JP2010141909A

JP2010141909A - 通信装置およびデータフレーム再送方法

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Publication number: JP2010141909A
Application number: JP2010014908A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Tanigawa; 弘展谷川; Yasuhiro Nakamura; 泰浩中村; Nobuaki Takamatsu; 信昭高松; Toru Sawara; 徹佐原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を決定すること。
【解決手段】ＯＦＤＭＡ方式により他の通信装置と通信を行い、該他の通信装置から送信される受信確認情報に応じ、自動再送方式により該他の通信装置にデータフレームを再送する通信装置であって、前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を前記受信確認情報の受信タイミングに基づいて決定する通信装置。また、前記受信確認情報は、NACKまたはACKである。
【選択図】図２

Description

本発明は、通信装置およびデータフレーム再送方法に関する。

誤り訂正方式の一つであるＡＲＱ（Automatic Repeat Request：自動再送要求）方式では、受信したデータフレームに誤りがあった場合、受信側が送信側に対してACKまたはNACKなどの受信確認情報を送信し、さらに当該データフレームの再送要求を送信する。送信側は、受信した受信確認情報や再送要求に基づいて再送すべきデータフレームを特定し、所定のタイミングで受信側に再送する。このため、ＡＲＱ方式による誤り訂正効率の向上には、データフレームの再送回数を減らすことや、再送要求や受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を短縮すること、などが有効であると考えられる。

この点、下記特許文献１には、ハイブリッドＡＲＱを適用した無線送信装置において、データフレームの再送回数を減らすことにより、システムスループットを向上させる技術が開示されている。

特開２００４−２５３８２８号公報

再送要求や受信確認情報の受信からデータフレームの再送までにはある一定の処理時間（以下、基準所要時間と称する。）を要するため、特に、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（Time Division Multiple Access/Time Division Duplex：時分割多重複信）方式による通信では、再送要求や受信確認情報を受信したフレームの直後に続く送信フレームを使ってデータフレームを再送することが困難な場合がある。そのため、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式に適用する従来のＡＲＱでは、データフレームの再送処理に十分な時間を確保するため、一律に、再送要求を受信したフレームの次々フレーム以降の送信フレームを使ってデータフレームを再送するようにしている。その結果、データフレームの誤りが発生すると、必ず１ＴＤＭＡフレーム分以上の再送遅延が発生するという問題が生じている。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、再送要求や受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を良好に短縮することができる通信装置およびデータフレーム再送方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信装置は、ＯＦＤＭＡ方式により他の通信装置と通信を行い、該他の通信装置から送信される受信確認情報に応じ、自動再送方式により該他の通信装置にデータフレームを再送する通信装置であって、前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を前記受信確認情報の受信タイミングに基づいて決定する。

本発明によれば、受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間差を受信確認情報の受信タイミングで決定するので、データフレームを再送するまでの時間を短縮することができる。

また、前記通信装置は、前記他の通信装置との通信開始時に、前記受信確認情報を受信してからデータを再送するまでの時間を含むタイミング差情報を取得し、前記受信確認情報の受信タイミングと当該タイミング差情報に基づいて、前記受信確認情報を受信してからデータを再送するまでの時間を決定する。

なお、前記受信確認情報は、NACKまたはACKであるとしてもよい。

また、本発明に係る再送方法は、ＯＦＤＭＡ方式により他の通信装置と通信を行い、該他の通信装置から送信される受信確認情報に応じ、自動再送方式により該他の通信装置にデータフレームを再送する再送方法であって、前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を前記受信確認情報の受信タイミングに基づいて決定する。

本発明の実施形態に係る移動体通信システムの全体構成図である。本発明の実施形態に係る移動局装置の機能ブロック図である。タイミング差情報記憶部の一例を示す図である。ＴＤＭＡ／ＴＤＤによるタイムスロット構成およびＯＦＤＭＡによるサブチャネル構成の一例を示す図である。データフレームの再送タイミングを説明する図である。移動局装置におけるタイミング差情報を取得する処理を示すフロー図である。移動局装置におけるデータフレーム送信（再送を含む）処理を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの全体構成図である。同図に示すように、移動体通信システム１は、基地局装置１０と複数の移動局装置１２（ここでは３つとする。）を含んで構成されている。

各移動局装置１２は、基地局装置１０と無線通信を行うものであり、たとえば可搬型の携帯電話機、携帯情報端末、および通信カードである。ここでは、ＴＤＤ方式により基地局装置１０とデータの送受信を行い、またＴＤＭＡ方式およびＯＦＤＭＡ方式により多重通信を行う。さらに、基地局装置１０は、後述するようにアダプティブアレイアンテナを備えており、このアダプティブアレイアンテナを用いて、同一のタイムスロットおよび同一のキャリア周波数において、複数の移動局装置１２のそれぞれと空間分割多重（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）方式による多重通信を行う。こうして、きわめて高い周波数利用効率で複数の移動局装置１２と双方向通信を行うようにしている。

図４は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤによるタイムスロット構成（１ＴＤＭＡフレーム分）およびＯＦＤＭＡによるサブチャネル構成の一例を示す図である。同図に示すように、ダウンリンク（基地局装置１０から移動局装置１２に向かう無線伝送路）およびアップリンク（移動局装置１２から基地局装置１０に向かう無線伝送路）は、それぞれ４つのタイムスロットから構成されている。また、各タイムスロットは、それぞれ２８のサブチャネルから構成されており、そのうち１つは制御チャネル（ＣＣＨ：Control Channel）として、残りの２７サブチャネルは通信チャネル（ＴＣＨ：Traffic Channel）として使用される。

基地局装置１０は、ダウンリンクおよびアップリンクそれぞれにおいて、通信チャネルとして使用される計１０８のサブチャネル（２７サブチャネル×４スロット）のうち、少なくとも一部のサブチャネルを各移動局装置１２に割り当てる。具体的には、図４に示すように、１つのアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ：Anchor Sub Channel）を割り当て、必要に応じ１または複数のエクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ：Extra Sub Channel）を各移動局装置１２に割り当てる。

ＡＳＣＨは、リンク確立時（通信開始時）に決定され、ＣＣＨを用いて各移動局装置１２に通知されるサブチャネルであり、主にＭＡＰ情報やＡＣＫ情報などの制御情報を送受信するために使用されるものである。ＭＡＰ情報とは、それを受信した次のＴＤＭＡフレーム（次のアップリンクフレームおよびダウンリンクフレーム）で使用する１または複数のＥＳＣＨを示す１０８ビットからなるビット列である。具体的には、次ＴＤＭＡフレームにおいて当該移動局装置１２に割り当てるＥＳＣＨに対応するビットを“１”で示し、その他のサブチャネル（ＡＳＣＨ、他の移動局装置１２に割り当てるＥＳＣＨ、および空きサブチャネル）に対応するビットを“０”で示すものである。また、ＡＣＫ情報とは、アップリンクにおいて受信されたデータフレームのシーケンス番号、および当該データフレームの誤りの有無を示すＡＣＫ（Acknowledge：肯定応答）またはＮＡＣＫ（Negative Acknowledge：否定応答）を格納するものである。特にＡＣＫ情報がＮＡＣＫである場合、そのＡＣＫ情報はデータフレームの再送要求を意味する。

一方、ＥＳＣＨは、リンク確立後に決定され、ＡＳＣＨを用いて各移動局措置１２に通知されるＭＡＰ情報により特定されるサブチャネルであり、主に通信データの送受信に使用されるものである。なお、図４に示すように、ＡＳＣＨとＥＳＣＨはスロット番号の対応するダウンリンクスロットとアップリンクスロット（ＤＬ＃１とＵＬ＃１、ＤＬ＃２とＵＬ＃２、・・・）の同じサブチャネルに割り当てられる。

図２は、移動局装置１２の機能ブロック図である。同図に示すように、移動局装置１２は、アンテナ２０、無線通信部２２、信号処理部２４、変復調部２６、データバッファ２８、外部Ｉ／Ｆ部３２、データ入力部３４、データフレーム再送制御部３６、記憶部４６を含んで構成されている。

無線通信部２２は、ローノイズ増幅器、ダウンコンバータ、アップコンバータを含んで構成されており、アンテナ２０で受信される基地局装置１０からの無線信号をダウンコンバートし、信号処理部２４に出力する。また、信号処理部２４から入力される送信信号を無線信号にアップコンバートし、送信出力レベルにまで増幅して、アンテナ２０から送信するものである。

信号処理部２４は、無線通信部２２から入力される信号に対して、シンボル同期およびガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）信号の除去などを行ってベースバンドＯＦＤＭ信号を取得し、変復調部２６に出力する。また、変復調部２６から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号にガードインターバル信号を付加し、無線通信部２２に出力するものである。

変復調部２６は、Ａ／Ｄコンバータ、ＦＦＴ部、チャネル等推定部、デマッピング部を含んでおり、信号処理部２４から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調し、得られた受信データフレームをデータバッファ２８に出力するものである。具体的には、ベースバンドＯＦＤＭ信号をＡ／Ｄ変換した後、ＦＦＴ部においてＦＦＴを行い、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリア成分を得る。次に、所定のチャネル推定処理などを施した後に、チャネル情報記憶部４８に記憶されるサブチャネルの割当状況を参照しながら、基地局装置１０から割り当てられた複数のサブチャネル（１つのＡＳＣＨと１または複数のＥＳＣＨ）に係る各サブキャリア成分を連結してシンボル列を生成する。そして、そのシンボル列を復号して得た受信データフレームをデータバッファ２８に出力する。

また、変復調部２６は、シンボルマッピング部、ＩＦＦＴ部、Ｄ／Ａコンバータを含んでおり、データバッファ２８（送信キュー３０）から入力される送信データフレームをＯＦＤＭ変調し、得られたベースバンドＯＦＤＭ信号を信号処理部２４に出力するものである。具体的には、チャネル情報記憶部４８に記憶されるサブチャネルの割当状況を参照しながら、送信データフレームを分割し、基地局装置１０から割り当てられた複数のサブチャネル（１つのＡＳＣＨと１または複数のＥＳＣＨ）それぞれに係る送信データを生成する。次に、生成した当該各サブチャネルの送信データをシンボルマッピングによりシンボル列に変換し、当該シンボル列を当該サブチャネルの各サブキャリアに分配する。そして、ＩＦＦＴ部においてＩＦＦＴを行い、Ｄ／Ａ変換して得たベースバンドＯＦＤＭ信号を信号処理部２４に出力する。

データバッファ２８は、送信キュー３０を含んで構成されており、変復調部２６から入力される基地局装置１０からの受信データフレームを一時的に記憶するとともに、それらを連結してなる受信データを所定の外部Ｉ／Ｆ部３２を介して図示しない上位装置に順次出力する。また、上位装置から外部Ｉ／Ｆ部３２を介して入力される各移動局装置１２への送信データフレームやテンキーなどのデータ入力部３４から入力されるデータを一時的に記憶するとともに、それら送信データから送信データフレームを生成し、送信キュー３０を介して変復調部２６に順次出力するものである。

送信キュー３０は、送信データフレームを先入れ先出し（ＦＩＦＯ：First In First Out）方式のリスト構造で保持するものである。送信キュー３０には、送信データフレームまたはデータフレーム再送制御部３６から入力される再送データフレームがＴＤＭＡフレームごとに追加される。また、送信キュー３０における最先のデータフレームは、ＴＤＭＡフレームごとに取り出され、変復調部２６に出力される。

記憶部４６は、メモリを含んで構成されており、チャネル情報記憶部４８およびタイミング差情報記憶部５０を含んでいる。

チャネル情報記憶部４８は、基地局装置１０から割り当てられたサブチャネル（１つのＡＳＣＨと１または複数のＥＳＣＨ）を記憶するものである。なお、ＡＳＣＨはＡＣＫ情報を伝送するサブチャネルであるため、ＡＳＣＨのスロット位置はＡＣＫ情報の受信タイミング（受信スロット）を示すことになる。

タイミング差情報記憶部５０は、ＮＡＣＫの受信タイミングを示す情報に関連づけて、基準所要時間に係る条件を満たすタイミング差を示すタイミング差情報を記憶するものである。ここで、基準所要時間は、ＮＡＣＫを受信してからデータフレームを再送するまでの処理（以下、データフレーム再送処理と称する。）に最低限必要となる時間であり、たとえば処理実行速度の最も遅い（処理能力の最も低い）移動局装置１２を基準として設定されるものである。また、基準所要時間に係る条件を満たすタイミング差とは、ＮＡＣＫの受信タイミングと当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの再送タイミングとのタイミング差であって、基準所要時間以上かつ基準所要時間に可能な限り近い時間を有するタイミング差のことである。なお、ＮＡＣＫの受信タイミングは、ＮＡＣＫの受信スロットにより特定されてもよく、データフレームの再送タイミングは、再送データフレームの送信スロットまたはその送信スロットを含む送信フレームにより特定されてもよい。

図３は、タイミング差情報記憶部５０の一例を示す図である。同図に示すように、タイミング差情報記憶部５０には、ＡＳＣＨ（ＡＣＫ情報を伝送するサブチャネル）のスロット位置に関連づけて、タイミング差情報（タイミング１、タイミング２）が記憶されている。これは、ＮＡＣＫの受信スロットを示すＡＳＣＨのスロット位置と、当該ＮＡＣＫに係るデータフレームを再送するタイミングを示す送信フレームとの対応関係を示すものであり、各送信フレームは、移動局装置１２においてデータフレーム再送処理に要する基準所要時間を確保しつつ、それを最小化するよう設定されている。すなわち、図３に示すタイミング差情報記憶部５０に示される情報は、ＮＡＣＫの受信スロットを示すＡＳＣＨのスロット位置ごとに、基準所要時間を確保しつつデータフレーム再送処理時間を最小化する最適な送信フレームを示すものである。このため、たとえば、ＮＡＣＫが「第１スロット」で受信される（ＡＳＣＨのスロット位置が「第１スロット」である）場合、当該受信スロットの次フレーム（タイミング１）でデータフレームを再送すれば、データフレーム再送処理が最も短縮されることになる。

データフレーム再送制御部３６は、再送要求取得部３８、データフレーム再送タイミング決定部４０、送信済みバッファ４２、再送データフレーム選出部４４を含んで構成されており、基地局装置１０から送信される再送要求に応じて、当該再送要求に係るデータフレームの再送を制御するものである。

再送要求取得部３８は、データバッファ２８から出力される受信データから、ＴＤＭＡフレームごとにＡＣＫ情報を取得するとともに、当該ＡＣＫ情報の受信タイミング（受信スロット）を取得するものである。

データフレーム再送タイミング決定部４０は、ＮＡＣＫの受信タイミングと当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの再送タイミングとのタイミング差がデータフレーム再送処理に要する基準所要時間に近づくよう、ＮＡＣＫの受信タイミングに基づいて、当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの再送タイミング（送信スロットまたは送信フレーム）を決定するものである。

図５は、データフレーム再送タイミング決定部４０が特定するデータフレームの再送タイミングを説明する図である。同図（ａ）に示すように、ＮＡＣＫの受信スロットを示すＡＳＣＨのスロット位置が第１スロットである場合、データフレーム再送タイミング決定部４０は、ＮＡＣＫ受信スロットの次送信フレームをデータフレーム再送タイミングとして決定する。これは、ＮＡＣＫ受信スロットから次送信フレームまでの約３スロット分の時間内に、いずれの移動局装置１２もデータフレームの再送処理を完了させることが可能であるという設計・実験結果などに基づくものである。この場合、データフレーム再送処理時間を従来と比べて少なくとも１ＴＤＭＡフレーム分は短縮できる。一方、同図（ｂ）に示すように、ＡＳＣＨのスロット位置（ＮＡＣＫ受信スロット）が第４スロットである場合、データフレーム再送タイミング決定部４０は、ＮＡＣＫ受信スロットの次々送信フレームをデータフレーム再送タイミングとして決定する。これは、ＮＡＣＫ受信スロットから次送信フレームまでの時間（ほぼ０スロット）内に、すべての移動局装置１２がデータフレーム再送処理を完了させることは困難であるとの設計・実験結果などに基づくものである。

なお、データフレーム再送タイミング決定部４０は、ＮＡＣＫの受信スロットを示すＡＳＣＨのスロット位置に関連づけて、タイミング差情報記憶部５０からタイミング差情報を読み出すとともに、当該ＮＡＣＫの受信スロットと読み出したタイミング差情報とに基づいて、当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの再送タイミング（送信フレーム）を決定してもよい。

送信済みバッファ４２は、基地局装置１０に送信した複数のデータフレームの少なくとも一部を、それら各データフレームのシーケンス番号に関連づけて一時的に記憶するものである。送信キュー３０における最先のデータフレームは、ＴＤＭＡフレームごとに送信されるものであり、送信とともに送信キュー３０から取り出され、送信済みバッファ４２に記憶される。

再送データフレーム選出部４４は、再送要求取得部３８が取得するＡＣＫ情報にＮＡＣＫが格納されている場合、当該ＡＣＫ情報に格納されるデータフレームのシーケンス番号に基づいて、送信済みバッファ４２から再送すべきデータフレームを選出し、送信キュー３０に追加する。また、ＡＣＫ情報にＡＣＫが格納されている場合、当該ＡＣＫ情報に格納されるデータフレームのシーケンス番号に係るデータフレームを、送信済みバッファ４２から削除するものである。

ここで、移動局装置１２の動作について説明する。

図６は、通信開始時にタイミング差情報を取得する処理を示すフロー図である。同図に示すように、通信が開始されると、チャネル情報記憶部４８は、基地局装置１０から割り当てられた１つのＡＳＣＨと１または複数のＥＳＣＨを記憶する。次に、データフレーム再送タイミング決定部４０は、チャネル情報記憶部４８からＡＳＣＨのスロット位置を取得する（Ｓ１００）。また、取得したＡＳＣＨのスロット位置に関連づけて、タイミング差情報記憶部５０からタイミング差情報を取得する（Ｓ１０２）。

図７は、移動局装置１２におけるデータフレーム送信（再送を含む）を示すフロー図である。同図に示すように、まず、アップリンクフレームにおいて、上位装置から受け取った送信パケットを含むデータフレームをデータバッファ２８に記憶する（Ｓ２００）。そして、データフレームを送信キュー３０に追加する（Ｓ２０２）。次に、送信キュー３０から最先のデータフレームを取り出すとともに、当該データフレームを送信信号に変換し、基地局装置１０に対して送信する（Ｓ２０４）。そして、送信したデータフレームをそのシーケンス番号に関連づけて送信済みバッファ４２に記憶させる（Ｓ２０６）。

次に、ダウンリンクフレームにおいて、基地局装置１０からの受信データを取得する。再送要求取得部３８は、受信データからＡＣＫ情報を取得し、ＡＣＫ情報に格納された値がＡＣＫであるかＮＡＣＫであるかを判断する（Ｓ２０８）。当該値がＡＣＫである場合、再送データフレーム選出部４４は、当該ＡＣＫ情報に格納されるデータフレームのシーケンス番号に基づいて、送信済みバッファ４２から該当するデータフレームを削除する（Ｓ２１０）。そして、データ送信が完了したか否かを判断し（Ｓ２１２）、送信が完了していなければ、次のアップリンクフレームにおいて、Ｓ２０２以降の処理が実行される。

一方、Ｓ２０８において、ＡＣＫ情報に格納された値がＮＡＣＫである場合、データフレーム再送タイミング決定部４０は、再送要求取得部３８により取得された当該ＮＡＣＫの受信スロットと、Ｓ１０２において取得したタイミング差情報とに基づいて、当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの送信フレームを決定する（Ｓ２１４）。次に、再送データフレーム選出部４４は、当該ＡＣＫ情報に格納されるデータフレームのシーケンス番号に基づいて、送信済みバッファ４２から再送すべきデータフレームを選出し（Ｓ２１６）、当該データフレームがＳ２１４において決定された送信フレームにおいて送信されるよう、送信キュー３０に追加する（Ｓ２１８）。そして、次のアップリンクフレームにおいて、Ｓ２０４以降の処理が実行される。

上記実施形態によれば、ＮＡＣＫを受信してから当該ＮＡＣＫに係るデータフレームを再送するまでの時間がデータフレームの再送処理に要する基準所要時間に近づくよう、ＮＡＣＫの受信タイミング（受信スロット）に基づいて当該ＮＡＣＫに係るデータフレームの再送タイミング（送信フレーム）を決定する。このため、ＮＡＣＫを受信してからデータフレームを再送するまでの時間を良好に短縮することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、以上の説明では、ＳＤＭＡ、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ、およびＯＦＤＭＡを併用した移動体通信システムにおける移動局装置に本発明を適用したが、本発明は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤおよびデータフレームの自動再送要求方式を採用する通信装置全般に適用可能である。

また、上記実施形態では、基地局装置１０からのデータフレーム再送要求に応じて、移動局装置１２がデータフレームを再送する構成を示したが、移動局装置１２と基地局装置１０の立場を入れ替えた構成や、それぞれが再送要求およびデータフレーム再送の両機能を備える構成に本発明を適用してよいのはもちろんである。

１移動体通信システム、１０基地局装置、１２移動局装置、２０アンテナ、２２無線通信部、２４信号処理部、２６変復調部、２８データバッファ、３０送信キュー、３２外部Ｉ／Ｆ部、３４データ入力部、３６データフレーム再送制御部、３８再送要求取得部、４０データフレーム再送タイミング決定部、４２送信済みバッファ、４４再送データフレーム選出部、４６記憶部、４８チャネル情報記憶部、５０タイミング差情報記憶部。

Claims

ＯＦＤＭＡ方式により他の通信装置と通信を行い、該他の通信装置から送信される受信確認情報に応じ、自動再送方式により該他の通信装置にデータフレームを再送する通信装置であって、
前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を前記受信確認情報の受信タイミングに基づいて決定する通信装置。
前記通信装置は、
前記他の通信装置との通信開始時に、前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を含むタイミング差情報を取得し、
前記受信確認情報の受信タイミングと当該タイミング差情報に基づいて、
前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を決定する請求項１に記載の通信装置。
前記受信確認情報は、NACKまたはACKである請求項１および２に記載の通信装置。
ＯＦＤＭＡ方式により他の通信装置と通信を行い、該他の通信装置から送信される受信確認情報に応じ、自動再送方式により該他の通信装置にデータフレームを再送する再送方法であって、
前記受信確認情報を受信してからデータフレームを再送するまでの時間を前記受信確認情報の受信タイミングに基づいて決定する再送方法。