JP5910047B2 - 通信端末および応答制御部 - Google Patents

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Description

本発明は、通信端末および応答制御部に関する。
エラーが発生しやすい通信(例えば、無線通信)には、パケットが正常に受信されなかった場合、そのパケットを再度送信(再送)するように要求する仕組み(自動再送要求、ARQ(Automatic Repeat Request))が設けられている。
この仕組み(自動再送要求)では、パケットが正常に受信されると受信側は、ACK(Acknowledgements、肯定応答)信号を送信側に返送(送信)する。ACK信号が返送された送信側は、次のパケットを受信側に送信する。
一方、パケットが正常に受信されないと受信側は、NACK(Negative Acknowledgements、否定応答)信号を送信側に返送する。NACK信号が返送された送信側は、正常に受信されなかったパケットを再送する。
パケットの送信後、所定の時間が経過してもACK信号及びNACK信号(以下、応答信号と呼ぶ)のいずれの応答信号も返送されてこない場合、送信側は同じパケットを受信側に再送する。
このような手順によりパケットは、送信側から受信側に確実に送信される。
特開2006−262357号公報
応答信号(ACK信号及びNACK信号)の送信電力が低いと、応答信号が伝搬路で劣化してしまい、ACK信号が送信側で復調できないことがある。この場合、受信側によってパケットが正常に受信されているにも拘わらず、送信側は応答信号が送信されてこなかったと判断し、受信側に同じパケットが何度も再送してしまう。その結果、通信効率が著しく低下する。この問題は、例えばWiMAX(World Interoperability for Microwave Access)などの無線端末で生じやすい。
上記の問題を解決するために、本装置の一観点によれば、送信部と、受信部と、応答制御部とを有する通信端末が提供される。
前記送信部は、基地局に応答送信を送信する。前記受信部は、前記基地局からの受信信号を受信する。前記応答制御部は、前記受信信号が正常に受信された場合、肯定応答信号を前記基地局に送信するよう前記送信部を制御する。
さらに、前記応答制御部は、前記受信信号が正常に受信されて前記肯定応答信号が第1の送信電力で送信された後に正常に受信された前記受信信号が再送された場合、前記第1の送信電力より大きい第2の送信電力で前記肯定応答信号を再送信するよう制御する。
本装置によれば、基地局へのACK信号の未到達による同一パケットの繰り返し送信が抑制される。
通信端末の構成図である。 通信端末のより詳しい構成図の一例である。 実施の形態1の通信端末における信号の流れを示す図である。 応答制御部内の信号の流れを示す図である。 応答制御部が実行する応答制御のフローチャートである。 応答制御部が実行する応答制御のフローチャートである。 通信端末の応答シーケンスである。 通信端末の応答シーケンスである。 通信端末の応答シーケンスである。 実施の形態2の応答制御部の構成図である。 実施の形態2の通信端末の変形例を説明する構成図である。 実施の形態3の応答制御部の構成図である。 調整値補正部が行う補正処理の説明図である。
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
(実施の形態1)
図1は、通信端末2の構成図である。図1に示すように、通信端末2は、アンテナ4と、受信部6と、送信部8と、応答制御部10と、データ処理部12とを有している。
受信部6は、基地局(図示せず)から送信されたパケット(以下、受信パケットと呼ぶ)や制御信号などの受信信号を、アンテナ4を介して受信する。
データ処理部12は、受信パケットや入力されたデータを処理し、基地局に送信するパケットや制御信号を生成する。送信部8は、データ処理部12が生成したパケット(以下、送信パケットと呼ぶ)や制御信号(応答信号を含む)などの送信信号を周波数変換して得た無線信号を、アンテナ4を介して基地局に送信する。
応答制御部10は、受信パケットが正常に受信された場合、送信部8に、ACK信号(肯定応答信号)を基地局に送出する制御を行う(ACK信号を基地局に送信するように送信部を制御する。)。一方、受信パケットが正常に受信されなかった場合、応答制御部10は、送信部8に、NACK信号(否定応答信号)を基地局に送出する制御を行う(NACK信号を基地局に送信するように送信部を制御する。)。
さらに、応答制御部10は、受信パケットが正常に受信されて第1の送信電力でACK信号が送出(送信)された後に、正常に受信された上記受信パケットが基地局から再送された場合、第1の送信電力より高い第2の送信電力で送信部にACK信号を再度返送する制御を行う。すなわち、応答制御部10は、上記の場合、第1の送信電力より高い第2の送信電力でACK信号を再度返送するように送信部を制御する。尚、返送とは、受信信号に応答して、ACK信号やNACK信号などの応答信号を送信側(上記受信信号を送信した通信装置)に送信することである。
以下、通信方式がモバイルWiMax(IEEE802.16e-2005)である場合について、通信端末2を詳しく説明する。ただし、実施の形態1は、モバイルWiMaxに限らず、他の通信方式(特に無線通信)にも適用できる。
(1)受信部
図2は、通信端末2のより詳しい構成図の一例である。図3は、通信端末2における信号の流れを示す図である。
図2に示すように、受信部6は、高周波集積回路(RF IC; Radio Frequency Integrated Circuit)14と、アナログデジタル変換器(ADC)16と、高速フーリエ変換器(FFT)18と、復調器20とを有している。
高周波集積回路14は、図3に示すように、基地局が送信した無線信号(受信パケットや制御信号など)がアンテナ4に入射すると、受信した無線信号を周波数変換してアナログのベースバンド信号22aを出力し、アナログデジタル変換器16に供給する。アナログデジタル変換器16は供給されたアナログのベースバンド信号22aをデジタル信号24に変換し、高速フーリエ変換器18に供給する。
高速フーリエ変換器18は、デジタル化されたベースバンド信号24をフーリエ変換して、タイムスロット(フレームを時間で分割した一区画)ごとに周波数領域のデータ26(周波数、振幅、および位相の組み合わせ)に変換する。変換された周波数領域のデータ26は、復調器20に供給される。
復調器20は、この周波数領域のデータを時間領域のデータ(ビット列)に変換(復調)する。ただし、他の通信端末宛に送信されたパケットは復調されない。
復調されたデータのうちの制御信号に対応するデータ(復調された制御信号)は、受信部6、送信部8、応答制御部10などに供給され、無線信号の受信や送信の制御に利用される。復調されたデータのうちの受信パケットに対応するデータ28a(復調された受信パケット)は、応答制御部10に供給される。
このように受信部6は、基地局から送信されたパケット(受信パケット)および制御信号を受信する。
無線信号の変調方式は、直交位相変調(Quadrature Phase Shift Keying; QPSK)や直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation; QAM)である。無線信号は、タイムスロットと周波数領域の組み合わせごとに、異なる方式で変調されていてもよい。後述する送信部8の変調方式についても、同様である。
(2)データ処理部
データ処理部12は、例えばCPU(Central Processing Unit)30と、メモリ32と、DL(Downlink)メモリ34と、UL(Uplink)メモリ36とを有している。メモリの構成は一例であって、一つのメモリで構成されてもよい。データ処理部12は、さらに上位レイヤのデータ処理部(図示せず)に接続されている。
後述するように、応答制御部10は、復調された受信パケット28aに対して、送信中や受信中に発生する誤りを訂正する誤り訂正(復号)と誤り検出を行う。誤りを有していない受信パケットおよび誤りが正しく訂正された受信パケット38は、DLメモリ34に格納される。
CPU30は、メモリ32に記録されたプログラムにしたがって、DLメモリ34に記録された受信パケット38や入力部から供給されたデータを処理して、基地局に送信される送信データや出力部に供給される出力データを生成する。生成された送信データは、送信パケットに分割されULメモリ36に記録される。
メモリ32には、プログラム以外にも、演算途中のデータや保存用のデータが記録される。
(3)送信部
送信部8は、図2に示すように、サブキャリア割当(Sub Carrier Allocation)部40と、逆高速フーリエ変換(IFFT)部42と、デジタルアナログ変換器44と、高周波集積回路14とを有している。サブキャリア割当部40は、例えば論理回路とメモリ(バッファを含む)を有している。サブキャリア割当部40は、論理回路の代わりに、CPUを有していてもよい。
図3に示すように、ULメモリ36に記録された送信パケット46は、応答制御部10に供給される。供給された送信パケット46は、後述するように、誤り検出符号(例えば、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号)が付加され、さらに誤り訂正ができるように符号化(例えば、ターボ符号化)される。符号化された送信パケット48は、サブキャリア割当部40に供給される。
サブキャリア割当部40は、送信パケット48および応答コード50を周波数領域のデータ(周波数、振幅、および位相の組み合わせ)52に変換(変調)する。
この時、送信パケット48および応答コード50の1ビットまたは連続する複数のビット(ビット列)が、複数の周波数(サブキャリア)のうちの一つに割り当てられる。各サブキャリアは、共通のタイムスロットで時分割されている。
周波数領域のデータ52に変調された送信パケット48および応答コード50は、逆高速フーリエ変換部42に供給される。逆高速フーリエ変換部42は供給された周波数領域のデータ52をタイムスロットごとに逆フーリエ変換して、時間領域のデータ54を生成する。生成された時間領域のデータ54は、デジタルアナログ変換器44に供給される。
デジタルアナログ変換器44は、供給された時間領域のデータ54をアナログのベースバンド信号22bに変換して、RFIC14に供給する。
RFIC14は、供給されたアナログのベースバンド信号22bを搬送波とミキシングして無線信号に変換し、アンテナ4を介して基地局に送信する。以上の手順で、送信部8は、送信パケット46および応答信号(応答コード)50を基地局に送信する。
基地局と通信端末2の通信は、下りサブフレームと上りサブフレームとを有するTDD(Time Division Duplexing、時分割多重)フレームを用いて行われる。
まず基地局が、複数の通信端末に、制御信号や受信パケットを含む下りサブフレームを送信する。下りサブフレームの送信が終了すると、複数の通信端末が、共通の上りサブフレームを用いて送信パケット48や応答信号50を基地局に送信する。
基地局から送信されてくるデータは、下りサブフレーム内の領域(プリアンブル、FCH(Frame Control Header)、MAP、バーストなど)に割り当てられる。一方、通信端末2から基地局に送信されるデータは、上りサブフレーム内の領域(ACKCH、バーストなど)に割り当てられる。
通信端末2から送信される応答信号は、上りサブフレームのACKCH(ACKチャネル)で送信される。通信端末2から送信される送信パケットは、上りサブフレームのバーストで送信される。
(4)応答制御部
(i)応答制御
図4は、応答制御部10内の信号の流れを示す図である。図5及び6は、応答制御部10が実行する応答制御のフローチャートである。図7〜9は、通信端末2の応答シーケンスである。
図2及び4に示すように、応答制御部10は、下り誤り訂正部56と、下りHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)処理部58と、HARQ_SN判定部60と、ACKCH処理部62と、上りHARQ処理部64と、上り誤り訂正部66とを有している。図4には、送信部8のサブキャリア割当部40も示されている。
応答制御部10の各ブロック(下り誤り訂正部56等)は、論理回路またはCPUを有している。さらに一部または全てのブロックは、メモリ(バッファを含む)を有している。後述する実施の形態2〜3の各ブロックについても、同じである。
図5及び6には、基地局によるパケット送信のフローチャート(左側)と通信端末2による応答制御のフローチャート(右側)とが示されている。図7〜9には、通信端末2の応答がケースごとに示されている。
―ケース1(図7(a))―
図7(a)に示すように、まず基地局が通信端末2にパケット(受信パケット)28を送信する。
その際、基地局は、図5に示すように、通信端末2に送信するパケットに誤り検出符号(例えば、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号)を付加する(B2)。さらに基地局は、誤り検出符号が付加されたパケットを、誤り訂正ができるように符号化(例えば、ターボ符号化)する(B2)。この符号化されたパケット28(下りデータ#0)が、通信端末2に送信される(B4)。この間、通信端末2は、パケットの受信を待ち続ける(S2)。
図4に示すように、通信端末2の受信部6は基地局から送信されてくるパケット(受信パケット)28を受信すると、この受信パケット28を復調して応答制御部10の下り訂正部56に供給する。
下り誤り訂正部56は、復調された受信パケット28aを復号(誤り訂正)して、下りHARQ処理部58に供給する(S4)。
下りHARQ処理部58は、復号された受信パケット28bに付加されている誤り検出符号を用いて誤り検出を行う(S6)。この誤り検査の結果に基づいて、下りHARQ処理部58は、受信パケット28が正常に受信されたか否かを判断する(S8)。
例えば、復号された受信パケット28bに誤りが検出されなかった場合、下りHARQ処理部58は、受信パケットが正常に受信されたと判断する。一方、復号された受信パケット28bに誤りが検出された場合、下りHARQ処理部58は、受信パケット28は正常に受信されなかったと判断する。
受信パケット28が正常に受信されたと判断されると、下りHARQ処理部58は、肯定応答コード(ACKコード)の生成を指示する命令67aを、ACKCH処理部62に供給する。この命令67aに応答して、ACKCH処理部62はACKコード70を生成し、サブキャリ割り当て部40に供給する。
さらに下りHARQ処理部58は、基地局から送信されてくる、HARQ情報(データ)からHARQ識別一連番号(HARQ Identifier Sequence Number; AI_SN)69とHARQチャネル識別番号(HARQ Channel Identifier; ACID)71を抽出する。抽出された、HARQ識別一連番号およびHARQチャネル識別番号は、HARQ_SN(HARQ一連番号)判定部60に供給される。
HARQ_SN判定部60は、HARQ識別一連番号69とHARQチャネル識別番号71に基づいて、受信パケット28が受信済みのパケットであるか否かを判断する(S10)。判断の手順については、後記「ケース4」で説明する。
受信パケット28が受信済みのパケットでない場合、HARQ_SN判定部60は、ACKCH処理部62から供給された応答コードを設定済みの送信電力で送信するようにという命令73を、サブキャリ割り当て部40に供給する。応答コードとは、ACKコード70および後述するNACKコード76のことである。
サブキャリ割り当て部40は、この命令73に応答して、ACKCH処理部62から供給されたACKコード70を上りサブフレームのACHCHに割り当て、符号化された送信パケット48と共に変調して周波数領域のデータ52に変換(変調)する。
変調されたACKコードは、逆高速フーリエ変換器42などによってACK信号72に変換された後、図7(a)に示すように基地局に送信される(S12)。
尚、ACK信号72は、図7(a)に示すように、受信パケット28のHARQ識別一連番号(#の後の番号)と共に送信されてもよい。後述するNACK信号も、同様である。
図5に示すように、基地局は、通信端末2にパケット(下りデータ#0)28を送信した後は、応答信号の返送を待ち続けている(B6)。基地局は、通信端末2が送信した応答信号を受信しこの応答信号がACK信号72と判断すると、ACK信号72に対応するパケット(下りデータ#0)の送信処理を終了する(B8→B10)。
その後、基地局は、図7(a)に示すように、次のパケット74(下りデータ#1)の送信を開始する(B12)。このパケット74(下りデータ#1)に応答して、応答制御部10は応答制御を実行し、パケット74が正常に受信された場合には、図7(a)に示すようにACK信号72aを返送する。このような応答が繰り返され、基地局から通信端末に複数のパケットが送信される。
ところで、応答信号(ACK信号およびNACK信号)は、サブキャリ割当部40に設定された変調強度(周波数領域データの「振幅」)に応じた送信電力で送信される。応答信号の変調強度は、図7(a)〜図8(a)のケースでは一定であるが、後述する図8(b)のケースでは変更される。
変更される前の応答信号の送信電力(以下、送信電力の初期値と呼ぶ)は、制御信号の一部として間歇的に基地局からブロードキャスト(一斉同報)される。送信電力の初期値は、受信パケットを用いて送信される。データ処理部12は、この送信電力の初期値に対応する送信電力を、サブキャリ割り当て部40に設定する。
モバイルWiMAX等では、(応答信号の)送信電力の初期値は、送信パケット48の送信電力より低く設定される。
―ケース2(図7(b))―
下りHARQ処理部58は、復号された受信パケット28bに誤りを検出すると、受信パケット28が正常に受信されなかったと判断する(S8)。すると下りHARQ処理部58は、図4に示すように、ACKCH処理部62に否定応答コード(NACKコード)の生成を指示する命令67bを供給する。
すると、ACKCH処理部62はNACKコード76を生成し、送信部8のサブキャリ割当部40に供給する。ACKコード70と同様、NACKコード76はACHCHに割り当てられ、基地局に返送される(S8→S14)。これにより、図7(b)に示すように、NACK信号78が基地局に返送される。
基地局は、NACK信号78を受信するとパケット送信処理を再開し、パケット28c(下りデータ#0)を再送する(B6→B8→B2→B4)。
通信端末2は、NACK信号78を返送した後、再送されてくるパケットを待ち続けている(S14→S2)。通信端末2は、再送されてきたパケット28cを受信すると、応答制御を再開する。
再送されたパケット28cが正しく受信されると、通信端末2は、ACK信号72を基地局に返送する(S8→S10→B→S16→D→S12)。基地局は、このACK信号72を受信すると、NACK信号78が返送されたパケット28(下りデータ#0)の送信処理が終了する(B6→B8→B10)。
通信端末2は、ACK信号72を返送する際、再送されてきたパケット28cがNACK信号に応答して返送されたものか否を判断する(S16)。この判断の手順については、後記「ケース4」で説明する。
ところで、通信端末2は、NACK信号78に応答して受信パケット28cが再送されてきた場合、再送されてきた受信パケット28cと前回受信した受信パケット28とを最大比合成してから復号する(チェイス合成)。
この復号処理のため、例えば、下り誤り訂正部56は、復号された受信パケット28bに誤りが検出された場合、復調器20により供給された受信パケット28aを廃棄せずに記録しておく。下り誤り訂正部56は、次に供給される受信パケットと記録しておいた受信パケットとを最大比合成し、受信パケットを復号する。
―ケース3(図8(a))―
基地局はパケット28(下りデータ#0)を送信すると、ACK/NACK受信タイマを起動させる。図8(a)に示すように、ACK/NACK受信タイマの計測時間が所定の時間80を過ぎても応答信号が受信されない場合(タイムアウト)、基地局は、応答のないパケット28を再送する(B6→A→B10)。
再送されたパケット28dが通信端末2によって正常に受信されると、図8(a)に示すように、ACK信号72が基地局に返送される(S2→S4→S6→S8→S10→S12)。
受信待ち時間のタイムアウトは、図8(a)に示すように雑音や通信環境の悪化によりパケット28が通信端末2に届かない場合(すなわち、検出されない場合)などに発生する。
―ケース4(図8(b))―
受信待ち時間のタイムアウトは、図8(b)に示すように、通信端末2が返送したACK信号72が基地局に届かない場合にも発生する。この場合も基地局は、応答されないパケット28を再送し、再び応答信号の受信を待つ(B6→A→B10→C→B6)。
再送されたパケット28dに対する応答制御は、ケース1〜3の応答制御と共通する手順を有している。したがって、ケース1〜3の応答制御と共通する部分については、簡単に説明する。
通信端末2は、再送されてきたパケット28dを受信すると、ケース1と略同じ手順で、再送されてきたパケット28dを復調する(S2→S4→S6)。その後、通信端末2は、再送されてきたパケット28dが正常に受信されたものか否か判断する(S8)。
再送されたパケット28dは、電波環境の悪化や雑音の増加がなければ、先に送信されたパケット28と同様、通信端末2に正常に受信される。この場合、通信端末2の下りHARQ処理部58は、再送されてきたパケット28d(受信パケット)が正常に受信されたと判断する。判断の手順は、ケース1の手順と略同じである。
下りHARQ処理部58には、復号された受信パケット28bと共に、HARQ情報(データ)が供給される。HARQ情報は、下り誤り訂正部56を介して(または直接)復調器20から供給される。
下りHARQ処理部58は、受信パケット28bのHARQ情報から、HARQ識別一連番号(AI_SN)とHARQチャネル識別番号(ACID)を抽出する。抽出されたHARQ識別一連番号69とHARQチャネル識別番号71は、HARQ_SN(HARQ一連番号)判定部60に供給される。
HARQチャネル識別番号は、パケットが伝送されるチャネルの識別子である。HARQチャネル識別番号を参照することで、同じデータから分割されたパケットか否かを判断することができる。HARQ識別一連番号は、同じデータから分割されたパケットに、送信順に従って付けられる番号である。HARQ識別番号は、例えば「0」と「1」である。この場合、「0」と「1」が、送信順にしたがってパケットに交互に付けられる。
HARQ識別番号とHARQ識別一連番号を参照することで、受信パケット28(図8(b)参照)が受信済みのパケットであるか否か判断することができる。例えば、同じHARQチャネル識別番号と同じHARQ識別一連番号を有する受信パケットが連続して受信された場合、後の受信パケットは受信済みのパケットである。一方、同じHARQチャネル識別番号と異なるHARQ識別一連番号を有する受信パケットが連続して受信された場合、後の受信パケットは未受信のパケット(次のパケット)である。
尚、HARQ情報は、下りサブフレームのMAP(Map)領域に割り当てられて、基地局から通信端末2に送信される。MAPは無線リソース割り当て情報であり、通信制御情報の一部である。図7〜9に示す「#」の後の番号は、HARQ識別一連番号の一例である。
HARQ_SN判定部60は、HARQ識別一連番号69とHARQチャネル識別番号71に基づいて、受信パケット28が受信済みのパケットであるか否かを判断する(S10)。
図8(b)に示すケースでは、再送されてきたパケット28dは、通信端末2により既に受信されている。したがって、再送されてきたパケット28dは、受信済みパケットと判断される。
HARQ_SN判定部60は、さらに再送されてきたパケット28dが、正常に受信されACK信号が返送された受信パケット(以下、ACK信号が返送されたパケットと呼ぶ)であるか否かを判断する(B→S16)。
ケース4では、再送されてくるパケット28dは誤りを有さない。したがってパケット28dに誤りが検出されないので、下りHARQ処理部58は、ケース1と同様、ACKコードの生成を指示する命令67aをACKCH処理部62に供給する(図4参照)。この命令67aに応答して、ACKCH処理部62はACKコード70を生成し、サブキャリ割り当て部40に供給する。
ACKCH処理部62は、ACKコード70を生成すると、サブキャリア割当部40だけでなく、HARQ_SN判定部60にも供給する。HARQ_SN判定部60は、供給されたACKコード70を記録する。ケース4以外の応答制御でも、生成される応答コード(ACKコード70及びNACKコード76)は、HARQ_SN判定部60に記録される。
HARQ_SN判定部60は、再送されてきたパケット28dが受信済みパケットと判断すると、前回の応答の際に記録された応答コードに基づいて、再送されてきたパケットがACK信号で返送されたパケットか否か判断する(S10→S16)。
前回記録された応答コードがACKコードならば、再送されてきたパケット28dは、ACK信号が返送されたパケットと判断される(S16のYES)。前回記録された応答コードがNACKコードならば、再送されてきたパケット28dは、NACK信号が返送されたパケットと判断される(S16のNO)。
図8(b)に示すケース4では、基地局から最初に送信されてきたパケット28は、通信端末2に正常に受信され、ACK信号72が返送される。したがって、ケース4では、ACKCH処理部62は、再送されてきたパケット(受信パケット)28dはACK信号が返送されたパケットと判断する。
すると、HARQ_SN判定部60は、応答コードの送信電力設定値をより大きな値に変更するようにという命令73aを、サブキャリア割当部40に供給する。サブキャリア割当部40は、この命令73aにしたがって送信電力の設定値を増加させ、増加された送信電力でACKコード70を送信する。その結果、送信部10は、第1の送信電力(増加させる前の送信電力)より大きな第2の送信電力でACK信号を再送する(S18)。
このように応答制御部10は、受信パケット28が正常に受信されてACK信号が第1の送信電力で返送させた後に正常に受信された受信パケット28dが再送されてきた場合、第1の送信電力より大きい第2の送信電力で送信部8にACK信号72を再返送する制御を行う。
送信電力が大きくなるので、再送されるACK信号72bは、基地局に届きやすくなる。このACK信号72bが基地局に正常に受信されると、パケット28の送信処理が終了する(B6→B8→B10)。
図9には、送信電力が増加されずにACK信号(ACK#0)72cが再返送される場合が示されている。このケースでは、ACK信号72cは小さいままの送信電力で再返送されるので、最初に返送されるACK信号72と同じく再返送されるACK信号72cも基地局に届き難い。このため、ACK信号の返送が繰り返され、通信速度が遅くなる。
例えばモバイルWiMAXでは、応答信号の変調方式は、雑音に強いQPSKである。ただし応答信号の送信電力は、送信パケット46の送信電力より小さく設定される。このため、送信パケット46が基地局に届いても、ACK信号は基地局に届かないことがある。
このような場合に、送信電力を増加させずにACK信号を再返送すると、ACK信号72は基地局に届かず、基地局からパケットが繰り返し再送されてくる。このため、基地局と通信端末の通信速度が著しく低下する。このような通信速度の低下は、応答信号の送信電力が送信パケットの送信電力より5dB以上低い場合に起きやすい。
実施の形態1は、このように応答信号の送信電力が送信パケットの送信電力より小さく設定される通信システムで、特に有用である。したがって実施の形態1は、応答信号(特に、ACK信号72)の送信電力が、送信パケット46の送信電力より小さい通信端末に適用されることが好ましい。
実施の形態1では、ACK信号の送信電力は、再返送される際に増加される。したがって、上記「応答信号(特に、ACK信号72)の送信電力」とは、正確には、最初に送信されるACK信号72の送信電力(以下、ACK送信電力の初期値と呼ぶ)のことである。すなわち、最初に送信されるACK信号は、送信パケット46の送信電力より小さい送信電力で送信されることが好ましい。
具体的には、実施の形態1は、ACK送信電力の初期値が送信パケット46の送信電力より約5dB以上小さい通信端末に適用されることが好ましい。但し、ACK送信電力の初期値が送信パケットの送信電力より約9dB以上小さいと、(ACK送信電力の初期値で)ACK信号を基地局に到達させることが困難になる。したがって、ACK送信電力の初期値は、送信パケット46の送信電力より5dB以上9dB以下小さい電力であることが好ましい。
尚、ACK信号72が1回だけ再辺信される場合、ACK送信電力の初期値が上記第1の送信電力になる。因みに、モバイルWiMAXでは、ACK送信電力の初期値は、基地局からブロードキャストされる。
上述したように、実施の形態1は、ACK送信電力の初期値が送信パケット46の送信電力より5〜9dB低い通信端末に適用されることが好ましい。したがって、ACK信号を再返送する電力(第2の送信電力)は、再返送前の送信電力(ACK送信電力の初期値)より1〜6dB(所定の倍率)大きいことが好ましい。
ACK信号を再返送する電力が小さいとACK信号が基地局に届かず、一方ACK信号を再返送する電力が大きすぎると、他の通信端末に障害が起きやすくなる。このため、ACK信号を再返送する電力は、再返送前の送信電力より1〜6dB程度大きいことが好ましい。
(ii)送信パケットの符号化
図4に示すように、上りHARQ処理部64は、ULメモリから送信パケット46が供給されると、誤り検出符号(例えば、CRC符号)を送信パケット46に付加する。誤り検出符号が付加された送信パケット46bは、上り誤り訂正部66に供給される。
上り誤り訂正部66は、この送信パケット46bを符号化(例えば、ターボ符号化)し、送信部8のサブキャリア割当部40に供給する。送信部8は、この符号化された送信パケット46bを送信する。
(5)変形例1
図5及び6に示すフローチャートでは、正常に受信された受信パケット28が再受信されるごとにACK信号が再返送される。しかし、一時的な電波環境の悪化でACK信号が基地局に届かない場合には、送信電力を大きくしなくても暫時待てばACK信号が基地局に届くようになる。
そこで、応答制御部10は、正常に受信された受信パケット28が所定の回数(≧2)連続して再送されてきた場合に、送信部8に、最初の送信電力(第1の送信電力)より大きい送信電力(第2の送信電力)でACK信号を返送させてもよい。
応答制御部10は、正常に受信された受信パケット28が上記所定の回数(≧2)連続して再送されてくるまでは、送信部8に、第1の送信電力でACK信号を再返送する制御を行う(第1の送信電力でACK信号を再返送するように送信部8を制御する。)。この間に電波環境が回復すれば、ACK信号が基地局に届くようになる。したがって、ACK信号の送信電力を、過敏に変更しなくてもよい。
(6)変形例2
ところで、送信パケットの変調方式は、基地局がフレームごとに決定し、下りサブフレームのMAPで通信端末2に送信する。通信端末2のデータ処理部12は、送信されてきた変調方式をサブキャリア割当部40に設定する。送信パケットの送信電力は、データ処理部12が変調方式ごとに算出し、サブキャリア割当部40に設定する。この時、データ処理部12は、受信信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator)に基づいて、送信パケット46の送信電力を算出する。
このように送信パケット46は、RSSIに基づいて算出される電力で送信されるので、基地局に届きやすい。したがって送信パケット46とACK信号(ACKコード76)の変調方式が同じ場合には、送信パケット46の送信電力でACK信号を送信すると、ACK信号が基地局に届きやすくなる。
そこで、ACK信号72の第2の送信電力(再返送する電力)を、ACK信号72の変調方式(例えば、QPSK)で変調されて送信される送信パケット46の送信電力に設定する。これにより、ACK信号が基地局に届きやすくなる。
(実施の形態2)
実施の形態2の通信端末は、実施の形態1の通信端末2と共通する構成を有している。したがって、実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
図10は、実施の形態2の応答制御部10aの構成図である。図10には、応答制御部10aに接続される回路の一部も示されている。
図10に示すように、実施の形態2の通信端末は、実施の形態1の各ブロック(下り訂正部56等)に加え、RSSI測定部90と、ACKCH送信電力調整部92aとを有している。ACKCH送信電力調整部92aは、応答制御部10aの一部である。
RSSI測定部90の入力部は、ADC16とFFT18の間の接続ノードに接続されている。一方、RSSI測定部90の出力部は、ACKCH送信電力調整部92aに接続されている。RSSI測定部90は、下りサブフレームに含まれるプリアンブル信号に基づいて、RSSI(受信信号強度指標)を測定する。測定されたRSSI(RSSI測定値)は、ACKCH送信電力調整部92aに供給される。
ACKCH送信電力調整部92aは、HARQ_SN判定部60とサブキャリア割当部40の間に設けられる。ACKCH送信電力調整部92aは、ACKCH送信電力調整テーブルが記録されたメモリ(図示せず)を有している。
HARQ_SN判定部60は、受信したパケット(受信パケット)がACK信号で応答したパケットが再送されてきたものと判断(S16のYES)すると、ACKCH送信電力調整部92aに送信電力調整信号を供給する。
ACKCH送信電力調整部92aは送信電力調整信号が供給されると、ACKCH送信電力調整テーブルから上記RSSI測定値に対応する、応答信号の送信電力(ACKCH送信電力)の増加量を読み出し、サブキャリア割当部40に供給する。サブキャリア割当部40は、供給されたACKCH送信電力の増加量分だけ応答信号が大きくなるように、応答信号の変調強度を大きくする。
Figure 0005910047
表1は、ACKCH送信電力調整テーブルの一例である。
第1列には、受信信号のRSSI(X)が記録されている。第2列には、ACKCH送信電力の増加量が記録されている。
例えば、ACKCH送信電力調整部92aは、RSSI測定値Xが−90dBm以下であった場合、ACKCH送信電力の増加量6dBをACKCH送信電力調整テーブルから読み出して、サブキャリア割当部40に供給する。するとサブキャリア割当部40は、6dB分だけ応答信号の送信電力が大きくなるように、応答信号の変調強度を大きくする。
例えば、送信電力調整信号が供給される前の送信電力(第1の送信電力)が10dBmの場合、ACKCH送信電力調整部92aは、応答信号の送信電力(第2の送信電力)が16dBm(=10dBm+6dB)になるように、応答信号の変調強度を大きくする。
具体的には、サブキャリア割当部40は、変調強度の設定値を増加させ、増加させた変調度でACKCH処理部62が供給する応答コード(ACKコードおよびNACKコード)を変調する。その結果、応答信号の送信電力が大きくなる。下記変形例および実施の形態3においても、同じである。
表1のRSSIの測定値Xとしては、例えば送信電力調整信号が供給された際の測定値(送信電力調整信号が供給された後最初に測定値された値、または送信電力調整信号が供給される前最後に測定値された値など)を用いる。後述する、表2及び3の測定値Xについても同じである。
ACKCH送信電力調整テーブルには、実験で求められるACKCH送信電力増加量の最適値が記録される。したがって、実施の形態2によれば、再返送されるACK信号が基地局に届きやすくなる。
(変形例)
図11は、実施の形態2の通信端末の変形例を説明する構成図である。
変形例の通信端末は、図11に示すように、RSSI測定部90の代わりにCINR測定部94を有している。CINR測定部94の入力部は、FFT18と復調器20の間の接続ノードに接続されている。CINR測定部94の出力部は、ACKCH送信電力調整部92bに接続されている。
CINR測定部94は、下りサブフレームに含まれるプリアンブル信号に基づいてCINR(キャリア(搬送波)対干渉雑音比)を測定する。測定されたCINRは、ACKCH送信電力調整部92bに供給される。
ACKCH送信電力調整部92bのメモリには、表1の代わりに、例えば表2のACKCH送信電力調整テーブルが記録されている。
Figure 0005910047
表2の第1行には、RSSIの代わりに、受信信号のCINR(X)が記録されている。第2行には、応答信号の送信電力の増加量が記録されている。
ACKCH送信電力調整部92bは送信電力調整信号が供給されると、ACKCH送信電力調整テーブルからCINRの測定値(例えば、0dB)に対応する送信電力(ACKCH送信電力)の増加量(例えば、6dB)を読み出して、サブキャリア割当部40に供給する。サブキャリア割当部40は、供給されたACKCH送信電力の増加量(例えば、6dB)応答信号が大きくなるように、応答信号の変調強度を大きくする。
以上のように、実施の形態2の通信端末は、応答信号の第2の送信電力(増加させた送信電力)を、基地局から送信されてくる下り信号の特性(RSSI、CINR等)に応じた所定の倍率、応答信号の第1の送信電力(増加させる前の送信電力)より大きくする。
(実施の形態3)
実施の形態2の通信端末は、実施の形態2の通信端末2と共通する構成を有している。したがって、実施の形態2と共通する部分については、説明を省略する。
図12は、実施の形態3の応答制御部10cの構成図である。図12には、応答制御部10cに接続される回路の一部も示されている。
図12に示すように、実施の形態3の通信端末は、RSSI測定部90の代わりに、RSSI/CINR測定部96を有している。さらに実施の形態3の通信端末は、調整値補正部98を有している。
RSSI/CINR測定部96の第1の入力部は、ADC16とFFT18の間の接続ノードに接続されている。RSSI/CINR測定部96の第2の入力部は、FTT18と復調器20の間の接続ノードに接続されている。
RSSI/CINR測定部96の第1の出力部は、ACKCH送信電力調整部92cに接続されている。RSSI/CINR測定部96の第2の出力部は、調整値補正部98に接続されている。
RSSI/CINR測定部96は、受信信号のRSSIおよびCINRを測定し、それぞれの測定値をACKCH送信電力調整部92cに供給する。また、RSSI/CINR測定部96は、測定したRSSIおよびCINRの変化量を算出し調整部98に供給する。
ACKCH送信電力調整部92cは、HARQ_SN判定部60から送信電力調整信号が供給されると、ACKCH送信電力調整テーブルから送信電力(ACKCH送信電力)の増加量を読み出して、サブキャリア割当部40に供給する。サブキャリア割当部40は、供給されたACKCH送信電力の増加量分だけ応答信号が大きくなるように、応答信号の変調強度を大きくする。
Figure 0005910047
表3は、ACKCH送信電力調整テーブルの一例である。
第1列には、受信信号のRSSIとCINRの和(X)が記録されている。第2列には、ACKCH送信電力の増加量が記録されている。
例えば、ACKCH送信電力調整部92cは、RSSI測定とCINR測定値の和Xが−90dBmより大きく−70dBm以下の場合、ACKCH送信電力調整テーブルからACKCH送信電力の5dB増加量を読み出して、サブキャリア割当部40に供給する。
ACK送信電力の増加量(例えば、5dB)は、調整値補正部98を介してサブキャリア割当部40に供給される。サブキャリア割当部40は、ACKCH送信電力の増加量(例えば、5dB)応答信号が大きくなるように、応答信号の変調強度を大きくする。この時、調整値補正部98は、メモリ(図示せず)にACKCH送信電力の増加量を記録する。
HARQ_SN判定部60が生成する送信電力調整信号は、信号線(図示せず)を介して、RSSI/CINR測定部96にも供給される。RSSI/CINR測定部96は、送信電力調整信号に応答して、メモリ(図示せず)にRSSIおよびCINRの測定値を記録する。
実施の形態1及び2では、再返送されたACK信号が基地局に届いた後も、応答信号の送信電力は元には戻らない(図5及び6のフローチャート参照)。したがって、電波環境が改善されても、応答信号の送信電力は高止まりしたままである。応答信号の送信電力が高いままだと、他の通信端末に通信障害が発生することがある。
そこで、応答制御部10cは、第2の送信電力で送信部8にACK信号を再返送させた後に下り信号の特性が改善された場合、下り信号の特性(RSSIやCINR)の改善幅に応じて、ACK信号の送信電力を小さくする。
図13は、調整値補正部98が行う補正処理の説明図である。RSSI/CINR測定部96には、上述したように送信電力調整信号が供給された際のRSSI測定値とCINR測定値が記録されている。
RSSI/CINR測定部96は、記録されているRSSIを基準値として、RSSIの変化量(=測定値−基準値)を算出する。算出されたRSSIの変化量は、調整値補正部98に供給される。同様に、RSSI/CINR測定部96は、記録されているCINR変化量を基準として、CINRの変化量を算出する。算出されたCINRの変化量は、調整値補正部98に供給される。
図13に示すように、調整値補正部98は、供給されたRSSIの変化量100およびCINRの変化量102の平均値104を算出する。調整値補正部98は、この平均値104を、記録されているACKCH送信電力の増加量106から差し引いて、ACKCH送信電力の増加量を補正する。補正された増加量(以下、補正値と呼ぶ)108は、サブキャリア割当部40に供給される。
サブキャリア割当部40は、ACKCH送信電力がその初期値(増加させる前のACKCH送信電力)からこの補正値の分だけ大きくなるように、応答信号の変調強度を変更する。例えば、RSSI変化量およびCINR変化量の平均値が1dB改善されると、ACKCH送信電力が1dB低くなるように、応答信号の変調強度が補正される。
このように実施の形態3では、電波環境が改善されると、増加させられた送信電力は再び小さくなる。このため、他の通信端末の通信障害が起き難くなる。
図13に示す例では、RSSI変化量およびCINR変化量の平均値に基づいて、ACKCH送信電力を補正している。しかし、RSSI変化量またはCINR変化量だけに基づいて、ACKCH送信電力を補正してもよい。
実施の形態1〜3の通信方式は、モバイルWiMAXである。しかし、実施の形態1〜3は、他の通信方式に適用されてもよい。例えば、実施の形態1〜3は、固定WiMAX、WiFi(IEEE802.11)、LTE(Long Term Evolution))などの他の通信方式に適用されてもよい。
上述したように、実施の形態1〜3の再送要求は、HARQである。しかし、再送要求は、ARQなど他の方式であってもよい。
因みに、ARQでは、復調された受信パケットに対して誤り検出が行われ、誤りが検出されなければ受信パケットが正常に受信されたと判断されACK信号が返送される。復調された受信パケットに誤りが検出されれば、受信パケットが正常に受信されなかったと判断され、NACK信号が返送される。
また実施の形態1〜3では、ACK信号とNACK信号の送信電力(および変調強度)は同じである。しかし、ACK信号とNACK信号の送信電力(および変調強度)は、異なっていてもよい。例えば、ACK信号で応答したパケットが再送されてきた場合に、ACK信号の送信電力だけを増加させてもよい。NACK信号の送信電力を増加させなくても、基地局から再送されてくるパケットが正常に受信されれば、NACK信号が何度も繰り返し返送されることはない。
以上の実施の形態1〜3に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基地局に応答信号を送信する送信部と、
前記基地局からの受信信号を受信する受信部と、
前記受信信号が正常に受信された場合、肯定応答信号を前記基地局に送信するよう前記送信部を制御する応答制御部とを有し、
前記応答制御部は、前記受信信号が正常に受信されて前記肯定応答信号が第1の送信電力で送信された後に正常に受信された前記受信信号が再送された場合、前記第1の送信電力より大きい第2の送信電力で前記肯定応答信号を再送信するよう制御する
通信端末。
(付記2)
付記1に記載の通信端末において、
前記応答制御部は、前記受信信号が正常に受信されなかった場合、否定応答信号を送信するよう前記送信部を制御する
ことを特徴とする通信端末。
(付記3)
付記1又は2に記載の通信端末において、
最初に送信される前記肯定応答信号は、送信パケットの送信電力より小さい送信電力で送信されることを
特徴とする通信端末。
(付記4)
付記1乃至3のいずれか1項に記載の通信端末において、
前記応答制御部は、正常に受信された前記受信信号が2回以上連続して再送された場合に、前記肯定応答信号を前記第2の送信電力で送信するよう制御することを
特徴とする通信端末。
(付記5)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の通信端末において、
前記第2の送信電力は、前記第1の送信電力より所定の倍率大きいことを
特徴とする通信端末。
(付記6)
付記1乃至4に記載の通信端末において、
前記第2の送信電力は、前記肯定応答信号の変調方式で変調されて送信される送信パケットの送信電力であることを
特徴とする通信端末。
(付記7)
付記1乃至4のいずれか1項に記載の通信端末において、
前記第2の送信電力は、前記基地局から送信された下り信号の特性に応じた所定の倍率分だけ前記第1の送信電力より大きいことを
特徴とする通信端末。
(付記8)
付記7に記載の通信端末において、
前記応答制御部は、
前記第2の送信電力で前記肯定応答信号が再送信された後に前記下り信号の特性が改善された場合、前記肯定応答信号の送信電力を小さくする
ことを特徴とする通信端末。
(付記9)
通信端末における再送制御方法であって、
基地局からの受信信号が正常に受信された場合、肯定応答信号を前記基地局に送信し、
前記受信信号が正常に受信されて前記肯定応答信号が第1の送信電力で送信された後に正常に受信された前記受信信号が再送された場合、前記第1の送信電力より大きい第2の送信電力で前記肯定応答信号を再送信する
再送制御方法。
2・・・通信端末
6・・・受信部
8・・・送信部
10・・・応答制御部
12・・・データ処理部
67、73・・・命令
28・・・受信パケット
69・・・HARQ識別一連番号
71・・・HARQチャネル識別番号

Claims (5)

  1. 基地局に送信パケットと前記送信パケットの送信電力に対し初期値が−9dB以上−5dB以下の送信電力を有する応答信号を送信する送信部と、
    前記基地局からの受信信号を受信する受信部と、
    前記受信信号が正常に受信された場合、前記応答信号として肯定応答信号を前記基地局に送信するように前記送信部を制御する応答制御部とを有し、
    前記応答制御部は、前記受信信号が正常に受信されて前記肯定応答信号が前記初期値の送信電力である第1の送信電力で送信された後に、正常に受信された前記受信信号が2回以上連続して再送された場合、前記第1の送信電力より大きい第2の送信電力で前記肯定応答信号を再送信するように前記送信部を制御する
    通信端末。
  2. 請求項1に記載の通信端末において、
    前記送信部は更に、前記応答信号とは異なる送信パケットを送信し、
    前記第2の送信電力は、前記肯定応答信号の変調方式で変調されて送信される前記送信パケットの送信電力であることを
    特徴とする通信端末。
  3. 請求項1に記載の通信端末において、
    前記第2の送信電力は、前記基地局から送信された下り信号の特性に応じた所定の倍率分だけ前記第1の送信電力より大きいことを
    特徴とする通信端末。
  4. 請求項3に記載の通信端末において、
    前記応答制御部は、
    前記第2の送信電力で前記肯定応答信号が再送信された後に前記下り信号の特性が改善された場合、前記肯定応答信号の送信電力を小さくする
    ことを特徴とする通信端末。
  5. 基地局に送信パケットと前記送信パケットの送信電力に対し初期値が−9dB以上−5dB以下の送信電力を有する応答信号を送信する通信端末における再送制御方法であって、
    前記基地局からの受信信号が正常に受信された場合、前記応答信号として肯定応答信号を前記基地局に送信し、
    前記受信信号が正常に受信されて前記肯定応答信号が前記初期値の送信電力である第1の送信電力で送信された後に、正常に受信された前記受信信号が2回以上連続して再送された場合、前記第1の送信電力より大きい第2の送信電力で前記肯定応答信号を再送信する
    再送制御方法。
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