JP4603536B2 - 階層変調システムにおける復調のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には通信システムに、より詳細には衛星通信システムに関するものである。

１９９９年１０月１２日にラマスワミーに発行された米国特許第5,966,412号に記載されているように、衛星システムにおける階層変調は、既存の従来式受信機をサポートし続けながら新しいサービスを提供するための成長の道をも提供する方法として使うことができる。換言すれば、上位互換性のある階層変調に基づく衛星システムでは、既存のユーザーが新しい衛星受信機を買う必要なく、システムにさらなる機能やサービスを追加することができるようになる。階層変調に基づく通信システムでは、少なくとも二つの信号、たとえば上層（UL: upper layer）信号および下層（LL: lower layer）信号が加え合わされて送信のための同期的に変調された衛星信号を生成する。上位互換性のある衛星通信システムという観点では、下層（ＬＬ）信号は追加的なサービスを提供し、上層（ＵＬ）信号が従来式のサービスを提供する。すなわち、上層（ＵＬ）信号というのは事実上以前から送信されていたのと同じ信号であって、そのため、従来式の受信機のユーザーには影響することなく衛星送信信号は進化を続けることができる。したがって、すでに従来式の受信機を持っているユーザーは、追加的なサービスを提供する下層（ＬＬ）信号まで復元できる受信機または装置にグレードアップする決心をするまで従来式の受信機を使い続けることができる。

階層変調受信機では、受信信号は逐次的に復号される。すなわち、受信信号はまず上層（ＵＬ）信号で伝送されたデータを復元する処理を行い、次いでそれが下層（ＬＬ）信号で伝送されたデータを復元するのに使われる。特に、受信信号はまず復調され、そこから上層（ＵＬ）が復号される―これがＵＬで伝送されていたデータを与える。このデータ、すなわち復号された上層（ＵＬ）信号は次いで再エンコードされて再エンコード上層（ＵＬ）信号を与える。再エンコード上層（ＵＬ）信号は次いで復調された受信信号から引かれて、下層（ＬＬ）信号を取り出す。次にこれが復号されてそこで伝送されていたデータが復元される。よって、下層（ＬＬ）信号の復調および復号は上層（ＵＬ）信号に依存している。

我々は、階層変調受信機における逐次的な復号は、受信機を複雑にするばかりか、復元された上層（ＵＬ）信号がＵＬ復号過程における誤りによりもともと送信された上層（ＵＬ）信号と一致しない場合に受信機のパフォーマンスを劣化させうる――復元された下層（ＬＬ）信号に誤りを導入するなど――ことに気づいた。そこで、本発明の原理によれば、受信機は少なくとも第一の信号層および第二の信号層を有する階層変調受信信号を受信し、そこから第一の信号層で伝送されたデータおよび第二の信号層で伝送されたデータを同時的に復元する。

本発明のある実施形態によれば、衛星通信システムは、送信機、衛星トランスポンダ、受信機を有する。送信機は上りリンク階層変調信号を衛星トランスポンダに送信し、該衛星トランスポンダが前記階層変調信号を下りリンクで受信機に放送する。受信機は受信した階層変調信号を処理し、そこからＵＬで伝送されたデータおよびＬＬで伝送されたデータを同時的に復元する。

本発明のもう一つの実施形態では、衛星通信システムは送信機、衛星トランスポンダ、受信機を有する。送信機は上りリンク階層変調信号を衛星トランスポンダに送信し、該衛星トランスポンダが前記階層変調信号を下りリンクで受信機に放送する。受信機は受信した階層変調信号を、ＵＬとＬＬが互いに独立に処理されるよう処理する。

本発明のもう一つの実施形態では、少なくとも第一の信号層および第二の信号層を有する階層変調信号を受信するための受信機は、軟メトリック値の探索表を構築する。特に、前記受信機は端点からトレーニング信号を受信し、軟メトリック値を合成信号空間および受信したトレーニング信号の関数として計算する。ここで、合成信号空間とは、第一の信号層の信号空間および第二の信号層の信号空間を組み合わせたものである。次いで受信機は計算された軟メトリック値を探索表に保存する。

本発明の概念は別として、図面に示されている要素はよく知られたもので、詳細に説明することはしない。また、衛星システムになじんでいることは前提とし、ここでは詳細に説明はしない。たとえば、本発明の概念は別として、衛星トランスポンダ、下りリンク信号、シンボル位相図、低雑音ブロックダウンコンバータのような無線周波（ｒｆ）フロントエンドまたは受信機セクション、トランスポートビットストリームを生成するためのフォーマットおよびソース符号化方法（動画像専門家グループ（MPEG: Moving Picture Expert Group）-2システム規格（ISO/IEC 13818-1）など）、そして対数尤度比、軟入力軟出力（SISO: soft-input-soft-output）復号器、ビタビ復号器といった復号方法はよく知られており、ここでは説明しない。さらに、本発明の中心概念は伝統的なプログラミング技術を使って実装しうるもので、そうした技術についてもここでは説明しない。最後に、図面の同様の符号は同様の要素を表す。

本発明の原理に基づく例解用の通信システム５０が図１に示されている。通信システム５０は、送信機５、衛星通信路２５、受信機３０、テレビ（ＴＶ）３５を含んでいる。のちにより詳細に説明するが、通信システム５０の全体像は次の通りである。送信機５が信号４−１〜４−Ｋによって表されているような複数のデータストリームを受け取り、階層変調信号６を衛星送信通信路２５に与える。例として、これらのデータストリームは衛星テレビシステムの制御信号、コンテンツ（たとえばビデオ）などを表しており、互いに独立であっても、互いに関係し合っていても、両者の組み合わせであってもよい。階層変調信号６はＫ個の層がある。ここで、Ｋ≧２である。ここで、「層」「レベル」の語は交換可能に用いられていることを注意しておく。衛星通信路２５は送信アンテナ１０、衛星１５、受信アンテナ２０を含んでいる。送信アンテナ１０（地上の送信局を代表している）は階層変調信号６を上りリンク信号１１として衛星１５に与える。暫時図２を参照すると、衛星１５を通る信号送信経路の例解用のブロック図が示されている。衛星１５は入力フィルタ１５５、進行波管増幅器（TWTA: traveling wave tube amplifier）１６５および出力フィルタ１７５を含んでいる。上りリンク信号１１はまず入力フィルタ１５５によってフィルタ処理され、次いで再送信のためにＴＷＴＡ１６５によって増幅される。ＴＷＴＡ１６５からの出力信号は次いで出力フィルタ１７５によってフィルタ処理され、下りリンク信号１６を与える（これは典型的には上りリンク信号とは異なる周波数である）。このように、衛星１５は受信した上りリンク信号を放送地域への下りリンク信号１６の形で再送信する役割を果たしている。この放送地域は典型的にはあらかじめ定義された地理的地域、たとえば米国本土の一部などをカバーする。図１に戻ると、下りリンク信号１６は受信アンテナ２０によって受信され、この受信アンテナ２０が受信信号２９を受信機３０に与える。この受信機３０が、本発明の原理に基づいて、受信信号２９を復調し、同時的に復号し、テレビ３５で視聴するコンテンツなどを提供する。ここでは記載されていないが、送信機５はさらに、通信路の非線形性を補償するために送信前に信号をあらかじめ変形させてもよいことを注意しておく。

図３では送信機５で使う階層変調器の例解用のブロック図が示されている。階層変調は単に同期変調システムとして記されている。ここでは下層信号は同期的に上層信号に埋め込まれ、より高次の変調アルファベットを生成するようになっている。本記載の残りの部分では、例解のために、データストリームは２つ、すなわちＫ＝２であるとする。本発明はＫ＝２に限られるものではなく、実は信号４−１のような特定のデータストリームがすでに他の複数のデータストリーム（図示せず）の集合であってもよい。

図３では、階層的変調送信機はＵＬエンコーダ１０５、ＵＬ変調器１１５、ＬＬエンコーダ１１０、ＬＬ変調器１２０、増倍器（または増幅器）１２５および１３０、合成器（または加算器）１３５およびアップコンバータ１４０を有している。上層（ＵＬ）経路はＵＬエンコーダ１０５、ＵＬ変調器１１５および増幅器１２５で、下層（ＬＬ）経路はＬＬエンコーダ１１０、ＬＬ変調器１２０および増幅器１３０で表されている。ここでは、「ＵＬ信号」という語はＵＬ経路にあるいかなる信号をも指すものとし、そのことは文脈から明らかとなるであろう。たとえば、図３の場合では、これは信号４−１、１０６、１１６のうちの一つまたは複数である。同様に、「ＬＬ信号」という語はＬＬ経路にあるいかなる信号をも指すものとする。やはり図３の場合では、これは信号４−２、１１１、１２１のうちの一つまたは複数である。さらに、各エンコーダは既知の誤り検出／訂正符号を実装している（たとえば、畳み込みまたはトレリス符号；符号化率1/2、2/3、4/5または6/7の畳み込み符号を内部符号として用い、リード・ソロモン符号を外部符号として用いる連接前方誤り訂正方式［FEC: forward error correction］；ＬＤＰＣ符号［low density parity check codes 低密度パリティ検査符号］など）。たとえば、典型的にはＵＬエンコーダ１０５は畳み込み符号または短いブロック符号を用いる一方、ＬＬエンコーダ１１０はターボ符号またはＬＤＰＣ符号を用いる。本記載の目的のためには、ＬＬエンコーダ１１０はＬＤＰＣ符号を用いるものとする。さらに、畳み込みインターリーブ器（図示せず）も用いられていることがある。

図３から見て取れるように、信号４−２はＬＬエンコーダ１１０に入力され、ＬＬエンコーダ１１０がエンコードした信号１１１をＬＬ変調器１２０に入力する。同様に、信号４−１はＵＬエンコーダ１０５に入力され、ＵＬエンコーダ１０５がエンコードした信号１０６をＵＬ変調器１１５に入力する。エンコードされた信号１０６は、シンボル区間ＴあたりＮビットを表す。一方、エンコードされた信号１１１はシンボル区間ＴあたりＭビットを表す。ＮはＭに等しくても等しくなくてもよい。変調器１１５および１２０はそれぞれのエンコードされた信号を変調して変調された信号１１６および１２１をそれぞれ出力するのだが、二つの変調器１１５および１２０があるので、変調はＵＬ経路とＬＬ経路で異なるものである場合がある。やはり本記載の目的のためには、ＵＬエンコードされたデータビットの数は２、すなわちＮ＝２であり、ＵＬ変調器１１５は信号空間の４つの象限のうちの一つに含まれる変調された信号１１６を生成するものとする。つまり、ＵＬ変調器１１５はエンコードデータ２ビットを４つのシンボルのうちの一つにマッピングするのである。同様に、ＬＬエンコードされたデータビットの数もまた２、すなわちＭ＝２であり、ＬＬ変調器１２０はやはり信号空間の４つの象限のうちの一つに含まれる変調された信号１２１を生成するものとする。ＵＬおよびＬＬのどちらにも使える例解用のシンボル位相図８９が図４に示してある。信号空間８９は単に例解用であって、他の大きさや形のシンボル位相図も用いうることを注意しておく。

ところで、ＵＬ変調器１１５およびＬＬ変調器１２０からの出力信号は、それぞれ増幅器１２５および１３０を通るときに所定のＵＬ利得および所定のＬＬ利得によってさらに振幅が修正される。下層信号および上層信号の利得が最終的な信号空間における点の位置を決定するものであることを注意しておく。たとえば、ＵＬ利得は１に、ＬＬ利得は０．５に設定されるかもしれない。その場合、ＵＬ信号とＬＬ信号は合成器または加算器１３５で組み合わされて、合成信号１３６となる。このように、図３の変調器、たとえば増幅器１２５および１３０は、合成器１３５とともに、信号空間を実効的にさらに再構成・分割し、ＵＬ信号は信号空間の４つの象限のうちの一つを指定し、ＬＬ信号は信号空間のある特定の象限のうちのいくつかの下位区画の一つを指定するようにする。その様子は図５の信号空間７９に例示されている。

実際には、結果として得られる信号空間７９（ここでは合成信号空間７９とも称する）は１６のシンボルを有しており、各シンボルは信号空間における特定の信号点に位置しており、特定の４ビットと結び付けられている。たとえば、シンボル８３は４ビット列“０１０１”と結び付けられている。下位２ビットの部分８１がＵＬに対応していて信号空間７９の象限を指定し、上記２ビットの部分８２がＬＬに対応していて２ビット部分８１によって指定された象限の下位区画を指定する。ＵＬ信号が象限を同定するので、ＬＬ信号は事実上ＵＬ信号に載ったノイズのように見えることを指摘しておく。この意味で、合成信号空間７９は概念を表すものであって、シンボル間の距離は実寸に比例するものではない。図３に戻ると、合成信号１３６はアップコンバータ１４０に入力され、このアップコンバータがマルチレベル変調された信号６を適切な送信周波数で出力する。暫時図６を参照すると、送信機５において階層変調を実装するもう一つの例解用実施形態が示されている。図６は図３と似ているが、階層変調器１８０が下層ビットおよび上層ビットの合成信号空間へのマッピングを実行するようになっている。たとえば、上層はＱＰＳＫ（QPSK: quadrature phase-shift keying［四状態位相偏移符号化］）信号空間で、下層はＢＰＳＫ（binary phase-shift keying［二状態位相偏移符号化］）信号空間であってよい。

前述したように、下りリンク信号１６が受信アンテナ２０によって受信されると、受信機３０が受信信号２９を復調および復号して、たとえばテレビ３５で視聴するコンテンツなどを提供する。本発明の原理に基づく受信機３０の部分の図解が図７に示してある。受信機３０はフロントエンドフィルタ３０５、ＡＤコンバータ３１０および同時的復調／復号器３２０を含んでいる。フロントエンドフィルタ３０５は受信信号２９をダウンコンバートし、フィルタ処理して、ベースバンドに近い信号をＡＤコンバータ３１０に与える。このＡＤコンバータ３１０がダウンコンバートされた信号をサンプリングして該信号をデジタル領域に変換し、標本値のシーケンス３１１（階層信号３１１とも称する）を同時的復調／復号器３２０に与える。この同時的復調／復号器３２０は、階層信号３１１の復調を実行し、結果として得られる復調された信号の、本発明の原理に基づいた、同時、すなわち独立した復号を実行し、複数の出力信号３２１−１〜３２１−Ｋを与える。これがＫ層の階層信号３１１によって表されていたものである。これらの出力信号の一つまたは複数からのデータが信号３１の形でテレビ３５に入力される。（これに関し、受信機３０はテレビ３５に入力する前に当該データに追加的な処理を加えてもよいし、あるいは当該データをテレビ３５に直接与えてもよいし、あるいはその両方でもよい。）下記の例ではレベルの数は２、すなわちＫ＝２であるが、本発明の概念はそれに限られるものではない。たとえば、同時的復調／復号器３２０はＵＬ信号３２１−１およびＬＬ信号３２１−２を出力する。前者は上層、すなわち図３の信号４−１で送信されたものを理想的に表し、後者は下層、すなわち図３の信号４−２で送信されたものを理想的に表す。

ここで図８を参照すると、同時的復調／復号器の例解用のブロック図が示されている。統合された復調／復号器３２０は、ＵＬ復調器３３０、ＵＬデコーダ３３５、対数尤度比（LLR: log likelihood ratio）探索表（LUT: look-up table）５７０およびＬＬ復号器３４０を有している。階層信号３１１はＵＬ復調器３３０に入力され、このＵＬ復調器３３０がこの信号を復調して、それから復調されたＵＬ信号を与える。この信号が復調ＵＬ信号点ストリーム３３３として表されている。ここで図９を参照すると、ＵＬ復調器３３０の例解用のブロック図が示されている。ＵＬ復調器３３０はデジタル再サンプリング器４１５、整合フィルタ４２０、回転解除器４２５、タイミング回復要素４３５および搬送波回復要素４４０を含んでいる。階層信号３１１はデジタル再サンプリング器４１５に入力され、そこで再サンプリングされて再サンプリングされた階層信号３１６が出力される。この際、タイミング回復要素４３５によって提供されるＵＬタイミング信号が使用される。再サンプリングされた階層信号３１６は整合フィルタ４２０に入力される。整合フィルタ４２０は再サンプリングされた階層信号３１６をＵＬ搬送波周波数の付近のみ残してフィルタ処理するための帯域通過フィルタで、フィルタ処理された信号を回転解除器４２５および前記タイミング回復要素４３５に与える。このタイミング回復要素４３５はそこからＵＬタイミング信号４３６を生成する。回転解除器４２５はフィルタ処理された信号を回転解除する、すなわち搬送波を除去して復調されたＵＬ信号点ストリーム３３３を与える。搬送波回復要素４４０は復調されたＵＬ信号点ストリーム３３３を使ってそこからＵＬ搬送波信号３３２を復元し、それが回転解除器４２５に入力される。

図８に戻ると、ＵＬデコーダ３３５は送信機５の対応するＵＬエンコーダ１０５とは相補的な仕方で動作し、復調されたＵＬ信号点ストリーム３３３を復号してＵＬ信号３２１−１を出力する。上述したように、ＵＬ信号３２１−１は、たとえば図３の信号４−１によって表されるような、上層で伝送されたデータを表している。ＵＬデコーダが、事実上、ＬＬ信号をＵＬ信号に載ったノイズとして処理することでＵＬで伝送されたデータを復元していることが見て取れるであろう。換言すれば、ＵＬデコーダは、ＵＬ信号３２１−１があたかも図４の信号空間８９でのシンボルを表しているかのように動作するのである。

ここでＬＬ信号に目を向けると、本発明の原理によれば、ＵＬ信号点ストリーム３３３はＬＬＲ ＬＵＴ５７０にも与えられる。ＵＬ信号点ストリーム３３３は受信した信号点のストリームである。受信した各信号点は、信号空間において同相（in-phase）成分（I_REC）５７２および直交（quadrature）成分（Q_REC）５７１を持っている。これをさらに図解するのが図１０である。ここで、受信した信号点はｚで、
ｚ＝Ｉ_REC＋ｊＱ_REC （１）
である。

各受信信号点のＩ_REC成分およびＱ_REC成分はＬＬＲ ＬＵＴ５７０に入力される。このＬＬＲ ＬＵＴ５７０はあらかじめ計算された対数尤度比（ＬＬＲ）値の探索表（ＬＵＴ）５９９を図１１に示すようにして保存している。特に、ＬＵＴ５９９の各行はＩ成分の特定の値に関連付けられており（Ｉ行値）、ＬＵＴ５９９の各列はＱ成分の特定の値に関連付けられている（Ｑ列値）。ＬＵＴ５９９はＬ行Ｊ列ある。ＬＬＲ ＬＵＴ５７０は受信信号点のＩ_REC成分およびＱ_REC成分の値を量子化し、それにより対応するあらかじめ計算されたＬＬＲを選択する。各シンボル区間Ｔに、選択されたＬＬＲが信号３９６の形でＬＬデコーダ３４０に与えられる。たとえば、Ｉ_REC成分の値が量子化されて第一行の値になり、Ｑ_REC成分の値が量子化されて第一列の値になったとすると、ＬＬＲ５９８から選択がされて信号３９６の形で図８のＬＬデコーダ３４０に与えられる。

本発明の概念とは別に、当業界で知られていることとして、Ｍを目標シンボル、各シンボルのビット数をＢ（たとえば、ＱＰＳＫに対してはＢは２ビット、８−ＰＳＫに対しては３ビットなど）、マッピングされるビットをi＝0, 1, ..., B−1に対してb_iとすると、ビット−シンボルマッピングM(b_i)が与えられたとき、ｉ番目のビットのＢのビット値に対する対数尤度比は、
LLR(i,z)＝log［prob(b_i＝1|z)／prob(b_i＝0|z)］ （２）
となる。ここでb_iはｉ番目のビットで、ｚは信号空間中での受信信号点である。prob(b_i＝1|z)の記号は、信号点ｚが受信されたときにｉ番目のビットが１である確率を表している。同様に、prob(b_i＝0|z)の記号は、信号点ｚが受信されたときにｉ番目のビットが０である確率を表している。

二次元信号空間について、式（２）内に現れている確率は次の確率密度関数（PDF: probability density function）をもつ加法的白色ガウス雑音（AWGN）に基づくものであるとする：

よって、与えられたビットと受信した信号点に対するＬＬＲは

で定義される。式（４）からある所与の受信信号点ｚに対するＬＬＲはｚ、目標シンボルＭ、平方二乗平均雑音レベルσの関数であることが見て取れる。ＬＬＲはまた「軟メトリック」の一つの例でもある。

比ＬＬＲの計算の図解が図１２および図１３に示されている。図１２は例解用のシンボル位相図である。簡単のため、４シンボルのＱＰＳＫ（四状態位相偏移符号化）の位相図が示されているが、他の大きさや形のシンボル位相図を用いてもよかったことを注意しておく。たとえば、３ビットの３−ＰＳＫ、４ビットの１６−ＱＡＭ、階層１６−ＱＡＭなどである。図１２から見て取れるように、信号空間８９には４つのシンボルがあり、各シンボルは特定の２ビットのマッピング[b₁,b₀]と対応している。ここで図１３を見ると、受信信号点ｚが信号空間８９のシンボルとの関係で示されている。図１３から、受信信号点が信号空間８９の各シンボルから異なる距離d_iに位置していることが見て取れる。たとえば、受信信号点ｚは２ビットのマッピング“０１”に対応するシンボルからは距離d₄のところに位置している。それより、LLR(b₀)は：
ln［（b₀が１の確率）／（b₀が０の確率）］ （５Ａ）
すなわち、
ln［（シンボル０１または１１の確率）／（シンボル００または１０の確率）］ （５Ｂ）
すなわち、
ln［｛exp(−d₄ ²/2σ²)＋exp(−d₃ ²/2σ²)｝／｛exp(−d₂ ²/2σ²)＋exp(−d₁ ²/2σ²)｝］ （５Ｃ）
となり、一方、LLR(b₁)は：
ln［（b₁が１の確率）／（b₁が０の確率）］ （６Ａ）
すなわち、
ln［（シンボル１０または１１の確率）／（シンボル００または０１の確率）］ （６Ｂ）
すなわち、
ln［｛exp(−d₁ ²/2σ²)＋exp(−d₃ ²/2σ²)｝／｛exp(−d₂ ²/2σ²)＋exp(−d₄ ²/2σ²)｝］ （６Ｃ）
となる。

図８に戻ると、ＬＬＲ ＬＵＴ５７０（すなわちＬＵＴ５９９）は一組の階層ＬＬＲ値５７３に初期化されている。本発明の原理に基づき、これらは、図５に示され、図１４に再び示されたような合成シンボル位相図に関して先験的に計算される。換言すれば、下層ＬＬに対するＬＬＲは、ＬＬの信号空間（たとえば図４の信号空間８９）に関してではなく、合成信号空間（たとえば図５の信号空間７９）に関して決定されるのである。すべての受信信号点ｚに対して、信号空間７９の各シンボルと受信信号点ｚとの間の距離が決定され、ＬＬＲの計算に使われる。簡単のため、図１４ではこれらの距離d_iの一部だけを図示している。階層ＬＬＲ値５７３を形成する方法はいくらでもある。たとえば、受信機３０はたとえば２つの端点（送信機５および受信機３０）の間の通信の立ち上げ時でもあるいは再初期化の際にでも送信機５から提供されるトレーニング信号を使って計算を実行してもよい。当業界で知られているように、トレーニング信号は、所定のシンボル列など、事前に受信機にわかっているあらかじめ定義されている信号である。さらに、端点どうしがデータのやり取りを開始する前に信号を交換する所定の「ハンドシェーク」手順を定義しておいてもよい。あるいはまた、計算はリモートで、たとえば送信機５の位置において実行され、それが帯域内または帯域外信号通信路を通じて受信機３０に送られてもよい（これはダイヤルアップ設備（有線もしくは無線またはその両方）（図示せず）を通じたものであってもよい）。

図８に戻ると、ＬＬ（下層）デコーダ３４０は信号３９６を通じてＬＬＲのシーケンス（軟入力データ）を入力され、それからＬＬ信号３２１−２を出力する。ＬＬデコーダ３４０はＬＬエンコーダ１１０と相補的な仕方で動作する。ＬＬデコーダ３４０はまた、軟入力軟出力デコーダで軟出力値を与えるものであってもよい。その場合、該軟出力値はさらに処理されて（図示せず）ＬＬ信号３２１−２を形成する。

このように、本発明の原理よると、受信機３０は受信された階層変調信号から直接にＬＬ信号を決定する。ここではこのことを同時的復号モードと呼ぶ。特に、ＵＬ信号点ストリーム３３３は処理されてＬＬＲなどの軟入力データを生成し、それからＬＬデータが復元される。換言すれば、受信機３０による受信した階層変調信号の処理では、ＵＬとＬＬとが互いに独立に処理されるようになっているのである。

ここで図１５に着目する。これは図１の受信機３０で使う処理の、本発明の原理に基づく例解用のフローチャートを示している。ステップ６０５では、受信機３０は送信機５との通信を開始（または再開）し、所定のＵＬシンボルおよびＬＬシンボルを有するあらかじめ定義されている階層変調に基づくトレーニング信号を受信する。ステップ６１０では、受信機３０は受信したトレーニング信号から合成信号空間７９に対する階層ＬＬＲを計算する。ステップ６１５では受信機３０は計算された階層ＬＬＲをＬＬＲ ＬＵＴ５７０に保存する。最後にステップ６２０において、受信機３０はデータ通信モードに切り換わり、図１の送信機５から送信されたデータの受信を開始する。

上記の実施形態はＬＬデコータ３４０を軟メトリックを受け取るものとして記述しているが、ＬＬデコータ３４０は信号点ストリーム３３３によって表されるような信号点を受け取って、受信信号点データから上述したようなＬＬＲを導出する処理をさらにするのでもよい。たとえば、ＬＬＲデコーダ３４０がＬＬＲ ＬＵＴ５７０を含むということである。逆に、ＬＬデコーダ３４０に軟メトリックを提供するためのＬＬＲ ＬＵＴ５７０がＵＬ復調器３３０に含まれるように修正してもよい。

本発明の概念のもう一つの例解用の実施形態が図１６に示されている。ただし、本発明の概念に重要な部分のみしか示していない。たとえば、ＡＤコンバータ、フィルタ、デコーダなどは簡単のため図示していない。この例解用の実施形態では、受信機（図示せず）で使う集積回路（ＩＣ）７０５は同時的復調／復号器３２０およびバス７５１に結合された少なくとも一つのレジスタ７１０を含んでいる。前記バスはプロセッサ７５０で代表されている受信機の他の要素との間の通信を提供する。レジスタ７１０はＩＣ７０５の一つまたは複数のレジスタを代表している。各レジスタはビット７０９で代表されるようなビットを一つまたは複数有している。ＩＣ７０５のレジスタまたはその一部は読み出し専用でも、書き込み専用でも、読み出し／書き込み対応でもよい。本発明の原理により、同時的復調／復号器３２０は受信した階層変調された信号を同時的に復号するものであり、レジスタ７１０の少なくとも一つのビット、たとえばビット７０９は、たとえばプロセッサ７５０によってこの動作モードを制御するために設定することができるプログラム可能ビットである。図１６の場合では、ＩＣ７０５には処理すべきＩＦ信号７０１がＩＣ７０５の入力ピンまたは入力リードを通じて入力される。この信号からの標本３１１が同時的復調／復号器３２０に加えられる。この同時的復調／復号器３２０は前述したように信号３２１−１から３２１−Ｋを出力する。同時的復調／復号器３２０はレジスタ７１０に内部バス７１１を通じて結合されている。この内部バスは、当業界で知られているように、同時的復調／復号器３２０のレジスタ７１０へのインターフェースを構成するための他の信号経路やＩＣ７０５の構成要素を代表している。

上記に鑑みて、テレビ３５として表されている表示装置に結合した受信機の場合で説明したものの、本発明の概念はそれに限定されないものであることを注意しておく。たとえば、受信機３０は分配システムにおいてヘッドエンドなどさらに上流に位置していて、それがさらにコンテンツをネットワークの他のノードや受信機に再送信するのでもよい。さらに、階層変調は上位互換性のある通信システムを与えるというコンテキストで記述されたが、これは本発明の概念の必要条件ではない。また、ここで説明、図示されている個々の要素についての構成要素のまとめ方は単に例解のためである。たとえば、ＵＬデコーダ３３５とＬＬデコーダ３４０の一方または両方が要素３２０の外部にあってもよい。そうすれば要素３２０は本質的には復調信号を出力する復調器となることになる。

このように、以上は単に本発明の原理を例解するものであって、当業者が数多くの代替的な構成を考案できるだろうことは理解されるであろう。それらは明示的にここに記載はされていなくても、本発明の原理を具体化するものであり、本発明の精神と範囲に含まれる。たとえば、別個の機能要素の形で例解されていても、それらの機能要素は一つの集積回路（ＩＣ）として具体化しても、複数の集積回路として具体化してもよい。同様に、独立した要素として示されていても、要素のいずれでも、またすべてでも、たとえば図１５に示されたステップの一つまたは複数に対応する関連するソフトウェアを実行する、たとえばデジタル信号プロセッサ（DSP: digital signal processor）またはマイクロプロセッサなどの内臓プログラム制御プロセッサに実装されてもよい。さらに、独立した要素として示されていても、その内部の諸要素はいかなる組み合わせにおいてでもさまざまなユニットに分散されていてもよい。たとえば、受信機３０はテレビ３５の一部であってもよい。このように、前記例解用の実施形態には数多くの修正を行うことができ、本発明の精神と範囲から外れることなく他の構成を考案することもできることは理解しておく必要がある。本発明は付属の請求項によって定義されるものである。

本発明の原理を実施する例解用衛星通信システムを示す図である。 図１の衛星１５を通る送信経路の例解用ブロック図である。 図１の送信機５において階層変調を実装するための例解用実施形態を示す図である。 上層および下層で用いる例解用シンボル位相図である。 階層変調信号の例解用シンボル位相図である。 図１の送信機５において階層変調を実装するためのもう一つの例解用実施形態を示す図である。 本発明の原理に基づく受信機の例解用のブロック図である。 本発明の原理に基づく図７の同時的復調／復号器３２０の例解用のブロック図である。 図８の復調器３３０の例解用のブロック図である。 例解用の信号空間を示す図である。 本発明の原理に基づく例解用の対数尤度探索表を示す図である。 例解用のシンボル位相図である。 対数尤度計算の図解である。 対数尤度計算の図解である。 図１の受信機３０で使う例解用のフローチャートである。 本発明の原理に基づくもう一つの例解用の実施形態である。

Claims (5)

1. 少なくとも第一の信号層および第二の信号層を有する階層変調に基づき、少なくとも前記第一および第二の信号層についての合成信号空間において表される信号を受信するステップと、
   受信した階層変調に基づく信号から前記第一の信号層で伝送されたデータおよび前記第二の信号層で伝送されたデータを同時的に復元するステップとを含み、
   ここで、前記同時的復元ステップが：
   前記階層変調に基づく信号を復号して前記第一の信号層で伝送されたデータを復元するステップと、
   前記合成信号空間において表される前記階層変調に基づく信号からメトリックを生成するステップと、
   前記階層変調に基づく信号を復号して前記生成されたメトリックの関数として前記第二の信号層で伝送されたデータを復元するステップとを含む、
   ことを特徴とする、受信機で使用するための方法。
2. 前記第一の信号層が上信号層であり、前記第二の信号層が下信号層であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記メトリックが対数尤度比であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 前記合成信号空間が前記第一の信号層の信号空間および前記第二の信号層の信号空間を組み合わせたものであることを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 前記生成するステップが前記階層変調に基づく信号をメトリックの探索表へのインデックスとして使うステップを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。

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