(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
2019176440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再送制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）。
【００１９】
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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【発明の効果】
【００３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
［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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
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）。
【００５５】
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）。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
［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。
【００７３】
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。
【００７４】
［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。
【００７５】
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。
【００７６】
［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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【符号の説明】
【００８４】
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
【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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