WO2019188615A1 - 再送制御方法 - Google Patents

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WO2019188615A1
WO2019188615A1 PCT/JP2019/011576 JP2019011576W WO2019188615A1 WO 2019188615 A1 WO2019188615 A1 WO 2019188615A1 JP 2019011576 W JP2019011576 W JP 2019011576W WO 2019188615 A1 WO2019188615 A1 WO 2019188615A1
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signal detection
processing
signal
user data
detection process
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PCT/JP2019/011576
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French (fr)
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太田　厚
直樹 北
豊 今泉
黒崎　聰
和人 後藤
耕大 伊藤
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a retransmission control method.
  • the third generation mobile communication has shifted to the fourth generation mobile communication, and research and development related to the fifth generation mobile communication (commonly referred to as “5G”) is now underway.
  • 5G the target value of the transmission rate is set to 10 Gbit / s (gigabit per second) or more, and the request condition for delay is set to 1 ms (millisecond).
  • this delay time requirement is not clearly defined and are generally interpreted as end-to-end transmission delays.
  • the Internet there is a risk that the delay time is not covered by the warranty.
  • the wireless section of the access system goes through two round trips, so the maximum distribution on one side is 500 ⁇ s (microseconds). If a wireless line is also used for the entrance line in consideration of ease of installation, etc., two hops are required within 500 ⁇ s, and the conditions become more severe.
  • retransmission control In retransmission control, generally, (1) transmission of a signal from a transmission station to a reception station and reception at the reception station, and (2) transmission of a response signal from the reception station to the transmission station and reception at the transmission station are repeated.
  • the time required for the signal processing of (1) and (2) is substantially constant, and this time is assumed to be T 1way .
  • the time required for transmission without retransmission is T 1way
  • the time required for one retransmission (two times transmission) is 3 ⁇ T 1way
  • the time required for two retransmissions (three times transmission) is 5 ⁇ T 1way
  • the time required for retransmission increases as the number of retransmissions increases.
  • the single-carrier transmission is the mainstream.
  • a signal when a signal is received, timing detection using a unique word or the like and channel estimation are performed, and then a signal in the payload area containing actual user data is received and the signal is demodulated immediately. Can do.
  • a preamble-like signal such as a unique word is added, the signal can be transmitted immediately after the modulation processing of transmission data.
  • signal processing takes time in the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation method which is the mainstream in the microwave band.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the transmitting side transmits the data sequence by changing the order in the entire band by interleaving, a waiting time for the switching is also required.
  • deinterleaving corresponding to the reverse processing is also performed, so that all of these processing times are added, leading to an increase in T 1way .
  • the OFDM modulation scheme is a technique for compensating for the influence of frequency selective distortion
  • SC-FDE Single Carrier Frequency Frequency Domain Equalization
  • the transmission side adds a training signal that enables channel estimation for each subcarrier to the head of the transmission signal.
  • the receiving side receives this training signal and performs channel estimation for each subcarrier.
  • the transmitting side transmits a modulated signal of single carrier transmission following this training signal.
  • the transmitting side adds a cyclic prefix signal (hereinafter referred to as CP) for removing the influence of the delayed wave to the modulated signal as necessary.
  • CP cyclic prefix signal
  • the receiving side removes the CP from the received signal and performs FFT once on this signal. After the FFT, the receiving side divides the FFT result by the channel information estimated in advance to perform equalization processing in the frequency domain, and IFFT the channel-equalized signal to return it to the signal on the time axis.
  • Non-Patent Document 1 proposes an overlap FDE (Frequency Domain Equalization) technique, and in this case, CP grant can be omitted.
  • the overlap FDE technique the processing load on the receiving side slightly increases, but on the transmitting side (except for the addition of a training signal for channel estimation), the same signal processing as in single carrier transmission is sufficient.
  • the receiving side performs demodulation processing using a single carrier transmission signal that has been subjected to frequency domain equalization processing.
  • the characteristics can be improved by the equalization processing in the frequency domain, the processing delay accompanying signal processing naturally increases.
  • signal detection can be performed by performing equalization processing on the receiving side. It is possible to greatly improve the characteristics.
  • retransmission control that is performed when a code error occurs on a wireless line.
  • code errors are unavoidable in wireless communication. From the relationship between code error probability and impact at the time of code errors, it is common to implement error compensation by retransmission control when code errors are unacceptable.
  • User data constitutes a wireless packet of a predetermined length (hereinafter referred to as PDU (Protocol Data Unit)), and this PDU is transmitted with a sequence number and an error detection code.
  • PDU Protocol Data Unit
  • an ACK may be a normal reception notification.
  • notifying ACK it is possible to notify the transmitting station of normal reception of the PDU of the corresponding sequence number by notifying the sequence number given to the PDU that has been successfully received.
  • SC-FDE single carrier transmission
  • This SC-FDE has several variations.
  • a copy of a part of the first half of a block area called a cyclic prefix is added to the back of the block area for each predetermined block area, thereby causing a delay wave.
  • a technique for avoiding interference between blocks is common.
  • Overlap-FDE technology for single carrier transmission that does not add a cyclic prefix.
  • the overlap-FDE technique will be described as an example.
  • the subsequent signal is a normal single carrier transmission signal itself.
  • channel estimation needs to be performed in advance. Specifically, it is assumed that a predetermined band is divided into N FFT frequency components, and channel information corresponding to each frequency component has been acquired.
  • the receiving side reads sampling data (N FFT samples) in a predetermined block area, and decomposes the data into frequency component signals by FFT processing of N FFT points.
  • the reception side divides the decomposed frequency component signal by the channel information for each frequency component estimated in advance with the channel estimation signal to compensate for frequency selective distortion in the frequency domain.
  • the receiving side converts the compensated signal on the frequency axis into a time domain signal again by IFFT processing.
  • an inter-block interference signal is included in the first quarter and second half of the block area.
  • the receiving side considers only the time domain signal of the middle 1 ⁇ 2 area as valid information and takes it out, and overlaps the overlap-FDE processing performed by shifting each 1 ⁇ 2 period to each other.
  • Sampling data that has been equalized and reproduced in the frequency domain for 1 ⁇ 2 period of time is combined in a splice manner to reproduce a single carrier transmission signal that has been subjected to frequency domain equalization processing.
  • the receiving side performs signal detection processing on the reproduced signal, thereby enabling signal detection processing in a state where frequency selective distortion is compensated.
  • Overlap-FDE processing is an example, but as a maximum feature, signal detection processing for single carrier transmission can be basically realized without performing equalization processing in the frequency domain.
  • the error rate of the PDU is lower when the frequency domain equalization processing is performed, and the PDU error rate tends to be relatively high in the simple single carrier signal detection processing that is not performed. Therefore, in the prior art, the PDU error rate is improved to a point where it can be improved. If the PDU error is still unavoidable, a retransmission request is made to try to improve the error rate by retransmission.
  • FIG. 7 is a diagram showing a processing flow at the time of signal reception of a receiving station that performs retransmission control in the prior art.
  • the receiving station starts processing (step S201), receives a PDU (step S202), and performs frequency domain equalization processing on the received sampling data by using Overlap-FDE processing (step S203).
  • the receiving station performs single carrier (SC) signal detection processing (including error correction processing) on the received sampling data in which frequency selective distortion is compensated by equalization processing in the frequency domain (step S204), and thereafter
  • SC single carrier
  • step S206 When there is no code error in the PDU (step S206: NO), the receiving station stores the PDU in the reception buffer (step S207) and ends the process (step S210). If there is a code error in the PDU (step S206: YES), the receiving station discards the PDU (step S208), makes a retransmission request to the transmitting station (step S209), and ends the process (step S210). ).
  • FIG. 8 is a diagram showing a processing flow when receiving control information of a transmitting station in the prior art.
  • the transmitting station starts processing (step S211), it receives control information (step S212), and performs frequency domain equalization processing on the reception control information using Overlap-FDE processing or the like as in the case of the PDU.
  • step S213 The transmitting station performs single carrier (SC) signal detection processing (including error correction processing) on the received sampling data of the control information in which frequency selective distortion is compensated by equalization processing in the frequency domain (step S214). Then, the presence / absence of a code error is detected (step S215).
  • SC single carrier
  • step S216 When there is no code error in the control information (step S216: NO), the transmitting station analyzes the content of the control information, performs retransmission processing as necessary (step S217), and ends the processing (step S216). S219). If there is a code error in the control information (step S216: YES), the transmitting station discards the control information (step S218) and ends the process (step S219).
  • the receiving station When receiving the retransmitted PDU (or the same when receiving a new PDU), the receiving station repeatedly performs the signal processing of the above receiving station. As a result, the PDU lost due to the code error is also reproduced and output.
  • the receiving station sorts the PDUs normally received at a predetermined timing, and outputs the data so that the data can be reproduced in the same order as input to the transmitting station.
  • signal transmission / reception is delayed due to processing delay, propagation delay, and the like.
  • processing delay for example, when retransmission control is involved in signal transmission from the base station apparatus to the terminal station apparatus, the following processing delay is required.
  • the base station apparatus performs a predetermined modulation process on the transmission data, and then converts the signal to a radio frequency and transmits it.
  • the station apparatus it is necessary to frequency-convert and sample the received signal and perform frequency domain equalization processing, signal detection processing, error detection processing, and the like on the sampled signal. This corresponds to one-way signal transmission from the base station apparatus to the terminal station apparatus.
  • the terminal station apparatus When a retransmission request is made here, the terminal station apparatus generates retransmission request control information, performs a predetermined modulation process on the control information, and then converts the signal into a radio frequency and transmits it.
  • the control information is received by the base station apparatus, the received signal is frequency-converted and sampled, and frequency domain equalization processing, signal detection processing, error detection processing, and the like are performed on the sampled signal.
  • the base station apparatus grasps the necessity of retransmission of the PDU from the retransmission request signal, selectively reads out the data of the PDU, performs a predetermined modulation process on the transmission data, and then transmits the signal. Convert to radio frequency and transmit.
  • the terminal station apparatus performs frequency conversion on the received signal and samples it, and performs frequency domain equalization processing, signal detection processing, error detection processing, and the like on the sampled signal.
  • the delay time is one and a half times that of normal reception at one time, that is, three times the delay time by simple calculation. Further, each time a retransmission is added, the processing delay for one round trip is added, and the total processing delay determines the overall delay characteristics.
  • 5G has very strict requirements regarding delay time, and in the access system as well as in the radio part when part of the entrance line is made wireless, the delay associated with the radio transmission is shortened, but on the other hand, It is required to satisfy both the requirements of high quality in terms of rate.
  • the processing delay if the signal processing for improving the error rate is advanced, the error rate is improved, but the processing delay is increased. For example, taking the overlap FDE technique as an example, if equalization processing is not performed as processing on the receiving side, the processing delay can be minimized, but the error rate characteristics deteriorate. On the other hand, when the equalization processing is performed, the error rate is improved, but the processing delay is reduced. Similarly, if retransmission control is performed at the time of error detection, the error rate characteristic is improved, but the processing delay T 1way when there is no retransmission control increases by 2 ⁇ T 1way for each retransmission.
  • an object of the present invention is to provide a retransmission control method capable of completing retransmission with a shorter delay time while ensuring the quality of wireless communication.
  • One aspect of the present invention is a retransmission control method in a radio communication system including a first radio station and a second radio station, wherein the first radio station accommodates user data in a radio packet for user data.
  • Processing step and first code error detection for performing a code error detection process on the user data radio packet detected by the first signal detection process
  • a retransmission request step for requesting retransmission of the radio packet for user data to the first radio station when a code error is detected in the first code error detection step, and the first code error.
  • One aspect of the present invention is the above retransmission control method, wherein the second signal detection process can reduce an error rate more than the first signal detection process.
  • One aspect of the present invention is the retransmission control method described above, in which the first signal detection process is a single carrier signal detection process without frequency selective distortion compensation, and the second signal detection process is This is a single carrier signal detection process with frequency selective distortion compensation.
  • One aspect of the present invention is the retransmission control method described above, in which the first signal detection process is a signal detection process that does not involve phase noise compensation, and the second signal detection process performs phase noise compensation. This is a signal detection process.
  • One aspect of the present invention is the retransmission control method described above, wherein the first signal detection process is a signal detection process that does not involve a hybrid ARQ (Automatic Repeat Request) process, and the second signal detection process includes This is signal detection processing accompanied by hybrid ARQ processing.
  • the first signal detection process is a signal detection process that does not involve a hybrid ARQ (Automatic Repeat Request) process
  • the second signal detection process includes This is signal detection processing accompanied by hybrid ARQ processing.
  • One aspect of the present invention is the retransmission control method described above, wherein the first radio station does not include signal processing for improving an error rate in a radio signal received from the second radio station. And a third signal detection processing step for detecting the retransmission request.
  • One aspect of the present invention is a retransmission control method in a radio station, which wirelessly receives a user data radio packet containing user data or the user data radio packet retransmitted in response to a retransmission request.
  • a reception step, a first signal detection processing step for performing a first signal detection process on the radio signal received in the reception step, and a code for the radio packet for user data detected by the first signal detection process A first code error detection step for performing error detection processing, and a retransmission request step for requesting a retransmission to the transmission source of the user data radio packet when a code error is detected in the first code error detection step If no code error is detected in the first code error detection step, the user data radio packet is transmitted.
  • a second signal detection for performing a second signal detection process having a processing delay longer than that of the first signal detection process on the radio signal received in the reception step.
  • a buffer output step for outputting at a predetermined timing.
  • retransmission can be completed in a shorter delay time while ensuring the quality of wireless communication.
  • 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to a first embodiment. It is a figure which shows the processing flow at the time of the signal reception of the receiving station by the embodiment. It is a figure which shows the processing flow at the time of the control information reception of the transmitting station by the embodiment. 5 is a timing chart of signal retransmission according to the embodiment and the prior art. It is a figure which shows the processing flow at the time of the signal reception of the receiving station by 2nd Embodiment. It is a figure which shows the processing flow at the time of the signal reception of the receiving station by 3rd Embodiment. It is a figure which shows the processing flow at the time of the signal reception of the receiving station in a prior art. It is a figure which shows the processing flow at the time of the control information reception of the transmission station in a prior art.
  • the frequency domain equalization processing requires a processing delay.
  • the FFT process performed when converting from the time domain signal to the frequency domain signal cannot start the FFT process until all the data for one block area has been received.
  • the length of one block area which is a processing unit for frequency domain equalization, is set to be sufficiently longer than the assumed delayed wave in order to eliminate the influence of the delayed wave. Until the sampling of data for this time length is completed, it is not possible to proceed to the next FFT processing.
  • the delay time associated with signal processing in units of blocks in this way is far greater than that of simple single carrier signal detection processing.
  • wireless communication is performed at a relatively short distance, the propagation delay in space is relatively small, and the processing delay required for signal processing at the transmitting station and the receiving station affects the delay characteristics.
  • the point of this operation principle is that a retransmission request is made in advance when there is a high possibility of a retransmission request without waiting for such an excessive processing delay.
  • a delay required for transmission of one-and-a-half-half signal is required with respect to a delay required for transmission of a one-way signal when retransmission is not performed. It is expected that the delay time required for the signal transmission of the minute is longer than the delay required for the equalization processing in the overlap-FDE frequency domain.
  • a code error is detected in a PDU in signal detection processing for single carrier transmission that does not involve equalization processing in the overlap-FDE frequency domain, a retransmission request is performed at that time.
  • the PDU is normally received if normal data can be reproduced by equalization processing in the frequency domain.
  • the code error rate (for example, packet error rate PER) when the frequency domain equalization process is not performed and when the equalization process is performed. It is expected that the degree of frequency-selective distortion will be limited if the environment is a certain degree of visibility. For example, it is assumed that the PER when the equalization process in the frequency domain is not performed is 10 ⁇ 2 , for example, and the PER when the equalization process in the frequency domain is performed is 10 ⁇ 4 , for example. In this case, the probability that retransmission is originally required is 10 ⁇ 4 , whereas in this embodiment, a retransmission request is made with a probability of 10 ⁇ 2 .
  • PER packet error rate
  • the transmission efficiency is reduced by excessively requesting retransmission, but in any case, the loss of transmission efficiency due to unnecessary retransmission is 1% (that is, probability 10 ⁇ 2 ) which is the frequency of retransmission and 0.01. % (Ie probability 10 ⁇ 4 ), which is a difference of 0.99%. If such a decrease in transmission efficiency can be tolerated, it is possible to significantly reduce the processing delay due to a limited decrease in transmission efficiency due to the preceding retransmission request.
  • a one-way transmission delay specifically, “a processing delay from generation of a PDU at a transmitting station to transmission processing, a propagation delay on a propagation path, a PDU reception processing at a receiving station”, or “receiving station” Processing delay from the generation of control information for retransmission request to transmission processing, propagation delay on the propagation path, reception processing of control information for retransmission request at the transmitting station, and It is assumed that a one-way transmission delay corresponding to a retransmission PDU generation process to a transmission process at the transmission station, a propagation delay of the retransmission PDU, a retransmission PDU reception process at the reception station, and the like is T 1 .
  • ⁇ T be the gap.
  • a processing delay of about 2T 1 is required from the retransmission request at the receiving station until the receiving station completes the reception process of the PDU without the frequency domain equalization process after the retransmission PDU is received at the receiving station.
  • the error rate after 3T 1 is 10 ⁇ 6 (the probability of the result of multiplying the error rate after 2T 1 and the error rate independent of 10 ⁇ 2 ), and the error rate after 4T 1 is 10 ⁇ 8. (Including improvement in equalization processing in the frequency domain). If a retransmission request is made after performing equalization processing in the frequency domain, the one-way transmission delay is 2T 1 , so the processing delay required for PDU transmission twice (equivalent to one retransmission) is 6T 1. Therefore , by applying this embodiment, the delay time required to achieve the error rate of 10 ⁇ 8 can be reduced from 6T 1 to 4T 1 . As the number of retransmissions increases, the difference further increases.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the wireless communication system 1 according to the first embodiment of the present invention, in which only functional blocks related to this embodiment are extracted and shown.
  • the wireless communication system 1 includes a transmission station 2 and a reception station 3.
  • the transmission station 2 is a radio station on the user data transmission side.
  • the receiving station 3 is a radio station on the user data receiving side. In the figure, one transmitting station 2 and one receiving station 3 are shown, but the number of each is arbitrary.
  • the transmitting station 2 includes a MAC (Medium Access Control) layer processing unit 21, a physical layer processing unit 22, and an antenna 23.
  • the MAC layer processing unit 21 performs processing related to the MAC layer (layer).
  • the MAC layer processing unit 21 performs conversion processing or termination processing between a frame format used for transmission / reception in a wireless communication section and a frame format used for transmission / reception in an external device or network (not shown). For example, the MAC layer processing unit 21 configures a PDU to which a sequence number is assigned as a user data wireless packet in which user data is set, and outputs the PDU to the physical layer processing unit 22.
  • the MAC layer processing unit 21 determines that retransmission of the user data radio packet is necessary based on the control information set in the control information radio packet received from the receiving station 3, the user data radio to be retransmitted is determined.
  • the packet is output to the physical layer processing unit 22.
  • the physical layer processing unit 22 performs signal processing of the physical layer.
  • the physical layer processing unit 22 converts the new or retransmitted user data radio packet output from the MAC layer processing unit 21 into a single-carrier radio signal, and transmits it from the antenna 23. Further, the physical layer processing unit 22 performs signal detection processing on the radio signal received by the antenna 23 and outputs the detected signal to the MAC layer processing unit 21. For example, the physical layer processing unit 22 detects a control information wireless packet transmitted from the receiving station 3 from the wireless signal received by the antenna 23 and outputs the control information wireless packet to the MAC layer processing unit 21.
  • the receiving station 3 includes an antenna 31, a physical layer processing unit 32, and a MAC layer processing unit 33.
  • the physical layer processing unit 32 performs signal processing of the physical layer.
  • the physical layer processing unit 32 detects the signal transmitted from the transmitting station 2 from the radio signal received by the antenna 23 and outputs the signal to the MAC layer processing unit 33. Further, the physical layer processing unit 32 converts the signal output from the MAC layer processing unit 33 into a radio signal and transmits the signal from the antenna 31 by radio.
  • the physical layer processing unit 32 includes a first signal processing unit 321, a second signal processing unit 322, and a third signal processing unit 323.
  • the first signal processing unit 321 performs a first signal detection process on the radio signal received by the antenna 31, and detects a PDU that is a user data radio packet.
  • the second signal processor 322 performs a second signal detection process on the radio signal received by the antenna 31 to detect a PDU that is a user data radio packet.
  • the first signal detection processing does not include signal processing (equalization processing) for improving the error rate, and is more than the second signal detection processing including signal processing (equalization processing) for improving the error rate. Complete signal processing at high speed in a short time.
  • the third signal processing unit converts the control information radio packet output from the MAC layer processing unit 33 into a single carrier radio signal, and transmits the radio signal from the antenna 31.
  • the MAC layer processing unit 33 performs processing related to the MAC layer.
  • the MAC layer processing unit 33 performs conversion processing or termination between a frame format of a user data wireless packet used for transmission / reception in a wireless communication section and a frame format used for transmission / reception in an external device or network (not shown). Process.
  • the MAC layer processing unit 33 includes a first error detection processing unit 331, a second error detection processing unit 332, a reception buffer 333, and a function that supervises them although not specified here.
  • the first error detection processing unit 331 performs error detection processing of the PDU detected in the first signal detection processing. When there is no error, the first error detection processing unit 331 stores the PDU in the reception buffer 333, and when there is an error, the first error detection processing unit 331 transmits a control information radio packet in which a control signal for requesting retransmission of the PDU is set to the physical layer. The data is output to the third signal processing unit 323 of the processing unit 32.
  • the second error detection processing unit 332 performs error detection processing on the PDU detected in the second signal detection processing. The second error detection processing unit 332 stores the PDU in the reception buffer 333 when there is no error, and discards the PDU when there is an error.
  • the MAC layer processing unit 33 arranges the PDUs stored in the reception buffer 333 in the same order as on the transmission side at a predetermined timing, and outputs the PDUs to an upper layer processing unit (not shown).
  • FIG. 2 shows a processing flow when the receiving station 3 receives a signal in the first embodiment.
  • the physical layer processing unit 32 performs the following two processes simultaneously and in parallel on the received sampling data.
  • the first signal processing unit 321 of the physical layer processing unit 32 performs single carrier signal detection processing (including error correction processing) on the received sampling data as the first signal detection processing (step S103).
  • the signal detection process a signal transmitted from the transmitting station 2 is detected and a data series is reproduced.
  • the first error detection processing unit 331 detects the presence / absence of a code error in units of PDUs (step S104).
  • step S105 If the first error detection processing unit 331 detects that there is no code error in the PDU (step S105: NO), the first error detection processing unit 331 stores the received PDU in the reception buffer 333 (step S109), and ends the process (step S116). ). If the first error detection processing unit 331 detects that there is a code error in the PDU (step S105: YES), the first error detection processing unit 331 discards the PDU (step S106), and the reception of the PDU has already been completed. It is confirmed whether or not (step S107). If the first error detection processing unit 331 determines that the reception has not been completed (step S107: NO), the first error detection processing unit 331 makes a retransmission request (step S108) and ends the process (step S116).
  • the second signal processing unit 322 of the physical layer processing unit 32 performs an Overlap-FDE process or the like on the received sampling data as another second signal detection process performed in parallel with the first signal detection process. Using this, the frequency domain equalization processing is performed (step S110).
  • the second signal processing unit 322 performs single carrier signal detection processing (including error correction processing) on the received sampling data in which frequency selective distortion is compensated by equalization processing in the frequency domain (step S111). Thereafter, the second error detection processing unit 332 detects the presence or absence of a code error in units of PDUs (step S112).
  • step S113 When the second signal processing unit 322 detects that there is a code error in the PDU (step S113: YES), the second signal processing unit 322 discards the PDU (step S114).
  • step S113: NO When the second signal processing unit 322 detects that there is no code error in the PDU (step S113: NO), the second signal processing unit 322 manages the reception state of the PDU as a “reception completed” state (step S115), and the PDU Is stored in the reception buffer 333 (step S109), and the process is terminated (step S116).
  • the transmitting station 2 retransmits the PDU requested to be retransmitted, and the receiving station 3 receives the PDU (or the same when receiving a new PDU), the above-described processing shown in FIG. Is performed again to compensate for PDUs lost due to code errors.
  • the receiving station 3 sorts the normally received PDUs stored in the receiving buffer 333 at a predetermined timing and has the same order as the order input to the transmitting station 2 side. Output data in order so that it can be played back. For this, processing similar to that of a conventional receiving station can be used.
  • the processing flow at the time of receiving the retransmission request of the transmitting station 2 may be the same as the processing flow shown in FIG. 8, but may be configured to omit the frequency domain equalization processing.
  • the amount of control information is overwhelmingly smaller than the amount of user data, so it is unlikely that transmission efficiency will deteriorate even if a high-reliability mode with a low transmission rate is applied to control information. Omitting the conversion process can be sufficiently selected.
  • FIG. 3 is a diagram showing a processing flow when receiving control information in the transmitting station 2 in the present embodiment.
  • the antenna 23 receives control information by radio (step S212).
  • the physical layer processing unit 22 performs single carrier signal detection processing (including error correction processing) on the received sampling data of the control information (step S214).
  • the MAC layer processing unit 21 detects the presence or absence of a code error in the control information detected by the signal detection process (step S215).
  • the MAC layer processing unit 21 detects that there is no code error in the control information (step S216: NO)
  • the MAC layer processing unit 21 analyzes the content of the control information and performs PDU retransmission processing as necessary (step S217).
  • step S219 the process is terminated. If the MAC layer processing unit 21 detects that there is a code error in the control information (step S216: YES), the MAC layer processing unit 21 discards the control information (step S218) and ends the processing (step S219).
  • step S213 is omitted in order to shorten the processing delay, and other processing is common.
  • the first signal processing unit 321 and the second signal processing unit 322 of the receiving station 3 may be physically separate circuits, and the processing in step S103 of the first signal detection processing and the second signal detection are performed. As long as the timing of the processing step S111 does not overlap, the physically same circuit may be used. However, the process of step S103 for the same PDU is performed with priority over the process of step S111.
  • the first error detection processing unit 331 and the second error detection processing unit 332 of the receiving station 3 may be physically separate circuits. If the processing timings do not overlap, they are physically the same circuit. May be used. In this case, the processes in steps S104 to S109 for the same received PDU are given priority over the processes in steps S112 to S114. Further, the MAC layer processing units 21 and 33 may not perform the error detection processing, but the physical layer processing unit 22, the first signal processing unit 321 and the second signal processing unit 322 may execute the error detection processing.
  • FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of signal retransmission according to the first embodiment and the prior art.
  • FIG. 4A shows a retransmission request process according to the prior art
  • FIG. 4B shows a retransmission request process according to the first embodiment.
  • the receiving station 3 performs the process shown in FIG. 2
  • the transmitting station 2 performs the process shown in FIG.
  • the second signal detection process in the receiving station 3 is the same as the signal detection process in the prior art.
  • the processing delay in the first signal detection processing of the receiving station 3 is 10 ⁇ s and the error rate is 1%
  • the processing delay in the second signal detection processing is 25 ⁇ s
  • the error rate is 0.01%.
  • 5 ⁇ s is required for the transmission processing of the transmitting station 2 and the receiving station 3.
  • the delay in the first signal detection process, the delay is 15 ⁇ s in one way and 30 ⁇ s in the round trip, and in the second signal detection process, the delay is 30 ⁇ s in one way and the delay is 60 ⁇ s in the round trip.
  • the receiving station receives PDU (1) at 5 ⁇ s, performs signal detection processing, and an error is detected. If detected, the retransmission request (2) transmission process is started at 30 ⁇ s after the processing delay of 25 ⁇ s has elapsed.
  • the transmitting station receives the retransmission request (2) in 35 ⁇ s after 5 ⁇ s.
  • the transmitting station performs signal detection processing, and starts retransmission processing of PDU (3) at 60 ⁇ s after a processing delay of 25 ⁇ s has elapsed.
  • the receiving station receives the PDU (3) in 65 ⁇ s, performs signal detection processing, and when an error is detected again, starts transmission processing of the retransmission request (4) in 90 ⁇ s.
  • the transmitting station receives the retransmission request (4) at 95 ⁇ s.
  • the transmitting station performs signal detection processing and starts retransmission processing of PDU (5) in 120 ⁇ s.
  • the receiving station receives the PDU (5) at 125 ⁇ s and performs signal detection processing. If no error is detected, the receiving station can normally receive the PDU (5) in 150 ⁇ s.
  • the receiving station detects an error, it starts transmission processing of the retransmission request (6) at 150 ⁇ s (in the case of limited number of retransmissions, the retransmission request may not be performed).
  • the reception station 3 receives the PDU (1) at 5 ⁇ s as shown in FIG. 4B. To do.
  • the receiving station 3 starts the retransmission request (2) transmission process at 15 ⁇ s after the processing delay of 10 ⁇ s has elapsed.
  • the transmitting station 2 receives the retransmission request (2) in 20 ⁇ s after 5 ⁇ s.
  • the receiving station 3 receives the PDU (3) at 35 ⁇ s, and when the first signal detection process is performed and an error is detected, starts the transmission process of the retransmission request (4) at 45 ⁇ s after the processing delay of 10 ⁇ s has elapsed. .
  • the transmitting station 2 receives the retransmission request (4) at 50 ⁇ s.
  • the transmitting station 2 performs signal detection processing of the retransmission request (4) and starts retransmission processing of the PDU (5) at 60 ⁇ s.
  • the PDU (5) can be received normally.
  • the time until the receiving station can normally receive a PDU by two retransmissions is 150 ⁇ s in the conventional method and 90 ⁇ s in the present embodiment.
  • the bandwidth required for retransmission is 0.01%, but in the first signal detection processing, 1% of the bandwidth is lost due to retransmission.
  • the retransmission cycle can be greatly shortened, and the retransmission delay can be greatly improved.
  • the wireless communication system of the present embodiment includes the first wireless station and the second wireless station.
  • the first wireless station is the transmitting station 2 and the second wireless station is the receiving station 3.
  • the first radio station accommodates user data in a user data radio packet and transmits it to the second radio station.
  • the second radio station detects the presence / absence of a code error in the user data radio packet received from the first radio station, and stores information indicating the result of the presence / absence of the code error in the control information radio packet. To the other radio station.
  • the first radio station retransmits the user data radio packet as necessary based on the information accommodated in the control information radio packet.
  • the second wireless station performs a first signal detection process with a short processing delay on the received wireless signal.
  • the second radio station detects a code error in the user data radio packet obtained by the first signal detection process
  • the second radio station requests the first radio station to retransmit the user data radio packet. If no code error is detected and normal reception is performed, the user data radio packet is stored in the reception buffer.
  • the second radio station performs the second signal detection process on the received radio signal in parallel with the first signal detection process.
  • the second signal detection process has a longer processing delay than the first signal detection process, and can reduce the error rate.
  • the second radio station detects the presence / absence of a code error in the user data radio packet obtained in the second signal detection process, and receives the user data radio packet when there is no error and the reception is normal. Place in buffer.
  • the second radio station compensates for the code error by outputting the normally received user data radio packet accommodated in the reception buffer at a predetermined timing.
  • a sine wave signal (if the frequency component is called a subcarrier, with a small frequency interval between some frequency regions separated from the frequency component that contains the user data (for example, the end of the use band))
  • the subcarriers of the subcarriers are used, and several subcarriers are spaced apart from the subcarriers in which user data is accommodated)
  • the channel information of the frequency components leaking around the sine wave signal and the above sine From the relationship in the frequency domain of the wave channel information, it is possible to estimate the behavior of the phase noise in the time domain as information obtained by IFFT of the relationship. Due to this phase noise, each sampling data causes some phase offset at each sampling timing in the time domain.
  • phase offset value ⁇ (t) for each sampling is estimated, the estimated value By multiplying the received sampling data by Exp ( ⁇ j ⁇ (t)) in such a manner as to cancel the received data, the received sampling data in which the phase noise is suppressed is acquired.
  • phase noise compensation processing may be performed as the second signal detection processing instead of the frequency domain equalization processing.
  • FIG. 5 is a diagram showing a processing flow when the receiving station 3 receives a signal in the second embodiment of the present invention.
  • the difference between the process flow shown in FIG. 5 and the process flow shown in FIG. 2 is that the process in step S110 in FIG. 2 is replaced with a phase noise compensation process (step S120).
  • step S110 in FIG. 2 is replaced with a phase noise compensation process (step S120).
  • step S120 phase noise compensation process
  • the receiving station performs the same signal processing for frequency domain equalization processing and phase noise compensation processing without distinguishing between newly received PDUs and retransmitted PDUs, but only for retransmitted PDUs.
  • the second signal detection process may be performed.
  • signal processing called hybrid ARQ (Automatic repeat-request) as a signal processing technique for improving retransmission efficiency.
  • hybrid ARQ signal detection processing is generally performed by combining sampling data of retransmitted PDUs and sampling data corresponding to the same PDU transmitted before that time. There may be various variations regarding the contents of the specific signal detection processing.
  • the signal detection processing is performed by combining the past received sampling data and the latest retransmission PDU sampling data as compared with the case where the retransmitted PDU is simply subjected to the signal detection processing. It is clear that signal processing takes time. In this embodiment, in order to save the processing time gap, retransmission control is performed as necessary using only the simple signal detection processing result of the retransmitted PDU.
  • FIG. 6 is a diagram showing a processing flow when the receiving station 3 receives a signal in the third embodiment of the present invention.
  • the difference between the process flow shown in FIG. 6 and the process flow shown in FIG. 2 is that the process in step S110 in FIG. 2 is replaced with a hybrid ARQ process (step S130).
  • step S130 the two processes performed simultaneously and in parallel at the receiving station 3 are replaced with the contents of performing a simple single carrier signal detection process and a single carrier signal detection process after the hybrid ARQ process. All other processing is the same as the processing flow shown in FIG.
  • the frequency domain equalization process in the first embodiment, the phase noise compensation process in the second embodiment, and the hybrid ARQ process in the third embodiment are performed in a single shot. As described above, since these processes are orthogonal, signal processing combining them can be performed.
  • phase noise compensation processing as the third signal processing It is also possible to implement the three signal processes in parallel. Further, in addition to performing a normal single carrier signal detection process as the first signal detection process, a phase noise compensation process (a pure phase noise not including a single carrier signal detection process) is performed as the second signal detection process. Compensation processing) may be performed, and frequency domain equalization processing may be performed on the time domain sampling data obtained as a result. In this case, since both phase noise and frequency domain equalization processing are performed, it is expected that the error rate characteristics will be further improved. In that sense, in addition to performing the three signal processings simultaneously in parallel as described above, the signal processing with both phase noise and frequency domain equalization processing is further performed in parallel as the fourth signal processing. It is also possible to do.
  • hybrid ARQ process according to the third embodiment of the present invention may be further combined, and a process that combines the presence or absence of the execution of these processes in a matrix exists as an option. Any of these processes may be performed.
  • signal processing that is not described here and that contributes to the improvement of the error rate may be added in parallel.
  • the signal processing is incorporated in step S110 in the processing flow of the receiving station 3 of the first embodiment shown in FIG.
  • a wireless station that has received a signal performs a plurality of signal processings in parallel, receives an error detection result in signal processing with the shortest processing delay, and precedes the transmission source wireless station. Request a resend.
  • the description has been made assuming single carrier transmission as the first signal detection processing.
  • a normal OFDM modulation scheme is used as the first signal detection processing.
  • phase noise compensation and hybrid ARQ is also possible to apply phase noise compensation and hybrid ARQ as the second signal detection processing. Therefore, the embodiment of the present invention is not a retransmission control technique limited to single carrier transmission, but a technique that can be applied to a wide general transmission scheme.

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Abstract

受信局（３）は、受信した無線信号に第１の信号検出処理を実施して検出されたユーザデータ用無線パケットに符号誤りが検出された場合は送信局（２）に再送要求を行い、符号誤りが検出されなかった場合は、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する。受信局（３）は、第１の信号検出処理と並行して、無線信号に第１の信号検出処理よりも処理遅延の長い第２の信号検出処理を行い、検出されたユーザデータ用無線パケットに符号誤りが検出されなかった場合は、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する。受信局（３）は、受信バッファに収容された、符号誤りが検出されなかったユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力する。

Description

再送制御方法
　本発明は、再送制御方法に関する。
　現在、スマートフォンなどの高機能な移動通信端末が爆発的に普及している。携帯電話に関しては、第３世代移動通信から第４世代移動通信に移行し、現在ではさらに先の第５世代移動通信（通称「５Ｇ」）に関する研究開発が進められている。この５Ｇでは、伝送速度の目標値に１０Ｇｂｉｔ／ｓ（ギガビット毎秒）以上が設定されている他、遅延に関する要求条件も１ｍｓ（ミリ秒）と設定されている。
　この遅延時間の要求条件の詳細は明確に定義されている訳ではなく、一般にはエンド－エンドの伝送遅延と解釈されることが多い。インターネットを介した場合には遅延時間に関しては保証の対象外となるリスクがある。また、仮に専用線を用いても所定の距離を伝送すると伝搬遅延で１ｍｓを超える状況は容易に生じる。したがって、この１ｍｓの要求条件の解釈は、５Ｇの無線のネットワークを介して提供されるサービスであるものの、サービスの提供主体（例えば、情報を提供するサーバであったり、何らかの処理を行うコンピュータであったり、更にはルーチング処理やネットワーク処理を行うネットワーク機器など）はユーザに近接した地域に存在し、その上でのエンド－エンドの遅延時間だと解される。例えば、基地局を介した車車間通信の様なものを想定するならば、アクセス系の無線区間は往復の２回経由するため、片側の配分は最大で５００μｓ（マイクロ秒）となる。仮に、設置容易性などを考慮してエントランス回線にも無線回線を用いる場合には、５００μｓ内で２ホップを要することになり、更に条件は厳しくなる。
　この様な低遅延のサービスを提供するにあたり、無線区間を経由する場合には、原理的に光ファイバの様な低誤り率を達成することは困難である。フェージングや諸般の品質劣化要因を考えれば、１回の送信で所望の誤り率を達成するためには相当なマージンを見込んだ回線設計が求められる。しかし、これは伝送効率の観点からは非効率であるため、再送制御により複数回送信で所望の誤り率を実現するのが一般的である。
　再送制御においては一般に、（１）送信局から受信局への信号の送信と受信局での受信、（２）受信局から送信局への応答信号の送信と送信局での受信、を繰り返す。（１）及び（２）の信号処理に要する時間が概ね一定であり、この時間を仮にＴ１ｗａｙとする。
このとき、再送なしの場合の送信に要する時間はＴ１ｗａｙ、１回再送（２回送信）に要する時間は３×Ｔ１ｗａｙ、２回再送（３回送信）に要する時間は５×Ｔ１ｗａｙ、・・・となり、再送回数の増加と共に再送に要する時間は増加する。
　次に、この様な低遅延が求められる無線伝送では、シングルキャリア伝送を行うことが主流である。例えば、シングルキャリア伝送であれば、信号を受信したらユニークワードなどによるタイミング検出やチャネル推定の後に、実際のユーザデータを収容したペイロード領域の信号を受信すると共に、即座に信号の復調処理を行うことができる。送信側においても、ユニークワードなどのプリアンブル的な信号を付与すれば、送信データの変調処理の後に即座に信号を送信できる。
　一方、マイクロ波帯において主流となるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調方式では信号処理に時間を要する。例えば、受信処理を例にとれば、１ＯＦＤＭシンボルの信号の受信を完了しなければ、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を開始することすらできない。仮に２０４８ポイントＦＦＴのシステムで、５１２ポイントのガードインターバルを付与するとなれば、２５６０サンプルのサンプリングデータを受信しないと、ＦＦＴ処理が開始できない。
同様に送信側でも、一部のサブキャリアで送信すべき信号の変調処理が完了しても、全てのサブキャリアの信号の変調処理が完了しないとＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：高速逆フーリエ変換）処理を開始できない。またさらに、送信すべき信号に対してはインタリーブをかけることが一般的である。送信側はインタリーブによりデータ列を全帯域の中で順番を入れ替えて伝送するために、その入れ替えのための待ち時間も要する。
受信側では、この逆処理に相当するデインタリーブも行うので、これらの処理時間は全て加算されてＴ１ｗａｙの増大につながる。
　この様に一般的には遅延時間的にはシングルキャリア伝送が優位だが、反射波の影響が無視できない場合には、シングルキャリア伝送は特性が劣化するという問題もある。ＯＦＤＭ変調方式は、周波数選択性の歪の影響を補償するための技術であり、シングルキャリアとＯＦＤＭ変調方式の組み合わせとしてＳＣ－ＦＤＥ（Single Carrier Frequency Domain Equalization）技術も提案されている。
　ＳＣ－ＦＤＥ技術では、送信側が、送信信号の先頭に、サブキャリア毎のチャネル推定を可能とするトレーニング信号を付与する。受信側はこのトレーニング信号を受信し、サブキャリア毎のチャネル推定を行う。送信側は、このトレーニング信号に続けてシングルキャリア伝送の変調信号を送信する。送信側は、必要に応じて、遅延波の影響を除去するためのサイクリックプレフィックス信号（以下、ＣＰと呼ぶ）を変調信号に付与する。受信側は、受信した信号からＣＰを除去し、この信号を一旦ＦＦＴする。受信側は、ＦＦＴの後、事前に推定されたチャネル情報でＦＦＴ結果を除算して周波数領域での等化処理を行い、チャネル等化後の信号をＩＦＦＴして時間軸上の信号に戻す。
　ＣＰの付与に関しては、例えば非特許文献１などにおいてオーバーラップＦＤＥ（Frequency Domain Equalization）技術などが提案されており、この場合にはＣＰの付与を省略することができる。オーバーラップＦＤＥ技術では、受信側の処理の負荷が若干増加するが、送信側に関しては（チャネル推定用のトレーニング信号の付与などを除けば）全くシングルキャリア伝送と同一の信号処理で済む。
　この様にして、受信側は、周波数領域の等化処理が施されたシングルキャリア伝送の信号を用いて復調処理を行う。この周波数領域での等化処理により特性は改善可能だが、当然ながら信号処理に伴う処理遅延は増大する。非特許文献１のオーバーラップＦＤＥ技術でも同様で、受信側において敢えて等化処理を行わなくても信号検出処理を行うことは可能であるが、受信側で等化処理を行うことで信号検出の特性を大きく改善することが可能である。
　以下、無線回線上で符号誤りが発生した際に行う再送制御について説明を加える。
　上述の様に無線通信において符号誤りは不可避であり、符号誤り確率と符号誤り時のインパクトの関係から、符号誤りが許容できない場合には、再送制御により誤り補償を実施するのが一般的である。ユーザデータは、所定の長さの無線パケット（以下、ＰＤＵ（Protocol Data Unit）と呼ぶ）を構成し、このＰＤＵにはシーケンス番号と誤り検出用の符号が付与されて伝送される。受信局は、誤り検出用の符号のチェックによりＰＤＵの誤りを検出すると、再送要求を行う。再送要求の方法には、例えばＳｔｏｐ＆Ｗａｉｔ型やＧｏ－Ｂａｃｋ－Ｎ型、更には選択再送型などが存在し、符号誤りの検出をＮＡＣＫ（Negative-ACKnowledgement）として符号誤り通知を行う場合の他、ＡＣＫ（ACKnowledgement）として正常受信通知を行う場合などある。特にＡＣＫを通知する場合に典型的なのは、正常受信ができたＰＤＵに付与されたシーケンス番号を通知することで、該当するシーケンス番号のＰＤＵの正常受信を送信局に通知することが可能となる。
　この様に、再送要求のための制御信号と言った場合、その具体的な内容にはＡＣＫベースやＮＡＣＫベースの制御情報などのバリエーションがあり、更にはシーケンス番号を直接ビット列で表記する以外にも、正常受信を“１”、符号誤りを“０”で表記したビットマップを用いて通知することも可能である。本発明の本質は、これらの再送要求情報の表記方法とは完全に独立であるため、一例としてＮＡＣＫを返送する場合を例にとり説明を行うが、その他の如何なる再送要求信号を採用するシステムに対しても本発明は適応可能である。
　また、受信局が信号を受信し、送信局が送信したＰＤＵをその受信した信号から再生する際の信号処理の一例として、周波数領域の等化処理を実施するシングルキャリア伝送（ＳＣ－ＦＤＥ）について説明する。このＳＣ－ＦＤＥには幾つかのバリエーションがあり、一般には所定のブロック領域毎にサイクリックプレフィックスと呼ばれるブロック領域の前半部分の一部のコピーをブロック領域の後ろに付与することで、遅延波によるブロック間干渉を回避する手法が一般的である。その他にも、サイクリックプレフィックスを付与しないシングルキャリア伝送のＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ技術と呼ばれる方式も存在する。ここでは、Ｏｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ技術を例に取り、説明を行う。
　まず、送信される信号には周波数領域でのチャネル推定用のトレーニング信号が付与されていることを除けば、それに後続する信号は通常のシングルキャリア伝送の信号そのものである。ここで周波数領域の等化処理を実施する場合には、事前にチャネル推定がなされている必要がある。具体的には、所定の帯域内をＮＦＦＴ個の周波数成分に分割し、この各周波数成分に対応したチャネル情報は取得済みであるものとする。
　次に、Ｏｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの受信側の処理を説明する。受信側は、所定のブロック領域のサンプリングデータ（ＮＦＦＴサンプル）を読み込み、ＮＦＦＴポイントのＦＦＴ処理により周波数成分の信号に分解する。受信側は、分解された周波数成分の信号を、事前にチャネル推定用の信号で推定された周波数成分ごとのチャネル情報で除算し、周波数領域での周波数選択性歪を補償する。受信側は、その補償した周波数軸上の信号を、ＩＦＦＴ処理により再度時間領域の信号に変換する。サイクリックプレフィックスを伴わないＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥでは、ブロック領域の前半１／４の領域と後半１／４の領域にはブロック間干渉信号が含まれる。そのため、受信側は、真ん中の１／２の領域の時間領域信号のみを有効情報と見なして取り出し、１／２周期ずつずらして行うＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ処理を相互にオーバーラップさせる形で、有効な真ん中の１／２周期分の周波数領域で等化されて再生されたサンプリングデータを継ぎはぎ状に組合せ、周波数領域の等化処理がなされたシングルキャリア伝送の信号を再生する。受信側は、この再生された信号に対して信号検出処理を行うことで、周波数選択性歪を補償した状態での信号検出処理が可能になる。
　以上のＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ処理は一例であるが、最大の特徴として、この周波数領域の等化処理を実施してもしなくても、基本的にはシングルキャリア伝送の信号検出処理は実現可能である。ただし、周波数領域の等化処理を実施した場合の方がＰＤＵの誤り率は低く、逆に実施しない単純なシングルキャリアの信号検出処理ではＰＤＵ誤り率が相対的に高くなる傾向がある。そこで、従来技術においては、ＰＤＵ誤り率を改善できるところまで改善し、それでもＰＤＵ誤りが避けられない場合には、再送要求を行い再送による誤り率の改善を試みていた。
　図７は、従来技術における再送制御を行う受信局の信号受信時の処理フローを示す図である。受信局が処理を開始し（ステップＳ２０１）、ＰＤＵを受信し（ステップＳ２０２）、受信サンプリングデータに対してＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ処理などを用いて周波数領域の等化処理を実施する（ステップＳ２０３）。受信局は、周波数領域での等化処理により周波数選択性歪が補償された受信サンプリングデータに、シングルキャリア（ＳＣ）の信号検出処理（誤り訂正処理を含む）を実施し（ステップＳ２０４）、その後にＰＤＵ単位で符号誤りの有無を検出する（ステップＳ２０５）。受信局は、当該ＰＤＵに符号誤りがない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、そのＰＤＵを受信バッファに格納し（ステップＳ２０７）、処理を終了する（ステップＳ２１０）。受信局は、ＰＤＵに符号誤りがある場合には（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、そのＰＤＵを廃棄して（ステップＳ２０８）、送信局へ再送要求を行い（ステップＳ２０９）、処理を終了する（ステップＳ２１０）。
　図８は、従来技術における送信局の制御情報受信時の処理フローを示す図である。送信局は、処理を開始すると（ステップＳ２１１）、制御情報を受信し（ステップＳ２１２）、ＰＤＵの場合と同様に受信制御情報に対してＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ処理などを用いて周波数領域の等化処理を実施する（ステップＳ２１３）。送信局は、周波数領域での等化処理により周波数選択性歪が補償された制御情報の受信サンプリングデータに、シングルキャリア（ＳＣ）の信号検出処理（誤り訂正処理を含む）を実施し（ステップＳ２１４）、その後に符号誤りの有無を検出する（ステップＳ２１５）。送信局は、制御情報に符号誤りがない場合には（ステップＳ２１６：ＮＯ）、その制御情報の内容を解析して必要に応じて再送処理を実施し（ステップＳ２１７）、処理を終了する（ステップＳ２１９）。
送信局は、制御情報に符号誤りがある場合には（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、その制御情報を廃棄し（ステップＳ２１８）、処理を終了する（ステップＳ２１９）。
　受信局は、再送されたＰＤＵを受信すると（ないしは新規ＰＤＵの受信時も同様であるが）、上述の受信局の信号処理を繰り返し実施する。これにより、符号誤りにより損失したＰＤＵも再生されて出力される。ここでは明記しないが、受信局は、所定のタイミングで正常受信されたＰＤＵをソーティングし、送信局側に入力された順序と同一の順番でデータを再生できるようにして出力する。
　一般に、信号の送受信には処理遅延、伝搬遅延などにより遅延が生じる。例えば基地局装置から端末局装置方向への信号伝送において再送制御を伴う場合には、以下の処理遅延を要する。
　まず、着目するＰＤＵが端末局装置において正常に受信されるためには、基地局装置が、送信データに対して所定の変調処理を施した後にその信号を無線周波数に変換して送信し、端末局装置では、受信信号を周波数変換してサンプリングし、サンプリングされた信号に対して周波数領域の等化処理や信号検出処理、誤り検出処理などを実施する必要がある。これは基地局装置から端末局装置方向の片道の信号伝送に相当する。
　ここで再送要求を行う場合には、端末局装置は再送要求用の制御情報を生成し、これに対して所定の変調処理を施した後にその信号を無線周波数に変換して送信する。この制御情報を基地局装置が受信し、受信信号を周波数変換してサンプリングし、サンプリングされた信号に対して周波数領域の等化処理や信号検出処理、誤り検出処理などを実施する。
さらに基地局装置は、この再送要求信号によりＰＤＵの再送の必要性を把握し、そのＰＤＵのデータを選択的に読みだして、この送信データに対して所定の変調処理を施した後にその信号を無線周波数に変換して送信する。端末局装置は、受信信号を周波数変換してサンプリングし、サンプリングされた信号に対して周波数領域の等化処理や信号検出処理、誤り検出処理などを実施する。
　この結果、１回で正常受信される場合に比べて１往復半、すなわち単純計算で３倍の遅延時間を必要とする。さらに再送を１回追加するごとに、１往復分の処理遅延が加算され、その合計の処理遅延が全体の遅延特性を決定する。
　この様に、再送制御を行う場合には行わない場合に対して非常に長い遅延時間が必要とされる。しかし、近年のアプリケーションの中には要求される遅延時間が非常に短いものも存在するため、再送のための十分な処理遅延時間を確保することは困難である。
小原　辰徳、武田　一樹、安達　文幸、「シングルキャリア伝送におけるOverlap FDEとブロック間干渉キャンセラの特性比較」、社団法人電子情報通信学会、信学技報、vol. 110、no. 433、RCS2010-252、p.25-29、2011年
　上述の様に、５Ｇでは非常に遅延時間に関する要求条件が厳しく、アクセス系においても、エントランス回線の一部を無線化する場合の無線部分においても、無線伝送に伴う遅延の短縮と、一方で誤り率に関しても高品質であるという条件を両立することが求められる。処理遅延に関しては、誤り率の改善のための信号処理を高度化すると誤り率は改善するが、一方で処理遅延は増大する。例えば、オーバーラップＦＤＥ技術を例にとれば、受信側の処理として等化処理を行わなければ処理遅延は最短で済むが、誤り率特性は劣化する。一方で、等化処理を実施すると誤り率は改善するが処理遅延は低下する。同様に、誤り検出時に再送制御を行えば誤り率特性は改善するが、処理遅延は再送制御なし時の処理遅延Ｔ１ｗａｙは、１回の再送ごとに２×Ｔ１ｗａｙずつ増加する。
　上記事情に鑑み、本発明は、無線通信の品質を確保しながら、より短い遅延時間で再送を完了可能とする再送制御方法を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、第１の無線局及び第２の無線局を備える無線通信システムにおける再送制御方法であって、前記第１の無線局が、ユーザデータをユーザデータ用無線パケットに収容して前記第２の無線局に無線により送信する送信ステップと、前記第２の無線局からの再送要求に応じて前記ユーザデータ用無線パケットを再送する再送ステップと、前記第２の無線局が、前記送信ステップ又は前記再送ステップおいて送信された前記ユーザデータ用無線パケットを無線により受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された無線信号に第１の信号検出処理を行う第１の信号検出処理ステップと、前記第１の信号検出処理により検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第１の符号誤り検出ステップと、前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出された場合に、前記第１の無線局に当該ユーザデータ用無線パケットの再送要求を行う再送要求ステップと、前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する第１の収容ステップと、前記受信ステップにおいて受信された前記無線信号に前記第１の信号検出処理よりも処理遅延の長い第２の信号検出処理を行う第２の信号検出処理ステップと、前記第２の信号検出処理ステップにおいて検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第２の符号誤り検出ステップと、前記第２の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを前記受信バッファに収容する第２の収容ステップと、前記受信バッファに収容された、符号誤りが検出されなかった前記ユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力するバッファ出力ステップと、を有する。
　本発明の一態様は、上述の再送制御方法であって、前記第２の信号検出処理は、前記第１の信号検出処理よりも誤り率を低減可能である。
　本発明の一態様は、上述の再送制御方法であって、前記第１の信号検出処理は、周波数選択性歪補償を伴わないシングルキャリアの信号検出処理であり、前記第２の信号検出処理は、周波数選択性歪補償を伴うシングルキャリアの信号検出処理である。
　本発明の一態様は、上述の再送制御方法であって、前記第１の信号検出処理は、位相雑音補償を伴わない信号検出処理であり、前記第２の信号検出処理は、位相雑音補償を伴う信号検出処理である。
　本発明の一態様は、上述の再送制御方法であって、前記第１の信号検出処理は、ハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat Request）処理を伴わない信号検出処理であり、前記第２の信号検出処理は、ハイブリッドＡＲＱ処理を伴う信号検出処理である。
　本発明の一態様は、上述の再送制御方法であって、前記第１の無線局が、前記第２の無線局から受信した無線信号に誤り率を改善するための信号処理を含まない信号検出を行って前記再送要求を検出する第３の信号検出処理ステップを有する。
　本発明の一態様は、無線局における再送制御方法であって、ユーザデータが収容されたユーザデータ用無線パケット、又は、再送要求に応じて再送された前記ユーザデータ用無線パケットを無線により受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された無線信号に第１の信号検出処理を行う第１の信号検出処理ステップと、前記第１の信号検出処理により検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第１の符号誤り検出ステップと、前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出された場合に、当該ユーザデータ用無線パケットの送信元に再送要求を行う再送要求ステップと、前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する第１の収容ステップと、前記受信ステップにおいて受信された前記無線信号に前記第１の信号検出処理よりも処理遅延の長い第２の信号検出処理を行う第２の信号検出処理ステップと、前記第２の信号検出処理ステップにおいて検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第２の符号誤り検出ステップと、前記第２の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを前記受信バッファに収容する第２の収容ステップと、前記受信バッファに収容された、符号誤りが検出されなかった前記ユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力するバッファ出力ステップと、を有する。
　本発明により、無線通信の品質を確保しながら、より短い遅延時間で再送を完了可能となる。
第１の実施形態による無線通信システムの構成図である。 同実施形態による受信局の信号受信時の処理フローを示す図である。 同実施形態による送信局の制御情報受信時の処理フローを示す図である。 同実施形態及び従来技術による信号再送のタイミングチャートである。 第２の実施形態による受信局の信号受信時の処理フローを示す図である。 第３の実施形態による受信局の信号受信時の処理フローを示す図である。 従来技術における受信局の信号受信時の処理フローを示す図である。 従来技術における送信局の制御情報受信時の処理フローを示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
［動作原理］
　以下に本発明の実施形態の動作原理を説明する。
　背景技術においても簡単に触れたが、シングルキャリア伝送の場合を例に取れば、受信信号をそのまま用いて信号検出処理を行うことも可能であるが、一方で周波数領域の等化処理を行った後に信号検出処理を行うことも可能である。シングルキャリア伝送のＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ技術などを例に取ると、送信信号には周波数領域でのチャネル推定用のトレーニング信号が付与されていることを除けば、それに後続する信号は通常のシングルキャリア伝送の信号である。周波数選択性歪が限定的であれば、状況次第で周波数領域の等化処理を行わずに正しく受信できる場合もあるし、受信できない場合もある。当然、周波数領域の等化処理を行うのが理想的であるが、周波数領域の等化処理には処理遅延を要する。例えば、時間領域信号から周波数領域信号に変換する際に行うＦＦＴ処理は、１ブロック領域分のデータを全て受信し終わらないとＦＦＴ処理を開始することは出来ない。
　通常、周波数領域等化のための処理単位である１ブロック領域の長さは、遅延波の影響を排除するために、想定する遅延波よりも十分に長く設定される。この時間長分のデータをサンプリングし終えるまでの間は、次のＦＦＴ処理に進むことができない。一方で、従来のシングルキャリア伝送であれば、受信信号をサンプリングすると、サンプリングデータ毎に即座に処理を開始することが可能である。ＩＦＦＴ処理の場合も同様だが、この様にブロック単位の信号処理に伴う遅延時間は、単純なシングルキャリアの信号検出処理に比べると遥かに処理遅延が大きい。ここで、比較的近距離で無線通信を行うのであれば、空間上での伝搬遅延は相対的に小さなものとなり、送信局及び受信局における信号処理に要する処理遅延が遅延特性を左右する。この様な過剰な処理遅延を待たずに、再送要求の可能性の高い場合に先行して再送要求を行うのが本動作原理のポイントである。
　例えばＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの適用を想定すると、受信信号を周波数領域の等化処理を行わなくてもシングルキャリアの信号検出処理は可能である。誤り率特性を改善するにはＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの周波数領域の等化処理を実施するのは必須だが、本実施形態では、それと並行して、周波数領域の等化処理を伴わない、従来のシングルキャリアの信号検出処理も実施する。仮に見通し環境で反射波の影響が限定的な場合には、周波数領域の等化処理を実施しなくても、ある程度のＰＤＵ誤り率は期待することができる。Ｏｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの処理には、ＦＦＴ処理と周波数成分ごとのチャネル情報の除算処理とＩＦＦＴ処理と、さらには継ぎはぎ状にサンプリングデータを組み合わせる処理を実施する必要があるため、この処理遅延が全体の遅延特性を劣化させる。そこで、同時並行的にこの様な処理を回避した単純なシングルキャリア伝送の信号検出処理を実施し、ここで符号誤りがあった場合には、周波数領域の等化処理により真の意味での符号誤りの有無を確定させる前に、先行して再送要求を行いながら、再送要求に並行して上述の周波数領域の等化処理を実施する。
　上述の様に、再送制御を行う場合には、再送を伴わない場合の片道の信号の伝送に要する遅延に対し、１往復半の信号の伝送に要する遅延が必要となり、この差分である１往復分の信号伝送に必要な遅延時間は、Ｏｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの周波数領域の等化処理に要する遅延よりも長いことが期待される。本実施形態では、Ｏｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥの周波数領域の等化処理を伴わないシングルキャリア伝送の信号検出処理においてＰＤＵに符号誤りが検出された場合には、その時点で再送要求を実施する。一方で、その後に周波数領域での等化処理により正常なデータを再生することができれば、それでそのＰＤＵは正常受信となる。この場合、再送されたＰＤＵの正常受信の有無の判定を待つまでもなく、その時点でそのＰＤＵは送信完了状態となる。もちろん、周波数領域の等化処理を行っても符号誤りがある場合には、先行して再送要求した再送信号の受信を待てば良いことになる。しかし、これらの処理が同時並行的に実施されるために、結果的に再送制御に要する遅延時間は短縮されることになる。
　ここで注意すべき点は、周波数領域の等化処理を行わない場合と等化処理を行った場合の符号誤り率（例えば、パケット誤り率ＰＥＲ：Packet Error Rate）である。ある程度の見通し環境であるならば、周波数選択性歪の程度は限定的となることが予想される。例えば、周波数領域での等化処理を行わない場合のＰＥＲが例えば１０－２であり、周波数領域での等化処理を行う場合のＰＥＲが例えば１０－４であるとする。この場合、本来は再送が必要な確率は１０－４であるのに対し、本実施形態では１０－２の確率で再送要求を行っていることになる。このため、過剰に再送要求を行うことで伝送効率が低下するが、いずれにしても無駄な再送に伴う伝送効率のロスは再送の頻度である１％（即ち確率１０－２）と０．０１％（即ち確率１０－４）との差分である０．９９％である。この程度の伝送効率の低下が許容できるのであれば、この様な先行した再送要求により限定的な伝送効率の低下により、大幅な処理遅延短縮を図ることが可能になる。
　また更に、例えば片方向の伝送遅延、具体的には「送信局におけるＰＤＵの生成から送信処理までの処理遅延と、伝搬路上での伝搬遅延、受信局におけるＰＤＵの受信処理」、ないしは「受信局における再送要求用の制御情報の生成から送信処理までの処理遅延と、伝搬路上での伝搬遅延、送信局における再送要求用の制御情報の受信処理」、更に同様に「再送要求を把握した後の送信局における再送ＰＤＵの生成処理から送信処理、更にはその再送ＰＤＵの伝搬遅延、受信局における再送ＰＤＵの受信処理」などのそれぞれに相当する片方向の伝送遅延がＴ１であるとする。また、「周波数領域の等化処理を伴わない受信局又は送信局でのＰＤＵの受信処理」と「周波数領域の等化処理を伴う受信局又は送信局でのＰＤＵの受信処理」の処理遅延時間のギャップをΔＴとする。受信局における再送要求から、当該受信局において再送ＰＤＵが受信されて周波数領域の等化処理を伴わないＰＤＵの受信処理が完了するまでに約２Ｔ１の処理遅延を要するのに対し、一般的には上述の様にΔＴ＜２Ｔ１が予想される。仮にΔＴ＝Ｔ１とすると、受信局において、送信局が送信を開始してからＴ１後の誤り率は１０－２、２Ｔ１後の誤り率は１０－４（周波数領域での等化処理での改善を含む）、３Ｔ１後の誤り率は１０－６（２Ｔ１後の誤り率と独立な誤り率を１０－２乗算した結果の確率）、４Ｔ１後の誤り率は１０－８（周波数領域での等化処理での改善を含む）となる。仮に周波数領域での等化処理を行った後に再送要求を行うとすると、片方向の伝送遅延は２Ｔ１となるため、ＰＤＵの２回送信（再送１回に相当）に要する処理遅延は６Ｔ１となるため、本実施形態の適用により誤り率１０－８を実現するのに要する遅延時間は６Ｔ１から４Ｔ１に短縮可能となる。再送回数が増加すると、その差は更に大きくなる。
　以上が本発明の実施形態の動作原理であるが、以下に詳細な処理を説明する。なお、背景技術にも記載したように、再送要求のための制御信号には様々なバリエーションがあるが、本発明の本質は、受信局から送信局へ制御信号により通知する再送要求情報の表記方法とは完全に独立である。以下では、一例としてＮＡＣＫを返送する場合を例にとり説明を行うが、その他の如何なる再送要求信号を採用するシステムに対しても本実施形態は適応可能である。
［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態における無線通信システム１の構成を示す機能ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。無線通信システム１は、送信局２と受信局３とを有する。送信局２は、ユーザデータ送信側の無線局である。受信局３は、ユーザデータ受信側の無線局である。同図においては、送信局２及び受信局３を１台ずつ示しているが、それぞれの台数は任意である。
　送信局２は、ＭＡＣ（Medium Access Control）層処理部２１、物理層処理部２２及びアンテナ２３を備える。ＭＡＣ層処理部２１は、ＭＡＣ層（レイヤ）に関する処理を行う。ＭＡＣ層処理部２１は、無線通信区間での送受信に用いられるフレームフォーマットと、図示しない外部の機器やネットワークでの送受信に用いられるフレームフォーマットとの間の変換処理又は終端処理を行う。ＭＡＣ層処理部２１は、例えば、ユーザデータを設定したユーザデータ用無線パケットとして、シーケンス番号を付与したＰＤＵを構成し、物理層処理部２２に出力する。また、ＭＡＣ層処理部２１は、受信局３から受信した制御情報用無線パケットに設定されている制御情報に基づいてユーザデータ用無線パケットの再送が必要と判断した場合、再送するユーザデータ用無線パケットを物理層処理部２２に出力する。
　物理層処理部２２は、物理層の信号処理を行う。物理層処理部２２は、ＭＡＣ層処理部２１から出力された新規又は再送のユーザデータ用無線パケットをシングルキャリアの無線信号に変換し、アンテナ２３から送信する。また、物理層処理部２２は、アンテナ２３が受信した無線信号に信号検出処理を行い、検出した信号をＭＡＣ層処理部２１に出力する。例えば、物理層処理部２２は、アンテナ２３が受信した無線信号から、受信局３が送信した制御情報用無線パケットを検出し、ＭＡＣ層処理部２１に出力する。
　受信局３は、アンテナ３１、物理層処理部３２及びＭＡＣ層処理部３３を備える。物理層処理部３２は、物理層の信号処理を行う。物理層処理部３２は、アンテナ２３が受信した無線信号から、送信局２が送信した信号を検出してＭＡＣ層処理部３３に出力する。また、物理層処理部３２は、ＭＡＣ層処理部３３から出力された信号を無線信号に変換し、アンテナ３１から無線により送信する。物理層処理部３２は、第１の信号処理部３２１、第２の信号処理部３２２及び第３の信号処理部３２３を備える。
　第１の信号処理部３２１は、アンテナ３１が受信した無線信号に第１の信号検出処理を行い、ユーザデータ用無線パケットであるＰＤＵを検出する。第２の信号処理部３２２は、第１の信号処理部３２１と並行して、アンテナ３１が受信した無線信号に第２の信号検出処理を行い、ユーザデータ用無線パケットであるＰＤＵを検出する。第１の信号検出処理は誤り率を改善するための信号処理（等化処理）を含まず、誤り率を改善するための信号処理（等化処理）を含んだ第２の信号検出処理よりも高速で短時間で信号処理を完了する。第３の信号処理部は、ＭＡＣ層処理部３３から出力された制御情報用無線パケットをシングルキャリアの無線信号に変換し、アンテナ３１から送信する。
　ＭＡＣ層処理部３３は、ＭＡＣ層に関する処理を行う。ＭＡＣ層処理部３３は、無線通信区間での送受信に用いられるユーザデータ用無線パケットのフレームフォーマットと、図示しない外部の機器やネットワークなどでの送受信に用いられるフレームフォーマットとの間の変換処理又は終端処理を行う。ＭＡＣ層処理部３３は、第１の誤り検出処理部３３１、第２の誤り検出処理部３３２、受信バッファ３３３及びここには明記していないがこれらを統括する機能を備える。
　第１の誤り検出処理部３３１は、第１の信号検出処理において検出されたＰＤＵの誤り検出処理を行う。第１の誤り検出処理部３３１は、誤り無しの場合に、ＰＤＵを受信バッファ３３３に格納し、誤り有りの場合に、ＰＤＵの再送を要求する制御信号を設定した制御情報用無線パケットを物理層処理部３２の第３の信号処理部３２３に出力する。第２の誤り検出処理部３３２は、第２の信号検出処理において検出されたＰＤＵの誤り検出処理を行う。第２の誤り検出処理部３３２は、誤り無しの場合に、ＰＤＵを受信バッファ３３３に格納し、誤り有りの場合に、そのＰＤＵを破棄する。ＭＡＣ層処理部３３は、所定タイミングにおいて、受信バッファ３３３に格納されたＰＤＵを送信側と同様の順に並べ、図示しない上位レイヤの処理部に出力する。
　図２は、第１の実施形態における受信局３の信号受信時の処理フローを示す。受信局３が処理を開始し（ステップＳ１０１）、アンテナ３１によりＰＤＵを受信すると（ステップＳ１０２）、物理層処理部３２は、受信サンプリングデータに対して同時並列的に以下の二つの処理を行う。まず、物理層処理部３２の第１の信号処理部３２１は、第１の信号検出処理として、受信サンプリングデータに対してシングルキャリアの信号検出処理（誤り訂正処理を含む）を実施する（ステップＳ１０３）。信号検出処理では、送信局２から送信された信号を検出し、データ系列を再生する。その後に第１の誤り検出処理部３３１は、ＰＤＵ単位で符号誤りの有無を検出する（ステップＳ１０４）。
　第１の誤り検出処理部３３１は、当該ＰＤＵに符号誤りがないことを検出した場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、受信ＰＤＵを受信バッファ３３３に収容し（ステップＳ１０９）、処理を終了する（ステップＳ１１６）。第１の誤り検出処理部３３１は、当該ＰＤＵに符号誤りがあることを検出した場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、そのＰＤＵを廃棄し（ステップＳ１０６）、当該ＰＤＵの受信が既に完了しているか否かを確認する（ステップＳ１０７）。第１の誤り検出処理部３３１は、受信が完了していないと判断した場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、再送要求を行い（ステップＳ１０８）、処理を終了する（ステップＳ１１６）。
　物理層処理部３２の第２の信号処理部３２２は、第１の信号検出処理と同時並列的に行うもうひとつの第２の信号検出処理として、受信サンプリングデータに対してＯｖｅｒｌａｐ－ＦＤＥ処理などを用いて周波数領域の等化処理を実施する（ステップＳ１１０）。
第２の信号処理部３２２は、周波数領域での等化処理により周波数選択性歪が補償された受信サンプリングデータに、シングルキャリアの信号検出処理（誤り訂正処理を含む）を実施し（ステップＳ１１１）、その後に第２の誤り検出処理部３３２は、ＰＤＵ単位で符号誤りの有無を検出する（ステップＳ１１２）。
　第２の信号処理部３２２は、当該ＰＤＵに符号誤りがあることを検出した場合には（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、そのＰＤＵを廃棄する（ステップＳ１１４）。第２の信号処理部３２２は、ＰＤＵに符号誤りがないことを検出した場合には（ステップＳ１１３：ＮＯ）、そのＰＤＵの受信状態を「受信完了」状態として管理し（ステップＳ１１５）、そのＰＤＵを受信バッファ３３３に格納して（ステップＳ１０９）、処理を終了する（ステップＳ１１６）。
　ここでは明記しないが、送信局２は再送要求がなされたＰＤＵを再送し、受信局３はそのＰＤＵを受信したら（ないしは新規ＰＤＵの受信時も同様であるが）、図２に示す上述の処理を再び実施し、符号誤りにより損失したＰＤＵを補償する。また、同様にここでは明記しないが、受信局３は、所定のタイミングで、受信バッファ３３３に格納されている、正常受信されたＰＤＵをソーティングし、送信局２側に入力された順序と同一の順番でデータを再生できるようにして出力する。これは、従来の受信局と同様の処理を用いることができる。
　一方、送信局２の再送要求受信時の処理フローは、図８に示す処理フローと同様でも構わないが、周波数領域の等化処理を省略する構成でも構わない。一般に制御情報量はユーザデータ量に比べて圧倒的に少ないため、制御情報に関しては伝送レートの低い高信頼モードを適用しても伝送効率の劣化にはなり難いので、この様な周波数領域の等化処理を省略することは十分に選択可能である。
　図３は、本実施形態における送信局２における制御情報受信時の処理フローを示す図である。送信局２は、処理を開始すると（ステップＳ２１１）、アンテナ２３は無線により制御情報を受信する（ステップＳ２１２）。物理層処理部２２は、制御情報の受信サンプリングデータにシングルキャリアの信号検出処理（誤り訂正処理を含む）を実施する（ステップＳ２１４）。その後に、ＭＡＣ層処理部２１は、信号検出処理により検出された制御情報の符号誤りの有無を検出する（ステップＳ２１５）。ＭＡＣ層処理部２１は、制御情報に符号誤りがないことを検出した場合（ステップＳ２１６：ＮＯ）、その制御情報の内容を解析して必要に応じてＰＤＵの再送処理を実施し（ステップＳ２１７）、処理を終了する（ステップＳ２１９）。ＭＡＣ層処理部２１は、制御情報に符号誤りがあることを検出した場合には（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、その制御情報を廃棄し（ステップＳ２１８）、処理を終了する（ステップＳ２１９）。図８との差分は、処理遅延を短縮するために、ステップＳ２１３を省略した点であり、それ以外に関しては共通の処理となる。
　なお、受信局３の第１の信号処理部３２１と第２の信号処理部３２２とは物理的に別の回路としてもよく、第１の信号検出処理のステップＳ１０３の処理と第２の信号検出処理のステップＳ１１１のタイミングが重複しなければ、物理的に同一の回路を用いてもよい。ただし、同一ＰＤＵに対するステップＳ１０３の処理を、ステップＳ１１１の処理よりも優先して実施する。同様に、受信局３の第１の誤り検出処理部３３１と第２の誤り検出処理部３３２とは物理的に別の回路としてもよく、処理のタイミングが重複しなければ物理的に同一の回路を用いてもよい。この場合、同一の受信ＰＤＵに対するステップＳ１０４～Ｓ１０９の処理を、ステップＳ１１２～Ｓ１１４の処理よりも優先する。また、ＭＡＣ層処理部２１、３３が誤り検出処理を行わず、物理層処理部２２、第１の信号処理部３２１、第２の信号処理部３２２が誤り検出処理を実行してもよい。
　図４は、第１の実施形態及び従来技術による信号再送のタイミングチャートを示す図である。図４（ａ）は従来技術による再送要求処理を示し、図４（ｂ）は第１の実施形態による再送要求処理を示す。図４（ｂ）においては、受信局３が図２に示す処理を、送信局２が図３に示す処理を行う。また、受信局３における第２の信号検出処理は、従来技術における信号検出処理と同じとする。
　例えば、受信局３の第１の信号検出処理における処理遅延が１０μｓ、誤り率は１％であり、第２の信号検出処理における処理遅延は２５μｓ、誤り率が０．０１％であるとする。また、送信局２、受信局３のそれぞれの送信処理に５μｓを要するとする。この場合、第１の信号検出処理では、片道で１５μｓ、往復で３０μｓの遅延であり、第２の信号検出処理では、片道で３０μｓ、往復で６０μｓの遅延である。
　従来技術では、送信局からの信号送信タイミングをｔ＝０μｓとすると、図４（ａ）に示すように、受信局は、５μｓにおいてＰＤＵ（１）を受信し、信号検出処理を行って誤りが検出された場合、処理遅延２５μｓが経過した３０μｓにおいて再送要求（２）の送信処理を開始する。送信局は、その５μｓ後の３５μｓにおいて再送要求（２）を受信する。送信局は、信号検出処理を行い、処理遅延２５μｓが経過した６０μｓにおいてＰＤＵ（３）の再送処理を開始する。受信局は、６５μｓにおいてＰＤＵ（３）を受信し、信号検出処理を行って再び誤りが検出された場合、９０μｓにおいて再送要求（４）の送信処理を開始する。送信局は、９５μｓにおいて再送要求（４）を受信する。送信局は、信号検出処理を行い、１２０μｓにおいてＰＤＵ（５）の再送処理を開始する。受信局は、１２５μｓにおいてＰＤＵ（５）を受信し、信号検出処理を行う。誤りが検出されなかった場合、受信局は、１５０μｓにおいて正常にＰＤＵ（５）を受信できる。受信局は、誤りを検出した場合、１５０μｓにおいて再送要求（６）の送信処理を開始する（有限回再送の場合には、再送要求を行わない場合もある）。
　一方、本実施形態の無線通信システム１では、送信局２からの信号送信タイミングをｔ＝０μｓとすると、図４（ｂ）に示すように、受信局３は、５μｓにおいてＰＤＵ（１）を受信する。受信局３は、第１の信号検出処理を行って誤りが検出された場合、処理遅延１０μｓが経過した１５μｓにおいて再送要求（２）の送信処理を開始する。送信局２は、その５μｓ後の２０μｓにおいて再送要求（２）を受信する。受信局３は、第１の信号検出処理と並行してＰＤＵ（１）に第２の信号検出処理を行い、ｔ＝５μｓから処理遅延２５μｓが経過した３０μｓにおいて誤りを検出する。送信局２は、再送要求（２）の信号検出処理を行い、ｔ＝２０μｓから処理遅延１０μｓが経過した３０μｓにおいてＰＤＵ（３）の再送処理を開始する。
　受信局３は、３５μｓにおいてＰＤＵ（３）を受信し、第１の信号検出処理を行って誤りが検出された場合、処理遅延１０μｓが経過した４５μｓにおいて再送要求（４）の送信処理を開始する。送信局２は、５０μｓにおいて再送要求（４）を受信する。受信局３は、第１の信号検出処理と並行してＰＤＵ（３）に第２の信号検出処理を行い、ｔ＝３５μｓから処理遅延２５μｓが経過した６０μｓにおいて誤りを検出する。送信局２は、再送要求（４）の信号検出処理を行い、６０μｓにおいてＰＤＵ（５）の再送処理を開始する。
　受信局３は、６５μｓにおいてＰＤＵ（５）を受信し、第１の信号検出処理を行って誤りが検出された場合、７５μｓにおいて再送要求（６）の送信処理を開始する（有限回再送の場合には、再送要求を行わない場合もある）。第１の信号検出処理と並行して、受信局３は、ＰＤＵ（５）に第２の信号検出処理を行い、誤りが検出されなかった場合、ｔ＝６５μｓから処理遅延２５μｓが経過した９０μｓにおいて正常にＰＤＵ（５）を受信できる。
　上記のように、２回の再送によって受信局が正常にＰＤＵを受信できるまでの時間は、従来方式では１５０μｓ、本実施形態では９０μｓである。第２の信号検出処理では再送に要する帯域は０．０１％であるが、第１の信号検出処理では、１％の帯域を再送によりロスすることになる。しかし、この損失の代わりに上記のように、再送サイクルが大幅に短縮可能となり、再送遅延は大幅に改善可能である。
　以上説明したように本実施形態の無線通信システムは、第１の無線局と、第２の無線局を有する。例えば、第１の無線局は送信局２であり、第２の無線局は受信局３である。第１の無線局は、ユーザデータをユーザデータ用無線パケットに収容して第２の無線局に送信する。第２の無線局は、第１の無線局から受信したユーザデータ用無線パケットの符号誤りの有無を検出し、符号誤りの有無の結果を示す情報を制御情報用無線パケットに収容して第１の無線局に送信する。第１の無線局は、制御情報用無線パケットに収容された情報に基づいて必要に応じてユーザデータ用無線パケットの再送を行う。
　このような無線通信システムにおいて、第２の無線局は、受信した無線信号に対して処理遅延の短い第１の信号検出処理を実施する。第２の無線局は、第１の信号検出処理により得られたユーザデータ用無線パケットの符号誤りを検出した際に、第１の無線局に対して当該ユーザデータ用無線パケットの再送要求を行い、符号誤りが検出されず、正常受信となった場合は、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する。
　第２の無線局は、第１の信号検出処理と並行して、受信した無線信号に第２の信号検出処理を実施する。第２の信号検出処理は、第１の信号検出処理よりも処理遅延が長く、かつ、誤り率を低減可能である。第２の無線局は、第２の信号検出処理において得られたユーザデータ用無線パケットの符号誤りの有無を検出し、誤りがなく正常受信となった際に、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する。第２の無線局は、受信バッファに収容された、正常受信されたユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力することで符号誤りの補償を行う。
　本実施形態によれば、無線通信の誤り率特性と遅延特性を両立し、より短い遅延時間で再送を完了することが可能となる。
［第２の実施形態］
　以上の説明では、第２の信号検出処理として周波数領域の等化処理を行う場合の例を示したが、その他の信号処理を実施しても構わない。例えば、高周波数帯では位相雑音が問題となるケースがあるが、この位相雑音を補償する技術を上記周波数領域の等化処理に代えて利用することも可能である。この位相雑音補償処理の詳細は、本実施形態の本質には影響しないため簡単に説明する。ユーザデータを収容する周波数成分と分離した一部の周波数領域（例えば利用帯域の端部など）に少し周波数の間隔をあけて正弦波信号（周波数成分をサブキャリアと呼ぶ場合、端部周辺のひとつのサブキャリアを用い、ユーザデータが収容されるサブキャリアとの間に数サブキャリアの間隔をあけておく）を割り当てると、その正弦波信号の周辺に漏れ出す周波数成分のチャネル情報と上述の正弦波のチャネル情報の周波数領域での関係から、その関係をＩＦＦＴした情報として、時間領域での位相雑音の振る舞いを推定することが可能である。この位相雑音により、時間領域で各サンプリングデータが各サンプリングタイミングで何らかの位相オフセットを生じさせているのであるが、このサンプリングごとの位相オフセットの値θ（ｔ）が推定されたならば、その推定値をキャンセルする形で受信サンプリングデータにＥｘｐ（－ｊθ（ｔ））を乗算することで、位相雑音が抑圧された受信サンプリングデータが取得される。この様な位相雑音補償処理を第２の信号検出処理として周波数領域の等化処理に代えて行えばよい。
　図５は、本発明の第２の実施形態における受信局３の信号受信時の処理フローを示す図である。同図において、図２に示す第１の実施形態における受信局３の処理フローと同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す処理フローと、図２に示す処理フローとの差分は、図２におけるステップＳ１１０の処理が、位相雑音の補償処理（ステップＳ１２０）に置き換えられた点である。この結果、受信局３において同時並列的に行う二つの処理は、単純なシングルキャリアの信号検出処理と、位相雑音補償後にシングルキャリアの信号検出処理を行う内容に置き換えられる。それ以外の処理は全て図２に示す処理フローと同様である。
［第３の実施形態］
　以上の説明では、受信局は、周波数領域の等化処理や位相雑音補償処理を、新規受信のＰＤＵと再送ＰＤＵの区別なく、全て同様の信号処理を行っていたが、再送ＰＤＵに対してだけ第２の信号検出処理を実施しても構わない。具体的には、再送効率を高めるための信号処理技術としてハイブリッドＡＲＱ（Automatic repeat-request；自動再送要求）と呼ばれる信号処理が存在する。ハイブリッドＡＲＱでは、再送されたＰＤＵのサンプリングデータと、その前までに送信された同一ＰＤＵに対応したサンプリングデータを組み合わせて、信号検出処理を行うのが一般的である。その具体的な信号検出処理の内容に関しては様々なバリエーションがあり得る。しかし、ここで重要なのは再送されたＰＤＵを単純に信号検出処理するのに比べ、過去の受信サンプリングデータと最新の再送ＰＤＵのサンプリングデータを組み合わせて信号検出処理を行うことにより、当然ながら後者の方が信号処理に時間を要するのは明らかである。本実施形態では、その処理時間のギャップを節約するために、再送されたＰＤＵの単純な信号検出処理結果のみを用いて、必要に応じて再送制御を行う。
　図６は、本発明の第３の実施形態における受信局３の信号受信時の処理フローを示す図である。同図において、図２に示す第１の実施形態における受信局３の処理フローと同一の処理には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す処理フローと、図２に示す処理フローとの差分は、図２におけるステップＳ１１０の処理が、ハイブリッドＡＲＱ処理（ステップＳ１３０）に置き換えられた点である。この結果、受信局３において同時並列的に行う二つの処理は、単純なシングルキャリアの信号検出処理と、ハイブリッドＡＲＱ処理後にシングルキャリアの信号検出処理を行う内容に置き換えられる。それ以外の処理は全て図２に示す処理フローと同様である。
［その他の補足説明］
　上記の説明では、第１の実施形態では周波数領域の等化処理を、第２の実施形態では位相雑音補償処理を、第３の実施形態ではハイブリッドＡＲＱの処理を、それぞれ単発で実施する構成について述べたが、これらの処理は直交した処理であるので、それぞれを組み合わせた信号処理も可能である。
　例えば、第１の信号検出処理として通常のシングルキャリアの信号検出処理を行い、第２の信号検出処理として周波数領域の等化処理を実施するのに加え、第３の信号処理として位相雑音補償処理を実施し、３つの信号処理を同時並行的に実施することも可能である。更には、第１の信号検出処理として通常のシングルキャリアの信号検出処理を行うのに加え、第２の信号検出処理として位相雑音補償処理（シングルキャリアの信号検出処理を含まない、純粋な位相雑音補償処理）を実施し、その結果得られた時間領域のサンプリングデータに対して、周波数領域の等化処理を実施しても良い。この場合には、位相雑音と周波数領域の等化処理を両方施したものであるため、誤り率特性は更に改善されたものとなることが予想される。その意味で、上述の様に３つの信号処理を同時並行的に実施することに加え、位相雑音と周波数領域の等化処理を両方施したものを更に第４の信号処理として同時並行的に実施することも可能である。
　さらには、本発明の第３の実施形態におけるハイブリッドＡＲＱの処理を更に組み合わせても良く、これらの処理の実施の有無をマトリクス的に組み合わせた処理が選択肢として存在する。これらの如何なる処理を実施しても良い。
　またさらには、ここに記載しないその他の誤り率の改善に資する信号処理を、同時並行的に追加して実施しても構わない。その場合には、図２に示す第１の実施形態の受信局３の処理フローにおけるステップＳ１１０にその信号処理が組み込まれる。
　処理遅延がかかるが、誤り率改善を行う技術は多数ある。シングルキャリア伝送における周波数領域の等化処理では、ＦＦＴ後にＣＳＩで除算し、その後にＩＦＦＴを行う。また、位相雑音補償処理では、ＦＦＴ後にパイロット信号周りの信号漏れ出し情報から位相雑音レプリカを生成する。等化するにはＦＦＴ後にＣＳＩで除算し、その後にＩＦＦＴを行う。また、ハイブリッドＡＲＱでは、再送ＰＤＵにエラーがある場合、前回受信のＰＤＵと合成してＳＮＲを改善する。再度、エラーチェックを行い正常受信であれば受信完了となる。しかし、このような誤り率改善技術を行わなくても、無線局は、シングルキャリアの信号検出処理が可能である。そこで、本発明の実施形態では、信号を受信した無線局は、複数の信号処理をパラレルに実施し、最も処理遅延の短い信号処理における誤り検出結果を受けて、先行して送信元の無線局に再送を要求する。
　従って、再送制御により無線伝送における誤り率を改善しながら、一方で再送制御の１サイクルあたりの時間を短縮し、再送後の誤り率の改善と処理遅延の短縮を可能とする無線伝送を実現することが可能になる。
　さらに、以上の説明では第１の信号検出処理としてシングルキャリア伝送を想定した説明を行ったが、例えばＯＦＤＭ変調方式を採用する場合であっても、第１の信号検出処理として通常のＯＦＤＭ変調方式のみを適用し、第２の信号検出処理として位相雑音補償やハイブリッドＡＲＱを適用することも可能である。したがって、本発明の実施形態はシングルキャリア伝送に限定された再送制御技術ではなく、広く一般的な伝送方式において適用可能な技術である。
　以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
１…無線通信システム，　２…送信局，　３…受信局，　２１…ＭＡＣ層処理部，　２２…物理層処理部，　２３…アンテナ，　３１…アンテナ，　３２…物理層処理部，　３３…ＭＡＣ層処理部，　３２１…第１の信号処理部，　３２２…第２の信号処理部，　３２３…第３の信号処理部，　３３１…第１の誤り検出処理部，　３３２…第２の誤り検出処理部，　３３３…受信バッファ

Claims (7)

  1. 　第１の無線局及び第２の無線局を備える無線通信システムにおける再送制御方法であって、
    　前記第１の無線局が、
    　ユーザデータをユーザデータ用無線パケットに収容して前記第２の無線局に無線により送信する送信ステップと、
    　前記第２の無線局からの再送要求に応じて前記ユーザデータ用無線パケットを再送する再送ステップと、
    　前記第２の無線局が、
    　前記送信ステップ又は前記再送ステップおいて送信された前記ユーザデータ用無線パケットを無線により受信する受信ステップと、
    　前記受信ステップにおいて受信された無線信号に第１の信号検出処理を行う第１の信号検出処理ステップと、
    　前記第１の信号検出処理により検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第１の符号誤り検出ステップと、
    　前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出された場合に、前記第１の無線局に当該ユーザデータ用無線パケットの再送要求を行う再送要求ステップと、
    　前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する第１の収容ステップと、
    　前記受信ステップにおいて受信された前記無線信号に前記第１の信号検出処理よりも処理遅延の長い第２の信号検出処理を行う第２の信号検出処理ステップと、
    　前記第２の信号検出処理ステップにおいて検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第２の符号誤り検出ステップと、
    　前記第２の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを前記受信バッファに収容する第２の収容ステップと、
    　前記受信バッファに収容された、符号誤りが検出されなかった前記ユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力するバッファ出力ステップと、
    　を有する再送制御方法。
  2. 　前記第２の信号検出処理は、前記第１の信号検出処理よりも誤り率を低減可能である、
    　請求項１に記載の再送制御方法。
  3. 　前記第１の信号検出処理は、周波数選択性歪補償を伴わないシングルキャリアの信号検出処理であり、
    　前記第２の信号検出処理は、周波数選択性歪補償を伴うシングルキャリアの信号検出処理である、
    　請求項１に記載の再送制御方法。
  4. 　前記第１の信号検出処理は、位相雑音補償を伴わない信号検出処理であり、
    　前記第２の信号検出処理は、位相雑音補償を伴う信号検出処理である、
    　請求項１に記載の再送制御方法。
  5. 　前記第１の信号検出処理は、ハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat Request）処理を伴わない信号検出処理であり、
    　前記第２の信号検出処理は、ハイブリッドＡＲＱ処理を伴う信号検出処理である、
    　請求項１に記載の再送制御方法。
  6. 　前記第１の無線局が、
    　前記第２の無線局から受信した無線信号に誤り率を改善するための信号処理を含まない信号検出を行って前記再送要求を検出する第３の信号検出処理ステップを有する、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の再送制御方法。
  7. 　無線局における再送制御方法であって、
    　ユーザデータが収容されたユーザデータ用無線パケット、又は、再送要求に応じて再送された前記ユーザデータ用無線パケットを無線により受信する受信ステップと、
    　前記受信ステップにおいて受信された無線信号に第１の信号検出処理を行う第１の信号検出処理ステップと、
    　前記第１の信号検出処理により検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第１の符号誤り検出ステップと、
    　前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出された場合に、当該ユーザデータ用無線パケットの送信元に再送要求を行う再送要求ステップと、
    　前記第１の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを受信バッファに収容する第１の収容ステップと、
    　前記受信ステップにおいて受信された前記無線信号に前記第１の信号検出処理よりも処理遅延の長い第２の信号検出処理を行う第２の信号検出処理ステップと、
    　前記第２の信号検出処理ステップにおいて検出された前記ユーザデータ用無線パケットに符号誤りの検出処理を行う第２の符号誤り検出ステップと、
    　前記第２の符号誤り検出ステップにおいて符号誤りが検出されなかった場合に、該ユーザデータ用無線パケットを前記受信バッファに収容する第２の収容ステップと、
    　前記受信バッファに収容された、符号誤りが検出されなかった前記ユーザデータ用無線パケットを所定のタイミングで出力するバッファ出力ステップと、
    　を有する再送制御方法。
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