JP4580396B2 - 再送制御装置 - Google Patents
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Description
HARQでは誤りの検出されたフレーム全体の再送を初回送信時と同じアンテナで行う。そのためフェージングの変動が遅く、ある送信アンテナから受信アンテナへの伝搬路においてフェージングの落ち込みの影響を受ける場合には、時間が経っても伝搬路特性は好転せず、同じ送信アンテナを用いる以上、何度も再送を繰り返すことになる。この結果伝送効率は低下してしまう。
本発明の実施形態では受信側において、誤りの起こった、あるいは誤りの起こりそうなスロットを検出する。具体的にはスロット毎に、CRCを付加したり、伝搬路情報を収集し比較することにより行う。そして誤りの起こった、あるいは誤りの起こりそうなスロットの再送のみを要求する。図9では×と書かれているスロットが誤りの起こった、あるいは、誤りの起こりそうなスロットに当たる。図中、フェージングとして描かれている曲線は、曲線が低い部分はフェージングの影響が大きく、誤りを生じ易い状態を示し、高い部分はフェージングの状態が良好で、誤りを生じにくい状態を示している。受信側は送信側にNACKを返す際、再送スロット情報も付加し、再送を要求する。送信側では受信側から送られた再送スロット情報を用いて、各アンテナ・周波数に対して、初送のときと異なるアンテナや周波数を用いて再送スロットを再送することも考慮して再送スロット割当て情報を作成する。この情報を基に送信側は再送信号を送出する。受信側では元の情報と再送された情報を合成することにより、受信のS/N比を向上することができる。
信号のSIRはフェージングの影響を受けて変動するため、この挙動を調べることで、伝搬路特性を把握することができる。SIRを測定する方法としては、一般的にはパイロット系列を用いる。データ系列のヘッダとしてパイロット系列を付加し、パイロット信号電力の分散を計算することで、SIRを算出できる。本発明の実施形態では、各スロットの先頭にパイロット系列を挿入することにより、スロット毎のSIRを求める。なお、本発明の実施形態としてはSIRを用いた場合について記述しているが、CRCを用いた場合も同様に考えることが可能である。
この例も従来構成と同じく、送信アンテナ数2、受信アンテナ数2のMIMOシステムに適用した場合である。送信部、受信部はそれぞれ図5、図6のような構成を考える。MIMOチャネルを経た送信データはアンテナRx1、Rx2で受信される。受信側でチャネル分離処理を施した後、復調処理を行う。この際、スロット情報収集部26で、スロット毎にSIRを測定する。この測定値を、予め定めたしきい値と比較する等して伝搬路状態の劣悪なスロットを決定する。なお、CRCを用いる場合は、SIR情報を用いずに復号処理部8において、CRCでエラーが検出されたスロットを劣悪スロットと決定する。この劣悪スロット情報を基に空きスロット情報も作成した後、再送スロット情報を決定する。また再送時の電力もこの段階で決定する。伝搬路の状態が特に劣悪な場合には再送スロットの送信電力を上げたり、あるいは、空きスロットが多く存在する場合には同じ再送スロットを複数配置し、低い電力で再送することも可能である。この再送スロット情報を、送信部13b、アンテナTx0とRx0を用いてACK/NACK信号とともに送信側に送り返すと同時に受信側では、誤りの発生したフレームのチャネル分離後の受信信号を再送バッファ10に蓄えておく。送信側では、再送スロット情報を受信部5aで受信し、制御信号復号部11で復号し、スロット割り当て再送制御部25において、受信側から送られて来た再送スロット情報に基づき、異なるアンテナ間も含めて、各フレームの空きスロットにどのようなパターンで再送スロットを配置するかを決定した後、各アンテナより再送スロットを送出する。また制御情報として、アンテナTx3からRx3を経由して、各アンテナで送信された再送データについての情報を受信部に送る。受信側では、受信部5bで受信され、制御信号復号部11aで復号された再送データの情報を用いて、再送バッファ10に蓄積しておいたデータと再送時の受信信号を再送合成する。誤りの生じたスロットのみ合成するため効率的である。さらに時間ダイバーシチ効果の得られにくい変動の遅い伝搬環境においても、アンテナもしくはキャリアを変えて再送することによってダイバーシチ利得を獲得でき、伝搬路特性の劣化を防ぐことが可能となる。
図12は、第1の実施形態の基本フローである。
まず、ステップS25において、SIRの高い順にスロットをソートする。ステップS26において、SIRが閾値より小さいスロットを情報の再送が必要なスロット(再送スロット)として決定する。ステップS27において、SIRの低い順に再送スロットをソートし、ステップS28において、アンテナ毎に再送スロットの個数を集計する。ステップS29において、再送スロット数に基づき再送に使用するアンテナを決定し、ステップS30において、使用アンテナの全スロットをSIRの高い順にソートする。ステップS31において、再送スロットを順番に、使用アンテナのスロット中SIRの高いスロットから割り当てる。ステップS32で、再送スロットを全て割り当てたか否かを判断する。ステップS32の判断がNoの場合には、ステップS31に戻る。ステップS32の判断がYesの場合には、再送制御部の処理を終了する。
図19は、第3の実施形態の再送制御部の処理フローである。
ステップS50において、SIRの高い順にスロットをソートする。ステップS51において、SIRが閾値より大きいか否かを判断する。ステップS51の判断がYesの場合には,ステップS52において、情報の再送が不要なスロット(再送不要スロット)を決定し、ステップS55に進む。ステップS51の判断がNoの場合には、ステップS53において、情報の再送が必要なスロット(再送スロット)を決定し、ステップS54において、SIRの低い順に再送スロットをソートし、ステップS55に進む。
受信側から制御情報の一部としてスロット毎のSIR情報がスロット毎SIR情報復号部に受信される。スロット毎SIR情報復号部は、図10の制御信号復号部11に対応する。スロット毎SIR情報は、スロット割り当て再送制御部25のソート回路30に与えられ、スロット毎にSIRのソートが行われる。1フレームバッファ31は、1フレーム分の各スロットのSIR値を格納する。比較回路32は、1フレームバッファ31からスロット毎のSIR値を読み出し、閾値と比較する。比較の結果、各スロットは,再送スロットと再送不要スロットに分けられる。再送スロットは、ソート回路33によって、更にソートされる。そして、再送不要スロットのアドレス割り当て部34において、再送スロットに再送不要スロットのアドレスが割り当てられ、再送フレームフォーマットが生成されて、再送バッファ1,2に格納される。
図22は、第1の実施形態の図9に対応する図である。図9では、アンテナ1と2にそれぞれスロット1〜4を割り当てていたが、図22では、アンテナ1と2をサブキャリア1と2に対応させている。したがって、サブキャリア1を使って、スロット1と2が、サブキャリア2を使って、スロット3と4が送信される。そして、図22の×で示されるような誤りが生じたとすると、再送時には、サブキャリア1と2の両方を使って、スロット1と4が送出される。
図25及び図26において、図10及び図11と同様な構成要素には同じ参照番号を付け、説明を省略する。図25、図26においては、マルチキャリア伝送しているが、アンテナは1つであるので、送信部2、受信部5は、1つずつしか設けられていない。その代わり、送信側には、逆フーリエ変換器40と、ガードインターバル挿入部41が、受信側には、フーリエ変換器43と、ガードインターバル削除部42が設けられている。その他の構成は、図10、図11と同様なので、説明を省略する。このシステムでは、逆フーリエ変換することによって、信号を各サブキャリアに載せており、また、フーリエ変換することにより、各サブキャリアから信号を取り出している。なお、ここでは、送受信に使用するアンテナは1つとしているが、複数のアンテナを使用しても良い。したがって、この場合には、複数アンテナを使って、マルチキャリア伝送を行うことになり、図10、図11の構成と図25、図26の構成を合わせた構成が送信側と受信側に使用される。
図27は、第1及び第2の実施形態の受信側から送信側に送信するスロット毎のSIR情報を含む制御情報である。最初のビットは、どのアンテナから送信されたスロットかを示す情報データあり、ここでは、アンテナは2つの場合を想定しているので、それぞれのアンテナは0と1で示される。次のビットは、スロットの時間位置のビットである。すなわち、1つのアンテナから送信されるフレームの何番目に埋め込まれているスロットであるかを示すビットである。ここでは、1つのフレームは2つのスロットで構成されるとしているので、0と1でスロットの時間位置が示される。そして、これらのビットの後にSIR情報が吹かされる。
(1)MIMO伝送方式やマルチキャリア伝送において、再送時に余分なデータを送ることによる無駄を省き、またアンテナやキャリアを跨いで再送スロットを配置して再送することにより様々なダイバーシチ効果を利用して受信特性を向上することが可能となる。
(2)受信側では空きスロットに移動またはコピーされた情報と元の受信信号を合成することにより、受信のS/Nを改善することが可能である。
(3)再送時のスロットの分配の仕方によっては、一部のアンテナを用いる必要がないので、MIMOのアンテナ多重数を減らすことが可能となり受信ダイバーシチ効果を得やすくなるので、受信特性を向上できる。
(4)再送時のスロットの分配の仕方によっては、一部のアンテナやキャリアを用いる必要がないので、送信電力を削減できる。
(5)送信電力を下げて再送することにより、消費電力を低減し、他ユーザへの干渉を抑える効果が得られる。
(6)また送信電力を上げれば、受信信号のSIRを向上し、誤り率を低減することが可能となる。
(7)ある伝搬路の状況が特に劣悪で再送スロットが多く空きスロットの少ない場合は、
従来のフレーム全再送方式を併用することにより、伝搬路状態の余り良好でない空きロットは使用しなくて済み、部分再送用に品質の良い空きスロットを割り当てることが可能である。
複数のアンテナあるいは複数のサブキャリアを用いた伝送システムの再送制御装置であって、
受信側から得た、誤りの生じた、あるいは、誤りの生じた可能性の高い送信データ中のスロットに関する情報に基づいて、再送すべきスロットのみを、再送するためのフレーム内の再送すべきスロット部分のみならず再送不要なスロットにも埋め込んで再送用フレームを構成する再送フレーム生成手段と、
該再送用フレームを受信側に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする再送制御装置。
(付記2)
受信側から送信側に、受信したスロットの伝搬路状況を示す情報を通知することを特徴
とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記3)
再送すべきスロットの伝搬路の状態に応じて伝搬路状態の劣悪な再送すべきスロットか
ら優先して再送用フレームに埋め込むことを特徴とする付記2に記載の再送制御装置。
(付記4)
前記スロットの伝搬路状態は、受信側で得られたスロット毎の信号対干渉成分比を用いて判断することを特徴とする付記3に記載の再送制御装置。
(付記5)
前記スロットの伝搬路状態は、受信側で得られたスロット毎のCRCを用いて判断することを特徴とする付記3に記載の再送制御装置。
(付記6)
前記再送用フレームは、前記複数のアンテナの内、一部のアンテナを用いて、あるいは、前記複数のサブキャリアの内、一部のサブキャリアを用いて再送することを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記7)
伝搬路状況及び再送すべきスロットの再送用フレームへの埋め込み方法に応じて再送用フレームの送信電力を制御することを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記8)
再送すべきスロットの数がフレーム内の多くを占める場合、該フレームを再送用フレームとして、そのまま再送することを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記9)
送信側から受信側に、再送時に使用されているスロットとアンテナ、あるいは、サブキャリアの情報を通知することを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記10)
更に、
アンテナ毎、あるいは、サブキャリア毎に送信するスロットを格納するバッファを備え、
再送するときには該バッファから再送すべきスロットを読み出して再送することを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記11)
前記複数のアンテナを使用する伝送システムはMIMOシステムであることを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記12)
前記複数のサブキャリアを使用する伝送システムはOFDMシステムであることを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記13)
前記再送フレーム生成手段は、
再送すべきスロットを1つずつ再送フレームに埋め込むことを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記14)
前記再送フレーム生成手段は、
再送すべきスロットをコピーして再送すべきスロットを再送フレームの全スロットに埋め込むことを特徴とする付記1に記載の再送制御装置。
(付記15)
複数のアンテナあるいは複数のサブキャリアを用いた伝送システムの再送制御方法であって、
受信側から得た、誤りの生じた、あるいは、誤りの生じた可能性の高い送信データ中のスロットに関する情報に基づいて、再送すべきスロットのみを、再送するためのフレーム内の再送すべきスロット部分のみならず再送不要なスロットにも埋め込んで再送用フレームを構成し、
該再送用フレームを受信側に送信する、
ことを特徴とする再送制御方法。
Claims (10)
- それぞれ異なるデータを送信する複数のアンテナあるいは、複数のアンテナから送信される複数のサブキャリアを用いた伝送システムの再送制御装置であって、
受信側から得た、誤りの生じた、あるいは、誤りの生じた可能性の高い送信データが割り当てられたスロットに関する情報に基づいて、前記複数のアンテナに渡って割り当てられる複数のスロットの中から、確からしさの高い順にデータ再送に用いるスロットを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定されたスロットを用いて、前記複数のアンテナのそれぞれから送信された送信データに対応する再送データを割り当て、再送用フレームを生成する再送フレーム生成手段と、
該再送用フレームを、前記複数のアンテナのうち、データ再送用にスロットが割り当てられたアンテナのみを用いて前記受信側に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする再送制御装置。 - 受信側から送信側に、受信したスロットの伝搬路状況を示す情報を通知することを特徴とする請求項1に記載の再送制御装置。
- 再送すべきスロットの伝搬路の状態に応じて伝搬路状態の劣悪な再送すべきスロットから優先して再送用フレームに割り当てることを特徴とする請求項2に記載の再送制御装置。
- 前記スロットの伝搬路状態は、受信側で得られたスロット毎の信号対干渉成分比を用いて判断することを特徴とする請求項3に記載の再送制御装置。
- 前記スロットの伝搬路状態は、受信側で得られたスロット毎のCRCを用いて判断することを特徴とする請求項3に記載の再送制御装置。
- 伝搬路状況及び再送すべきスロットの再送用フレームへの割り当て方法に応じて再送用フレームの送信電力を制御することを特徴とする請求項1に記載の再送制御装置。
- 再送すべきスロットの数がフレーム内の多くを占める場合、該フレームを再送用フレームとして、そのまま再送することを特徴とする請求項1に記載の再送制御装置。
- 前記再送フレーム生成手段は、再送すべきスロットを1つずつ再送フレームに割り当てることを特徴とする請求項1に記載の再送制御装置。
- 前記再送フレーム生成手段は、
再送すべきスロットをコピーして再送すべきスロットを再送フレームの全スロットに割り当てることを特徴とする請求項1に記載の再送制御装置。 - それぞれ異なるデータを送信する複数のアンテナあるいは、複数のアンテナから送信される複数のサブキャリアを用いた伝送システムの再送制御方法であって、
受信側から得た、誤りの生じた、あるいは、誤りの生じた可能性の高い送信データが割り当てられたスロットに関する情報に基づいて、前記複数のアンテナに渡って割り当てられる複数のスロットの中から、確からしさの高い順にデータ再送に用いるスロットを決定し、
前記決定ステップで決定されたスロットを用いて、前記複数のアンテナのそれぞれから送信された送信データに対応する再送データを割り当て、再送用フレームを生成し、
該再送用フレームを、前記複数のアンテナのうち、データ再送用にスロットが割り当てられたアンテナのみを用いて前記受信側に送信する、
ことを特徴とする再送制御方法。
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