JP4777982B2 - スクランブリングによって共チャネル干渉を最小化するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は通信システムに関し、特に信号干渉の排除に関する。

本件出願は、名称「共チャネル干渉（co-channel interference）を減少させるためのＤＶＢ−Ｓ２における物理層ヘッダ及びパイロットシンボルのスクランブリング」の２００４年６月２８日付の米国仮出願第６０／５８３，４１０号、及び名称「共チャネル干渉を減少させるためのＤＶＢ−Ｓ２における物理層ヘッダ及びパイロットシンボルのスクランブリング」の２００４年７月６日付の米国仮出願第６０／５８５，６５４号の、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく先の出願日の利益を主張するものであり、これらの内容はここに参照として組み込まれる。

放送システムは、デジタル技術により高品質の送信を可能とすることに対する要求を受け入れている。デジタル革命は、オーディオ及びビデオプログラミング並びにデータ送信を含むブロードバンドサービスの配信を変化させている。衛星通信システムが、そのようなブロードバンドサービスを支援するための実行可能な解決策として出現している。衛星通信システムがノイズの多い複数の通信チャネに亘って確かな通信を提供することができるようにするため、パワー及びバンド幅の効率的な変調及び符号化が非常に望ましい。受信器の性能は、共チャネル干渉によって悪影響を受ける。そのような干渉は、周波数再使用から主に発生し、これは、周波数のスペクトル配分が有限且つ高価であることによる。実際のアプリケーションにおいて、共チャネル干渉は、他のシステムオペレータの送信、隣接する軌道スロットで操作される衛星、またはスポットビーム衛星システムにおける他のスポットビームに起因する可能性がある。

伝統的には、共チャネル干渉の悪影響は、周波数の割当てを再設計すること、または信号の広がりを制限するように送信設備を改造（機能向上により）することにより最小化されている。これらのアプローチは、大幅なエンジニアリング投資（技術的解決策があるものと仮定して）を必要とし、これは必ず高額なコストを伴う。

従って、実質的なシステムの再設計を必要とせずに共チャネル干渉を最小化できる通信システムが求められている。

これら及び他の要求は本発明によって対処され、ここで、１つのアプローチは、デジタル放送及び双方向性システムにおいて共チャネル干渉を最小化するために提供される。共チャネルフレーム間の相互相関性は本質的に周期的であるものと認識されている。これらのフレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのパイロットシーケンス及びヘッダを含む。共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、フレームの非ヘッダ部分がスクランブルされる。本発明のある実施形態によれば、異なるスクランブリングシーケンスを作成するように、各共チャネルのためのゴールドシーケンス生成器に、異なる初期化シードが供給される。上記の構成は、共チャネル干渉のインパクトを有利に減少させ、それによって受信器性能を強化する。

本発明の実施形態のある視点によれば、通信システムにおいて共チャネル干渉を最小化するための方法が開示される。前記方法は、第１のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第１のスクランブリングシーケンスを第１の共チャネルに割当てる工程を含む。前記方法はまた、第２のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第２のスクランブリングシーケンスを前記第１の共チャネルに隣接する第２の共チャネルに割当てる工程を含む。前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従ってスクランブルされる。

本発明の実施形態の別の視点によれば、通信システムにおいて共チャネル干渉を最小化するための装置が開示される。前記装置は、第１のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第１のスクランブリングシーケンスを第１の共チャネルに割当てるスクランブラを含む。前記スクランブラは、第２のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第２のスクランブリングシーケンスを前記第１の共チャネルに隣接する第２の共チャネルに割当てる。前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々のスクランブリングシーケンスに従ってスクランブルされる。

本発明の実施形態の別の視点によれば、無線通信システムにおいて通信するための方法が開示される。前記方法は、前記無線通信システム上に設置された異なる通信チャネルに亘って複数のフレームを送信する工程を含む。前記通信チャネルは隣接する共チャネルである。前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、前記共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされる。

本発明の実施形態の別の視点によれば、無線通信システムにおいて通信するための装置が開示される。前記装置は、前記無線通信システム上に設置された異なる通信チャネルに亘って複数のフレームを送信する送信器を具備し、前記通信チャネルは隣接する共チャネルである。前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、前記共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされる。

本発明の実施形態の別の視点によれば、無線通信システムにおいて通信するための方法が開示される。前記方法は、前記無線通信システム上に設置された異なる通信チャネルに亘って複数のフレームを受信する工程を含む。前記通信チャネルは隣接する共チャネルである。前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、前記共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされる。

本発明の実施形態の別の視点によれば、無線通信システムにおいて通信するための装置が開示される。前記装置は、前記無線通信システム上に設置された異なる通信チャネルに亘って複数のフレームを受信する受信器を具備し、前記通信チャネルは隣接する共チャネルである。前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、前記共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされる。

更に、本発明の他の特徴、特性、利点は本発明を実行するために考慮される最良のモードを含む多数の特定の実施形態及び構成を単に例示することによって、以下の詳細な説明から容易に明白となるであろう。本発明は他の異なる実施形態でも可能であり、その幾つかの詳細は全て本発明の技術的範囲を逸脱せずに、種々の明白な観点で変更されることができる。従って、図面及び説明は、本質的に例示であり、制限的なものではないとみなされるべきである。

添付図面において、本発明は、限定的なものとしてではなく、例示として示され、ここで、同じ参照符号は類似の素子を指示する。

デジタル放送及び双方向性システムにおける共チャンネル干渉を減少させるための装置、方法、ソフトウエアが記載される。以下の記載において、説明上、本発明を徹底的に理解するために、多くの特定の詳細が示される。しかしながら、当業者にとって、これらの特定の詳細を除いて、または等価の構成をもって、本発明が実施可能であることは明白であろう。他の例では、既知の構造及び装置は本発明を不要に不明瞭としないように、ブロック図の形態で示される。

図１は、本発明の実施形態に係る、共チャネル干渉を最小化することができるデジタル放送システムの概略図である。デジタル通信システム１００は、1つ以上のデジタルモデム１０５への通信チャネル１０３に亘って放送を行うための信号波形を生成するデジタル送信設備１０１を含む。本発明のある実施形態によれば、通信システム１００は、例えば、オーディオ及びビデオ放送サービス並びに双方向性サービスを支援する衛星通信システムからなる。双方向性サービスは、例えば、電子プログラミングガイド（ＥＰＧ）、高速インターネットアクセス、双方向性広告、電話、及びｅ−メールサービスを含む。これらの双方向性サービスはまた、番組有料視聴制、テレビコマース、ビデオオンディマンド、ニアビデオオンディマンド、及びオーディオオンディマンド等のサービスのようなテレビ放送サービスを包含することができる。このような環境において、モデム１０５は衛星モデムからなる。

放送へのアプリケーションにおいて、連続モードモデム１０５が広く使用される。低信号対ノイズ（ＳＮＲ）環境において良好な性能を有するコードは、同期化（例えば、キャリア位相及びキャリア周波数）に関して、これらのモデムと相性が悪い。物理層ヘッダ及び／またはパイロットシンボルが、そのような同期化のために使用可能である。従って、物理層ヘッダ及び／またはパイロットシンボル上の共チャネル干渉に関する考慮が、システム性能に関する重要な考慮となる。物理層ヘッダ及び／またはパイロットは、キャリア位相、キャリア周波数を取得及び／または追跡するために使用されるため、そのような干渉は受信器性能を低下させる可能性がある。

従来のデジタル放送システム（図示せず）は、それらの同期化プロセスのためのフレーム構造において、通常のオーバーヘッドビットのそれを超えて付加的な訓練シンボルの使用を必要とする。オーバーヘッドの増加は、低信号対ノイズ（ＳＮＲ）が低い時に特に必要となる。このような環境は、典型的には、高性能コードが高次の変調に関して使用される時である。伝統的には、連続モードモデムは、キャリア周波数及び位相を取得及び追跡するため、フィードバック制御ループを利用する。この同期化プロセスにおいて、既知のデータシンボルを含む、例えばブロックコードのプレアンブルのような、ＦＥＣ（前進型誤信号訂正）符号化データフィールドが、単純に無視される。フィードバック制御ループに純粋に基づくそのような従来のアプローチは、無線周波数（ＲＦ）位相ノイズ及び熱的ノイズが強くなる傾向にあり、受信器性能の全体に高いサイクルスリップレート及びエラーフロアを生じさせる。従って、これらのアプローチは、限られた取得範囲と長い取得時間に加えて、ある性能ターゲットのための訓練シンボルに関するオーバーヘッドの増加を伴う。更に、これらの通常の同期化技術は特別の変調方式に依存しており、それによって変調方式の使用における柔軟性を妨げる。

図１のシステム１００では、モデム１０５は放送データフレーム構造（図４に示される）中に埋め込まれるプレアンブル及び／または特有のワード（ＵＷ）を検査することによってキャリア同期化を達成し、それによって訓練の目的で特別に指定された付加的なオーバーヘッドの使用を減少させる。デジタルモデム１０５は、以下に図３を参照して更に十分に記載される。

このディスクリートな通信システム１００では、送信設備１０１はメディア内容（例えばオーディオ、ビデオ、テキスト情報、データ等）を表す可能なメッセージのディスクリートなセットを生成し、各可能なメッセージは対応する信号波形を有する。これらの信号波形は、通信チャンネル１０３により、減衰されるか、またはその他の方法で変更される。ノイズチャンネル１０３を排除するために、送信設備１０１は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードを使用する。

送信設備１０１により生成されるＬＤＰＣコードは、何等の性能ロスも招かずに、高速度の実行を可能にする。送信設備１０１から出力されたこれらの構造化されたＬＤＰＣコードは、少数のチェックノードを、変調方式（例えば８ＰＳＫ）によって既にチャンネルエラーに対して脆弱なビットノードに割当てることを防止する。このようなＬＤＰＣコードは平行可能な復号化プロセスを有し（ターボコードとは異なり）、これは付加、比較、表の参照のような簡単な操作を有利に含む。更に、慎重に設計されたＬＤＰＣコードは何等のエラーフロアの徴候も示さない。

本発明のある実施形態によれば、送信設備１０１は、図２で以下に説明するような比較的簡単な符号化技術を使用して、衛星モデム１０５と通信するように、パリティチェックマトリックス（これは、復号期間中に効率的なメモリアクセスを助ける）に基づいたＬＤＰＣコードを生成する。

図２は、図１のシステムのデジタル送信設備において採用される代表的な送信器の概略図である。送信器２００には、情報ソース２０１から入力を受信すると共に、受信器１０５で処理するエラー訂正に適した更に高い冗長度の符号化されたストリームを出力するＬＤＰＣエンコーダ２０３が配設される。情報ソース２０１はディスクリートなアルファベット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で特定される。他方、符号化用ＬＤＰＣコードは、通常、生成器マトリックスを特定することを必要とする。ガウスの消去法を使用して、パリティチェックマトリックスから生成器マトリックスを得ることは可能であるが、結果的なマトリックスはもはや疎ではなく、大きな生成器マトリックスの記憶は複雑になる可能性がある。

エンコーダ２０３は、パリティチェックマトリックスに構造を与えることによって、パリティチェックマトリックスだけを使用する簡単な符号化技術を使用して、アルファベットＹからの信号を変調器２０５へ生成する。具体的には、マトリックスのある部分を三角形であるように制約することによってパリティチェックマトリックスに制限を与える。このような制限によって生じる性能のロスは無視できる程度であり、それ故、魅力的なトレードオフを構成する。このようなパリティチェックマトリックスの構成は、名称「低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号化を提供するための方法及びシステム」の２００３年７月３日付提出の同時係属特許出願（代理人番号ＰＤ−２０３０１６、出願番号第１０／６１３，８２３号）に十分に記載されており、その全体がここに参照として組み込まれる。

変調器２０５は、エンコーダ２０３からの符号化されたメッセージを、送信アンテナ２０７へ送信される信号波形にマップし、送信アンテナ２０７はこれらの波形を通信チャンネル１０３へ発信する。従って、符号化されたメッセージは変調され、送信アンテナ２０７へ分配される。送信アンテナ２０７からの送信は、以下に記載されるように、デジタルモデムへ伝播される。衛星通信システムの場合には、送信アンテナ２０７からの送信された信号は、衛星を介して中継される。送信器２００は、以下に更に詳細に記載されるように、共チャンネル干渉を最小化するように、送信のためにシンボルを変更するスクランブラ２０９を更に含む。

図３は、図１のシステムにおける代表的なデジタルモデムの概略図である。デジタルモデム３００は変調器／復調器として、送信器２００との間の信号の送信及び受信を支援する。本発明のある実施形態によれば、モデム３００はアンテナ３０３から受信された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の同期化を行うフロントエンドモジュール３０１と、フロントエンドモジュール３０１から出力された信号の周波数及び位相の取得及び追跡を行うキャリア同期化モジュール３０２とを有する。デマッパ３０５はキャリア同期化モジュール３０２から出力された受信された信号のデマップを行う。復調後、信号はＬＤＰＣデコーダ３０７へ転送され、そのＬＤＰＣデコーダ３０７はメッセージＸ’を生成することにより、オリジナルソースメッセージを再構成しようとする。

送信側では、モデム３００は入力信号を符号化するためにＬＤＰＣエンコーダ３０９を使用する。符号化された信号はその後、変調器３１１により変調される。この変調器３１１としては、種々の変調方式、例えば２進位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、８ＰＳＫ、１６振幅位相シフトキーイング（ＡＰＳＫ）、３２ＡＰＳＫ、高次の直交振幅変調（ＱＡＭ）、または他の高次の変調方式を使用することができる。

図４は、図１のシステムにおいて使用される代表的なフレーム構造の概略図である。例示として、例えば衛星放送及び双方向性サービスを支援できるＬＤＰＣ符号化されたフレーム４００が示される。このフレーム４００は物理層ヘッダ（「ＰＬＨＥＡＤＥＲ」と示される）４０１を含むと共に、１つのスロットと、データまたは他のペイロードのための他のスロット４０３とを占有する。更に、フレーム４００は、本発明のある実施形態によれば、キャリアの位相及び周波数の同期化を助けるためのパイロットブロック４０５を使用する。留意点として、このパイロットブロック４０５は任意であり、パイロット挿入プロセスを介して挿入される。特有のワード（ＵＷ）を表すパイロットブロック（またはパイロットシーケンス）４０５は、１６個のスロット４０３の後に示されるが、フレーム４００に沿った何れの箇所でも挿入可能である。

代表的な実施形態では、パイロット挿入プロセスは、１４４０個のシンボル毎にパイロットブロックを挿入する。このシナリオでは、パイロットブロックは３６個のパイロットシンボルを含む。例えば、物理層フレーム４００において、第１のパイロットブロックは、このようにＰＬＨＥＡＤＥＲから１４４０個のシンボルの後に挿入され、第２のパイロットブロックは、２８８０個のシンボルの後に挿入される、等々である。パイロットブロックの位置が次のＰＬＨＥＡＤＥＲの開始と一致するならば、そのパイロットブロックは挿入されない。上記のパイロット挿入プロセスは、名称「デジタル放送及び双方向性システムにおいてキャリア同期化を提供するための方法及び装置」の同時係属特許出願（２００４年５月１０日提出、出願番号第１０／８４２，３２５号）に詳細に記載されており、その全体がここに参照として組み込まれる。

キャリア同期化モジュール３０２（図３）は、本発明のある実施形態によれば、キャリア周波数及び位相の同期化のためにＰＬＨＥＡＤＥＲ４０１及び／またはＵＷ４０５を使用する。前述のように、従来、既知のデータシンボル（例えばＰＬＨＥＡＤＥＲ４０１）を含むＦＥＣ符号化データは連続モードモデムにおいては無視される。即ち、ＰＬＨＥＡＤＥＲ４０１及び／またはＵＷ４０５は、キャリア同期化のため、即ち周波数取得及び追跡動作を助けるため、及び位相追跡ループのために使用される。このようにして、ＰＬＨＥＡＤＥＲ４０１とＵＷ４０５は「訓練」または「パイロット」シンボルとして考慮され、個別にまたは集合的に訓練ブロックを構成する。

８ＰＳＫ変調では、パイロットシーケンス４０５は、３６シンボルの長さのセグメントであり（各シンボルが（１＋ｊ）／２^１／２である）、即ち３６シンボル（ＰＳＫ）である。フレーム４００では、パイロットシーケンス４０５はデータの１４４０個のシンボルの後に挿入されることができる。このシナリオでは、ＰＬＨＥＡＤＥＲ４０１は、変調、符号化、パイロット構成に依存して、６４の可能なフォーマットを有することができる。

共チャンネル干渉の影響を緩和するため、フレーム４００の非ヘッダ部分４０７がスクランブルされる。スクランブリングプロセスは更に、図５Ａ、図５Ｂ、図８、及び図９に関して説明される。ここで使用するように、スクランブルされるパイロットシーケンスはフレーム４００の「パイロットセグメント」とも呼ばれる。更に、フレーム４００は８ＰＳＫ変調されたフレームの構造を示すが、長いフレームモード（例えば６４８００データビット／フレーム）で送信するとき、ＱＰＳＫ変調されたフレームは２２のパイロットセグメントを含むことができる。

フレーム４００については、衛星放送及び双方向性サービス（及びデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）―Ｓ２標準に準拠する）を支援する構造に関して説明するが、本発明のキャリア同期化技術は他のフレーム構造にも適用されることができることが認識されよう。

図５Ａは、本発明の実施形態に係る、共チャンネル干渉を隔離するためのスクランブラの概略図である。スクランブリングコードは本発明のある実施形態によれば、ゴールドコードから構成されることのできる複素数シーケンスである。即ち、スクランブラ２０９はスクランブリングシーケンスＲｎ（ｉ）を生成する。表１は、図７のスクランブラ論理に従って、スクランブリングシーケンスＲｎ（ｉ）がスクランブラ２０９を使用してフレームをスクランブルする態様を規定する。特に、表１は、スクランブラ２０９の出力に基づいた、入力シンボルの出力シンボルへのマッピングを示す。

異なるゴールドシーケンスは、２つのｍ−シーケンス生成器の夫々で、異なるシードを使用して生成されることができる。異なるサービスに対して異なるシードを使用することによって、相互干渉が減少されることができる。

放送モードでは、９０シンボルの物理層ヘッダ４０１が特定の物理チャンネルで一定のままであることができる。ゴールドシーケンスは各フレームの開始時にリセットされ、従って、スクランブルされるパイロットは同様に、フレーム長に等しい期間で周期的である。フレームの形でデータを運ぶ情報は変化してランダムであるように見えるので、共チャンネル干渉はランダムであり、動作信号対ノイズ比を劣化させる。しかしながら、物理層ヘッダ４０１及びパイロットブロック４０５の時間不変性特性のために、キャリア及び位相の評価は、このような取得及び追跡のためのこれらのパイロット及び物理層ヘッダに依存して、受信器に対して歪曲される。これによって、ランダムデータに関連する信号対ノイズ比の性能劣化を超えて、性能が劣化される。

スクランブラ２０９は共チャンネル干渉を更に隔離するために、異なるスクランブリングシーケンス（個数ｎ）を使用する。各スクランブリングシーケンスまたはパイロットシーケンスは異なるシードｎに対応する。例示として、１７の可能な構成が、以下の表２で示されるように与えられる。各構成では、１つのスクランブリングシーケンスが物理層ヘッダのために与えられ、１つのスクランブリングシーケンスがパイロットのために与えられる。異なるパイロットはゴールドシーケンスの異なるシードに関して特定される。

図５Ｂは、本発明の実施形態に係る、スクランブリングコードを構築するために使用されるゴールドコードを出力するためのゴールドシーケンス生成器の概略図である。図示のように、ゴールドシーケンス生成器５００は、シーケンスの「好ましい対」を生成するために、２つの擬似ノイズ（ＰＮ）シーケンス生成器５０１、５０３を使用する。「好ましい対」は（図７のスクランブラで見られるように）「好ましい多項式」により特定されることができる。これらのＰＮシーケンス生成器５０１、５０３の出力はＸＯＲロジック５０５へ与えられ、このＸＯＲロジック５０５はゴールドシーケンスを生成するために出力シーケンスで排他的ＯＲ機能を実行する。ゴールドシーケンス生成器５００は、良好な周期的相互相関特性を示す大きいクラスのシーケンスからゴールドシーケンスを生成する。そのゴールドシーケンスは期間Ｎ＝２^ｎ−１のシーケンスｕ、ｖの特定された対を使用して規定され、このような対は「好ましい対」と呼ばれる。ゴールドシーケンスのセットＧ（ｕ，ｖ）は次式のように規定される。

ここでＴはベクトルを１位置だけ左に周期的にシフトする演算子を表し、「○内に＋を入れた記号」はモジュロ２加算を表する。留意点として、Ｇ（ｕ，ｖ）は周期ＮのＮ＋２シーケンスを含む。ゴールドシーケンスは、任意の２つの間またはそれらのシフトされたバージョン間の相互相関性が、３つの値−ｔ（ｎ）、−１、またはｔ（ｎ）−２のうちの１つとなるという特性を有し、ここでは、

スクランブラ２０９に戻ると、動作において、異なるシードまたは物理層シーケンスは「隣接する共チャンネル」において採用される。スクランブラ２０９のスクランブリング機構は、物理層のシグナリングと、異なるゴールドシーケンスを表す異なるシードとの間で一つずつ関連することによってシグナリングを有効に減少させる。表２は８進フォーマットで、物理層ヘッダのスクランブリングシーケンスの選択を列挙する。

データは、共チャンネルにおいて独立すると仮定される。それ故、共チャンネル干渉はチャンネルのパイロットセグメント間の相互相関性に対応する期間のみからなる。１つのチャンネルのデータと、他のチャンネルのパイロットセグメントもまた相関されない。オーバーラップの程度に従って、相関性は完全または部分的になる。パイロットセグメントｘ（ｎ）とｙ（ｎ）の相関性Ｃ_ＸＹ（ｎ）は式３で表され、それにおいて和はオーバーラップするシンボル数を超える。

更に、これらの相互相関性は本質的に周期的であり、即ちこれらはフレームレートで繰り返されることに注意することが重要である。図６で示されるように、共チャンネル１に関連されるフレーム６０１、６０３は、共チャンネル２のフレーム６０５、６０７に関して単にシフトされる。

共チャンネルが同一のシードを使用し、（整列されたフレーム境界と）完全に整列されるならば、これらのパイロットセグメントの相互相関性は次式をもたらす。

ここで、Ａ_ｘとＡ_ｙは夫々ベクトルｘ（ｋ）とｙ（ｋ）の大きさであり、φはベクトルｘ（ｋ）とｙ（ｋ）との間の位相差である。この相関性は所望されるユーザの信号を回転する効果を有し、それによって深刻な干渉を生じさせる。

図７は、図６のスクランブラにおいて使用される代表的なゴールドシーケンス生成器の概略図である。共チャンネルに対して異なるゴールドシーケンス、即ち各共チャンネルで異なる初期化シードを使用することによって、干渉は軽減されることができる。この例では、ゴールドシーケンス生成器７００は１＋Ｘ^７＋Ｘ^１８と１＋Ｙ^５＋Ｙ^７＋Ｙ^１０＋Ｙ^１８の好ましい多項式を使用する。図５の例で説明を続けると、１７個の共チャンネルを維持するために、本発明の代表的な実施形態では、表３及び表４中のシードがｍ−シーケンス生成器７０１へプログラムされることができる。その多項式はＸ（０）＝１、及びＸ（１）＝Ｘ（２）＝…Ｘ（１７）＝０、及びＹ（０）＝Ｙ（１）＝Ｙ（２）＝…Ｙ（１７）＝１のように初期化される。この初期化に対応するゴールドコードシーケンス番号「ｎ」も表３にリストされる。

本発明のある実施形態によれば、シードは共チャンネルパイロットセグメントの夫々の対間で、最悪の相互相関性を最小化する次善検索アルゴリズムを使用して、生成される。

表３及び表４のリストされた共チャンネルのうち任意の２つの間の最悪の場合の相関性が夫々図１０及び図１１に与えられる。最大の相互相関性が−２．７８ｄＢであることが図１０で分かる（太字のフォントで強調）。図１１では、この最大の相互相関性は−２．９２ｄＢで生じている。ゴールドシーケンス自体は良好な相互相関特性を有するが、パイロットセグメントは不良な相互相関特性を示す可能性があることが観察される。これはセグメントが３６シンボルの長さしかなく、シード選択手順が最悪の相互相関性により制約されることによるものである。

スクランブリングプロセスを更に図８及び図９で説明する。

図８は、本発明の実施形態に係る、異なる物理層シーケンスを生成するためのプロセスのフローチャートである。工程８０１で、異なる初期化シードが夫々の共チャンネルに割当てられる。次に、工程８０３に従って、ゴールドシーケンスがシードに基づいて生成される。スクランブリングシーケンスはその後、工程８０５のように、各異なるサービスに対するゴールドシーケンスから構成される。工程８０７で、物理層シーケンスがスクランブラ２０９（図２）により出力される。

図９は、本発明の実施形態に係る、スクランブルされる物理的ヘッダを生成するためのプロセスのフローチャートである。（図２の）送信器２００は工程９０１のように、物理ヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する入力シンボルを受信する。工程９０３で、送信器はスクランブラ２０９により生成されたスクランブリングシーケンスに従って、入力シンボルをマップする。出力シンボルはその後工程９０５に従って生成される。その後、送信器はスクランブルされた物理層及び／またはスクランブルされたパイロットシーケンスを有するフレームを出力する（工程９０７）。

図１２は、本発明による実施形態が適用可能な代表的なハードウエアを示す。演算システム１２００は、バス１２０１またはその他の情報を通信するための通信器構と、情報処理のためにバス１２０１に結合されるプロセッサ１２０３とを含む。演算システム１２００は、情報及びプロセッサ１２０３によって実行されるべき指令を記憶するためにバス１２０１に結合される、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置のような主メモリ１２０５も含む。主メモリ１２０５はまたプロセッサ１２０３による指令の実行中に、一時的変数またはその他の中間情報を記憶するために使用されることができる。

演算システム１２００は更に、静的情報及びプロセッサ１２０３のための指令を記憶するためにバス１２０１に結合される読取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２０７または他の静的記憶装置を含むことができる。磁気ディスクまたは光ディスクのような記憶装置１２０９が持続的に情報及び指令を記憶するためにバス１２０１に結合される。

演算システム１２００は、情報をユーザに表示するための液晶ディスプレイまたはアクチブマトリックスディスプレイのようなディスプレイ１２１１に対して、バス１２０１を介して結合されることができる。文字、数字、その他のキーを含むキーボードのような入力装置１２１３が、情報及びコマンド選択をプロセッサ１２０３へ通信するためにバス１２０１に結合されることができる。入力装置１２１３は、指令情報及びコマンド選択をプロセッサ１２０３に通信すると共に、ディスプレイ１２１１上のカーソルの動きを制御するために、マウス、トラックボール、またはカーソル指令キーのようなカーソル制御器を含むことができる。

本発明の実施形態によれば、図８及び図９のプロセスは、主メモリ１２０５中に含まれる指令の構成をプロセッサ１２０３が実行するのに応答して、演算システム１２００により行われることができる。このような指令は、記憶装置１２０９のような別のコンピュータで読取り可能な媒体から主メモリ１２０５へ読取られることができる。主メモリ１２０５中に含まれている指令の構成の実行によって、プロセッサ１２０３にここで説明したプロセス工程を実行させる。多処理構造の１以上のプロセッサが主メモリ１２０５中に含まれている指令を実行するために使用されることもできる。別の実施形態では、配線回路が、本発明の実施形態を構成するためにソフトウエア指令の代わりに、またはそれと組み合わせて使用されることも可能である。別の例では、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のような再構成可能なハードウエアが使用されることができ、その論理ゲートの機能及び接続トポロジは、典型的にはメモリの参照表のプログラミングにより、動作時間でカスタマイズ可能である。従って、本発明の実施形態はハードウエア回路及びソフトウエアの任意の特定の組み合わせに限定されない。

演算システム１２００はまたバス１２０１に結合された少なくとも１つの通信インターフェース１２１５を含む。この通信インターフェース１２１５は、ネットワークリンク（図示せず）に結合する２方向のデータ通信を行う。通信インターフェース１２１５は、種々のタイプの情報を表すデジタルデータ流を伝播される電気的、電磁的、または光学的信号を送信及び受信する。更に、通信インターフェース１２１５は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、ＰＣＭＣＩＡ（パーソナルコンピュータメモリカードインターナショナルアソシエーション）インターフェース等のような周辺インターフェース装置を含むことができる。

プロセッサ１２０３は、通信インターフェース１２１５によって受信されるコードを実行することができ、及び／または、後に実行するために記憶装置１２０９または他の不揮発性記憶装置にそのコードを記憶することができる。このようにして、演算システム１２００はキャリア波の形態でアプリケーションコードを得ることができる。

ここにおいて採用される用語「コンピュータで読取り可能な媒体」とは、実行するためにプロセッサ１２０３に指令を与えることに参加する任意の媒体を示す。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、送信媒体を含むが、それらに限定されない多くの形態を取ることができる。不揮発性媒体は、例えば記憶装置１２０９のような光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体には主メモリ１２０５のようなダイナミックメモリが含まれている。送信媒体には、バス１２０１を構成するワイヤを含めた同軸ケーブル、銅線、光ファイバが含まれる。送信媒体はまた無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるような音響、光学、または電磁波の形態を取ることもできる。コンピュータで読取り可能な媒体の普通の形態は、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤＲＷ、ＤＶＤ、任意の他の光学媒体、パンチカード、ペーパーテープ、光学マークシート、穴のパターン或いは他の光学的に認識可能な標識を有する任意の他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、キャリア波、またはコンピュータが読取ることのできる任意の他の媒体を含む。

種々の形態のコンピュータで読取り可能な媒体は、実行のためプロセッサへ指令を与えることに関与されることができる。例えば本発明の少なくとも一部を実行するための指令は最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスクに与えられることができる。このようなシナリオでは、遠隔コンピュータは指令を主メモリへロードし、モデムを使用して電話線で指令を送信する。ローカルシステムのモデムは電話線でそのデータを受信し、赤外線送信器を使用して、データを赤外線信号へ変換し、その赤外線信号を、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）またはラップトップのような可搬型のコンピュータ装置へ送信する。可搬型のコンピュータ装置における赤外線検出器は、赤外線信号により伝送される情報及び指令を受信し、そのデータをバスへ与える。バスはそのデータを主メモリへ伝送し、そこからプロセッサは指令を検索して実行する。主メモリにより受信された指令は任意に、プロセッサの実行前または実行後に、記憶装置に記憶されることができる。

上述のように、本発明の種々の実施形態はデジタル放送及び双方向性システムにおける共チャンネル干渉を最小化する方法を提供する。共チャンネルフレーム間の相互相関性は本質的に周期的であることが認識される。これらのフレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化ためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含む。フレームの非ヘッダ部分は、共チャネル間の干渉を最小化するように、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従ってスクランブルされる。本発明のある実施形態によれば、各共チャネルが異なるスクランブリングシーケンスを作成するように、異なる初期化シードがゴールドシーケンス生成器に供給される。上記構成は、共チャンネル干渉の影響を有効に減少し、それによって受信器の性能を強化する。

本発明を多くの実施形態及び構成に関連して説明したが、本発明はこれらに限定されず、添付の特許請求の範囲内における種々の明白な変形、等価の構成をカバーするものである。

本発明の実施形態に係る、共チャネル干渉を最小化することができるデジタル放送システムの概略図である。 図１のシステムのデジタル送信設備において採用される代表的な送信器の概略図である。 図１のシステムにおける代表的なデジタルモデムの概略図である。 図１のシステムにおいて使用される代表的なフレーム構造の概略図である。 本発明の実施形態に係る、共チャネル干渉を隔離するためのスクランブラの概略図である。 本発明の実施形態に係る、スクランブリングコードを構築するために使用されるゴールドコードを出力するためのゴールドシーケンス生成器の概略図である。 本発明の実施形態に係る、共チャネルフレーム間の相互相関性の周期的性質を示す概略図である。 図６のスクランブラにおいて使用される代表的なゴールドシーケンス生成器の概略図である。 本発明の実施形態に係る、異なる物理層シーケンスを生成するためのプロセスのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、スクランブルされる物理的ヘッダを生成するためのプロセスのフローチャートである。 図７のｍ−生成器の初期化シードを決定するための各共チャネル対における、パイロットセグメントの最悪の場合の相互相関性を示す表である。 図７のｍ−生成器の初期化シードを決定するための各共チャネル対における、パイロットセグメントの最悪の場合の相互相関性を示す表である。 本発明の実施形態に係る、共チャネル干渉を隔離するための種々のプロセスを行うことができるハードウエアプラットフォームの概略図である。

Claims (22)

1. 通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化するための方法であって、
   第１のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第１のスクランブリングシーケンスを、前記通信システム内の送信局におけるスクランブラによって第１のコチャネルに割当てる工程と、
   第２のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第２のスクランブリングシーケンスを、前記通信システム内の前記送信局における前記スクランブラによって前記第１のコチャネルに隣接し且つ前記第１のコチャネルと同じ周波数を有する第２のコチャネルに割当てる工程と、
   を具備し、前記スクランブリングシーケンスは相応して相違するシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定され、
   

   

   

   前記フレームの非ヘッダ部分は夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従ってスクランブルされる。
2. 請求項１に記載の方法において、前記通信システムは、衛星支援デジタル放送及び双方向性アプリケーションを含む。
3. 請求項１に記載の方法において、前記ヘッダまたは前記パイロットシーケンスは、キャリア位相及びキャリア周波数を取得または追跡するために使用される。
4. 請求項１に記載の方法において、前記ヘッダ及び前記パイロットシーケンスは、キャリア位相及びキャリア周波数を取得または追跡するために使用される。
5. 請求項１に記載の方法において、２進位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、８ＰＳＫ、１６振幅位相シフトキーイング（ＡＰＳＫ）、３２ＡＰＳＫ、または高次の直交振幅変調（ＱＡＭ）を含む変調方式に従って前記フレームを送信する工程を更に具備する。
6. 請求項１に記載の方法において、相違する変調方式に従って、前記フレームを変調する工程を更に具備する。
7. 請求項１に記載の方法において、前記フレームの夫々は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号化に従って符号化された情報を含む。
8. 通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化するための装置であって、
   第１のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第１のスクランブリングシーケンスを第１のコチャネルに割当てるスクランブラを具備し、
   前記スクランブラは、第２のフレームのヘッダまたはパイロットシーケンスに関連する第２のスクランブリングシーケンスを前記第１のコチャネルに隣接し且つ前記第１のコチャネルと同じ周波数を有する第２のコチャネルに割当て、前記スクランブリングシーケンスは異なるシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定され、
   

   

   

   前記フレームの非ヘッダ部分は夫々のスクランブリングシーケンスに従ってスクランブルされる。
9. 請求項８に記載の装置において、前記通信システムは、衛星支援デジタル放送及び双方向性アプリケーションを含む。
10. 請求項８に記載の装置において、前記ヘッダまたは前記パイロットシーケンスは、キャリア位相及びキャリア周波数を取得または追跡するために使用される。
11. 請求項８に記載の装置において、前記ヘッダ及び前記パイロットシーケンスは、キャリア位相及びキャリア周波数を取得または追跡するために使用される。
12. 請求項８に記載の装置において、２進位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、８ＰＳＫ、１６振幅位相シフトキーイング（ＡＰＳＫ）、３２ＡＰＳＫ、または高次の直交振幅変調（ＱＡＭ）を含む変調方式に従って前記フレームを送信する送信器を更に具備する。
13. 請求項８に記載の装置において、相違する変調方式に従って、前記フレームを変調する変調器を更に具備する。
14. 請求項８に記載の装置において、前記フレームの夫々は、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）符号化に従って符号化された情報を含む。
15. 無線通信システムにおいて通信するための方法であって、
    前記無線通信システム上に確立された異なる通信チャネル上で複数のフレームを前記無線通信システム内の送信器から送信する工程を具備し、前記通信チャネルは同じ周波数を有する隣接するコチャネルであり、
    前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、前記無線通信システム内のスクランブラによってスクランブルされ、前記スクランブリングシーケンスは異なるシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定される。
    

    

    
16. 請求項１５に記載の方法において、前記フレームの夫々は、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）標準に従う構造を有する。
17. 無線通信システムにおいて通信するための装置であって、
    前記無線通信システム上に確立された異なる通信チャネル上で複数のフレームを送信する送信器を具備し、前記通信チャネルは同じ周波数を有する隣接するコチャネルであり、
    前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされ、前記スクランブリングシーケンスは異なるシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定される。
    

    

    
18. 請求項１７に記載の装置において、前記フレームの夫々は、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）標準に従う構造を有する。
19. 無線通信システムにおいて通信するための方法であって、
    前記無線通信システム上に確立された異なる通信チャネル上で複数のフレームを受信器において受信する工程を具備し、前記通信チャネルは同じ周波数を有する隣接するコチャネルであり、
    前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされ、前記スクランブリングシーケンスは異なるシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定される。
    

    

    
20. 請求項１９に記載の方法において、前記フレームの夫々は、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）標準に従う構造を有する。
21. 無線通信システムにおいて通信するための装置であって、
    前記無線通信システム上に確立された異なる通信チャネル上で複数のフレームを受信する受信器を具備し、前記通信チャネルは同じ周波数を有する隣接するコチャネルであり、
    前記フレームの夫々は、キャリア位相及びキャリア周波数の同期化のためのヘッダ及びパイロットシーケンスを含み、前記フレームの非ヘッダ部分は、夫々の異なるスクランブリングシーケンスに従って、スクランブルされ、前記スクランブリングシーケンスは異なるシードを有するゴールドシーケンスに基づいており、前記コチャネルは１７のコチャネルのうちのものであり、前記１７のコチャネルに対応する前記シードは前記１７のコチャネル中の相互相関を最小化するために下記の１つの表Ａまたは表Ｂによって特定される。
    

    

    
22. 請求項２１に記載の装置において、前記フレームの夫々は、デジタルビデオ放送（ＤＶＢ）標準に従う構造を有する。

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