KR101404724B1 - 무선 통신 시스템, 무선 중계국 장치, 무선 단말국 장치 및 무선 통신 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템, 무선 중계국 장치, 무선 단말국 장치 및 무선 통신 방법 Download PDF

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Abstract

패킷의 수신처마다 전송 품질을 설정할 수 있어 처리량을 개선할 수 있는 네트워크 코딩을 사용한 무선 통신 시스템을 제공한다. 무선 통신 시스템은, 무선 중계국 장치와 무선 단말국 장치를 구비한다. 무선 중계국 장치는, 제1 패킷 및 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 제1 및 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 제1 및 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하고, 에러 정정 부호화된 제1 및 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하고, 생성된 네트워크 부호화 패킷을 송신한다. 그리고 무선 단말국 장치는, 제1 또는 제2 패킷 중 어느 한쪽과 동일한 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하고, 수신한 네트워크 부호화 패킷을 에러 정정 부호화된 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하고 에러 정정 복호를 한다.

Description

무선 통신 시스템, 무선 중계국 장치, 무선 단말국 장치 및 무선 통신 방법{Wireless communication system, radio relay station apparatus, radio terminal station apparatus, and wireless communication method}
본 발명은 네트워크 코딩을 적용한 무선 통신 시스템, 무선 중계국 장치, 무선 단말국 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
본원은 2009년 10월 7일에 일본에 출원된 일본특원2009-233740호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
애드혹 네트워크 등 멀티홉 통신을 사용하는 무선 통신 시스템에서는 사용 가능 채널이 하나밖에 없고 또한 복수의 통신 플로우가 하나의 무선 중계국 장치를 공유할 경우 무선 중계국 장치가 각각의 통신 플로우의 패킷을 교대로 중계하기 때문에 무선 중계국 장치가 시스템 처리량(throughput)의 병목이 된다는 문제가 있다.
이 문제를 해결하는 수단으로서 무선 중계국 장치가 각 통신 플로우의 패킷을 일단 비트 신호로 복조하고, 복조한 비트 신호의 시퀀스(sequence)에 대해 네트워크 코딩(Network Coding;NC)을 하고 네트워크 코딩된 비트 신호의 시퀀스를 수신국의 무선 통신 장치에 일괄 송신하는 기술이 제안되어 있다(비특허문헌 1 및 2). 네트워크 코딩이란, 사전에 정해 놓은 생성식에 기초하여 선형 부호화함으로써 각 통신 플로우의 패킷을 중합시키는 부호화를 말한다.
수신국의 무선 통신 장치는, 무선 중계국 장치로부터 수신한 중계 신호의 패킷을 생성식에 기초하여 선형 복호함으로써 원하는 패킷을 취득한다. 이와 같이 무선 중계국 장치가 복수의 통신 플로우의 패킷을 중합하여 중합된 패킷을 일괄 송신하여 중계함으로써 무선 중계국 장치의 송신 횟수를 줄일 수 있어 무선 통신 시스템의 통신이 종료될 때까지의 시간을 줄일 수 있다. 그 결과 무선 통신 시스템의 처리량을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 한 패킷에 대해 네트워크 코딩을 하는 것을 NC부호화라고 하고, NC부호화된 패킷을 복호하는 것을 NC복호라고 한다.
NC기술을 가장 간단한 멀티홉 통신 토폴로지인 Alice&Bob 토폴로지에 적용하고, 선형 부호화에는 일례로서 비트 단위의 배타적 논리합(XOR)를 사용하는 경우에 대해서 설명하기로 한다. 또 네트워크 코딩된 패킷을 NC패킷이라고 하고, 네트워크 코딩되기 전의 패킷 및 네트워크 코딩되지 않은 패킷을 네이티브 패킷으로 정의한다.
이하 도 9a 및 도 9b를 사용하여 Alice&Bob 토폴로지의 무선 통신 시스템(900)이 행하는 패킷 통신에 대해서 설명하기로 한다. 도 9a는, 무선 통신 시스템(900)의 구성을 도시한 도면이다. 도 9b는, 무선 통신 시스템(900)이 가진 무선 중계국 장치(93)의 처리를 도시한 흐름도이다.
아울러 도 9a에서, 「A」는 시각T1에 무선 단말국 장치(91)(Node1)로부터 송신되는 신호, 「B」는 시각T2에 무선 단말국 장치(92)(Node3)로부터 송신되는 신호, 「A+B」는 시각T3에 무선 중계국 장치(93)(Node2)로부터 송신되는 신호이다.
보다 구체적으로는, 도 9a는 Alice&Bob 토폴로지의 무선 통신 시스템(900)에서의 통신 개요를 도시한 도면이다. 이 토폴로지에서 양단의 무선 단말국 장치(91),(92)(Node1 및 3)는 서로 무선 중계국 장치(93)(Node2)를 통해 양방향 통신을 한다. 각 노드의 송신은 사전에 정해진 타임슬롯에서 행해져 각 노드가 송신한 신호가 서로 간섭하지 않는 것을 전제로 한 경우에 대해서 설명하기로 한다. 도 9b는, 무선 중계국 장치(93)의 중계 처리를 도시한 흐름도이다. 무선 단말국 장치(91)로부터 송신되는 패킷A의 사이즈는 1000byte이고, 무선 단말국 장치(92)로부터 송신되는 패킷B의 사이즈는 700byte이다. 또 소정의 통신 품질을 만족하기 위해 요구되는 패킷A의 부호화율RA는 2/3이고, 패킷B의 부호화율RB는 1/2인 경우에 대해서 설명하기로 한다.
아울러 패킷이란, 송신해야 하는 정보를 말하며, 변조 심볼이란, 패킷 등에 포함되는 비트 신호를 베이스 밴드에서 변조(매핑)한 신호이고, RF(Radio Frequency;무선 주파수)신호란, 변조 심볼을 RF대역으로 업컨버팅한 신호이다.
우선 시각T1에서, 무선 단말국 장치(91)는 패킷A의 RF신호A를 무선 중계국 장치(93)에 송신함과 동시에 패킷A를 기억한다. 무선 중계국 장치(93)는 무선 단말국 장치(91)가 송신한 RF신호A를 수신하고, 수신한 RF신호A를 복호하여 얻어진 패킷A를 기억한다.
다음으로 시각T2에서, 무선 단말국 장치(92)는 패킷B의 RF신호B를 무선 중계국 장치(93)에 송신함과 동시에 패킷B를 기억한다. 무선 중계국 장치(93)는 무선 단말국 장치(92)가 송신한 RF신호B를 수신하고, 수신한 RF신호B를 복호하여 얻어진 패킷B를 기억한다(단계S901).
계속해서 시각T3에서, 무선 중계국 장치(93)는 각각의 패킷 길이LA(1000byte)와 LB(700byte)를 비교하여 패킷 길이가 짧은 패킷B의 정보 비트 시퀀스의 끝에 데이터 길이가 |LA-LB|(300byte)인 제로 패딩(zero padding)을 부가하여 패킷A 및 패킷B의 패킷 길이를 맞춘다(단계S902). 다음으로 무선 중계국 장치(93)는, 배타적 논리합에 의해 패킷A 및 패킷B를 NC부호화하여 하나의 NC패킷C를 생성하고(단계S903), 생성한 NC패킷C에 대해 부호화율이 1/2인 에러 정정 부호화를 행한다(단계S904). 또한 무선 중계국 장치(93)는, 에러 부호화된 NC패킷C에 대해 변조 및 업컨버팅을 하여 얻어진 RF신호C를 무선 단말국 장치(91),(92)에 동보 송신한다(단계S905,S906).
이 동보 송신이란, 헤더 정보의 수신국에 복수의 무선 단말국 장치를 지정함으로써 무선 통신 동보성을 이용하여 동시에 같은 정보를 복수의 수신국에 송신하는 것이다. 또 패킷A 및 패킷B 각각의 패킷 길이는 수신국을 지시하는 정보와 함께 헤더 정보에 포함되어 있다. 무선 단말국 장치(91),(92)는 수신한 RF신호C의 헤더 정보로부터 패킷 길이를 취득한다.
무선 단말국 장치(91)는, 무선 중계국 장치(93)로부터 송신된 RF신호C를 수신하면, 수신한 RF신호C를 사용하여 AGC(Auto Gain Control; 자동 이득 조정)에 의해 출력 레벨을 조정함과 동시에 수신한 RF신호C를 다운컨버팅하여 복조하여 NC패킷C를 취득한다. 무선 단말국 장치(91)는 NC패킷C의 패킷 길이가 기억되어 있는 패킷A의 패킷 길이보다 긴 경우, 패킷A에 대해 2개의 패킷 길이의 차분을 제로 패딩함으로써, 제로 패딩된 패킷A의 패킷 길이를 NC패킷C의 패킷 길이와 동일하게 하고 제로 패딩된 패킷A와 NC패킷C의 배타적 논리합 연산에 의한 NC복호를 하여 패킷B를 얻는다.
한편 무선 단말국 장치(91)는, NC패킷C의 패킷 길이가 기억되어 있는 패킷A의 패킷 길이와 같은 길이인 경우, NC패킷C와 패킷A의 배타적 논리합 연산을 함으로써 NC복호를 한다. 그리고 무선 단말국 장치(91)는 헤더 정보에 포함되는 패킷B의 패킷 길이에 기초하여 NC복호에 의해 얻어진 패킷으로부터 패킷B를 취득한다.
무선 단말국 장치(92)도 무선 단말국 장치(91)와 마찬가지로 RF신호C로부터 NC패킷C를 복조한다. 무선 단말국 장치(92)는 NC패킷C의 패킷 길이가 기억되어 있는 패킷B의 패킷 길이보다 긴 경우, 패킷B에 대해 2개의 패킷 길이의 차분을 제로 패딩함으로써, 제로 패딩된 패킷B의 패킷 길이를 NC패킷C의 패킷 길이에 맞추고 배타적 논리합 연산에 의한 NC복호를 하여 패킷A를 취득한다. 한편 NC패킷C의 패킷 길이가 기억되어 있는 패킷B의 패킷 길이와 같은 길이인 경우, 무선 단말국 장치(92)는 NC패킷C와 패킷B의 배타적 논리합 연산에 의해 NC복호를 행한다. 무선 단말국 장치(92)는 헤더 정보에 포함되는 패킷A의 패킷 길이에 기초하여 NC복호에 의해 얻어진 패킷에서 제로 패딩에 의해 부가된 부분을 삭제하여 패킷A를 취득한다.
상술한 바와 같이 무선 중계국 장치(93)는, 무선 단말국 장치(91),(92)로부터 수신한 패킷을 일괄적으로 동보 송신함으로써, 패킷을 개별적으로 중계하는 경우에 비해 1타임슬롯 적은 3타임슬롯에 의해 무선 단말국 장치(91)에 패킷B를 송신하고, 무선 단말국 장치(92)에 패킷A를 송신할 수 있다.
비특허문헌 1: "XORs in The Air: Practical Wireless Network Coding," Sachin Katti, Hariharan Rahul, et al., Proc. ACM SIGCOMM 2006, Pisa, Italy, Sep.2006, pp.243-254 비특허문헌 2: "Network information flow," R.Ahlswede, N.Cai, S.Li, and R.Yeung, IEEE Trans. Inf. Theory, vol.46, no.4, pp.1204-1216, Jul.2000
그러나 NC부호화는 비트 단위로 행해지기 때문에 NC부호화되는 네이티브 패킷의 비트 길이(정보량)는 동일할 필요가 있다. 그래서 네트워크 코딩에서는, 각각의 네이티브 패킷의 정보 비트 시퀀스에 대해 제로 패딩을 행함으로써 각각의 네이티브 패킷의 패킷 길이를 동일하게 하는 처리가 이루어지고 있다.
구체적으로는, NC부호화되는 네이티브 패킷 중 가장 긴 패킷 길이(이하 max_L로 기재한다)를 가진 패킷과 같은 길이가 되도록, 다른 상대적으로 짧은 패킷 길이를 가진 네이티브 패킷에 대해 제로 패딩에 의해 비트를 부가하여 패킷 길이를 동일하게 하였다. 상술한 바와 같이 패킷 길이를 같은 길이로 맞춘 네이티브 패킷인 정보 비트 시퀀스에 대해 NC부호화를 하고, NC패킷의 정보 비트 시퀀스에 대해 에러 정정(FEC) 부호화하였다. 따라서 패킷 길이를 맞추기 위한 제로 패딩은 NC부호화 전의 정보 비트 시퀀스에 대해 이루어졌다.
그런데 정보 비트 시퀀스에 대한 제로 패딩에 의한 리던던시 비트의 부가로는 정보의 리던던시가 증가하지 않기 때문에 전송 품질을 향상시킬 수 없다. 또한 NC부호화된 정보 비트 시퀀스에 대해 일괄적으로 에러 정정 부호화하였기 때문에 NC패킷에 NC부호화된 모든 패킷에 대한 에러 정정 부호화에 의한 전송 품질의 개선 효과도 동일하게 되어 있다. 따라서 그 패킷의 수신처마다 전송 품질의 개선 정도를 조정할 수 없다는 문제가 있었다.
또 복수의 중계에 의해 패킷을 전송하는 시스템에서, 각각의 패킷의 2홉(hop)째 전송로 환경의 차이 등에 의해 필요한 전송 품질을 만족하는 부호화율이 다른 경우가 있다. 2홉째란, 무선 중계국 장치가 어느 무선 단말국 장치로부터 수신한 패킷을 다른 무선 단말국 장치로 송신(중계)하는 것을 말한다.
이 때 무선 중계국 장치에서, 요구되는 부호화율 중 가장 낮은 부호화율에 의해 NC패킷C를 에러 정정 부호화하게 된다. 구체적으로는 NC패킷C의 데이터 길이LC는, 수신한 패킷의 패킷 길이 중 가장 긴 데이터 길이(max_L)와, 요구되는 부호화율 중 가장 낮은 부호화율(이하 min_R로 표기)을 사용하여 데이터 길이LC=max_L/min_R로 표시된다. NC패킷C의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이LC는 가장 긴 패킷 길이와 가장 낮은 부호화율에 의해 정해지기 때문에 전송하는 데이터 길이가 길어져 시스템 처리량을 열화시킨다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 패킷의 수신처마다 전송 품질을 설정할 수 있어 처리량을 개선할 수 있는 네트워크 코딩을 사용한 무선 통신 시스템, 무선 중계국 장치, 무선 단말국 장치 및 무선 통신 방법을 제공하는 데 있다.
(1)상기 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치로서, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하는 에러 정정 부호화부와, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화를 행하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하는 네트워크 부호화 회로와, 상기 네트워크 부호화 패킷을 상기 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 송신 회로를 구비한 무선 중계국 장치이다.
(2)또 상기 무선 중계국 장치에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 부호화율에 의해 에러 정정 부호화를 한 경우의 패킷 길이를 산출하고, 산출한 패킷 길이가 짧은 패킷에 대응하는 부호화율을 낮추어 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷과, 에러 정정 부호화된 상기 제2 패킷이 같은 패킷 길이가 되는 에러 정정 부호화를 하도록 해도 좋다.
(3)또 상기 무선 중계국 장치에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각을 에러 정정 부호화했을 때에 데이터 길이에 차이가 생길 경우, 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트를 카피한 연결 비트를 생성하고, 해당 연결 비트를 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 부가하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷의 에러 정정 부호화된 데이터 길이를 동일하게 하도록 해도 좋다.
(4)또 상기 무선 중계국 장치에서, 상기 무선 중계국 장치에서 상기 복수의 무선 단말국 장치로의 무선 전송에 직교 다치 변조를 사용할 경우, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 직교 다치 변조에 의해 생성되는 변조 심볼을 구성하는 비트 중 최하위 비트를 상기 연결 비트의 카피 소스 비트로서 우선적으로 선택하도록 해도 좋다.
(5)또 상기 무선 중계국 장치에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷 중의 사전에 정해진 위치에 통합하여 상기 연결 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(6)또 상기 무선 중계국 장치에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트가 인접한 위치에 해당 카피 소스 비트를 카피한 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(7)또 상기 무선 중계국 장치에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트로부터 일정 비트 간격을 사이에 둔 위치에 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(8)또 본 발명은, 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템으로서, 상기 무선 중계국 장치는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하는 에러 정정 부호화부와, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하는 네트워크 부호화 회로와, 상기 네트워크 부호화 패킷을 상기 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 송신 회로를 구비하고, 상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제1 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치와, 상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제2 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치 각각은, 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 에러 정정 부호화 회로와, 수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 네트워크 복호 회로와, 상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호를 행하는 에러 정정 복호부를 구비한 무선 통신 시스템이다.
(9)또 상기 무선 통신 시스템에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 부호화율에 의해 에러 정정 부호화를 한 경우의 패킷 길이를 산출하고, 산출한 패킷 길이가 짧은 패킷에 대응하는 부호화율을 낮추어 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷과, 에러 정정 부호화된 상기 제2 패킷이 같은 패킷 길이가 되는 에러 정정 부호화를 하도록 해도 좋다.
(10)또 상기 무선 통신 시스템에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각을 에러 정정 부호화했을 때에 데이터 길이에 차이가 생길 경우, 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트를 카피한 연결 비트를 생성하고, 해당 연결 비트를 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 부가하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷의 에러 정정 부호화된 데이터 길이를 동일하게 하고, 상기 에러 정정 복호부는, 상기 복호 패킷보다 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷 및 상기 연결 비트를 추출하고 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷과 상기 연결 비트를 연(軟)판정치 합성하여 에러 정정 복호하도록 해도 좋다.
(11)또 상기 무선 통신 시스템에서, 상기 무선 중계국 장치에서 상기 복수의 무선 단말국 장치로의 무선 전송에 직교 다치 변조를 사용할 경우, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 직교 다치 변조에 의해 생성되는 변조 심볼을 구성하는 비트 중 최하위 비트를 상기 연결 비트의 카피 소스의 비트로서 우선적으로 선택하도록 해도 좋다.
(12)또 상기 무선 통신 시스템에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷 중의 사전에 정해진 위치에 통합하여 상기 연결 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(13)또 상기 무선 통신 시스템에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트가 인접한 위치에 해당 카피 소스 비트를 카피한 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(14)또 상기 무선 통신 시스템에서 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트로부터 일정 비트 간격을 사이에 둔 위치에 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하도록 해도 좋다.
(15)또 본 발명은, 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템에서의 무선 단말국 장치로서, 상기 무선 중계국 장치가, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하고, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화하여 생성한 네트워크 부호화 패킷을 수신하는 수신 회로와, 상기 제1 패킷 또는 상기 제2 패킷 중 어느 한쪽과 동일한 제3 패킷을 기억하고 있는 기억 회로와, 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 에러 정정 부호화 회로와, 수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 네트워크 복호 회로와, 상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호를 행하는 에러 정정 복호부를 구비한 무선 단말국 장치이다.
(16)또 본 발명은, 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템에서의 무선 통신 방법으로서, 상기 무선 중계국 장치의 에러 정정 부호화부가, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하는 과정과, 상기 무선 중계국 장치의 네트워크 부호화 회로가, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화를 하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하는 과정과, 상기 무선 중계국 장치의 송신 회로가 상기 네트워크 부호화 패킷을 상기 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 과정과, 상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제1 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치의 에러 정정 부호화 회로가, 기억되어 있는 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 과정과, 상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제2 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치의 에러 정정 부호화 회로가, 기억되어 있는 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 과정과, 상기 복수의 무선 단말국 장치의 네트워크 복호 회로가 수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을, 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 과정과, 상기 복수의 무선 단말국 장치의 에러 정정 복호부가 상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호하는 과정을 구비한 무선 통신 방법이다.
본 발명에 의하면, 네트워크 코딩을 사용한 무선 통신 시스템에서 패킷의 수신처마다 전송 품질을 설정할 수 있어, 무선 통신 시스템 처리량을 개선할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에서의 무선 통신 시스템(100) 및 본 발명의 제2 실시형태에서의 무선 통신 시스템(200)의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는, 제1 실시형태에서의 무선 단말국 장치(10)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다.
도 3은, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(20)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다.
도 4는, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(20)의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 5는, 제2 실시형태에서의 무선 중계국 장치(40)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다.
도 6a는, 동 실시형태에서의 연결 비트의 배치 위치의 예를 도시한 도면이다.
도 6b는, 동 실시형태에서의 연결 비트의 배치 위치의 예를 도시한 도면이다.
도 6c는, 동 실시형태에서의 연결 비트의 배치 위치의 예를 도시한 도면이다.
도 7은, 동 실시형태에서의 무선 단말국 장치(30)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다.
도 8은, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(40)의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9a는, 무선 통신 시스템(900)의 구성을 도시한 도면이다.
도 9b는, 무선 통신 시스템(900)이 가진 무선 중계국 장치(93)의 처리를 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[제1 실시형태]
도 1은, 제1 실시형태에서의 무선 통신 시스템(100)의 구성을 도시한 개략도이다. 여기에서는 네트워크 구성의 일례로서, Alice&Bob 토폴로지를 사용하여 설명하기로 한다. 도시한 바와 같이 본 실시형태에서의 무선 통신 시스템(100)은, 양단에 배치된 무선 단말국 장치(10a),(10b)와, 무선 단말국 장치(10a),(10b) 사이에 배치된 무선 중계국 장치(20)로 구성되어 있다. 또 무선 단말국 장치(10a),(10b)는 같은 구성을 가지고 있으며 어느 한쪽 또는 둘 다 표시할 경우 무선 단말국 장치(10)라고 한다.
아울러 도 1에서, 「A」는 시각T1에 무선 단말국 장치(10a)(후술하는 제2 실시형태에서의 무선 단말국 장치(30a))(Node1)로부터 송신되는 신호, 「B」는 시각T2에 무선 단말국 장치(10b)(제2 실시형태에서의 무선 단말국 장치(30b))(Node3)로부터 송신되는 신호, 「A+B」는 시각T3에 무선 중계국 장치(20)(제2 실시형태에서의 무선 중계국 장치(40))(Node2)로부터 송신되는 신호이다.
도 2는, 동 실시형태에서의 무선 단말국 장치(10)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다. 도시한 바와 같이, 무선 단말국 장치(10)는 에러 정정 부호화 회로(11)와, 송신 패킷 기억 회로(12)와, 변조 회로(13)와, 무선부(14)와, 복조 회로(15)와, 비트 연판정 회로(16)와, 레플리카 패킷 생성부(17)와, NC(네트워크 코딩) 복호 회로(18)와, 에러 정정 복호부(19)를 구비하고 있다. 에러 정정 복호부(19)는 에러 정정 복호 회로(191)를 가지고 있다.
에러 정정 부호화 회로(11)와 송신 패킷 기억 회로(12)에는 송신해야 할 패킷이 입력된다. 에러 정정 부호화 회로(11)는 입력된 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 하고 에러 정정 부호화된 패킷을 변조 회로(13)에 출력한다. 송신 패킷 기억 회로(12)는 입력된 패킷을 기억한다.
변조 회로(13)는, 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트 정보 각각을 베이스 밴드에서 변조(매핑)하여 변조 심볼을 생성하고, 생성된 변조 심볼을 무선부(14)에 출력한다.
무선부(14)는, 변조 회로(13)가 출력하는 변조 심볼을 업컨버팅하여 RF신호로 변환하고, 변환된 RF신호를 안테나를 통해 송신한다. 또 무선부(14)는 안테나를 통해 수신한 RF신호를 사용하여 AGC(Auto Gain Control; 자동 이득 조정)에 의해 출력 레벨을 조정함과 동시에 수신한 RF신호를 다운컨버팅하여 변조 심볼로 변환하고, 변환한 변조 심볼을 복조 회로(15)에 출력한다. 복조 회로(15)는, 무선부(14)가 출력한 변조 심볼을 베이스 밴드에서 복조(디매핑)한 신호를 비트 연판정 회로(16)에 출력함과 동시에, 패킷과 함께 수신된 헤더 정보를 레플리카 패킷 생성부(17) 및 에러 정정 복호부(19)에 출력한다.
비트 연판정 회로(16)는, 복조 회로(15)에서 입력되는 신호에 대해 연판정을 하여 패킷의 정보 비트 각각에 대한 연판정치를 포함한 연판정 신호를 NC복호 회로(18)에 출력한다. 레플리카 패킷 생성부(17)는 송신 패킷 기억 회로(12)에 기억되어 있는 패킷을 독출하고, 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함된 부호화율에 의해 독출한 패킷의 에러 정정 부호화를 행하고, 에러 정정 부호화된 패킷인 레플리카 패킷을 생성하여 NC복호 회로(18)에 출력한다.
NC복호 회로(18)는, 비트 연판정 회로(16)에서 입력되는 패킷의 연판정 신호를 레플리카 패킷 생성부(17)에서 입력되는 레플리카 패킷에 의해 NC복호하여 얻어진 패킷을 에러 정정 복호 회로(191)로 출력한다. 에러 정정 복호 회로(191)는 NC복호 회로(18)가 NC복호한 패킷에 대해 에러 정정 복호를 행함으로써 패킷을 복호하고, 복호한 패킷을 출력한다.
도 3은, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(20)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다. 도시한 바와 같이 무선 중계국 장치(20)는, 무선부(21)와, 복조 회로(22)와, 비트 연판정 회로(23)와, 에러 정정 복호 회로(24)와, 패킷 기억 회로(25)와, 에러 정정 부호화부(26)와, NC부호화 회로(27)와, 변조 회로(28)를 구비하고 있다. 에러 정정 부호화부(26)는 부호화율 설정 회로(261)와, 에러 정정 부호화 회로(262),(263)를 가지고 있다.
무선부(21)는, 안테나를 통해 수신한 RF신호를 사용하여 AGC(Auto Gain Control; 자동 이득 조정)에 의해 출력 레벨을 조정함과 동시에 수신한 RF신호를 다운컨버팅하여 변조 심볼로 변환하고, 변환한 변조 심볼을 복조 회로(22)에 출력한다. 복조 회로(22)는, 무선부(21)가 출력한 변조 심볼을 베이스 밴드에서 복조(디매핑)한 신호를 비트 연판정 회로(23)에 출력한다. 또 복조 회로(22)는 패킷의 헤더 정보를 에러 정정 복호 회로(24) 및 에러 정정 부호화부(26)에 출력한다.
비트 연판정 회로(23)는, 복조 회로(22)에서 입력된 신호에 대해 연판정을 하고, 패킷의 정보 비트 각각에 대한 연판정치를 포함한 연판정 신호를 에러 정정 복호 회로(24)로 출력한다. 에러 정정 복호 회로(24)는, 복조 회로(22)에서 입력된 헤더 정보에 포함된 복호 대상의 패킷의 부호화율에 기초하여 비트 연판정 회로(23)에서 입력된 패킷의 연판정 신호에 대해 에러 정정 복호를 행함으로써 패킷을 복호하고, 복호한 패킷을 패킷 기억 회로(25)에 출력한다. 패킷 기억 회로(25)는 에러 정정 복호 회로(24)에서 입력된 패킷을 기억한다.
부호화율 설정 회로(261)는, 송신해야 할 2개의 패킷A 및 패킷B를 패킷 기억 회로(25)에서 독출하고, 2개의 패킷 각각에 요구되는 부호화율(RA 및 RB)에 의해 에러 정정 부호화되었을 때의 데이터 길이(DA=LA/RA 및 DB=LB/RB, 단, LA는 패킷A의 데이터 길이이고, LB는 패킷B의 데이터 길이이다.)를 산출한다. 또 부호화율 설정 회로(261)는, 산출한 2개의 데이터 길이 중 긴 쪽을 NC부호화 패킷의 데이터 길이로서 결정하고, 2개의 데이터 길이 중 짧은 쪽에 대응하는 패킷의 부호화율을 줄여 해당 패킷의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이가 다른 한쪽의 패킷의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이와 같아지도록 한다.
구체적으로는, 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이DA<DB의 경우, 부호화율 설정 회로(261)는, 패킷A에 대한 부호화율을 RA에서 RA'=LA/(LB/RB)로 변경하고, 부호화율RA'를 에러 정정 부호화 회로(262)에 출력하고, 부호화율RB를 에러 정정 부호화 회로(263)에 출력한다. 한편 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이DA>DB인 경우, 부호화율 설정 회로(261)는, 패킷B에 대한 부호화율을 RB에서 RB'=LB/(LA/RA)로 변경하고, 부호화율RA를 에러 정정 부호화 회로(262)로 출력하고, 부호화율RB'를 에러 정정 부호화 회로(263)로 출력한다.
여기에서 부호화율 설정 회로(261)에서 사용되는 부호화율RA 및 RB는, 무선 단말국 장치(10)와 통신할 때에 추정하는 전송로 특성과, 요구되는 통신 품질에 기초하여 정하거나, 무선 단말국 장치(10)에서 각각의 패킷에 대한 부호화율이 사전에 통지되어 사전에 정해진 값이다.
에러 정정 부호화 회로(262),(263)는, 패킷 기억 회로(25)에서 패킷을 독출하고, 부호화율 설정 회로(261)에서 입력된 부호화율에 의해 독출한 패킷에 에러 정정 부호화를 하고, 에러 정정 부호화된 패킷을 NC부호화 회로(27)에 출력한다. 또 에러 정정 부호화 회로(262),(263)는, 부호화율 설정 회로(261)에서 입력된 부호화율을 실현하기 위한 부호화기를 구비함과 동시에, 비트 천공 패턴이 세밀하게 정해진 코드북을 사전에 기억하여 부호화율 설정 회로(261)에서 입력되는 코드북의 인덱스에 따라 처리한다. 또 코드북의 인덱스는, NC부호화된 패킷과 함께 헤더 정보에 포함되어 무선 단말국 장치(10)에 송신된다.
NC부호화 회로(27)는, 에러 정정 부호화 회로(262),(263)에서 입력되는 에러 정정 부호화된 패킷에 대해, 선형 부호에 의해 NC부호화를 하고, NC부호화된 패킷을 변조 회로(28)에 출력한다. 이 NC부호화로는, 예를 들면 XOR(배타적 논리합)연산 등 선형성을 가진 함수가 사용될 수 있다.
변조 회로(28)는, NC부호화 회로(27)에 의해 NC부호화된 패킷을 베이스 밴드에서 변조하여 변환된 변조 심볼을 무선부(21)에 출력한다.
다음으로, 동 실시형태에서의 무선 통신 시스템(100)의 동작을 도 1 및 도 4를 사용하여 설명하기로 한다. 도 4는, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(20)의 동작을 도시한 흐름도이다. 여기에서는, 패킷 길이LA 및 LB와, 부호화율RA 및 RB가 이하인 경우에 대해서 설명하기로 한다. 무선 단말국 장치(10a)에서 무선 단말국 장치(10b)로 송신되는 패킷A의 패킷 길이LA를 1000byte로 하고, 무선 중계국 장치(20)에서 무선 단말국 장치(10b)로의 2홉째 전송로에서 요구되는 통신 품질을 만족하기 위해 필요한 부호화율RA를 2/3로 한다. 또 무선 단말국 장치(10b)에서 무선 단말국 장치(10a)로 송신되는 패킷B의 패킷 길이LB를 700byte로 하고, 무선 중계국 장치(20)에서 무선 단말국 장치(10a)로의 홉의 전송로에서 요구되는 통신 품질을 만족하기 위해 필요한 부호화율RB를 1/2로 한다.
시각T1에서, 무선 단말국 장치(10a)(Node1)에서는, 에러 정정 부호화 회로(11) 및 송신 패킷 기억 회로(12)에 송신해야 할 패킷A가 입력된다. 에러 정정 부호화 회로(11)는 입력된 패킷A에 대해 에러 정정 부호화를 하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 변조 회로(13)에 출력한다. 송신 패킷 기억 회로(12)는 입력된 패킷A를 기억한다.
변조 회로(13)는, 에러 정정 부호화된 패킷A를 변조하여 변조 심볼A로 변환하고, 변환한 변조 심볼A를 무선부(14)에 출력한다. 무선부(14)는, 입력된 변조 심볼A를 업컨버팅하여 RF신호A를 생성하고, 생성된 RF신호A를 안테나를 통해 무선 중계국 장치(20)에 송신한다.
무선 중계국 장치(20)(Node2)에서 무선부(21)는, 안테나를 통해 RF신호A를 수신하고, 수신한 RF신호A를 다운컨버팅하여 변조 심볼A로 변환하고, 변환된 변조 심볼A를 복조 회로(22)에 출력한다. 복조 회로(22)는, 입력된 변조 심볼A를 복조(디매핑)한 패킷A의 신호를 비트 연판정 회로(23)에 출력한다. 비트 연판정 회로(23)는, 입력된 패킷A의 신호에 대해 연판정을 하고 패킷A의 연판정 신호를 에러 정정 복호 회로(24)에 출력한다. 에러 정정 복호 회로(24)는, 입력된 패킷A의 연판정 신호를 에러 정정 복호하여 얻어진 패킷A를 패킷 기억 회로(25)에 기억시킨다.
시각T2에서, 무선 단말국 장치(10b)(Node3)에서는, 에러 정정 부호화 회로(11) 및 송신 패킷 기억 회로(12)에 송신해야 할 패킷B가 입력되고, 무선 단말국 장치(10b)는, 무선 단말국 장치(10a)와 동일한 순서로 패킷B를 RF신호B로 변환하여 무선 중계국 장치(20)에 송신한다.
무선 중계국 장치(20)에서, 무선부(21)는 안테나를 통해 RF신호B를 수신하고, RF신호A와 동일하게 복조 및 에러 정정 복호에 의해 얻어진 패킷B를 패킷 기억 회로(25)에 기억시킨다. 시각T1 및 T2의 동작에 의해 무선 중계국 장치(20)는 패킷A 및 패킷B를 수신, 복조하고, 각각을 패킷 기억 회로(25)에 기억하고 있는 상태가 된다(단계S101).
시각T3에서, 무선 중계국 장치(20)에서는, 부호화율 설정 회로(261)가 패킷 기억 회로(25)에서 패킷A 및 B를 독출하고, 독출한 패킷A를 패킷A에 대해 요구되는 부호화율RA에 의해 에러 정정 부호화한 후의 데이터 길이DA(=LA/RA=1500byte)를 산출함과 동시에, 독출한 패킷B를 패킷B에 대해 요구되는 부호화율RB에 의해 에러 정정 부호화한 후의 데이터 길이DB(=LB/RB=1400byte)를 산출한다. 그리고 부호화율 설정 회로(261)는, 데이터 길이DA 및 DB를 비교하여 데이터 길이가 긴 쪽(DB<DA=1500byte)을 NC부호화 패킷의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이DC로 결정한다. 또 부호화율 설정 회로(261)는, 데이터 길이DA 및 DB가 짧은 쪽(DA>DB=1400byte)에 대응하는 패킷B의 부호화율을 RB'=700/(1000/(2/3))=7/15로 변경한다. 그 결과 부호화율 설정 회로(261)는, 에러 정정 부호화 회로(262)에 부호화율RA(=2/3)를 출력하고, 에러 정정 부호화 회로(263)에 RB'(=7/15)를 출력한다(단계S102).
에러 정정 부호화 회로(262)는, 패킷 기억 회로(25)에서 패킷A를 독출하여 부호화율 설정 회로(261)에서 입력된 부호화율RA(=2/3)에 의해 패킷A에 대해 에러 정정 부호화를 하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 NC부호화 회로(27)에 출력한다. 에러 정정 부호화 회로(263)는, 패킷 기억 회로(25)에서 패킷B를 독출하여 부호화율 설정 회로(261)에서 입력된 부호화율RB'(=7/15)에 의해 패킷B에 대해 에러 부호화를 하고, 에러 정정 부호화된 패킷B를 NC부호화 회로(27)에 출력한다(단계S103).
NC부호화 회로(27)는, 에러 정정 부호화 회로(262),(263)에서 입력된 에러 정정 부호화된 패킷A 및 패킷B에 대해 NC부호화하여 NC패킷C를 생성한다(단계S104). 변조 회로(28)는, NC부호화 회로(27)에 의해 생성된 NC패킷C를 변조하여 변조 패킷C로 변환한다. 무선부(21)는, 변조 회로(28)의 변환된 변조 패킷C를 업컨버팅하여 RF신호C로 변환하고, 변환된 RF신호C를 안테나를 통해 무선 단말국 장치(10a),(10b)에 송신한다(단계S105,S106).
무선 단말국 장치(10a)에서 무선부(14)는, 수신한 RF신호C를 다운컨버팅하여 변조 패킷C로 변환한다. 복조 회로(15)는, 무선부(14)가 변환한 변조 패킷C를 복조한 신호를 비트 연판정 회로(16)에 출력함과 동시에 패킷A의 부호화율RA(=2/3)을 포함한 헤더 정보를 레플리카 패킷 생성부(17)에 출력하고, 패킷B의 부호화율RB'(=7/15)를 포함한 헤더 정보를 에러 정정 복호 회로(191)에 출력한다. 비트 연판정 회로(16)는, 복조 회로(15)에 의해 복조된 NC패킷C의 신호에 대해 연판정을 하고 NC패킷C의 연판정 신호를 생성하여 NC복호 회로(18)에 출력한다.
레플리카 패킷 생성부(17)는, 송신 패킷 기억 회로(12)에서 패킷A를 독출하여 복조 회로(15)에서 입력된 부호화율RA에 의해, 독출한 패킷A에 대해 에러 정정 부호화를 행하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 NC복호 회로(18)로 출력한다. NC복호 회로(18)는, 비트 연판정 회로(16)에서 입력된 NC패킷C와, 레플리카 패킷 생성부(17)에서 입력된 에러 정정 부호화된 패킷A를 XOR연산하여 NC복호함으로써 에러 정정 부호화된 패킷B를 산출한다. 에러 정정 복호 회로(191)는, NC복호 회로(18)가 산출한 에러 정정 부호화된 패킷B를, 복조 회로(15)에서 입력된 패킷B의 부호화율RB'(=7/15)를 사용하여 에러 정정 복호함으로써 패킷B를 산출하고, 산출한 패킷B를 상위층 등으로 출력한다.
무선 단말국 장치(10b)는, 무선 단말국 장치(10a)와 마찬가지로 송신 패킷 기억 회로(12)에 기억되어 있는 패킷B로부터 레플리카 패킷을 생성하고, 생성한 레플리카 패킷을 사용하여 NC복호를 행함으로써 무선부(14)가 수신한 RF신호C로부터 패킷A를 산출하여 취득한다.
상술한 바와 같이 무선 통신 시스템(100)은 패킷A 및 패킷B를 전송한다. 무선 중계국 장치(20)에서, NC부호화 회로(27)가 패킷A 및 패킷B에 대해 NC부호화하기 전에 에러 정정 부호화부(26)에서 패킷A 및 패킷B 각각에 에러 정정 부호화하도록 하였다. 이로써 패킷A 및 패킷B에 다른 부호화율을 적용할 수 있어, 도 9b에 도시한 바와 같이 송신하는 패킷의 데이터 길이가 늘어나는 것을 억제하여 비효율성을 해소할 수 있다.
이 때 부호화율 설정 회로(261)가 패킷A 및 패킷B 각각에 요구되는 부호화율에 의해 에러 정정 부호화된 경우의 데이터 길이를 산출하여, 데이터 길이가 짧은 패킷의 부호화율을 줄여 양자의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이를 동일하게 맞추도록 했기 때문에 패킷A 및 패킷B 각각에 적용하는 부호화율은 요구되는 통신 품질에 요구되는 부호화율을 만족할 수 있다. 또 제로 패딩이 에러 정정에 기여하지 않는 리던던시 데이터를 부가하는 데 반해, 패킷A 및 패킷B에 대한 부호화율을 변경함으로써 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이를 맞추도록 했기 때문에, 전송 품질을 개선할 수 있다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태에서의 무선 통신 시스템(200)은, 도 1에 도시한 제1 실시형태의 무선 통신 시스템(100)과 마찬가지로 2개의 무선 단말국 장치(30a),(30b)와, 무선 중계국 장치(40)를 구비하고 있다. 또 무선 단말국 장치(30a),(30b)는 같은 구성을 가지고 있으며, 어느 하나 또는 둘 다를 가리킬 경우 무선 단말국 장치(30)라고 한다.
도 5는, 제2 실시형태에서의 무선 중계국 장치(40)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다. 도시한 바와 같이 무선 중계국 장치(40)는, 무선부(21)와, 복조 회로(22)와, 비트 연판정 회로(23)와, 에러 정정 복호 회로(24)와, 패킷 기억 회로(25)와, 에러 정정 부호화부(46)와, NC부호화 회로(27)와, 변조 회로(28)를 구비하고 있다. 에러 정정 부호화부(46)는 데이터 길이 비교 회로(461)와, 에러 정정 부호화 회로(462),(463)와, 비트 연결 회로(464),(465)를 가지고 있다.
아울러 무선 중계국 장치(40)에서, 제1 실시형태의 무선 중계국 장치(20)와 동일한 구성에 대해서는, 해당하는 부분의 같은 부호(21∼25,27∼28)를 붙이고 그 설명을 생략한다.
데이터 길이 비교 회로(461)는, 송신해야 할 2개의 패킷A 및 패킷B를 패킷 기억 회로(25)에서 독출하고, 2개의 패킷 각각에 요구되는 부호화율(RA 및 RB)에 의해 에러 정정 부호화했을 때의 데이터 길이(DA=LA/RA 및 DB=LB/RB)를 산출한다. 또 데이터 길이 비교 회로(461)는, 에러 정정 부호화했을 때의 데이터 길이의 차|DA-DB|를 산출하고, 패킷 길이 조정 정보를 비트 연결 회로(464),(465)의 어느 한쪽에 출력한다. 이 패킷 길이 조정 정보는, 데이터 길이가 |DA-DB|인 연결 비트를 에러 정정 부호화된 패킷에 부가하는 지시를 포함한 정보이다. 또 연결 비트는, 부가 대상의 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트를 카피한 비트이다.
또 데이터 길이 비교 회로(461)는, 연결 비트를 부가한 패킷 및 부가한 연결 비트의 데이터 길이를 나타내는 연결 비트 정보를 변조 회로(28)에 출력한다. 연결 비트 정보는, 패킷A 및 패킷B의 부호화율과 함께 해당 패킷의 헤더 정보에 포함되어 무선 단말국 장치(30)에 송신된다.
에러 정정 부호화 회로(462),(463)는 제1 실시형태의 에러 정정 부호화 회로(262),(263)와 마찬가지로 패킷 기억 회로(25)에서 패킷을 독출하여 각각의 패킷에 요구되는 통신 품질에 따른 부호화율에 의해 에러 정정 부호화하고, 에러 정정 부호화된 패킷을 비트 연결 회로(464),(465)에 출력한다. 여기에서 요구되는 통신 품질에 따른 부호화율은, 자국(自局)과 패킷 수신처의 무선 단말국 장치(30) 사이의 전송로 상황 등에 의해 산출되거나, 또는 패킷 수신처의 무선 단말국 장치(30)에서 지정되어 에러 정정 부호화 회로(462),(463)가 에러 정정 부호화를 하기 전에 사전에 결정된 값이다.
비트 연결 회로(464)는, 데이터 길이 비교 회로(461)에서 패킷 길이 조정 정보가 입력된 경우, 입력된 패킷 길이 조정 정보에 기초하여 데이터 길이가 |DA-DB|인 연결 비트를 생성하고, 에러 정정 부호화 회로(462)에서 입력된 에러 정정 부호화 패킷에 생성한 연결 비트를 부가하여 NC부호화 회로(27)에 출력한다. 또 비트 연결 회로(464)는, 데이터 길이 비교 회로(461)에서 패킷 길이 조정 정보가 입력되지 않는 경우, 에러 정정 부호화 회로(462)에서 입력된 에러 정정 부호화 패킷을 NC부호화 회로(27)에 출력한다.
비트 연결 회로(465)는 비트 연결 회로(464)와 동일한 구성을 가지고 있으며, 데이터 길이 비교 회로(461)에서 패킷 길이 조정 정보가 입력되는지 여부에 따라 에러 정정 부호화 회로(463)에서 입력된 에러 정정 부호화 패킷에 연결 비트를 부가하여 NC부호화 회로(27)에 출력한다.
여기에서 연결 비트의 카피 소스는 이하와 같이 선택한다. 네트워크 부호화를 행하는 대상인 2개의 패킷 각각의 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이를 D1,D2(D1<D2)로 하고, 연결 비트의 비트 길이를 DC로 한 경우에 대해서 설명하기로 한다.
D1≥DC인 경우, 다음 식(1)로 표시되는 비트 번호bn에 따라 카피 소스의 비트를 선택한다. 즉, 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에서, 카피 소스 비트의 상호 거리가 가장 크고 또한 균등 간격이 되도록 카피 소스 비트를 선택하여 카피한다.
[수학식 1]
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여기에서 a는 상기 범위에서 임의로 설정 가능하다.
도 6a∼도 6c는, 동 실시형태에서의 연결 비트의 배치 위치(패킷 길이의 조정 후의 비트 시퀀스)의 예를 도시한 도면이다.
도 6a는, 카피 비트 시퀀스를 통합하여 본래의 비트 시퀀스 중 임의의 위치에 배치한 경우의 예이다. 도 6b는, 카피 소스 비트와 카피 비트의 위치가 최대한 가까워지도록 카피 비트를 배치한 경우의 예이다. 도 6c는, 카피 소스 비트와 카피 비트의 위치가 최대한 멀어지도록 카피 비트를 배치한 경우의 예이다.
예를 들면 도 6a에 도시한 바와 같이, D1=3200비트, D2=4000비트 및 DC=800비트인 경우 a=1로 하면, 1비트째, 5비트째, 9비트째, ..., 3197비트째를 카피 소스로서 선택한다.
한편 D1<DC인 경우, DC가 D1의 정수배일 때 에러 정정 부호화된 패킷 전체를 카피 소스 비트로서 선택하고, 선택된 비트를 (DC/D1)회 카피한다. 또 DC가 D1의 정수배가 아닐 때 에러 정정 부호화된 패킷 전체를 카피 소스 비트로서 선택하고, 선택된 비트를 floor(DC/D1)만큼 카피하고, 부족한 부분(단수(端數) 부분)에 대해 D1≥DC인 경우와 마찬가지로 카피 소스 비트를 선택하고, 선택된 비트를 카피한다. 여기에서 floor(X)란 바닥 함수로서, 실수X에 대해 X이하의 최대 정수를 나타낸다.
카피 소스 비트를 선택하여 카피한 비트를 배치하는 위치는, 도 6a에 도시한 바와 같이 에러 정정 부호화된 패킷의 끝으로서, 모든 연결 비트(연결한 카피 비트)를 패킷의 끝에 부가한다. 여기에서는, 에러 정정 부호화된 패킷의 끝에 카피 비트를 부가하는 예를 나타내었으나, 카피 비트를 부가하는 위치는 에러 정정 부호화된 패킷의 어느 위치이든 상관 없으며, 예를 들면 선두에 카피 비트를 부가해도 좋다.
상술한 바와 같이, 비트 연결 회로(464),(465)가 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이가 짧은 패킷으로부터 카피 소스 비트를 선택하고, 카피 소스 비트의 정보를 카피한 카피 비트(연결 비트)를 해당 패킷 중의 사전에 정해진 위치에 배치한다. 이로써 2개의 에러 정정 부호화된 패킷의 데이터 길이가 맞춰짐과 동시에 에러 정정 부호화 후의 데이터 길이가 짧은 패킷에 대해 실질적으로 부호화율을 낮추게 된다.
아울러 상술한 카피 소스 비트의 선택 수법과, 카피 비트를 부가하는 위치는 사전에 정해 놓고 무선 중계국 장치(40)과 무선 단말국 장치(30) 사이에서 사전에 공유된다.
또 카피 비트의 배치 위치를, 도 6b에 도시한 바와 같이 카피 소스 비트에 인접한 위치로 해도 좋다. 이로써 무선 단말국 장치(30)의 후술하는 연판정치 합성 회로(393)에서 카피 비트가 입력되는 타이밍이 도 6a에 비해 빨라진다. 그 결과, 연판정치 합성을 개시할 때까지의 대기 시간을 단축할 수 있어 에러 정정 복호에 관한 처리 지연을 단축할 수 있게 된다. 아울러 도 6a와 같이, 도 6b에서는 D1=3200비트, D2=4000비트, DC=800비트, a=1로 되어 있다.
또 카피 비트의 배치 위치를, 도 6c에 도시한 바와 같이 카피 소스 비트와 카피 비트 사이에 일정 비트 간격을 둔 위치로 해도 좋다. 즉, 카피 비트를 1비트씩 등간격으로 배치하도록 해도 좋다. 예를 들면 일정 비트 간격은, 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷의 데이터 길이D1과 연결 비트의 데이터 길이DC와의 관계, 예를 들면 floor(D1/DC)로부터 산출한다. 이로써, 도 6b에 도시한 배치에 비하면 카피 소스 비트와 카피 비트와의 상관을 낮출 수 있어 무선 단말국 장치(30)에서 연판정치 합성에 의한 다이버시티(diversity) 효과를 향상시킬 수 있다. 아울러 도 6a와 마찬가지로 도 6c에서는 D1=3200비트, D2=4000비트, DC=800비트, a=1로 되어 있다. 또 D1>D2인 경우에는 상기 기술한 D1과 D2를 바꿔서 생각함으로써 대응 가능하다.
또 카피 비트 시퀀스 전용 인터리버를 사용하여 카피 비트에 인터리빙을 행하여 얻어진 비트 시퀀스를 배치하도록 해도 좋다.
도 7은, 동 실시형태에서의 무선 단말국 장치(30)의 구성을 도시한 개략 블럭도이다. 도시한 바와 같이 무선 단말국 장치(30)는, 에러 정정 부호화 회로(11)와, 송신 패킷 기억 회로(12)와, 변조 회로(13)와, 무선부(14)와, 복조 회로(15)와, 비트 연판정 회로(16)와, 레플리카 패킷 생성부(37)와, NC복호 회로(18)와, 에러 정정 복호부(39)를 구비하고 있다. 에러 정정 복호부(39)는, 패킷 추출 회로(391)와, 연결 비트 추출 회로(392)와, 연판정치 합성 회로(393)와, 에러 정정 복호 회로(394)를 가지고 있다.
아울러 무선 단말국 장치(30)에서, 제1 실시형태의 무선 단말국 장치(10)(도 2)와 동일한 구성에 대해서는 같은 부호(11∼16,18)를 붙이고 그 설명을 생략한다.
레플리카 패킷 생성부(37)는, 송신 패킷 기억 회로(12)에 기억되어 있는 패킷을 독출하고, 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함되는 부호화율에 기초하여 독출한 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행한다. 또한 레플리카 패킷 생성부(37)는, 헤더 정보에 포함되는 연결 비트 정보에 기초하여 연결 비트를 생성하고, 생성한 연결 비트를 에러 정정 부호화된 패킷에 부가한 레플리카 패킷을 생성하고, 생성된 레플리카 패킷을 NC복호 회로(18)에 출력한다.
패킷 추출 회로(391)는, 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함되는 연결 비트 정보에 기초하여 NC복호 회로(18)가 NC복호한 패킷으로부터 연결 비트를 삭제하고, 연결 비트를 삭제한 패킷을 연판정치 합성 회로(393)에 출력한다.
연결 비트 추출 회로(392)는, 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함되는 연결 비트 정보에 기초하여 NC복호 회로(18)가 NC복호한 패킷으로부터 연결 비트를 추출하고, 추출한 연결 비트를 연판정치 합성 회로(393)로 출력한다.
연판정치 합성 회로(393)는, 패킷 추출 회로(391)에서 입력된 패킷과, 연결 비트 추출 회로(392)에서 입력된 연결 비트를 연판정치 합성(Soft Combining)하고, 연판정치 합성 결과를 에러 정정 복호 회로(394)로 출력한다. 여기에서 연판정치 합성이란, 연판정치를 사용하여 표시되는 연결 비트와, 연결 비트의 카피 소스가 된 비트를 가산하는 것이다.
에러 정정 복호 회로(394)는, 연판정치 합성 회로(393)에서 입력된 패킷에 대해 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함되는 부호화율에 기초하여 에러 정정 복호를 행하고, 복호된 패킷을 출력한다.
다음으로, 동 실시형태에서의 무선 통신 시스템(200)의 동작을 도 1 및 도 8을 사용하여 설명하기로 한다. 도 8은, 동 실시형태에서의 무선 중계국 장치(40)의 동작을 도시한 흐름도이다. 여기에서는, 패킷 길이LA 및 LB와, 부호화율RA 및 RB가 이하인 경우에 대해서 설명하기로 한다. 무선 단말국 장치(30a)에서 무선 단말국 장치(30b)로 송신되는 패킷A의 패킷 길이LA를 1000byte로 하고, 무선 중계국 장치(40)에서 무선 단말국 장치(30b)로의 홉(전송)의 전송로에서 요구되는 통신 품질을 만족하기 위해 필요한 부호화율RA를 2/3로 한다. 또 무선 단말국 장치(30b)에서 무선 단말국 장치(30a)로 송신되는 패킷B의 패킷 길이LB를 700byte로 하고, 무선 중계국 장치(40)에서 무선 단말국 장치(30a)로의 홉의 전송로에서 요구되는 통신 품질을 만족하기 위해 필요한 부호화율RB를 1/2로 한다.
시각T1에서, 무선 단말국 장치(30a)(Node1)에서는, 에러 정정 부호화 회로(11) 및 송신 패킷 기억 회로(12)에 송신해야 할 패킷A가 입력된다. 에러 정정 부호화 회로(11)는, 입력된 패킷A에 대해 에러 정정 부호화를 하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 변조 회로(13)에 출력한다. 송신 패킷 기억 회로(12)는 입력된 패킷A를 기억한다.
변조 회로(13)는, 에러 정정 부호화된 패킷A를 변조하여 변조 심볼A로 변환한다. 무선부(14)는, 변조 회로(13)가 변환한 변조 심볼A를 업컨버팅하여 RF신호A를 생성하고, 생성된 RF신호A를 안테나를 통해 무선 중계국 장치(40)에 송신한다.
무선 중계국 장치(40)(Node2)에서, 무선부(21)는 안테나를 통해 RF신호A를 수신하고, 수신한 RF신호A를 다운컨버팅하여 변조 심볼A로 변환한다. 복조 회로(22)는, 무선부(21)가 변환한 변조 심볼A를 복조한 신호를 비트 연판정 회로(23)에 출력한다. 비트 연판정 회로(23)는, 입력된 패킷A의 신호에 대해 연판정을 하여 패킷A의 연판정 신호를 생성한다. 에러 정정 복호 회로(24)는, 비트 연판정 회로(23)가 생성한 패킷A의 연판정 신호를 에러 정정 복호하여 얻어진 패킷A를 패킷 기억 회로(25)에 기억시킨다.
시각T2에서, 무선 단말국 장치(30b)(Node3)에서는, 에러 정정 부호화 회로(11) 및 송신 패킷 기억 회로(12)에 송신해야 할 패킷B가 입력되고, 무선 단말국 장치(30b)는, 무선 단말국 장치(30a)와 같은 순서로 패킷B를 RF신호B로 변환하고, 변환된 RF신호B를 무선 중계국 장치(40)에 송신한다.
무선 중계국 장치(40)에서, 무선부(21)는 안테나를 통해 RF신호B를 수신하고, RF신호A와 마찬가지로 복조 및 에러 정정 복호에 의해 얻어진 패킷B를 패킷 기억 회로(25)에 기억시킨다(단계S201).
시각T3에서, 무선 중계국 장치(40)에서는, 데이터 길이 비교 회로(461)가 패킷 기억 회로(25)에서 패킷A 및 패킷B를 독출하고, 독출한 패킷A를 패킷A에 대해 요구되는 부호화율RA(=2/3)에 의해 에러 정정 부호화한 후의 데이터 길이DA(=LA/RA=1500byte)를 산출함과 동시에, 독출한 패킷B를 패킷B에 대해 요구되는 부호화율RB(=1/2)에 의해 에러 정정 부호화한 후의 데이터 길이DB(=LB/RB=1400byte)를 산출한다.
그리고 데이터 길이 비교 회로(461)는, 산출한 데이터 길이DA 및 데이터 길이DB의 차를 산출하여 비트 연결 회로(465)에 패킷 길이 조정 정보를 출력한다. 이 때 패킷 길이 조정 정보에는, 에러 정정 부호화 후의 패킷A 및 패킷B의 데이터 길이의 차분(100byte)을 나타내는 정보와, 해당 차분의 데이터 길이의 연결 비트를 에러 정정 부호화된 패킷B에 부가하는 지시가 포함되어 있다.
에러 정정 부호화 회로(462)는, 패킷 기억 회로(25)에서 독출한 패킷A를, 패킷A에 요구되는 부호화율RA에 의해 에러 정정 부호화하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 비트 연결 회로(464)로 출력한다. 에러 정정 부호화 회로(463)는, 패킷 기억 회로(25)에서 독출한 패킷B를, 패킷B에 요구되는 부호화율RB에 의해 에러 정정 부호화하고, 에러 정정 부호화된 패킷B를 비트 연결 회로(465)로 출력한다.
비트 연결 회로(464)는, 에러 정정 부호화 회로(462)에서 입력된 에러 정정 부호화된 패킷A를 NC부호화 회로(27)에 출력한다. 비트 연결 회로(465)는, 데이터 길이 비교 회로(461)에서 입력된 비트 연결 지시 신호에 따라 에러 정정 부호화된 패킷B(데이터 길이DB=1400byte)로부터 100byte길이의 연결 비트를 생성한다. 또한 비트 연결 회로(465)는, 생성한 연결 비트를 에러 정정 부호화된 패킷B에 부가한 에러 정정 부호화된 패킷B'(데이터 길이DB'=1500byte)를 생성하고, 생성된 패킷B'를 NC부호화 회로(27)에 출력한다(단계S203).
NC부호화 회로(27)는, 에러 정정 부호화된 패킷A 및 패킷B'에 대해 NC부호화를 행하여 NC패킷C를 생성한다(단계S204). 변조 회로(28)는, NC부호화 회로(27)가 생성한 NC패킷C를 변조하여 변조 패킷C로 변환한다(단계S205). 무선부(21)는, 변조 회로(28)가 변환한 변조 패킷C를 업컨버팅하여 RF신호C로 변환하고, 변환된 RF신호C를 안테나를 통해 무선 단말국 장치(30a),(30b)에 송신한다(단계S206).
무선 단말국 장치(30a)에서 무선부(14)는, 수신한 RF신호C를 다운컨버팅하여 변조 패킷C로 변환한다. 복조 회로(15)는, 무선부(14)가 변환한 변조 패킷C를 복조하고 NC패킷C의 신호를 생성하여 비트 연판정 회로(16)에 출력함과 동시에 변조 패킷C의 헤더 정보 및 NC패킷C의 데이터 길이를 레플리카 패킷 생성부(37)에 출력하고, 해당 헤더 정보를 에러 정정 복호부(39)에도 출력한다.
비트 연판정 회로(16)는, 입력된 NC패킷C의 신호에 대해 연판정을 하고 NC패킷C의 연판정 신호를 NC복호 회로(18)에 출력한다.
레플리카 패킷 생성부(37)는, 송신 패킷 기억 회로(12)에서 패킷A(데이터 길이LA=1000byte)를 독출하고, 입력된 헤더 정보에 포함되는 패킷A의 부호화율RA(=2/3)에 의해 독출한 패킷A를 에러 정정 부호화한다. 또 레플리카 패킷 생성부(37)는, 에러 정정 부호화된 패킷A의 데이터 길이DA(=1000/(2/3)=1500byte)를 산출한다.
그리고 레플리카 패킷 생성부(37)는, 에러 정정 부호화된 패킷A의 데이터 길이DA와, 입력된 NC패킷C의 데이터 길이DC(=1500byte)를 비교하여 데이터 길이DA와 데이터 길이DC가 같다고 판정하고, 에러 정정 부호화된 패킷A를 NC복호 회로(18)에 출력한다.
NC복호 회로(18)는, 비트 연판정 회로(16)에서 입력된 NC패킷C의 연판정 신호에 대해, 레플리카 패킷 생성부(37)에서 입력된 에러 정정 부호화된 패킷A를 사용하여 NC복호를 하여 에러 정정 부호화된 패킷B'를 산출하고, 에러 정정 부호화된 패킷B'를 패킷 추출 회로(391) 및 연결 비트 추출 회로(392)에 출력한다.
패킷 추출 회로(391)는, 에러 정정 부호화된 패킷B'에 포함된 연결 비트를 삭제하여 에러 정정 부호화된 패킷B를 연판정치 합성 회로(393)에 출력한다. 연결 비트 추출 회로(392)는, 에러 정정 부호화된 패킷B'에 포함된 연결 비트를 추출하고, 추출한 연결 비트를 연판정치 합성 회로(393)에 출력한다.
연판정치 합성 회로(393)는, 연결 비트 선택 룰에 따라 입력된 연결 비트 각각을, 에러 정정 부호화된 패킷B에 포함되는 카피 소스의 비트에 합성하여 얻어진 에러 정정 부호화 패킷B를 에러 정정 복호 회로(394)에 출력한다. 에러 정정 복호 회로(394)는, 연판정치 합성 회로(393)에서 입력된 에러 정정 부호화 패킷B에 대해 에러 정정 복호를 하여 패킷B를 산출하고, 산출한 패킷B를 상위층 등에 출력한다.
무선 단말국 장치(30b)에서, 무선부(14)는 수신한 RF신호C를 다운컨버팅하여 변조 심볼C로 변환한다. 복조 회로(15)는 입력된 변조 심볼C를 복조하고, 복조된 변조 심볼C를 비트 연판정 회로(16)에 출력한다. 또 복조 회로(15)는, 변조 패킷C의 헤더 정보 및 NC패킷C의 데이터 길이(DC=1500byte)를 레플리카 패킷 생성부(37)에 출력하고, 해당 헤더 정보를 에러 정정 복호부(39)에도 출력한다.
레플리카 패킷 생성부(37)는, 입력된 헤더 정보에 포함되는 에러 정정 부호화 패킷B의 부호화율RB(=1/2)에 의해, 송신 패킷 기억 회로(12)에서 독출한 패킷B에 대해 에러 정정 부호화를 행함과 동시에 에러 정정 부호화된 패킷B의 데이터 길이DB(=700/(1/2)=1400byte)를 산출한다. 그리고 레플리카 패킷 생성부(37)는 입력된 NC패킷C의 데이터 길이DC(=1500byte)와, 산출한 에러 정정 부호화된 패킷B의 데이터 길이DB(=1400byte)를 비교한다. 에러 정정 부호화된 패킷B의 데이터 길이DB가 NC패킷C의 데이터 길이DC보다 짧다고 판정되면, 레플리카 패킷 생성부(37)는 |DC-DB|×8개의 연결 비트를 에러 정정 부호화된 패킷B에 부가하여 데이터 길이가 1500byte인 에러 정정 부호화 패킷B'를 NC복호 회로(18)에 출력한다.
NC복호 회로(18)는 입력된 NC패킷C에 대해, 입력된 에러 정정 부호화 패킷B'에 의해 NC복호를 행하여 에러 정정 부호화 패킷A를 산출하고, 산출된 에러 정정 부호화 패킷A를 패킷 추출 회로(391) 및 연결 비트 추출 회로(392)에 출력한다. 패킷 추출 회로(391)는, 복조 회로(15)에서 입력된 연결 비트 길이(제로)에 따라, 입력된 에러 정정 부호화 패킷A를 연판정치 합성 회로(393)에 출력한다. 연결 비트 추출 회로(392)는, 복조 회로(15)에서 입력된 헤더 정보에 포함되는 패킷A의 연결 비트 길이(제로)에 따라, 부가된 연결 비트가 없다는 것을 나타내는 정보를 연판정치 합성 회로(393)에 출력한다.
연판정치 합성 회로(393)는, 입력된 에러 정정 부호화 패킷A에 대해 아무것도 합성하지 않고 에러 정정 복호 회로(394)에 출력한다. 즉, 연판정치 합성 회로(393)는, 입력된 에러 정정 부호화 패킷A를 에러 정정 복호 회로(394)에 출력한다. 에러 정정 복호 회로(394)는, 연판정치 합성 회로(393)에서 입력된 에러 정정 부호화 패킷A에 대해 에러 정정 복호를 하여 패킷A를 산출하고, 산출한 패킷A를 상위층 등에 출력한다.
상술한 바와 같이 무선 통신 시스템(200)은 패킷A 및 패킷B를 전송한다. 무선 중계국 장치(40)에서, NC부호화 회로(27)가 패킷A 및 패킷B에 대해 NC부호화를 행하기 전에, 에러 정정 부호화부(46)에서 패킷A 및 패킷B 각각에 에러 정정 부호화를 하도록 하였다. 이로써 패킷A 및 패킷B에 대해 다른 부호화율을 적용할 수 있어, 도 9b에 도시한 바와 같이 송신하는 패킷의 데이터 길이 증가를 억제하여 비효율성을 해소할 수 있다.
또 무선 중계국 장치(40)에서, 비트 연결 회로(464),(465)는 패킷A 및 패킷B를 각각에 요구되는 부호화율로 에러 정정 부호화했을 때 데이터 길이의 차가 발생할 경우, 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트를 카피한 연결 비트를 해당 에러 정정 부호화된 패킷에 부가하여 데이터 길이를 동일하게 하도록 하였다. 그리고 무선 단말국 장치(30a),(30b)에서, 에러 정정 복호부(39)는 부가된 연결 비트를 사용하여 연판정치 합성을 하도록 하여 다이버시티 효과를 얻음으로써, 연결 비트가 부가된 에러 정정 부호화 패킷의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또 본 실시형태의 무선 통신 시스템(200)은, 무선 단말국 장치(30), 무선 중계국 장치(40)에서 선택할 수 있는 부호화율이 한정되어 있는 경우, 에러 정정 부호화 후에 연결 비트를 부가하는 단순한 처리로 NC부호화되는 패킷의 데이터 길이를 맞출 수 있다. 따라서 제1 실시형태의 무선 통신 시스템(100)과 같이 부호화율을 자유롭게 선택할 수 없는 경우에도 효과적이다.
아울러 본 실시형태에서, 비트 연결 회로(464),(465)는 상술한 카피 소스 비트의 선택 방법 이외의 선택 방법을 이용해도 좋다. 예를 들면, 무선 중계국 장치(20)(40)에서 무선 단말국 장치(10)(30)로의 무선 전송에서 사용되는 변조 방식이, 그레이 배치를 사용한 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation; 16치 직교 진폭 변조) 이상의 직교 다치 변조인 경우, 각각의 변조 심볼에서 최하위 비트의 에러 내성이 저하되기 때문에 각 변조 심볼의 최하위 비트를 카피 소스 비트로서 우선적으로 선택한다. 구체적으로는, 16QAM을 사용한 경우 변조 심볼을 나타내는 2비트의 최하위 비트의 에러 내성이 낮기 때문에 2비트마다 카피 소스 비트를 선택하여 연결 비트를 생성한다. 또한 DC>D1/2일 때에는 최하위 비트뿐만 아니라 최상위 비트도 카피 소스 비트로서 선택해도 좋고, 최하위 비트를 여러번 카피하도록 해도 좋다.
또 64QAM을 사용한 경우, 변조 심볼을 나타내는 3비트의 최하위 비트의 에러 내성이 낮기 때문에 3비트마다 카피 소스 비트를 선택하여 연결 비트를 생성한다. 또한 DC>D1/3일 때에는 최하위 비트뿐만 아니라 최상위 비트 및 중위 비트도 카피 소스 비트로서 선택해도 좋고 최하위 비트를 여러번 카피하도록 해도 좋다.
이로써 에러 내성이 낮은 비트에 대해 우선적으로 리던던시를 갖도록 하여 다이버시티 효과에 의해 신뢰성을 높임으로써 에러 정정 복호 회로(394)에서의 에러 정정 능력을 향상시킬 수 있다.
아울러 상술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서, 네트워크 구성으로서 Alice&Bob 토폴로지를 사용하여 설명하였으나, 이 뿐 아니라 X토폴로지, 체인 토폴로지 등의 네트워크 구성에 사용해도 좋다. 이 경우 무선 단말국 장치(10)(30)에서, 송신한 패킷 대신에 수신한 네이티브 패킷(NC부호화되지 않은 패킷)을 사용하여 네트워크 부호화된 NC패킷을 복호한다.
또 상술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태를 조합하여 사용해도 좋다. 이 경우 제1 실시형태에서, 부호화율 설정 회로(261)가 에러 정정 부호화 후의 패킷 길이에 따라 부호화율을 변경하였으나, 선택할 수 있는 부호화율이 제한되어 있는 경우 선택할 수 있는 부호화율 중 원하는 부호화율에 가까운 부호화율을 선택하여 에러 정정 부호화 후에 생기는 데이터 길이의 차를 연결 비트에 의해 맞춘다. 이로써 에러 정정 부호화 및 에러 정정 복호에 요구되는 회로를 작게 할 수 있다.
아울러 패킷A 및 패킷B의 데이터 길이를 맞추는 방법으로서, 패킷A, 패킷B 각각에서 패킷을 여러 개 연결시킴으로써 연결 후의 최종적인 데이터 길이가 동일해지도록 해도 좋다. 네트워크상에는 다양한 데이터 길이의 패킷이 흐르기 때문에, 여러 개의 패킷을 연결시킴으로써 연결된 패킷의 데이터 길이가 통계상 동일 데이터 길이에 접근해 간다. 이로써 보다 많은 패킷을 일시에 송신할 수 있게 되고 또한 네트워크 부호화를 행하는 패킷의 데이터 길이가 동일에 가까워지는 효과를 얻을 수 있기 때문에 시스템 처리량을 향상시킬 수 있게 된다.
또 상기 패킷을 여러 개 연결시키는 수법과, 제1 실시형태, 제2 실시형태에 의한 데이터 길이의 조정을 조합하여 연결된 패킷을 에러 정정 부호화한 결과의 데이터 길이를 맞추도록 해도 좋다.
아울러 QoS(Quality of Service)를 고려한 경우, QoS클래스가 동일한 패킷의 데이터 길이는 거의 동일하다. 따라서 QoS클래스가 동일한 패킷끼리 네트워크 부호화를 행하도록 무선 중계국 장치가 패킷 기억 회로를 제어해도 좋다. 이로써 네트워크 부호화되는 패킷끼리의 데이터 길이를 맞출 수 있게 되어 시스템 처리량이 향상된다.
또 상기 QoS에 의한 패킷 기억 회로의 제어 수법과, 제1 실시형태, 제2 실시형태에 의한 데이터 길이의 조정을 조합하여 최종적인 데이터 길이를 맞추도록 해도 좋다.
이상 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상술하였으나, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 등(구성의 부가, 생략, 치환 및 기타 변경)도 포함된다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않으며 첨부한 청구범위에서 의해서만 한정된다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명은 예를 들면, 네트워크 코딩을 적용한 무선 통신 시스템에 이용된다. 본 발명에 의하면, 패킷의 수신처마다 전송 품질을 설정할 수 있어 무선 통신 시스템 처리량을 개선할 수 있다.
10, 10a, 10b, 30, 30a, 30b…무선 단말국 장치
11…에러 정정 부호화 회로
12…송신 패킷 기억 회로
13…변조 회로
14…무선부
15…복조 회로
16…비트 연판정 회로
17, 37…레플리카 패킷 생성부
18…NC복호 회로
19, 39…에러 정정 복호부
20, 40…무선 중계국 장치
21…무선부
22…복조 회로
23…비트 연판정 회로
24…에러 정정 복호 회로
25…패킷 기억 회로
26, 46…에러 정정 부호화부
27…NC부호화 회로
8…변조 회로
91,92…무선 단말국 장치
93…무선 중계국 장치
100, 200, 900…무선 통신 시스템
191…에러 정정 복호 회로
261…부호화율 설정 회로
262, 263…에러 정정 부호화 회로
391…패킷 추출 회로
392…연결 비트 추출 회로
393…연판정치 합성 회로
394…에러 정정 복호 회로
461...데이터 길이 비교 회로
462, 463…에러 정정 부호화 회로
464, 465…비트 연결 회로

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  8. 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템으로서,
    상기 무선 중계국 장치는,
    상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하는 에러 정정 부호화부,
    에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하는 네트워크 부호화 회로,
    상기 네트워크 부호화 패킷을 상기 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 송신 회로,
    를 구비하고,
    상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제1 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치,
    상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제2 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치 각각은,
    상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 에러 정정 부호화 회로,
    수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 네트워크 복호 회로,
    상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호를 행하는 에러 정정 복호부,
    를 구비한 무선 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 부호화율에 의해 에러 정정 부호화를 한 경우의 패킷 길이를 산출하고, 산출한 패킷 길이가 짧은 패킷에 대응하는 부호화율을 낮추어 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷과, 에러 정정 부호화된 상기 제2 패킷이 같은 패킷 길이가 되는 에러 정정 부호화를 하는
    무선 통신 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각을 에러 정정 부호화했을 때에 데이터 길이에 차이가 생길 경우, 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 포함되는 비트를 카피한 연결 비트를 생성하고, 해당 연결 비트를 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷에 부가하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷의 에러 정정 부호화된 데이터 길이를 동일하게 하고,
    상기 에러 정정 복호부는, 상기 복호 패킷보다 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷 및 상기 연결 비트를 추출하고 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷과 상기 연결 비트를 연(軟)판정치 합성하여 에러 정정 복호하는
    무선 통신 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 무선 중계국 장치에서 상기 복수의 무선 단말국 장치로의 무선 전송에 직교 다치 변조를 사용할 경우, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 직교 다치 변조에 의해 생성되는 변조 심볼을 구성하는 비트 중 최하위 비트를 상기 연결 비트의 카피 소스의 비트로서 우선적으로 선택하는
    무선 통신 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 데이터 길이가 짧은 에러 정정 부호화된 패킷 중의 사전에 정해진 위치에 통합하여 상기 연결 비트를 배치하는
    무선 통신 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트가 인접한 위치에 해당 카피 소스 비트를 카피한 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하는
    무선 통신 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 에러 정정 부호화부는, 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트의 카피 소스 비트로부터 일정 비트 간격을 사이에 둔 위치에 상기 연결 비트를 구성하는 각 비트를 배치하는
    무선 통신 시스템.
  15. 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템에서의 무선 단말국 장치로서,
    상기 무선 중계국 장치가, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하고, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화하여 생성한 네트워크 부호화 패킷을 수신하는 수신 회로,
    상기 제1 패킷 또는 상기 제2 패킷 중 어느 한쪽과 동일한 제3 패킷을 기억하고 있는 기억 회로,
    상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 에러 정정 부호화 회로,
    수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 네트워크 복호 회로,
    상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호를 행하는 에러 정정 복호부,
    를 구비한 무선 단말국 장치.
  16. 각각 다른 제1 패킷 및 제2 패킷을 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 무선 중계국 장치를 구비한 무선 통신 시스템에서의 무선 통신 방법으로서,
    상기 무선 중계국 장치의 에러 정정 부호화부가, 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 대해 요구되는 통신 품질에 따라 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각에 사용하는 부호화율을 선택하고, 선택한 부호화율을 사용하여 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷 각각으로부터 같은 데이터 길이의 에러 정정 부호화된 패킷을 생성하는 과정,
    상기 무선 중계국 장치의 네트워크 부호화 회로가, 에러 정정 부호화된 상기 제1 패킷 및 상기 제2 패킷에 대해 네트워크 부호화를 하여 네트워크 부호화 패킷을 생성하는 과정,
    상기 무선 중계국 장치의 송신 회로가 상기 네트워크 부호화 패킷을 상기 복수의 무선 단말국 장치에 송신하는 과정,
    상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제1 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치의 에러 정정 부호화 회로가, 기억되어 있는 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 과정,
    상기 복수의 무선 단말국 장치 중 상기 제2 패킷과 동일한 제3 패킷을 기억 회로에 기억하고 있는 무선 단말국 장치의 에러 정정 부호화 회로가, 기억되어 있는 상기 제3 패킷에 대해 에러 정정 부호화를 행하는 과정,
    상기 복수의 무선 단말국 장치의 네트워크 복호 회로가 수신한 상기 네트워크 부호화 패킷을, 에러 정정 부호화된 상기 제3 패킷에 의해 네트워크 복호하여 복호 패킷을 생성하는 과정,
    상기 복수의 무선 단말국 장치의 에러 정정 복호부가 상기 복호 패킷에 대해 에러 정정 복호하는 과정,
    을 구비한 무선 통신 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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