JP4532906B2 - 変調信号多重受信用モジュラー・デバイス - Google Patents

Description

本発明は、変調信号多重受信用モジュラー・デバイスに関する。

このタイプのデバイスは、例えば、一般的にＯＦＤＭ又はＣＯＦＤＭ信号として知られている直交周波数分割多重化により変調された信号を受信するために使用される。
従来、テレビプログラムなどのデジタル信号は、ラジオリレー・チャンネルによる放送するためにコード化される。ラジオリレー・チャンネルによる通信は、他のものとの間の環境を原因とする反射およびエコーの結果、伝播の不規則性を生じる。これにより、単一のソース信号の受信に対応した、複数のデータストリームを、複数の異なる方法で受信することが出来る。この現象は一般的に多重受信と知られている。

多重受信は、二つの受信機を分離することにより、これら二つのポイントでソース信号のフェージングがかなり非相関となる空間ダイバーシティであるが、偏波ダイバーシティ（ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、周波数ダイバーシティ又は時間ダイバーシティ（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、その他これらの技術の組合せであり得る。全て単一のソース信号を表す様々な多重受信ストリームが結合される場合、単一のストリームが使用される場合に比べ、より品質の優れたデータストリームを獲得し得る。受信ストリームは様々な方法により結合することが出来る。例えば、最良のストリームが保持され得、その他、そこからストリームが使用され得る閾値が規定され得る。多重受信ストリームを結合させる効果的な方法は、重み付け加算を生成することを含む。従って信頼係数（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｉｎｄｅｘ）が各ストリームに寄与し、各ストリームは該係数の関数として処理され、処理された全てのストリームが加算され、総データストリームが生成される。

最良の結合つまり一般的にＭＲＣとして知られている「最大比率結合」（ｍａｘｉｍｕｍ ｒａｔｉｏ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）により、最大信号対ノイズ比が出力で得られることが可能となる。この結合は、ＩＲＥにより１９５９年６月に発行されたＤ．Ｇ．Ｂｒｅｎｎａｎによる「線形ダイバーシティ結合技術」（ｐｐ．１０７５からｐｐ．１１０２）という文献に特に規定されている。この文献の教示は、各チャンネルに対する重みデータソースに等しい結合データ又は最適比率を規定している。

これらの結合の最後に得られる結果は、例えば従来の方法で総データストリームを復調するビタビ検出器などの重み入力検出器に送られる。このタイプの方法を実現するデバイスは、特許ＦＲ−Ｂ−２ ７８８ ０４８にさらに開示されている。このデバイスにおいて、各受信チャンネルは、このチャンネルから信頼係数及びこの係数の関数として多かれ少なかれ増幅されたデータを生成する。

全てのデータ及び信頼係数は、単一の結合ステップにおいて使用され、重みづけ入力デコーダに採用される総信頼係数及び総データストリームを生じる。従って、このデバイスにおいて、アーキテクチャは処理チャンネルの並置及び最終の、多重入力結合ステージの使用に基づいていることが明らかである。結果として、多くの関数が各チャンネルで複製され、加算／重みづけ関数が各チャンネルに組み込まれ又は単一の特に設計された回路によって実践される必要があり、そのことにより電子コンポーネントの形態において製造の間基板に対しかなりの表面領域が必要とされる。従って、既存のデバイスは大きく、複雑で高価であることが明らかである。

本発明の目的は、モジュラー可能な受信機を提供し電子基板を最適化することによりこれらの問題に応じることを目的とする。

本発明は、ヘルツ信号を受信するためのデバイスに関し、前記デバイスは複数の受信チャンネルと重み付けられた入力を持つデコーダを備え、各受信チャンネルは、入力において前記伝送されたヘルツ信号に対応したデータストリームを受信し、信頼係数を決定するためのモジュールと、前記受信されたデータストリーム及び前記信頼係数から平均化されたデータストリームを生成することができる平均化モジュールとを備え、受信チャンネルはシーケンスされ、つまり各受信チャンネルは、前記信頼係数及び現在のチャンネル及び第一のチャンネルに続く受信チャンネルに対する平均化されたデータストリーム、先行している受信チャンネルに対する結合信頼係数及び結合データストリームから、結合信頼係数及び結合データストリームを生成することができる計算モジュールを備え、最終チャンネルの計算モジュールの出力は総信頼係数及び総結合データストリームを形成し、重み付けられた入力を有する前記デコーダは最終チャンネルの計算モジュールからのみ生成された結合信頼係数及び結合データストリームを処理することが出来る。

本発明の他の特徴に従うと、各計算モジュールは、ＣＣＳＩ_i＝ＣＣＳＩ_i-1＋ＣＳＩ_iとなるような結合信頼係数ＣＣＳＩ_iを現在のチャンネルに対する信頼係数ＣＳＩ_iと先行するチャンネルに対する信頼係数ＣＣＳＩ_i-1から生成することが出来る初等計算手段を備えている。各チャンネルに対する計算モジュールは、α１＝ＣＣＳＩ_i-1／ＣＣＳＩ_iとなる重み係数α１及び1に関するα１の補数を、現在及び先行するチャンネルの結合信頼係数ＣであるＣＣＳＩ_iおよびＣＳＩ_i-1とから規定し得る、初等計算手段を備えている。各チャンネルに対する計算モジュールは、ＣＺ_i＝α_i×ＣＺ_i-1＋（１−α_i）×Ｚ_iとなる結合データストリームＣＺ_iを、先行するチャンネルに対する結合データストリームＣＺ_i-1、データストリームＺ_i、現在のチャンネルに対する重み係数α_iから生成し得る初等計算手段を備えている。各チャンネルに対する計算モジュールは、先行する受信チャンネルにより生成された結合データストリーム及び結合信頼係数を、現在のチャンネルにより生成されたデータストリーム及び信頼係数と同期し得る同期モジュールを入力に備えている。

各受信チャンネルは、チューナー、増幅器およびコンバータの少なくとも一つを含む、受信データストリームをフォーマットする手段をさらに備えている。
デバイスは少なくとも幾分かは、このデバイスの機能を実現することが出来るコネクションを備えた、プログラムされた及び／又は専用のコンポーネントを使用して生成される。デバイスは、少なくとも一つのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを備える。デバイスは入力においてマルチキャリア信号を受信することが出来る。前記入力信号はＯＦＤＭ又はＣＯＦＤＭ信号である。デバイスはテレビ信号を受信することが出来る。

本発明は、添付された図面を参照して、単に例示的にのみ示される以下の記述によって、より容易に発明の理解されるであろう。

図１は、テレビ信号を多重受信するためのデバイスのアーキテクチャを概略的に示している。図示されるように、デバイス１は、１からＮの複数のシーケンスされた受信チャンネルを備えている。従来、各受信チャンネルｉは、アンテナ５_iと関連し、データストリームを受信することが出来、全ての受信ストリームは、単一のテレビ信号に対応している。例えば、アンテナ５_iを空間的に分散して、各アンテナでソース信号のフェージングを異ならせ、受信されたデータストリームをお互いから非相関となるようにさせ得る。同様に、アンテナ５_iは受信チャンネル１からＮの各々に対する受信ストリームの各々が、各受信チャンネルは、異なる極性を有する同じ初期信号に対応するように、異なる偏光を受信することが出来る。一般的に、各受信チャンネルｉは、チューナー１０_iや増幅器及び任意のコンバータ１２_iなどの、受信データストリームをフォーマットするための手段を入力に備える。

チューナー１０_iは受信信号を実行される処理により好ましい中間周波数へ変換し、増幅器及びコンバータ１２_iは、受信された信号を増幅し、デジタルデータに変換することを可能とする。各チャンネルｉに対し、フォーマットする手段はアンテナ５_iで受信され、増幅及びデジタル化されたデータストリームに対応するデジタル信号Ｙ_iを出力において生成する。そして各受信チャンネルは、受信されたデータストリームに対応した信号Ｙ_iから前記モジュールに関連した信頼係数ＣＳＩ_iを生成し得る計算モジュール２０_iを備えた復調器１４_iを備える。一般的に、信頼係数ＣＳＩ_iは、受信データストリームの信号対ノイズ比を決定することにより計算される。各復調器１４_iは、到達するデータストリームに対応した信号Ｙ_i及び対応した信頼係数ＣＳＩ_iにより平均化データＺ_iのストリームを生成することを可能とする平均化モジュール２２_iをさらに備えている。

本発明に従うと、各受信チャンネルは、結合信頼係数ＣＣＳＩ_iと結合データストリームＣＺ_iを生成することを可能とする、計算モジュール２４_iをさらに備えることが出来る。各計算モジュール２４_iは、そのチャンネルに対する信頼係数ＣＳＩ_iとそのチャンネルに対する平均データのストリームＺ_iを入力において受信することが出来る。さらに、各計算モジュール２４_iは、第一の受信チャンネルに対するモジュール２４_iを除き、先行したチャンネルに対する、計算モジュール２_i-1により生成された結合データストリームＣＺ_i-1及び結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1を受信する。従って、モジュール２４₂は、モジュール２４₁によって生成された結果を受信し、モジュール２４_Nはモジュール２４_N-1によって生成された結果を受信する。第一の受信チャンネルに対する計算モジュール２４₁は、その受信チャンネルに対するデータストリームＺ_i及び信頼係数ＣＳＩ₁のみを入力において受信する。先行するチャンネルにより生成された結果に対して提供される入力は、予め決められており、ゼロに設定される。従って繰り返し構成においては、計算モジュール２４_iは、一つのチャンネルから他のチャンネルにカスケードにおいて構築され、一つのチャンネルで得られた結果を次のチャンネルの計算に使用される。

入力で受信する信号を使用して、計算モジュール２４_iは各々、結合された信頼係数ＣＣＳＩ_iと結合されたデータストリームＣＺ_iを生成する。最後の受信チャンネルに対する計算モジュール２４_Nにより生成された情報は、最適比率の結合データつまり、「最大比率結合」（ＭＲＣ）に対応した総信頼係数及び総結合データストリームを形成する。これらの二つの信号は、二つの重みづけ入力と共にそれ自身直接へデコーダー３０に送られる。このデコーダ３０は、ターボコード・デコーダとして知られている、ビタビデコーダー又は繰り返しデコーダーであり得、最適な信号を受信チャンネルの各々により受信されたデータストリームの関数として生成されることを可能とする。

このタイプのデバイスは、特に各部分が情報を運び、一般的にマルチキャリア信号として知られている、複数の周波数を持つ信号を受信するのに特に適している。様々なチャンネルは、それぞれ全てのキャリアを受信し、選択的な減衰に関連した情報の損失のリスクは減少される。特に、ＯＦＤＭ又はＣＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号の多重受信において、各受信チャンネルはシンボルに共にグループにされた複数のキャリアを含む変調信号を受信する。出力された信号を再形成するために、信号はキャリアに従って結合され、様々なチャンネルおける受信に対応した複数の信号または同じシンボルにおける同じキャリアは結合され、最後のチャンネルは同じ数のシンボルを含む結合データの全ストリーム及び、前記シンボル内で、同じ数のキャリアを出力信号として生成する。

初期関数の実施の形態である計算モジュール２４_iは、図２に関してより詳細に記述されている。上述したように、計算モジュール２４_iは、ともに先行した受信チャンネルｉ−１により共に生成される結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1及び結合データストリームＣＺ_i-1を入力において受信する。このモジュールは、現在のチャンネルｉに対応する、平均化データストリームＺ_iおよび信頼係数ＣＳＩ_iをさらに受信する。第一に、これらの入力の全ては、それらを単一の時間基準に同期させる同期モジュール３２_iに導入される。一般的に、先行されたチャンネルから生成されたデータは、現在のチャンネルに対するデータと同期されるように調整される。先行した結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1および現在の信頼係数ＣＳＩ_iは加算器３４_iに導入され、ＣＣＳＩ_i＝ＣＳＩ_i＋ＣＣＳＩ_i-1となるような現在の結合信頼係数ＣＣＳＩ_iを生成する。先行したチャンネルに対する結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1および現在の結合信頼係数ＣＣＳＩ_iはそれから分割器３６_iに導入される。分割器３６_iはα_i＝ＣＣＳＩ_i-1／ＣＣＳＩ_iによって規定される重み係数α_iを出力に生成する。係数α_iは処理１−α_iを実行することにより１に関するα_iの補数を生成する減算器３６_iに導入される。結合データストリームＣＺ_i-1と重み係数α_iはそれから乗算器４０_iに導入される。またデータＺ_i及び１に対するα_iの補数は、乗算器４２_iに導入される。最終的に、乗算器４０_iと乗算器４２_iの結果は加算器４４_iに導入され、
ＣＺ_i＝α_i×ＣＺ_i-1＋（１−α_i）×Ｚ_i
となるような、現在の結合データＣＺ_iを生成する。

モジュール２４_iは以下のような、チャンネル１からｉの各々に対する信頼係数の加算値に等しいＣＣＳＩ_i及び結合データストリームを生成する。

ＣＺ_i＝α_i×ＣＺ_i-1＋（１−α_i）×Ｚ_i、（ここでα_i＝ＣＣＳＩ_i-1／ＣＣＳＩ_i）
このようにして得られた方程式は、全ての受信チャンネルに適用しうる総称的な方程式である。従って、第一の受信チャンネルに対して、これらの公式を適用することにより以下のことを決定することが出来る。
ＣＣＳＩ₁＝０＋ＣＳＩ₁＝ＣＳＩ₁および、
α₁＝０、従ってＣＺ₁＝α₁×０＋（１−α₁）×Ｚ₁＝Ｚ₁である。

同様に、最後の伝送チャンネルＮに対する計算モジュール２４_Nは、

及び、
ＣＺ_N＝α_N×ＣＺ_i＋（１−α_N）×Ｚ_N、（ここでα_N＝ＣＣＳＩ_N-1／ＣＣＳＩ_N）
となるような、各チャンネル１からＮに対する信頼係数の加算値に等しい結合信頼係数ＣＣＳＩ_N及び各チャンネルに対するデータ及び信頼係数からの結合データストリームを生成する。このデータは、受信データストリームに対して最適な信号を出力において生成するビタビデコーダー３０に導入される全結合信頼係数及び全結合データストリームを形成する。

従って、最後のチャンネルに対する全結合データは以下のように表せ、

上述したＢｒｅｎｎｅｎによる文献の教示により規定された最適な比率の結合データに対応することは明らかである。出力信号は、一般的な方法により使用される。例えば、このデータは音声データ及びビデオデータなどの様々なタイプのデータを生成するようにデマルチプレックスされ、デコードされる。

有利には、復調器１４₁から１４_Nは、バッファメモリーと関連し、全ての受信チャンネルと帰納的な方法により使用される制限された数の復調器を使用して構成され得る。復調器１４_iは一般的な電子コンポーネント、ＦＰＧＡ型のプログラムされたコンポーネント、これらの帰納に特化したＡＳＩＣ型のコンポーネント、ＤＳＰなどのマイクロプロセッサ・コンポーネントを使用して構成され得る。同様に、全ての受信チャンネルは、全体的にせよ、部分的にせよこれらの機能を実現するために構成されたプログラムされたコンポーネント、コネクションを使用して生産され得る。

さらに、受信データストリームをフォーマットする手段は記述されたもの以外の構成要素を備えることができ、状況に応じて異なるように配置されうる。また、上述した計算モジュールを形成する初期関数は上述した実施の形態とは違うように構成又は生産され得る。従って、受信チャンネルの繰り返し構成に応じて、本発明に従ったデバイスは、使用されるコンポーネントを減少させることを可能とし、受信チャンネルの数に容易に適し得るモジュール・アーキテクチャを利用することは明らかである。さらに、第一及び最終のもの他に、様々な受信チャンネルが異なる順序で結合され得る。

本発明は、テレビ信号の受信の文脈において記述されているが、モバイル電話信号や他の任意のデジタル信号などのデジタル情報を伝送するための任意の信号の多重受信に適用可能である。同様に、伝送された信号は、ＯＦＤＭ、ＣＯＦＤＭ、ＱＡＭ及びＱＰＳＫなどの様々なフォーマットで変調され得る。

本発明に従った受信機の概略図である。 本発明のデバイスに使用される計算モジュールの概略図である。

Claims (9)

1. 変調信号を受信するためのデバイスであって、
   前記デバイスは、第１の受信チャンネルと最後の受信チャンネルを含む、順序番号が付けられた（シーケンシャル演算された）複数の受信チャンネルを有し、
   各受信チャンネルは、変調信号に対応したデータストリームを受信し、
   前記各受信チャンネルは、
   受信されたデータストリームの信頼係数（ＣＳＩ_i）を決定するための信頼係数決定モジュール（２０ｉ）と、
   前記受信されたデータストリーム及び前記信頼係数（ＣＳＩ_i）からの平均化されたデータストリーム（Ｚ_i）を生成することができる平均化モジュール（２２_i）と、
   計算モジュール（２４_i）と、
   を備え、
   第１の受信チャンネルの前記計算モジュール（２４_i）は、第1の受信チャンネルの平均化されたデータ（Ｚ₁）のストリームおよび信頼係数（ＣＳＩ₁）からの結合データストリーム（Ｚ_ｉ）と、結合信頼係数（ＣＣＳＩ₁）とを発行するように形成され、
   第一の受信チャンネルに続く各受信チャンネルの計算モジュールは、結合信頼係数（ＣＣＳＩ_i）と、以下の(a)乃至(d)からの結合データストリーム（ＣＺ_i）、即ち、
   (a)現在の受信チャンネルの信頼係数（ＣＳＩ_i）と、
   (b)現在の受信チャンネルの平均化されたデータストリーム（Ｚ_i）と、
   (c)先行している受信チャンネルの結合信頼係数（ＣＣＳＩ_i-1）と、
   (d)先行している受信チャンネルの結合データストリーム（ＣＺ_i-1）と、
   からの結合データストリーム（ＣＺ_i）と、を発行するように形成され、
   前記デバイスは、最後の受信チャンネルの計算モジュール（２４_N）から発行された結合データストリーム（ＣＺ_N）と、結合信頼係数（ＣＣＳＩ_N）とを処理するように構成されたデコーダ（３０）と、を有し、
   前記第1の受信チャンネルに続く各受信チャンネルの計算モジュールは、α_i＝ＣＣＳＩ_i／ＣＣＳＩ_i-1となる重み係数α_iを生成するように構成され、１に関する重み係数α_iの補数とを備え、現在及び先行するチャンネルの結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1とＣＣＳＩ_iとの結合から規定され得る初等計算手段（３６_i及び３８_i）を備え、
   第1の受信チャンネルに続く各受信チャンネルの計算モジュール（２４_i）が、
   先行するチャンネルの結合データストリームＣＺ_i-1と、
   現在の受信チャンネルのデータストリームＺ_iと、
   現在のチャンネルの重み係数α_iと、
   からの結合データデータストリームＣＺ_iを生成するように構成された初等計算手段を備え、ＣＺ_i＝α_i×ＣＺ_i-1＋（１−α_i）×Ｚ_iという関係を有することを特徴とするデバイス。
2. 第1の受信チャンネルに続く各受信チャンネルの計算モジュールが、
   現在のチャンネルの信頼係数ＣＳＩ_iと、
   先行するチャンネルの結合信頼係数ＣＣＳＩ_i-1と、
   からの結合信頼係数ＣＣＳＩ_iを生成するように構成された初等計算手段（３４_i）を備え、ＣＣＳＩ_i＝ＣＳＩ_i＋ＣＣＳＩ_i-1という関係を有することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 第1の受信チャンネルに続く各受信チャンネルの計算モジュールが、先行する受信チャンネルにより生成される結合データストリーム（ＣＺ_i-1）及び結合信頼係数（ＣＣＳＩ_i-1）と、現在の受信チャンネルにより生成されるデータストリーム（Ｚ_i）及び信頼係数（ＣＳＩ_i）とを同期するように構成された同期モジュール（３２_i）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
4. 各受信チャンネル（１からＮ）は、チューナー、増幅器およびコンバータの少なくとも一つを備えた、前記受信データストリームをフォーマットする手段（１０_i；１２_i）をさらに備えていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
5. 少なくとも部分的に、プログラムされた及び／又は専用のコンポーネントを使用して生成され、このデバイスの機能を実現することが出来るコネクションを備えていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデバイス。
6. 少なくとも一つのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを備えることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
7. マルチキャリア信号を入力において受信することが出来ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデバイス。
8. 前記入力信号はＯＦＤＭ又はＣＯＦＤＭ信号であることを特徴とする、請求項７に記載のデバイス。
9. テレビ信号を受信することが出来ることを特徴とする、請求項７又は請求項８のいずれかに記載のデバイス。

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