(57)【要約】【課題】スループットを向上させる一方で、パケットエラー確率の増大による遅延を抑制する。【解決手段】１タイムスロット内で、送信装置から送信されたパケットデータに対する繰り返し復号処理としての１次復号処理が行われる。１次復号処理が成功した場合には、ＡＣＫが返信され、１次復号処理が失敗に終わった場合には、ＨＯＬＤが返信される。１次復号処理が失敗に終わった場合には、次のタイムスロット内でも、継続して繰り返し復号処理（２次復号処理）が継続される。その後、２次復号処理が成功した場合には、ＡＣＫが返信され、２次復号処理が失敗に終わった場合には、ＮＡＣＫが返信される。送信装置は、最終的に、ＡＣＫを受信すると、新たなパケットを送信し、ＮＡＣＫを受信すると前回送信したパケットを再送する。ＨＯＬＤを受信すると、送信側と受信側とで同期がとられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、
前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置と、を備えるハイブリッドＡＲＱ方式の通信システムにおいて、
前記受信装置は、
前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号部と、
前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記各段階での復号が失敗に終わり、前記復号部が前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記送信装置に返信する再送制御部と、を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信装置は、
前記継続応答を受信した場合には、前記成功応答を受信した場合と同一のパケットを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記復号部は、
前記繰り返し復号処理の継続数が上限値に達するまで、前記繰り返し復号処理を段階的かつ継続的に行い、
前記再送制御部は、
最終段階での復号が失敗に終わった場合には、その繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記受信装置は、
前記継続応答が返信された時にインクリメントされ、前記継続応答に応じて再送されたパケットが受信された時にデクリメントされるカウンタをさらに備え、
前記復号部は、
前記カウンタの値が所定値以上となった場合には、前記繰り返し復号処理を終了し、
前記再送制御部は、
前記カウンタの値が所定値以上となった場合には、前記繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記受信装置は、
前記復号部における前記繰り返し復号処理の進行度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記繰り返し復号処理の進行度に基づいて、前記繰り返し復号処理を継続するか否かを判定する継続判定部と、さらに備え、
前記復号部は、
前記継続判定部における判定が否定された場合には、前記繰り返し復号処理を終了し、
前記再送制御部は、
前記継続判定部における判定が否定された場合には、前記繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記検出部は、
前記繰り返し復号処理において算出されるシンドロームに基づいて、前記繰り返し復号処理の進行度を検出することを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
【請求項７】
前記検出部は、
前記繰り返し復号処理において算出される各シンボルの尤度情報に基づいて、前記繰り返し復号処理の進行度を検出することを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
【請求項８】
送信装置から通信路を介して受信した誤り訂正符号を含むパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、
その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信するハイブリッドＡＲＱ方式の受信装置において、
前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号部と、
前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記各段階での復号が失敗に終わり、前記復号部が前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を返信する再送制御部と、を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項９】
前記復号部は、
前記繰り返し復号処理の継続数が上限値に達するまで、前記繰り返し復号処理を継続的に行い、
前記再送制御部は、
最終段階での復号が失敗に終わった場合には、その繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項８に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記継続応答が返信された時にインクリメントされ、前記継続応答に応じて再送されたパケットが受信された時にデクリメントされるカウンタをさらに備え、
前記復号部は、
前記カウンタの値が所定値以上となった場合には、前記繰り返し復号処理を終了し、
前記再送制御部は、
前記カウンタの値が所定値以上となった場合には、前記繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項８又は９に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記復号部における前記繰り返し復号処理の進行度を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記繰り返し復号処理の進行度に基づいて、前記繰り返し復号処理を継続するか否かを判定する継続判定部と、をさらに備え、
前記復号部は、
前記継続判定部における判断が否定された場合には、前記繰り返し復号処理を終了し、
前記再送制御部は、
前記継続判定部における判断が肯定された場合には、前記繰り返し復号処理に係るパケットの再送要求を、前記送信装置に返信することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１２】
前記検出部は、
前記繰り返し復号処理において算出されるシンドロームに基づいて、前記繰り返し復号処理の進行度を検出することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記検出部は、
前記繰り返し復号処理において算出される各シンボルの尤度情報に基づいて、前記繰り返し復号処理の進行度を検出することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記継続応答に係るパケットを前記送信装置から受信した場合には、当該パケットを破棄することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の受信装置から通信路を介して前記継続応答を受信した場合に、前記成功応答を受信した場合と同一のパケットを送信する送信装置。
【請求項１６】
誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、
前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置との間で行われるハイブリッドＡＲＱ方式の通信方法において、
前記受信装置において、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号工程と、
前記復号工程における前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記復号工程における前記各段階での復号が失敗に終わり、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記受信装置から前記送信装置に返信する応答工程と、を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１７】
誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、
前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置との間で行われるハイブリッドＡＲＱ方式の誤り制御手順をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
前記受信装置において、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号手順と、
前記復号手順における前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記復号手順における前記各段階での復号が失敗に終わり、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記送信装置に返信する応答手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドＡＲＱ方式の通信システム、当該通信システムに用いられる受信装置、当該受信装置にパケットを送信する送信装置、ハイブリッドＡＲＱ方式の通信方法及びハイブリッドＡＲＱ方式のデータ通信をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルデータ伝送においては、通信路上で信号に混入するノイズなどの影響により発生するビット反転等の情報ビット列の転送エラーに対する対策が必須となる。この対策の代表的なものにＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ−Ｒｅｐｅａｔ−ｒｅＱｕｅｓｔ）がある。ＡＲＱでは、送信装置から受信装置へパケット単位でデータが送信される。送信装置は、送信すべきデータに誤り検出符号の冗長ビットを付加することによりパケットを構成し、そのパケットを送信する。受信装置は、受信されたパケットに付加されていた誤り検出符号を用いて、受信されたパケットデータの誤りが検出する。誤りが検出された場合には、受信装置は、送信装置に対して、そのパケットの再送要求を返信する。送信装置は、その再送要求に従って、そのパケットを再送する。
【０００３】
ＡＲＱでは、誤り検出符号として、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）がよく用いられる。エラー発生確率が十分に小さい通信路であれば、ＡＲＱを採用することにより、転送されたデータの信頼性が十分に保証される。
【０００４】
エラー発生確率が小さくない通信路に対しては、より高いレベルの対策が必要となる場合もある。そこで、誤り検出符号だけではなく、誤り訂正符号も組み合わせることで、さらに高い信頼性を維持したまま効率良くデータ伝送を行うことができる誤り制御手順が提案されている。このような誤り制御手順は、一般に、ハイブリッドＡＲＱ（以下、「ＨＡＲＱ」と略述する）と呼ばれている。
【０００５】
ＨＡＲＱについてさらに詳細に説明する。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）には、ＨＡＲＱが採用された通信システムの模式図が示されている。図１１（Ａ）に示されるように、この通信システムでは、送信装置１０’と、受信装置１２’とが、通信路１１を介して接続されている。送信装置１０’は、送信すべき情報ビット列１０１の誤り検出符号化を行い、さらに誤り訂正符号化を行なってパリティビット１０２を生成する。誤り訂正符号の種類によっては、誤り訂正符号が誤り検出符号を兼ねることも可能である。このパリティビット１０２が情報ビット列１０１に付加されることにより、パケット１００が生成される。なお、ここでは、送信、再送の単位となるパケット１００が、１個の符号語に一対一で対応しているものとする。パケット１００は、送信装置１０’から通信路１１のフォワードチャンネルを介して伝送され、受信装置１２’によって受信される。
【０００６】
受信装置１２’の復号・再送部２０’は、受信したパケット１００に対して、誤り訂正符号の復号処理及び誤り検出処理を行う。さらに、図１１（Ｂ）に示されるように、復号・再送部２０’は、その検出結果に基づいて、送信装置１０’への応答を決定し、その応答を、通信路１１を介して、送信装置１０’に返信する。例えば、パケット１００の復号が成功（エラーなし）した場合には、復号成功の応答、すなわちＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を返信する。また、その復号が失敗（エラーあり）した場合には、受信装置１２’は、失敗応答、すなわちＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ−Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）を、送信装置１０’に返信する。このＮＡＣＫが、そのパケットの再送要求となる。図１１（Ｃ）に示されるように、送信装置１０’は、ＡＣＫを受信した場合、次の新しいパケットを送信する。逆に、送信装置１０’は、ＮＡＣＫを受信した場合、そのＮＡＣＫに係るパケットを再送する。
【０００７】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示されるＨＡＲＱでは、送信装置１０’が、１パケット毎に受信装置１２’からの応答を待って次のパケットを送信する。この方式は、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式と呼ばれている。Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式では、ラウンドトリップ時間分、すなわちパケットを送信してからその応答を受信するまでの時間分のアイドル時間が発生する。このため、通信距離が長く伝播遅延時間が大きい通信路でこの方式を用いると、データ転送効率が著しく低下する。
【０００８】
このような不都合を解決するために、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式とは異なるＨＡＲＱ方式として、Ｇｏ  Ｂａｃｋ−Ｎ方式やＳｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｒｅｐｅａｔ方式などが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これらの方式では、受信装置の応答に関わらず、送信装置が連続的にパケットを送信するため、データ転送効率が飛躍的に向上する。
【０００９】
これら連続的にパケットを送信するＨＡＲＱ方式のデータ転送効率、すなわちスループットは、送信データ量と、受信装置において復号に成功して受理されたパケット内の情報量との比の平均値として定義される。Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｒｅｐｅａｔ方式のスループットＳは、パケットエラー確率をｐとすると、次式で表される。
Ｓ＝ｒ（１−ｐ）  …（１）
ここで、ｒは、誤り訂正符号と誤り検出符号をあわせた符号化率である。
【００１０】
Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｒｅｐｅａｔ方式のＨＡＲＱと同等のスループットを、簡易な手続で実現する方法としてＮ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式がある（例えば、非特許文献２参照）。図１２には、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式（Ｎ＝４）のデータ転送の様子が模式的に示されている。チャネル数Ｎは、Ｎパケット分のデータの送信時間が、ラウンドトリップ時間を越えるように設定されている。
【００１１】
Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式では、仮想的にチャネルがＮ個用意されている。各チャネルでは、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式のＨＡＲＱが独立に行われる。これは、チャネル毎に送信器と受信器が仮想的に設けられ、それぞれ独立にＳｔｏｐ  ａｎｄ  ｗａｉｔ方式でＨＡＲＱが行われているとみなすことができる。ここで、Ｎ＝４と規定する。この場合、図１２に示されるように、受信器０は、パケット０、４、・・・、すなわち４ｎのパケットを受信し、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式でＨＡＲＱを行う。また、受信器１は、パケット１、５、・・・、すなわち４ｎ＋１のパケットを受信し、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式でＨＡＲＱを行う。また、受信器２は、パケット２、６、・・・、すなわち４ｎ＋２のパケットを受信し、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式でＨＡＲＱを行う。また、受信器３は、パケット３、７、・・・、すなわち４ｎ＋３のパケットを受信し、Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式でＨＡＲＱを行う。Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式では、Ｎがラウンドトリップ時間を越えていれば、途切れることのない連続的なパケット送信が可能となる。
【００１２】
また、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｒｅｐｅａｔ方式では、パケット番号を送信する必要がある場合もあるが、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式では、基本的には、パケット番号を送信する必要がないというメリットがある。 
【００１３】
ところで、パケットエラー確率は、誤り訂正符号の能力に依存するため、ＨＡＲＱのスループットは、使用される誤り訂正符号の種類やその復号法に大きく左右される。近年、ターボ符号や低密度パリティ（Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｐａｒｉｔｙ−Ｃｈｅｃｋ；ＬＤＰＣ）符号など、高い訂正能力を持つ符号の研究や、その実用化が進んでいる。ＨＡＲＱにおいてもこれらの符号を採用することでスループットの向上を図ることができる。これらの符号の復号は、一般にメッセージパッシング復号と呼ばれる。メッセージパッシング復号は、符号語ビットの信頼度情報を逐次的に計算する繰り返し復号のアルゴリズムである（例えば、非特許文献３参照）。
【００１４】
ＬＤＰＣ符号のメッセージパッシング復号では、行処理、列処理と呼ばれる２つの処理が交互に繰り返される。パリティ検査行列の各行においては、その成分が非零である位置にある符号語ビットに対して１次式で表される拘束条件が与えられている。そのような１個の符号語ビットに注目すると、他の符号語ビットの信頼度情報（０、１の確率）が与えられれば、この拘束条件下におけるその符号語ビットの信頼度情報を計算することができる。
【００１５】
行処理では、非零の成分に対応する各符号語ビットに対して上述した信頼度情報が算出される。そして、列処理では、各符号語ビットにおいて、対応するパリティ検査行列の各列で、成分が非零である符号語ビットの行処理で算出された信頼度情報とその符号語ビットの受信値をマージする処理が行われる。なお、受信値及び信頼度情報が対数尤度比で与えられる場合は、このマージ処理は、実数値の加算となる。
【００１６】
列処理後には、ビットの硬判定が行われる。ビットの硬判定はこのマージされた値を用いて行われる。ビットの硬判定値から算出されたシンドロームのいずれかが０でないか、決められた繰り返し数に到達していない場合には、その行以外の行処理から得られた信頼度情報と受信値とをマージした値が各行に戻され、これが行処理の次の入力とされる。そして、行処理、列処理及びビットの硬判定が再び行われる。このようにして、行処理、列処理及びビットの硬判定が繰り返される。ビットの硬判定値から算出されたシンドロームがすべて０になる、もしくは決められた繰り返し数に達したら処理が終了する。以下では、この一連の処理を「繰り返し復号処理」と呼ぶ。
【００１７】
この繰り返し復号処理は、局所的な拘束条件に基づいて行われるため、その繰り返しの結果、最適な復号結果が得られるという絶対的な保証はない。しかしながら、復号に用いられるパリティ検査行列が、低密度であり、タナーグラフなどでグラフ表現したときに小さなサイクル（ループ）の個数の割合が小さくなるように設定されている場合（ＬＤＰＣ符号には、検査行列に対してこのような性質が要求される）には、この繰り返し復号処理を用いれば、良好な復号特性を得ることができる。
【００１８】
ＨＡＲＱでは、パケットの再送処理や再送されるパケットの構成を工夫することによってもスループットの改善を図ることができる。送信装置では、最初と同一のパケットを再送し、以前に受信したパケットの受信値は用いずに、再送されたパケットの受信値を用いて復号を行うのが、Ｔｙｐｅ−I  ＨＡＲＱである。一方、そのパケットの過去の受信値も用いて当該パケットの復号処理を再度行うのが、Ｔｙｐｅ−II  ＨＡＲＱである。
【００１９】
Ｔｙｐｅ−II  ＨＡＲＱとして、チェイス・コンバイニングやインクリメンタル・リダンダンシ（以下、「ＩＲ」と略述する）などが知られている（例えば、非特許文献１参照）。チェイス・コンバイニングでは、パケットの前回の受信値と今回の受信値との平均値が、そのパケットの受信値として復号に用いられる。ＩＲでは、送信側において、レート可変符号を用いて追加のパリティが送信される。ＩＲでは、パケット再送時に、符号化利得も改善されるので、スループットがさらに向上する。ただし、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式でＴｙｐｅ−II  ＨＡＲＱを行う場合には、過去に受信したパケットの受信値を格納しておくメモリをチャネル毎に受信側で用意しておく必要がある。   
【００２０】
ＩＲに基づくＴｙｐｅ−II  ＨＡＲＱでは、低レート符号（ｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅと呼ぶ）をパンクチャした高レート符号を送信し、パケット再送時にはパンクチャされたパリティビットを送信する処理を行う方法が採用されるのが一般的である。しかしながら、一般に、パンクチャが行われた高レート符号を用いた場合には、復号特性が劣化したり、復号計算量が増加したりするといったデメリットがある。初回の送信時における復号特性や復号計算量を重視する場合には高レート符号を、ｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅとして、それに対してパリティを付加する形で符号を構成することもできる。
【００２１】
図１３には、ＬＤＰＣ符号でそのような構成を採った場合のパリティ検査行列の模式図が示されている。図１３では、ｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅと示されている部分が初回送信のｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅに対応するパリティ検査行列に対応している。ｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅに対してはこの部分だけを用いて復号を行うことができる。ＩＲ対応のため、再送時の符号に対するパリティ検査行列は、図１３に示されるように、ｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅに対して拡大される。このようなＬＤＰＣ符号を用いた具体的な構成法や、その短縮符号を用いる方法が、各種提案されている（例えば、非特許文献４、５参照）。 
【００２２】
【非特許文献１】S. B. Wicker, Error Control Systems for Digital Communication and Storage, Chapter 15, Prentice-Hall, Inc. 1995.
【非特許文献２】3GPP TR 25.950 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; UTRA High Speed Downlink Packet Access (Release 4), 2005.
【非特許文献３】D. J. C. MacKay, “Good error correcting codes based on very sparse matrices,” IEEE Transaction on Information Theory,” vol. 45, no. 2, pp.399-431, May 1999.
【非特許文献４】M.R.Yazdani and A.H.Banihashemi, “On Construction of Rate-Compatible Low-Density Parity-Check Codes,” IEEE Communications Letters, vol.8, no.3, pp.159-161. March 2004.
【非特許文献５】T. Okamura, “A Hybrid ARQ Scheme based on Shortened Low-Density Parity-Check Codes," in Proceeding of IEEE Wireless Communications and Networking Conference, March 2008.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
繰り返し復号処理では、繰り返し数を多くすると、訂正性能は向上するもののスループットは低下するのが一般的である。図１４には、復号繰り返し処理の最大繰り返し数（Ｉｔｅｒａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅｓ）とパケットエラー確率（ＰＥＲ）との関係が示されている。図１４に示される特性曲線は、パケットの符号長が２３０４で、誤り訂正符号として符号化率が１／２であるＬＤＰＣ符号が用いられ、ビットあたりの電力密度対雑音電力密度比（Ｅｂ／Ｎｏ）が１．８ｄｂであったときのものである。これらの条件は、復号特性が比較的良好であるとされる条件である。
【００２４】
図１４に示されるように、繰り返し復号処理の繰り返し数が多くなればなるほど、パケットエラー確率は低下するが、繰り返し復号処理の最大繰り返し数を３０回以上としても、パケットエラー確率はほとんど変化しなくなる。これは、復号の最大繰り返し数をそれ以上増やしても、特性改善が見込めなくなることを示している。したがって、スループットを考慮すると、繰り返し復号処理の最大繰り返し数は、３０回以下とするのが望ましいということになる。
【００２５】
繰り返し復号処理の繰り返し数が２０回以下の場合、最大繰り返し数を増やすとそれだけパケットエラー確率は低下する。例えば、復号の最大繰り返し数を１０回とすると、パケットエラー確率は、０．０３程度となり、復号の最大繰り返し数を２０回とすると、パケットエラー確率は０．００１程度となる。
【００２６】
ここで、Ｔｙｐｅ−I  ＨＡＲＱでＮ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式を採用した場合のスループットは、上記式（１）に基づいて計算すると、復号の最大繰り返し数が１０回、２０回であった場合には、それぞれ０．９７／２、０．９９９／２となり、大きな差異はないようにも見える。しかしながら、最大繰り返し数が１０回である場合と２０回である場合とでは、復号に要する時間は、実質的に２対１となる。したがって、同一の復号器を利用したと仮定すると、最大繰り返し数１０回と２０回とで達成可能な実質的なスループットの理論比は、０．９７対０．９９／２となり、最大繰り返し数１０回の方が２倍程度の転送効率を実現することができる。 
【００２７】
一方、最大繰り返し数を１０回とした場合には、上述のように、パケットエラー確率が大きくなる（０．００１に対し０．０３）。したがって、通信路の品質をエラーフリーに近づけるためには（実質的なパケットエラー確率を０に近づけるには）、パケットの再送回数を増やす必要がある。再送回数が増えると、それだけデータ遅延が生ずる。再送回数の増大により生ずると考えられる最大の遅延時間を、最大遅延ともいう。
【００２８】
最大遅延の大きさは、復号結果を保持するメモリのサイズやアプリケーションの動作に大きな影響を及ぼす。例えば、Ｔｙｐｅ−I  ＡＲＱを採用した場合を考える。図１４に示されるように、最大繰り返し数１０回でのパケットエラー確率が０．０３であったとすると、パケットの再送によってパケットエラー確率１０-6を達成するためには、０．０３×０．０３×０．０３×０．０３＝０．０００００８１であるから、最低でも３回の再送が必要となる計算となる。一方、最大繰り返し数２０回でのパケットエラー確率が０．００１であったとすると、パケットの再送によってパケットエラー確率１０-6を達成するためには、０．００１×０．００１であるから、再送が１回だけですむ計算となる。また、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔを採用した場合には、当該パケットの復号を最初に行ってから復号が完了するまでの最大遅延は、それぞれパケット数換算で、３ＮとＮとなる。
【００２９】
すなわち、最大繰り返し数を少なく設定した場合には、それを増やした場合と比較して、上述のようにスループットを向上させることはできるものの、最大遅延に関しては著しく増大するようになる。 
【００３０】
さらに、ＬＤＰＣ符号を用いたＩＲ−ＨＡＲＱのように、パケット再送時にパリティ検査行列のサイズが変わってしまう場合には、再送時における、繰り返し復号処理における繰り返し１回あたりの演算量が、初回のｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅの場合と比較して大きくなる。このため、同一時間内（例えば１タイムスロット内）においては、高レートのｍｏｔｈｅｒ  ｃｏｄｅに対してよりも、再送パケットに対して実質的に実行できる繰り返し数が少なくなってしまう可能性がある。この結果、パケットエラー確率がさらに増大し、最大遅延がさらに増大するおそれがある。
【００３１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、復号繰り返し数を制限することによってスループットの向上を図る一方で、パケットエラー確率の低下による遅延の増大を抑えることができる、ハイブリッドＡＲＱ方式の通信システム、受信装置、送信装置、通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る通信システムは、誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置と、を備えるハイブリッドＡＲＱ方式の通信システムにおいて、前記受信装置は、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号部と、前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記各段階での復号が失敗に終わり、前記復号部が前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記送信装置に返信する再送制御部と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
本発明の第２の観点に係る受信装置は、送信装置から通信路を介して受信した誤り訂正符号を含むパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信するハイブリッドＡＲＱ方式の受信装置において、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号部と、前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記各段階での復号が失敗に終わり、前記復号部が前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を返信する再送制御部と、を備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第３の観点に係る送信装置は、本発明の受信装置から通信路を介して前記継続応答を受信した場合に、前記成功応答を受信した場合と同一のパケットを送信する。
【００３５】
本発明の第４の観点に係る通信方法は、誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置との間で行われるハイブリッドＡＲＱ方式の通信方法において、前記受信装置において、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号工程と、前記復号工程における前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記復号工程における前記各段階での復号が失敗に終わり、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記受信装置から前記送信装置に返信する応答工程と、を含むことを特徴とする。
【００３６】
本発明の第５の観点に係るプログラムは、誤り訂正符号を含むパケットを、通信路を介して送信する送信装置と、前記通信路を介して受信したパケットに対して、繰り返し復号処理を行い、その復号に失敗した場合には、そのパケットの再送要求を、前記通信路を介して前記送信装置に返信する受信装置との間で行われるハイブリッドＡＲＱ方式の誤り制御手順をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記受信装置において、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理を、段階的かつ継続的に行う復号手順と、前記復号手順における前記各段階での復号が成功した場合には、復号が成功した旨の成功応答を前記送信装置に返信し、前記復号手順における前記各段階での復号が失敗に終わり、前記パケットに対する前記繰り返し復号処理をさらに継続する場合には、前記繰り返し復号処理を継続する旨の継続応答を前記送信装置に返信する応答手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、復号装置におけるスループットの向上を図る一方で、パケットエラー確率の低下による遅延の増大を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
≪第１の実施形態≫ 
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る通信システムは、ＨＡＲＱの通信システムである。この通信システムでは、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用されている。
【００３９】
図１には、本実施形態に係る通信システム２００の概略的な構成が示されている。図１に示されるように、通信システム２００は、送信装置１０と、通信路１１と、受信装置１２とを備えている。送信装置１０と受信装置１２との間は、通信路１１で通信接続されている。送信装置１０から送信されたパケットは、通信路１１を介して転送され、受信装置１２で受信される。
【００４０】
受信装置１２は、復号・再送部２０を備えている。復号・再送部２０は、受信したパケットに対する復号処理及び再送制御処理を行う。復号・再送部２０は、メッセージパッシング復号、すなわち繰り返し復号処理を行って、パケット１００に含まれる情報ビット列を復号し、復号ビット列を取得する。復号・再送部２０における繰り返し復号処理は、必要であれば段階的、かつ、継続的に行われる。本実施形態では、各段階での最大繰り返し数をＭ回（例えば１０回）としている。各段階の繰り返し復号処理は、１タイムスロット内で行われる。すなわち、複数の段階に渡って繰り返し復号処理が行われる場合には、その繰り返し復号処理は、複数のタイムスロットにまたがるようになる。例えば、２つのタイムスロットに跨って繰り返し復号処理が行われる場合には、その最大繰り返し数は、２Ｍ回（例えば２０回）となる。
【００４１】
図２（Ａ）に示されるように、復号・再送部２０は、１タイムスロット内で、送信装置１０から送信されたパケットデータに対する１次復号処理を行う。その後、復号・再送部２０は、１次復号処理が成功した場合には、送信装置１０にＡＣＫを返信する。
【００４２】
１次復号処理が失敗に終わった場合には、図２（Ｂ）に示されるように、復号・再送部２０は、送信装置１０にＨＯＬＤを返信する。ここで、ＨＯＬＤとは、繰り返し復号処理を継続して行う旨の継続応答である。送信装置１０は、ＨＯＬＤを受信すると、パケットの送信を１回保留することになるが、実際には例えばＡＣＫ受信時に送信するパケット（新たなパケット）と同一のパケットを送信するようにすることが自然な方式の一つである。Ｔｙｐｅ−Ｉ  ＨＡＲＱであればＨＯＬＤ対応の受信パケットは、受信装置１２で、受信したパケットを破棄すればよい。受信装置１２がチェイス・コンバイニングを適用可能であればこのＨＯＬＤに対応する受信パケットも利用することもできる。
【００４３】
続いて、復号・再送部２０は、次のタイムスロット内でも、そのパケットに対する２次復号処理を行う。その後、復号・再送部２０は、２次復号処理が成功した場合には、図２（Ｂ）に示されるように、送信装置１０にＡＣＫを返信する。送信装置１０は、ＡＣＫを受信すると、次のパケット（新たなパケット）を受信装置１２に送信する。一方、２次復号処理が失敗に終わった場合には、復号・再送部２０は、図２（Ｃ）に示されるように、送信装置１０にＮＡＣＫを返信する。送信装置１０は、最終的に、ＮＡＣＫを受信すると前回送信したパケットを再送する。
【００４４】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、復号・再送部２０が、復号部及び再送制御部に対応する。
【００４５】
このように、繰り返し復号処理を段階的に分け、各段階における最大繰り返し数を少なくするようにすれば、スループットの低下を防止できる。さらに、各段階での繰り返し復号処理が失敗しても、その繰り返し復号処理をさらに継続すれば、一連の繰り返し復号処理のパケットエラー確率を低くすることができるので、最大遅延を短縮することができる。
【００４６】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る通信システムでは、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用されている。本実施形態に係る通信システムの構成は、上記第１の実施形態に係る通信システム、すなわち図１に示される通信システムと同じである。
【００４７】
図３には、復号・再送部２０の詳細な構成が示されている。図３に示されるように、復号・再送部２０は、受信値メモリ２１と、復号器２２と、復号ビットメモリ２３と、再送制御部２４と、受信値メモリ制御部２５とを備えている。
【００４８】
受信装置で受信されたパケットデータに相当する信号は、まず、不図示の復調器で復調された後、デジタルビット列データとして受信値メモリ２１に格納される。受信値メモリ２１には、複数のパケットの受信値を格納することができるようになっている。
【００４９】
復号器２２は、受信値メモリ２１に格納されたパケットデータに対して繰り返し復号処理を行う。以下では、最初のタイムスロットで行われる繰り返し復号処理を、１次復号処理と呼び、必要な場合に、続くタイムスロットで継続される繰り返し復号処理を、２次復号処理と呼ぶ。ここで重要なのは、２次復号処理では、１次復号処理がそのまま継続されて行われるものであるということである。２次復号処理は、１次復号処理の処理結果を引き継いで行われる。この結果、２次復号処理は、１次復号処理の繰り返し数と、２次復号処理での繰り返し数との合計数だけ繰り返された繰り返し復号処理と等価となる。
【００５０】
復号器２２の復号結果、すなわち復号ビットデータは、復号ビットメモリ２３に格納される。復号ビットメモリ２３に格納された復号ビットデータは、不図示のフレーム構成部に出力される。不図示のフレーム構成部では、断続的に受信される複数の復号ビットデータが１フレームデータとして合成され、そのフレームデータが、さらに組み合わされて有意情報となる。
【００５１】
本実施形態では、誤り訂正符号として、ターボ符号やＬＤＰＣ符号が用いられている。復号器２２は、対応する誤り訂正符号を用いて繰り返し復号処理を行うとともに、その復号が成功したか否かの誤り検出もあわせて行う。再送制御部２４は、復号器２２に、タイムスロット毎に、復号が成功したか否かを問い合わせる。復号器２２は、復号が成功したか否かに関する情報を再送制御部２４に出力する。再送制御部２４は、その情報を参照して、応答（ＡＣＫ／ＨＯＬＤ／ＮＡＣＫ）を返信する。なお、実際には、再送制御部２４から出力された応答は、不図示の変調器で変調された後、通信路１１を介して送信装置１０に返信される。なお、誤り検出は、再送制御部２４で行われるようにしてもよい。
【００５２】
受信値メモリ制御部２５は、受信値を格納するメモリのアドレス制御や、Ｔｙｐｅ−II  ＨＡＲＱでは、受信したパケットに対する受信値処理などを行う。Ｔｙｐｅ−I  ＨＡＲＱの場合にはＨＯＬＤ応答に対応する受信パケットは破棄することが一つの方法となる。ＨＯＬＤ応答に対して送信されるパケットがＡＣＫ応答に対して送信されるパケットと同一である場合には、このパケットは現在復号処理中のパケットのＡＣＫ応答に対して必ずもう一度送信されるため、これらのパケットを用いてチェイス・コンバイニングを適用することもできる。
【００５３】
図４は、本実施形態の復号・再送部２０における復号・再送制御処理のフローチャートが示されている。図４に示されるように、まず、ステップ２０１において、復号器２２は、１次復号処理を行う。次のステップ２０３では、再送制御部２４は、復号器２２における１次復号処理の処理結果に基づいて、復号が成功したか否かを判定する。より具体的には、再送制御部２４は、復号器２２に復号が成功したか否かを問い合わせる。復号器２２は、例えば、繰り返し復号処理によって最終的に算出されたシンドロームに基づいて、復号成功／失敗を判定し、その判定結果を再送制御部２４に返す。再送制御部２４は、この判定結果に基づいて、ステップ２０３における判定を行う。この判定が肯定されればステップ２０５に進み、否定されればステップ２０７に進む。
【００５４】
ステップ２０５では、再送制御部２４は、ＡＣＫを返信し、処理を終了する。すなわち、ステップ２０３における判定が肯定された場合には、送信装置１０にＡＣＫが返信され、１つのタイムスロット内で、復号・再送制御処理が終了する。
【００５５】
ステップ２０３における判定が否定された場合に実行されるステップ２０７では、再送制御部２４は、ＨＯＬＤを返信する。続くステップ２０９では、復号器２２は、２次復号処理を行う。２次復号処理は、上述のとおり、次のタイムスロットで行われる。
【００５６】
次のステップ２１１では、再送制御部２４は、復号器２２における２次復号処理の処理結果に基づいて、復号が成功したか否かを判定する。この判定は、上記ステップ２０３と同様に行われる。この判定が肯定されればステップ２１３に進み、否定されればステップ２１５に進む。ステップ２１３では、再送制御部２４は、ＡＣＫを返信し、処理を終了する。逆に、ステップ２１５では、再送制御部２４は、ＮＡＣＫを返信し、処理を終了する。
【００５７】
ここで、１次復号処理後のパケットエラー確率をｐとし、２次復号処理後のパケットエラー確率を、ｑとする。このとき本実施形態におけるスループットＳは、次式で示される。
Ｓ＝ｒ（１−ｑ）／（１＋ｐ）≒ｒ（１−ｐ−ｑ）  …（２）
【００５８】
これに対し、本実施形態における１次復号処理のみを行う場合のスループットＳは、上記式（１）に示されるように、ｒ（１−ｐ）である。したがって、ｑがｐよりも十分に小さければ、スループットＳの低下については、ほとんど無視することができる。
【００５９】
一方、例えば、ｐ＝０．０３、ｑ＝０．００１で、パケットエラー確率１０-6を達成するために考えられる最大遅延は、当該パケットの最初の復号時点から計算して、３Ｎだったのに対し、本実施形態ではＮ＋１＋ｐＮ＝１．０４Ｎ＋１程度となり（単位はパケット）、その比は約１／３に短くなる。
【００６０】
以上詳細に説明したように、本実施形態では、復号器２２において、最初のタイムスロットにおける繰り返し復号処理が成功しなかった場合には、継続応答ＨＯＬＤが送信装置１０に返信されるとともに、そのパケットに対する繰り返し復号処理が、続くタイムスロットでも、継続して行われる。このように、繰り返し復号処理を段階的に分け、１段階の最大繰り返し数を少なくするようにすれば、スループットの低下を防止できる。さらに、各段階での繰り返し復号処理が失敗しても、その繰り返し復号処理をさらに継続して行うようにすれば、一連の繰り返し復号処理のパケットエラー確率を低くすることができるので、最大遅延も短くすることができる。
【００６１】
すなわち、本実施形態では、２次復号処理によってパケットエラー確率を大幅に改善できる場合には、そのパケットが再送されるのを待たずに当該パケットの復号処理が完了できるため、再送により生ずる遅延を最小限にとどめることができる。また、繰り返し復号処理を複数の段階に分けることにより、実質的な最大繰り返し数を短くすることができるので、スループットの低下を防止することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、復号・再送部２０は、１次復号処理で復号に失敗した場合には、２次復号処理を実行するが、２次復号処理で復号に失敗した場合には、その時点でそのパケットに対する繰り返し復号処理を終了する。すなわち、本実施形態では、連続する復号処理継続回数を１回とし、そのパケットについてＨＯＬＤが一度返信されたあとは、ＡＣＫ又はＮＡＣＫのいずれかが返信される。
【００６３】
しかしながら、本発明はこれには限られず、復号処理の継続数を２回以上（すなわち繰り返し復号処理の段階を３つ以上）とするようにしてもよい。例えば、図４のステップ２１１において、復号失敗と判定された場合には、再びＨＯＬＤを送信装置に返信し、さらに、次のタイムスロットにおいて、継続して、最大繰り返し数Ｍ回の繰り返し復号処理、すなわち３次復号処理を実行するようにしてもよい。
【００６４】
このように、継続応答ＨＯＬＤを複数回返信することもできるが、繰り返し復号処理においては繰り返し数が大きくなれば、ある程度パケットエラー確率は収束するため、連続してＨＯＬＤを送信する回数の最大値を、パケットエラー確率が十分低くなる最小数に設定しておくのが望ましい。本実施形態は、この最大値が１の場合に相当する。 受信値メモリ２１のメモリ量が制限されている場合には継続応答ＨＯＬＤの応答回数も制限する必要がある。
【００６５】
また、本実施形態では、送信装置１０は、ＨＯＬＤを受信した場合には、次のパケットを送信するようにし、受信装置１２で、そのパケットを破棄するか、送信装置１０でパケット送信を保留するかして、送信装置１０と受信装置１２との間で同期をとるようにした。ただし、同期をとると、送信装置１０においても遅延が発生するため、送信装置１０にも送信パケットを幾つか保持することができるバッファが必要となることに留意すべきである。
【００６６】
≪第３の実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５には、本実施形態に係る復号・再送部２０の構成が示されている。
【００６７】
本実施形態に係る復号・再送部２０では、受信値メモリ制御部２５が設けられている。受信値メモリ制御部２５は、応答履歴格納部３１と、ＨＯＬＤカウンタ３２とを備えている。応答履歴格納部３１には、受信側で応答を返信してから対応するパケットを受信するまでのタイムスロット分に対応する最新の応答履歴が保持される。ＨＯＬＤカウンタ３２には、ＨＯＬＤの返信回数がカウントアップされる。
【００６８】
図６には、復号・再送部２０における復号・再送制御処理のフローチャートが示されている。ここで、ＨＯＬＤカウンタ３２の初期値は０となっており、受信値メモリ２１に格納可能なパケット数をＭとする。なお、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用されている場合には、受信値メモリ２１に格納可能なパケット数Ｍを、１以上Ｎ以下とする必要があり、Ｔｙｐｅ−II  ＨＡＲＱ方式が採用されている場合には、さらに、Ｍ＝Ｎとする必要がある。また、復号器２２は、受信値メモリ２１から当該パケットの受信値を受信値メモリ２１から取り込んだ後に復号を実行する。
【００６９】
まず、ステップ３０１において、復号器２２は、１次復号処理を行う。次のステップ３０３では、再送制御部２４は、復号したビット列に基づいて復号が成功したか否かを判定する。この判定が肯定されればステップ３０５に進み、否定されればステップ３０７に進む。
【００７０】
ステップ３０５では、再送制御部２４はＡＣＫを返信し、処理を終了する。すなわち、ステップ３０１における判定が肯定された場合には、ＡＣＫが返信され、１つのタイムスロット内で、そのパケットに対する復号処理が終了するようになる。
【００７１】
ステップ３０３における判定が否定された後のステップ３０７では、受信値メモリ制御部２５は、ＨＯＬＤカウンタ３２のカウンタ値ｋをチェックする。次のステップ３０９では、カウンタ値ｋがＭ−１より小さいか否かを判定する。この判定が否定されれば、ステップ３１１に進み、肯定されればステップ３１３に進む。ステップ３１１では、再送制御部２４は、ＮＡＣＫを返信し、処理を終了する。
【００７２】
一方、ステップ３１３では、再送制御部２４は、ＨＯＬＤを返信する。続くステップ３１５では、ＨＯＬＤカウンタ３２をインクリメントする。続くステップ３１７では、復号器２２は、２次復号処理を行う。２次復号処理は、次のタイムスロットで実行される。
【００７３】
次のステップ３１９では、再送制御部２４は、復号が成功したか否かを判定する。この判定が肯定されれば、ステップ３２１に進み、否定されればステップ３２３に進む。ステップ３２１では、ＡＣＫを返信し、ステップ３２３では、ＮＡＣＫを返信する。ステップ３２１、３２３終了後は、処理を終了する。
【００７４】
なお、図６のステップ３０５、３１１、３１３、３２１、３２３で、応答を返信した際には、その履歴が、応答履歴格納部３１に格納される。受信値メモリ制御部２５は、ＨＯＬＤ応答に対応する受信パケットに対し、応答履歴格納部３１に格納された応答履歴に基づいて、受信値メモリ２１を制御する。
【００７５】
図７には、本発明における受信値メモリ制御部２５のパケット受信処理のフローチャートが示されている。図７に示されるように、まず、ステップ４０１において、受信値メモリ制御部２５は、受信したパケットが、ＨＯＬＤに対応したパケットであるか否かを判定する。この判定は、応答履歴格納部３１に格納された応答履歴を参照することにより行われる。この判定が肯定されればステップ４０３に進み、否定されればステップ４０７に進む。
【００７６】
ステップ４０３では、受信値メモリ制御部２５は、受信値を破棄し、続くステップ４０５では、受信値メモリ制御部２５は、ＨＯＬＤカウンタ３２をデクリメントする。一方、ステップ４０７では、受信値メモリ制御部２５は、受信値を、受信値メモリ２１に格納する。
【００７７】
次に、図８の表を参照して、Ｔｙｐｅ−Ｉ  ＨＡＲＱでＮ＝４の場合のＮ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用された場合の本実施形態に係る通信システム２００におけるデータの流れについて説明する。ここで、受信値メモリ２１に格納可能なパケット数Ｍは２であるものとする。したがって、ＨＯＬＤカウンタ３２が１であるときに、ステップ３０１における１次復号処理に失敗した場合には、受信装置１２は、繰り返し復号処理は継続せず、ＮＡＣＫを返信するものとする。
【００７８】
図８の表には、本実施形態に係る通信システム２００におけるデータの流れが示されている。この表では、上から、タイムスロット、送信パケット、受信値メモリ０、受信値メモリ１、復号パケット、応答、応答履歴、ＨＯＬＤカウンタという欄が設けられている。
【００７９】
この表の最上行は、タイムスロットの番号を示している。タイムスロットは、番号で示され、その番号は、０から始まり、１５まで示されている。すなわち、この表では、タイムスロット０〜１５における、送信パケット等の流れが時系列にまとめられている。
【００８０】
その次の行は、そのタイムスロットにおいて送信装置１０から送信されるパケットの番号を示している。例えば、タイムスロット０では、番号０の送信パケット（すなわちパケット０）が、送信装置１０から送信され、タイムスロット１では、番号１の送信パケット（パケット１）が、送信装置１０から送信されるようになっている。
【００８１】
続く２つの行には、受信値メモリ２１に格納されるパケットのパケット番号が示されている。Ｍは２であるので、受信値メモリ２１は、同時に２つのパケットを格納することができる。以下では、便宜的に、受信値メモリ２１が２つのメモリを有しているものとし、それぞれ受信値メモリ０、１であるものとする。上の段には、受信値メモリ０に格納されるパケットの番号が示され、下の段には、受信値メモリ１に格納されるパケットの番号が示されている。例えば、タイムスロット１では、受信値メモリ０には、タイムスロット１で送信装置１０から送信されたパケット０が格納されている。また、タイムスロット４では、受信値メモリ１には、パケット３が格納されている。
【００８２】
続く行には、各タイムスロットにおいて復号・再送部２０で復号中のパケット番号が示されている。続く行には、その復号結果に対して、返信される応答の種別が示されている。例えば、ＡＣＫが返信される場合には、Ａと表記され、ＨＯＬＤが返信される場合には、Ｈと表記され、ＮＡＣＫが返信される場合には、Ｎと表記される。
【００８３】
続く行には、応答履歴格納部３１によって保持される前のタイムスロットでの復号結果を受けての応答履歴が示されている。応答履歴格納部３１には、直前の２パケット分の応答履歴が保持されている。例えば、前々回の応答がＡＣＫで、前回の応答がＨＯＬＤである場合には、応答履歴はＡＨとなる。
【００８４】
続く行には、ＨＯＬＤカウンタ３２の値が示されている。
【００８５】
ここで、伝播遅延を１タイムスロットとする。これにより、受信装置１２から応答が返信されてから対応するパケットが受信されるまでの時間が、２タイムスロットとなるので、応答履歴格納部３１は、最新の２パケット分の応答履歴を保持する。
【００８６】
なお、上述のように、この通信システムでは、Ｎ＝４の場合のＮ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用されている。すなわち、この通信システムでは、パケット０、４、８、…、すなわち４ｎのパケットが同じチャネルで処理され、パケット１、５、９、…、すなわち４ｎ＋１のパケットが同じチャネルで処理される。また、パケット２、６、１０、…、すなわち４ｎ＋２のパケットが同じチャネルで処理され、パケット３、７、１１、…、すなわち４ｎ＋３のパケットが同じチャネルで処理される。したがって、例えば、パケット０の次のパケットは、パケット４となり、パケット１の次のパケットは、パケット５というようになる。例えば、パケット０に対してＡＣＫ又はＨＯＬＤが返信された場合には、送信装置１０は、パケット４を送信するようになる。
【００８７】
まず、パケット０は、タイムスロット０で送信され、タイムスロット１で受信値メモリ０に格納され、タイムスロット２で１次復号処理の対象（復号パケット）となる。この１次復号処理は成功し、タイムスロット３では、ＡＣＫが返信される。
【００８８】
同様に、送信パケット１は、タイムスロット１で送信され、タイムスロット２で受信値メモリ０に格納され、タイムスロット３で１次復号処理の対象となる。ここで、タイムスロット３におけるパケット１の１次復号処理が失敗したとする。この場合には、次のタイムスロット４においては、そのパケット１に対する繰り返し復号処理（２次復号処理）が継続され、送信装置１０にはＨＯＬＤが返信される。これに伴って、ＨＯＬＤカウンタ３２も０から１にインクリメントされる。
【００８９】
これを受けて、タイムスロット５では、次のパケット５が送信される。しかしながら、そのパケットは、タイムスロット６で一旦受信されるが、タイムスロット６における応答履歴の先頭はＨとなっているため、受信したパケットは、前回のＨＯＬＤ応答に対応するためこの受信値は信値メモリ０、１には格納されず、破棄される。このとき、ＨＯＬＤカウンタ３２がデクリメントされる。
【００９０】
一方、タイムスロット４では、パケット１の２次復号処理が失敗している。この場合には、タイムスロット５で、ＮＡＣＫが返信される。これにより、タイムスロット６では、パケット６ではなく、パケット０が再送される。再送されたパケット０は、タイムスロット７で受信値メモリ０に格納され、タイムスロット８で復号される。この復号は成功し、タイムスロット９でＡＣＫが返信される。
【００９１】
ところで、タイムスロット４のパケット１の復号処理継続時には、パケット３が受信装置１２で受信される。しかしながら、受信値メモリ０には前回のタイムスロット３に引き続き、パケット２の受信値が保持されている。したがって、新たに受信されたパケット３の受信値は受信値メモリ１に格納される。 
【００９２】
続く、タイムスロット５では、次のタイムスロット６における復号処理に備えるため、受信値メモリ１に保持されたパケット３の受信値が受信値メモリ０に移動する。新たに受信されたパケット４は、受信値メモリ１に格納される。しかしながら、実際には、このような移動を行わず、復号パケットの読み出し先を受信値メモリ０、１間で切り替えるだけでもよい。 
【００９３】
タイムスロット１１では、パケット７の１次復号処理が行われる。ここでは、ＨＯＬＤカウンタの値ｋが１でＭ−１以上となっているため、復号に失敗した場合でもパケット７の復号継続処理は行われない。そして、タイムスロット１２では、再送制御部２４は、ＮＡＣＫを返信してパケット７の処理を終了し、復号器２２は、次のパケット８の復号・再送制御処理を実行する。
【００９４】
≪第４の実施形態≫
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００９５】
本実施形態では、１次復号処理終了後に、繰り返し復号処理の進行度に基づいて、復号を継続することが妥当であるか否かが判定され、妥当であると判定された場合にのみ、続けて２次復号処理が行われる。このように、復号処理を継続することが妥当であるか否かを早期に判定するようにすれば、復号処理を無駄に継続することなく、ＨＯＬＤ応答の回数を削減することが可能となる。
【００９６】
これを実現するために、図９に示されるように、復号器２２には、繰り返し復号処理の進行度を検出する検出部５０が設けられている。ここで、誤り訂正符号としてＬＤＰＣ符号が使用されているものとする。この場合、検出部５０は、復号ビットに対するシンドロームにおけるエラービットの割合や各ビットの復号過程における信頼度情報（外部情報）の絶対値の平均値など、繰り返し復号処理が、成功に向かって進行している否かの指標値に相当する情報を検出することができるようになっている。
【００９７】
図１０には、本実施形態に係る復号・再送制御処理のフローチャートが示されている。図１０に示されるように、ステップ５０１では、復号器２２は、１次信号処理を行う。続くステップ５０３では、検出部５０が、復号状態判別処理を行う。次のステップ５０５では、復号器２２は、復号が成功したか否かを判定する。この判定が肯定されればステップ５０７に進み、ＡＣＫを返信して処理を終了する。逆に、否定されればステップ５０９に進む。
【００９８】
ステップ５０９では、復号器２２は、上記ステップ５０３の復号状態判別処理の処理結果に基づいて、そのパケットにおける繰り返し復号処理を継続するか否かを判定する。ここでは、復号継続が妥当でないと判定された場合には、ステップ５１１に進んで、復号器２２は、ＮＡＣＫを返信し、当該パケットの復号・再送制御処理を終了する。逆に、復号継続が妥当であると判定された場合には、ステップ５１３に進み、復号器２２は、ＨＯＬＤを返信する。続くステップ５１５では、復号器２２は、２次復号処理を行う。
【００９９】
次のステップ５１７では、復号器２２は、復号が成功したか否かを判定する。この判定が肯定されれば、ステップ５１９に進み、再送制御部２４は、ＡＣＫを返信して処理を終了する。逆に、この判定が否定されれば、ステップ５２１に進み、再送制御部２４は、ＮＡＣＫを返信して処理を終了する。
【０１００】
なお、本実施形態では、復号状態の進行状況に応じて、繰り返し復号処理を継続するか否かを判定したが、この判定に加え、上記第３の実施形態と同様に、ＨＯＬＤカウンタのカウント値を用いて、繰り返し復号処理を継続するか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０１】
前述のように、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式では、Ｎがラウンドトリップ時間を越えていれば、途切れることのない連続的なパケット送信が可能となる。例えば、この通信路の伝送距離を３ｋｍとすると、伝播遅延時間は、片道１０μ秒となる。また、通信路のチャネルの伝送速度を１Ｇｂｐｓ、パケット長を２０００ビットとすると、１パケットの送信時間は２μ秒となる。さらに、上記各実施形態に係る通信システムにおける受信装置１２と送信装置１０における処理遅延を考慮すると、ラウンドトリップ時間は３０μ秒程度となることが見込まれる。このとき、Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式が採用された場合には、Ｎ＝１６と設定すれば、途切れることのない連続的なパケット送信が可能となる。
【０１０２】
以上詳細に説明したように、上記各実施形態によれば、復号装置におけるスループットの向上を図る一方で、パケットエラー確率の低下による遅延の増大を抑えることができる。これにより、ＬＤＰＣ符号を用いたＩＲ−ＨＡＲＱが採用された場合でも、パケットの再送回数が少なくなるので、パケットエラー確率や最大遅延の増大が抑制される。
【０１０３】
上記各実施形態に係る通信システムは、例えば、移動体通信の通信システムとして採用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システム２００の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】復号・再送制御処理のタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る復号・再送部の構成を示すブロック図である。
【図４】復号・再送制御処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る復号・再送部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５の復号・再送部における復号・再送制御処理のフローチャートである。
【図７】受信値メモリ制御部のパケット受信処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る通信システムのデータの流れを示す表である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る復号・再送部の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の復号・再送部における復号・再送制御処理のフローチャートである。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、従来のハイブリッドＡＲＱの通信システムの模式図である。
【図１２】Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｔｏｐ  ａｎｄ  Ｗａｉｔ方式（Ｎ＝４）のデータ転送の模式図である。
【図１３】ＩＲに基づくＴｙｐｅ−II  ＨＡＲＱにおけるパリティ検査行列の模式図である。
【図１４】復号繰り返し処理の最大繰り返し数とパケットエラー確率（ＰＥＲ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０、１０’  送信装置
１１  通信路
１２、１２’  受信装置
２０  復号・再送部
２１  受信値メモリ
２２  復号器
２３  復号ビットメモリ
２４  再送制御部
２５  受信値メモリ制御部
３１  応答履歴格納部
３２  ＨＯＬＤカウンタ
５０  検出部
１００  パケット
１０１  情報ビット列
１０２  パリティビット
１０３  復号・再送部
１１０  フォワードチャネル
２００  通信システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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