JP4537414B2 - AMC(AdvancedModulationandCoding)モードのブラインド識別 - Google Patents
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Description
本発明では、デジタルデータは信号114、衛星106、及び信号118を介して、送信ステーション102から送信される。このデジタルデータは3つの主要コンポーネント、つまり、物理層ヘッダ又はPLヘッダと呼ばれるデータフレームのヘッダ部と、ペイロードデータと、及び、選択的に、受信機ステーション108内での劣化(主に位相ノイズ)による悪影響を緩和するために受信機ステーション108により用いられる、パイロットシンボルと呼ばれる付加的に挿入されるシンボルと、を含んでいる。PLヘッダを用いることにより、復調器/FECデコーダ216は、毎データフレームの最初において迅速に正しい位相と周波数を得ることができる。多くの8PSK及びQPSK送信モードに対しては、パイロットシンボルは位相ノイズの中の信号をより正確に追跡するためにも必要である。しかしながら、所望の信号に対するPLヘッダと、干渉する同一周波数信号がタイミングを合わせて整列する特定の場合には、この干渉が非常に大きいので復調器/FECデコーダ216は、この所望の信号に関連するキャリア周波数の位相を必要な正確さで決定することができない。これは、復調器/FECデコーダ216がこの所望の信号に対してフェーズロックを維持しようとしている時に、好ましくない信号が同じヘッダシンボル又はパイロットシンボルを提供し、復調器/FECデコーダ216がこの好ましくない信号の存在によって混乱し、その結果、所望の信号の位相を追跡できない可能性があるということを意味する。このような復調器/FECデコーダ216の混乱は、復調器/FECデコーダ216を所望の信号から「プルオフ(pulled off)」させたこととして、従来技術では知られている。復調器/FECデコーダ216が、QPSK送信に対し最適のコンステレーションポイント(constellation point)から45度引っ張られた場合、復調器は正しくシンボルを認識しないであろう。これは、エラーを導き、早急に修正されなければ、このデータエラーはロックの損失として識別されるであろう。これは次に、CPU220が復調器/FECデコーダ216にこの信号を再取得するように命令する結果となり、この所望の信号が再取得されるまでは、データの喪失となる。このようなデータの喪失によって、モニタ206に不正確なデータが提供されるかもしれず、また場合によっては、視聴者が見るときにモニタ206上のサービスの中断をもたらすかもしれない。コチャンネル干渉は、視聴者に、モニタ206上の動作や会話を伴う所望のテレビチャンネルを見せるどころか、真っ暗な画面に劣化したモニタを見させるか、又は不明瞭な画像を見させるか、又は不明瞭な音声を聞かせるかもしれない。
放送アプリケーションの中では、連続モード受信機ステーション108が広く用いられている。低信号対雑音(SNR)環境で良好に機能するスクランブルコード及びエラー訂正回路は、同期(例えば、キャリア位相及びキャリア周波数)に関しては、これらの受信機ステーション108とは対立する。物理層ヘッダ及び/又はパイロットシンボルを、このような同期に用いることができる。従って、システム性能に関する重要な考察の1つは、物理層ヘッダ及び/又はパイロットシンボル上のコチャンネル干渉についてのものである。物理層ヘッダ及びパイロットは、キャリア位相及びキャリア周波数の取得及び/又は追跡に用いられることから、このような干渉は受信器の性能を劣化させる可能性がある。
図3Aは、図1のデジタル放送システム100のデジタル送信ファシリティの中に採用されている典型的な送信器の図である。送信ファシリティ102内の送信器300が、入力ソース110から入力を受け取り且つ受信機ステーション108におけるエラー訂正処理に適するより高冗長の符号化ストリームを出力する、LDPC/BCHエンコーダ302を備えている。入力ソース110は、入力Xから信号kを生成する。LDPCコードは、パリティチェックマトリックスを用いて指定される。LDPCコードを符号化するには、一般に生成マトリックスを指定する必要がある。BCHコードは、デジタル放送システム100のエラーフロアを低減するために含まれ、これによりエラー訂正能力が向上する。
図3Bは、図2のシステムの中の典型的な復調器/FECデコーダ216の図である。復調器/FECデコーダ216は、復調器308、キャリア同期モジュール/デスクランブラ310、及びLDPC/BCHデコーダ312を備え、受信機パラボラアンテナ200を介しての送信器300からの信号の受信を支援する。本発明の一実施形態によれば、復調器308は、受信機パラボラアンテナ200から受信したLDPC符号化された信号のフィルタリング及びシンボルタイミング同期を提供し、またキャリア同期モジュール/デスクランブラ310は、フレーム同期、周波数と位相の取得、及び復調器308から出力される信号の追跡とスクランブルの解除を行う。復調の後、これら信号はLDPC/BCHデコーダ312に送られ、LDPC/BCHデコーダ312はメッセージX’を生成することにより元のソースメッセージの再構築を試みる。
図4Aは、本発明のシステムの中で用いられる典型的なフレーム構造の図である。一例として、例えば衛星放送及び双方向サービスをサポートすることができる、LDPC符号化フレーム400が示されている。LDPC符号化フレーム400は、物理層ヘッダ(「PLヘッダ」と表示される)401を含んで1スロットを占め、同様にデータ又は他のペイロードのための他のスロット403を占めている。加えて、LDPC符号化フレーム400は、本発明の一実施形態によれば、毎16スロット後にキャリア位相及び周波数の同期を助けるためのパイロットブロック405を使用している。パイロットブロック405は選択的であることを書き留めておく。パイロットブロック(すなわちパイロットシーケンス)405(これは、スクランブルされたブロックを示す可能性がある)は、16個のスロットの403の後に示されてはいるが、LDPC符号化フレーム400の間のどこにでも挿入することができる。
図4Bに見られるように、コチャンネル干渉の影響を低減するため、PLヘッダ401と同じ長さのいくつかの異なるユニークワード(UW)パターンを、それぞれのコチャンネルに対しPLヘッダ401をスクランブルするために利用することができる。例えば、異なるUWパターン411、413とPLヘッダ401との排他的論理和(XOR論理409を通じて)を、所望のキャリア及び干渉キャリア(すなわちコチャンネル同士)に対して実行することができる。このアプローチの下では、干渉キャリアのPLヘッダ401に関連するパワーが、所望のキャリアのPLヘッダ401にもはや干渉的に加わることはない。
図5は、本発明の一実施形態に基づく、コチャンネル干渉を隔離するためのシーケンススクランブラの図である。スクランブルコードは、本発明の一実施形態に従ってゴールドコードから構成することができる、複雑なシーケンスである。すなわち、スクランブラ304がスクランブルシーケンスRn(i)を生成する。表1は、図5のこのスクランブラシーケンス生成部に従って、どのようにスクランブルシーケンスRn(i)がスクランブラ304を用いてフレームをスクランブルするかを定義している。具体的には、表1は、スクランブラ304の出力に基づく入力シンボルの出力シンボルへのマッピングを示す。
図4A及び4Bに示すように、ゴールドシーケンスシーズ500(これは、ペイロード403とパイロットブロック405のスクランブルに用いられる)及びヘッダスクランブルコード411、413(PLヘッダ401のスクランブルに用いられる)が、それぞれの信号に適用される。しかしながら、所定のゴールドシーケンスシーズ500は、所定のヘッダスクランブルコード411とは必ずしもうまくは動かない。最適なゴールドシーケンスシーズ500とPLヘッダスクランブルコード411の組み合わせが選択されてテストが行われ、この選択されたゴールドシーケンスシーズ500/ヘッダスクランブルコード411の組み合わせが、他のゴールドシーケンスシーズ500/ヘッダスクランブルコード411の対と干渉しないことが確実にされる。
それぞれのゴールドシーケンスシーズ500が、最初に、ヘッダスクランブルコード411とは独立に生成される。各対は、AMC(Advanced Modulation and Coding)スクランブルコードと時折呼ばれ、簡単に参照する手段としてAMCコード番号が与えられる。例えば、限定するものではないが、AMCコード1はゴールドシーケンスシーズ500(ここではシーズは「00」)とヘッダスクランブルコード411(ここではヘッダコードは「01」コード)の組み合わせとすることができる。AMCコード2は、別のゴールドシーケンスシーズ500と別のヘッダスクランブルコード411の組み合わせであろう。送信器300及び復調器308には、その後衛星106の各中継器に対するAMCコード番号がプログラムされ、復調器308が、どのAMCコードが所定の信号に対する同調と復調のために適合するのかが「分かる」ようにする。
通常、復調器216は、所定のダウンリンク信号118上で提供される、ゴールドシーケンスシーズ500/ヘッダスクランブルコード411の組み合わせについての情報を有しており、ダウンリンク信号118は適切に復調、デコード、及びモニタ206上に表示される。しかしながら、受信機ステーション108内にある上記コード知識がダウンリンク信号118に用いられているコードと一致せず、そのためダウンリンク信号118が取得されないときがある。
図6は、本発明のプロセスフローを例示している。
各物理層フレーム400がスクランブルコードによりスクランブルされたとしても、PLヘッダ401は、それぞれのフレームに対して常に同じ(変調又はコーディングパラメータが変わらない限り)であり、スクランブル後であっても依然として同じである。この情報は、物理層フレーム400の境界を識別するために用いることができる。
一旦正確な物理層フレーム400の境界が検出されると、PLヘッダ401の最初の26ビットは変調、コードレート、パイロット、又はパイロットの不使用、には依存しないという情報が、ユニークワード411の最初の26ビットを識別するために用いられる。一旦ユニークワード411の最初の26ビットが識別されると、通常メモリ224の中に常駐している利用可能なスクランブルコードのテーブルが検索され、スクランブルコード(ユニークワード411及びゴールドコード500の双方)が識別される。
一旦{v1、・・・、v26}、又は{v1、・・・、v25}が割り出されると、スクランブルコード全体を検出するために、これらの得られた数値を、それぞれのユニークワード411を用いて得られるであろう数値と比較し、一致する値が真のユニークワード411を決定する。各ユニークワード411と(各)ゴールドシーケンスシーズ500との間には1対1の相関関係があることから、完全なスクランブルコードは一旦ユニークワード411が見つけられれば割り出される。
図6に関して説明された方法は、一連のシミュレーションを用いてテストされた。パイロットシンボルが無く、且つスクランブルコードIDの17(BBヘッダは我々のシミュレーションには含まれない)でスクランブルされた、QPSK9/10モードに対して、25%の周波数オフセットとCNR=1dBとするようなAWGNが加えられた。上記90シンボルが相互相関されるとき、PLヘッダ401が寄与するピークは非常に明白である。このシミュレーションの結果は、粗いフレーム境界を決定することができることを示す。パイロットなしのQPSKに対しては、誤検出確率は約0.0005にすぎない。上記の正確な境界の手法が用いられ、且つ50PLフレームを観測したとき、正確なSOFが寄与するピークは容易に観察できる。従って、正確なSOFは、50物理層フレーム400未満の中から決定することができる(粗い境界及び正確な境界の特定を含む)。誤検出確率は、非常に小さいことが分かった。誤検出確率は、粗い境界が正しく特定された条件では、正確なSOF検出に対して約0.0005である。全般的に見れば、誤検出確率は50物理層フレーム400に基づき約0.001と見積もられる。
他のアプリケーションは、提案されるアルゴリズムが、未知のAMC又はDVB−S2信号ソースからの干渉を特定することにも用いることができるというものである。このアイデアは、大まかには次のように表される。所望の信号は、通常パワーが大きい。復号化、再符号化、及び再変調後では、この所望の信号を混合した信号から除き、干渉信号及びノイズのみを残すことができる。この干渉信号は、これのキャリア対ノイズ比(CNR:Carrier to Noise Ratio)が0dBを超えている場合に限り、識別することができる。これは、所望の信号を小さくすることによりこの干渉信号を識別する、余り望ましくない従来の技術と匹敵する。
要約すれば、本発明は、通信システムの中で送信されるデータストリームを取得及び復調するための方法及び装置を備えている。本発明による方法は、前記データストリーム内の物理層フレーム(PLフレーム)の境界を見つけることと、前記データストリームに関連するユニークワード(UW)の最初の26ビットを見つけることと、前記UWを用いているスクランブルコードを見つけることと、前記データストリーム内の所望の信号に対して用いられる変調形式及びコードレートを割り出すための復号化手順を用いることとを備えている。
104 アップリンクパラボラアンテナ
108 受信機ステーション
110 入力ソース
200 受信機パラボラアンテナ
202 代替コンテンツソース
204 受信器
206 モニタ
208 記録デバイス
210 リモートコントロール
212 アクセスカード
214 チューナ
216 復調器/FEC
218 DAコンバータ
220 CPU
222 クロック
224 メモリ
226 論理回路
228 インターフェース
230 IR受信器
232 アクセスカードインターフェース
234 テレフォンジャック
302 LDPC/BCHエンコーダ
304 スクランブラ
306 変調器
308 復調器
310 キャリア同期モジュール/デスクランブラ
312 LDPC/BCHデコーダ
401 PLヘッダ
500 シーズ
Claims (10)
- 通信システムにおいて送信されるデータストリームを取得及び復調するための方法であって、
前記データストリーム内の物理層フレーム(PLフレーム)の境界を見つけることと、
前記データストリームに関連するユニークワード(UW)の最初の26ビットを見つけることと、
前記UWを用いているスクランブルコードを見つけることと、
前記データストリーム内の所望の信号に対して用いられる変調形式及びコードレートを決定するための復号化手順を用いることと、
を備える、方法。 - 前記データストリームは衛星からのダウンリンク信号である、請求項1に記載の方法。
- 前記スクランブルコードは、前記データストリームのペイロード部分をスクランブルするために用いるゴールドコード(Gold code)を更に備える、請求項2に記載の方法。
- 前記PLフレームの境界を見つけることは、更に前記PLフレームの粗い境界を見つけることを備える、請求項3に記載の方法。
- 前記PLフレームの境界を見つけることは、更に前記PLフレームのフレーム先頭(SOF)を見つけることを備える、請求項4に記載の方法。
- 前記SOFを見つけることは、物理層ヘッダの最後のシンボルと前記物理層ヘッダの最初のシンボルの共役の積を正規化することを備える、請求項5に記載の方法。
- 前記UWの前記最初の26ビットを見つけることは、最初のシンボルが既知の位相を有することができるように、前記SOF後の前記データストリームの最初の26個のシンボルを正規化することを備える、請求項6に記載の方法。
- 前記スクランブルコードを見つけることは、前記UWに関連する前記スクランブルコードを調べることを備える、請求項7に記載の方法。
- 通信システムにおいて、送信されるデータストリームを取得及び復調するための装置であって、
前記データストリーム内の物理層フレームの境界を見つけ、前記データストリームに関連するユニークワードの最初の26ビットを見つけるための復調器と、
前記復調器に接続されており、前記ユニークワードを利用しているスクランブルコードを見つけるためのデスクランブラと、
前記デスクランブラに接続されており、前記データストリーム内の所望の信号に対して用いられる変調形式及びコードレートの決定と前記データストリームの復号化を行うためのデコーダと、
を備える、装置。 - データストリームを送信及び受信するシステムであって、
送信器を備え、前記送信器は更に、
エンコーダを備え、前記エンコーダは前記データストリームを受け取り且つ物理層ヘッダ及びペイロード部分を含む前記データストリームの符号化バージョンを生成し、
前記エンコーダに接続されており、前記データストリームの前記符号化バージョンを受け取り、前記データストリームのスクランブル化バージョンを作り出すためのスクランブラを備え、
前記エンコーダに接続されており、前記データストリームの前記スクランブル化バージョンをキャリア上に変調するための変調器を備え、
受信器を備え、前記受信器は更に、
前記データストリームの前記スクランブル化バージョン内の物理層フレームの境界を見つけ、前記データストリームの前記スクランブル化バージョンに関連するユニークワードの最初の26ビットを見つけるための復調器と、
前記復調器に接続されており、前記ユニークワードを利用している前記データストリームの前記スクランブル化バージョンにスクランブルコードを適用して前記データストリームの符号化バージョンを再度作り出すためのデスクランブラと、
前記デスクランブラに接続されており、変調形式とコードレートを用いて前記データストリームの前記符号化バージョンを復号化するためのデコーダと、
を備えており、
前記デコーダは前記データストリーム内の所望の信号を抽出する、システム。
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