JP3650383B2 - 送信機、受信機およびａｒｑ送受信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＲＱデータ送受信技術に関し、特にハイブリッドＡＲＱタイプ２およびタイプ３方式に関する。本発明は、移動通信システム、特に携帯電話システムに適用可能である。本発明は特にユニバーサル移動電話システム（ＵＭＴＳ）に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
一般のデータ通信システムにおいて、非リアルタイム・サービスの誤り訂正は、誤り訂正復号（ＦＥＣ）と組み合わせた自動再送要求（ＡＲＱ）方式に基づいている。ＡＲＱとＦＥＣを組み合わせた技術は、しばしばハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）と呼ばれる。
【０００３】
ＦＥＣは所定の長さの情報ビットのブロックに冗長性を導入し、異なる長さの符号化ブロックを形成してから送信する。冗長性は受信機での誤り訂正に貢献する。巡回冗長検査（ＣＲＣ）で誤りが検出されると、受信機は送信機に新たなビットを送信するよう要求する。
【０００４】
移動通信でもっとも頻繁に使用される方式は、ストップ・アンド・ウェイト（ＳＡＷ）技術、および選択的繰り返し（ＳＲ）連続ＡＲＱ技術である。無線リンク制御（ＲＬＣ）層の再送単位は、プロトコル・データ単位ＰＤＵと呼ばれる。
【０００５】
図１４にＡＲＱ方式に従って動作するように構成された送信機を示す。送信する入力データはまずＰＤＵバッファ１１５に格納される。ＰＤＵバッファ１１５にデータが存在し、かつ送信機には送信用の物理チャネルが割り当てられている場合、データはＦＥＣ符号器１２０で符号化される。符号化データは、次に変調器１３０と拡散器１３５（符号分割多重アクセスＣＤＭＡシステムの場合）に送られ、ＴｘＲＦ回路１４０により無線周波数（ＲＦ）に変換されアンテナ１０５から送信される。
【０００６】
送信機は受信機からの要求を受信できなければならないため、送信機はさらに一台のアンテナ１０５を送信・受信双方の目的に使用できるようにする共用器１１０を備える。送信機が信号を受信すると、ＲｘＲＦ回路１４５により信号をベースバンド信号に変換し、逆拡散器１５０で信号を逆拡散し、逆拡散信号を復調器１５５に送り、復調データからＡＣＫ／ＮＡＫ信号を取り出す。ＡＣＫメッセージは、送信機に受信機が送信ＰＤＵを復号できたことを通知する。ＮＡＫメッセージは、送信機に復号エラーを通知する。送信機が肯定的（ＡＣＫ）または否定的（ＮＡＫ）応答メッセージのいずれを受信するかによって、ＡＣＫ／ＮＡＫ抽出器１６０は再送のため符号語バッファ１２５にアクセスするか、ＡＣＫを受信した場合はメモリを解放する。
【０００７】
図１４では従来の送信機を示したが、図１５ではこれに対応する受信機を示す。受信機を構成する装置の大部分は送信機の各装置に対応しているので、これらの詳細な説明は省略する。対応する各装置には図１４と同じ参照番号を用いて示す。受信機はこれらの回路以外に、復調データを復号し、復号データを出力する復号器１６５を具備している。使用するＡＲＱ方式によっては、受信機には復調器１５５と復号器１６５の間に符号語バッファ（図示せず）が含まれる場合があり、再送パケットと以前に受信したパケットを合成するために使用できる。さらに、受信機はＡＣＫまたはＮＡＫメッセージを生成する旨を通知する制御信号をＡＣＫ／ＮＡＫ生成器１７０に出力する。生成したメッセージは変調器１３０以降の装置を経て送信される。
【０００８】
ここで図１６に移り、同図のフローチャートを参照して受信機が実行する処理について詳細に述べる。ステップ２１０で、受信機は符号語を受信し、ステップ２２０で記憶する。符号語を以前に送信済みの場合、受信し記憶した符号語はステップ２３０で同じデータ単位の以前の送信符号語と合成される。その後ステップ２４０でＰＤＵの復号が可能であるかどうかを判断する。可能な場合（ステップ２４０：Ｙｅｓ）、送信機に肯定応答メッセージを送り返し、そのＰＤＵの記憶した符号語すべてを解放する（ステップ２５０）。復号が可能でない場合（ステップ２４０：Ｎｏ）、否定応答メッセージを送り（ステップ２６０）再送を要求する。
【０００９】
再送するビットにより、ＡＲＱは３種類に区分される。
タイプ１： 誤ったＰＤＵは放棄し、ＰＤＵの新しいコピーを再送し別々に復号する。ＰＤＵの新旧両バージョンは合成しない。
タイプ２： 再送を必要とする、誤ったＰＤＵは放棄せず、送信機が用意したインクリメンタル冗長ビットと合成し引き続き復号を行う。再送ＰＤＵは符号率がより高い場合があり、受信機で記憶している値と合成される。すなわち、再送のたびにわずかの冗長性が追加されるだけである。
タイプ３： タイプ２のＡＲＱとの違いは各再送ＰＤＵが自動復号可能であるという点のみである。これはＰＤＵが以前のＰＤＵと合成しなくても復号可能であることを意味している。これはＰＤＵの一部の損傷が深刻でその情報がほとんど再利用できない場合に有効である。
【００１０】
タイプ２とタイプ３はより複雑であり、変化する無線環境に応じて符号率を調整し以前に送信したＰＤＵの冗長性を再利用することができるので性能面で優れている。このようなタイプ２、３のＡＲＱ方式は以下、「インクリメンタル冗長性」と称する。ＰＤＵの新旧各バージョンは物理層で別々に符号化され、合成プロセスにおける符号化利得を増加させる。符号全体の別々の部分は符号ブロックまたは符号語と呼ばれる。
【００１１】
タイプ２、３方式は（再）送信の合成を含むので、冗長性をチャネル条件に適合できることから、このような技術はリンク適合技術と見なすことができる。リンク適合の範疇に含まれる別の技術は、適応変調および符号化（ＡＭＣ）である。ＡＭＣの原則は、システム制限下にあるチャネル条件の変化に応じて変調と符号化フォーマットを変更することである。チャネル条件は、例えば受信機からのフィードバックに基づいて推定可能である。ＡＭＣを使用するシステムにおいて、有利な位置にあるユーザには、一般にＲ＝３／４ターボ符号の６４ＱＡＭなどのより高い符号率を持つ高度の変調方式が割り当てられるが、不利な位置にあるユーザには、Ｒ＝１／２ターボ符号のＱＰＳＫなどより低い符号率を持つ低位の変調方式が割り当てられる。有利な位置は、例えばセル・サイトに近い位置であり、一方不利な位置はセルの境界に近い位置である。
【００１２】
以下の説明で、異なる符号化および変調の合成を「変調符号化方式（ＭＣＳ）レベル」と呼ぶことにする。送信は送信時間間隔（ＴＴＩ）に分割され、ＭＣＳレベルはＴＴＩごとに変化しうる。ＡＭＣの主要な利点は、有利な位置のユーザがより高いデータ速度を利用できるようになり、そのことがセルの平均処理能力の向上につながり、送信電力の変化ではなく変調／符号化方式の変化に基づくリンク適合によって干渉変化が減少することである。
【００１３】
時間領域におけるＡＣＫおよび／またはＮＡＫ応答メッセージの送信を説明するため、ＡＲＱタイミング関係を基地局（ノードＢ）が、異なるユーザを時間多重化したいわゆる「共有パケット・チャネル」を用いて、ユーザ機器（ＵＥ）と呼ばれる移動局にデータを送信する場合を例にあげて説明する。ＵＭＴＳにおいて、そのようなチャネルは「下り共有チャネル（ＤＳＣＨ）」と呼ばれ、一方ＨＳＤＰＡの場合のチャネルは「高速下り共有チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）」と呼ばれる。
【００１４】
フィードバック・チャネルを介して、受信機は送信機に情報を送信し、符号ブロックが受け付けられたかどうかを送信機に通知する。この情報はしばしばいわゆる状態報告に集められるため、通常、ＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを送ることができるようになるまでにはある遅延が伴う。ＨＡＲＱタイプ２、３方式はこの軟判定値を記憶してその後合成するためのメモリサイズに対して厳しい条件を課す。したがって、「無線リンク制御」のような高位の層を含まない非常に高速なフィードバック・チャネルが必要になる。
【００１５】
図１７に示すように、基地局は物理チャネル上の移動局ＵＥ１にパケットＡを送信（Ｔｘ）する。伝搬遅延ｔ_propのため、データは送信されてからある時間経過後受信機ＵＥ１で受信（Ｒｘ）される。受信機はパケットを復調、復号し、ＡＣＫまたはＮＡＫ応答メッセージを生成する。パケットの復調および復号、また応答メッセージの生成のため、処理時間ｔ_Rxpropが存在する。
【００１６】
図１７の例において、パケットＡは復号不可能であるため、受信機はＮＡＫメッセージ３１０を生成している。このＮＡＫメッセージは送信機に送られ、再び伝搬遅延ｔ_propが発生する。送信機はＮＡＫメッセージを受信して取り出した後、処理時間ｔ_Txprop後、次の符号ブロックを最小遅延で送信する。このように格納が必要な符号ブロック数は非常に小さな値に維持され、全体の遅延は減少する。
【００１７】
また、図１７の例で、基地局から移動局への送信（下り送信）は非同期送信であり、一方上り送信、すなわちフィードバックは同期送信である。これについては以下に詳細に説明する。
【００１８】
同期送信のプロトコルにおいて、データブロックはデータブロックが受信された時点に基づいて識別される。非同期送信用のプロトコルでは明確な信号送信を使用してデータブロックを識別する。例えば、非同期の上り送信のプロトコルは、シーケンス番号（ＳＮ）またはフィードバック・メッセージの他の明白な識別を使用するのに対し、同期上りプロトコルはフィードバック・メッセージをその受信時刻に基づいて識別する。
【００１９】
図１７から明らかなように、下り方向においてＵＥ２パケットＡの再送３３０は、否定応答３４０から１ＴＴＩ後にスケジューリングされている。その間には別の移動局（ＵＥ）がスケジューリングされている。上り方向においては、下り方向とは対照的に一定の周期後に該当するＡＣＫ／ＮＡＫが送信される。例えば、図１７のパケットＡの第１ＮＡＫ３１０に対して、このＮＡＫとパケットＡとの関係を識別する信号送信はない。ＮＡＫメッセージはパケットＡが送信されて（３５０、３６０）指定時間後に受信されるのでこの関係を導き出すことができる。このように、下り送信は非同期であるが、図１７の例では同期上り送信が存在する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
フィードバック・チャネルで同期送信方式を用いることは、いくつかの理由から不利である。
【００２１】
まず、同期送信は、所定の時刻に送信を行わなければならないのでシステムの柔軟性が乏しくなる。下り回線の場合は特に、チャネル状態に依存するスケジューリングがある程度できなくなる。
【００２２】
また、移動局の複雑さに関して、高速ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）ソフト合成のためのバッファ・サイズはもっとも重要である。バッファ・サイズを縮小するため、再送の往復遅延（ＲＴＤ）はできるだけ小さくする必要がある。このため、格納すべき符号ブロックの数が減少する。同期送信の場合、上り信号のタイミングは処理時間ｔ_{Ｒｘｐｒｏｐ}であらかじめ定義される。この時間はすべての移動局に対して標準化されなければならず、データの復調および復号が完了し、ＡＣＫ／ＮＡＫメッセージが生成されるまでの最大時間に該当する値でなければならない。したがって、ローエンドＵＥとハイエンドＵＥは同じ要件を満たさなければならないので移動局を別々に実現することは不可能である。もう一つの弱点は、処理時間が標準化されているため、そのようなシステムで特殊な回路あるいは新しい技術によってＡＣＫ／ＮＡＫメッセージの生成を加速することは不可能であるということである。処理時間、したがってＡＣＫ／ＮＡＫメッセージ上りタイミングに影響を及ぼしうる別の要因も考えられる。パケットが正しく復号化されるまで異なる数のターボ復号器の繰り返しまたは干渉除去器の繰り返しが必要なので、例えば、ＵＥ処理時間ｔ_{Ｒｘｐｒｏｐ}はブロックごとに異なる場合がある。また、異なるＵＥ機能のため異なる値のｔ_{Ｒｘｐｒｏｐ}が適用される場合がある。ある程度の柔軟性を設けても、これにより呼設定時の信号送信のオーバヘッドが増加することになる。移動環境におけるパケット・トラフィックの場合は特に、呼設定がかなり規則正しく要求されるので、これは最善策とは言えない場合がある。このように、異なるＵＥ機能の数はできるだけ小さくする必要がある。
【００２３】
上記の理由からフィードバック・チャネルでの同期送信は不利であるのと同時に、適応変調および符号化（ＡＭＣ）による別の欠点が存在する。チャネル状態によっては、異なるＭＣＳレベルが選択され、ＭＳＣレベル同士でデータ速度は大きく異なる。処理時間は受信データ量と適用する復調／復号方式に大きく依存する。したがって、ｔ_Rxprop値は選択したＭＣＳレベルに依存し、例えば最高のＭＣＳレベル、最大の繰り返し数、多くのエラーなど最悪の場合に対してのみ最適化される。上述した他の場合、ＡＣＫ／ＮＡＫタイミングは不十分で、タイミング、つまり往復遅延（ＲＴＤ）はすべての状態で一定となる。これにより送信機は数ＴＴＩ早く再送のスケジューリングを行うことができなくなる。周波数、符号、タイムスロットなどの異なる物理リソースを異なるＴＴＩ内で割り当てる場合、異なるＵＥ処理時間で同じ問題が発生する。
【００２４】
上述した説明より、フィードバック・チャネルでの同期送信方式が好ましくないことは明白である。しかし、フィードバック・チャネルで非同期タイミングを使用しても重大な不利点を招来する場合がある。
【００２５】
上述したように、非同期送信ではシーケンス番号（ＳＮ）を送信する必要がある。シーケンス番号を送信するのに必要な正確なビット数は、ＡＲＱプロトコルのウィンドウ・サイズに依存する。これらのビットのおかげで非同期送信は処理能力と遅延性能を向上し、したがってシステムの柔軟性を高めることができるが、逆に大幅な信号オーバヘッドの原因となる。ビット数はフィードバック・チャネルにおいては制限があり、そのことによってＳＮの多数のビットに対して適切なＦＥＣ符号化を使用できなくなる場合がある。また、上り回線および他のＵＥフィードバック・チャネルでの干渉を増加させる。したがって、非同期送信は電力消費を増加させ、より複雑なユーザ機器が必要となる。このように、非同期タイミングは同期ＵＥフィードバック・チャネルの問題に対して適切な解決策を提供できない。
【００２６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、信号送信オーバヘッドなしにＡＣＫ／ＮＡＫメッセージの柔軟なタイミングを可能にする送信機、受信機およびＡＲＱ送受信方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は独立請求項に記載された本発明によって実現される。
【００２８】
下り回線での送信は時間間隔に分割される。使用するフィードバック・チャネルの時間間隔がそれぞれの下り回線の時間間隔に明らかに該当する場合に、応答メッセージを送信するためのフィードバック・チャネルにおける多数の所定時間間隔を用いることによって、本発明は高速処理だけでなく低速処理も含めた様々な受信機の動作を可能にする。低速処理の受信機は、高速受信機と異なる時間間隔を使用する。また、処理時間は受信機の運用のみに依存するのではないので、使用するフィードバック時間間隔はＭＳＣレベル、繰り返し品質、すなわちＴＣまたはＩＣなどの繰り返し数等に依存するようにすることができる。したがって、新たな信号送信を必要としないでシステムに柔軟性を付加する。
【００２９】
したがって、本発明は同期送信、非同期送信の利点を組み合わせ、往復遅延（ＲＴＤ）時間を短縮する高速フィードバック・チャネルを備えたＡＲＱ方式を提供する。
【００３０】
実施の形態は従属請求項で定義される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して以下に説明するが、同じ構成要素には同じ参照番号を使用するものとする。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る送信機を示すブロック図である。図１の送信機は、図１４に対してさらにＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを受信した時間間隔を監視し、ＡＣＫ／ＮＡＫ信号の判定に呼応して再送信を制御するコントローラ４１０を含む。この制御の実施方法の詳細を以下に説明する。
【００３３】
本発明によれば、データ・パケットは送信機から受信機に対し第１時間間隔で送信される。応答メッセージは受信機から送信機に対し第２時間間隔でフィードバック・チャネルを通じて送信される。以下の説明で、第１時間間隔は送信時間間隔（ＴＴＩ）と称し、第２時間間隔はＴＴＩ長より短くすることが好ましいので第２時間間隔をサブＴＴＩと称する。
【００３４】
ＡＣＫ／ＮＡＫメッセージは畳み込み、ターボ、リード・ミュラー符号化などの符号化を必要とし、それらをチャネル構造上にマッピングする前にインタリーブすることができる。符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）などのシステムの場合、所定の拡散率で信号を拡散して拡散利得を増加し、送信電力とピーク値対平均値の比率をともに縮小することが好ましい。図１７に示す送信方式とは異なり、本発明の実施の形態はＡＣＫ／ＮＡＫ信号が多数の時刻において送信されるのを可能にする。これは、本発明の一実施の形態において上り回線でより短い時間間隔を用いることで実現する。ここで下り回線方向におけるＴＴＩのサイズｔ_TTIは上り回線方向におけるサブＴＴＩ長ｔ_subTTIの整数倍とすることが好ましい。
【００３５】
図２は本発明に係る送信機の動作処理の例を示す。データ・パケットは受信機に繰り返し送信される。同時に、ステップ４１５で送信機はＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを含むデータをフィードバック・チャネルで受信する。したがって、ステップ４２０および４３０で送信機は各サブＴＴＩの受信データを分析し、所定のＡＣＫ／ＮＡＫ時刻の一つから応答メッセージを抽出する。これにより、送信機のコントローラ４１０は応答メッセージを送信するために使用したサブＴＴＩを求め、サブＴＴＩが求まり次第ステップ４４０の処理を継続する。得られたサブＴＴＩを基にコントローラ４１０は、どの移動局からＡＣＫ／ＮＡＫ信号を受信したか、またどのデータ・パケットにこの信号が関連しているかを判定できる（ステップ４４０）。次にコントローラ４１０はステップ４５０で肯定、否定応答メッセージのいずれが受信されたかを判定し、それぞれのデータ・パケットをそれぞれの移動局で復号できなかった場合、すなわちＮＡＫメッセージを受信した場合、ＡＲＱ方式の要件に従ってステップ４６０で再送を実行する。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る受信機の構成を図３に示す。ここでも図１５を参照して既に説明した各装置の大部分については説明を省略する。図３の受信機は、図１５に対してさらに復号器１６５からの制御信号を受信する時間間隔セレクタ５１０を含み、できるだけ初期のサブＴＴＩを選択し応答メッセージを送信するのに使用する。
【００３７】
図３の受信機の動作を図４のフローチャートに示す。図４のプロセスは、ＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを送信する前に次の可能な時間間隔（サブＴＴＩ）を選択する新たなステップ５６０、５７０を設けた点において図１６の従来プロセスとは異なる。
【００３８】
次に本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す図５のタイミング・チャートを参照すると、下り回線方向で使用するＴＴＩは３つのサブＴＴＩ（点で示すフィールドは異なるユーザに関連したもので、説明の目的で示したものにすぎない）に分割される。このように、本実施の形態では３つの異なる時刻６１０、６２０、６３０、または６４０、６５０、６６０、または６７０、６８０、６９０ではそれぞれＡＣＫ／ＮＡＫ信号を上り回線で送信することができる。送信機は、コントローラ４１０を用いて少なくとも３つの可能な時刻において信号を監視する必要がある。したがって、受信した符号化データを高速で処理できる移動局は、処理結果を取得直後にＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを送信機に送ることができる。これより低速で動作するユーザ機器は、可能な第１のサブＴＴＩ６１０、６４０、６７０ではより高速の処理時間ｔ_Rxpropを必要とするためにＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを送信する状態にない。高いＭＣＳレベルを送信した場合、ＡＭＣについても同様の状況が生じる。ユーザ機器は可能な第１のサブＴＴＩ６１０、６４０、６７０で最大のデータ量を処理できない場合も考えられる。したがって、低速で動作する受信機は、他の移動局の動作を遅くすることなく異なるサブＴＴＩ、例えば６２０または６３０を使用することができる。さらに、他のＴＴＩについてもより高速にＡＣＫ／ＮＡＫを送ることができる。
【００３９】
図５のタイミング・チャートにおいて、異なるＴＴＩのＡＣＫ／ＮＡＫサブＴＴＩは重複しない。このように、いつ送信機が受信機からＡＣＫ／ＮＡＫ信号を受信しても、使用するサブＴＴＩを通じてどのデータ・パケットがそれぞれのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージと関連しているかを判定することができる。したがって、明確な対応を維持し、柔軟なＡＣＫ／ＮＡＫタイミングがＴＴＩ以内で得られる。もちろん、送信機は本実施例においてＡＣＫ／ＮＡＫ信号を送信するために３種類のサブＴＴＩを使用できることを認識している必要がある。
【００４０】
別のタイミング・チャートを図６に示す。図６では、フレーム構造に対する所定の異なるサブＴＴＩのマッピングを使用する。図５のタイミング・チャートと比較して、最小処理時間ｔ_{Rxprop min}と最大処理時間ｔ_{Rxprop max}との時間差は１ＴＴＩ長より大きな量まで拡大されている。
ｔ_{Rxprop min}−ｔ_{Rxprop max}＞ｔ_TTI
このため、異なるパケットまたは移動局からのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージの順序が処理時間に応じて変化する場合がある。例えば、送信機はユーザ機器ＵＥ１からのパケットＡのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージの前にユーザ機器ＵＥ２からのパケットＡのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを受け取ることができる。さらに、同じユーザ機器のパケットＡのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージ７３０の前にユーザ機器ＵＥ１からパケットＢのＡＣＫ／ＮＡＫメッセージ７４０を受け取ることができる。これはＭＣＳレベルが例えば１６ＱＡＭのような高位の変調から例えばＱＰＳＫのような低位の変調に切り替えられ、あるいは多くのリソース割当から最小割当に切り替えられる単独ユーザの場合に発生しうる。また、より高速の復号を必要とする優先順位の高いデータが存在する場合もある。サブＴＴＩとパケットの固有の対応関係、サブＴＴＩとユーザ機器の固有の対応関係はそのまま維持され、異なる移動局のＡＣＫ／ＮＡＫ信号の干渉も回避される。さらに、単独ユーザ機器のＡＣＫ／ＮＡＫメッセージは同時には送信されない。ＣＤＭＡの場合、これはユーザ機器をさらに複雑にするような多重符号送信（各ＡＣＫ／ＮＡＫ信号に固有な符号）を回避することを意味する。
【００４１】
図６のタイミング・チャートでは各パケットに対する最初と最後の可能なサブＴＴＩが隣接するＴＴＩに位置するように、最小、最大処理時間ｔ_Rxpropの差は拡大されているが、この時間差はさらに拡大することができる。図７のタイミング・チャートはこれを示すもので、１つのパケット８７０に関連するサブＴＴＩ８１０、８２０、８３０間の距離はさらに拡大されている。これによりパケット相関の明確さを損なうことなく柔軟性がさらに高まる。
【００４２】
ここで図８のタイミング・チャートを参照して、システムの柔軟性をさらに高めるもう一つの実施の形態を説明する。図８から明らかなように、異なるパケットまたは移動局からの多数のＡＣＫ／ＮＡＫ信号は、例えばサブＴＴＩ９２０および９３５、９２５および９４０、９３０および９４５、９５０および９６５等に対し同時に送信することができる。例えば、図５から図７に示す例と対照的に、ユーザ機器ＵＥ１はパケットＡの直後にパケットＢを受信する。図８のタイミング・チャートにおいて、お互いに重複する６つのＡＣＫ／ＮＡＫ信号位置が存在する。２種類のＡＣＫ／ＮＡＫ信号が定義されており、比率２で交互に入れ替わる。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号は所定の署名、あるいはＣＤＭＡの場合は異なるチャネル化符号を用いて得られる。単独ユーザ機器のチャネル化符号は、互いに直交するように選択できる。その場合、ＡＣＫ／ＮＡＫ信号が単独ユーザ機器からのものである場合、チャネル化符号は互いに干渉し合うことはない。ＡＣＫ／ＮＡＫ送信間にスケジューリングあるいは連携がある場合、多重符号送信を回避できる。これには双方のパケットのＡＣＫ／ＮＡＫ信号が同時に送信される場合は含まれない。
【００４３】
上記各タイミング・チャートにおいてサブＴＴＩのサイズはＴＴＩサイズより小さく表示されているが、サブＴＴＩ間隔のサイズはＴＴＩのサイズ以上であっても本発明の適用範囲に含まれる。図９に等しいサイズのサブＴＴＩを使用したタイミング・チャートを示す。この例において応答メッセージを送信するために３つの時間間隔１０１０、１０２０、１０３０を利用でき、これはそれらの時間間隔を重複することによって可能になる。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号と他のＴＴＩのＡＣＫ／ＮＡＫ信号を重複させると前述したように異なるＡＣＫ／ＮＡＫ信号を定義する必要がある。
【００４４】
本発明の他の実施の形態は、柔軟性が非常に高くあらゆる用途に対応可能な新世代移動通信システムの開発に基づいている。さらに、本発明の他の実施の形態は無線チャネルに適応可能で、したがってユーザ、システムの処理能力を向上することができる。このように、システムが柔軟性を持ついくつかの要素が存在する。ユーザデータのスケジューリングのみに着目すると、送信は非常に高度な技術を必要とする。下り回線においてこれまで考えられるスケジューリング対象の最小データ単位は下り回線のＴＴＩである。移動チャネルによっては異なるＭＣＳレベルを選択して変調方式やこのＴＴＩ内で使用する符号化においてシステムに柔軟性を持たせるようにする。ＴＴＩは基本的にユーザを時間多重化するものであり異なる時間間隔を持つことができる。アクセス技術が異なる場合、そのような物理チャネルの時間間隔（共有パケット・チャネルと呼ばれる）は異なる物理リソース（例えば、ＣＤＭＡにおける多数の符号またはＦＤＭＡにおける多数の周波数）に対応している。設計基準によっては、送信中のＴＴＩサイズ、符号、周波数、その他の柔軟な割当てが可能である。したがって本発明は異なるシステム設計方法に適用可能である。
【００４５】
したがって、本発明の実施の形態は、上り回線、下り回線方向に対してＴＴＩサイズが可変であり、それぞれのＴＴＩサイズに応じて異なる数のＡＣＫ／ＮＡＫサブＴＴＩが定義される。ＴＴＩのサイズｔ_TTIは受信機に送信する必要がある送信機の構成可能なパラメータである。例えば前述した３つのスロットと１スロットでは下り回線の送信に対してＴＴＩ長を変えることができる。下り回線方向で１スロットを使用した場合、図１７に示した方式と同じように下り回線方向でのＴＴＩごとに（すなわちタイムスロットごとに）１タイムスロットのＡＣＫ／ＮＡＫサブＴＴＩを上り回線方向で使用する。上り回線サブＴＴＩが下り回線ＴＴＩと同じ場合のような柔軟なタイミングを得るために、異なるＡＣＫ／ＮＡＫ信号を定義する必要がある。区別する必要のある多数のＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを同時に受信する場合がありうる。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号の上り回線サブＴＴＩを１つのタイムスロットに維持しながら下り送信を１タイムスロットのＴＴＩから３タイムスロットのＴＴＩに再構成する可能性がある。そうすることによって、厳密に同じ上りスロット構造を維持しながら図５に示すようなフィードバック・チャネルの柔軟なタイミング（３つの時刻）の可能性が得られる。そのような一様な上りスロット構造によって実装上の複雑さが緩和される。
【００４６】
本発明の他の実施の形態は、ＴＴＩごとに可変の物理リソースを使用する。これまでに説明した方式ではすべてのリソースをＴＴＩ内の単独ユーザに割当てたものである（複数のユーザはそのチャネルで時間多重されている）。実装の観点からは好ましい形態であっても、そのような方式は場合によっては最適でない可能性がある。第一に、小さなデータ・パケットですべてのリソースをカバーするほど細分性は小さくないことが考えられる。パケットデータ単位の残りの部分がＴＴＩに収まらないような大きなデータ・パケットの終わりで同様の問題が発生する。この対処方法として符号、周波数、時間などのいくつかの物理リソースを未使用のまま放置するかそれらをダミービットで満たすか等、異なるオプションがある。別のオプションとして誤り訂正復号（ＦＥＣ）を大きくするか送信を低速の変調方式に縮小することによって信頼性を向上する方法がある。
【００４７】
以上すべての方法はリソースの利用または移動チャネル状態への適合という観点から最適ではない。単純な解決策としてはＴＴＩごとの物理リソースを縮小することがあげられる。図１０ではこのような状態に関連した本発明の利用の様子を見ることができる。本実施の形態において、物理リソースは３つの部分に分割され、各部分は１つまたは複数の符号（ＣＤＭＡを想定）に割り当てられている。符号数によっては、ユーザ機器の処理時間は１符号部分の場合のｔ_Rxprop-1から３符号部分の場合のｔ_Rxprop-2に変わりうる。この例ではスロットごとにユーザ機器の処理時間が変わる。１１１０はｔ_Rxprop-2のサブＴＴＩ、１１２０はｔ_Rxprop-3のサブＴＴＩ、１１３０はｔ_Rxprop-1のサブＴＴＩである。上述した方法によって送信時間間隔内で割り当てられたリソース数もＡＣＫ／ＮＡＫタイミング割当てを変更する必要なしに変更することができる。
【００４８】
図１０に示すように、パケットＡの場合、リソースの２／３、パケットＣの場合リソースの１／３のみというようにＴＴＩごとに一部のリソースしか使用されない。スケジューリングを向上するためのオプションは、図１１、１２に示すように連続符号ブロック割当てを使用することである。以上の実施の形態において、ＴＴＩでのパケットのスケジューリングを行うためにスケジューラを使用することができ、そうすることによってスケジューラの動作が単純になり向上する。ある意味で、これは可変ＴＴＩ送信と見なすこともできる。ＵＥ１パケットＢは第２、第３ＴＴＩに分割される。
【００４９】
「ＴＴＩごとのＡＣＫ／ＮＡＫ」オプションあるいは「符号ブロックごとのＡＣＫ／ＮＡＫ」オプションのいずれを選択するかによって、フィードバック・チャネル用の２つのタイミング・チャートを図１１、１２に示す。図１１では各ＴＴＩが認識され、図１２では各パケットが認識される。両方とも柔軟なタイミングを活用している。図１１において１２１０、１２２０はｔ_Rxprop-2のサブＴＴＩ、１２３０はｔ_Rxprop-1のサブＴＴＩを示し、図１２において１３１０はｔ_Rxprop-2のサブＴＴＩ、１３２０はｔ_Rxprop-1のサブＴＴＩを示す。図１１の第３ＴＴＩ、あるいは図１２のデータブロックＵＥ１パケットＢの応答は、最小のＵＥ処理時間１２３０、１３２０（すなわちＡＣＫ／ＮＡＫ３の代わりにＡＣＫ／ＮＡＫ１）ですでに送信ずみである場合がある。これは、ＭＣＳレベル（チャネル条件に応じて選択）に応じてＴＴＩが大量のデータあるいは小量のデータに該当するＡＭＣの場合に類似している。
【００５０】
上記の説明から明らかなように、本発明は同期送信と非同期送信の利点を組み合わせている。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号のタイミングは厳格である一方、ＡＣＫ／ＮＡＫ信号を受信可能な多数の時刻が定義されることになる。異なる処理時間ｔ_Rxpropに使用するＡＣＫ／ＮＡＫ時刻を事前に定義している場合、この方法には新たな信号送信を伴わない。ユーザ機器の機能信号をやりとりすることなく異なるＡＣＫ／ＮＡＫタイミングが得られる。ユーザ機器の実装および実際の復号／復調プロセスによって、このようにＡＣＫ／ＮＡＫ信号を異なる時刻で送信することができる。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号の固有な割当てにより、パケット・チャネルと正しいＴＴＩとの明確な相関が維持される。ユーザ機器の実装にも柔軟性が導入されている。メーカは、例えば処理時間が長く性能に制約がある複雑でないユーザ機器であっても、ハイエンド端末や将来の改善オプションを具備したユーザ機器を製造することができる。ＴＴＩ内に割り当てられるリソース数は、ＡＣＫ／ＮＡＫタイミング割当てを変更する必要なしに変更することもできる。本発明では、必要な符号ブロックのシーケンス番号（ＳＮ）の信号送信は存在しない。ＡＣＫまたはＮＡＫの信号送信に必要なのは１ビットだけなので、このビットの符号化はシーケンス番号より高い信頼性で実行でき、これはＡＲＱプロトコルの耐性にとって重要である。したがって、ＡＣＫ／ＮＡＫ信号のサイズを縮小しＡＣＫ／ＮＡＫ信号の復号時間を最小限まで短縮し再送信を高速化することができる。
【００５１】
したがって、本発明は、信号オーバヘッドを少なくしてＡＣＫ／ＮＡＫタイミングを柔軟に実行できる再送技術を提供することが理解できる。本発明に係る方式は、様々なサブＴＴＩでＡＣＫ／ＮＡＫ信号を送信する可能性に道を開くことによって柔軟性を高める同期上り送信と見なすことができる。例えば、符号化の１ビット前にＡＣＫ／ＮＡＫ信号をより小さなサブＴＴＩにマッピングし、しかも信頼性の高い受信および適正な送信電力を保証することができる。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号は全ＴＴＩで拡散しないのでＡＣＫ／ＮＡＫ信号を復号化できるまでの処理時間が短縮される。また、本発明は任意のサブＴＴＩまたはその一部のみでＡＣＫ／ＮＡＫ信号を送信できる。サブＴＴＩはパケットごとに応答メッセージの明確な受信を可能にするようにあらかじめ設定されている。また、本発明は条件に応じて時間を拡大・縮小できるようにする。また、ＡＣＫ／ＮＡＫ信号を論理データまたは制御チャネルにマッピングされるデータと区別することで最小の往復遅延（ＲＴＤ）が保証される。
【００５２】
本発明は、ＣＤＭＡおよびＵＭＴＳシステムに適用することが好ましい。また、本発明は特に、３ＧＰＰ標準化で現在検討中のＵＭＴＳ用の検討項目である「高速下りパケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）」に適用できる。ＨＳＤＰＡはデータ・パケット下り回線送信用の高速下り共有チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）を用いて、下り方向におけるより高速なデータ速度を可能にする。
【００５３】
別の実施の形態によれば、上述したように、チャネル化符号または署名に基づいて異なるデータ・パケットに関連する応答メッセージを区別できる。このため、送信機はステップ４２０と４３０の間で符号／署名を判断する新たなステップ（図２には図示せず）を実行する。一方、受信機はステップ５６０と２６０の間、およびステップ５７０と２５０の間で符号／署名を選択する新たなステップ（図４には図示せず）を実行する。
【００５４】
下りデータ送信に使用できる実施の形態は、ＴＴＩとして３タイムスロットを使用し、一方ＡＣＫ／ＮＡＫ信号を送信する上り方向では１信号タイムスロットのみを使用する。図１３はそのようなサブＴＴＩを物理チャネルにマッピングする方法を示している。図示した実施例では、ＵＭＴＳ用に規定されているようにＡＣＫ／ＮＡＫ信号を専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）にマッピングすることを想定している。上り方向において、ＤＰＣＣＨは専用物理データチャネル（ＤＰＤＣＨ）と並列である。この場合、拡散率は２５６から１２８に縮小し、そのため利用可能なビット数は１０から２０に増加する。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号を符号化の１ビット前にマッピングしたとすると、ＡＣＫ／ＮＡＫビットの符号化は１０個の符号化ビット１４２０となる。さらに、同期検波のため６つのパイロット・ビット１４１０、上りトランスポート・フォーマットの識別用の２つのトランスポート・フォーマット合成インジケータ（ＴＦＣＩ）ビット１４３０、および２つの送信電力制御（ＴＰＣ）ビット１４４０が存在する。ＡＣＫ／ＮＡＫ信号を物理チャネルにマッピングするいくつかの他の方法もあり、例えばＤＰＣＣＨ、ＤＰＤＣＨに対する符号多重化、ＤＰＤＣＨに対する時間多重化、新規物理チャネル等の他の方法も本発明に含まれることは当業者にとっては明白であろう。
【００５５】
上述のように本発明はフィードバック・チャネルを上り方向で使用した場合を示す図を参照して説明したが、本発明が上りフィードバック・チャネルに限定されないことは当業者には理解できるものである。本発明はＡＲＱフィードバック・チャネルが下り回線である通信システムでも使用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１時間間隔でデータ・パケットを送信機から受信機に送信し、第２時間間隔で肯定（ＡＣＫ）および否定（ＮＡＫ）応答メッセージを受信機から送信機に送信することにより、ＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを送信するためのフィードバック・チャネルにおける多数の所定時間間隔を用いることができ、信号送信オーバヘッドなしにＡＣＫ／ＮＡＫメッセージを柔軟に送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る送信機を示すブロック図
【図２】図１の送信機の動作プロセスを示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態に係る受信機を示すブロック図
【図４】図３の受信機の動作プロセスを示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第１のタイミング・チャート
【図６】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第２のタイミング・チャート
【図７】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第３のタイミング・チャート
【図８】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第４のタイミング・チャート
【図９】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第５のタイミング・チャート
【図１０】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第６のタイミング・チャート
【図１１】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第７のタイミング・チャート
【図１２】本発明の実施の形態に係る通信システムの動作を示す第８のタイミング・チャート
【図１３】ＡＣＫ／ＮＡＫ信号の専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）スロット構造に対するマッピング例を示す図
【図１４】ＡＲＱ方式に従って動作可能な送信機を示すブロック図
【図１５】ＡＲＱ方式に従って動作可能な受信機を示すブロック図
【図１６】ＡＲＱ方式の一つに従って動作可能な受信機の処理を示すフローチャート
【図１７】同期フィードバック・チャネルを使用するシステムにおけるＡＲＱタイミング関係を示すタイミング・チャート
【符号の説明】
４１０ コントローラ
５１０ 時間間隔セレクタ

Claims (22)

1. データを符号化し符号化データ・パケットを送信する送信装置と、データ・パケットを復号できたか否かを示す肯定（ＡＣＫ）または否定（ＮＡＫ）応答メッセージを通信相手から受信する受信装置と、否定応答メッセージを受信した場合、再送信を実行するように送信装置を操作する操作手段とを具備し、通信システムの無線チャネルでデータを前記通信相手に送信する送信機であって、
   第１時間間隔でデータ・パケットを送信し、前記第１時間間隔の後の第２時間間隔で応答メッセージを受信するように構成され、
   前記操作手段が、各データ・パケットに対する応答メッセージを受信する可能性のある少なくとも２つの第２時間間隔を監視する制御手段を含むことを特徴とする送信機。
2. ハイブリッドＡＲＱ方式に従って同一または異なる符合ブロックをデータ・パケットから再送し受信機で合成するように操作するよう構成された請求項１に記載の送信機。
3. 符号化データ・パケットを下り回線で受信機に送信し、応答メッセージを上り回線で受信機から受信するよう構成された請求項１または２に記載の送信機。
4. 符号化データ・パケットを上り回線で受信機に送信し、応答メッセージを下り回線で受信機から受信するよう構成された請求項１または２に記載の送信機。
5. 通信システムはＵＭＴＳシステムであり、送信機は専用物理制御チャネルで応答メッセージを受信するよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の送信機。
6. ＨＳＤＰＡ方式に従って動作するよう構成された請求項５に記載の送信機。
7. 異なるユーザを時間多重化した共有パケット・チャネルで符号化データ・パケットを受信機に送信するよう構成された請求項１から請求項６のいずれかに記載の送信機。
8. 第１時間間隔の長さが第２時間間隔の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の送信機。
9. 第１時間間隔の長さが第２時間間隔の長さの整数倍であることを特徴とする請求項８に記載の送信機。
10. 通信システムはＵＭＴＳシステムであり、送信機は３タイムスロットの第１時間間隔でデータ・パケットを送信し、１タイムスロットの第２時間間隔で応答メッセージを受信するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載の送信機。
11. 送信機の動作時に第１および／または第２時間間隔を可変にすることができる請求項１から請求項１０のいずれかに記載の送信機。
12. 前記少なくとも２つの第２時間間隔は第１時間間隔の長さよりも長い時間だけずれていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の送信機。
13. 異なるデータ・パケットに関連し、送信機で区別ができる応答メッセージを１つの第２時間間隔で同時に受信できる請求項１から請求項１２のいずれかに記載の送信機。
14. 異なるデータ・パケットに関連した応答メッセージをチャネル化符号または署名に基づいて区別するようよう構成された請求項１３に記載の送信機。
15. データを符号化し符号化データ・パケットを送信する工程と、データ・パケットを復号できたか否かを示す肯定（ＡＣＫ）または否定（ＮＡＫ）応答メッセージを通信相手から受信する工程と、前記否定応答メッセージを受信した場合に再送信を実行する工程とを有するＡＲＱ送受信方法であって、
    第１時間間隔でデータ・パケットを送信し、前記第１時間間隔の後の第２時間間隔で応答メッセージを受信し、
    前記各データ・パケットに対する応答メッセージを受信する可能性のある少なくとも２つの第２時間間隔を監視する工程をさらに含むことを特徴とするＡＲＱ送受信方法。
16. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載の送信機を操作するように適合させた請求項１５に記載のＡＲＱ送受信方法。
17. 符号化データ・パケットを受信し前記データ・パケットを復号する受信装置と、データ・パケットを復号できたか否かを示す肯定（ＡＣＫ）または否定（ＮＡＫ）応答メッセージを通信相手に送信する送信装置とを具備し、通信システムの無線チャネルで符号化データ・パケットを前記通信相手から受信する受信機であって、
    第１時間間隔で符号化データ・パケットを受信し、前記第１時間間隔の後の第２時間間隔で応答メッセージを送信するように構成され、
    さらに受信符号化データ・パケットごとに少なくとも２つの第２時間間隔のいずれかを選択し応答メッセージを送信するように構成されることを特徴とする受信機。
18. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載の送信機から符号化データ・パケットを受信し、前記送信機に応答メッセージを送信するよう構成された請求項１７に記載の受信機。
19. 前記少なくとも２つの第２時間間隔から、高ＭＣＳレベルの送信時に遅い方の時間間隔を選択するよう構成された請求項１７または１８に記載の受信機。
20. 前記少なくとも２つの第２時間間隔から、周波数、符号、タイムスロット等割り当てられた物理リソースに依存する時間間隔を選択するよう構成された請求項１７から請求項１９のいずれかに記載の受信機。
21. 前記少なくとも２つの第２時間間隔から、時間間隔と少なくとも２つの応答メッセージから１つを選択可能な請求項１７から請求項２０のいずれかに記載の受信機。
22. チャネル化符号または署名に基づいて異なる応答メッセージの選択を実行するよう構成された請求項２１に記載の受信機。

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