CN1792057A - 分层及分等级调制系统的一体接收机 - Google Patents

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CN1792057A CNA2004800132325A CN200480013232A CN1792057A CN 1792057 A CN1792057 A CN 1792057A CN A2004800132325 A CNA2004800132325 A CN A2004800132325A CN 200480013232 A CN200480013232 A CN 200480013232A CN 1792057 A CN1792057 A CN 1792057A
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库马尔·拉马斯瓦米
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Abstract

一种卫星接收机，包括用于提供接收信号的下变频器以及具有至少两个解调模式用于解调接收信号的解调器，其中一个解调模式是分等级解调，并且另一解调模式是分层解调。

Description

分层及分等级调制系统的一体接收机
技术领域
本发明一般地涉及通信系统，具体地说，涉及基于卫星的通信系统。
背景技术
如1999年10月12日授予Ramaswamy的美国专利No.5,966,412中所述，分等级(hierarchical)调制作为一种方式可以使用在卫星系统中，可以继续支持现有传统接收机，并且还提供了用于提供新服务的增长路径。换言之，基于后向兼容分等级调制的卫星系统不需要现有用户购买新的卫星接收机，就允许向系统中加入额外特征或服务。在基于分等级调制的通信系统中，至少加入两个信号(例如，上层(UL)信号和下层(LL)信号)来生成用于传输的同步调制的卫星信号。在提供后向兼容性的基于卫星的通信系统的环境中，LL信号提供额外服务，而UL信号提供传统服务，即，UL信号实际上与以前传输的信号相同——这样，卫星传输信号能够继续发展，而不会对传统接收机的用户造成影响。于是，已经拥有传统接收机的用户可以继续使用传统接收机，直到例如用户决定升级到能够恢复LL信号来提供额外服务的接收机或机顶盒。
类似地，基于分层(layered)的通信系统也能够用来提供后向兼容的方法。在基于分层调制的系统中，至少两个信号(例如，还是UL信号(传统服务)和LL信号(额外服务))被调制到相同载波上(彼此之间可能异步)。UL信号和LL信号分别通过两个发射机应答器(transponder)传输，并且分层调制接收机的前端在将传送的数据恢复之前将它们组合起来。
发明内容
人们已经知道，设计来接收并解调基于分等级调制的信号的接收机不能接收并解调基于分层调制的信号，反之亦然。这样，对每种调制系统，必须设计并制造单独的接收机。因此，根据本发明的原理，一种接收机包括用于提供接收信号的下变频器以及具有至少两个解调模式用于解调接收信号的解调器，其中一个解调模式是分等级解调，并且另一解调模式是分层解调。
在本发明的一个实施例中，一种卫星通信系统包括发射机、卫星发射机应答器以及接收机。发射机向卫星发射机应答器发送上行多级调制信号(分等级调制和分层调制)，卫星发射机应答器将多级调制信号下行广播到一个或多个接收机。至少一个接收机能够工作于多种解调模式中的任意一种，用于处理接收信号。具体地说，作为解调模式的函数，接收机选择要执行的解调处理，其中多种解调模式中至少两种是分等级解调模式和分层解调模式；并且接收机然后根据所选择的解调模式来解调接收信号。
附图说明
图1示出了体现本发明原理的示例性卫星通信系统；
图2示出了通过图1的卫星15的传输路径的示例性方框图；
图3示出了用于在图1的发射机5中实现分等级调制的示例性实施例；
图4示出了上层和下层中使用的示例性符号星座；
图5示出了多级信号的示例性结果符号星座；
图6示出了用于在图1的发射机5中实现分等级调制的另一示例性实施例；
图7示出了图1的发射机5中使用的示例性分层调制实施例；
图8示出了在基于分层调制的系统的环境中卫星传输路径的示例性方框图；
图9示出了根据本发明原理的接收机的示例性方框图；
图10示出了根据本发明原理的图9的一体解调器/解码器320的示例性方框图；
图11～15示出了根据本发明原理的一体解调器/解码器320的不同部分的各种方框图；
图16示出了示例性信号空间；
图17示出了根据本发明原理的示例性对数似然比查找表；
图18示出了示例性符号星座；
图19和20示出了对数似然比计算；
图21示出了图10的H-L mux 395的另一变化；
图22～23示出了根据本发明原理的一体解调器/解码器320的其他示例性实施例；
图24示出了根据本发明原理的示例性流程图；以及
图25示出了根据本发明原理的另一示例性实施例。
具体实施方式
附图中发明性概念之外的元件是公知的，在此不详细描述。同样，假设熟知基于卫星的系统，并且这里不详细描述。例如，除了发明性概念之外，卫星发射机应答器、下行信号、符号星座(symbolconstellation)、射频(rf)前端、和接收机部分(例如，低噪声模块下变频器)、用于生成传输位流的格式化和编码方法(例如，运动图像专家组(MPEG)-2系统标准(ISO/IEC13818-1))以及解码方法(例如，对数似然比)、软输入软输出(SISO)解码器、Viterbi解码器都是公知的，并且这里不描述。另外，可以使用传统的编程技术(这里同样不描述)来实现发明的概念。最后，附图中相似的标号代表相似的元件。
图1示出了根据本发明原理的示例性通信系统50。通信系统50包括发射机5、卫星信道25、接收机30以及电视(TV)35。虽然下面将更详细地描述，但是下面给出对通信系统50的简短概述。发射机5接收多个数据流(由信号4-1至4-K代表)，并且将多级(multi-level)调制信号6提供给卫星传输信道25。示例性地，这些数据流代表卫星TV系统的控制信令、内容(例如，视频)等，并且彼此之间可以独立或相关，或者是它们的组合。多级调制信号6代表具有K层的基于分等级调制的信号或者基于分层调制的信号，其中K≥2。应该注意，词语“层”和“级”在这里可交换使用。卫星信道25包括发射天线10、卫星15和接收天线20。发射天线10(代表地面发射站)向卫星15提供多级调制信号6作为上行信号11。简单参考图2，示出了通过卫星15的信号传输路径的示例性方框图。卫星15包括输入滤波器155、行波管放大器(TWTA)165和输出滤波器175。上行信号11首先由输入滤波器155滤波，然后由TWTA 165放大用于重传。来自TWTA 165的输出信号然后由输出滤波器175滤波，以提供下行信号16(其频率通常不同于上行信号)。这样，卫星15将接收到的上行信号通过下行信号重传到广播区域。该广播区域通常覆盖预定的地理区域，例如，美国大陆的一部分。回到图1，下行信号16由接收天线20接收，接收天线20将接收信号29提供给接收机30，接收机30根据本发明的原理解调并解码接收信号29，以通过信号31向TV 35例如提供内容，用于在TV 35上进行观看。应该注意，虽然这里没有描述，但是发射机5还可以在发射之前使信号预失真，以补偿信道中的非线性。
如上所述，在本说明书的上下文中，多级调制信号6代表基于分等级调制的信号或者基于分层调制的信号。在前一情形中，图3示出了发射机5的示例性方框图；而在后一情形中，图7示出了发射机5的示例性方框图。在本说明书的其他部分，示例性地假设存在两个数据流，即，K＝2。应该注意，本发明并不限于K＝2，实际上，特定的数据流(例如，信号4-1)可能已经代表多个其他数据流(未示出)的集合。
首先参考图3，示出了发射机5中所使用的示例性分等级调制发射机。分等级调制被简单地描述为同步调制系统，其中，下层信号同步地嵌入到上层信号中，从而创建较高阶的调制字母表(alphabet)。
在图3中，分等级调制发射机包括UL编码器105、UL调制器115、LL编码器110、LL调制器120、乘法器(或放大器)125和130、组合器(或加法器)135以及上变频器140。上层(UL)路径由UL编码器105、UL调制器115以及放大器125代表；而下层(LL)路径由LL编码器110、LL调制器120以及放大器130代表。这里所使用的术语“UL信号”是指UL路径中的任何信号，并且从上下文来看是清楚的。例如，在图3的环境中，这是信号4-1、106、116和126中的一个或多个。类似地，术语“LL信号”是指LL路径中的任何信号。同样，在图3的环境中，这是信号4-2、111、121和131中的一个或多个。另外，每个编码器实现已知的检错/纠错码(例如，卷积码或格状码(trelliscode)；级联(concatenated)前向纠错(FEC)方案，其中速率1/2、2/3、4/5或6/7的卷积码用作内部码，而Reed Solomon码用作外部码；LDPC码(低密度奇偶校验码)；等)。例如，通常，UL编码器105使用卷积码或短块状码(block code)；而LL编码器110使用增强码(turbo code)或LDPC码。为了本说明书的目的，假设LL编码器110使用LDPC码。另外，还可以使用卷积交错器(interleaver)(未示出)。
从图3可以看到，将信号4-2提供给LL编码器110，LL编码器110将编码信号111提供给LL调制器120。同样，将信号4-1提供给UL编码器105，UL编码器105将编码信号106提供给UL调制器115。编码信号106代表N位每符号间隔T；而编码信号111代表M位每符号间隔T，其中N可以等于或不等于M。调制器115和120调制它们各自的编码信号，以分别提供调制信号116和121。应该注意，因为存在两个调制器115和120，所以UL路径和LL路径中的调制可以不同。同样，为了本说明书的目的，假设UL编码数据位数是2，即，N＝2，并且UL调制器115生成的调制信号116处于信号空间的四个象限之一中。也就是说，UL调制器115将两个编码数据位映射到四个符号之一。类似地，假设LL编码数据位数也是2，即，M＝2，并且LL调制器120生成的调制信号121也处于信号空间的四个象限之一中。图4示出了UL和LL中都使用的示例性符号星座89。应该注意，信号空间89仅仅是示例性的，并且可以使用其他大小和形状的符号星座。
然而，UL调制器115和LL调制器120的输出信号还分别通过放大器125和130由预定UL增益和预定LL增益来调节幅度。应该注意，下层信号和上层信号的增益确定信号空间中各点的最终位置。例如，可以将UL增益设置为单位，即，1，而可以将LL增益设置为0.5。然后通过组合器或加法器135组合UL信号和LL信号，这提供组合信号136。这样，图3的调制器、例如放大器125和130、以及组合器135一起，有效地进一步重新排列并划分信号空间，从而UL信号指定信号空间的四个象限之一；而LL信号指定信号空间中特定象限的多个子象限之一，如图5中信号空间79所示。
实际上，得到的信号空间79(这里也称作组合信号空间79)包括16个符号，每个符号位于信号空间中特定的信号点，并且与特定的四位相关联。例如，符号83与四位序列“0101”相关联。低两位部分81与UL相关联，并且指定信号空间79的象限；而高两位部分82与LL相关联，并且指定由两位部分81指定的象限中的子象限。应该注意，因为UL信号标识象限，所以LL信号有效地类似于UL信号上的噪声。在这点上，组合信号空间79代表概念，并且其中符号之间的距离不是按比例的。回到图3，将组合信号136提供给上变频器140，上变频器140以适当的传输频率提供多级调制信号6。简单地参考图6，示出了用于在发射机5中实现分等级调制的另一示例性实施例。图6类似于图3，除了分等级调制器180将下层和上层的位映射到组合信号空间。例如，上层可以是QPSK(正交相移键控)信号空间，而下层是BPSK(二进制相移键控)信号空间：在这种情形中，得到的组合信号空间例如将是非均匀8-PSK信号。
现参考图7，示出了图1的发射机5中所使用的分层调制器的示例性方框图。这里，虽然发射机5的元件类似于图3所述的元件，但是发射机5包括两个分离的发射机路径。上层路径包括UL编码器105、UL调制器115和上变频器240。下层路径包括LL编码器110、LL调制器120和上变频器245。UL编码器105将信号4-1编码，以提供编码信号106，该编码信号106代表N位每上层符号间隔TUL，并且LL编码器110将信号4-2编码，以提供编码信号111，该编码信号111代表M位每下层符号间隔TLL，其中M可以等于或不等于N。UL编码信号106然后由UL调制器115调制，以提供UL调制信号116，该UL调制信号116然后由上变频器240上变频到适当的频带，这提供UL信号6-1。类似地，LL编码信号111由LL调制器120调制，以提供LL调制信号121，该LL调制信号121然后由上变频器245上变频，以提供LL信号6-2。从图7应该看到，发射机5发射两个信号，即，多级调制信号6包括UL信号6-1和LL信号6-2。通常，LL信号6-2的发射功率水平低于UL信号6-1。实际上，分层调制方案通常需要在上层路径与下层路径之间进行精细的功率控制，从而在接收机处能够进行有意义的恢复。
这样，并且现在参考图8，对于基于分层调制的系统，上行信号11代表两个上行信号：UL上行信号11-1和LL上行信号11-2；而下行信号16代表两个下行信号：LL下行信号16-2和UL下行信号16-1。在该示例中，图1的卫星15可以是具有两个不同发射机应答器(一个用于UL信号，另一个用于LL信号)的单个卫星或两个不同卫星。如图8所示，无论是一个卫星还是两个卫星，如图8所示，实际上存在两条卫星传输路径。UL卫星路径包括UL输入滤波器255、UL TWTA 265以及UL输出滤波器275，其提供UL下行信号16-1；而LL卫星路径包括LL输入滤波器260、LL TWTA 270以及LL输出滤波器280，其提供LL下行信号16-2。图8中每个元件的运行方式类似于前述图2所示的各个元件。
如上所述，在接收天线20接收下行信号16之后，接收机30解调并解码接收信号29，以向TV 35例如提供内容，用于在TV 35上进行观看。图9示出了根据本发明原理的接收机30的示例性部分。接收机30包括前端滤波器305、模数转换器310、以及一体解调器/解码器320。前端滤波器305将接收信号29下变频，并对其滤波，以向A/D 310提供近基带信号，A/D 310对下变频信号采样，以将信号转换到数字域，并且向一体解调器/解码器320提供样本序列311(也称作多级信号311)。一体解调器/解码器320根据本发明的原理，具有多种解调模式，其中至少两种解调模式代表分等级解调模式和分层解调模式。对特定解调模式的选择由解调模式信号389提供，示例性地，推理设置解调模式信号389。可以以多种方式中任意一种来设置解调模式信号389，例如，跳线设置，例如在电视机35上可观看并且通过遥控(未示出)可设置的接收机30的配置信息(未示出)、或者根据带外或带内信令信道上传输的数据。如果设置为分等级解调模式，则一体解调器/解码器320对多级信号311提供分等级解调，并且提供多个输出信号321-1至321-K，这些输出信号代表K层上的多级信号311所传送的数据。将来自这些输出信号中的一个或多个信号的数据通过信号31提供给电视机35。(在这点上，接收机30可以在将数据提供给电视机35之前额外处理数据，和/或直接将数据提供给电视机35。)在下面的示例中，等级数是2，即，K＝2，但是本发明的概念不局限于此。例如，在分等级解调模式中，一体解调器/解码器320提供UL信号321-1和LL信号321-2。前者理想地代表在上层上传输的东西，即，图3的信号4-1；而后者理想地代表在下层上传输的东西，即，图3的信号4-2。类似地，如果设置为分层解调模式，则一体解调器/解码器320对多级信号311提供分层解调，以提供UL信号321-1和LL信号321-2，它们理想地代表图7的信号4-1和4-2。
现在参考图10，示出了一体解调器/解码器320的示例性方框图。一体解调器/解码器320包括UL解调器330、延迟/均衡器元件345、UL解码器335、UL再调制器/再编码器350、组合器375、LL解调器390、H-L复用器(H-L mux)395(这里也称作H-L选择器395)和LL解码器340。将多级信号311提供给UL解调器330，UL解调器330将该信号解调，并从中提供UL载波信号332、重采样多级信号316以及解调UL信号(由解调信号点流333代表)。现在参考图11，示出了UL解调器330的示例性方框图。UL解调器330包括数字重采样器415、匹配滤波器420、解旋器(derotator)425、定时恢复元件435以及载波恢复元件440。将多级信号311提供给数字重采样器415，数字重采样器415使用UL定时信号436(由定时恢复元件435提供)对多级信号311进行重采样，以提供重采样多级信号316。重采样多级信号316提供给匹配滤波器420，并且还提供给延迟/均衡器元件345(下面描述)。匹配滤波器420是带通滤波器，用于滤波有关UL载波频率的重采样多级信号316，以向解旋器425和上述定时恢复元件435提供滤波信号，定时恢复元件435根据该信号生成UL定时信号436。解旋器425解旋(derotate)，即，从滤波信号去除载波，以提供解调UL信号点流333。载波恢复元件440使用解调UL信号点流333，来从中恢复UL载波信号332，UL载波信号332提供给解旋器425和UL再调制器/再编码器350(下面描述)。
再参考图10，UL解码器335以与发射机5的相应UL编码器105互补的方式运行，并且将解调UL信号点流333解码，以提供UL信号321-1。如上所述，UL信号321-1代表上层上传送的数据，例如，由图3和7中的信号4-1代表。应该看到，UL解码器321-1实际上通过将LL信号视为UL信号上的噪声来恢复UL中所传送的数据。换言之，UL解码器335运行时就如同UL信号321-1代表从图4的信号空间89选择的符号。作为对重构信号进行再旋转(rerotate)用于相减的替代，可以对组合信号进行解旋用于相减。
UL信号321-1还提供给再调制器/再编码器350，再调制器/再编码器350响应于UL载波信号332，本地重构UL调制信号。具体地说，再调制器/再编码器350对UL信号321-1再编码然后再调制，以向组合器375的负输入端提供UL调制信号351。简单参考图12，示出了示例性再调制器/再编码器350的方框图。再调制器/再编码器350包括旋转相位延迟元件445、编码器470、再旋转器(rerotator)465和脉冲整形元件460。编码器470再编码并映射UL信号321-1，以向再旋转器465提供编码符号流471，再旋转器465利用本地生成的UL载波频率(由上层载波恢复元件440确定)的延迟版本对编码符号流471进行再旋转。再旋转器465的输出信号提供给脉冲整形元件460，脉冲整形元件460进一步对重构信号整形，以提供UL调制信号351。
回到图10，组合器375从再采样多级信号316的延迟和均衡版本(信号346)中减去UL调制信号351，以提供仅代表接收到的LL调制信号的信号，即，LL调制信号376，该LL调制信号376还用来更新延迟/均衡器元件345的均衡器的分接头(tap)(未示出)。组合器375的两个输入信号具有相同的采样速率，该采样速率通常是上层符号速率的整数倍。图13示出了延迟/均衡器元件345的示例性方框图。延迟/均衡器元件345包括信号延迟元件450和均衡器455。信号延迟元件450补偿通过UL解调器330、解码器335以及再调制器/再编码器350的信号处理的延迟；而均衡器455尝试去除线性失真(例如，调谐器中信号路径上的倾斜)，从而组合器375实际上从重采样多级信号316中消除尽可能多的UL信号，以提供干净的LL调制信号376。换言之，执行均衡来最优化地匹配重采样多级信号316的UL分量与本地重构UL调制信号351，从而在解调及解码LL信号之前最优化地去除UL信号。
再回到图10，LL调制信号376然后提供给LL解调器390，LL解调器390从中恢复解调LL信号(由解调LL信号点流391代表)。图14示出了LL解调器390的示例性方框图。LL解调器390包括数字重采样器515、匹配滤波器520、定时恢复元件535、解旋器525、以及载波恢复元件540。LL调制信号376提供给数字重采样器515，数字重采样器515使用LL定时信号536对LL调制信号376进行重采样，以使LL信号变为初始LL处理速率，其中初始LL处理速率通常是下层符号速率的整数倍。数字重采样器515与定时恢复元件535协同工作。重采样LL调制516提供给匹配滤波器520，匹配滤波器520是带通滤波器，用于将重采样LL调制516关于LL载波频率进行滤波和整形，以向解旋器525和上述定时恢复元件535提供滤波信号，其中定时恢复元件535从中生成LL定时信号536。解旋器525解旋，即，从滤波信号中去除载波，以提供解调LL信号点流391，解调LL信号点流391还提供给载波恢复元件540。载波恢复元件540使用解调LL信号点流391来向解旋器525提供恢复LL载波信号。
再回到图10，H-L mux 395接收解调UL信号点流333和解调LL信号点流391。根据本发明的原理，作为解调模式信号389的函数，H-L mux 395选择UL信号点流333或LL信号点流391用于处理，并随后提供给LL解码器340。如果解调模式信号389指示分层解调，则H-L mux 395选择LL信号点流391用于处理。然而，如果解调模式信号389指示分等级解调，则H-L mux 395选择UL信号点流333用于处理。
现在参考图15，示出了H-L mux 395的示例性方框图。H-L mux 395包括复用器(mux)565和对数似然比(LLR)查找表(LUT)570。H-Lmux 395的输入信号是接收信号点值(来自UL或LL)，并且H-L mux 395的输出信号是代表接收到特定位的概率的软值。具体地说，如上所述，作为解调模式信号389的函数，Mux 565选择UL信号点流333或LL信号点流391，并且提供所选择的信号作为接收信号566。这样，接收信号566是接收信号点的流，其中每个接收信号点在信号空间中具有同相(IREC)分量(572)和正交(QREC)分量(571)。图16图示了接收信号点ZREC的这一特征，其中：
z＝Irec+jQrec。           (1)
每个接收信号点的IREC和QREC分量提供给LLR LUT 570。如图17所示，LLR LUT 570存储预先计算的LLR值的LUT 599。具体地说，LUT599的每一行与特定的I分量值相关联(I行值)，而LUT 599的每一列与特定的Q分量值相关联(Q列值)。LUT 599具有L行和J列。LLRLUT 570将接收信号566的接收信号点的IREC和QREC分量值量化，以形成输入地址，该输入地址用作LUT 599的索引，用于从中选择各自预先计算的LLR。在每个下层符号间隔TLL中，将选中的LLR通过信号396提供给LL解码器340。例如，如果信号566的IREC分量值被量化到第一行，并且信号566的QREC分量值被量化到第一列，则将选择LLR 598，并且通过图15的信号396将其提供给图10的LL解码器340。
作为本领域的公知常识而非发明性概念，对于给定的位到符号映射M(bi)，其中M是目标符号，并且bi＝0，1…B-1是要映射的位，其中B是每个符号中的位数(例如，对于QPSK而言B可以是两位，对于8-PSK而言可以是三位，等等)，B位值的第I位的对数似然比函数是：
LLR(i，z)＝log[(prob(bi＝1|z)/prob(bi＝0|z))]；    (2)
其中bi是第i位，并且z是信号空间中的接收信号点。标记“prob(bi＝1|z)”代表在接收到信号点z时第i位是“1”的概率。类似地，标记“prob(bi＝0|z)”代表在接收到信号点z时第i位是“0”的概率。
对于二维信号空间，假设公式(2)中的概率基于加性高斯白噪声(AWGN)，其概率密度函数(PDF)是：
prob ( n ) = exp ( - | n | 2 2 σ 2 ) 2 π σ 2 - - - - ( 3 )
因此，对于给定位和接收信号点，LLR如下定义：
从公式(4)可以看到，给定的接收信号点z的LLR是z、目标符号M以及rms噪声水平σ的函数。LLR也是“软度量”(soft metric)的一个示例。
图18和19示出了计算LLR比的图示。图18示出了示例性的LL符号星座。为了简单起见，示出了4符号QPSK(正交相移键控)星座，然而，应该注意，也可以使用其他大小和形状的符号星座，例如，对8-PSK使用3位、对16-QAM、分等级16-QAM使用4位等等。从图18可以看到，在信号空间89中有4个符号，每个符号与特定的两位映射[b1，b0]相关联。现在参考图19，示出了接收信号点z与信号空间89的符号之间的关系。从图19可以看到，接收信号点z与信号空间89的每个符号之间的距离di不同。例如，接收信号点z距离与两位映射“01”相关联的符号是d4。这样，LLR(b0)是：
ln[(b0是1的概率)/(b0是0的概率)]；或           (5A)
ln[概率(符号01或11)/概率(符号00或10)]；或     (5B)
ln[{exp(-d4 2/(2σ2))+exp(-d3 2/(2σ2))}/{exp(-d2 2/(2σ2))+exp(-d1 2/(2σ2))}]                            (5C)
而LLR(b1)是：
ln[(b1是1的概率)/(b1是0的概率)]；或           (6A)
ln[概率(符号10或11)/概率(符号00或01)]；或     (6B)
ln[{exp(-d1 2/(2σ2))+exp(-d3 2/(2σ2))}/{exp(-d2 2/(2σ2))+exp(-d4 2/(2σ2))}]                            (6C)
回到图15，可以看到，取决于接收机30的各个模式，LLR LUT 570(即，LUT 599)被初始化为一组分等级LLR值573或分层LLR值574。例如，针对图4、18和19所示的LL符号星座，推理地计算分层LLR值；而针对图5所示以及图20又示出的组合符号星座，推理地计算分等级LLR值。换言之，不是针对LL信号空间(例如，图4的信号空间89)，而是针对组合信号空间(例如，图5的信号空间79)来确定LL的分等级LLR。对每个接收信号点z，确定信号空间79的每个符号与接收信号点z之间的距离，并且在计算LLR时使用。为了简单，图20只示出了这些距离中的一部分。可以以很多种方式来形成分等级LLR值573和分层LLR值574。例如，接收机30可以通过在两个端点(发射机5和接收机30)之间的通信的启动或重初始化期间使用例如由发射机5提供的训练信号来执行计算。如本领域中公知的那样，训练信号是预定信号，例如，对接收机来说，推理地知道预定的符号序列。还可以预先定义“握手”序列，其中端点在相互之间传送数据之前交换信令。或者，例如可以在发射机5的位置处远程执行计算，并且通过带内或带外信令信道(这甚至可以通过拨号设备(有线和/或无线)(未示出))发送到接收机30。或者，可以解析地执行计算，并且分等级LLR值573或分层值574在制造接收机时预编程在存储器中。
再参考图10，LL解码器340通过信号396接收LLR序列(软输入数据)，并且从中提供LL信号321-2。LL解码器340以与LL编码器110互补的方式工作。还应该注意，LL解码器340还可以是软输入软输出解码器，并且提供软输出值，然后再另外处理(未示出)该软输出值以形成LL信号321-2。
这样，在分层解调模式中，并且从图10可以看到，接收机30通过首先通过UL解调器330和解码器335来恢复UL信号，顺序解调接收信号。然后对恢复UL信号进行再编码和再调制，以便从接收信号中减去，以露出LL信号用于由LL解调器390进行解调。然后相对于LL符号星座，处理得到的解调LL信号电流391，以生成软输入数据(例如LLR)。相反，在分等级解调模式中，恢复UL信号点流333，然后从中直接确定LL信号。这里，这被称作解码的同时模式。具体地说，处理UL信号点流333，以生成软输入数据(例如LLR)，以便从中恢复LL数据。
H-L max 395的其他变化也是可以的。例如，图21示出了两个分离的查找表(555和560)位于mux 565之前的示例，其中mux 565根据解调模式信号389选择适当的信号(信号556或561)。
图22示出了根据本发明原理的另一实施例。示例性地，在该实施例中，一体解调器/解码器320’在工作于分等级模式时顺序解码接收信号。对于基于分等级调制的信号的解码，接收机首先将UL信号解码，然后将LL信号解码。从图22可以看到，一体解调器/解码器320’类似于图10的一体解调器/解码器320，除了加入了组合器或加法器380、延迟元件355以及H-L mux 395’。延迟元件355补偿UL解码器335、编码器470等的处理延迟。示例性地，加法器380接收延迟后的解调UL信号点流333’和符号流471作为输入，其中符号流471可从图12所示的UL再调制器/再编码器350得到。组合器380从延迟解调UL信号电流333’中减去编码符号流471，以向H-L mux 395’的输入提供LL信号点流381。如前所述，H-L mux 395’根据所选择的解调模式的功能，选择所提供的信号(这里是LL信号点流381或解调LL信号点流391)。
图23示出了H-L mux 395’的方框图。在该示例中，H-L mux 395’包括mux 565和LLR计算器580。mux 565根据解调模式信号389的功能，选择LL信号点流381或解调LL信号点流391，以提供接收信号点流566。接收信号点流566提供给软数据生成器，例如由LLR计算器580代表，如上所述，其向LL解码器340提供LLR数据396。
现在参考图24，示出了根据本发明原理在图1的接收机30中使用的过程的示例性流程图。在步骤605中，接收机30选择多种解调模式中的一种。示例性地，至少有两种解调模式：分等级解调和分层解调。如上所述，例如可以通过跳线设置、接收机30的配置屏幕(未示出)、和从带外或带内信令信道上传输的数据来执行这种选择。在步骤610中，接收机30接收多级信号。在步骤615中，接收机30根据所选择的解调模式的功能，确定要执行的解调过程。如果解调模式是分等级，则接收机30在步骤620中对接收到的多级信号执行分等级解调。另一方面，如果解调模式是分层次，则接收机30在步骤625中对接收到的多级信号执行分层解调。应该注意，可以在接收多级信号(步骤610)之后执行解调模式的选择(步骤605)。
图25示出了本发明概念的另一示例性实施例。然而，只示出了与发明性概念相关的那些部分。例如，为了简单，没有示出模数转换器、滤波器、解码器等。在该示例性实施例中，接收机(未示出)中使用的集成电路(IC)705包括一体解调器/解码器320以及至少一个寄存器710(耦合到总线751)。寄存器710提供与接收机的其他部件(由处理器750代表)之间的通信。寄存器710代表IC 705的一个或多个寄存器，其中每个寄存器包括由位709代表的一个或多个位。IC705的寄存器或其中的一部分可以是只读、只写或读/写类型的。根据本发明的原理，一体解调器/解码器320对接收到的多级调制信号进行解码，并且寄存器710的至少一位(例如，位709)是可编程位，该可编程位例如可以由处理器750设置，用来控制一体解调器/解码器320的操作。在图16的环境中，IC 705通过IC 705的输入管脚或引线接收IF信号701用于处理。由该信号得到的信号311提供给一体解调器/解码器320。如上所述，一体解调器/解码器320输出信号321-1至321-K。一体解调器/解码器320通过内部总线711耦合到寄存器710，其中内部总线711代表本领域中公知的IC 705的其他信号路径和/或部件，用于接口连接一体解调器/解码器320。
如上所述，并且根据本发明的概念，接收机以一体的框架处理了分等级调制和分层调制。虽然这里只描述了两种解调模式，但是本发明的概念并不局限于此，这样，根据本发明原理的接收机可以具有多于两种的解调模式。应该注意，虽然在接收软度量的LL编码器340的环境中描述了本发明的概念，但是LL解码器340可以接收信号点，这样，进一步处理接收到的信号点数据，以从中得到上述LLR。在这种环境中，上述H-L mux元件仅仅是用于选择接收信号点流的复用器，例如，图23的mux 565。还应注意，虽然在接收机耦合到以TV 35代表的显示器的环境中进行描述，但是本发明的概念并不局限于此。例如，接收机30可以位于分布系统中的更上游，例如，在顶端，然后将内容重传到网络的其他节点和/或接收机。另外，虽然在提供后向兼容的通信系统的环境中描述了分等级调制和分层调制，但是这不是本发明概念的要求。还应注意，这里所描述以及所图示的具体元件的组成部分的分组仅仅是示例性的。例如，UL解码器335和LL解码器340都可以在元件320外部，这时，元件320实质上是至少提供解调上层信号和解调下层信号的解调器。
这样，前面仅仅说明了本发明的原理，并且应该认识到，本领域的技术人员能够设计出这里没有明确描述但是体现本发明原理并落在本发明的精神和范围之内的多种替代性布置。例如，虽然在分离的功能元件的环境中进行说明，但是这些功能元件可以包含在一个或多个集成电路(IC)上。类似地，虽然示作分离的元件，但是这些元件中的任意一些或全部可以实现在存储程序控制处理器中，例如，数字信号处理器(DSP)或执行相关软件(例如，对应于图24所示的步骤中的一个或多个步骤)的微处理器。另外，虽然示作分离的元件，但是其中的元件可以以任意的组合分散在不同单元中。例如，接收机30可以是TV 35的一部分。因此，应该理解，可以对示例性实施例做出许多修改，并且在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以设计出其他结构。

Claims (21)

1、一种接收机，包括：
下变频器，用于提供接收信号；
具有至少两个解调模式的解调器，用于解调所述接收信号，其中一个解调模式是分等级解调，并且另一个解调模式是分层解调。
2、如权利要求1所述的接收机，其特征在于所述解调器对解调模式信号做出响应，其中所述解调模式信号指定所述解调器执行多个解调模式中的哪个解调模式。
3、如权利要求1所述的接收机，其特征在于所述解调器包括：
上层解调器，用于处理所述接收信号，以提供解调的上层信号；
上层解码器，用于解码所述解调的上层信号，以提供解码的上层信号；
上层再调制器/再编码器，响应所述解码的上层信号，用于提供重构调制的上层信号；
组合器，用于组合所述接收信号与所述重构调制的上层信号，从而实质上从所述接收信号中去除所述接收信号的上层信号分量，以提供接收的下层信号；
下层解调器，用于处理所述接收的下层信号，以提供解调的下层信号；
选择器，用于提供从所述解调的下层信号或所述解调的上层信号得到的下层信号；
下层解码器，用于解码所述下层信号，以提供解码的下层信号。
4、如权利要求3所述的接收机，其特征在于所述选择器响应于解调模式信号，用于选择所述解调的下层信号或所述解调的上层信号来得到所述下层信号。
5、如权利要求4所述的接收机，其特征在于所述选择器响应于所述解调模式信号，用于选择多个对数似然比(LLR)查找表之一来得到所述下层信号。
6、如权利要求3所述的接收机，其特征在于还包括放置在所述接收信号与所述组合器之间的均衡器，用于均衡所述接收的信号。
7、如权利要求1所述的接收机，其特征在于所述解调器包括：
上层解调器，用于处理所述接收的信号，以提供解调的上层信号；
上层解码器，用于解码所述解调的上层信号，以提供解码的上层信号；
上层再调制器/再编码器，响应于所述解码的上层信号，用于提供重构调制上层信号和重构编码上层信号；
组合器，用于组合所述接收信号与所述重构调制上层信号，从而实质上从所述接收信号中去除所述接收信号的上层信号分量，以提供接收的下层信号；
组合器，用于组合所述接收信号与所述重构编码上层信号，从而实质上去除所述解调上层信号的上层符号分量，以提供第一解调的下层信号；
下层解调器，用于处理所述接收的下层信号，以提供第二解调的下层信号；
选择器，用于提供从所述第一解调的下层信号或所述第二解调的下层信号得到的下层信号；
下层解码器，用于解码所述下层信号，以提供解码的下层信号。
8、如权利要求7所述的接收机，其特征在于所述选择器响应于解调模式信号，用于选择所述解调的下层信号或所述解调的上层信号来得到所述下层信号。
9、如权利要求8所述的接收机，其特征在于所述选择器还包括软输入生成器，用于将所选择的信号转换为软输入数据，然后提供所述软输入数据作为所述下层信号。
10、如权利要求9所述的接收机，其特征在于所述软输入生成器是对数似然比生成器。
11、如权利要求7所述的接收机，其特征在于还包括放置在所述接收信号与所述组合器之间的均衡器，用于均衡所述接收信号。
12、如权利要求1所述的接收机，其特征在于所述解调器至少提供解调上层信号和解调下层信号，所述接收机还包括：
上层解码器，用于解码所述解调的上层信号，以提供解码的上层信号；和
下层解码器，用于解码所述解调的下层信号，以提供解码的下层信号。
13、一种装置，包括：
电视机，用于显示视频内容；
耦合到所述电视机的多模式接收机，用于接收传送所述视频内容的信号，其中所述接收机至少包括分等级解调模式和分层解调模式。
14、如权利要求13所述的装置，其特征在于所述接收的信号是卫星信号。
15、一种在接收机中使用的方法，包括：
接收信号；
选择多个解调模式之一，其中，所述多个解调模式中至少两个是分等级解调模式和分层解调模式；
根据所选择的解调模式，解调所述接收信号。
16、如权利要求15所述的方法，其特征在于所述解调步骤包括如下步骤：
解调所述接收的信号，以提供解调的上层信号和解调的下层信号；
解码所述解调的上层信号，以提供解码的上层信号；
作为所选择的解调模式的函数，选择所述解调的下层信号和所述解调的上层信号，用于提供下层信号，其中，如果所述解调模式是所述分层解调模式则选择所述解调的下层信号，如果所述解调模式是所述分等级解调模式则选择所述解调的上层信号；
解码所述下层信号，以提供解码的下层信号。
17、如权利要求15所述的方法，其特征在于所述选择步骤包括如下步骤：
作为所述解调模式信号的函数，选择对数似然比(LLR)查找表(LUT)：
作为选择的信号的函数，从所述LLR LUT生成对数似然比，以提供所述下层信号。
18、如权利要求15所述的方法，其特征在于所述解调步骤包括如下步骤：
解调所述接收的信号，以提供解调的上层信号和解调的下层信号；
解码所述解调的上层信号，以提供解码的上层信号；
对所述解码的上层信号再编码，以提供再编码的上层信号；
从所述解调的上层信号中减去所述再编码的上层信号，以提供编码的下层信号；
作为选择的解调模式的函数，选择所述解调的下层信号和所述编码的下层信号，用于提供下层信号，如果所述解调模式是所述分层解调模式则选择所述解调的下层信号，如果所述解调模式是所述分等级解调模式则选择所述编码的下层信号；
解码所述下层信号，以提供解码的下层信号。
19、如权利要求18所述的方法，其特征在于所述选择步骤包括如下步骤：根据所选择的信号，生成对数似然比，用于提供所述下层信号。
20、一种装置，包括：
解调器，用于处理基于多级调制的接收信号，其中所述接收信号至少包括第一信号层和第二信号层；
至少一个寄存器，用于控制所述解调器的解调模式，其中，至少一个解调模式是分等级解调模式，另一解调模式是分层解调模式。
21、一种装置，包括：
引线，用于接收基于多级调制的接收信号，其中所述接收信号至少包括第一信号层和第二信号层；和
解调器，用于处理所述基于多级调制的接收信号；
其中所述解调器具有多个解调模式，并且至少一个解调模式是分等级解调模式，另一解调模式是分层解调模式。
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