(第1の実施形態)
以下、図1〜図30を参照して、本発明の第1の実施形態に係る放送システムについて説明する。本実施形態に係る放送システムは、上述の次世代の地上デジタル放送伝送方式に対応するように構成されており、例えば、図1に示す送信装置1及び図30に示す受信装置3を具備する。
本実施形態に係る送信装置1は、OFDM信号を送信するように構成されており、2階層までの階層伝送を行うように構成されている。具体的には、本実施形態に係る送信装置1は、1以上の階層データ(本実施形態では、A階層データ及びB階層データ)を送信することができるように構成されている。例えば、A階層データは、移動受信向けの放送用データであり、B階層データは、固定受信向けの放送用データであることが想定されている。
なお、本実施形態に係る送信装置1は、A階層データ及びB階層データを、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データを含むOFDM信号によって送信するように構成されている。
図1に示すように、本実施形態に係る送信装置1は、マッピング部11a、11bと、レベル調整部12a、12bと、階層合成部13と、時間インターリーブ部14と、階層内セグメント間インターリーブ部15a、15bと、分離合成部16と、周波数インターリーブ部17と、帯域合成部18と、OFDMフレーム構成部19と、IFFT部20と、送信部21とを具備している。
マッピング部11aは、A階層データ(第1階層データ)をデータキャリアにマッピングするように構成されており、マッピング部11bは、B階層データ(第2階層データ)をデータキャリアにマッピングするように構成されている。
具体的には、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式の種類に対応するテーブルに従って、各信号点(シンボル)のI軸上の配置(コンスタレーション)及びQ軸上の配置を決定するように構成されている。
なお、マッピング部11a/11bは、コンスタレーションとして、均一コンスタレーション(UC:Uniform Constellation)及び不均一コンスタレーション(NUC:Non−Uniform Constellation)のいずれも用いることができるように構成されている。
ここで、マッピング部11a/11bは、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)や16QAMや64QAMや256QAMや1024QAMや4096QAMのキャリア変調方式に対応しており、ETSI−EN302769の第6.2.2節の「Cell word mapping into I/O constellations」のグレイ・コード配置が用いられている均一コンスタレーションを用いるように構成されていてもよい。
一方、マッピング部11a/11bは、以下に示すように、不均一コンスタレーションを用いるように構成されていてもよい。
例えば、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が5/15(ARIB STD−B44における符号化率r=49/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図2に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
なお、本明細書において、「符号化率が5/15(ARIB STD−B44における符号化率r=49/120と同一)である場合」とは、符号化率5/15の誤り訂正符号としてARIB STD−B44における符号化率r=41/120のLDPC符号を用いる場合を意味する。すなわち、かかる記載は、符号化率が厳密に5/15であることに限定するものではない。以下で述べる他の符号化率についても同様である。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が6/15(ARIB STD−B44における符号化率r=49/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図3に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が8/15(ARIB STD−B44における符号化率r=61/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図4に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が9/15(ARIB STD−B44における符号化率r=73/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図5に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が10/15(ARIB STD−B44における符号化率r=81/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図6に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が11/15(ARIB STD−B44における符号化率r=89/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図7に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が12/15(ARIB STD−B44における符号化率r=97/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図8に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として16QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が13/15(ARIB STD−B44における符号化率r=105/120と同一)である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図9に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が5/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図10に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が6/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図11に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が8/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図12に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が9/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図13に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が10/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図14に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が11/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図15に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として64QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が12/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図16に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が5/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図17に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が6/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図18に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が8/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図19に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が9/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図20に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が10/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図21に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が11/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図15に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
また、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として256QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が13/15である場合に、
に従って、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されていてもよい。図23に、かかる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を示す。
以下、図24〜図29を参照して、キャリア変調方式として1024QAM及び4096QAMが用いられる場合の各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置の決定方法について説明する。
第1に、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として1024QAMが用いられている場合、図24〜図26に示すテーブルを用いて、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されている。
図24に示すテーブルは、符号化率が5/15、6/15、9/15、10/15、11/15、12/15及び13/15の場合のu0〜u15の値を規定している。
また、図25は、入力シンボルの実数部分の配置(I軸上の配置)を示すuの値を規定しており、図26は、入力シンボルの虚数部分の配置(Q軸上の配置)を示すuの値を規定している。
具体的には、マッピング部11a/11bは、図25及び図26を参照して、入力シンボルの実数部分の配置を示すuの値及び入力シンボルの虚数部分の配置を示すuの値を算出し、図24を参照して、これらのuの値に対応する入力シンボルのI軸上の配置(実数部分の配置)及びQ軸上の配置(虚数部分の配置)を決定するように構成されている。
例えば、入力シンボルを構成するビットy0,s〜y9,sが(0010011100)である場合、かかる入力シンボルの実数部分の配置を示すuの値は、図25においてビットy0,s〜y9,sの偶数ビット(y0,s、y2,s、y4,s、y6,s、y8,s)=(01010)に対応するu3であり、かかる入力シンボルの虚数部分の配置を示すuの値は、図26においてビットy0,s〜y9,sの奇数ビット(y1,s、y3,s、y5,s、y7,s、y9,s)=(00110)に対応するu11である。
その結果、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として1024QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が5/15である場合に、入力シンボル(0010011100)のI軸上の配置を「0.1275(図24におけるu3に対応)」とし、入力シンボル(0010011100)のQ軸上の配置を「0.6934(図24におけるu11に対応)」とするように構成されている。
第2に、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として4096QAMが用いられている場合、図27〜図29に示すテーブルを用いて、各信号点のI軸上の配置及びQ軸上の配置を決定するように構成されている。
図27に示すテーブルは、符号化率が6/15、8/15、9/15、10/15、11/15、12/15及び13/15の場合のu0〜u31の値を規定している。
また、図28は、入力シンボルの実数部分の配置(I軸上の配置)を示すuの値を規定しており、図29は、入力シンボルの虚数部分の配置(Q軸上の配置)を示すuの値を規定している。
具体的には、マッピング部11a/11bは、図28及び図29を参照して、入力シンボルの実数部分の配置を示すuの値及び入力シンボルの虚数部分の配置を示すuの値を算出し、図27を参照して、これらのuの値に対応する入力シンボルのI軸上の配置(実数部分の配置)及びQ軸上の配置(虚数部分の配置)を決定するように構成されている。
例えば、入力シンボルを構成するビットy0,s〜y11,sが(001010011100)である場合、かかる入力シンボルの実数部分の配置を示すuの値は、図28においてビットy0,s〜y11,sの偶数ビット(y0,s、y2,s、y4,s、y6,s、y8,s、y10,s)=(011010)に対応するu12であり、かかる入力シンボルの虚数部分の配置を示すuの値は、図29においてビットy0,s〜y11,sの奇数ビット(y1,s、y3,s、y5,s、y7,s、y9,s、y11,s)=(000110)に対応するu27である。
その結果、マッピング部11a/11bは、キャリア変調方式として4096QAMが用いられる場合で、且つ、符号化率が11/15である場合に、入力シンボル(001010011100)のI軸上の配置を「0.4001(図27におけるu12に対応)」とし、入力シンボル(001010011100)のQ軸上の配置を「1.1019(図27におけるu27に対応)」とするように構成されている。
レベル調整部12aは、A階層データがマッピングされているデータキャリア(以下、A階層データとする)のレベルを調整するように構成されており、レベル調整部12bは、B階層データがマッピングされているデータキャリア以下、B階層データとする)のレベルを調整するように構成されている。
階層合成部13は、A階層データ及びB階層データを合成するように構成されている。ここで、互換モードのセグメント構造が用いられる場合、階層合成部13は、かかる調整帯域に配置されるデータキャリア(以下、調整帯域データとする)を分離して、帯域合成部18に送信するように構成されている。かかる調整帯域には、B階層データがマッピングされるものとする。
なお、ノーマルモードのセグメント構造では、1チャネル内において、中央の9個のセグメントが部分受信帯域であり、かかる部分受信帯域αの両側に配置された24個のセグメントが非部分受信帯域である。
また、互換モードのセグメント構造では、1チャネル内において、中央の9個のセグメントが部分受信帯域であり、かかる部分受信帯域の両外側に配置された24個のセグメントが非部分受信帯域であり、かかる非部分受信帯域の両外側に配置されるのが調整帯域γである。
一方、拡張モードのセグメント構造では、1チャネル内において、中央の9個のセグメントが部分受信帯域であり、かかる部分受信帯域の両外側に配置された26個のセグメントが非部分受信帯域である。
ここで、階層合成部13は、周波数方向に等しい間隔でB階層データ(すなわち、B階層データがマッピングされているデータキャリア)を引き抜き、調整帯域データとするように構成されていてもよい。
時間インターリーブ部14は、A階層データ及びB階層データ(互換モードの場合、調整帯域データも)の各々に対して時間インターリーブを施すように構成されている。
階層内セグメント間インターリーブ部15aは、A階層データを構成する全てのセグメント内においてデータキャリア単位で周波数インターリーブを施すように構成されている。
同様に、階層内セグメント間インターリーブ部15bは、B階層データを構成する全てのセグメント内においてデータキャリア単位で周波数インターリーブを施すように構成されている。
分離合成部16は、A階層データ及びB階層データから、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データを生成するように構成されている。
具体的には、分離合成部16は、9個のセグメントからなる部分受信帯域にA階層データを割り当てた後に空きがある場合にB階層データを割り当てることによって部分受信帯域データを生成し、24個のセグメントからなる非部分受信帯域にB階層データの残りを割り当てることによって非部分受信帯域データを生成するように構成されている。
例えば、A階層データが9個未満のセグメントからなる場合、分離合成部16は、B階層データのうちセグメント番号の低い方から順番に部分受信帯域に割り当てていき、A階層データ及びB階層データを合わせて9個のセグメントからなる部分受信帯域データを生成するように構成されていてもよい。
一方、A階層データが9個のセグメントからなる場合、分離合成部16は、A階層データを部分受信帯域データとし、B階層データを非部分受信帯域データとするように構成されていてもよい。
周波数インターリーブ部17は、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データの各々に対して所定の周波数インターリーブを施すように構成されている。
帯域合成部18は、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データ(互換モードの場合は、調整帯域データも)を合成するように構成されている。例えば、帯域合成部18は、1チャネル内において、中央の9セグメントに部分受信帯域データを配置し、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データを合成するように構成してもよい。
OFDMフレーム構成部19は、帯域合成部18から入力した部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データに応じて、OFDMフレームを構成するように構成されており、IFFT部20は、それぞれOFDMフレーム構成部19から出力されたOFDMフレームに対してIFFTを施すように構成されている。
送信部21は、それぞれIFFT部20から出力されたOFDM信号を送信するように構成されている。すなわち、送信部21は、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データ(互換モードの場合は、調整帯域データも)を含むOFDM信号を送信するように構成されている。
本実施形態に係る受信装置3は、OFDM信号を受信するように構成されており、1以
上の階層データ(本実施形態では、2階層までの階層伝送によって送信されたA階層データ及びB階層データ)を受信することができるように構成されている。
なお、本実施形態に係る受信装置3は、A階層データ及びB階層データを、上述の部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データを含むOFDM信号によって受信するように構成されている。
本実施形態に係る受信装置3は、図30に示すように、受信部31と、FFT部32と、デフレーム化部33と、帯域分離部34と、周波数デインターリーブ部35と、合成分離部36と、階層内セグメント間デインターリーブ部37a、37bと、時間デインターリーブ部38と、階層分離部39と、レベル調整部40a、40bと、デマッピング部41a、41bとを具備している。
受信部31は、送信装置1によって送信されたOFDM信号を受信するように構成されている。
FFT部32は、受信部31によって受信されたOFDM信号に対してFFTを施すように構成されている。
デフレーム化部33は、FFT部32からの出力に基づいて、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データ(互換モードの場合は、調整帯域データも)の合成データを取得するように構成されている。
帯域分離部34は、デフレーム化部33から出力された合成データから、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データ(互換モードの場合は、調整帯域データも)を分離して取得するように構成されている。
周波数デインターリーブ部35は、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データの各々に対して、上述の周波数インターリーブ部17において施された所定の周波数インターリーブに対応する周波数デインターリーブを施すように構成されている。
合成分離部36は、部分受信帯域データ及び非部分受信帯域データから、A階層データ及びB階層データを取得するように構成されている。
階層内セグメント間デインターリーブ部37aは、A階層データを構成する全てのセグメントA内においてデータキャリア単位で周波数デインターリーブを施すように構成されている。
同様に、階層内セグメント間デインターリーブ部37bは、B階層データを構成する全てのセグメントB内においてデータキャリア単位で周波数デインターリーブを施すように構成されている。
時間デインターリーブ部38は、A階層データ及びB階層データ(互換モードの場合は、調整帯域データも)の各々に対して時間デインターリーブを施すように構成されている。
階層分離部39は、A階層データ及びB階層データを分離するように構成されている。ここで、互換モードのセグメント構造が用いられる場合、階層分離部39は、調整帯域データに含まれているB階層データも抽出するように構成されていてもよい。すなわち、階層分離部39は、時間デインターリーブ部38から出力されたB階層データに対して、調整帯域データを等間隔で挿入するように構成されている。
レベル調整部40aは、A階層データのレベルを調整するように構成されており、レベル調整部40bは、B階層データのレベルを調整するように構成されている。
デマッピング部41aは、データキャリアからA階層データをデマッピングするように構成されており、デマッピング部41bは、データキャリアからB階層データをデマッピングするように構成されている。
デマッピング部41a/41bは、上述のマッピング部11a/11bと同様の方法で、キャリア変調方式の種類に対応するテーブルに従って、各信号点(シンボル)のI軸上の配置(コンスタレーション)及びQ軸上の配置を決定するように構成されている。
本実施形態に係る放送システムによれば、次世代の地上デジタル放送伝送方式において、伝送レートの向上と共に雑音耐性の向上を実現することができる。
(その他の実施形態)
上述のように、本発明について、上述した実施形態によって説明したが、かかる実施形態における開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。かかる開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上述の実施形態では、1本の送受信アンテナによるSISO(Single−Input Single−Output)が適用されているケースを挙げて説明しているが、本発明は、かかるケースに限定されることはなく、複数本の送受信アンテナによるMIMO(Multi−Input Multi−Output)が適用されているケース等にも適用可能である。
また、上述の実施形態では、2階層までの階層伝送を行うケースを例に挙げて説明したが、本発明は、かかるケースに限定されることなく、3階層までの階層伝送を行うケースにも適用可能である。
また、上述の実施形態では特に触れていないが、上述の送信装置1及び受信装置3によって行われる各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、かかるプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、かかるプログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、かかるプログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD−ROMやDVD−ROM等の記録媒体であってもよい。
或いは、上述の送信装置1及び受信装置3内の少なくとも一部の機能を実現するためのプログラムを記憶するメモリ及びメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成されるチップが提供されてもよい。