JP7137922B2 - 伝送システム、受信装置及び伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、階層分割多重方式を用いた伝送システムに係り、特に受信処理を大幅に軽減すると共に、復号誤りを低減することができる伝送システム、送信装置、受信装置及び伝送方法に関する。

［先行技術の説明］
次世代の地上デジタル放送として、現行の２Ｋ放送と異なる方式の放送波を、周波数、時間を共用して伝送する階層分割多重方式が検討されている（非特許文献１、非特許文献２）。
特に、米国の次世代地上デジタル放送方式として、ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee standards）３．０では階層分割多重方式（Layered Division Multiplexing、以下ＬＤＭ）が採用されている。
また、日本でもＬＤＭが採用されており、通常、上位階層（Upper Layer、以下ＵＬ）と下位階層（Lower Layer、以下ＬＬ）とで異なる変調方式を用いる。

［従来のＬＤＭ送信装置の構成：図１０］
非特許文献２に記載された、従来のＬＤＭ送信装置の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、従来のＬＤＭ送信装置の概略構成を示す構成ブロック図である。
図１０に示すように、従来のＬＤＭ送信装置は、ＵＬデータ処理部２００と、ＬＬデータ処理部２０１と、合成部２４と、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重方式）変調部２５と、送信アンテナ２６とを備えている。

ＵＬデータ処理部２００は、ＵＬデータについて処理を行うものであり、誤り訂正符号化部２１Ｕと、キャリア変調部２２Ｕと、電力調整部２３Ｕとを備えている。
同様に、ＬＬデータ処理部は、誤り訂正符号化部２１Ｌと、キャリア変調部２２Ｌと、電力調整部２３Ｌとを備えている。

従来のＬＤＭ送信装置の動作について説明する。
ＵＬの情報ビットは、ＵＬデータ処理部２００の誤り訂正符号化部２１Ｕに入力されて所定の誤り訂正符号化が施され、キャリア変調部２２Ｕで直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation、以下ＱＡＭ）やＰＳＫ（Phase Shift Keying）、あるいは不等間隔、ランダム間隔でＩＱ平面にマッピングする変調方式等のデジタル変調方式により変調される。
そして、ＵＬとＬＬとで所定の電力比となるよう、変調されたＵＬ信号は電力調整部２３Ｕで送信電力が調整され、合成部２４に入力される。

ＵＬとは異なる情報を送信するＬＬでは、情報ビットがＬＬデータ処理部２０１に入力され、誤り訂正符号化部２１Ｌで誤り訂正符号化が行われ、キャリア変調部２２Ｌでキャリア変調される。
そして、電力調整部２３Ｌで送信電力の調整が行われて、合成部２４に入力される。

誤り訂正符号化部２１Ｕ，２１Ｌで行われる誤り訂正符号化は、同一の誤り訂正符号化方式であっても、異なる方式であってもよい。
キャリア変調方式は、例えば、ＵＬを６４ＱＡＭ、ＬＬをＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）で変調し、又はＵＬをＱＰＳＫ、ＬＬを６４ＱＡＭで変調する。
また、送信電力は、一般的には、受信側における復調処理を容易にするため、ＵＬよりもＬＬを小さな電力とするよう調整する。

そして、合成部２４でＵＬとＬＬの信号が合成されて、ＯＦＤＭ変調部２５において、合成された信号がＯＦＤＭ変調され、送信アンテナ２６から送信信号として出力される。
このようにして従来のＬＤＭ送信装置の動作が行われる。

［従来のＬＤＭ受信装置の構成：図１１］
次に、従来のＬＤＭ受信装置の構成について図１１を用いて説明する。図１１は、従来のＬＤＭ受信装置の概略構成を示す構成ブロック図である。
図１１に示すように、従来のＬＤＭ受信装置は、受信アンテナ３０と、ＯＦＤＭ復調部３１と、ＵＬキャリア復調部３２と、ＵＬ誤り訂正復号化部３３と、レプリカ生成部３４と、除去処理部３５と、ＬＬキャリア復調部３６と、ＬＬ誤り訂正復号化部３７とを備えている。

従来のＬＤＭ受信装置の動作について説明する。
従来のＬＤＭ受信装置では、多重されて送信された送信信号は、受信装置の受信アンテナ３０で受信され、ＯＦＤＭ復調部３１においてＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理や伝送路推定等のＯＦＤＭ復調処理が行われ、分岐された一方の信号について、ＵＬキャリア復調部３２において、送信側でＵＬデータに施されたキャリア変調に対応したキャリア復調が行われる。

キャリア復調されたＵＬ信号は、ＵＬ誤り訂正復号化部３３で、誤り訂正符号化部２１Ｕに対応した誤り訂正復号化が行われ、ＵＬ復号ビットが出力される。
それと共に、ＵＬ誤り訂正復号化部３３で復号されたＵＬ復号ビットは、レプリカ生成部３４に入力されて、送信側のキャリア変調部２２Ｕで用いている変調方式で再度キャリア変調が施され、更に伝搬路推定結果等を用いてＵＬ受信信号のレプリカ（ＵＬレプリカ信号）が生成される。

そして、除去処理部３５において、ＯＦＤＭ復調部３１からの多重化された信号から、ＵＬレプリカ信号が除去されて、ＬＬ受信信号が取り出され、ＬＬキャリア復調部３６において、送信側の電力調整部２３Ｕ，２３ＬでのＵＬ，ＬＬの電力割合を考慮して、ＬＬ信号のキャリア復調を行う。
ＬＬキャリア復調部３６からの信号はＬＬ誤り訂正復号部３７に入力され、誤り訂正符号部２１Ｌに対応する誤り訂正復号が行われ、ＬＬの復号ビットが出力される。
このようにして、受信装置における動作が行われる。

ＯＦＤＭ復調部３１からの信号は、ＵＬ信号とＬＬ信号が合成された状態であるが、誤り訂正復号やレプリカ生成が正確になされていると仮定すると、レプリカ生成部３４の出力は純粋なＵＬ受信信号を再現することになる。
したがって、多重されたＯＦＤＭ復調信号からＵＬレプリカ信号を減算すれば、ＬＬ信号を抽出することができるものである。

［関連技術］
尚、ＬＤＭ方式の伝送システムに関する従来技術としては、「地上デジタルＴＶ放送におけるＬＤＭ方式の適用に関する一考察」（非特許文献１）、「次世代地上放送に向けたＬＤＭの適用に関する一検討」（非特許文献２）がある。

非特許文献１には、地上デジタルＴＶ放送にＬＤＭ方式を適用した場合の、既存受信者保護や周波数有効利用についての考察が記載されている。
非特許文献２には、ＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing；周波数分割多重）とＬＤＭとを組み合わせた階層伝送方式について移動受信特性を求めて評価したことが記載されている。

岡田、柴田他、"地上デジタルTV放送におけるLDM方式の適用に関する一考察"、映像情報メディア学会技術報告,40,1-4,2016-10 佐藤他、 "次世代地上放送に向けたLDMの適用に関する一検討", 映像情報メディア学会技報, vol. 41, no. 6, BCT2017-34, pp. 45-48, 2017年2月

上述したように、従来の伝送システムでは、受信側において、一旦ＵＬ信号をキャリア復調、誤り訂正復号化してから、ＵＬ受信信号のレプリカを生成し、当該ＵＬレプリカ信号を、多重化された受信信号から除去する処理を行ってＬＬ信号を抽出する処理が必要である。

しかしながら、伝送システムでは、フェージング等の影響により生じるバースト誤りを軽減するため、送信側において、キャリア復調部と誤り訂正部との間にインターリーブ処理が追加されている場合がある。
特に、移動体を考慮した伝送を行う場合には、数十～数百msと膨大な時間長のインターリーブ処理が必要となる。

そのため、インターリーブ処理が施された信号を復調してレプリカを生成する場合には、逆インターリーブ処理が必要であり、送信側の処理に対応したインターリーブ長のメモリが必要となってしまう。

つまり、従来の伝送システムでは、ＵＬ受信信号のレプリカを生成し、受信信号から当該レプリカを除去してＬＬ信号を抽出するようにしているので、受信処理及び回路構成が増大してしまうという問題点があった。

また、従来の伝送システムでは、ＵＬとＬＬの送信電力比が小さくなると、つまりＬＬ信号の送信電力が大きくなると、ＵＬを正しく復号できず、誤ったレプリカを生成してしまい、その結果ＬＬでも復号誤りを発生してしまうという問題点があった。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、受信処理及び回路構成を低減すると共に、ＬＬの送信電力が大きい場合でも、正確に復号することができる伝送システム、送信装置、受信装置及び伝送方法を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムであって、上位階層と下位階層に階層分割された信号を多重合成し、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信する送信装置と、送信装置からの信号を受信し、伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調する受信装置とを備えることを特徴としている。

また、本発明は、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムにおいて用いられる受信装置であって、当該伝送システムにおいて用いられ、上位階層を第１の変調方式で変調して電力調整を行う第１の変調部と、下位階層を第２の変調方式で変調して電力調整を行う第２の変調部と、第１の変調部からの出力信号と第２の変調部からの出力信号を多重合成する合成部と、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比を含み、復調時に、受信した信号のレプリカ信号を算出するために用いられる伝送パラメータを変調する伝送パラメータ変調部と、合成部からの出力信号に、伝送パラメータ変調部からの変調された伝送パラメータの信号を、合成部からの出力信号と周波数又は時間で直交する領域に割り当てて付加する選択部と、選択部から出力される信号をＯＦＤＭ変調して送信信号として出力するＯＦＤＭ変調部とを有する送信装置からの信号を受信する受信部と、受信した信号から伝送パラメータを復調する伝送パラメータ復調部と、送信処理から受信処理までの伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき、受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調するキャリア復調部とを有することを特徴としている。

また、本発明は、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送方法であって、上位階層と下位階層に階層分割された信号を多重合成し、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信し、送信された信号を受信し、伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調することを特徴とする伝送方法。

本発明によれば、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムであって、上位階層と下位階層に階層分割された信号を多重合成し、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信する送信装置と、送信装置からの信号を受信し、伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調する受信装置とを備える伝送システムとしているので、受信装置において、上位階層のレプリカ信号を生成する煩雑な処理を行わずにすみ、処理を大幅に軽減して回路構成を縮小でき、更に、下位階層の送信電力が大きい場合でも、復調結果に基づいて正確に復号することができる効果がある。

また、本発明によれば、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムにおいて用いられる受信装置であって、当該伝送システムにおいて用いられ、上位階層を第１の変調方式で変調して電力調整を行う第１の変調部と、下位階層を第２の変調方式で変調して電力調整を行う第２の変調部と、第１の変調部からの出力信号と第２の変調部からの出力信号を多重合成する合成部と、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比を含み、復調時に、受信した信号のレプリカ信号を算出するために用いられる伝送パラメータを変調する伝送パラメータ変調部と、合成部からの出力信号に、伝送パラメータ変調部からの変調された伝送パラメータの信号を、合成部からの出力信号と周波数又は時間で直交する領域に割り当てて付加する選択部と、選択部から出力される信号をＯＦＤＭ変調して送信信号として出力するＯＦＤＭ変調部とを有する送信装置からの信号を受信する受信部と、受信した信号から伝送パラメータを復調する伝送パラメータ復調部と、送信処理から受信処理までの伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき、受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調するキャリア復調部とを有する受信装置としているので、上位階層のレプリカ信号を生成する煩雑な処理を行わずにすみ、処理を大幅に軽減して回路規模を縮小でき、更に、下位階層の送信電力が大きい場合でも、復調結果に基づいて正確に復号することができる効果がある。

また、本発明によれば、同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送方法であって、上位階層と下位階層に階層分割された信号を多重合成し、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信し、送信された信号を受信し、伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づき受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離によって上位階層と下位階層の情報を復調する伝送方法としているので、受信側において、上位階層のレプリカ信号を生成する煩雑な処理を行わずにすみ、処理を大幅に軽減して回路規模を縮小でき、更に、下位階層の送信電力が大きい場合でも、復調結果に基づいて正確に復号することができる効果がある。

本送信装置の構成ブロック図である。 本受信装置の構成ブロック図である。 ＬＤＭ送信信号の例を示す説明図である。 本受信装置のキャリア復調部１４で生成されるレプリカの例と、それを用いた硬判定ＬＤＭ受信方式を示す説明図である。 Ｕ１ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。 Ｕ０ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。 Ｌ１ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。 Ｌ０ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。 ＬＬ送信電力レベルが大きい場合のＬＤＭ送信信号を示す模式説明図である。 従来のＬＤＭ送信装置の概略構成を示す構成ブロック図である。 従来のＬＤＭ受信装置の概略構成を示す構成ブロック図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る伝送システムは、階層分割多重方式を用いた伝送システムであって、送信装置が、上位階層と下位階層に階層分割された信号を多重合成し、上位階層の変調方式、下位階層の変調方式、上位階層と下位階層の電力比を含む伝送パラメータを上位階層と下位階層の多重合成信号に更に多重して送信し、受信装置が、送信装置からの信号を受信して、伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と復調した伝送パラメータに基づいて、受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離に基づいて、上位階層と下位階層の情報を復調するものであり、上位階層のレプリカ信号を生成しないことにより、受信側における処理を大幅に軽減できると共に、下位階層の送信電力が大きい場合でも、正確な復調を行うことができるものである。

［実施の形態に係る伝送システム］
本伝送システムは、上位階層（ＵＬ）と下位階層（ＬＬ）に異なる情報を多重して伝送するＬＤＭ方式を利用したシステムであり、特に本伝送システムでは、送信側からＵＬとＬＬの各種伝送パラメータを多重して送信し、受信側において、ＵＬレプリカ信号を生成せずに、復調した伝送パラメータと、推定された伝搬路特性とに基づいて、受信信号のレプリカを生成して、受信信号と当該レプリカとのユークリッド距離に基づいて、ＵＬとＬＬのキャリア復調を同時に行うものである。

［実施の形態に係る送信装置の構成：図１］
まず、本発明の実施の形態に係る送信装置（本送信装置）の構成について図１を用いて説明する。図１は、本送信装置の構成ブロック図である。尚、図１０と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
図１に示すように、本送信装置は、図１０に示した従来のＬＤＭ送信装置と同様の構成部分として、ＵＬデータ処理部２００と、ＬＬデータ処理部２０１と、合成部２４と、ＯＦＤＭ変調部２５とを備え、本送信装置の特徴部分として、伝送パラメータ変調部１１と、選択部１２とを備えている。
従来と同様の部分については、説明を省略する。
尚、ＵＬデータ処理部２００は、請求項に記載した第１の変調部に相当し、ＬＬデータ処理部２０１は、第２の変調部に相当している。

本送信装置の特徴部分について説明する。
伝送パラメータ変調部１１は、ＵＬとＬＬのそれぞれについての、誤り訂正符号化方式、キャリア変調方式、また、ＵＬとＬＬの送信電力比等の情報を伝送パラメータとして受信側に通知するための変調処理を行うものである。
更に、ＱＡＭ等の変調信号の位相（ＩＱ平面における回転）を、ＵＬとＬＬとで異なるものとした場合には、位相パターンも伝送パラメータに含めて通知する必要がある。
伝送パラメータの情報は、受信側において復調され、その後のＵＬ，ＬＬデータのキャリア復調に用いられるものである。
尚、予め、送信側と受信側とで伝送パラメータを共有している場合には、伝送パラメータを送信する必要はないため、伝送パラメータ変調部１１、選択部１２を設けなくてよい。

選択部１２は、合成部２４から出力されるＵＬとＬＬの多重化された信号（ＵＬ，ＬＬ多重信号）と、伝送パラメータ変調部１１から出力される伝送パラメータ変調信号とを入力し、伝送パラメータ変調信号を、ＵＬ，ＬＬ多重信号と周波数又は時間で直交する領域に割り当てる処理（付加処理）を行う。

本送信装置の動作について説明する。
本送信装置では、ＵＬの情報ビットがＵＬデータ処理部２００に入力され、誤り訂正符号化、キャリア変調、電力調整が行われ、合成部２４に入力される。
同様に、ＬＬの情報ビットは、ＬＬデータ処理部２０１で、誤り訂正符号化、キャリア変調、電力調整が行われて、合成部２４に入力される。

本送信装置では、説明を簡単にするために、ＵＬ，ＬＬ共にＱＰＳＫ変調を行うものとし、請求項に記載した第１の変調方式と第２の変調方式とを同一の変調方式としているが、異なる変調方式としてもよい。

そして、合成部２４で、ＵＬとＬＬの信号が合成され、更に選択部１２で伝送パラメータ変調信号が、ＵＬ，ＬＬ多重信号とは直交する領域に多重されて、ＯＦＤＭ変調部２６にてＯＦＤＭ変調され、送信アンテナ２６から送信される。
このようにして、本送信装置の動作が行われるものである。

［実施の形態に係る受信装置の構成：図２］
次に、本発明の実施の形態に係る受信装置（本受信装置）の構成について図２を用いて説明する。図２は、本受信装置の構成ブロック図である。尚、図１１と同様の構成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
図２に示すように、本受信装置は、図１１に示した従来のＬＤＭ受信装置と同様の構成部分として、受信アンテナ３０と、ＯＦＤＭ復調部３１と、ＵＬ誤り訂正復号化部３３と、ＬＬ誤り訂正復号化部３７とを備えており、本受信装置の特徴部分として、伝送パラメータ復調部１３と、キャリア復調部１４とを備えている。
従来と同様の部分については、説明を省略する。

本受信装置の特徴部分について説明する。
伝送パラメータ復調部１３は、ＯＦＤＭ復調された信号の内、伝送パラメータを伝送している周波数領域又は時間領域に対して復調処理を行って、伝送パラメータを復調し、キャリア復調部１４に出力する。当該伝送パラメータの復調は、送信側の伝送パラメータ変調部１１での変調処理に対応するものである。
上述したように、伝送パラメータとしては、誤り訂正符号化方式、キャリア変調方式、ＵＬとＬＬの送信電力比等の情報があり、更に、変調信号の位相パターンを含む場合もある。

キャリア復調部１４は、ＯＦＤＭ復調部３１から出力されるＵＬ，ＬＬ多重信号から、ＵＬ信号とＬＬ信号のキャリア復調を同時に行うものである。
具体的には、キャリア復調部１４は、ＵＬ，ＬＬ多重信号を入力して、送信装置から受信装置までの伝搬路特性を推定し、推定された伝搬路特性と、伝送パラメータ復調部１３からの伝送パラメータとを用いて、受信信号のレプリカを生成し、当該レプリカと受信信号とのユークリッド距離に基づいて復調を行う。
キャリア復調部における復調方法については後述する。

キャリア復調部１４では、ＵＬ信号とＬＬ信号のキャリア復調を同時に行い、ＵＬの復調ビットをＵＬ誤り訂正復号化部３３に出力し、ＬＬの復調ビットをＬＬ誤り訂正復号化部３７に出力する。
ＵＬ誤り訂正復号化部３３及びＬＬ誤り訂正復号化部３７の動作は、従来と同様である。

［送信信号の例：図３］
本受信装置における復調方法について説明する前に、送信信号の例について図３を用いて説明する。図３は、ＬＤＭ送信信号の例を示す説明図である。
図３では、「○」がＱＰＳＫ方式で変調されたＵＬ信号を、「×」がＱＰＳＫ方式で変調されたＬＬ信号を示している。
「○」印の近くに記載した太字の２ビットがＵＬ信号に割り当てられた符号ビットであり、「×」印の近くに記載したイタリック体の２ビットがＬＬ信号に割り当てられた符号ビットである。
また、図３に示すように、ＵＬ信号電力とＬＬ信号電力は、１：αの割合で電力調整されている。

このＵＬ送信信号をＸ_u、ＬＬ送信信号をＸ_Lとすると、送信信号Ｘは、

で表される。

この送信信号が伝送路特性Ｈを経由して、更に雑音Ｎが加算された受信信号Ｙは、

で表される。

［レプリカ信号と硬判定復調：図４］
本受信装置のキャリア復調部１４で生成される受信信号のレプリカ（以下、単に「レプリカ」とする）の例について図４を用いて説明する。図４は、本受信装置のキャリア復調部１４で生成されるレプリカの例と、それを用いた硬判定ＬＤＭ受信方式を示す説明図である。
一般的な受信機の構成として、例えば送信側において挿入された既知のパイロット信号などを利用して、伝送路特性（伝搬路特性）を求めることができる。

そして、推定した伝搬路特性をＨ＾（実際には「Ｈ」の上に「＾」が記載されている）とすると、ＯＦＤＭ復調部３１の出力信号におけるレプリカＲは、

で表される。

数式３において、ＵＬ，ＬＬの変調方式や電力比率等の伝送パラメータは、伝送パラメータ復調部１３で正しく復調されており、キャリア復調部１４は正しい伝送パラメータを認識しているものとする。

キャリア復調部１４は、入力された伝送パラメータからＵＬ，ＬＬのキャリア変調方式（ＱＰＳＫ）及び電力比を認識し、それらのパラメータと推定伝搬路特性とに基づいて、受信信号のレプリカを生成する。

具体的には、キャリア復調部１４は、図４に示すように、４（ＵＬの変調多値数）×４（ＬＬの変調多値数）の１６パターンのレプリカを生成する。
各レプリカを「×」印で示す。各レプリカにはＵＬとＬＬの合計４ビットの情報が対応しており、太字の２ビットがＵＬの情報、イタリック体の２ビットがＬＬの情報である。

そして、キャリア復調部１４は、各レプリカと受信信号Ｙとのユークリッド二乗距離Ｌを算出する。ユークリッド二乗距離Ｌは数式４で表される。

そして、キャリア復調部１４は、受信信号Ｙとのユークリッド二乗距離Ｌが最も小さなレプリカに対応するＵＬ，ＬＬのビットを、それぞれの復調ビットとしてＵＬ誤り訂正復号化部３３，ＬＬ誤り訂正復号化部３７に出力する。
ここで、ユークリッド距離は正の値であるから、ユークリッド二乗距離の大小を比較することはユークリッド距離の大小を比較することと同義である。

図４を用いて具体的に説明する。
図４の例では、受信信号Ｙを「黒塗りの四角」の印で示しており、受信信号Ｙから最短のユークリッド距離（Ｌmin）となるレプリカを特定する。
当該レプリカに対応する情報ビットは、ＵＬ信号が “００”、ＬＬ信号が “１１”であり、これらがＵＬ信号とＬＬ信号の復調結果となる。このような復調方式を硬判定復調と称する。
そして、キャリア復調部１４は、ＵＬ復調ビットをＵＬ誤り訂正復号化部３３に出力し、ＬＬ復調ビットをＬＬ誤り訂正復号化部３７に出力する。

すなわち、本受信装置では、伝送パラメータと推定伝搬路特性とに基づいて、ＵＬとＬＬとを多重した受信信号のレプリカを生成し、受信信号とのユークリッド距離が最短（Ｌmin）となるレプリカを特定し、当該レプリカによって表されるＵＬ及びＬＬの情報をそれぞれの復調ビットとしている。

このように、本受信装置では、従来の受信装置のようにＵＬ復号ビットを生成して、再度キャリア変調して、ＵＬレプリカ信号を生成するという煩雑な処理を行う必要がなくなるものである。
これにより、ＵＬレプリカ生成のために、ＵＬキャリア復調後に行われていた逆インターリーブ処理及びＵＬ誤り訂正復号処理を行わずにすみ、処理を大幅に軽減できると共に、逆インターリーブ処理に要するメモリも不要として、回路規模を低減できるものである。

［軟判定復号］
また近年では、上述した硬判定復調よりも、高い誤り訂正復号方式として軟判定復号方式が用いられることが多い。軟判定復号方法では、一般的に各復調ビットの “０” 、“１”に対応する対数尤度比（ＬＬＲ；Log-Likelihood Ratio）を用いて復号することが多い。
ＬＬＲを用いた軟判定復号方法については、例えば、F.Tosato et.al., “Simplified soft-output demapper for binary interleaved COFDM with application to HIPERLAN/2” , Communications, 2002. ICC 2002. IEEE International Conference on, Volume 2 に記載されている。

［軟判定復号方法におけるキャリア復調部１４の処理］
軟判定復号方法におけるキャリア復調部１４の処理について、図５～図８を用いて説明する。
ＵＬ，ＬＬの情報ビットを、上位からＵ１，Ｕ０，Ｌ１，Ｌ０とする。軟判定復号では、キャリア復調部１４は、これらの４ビット全てに対して対数尤度比を算出する。この場合、ＬＬＲの算出処理がキャリア復調の処理に相当する。

［Ｕ１ビットに対するＬＬＲの算出］
まず、Ｕ１ビットに対するＬＬＲの算出について図５を用いて説明する。図５は、Ｕ１ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。
図５に示すように、Ｕ１ビットは、図５において下線を付したビットに対応している。
キャリア復調部１４は、Ｕ１復調ビットが “０” 及び “１”に対応するレプリカの内、受信信号Ｙとのユークリッド距離（Ｌとする）が最も小さいレプリカを特定し、それらの距離の差をＬＬＲとして算出する。

図５では、Ｕ１復調ビットが “０” のレプリカと、受信信号との最短のユークリッド距離をＬmin0で示し、Ｕ１復調ビットが “１” のレプリカと、受信信号との最短のユークリッド距離をＬmin1で示している。
ＬＬＲは両者の差であるから、Ｕ１復調ビットに対応するＬＬＲ（Ｕ１復調ビットＬＬＲ）は、

として算出される。

［Ｕ０ビットに対するＬＬＲの算出：図６］
Ｕ０ビットに対するＬＬＲの算出について図６を用いて説明する。図６は、Ｕ０ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。
Ｕ０ビットは、図６において下線を付したビットである。
キャリア復調部１４は、上述したＵ１ビットの場合と同様に、Ｕ０復調ビットが “０” と“１”のレプリカについてＬmin0とＬmin1を求め、Ｕ０復調ビットに対応するＬＬＲ（Ｕ０復調ビットＬＬＲ）を算出する。

そして、キャリア復調部１４は、Ｕ１復調ビットＬＬＲとＵ０復調ビットＬＬＲとを、ＵＬ誤り訂正復号化部３３に出力する。

［Ｌ１ビットに対するＬＬＲの算出：図７］
Ｌ１ビットに対するＬＬＲの算出について図７を用いて説明する。図７は、Ｌ１ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。
Ｌ１ビットは、図７において下線を付したビットである。キャリア復調部１４は、Ｌ１復調ビットが “０” と“１”のレプリカについてＬmin0とＬmin1を求め、Ｌ１復調ビットに対応するＬＬＲ（Ｌ１復調ビットＬＬＲ）を算出する。

［Ｌ０ビットに対するＬＬＲの算出：図８］
Ｌ０ビットに対するＬＬＲの算出について図８を用いて説明する。図８は、Ｌ０ビットに対するＬＬＲの算出を示す説明図である。
Ｌ０ビットは、図８において下線を付したビットであり、キャリア復調部は、上述したＬ１復調ビットの場合と同様にＬmin0とＬmin1を求め、Ｌ０復調ビットに対応するＬＬＲ（Ｌ０復調ビットＬＬＲ）を算出する。

そして、キャリア復調部１４は、Ｌ１復調ビットＬＬＲとＬ０復調ビットＬＬＲとを、ＬＬ誤り訂正復号化部３７に出力する。

［ＵＬ誤り訂正復号化部］
ＵＬ誤り訂正復号化部３３は、入力されたＵ１復調ビットＬＬＲ及びＵ１復調ビットＬＬＲに基づいて、送信側のＵＬ誤り訂正符号化部２１Ｕにおける誤り訂正符号に対応した軟判定誤り訂正復号を行って、ＵＬ復号ビットを出力する。

［ＬＬ誤り訂正復号化部］
同様に、ＬＬ誤り訂正復号化部３７は、入力されたＬ１復調ビットＬＬＲ及びＬ０復調ビットＬＬＲに基づいて、送信側のＬＬ誤り訂正符号化部２１Ｌにおける誤り訂正符号に対応した軟判定誤り訂正復号を行って、ＬＬ復号ビットを出力する。

尚、本受信装置のＵＬ誤り訂正復号化部３３とＬＬ誤り訂正復号化部３７は、基本的には従来と同様の構成であるが、上述したように、キャリア復調部１４で硬判定復調処理を行うか、軟判定復号のためのＬＬＲの算出を行うかによって、各誤り訂正復号化部における処理も異なる。

そのため、ＵＬ誤り訂正復号化部３３及びＬＬ誤り訂正復号化部３７は、硬判定又は軟判定のいずれかを設定可能としており、各誤り訂正復号化部は設定に基づいて誤り訂正処理を行う。
又は、ＵＬ誤り訂正復号化部３３及びＬＬ誤り訂正復号化部３７を、送信側からの伝送パラメータに基づいて、硬判定又は軟判定のいずれかに応じた処理を行うように構成してもよい。

これにより、本受信装置では、ＵＬ受信信号のレプリカを生成する必要がなくなり、受信側における処理及び回路規模を大幅に低減することができるものである。

［ＬＬ送信電力が大きい場合：図９］
ここで、ＵＬとＬＬの送信電力比が小さい場合、つまりＬＬの送信電力が大きい場合について図９を用いて説明する。図９は、ＬＬ送信電力レベルが大きい場合のＬＤＭ送信信号を示す模式説明図である。
図９では、ＵＬ信号を丸（○）印で示し、左上のＵＬ信号（００）に重畳したＬＬ信号を四角印、右上のＵＬ信号（００）に重畳したＬＬ信号を三角印、左下のＵＬ信号（０１）に重畳したＬＬ信号を星印、右下のＵＬ信号（１１）に重畳したＬＬ信号をひし形で示している。

図９に示すように、ＬＬ信号の送信電力が大きい場合には、中心付近に存在する信号点は、ＵＬ信号の復調領域（Ｉ軸＝０、Ｑ軸＝０を境とする）を越境している。
このような場合には、従来の受信装置におけるＵＬキャリア復調部３２においては、ＵＬ信号を正しく判定することが不可能となり、ＵＬ復号誤りが発生する。
そのため、従来、レプリカ生成部３４において、正しいＵＬ信号レプリカを算出することができず、その結果、ＬＬ信号についても復号誤りが発生してしまう。

これに対して、ＵＬ信号レプリカを生成しない本受信装置では、ＬＬ送信電力が大きくて越境が発生している場合であっても、１６個の受信信号のレプリカを生成することができ、上述したような硬判定復調又は軟判定復号処理によって、精度の高い復号ビットを出力することができるものである。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る伝送システムによれば、ＬＤＭ方式を用いた伝送システムであって、送信装置において、伝送パラメータ変調部１１が、ＵＬの変調方式、ＬＬの変調方式、ＵＬとＬＬの電力比を含む伝送パラメータを多重し、選択部１２が、ＵＬとＬＬに階層分割された信号を多重合成した多重信号に、変調された伝送パラメータを更に多重（付加）して送信し、受信装置において、伝送パラメータ復調部１３が、伝送パラメータを復調し、キャリア復調部１４が、推定した伝送路特性と復調された伝送パラメータに基づいて、受信した信号のレプリカ信号を算出し、レプリカ信号と受信した信号とのユークリッド距離に基づいて、ＵＬとＬＬの情報を同時に復調するものであり、ＵＬレプリカ信号を生成しないことにより、受信側における処理及び回路規模を大幅に軽減できると共に、ＬＬの送信電力が大きい場合でも、正確な復号を行うことができる効果がある。

また、本受信装置によれば、キャリア復調部１４が、レプリカ信号と受信信号とのユークリッド距離が最短となるレプリカ信号に対応するＵＬビット及びＬＬビットを復調結果として出力する硬判定処理を行うようにしており、簡易な処理でＵＬ信号及びＬＬ信号を同時に復調する受信装置を実現することができる効果がある。

また、本伝送システムによれば、送信装置において、パラメータ変調部１１が、ＵＬ及びＬＬの誤り訂正符号化方式を伝送パラメータに含めて変調し、受信装置において、キャリア復調部１４が、受信した信号のレプリカ信号のＵＬビット、ＬＬビットについてそれぞれＬＬＲを算出し、ＵＬ誤り訂正復号化部３３及びＬＬ誤り訂正復号化部３７が、それぞれ、ＵＬ／ＬＬの復調ビットＬＬＲに基づいて、伝送パラメータで指示されたＵＬ／ＬＬの誤り訂正符号化方式に対応する誤り訂正復号化処理を行って、ＵＬ／ＬＬの復号ビットを出力する軟判定復号処理を行うようにしているので、より精度の高い復号を行うことができる効果がある。

本発明は、受信処理を大幅に軽減すると共に、復号誤りを低減することができる伝送システム、送信装置、受信装置及び伝送方法に適している。

１１…伝送パラメータ変調部、 １２…選択部、 １３…伝送パラメータ復調部、 １４…キャリア復調部、 ２１…誤り訂正符号化部、 ２２…キャリア変調部、 ２３…電力調整部、 ２４…合成部、 ２５…ＯＦＤＭ変調部、 ２６…送信アンテナ、 ３０…受信アンテナ、 ３１…ＯＦＤＭ復調部、 ３２…ＵＬキャリア復調部、 ３３…ＵＬ誤り訂正復号化部、 ３４…レプリカ生成部、 ３５…除去処理部、 ３６…ＬＬキャリア復調部、 ３７…ＬＬ誤り訂正復号化部、 ２００…ＵＬデータ処理部、 ２０１…ＬＬデータ処理部

Claims (3)

1. 同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムであって、
   前記上位階層と前記下位階層に階層分割された信号を多重合成し、前記上位階層の変調方式、前記下位階層の変調方式、前記上位階層と前記下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信する送信装置と、
   前記送信装置からの信号を受信し、前記伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と前記復調した伝送パラメータに基づき前記受信した信号のレプリカ信号を算出し、前記レプリカ信号と前記受信した信号とのユークリッド距離によって前記上位階層と前記下位階層の情報を復調する受信装置とを備えることを特徴とする伝送システム。
2. 同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送システムにおいて用いられる受信装置であって、
   前記伝送システムにおいて用いられ、前記上位階層を第１の変調方式で変調して電力調整を行う第１の変調部と、前記下位階層を第２の変調方式で変調して電力調整を行う第２の変調部と、前記第１の変調部からの出力信号と前記第２の変調部からの出力信号を多重合成する合成部と、前記上位階層の変調方式、前記下位階層の変調方式、前記上位階層と前記下位階層の電力比を含み、復調時に、受信した信号のレプリカ信号を算出するために用いられる伝送パラメータを変調する伝送パラメータ変調部と、前記合成部からの出力信号に、前記伝送パラメータ変調部からの前記変調された伝送パラメータの信号を、前記合成部からの出力信号と周波数又は時間で直交する領域に割り当てて付加する選択部と、前記選択部から出力される信号をＯＦＤＭ変調して送信信号として出力するＯＦＤＭ変調部とを有する送信装置からの信号を受信する受信部と、
   前記受信した信号から前記伝送パラメータを復調する伝送パラメータ復調部と、
   送信処理から受信処理までの伝送路特性を推定し、前記推定した伝送路特性と前記復調した伝送パラメータに基づき、前記受信した信号のレプリカ信号を算出し、前記レプリカ信号と前記受信した信号とのユークリッド距離によって前記上位階層と前記下位階層の情報を復調するキャリア復調部とを有することを特徴とする受信装置。
3. 同一時間、同一周波数を用いて上位階層と下位階層で異なる情報を伝送する階層分割多重方式を用いた伝送方法であって、
   前記上位階層と前記下位階層に階層分割された信号を多重合成し、前記上位階層の変調方式、前記下位階層の変調方式、前記上位階層と前記下位階層の電力比の伝送パラメータを付加して送信し、
   前記送信された信号を受信し、前記伝送パラメータを復調し、推定した伝送路特性と前記復調した伝送パラメータに基づき前記受信した信号のレプリカ信号を算出し、前記レプリカ信号と前記受信した信号とのユークリッド距離によって前記上位階層と前記下位階層の情報を復調することを特徴とする伝送方法。

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