JP2008527927A - 階層化された変調システムにおいてデータを復号する方法および装置 - Google Patents

Abstract

階層化された変調システムのための復号器は、基本層および拡張層の各々を別々に同時に復号するように構成されることができる。基本層復号器および拡張層復号器は、実質的に並列に構成され、それぞれが、同じ受信した階層化された変調シンボルに対して同時に動作することができる。基本層復号器および拡張層復号器の各々は、受信シンボルに基づいて、信号品質メトリックを判断するように構成されたビット メトリック モジュールと共に構成されることができる。ターボ符号化されたデータをもつシステムにおいて、ビット メトリック モジュールは、対数尤度比を判断するように構成されることができる。この比は、階層化された変調コンスタレーションにおいて使用されるチャネル推定値およびエネルギ比に部分的に基づく。
【選択図】 図４

Description

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２００５年１月１１日に出願され、参照によって本明細書に全体的に取り入れられている米国仮出願第６０／６４３，２６３号（“ＬＡＹＥＲＥＤ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ”）の恩恵に対して権利を主張している。

無線通信システムは、データの帯域幅を増加する努力をし続け、通信システムに連結されたデバイス間で情報を迅速に交換することができるようなった。デバイスにとって使用可能なデータ帯域幅を制限するパラメータの幾つかは、デバイスに割り振られたスペクトル帯域幅と、デバイスをリンクするチャネルの品質とを含む。

無線通信システムは、種々の技術を使用して、データの帯域幅に対する種々の制約を補っている。無線通信システムは、多数の符号化技術を取り入れ、チャネルによって支援されているデータレートに基づいて、符号化技術を選択し得る。このようなシステムでは、通信デバイスは、チャネルの能力に基づいて、データレートを取り決め得る。このような通信システムは、多数のポイント ツウ ポイント リンクにとって好都合であり得るが、１つの送信機が多数の受信機に実質的に同じデータを与える分散型放送システムでは、決して理想的ではない。

無線通信システムは、階層変調（hierarchical modulation）を取り入れることができ、階層変調は、階層化された変調（layered modulation）とも呼ばれ、多数のデータストリームが、データ層の階層の全体にわたって同時に送信される。多数のデータストリームは、ほぼ全ての受信機の動作状態において受信に成功することができるロバストな通信リンクである基本層（base layer）を含むことができる。多数のデータストリームは、基本層よりも低いデータレート、同じデータレート、およびより高いデータレートで放送される拡張層（enhancement layer）も含むことができる。拡張層における通信は、基本層と比較して、受信機において、より高い信号品質を要求し得る。したがって、拡張層は、チャネルの品質における変化により敏感であり得る。

受信機は、通常は、基本レベルで通信する能力を保証され、通常は、基本層上でデータを復調することができる。拡張層を支援するのに十分なチャネル状態では、受信機は、拡張層上で変調された追加のデータを復調し、より高いサービス品質を与えるか、または追加のデータ帯域幅を与えることもできる。

階層化された変調信号を使用すると、受信機の動作が相当に複雑になる。しかしながら、受信機は、限られた電力容量または限られた処理能力もつポータブル受信機であり得る。受信機のサイズ、電力消費量、およびコストを低減する努力とは対照的に、階層化された変調を取り入れることから受信機の複雑化が生じる。

階層化された変調システムの復号器は、基本層および拡張層の各々を、別々に、同時に復号するように構成されることができる。基本層復号器と拡張層復号器とは、実質的に並列に構成され、各々は、同じ受信した階層化された変調のコンスタレーション点に対して同時に動作することができる。基本層復号器および拡張層復号器の各々は、受信したコンスタレーション点に基づいて信号品質メトリックを判断するように構成されたビット メトリック モジュールと共に構成されることができる。ターボ符号化されたデータをもつシステムにおいて、ビット メトリック モジュールは、対数尤度比を判断するように構成されることができる。対数尤度比は、階層化された変調のコンスタレーションにおいて使用されるエネルギ比とチャネル推定値とに部分的に基づく。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機を含む。受信機は、階層化された変調データを受信するように構成され、階層化された変調データを、実質的にベースバンドの周波数に周波数変換するように構成されたプロセッサと、ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから基本層データを復号するように構成された基本層復号器と、ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、基本層復号器と実質的に別々に動作する拡張層復号器とを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機を含む。受信機は、ＯＦＤＭシンボルを受信するように構成されたＲＦプロセッサであって、ＯＦＤＭシンボルの少なくとも１本の副搬送波が、階層化された変調データを搬送するＲＦプロセッサと、ＲＦプロセッサに連結され、ＯＦＤＭシンボルを複数の副搬送波に変換するように構成されたＦＦＴモジュールと、ＦＦＴモジュールに連結され、階層化された変調データを搬送する少なくとも１本の副搬送波から、基本層データを復号するように構成された基本層復号器と、ＦＦＴモジュールに連結され、階層化された変調データを搬送する少なくとも１本の副搬送波から、拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、基本層復号器と実質的に別々に動作する拡張層復号器とを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機を含む。受信機は、階層化された変調データを受信するように構成されたＲＦプロセッサと、ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから基本層データを復号するように構成された基本層復号器であって、階層化された変調データから基本層データの対数尤度比を判断するように構成された基本ビット メトリック モジュールを含む基本層復号器と、ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、階層化された変調データから拡張層データの対数尤度比を判断するように構成された拡張ビット メトリック モジュールを含む拡張層復号器とを含む。

本発明の態様は、階層化された変調信号を復号する方法を含む。方法は、階層化された変調信号を受信することと、階層化された変調信号から基本層データを復号することと、基本層データを復号するのと実質的に同時に、階層化された変調信号から拡張層データを復号することとを含む。

本発明の態様は、１つ以上のプロセッサ使用可能命令（processor usable instruction）を記憶するように構成された機械読み出し可能記憶デバイスを含む。命令は、階層化された変調チャネルにおいて、データを含んでいるＯＦＤＭシンボルを受信することと、ＯＦＤＭシンボルに部分的に基づいて、チャネル推定値を生成することと、階層化された変調チャネルから基本層データを復号することと、基本層データを復号するのと同時に、基本層を復号することと実質的に別々に、階層化された変調チャネルから拡張層データを復号することとを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データ信号をもつ信号を符号化するように構成された送信機を含む。送信機は、基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層符号器と、拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層符号器と、基本層符号器と拡張層符号器とに連結され、少なくとも１つの基本層シンボルを、少なくとも１つの拡張層シンボルと組み合わせて、階層化された変調コンスタレーション点にマップするように構成された信号マッパと、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比に基づいて、階層化された変調コンスタレーション点で、論理チャネルからの少なくとも１つのトーンを変調するように構成された副搬送波割り当てモジュールとを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ信号を送信する方法を含む。方法は、基本層信号を基本層シンボルへ符号化することと、拡張層信号を拡張層シンボルへ符号化することと、基本層シンボルを、拡張層シンボルと共に、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比をもつ階層化された変調コンスタレーション内のコンスタレーション点にマップすることとを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機を含む。受信機は、階層化された変調信号を受信する手段と、階層化された変調信号から基本層データを復号する手段と、基本層データを復号するのと実質的に同時に、階層化された変調信号から拡張層データを復号する手段とを含む。

本発明の態様は、階層化された変調データをもつ信号を符号化するように構成された送信機を含む。送信機は、基本層信号を基本層シンボルへ符号化する手段と、拡張層信号を拡張層シンボルへ符号化する手段と、基本層シンボルを、拡張層シンボルと共に、層内のコンスタレーション点にマップする手段とを含む。

本開示の実施形態の特徴、目的、および長所は、別途記載される詳細な記述から、図面と共に採用されるとき、その中では、同じ要素が同じ参照符号をもっており、より明らかになるであろう。

受信機および受信機内の復号器は、階層変調データ（hierarchical modulation data）または階層化された変調データ(layered modulation data)を復号するように構成されることができる。基本層復号器は、拡張層復号器と実質的に並行して動作するように構成されることができるので、受信機の動作および処理の負荷は単純化される。基本層復号器および拡張層復号器は、階層化された変調コンスタレーション内の同じ受信コンスタレーション点に対して、同時に動作するように構成されることができる。拡張層復号器は、基本層復号器と実質的に別々に動作することができ、拡張層を復号するとき、基本層復号器からの結果に依存しない。

受信機は、ターボ符号化された階層化された変調データを復号するように構成されることができる。このような実施形態において、受信機は、実質的に並列に構成された基本層復号器および拡張層復号器を含むことができる。基本層復号器および拡張層復号器の各々は、対数尤度比のような信号品質メトリックを判断するように構成されることができるビット メトリック モジュールを含むことができる。

対数尤度比の値は、受信信号およびチャネル推定値に少なくとも部分的に基づく。ビット メトリック モジュールは、チャネル推定値を所定の閾値と比較して、ＬＬＲ値を判断するのに、実際のチャネル推定値が使用されるか、または所定値が使用されるかを判断するように構成されることができる。基本層および拡張層の両者のＬＬＲを判断するのに同じチャネル推定閾値を使用することによって、受信機の動作を単純化することができる。異なるチャネル推定閾値は、異なる階層化された変調エネルギ比に基づいて使用することができる。

図１は、階層変調（hierarchical modulation）を取り入れた無線通信システム100の実施形態の機能ブロック図である。階層変調は、階層化された変調(layered modulation)とも呼ばれる。システムは、ユーザ端末110と通信することができる１つ以上の固定素子を含む。ユーザ端末110は、例えば、階層化された変調を使用して、１つ以上の通信標準にしたがって動作するように構成された無線電話であり得る。例えば、ユーザ端末110は、第１の通信ネットワークから無線電話信号を受信するように構成され、第２の通信ネットワークからデータおよび情報を受信するように構成されることができる。幾つかの実施形態では、両者の通信ネットワークは、階層化された変調を実施することができ、一方で、他の実施形態では、通信ネットワークの一方が、階層化された符号化変調（layered coded modulation）を実施し得る。

ユーザ端末110は、ポータブルユニット、移動ユニット、または静止ユニットであり得る。ユーザ端末110は、移動ユニット、移動端末、移動局、ユーザ装置、ポータブル機、電話機、等とも呼ばれ得る。図１には、１つのみのユーザ端末110が示されているが、通常の無線通信システム100は、多数のユーザ端末110と通信する能力をもつと理解される。

ユーザ端末110は、通常、１つ以上の基地局120aまたは120bと通信し、基地局120aまたは120bは、図１では、セクタ化されたセルラ塔（cellular tower）として示されている。ユーザ端末110は、通常、ユーザ端末110内の受信機において最も強い信号強度を与える基地局、例えば、基地局120bと通信する。

基地局120aおよび120bの各々は、基地局制御装置(Base Station Controller, BSC)130に連結されることができ、ＢＳＣ130は、適切な基地局120aおよび120bへの、またはそこからの通信信号をルーティングする。ＢＳＣ130は、移動交換局（Mobile Switching Center, MSC）140に連結され、ＭＳＣ140は、ユーザ端末110と公衆交換電話ネットワーク(Public Switched Telephone Network, PSTN)150との間のインターフェースとして働くように構成されることができる。ＭＳＣは、ユーザ端末110とネットワーク160との間のインターフェースとして動作するようにも構成されることができる。ネットワーク160は、例えば、ローカル エリア ネットワーク(Local Area Network, LAN)またはワイド エリア ネットワーク(Wide Area Network, WAN)であり得る。１つの実施形態において、ネットワーク160は、インターネットを含む。したがって、ＭＳＣ140は、ＰＳＴＮ150とネットワーク160とに連結される。ＭＳＣ140は、１つ以上のメディア源170にも連結されることができる。メディア源170は、例えば、ユーザ端末110によってアクセスできるシステムプロバイダによって提供されるメディアのライブラリであり得る。例えば、システムプロバイダは、ユーザ端末110によってオンデマンドでアクセスできるビデオまたは何か他の形のメディアを与え得る。ＭＳＣ140は、他の通信システム(図示されていない)とのシステム間ハンドオフを調整するようにも構成されることができる。

１つの実施形態において、基地局120aおよび120bは、階層化された変調信号をユーザ端末110へ送信するように構成されることができる。例えば、基地局120aおよび120bは、ユーザ端末110および他の受信機(図示されていない)へ宛てたマルチキャスト信号を送信するように構成されることができる。階層化された変調信号は、ロバストであるように構成された基本層信号と、下方リンクマージンにおいて動作し、したがって、チャネルの変化により敏感な拡張層信号とを含むことができる。拡張層は、基本層上で供給されるデータに補足データを与えるか、またはより低いサービス品質要件をもつ独立したデータを与えるようにも構成されることができる。

無線通信システム100は、階層化された変調信号をユーザ端末110へ送信するように構成された放送送信機180も含むことができる。１つの実施形態において、放送送信機180は、基地局120aおよび120bと関係付けることができる。別の実施形態において、放送送信機180は、基地局120aおよび120bを含む無線電話システムと分かれていて、独立していてもよい。放送送信機180は、オーディオ送信機、ビデオ送信機、ラジオ送信機、テレビジョン送信機、等、または送信機のある組合せであり得るが、これらに限定されない。１つのみの放送送信機180が、無線通信システム100内に示されているが、無線通信システム100は、多数の放送送信機180を支援するように構成されることができる。複数の放送送信機180が、重なり合った受信可能領域内で信号を送信することができる。ユーザ端末110は、複数の放送送信機180から信号を同時に受信することができる。複数の放送送信機180は、同じ、異なる、または類似の放送信号を放送するように構成されることができる。例えば、第１の放送送信機の受信可能領域に重なり合った受信可能領域をもつ第２の放送送信機も、第１の放送送信機によって放送された情報の幾つかを放送し得る。

放送送信機180は、放送メディア源182からデータを受信するように構成されることができ、データを階層ごとに（hierachically）符号化し、階層ごとに符号化されたデータに基づいて信号を変調し、変調された階層ごとに符号化されたデータを、ユーザ端末110がそれを受信できるサービスエリアへ放送するように構成されることができる。放送送信機180は、例えば、放送メディア源182から受信したデータから、基本層データおよび拡張層データを生成することができる。

拡張層が、基本層上で搬送されるデータと冗長するデータを搬送しないならば、階層化された変調データ構成は好都合であり得る。さらに加えて、受信機が拡張層を復号できないことは、サービスの低下をもたらさない。例えば、基本層は、ビデオを標準ビデオ解像度で送るように構成されることができ、拡張層は、受信ビデオ信号の解像度またはＳＮＲを高める追加のデータを与えることができる。別の実施形態では、基本層は、ビデオ信号のような所定の品質をもつ信号を、１秒当たりに１５フレームで与えるように構成されることができ、拡張層は、基本層上で搬送される情報を補足するように構成されることができる。例えば、拡張層は、ビデオ信号を支援するのに使用される情報を、１秒当たりに３０フレームで搬送するように構成されることができる。このような構成において、拡張層データを復号できないことは、より低い解像度の信号、より低い信号品質、またはＳＮＲをもたらすが、信号を完全に失うことにはならない。

ユーザ端末110は、受信信号を復調し、基本層を復号するように構成されることができる。ユーザ端末110内の受信機は、誤り制御機構を、基本層復号器の標準部品として実施することができる。ユーザ端末110内の受信機は、基本層復号器の誤り制御機構を使用して、拡張層の復号成功率を判断することができる。次に、ユーザ端末110内の受信機は、基本層の復号において使用されている誤り制御機構において生成された統計値またはメトリックに基づいて、拡張層を復号するかどうかを判断することができる。

別の実施形態において、ユーザ端末110は、拡張層を復号するときに、基本層の情報に依存することなく、基本層と拡張層とを実質的に同時に復号するように構成されることができる。例えば、ユーザ端末110は、基本層および拡張層の両者を復号するとき、一方の復号器の閾値を判断し、その一方の復号器の閾値を使用するように構成されることができる。復号器の閾値は、階層化された変調データの特性に部分的に基づくことができる。例えば、復号器の閾値は、基本層に対する拡張層の電力比またはエネルギ比に基づくことができる。復号器の閾値は、シンボル誤り率、ビット誤り率、パケット誤り率、またはフレーム誤り率のような希望の誤り率にも部分的に基づくことができる。復号器の閾値は、固定されていても、あるいは、例えば、種々の希望のサービス品質、または階層化された変調データの種々の特性に基づいて変わってもよい。

図２Ａは、階層化された変調を実施する実施形態のコンスタレーション図（constellation diagram）200である。一例として、図１の無線通信システム100は、図２Ａに示されているやり方で、階層化された変調を実施し得る。階層化された変調の実施は、直交位相シフトキーイング（Quadrature Phase Shift Keying）上のＱＰＳＫと呼ばれ得る。この実施は、ＱＰＳＫ変調された基本層を含む。図２Ａには、ＱＰＳＫ上のＱＰＳＫの階層化された変調の実施が示されているが、本明細書に開示されている復号器の装置および方法は、任意の特定のタイプの階層化された変調に限定されない。例えば、他の階層化された変調の実施形態は、ＱＰＳＫ上の１６ＱＡＭ、または階層化された変調の何か他の形式を使用し得る。

ＱＰＳＫの基本層は、４つの点202aないし202dによって定められている。しかしながら、別途記載されるように、これらの点は、階層化された変調における実際のコンスタレーション点に対応する必要はない。拡張層も、ＱＰＳＫ変調される。ＱＰＳＫ変調された拡張層は、ＱＰＳＫの基本層のコンスタレーションの上に現れる。拡張層のＱＰＳＫのコンスタレーションは、４つの位置を含むが、このコンスタレーションは、基本層の４つのコンスタレーション点202aないし202dの何れの周りにも中心を置くことができる。

一例として、基本層の点202bが、第２の象限内に現れる。第２の象限において、同相(in-phase, I)信号成分は、負であり、直交（quadrature, Q）信号成分は、正である。基本層の点202bの上には、拡張層の４つのコンスタレーション点210aないし210dがある。同様に、基本層の点202aないし202dに対応する各象限は、拡張層の４つのコンスタレーション点をもつ。

基本層データおよび拡張層データは、所定のマップまたはアルゴリズムに基づいて、コンスタレーション点にマップされることができる。例えば、基本層データと拡張層データとは、それぞれ、１シンボル当たりに２ビットを含むことができ、したがって、基本層データと拡張層データとの組合せは、４ビットである。マッピング操作では、４ビットを使い、所定のコンスタレーション、例えば、１６ＱＡＭのコンスタレーションまたはＱＰＳＫ上のＱＰＳＫのコンスタレーションから、コンスタレーション点へそれらをマップすることができる。

図２Ｂは、特定の階層化された変調の実施の実施形態のコンスタレーション図260である。図２Ｂのコンスタレーション図260は、実質的に１６ＱＡＭのコンスタレーションであり、基本層データは、コンスタレーションの特定の象限にマップし、拡張層のデータは、コンスタレーション内の特定の位置にマップする。１６ＱＡＭのコンスタレーション260は、間隔が一定である必要はないが、各四円分内では、間隔が一定であり、異なる象限内では、最も近い点間の間隔が異なるように、変えてもよい。さらに加えて、コンスタレーション内の点の幾つかは、象限内の中心点に関して鏡映され得る。

信号マッピングブロックへの入力は、基本層(ｂ_１ｂ_０)からの２ビットと、拡張層(ｅ_１ｅ_０)からの２ビットとを含む。基本層ストリームは、拡張層ストリームよりも高い電力レベルで送信され、エネルギ比（energy ratio, r）は、次の関係を満たす。

平均コンスタレーション点エネルギ(＝２α^２＋２β^２)を１へ正規化することによって、αおよびβは、エネルギ比ｒに関して、次のように表現されることができる。

同じエネルギ比を、ＯＦＤＭシステムの同じ論理チャネル内の多数のトーンに使用することができる。ここでは、論理チャネルは、ＯＦＤＭのトーンのグループからの１つ以上のトーンを含むことができる。しかしながら、エネルギ比は、論理チャネルごとに変わり得る。したがって、信号マッピングブロックは、エネルギ比に応じて、同じデータを異なるコンスタレーションへマップすることができ、コンスタレーションはエネルギの割り当て量によって判断される。したがって、ＯＦＤＭシンボルは、多数の論理チャネルを含むことができる。個々の論理チャネルのトーンは、同じＯＦＤＭシンボル内の別の論理チャネルに対応するトーンに対して、異なるエネルギ比をもつことができる。

例えば、信号マッピングブロックは、基本層データおよび拡張層データを、２つのコンスタレーションの一方にマップするように構成されることができる。ここでは、２つのコンスタレーションは、４のエネルギ比と９のエネルギ比とに対応する。階層化された変調信号のコンスタレーションは、グレイマッピングにしたがい、エネルギ比ｒが４に等しいとき、階層化された変調のための信号コンスタレーションは、１６ＱＡＭの信号コンスタレーションに相当することに注意すべきである。

他の実施形態において、階層化された変調のための信号コンスタレーションは、２つの基準化されたＱＰＳＫの信号コンスタレーションを単純に足したものである。ＱＰＳＫのコンスタレーションをこのように単純に足したものは、図２Ｂに示されているコンスタレーションが行うグレイマッピングの規則にしたがわない。グレイマッピングにしたがわない信号コンスタレーションは、グレイマッピングにしたがうコンスタレーションと比較して、性能が低下し得る。

基本層および拡張層のそれぞれの象限を定める基礎データは、１つ以上の符号化プロセスを使用して、符号化されることができる。符号化プロセスは、任意の符号化プロセスであり、復号器が特定の符号器に専用である場合を除いて、符号化のタイプは、本明細書に開示されている復号装置および方法を限定しない。符号器は、例えば、畳み込み符号器、ターボ符号器、ブロック符号器、インターリーバ、ＣＲＣ符号器、符号器の組合せ、等、またはデータを符号化するための何か他のプロセスまたは装置を含むことができる。

図３は、階層化された変調システムのために構成された送信機300の実施形態の機能ブロック図である。１つの実施形態において、送信機300は、図１のシステムの放送送信機において実施されることができる。図３の送信機300は、図２Ｂのコンスタレーションを使用して、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)または直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)システムにおける階層化された変調のために構成されることができる。しかしながら、図３に示されている送信機300は、１つの実施形態を表わし、開示されている復号器の装置および方法を限定しない。例えば、シングルキャリアシステムが、階層化された変調データで変調されることができ、受信機内の対応する復号器が、階層化された変調を使用して、１本の搬送波に対して動作するように構成されることができる。

送信機300は、実質的に同様の基本層の処理ブロック310および拡張層の処理ブロック320をそれぞれ含むことができる。基本層の処理ブロック310は、基本層データを、希望の変調フォーマット、例えば、ＱＰＳＫへ処理するように構成されることができる。同様に、拡張層の処理ブロック320は、拡張層データを、希望の変調フォーマット、例えば、ＱＰＳＫへ処理するように構成されることができる。

基本層の処理ブロック310および拡張層の処理ブロック320は、源符号器(図示されていない)から、それぞれのデータを受信する。源符号器は、図１の放送メディア源であり得る。１つの実施形態において、基本層データおよび拡張層データは、ビデオ信号、オーディオ信号、またはビデオおよびオーディオ信号のある組合せを含むことができる。基本層のビデオ／オーディオ信号は、受信機において基本的なサービス品質を再生するのに必要なデータに対応する。拡張層のビデオ／オーディオ信号は、受信機においてより向上したサービス品質を生成するのに要求される付加的なデータに対応する。したがって、２つの層(基本層および拡張層)を復号することができるユーザは、ビデオ／オーディオ信号の十分に向上した品質を楽しむことができ、一方で、基本層を復号することができるユーザは、ビデオ／オーディオ信号の最低品質を得ることができる。

基本層の処理ブロック310および拡張層の処理ブロック320の各々の中で、データは、ブロック符号化のために、リードソロモン（Reed Solomon, RS）符号器301または311に連結される。リードソロモン符号器301および311の出力は、それぞれのターボ符号器303および313に連結される。ターボ符号器303および313は、データを、所定の符号化率にしたがってターボ符号化するように構成されることができる。符号化率は、一定であるか、または複数の符号器のレートから選択可能であり得る。例えば、ターボ符号器303および313は、１／３、１／２、または２／３の符号化率を与えるように、別々に構成されることができる。

ターボ符号器303および313の出力は、それぞれのビットインターリーバ305および315に連結され、バースト誤りに対する耐性を向上する。ビットインターリーバ305および315の出力は、それぞれのスロット割り当てモジュール307および317に連結される。スロット割り当てモジュール307および317は、時分割多重化システムにおいて、所定のタイムスロット、例えば、インターリーブしたタイムスロットと、符号化されたシンボルを時間的に整列させるように構成されることができる。スロット整列モジュール307および317の出力は、それぞれのスクランブラ309および319に連結される。スクランブラ309および319の出力は、符号化された基本層シンボルおよび拡張層シンボルを表わす。

２つの層からのシンボルは、信号マッピングブロック330において結合される。信号マッピングブロック330は、基本層シンボルおよび拡張層シンボルを、階層化された変調のためのコンスタレーション内の特定の点にマップするように構成されることができる。例えば、信号マッピングブロック330は、１つ以上の基本層シンボルを、１つ以上の拡張層シンボルと共に、階層化された変調コンスタレーション内の１つの点にマップするように構成されることができる。信号マッピングブロック330は、各論理チャネルを、所定のエネルギ比をもつコンスタレーションにマップするように構成されることができる。しかしながら、異なる論理チャネルは、異なるエネルギ比をもつコンスタレーションにマップされることができる。

信号マッピングブロック330の出力は、時間インターリーバ340へ連結され、時間インターリーバ340は、マップされたコンスタレーション点を特定の論理チャネルへインターリーブするように構成されている。既に記載したように、システムは時分割多重化構成を実施することができ、ここでは、１本の論理チャネルは、複数の他の論理チャネルと時間多重化される。論理チャネルの集合は、時間インターリーブされるか、または、そうでなければ、ラウンドロビン割り当てのような、所定の時間多重化アルゴリズムを使用して、時間多重化されることができる。

時間インターリーバ340の出力は、副搬送波割り当てモジュール350に連結される。副搬送波割り当てモジュールは、ＯＦＤＭのトーンの組からの１つ以上のトーン、周波数、または副搬送波を、時間インターリーブされた論理チャネルの各組へ割り当てるように構成されることができる。時間インターリーブされた論理チャネルの組に割り当てられる副搬送波のサブセットは、１本のチャネルから、全ての使用可能な副搬送波までの複数の副搬送波に及ぶことができる。副搬送波割り当てモジュール350は、所定のアルゴリズムにしたがって、論理チャネルの連続する時間インターリーブされた組を、副搬送波のサブセットにマップすることができる。所定のアルゴリズムは、論理チャネルを割り当て続けるように構成されるか、または周波数ホッピングアルゴリズムにしたがって副搬送波を割り当てるように構成されることができる。

副搬送波割り当てモジュール350の出力は、ＯＦＤＭシンボルモジュール360に連結され、ＯＦＤＭシンボルモジュール360は、割り当てられた階層化された変調シンボルに基づいて、副搬送波を変調するように構成されている。ＯＦＤＭシンボルモジュール360からの変調されたＯＦＤＭ副搬送波は、ＩＦＦＴモジュール370に連結され、ＩＦＦＴモジュール370は、ＯＦＤＭシンボルを生成し、サイクリック プレフィクスまたは所定の長さを最後に追加するか、または最初に追加するように構成されることができる。

ＩＦＦＴモジュール370からのＯＦＤＭシンボルは、シェーピングブロック380へ連結され、ここで、ＯＦＤＭシンボルはシェーピングされ（shaped）、クリッピングされ(clipped)、ウィンドウイングされ（windowed）、または別のやり方で処理されることができる。シェーピングブロック380の出力は、送信のための希望の動作周波数帯域へ変換するために、送信ＲＦプロセッサ390に連結される。例えば、送信ＲＦプロセッサ390の出力は、無線送信のためのアンテナ(図示されていない)を含むか、またはそれに連結されることができる。

図４は、図３の送信機によって生成された階層化された変調データを復号するように構成された受信機400の機能ブロック図である。１つの実施形態において、受信機400は、図１のシステムのユーザ端末において実施されることができる。

受信機400は、受信ＲＦプロセッサを含み、受信ＲＦプロセッサは、送信されたＲＦ ＯＦＤＭシンボルを受信し、それらを処理し、それらをベースバンドのＯＦＤＭシンボルまたは実質的にベースバンドの信号へ周波数変換するように構成されている。ベースバンド信号からオフセットした周波数が、信号の帯域幅の一部であるか、または信号が、さらに周波数変換を行うことなく、信号を直接に処理できるほど十分に低い中間周波数であるときは、信号は、実質的にベースバンドの信号であると言うことができる。受信ＲＦプロセッサ410からのＯＦＤＭシンボルは、ＦＦＴモジュール420に連結され、ＦＦＴモジュール420は、ＯＦＤＭシンボルを、階層化された変調の周波数領域の副搬送波へ変換するように構成されている。

ＦＦＴモジュール420は、所定のパイロット副搬送波のような１本以上の副搬送波を、チャネル推定器430へ連結するように構成されることができる。パイロット副搬送波は、例えば、ＯＦＤＭ副搬送波の１つ以上の等間隔を開けた組であり得る。チャネル推定器430は、パイロットの副搬送波を使用して、受信ＯＦＤＭシンボルに影響を与える種々のチャネルを推定するようにするように構成されている。１つの実施形態において、チャネル推定器430は、副搬送波の各々に対応するチャネル推定値を判断するように構成されることができる。個々の副搬送波のチャネル推定値は、隣り合う副搬送波、例えば、パイロット副搬送波の所定のコヒーレンス帯域幅内の副搬送波のチャネル推定値として使用することができる。

ＦＦＴモジュール420からの副搬送波およびチャネル推定値は、副搬送波シンボル デインターリーバ440に連結される。シンボル デインターリーバ440は、図３の副搬送波割り当てモジュールによって行われたシンボルマッピングの逆を行うように構成されることができる。

受信機400は、各ＯＦＤＭ副搬送波またはトーンに対して基本層の復号および拡張層の復号を行うように構成されている。図４は、分かり易く、簡潔にするために、１つの基本層復号器および拡張層復号器を示している。

基本層復号器および拡張層復号器は、実質的に並行して動作することができる。復号器モジュールの各々は、同じ受信コンスタレーション点に対して同時に動作するように構成されることができる。したがって、拡張層復号器は、基本層復号器と実質的に別々に動作することができ、拡張層データを復号するとき、基本層復号器の結果に依存しない。拡張層復号器が、基本層復号器から得た復号結果に依存しないならば、（基本層および拡張層の）復号器が幾つかのサブモジュールを共有していても、基本層復号器および拡張層復号器は、実質的に別々に動作すると考えることができる。したがって、基本層復号器および拡張層復号器は、チャネル推定値を共有することができ、１つのビット メトリック モジュール、例えば、ビット メトリック モジュール450さえも共有することができる。それにもかかわらず、拡張層復号器が、基本層復号器の結果に依存しないならば、（基本層および拡張層の）復号器は、実質的に別々であると考えることができる。

図４の受信機400の実施形態に示されている復号器は、ターボ符号化された階層化された変調データを復号するように構成されている。もちろん、送信機が、何か他のタイプの符号化を生成するように構成されているときは、受信機400内の復号器は、符号器のタイプに一致する。例えば、送信機は、ターボ符号化、畳み込み符号化、低密度パリティチェック(Low Density Parity Check, LDPC)符号化、または何か他の符号化タイプを使用して、データを符号化するように構成されることができる。そのような実施形態において、受信機400は、相補的な復号器と共に構成されている。したがって、受信機400内の基本層復号器および拡張層復号器の各々は、ターボ復号、畳み込み復号（例えば、ビタビ復号を使用する）、ＬＤＰＣ復号、または何か他の復号器、あるいは復号器の組合せを与えるように構成されることができる。

階層化された変調のトーンの各々は、基本層のビット メトリック モジュール450および拡張層のビット メトリック モジュール460に連結される。ビット メトリック モジュール450および460は、階層化された変調のトーンに対して動作し、受信したコンスタレーション点の品質を示すメトリックを判断することができる。

１つの実施形態において、コンスタレーション点で表わされたシンボルが、ターボ符号化されるとき、ビット メトリック モジュール450および460は、コンスタレーション点によって表わされた受信シンボルの対数尤度比(log likelihood ratio, LLR)を判断するように構成されることができる。ＬＬＲとは、尤度の対数の比である。この比は、元のビットが０に等しい確率に対する、元のビットが１である確率として定めることができる。その代わりに、この比を逆に定めることもでき、その場合は、ＬＬＲは、元のビットが１に等しい確率に対する、元のビットが０である確率である。これらの２つの定義に、実質的な違いはない。ビット メトリック モジュール450および460は、例えば、コンスタレーション点の大きさおよびチャネル推定値を使用して、ＬＬＲ値を判断することができる。

ビット メトリック モジュール450および460は、チャネル推定値および受信信号を使用して、ＬＬＲ値を判断する。雑音推定値も使用され得る。しかしながら、雑音推定値にかかわらず、同じ結果を与えるターボ復号方法が使用されるときは、雑音推定値の項を実質的に無視することができる。このような実施形態において、ビット メトリック モジュール450および460のハードウェアは、ＬＬＲ値を計算するときに、雑音推定値として、所定の値を使用することができる。

基本層のビット メトリック モジュール450の出力は、基本層プロセッサ470に連結される。拡張層のビット メトリック モジュール460の出力は、拡張層プロセッサ480に連結され、拡張層プロセッサ480は、機能上は、基本層プロセッサ470と同様に動作する。例えば、ＬＬＲ値は、ビット メトリック モジュール450および460から、それぞれの基本層または拡張層プロセッサ470および480へ連結される。

基本層プロセッサ470は、デスクランブラ472を含み、デスクランブラ472は、受信したＬＬＲ値に対して動作し、符号器において行われたシンボルのスクランリングの逆を行うように構成されている。シンボル デスクランブラ472の出力は、ビット デインターリーバ474に連結され、ビット デインターリーバ474は、前にインターリーブされたシンボルをデインターリーブするように構成されている。ビット デインターリーバ474の出力は、ターボ復号器476に連結され、ターボ復号器476は、ターボ符号器によって使用された符号化率にしたがって、ターボ符号化されたシンボルを復号するように構成されている。例えば、ターボ復号器476は、符号化率１／３、１／２、または２／３でターボ符号化されたデータの復号を行うように構成されることができる。ターボ復号器476は、例えば、ＬＬＲ値に対して動作する。ターボ復号器476からの復号された出力は、リードソロモン復号器478に連結され、リードソロモン復号器478は、リードソロモン符号化ビットに部分的に基づいて、基本層ビットを回復するように構成されることができる。結果の基本層ビットは、源復号器(図示されていない)に転送される。

拡張層プロセッサ480は、基本層プロセッサ470と同様に動作する。デスクランブラ482は、拡張のビット メトリック モジュール460からＬＬＲ値を受信する。その出力は、ビット デインターリーバ484およびターボ復号器486に連結される。ターボ復号器486の出力は、リードソロモン復号器488に連結される。結果の拡張層ビットは、源復号器(図示されていない)に転送される。

ＬＬＲの正確な式を次に与える。

この式において、ＬＬＲ_ｉは、変調シンボルによって符号化されたｉ番目のビットのＬＬＲであり、ｘ_ｉは、コンスタレーション点ｘのｉ番目のビットを示している。値ｙは、受信シンボルを表わし、ｈは、チャネル推定値を表わし、Ｎ_０は、雑音推定値を表わす。正確な解の計算は、一般に、実際に実施するには、複雑過ぎるか、または処理が多過ぎる。

変数の最大値として、近似値を決めることができる。ＱＰＳＫにおいて、この近似値は、事実上、正確なＬＬＲの式に対応する。この近似値を使用すると、次の結果が成立する。

なお、ｂは、コンスタレーション内の０ビットに最も近い点であり、ａは、コンスタレーション内の１ビットに最も近い点である。特定の変調方式が決まると、式をさらに単純化することができる。

図５および６は、図２Ｂに示されているコンスタレーションを使用して変調されたときの、基本層データおよび拡張層データに対するＬＬＲのグラフを与えている。図５は、拡張層のｅ_０ビットのＬＬＲを示している。拡張層のｅ_１ビットのＬＬＲのグラフは、実質的に同じであるが、水平軸が受信信号の実数部を示すように変更される。同様に、図６は、基本層のｂ_０ビットのＬＬＲを示している。基本層のｂ_１ビットのＬＬＲのグラフは、実質的に同じであるが、水平軸が受信信号の虚数部を示すように変更される。

ＬＬＲ計算ブロックにおいて、ＬＬＲ値は、チャネル推定ブロックからのチャネル推定値に依存する。各層の性能は、チャネル推定ブロックにおいて使用されている閾値に依存する。チャネル推定の閾値は、チャネル推定値が使用されるときに、上回るべき値を表わす。すなわち、チャネル推定値が、閾値を超えているときは、実際のチャネル推定値が使用される。反対に、チャネル推定値が、閾値未満であるときは、チャネル推定値は、所定値を割り当てられる。所定値は、例えば、ゼロまたは何か他の十分に小さい値であり得る。チャネル推定値が閾値に等しいときは、受信機は、実際のチャネル推定値を使用するように構成されるか、または所定値を使用するように構成されることができる。決定が常に実行されるとき、何れのオプションも実施される。

受信機内のチャネル推定モジュールは、ＯＦＤＭシステムのような多重チャネルシステムにおける各トーンに対するチャネルを推定する。したがって、チャネル推定モジュールまたは各ビット メトリック モジュールは、チャネル推定値を閾値と比較することができる。チャネル推定モジュールにおいてチャネル推定値と閾値との比較を行うことが、好都合であり得る。

１つの実施形態において、チャネル推定モジュールは、ＦＦＴモジュールの出力から、チャネル推定において使用されるパイロットトーンを分けるように構成されることができる。次に、チャネル推定モジュールは、例えば、逆ＦＦＴ(Inverse FFT, IFFT)を使用して、パイロットのサンプルを時間領域のチャネル推定値へ変換することができる。時間領域タップの各々は、チャネル推定値の成分を表わす。次に、チャネル推定モジュールは、チャネル推定の閾値に基づいて、個々の時間領域のサンプルまたはタップをフィルタにかけることができる。チャネル推定モジュールは、各実際の時間領域のタップの大きさをチャネル推定の閾値と比較することができる。チャネル推定モジュールは、比較に基づいて、実際の時間領域のタップまたは所定値の一方を選択することができる。チャネル推定モジュールが、チャネル推定の閾値に基づいて、時間領域のタップを処理すると、チャネル推定モジュールは、処理された時間領域のサンプルまたはタップを、周波数領域のチャネル推定値に再び変換することができる。例えば、チャネル推定モジュールは、処理された時間領域のタップをフーリエ変換して、周波数領域のチャネル推定値を生成することができる。

チャネル推定の閾値は、次の２つのチャネルモデルに対するシミュレーションを使用して、最適化された。２つのチャネルモデルとは、毎時１２０キロメートルでの繰り返される国際電気通信連合(International Telecommunications Union, ITU)のペデストリアンＢ（Pedestrian B,PEDB)のモデル、および毎時２０キロメートルでの繰り返されるアドバンスド テレビジョン システムズ コミッティ(Advanced Television Systems Committee, ATSC）のモデルである。

テーブル１は、基本層の最適閾値の例を示し、テーブル２は、拡張層の最適閾値を示す。ターボ符号化率が、２／３であるとき、拡張層は、ドップラ速度によるチップ間干渉(Inter-Chip-Interference, ICI)およびＲＦの雑音の底値のために、０．０１のパケット誤り率(Packet Error Rate, PER)を達成することができない。テーブルに示されているスカラ閾値は、正規化されたチャネル推定値に適用され、チャネル推定の閾値を達成するスカラ乗数を示す。例えば、正規化されたチャネル推定値は、パイロットのトーンから得られる時間領域のタップの平均値であり得る。

これらの２つのテーブルは、最適閾値が、チャネルのモデルにおいてほぼ一定であるが、層、符号化率、および２つ層間のエネルギ比に依存することを示している。実施の観点から、受信機構造は、両者の層に同じ閾値を使用することによって、単純化することができる。同じ閾値を使用することは、別々の最適化された閾値を使用することと比較して、若干の信号の劣化をもたらすことになり得る。１つの実施形態では、２つの別々の閾値をもつ必要を無くすために、０．５デシベル未満の損失（劣化）を目標とする。テーブル３は、１つの閾値についてこの結果を示している。

このテーブルは、両者の層が０．５デシベルの性能の損失に耐えることを許すとき、エネルギ比４では、両者の層に対して同じ閾値をもつことができることを示している。しかしながら、エネルギ比９では、それは不可能である。ＰＥＤＢチャネルよりも周波数の選択性が低いＡＴＳＣチャネルでは、０．５デシベル以内の損失で同じ閾値をもつことができる。しかしながら、ＰＥＤＢチャネルでは、同じ閾値をもつことはできない。１デシベルの性能の損失を許すときは、エネルギ比９においても、同じ閾値を使用することができる。

図７Ａは、階層化された変調信号を受信する方法700の実施形態の単純化されたフローチャートである。方法700は、例えば、図４の受信機によって行うことができる。

方法700は、ブロック710において始まり、ここでは、受信機は、階層化された変調信号を受信する。受信機は、ブロック720に進み、受信した階層化された変調信号に基づいて、チャネル推定値を生成する。

チャネル推定値は、１つ以上のパイロットのトーンを使用して生成され、チャネル推定値をフィルタにかけることを含むことができる。受信機は、チャネル推定値成分の各々を閾値と比較することによって、チャネル推定値をフィルタにかけることができる。受信機は、チャネル推定値成分の各々に対して、比較に基づいて、実際のチャネル推定値成分か、または所定値かを選択することができる。１つの実施形態では、所定値は、ゼロまたは相当に小さい値（substantially insignificant value）の信号値である。相当に小さい値とは、チャネル推定値に対する重要性（significance）をもつ信号を事実上与えない値である。

チャネル推定値を生成した後で、受信機は、２本の実質的に別々の経路を進む。第１の経路において、受信機は、ブロック732に進み、基本層のビットのメトリックを判断する。ビットのメトリックは、例えば、上述の対数尤度比(ＬＬＲ)であり得る。受信機は、ブロック732からブロック734へ進み、基本層を復号する。受信機は、基本層のＬＬＲおよびチャネル推定値に部分的に基づいて、基本層を復号することができる。

第２の経路は、ブロック742において始まる。ここでは、受信機は、拡張層のビットのメトリックを判断する。受信機は、例えば、拡張層の信号に対するＬＬＲを判断することができる。受信機は、ブロック744へ進み、拡張層のＬＬＲおよびチャネル推定値に部分的に基づいて、拡張層を復号する。

図７Ｂは、階層化された変調信号を送信する方法702の単純化されたフローチャートである。方法702は、例えば、図３の送信機によって行うことができる。

方法702は、ブロック750において始まり、ここでは、送信機は、基本層の信号を符号化する。送信機は、ブロック符号、ターボ符号、インターリーバ、スクランブラ、および他の符号化素子を使用して、基本層信号を符号化するように構成されることができる。送信機はブロック760へ進み、拡張層信号を符号化する。ブロック750および760は、連続して示されているが、ブロックの順序は決定的ではなく、送信機は、両者のブロックを同時に行ってもよい。

基本層および拡張層を符号化した後で、送信機は、ブロック770へ進み、階層化された変調信号を、階層化された変調信号のコンスタレーションにマップする。１つの実施形態において、送信機は、１つの基本層シンボルと１つの拡張層シンボルとを選択することができ、シンボルをコンスタレーション点にマップすることができる。１つの実施形態において、送信機は、基本層信号および拡張層信号を、所定のエネルギ比をもつコンスタレーション点にマップすることができる。別の実施形態において、送信機は、基本層信号を拡張層信号と組み合わせて、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比をもつコンスタレーション内のコンスタレーション点にマップすることができる。

送信機は、ブロック780へ進み、コンスタレーション点を、個々の物理チャネルに対応する論理チャネルへ割り当てる。物理チャネルは、ＯＦＤＭシンボルの少なくとも１本の副搬送波を含むことができる。幾つかの実施形態では、送信機は、物理チャネルを割り当てて、物理チャネルに対応する１本以上の副搬送波を変調するとき、信号のエネルギ比を選択するか、または、そうでなければ構成することができる。

階層化された変調信号を副搬送波上へ変調した後で、送信機は、ブロック790へ進み、階層化された変調信号を送信する。１つの実施形態において、送信機は、層の変調された副搬送波を、１本以上の付加的な物理チャネルに対応する副搬送波と組み合わせることができる。他の副搬送波は、同じエネルギ比か、または異なるエネルギ比で変調されることができる。副搬送波の一部は、単一層の信号で変調されることができ、一方で、他の副搬送波は、階層化された変調信号で変調される。

送信機は、層の変調された副搬送波から信号を生成し、生成された階層化された変調信号を送信するように構成されることができる。１つの実施形態において、送信機は、変調された副搬送波を、ＯＦＤＭシンボルからの他の副搬送波と組み合わせて、副搬送波をＯＦＤＭシンボルへ変換し、ＯＦＤＭシンボルを送信することができる。

図８は、階層化された符号化変調システム内の送信機800の実施形態の単純化された機能ブロック図である。送信機800は、図１のシステム内の送信機であり得る。

送信機800は、基本層を符号化する手段810と、拡張層を符号化する独立した手段820とを含む。基本層を符号化する手段810および拡張層を符号化する手段820の各々は、信号を符号化する種々の手段を含むことができる。この手段は、例えば、ブロック符号化手段、ターボ符号化手段、インターリービング手段、スクランブリング手段、および他の符号化手段を含むが、これらに限定されない。

基本層を符号化する手段810および拡張層を符号化する手段820は、符号化されたシンボルを変調およびマッピングする手段830に連結される。変調信号マッピング手段830は、信号マッピング手段とも呼ばれ、符号化されたシンボルを、階層化された変調コンスタレーション点にマップするように構成されている。信号マッピング手段830は、符号化されたシンボルを、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比をもつコンスタレーションにマップするように構成されることができる。

送信機は、マップされた信号をインターリービング手段840に連結し、インターリービング手段840は、マップされたコンスタレーション点を、同じ論理チャネルに割り当てられた他の信号のインターリーブでインターリーブするように構成されている。インターリービング手段840の出力は、副搬送波割り当て手段850に連結され、副搬送波割り当て手段850は、論理チャネルを物理チャネルにマップするように構成されている。物理チャネルは、１本以上の副搬送波を含むことができ、副搬送波割り当て手段850は、副搬送波変調手段を使用して、副搬送波を適切なコンスタレーション点で変調するように構成されることができる。

副搬送波割り当て手段850は、複数の論理チャネルに割り当てられた物理チャネルをインターリーブするようにも構成されることができる。物理チャネルの各々は、異なるエネルギ比をもつコンスタレーションで変調されることができる。

副搬送波割り当て手段850の出力は、シンボル形成手段860に連結され、シンボル形成手段860は、副搬送波の組合せからＯＦＤＭシンボルを生成するように構成されることができる。シンボル形成手段860の出力は、送信処理手段890に連結され、送信処理手段890は、無線送信の動作周波数へ変換する。

図９は、階層化された変調システムにおいて動作するように構成された受信機900の実施形態の単純化された機能ブロック図である。受信機900は、例えば、図１のシステムのユーザ端末において実施されることができる。

受信機900は、受信処理手段910を含み、受信処理手段910は、層の変調されたＲＦ信号のような無線信号を受信し、処理するように構成されている。受信処理手段910の出力は、周波数変換手段920に連結され、周波数変換手段920は、層の変調されたＯＦＤＭシンボルのような受信信号を、周波数領域の信号に変換するように構成されている。例えば、ＯＦＤＭシンボルは、複数の副搬送波に変換されることができ、各副搬送波は、階層化された変調信号で変調されることができる。

周波数変換手段920の出力は、チャネル推定手段930および副搬送波シンボル デインターリービング手段940に連結される。チャネル推定手段930は、チャネル推定値を生成するように構成されることができ、ＯＦＤＭシンボルの複数の副搬送波に対するチャネル推定値を生成するように構成されることができる。チャネル推定手段930は、複数のチャネル推定値にフィルタをかける手段を含むことができる。複数のチャネル推定値にフィルタをかける手段は、実際のチャネル推定値成分を、チャネル推定の閾値と比較する手段を含むことができる。複数のチャネル推定値にフィルタをかける手段は、比較に基づいて、チャネル推定値成分として、チャネル推定値成分または所定値の一方を選択する手段も含むことができる。

副搬送波シンボル デインターリービング手段940は、受信信号から基本層シンボルと拡張層シンボルとを分けるように構成されることができ、シンボルをそれぞれの復号器の経路へルーティングすることができる。基本層復号器の経路と拡張層復号器の経路とは、実質的に別々であり、拡張層復号器は、基本層復号器と同時に動作することができる。

基本層復号器の経路は、副搬送波シンボル デインターリービング手段940に連結された基本層ビットメトリック判断手段950を含む。基本層ビットメトリック判断手段950は、ターボ符号化された信号のＬＬＲのような信号メトリックを判断するように構成されている。基本層ビットメトリック判断手段950の出力は、基本層復号手段970に連結される。

拡張層復号器の経路は、基本層復号経路に類似している。拡張層ビットメトリック判断手段960は、副搬送波シンボル デインターリービング手段940に連結されている。拡張層ビットメトリック判断手段960の出力は、拡張層復号手段980に連結される。

基本層データと拡張層データとを実質的に同時に、実質的に並行して復号するように構成された受信機のための方法および装置が、本明細書において記載された。受信機は、階層化された変調データを復号するように構成されることができ、ここでは、基礎となる基本層データおよび拡張層データは、例えば、ターボ符号器を使用することによって、符号化されている。受信信号は、シングルチャネルの信号であっても、またはマルチチャネルの信号であってもよく、多数のチャネルの各々は、階層化された変調信号を搬送し、各階層化された変調信号は、異なるエネルギ比をもつことができる。受信機は、チャネルの各々を実質的に別々に復号することができる。

基本層復号器および拡張層復号器の各々は、受信信号品質に基づいてメトリックを与えるように構成されたビット メトリック モジュールを含むことができる。信号がターボ符号化されるとき、メトリックは対数尤度比(ＬＬＲ)であり得る。対数尤度比は、正確なＬＬＲ値であるか、または推定ＬＬＲ値であり得る。推定ＬＬＲ値は、階層化された変調コンスタレーション内コンスタレーション点の１つに対応する最大比に部分的に基づいて判断される推定値であり得る。

ＬＬＲ値は、受信信号の大きさとチャネル推定値とに依存することができる。ビット メトリック モジュールは、チャネル推定値に、実際のチャネル推定値が使用されるか、または所定値が使用されるかを判断するのに使用することができるチャネル推定の閾値を使用するようにも構成されることができる。基本層復号器および拡張層復号器、並びに対応するビット メトリック モジュールは、個々のデータ層に対して最適化されたチャネルの閾値を使用することができる。その代わりに、基本層復号器および拡張層復号器は、同じチャネル推定閾値を使用してもよく、単純化された実施のために、若干の信号品質を犠牲にする。

本明細書において開示された実施形態に関連して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、縮小命令セットコンピュータ（Reduced Instruction Set Computer, RISC）プロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールド プログラマブル ゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載されている機能を実行するように設計された任意の組合せで実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、プロセッサは、任意のプロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰのコアと連結された１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構成としても実施され得る。

本明細書に開示されている実施形態に関連して記載された方法、プロセス、またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、または２つの組合せにおいて直接的に具体化され得る。方法またはプロセスにおける種々のステップまたは行為は、示されている順序で行われても、または別の順序で行われてもよい。さらに加えて、１つ以上のプロセスまたは方法のステップを省いても、または１つ以上のプロセスまたは方法のステップを、方法およびプロセスに加えてもよい。追加のステップ、ブロック、または行為は、方法およびプロセスの既存の要素の始めに加えても、終わりに加えても、または差し挟んでもよい。

開示された実施形態のこれまでの記述は、任意の当業者が本開示を作成または使用するのを可能にするために与えられている。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者にとって容易に明らかになり、本明細書に定められている一般的な原理は、本開示の意図および範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示されている実施形態に制限されることを意図されず、本明細書に開示されている原理および斬新な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがう。

階層化された変調を取り入れた無線通信システムの実施形態の機能ブロック図。 階層化された変調の実施形態のコンスタレーション図。 階層化された変調の実施形態のコンスタレーション図。 階層化された符号化変調システムにおける送信機の実施形態の機能ブロック図。 階層化された変調システムにおいて動作するように構成された受信機の実施形態の機能ブロック図。 拡張層データの実施形態におけるＬＬＲ対受信信号の関連する部分のグラフ。 基本層データの実施形態におけるＬＬＲ対受信信号の関連する部分のグラフ。 階層化された変調信号の受信についての実施形態の単純化されたフローチャート。 階層化された変調信号の送信についての実施形態の単純化されたフローチャート。 階層化された符号化変調システムにおける送信機の実施形態の単純化された機能ブロック図。 階層化された変調システムにおいて動作するように構成された受信機の実施形態の単純化された機能ブロック図。

符号の説明

100・・・無線通信システム、110・・・ユーザ端末、120・・・基地局、180・・・放送送信機、200,260・・・コンスタレーション図、202・・・基本層のコンスタレーション点、210・・・拡張層のコンスタレーション点、300・・・送信機、400・・・受信機、700・・・階層化された変調信号を受信する方法、702・・・階層化された変調信号を送信する方法、800・・・階層化された変調システムの送信機、900・・・階層化された変調システムの受信機。

Claims (41)

1. 階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機であって、
   階層化された変調データを受信するように構成され、階層化された変調データを、実質的にベースバンドの周波数へ周波数変換するように構成されたＲＦプロセッサと、
   ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから基本層データを復号するように構成された基本層復号器と、
   ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、基本層復号器と実質的に別々に動作する拡張層復号器とを含む受信機。
2. 基本層復号器および拡張層復号器が、階層化された変調データから、同じ受信した階層化された変調コンスタレーション点を同時に処理するように構成されている請求項１記載の受信機。
3. 基本層復号器および拡張層復号器が、マルチキャリア システム内で、同じ副搬送波に対応する階層化された変調データに対して動作するように構成されている請求項１記載の受信機。
4. 基本層復号器が、１つ以上の基本層シンボルをターボ復号し、基本層データを生成するように構成されている請求項１記載の受信機。
5. 基本層復号器が、階層化された変調データに部分的に基づいて、対数尤度比(log likelihood ratio, LLR)を判断するように構成されたビット メトリック モジュールを含む請求項１記載の受信機。
6. ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データを搬送しているチャネルに対応するチャネル推定値を生成するように構成されたチャネル推定器をさらに含む請求項１記載の受信機。
7. 基本層復号器が、ＲＦプロセッサとチャネル推定器とに連結されたビット メトリック モジュールであって、階層化された変調データとチャネル推定値とに基づいて、対数尤度比(ＬＬＲ)を判断するように構成されたビット メトリック モジュールを含む請求項６記載の受信機。
8. チャネル推定器が、チャネル推定値成分を閾値と比較し、比較に部分的に基づいて、更新されたチャネル推定値成分として、所定値またはチャネル推定値成分の一方を選択するように構成されている請求項７記載の受信機。
9. 基本層復号器および拡張層復号器の各々が、階層化された変調データに部分的に基づいて、対数尤度比を判断するように構成されたビット メトリック モジュールを含む請求項１記載の受信機。
10. チャネル推定値成分を閾値と比較し、比較に部分的に基づいて、更新されたチャネル推定値成分として、所定値またはチャネル推定値成分の一方を選択することによって、チャネル推定値を部分的に生成するように構成されたチャネル推定器をさらに含む請求項９記載の受信機。
11. 基本層復号器および拡張層復号器の各々におけるビット メトリック モジュールが、同じチャネル推定値を使用するように構成されている請求項１０記載の受信機。
12. 階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機であって、
    ＯＦＤＭシンボルを受信するように構成されたＲＦプロセッサであって、ＯＦＤＭシンボル内の少なくとも１本の副搬送波が、階層化された変調データを搬送するＲＦプロセッサと、
    ＲＦプロセッサに連結され、ＯＦＤＭシンボルを複数の副搬送波へ変換するように構成されたＦＦＴモジュールと、
    ＦＦＴモジュールに連結され、階層化された変調データを搬送する少なくとも１本の副搬送波から、基本層データを復号するように構成された基本層復号器と、
    ＦＦＴモジュールに連結され、階層化された変調データを搬送する少なくとも１本の副搬送波から、拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、基本層復号器と実質的に別々に動作する拡張層復号器とを含む受信機。
13. 階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機であって、
    階層化された変調データを受信するように構成されたＲＦプロセッサと、
    ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから基本層データを復号するように構成された基本層復号器であって、階層化された変調データから基本層データの対数尤度比を判断するように構成されたビット メトリック モジュールを含む基本層復号器と、
    ＲＦプロセッサに連結され、階層化された変調データから拡張層データを復号するように構成された拡張層復号器であって、階層化された変調データから拡張層データの対数尤度比を判断するように構成されたビット メトリック モジュールを含む拡張層復号器とを含む受信機。
14. ＲＦプロセッサに連結され、チャネル推定値成分を閾値と比較し、比較に部分的に基づいて、更新されたチャネル推定値成分として、所定値またはチャネル推定値成分の一方を選択することによって、チャネル推定値を部分的に生成するように構成されたチャネル推定器をさらに含む請求項１３記載の受信機。
15. 階層化された変調信号を復号する方法であって、
    階層化された変調信号を受信することと、
    階層化された変調信号から基本層データを復号することと、
    基本層データを復号するのと実質的に同時に、階層化された変調信号から拡張層データを復号することとを含む方法。
16. 拡張層データを復号することが、基本層データと実質的に別々に、階層化された変調信号から拡張層データを復号することを含む請求項１５記載の方法。
17. 基本層データを復号することが、階層化された変調信号とチャネル推定値とに基づいて基本層のビットの対数尤度比(ＬＬＲ)を判断することを含む請求項１５記載の方法。
18. 受信ＯＦＤＭシンボルとチャネル推定の閾値とに基づいて、チャネル推定値を生成することをさらに含む請求項１５記載の方法。
19. チャネル推定値を生成することが、
    実際のチャネル推定値成分をチャネル推定の閾値と比較することと、
    比較に基づいて、チャネル推定値成分として、実際のチャネル推定値成分または所定値の一方を選択することとを含む請求項１８記載の方法。
20. 所定値が、相当に小さい値を含む請求項１９記載の方法。
21. 拡張層を復号することが、階層化された変調信号とチャネル推定値とに基づいて、拡張層ビットのＬＬＲを判断することを含む請求項１５記載の方法。
22. チャネル推定値が、複数のチャネル推定値成分を含み、複数のチャネル推定値成分の各々が、実際のチャネル推定値成分と閾値との比較に基づいて、実際のチャネル推定値成分または所定値の一方を含む請求項２１記載の方法。
23. １つ以上のプロセッサ使用可能命令を記憶するように構成された機械読み出し可能記憶デバイスであって、
    階層化された変調チャネル内のデータを含むＯＦＤＭシンボルを受信することと、
    ＯＦＤＭシンボルに部分的に基づいて、チャネル推定値を生成することと、
    階層化された変調チャネルから基本層データを復号することと、
    基本層データを復号することと同時に、基本層データを復号することと実質的に別々に、階層化された変調チャネルから拡張層データを復号することとを含む機械読み出し可能記憶デバイス。
24. チャネル推定値を生成することが、
    複数のチャネル推定値成分の各々を閾値と比較することと、
    複数のチャネル推定値成分の各々に対して、チャネル推定値成分と閾値との比較に基づいて、チャネル推定値成分または所定値の一方を選択することとを含む請求項２３記載の記憶デバイス。
25. 基本層データを復号することが、階層化された変調チャネルのデータに部分的に基づいて、対数尤度比(ＬＬＲ)を判断することを含む請求項２３記載の記憶デバイス。
26. 階層化された変調データをもつ信号を符号化するように構成された送信機であって、
    基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層符号器と、
    拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層符号器と、
    基本層符号器と拡張層符号器とに連結され、少なくとも１つの基本層シンボルを、少なくとも１つの拡張層シンボルと組み合わせて、階層化された変調コンスタレーション点にマップするように構成された信号マッパと、
    複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比に基づいて、階層化された変調コンスタレーション点で、論理チャネルからの少なくとも１つのトーンを変調するように構成された副搬送波割り当てモジュールとを含む送信機。
27. 複数のエネルギ比が、約４のエネルギ比と、約９のエネルギ比とを含む請求項２６記載の送信機。
28. 副搬送波割り当てモジュールが、論理チャネルをＯＦＤＭ副搬送波のサブセットへ割り当てるようにさらに構成されていて、ＯＦＤＭ副搬送波のサブセットは、少なくとも１つのトーンを含む請求項２６記載の送信機。
29. 副搬送波割り当てモジュールが、論理チャネルからの少なくとも１つのトーンを、異なるエネルギ比をもつ異なるコンスタレーション点で変調された異なる副搬送波と組み合わせるようにさらに構成されている請求項２６記載の送信機。
30. 階層化された変調データをもつ信号を送信する方法であって、
    基本層信号を基本層シンボルへ符号化することと、
    拡張層信号を拡張層シンボルへ符号化することと、
    基本層シンボルを、拡張層シンボルと共に、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比をもつ階層化された変調コンスタレーション内のコンスタレーション点にマップすることとを含む方法。
31. 副搬送波をコンスタレーション点で変調することをさらに含む請求項３０記載の方法。
32. 副搬送波が、ＯＦＤＭシンボルの複数の副搬送波から選択される請求項３１記載の方法。
33. 副搬送波を含んでいるＯＦＤＭシンボルを送信することをさらに含む請求項３１記載の方法。
34. 階層化された変調データをもつ受信信号を復号するように構成された受信機であって、
    階層化された変調信号を受信する手段と、
    階層化された変調信号から基本層データを復号する手段と、
    基本層データを復号することと実質的に同時に、階層化された変調信号から拡張層データを復号する手段とを含む受信機。
35. 階層化された変調信号に基づいて、チャネル推定値を生成するように構成されたチャネル推定手段をさらに含む請求項３４記載の受信機。
36. チャネル推定手段が、
    実際のチャネル推定値成分をチャネル推定の閾値と比較する手段と、
    比較に基づいて、チャネル推定値成分として、実際のチャネル推定値成分または所定値の一方を選択する手段とを含む請求項３５記載の受信機。
37. 階層化された変調信号が、ＯＦＤＭシンボルを含み、受信機が、
    ＯＦＤＭシンボルを複数の副搬送波へ変換する手段と、
    複数の副搬送波からの少なくとも１本の副搬送波に基づいて、チャネル推定値を生成する手段とをさらに含む請求項３４記載の受信機。
38. 階層化された変調信号が、複数の副搬送波を含むＯＦＤＭシンボルを含み、階層化された変調データで変調された複数の副搬送波の少なくとも２つが、異なるエネルギ比をもつ請求項３４記載の受信機。
39. 階層化された変調データをもつ信号を符号化するように構成された送信機であって、
    基本層信号を基本層シンボルへ符号化する手段と、
    拡張層信号を拡張層シンボルへ符号化する手段と、
    基本層シンボルを、拡張層シンボルと共に、複数のエネルギ比から選択されたエネルギ比をもつ階層化された変調コンスタレーション内のコンスタレーション点にマップする手段とを含む送信機。
40. 複数のＯＦＤＭ副搬送波からの副搬送波を、コンスタレーション点で変調する手段をさらに含む請求項３９記載の送信機。
41. 複数の副搬送波を含むＯＦＤＭシンボルを送信する手段をさらに含む請求項４０記載の送信機。

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