と周波数パンクチャリング率との対応を示す図本発明の実施の形態３に係る送信処理の一例を示す図本発明の実施の形態３に係る受信装置の符号化率と周波数パンクチャリング率との対応を示す図本発明の実施の形態３に係る符号化率と誤り率特性との関係を示す図本発明の実施の形態４に係る送信処理の一例を示す図（再送例１）本発明の実施の形態４に係る送信処理の一例を示す図（再送例２）本発明の実施の形態４に係るシステマチックビットとパリティビットとのＳＩＮＲ差分と誤り率特性との関係を示す図本発明のバリエーションを示す図

　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。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

　（実施の形態１）
　図３は、本実施の形態に係る送信装置１００の主要構成部を示す。図３に示す送信装置１００は、システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信装置であって、時間パンクチャリング部１０２が、符号化データから、送信単位のデータを抽出し、周波数パンクチャリング部１０５が、データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、周波数パンクチャリングを行う。

　図４は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図４に示す送信装置１００は、システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に受信装置へ送信する。

　符号化部１０１は、情報データに対して符号化（例えば、ターボ符号化）を施し、システマチックビット（情報データそのもの）とパリティビット（冗長データ）とから構成される符号化ビットを生成する。符号化部１０１は、生成した符号化ビットを時間パンクチャリング部１０２に出力する。

　時間パンクチャリング部１０２は、ＣＢ（Circular Buffer）を備え、符号化部１０１から入力される符号化ビットを格納する。また、時間パンクチャリング部１０２には、後述する再送制御部１１１から時間パンクチャリング情報が入力される。時間パンクチャリング情報には、再送の有無、送信ビットの開始位置及び送信ビット数が含まれる。時間パンクチャリング部１０２は、再送が無い場合（つまり、初回送信時）には、ＣＢに格納された符号化ビットの中から、時間パンクチャリング情報に示される送信ビット数分の符号化ビット（初回送信データ）を抽出する。なお、初回送信データには、少なくともシステマチックビットが含まれる。一方、時間パンクチャリング部１０２は、再送が有る場合には、ＣＢに格納された符号化ビットの中から、時間パンクチャリング情報に示される送信ビット数分のパリティビット（再送データ）を抽出する。このように、時間パンクチャリング部１０２は、ＣＢに格納された符号化ビットから、送信単位のデータを抽出することで、初回送信データ又は再送データを生成する。つまり、時間パンクチャリング（ビット単位のパンクチャリング）とは、送信単位毎のビットの抽出処理を行うことである。時間パンクチャリング部１０２は、抽出した符号化ビット（初回送信データ又は再送データ）を変調部１０３に出力する。

　変調部１０３は、再送制御部１１１から入力される変調レベルに従って、時間パンクチャリング部１０２から入力される符号化ビット（初回送信データ又は再送データ）をディジタル変調して、変調シンボルを生成する。変調部１０３は、生成した変調シンボルをＤＦＴ部１０４に出力する。

　ＤＦＴ部１０４は、変調部１０３から入力される変調シンボルに対してＤＦＴ処理（送信ＤＦＴ）を施し、時間領域の信号を周波数領域の信号（シンボル）に変換する。ＤＦＴ部１０４は、ＤＦＴ後の変調シンボルを周波数パンクチャリング部１０５に出力する。

　周波数パンクチャリング部１０５には、再送制御部１１１から周波数パンクチャリング情報が入力される。周波数パンクチャリング情報には、周波数パンクチャリング率及び周波数パンクチャリングされるサブキャリアの位置、又は、周波数パンクチャリング率及び周波数パンクチャリングによりパンクチャされるサブキャリアの位置（シンボルの位置）を表す周波数パンクチャリング行列が含まれる。周波数パンクチャリング部１０５は、周波数パンクチャリング情報に従って、ＤＦＴ部１０４から入力される周波数領域の変調シンボルに対して周波数パンクチャリングを行い、周波数パンクチャリング後の変調シンボルをＩＤＦＴ部１０６に出力する。

　ここで、周波数パンクチャリング率とは、周波数パンクチャリング前のシンボル数（つまり、周波数パンクチャリング部１０５への入力シンボル数）に対する周波数パンクチャリング後のシンボル数（つまり、周波数パンクチャリング部１０５からの出力シンボル数）の比率であり、次式（１）で表される。

　式（１）では、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝１の場合、周波数パンクチャリングが実施されず、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＜１の場合、周波数パンクチャリングが実施される。また、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆが低いほど、出力シンボル数がより少なくなる（パンクチャされるシンボル数がより多くなる）。

　また、周波数パンクチャリング行列とは、周波数領域の変調シンボル数（変調シンボルがマッピングされるサブキャリア数）に対応する列数を有する行列であって、パンクチャされるシンボル（サブキャリア）に対応する列の要素が全てゼロ（すなわち、ゼロ列）となる行列である。周波数領域の変調シンボルに周波数パンクチャリング行列を乗算することで、ゼロ列に対応するサブキャリアの成分がゼロとなる（パンクチャされる）。

　ＩＤＦＴ部１０６は、周波数パンクチャリング部１０５から入力される変調シンボル（周波数領域）に対してＩＤＦＴ処理（送信ＩＤＦＴ）を施し、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。このとき、ＩＤＦＴ部１０６は、周波数パンクチャリングされた周波数リソース（サブキャリア）にはゼロを挿入（ゼロパディング）してＩＤＦＴを実施する。ＩＤＦＴ部１０６は、ＩＤＦＴ後の信号（時間領域）をＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１０７に出力する。

　ＣＰ付加部１０７には、パイロット信号（参照信号。図示せず）と、ＩＤＦＴ部１０６からの変調シンボル（つまり、データ信号）とが入力される。ＣＰ付加部１０７は、パイロット信号と変調シンボルとの多重信号の後尾部分と同じ信号をＣＰとして信号の先頭に付加して、ＳＣ－ＦＤＭＡ信号を生成する。

　ＤＡＣ部１０８は、ＣＰ付加部１０７から入力されるＳＣ－ＦＤＭＡ信号（ディジタル信号）に対しＤ／Ａ変換等の送信処理を行って、送信処理後の信号（アナログ信号）をアンテナ１０９から送信する。

　フィードバック情報復調部１１０は、後述する受信装置２００（図５）から送信されたフィードバック情報をアンテナ１０９を介して受信し、受信したフィードバック情報を復調する。フィードバック情報には、再送の有無（すなわち、再送要求の有無（例えば、ＡＣＫ又はＮＡＣＫを示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報））、送信ビット数、及び、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を示す再送情報が含まれる。フィードバック情報復調部１１０は、再送情報を再送制御部１１１に出力する。

　再送制御部１１１は、フィードバック情報復調部１１０から入力される再送情報等を用いて、上述した、時間パンクチャリング情報（再送の有無、送信ビットの開始位置及び送信ビット数）、周波数パンクチャリング情報（再送の有無、周波数パンクチャリング行列（又は周波数パンクチャリング率及びサブキャリア位置））、及び、変調レベルを示す情報を生成する。そして、再送制御部１１１は、時間パンクチャリング情報を時間パンクチャリング部１０２に出力し、変調レベルを変調部１０３に出力し、周波数パンクチャリング情報を周波数パンクチャリング部１０５に出力する。

　図５は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

　図５に示す受信装置２００において、ＡＤＣ部２０２は、送信装置１００（図４）から送信されるＳＣ－ＦＤＭＡ信号（アナログ信号）をアンテナ２０１を介して受信し、受信アナログ信号に対しＡ／Ｄ変換等の受信処理を行って、受信処理後の信号（ディジタル信号）をＣＰ除去部２０３に出力する。

　ＣＰ除去部２０３は、受信処理後の受信信号からＣＰを除去する。

　ＤＦＴ部２０４は、ＣＰ除去部２０３から入力される受信信号（時間領域）に対してＤＦＴ処理（受信ＤＦＴ）を施し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、ＤＦＴ部２０４は、ＤＦＴ後の信号、すなわち、周波数領域の信号をチャネル推定部２０５及び周波数等化部２０６に出力する。

　チャネル推定部２０５は、ＤＦＴ部２０４から入力される周波数領域の信号に含まれるパイロット信号（参照信号）を用いてチャネル推定を行う。そして、チャネル推定部２０５は、推定結果を示すチャネル推定値を周波数等化部２０６及びフィードバック情報生成部２１０に出力する。

　周波数等化部２０６は、チャネル推定部２０５から入力されるチャネル推定値を用いて、ＤＦＴ部２０４から入力される周波数領域の信号に含まれるデータ信号に対して周波数等化を行う。例えば、周波数等化部２０６は、チャネル推定値を用いて、周波数等化処理に用いる周波数等化重みを生成し、周波数等化重みをデータ信号（シンボル）が配置されたサブキャリア毎に乗算することで、干渉（例えば、マルチパスフェージング）の影響を除去する。周波数等化部２０６は、周波数等化後のデータ信号をＩＤＦＴ部２０７に出力する。

　ＩＤＦＴ部２０７は、周波数等化部２０６から入力されるデータ信号（周波数領域の変調シンボル）に対してＩＤＦＴ処理（受信ＩＤＦＴ）を施し、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。そして、ＩＤＦＴ部２０７は、時間領域の信号を復調部２０８に出力する。

　復調部２０８は、ＩＤＦＴ部２０７から入力される信号に対して復調処理（例えば、ＩＱ平面での軟判定処理）を施し、復調後の信号（例えば、軟判定ビット）を復号部２０９に出力する。

　復号部２０９は、復調部２０８から入力される信号を復号（例えば、ターボ復号）し、復号後の信号を受信データ（情報データ）として出力する。また、復号部２０９は、復号結果（復号の成否）をフィードバック情報生成部２１０に出力する。

　フィードバック情報生成部２１０は、チャネル推定部２０５から入力されるチャネル推定値に基づいて、送信装置１００が送信する送信データに対するＭＣＳ及び送信ビット数を決定する。また、フィードバック情報生成部２１０は、復号部２０９から入力される復号結果に基づいて、再送の有無を示す情報（すなわち、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報）を生成する。そして、フィードバック情報生成部２１０は、再送の有無、送信ビット数及びＭＣＳを示す再送情報、を含むフィードバック情報を生成し、フィードバック情報をアンテナ２０１を介して送信装置１００へ送信する。

　次に、送信装置１００（図４）の動作について説明する。

　ここで、図６に、時間パンクチャリング及び周波数パンクチャリングの特徴を示す。送信電力を一定とする条件の下では、上述したように、周波数パンクチャリングの方が、時間パンクチャリングよりも送信ビットをより多く送信できる。つまり、周波数パンクチャリングでは、時間パンクチャリングと比較して、擬似的に符号化率を低くすることができる。よって、図６に示すように、誤り訂正符号化利得に関しては周波数パンクチャリングが時間パンクチャリングよりも優れている。

　一方、上述したように、周波数パンクチャリング（周波数パンクチャリング部１０５）は、送信ＤＦＴ（ＤＦＴ部１０４）と受信ＩＤＦＴ（ＩＤＦＴ部２０７）との間での処理として行われる。このため、周波数パンクチャリングを行うと、送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間でユニタリ性が崩れてしまう。一方、時間パンクチャリング（時間パンクチャリング部１０２）は、送信ＤＦＴ（ＤＦＴ部１０４）の前の処理として行われる。このため、時間パンクチャリングを行っても、送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間でユニタリ性を維持できる。よって、図６に示すように、送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間のユニタリ性を維持することに関しては、時間パンクチャリングの方が、周波数パンクチャリングよりも優れている。

　すなわち、図６に示すように、「誤り訂正符号化利得」と「送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間のユニタリ性」との間にはトレードオフの関係が成立する。よって、時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとを組み合わせる場合、送信データに対して各パンクチャリング方法が与える影響の度合（例えば各パンクチャリング率）に応じて、「送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間のユニタリ性」の劣化度合と「誤り訂正符号化利得」の改善度合とが変化する。換言すると、送信電力を一定として時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとを組み合わせることで、「送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間のユニタリ性」の劣化を抑えつつ、「誤り訂正符号化利得」を改善させることが可能となる。例えば、非特許文献１には、時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとを組み合わせた場合のフレームエラー率（Frame Error Rate：ＦＥＲ）が、時間パンクチャリングのみの場合のＦＥＲ、及び、周波数パンクチャリングのみの場合のＦＥＲよりも優れていることが開示されている。

　次に、周波数パンクチャリングの適用対象（システマチックビット及びパリティビット）の違いがパケット誤り率に与える影響について説明する。

　図７は、周波数パンクチャリングを、（１）パリティビットのみに適用した場合（点線）、（２）システマチックビットとパリティビットに適用した場合（実線）、及び、（３）システマチックビットのみに適用した場合（破線）の誤り率特性（Block Error Rate：ＢＬＥＲ）を示す、本発明者らが行った計算機シミュレーション結果である。図７では、総ビット数が２５６シンボルであり、Ｐ＝０，３２，６４，９６，１２８シンボルに相当する成分を周波数パンクチャリングした場合の（１）～（３）における誤り率特性（ＢＬＥＲ）を示す。

　図７に示すように、例えば、誤り率特性が１０^－２（１Ｅ－０２）である場合に着目すると、周波数パンクチャリングを、パリティビットのみに適用した場合の誤り率特性（点線）が最も良く、システマチックビット及びパリティビットの双方に周波数パンクチャリングを適用した場合の誤り率特性（実線）が２番目に良く、システマチックビットのみに適用した場合の誤り率特性（破線）が最も悪いことが分かる。この理由として、受信側の復号処理（例えば、ターボ復号）において、システマチックビット（情報ビットそのもの）の方が、パリティビット（冗長ビット）よりも重要であり、システマチックビットをパンクチャする方が受信性能（復号性能）が大きく劣化してしまうことが挙げられる。つまり、周波数パンクチャリングによる受信側の受信性能の劣化を低減するためには、システマチックビットに対して周波数パンクチャリングを行わないことが好ましい。

　すなわち、時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとを単に組み合わせるのではなく、周波数パンクチャリングを適用する対象をパリティビットのみとすることで、パケット誤り率を効率的に向上させることが可能となる。

　そこで、本実施の形態では、送信装置１００は、符号化データから送信単位のデータを抽出（時間パンクチャリング）して、当該データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、周波数パンクチャリングを行う。例えば、初回送信時にはシステマチックビットが含まれ、再送データにはパリティビットのみが含まれる。そこで、送信装置１００は、初回送信時には周波数パンクチャリングを行わず、再送時には周波数パンクチャリングを行う。つまり、送信装置１００は、送信回数に基づいて、送信単位のデータに対する周波数パンクチャリングの適用を判断する。

　なお、ＣＢを用いたＩＲによるＨＡＲＱでは、システマチックビット及びパリティビットがそれぞれ順番に送信される。このため、送信装置１００は、送信されるビットの種別（システマチックビット及びパリティビット）に応じて周波数パンクチャリングの適用の有無を容易に切り替えることが可能となる。

　以下、本実施の形態における送信例１及び２について説明する。

　＜送信例１＞
　図８は、送信例１における送信装置１００での送信処理の一例を示す。図８では、システマチックビットＳがＮビットとなり、パリティビットＰが２Ｎビットとなる（つまり、符号化部１０１での符号化率：１／３）。

　送信装置１００の再送制御部１１１は、時間パンクチャリング部１０２に対して、時間パンクチャリング情報（送信ビット位置及び送信ビット数）を送信の度に指示する。これにより、例えば、図８に示すように、時間パンクチャリング部１０２は、１回目送信時（初回送信時）には、時間パンクチャリングによってシステマチックビットＳを抽出し、２回目送信時（１回目再送時）、又は３回目送信時（２回目再送時）には、時間パンクチャリングによってパリティビットＰの一部を抽出する。

　また、再送制御部１１１は、送信データの送信回数に基づいて、周波数パンクチャリング部１０５に対して、送信データに周波数パンクチャリングを適用するか否かを指示する。例えば、再送制御部１１１は、周波数パンクチャリング部１０５に対して、１回目送信時（初回送信時）には周波数パンクチャリングを適用しないように指示し（ＦＰ無し）、２回目以降の送信時（再送時）には周波数パンクチャリングを適用するように指示する（ＦＰ有り）。これにより、例えば、周波数パンクチャリング部１０５は、１回目送信時（初回送信時）には周波数パンクチャリングを適用せず（ＦＰ無し）、２、３回目送信時（１、２回目再送時）には周波数パンクチャリングを適用する（ＦＰ有り）。

　つまり、周波数パンクチャリング部１０５は、パリティビットのみを含む再送データに対して、周波数パンクチャリングを行い、システマチックビットのみを含む初回送信データに対して、周波数パンクチャリングを行わない。換言すると、周波数パンクチャリング部１０５は、初回送信時には周波数パンクチャリングを行わず、再送時には周波数パンクチャリングを行う。これにより、受信装置２００では、システマチックビットの全ての成分を受信するので、復号性能を維持することができる。また、パリティビットのみを含む再送データに対して周波数パンクチャリングが施されることで、例えば図７に示すように、誤り率特性を改善することが可能となる。

　また、例えば、図９に示すように、再送制御部１１１は、１回目送信時（初回送信時）には周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝１（ＦＰ無し）を指示し、２回目送信時（１回目再送時）には周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝４／５（ＦＰ有り）を指示し、３回目送信時（２回目再送時）には周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝１／２（ＦＰ有り）を指示してもよい。すなわち、周波数パンクチャリング部１０５は、送信回数に基づいて、送信データに対する周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを変化させて、周波数パンクチャリングを行う。

　次に、周波数パンクチャリング部１０５における周波数パンクチャリングの詳細について説明する。

　周波数パンクチャリング部１０５は、例えば、周波数パンクチャリング率と周波数パンクチャリングによりパンクチャされる（間引かれる）シンボル位置（サブキャリア位置）とを表す周波数パンクチャリング行列を用いて、ＤＦＴ部１０４から入力される変調シンボルに対する周波数パンクチャリングを行う。

　ここで、ＤＦＴ部１０４から入力される変調シンボル（周波数領域）である「ＤＦＴ出力系列」は次式（２）のように表される。

　ここで、ＤはＤＦＴ部１０４（送信ＤＦＴ）で用いられるＤＦＴ行列を示し、ＸはＤＦＴ部１０４に入力される変調シンボル行列（変調シンボルｘ_１～ｘ_６）を示す。また、ＤＦＴサイズ＝６とする。

　周波数パンクチャリング行列Ｐは例えば次式（３）のように表される。

　周波数パンクチャリング行列Ｐは、ＤＦＴサイズ＝６（つまり、変調シンボルがマッピングされるサブキャリア）に対応する列数（式（３）では６列）を有し、パンクチャされるシンボル（サブキャリア）に対応する列の要素が全ゼロ（ゼロ列）となる。例えば、変調シンボルがマッピングされるサブキャリアをサブキャリア＃１～＃６とすると、式（３）では、ゼロ列（５列目、６列目）に対応するサブキャリア＃５，＃６の周波数成分がパンクチャされる。このように、周波数パンクチャリング行列Ｐによって、周波数パンクチャリング率（式（３）ではＲ_ｆ＝２／３）、及び、周波数パンクチャリングされるサブキャリア位置（式（３）ではサブキャリア＃５，＃６）が表される。

　周波数パンクチャリング部１０５は、式（３）に示す周波数パンクチャリング行列Ｐを、式（２）に示す変調シンボル系列ＤＸに乗算することにより、周波数パンクチャリング後の信号（周波数パンクチャリング部１０５の出力系列。式（４）参照）が得られる。すなわち、式（２）及び式（３）によれば、変調シンボルｘ_１～ｘ_６が重畳されているサブキャリア＃５，＃６の成分がパンクチャされる。

　＜送信例２＞
　送信例１（図８）では初回送信時にシステマチックビットのみが送信されたのに対して、送信例２では初回送信時にシステマチックビット及びパリティビットが送信される。

　図１０は、送信例２における送信装置１００での送信処理の一例を示す。図１０では、システマチックビットＳがＮビットとなり、パリティビットＰが２Ｎビットとなる（つまり、符号化部１０１での符号化率：１／３）。‘ＴＰ率’は時間パンクチャリング率を示し、例えば、次式（５）に示すＲ_ｔとして表される。

　また、図１１は、送信例２における各送信回数での、送信ビット数（実際に送信されるビット数。つまり、時間パンクチャリングによってＣＢから抽出されるビット数）、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ、周波数パンクチャリング後の実質送信ビット数、及び、受信側での符号化率Ｒを示す。

　ここで、実質送信ビット数とは、周波数パンクチャリング後の送信ビットを、周波数パンクチャリングの代わりに時間パンクチャリングを行うと仮定した場合のビット数に換算した値である。実質送信ビット数は、次式（６）に示すように、送信ビット数に周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを乗算して求められる。例えば、送信ビット数を２Ｎ［ビット］とし、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを１／２とした場合、実質送信ビット数はＮビットとなる。これは、２Ｎ［ビット］の送信ビットが周波数パンクチャリングされても実際に送信されるのは２Ｎ［ビット］であるものの、周波数パンクチャリング後の送信電力が、時間パンクチャリングして得られるＮビットの電力と等価であることを意味する。

　符号化率Ｒは、次式（７）に示すように、或る情報データに関して受信装置２００で受信された送信データ（初回送信データ及び再送データ）の総受信ビット数（すなわち、今回受信したビット、及び、受信バッファ（メモリ）に格納されているビットの総数）に対する、システマチックビット数の比率で表される。

　送信装置１００の再送制御部１１１は、時間パンクチャリング部１０２に対して、時間パンクチャリング情報（送信ビット位置及び送信ビット数）を送信の度に指示する。これにより、例えば、図１０に示すように、時間パンクチャリング部１０２は、１回目送信時（初回送信時）には、時間パンクチャリングによって、システマチックビットＳ（図１１ではＮビット）及びパリティビットＰの一部（図１１ではＮ／３ビット）を抽出する。また、時間パンクチャリング部１０２は、２回目送信時（１回目再送時）には、時間パンクチャリングによってパリティビットＰの一部（図１１では５Ｎ／３ビット）を抽出し、３回目送信時（２回目再送時）には、時間パンクチャリングによってパリティビットＰの全て（図１１では２Ｎビット）を抽出する。

　また、再送制御部１１１は、送信例１と同様、送信データの送信回数に基づいて、周波数パンクチャリング部１０５に対して、送信データに周波数パンクチャリングを適用するか否かを指示する。これにより、例えば、周波数パンクチャリング部１０５は、１回目送信時（初回送信時）には周波数パンクチャリングを適用せず（ＦＰ無し。Ｒ_ｆ＝１）、２回目送信時（１回目再送時）には周波数パンクチャリングを適用し（ＦＰ有り。Ｒ_ｆ＝４／５）、３回目送信時（２回目再送時）には周波数パンクチャリングを適用する（ＦＰ有り。Ｒ_ｆ＝１／２）。

　つまり、周波数パンクチャリング部１０５は、送信例１と同様、初回送信時には周波数パンクチャリングを行わず、再送時には周波数パンクチャリングを行う。具体的には、周波数パンクチャリング部１０５は、パリティビットのみを含む再送データに対して、周波数パンクチャリングを行い、システマチックビットを含む初回送信データに対して、周波数パンクチャリングを行わない。また、周波数パンクチャリング部１０５は、送信回数に基づいて周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを変化させて、周波数パンクチャリングを行う。

　また、再送制御部１１１は、周波数パンクチャリングの適用の有無に関わらず、送信電力（又は、全体のパンクチャリング率（Ｒ_ｏ／Ｒ_ｔ／Ｒ_ｆ：ただし、Ｒ_ｏは原始符号化率（符号化部１０１の符号化率）））を送信毎に同程度とすべく、周波数パンクチャリングの適用可否に応じて、時間パンクチャリング率（ＴＰ率）Ｒ_ｔを制御してもよい。例えば、図１０に示すように、再送制御部１１１は、初回送信データに対して周波数パンクチャリングを行わない分、時間パンクチャ率Ｒ_ｔを小さくしてもよい。一方、図１０に示すように、再送制御部１１１は、再送データに対して周波数パンクチャリングを行う分、時間パンクチャ率Ｒ_ｔを大きくしてもよい。

　以上、本実施の形態における送信例１及び２について説明した。

　このように、送信装置１００（周波数パンクチャリング部１０５）は、図８及び図１０に示すように、パリティビットを含む再送データ（２回目以降の送信時）には周波数パンクチャリングを行い、システマチックビットを含む初回送信データに対して周波数パンクチャリングを行わない。つまり、送信装置１００は、送信回数（送信毎の送信データの種別）に応じて、周波数パンクチャリングの適用の可否を判断する。

　これにより、システマチックビットについては、受信装置２００で全ての成分を用いて復号（ターボ復号）される。よって、受信側での復号性能（誤り率特性）の劣化を防止することができる。また、パリティビットについては、時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとの組み合わせにより、周波数パンクチャリングによる擬似的な低符号化率を実現する。これにより、周波数パンクチャリングでは、時間パンクチャリングのみの場合と比較して、１回の送信における送信電力（つまり、リソース量）を増やすことなく、表面的にパリティビット数を増やすことにより、誤り訂正符号化利得を向上させることができる。

　すなわち、本実施の形態では、周波数パンクチャリングをパリティビットのみに適用することによってシステマチックビットでの誤り率特性の劣化を防止しつつ、時間パンクチャリングと周波数パンクチャリングとの組み合わせをパリティビットに適用することによって誤り訂正符号化利得を向上させることができる。以上のように本実施の形態によれば、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

　更に、本実施の形態によれば、送信回数に基づいて周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを変化させる。例えば、図１１では、再送１回目の周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝４／５よりも、再送２回目の周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝１／２の方が低い。すなわち、再送２回目の方が再送１回目よりも周波数パンクチャリングにより間引かれる成分はより多くなる。ただし、再送回数が多いほど、受信側での符号化率Ｒがより低くなり（パリティビット数が多くなるので）、誤り訂正符号化利得をより向上させることが可能となる。つまり、再送回数が多いほど、周波数パンクチャリング率をより低くすることで、受信側での誤り訂正符号化利得を得つつ、送信に使用するリソース量をより低減できる。

　なお、本実施の形態では、式（３）に示す周波数パンクチャリング行列を用いる場合について説明した。しかし、本実施の形態において、送信装置は、例えば、再送の際に周波数パンクチャリング率が同一になる場合に、送信毎に周波数パンクチャリング行列を変更してもよい。周波数パンクチャリング行列のパターン（周波数パンクチャリングパターン）の一例を式（８）に示す。式（８）では、変調シンボルがマッピングされるサブキャリア＃１～＃６と周波数パンクチャリング行列の１列目～６列目とが対応する。式（８）において、Pattern1では、式（３）と同様、サブキャリア＃５，＃６の成分がパンクチャされ、Pattern2では、サブキャリア＃３，＃４の成分がパンクチャされ、Pattern3では、サブキャリア＃１，＃２の成分がパンクチャされる。例えば、図１２に示すように、サブキャリア＃５，＃６のチャネル利得が、他のサブキャリアのチャネル利得と比較して高い場合について説明する。この場合、再送１回目にPattern1を適用するとサブキャリア＃５，＃６での高いチャネル利得を享受できないが、再送２回目でPattern2を適用し、再送３回目でPattern3を適用することで、再送２回目及び再送３回目では、サブキャリア＃５，＃６での高いチャネル利得を享受することができる。すなわち、送信毎に周波数パンクチャリング行列を変更させることで、時間ダイバーシチ効果を得ることができる。これにより、誤り率特性が改善され、再送回数を低減することができる。

　又は、送信装置は、再送によって全てのパリティビットを送信した後に更にパリティビットを送信する場合（ＣＢに格納されたビットの２巡目以降の再送の場合）、パリティビットに対して、前回送信時（例えば１巡目の送信時）と異なる周波数パンクチャリング行列で周波数パンクチャリングを行ってもよい。例えば、式（８）において、パリティビットの或る部分に対して、１巡目ではPattern1を適用し、２巡目ではPattern2を適用し、３巡目ではPattern3を適用してもよい。これにより、同一ビットに対して再送を繰り返す際に時間ダイバーシチ効果を得ることができる。これにより、誤り率特性が改善され、再送回数を低減することができる。

　なお、式（８）に示す周波数パンクチャリングパターンを送受信側で予め保持することで、周波数パンクチャリングパターンを制御情報等で送信する必要が無くなり、制御情報の情報量が増加することを防ぐことができる。

　（実施の形態２）
　実施の形態１では、送信回数に応じて周波数パンクチャリングを適用するか否かを決定した。これに対して、本実施の形態では、送信装置は、１回の送信で送信される送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合に応じて、送信データに対して周波数パンクチャリングを適用するか否かを決定する。

　以下、本実施の形態について具体的に説明する。

　送信装置１００の再送制御部１１１（図４）は、今回送信する送信データに対して周波数パンクチャリングを適用するか否かを判断する際、フィードバック情報復調部１１０から入力される再送情報等を用いて、今回送信する送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合を用いる。具体的には、再送制御部１１１は、１回の送信あたりの送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合Ｒ_ｓを、次式（９）に従って算出する。

　そして、再送制御部１１１は、今回送信する送信データに対応するＲ_ｓが予め設定された閾値Ｔ_１（周波数パンクチャリング適用可否を決定するための閾値）以上の場合、つまり、送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合が大きい場合、当該送信データに対して周波数パンクチャリングを行わないと判断する。一方、再送制御部１１１は、今回送信する送信データに対応するＲ_ｓが閾値Ｔ_１未満の場合、つまり、送信データのビット数に占めるシステマチックビット数の割合が小さい場合（送信データのビット数に占めるパリティビット数の割合が大きい場合）、当該送信データに対して周波数パンクチャリングを行うと判断する。

　つまり、周波数パンクチャリング部１０５は、Ｒ_ｓが閾値Ｔ_１未満の場合には、送信データに対して周波数パンクチャリングを行い、Ｒ_ｓが閾値Ｔ_１以上の場合には、送信データに対して周波数パンクチャリングを行わない。

　また、再送制御部１１１は、例えば、今回送信する送信データに対応するＲ_ｓが閾値Ｔ_１以上の場合、当該送信データに対して周波数パンクチャリングを行わない分、時間パンクチャ率Ｒ_ｔを低くしてもよい。一方、再送制御部１１１は、今回送信する送信データに対応するＲ_ｓが閾値Ｔ_１未満の場合、当該送信データに対して周波数パンクチャリングを行う分、時間パンクチャ率Ｒ_ｔを高くしてもよい。すなわち、時間パンクチャリング部１０２は、次式（１０）に従って、時間パンクチャリング率を設定する。

　次に、送信装置１００（図４）の動作について説明する。

　図１３は、本実施の形態における送信装置１００での送信処理の一例を示す。図１３では、システマチックビットＳがＮビットとなり、パリティビットＰが２Ｎビットとなる。

　また、図１４は、本実施の形態における各送信回数での、送信ビット数（実際に送信されるビット数）、送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合Ｒ_ｓ（式（９））、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ（式（１））、実質送信ビット数（式（６））、及び、受信側での符号化率Ｒ（式（７））を示す。また、図１４では、閾値Ｔ_１＝０．５とする。

　図１３及び図１４に示すように、１回目送信時（初回送信時）の送信ビット数は４Ｎ／３［ビット］であり、送信データに含まれるシステマチックビット数はＮ［ビット］である。よって、式（９）に従って、Ｒ_ｓ＝（Ｎ／（４Ｎ／３））＝０．７５となる。つまり、１回目送信時（初回送信時）には、Ｒ_ｓ（＝０．７５）が閾値Ｔ_１（＝０．５）以上となる。そこで、再送制御部１１１は、送信データに対して周波数パンクチャリングを適用せず（Ｒ_ｆ＝１）、ＴＰ率（Ｒ_ｔ）を低くする。図１４に示すように、周波数パンクチャリングを適用しない場合、実質送信ビット数は、送信ビット数に一致する。また、受信装置２００（図５）での符号化率Ｒ＝３／４となる。

　次いで、図１３及び図１４に示すように、２回目送信時（１回目再送時）の送信ビット数は５Ｎ／３［ビット］であり、送信データに含まれるシステマチックビット数は０［ビット］である。よって、式（９）に従って、Ｒ_ｓ＝（０／（５Ｎ／３））＝０となる。つまり、２回目送信時（１回目再送時）には、Ｒ_ｓ（＝０）が閾値Ｔ_１（＝０．５）未満となる。そこで、再送制御部１１１は、送信データに対して周波数パンクチャリングを適用し（図１４ではＲ_ｆ＝４／５）、ＴＰ率（Ｒ_ｔ）を高くする。図１４に示すように、周波数パンクチャリング（Ｒ_ｆ＝４／５）を適用するため、実質送信ビット数は、送信ビット数（５Ｎ／３）を間引いた４Ｎ／３となる。また、受信装置２００は、１回目送信時の４Ｎ／３［ビット］及び２回目送信時の５Ｎ／３［ビット］の合計３Ｎ［ビット］を受信する。よって、３Ｎ［ビット］のうちシステマチックビットがＮ［ビット］であるので、受信装置２００での符号化率Ｒ＝１／３となる。

　３回目送信時（２回目再送時）についても同様である。

　このように、本実施の形態によれば、送信装置１００は、１回の送信で送信される送信データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合（又はシステマチックビットとパリティビットとの割合）に応じて、周波数パンクチャリングを適用するか否かを決定する。そして、送信装置１００は、送信データ内でシステマチックビットが支配的である場合（Ｒ_ｓ≧Ｔ_１）には、システマチックビットにおける誤り率特性の劣化防止を優先させるために周波数パンクチャリングを適用しない。一方、送信装置１００は、送信データ内でパリティビットが支配的である場合（（Ｒ_ｓ＜Ｔ_１）には、パリティビットでの誤り訂正符号化利得の向上を優先させるために周波数パンクチャリングを適用する。これにより、１回の送信で送信される送信データにシステマチックビット及びパリティビットが混在している場合でも、受信装置２００での誤り率特性を改善させることが可能となる。

　よって、本実施の形態では、１回の送信における送信データの内容に従って周波数パンクチャリングの適用を制御する。これにより、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

　（実施の形態３）
　本実施の形態では、送信装置は、受信装置での符号化率に応じて、送信データに対して周波数パンクチャリングを適用するか否かを決定する。

　以下、本実施の形態について具体的に説明する。

　送信装置１００の再送制御部１１１（図４）は、今回送信する送信データに対して周波数パンクチャリングを適用するか否かを判断する際、受信装置２００（図５）での符号化率Ｒ（式（７）。つまり、受信装置２００で受信された送信データのビット総数に対するシステマチックビットの比率）に基づいて、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを決定する。つまり、周波数パンクチャリング部１０５は、受信装置２００での符号化率Ｒに基づいて、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを変化させて、周波数パンクチャリングを行う。

　次に、送信装置１００（図４）の動作について説明する。

　図１５は、本実施の形態における送信装置１００での送信処理の一例を示す。図１５では、システマチックビットＳがＮビットとなり、パリティビットＰが２Ｎビットとなる。

　また、図１６は、本実施の形態における各送信回数での、受信側での符号化率Ｒ（式（７））、及び、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ（式（１））を示す。

　図１５及び図１６に示すように、１回目送信時（初回送信時）には、Ｎ［ビット］のシステマチックビットＳのみが送信される。よって、式（７）に従って、Ｒ＝（Ｎ／Ｎ）＝１となる。この場合、再送制御部１１１は、実施の形態１と同様、システマチックのみを含む初回送信データに対して、周波数パンクチャリングを適用しない。つまり、１回目送信時（初回送信時）には、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝１となる。このように、周波数パンクチャリング部１０５は、受信装置２００の符号化率Ｒ＝１の場合、送信データ（システマチックビットＳ）に対して周波数パンクチャリングを行わない。

　次いで、図１５及び図１６に示すように、２回目送信時（１回目再送時）において、受信装置２００での符号化率Ｒが（１／２＜Ｒ＜１）の範囲となる場合、周波数パンクチャリング部１０５は、再送データに対して、周波数パンクチャリングを行う。同様に、図１５及び図１６に示すように、３回目送信時（２回目再送時）において、受信装置２００での符号化率Ｒが（１／３＜Ｒ≦１／２）の範囲となる場合、周波数パンクチャリング部１０５は、再送データに対して、周波数パンクチャリングを行う。

　ただし、図１６に示すように、２回目送信時（１回目再送時）の周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝２／３となり、３回目送信時（２回目再送時）の周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆ＝４／５となる。つまり、受信装置２００での符号化率Ｒが（１／２＜Ｒ＜１）の範囲となる場合の方が、受信装置２００での符号化率Ｒが（１／３＜Ｒ≦１／２）の範囲となる場合よりも、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆがより低くなる（より多くの周波数成分がパンクチャされる）。

　ここで、受信装置２００での符号化率Ｒと誤り率との対応関係を図１７に示す。図１７に示すように、符号化率Ｒが低いほど（つまり、パリティビットが多いほど）、誤り率はより低くなる。また、図１７に示すように、符号化率Ｒの低下（パリティビットの増加）に伴う誤り率の低下度合（つまり、誤り率の改善効果）は、符号化率Ｒが低い範囲（例えば１／３＜Ｒ≦＜１／２の範囲）よりも、符号化率Ｒが高い範囲（例えば１／２＜Ｒ＜１の範囲）の方がより大きくなる。つまり、符号化率Ｒが高い範囲の方が、符号化率Ｒが低い範囲よりもパリティビットの増加による誤り率の改善効果がより高い。

　ところで、上述したように、周波数パンクチャリングは、送信データのビット数を擬似的に増大させ、低符号化率化による誤り訂正能力の向上を図ることができる。

　そこで、図１６に示すように、送信装置１００は、符号化率Ｒが高い範囲（例えば１／２＜Ｒ＜１の範囲）では、符号化率Ｒが低い範囲（例えば１／３＜Ｒ≦＜１／２の範囲）よりも周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを低く設定することで、誤り率を効率良く改善することが可能となる。具体的には、受信装置２００の符号化率Ｒが高い範囲では、送信装置１００は、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを低くすることで、周波数パンクチャリングにより誤り率を優先的に向上させることができる。一方、受信装置２００の符号化率Ｒが低い範囲では、送信装置１００は、周波数パンクチャリング率Ｒ_ｆを高くすることで、周波数パンクチャリングによる「送信ＤＦＴと受信ＩＤＦＴとの間のユニタリ性」の劣化に起因する符号間干渉を優先的に防止させることができる。

　このように、本実施の形態では、受信装置２００の符号化率Ｒに応じて周波数パンクチャリング率を制御する。これにより、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

　（実施の形態４）
　本実施の形態では、送信装置で生成された符号化データ（システマチックビット及びパリティビット）が全て送信された後に更に符号化データを再送する場合について説明する。すなわち、送信装置が保持するＣＢ内の全ての送信ビットが送信された後に（１巡目の送信後に）、再びＣＢ内の送信ビットを送信する場合（２巡目の送信時）について説明する。

　以下、本実施の形態について具体的に説明する。

　送信装置１００の再送制御部１１１（図４）は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する場合（２巡目の送信時）、１巡目の送信時に周波数パンクチャリングが行われたビット（特定のビット）から順に、各ビットを抽出するように、時間パンクチャリング部１０２に指示する。

　そして、時間パンクチャリング部１０２は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する場合（２巡目の送信時）、ＣＢに格納された符号化データにおいて周波数パンクチャリングが行われたビットから順に、各ビットを抽出して、再送データを生成する。

　次に、送信装置１００（図４）の動作について説明する。

　以下、再送例１及び２について説明する。以下の説明では、図１８及び図１９に示すように、１回目送信時（初回送信時）にはシステマチックビットＳが送信され、２、３回目送信時（１、２回目再送時）にはパリティビットＰが送信される。また、図１８及び図１９に示すように、３回目送信（２回目再送）の途中で、符号化データ（Ｓ及びＰ）を構成する全てのビットの１巡目の送信が完了し、符号化データの２巡目の送信が開始される。また、図１８及び図１９に示すように、１～３回目送信において、システマチックビットＳに対して周波数パンクチャリングが行われず、パリティビットＰに対して周波数パンクチャリングが行われる。

　＜再送例１（図１８）＞
　再送例１では、時間パンクチャリング部１０２は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する場合、１巡目において周波数パンクチャリングが行われて送信された特定のビットのうち、最も早い時刻に送信されたビットから順にビットを抽出して、再送データを生成する。

　例えば、図１８では、１巡目に送信された符号化データのうち、パリティビットＰに対してのみ周波数パンクチャリングが行われている。

　そこで、時間パンクチャリング部１０２は、１巡目において周波数パンクチャリングが行われて送信されたパリティビットのうち、最も早い時刻に送信されたビット位置（図１８に示すＣＢ２巡目の開始位置）から順に、パリティビットを抽出して、再送データを生成する。つまり、図１８では、時間パンクチャリング部１０２は、３回目送信（２回目再送）の途中で全ての符号化データの１巡目の送信が完了すると、パリティビットの先頭ビットから順に２巡目の再送データとして、パリティビットを抽出する。

　なお、２巡目の開始位置の特定方法として、例えば、再送制御部１１１は、符号化データを構成する各ビットに対して先頭から順に昇順でビット番号を付し、１巡目の送信時に周波数パンクチャリングを適用するビットの中で、最も番号が小さいビットを記憶してもよい。そして、再送制御部１１１は、２巡目の送信時には、記憶している番号のビットを２巡目の開始位置として、時間パンクチャリング部１０２に指示してもよい。

　＜再送例２（図１９）＞
　再送例２では、時間パンクチャリング部１０２は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する場合、１巡目において周波数パンクチャリングが行われて送信された特定のビットのうち、最も遅い時刻に送信されたビットから順にビットを抽出して、再送データを生成する。

　例えば、図１９では、１巡目に送信された符号化データのうち、パリティビットＰに対してのみ周波数パンクチャリングが行われている。

　そこで、時間パンクチャリング部１０２は、１巡目において周波数パンクチャリングが行われて送信されたパリティビットのうち、最も遅い時刻に送信されたビット位置（図１９に示すＣＢ２巡目の開始位置）から順に、パリティビットを抽出して、再送データを生成する。つまり、図１９では、時間パンクチャリング部１０２は、３回目送信（２回目再送）の途中で全ての符号化データの１巡目の送信が完了すると、パリティビットの最後尾ビットから順に２巡目の再送データとして、パリティビットを抽出する。

　なお、２巡目の開始位置の特定方法として、例えば、再送制御部１１１は、２巡目の送信時には、ＣＢに格納されている符号化ビットの最後尾のビットを２巡目の開始位置として、時間パンクチャリング部１０２に指示してもよい。

　以上、再送例１及び２について説明した。

　また、再送例１及び２において、時間パンクチャリング部１０２は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する際、上記特定のビット（周波数パンクチャリングが行われて送信されたビット）が全て送信されると、符号化データのうち、１巡目において周波数パンクチャリングが行われずに送信されたビットを順に抽出して、再送データを生成してもよい（図示せず）。

　このように、時間パンクチャリング部１０２は、ＣＢに格納された符号化データの全てが送信された後に更に符号化データを再送する場合、再びＣＢの先頭ビット（システマチックビット）から順に送信データを抽出するのではなく、周波数パンクチャリングを適用したビット（図１８，１９ではパリティビット）から順に送信データを抽出する。

　１巡目の送信では周波数パンクチャリングによるユニタリ性の崩れに起因する符号間干渉の影響により、周波数パンクチャリングされたビット（図１８，１９ではパリティビット）の受信品質は、周波数パンクチャリングされていないビット（図１８，１９ではシステマチックビット）の受信品質と比較して、劣化している。しかし、図１８及び図１９に示すように、送信装置１００が、２巡目の送信時に周波数パンクチャリングされたビット（図１８，１９ではパリティビット）を優先して送信することで、１巡目の送信時に周波数パンクチャリングされたビット（つまり、送信電力を削られたビット）を補償することが可能となる。すなわち、受信装置２００（図５）では、送信回数の早い段階（２巡目の再送開始時点）で、１巡目の送信時に周波数パンクチャリングされたビット（図１８，１９ではパリティビット）の受信品質を補償することができ、再送回数低減を低減できる確率を高めることが可能となる。

　なお、図１８及び図１９では、送信装置１００が、２巡目の送信時に、１巡目において周波数パンクチャリングされて送信されたビットから順に、ビットを抽出して送信データを生成する場合について説明した。しかし、本実施の形態では、送信装置１００は、２巡目の送信時に、符号化データのうちパリティビットから順に、ビットを抽出して送信データを生成してもよい。すなわち、送信装置１００は、１巡目の送信時の周波数パンクチャリングの適用の有無に関わらず、２巡目の送信時の送信データとして、単に、パリティビットを抽出してもよい。また、送信装置１００は、符号化データを構成する全てのビットが送信された後に符号化データを更に再送する際、パリティビットが全て送信されると、符号化データのうち、システマチックビットを順に抽出して、再送データを生成してもよい。

　例えば、ターボ符号化により生成される符号化データ系列では、平均ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）の大きさに応じて、最適な誤り率を実現するための、システマチックビットとパリティビットとのＳＩＮＲの差分（以下、ΔＳＩＮＲ_ｏｐｔ）が異なる。具体的には、図２０に示すように、平均ＳＩＮＲが小さい場合（例えば、１巡目の送信時）にはΔＳＩＮＲ_ｏｐｔは大きい。一方、平均ＳＩＮＲが大きい場合（例えば、２巡目の送信時）にはΔＳＩＮＲ_ｏｐｔは小さい。そこで、送信装置１００では、２巡目の送信時において、ΔＳＩＮＲ_ｏｐｔを小さくすべく、パリティビットを優先的に送信することで、誤り率を向上することが可能となる。

　このように、本実施の形態では、ＣＢの２巡目の送信時に、１巡目の送信で周波数パンクチャリングが行われたビット（又は、単にパリティビット）から順に再送する。これにより、本実施の形態によれば、送信に使用するリソース量を増やすことなく、誤り訂正符号化利得を向上させることにより、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

　更に、送信装置は、ＣＢの２巡目の送信時において、１巡目の送信で周波数パンクチャリングが行われたビット（又は、単にパリティビット）の再送が完了した場合には、１巡目の送信で周波数パンクチャリングが行われていないビット（又は、単にシステマチックビット）を順に再送する。これにより、受信装置２００では、システマチックビットの受信品質を更に向上させることができるので、パケットの受信誤りを低減させ、再送回数を低減させることができる。

　なお、本実施の形態では、送信装置が２巡目で送信されるビットに対しても周波数パンクチャリングを行う場合について説明した。しかし、送信装置は、２巡目で送信されるビットに対して、周波数パンクチャリングを行わなくてもよい。これにより、２巡目の送信によって、１巡目で周波数パンクチャリングされたビットの受信品質を効率良く補償することができる。

　以上、本発明の各実施の形態について説明した。

　なお、上記実施の形態では、ＣＢを用いたＩＲによるＨＡＲＱにおいて、システマチックビットとパリティビットとを時間領域で分離し、各時刻での送信データの各々に対して周波数パンクチャリングの適用の可否を決定する場合について説明した。しかし、本発明は、時間領域に限らず、時間領域以外の領域でシステマチックビットとパリティビットとを分離する場合でも適用することができる。例えば、送信装置は、信号のマルチキャリア化によってシステマチックビットとパリティビットとを周波数領域で分離して、各サブキャリアで周波数パンクチャリングの適用の可否を決定してもよい。又は、図２１に示すように、１コードワードを複数のレイヤにマッピングするＳＵ－ＭＩＭＯ（Single User-Multiple Input Multiple Output）に本発明を適用してもよい。具体的には、図２１に示すように、システマチックビット及びパリティビットを各レイヤにマッピングすることで、システマチックビットとパリティビットとを空間領域で分離して、各レイヤで周波数パンクチャリングの適否を決定してもよい。

　また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連係においてソフトウェアでも実現することも可能である。

　また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

　２０１１年８月３０日出願の特願２０１１－１８６９０９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明は、移動通信システム等に有用である。

　１００　送信装置
　１０１　符号化部
　１０２　時間パンクチャリング部
　１０３　変調部
　１０４，２０４　ＤＦＴ部
　１０５　周波数パンクチャリング部
　１０６，２０７　ＩＤＦＴ部
　１０７　ＣＰ付加部
　１０８　ＤＡＣ部
　１０９，２０１　アンテナ
　１１０　フィードバック情報復調部
　１１１　再送制御部
　２００　受信装置
　２０２　ＡＤＣ部
　２０３　ＣＰ除去部
　２０５　チャネル推定部
　２０６　周波数等化部
　２０８　復調部
　２０９　復号部
　２１０　フィードバック情報生成部

Claims

　システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信装置であって、
　前記符号化データから、前記送信単位のデータを抽出する抽出手段と、
　前記データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、前記周波数パンクチャリングを行うパンクチャリング手段と、
　を具備する送信装置。
　前記パンクチャリング手段は、パリティビットのみを含む前記データに対して、前記周波数パンクチャリングを行い、システマチックビットのみを含む前記データに対して、前記周波数パンクチャリングを行わない、
　請求項１記載の送信装置。
　前記パンクチャリング手段は、システマチックビット及びパリティビットを含む前記データにおいて、前記データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合が、予め設定された閾値以上の場合には前記データに対して前記周波数パンクチャリングを行わず、前記データのビット総数に占めるシステマチックビット数の割合が前記閾値未満の場合には前記データに対して前記周波数パンクチャリングを行わない、
　請求項１記載の送信装置。
　前記送信装置は、初回送信時にシステマチックビットのみを含む前記データを送信し、再送時にパリティビットのみを含む前記データを送信し、
　前記パンクチャリング手段は、初回送信時には、前記周波数パンクチャリングを行わず、再送時には前記周波数パンクチャリングを行う、
　請求項１記載の送信装置。
　前記周波数パンクチャリングにおけるパンクチャリング率が、前記周波数パンクチャリング前のシンボル数に対する、前記周波数パンクチャリング後のシンボル数の比率で表され、
　前記パンクチャリング手段は、送信回数に基づいて、前記データに対する前記パンクチャリング率を変化させる、
　請求項４記載の送信装置。
　前記周波数パンクチャリングにおけるパンクチャリング率が、前記周波数パンクチャリング前のシンボル数に対する、前記周波数パンクチャリング後のシンボル数の比率で表され、
　前記パンクチャリング手段は、受信装置で受信された前記データのビット総数に対する、システマチックビットの比率で表される符号化率に基づいて、前記データに対する前記パンクチャリング率を変化させる、
　請求項１記載の送信装置。
　前記パンクチャリング手段は、前記周波数パンクチャリング前のシンボル数に対する前記周波数パンクチャリング後のシンボル数の比率であるパンクチャリング率と、前記周波数パンクチャリングによりパンクチャされるシンボル位置とを表すパンクチャリング行列を、前記データに乗算することにより、前記周波数パンクチャリングを行い、
　前記パンクチャリング行列は、送信毎に変更される、
　請求項１記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前記符号化データのうち、前記周波数パンクチャリングが行われて送信された特定のビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項１記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前記特定のビットのうち、最も早い時刻に送信されたビットから順にビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項８記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前記特定のビットのうち、最も遅い時刻に送信されたビットから順にビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項８記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する際、前記特定のビットが全て再送された後に、前記符号化データのうち、前記周波数パンクチャリングが行われずに送信されたビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項８記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前記符号化データのうち、パリティビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項１記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前回送信時に、最も早い時刻で送信されたパリティビットから順にビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項１２記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する場合、前回送信時に、最も遅い時刻で送信されたパリティビットから順にビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項１２記載の送信装置。
　前記抽出手段は、前記符号化データを構成する全てのビットが送信された後に前記符号化データを更に再送する際、パリティビットが全て再送された後に、前記符号化データのうち、システマチックビットを抽出して、前記データを生成する、
　請求項１２記載の送信装置。
　システマチックビットとパリティビットとから構成される符号化データの各ビットを、送信単位毎に順に送信するとともに、周波数領域の複数のシンボルに各ビットが重畳されたパンクチャリング対象データをシンボル単位でパンクチャリングする周波数パンクチャリングを行う送信方法であって、
　前記符号化データから、前記送信単位のデータを抽出し、
　前記データに含まれるシステマチックビットとパリティビットとの割合に応じて、前記周波数パンクチャリングを行う、
　送信方法。