JP5860379B2 - シグナリング情報の送信および受信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に通信システムに関し、より詳細には、通信システムにおけるシグナリングデータの送信および受信方法および装置に関するものである。
シグナリング情報の伝送は、通信システムにおいて非常に重要である。シグナリング情報のうちのいくつかが失われた場合、ペイロードデータの復調に非常に大きな衝撃を与えるであろう。チャンネル環境においてノイズが多い場合には、シグナリング情報の適切な保護が必要になる。例えば、DVB−T(Digital Video Broadcast−Terrestrial)DTMB(Digital Terrestrial Multimedia Broadcast、Chinese Terrestrial Standard)および最新のDVB−T2規格はすべて、シグナリングの保護を規定している。
DVB−C(Digital Video Broadcast−Cable)は、第一世代のケーブル送信システム(例えば、EN 300 429 V.1.2.1(1998−04)DVB(Digital Video Broadcasting):フレーミング構造、チャンネルコーディングおよびケーブルシステムの変調を参照)である。しかし、ケーブルシステムの第2世代であるDVB−C2への移行は現在、シグナリング情報の保護を行うために検討がされている。
図1は、DVB−T2 OFDMフレームにおいて使用されるL1(層1)のシグナリング構造を示す略図である。図1に示すように、シグナリング情報は3つの主要なセクションに分けられる。P1 signalling、L1 pre−signalling、L1 post−signallingである。P1 signallingは、P1シンボルによって伝達され、送信のタイプおよび基本送信変数を示すのに使用される。残りのシグナリングは、P2シンボルによって行われ、P2はL1 Pre−signallingおよびL1 post−signallingを含んでいる。L1 Pre−signallingは、L1 post−signallingの受信および復号を可能にし、次に、受信機に必要とされる変数をアクセス物理層のパイプ(physical layer pipes)に伝送する。L1 post−signallingはさらに2つの主要な部分、Configurable及びDynamicに分けられ、そしてこれらの後に追加のExtensionフィールドを続けることができる。L1 post−signallingはCRCおよび(必要な場合には)パッディングにおいて終了する。
DVB−T2におけるOFDMフレームのL1シグナリング情報を保護するために、畳込みS2−LDPC符号を使用した内符号および短縮したBCH符号を使用した外符号により、連結チャンネル符号はシグナリング情報の前方誤り訂正(Forward Error Correction(FEC))符号化の実行のために提案される。この保護のスキームは、OFDMフレームの後続のデータペイロードに使用するコーデックを再利用できる。上記の説明から、シグナリング情報はDVB−T2におけるOFDMフレームのレベルにおいて保護されることがわかる。さらにDTMBおよびDVB−Tのために、シグナリング情報はまたOFDMフレームのレベルにおいても保護される。
本発明は、通信システムにおいて受信機に送信されるフレームにおけるシグナリング情報を保護する方法であって、フレームのフレームシグナリング情報を符号化し、フレームシグナリング情報を保護することと、リード・マラー符号を使用してフレームにおけるFECブロックの前方誤り訂正FECブロックシグナリング情報を符号化し、FECブロックシグナリング情報を保護することを含むことを特徴とする方法に関する。
リード・マラー符号が選択されFECブロックシグナリング情報を符号化すると、FECブロックのヘッダーは受信機において容易に検出されることができる。なぜならば、RM符号語の対称構造は、自己相関計算を使用することにより、このRM符号語をデータストリームから区別するのに役立つことができるからである。
本発明はまた、フレームにおけるシグナリング情報を保護する上記の方法を実装する送信機に関する。送信機は、フレームの各FECデータブロックへのそれぞれのシグナリング情報を提供するシグナリング発生器と、それぞれのシグナリング情報を符号化するためのFECエンコーダと、符号化されたシグナリング情報を含む符号化されたFECブロックと、対応するFECデータブロックを形成するフレームビルダーとを備える。
実施態様に従い、送信機のシグナリング情報発生器はフレームへのシグナリング情報をさらに提供し、FECエンコーダはフレームシグナリング情報をさらに符号化し、フレームビルダーは符号化されたフレームシグナリング情報を含む符号化されたフレームおよび符号化されたFECブロックをさらに形成する。
本発明はまた、通信システムにおいて送信機からフレームにおけるシグナリング情報を受信する方法であって、符号化されたフレームシグナリング情報およびフレームの符号化されたFECブロックシグナリング情報を受信することと、対応するFECデータブロックを修正するように符号化されたシグナリング情報を復号化することを含み、符号化されたFECブロックシグナリング情報は、リード・マラー符号の符号化されたFECブロックシグナリング情報であることを特徴とする方法に関する。
本発明はまた、符号化されたフレームを復号化する上記の方法を実装する受信機に関する。受信機は、FECデータブロックおよびFECデータブロックへの符号化されたシグナリング情報を含むフレームの符号化FECブロックを受信する手段と、対応するFECデータブロックが復元されるように符号化されたシグナリング情報を復号化するFECデコーダを備えることを特徴とする。
実施態様に従って、受信機の受信手段は符号化されたフレームシグナリング情報を含む符号化されたフレームをさらに受信し、FECデコーダはフレームを復元するように符号化フレームシグナリング情報をさらに復号化する。
これらおよび他の態様の本発明における特徴および利点は、添付される図に関係して、以下の説明から明らかになるであろう。
DVB−T2 OFDMフレームにおいて使用されるL1シグナリング構造を示す略図である。 本発明の実施形態にしたがって、送信機と受信機を備える通信システムを示すブロック図を表す。 本発明の実施態様に従いFECシグナリングをRM符号化するブロック図である。 本発明の実施態様に従って送信フレームを符号化するスキームを示す略図である。 本発明の他方の実施態様に従って、他方のFECの符号化スキームを示す略図である。
様々な図で表す本発明の実施態様に従い、本発明の多くの利点/特徴を示す添付の図面を参照にして詳細が与えられる。
DVT−E(Digital Video Broadcasting−terrestrial)についてのより多くの情報は、ETSI EN 300 744 V1.4.1(2001−01):フレーム構造、チャンネル符号化および地上デジタルテレビジョンにおける変調を、DVB−C(Digital Video Broadcasting−Cable)におけるより多くの情報については、EN 300 429 V.1.2.1(1998−04):フレーム構造、チャンネル符号化およびケーブルシステムの変調を、DVB−S2(Digital Video Broadcasting−satellite)システムにおけるより多くの情報については、ETSI(European Telecommunications Standards Institute)Draft EN 30 327 V1.1.1(2004−06)を、中国デジタルテレビジョンシステムにおけるより多くの情報については、(GB)20600−2006(DMB−T/H(Digital Multimedia Broadcasting−terrestrial/handheld))を参照していただきたい。(MPEG)−2システムにおけるより多くの情報については、規格(ISO/IEC13818−1)である。本発明の概念は、ここに記載されていないような、従来のプログラミング技術を使用して実装できることにも注目すべきである。これに関して、本明細書において説明される実施態様がアナログおよびデジタルの領域において実装される。
OFDMフレームは、送信される音声および/またはビデオデータ等のデータシンボルにおける複数のFEC(前方誤り訂正)データブロックを含むことが知られている。前に述べたように、DVB−T2におけるシグナリング構造はフレームレベルに基づいている。従って、1のT2フレーム内のデータシンボルのすべてのFECブロックは、符号化率や変調等の同様のシグナリング変数に従わなければならない。
本発明の実施態様に従って、FECブロックのシグナリング情報は、FEC符号化により保護されるため、VCM(Variable coding and modulation)をサポートできる。この場合、シグナリング情報は、フレームレベルの代わりにFECレベルにおいて変更できる。
今、図2を参照にして、実施態様に従い通信システムにおける実例となるブロック図が、送信機100および受信機200を備えることが示される。本発明の実施例の説明に関連するそれらの部分のみ送信機100および受信機200において示される。通信システムにおいて、送信機100は、図2に示すように、OFDMシグナリングをビデオおよび/または音声情報およびOFDMフレームのFEC符号化されたシグナリング情報とともに通信チャネルを通して受信機200へ送信する(または放送する)。
送信機100は、L1シグナリング発生器102、FECエンコーダ104、マッピング装置106およびフレームビルダー108を備える。あるいは、送信機100は、プロセッサに基づくシステムであり、1または複数のプロセッサとそれに関連するメモリを含んでいる。この文脈において、コンピュータプログラム、またはソフトウェアは、例えばFECエンコーダ104を実装する等、プロセッサにより実行するためにメモリに格納される。プロセッサは格納されたプログラムを制御するプロセッサの1または複数の代表で、例えば、プロセッサは送信機100の他の機能も制御できる等、これらはシグナリング情報の保護機能のために設けられなくてよい。メモリは、例えばRAM、ROM等のストレージデバイスの代表であり、例えば、送信機100の内部および/または外部とし、必要に応じて揮発性および/または不揮発性とすることができる。
送信機100において、L1シグナリング発生器102は、L1シグナリング変数を提供するよう構成される。例えば、FFTサイズ、DVB送信規格に従って受信機200へのそれぞれの送信されたフレームのための、選択されたガード間隔パイロットパターン、符号化率および変調スキームである。シグナリング変数はフレームからフレームへと変更できる。シグナリング変数の選択の方法は表された発明には不適切でありDVB規格に応じて実行される。実施態様に従い、L1シグナリング発生器102はまた、符号化率や変調等のシグナリング変数をフレーム内のデータシンボルのそれぞれのFECブロックへ提供する。シグナリング変数はまた、FECブロックからFECブロックへと変更することがでる、すなわちVMC(Variable coding and modulation)が実装される。
FECエンコーダ104は、例えばOFDMフレームシグナリングを保護する連結符号を使用してフレームが符号化される等、後に説明されるフレームビルダー108により符号化されたフレームを形成するように各フレームへのシグナリング変数を符号化するように構成される。加えて、FECエンコーダ104は、フレームビルダー108により符号化されたFECブロックを形成するように、例えばリード・マラー符号の使用により各FECデータブロックへのそれぞれのシグナリング変数を符号化し、FECシグナリングを保護するように構成され、符号化されたFECブロックには符号化されたシグナリング情報及び対応するFECデータブロックが含まれる。
図3を参照することにより、RM符号によるFECシグナリングのための符号化スキームのブロック図が本実施形式に従い示される。FECシグナリング情報を符号化するために使用されるRM符号は、1次RM符号(32,6)、(64,7)、2次RM符号(32,16)、(64,22)、2次RM符号の部分符号(32,10)または短縮RM符号(30,14)とすることができる。最後の選択肢は、FECブロックのシグナリング情報ビットナンバーおよびチャンネル環境による。図3で示された実施態様において、RM符号(32,16)はFECブロックシグナリング情報ビットナンバーが16のときから使用される。QPSKマッピング処理は、符号化されたFECブロックを取得するように、符号化されたシグナリングデータにおいて実施される。
図2に戻り、送信機100は、マッピングデバイス106を使用してFEC符号化されたシグナリングを変調し、フレームビルダー108において、符号化されたシグナリング情報フレーム及び符号化されたFECブロックを含む符号化された送信フレームを構築する。その後符号化された送信フレームは、通信チャンネルを通して受信機200に送信される。
受信機200はデマッピング装置202及びFECデコーダ204を備える。あるいは送信機100のように、受信機200もまたプロセッサに基づくシステムで、1または複数のプロセッサ及び関連するメモリを含んでいる。この文脈では、コンピュータプログラムまたはソフトウェアは、例えばFECデコーダ204を実装する等、プロセッサによる実行のためにメモリに格納される。プロセッサは1または複数の格納されたプログラムを制御するプロセッサで代表され、これらは、例えば、プロセッサは受信機200の他の機能も制御しうるように、シグナリング情報処理機能のために設けられなくともよい。メモリは、例えば、RAM(randam−access memory)、ROM(read−only memory)等、任意の記録装置に代表され、受信機200の内部および/または外部とすることができ、必要に応じて揮発性及び/または不揮発性とすることができる。
受信機200において、デマッピング装置202は、符号化されたフレームがデータ符号と符号化されたシグナリング情報に分割された後、符号化されたシグナリング情報を受信されたOFDMシグナリングに復調するように構成され、FECデコーダ204は符号化されたシグナリング情報を復号するよう構成されると、OFDMフレームは復号化されたシグナリング情報に基づいて復元される。特に、FECデコーダ204は、例えばFFTサイズ、ガード間隔パイロットパターン選択符号化率及び変調スキーム等、それぞれ符号化されたフレームを復号化してそのシグナリング情報を取得する。FECデコーダ204はまた、フレームの符号化されたFECブロックの符号化されたシグナリング情報を、RM復号化により復号化し、符号化率及び変調等のFECブロックシグナリング変数を取得して、データ符号の各FECデータブロックは対応するFECブロックシグナリング変数に基づいて復元されうる。
図4を参照して、送信フレームの符号化スキームの概要図は実施例に従い示される。図4において、送信フレームにはOFDMシグナリングおよびデータシンボルのプリアンブルが含まれる。上述のように、連結符号(BCH+S2−LDPC)はOFDMシグナリングを保護して符号化されたシグナリングフレームを形成するために使用される。あるいは、オーバーヘッドを減少するために、BCH符号はさらに短縮でき、S2−LDPCは、チャンネル環境におけるOFDMシグナリング情報ビットナンバー要求に基づいてさらに畳込みされる。他方の実施態様は短縮されたBCH(7032,7200)及び畳込みされたDVB−S2 LDPCを使用するためのもので、1/2の符号化率を有する。
加えて、図4において、FECブロックシグナリング情報を保護するために、リード・マラー符号は、各FECブロックのシグナリング情報を符号化するために使用され、FECデータブロックと符号化されたFECブロックシグナリング情報を含む符号化されたFECブロックを形成する。リード・マラー符号は多くの論理デコーダをサポートできるため、非常に短い時間を必要とするが、このことは受信機におけるシグナリング情報復号化処理をスピードアップできる。加えて、リード・マラー符号は優れた誤り性能も有し、このことは関連するシグナリング情報を保護するのに役立つことができる。
加えて、RM符号語の対称構造は、データストリームからのこのRM符号語を識別するのに役立つことができるため、FECブロックヘッダーは、受信機において容易に検出できる。例えば、図3に示されているRM符号(32,16)が、FECブロックシグナリング情報を符号化するために使用されるとき、RM符号語は、FECブロックシグナリング情報に基づくRM生成行列の16行の線形結合により取得される。生成行列には対称構造における6の行が存在する。
受信機において、RM符号語が受信されたとき、対称構造における6行のRM自己相関解析の結果はFECブロックのヘッダーを検出するために使用されうる。例えば、自己相関解析のピーク値が所定の閾値に達した場合、自己相関解析のスタート場所は、FECブロックのスタート場所、つまりFECブロックのヘッダーになる。
他の実施態様において、LDPC符号はまた、各FECデータブロックへのシグナリング情報を符号化するために使用される。LDPC符号を柔軟に使用するために、短縮化技術により取得された短縮LDPC符号は、有限配列において定義され、(31,16)、(63,22)、(63,37)、(255,21)、(255,175)等、マルチステップの多数の理論復号化をサポートすることができる。上述のFECブロックシグナリング情報ビットナンバー16の実施態様に従い、LDPC符号は(42,16)に短縮できる。
通信伝送環境において、特にケーブル伝送において、インパルス性ノイズの影響をどのように克服するかは重要な問題である。図5を参照して、他のFEC符号化スキームの概略図はインパルス性ノイズを克服する他の実施態様に従い示される。
図5に示す実施態様において、最初の符号化されたFECブロックは2つのRM符号を伝達する。1つは第1のFECブロックへの符号化されたFECブロックシグナリングであり、他は第2のFECブロックへの符号化されたFECブロックシグナリングである。従って、L−1番目の符号化されたFECブロックは、L−1番目のFECデータブロックおよびL番目のFECデータブロックの双方への符号化されたFECブロックシグナリングを伝送する。OFDNフレームの最後の符号化されたFECブロックについて、このFECブロックは、L番目のFECデータブロックおよびL−1番目のFECデータブロックの双方への符号化されたFECブロックシグナリングを伝送する。
本実施態様において、FECブロック符号化スキームの特定の構成は、繰り返しシグナリング保護を有する。しかし、他の繰り返しシグナリング保護方法もまた使用される。例えば、1のRMモジュールは2より多くのRM符号を含むことができ、1のRM符号がL番目のFECブロックシグナリングに使用されたとき、他はL+2番目のFECブロックシグナリングまたは通信環境の要求に基づく他方の選択物に使用されることができる。加えて、他の符号もまた、要求に従いFECデータブロックのシグナリング情報の符号化に使用されることができ、そうするとRM符号とLDPC符号はまさに本発明の実施態様のようになるが、限定されるものではない。本実施態様に従って、2つのRM符号語は、自己相関解析の結果において2つのピーク値が出現するため、FECブロックのヘッダーを正確に検出することに使用されることができる。
個別の機能の要素の文脈において示したが、前述のいくつかの機能の要素は、1または複数の統合された回路において実現される。同様に、個別の要素として示しているが、任意の、または複数の(例えば図1の)要素は、格納されたプログラムに制御されるプロセッサ、例えば関連するソフトウェアを実行するデジタルシグナルプロセッサ、に実装されることができる。さらに、DVBシステムの文脈において説明してはいるが、本発明の原理は、他の種類の通信システム、例えば、衛星、Wi−Fi(Wireless Fidelity)、セルラー等に適用される。実際に、発明の概念は、固定のまたは形態の受信機及び送信機にも適用される。
それゆえ、前述は本発明の実施態様を示しているに過ぎず、そのため、当業者は、本明細書には明記されていないが、本発明の原理を実施でき、本発明の趣旨及び範囲内にある多くの代わりの配置を考え出すことができるであろうことが認識される。

Claims (13)

  1. 通信システムにおいて、複数の前方誤り訂正(FEC)ブロックを含む送信フレームを受信機に送信する送信機であって、
    前記送信フレームのフレームシグナリング情報をDVB−S2−LDPCの内符号およびBCH符号の外符号の連結符号により符号化する手段であって、該フレームシグナリング情報を保護し、該フレームシグナリング情報は前記送信フレームに対する符号化率および変調方式を含む、該手段と、
    前記送信フレームの前記FECブロックの各々のFECブロックシグナリング情報を符号化する手段であって、該FECブロックシグナリング情報を保護する、該手段と、
    を備え、
    前記FECブロックの各々に対して、該FECブロックの前記FECブロックシグナリング情報は、該FECブロックに適用可能な符号化率および変調方式を含み、それにより、該FECブロックが前記フレームシグナリング情報における前記符号化率および前記変調方式以外の該FECブロックシグナリング情報における該符号化率および該変調方式が使用可能となる、前記送信機。
  2. 前記送信フレームを前記受信機に送信する手段をさらに備え、前記符号化されたFECブロックシグナリング情報の後に前記FECブロックそれぞれのFECデータブロックが続く、請求項1に記載の送信機。
  3. 符号化されたFECブロックを形成する手段をさらに備え、該符号化されたFECブロックの各々が該FECブロックの1つに対するFECデータブロックとこれに対応する前記符号化されたFECブロックシグナリング情報とを含む、請求項1または2に記載の送信機。
  4. 前記送信フレームを前記受信機に送信する手段をさらに備え、繰り返しシグナリング情報保護は前記FECブロックそれぞれに対して使用される、請求項1に記載の送信機。
  5. 前記FECブロックシグナリング情報はリード・マラー符号(32,16)により符号化されて対称構造を有する符号化されたFECブロックシグナリング情報を形成する、請求項1から4のいずれか一項に記載の送信機。
  6. 前記フレームシグナリング情報は前記送信フレームに対する選択されたガードインターバルをさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の送信機。
  7. 通信システムにおいて、送信機から複数の符号化された前方誤り訂正(FEC)ブロックを含む送信フレームにおけるシグナリング情報を受信する受信機であって、
    前記送信フレームの符号化されたフレームシグナリング情報と符号化されたFECブロックの符号化されたFECブロックシグナリング情報とを受信する手段であって、該符号化されたフレームシグナリング情報は、前記送信フレームに対する符号化率および変調方式を含み、および、DVB−S2−LDPCの内符号およびBCH符号の外符号の連結符号により符号化されている、該手段と、
    前記送信フレームの前記符号化されたフレームシグナリング情報を復号する手段と、
    前記符号化されたFECブロックシグナリング情報を復号する手段であって、対応するFECブロックを復元し、前記符号化されたFECブロックの各々に対して、該符号化されたFECブロックの該符号化されたFECブロックシグナリング情報が該FECブロックに適用可能な符号化率および変調方式を含み、それにより、該符号化されたFECブロックが前記符号化されたフレームシグナリング情報における前記符号化率および前記変調方式以外の該符号化されたFECブロックシグナリング情報における該符号化率および該変調方式が使用可能となる、該手段と、
    を備える、前記受信機。
  8. 前記対応するFECブロックの前記復号されたFECブロックシグナリング情報は、他のFECブロックのシグナリング情報を含み、該他のFECブロックに対する前記復号されたシグナリング情報は該他のFECデータブロックを復元するのに使用される、請求項7に記載の受信機。
  9. 前記他のFECブロックは、前記対応するFECブロックに隣接するFECブロックである、請求項8に記載の受信機。
  10. 前記符号化されたFECブロックシグナリング情報がリード・マラー(RM)(32,16)符号化されたFECブロックシグナリング情報であり、該符号化されたFECブロックシグナリング情報を復号する手段が前記リード・マラー符号化されたFECブロックシグナリング情報を自己相関解析して対応するFECブロックのヘッダーを取得する、請求項7に記載の受信機。
  11. 前記フレームシグナリング情報は前記送信フレームに対する選択されたガードインターバルを含む、請求項7から10のいずれか一項に記載の受信機。
  12. 通信システムにおいて、複数の前方誤り訂正(FEC)ブロックを含む送信フレームを受信機に送信する送信機であって、
    前記送信フレームのフレームシグナリング情報をDVB−S2−LDPCの内符号およびBCH符号の外符号の連結符号により符号化するFEC符号化器であって、該フレームシグナリング情報を保護し、該フレームシグナリング情報は前記送信フレームに対する符号化率および変調方式を含み、並びに、該送信フレームの前記FECブロックの各々のFECブロックシグナリング情報を符号化する該FEC符号化器であって、該FECブロックシグナリング情報を保護し、該FECブロックの各々に対して、該FECブロックの該FECブロックシグナリング情報は、該FECブロックに適用可能な符号化率および変調方式を含み、それにより、該FECブロックが前記フレームシグナリング情報における前記符号化率および前記変調方式以外の該FECブロックシグナリング情報における該符号化率および該変調方式が使用可能となる、該FEC符号化器を備える、前記送信機。
  13. 通信システムにおいて送信機から複数の符号化された前方誤り訂正(FEC)ブロックを含む送信フレームの符号化されたフレームシグナリング情報と符号化されたFECブロックシグナリング情報とを受信する受信機であって、
    前記送信フレームの前記符号化されたフレームシグナリング情報を復号するデマッピング装置であって、該符号化されたフレームシグナリング情報は、前記送信フレームに対する符号化率および変調方式を含み、および、DVB−S2−LDPCの内符号およびBCH符号の外符号の連結符号により符号化されている、該デマッピング装置と、
    前記符号化されたFECブロックシグナリング情報を復号するFEC復号器であって、前記対応するFECブロックを復元し、前記符号化されたFECブロックの各々に対して、該符号化されたFECブロックの該符号化されたFECブロックシグナリング情報が該FECブロックに適用可能な符号化率および変調方式を含み、それにより、該符号化されたFECブロックが前記符号化されたフレームシグナリング情報における前記符号化率および前記変調方式以外の該符号化されたFECブロックシグナリング情報における該符号化率および該変調方式が使用可能となる、該FEC復号器と、
    を備える、前記受信機。
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