JP2011505723A - 符号エンハンスド・スタガキャスティング - Google Patents

Abstract

携帯型モバイル端末に適応されるＡＴＳＣ標準に従って動作するエンコーダ及び復号器の間の信号通信を処理する方法及びアーキテクチャが開示される。この方法及びアーキテクチャは、冗長エラー処理を改善するよう空間−時間−周波数ダイバーシティに従ってパケット及び冗長パケットを送信することを伴う。

Description

本発明は、マルチモード伝送システムでのデータ送信に関する。具体的に、本発明は、マルチ符号レートが例えばＡＴＳＣ等の単一標準伝送プロトコル内のデータ送信で使用され得る伝送システムに関する。

過去数十年にわたって、映像伝送システムはアナログフォーマットからデジタルフォーマットへと切り替わってきた。米国では、放送局は、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）アナログテレビジョンシステムからＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）Ａ／５３デジタルテレビジョンシステムへの切り替えを完了する最終段階にある。Ａ／５３標準は、「ビデオエンコーダ入力走査フォーマット並びにビデオエンコーダの前置処理及び圧縮パラメータ、オーディオエンコーダ入力信号フォーマット並びにオーディオエンコーダの前置処理の圧縮パラメータ、サービスマルチプレクス及びトランスポートレイヤ特性並びに規範的な仕様、更には、ＶＳＢ ＲＦ／Ｔ伝送サブシステムを含むシステムのパラメータの仕様」を提供する。Ａ／５３標準は、どのようにソースデータ（例えば、デジタルオーディオ及びビデオデータ）が処理されて、無線送信される信号へと変調されるのかを定義する。かかる処理は冗長情報をソースデータに付加し、これにより、受信器は、たとえチャネルがノイズ及びマルチパス干渉を送信信号に付加するとしても、ソースデータを回復することができる。ソースデータに付加される冗長情報は、ソースデータが送信される実効レートを低める一方で、受信信号からのソースデータの適切な回復の可能性を高める。

ＡＴＳＣ Ａ／５３標準の開発プロセスは、ＨＤＴＶ及び固定受信に焦点を当てていた。システムは、既に市場に入り始めていた高解像度テレビジョン画面のために映像ビットレートを最大限とするよう設計された。しかし、ＡＴＳＣ Ａ／５３標準の下での送信ブロードキャストは、モバイル受信器に関して課題がある。標準に対する拡張が、モバイル装置によるデジタルテレビジョン信号のロバストな受信のために必要とされる。

この事実を認識して、２００７年に、ＡＴＳＣは、放送局がそれらのデジタルブロードキャスト信号を介してテレビジョン・コンテンツ及びデータをモバイル携帯装置へ伝送することを可能にする標準を開発すべく、プロセスの立ち上げを公表した。複数の提案がそれに応じて寄せられた。結果として得られた標準（ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈと呼ばれる。）は、ＡＴＳＣ Ａ／５３と下位互換性を有するよう意図され、既存の受信設備に悪影響を与えることなく同じＲＦチャネルでの既存のＡＴＳＣサービスの動作を可能にする。

モバイル装置への送信のための多くのシステム（例えば、幾つかの提案されているＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈシステム等）は、周期的な送信を実行する。かかるシステムは、受信器システム動作を支援するために、その伝送にプリアンブルを含ませることができる。通常、プリアンブルは、受信システムの部分が受信を改善するようトレーニングに使用されうる既知の情報を含み、特に、モバイル動作で見受けられるもののような困難な環境で有用でありうる。かかるシステムは、更に、異なる符号レートでデータをエンコードしてよい。前進型エラー訂正（ＦＥＣ（Forward Error Correction））符号（例えば、畳み込み符号）は、情報の総量のうちどの部分が冗長でないのかを示す。通常、符号レートは分数である。符号レートがｋ／ｎである場合は、ｋビットの有用な情報ごとに、符号化器は全部でｎビットのデータを生成し、うちｎ−ｋが冗長である。

既存のＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈ提案は、符号エンハンスド時間（code-enhanced time）及び周波数ダイバーシティを可能にするよう別個のブロック符号の使用を含む。１／２レート符号化送信の例で、モバイルデータは、入力バイトごとに２バイトを出力するＦＥＣ符号化器に入力される。２バイトは、元のデータ及び冗長データを表す。受信器は、元のデータの受信器閾値で元のデータ又は冗長データのいずれかを受信することができる。両ストリームが受信される場合は、受信器が元のデータを下回る閾値でデータを回復するように、符号化利得アドバンテージが存在する。

通信設備の移動歩行動作（mobile and pedestrian operation）は、建物及び移動車両により存在する過度の伝送チャネル障害並びに他の欠陥を有して、最も大きな課題の幾つかを突きつける。冗長な手段でデータを提供するシステムが使用されてよい。モバイル装置での受信を改善するよう周波数時間空間ダイバーシティにより冗長情報を利用することが好ましい。

本発明の態様に従う方法
本発明の他の態様に従う方法

本開示のモバイル／可搬性受信のための地上ブロードキャスト送信器の実施形態のブロック図である。 本開示の例となるモバイル／可搬性データストリームの一部の実施形態のブロック図である。 本開示の例となるデータフレームの実施形態のブロック図である。 本開示のモバイル／可搬性受信のための地上ブロードキャスト受信器の実施形態のブロック図である。 本開示の復号器の実施形態のブロック図である。 本開示の復号器の他の実施形態のブロック図である。 本発明に従う地上ブロードキャスト環境のブロック図である。 本開示に従う送信器の一部の実施形態のブロック図である。

ここで挙げられている例示は本発明の好ましい実施形態を表すものであり、いかなる方法によっても本発明の技術的範囲を限定するよう解されるべきではない。

ここで記載されるように、本発明は、レガシー伝送及び受信パス（例えば、ＡＴＳＣ Ａ／５３）との下位互換性を可能にしながら、ダイバーシティ及びデータ冗長性を利用するモバイルブロードキャストシステム（例えば、提案されているＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈシステム）でデータを送信する方法及び装置を提供する。本発明は、好ましい設計を有するよう記載されているが、本開示の趣旨及び技術的範囲内で更に変形されてよい。従って、本願は、その一般的な原理を用いて発明のあらゆる変形、使用、又は適用をカバーするよう意図されている。更に、本願は、本発明が属し且つ添付の特許請求の範囲の技術的範囲内にある当該技術で既知の又は通例のやり方の範囲内にある本開示からの逸脱をカバーするよう意図されている。例えば、記載される技術は、他のタイプのデータのために設計され且つ様々な符号化、エラー訂正、冗長性、インターリービング、又は変調方式を使用する伝送システムに適用可能である。

以下図面、より具体的には図１を参照すると、本開示のモバイル／可搬性受信のための地上ブロードキャスト送信器の実施形態のブロック図が示されている。図１の実施形態１００は、複数の信号送信手段（例えば、ＭＰＥＧトランスポートストリームソース１１０）と、ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈ前置処理パス１１５と、レガシーＡＴＳＣ Ａ／５３処理パスとを有する。ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈ前置処理１１５内の要素には、パケット・インターリーバ１２０と、シリアル連結ブロック符号化器１２５と、パケット・デインターリーバ１３０と、ＭＰＥＧトランスポートストリームヘッダ変更部１３５と、プリアンブルパケット挿入部１４０とがある。レガシーＡＴＳＣ Ａ／５３処理パス１４５は、データ無作為抽出部１５０と、リードソロモン・エンコーダ１５５と、バイト・インターリーバ１６０と、トレリス・エンコーダ１６５と、同期挿入部１７０と、パイロット挿入部１７５と、変調部１８０とを有する。

ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈ処理フローで、ＭＰＥＧトランスポートストリームソース１１０から入来するＭＰＥＧトランスポートデータ１１２は、パケット・インターリーバ１２０で受け取られる。パケット・インターリーバ１２０は、連続する番号のバイトを異なるシーケンスへと並び替え、ビットエラーレート及びフレームエラーレート性能を改善する。この例となる実施形態で、パケット・インターリーバ１２０は、行毎に順に固定数の連続するパケットからバイトを取り、列毎にバイトを出力する。このようにして、パケットの第１バイトの全てがグループ化され、パケットの第２バイトの全てがグループ化され、以降、パケットの最後のバイトまで同様にグループ化される。各ソースパケットは同期バイト差を有するＭＰＥＧトランスポートストリームパケットであるから、各パケット長は１８７バイトである。各コードフレームにおけるパケットの数は、ＧＦ（２５６）シリアル連結ブロック符号のために必要とされるソースシンボルの数と同じである。

次いで、インターリーブされたデータは、ガロアフィールドＧＦ（２５６）シリアル連結ブロック符号化器（ＳＣＢＣ）１２５へ結合される。ＧＦ（２５６）シリアル連結ブロック符号（ＳＣＢＣ）１２５復号器は、現在のシンボルについてのレートモードに依存して異なる形を取りうる。一般的に、それは、ターボ復号化様式でソフト・インフォメーション（soft information）を繰り返し復号化する構成復号器から成る。ＳＣＢＣ１２５は、所望のデータレート及び符号語長さに依存して複数の形態の中の１つで、パケットインターリーブデータを符号化する。ＳＣＢＣ１２５は、符号性能全体を改善するよう、ＧＦ（２５６）符号最適化ブロックインターリーバによって直列に連結されるようにカスケード接続されている１又はそれ以上の構成ＧＦ（２５６）符号から成る。これは、随意的に、所望の符号語長さを達成するよう、後にＧＦ（２５６）パンクチャ（puncture）が続く。

具体的に、ガロアフィールドＧＦ（ｐ^ｎ）は有限数の要素ｐ^ｎを含む数学的な集合であり、ｐ及びｎの数は整数である。特定のガロアフィールドは、生成多項式ｇ（ｘ）を用いて定義される。ガロアフィールドの各要素は、ｎビットを有する一意のビットパターンによって表現されてよい。更に、次数ｐ^ｎの一意の多項式は、多項式の各係数が０からｐ−１の間である場合に、各要素と関連付けられてよい。更に、ガロアフィールドにおける数学演算は重要な特性を有する。ガロアフィールドＧＦ（ｐ^ｎ）の２つの要素の加算は、加算される２つの要素と関連付けられている多項式の係数のｐを法とする和である係数を有する多項式と関連付けられる要素として定義される。同様に、２つの要素の乗算は、ガロアフィールドと関連付けられる生成多項式ｇ（ｘ）を法とする２つの要素と関連付けられる多項式の乗算として定義される。加算及び乗算の演算子は、ガロアフィールドのいずれかの２つの要素の和及び積がガロアフィールドの要素であるように、ガロアフィールド上で定義される。リードソロモン符号語の特性は、ガロアフィールドの要素を符号語の各バイトに乗ずることにより他の有効なリードソロモン符号語が生ずることである。更に、２つのリードソロモン符号語のバイトごとの加算は、他のリードソロモン符号語を生成する。レガシーＡ／５３標準は、リードソロモンアルゴリズムでの使用のために２５６要素ガロアフィールドＧＦ（２^８）及び関連する生成多項式ｇ（ｘ）を定義する。ガロアフィールドの特性は、また、エラーを決定するために符号語について一群の関連のあるもの（syndromes）を発生させる能力をもたらす。

例となる実施形態で、２つの符号語又はパケットは１／２バイト符号エンコーダによって生成され、もともと入力された符号語の複製と、元の符号語に冗長性を与える新たな符号語とを含む。２つの符号語は、また、系統的（systematic）データ及び非系統的（nonsystematic）データとも記載される。留意すべきは、系統的データ及び非系統的データを表す符号語は、より大きなデータ構造を形成するよう配置されてよい。好ましい実施形態で、符号語は、データパケットのラグド（ragged）データストリームを形成するよう体系化されてよい。ラグドデータストリームは、ストリーム部分Ａにおけるデータパケットの複製である系統的パケットと、ストリーム部分Ａ’でバイト符号エンコーダの処理によって生成される非系統的パケットとを含む。非系統的パケットは、また、ラグドデータストリームの他の系統的パケット及び非系統的パケットから得られるパケットを含む。更に、ラグドデータストリームにおけるパケットは、更に、系統的バイト及び非系統的バイトから成ってよい。かかる実施形態で、系統的バイトはコンテンツデータのバイトの複製であり、非系統的バイトは他の系統的バイト及び非系統的バイトから得られるバイトである。

バイト符号エンコーダによって出力される冗長性の又は非系統的な符号語又はパケットは、ガロアフィールドＧＦ（２５６）の要素ｂを入来する符号語又はパケットの各バイトに乗じた結果である。一実施形態で、ＭＰＥＧ送信源１１０が、バイトＭ（１）、Ｍ（２）、・・・、Ｍ（１８７）を含むメッセージＭを生成する場合に（Ｍ（１）はメッセージの第１バイトであり、Ｍ（２）はメッセージの第２バイトである。以下同様。）、その後、バイト符号エンコーダ１２５は、以下：

A(i)=M(i) i=1,2,…,187 （１）
A’(i)=b*M(i) i=1,2,…,187 （２）

のような符号語Ｍから符号語Ａ及びＡ’を生成する。

値ｂは、リードソロモン・エンコーダ１５５によって使用される同じガロアフィールドＧＦ（２５６）の所定（非零）の要素である。具体例で、ｂ要素の値は２である。当然、バイト符号エンコーダ及びリードソロモン・エンコーダの両方に同じガロアフィールドを用いることは、ガロアフィールドの特性に基づく２つのエンコーダの間の動作を可能にする。バイト符号エンコーダ１２５は、ＰＩＤを含むヘッダを形成するバイトを含めデータパケットのバイトの全てをエンコードして、ラグドデータストリームの１又はそれ以上の非系統的パケットを生成する。このようにして、各非系統的パケットのＰＩＤはバイト符号エンコードを受け、受信装置が認識可能なＰＩＤ値をもはや表さない。

当然、エンコーダ１００によって表される送信器の実施形態によってエンコードされる如何なるパケットも、Ａ／５３標準に従うレガシー受信器で使用される復号器の実施形態によって復号化されてよい。レガシー受信器における復号器は、ラグドデータストリームのパケットをデータ復号器へ供給する。ラグドデータストリームは、バイト符号エンコーダによりエンコードされる非系統的パケットを含む。この非系統的パケットは、レガシー受信器における復号器によって正確に復号化されるが、レガシー受信器が認識することができないデータコンテンツをもたらす。しかし、かかるパケットは、プログラムマップテーブル（ＰＭＴ（Program Map Table））で既存の又はレガシーなデータフォーマットと関連付けられていないＰＩＤを有するので、レガシー受信器におけるコンテンツ復号器は、ラグドデータストリームのこれらの非系統的パケットを無視する。

バイト符号エンコーダ１２５は、上記の式（２）を用いて各系統的パケットごとに非系統的パケットを生成し、両パケットを送信のためにレガシー８−ＶＳＢエンコーダに供給して、１／２の有効データレートを有して（すなわち、１バイトイン、２バイトアウト）符号化ストリームを生成する。上述されるように、バイト符号エンコーダ１２５は、他の有効なデータレートを生成するよう他のエンコードレートを用いることができる。幾つかの実施形態で、バイト符号エンコーダは、以下：

M_AB(i)=M_A(i)*b₁+M_B(i)*b₂ i=1,2,…,187 （３）

で計算される２つの系統的パケット及び１つの非系統的パケットを含むレート２／３ラグドデータストリームを生成するよう、ＭＰＥＧ ＴＳソース１１０から受信された２ソースパケットＭ_Ａ及びＭ_Ｂごとに１バイト符号化パケットを生成してよい。

ここで、Ｍ_Ａ及びＭ_Ｂはデータ生成器１０２によって生成される連続する系統的パケットであり、ｂ_１及びｂ_２はガロアフィールド（例えば、リードソロモン・エンコーダ１５５によって使用されるガロアフィールド）の所定の要素である。具体例で、ｂ_１及びｂ_２要素の値は２である。幾つかの実施形態で、ｂ_１及びｂ_２の値は同じでなくてもよい。バイト符号エンコーダ１２５は、更なるエンコーディング及び送信のために、レガシー８−ＶＳＢエンコーダ１３０へパケットＭ_Ａ、Ｍ_Ｂ及びＭ_ＡＢを供給する。

バイト符号エンコーダ１２５は、冗長パケットを生成するために更なる入力データパケットを含ませることによってラグドデータストリーム（すなわち、より低いデータレートを有するもの）を生成するよう異なる符号化レートを用いてよい。バイト符号エンコーダ１２５の他の実施形態は、ＭＰＥＧ ＴＳソース１１０からの４つの系統的パケットＭ_Ａ、Ｍ_Ｂ、Ｍ_Ｃ及びＭ_Ｄと、以下：

M_AB(i)=M_A(i)*b₁+M_B(i)*b₂ i=1,2,…,187 （４）
M_CD(i)=M_C(i)*b₃+M_D(i)*b₄ i=1,2,…,187 （５）
M_AC(i)=M_A(i)*b₅+M_C(i)*b₆ i=1,2,…,187 （６）
M_BD(i)=M_B(i)*b₇+M_D(i)*b₈ i=1,2,…,187 （７）
M_ABCD(i)=M_AB(i)*b₉+M_CD(i)*b₁₀ i=1,2,…,187 （８）

のように計算される５つの非系統的パケットとを用いることによって、レート４／９データストリームを生成する。

値ｂ_１、ｂ_２、・・・ｂ_１０は、ガロアフィールドから選択される所定の要素である。具体例で、ｂ_１、ｂ_２、・・・ｂ_１０の値は２である。加えて、式（８）に示されるように、パケットＭ_ＡＢＣＤは、他の冗長パケット、具体的に、パケットＭ_ＡＢ及びＭ_ＣＤのみから生成される冗長パケットである。当然、冗長パケットＭ_ＡＢＣＤは、代替的に、冗長パケットＭ_ＡＣ及びＭ_ＢＤの要素を用いて生成されてよい。ＭＰＥＧ送信源発生器１１０の幾つかの実施形態で、１又はそれ以上の非系統的パケットの除去は、パンクチャリング（puncturing）として知られる動作で実行されてよい。例えば、パンクチャレート４／８は、冗長パケットのみを用いたパケットのうち１つ（すなわち、この場合に、Ｍ_ＡＢＣＤ）を生成しないことによって生成され得る。これは、このパケットに含まれる固有データが最少量であることによる。如何なるパケット又は符号語も除去されてよい。しかし、最少量の固有データを含むパケット又は符号語の除去が最善である。符号パンクチャリングが使用されてよく、送信されるパケット又は符号語の数に対する一定の制限を満足するために送信パケットの数を変更する。

更に、バイト符号エンコーダ１２５は、また、以下：

M_AB(i)=M_A(i)*b₁+M_B(i)*b₂ i=1,2,…,187 （９）
M_CD(i)=M_C(i)*b₃+M_D(i)*b₄ i=1,2,…,187 （１０）
M_AC(i)=M_A(i)*b₅+M_C(i)*b₆ i=1,2,…,187 （１１）
M_BD(i)=M_B(i)*b₇+M_D(i)*b₈ i=1,2,…,187 （１２）
M_ABCD(i)=M_AB(i)*b₉+M_CD(i)*b₁₀ i=1,2,…,187 （１３）
M_EF(i)=M_E(i)*b₁₁+M_F(i)*b₁₂ i=1,2,…,187 （１４）
M_GH(i)=M_G(i)*b₁₃+M_H(i)*b₁₄ i=1,2,…,187 （１５）
M_EG(i)=M_E(i)*b₁₅+M_G(i)*b₁₆ i=1,2,…,187 （１６）
M_FH(i)=M_F(i)*b₁₇+M_H(i)*b₁₈ i=1,2,…,187 （１７）
M_EFGH(i)=M_EF(i)*b₁₉+M_GH(i)*b₂₀ i=1,2,…,187 （１８）
M_AE(i)=M_A(i)*b₂₁+M_E(i)*b₂₂ i=1,2,…,187 （１９）
M_BF(i)=M_B(i)*b₂₃+M_F(i)*b₂₄ i=1,2,…,187 （２０）
M_CG(i)=M_C(i)*b₂₅+M_G(i)*b₂₆ i=1,2,…,187 （２１）
M_DH(i)=M_D(i)*b₂₇+M_H(i)*b₂₈ i=1,2,…,187 （２２）
M_ACEG(i)=M_AC(i)*b₂₉+M_EG(i)*b₃₀ i=1,2,…,187 （２３）
M_BDFH(i)=M_BD(i)*b₃₁+M_FH(i)*b₃₂ i=1,2,…,187 （２４）
M_ABEF(i)=M_AB(i)*b₃₃+M_EF(i)*b₃₄ i=1,2,…,187 （２５）
M_CDGH(i)=M_CD(i)*b₃₅+M_GH(i)*b₃₆ i=1,2,…,187 （２６）
M_ABCDEFGH(i)=M_ABCD(i)*b₃₇+M_EFGH(i)*b₃₈ i=1,2,…,187 （２７）

のような１９個の非系統的パケットを生成するよう８個のデータパケットＭ_Ａ、Ｍ_Ｂ、・・・、Ｍ_Ｈを用いることによって、８／２７のデータレートを有するラグドデータストリームを生成してよい。

更に、８／２６のパンクチャ符号は、最少固有データ値パケットＭ_{ＡＢＣＤＥＦＧＨ}、又は冗長パケットのみから生成される他のパケットを生成しないことによって、バイト符号エンコーダ１２５によって生成されてよい。

上述されるように、バイト符号エンコーダは、用いられる符号語又はパケットの数と、単一の符号語処理を通じて形成される符号語又はパケットの数とに基づいて特定のエンコーディング符号レートを生成するよう構成されてよい。加えて、より複雑な符号レートは、ビルディングブロックとしての前述の符号レートエンコーダ又は構成符号レートエンコーダの特定の配置を用いて構成されてよい。更に、付加的な処理ブロックが、連結バイト符号エンコーダを形成するよう含まれてよい。例えば、連結バイト符号エンコーダは、生成されるデータストリームの耐久性（ruggedness）を改善するよう冗長性に加えて構成バイト符号エンコーダ間で付加的なインターリービング・ブロックを用いてよい。冗長な符号エンハンスド・スタガキャスティング（staggercasting）伝送方法の種々の実施形態について以下で記載する。

エンコーディング後、データはパケット・デインターリーバ１３０へ結合される。パケット・デインターリーバ１３０は、列毎に順にパケットの元のグループについての結果として得られるＳＣＢＣ符号語からバイトを取り、バイトを行毎に順に出力する。元のパケットは再構成され、新しいパケットはＳＣＢＣ符号語のパリティバイトから生成される。各パケットは、生成される全てのＳＣＢＣ符号語における共通ＧＦ（２５６）シンボル位置に対応する。各符号フレームで生成されるパケットの数はｎＳＣＢＣであり、最初のｋＳＣＢＣ個のパケットは元のデータパケットであり、最後の（ｎＳＣＢＣ−ｋＳＣＢＣ）個のパケットはパリティパケットである。

次いで、データはＭＰＥＧ ＴＳヘッダ変更部１３５へ結合され、ＭＰＥＧヘッダを変更される。ＭＰＥＧ ＴＳヘッダ変更部は、エラー訂正スキームによって使用される符号レートを示すようＭＰＥＧトランスポートストリームヘッダのパケット識別子（ＰＩＤ）を変更してよい。符号レートは、使用されるデータバイトの総数に対するデータバイトの元の数の分数として表される。例えば、４０パリティバイトで１２データバイトを補う１２／５２レートモードでは、１２バイトごとの各グループは１つのＲ＝１／２エンコーダと、夫々が２つのＲ＝２／３エンコーダ及び１つの２７／２６パンクチャを使用する２つのＲ＝１２／２６エンコーダとを使用し、１２／５２レートモードをもたらす。Ｒ＝２７／２６パンクチャは、２７バイトのうち最後のバイトが落ちるように行われる。２データブロックが、１２／５２レートモード下で１２個のＭＰＥＧ ＴＳパケットを送信するために使用される。１２／２６レートモードは、１４パリティバイトで１２データバイトを補い、１２データバイトごとの各グループは２つのＲ＝２／３エンコーダ及び１つのＲ＝２７／２６パンクチャを使用し、１２／２６レートモードをもたらす。Ｒ＝２７／２６パンクチャは、２７バイトのうち最後のバイトが落ちるように行われるべきである。１データブロックが、１２／２６レートモード下で１２個のＭＰＥＧ ＴＳパケットを送信するために使用される。１７／２６レートモードは、９パリティバイトで１７データバイトを補い、１７データバイトごとの各グループは、８パリティバイトで１６データバイトを補うよう１つのＲ＝２／３エンコーダを使用し、且つ、１パリティバイトで１データバイトを補うよう１つのＲ＝１／２エンコーダを使用し、１７／２６レートモードをもたらす。１データブロックが、１７／２６レートモード下で１７個のＭＰＥＧ ＴＳパケットを送信するために使用される。２４／２０８レートモードは、１８４パリティバイトで２４データバイトを補い、２４データバイトごとの各グループは、２４個のＲ＝１／４エンコーダ及び８個の１２／２６エンコーダを使用し、２４／２０８をもたらす。２７／２６パンクチャは、２７バイトのうち最後のバイトが落ちるように行われるべきである。８データブロックが、２４／２０８レートモード下で２４個のＭＰＥＧ ＴＳパケットを送信するために使用される。

通常、ＭＰＥＧプロトコルを利用する各々のパケットは、パケット識別部分又はＰＩＤを含む。現在のシステムは、８０００を超える可能な一意の識別要素を可能にし、目下、５０のみが用いられている。通常、ＰＩＤは、パケットにおいてデータのタイプを識別するのに用いられる１又はそれ以上のバイトの情報である。目下、ビットのＰＩＤ部分の多くは留保され使用されないままである。かかるＰＩＤは、パケットに与えられる特定のエラー訂正符号レートを特定するために使用され得る。ＭＰＥＧプロトコルに基づく特定の規則は、ＰＩＤがいずれかの受信システムによって適切に識別されることを確かにするために、保持されるべきである。３バイトヘッダ４４０は、モバイル／可搬性送信の部分としてパケットを特定する１３ビットパケット識別子（ＰＩＤ）を含む。ＡＴＳＣ−Ｍ／ＨからのＭＰＥＧパケットのヘッダ４４０は、レガシーＡＴＳＣ Ａ／５３受信器によって認識されないパケット識別子（ＰＩＤ）を含むよう、パケット・デインターリーブ後に変更される。このようにして、レガシー受信器は、下位互換性を提供するよう、ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈ特有のデータを無視すべきである。

次いで、このデータは、プリアンブルパケット挿入部１４０へ結合される。そこで、連続したＭＰＥＧパケットから成るプリアンブルパケットは、プリアンブルブロックへと形成される。ＭＰＥＧパケットは、ＰＮ発生器（図示せず。）から生成されるデータバイトを有する有効なＭＰＥＧヘッダとともに形成される。ＰＮ発生器から生成されるデータバイトの数は、使用される符号レートに従って変化し、例えば、１８４データバイトは１２／５２レートモードで生成され、全部で２２０８バイトのＰＮデータが得られる。実施例に従って、ＰＮ発生器は、９フィードバックタップを有する１６ビットシフトレジスタである。シフトレジスタ出力のうち８個の出力が出力バイトとして選択される。ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈパケットは、データブロックにおいてプリアンブルブロック間に配置される。あらゆるデータブロックは、同じ符号化又は２６ＡＴＳＣ Ａ／５３エンコードパケットを有する２６ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈエンコードパケットを含む。プリアンブルパケットがプリアンブルパケット挿入部１４０で挿入されると、ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈストリームが形成される。

次いで、ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈデータストリームは、データ無作為抽出部１５０と、リードソロモン・エンコーダ１５５と、バイト・インターリーバ１６０と、トレリス・エンコーダ１６５と、同期挿入部１７０と、パイロット挿入部１７５と、変調部１８０と有するレガシーＡＴＳＣ Ａ／５３パス１４５によって処理される。データ無作為抽出部１５０で、各バイト値は、疑似ランダム数発生の既知のパターンに従って変更される。この処理は、適切なデータ値を回復するために、受信器で無効にされる。セグメント及びフィールド同期を除いて、８−ＶＳＢビットストリームは完全にランダムな疑似雑音性を有することが望ましく、最大効率を有して割当チャネル空間を使用するために、送信信号の周波数応答が平坦な疑似雑音スペクトルを有することを可能にする。

次いで、データはリードソロモン・エンコーダ１５５へ結合される。そこで、リードソロモン（ＲＳ）符号化は、送信されるストリームへの追加のデータの付加を通じて、受信器で可能な付加的なエラー訂正を提供する。実施例で、ＶＳＢ送信システムで使用されるＲＳコードはｔ＝Ｉ０（２０７，１８７）コードである。ＲＳデータブロックサイズは１８７バイトであり、エラー訂正のために２０ＲＳパリティバイトが付加されている。２０７バイトの全体のＲＳブロックサイズは、ＲＳ符号語ごとに送信される。シリアルビットストリームからのバイトの生成において、ＭＳＢは最初のシリアルビットであるべきであり、２０個のＲＳパリティバイトはデータブロック又はＲＳ符号語の終わりに送信される。

次いで、バイト・インターリーバ１６０は、リードソロモン・エンコーダ１５５の出力を処理する。インターリーブは、送信中に起こりうるバーストエラーを扱うための一般的な技術である。インターリーブを行わないと、バーストエラーはデータの一つの特定のセグメントに対して大きな影響を有し、それによって、そのセグメントを訂正不能にならしめる。なお、データが送信の前にインターリーブされる場合は、バーストエラーの影響は有効に多くのデータセグメントにわたって広がりうる。訂正され得ない１つの局部的なセグメントに導入される大きなエラーよりむしろ、夫々別々に前進エラー訂正、パリティビット、又は他のデータインテグリティスキームの訂正機能の範囲内にある多数のセグメントには、より小さなエラーが導入され得る。例えば、コモン（２５５，２２３）リードソロモンコードは、各符号語で最大１６個のシンボルエラーの訂正を可能にする。リードソロモン符号化データが送信の前にインターリーブされる場合は、ロングエラーバーストはデインターリーブの後に多数の符号語にわたって広がる傾向が強く、訂正可能な１６より多いシンボルエラーがいずれかの特定の符号語に存在する機会を減らす。

ＶＳＢ送信システムで用いられるインターリーバは、５２データセグメント（インターセグメント）畳み込みバイト・インターリーバである。インターリーブは、データフィールドの約１／６の深さ（４ｍｓディープ）に与えられる。データバイトのみがインターリーブされる。インターリーバは、データフィールドの最初のデータバイトと同期する。セグメント内インターリーブがまた、トレリス符号処理のために行われる。

次いで、信号はトレリス・エンコーダ１６５に結合される。トレリス符号化は、前進エラー訂正の他の形態である。ブロックとして同時にＭＰＥＧ−２パケット全体を扱うリードソロモン符号化とは違って、トレリス符号化は、時系列で見て発展するように、ビットの前進ストリームを追跡する発展的コード（evolving code）である。従って、リードソロモン符号化はブロック符号の一形態として知られ、一方、トレリス符号化は畳み込み符号である。

ＡＴＳＣトレリス符号化で、各８ビットバイトは４つの２ビット語のストリームに分けられる。トレリス符号化器で、到着する各２ビット語は、前の２ビット語の履歴と比較される。３ビット２進符号は、前の２ビット語から現在の２ビット語への遷移を表すよう数学的に生成される。かかる３ビット符号は、元の２ビット語に代わって、８−ＶＳＢの８レベルシンボル（３ビット＝８つの結合又はレベル）として無線で送信される。トレリス符号化器に入る２ビットごとに、３ビットが出てくる。このため、８−ＶＳＢシステムにおけるトレリス符号化器は２／３レート符号化器と呼ばれる。トレリス符号とともに用いられるシグナリング波形は、８レベル（３ビット）１次元配列（constellation）である。送信される信号は８ＶＳＢと呼ばれる。４ステート・トレリスエンコーダが使用されるべきである。

実施例では、トレリス符号セグメント内インターリービングが使用される。これは、インターリーブされたデータシンボルに対して動作する１２個の同一のトレリス・エンコーダ及び前置符号化器を用いる。符号インターリービングは、１グループとしてのシンボル（１，１２，２４，３６，・・・）、第２グループとしてのシンボル（１，１３，２５，３７，・・・）、第３グループとしてのシンボル（２，１４，２６，３８，・・・）、その他全部で１２グループについてエンコードすることによって達成される。

データがトレリスエンコードをされると、それは同期挿入部１７０に結合される。同期挿入部１７０は、種々の同期信号（データセグメント同期（Data Segment Sync）及びデータフィールド同期（Data Field Sync））を挿入するマルチプレクサである。２レベル（２進）４シンボルデータセグメント同期は、各データセグメントの最初にある８レベルデジタルデータストリームに挿入される。ＭＰＥＧ同期バイトはデータセグメント同期によって置換される。ＡＴＳＣ送信標準を用いる実施例では、セグメント全体は、８３２シンボル（データセグメント同期に係る４シンボル並びに８２８のデータ及びパリティシンボル）から成るべきである。同じ同期パターンが７７．３ｓ間隔で定期的に発生し、このレートで繰り返す唯一の信号である。データとは違って、データセグメント同期にかかる４シンボルはリードソロモン又はトレリスエンコードをされず、それらはインターリーブもされない。ＡＴＳＣセグメント同期は、データセグメントの前に加えられ且つ元のＭＰＥＧ−２データパケットの欠落した最初のバイト（パケット同期バイト）を置換する繰り返しの４シンボル（１バイト）パルスである。８−ＶＳＢ受信器における相関回路は、セグメント同期の反復性を目指し、完全にランダムなデータのバックグラウンドに対して容易に対照をなす。回復された同期信号は、受信器クロックを生成し且つデータを回復するために用いられる。

セグメント同期は、それらの反復性及び延長された存続期間のために、受信器によって容易に回復可能である。正確なクロック回復は、正確なデータ回復が不可能であるところの雑音及び干渉レベルを優に上回るそれらのレベルで得られ、チャネル変化の間の速やかなデータ回復及び他の過渡条件を可能にする。

同期挿入後、信号はパイロット挿入へ結合される。パイロット挿入では、小さなＤＣシフトが８−ＶＳＢベースバンドに適用され、小さな残留搬送波が、結果として得られる変調スペクトルの零周波数点に現れるようにする。このＡＴＳＣパイロット信号は、８−ＶＳＢ受信器におけるＲＦ ＰＬＬ回路に、送信されるデータとは無関係である固定追尾信号（signal to lock onto）を与える。パイロットの周波数は抑圧搬送波周波数と同じである。これは、デジタルベースバンド及び同期信号（＋１．＋２，＋５，＋７）の全てのシンボル（データ及び同期）に加えられる小さな（デジタル）ＤＣレベル（１．２５）によって生成されてよい。パイロットの電力は、通常、平均データ信号電力を下回って１１．３ｄＢである。

パイロット信号が挿入された後、データは変調器１８０に結合される。変調器は、中間周波数（ＩＦ）搬送波で８ＶＳＢベースバンド信号を振幅変調する。従来の振幅変調によれば、搬送波周波数に関してダブルサイドバンドＲＦスペクトルが生成され、各ＲＦサイドバンドは他方の鏡像である。これは冗長情報に相当し、１つのサイドバンドは何らのネット情報損失も伴うことなく捨てられる。８ＶＳＢ変調では、ＶＳＢ変調器は（パイロット及び同期を付加された）１０．７６Ｍシンボル／ｓの８レベルトレリスエンコード・コンポジットデータ信号を受信する。図１２に示されるように、ＡＴＶシステム性能は、連結された送信器及び受信器での線形位相によるコサイン・ナイキストフィルタ応答に基づく。システムのフィルタ応答は、本質的に、バンドの各々の終わりにある遷移領域を除いて、バンド全体にわたって平坦である。名目上、送信器でのロールオフ（roll-off）は、線形位相ルートによるコサインフィルタの応答を有すべきである。

送信システムは、バーストモード送信でのモバイル携帯装置に係る動作を有する。バーストモードで動作する幾つかの重要な利点は、上記の全体を通して記載され、依然として下位互換性を保ちながら新しいクラスの装置によって受け入れられる能力を有する。かかる新しいクラスの装置は、既存のブロードキャスト標準で見受けられるより低いレベルの映像解像度しか必要とせず、従って、より高い符号化及び圧縮並びにより高い雑音レベルの存在下で動作することを伴う他の特性をも可能にする。バーストモードタイプの動作に係る更なる利点は、信号が装置に向けられ又は受信されるべき場合にのみ装置の使用に焦点を当てることによって、潜在的な装置電力節約に焦点を合わせられる。

記載されるようなバーストモード動作は、信号の高データ送信がレガシーシステム及び受信器の全性能を保つためには必要とされない時間期間を利用する。バーストモード動作は、所謂新しい情報処理レートに基づく信号処理に基づいてよく、現在のブロードキャスト信号特性に依存して変化してよい。

レガシーシステムとの下位互換性は、新しいプログラム識別子について情報を導入することによってデータパックレベルでのバーストモード動作に焦点を合わせることで保持される。新しいプログラム識別子は、新しいクラスの機器が、既存の機器の動作に影響を及ぼすことなく、データを認識することを可能にする。更なるレガシーサポートは、特定のバーストモードプロファイルの間にレガシー信号送信動作を保つためにオーバーレイ構造を有することによって存在する。

系統的データ及び非系統的データの完全な冗長性並びに完全に分離可能な符号語のいずれかから回復される信号の能力を利用すると、周波数又は空間ダイバーシティ及び時間ダイバーシティの付加は、モバイル装置による受信の可能性を高めることができる。これは、図７に係る議論で更に検討される。

図２を参照すると、本開示の例となるモバイル／可搬性データストリーム２００の一部の実施形態のブロック図が示されている。２６個のＡＴＳＣ Ｍ／Ｈ符号化パケットは１データブロックにグループ化される。レガシーＡＴＳＣ送信では、通常、全てのデータブロックは同じ符号化を有する。しかし、これは物理的には必要とされない。プリアンブルブロックは２ブロック長であり、５２個のＡＴＳＣ Ｍ／Ｈ符号化パケットを有する。プリアンブルブロックに続く本当に最初のＭＰＥＧパケットは、システム情報を含む制御パケットである。ランダム化及び前進エラー訂正処理に続いて、データパケットは送信のためにデータフレームへとフォーマット化され、データセグメント同期及びデータフィールド同期が付加される。

ＡＴＳＣ−Ｍ／Ｈデータストリーム２００は、選択されるデータレートモードに適した所定数のデータブロック２３０が後に続くプリアンブルブロック２１０を有するバーストから成る。実施例に従って、各データブロック２３０は２６個のＭＰＥＧパケットから成る。各データフレームは２データフィールドから成り、夫々が３１３データセグメントを含む。各データフィールドの第１データセグメントは、一意の同期信号（データフィールド同期）であり、受信器においてイコライザによって用いられるトレーニングシーケンス（training sequence）を含む。残りの３１２データセグメントは夫々、１つの１８８バイト・トランスポートパケット及びその関連するＦＥＣオーバーヘッドからのデータに相当するものを搬送する。各データセグメントにおける実際のデータは、データインターリービングのために、幾つかのトランスポートパケットに由来する。各データセグメントは８３２個のシンボルから成る。最初の４シンボルは２進形式で送信され、セグメント同期を提供する。このデータセグメント同期信号は、また、１８８バイトＭＰＥＧ互換トランスポートパケットの同期バイトを表す。各データセグメントの残り８２８個のシンボルは、残り１８７バイトのトランスポートパケット及びその関連するＦＥＣオーバーヘッドに相当するデータを搬送する。かかる８２８個のシンボルは８レベル信号として送信され、従って、１シンボルごとに３ビットを搬送する。このようにして、８２８×３＝２４８４ビットのデータが各データセグメントにおいて搬送され、これは、保護されたトランスポートパケットを送信するべき要件である。

ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈデータストリームは一連のブロックから成り、各ブロックは、レガシーＶＳＢ Ａ／５３システム又はＡＴＳＣ Ｍ／Ｈシステムのいずれか一方の２６パケットから成る。ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈデータストリームはブロックのバーストから成り、各バーストは、後にＮｂ（システム可変なパラメータであり、送信されるＡＴＳＣ Ｍ／Ｈデータレート全体の関数である。）個のデータブロックが続くプリアンブルブロックを有する。各データブロックは、確定したＡＴＳＣ Ｍ／Ｈレートモードの１つでエンコードされる。このレートモードは全体のデータブロックに適用される。ブロックの各バーストごとに、データブロックは、そのブロックのバーストで最も高い符号化ＦＥＣレート（すなわち、最も小さい分数）が最も速く伝えられ、最も低い符号化ＦＥＣレート（すなわち、最も大きい分数）が最も遅く伝えられて、これにより、プリアンブルブロックを発端とする続くデータブロックが現在のデータブロックと同じか又はそれより低いロバスト性を有するように、伝えられる。２６パケットのＡＴＳＣ Ａ／５３ ８ＶＳＢ符号化レガシーデータブロックは、レガシーオーバーレイ動作のために１又はそれ以上のブロックに配置されてよい。

ここで図３を参照すると、本発明に従うデータフレーム３００が示されている。示されるデータフレーム３００は、各データフレームが３１３個のデータフィールドを夫々有する２データフィールドから成るように、送信のために体系化されている。各データフィールドの第１データセグメントは一意の同期信号（データフィールド同期）であり、受信器においてイコライザによって使用されるトレーニングシーケンスを含む。残り３１２個のデータセグメントは夫々、１つの１８８バイト・トランスポートパケット及びその関連するＦＥＣオーバーヘッドからのデータに相当するものを搬送する。各データセグメントにおける実際のデータは、データインターリービングのために、幾つかのトランスポートパケットに由来する。各データセグメントは８３２個のシンボルから成る。最初の４シンボルは２進形式で送信され、セグメント同期を提供する。このデータセグメント同期は、また、１８８バイトＭＰＥＧ互換トランスポートパケットの同期バイトを表す。各データセグメントの残り８２８個のシンボルは、残り１８７バイトのトランスポートパケット及びその関連するＦＥＣオーバーヘッドに相当するデータを搬送する。かかる８２８個のシンボルは８レベル信号として送信され、従って、１シンボル毎に３ビットを搬送する。このようにして、８２８×３＝２４８４ビットのデータが各データセグメントで搬送され、これは、保護されるトランスポートパケットを送信すべき要件にまさに対応する。

１８７データバイト＋２０ＲＳパリティバイト＝２０７バイト、
２０７バイト×８ビット／バイト＝１６５６ビット、
２／３レート・トレリス符号化は３／２×１６５６ビット＝２４８４ビットを必要とする。

厳密なシンボルレートは、以下の式１によって与えられる：
（１）S_r(MHz)=4.5/286×684=10.76…MHz。

データセグメントの周波数は、以下の式２によって与えられる：
（２）f_seg=S_r/832=12.94…×10³データセグメント／ｓ。

データフレームレートは、以下の式３によって与えられる：
（３）f_frame=f_seg/626=20.66…フレーム／ｓ。

シンボルレートＳ_ｒ及びトランスポートレートＴ_ｒは、周波数においてお互いに固定されるべきである。

２進データセグメント同期及びデータフィールド同期信号と組み合わされる８レベルシンボルは、単一の搬送波を抑圧搬送波変調するために使用される。なお、送信のために、低い方のサイドバンドの大部分は除去されるべきである。結果として得られるスペクトルは、公称の平方根によるコサイン応答が６２０ｋＨｚ遷移領域をもたらすバンド端を除いて、平坦である。低い方のバンドエッジから３１０ｋＨｚの抑圧搬送波周波数で、小さなパイロットが、上述されたように、信号に付加される。

ここで図４を参照すると、本開示のモバイル／可搬性受信のための地上ブロードキャスト受信器４００の実施形態が示されている。受信器４００は、信号受信要素４１０、第１のチューナ４２０、第２のチューナ４２５、第１の前置イコライザ復調器４３０、第２の前置イコライザ復調器４３５、イコライザコントローラ４４０、イコライザ４５０、後置イコライザ補正プロセッサ４６０、トランスポート復号器４７０及びチューナコントローラ４８０を有する。

信号受信要素４１０は、例えば地上ブロードキャストシステム及び／又は他のタイプの信号ブロードキャストシステム等の１又はそれ以上の信号源からオーディオ、ビデオ、及び／又はデータ信号（例えば、テレビジョン信号等）を含む信号を受信するよう動作する。実施例に従って、信号受信要素４１０は、例えば対数周期（log periodic）アンテナ等のアンテナとして具現されるが、如何なるタイプの信号受信要素として具現されてもよい。この実施例のアンテナ４１０は、ＡＴＳＣ Ｍ／Ｈ地上送信されるオーディオ、ビデオ、及びデータ信号を周波数バンド幅にわたって受信するよう動作する。一般に、ＡＴＳＣ信号は、チャネルごとに約６ＭＨｚのバンド幅を有して、５４から８７０ＭＨｚの周波数範囲にわたって送信される。サブチャネルは時分割されてよい。信号は、例えば同軸ケーブル又は印刷回路基板トレース等の伝送線路を介して、アンテナから結合される。

第１のチューナ４２０及び第２のチューナ４２５は、チューナコントローラ４８０からの制御信号に応答して信号チューニング機能を行うよう動作する。実施例に従って、各チューナ４２０、４２５は、１又は複数のアンテナ４１０から異なる時間又は周波数ダイバースＲＦ信号を受信し、そのＲＦ信号にフィルタをかけて周波数ダウンコンバージョン（すなわち、単一又は複数段のダウンコンバージョン）を行うことによって信号チューニング機能を実行し、それによって中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。ＲＦ信号及びＩＦ信号はオーディオ、ビデオ及びデータコンテンツ（例えば、テレビジョン信号等）を含んでよく、アナログ信号標準（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ等）及び／又はデジタル信号標準（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫ等）に従ってよい。各チューナ４２０、４２５は、受信したＡＴＳＣ Ｍ／Ｈ信号を搬送波周波数から中間周波数へと変換するよう動作する。例えば、チューナは、アンテナ４１０で受信される５７ＭＨｚ信号を４３ＭＨｚのＩＦ信号に変換してよい。前置イコライザ復調器４３０は、チューナ４２０からのＩＦ信号をベースバンドデジタルストリームへと復調するよう動作する。復調器４３５は、チューナ４２５からのＩＦ信号を復調するよう動作する。次いで、ベースバンドデジタルストリームはイコライザに結合される。

チューナコントローラ４８０は、チューニングされたチャネル又は所望のチューニングされるチャネルの信号レベル及び周波数に応答してトランスポート復号器４７０から命令を受信するよう動作する。チューナコントローラ４８０は、これらの受信した命令に応答して制御信号を生成し、チューナ４２０及び４２５の動作を制御する。

イコライザコントローラ４４０は、復号器４７０から受信される復号化された信号に応答して誤差項を生成するよう動作する。これは、データ指向のイコライザに係る能力を提供する。イコライザコントローラ４４０は、受信データと復号化データとの間の誤差を推定し、誤差項を生成する。誤差項は、最小限とされるようイコライザ４５０に供給される。

イコライザ４５０は、前置イコライザ復調器４３０及び４３５からチューニングされ且つ復調されたＭＰＥＧストリームを受信して、イコライザ係数を計算するよう動作する。イコライザ係数は、誤差のない信号を生成するようイコライザ内の平衡フィルタに適用される。イコライザ４５０は、例えば減衰及びシンボル間干渉等の送信エラーを補償するよう動作する。イコライザは、シンボル間干渉を相殺するよう動作するロールオフ・フィルタリングを行う整合フィルタを有する。イコライザのトレーニング期間の間、前に選択されたトレーニング信号はチャネルを介して送信され、この信号を適切に遅延させて生成される信号、すなわち、受信器に事前に格納されている信号が基準信号として用いられる。通常、トレーニング信号は、イコライザがチャネル歪みを補償することを可能にするほど十分に長い疑似雑音シーケンスである。本発明の実施例に従うイコライザは、複数の疑似雑音シーケンスを記憶するよう動作する。各々の疑似乱数シーケンスは符号レートに対応する。イコライザ４５０が疑似乱数シーケンス・トレーニング信号を受信する場合に、イコライザは、受信したシーケンスの一部を複数の記憶されているシーケンスと比較する。一致する場合に、受信されたシーケンスに関連する符号レートは、トレーニングシーケンス後に受信されるデータを復号化するよう復号器によって使用される。

後置イコライザ補正プロセッサ４６０及びトランスポート復号器４７０は、エラー訂正を行うとともに、ＭＰＥＧデータストリームを復号化するよう動作する。これらの要素は、図５及び図６に詳細に図示及び記載をされている。

受信器は、異なる周波数及び異なる時間を受け入れるようチューナを時間共有することによって、単一のチューナ及び復調器とともに動作するよう構成されてよい。代わりに、チューナは、２つの信号を同時に受信するほど十分に幅広いバンド幅を有して構成されてよく、これにより、両信号は異なるＩＦ周波数へとチューニングされてよく、これらのＩＦ周波数の夫々は、復調器によって、同時に処理され、又は時分割で処理され得る。時間又は周波数のいずれかのダイバーシティを用いる単一チューナでは、パケット結合はイコライザでは行われず、代わりに、イコライザが送信される信号に追随しなければならないように符号化器で行われる。これは、正確にパケットを、正確に第１パケットを、正確に第２パケットを、又は正確にバイト復号器後の結合を受け取る３つの可能性を与える。符号化が単一パケットの受信とは対照的にパケットを結合するよう用いられている場合に、それは、実質的に誤差のない信号を受信するのに必要とされる信号対雑音比の最小量を減らす。例えば、１／２符号レートで、最小閾値は、符号化を伴わない単一パケットについての１５ｄＢから、符号化を伴う２つのパケットについての７ｄＢ及び符号化を伴う４つのパケットについての３．５ｄＢへと低減される。

ここで図５を参照すると、受信器システムで使用される復号器５００の実施形態のブロック図が示されている。復号器５００は、受信器によって受信されるデータを復号化するのを助けるよう、例えば上述されたようなデータストリーム内の非系統的パケット等の冗長パケットを用いるよう適合される回路を有する。復号器５００はまた、一般的に、レガシー又は既存のＡ５３標準を用いてエンコードされたデータを復号化することができる。

復号器５００で、他の回路（図４）による最初のチューニング、復調及び処理の後、トレリス復号器５０２は入来信号を受信する。トレリス復号器５０２は、畳み込みデインターリーバ５０４に接続されている。畳み込みデインターリーバ５０４の出力は、バイト符号復号器５０６に接続されている。バイト符号復号器５０６は、リードソロモン復号器５０８に接続された出力を有する。リードソロモン復号器５０８の出力は、デランダマイザ５１０に接続されている。デランダマイザ５１０の出力は、データ復号器５１２に接続されている。データ復号器５１２は、例えば映像表示又は音声再生等、受信器システムの残りの部分での使用のための出力信号を提供する。

既存の又はレガシーＡ５３標準に従って、トレリス復号器５０２は、信号デマルチプレクサ、１２個の２／３レート・トレリス復号器、及び信号マルチプレクサを有する。デマルチプレクサは、１２個の２／３レート・トレリス復号器の間でデジタルサンプルを分配し、マルチプレクサは、１２個の２／３レート・トレリス復号器の夫々によって生成される推定値を多重化する。例えば畳み込みインターリーバ等のデインターリーバ５０４は、トレリスエンコードをされたビット推定値のストリームをデインターリーブし、２０７バイトを有するよう配置されたシーケンス又はパケットを生成する。パケット配置は、同期信号の位置の決定及び識別とともに行われる（図示せず。）。リードソロモン・エラー訂正回路５０８は、１又はそれ以上の符号語としてデインターリーバ５０４によって生成される２０７バイトの各シーケンスを考え、符号語又はパケットに含まれるいずれかのバイトが送信の間にエラーに起因して破損されたかどうかを決定する。決定は、しばしば、符号語についてのシンドローム又はエラーパターンの組を計算し評価することによって行われる。破損が検出される場合には、リードソロモン・エラー訂正回路５０８は、パリティバイトでエンコードされている情報を用いて、破損したバイトを回復するよう試みる。次いで、得られたエラー訂正後のデータストリームは、デランダマイザ５１０によって非ランダム化され、後に、データ復号器５１２へ提供される。データ復号器５１２は、送信されるコンテンツのタイプに従ってデータストリームを復号化する。通常、トレリス復号器５０２、デインターリーバ５０４、リードソロモン復号器５０８、及びデランダマイザ５１０の組合せは、受信器内で８−ＶＳＢ復号器として認識される。留意すべきは、一般に、レガシーＡ５３標準に準拠する信号を受信する典型的な受信器は、送信処理の逆の順序で受信処理を行う。

受信データは、データパケットにおいてデータのバイトの形をとり、トレリス復号器５０２によって復号化されて、デインターリーバ５０４によってデインターリーブされる。データパケットは２０７バイトのデータを含んでよく、更に、複数のグループ又は２４、２６若しくは５２パケットにグループ化されてよい。トレリス復号器５０２及びデインターリーバ５０４は、入来するレガシーフォーマットデータ及びバイト符号エンコードデータを処理することができる。受信器によっても知られている所定のパケット送信シーケンスに基づいて、バイト符号復号器５０６は、パケットがバイト符号エンコードされた又はロバストのデータストリームに含まれるパケットであるかどうかを決定する。受信パケットがバイト符号エンコードデータストリームからでない場合は、受信パケットは、バイト符号復号器５０６での更なる処理を何ら伴うことなく、リードソロモン復号器５０８に提供される。バイト符号復号器５０６は、また、エンコードの間にデータストリームに付加され又はそれによって多重化された既知の一連の定数を除くデランダマイザを有してよい。留意すべきは、ラグドデータストリームは、元のデータ並びに冗長データを含む非系統的パケット及びバイトと同一である系統的パケット及びバイトの両方を含む。

バイト符号復号器５０６によって、受信パケットがロバスト又はラグドデータストリームに属するバイト符号エンコードパケットであると判断される場合に、パケットは、同じデータストリームを含む他のパケットとともに復号化されてよい。一実施形態で、同じデータストリームのバイト符号エンコードパケットは、バイト符号化パケットを生成するために使用された要素の値の逆数によってパケット内の各バイトを多重化することによって復号化される。非系統的パケットのバイトの復号値は系統的パケットのバイトの値と比較され、同じでない２つのパケットにおける如何なるバイトの値も、系統的パケットで消去されても（すなわち、ゼロに設定されても）、又は非系統的パケットにおける情報によって置換されてもよい。エラーバイトを消去された系統的パケットは、その後、リードソロモン復号器５０８で行われるリードソロモン復号化を用いて復号化されてよい。更に、バイト符号復号器の実施形態に係る更なる記載は、以下で論じられる。

バイト符号復号器５０６は、また、図１に示されるようにエンコードされた信号を復号化するためのブロック符号化器として動作するよう構成されてよい。例えば、バイト符号復号器５０６は、パケット・インターリーバ１２０と同じパケット・インターリーバと、パケット・デインターリーバ１３０と同じパケット・デインターリーバとを有してよい。更に、バイト符号エンコーダ機能は、ＧＦ（２５６）シリアル連結ブロック符号化（ＳＣＢＣ）信号を復号化するよう適合されてよい。バイト符号復号器５０６は、更に、先験的なトレーニングパケットのモバイル若しくはＡＴＳＣ Ｍ／Ｈ受信及び／又は識別のためにエンコードされるデータを識別するために用いられる識別子ブロックを有してよい。更に、識別子ブロックは、例えば、入来するパケットにおけるヘッダがモバイル受信に用いられるＰＩＤを含むかどうかを決定するようパケット識別子ブロックを有してよい。

留意すべきは、好ましいエンコーダで、バイト符号エンコーディングはデータパケットのリードソロモン・エンコーディングに先んじる。なお、ここで示される復号器５００では、入来データは、リードソロモン復号化をされる前に、バイト符号復号化をされる。バイト符号動作及びリードソロモン符号動作は両方ともＡ５３標準で使用されるガロアフィールド（２５６）にわたって線形であり、且つ、線形演算子はガロアフィールドにおいて可換であることから、並べ替えが可能である。反復復号化アルゴリズムを有することを現実的なものとするソフト復号化アルゴリズムが存在することから、リードソロモンの前に最初にブロック復号化を行うことが有利である。並べ替えの重要度は、バイト符号エンコーディングがソフト復号化アルゴリズムを提供し、次いで、受信信号でエラーを回復するためにより高い信頼性を有する反復復号化又はターボ復号化を可能にすることから、重要である。結果として、リードソロモン復号化より前にバイト符号復号化を行うことにより、ビットエラーレート及び信号対雑音比に関して測定される受信器性能が改善される。

ここで図６を参照すると、受信器で使用される復号器６００の他の実施形態のブロック図が示されている。復号器６００は、無線による例えば電磁波等の伝送媒体を介する信号の伝送によって悪影響を及ぼされた信号を受信して復号化するための付加的な回路及び処理を有する。復号器６００は、ラグドデータストリーム及びレガシーデータストリームの両方を復号化することができる。

復号器６００で、入来信号は、最初の処理の後に、イコライザ６０６に提供される。イコライザ６０６はトレリス復号器６１０に接続されている。トレリス復号器６１０は２つの出力を提供する。トレリス復号器６１０からの第１出力はフィードバックを提供し、イコライザ６０６へフィードバック入力として帰還接続されている。トレリス復号器からの第２出力は、畳み込みデインターリーバ６１４に接続されている。畳み込みデインターリーバ６１４は、バイト符号復号器６１６に接続されている。バイト符号復号器６１６も２つの出力を提供する。バイト符号復号器６１６からの第１出力は、畳み込みインターリーバ６１８を介してトレリス復号器６１０へフィードバック入力として帰還接続されている。バイト符号復号器６１６からの第２出力は、リードソロモン復号器６２０に接続されている。リードソロモン復号器６２０の出力は、デランダマイザ６２４に接続されている。デランダマイザ６２４の出力は、データ復号器６２６に接続されている。リードソロモン復号器６２０、デランダマイザ６２４、及びデータ復号器６２６は、図５に記載されているリードソロモン復号器、デランダマイザ、及びデータ復号器の各ブロックと同じように接続されており且つ機能上動作する。従って、ここではこれ以上の説明は行わない。

受信器（図示せず。）のフロントエンド処理（例えば、アンテナ、チューナ、復調器、Ａ／Ｄコンバータ）からの入力信号は、イコライザ６０６に与えられる。イコライザ６０６は、受信信号を回復しようとして完全に又は部分的に伝送チャネル効果を除去するように受信信号を処理する。様々な除去又は等化方法が当業者にはよく知られていることから、ここでは論じられない。イコライザ６０６フィードフォワード・イコライザ（ＦＦＥ）セクション及び決定フィードバックバック・イコライザ（ＤＦＥ）セクションを含む処理回路の多数のセクションを有してよい。

一様にされた信号はトレリス復号器６１０に供給される。トレリス復号器６１０は、１つの出力として、イコライザ６０６のＤＦＥセクションに与えられる決定値の組を生成する。トレリス復号器６１０は、また、イコライザ６０６のＤＦＥセクションに更に与えられる中間決定値を生成してもよい。ＤＦＥセクションは、イコライザ６０６でフィルタタップの値を調整するために、トレリス復号器６１０からの中間決定値とともに決定値を用いる。調整されたフィルタタップ値は、受信信号に存在する干渉及び信号反射を相殺する。反復処理は、イコライザ６０６が、トレリス復号器６１０からのフィードバックを用いて、時間にわたって潜在的な変化する信号伝送環境条件に動的に適応することを可能にする。留意すべきは、反復処理は、例えばデジタルテレビジョンブロードキャスト信号に係る１９Ｍｂ／ｓ等の信号の入来データレートと同じレートで起こってよい。反復処理は、また、入来データレートより高いレートで起こってもよい。

トレリス復号器６１０は、また、トレリス復号化データストリームを畳み込みデインターリーバ６１４に供給する。畳み込みデインターリーバ６１４は、図５に記載されるデインターリーバと同じように動作して、データパケット内で編成されたデインターリーブドバイトを生成する。データパケットは、バイト符号復号器６１６に与えられる。上述されるように、ラグドデータストリームの一部でないパケットは、単純に、バイト符号復号器６１６を通ってリードソロモン復号器６２０へ送られる。バイト符号復号器６１６がラグドデータストリームの部分としてパケットのグループを識別する場合には、バイト符号復号器６１６は、上述されるように最初にパケットにおいてバイトを復号化するよう非系統的パケットにおける冗長情報を用いる。

バイト符号復号器６１６及びトレリス復号器６１０は、ターボ復号器と呼ばれる反復様式で動作して、ラグドデータストリームを復号化する。具体的に、トレリス復号器６１０は、畳み込みデインターリーバ６１４によるデインターリービングの後、ラグドデータストリームに含まれるパケットの各バイトについてバイト符号復号器６１６に第１のソフト決定ベクトルを供給する。通常、トレリス復号器６１０は、確率値のベクトルとしてソフト決定を生成する。幾つかの実施形態で、ベクトルにおける各々の確率値は、ベクトルと関連付けられるバイトが有しうる値と関連付けられる。他の実施形態で、確率値のベクトルは、２／３レート・トレリス復号器が２ビットシンボルを推定することから、系統的パケットに含まれる半ニブル（すなわち、２ビット）ごとに生成される。幾つかの実施形態で、トレリス復号器６１０は、バイトの４つの半ニブルに関連付けられる４つのソフト決定を結合して、バイトが有しうる値の確率のベクトルである１つのソフト決定を生成する。かかる実施形態で、バイトに対応するソフト決定は、バイト符号復号器６１６に供給される。他の実施形態で、バイト符号復号器は、系統的パケットのバイトに関するソフト決定を４つのソフト決定ベクトルに分け、このとき、４つのソフト決定の夫々はバイトの半ニブルと関連付けられる。

バイト符号復号器６１６は、パケットを有するバイトの第１推定を生成するよう、ラグドデータストリームのパケットを含むバイトと関連付けられるソフト決定ベクトルを用いる。バイト符号復号器６１６は、系統的パケット及び非系統的パケットの両方を用いて、ラグドストリームを含むパケットの各バイトごとに第２ソフト決定ベクトルを生成し、その第２ソフト決定ベクトルを、畳み込みデインターリーバ６１４による再インターリービングの後に、トレリス復号器６１０に供給する。その後、トレリス復号器６１０は、第２ソフト決定ベクトルを用いて、第１決定ベクトルの更なる反復を生成する。これは、バイト符号復号器６１６に与えられる。トレリス復号器６１０及びバイト符号復号器６１６は、このようにして、トレリス復号器及びバイト符号復号器によって生成されるソフト決定ベクトルが集まり、又は所定数の反復が行われるまで、繰り返す。その後、バイト符号復号器６１６は、系統的パケットの各バイトごとのソフト決定ベクトルにおける確率値を用いて、系統的パケットの各バイトごとにハード決定を生成する。ハード決定値（すなわち、復号化されたバイト）は、バイト符号復号器６１６からリードソロモン復号器６２０へ出力される。トレリス復号器６１０は、ＭＡＰ（Maximum a Posteriori）復号器を用いて実施されてよく、バイト又は半ニブル（シンボル）ソフト決定のいずれかで動作してよい。

留意すべきは、通常、ターボ復号化は、入来データレートより高い、ブロック間の通過決定データに関する反復レートを利用する。可能な反復の数は、データレート及び反復レートの比に限定される。結果として、実用的な範囲内で、ターボ復号器での反復レートがより高くなれば、一般に、エラー訂正結果は改善される。一実施形態で、入来データレートの８倍である反復レートが使用されてよい。

図６に記載されるようなソフト入力ソフト出力バイト符号復号器は、ベクトル復号化機能を有してよい。ベクトル復号化は、系統的バイト及び非系統的バイトを含むデータのバイトをグループ化することを伴う。例えば、レート１／２バイト符号エンコードストリームについては、１つの系統的バイト及び１つの非系統的バイトがグループ化されうる。２バイトは６４，０００超の可能な値を有する。ベクトル復号器は、２バイトの可能な値の夫々について確率を決定又は推定し、確率マップを生成する。ソフト決定は、確率の一部又は全ての確率及び可能な符号語までのユークリッド距離を重み付けすることに基づいて生成される。ハード決定は、ユークリッド距離の誤差が閾値を下回る場合に生成されてよい。

図５及び図６に記載されるバイト符号復号器は、単純なバイト符号エンコーダ又は連結されているバイト符号エンコーダによるエンコーディングを含め、先に記載されたバイト符号エンコーダによってエンコードされているラグドデータストリームを復号化してよい。図５及び図６におけるバイト符号復号器は、単一のエンコーディング段階しか伴わない単純な又は構成するバイト符号エンコーダによってエンコードされたラグドデータストリームを復号化することについて表す。連結されたバイト符号復号化は、例えばデインターリービング、デパンクチュアリング（de-puncturing）及び再挿入等の中間処理に加えて、１より多い復号化段階で入来する符号語又はバイトを復号化することを含む。

図７を参照すると、本発明に従う例となるブロードキャスト環境７００が示されている。第１の送信器７１０、第２の送信器７２０及びモバイル受信器７３０が示されている。第１の送信器７１０はモバイル受信器７３０から距離ｄ１で配置され、第２の送信器７２０はモバイル受信器７３０から距離ｄ２で配置されている。

分離可能な冗長的符号語を利用すると、第１符号語は第１の送信器７１０から送信され得、第２符号語は第２の送信器７２０から送信され得る。これは、伝播パス及び角度を変更することによって全体の信号損失の発生を減らす。かかる変更は、完全に破壊的なマルチパス又は全体の信号ヌル（nulls）の確率を減らす。信号受信は、更に、異なる周波数で及び／又は異なる時間で各符号語を送信することによって改善され得る。

空間及び周波数ダイバーシティの当該実施形態は、現在の受信器に係るイコライザ複雑性を増すことなく、サービスエリアにおいて既存のブロードキャストチャネル間の内在する“ホワイトスペース（white space）”を利用してよい。このような提案される実施形態は、また、特に、高度なブロードキャスト伝送システムについて目下考えられているバーストモード伝送に適するが、これに限られない。バーストモード伝送では、受信器における単一のチューナが、やはり、複数の周波数で非同時のコンテンツを受信することによって完全な伝送を受信することができる。完全な受信は、メイン送信器及び二次的な送信器を含む１より多いソースから供給される２又はそれ以上のバーストのうち１つのみを受信することによって達成され得る。信号同期は、既にＳＦＮに使用されている技術を含む多数の既知の技術を通じて保たれ得る。

図８を参照すると、本発明に従う送信器８００の一部の実施例が示されている。以下、図は、信号伝送システムの物理層における符号エンハンスド・ディープインターリーブ・スタガキャスティング構造（code enhanced deeply interleaved staggercasting structure）の特定の実施に係る配置を表す。受信器における実施は、エンコーディング及び変調とは対照的に復号化及び復調のために再配置された同様の構造をもたらす。動作において、処理は、冗長な又はスタガキャストな動作のための情報の識別及び生成を伴う。このコンテンツは、チャネル出力８０５を介して受け取られる。次に、コンテンツは、標準の符号化バーストモード信号を名目上生成するのに適した２又はそれ以上の並列符号化ブランチを含む符号化器に与えられる。次に、各符号化ブランチは、その供給された信号の部分を処理する。次に、１つのブランチは、所定量だけ遅延ＲＡＭ８１５によって遅延される。遅延量は、例えばフィールド同期信号等の信号の多数のサイクルを表し、更に、将来の又は後のバースト伝送時間の等価な時間表示へと遅延しうる。各ブランチでの各信号は、それらの各々の入力段８１０、８２０でエンコードされる。入力段は、レガシー・デインターレース及びパケット・デインターレースを有してよい。時間ダイバーシティ信号について、下層の符号化ブランチ信号は、以前に処理されたデータコンテンツの一部と、送信器の残りの部分へ供給される結合とを含む以前に符号化され且つ遅延されたブランチ信号と結合される（８２５）。結合されたデータは、次いで、ブロック復号化され（８３０）、異なる出力段へと分離される（８４０）。各出力段８４５、８５０は、レガシー・インターリーブ及びレガシー・エンコーディングを組み合わせてよい。受信器に係る処理は、実質上同じであり、そもそも送信器に係る処理から反転されてよい。

空間又は周波数ダイバーシティ伝送に関して、コンテンツは、遅延ＲＡＭ８１５の前又は後でチャネル入力から結合され、任意に他のＲＡＭ８５５と結合される。次いで、コンテンツは、図１に関して示される動作を伴う送信のために、更なるチャネルに結合されてよい。空間及び周波数ダイバース送信器の１つの利点は、共同送信（cooperative transmission）を用いることである。この例で、２つのテレビジョン放送局、又は２つの送信器若しくは周波数を有する１つの放送局は、１つの送信器での第１ブロードキャストパケット及び共同ブロードキャスト冗長パケットを送信することができる。このようにして、各放送局は２つのパケット（１つはバースト、もう１つは冗長バースト）を送信するが、単に共同放送局の冗長バーストを送信することで他方の周波数及び／又は他方の送信器で送信されるそれらの冗長パケットを有することによってダイバーシティの優位性を得る。共同送信は、各々の協働する送信器のデータ出力又はバンド幅を増すことなく、完全な周波数ダイバーシティ及び場合により空間ダイバーシティの利点を与える。

更に、データコンテンツの有意な時間インターリービングに関連する固有の利点及びバーストモード送信における動作との関係に加えて、変形された符号エンハンスドデータの各ブランチは、別個の周波数で送信されてよい。このようにして、周波数ダイバーシティが、時間ダイバーシティに加えて、達成され得る。例えば、スタガキャスト・コンテンツの一部を含む第１バーストは、符号エンハンス後に、第１の放送局によって特定のブロードキャストチャネルで供給又は送信されてよい。スタガキャスト・コンテンツの残りの部分を含む第２バーストは、符号エンハンス後に、場合により第２の放送局によって、後の時点に第２のブロードキャストチャネルで供給又は送信されてよい。各ブロードキャストチャネルは、動作の異なる周波数スペクトルを表す。得られる動作は、更に、既に内在する時間ダイバーシティシステムに周波数ダイバーシティ動作を導入することによって、元のデータコンテンツの回復を保証する。

本発明は特定の実施形態に関して記載されているが、当然、本発明の適用範囲内での変形が行われてよい。例えば、様々な処理段階が別々に又は組み合わされて実施されてよく、汎用の又は専用のデータ処理ハードウェアに実装されてよい。更に、様々なエンコーディング又は圧縮の方法が、ビデオ、オーディオ、画像、テキスト、又は他のタイプのデータに用いられてよい。また、パケットサイズ、レートモード、ブロック符号化、及び他の情報処理パラメータが、本発明の異なる実施形態で変更されてよい。

［優先権主張］
本願は、“Code Enhanced Staggercasting”と題された米国仮特許出願第６１／００３，０４１号、及び“ATSC M/H Mobile Broadcast for Portable Services”と題された米国仮特許出願第６１／００２，９７７号の優先権を主張するものであり、これらの特許文献は参照により本願に援用される。

Claims (14)

1. データをエンコードする方法であって、
   パケット及び冗長パケットを発生させるよう前記データをエンコードし、各パケットが前記データを有するステップと、
   前記パケット及び前記冗長パケットを送信器へ結合するステップと
   を有する方法。
2. 前記パケット及び前記冗長パケットは異なる送信器へ結合され、該異なる送信器は空間ダイバーシティを備える、請求項１記載の方法。
3. 前記パケット及び前記冗長パケットは異なる周波数で送信される、請求項１記載の方法。
4. 前記パケット及び前記冗長パケットは異なる時点で送信される、請求項１記載の方法。
5. 信号を受信する方法であって、
   第１パケットを受信するステップと、
   前記第１パケットの冗長バージョンである第２パケットを受信するステップと、
   前記第１パケット及び前記第２パケットを結合するステップと、
   前記第１パケット及び前記第２パケットを復号化するステップと
   を有する方法。
6. 前記第１パケットは第１周波数で受信され、前記第２パケットは第２周波数で受信される、請求項５記載の方法。
7. 前記第１パケットは第１時点で受信され、前記第２パケットは第２時点で受信される、請求項５記載の方法。
8. パケット及び冗長パケットを発生させるようデータをエンコードするエンコーダと、
   前記パケットを第１送信器へ、前記冗長パケットを第２送信器へ結合するインターフェースと
   を有する装置。
9. 前記パケットは第１周波数で送信され、前記冗長パケットは第２周波数で送信される、請求項８記載の装置。
10. 前記パケットは第１時点で送信され、前記冗長パケットは第２時点で送信される、請求項８記載の装置。
11. 第１パケット及び第２パケットを受信するインターフェースと、
    第１復号化パケット及び第２復号化パケットを発生させるよう前記第１パケット及び前記第２パケットを復号化する復号器と、
    ビデオ信号を発生させるよう前記第１復号化パケット及び前記第２復号化パケットを結合するプロセッサと
    を有する装置。
12. 前記第２パケットは前記第１パケットの冗長バージョンである、請求項１１記載の装置。
13. 前記第１パケットは第１周波数で受信され、前記第２パケットは第２周波数で受信される、請求項１１記載の装置。
14. 前記第１パケットは第１時点で受信され、前記第２パケットは第２時点で受信される、請求項１１記載の装置。

Images