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JP5080470B2 - 信号送信のためのスクランブリングコードを決定する方法と装置 - Google Patents

信号送信のためのスクランブリングコードを決定する方法と装置 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は通信システムに関連し、さらに詳細には、本発明は信号干渉を最小化させる方法および装置に関連する。
関連技術の説明
図1は、関連技術の一般的衛星テレビジョンシステムを図示する。
図1は、通信システム、特にテレビジョン放送システム100を示し、これは衛星により、オーディオ、ビデオ、およびデータ信号を送受信する。本発明は、衛星ベースのテレビジョン放送システムの文脈で説明するが、ここで説明する技術は、地上波放送システム、ケーブルベースのシステム、およびインターネットのような、番組コンテンツ配信の、他の方法に対して等しく適用可能である。さらに、本発明は主としてテレビジョンコンテンツ(すなわち、オーディオおよびビデオコンテンツ)に関して説明するが、本発明は、以下のものを含む幅広いさまざまな番組コンテンツ素材で実施されることができる。すなわち、ビデオコンテンツ、オーディオコンテンツ、オーディオおよびビデオ関連コンテンツ(例えば、テレビジョン視聴者チャネル)、またはデータコンテンツ(例えば、コンピュータデータ)。
テレビジョン放送システム100は、送信局102、アップリンクパラボラアンテナ104、1つ以上の衛星106、および受信機局108A−108C(集合的に受信機局108として呼ぶ)を含む。送信局102は、以下のような、さまざまな信号を受け取るための複数の入力110を含む。すなわち、アナログテレビジョン信号、デジタルテレビジョン信号、ビデオテープ信号、オリジナルプログラミング信号、およびHTMLコンテンツを含むコンピュータ発生させた信号。さらに、入力110はハードディスクまたは他のデジタル記憶媒体を有するデジタルビデオサーバから信号を受け取る。送信局102はまた、複数のタイミング入力112を含み、これは、新聞およびテレビジョンガイド中に含まれるテレビジョンスケジュール中に見られるもののような、さまざまなテレビジョンチャネルのタイミングとコンテンツについての電子的スケジュール情報を提供する。送信局102は、タイミング入力112から番組ガイドデータへとデータを変換する。番組ガイドデータはまた、送信局102のサイトにおいて、マニュアルで入力されてもよい。番組ガイドデータは、複数の“オブジェクト”からなる。番組ガイドデータオブジェクトは、電子番組ガイドを構成するためのデータを含み、これは最終的にユーザのテレビジョンモニタ上に表示される。
送信局102は、入力110およびタイミング入力112において受け取った、さまざまな入力信号を受信および処理し、受け取った信号を標準形態に変換し、標準信号を単一出力データストリーム114に組み合わせ、そして、出力データストリーム114をアップリンクパラボラアンテナ104に連続的に送る。出力データストリーム114は、デジタルデータストリームであり、一般的にMPEG−2エンコーディングを使用して圧縮されるが、MPEG−4または他のスキームのような、他の圧縮スキームを使用してもよい。
出力データストリーム114中のデジタルデータは、複数のパケットに分割され、このようなパケットのそれぞれは、サービスチャネル識別(SCID)番号でマーク付けされている。受信局108中の受信機により、SCIDを使用して、それぞれのテレビジョンチャネルに対応するパケットを識別することができる。エラー訂正データもまた、出力データストリーム114中に含まれる。
出力データストリーム114は、一般的に多重化された信号であり、これは標準周波数および偏波変調技術を使用して、送信局102により変調される。出力データストリーム114は、各周波数帯域が左偏波または右偏波のいずれかをされた複数の周波数帯域、一般的に16の周波数帯域を含むことが好ましい。代わりに、垂直偏波および水平偏波を使用してもよい。
アップリンクパラボラアンテナ104は、送信局102から出力データストリーム114を連続的に受け取り、受け取った信号を増幅し、信号116を少なくとも1つの衛星106に送信する。図1において、単一のアップリンクパラボラアンテナ104と、3つの衛星106とを示したが、複数のアップリンクパラボラアンテナ104と、より多数の衛星106とを使用して、追加の帯域を提供して、受信機局108に信号114を連続的に配信することが確実になされるように助けることが好ましい。
衛星106は地球の周囲を対地静止軌道で回る。衛星106はそれぞれ、複数のトランスポンダを含み、複数のトランスポンダは、アップリンクパラボラアンテナ104により送信された信号116を受信し、受信された信号116を増幅し、受信された信号116を、異なる周波数帯域に周波数シフトし、そして、増幅および周波数シフトした信号118を、地球上の所望の地理的領域に返信し、この場所に受信機局108が設置されている、または将来のある時点で設置されることになる。そして、受信機局108は、衛星106により送信される信号118を受信し、処理する。
各衛星106は、一般的に32の異なる周波数で信号118を放送し、32の異なる周波数は、番組を放送するためにさまざまなユーザに対して認可されており、番組はオーディオ、ビデオ、またはデータ信号、あるいは任意の組み合わせであってもよい。これらの信号は、一般的にKuバンドの周波数、すなわち、11−18GHzに位置しているが、Kaバンドの周波数、すなわち、18−40GHzで、より一般的には20−30GHz帯、または他の周波数帯域で放送することもできる。
図2は、1つの受信機局108のブロック図であり、これはオーディオ、ビデオ、およびデータ信号を受信する。一般的に受信機局108は、“セットトップボックス”であり、これは、デジタル衛星放送用受信機(IRD)としても知られており、これは通常、衛星放送テレビジョン信号118の受信のために、家または集合住宅の中にある。受信機局アクセスポイント108はまた、後日再生するために信号を記録できる、パーソナルビデオレコーダー(PVR)であってもよい。
受信機パラボラアンテナ200は、屋外ユニット(ODU)であってもよく、これは通常、家または集合住宅に据え付けられた、より小さいパラボラアンテナである。しかしながら、所望の場合、受信機パラボラアンテナ200はまた、地上に据え付けられた、より大きいパラボラアンテナであってもよい。
受信機パラボラアンテナ200は、一般的に反射パラボラアンテナとフィードホンの組立品とを使用して、ダウンリンク信号118を受信し、ワイヤまたは同軸ケーブルによりダウンリンク信号118を受信機局108に導く。それぞれの受信機局は専用ケーブルを有し、これは受信機パラボラアンテナ200がマルチスイッチにより、受信機局108に対してダウンリンク信号118を選択的に導くことを可能にし、また、どの信号118が望ましいのかを受信機局108が決定することを可能にする。
受信機局108は、一般的に受信機パラボラアンテナ200、代替コンテンツ源202、受信機204、モニタ206、記録デバイス208、遠隔制御210、およびアクセスカード212を含む。受信機204は、チューナー214/復調器/フォワードエラー訂正(FEC)デコーダ216、デジタルアナログ(D/A)コンバータ218、CPU220、クロック222、メモリ224、論理回路226、インターフェイス228、赤外線(IR)受信機230、およびアクセスカードインターフェイス232を含む。受信機パラボラアンテナ200は、衛星106により送られた信号118を受信し、信号118を増幅し、信号118をチューナー214上に送出する。チューナー214および復調器/FECデコーダ216は、CPU220の制御の下で動作する。
CPU220は、メモリ224中またはCPU220内の補助メモリに記憶されたオペレーティングシステムの制御の下で動作する。CPU220により実行される機能は、メモリ224中に記憶されている1つ以上の制御プログラムまたはアプリケーションにより制御される。オペレーティングシステムおよびアプリケーションは命令からなり、この命令は、CPU220により読み出され、実行されるときに、一般的に、メモリ224中に記憶されているデータにアクセスし、データを操作することによって、本発明を実現および/または使用するのに必要な機能およびステップを受信機204に実行させる。このようなアプリケーションを実現する命令は、メモリ224またはアクセスカード212のような、コンピュータ読取可能媒体中に有形に実現される。CPU220はまた、インターフェイス228または受信機パラボラアンテナ200を通して他のデバイスと通信して、メモリ224中に記憶されているコマンドまたは命令を受け入れてもよく、これによって、本発明にしたがったコンピュータプログラムプロダクトすなわち製品を作成してもよい。このようなものとして、ここで使用する、“製品”、“プログラム記憶デバイス”および“コンピュータプログラムプロダクト”という用語は、コンピュータ読取可能な任意のデバイスまたは媒体にCPU220によってアクセス可能な任意のアプリケーションを包含することを意図している。
メモリ224およびアクセスカード212は、以下のようなものを含む、受信機204に対するさまざまなパラメータを記憶する。すなわち、受信機204が処理し、表示を発生させることが認可されているチャネルのリスト;受信機204が使用されるエリアに対する、ZIPコードおよびエリアコード;受信機204のモデル名または番号;受信機204のシリアル番号;アクセスカード212のシリアル番号;受信機204の所有者の名前、住所および電話番号;受信機204の製造業者の名称。
(図2に示すように)アクセスカード212は、受信機204から着脱可能である。受信機204に挿入されたとき、アクセスカード212は、アクセスカードインターフェイス232と接続され、アクセスカードインターフェイス232はインターフェイス228を通して(図示しない)顧客サービスセンターに対して通信する。アクセスカード212は、ユーザの特定の口座情報に基づいて、顧客サービスセンターからアクセス認証情報を受信する。さらに、アクセスカード212および顧客サービスセンターは、請求書発行およびサービスの注文に関して通信する。
クロック222は、現在のローカル時間をCPU220に提供する。インターフェイス228は、受信機局108のサイトにおいて電話ジャック234に接続されることが好ましい。図1に示したように、インターフェイス228は、受信機204が電話ジャック234を通して送信局102と通信することを可能にする。インターフェイス228はまた、インターネットのようなネットワークに対して、およびインターネットのようなネットワークから、データを転送するのにも使用される。
受信機パラボラアンテナ200からチューナー214に対して送られた信号は、複数の変調された無線周波数(RF)信号である。所望のRF信号は、次にチューナー214によって、ベースバンドにダウンコンバートされ、これはまた、同相および直角位相(IおよびQ)信号を発生させる。これらの2つの信号は、次に復調器/FEC特定用途向け集積回路(ASIC)216に渡される。この復調器216ASICは、次にIおよびQ信号を復調し、FECデコーダが送信されたシンボルのそれぞれを正しく識別する。4相位相変調(QPSK)または8PSK信号に対する受信シンボルは、それぞれ2ビットまたは3ビットのデータビットを搬送する。訂正されたシンボルは、データビットに変換され、これは次にペイロードデータバイト中にアセンブルされ、最終的にデータパケット中にアセンブルされる。データパケットは130データバイト、または188バイト(187データバイトおよび1同期バイト)を搬送する。
受信機パラボラアンテナ200により受信されたデジタル衛星信号に加えて、テレビジョンコンテンツの、他の情報源も使用することが好ましい。例えば、代替コンテンツ源202は、モニタ206に追加のテレビジョンコンテンツを提供する。代替コンテンツ源202は、チューナー214に接続されている。代替コンテンツ源202は、全国テレビ方式委員会(NTSC)信号の放送信号を受信するためのアンテナ、米国テレビ方式委員会(ATSC)信号を受信するためのケーブル、または他のコンテンツ源であってもよい。単一の代替コンテンツ源202を示したが、複数の情報源を使用することができる。
最初に、データが受信機204に入ると、CPU220は初期化用データを探し、初期化用データはこの業界で一般にブートオブジェクトとして呼ばれる。ブートオブジェクトはSCIDを識別し、SCIDでは他のすべての番組ガイドオブジェクトを見つけることができる。ブートオブジェクトはいつも同じSCIDとともに送信されるので、CPU220には、そのSCIDでマーク付けされたパケットを探さなければならないことが分かる。ブートオブジェクトからの情報は、番組ガイドデータのパケットを識別し、それらをメモリ224にルーティングするために、CPU220により使用される。
遠隔制御210は、赤外線(IR)信号236を放射し、これは受信機204中の赤外線受信機230により受信される。代わりに、他のタイプのデータエントリデバイスが使用されてもよく、これらは、例として、また制限としてではなく、周波数(UHF)遠隔制御、受信機204上のキーパッド、遠隔キーボードおよび遠隔マウスのようなものである。遠隔制御210上の“ガイド”ボタンを押すことにより、ユーザが番組ガイドの表示を要求するとき、IR受信機230によりガイド要求信号が受信され、そして論理回路226に送られる。論理回路226は、ガイド要求をCPU220に通知する。ガイド要求に応答して、CPU220は、メモリ224に番組ガイドのデジタル画像をD/Aコンバータ218に対して転送させる。D/Aコンバータ218は、番組ガイドのデジタル画像を標準アナログテレビジョン信号に変換し、この信号が、次にモニタ206に送られる。モニタ206は次にTVビデオおよびオーディオ信号を表示する。モニタ206は代わりにデジタルテレビジョンであってもよく、このケースでは、受信機204ではなんらデジタル対アナログ変換が必要とされない。
ユーザは遠隔制御210を使用して電子番組ガイドと対話する。ユーザ対話の例としては、特定のチャネルを選択すること、または、追加のガイド情報を要求することが含まれる。ユーザが遠隔制御210を使用してチャネルを選択するとき、IR受信機230はユーザの選択を論理回路226に中継し、論理回路226は次に選択をメモリ224上に送り、メモリ224においてCPU220によるアクセスがなされる。CPU220は、FECデコーダ216から受け取ったオーディオ、ビデオ、および他のパケットに対してMPEG2デコーディングステップを実行し、選択されたチャネルに対するオーディオおよびビデオ信号をD/Aコンバータ218に出力する。D/Aコンバータ218はデジタル信号をアナログ信号に変換し、アナログ信号をモニタ206に出力する。
このような通信システム100は、ここで例として、テレビジョン放送システム100を示したが、デジタル技術により可能にされた高品質送信に対する要求を受け入れてきた。パケットおよび他のデータがアップリンクパラボラアンテナ104から受信機108に送信されるとき、他の受信機局108に向けられたパケット中のシンボルとビットも、一般的に、衛星106から受信機108に対して同じ周波数で送信される。これは、送信周波数は衛星108の制限により制御され、利用可能な送信周波数は、周波数スペクトラム内の指定された周波数における送信に対して政府の認可により制御されているためである。
さらに、データフレームは、それらが互いに干渉し得るような方法でコードされており、受信機108は、どのデータのパケットを受信機108がデコードして、モニタ206上に提示すべきかを見分けることができない。このような干渉は“コチャネル”干渉と呼ばれ、1つのチャネルのデータが他のチャネルのデータの受信および復調に干渉する。実際のアプリケーションでは、コチャネル干渉は、他のシステムオペレータの送信、隣接した軌道スロットで動作している衛星106、またはスポットビーム衛星放送システム100中の他のスポット送信ビームによっても生ずる。
通信システム100はより多くのデータ、すなわち、モニタ206上で視聴可能な衛星放送システム上のより多くの番組チャネルを送信し、データ送信の間の干渉が増加するだろう。そして、この結果として信号受信の品質はより悪くなるだろう。
利用可能なスペクトラムの最適な使用を行うため、そしてより多数の異なる番組チャネルを配信するため、同じ周波数を有するRF送信は、異なる地理的エリアに割り当てられてもよい。しかしながら、異なるサービスエリアの境をなすエリアでは、受信局が望ましい送信だけでなく、他の同一周波数の送信も検出することが起こり得る。好ましくない送信は、干渉であり、望ましいチャネル受信機の全体の性能を著しく劣化させるおそれがある。
伝統的に、コチャネル干渉の悪影響は、さまざまなトランスポンダまたは衛星106に割り当てられた周波数割り当てを再設計することにより最小化されてきた。しかしながら、これはある点を超える問題を改善することはできないだろう。
放送システムにおいて干渉を最小化させるための技術的な必要性があることが分かる。
発明の概要
従来技術における制限を最小化させるため、および、本明細書を読んで理解する際に明らかになる、他の制限を最小化させるため、本発明は、通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させるためのスクランブリングコードを決定する方法および装置を開示する。本発明にしたがった方法は、少なくとも1つの初期デフォルトシーケンスを規定することと;スクランブリングコードを発生させることと;発生させたスクランブリングコードを使用して、信号をスクランブルすることと;スクランブルされた信号を、指定された基準を満たす、他のすべてのスクランブルされた信号と比較することと;スクランブリングコードでスクランブルされた信号も、指定された基準を満たすことを比較が決定する場合、スクランブリングコードワードを保存することとを含む。
本発明のさらなる他の観点、特徴、および利点が、特許請求の範囲に記載され、また開示されたシステムおよび方法に内在しており、あるいは、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるだろう。この詳細な説明および添付の図面は単に、本発明の特定の実施形態および実現を例示しているが、本発明はまた、他の、異なる実施形態も可能であり、また本発明の詳細のいくつかは、本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな点ですべてを変更することができる。したがって、図面および説明は、本質的に、例示的であって、本発明を限定しないものとして考えられるべきである。
本発明は、添付の図面の図において、制限としてではなく、例示として説明され、ここで、同じ参照番号は同じコンポーネントを表す。
実施形態の詳細な説明
デジタル放送および対話システムにおいてコチャネル干渉を低減させる、装置、方法、およびソフトウェアを説明する。以下の説明において、添付の図面に対する参照を行い、添付の図面はこの文書の一部を成し、例示として本発明のいくつかの実施形態を示す。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、構造的変更を行ってもよいことを理解すべきである。
概要
本発明において、送信局102からのデジタルデータは、信号114、衛星106、および信号118を通して送信される。このデジタルデータは、3つの主要コンポーネント:すなわち、物理層ヘッダまたはPLヘッダと呼ばれるデータフレームのヘッダ部分と;ペイロードデータと;およびオプション的に、パイロットシンボルと呼ばれる付加的に挿入されたシンボルとを含み、パイロットシンボルは受信機108によって使用されて、受信機局108中の劣化の悪影響、主に位相雑音を軽減する。PLヘッダを使用することによって、復調器/FECデコーダ216は、データフレーム毎の先頭において、正しい位相を素早く捕捉することができる。多くの8PSKとQPSK送信モードに対しては、位相雑音をより正確に追跡するためにもパイロットシンボルが必要とされる。しかしながら、所望の信号に対するPLヘッダと、干渉する同一周波数信号に対するPLヘッダとが、時間的に整列するある例では、復調器/FECデコーダ216が、望ましい信号に関係する搬送波周波数の位相を必要とされる正確さで決定できないので干渉が大きくなる。このことは、復調器216が、所望の信号に対して位相ロックを維持しようとしているときに、所望でない信号が同じヘッダシンボルまたは同じパイロットシンボルを示すと、復調器216は、所望でない信号の存在により混乱させられるおそれがあり、その結果、所望の信号の位相を追跡できなくなるおそれがあることを意味する。復調器216におけるこのような混乱は、復調器216を所望の信号から“引き離なさせる”として技術的に知られている。復調器216が、QPSK送信に対する最適の配置点から45度に向けて引っ張られている場合、復調器はシンボルを正しく識別しないだろう。このことはエラーをもたらし、素早く修正されない場合、データエラーはロックの失敗として識別されるだろう。このことは、次に、マイクロプロセッサ220が復調器216にこの信号を再捕捉するように命令することを導き、このことは所望の信号が再捕捉されるまでは、データの喪失を導く。このようなデータの喪失は、モニタ206上に正確でないデータを表示し、視聴者により視聴されているときにモニタ206上のサービス中断をもたらすおそれがある。コチャネル干渉は、視聴者に、所定のモニタ206上で動きや会話を伴う所望のテレビジョンチャネルを視聴させるのではなく、モニタが真っ暗な画面にフェードするのを見させるか、不明瞭な画像を見させるか、不明瞭なオーディオを聞かせるだろう。コチャネル干渉が、テレビジョン放送システム100に悪影響を及ぼしかねないことは明らかである。
本発明は、このようなコチャネル干渉の影響を緩和するいくつかの要因を提供する。
システム概要
放送アプリケーションにおいて、連続的モード受信機108が広く使用されている。低信号対雑音(SNR)環境で良好に実行されるスクランブリングコードとエラー訂正コードとは、(例えば、搬送波位相および搬送波周波数)同期に関しては、これらの受信機108と対立する。物理層ヘッダおよび/またはパイロットシンボルを、このような同期のために使用することができる。したがって、システム性能に関して重要な考察は、物理層ヘッダおよび/またはパイロットシンボル上のコチャネル干渉についてのものである。物理層ヘッダおよび/またはパイロットは、搬送波位相および搬送波周波数を捕捉し、ならびに/あるいは、追跡するために使用されるので、このような干渉は受信機性能を劣化させるおそれがある。
多くのデジタル放送システム100は、それらの同期プロセスのために、フレーム構造中で、通常オーバーヘッドビットのものを超える、追加のトレーニングシンボルを使用することを要求する。信号対雑音(SNR)が、要求されるレベルに比べて低く、そして、組み合わせまたは単独で位相雑音が高いときに、オーバーヘッドの増加が特に要求され、このような環境は、高次変調とともに高性能コードが使用されるときに一般的なものである。伝統的に、連続的モード受信機は、フィードバック制御ループを利用して、搬送波の周波数および位相を取得および追跡する。純粋にフィードバック制御ループに基づいたこのようなアプローチは、強い無線周波数(RF)位相雑音および熱雑音を引き起こしがちであり、受信機性能全体に対して、高サイクルスリップレートと、高いエラーフロアとを引き起こす。したがって、これらのアプローチは、捕捉範囲の制限および捕捉時間の長さに加えて、ある性能目標のためのトレーニングシンボルに関するオーバーヘッドの増加によっても負荷を負う。さらにこれらの従来の同期技術は、特定の変調スキームに依拠しており、これによって、変調スキームの使用における柔軟性を妨げている。
システム100において、受信機108は、一般的に、(図4に示したように)これらは放送データフレーム構造中に組み込まれている、プリアンブル、ヘッダ、および/または、ユニークスクランブリングコードもしくはユニークワード(UW)を調べることによって搬送波同期を達成し、これによって、トレーニング目的のために特に指定された追加のオーバーヘッドの使用を低減させる。
このようなディスクリート通信システム100において、送信設備102は、メディアコンテンツ(例えば、オーディオ、ビデオ、テキストの情報、データ等)を表す、個別の組の可能性あるメッセージを生み出し、可能性あるメッセージのそれぞれは、対応した信号波形を有する。これらの信号波形は、通信チャネル116および118によって、減衰され、またはそうでなければ変わる。放送チャネル116および118中の雑音に対抗するため、送信設備102は、低密度パリティチェック(LDPC)コードのようなフォワードエラー訂正(FEC)コード、または異なるFECコードを連結したものを利用する。
送信設備102により発生されるLDPCコードまたは他のFECコードは、いかなる性能損失も招くことなく、高速な実施を容易にする。送信設備102から出力される、これらの構造化されたLDPCコードは、変調スキーム(例えば、8PSK)により、チャネルエラーに対して既に脆弱になっているビットノードに対して、少ない数のチェックノードが割り当てられることを防ぐ。このようなLDPCコードは、(ターボコードとは異なって)並列処理可能なデコーディングプロセスを有し、これは、加算、比較、およびテーブルルックアップのような簡単な動作を都合よく含む。さらに、慎重に設計されたLDPCコードは、軽度のエラーフロアを示さない、すなわち、信号対雑音比が増加しても、エラーが減少することがない。エラーフロアが存在することになった場合、Bose/Chaudhuri/Hocquenghem(BCH)コードまたは他のコードのような、別のコードを使用して、このようなエラーフロアを著しく抑制することができるだろう。
本発明の1つの実施形態にしたがうと、送信設備102は、以下で図2において説明するような、比較的簡単なエンコーディング技術を使用して、スクランブリングコードを発生させ、スクランブリングコードは、これらのコチャネル干渉に対抗する能力に基づいて発生される。
送信機機能
図3Aは、図2Aのシステム100のデジタル送信設備中で採用される例示的な送信機の図である。送信設備102中の送信機300は、LDPC/BCHエンコーダ302を備えており、これは情報源110から入力を受け入れ、受信機108におけるエラー訂正処理に適切なより高い冗長性のコード化されたストリームを出力する。情報源110は、入力Xから信号kを発生させる。LDPCコードは、パリティチェック行列で指定される。LDPCコードをエンコードすることは、一般的に生成行列を指定することを必要とする。BCHコードは、システム100のエラーフロアを低減させるために含まれ、これはエラー訂正の性能を向上させる。
パリティチェック行列上に構成を課すことによって、パリティチェック行列のみを使用する、簡単なエンコーディング技術を使用して、エンコーダ302は、スクランブラ304および変調器306に対する信号Yを発生させる。より詳細には、行列のある部分が三角形になるように強制することにより、パリティチェック行列上に制約が置かれる。このような制約により、ごくわずかな性能損失で、結果的に計算効率が高くなり、したがって、魅力的なトレードオフが構成される。
本発明にしたがって、スクランブラ304はFECエンコードされたシンボルをスクランブルして、以下でより完全に説明するように、コチャネル干渉を最小化させる。
変調器306は、スクランブラ304出力からのスクランブルされたメッセージを信号波形にマッピングし、信号波形は送信アンテナ104に送出され、送信アンテナ104は通信チャネル116を通してこれらの波形を放射する。送信アンテナ104からの送信は、以下で説明するように復調器に伝播する。衛星通信システムのケースでは、送信アンテナ104から送信された信号は、図1で示したように、衛星を通して受信機108に中継される。
復調器
図3Bは、図2のシステムにおける、例示的な復調器/FECデコーダ216の図である。復調器/FECデコーダ216は、復調器308、搬送波同期モジュール/デスクランブラ310、およびLDPC/BCHデコーダ312を備え、そして、アンテナ200を通しての、送信機300からの信号の受信をサポートする。本発明の1つの実施形態にしたがった復調器308は、アンテナ200から受信したLDPCエンコードされた信号のフィルタリングとシンボルタイミング同期とを行い、また、搬送波同期モジュール310は、フレーム同期、周波数と位相の捕捉、および、復調器308から出力された信号の追跡とスクランブル解除を行う。復調後、信号はLDPCデコーダ312に送られ、LDPCデコーダ312はメッセージX’を発生させることによってオリジナル情報源メッセージを再構成しようとする。
受信側に関しては、所望の搬送波と干渉搬送波との両方が、同じ変調およびコーディング構成(またはモード)を使用している場合に、(図4に示す)フレームヘッダが時間的に整列しており、かつ、これらの相対的周波数オフセットが小さいとき、この干渉は、復調器に対する位相推定において著しいエラーを引き起こすおそれがある。結果として、信号フレームと干渉フレームとが時間的にそろったときに、復調器が周期的にエラーを生み出すおそれがある。問題となっている信号の周波数およびシンボルクロックが、十分に接近しているときにこの状況が起こるが、これらの信号は互いに対してドリフトしているのかもしれない。
フレーム構造
図4Aは、本発明のシステムの中で使用される例示的なフレーム構造の図である。例として、LDPCコード化されたフレーム400を示し、これは例えば、衛星放送と対話サービスとをサポートすることができる。フレーム400は、物理層ヘッダ(“PLヘッダ”と表される)401を含んで、1つのスロットを占有し、同様に、データまたは他のペイロードのための他のスロット403を占有する。加えて、本発明の1つの実施形態にしたがうと、フレーム400は16スロット毎後にパイロットブロック405を利用して、搬送波の位相および周波数の同期を助ける。パイロットブロック405はオプション的であることに留意すべきである。16個のスロット403の後に示したが、パイロットブロック(すなわちパイロットシーケンス)405は、フレーム400の間のどこにでも挿入することができ、パイロットブロック405は、スクランブルされたブロックを表すことができる。
例示的な実施形態では、パイロット挿入プロセスは、1440シンボル毎にパイロットブロックを挿入する。このシナリオの下で、パイロットブロックは、36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、PLヘッダ401の開始から1440ペイロードシンボル後に挿入され、第2のパイロットブロックは、2880ペイロードシンボル後に挿入される等である。パイロットブロック位置が次のPLヘッダ401の先頭と一致する場合は、パイロットブロック405は挿入されない。
本発明の実施形態にしたがった、(図3の)搬送波同期モジュール310は、搬送波の周波数および位相の同期のために、PLヘッダ401および/またはパイロットブロック405を利用する。PLヘッダ401および/またはパイロットブロック405は、搬送波同期のために、すなわち、周波数の捕捉および追跡動作ならびに位相追跡ループの動作を支援するのに使用されてもよい。このために、PLヘッダ401およびパイロットブロック405は、“トレーニング”または“パイロット”シンボルと考えられ、個別的にまたは集合的に、トレーニングブロックを構成する。
各PLヘッダ401は一般的に、26シンボルを含むフレーム開始(SOF:Start of Frame)セクションと、64シンボルを含む物理層シグナリングコードフィールド(PLSコード)とを備える。一般的に、さらにスクランブルされることなく送信されるすべての信号に対する、すべてのPLヘッダ401に対して、SOFセクションは同じである。
QPSK、8PSK、および他の変調に対して、パイロットシーケンス405は、(各シンボルが(1+j)/√2の)36シンボル長セグメントである。フレーム400において、パイロットシーケンス405は、データの1440個のシンボル後に挿入することができる。このシナリオの下で、PLヘッダ401は、変調、コーディング、およびパイロット構成に依拠して、64の可能性あるフォーマットを持つことができる。
干渉搬送波と所望の搬送波との(すなわち、コチャネル同士の)PLヘッダ401が、時間的に整列しているとき、干渉PLヘッダ401からのコヒーレントな寄与は、著しい位相エラーを導き、受け入れできない性能の劣化をもたらす。同様に、両方のコチャネルがパイロットシンボルを使用する(両方がパイロットブロック405に対して同じゴールドコードシーケンスを使用している)場合、パイロットブロック405は、まったく同じ方法でスクランブルされるため、干渉搬送波(すなわち、コチャネル)中のパイロットブロックのコヒーレントな寄与は、依然として問題となるだろう。
コチャネル干渉の影響を緩和するため、フレーム400はパイロットモードでスクランブルされる。一般的に、このモードでは、非ヘッダ部分407は、送信機に固有のゴールドコードシーケンスでスクランブルされる。しかしながら、放送モードでは、パイロットブロック405を含む、フレーム400の全体が、共通コードを使用してスクランブルされ、例えば、すべての受信機105には同じゴールドシーケンスが供給される。
PLヘッダへの異なるスクランブリングコードの適用
図4Bに示すように、コチャネル干渉のインパクトを低減させるため、PLヘッダ401と同じ長さの、いくつかの異なるユニークワード(UW)パターンをそれぞれのコチャネルに対して利用して、PLヘッダ401をスクランブルすることができる。例えば、PLヘッダ401と、異なるUWパターン411、413との(XOR論理409による)排他的論理和を、所望の搬送波と干渉搬送波(すなわち、コチャネル同士)に対して実行することができる。このアプローチの下では、干渉搬送波のPLヘッダ401に関係する電力は、所望の搬送波のPLヘッダ401に対して、もはやコヒーレントに加わることはない。
衛星放送と対話サービスとをサポートする(そして、デジタルビデオ放送(DVB)−S2標準規格に準拠した)構造に関して、フレーム400を説明したが、本発明の搬送波同期技術は、他のフレーム構造にも適用できることが認識される。
さらに、個別のPLヘッダ401は、PLヘッダ401をフレーム400に対して付加する前にスクランブルすることができ、他のPLヘッダ401をスクランブルすることなく、個別のPLヘッダ401をスクランブルすることができる。本発明は、2つのデータフレーム400間の予期されるコチャネル干渉に基づいて、スクランブリングコード(または、スクランブリングコードを発生させるためのシード)を選択すること、または、代わりに、いかなるスクランブリングコードも選択しないことを構想する。図5に示したように、PLヘッダは、データフレーム400スクランブリングの一部として再度スクランブルされ、または、そうでなければ、暗号化スキーマを使用して暗号化される。
PLヘッダ401をスクランブルするのに使用されるコード411および413は、本発明の範囲から逸脱することなく、ここで説明するゴールドコード、シードから発生させた、他のコード、または他のコーディングスキームであってもよい。このようなコード、またはこのようなコードのためのシードは、制限された数のコードまたはシードから選択することができ、このようなコードまたはシードは、フレーム400を復調およびデスクランブルするためにデータフレーム400をデクスランブルする際に使用するように受信機108に送ることができる。多数の要因に基づいて、制限された数のコードまたはシードを選択することができ、要因は、通信システム100中の衛星32の数、または、予期されるコチャネル干渉の数を含む。
コチャネルスクランブリング
図5は、本発明の実施形態にしたがった、コチャネル干渉を分離させるためのシーケンススクランブラの図である。スクランブリングコードは、本発明の1つの実施形態にしたがって、ゴールドコードから構成することができる複合シーケンスである。すなわち、スクランブラ304はスクランブリングシーケンスRn(i)を発生させる。表1は、図6のスクランブラシーケンス発生器にしたがって、スクランブリングシーケンスRn(i)が、スクランブラ304を使用してどのようにフレームをスクランブルするかを規定する。特に、表1は、スクランブラ304の出力に基づいた、入力シンボルの出力シンボルに対するマッピングを示す。
Figure 0005080470
このような2つのm−シーケンスのそれぞれに対して異なるシードを使用して、発生器は異なるゴールドシーケンスを発生させることができる。異なるサービスに対して、異なるシード500を使用することにより、相互干渉を低減させることができる。
放送モードにおいて、90シンボル物理層ヘッダ401は、特定の物理チャネルに対して一定のままにすることができる。ゴールドシーケンスは、各フレームの先頭においてリセットされ、したがって、スクランブルされたパイロットは周期的であるとともに、周期はフレーム長に等しい。フレーム中の情報を伝送するデータは、変化するので、またランダムであると思われるので、コチャネル干渉はランダムであり、動作中のSNRを劣化させる。このスキームを使用しないと、オリジナルのPLヘッダ401とパイロットブロック405との時間的不変性の性質により、このような捕捉および追跡のための、これらのパイロットと物理層ヘッダとに依拠して、搬送波および位相の推定が、受信機に対して外れるだろう。このことは、ランダムデータに関係するSNR劣化のものよりも、性能を劣化させるだろう。
スクランブラ304は、異なるスクランブリングシーケンス(図6ではn)を利用して、コチャネル干渉をさらに分離させる。1つのスクランブリングシーケンスがPLヘッダに提供され、もう1つのスクランブリングシーケンスがパイロットに対して提供される。異なるパイロットが、異なるシードに関してゴールドシーケンスのn値から指定される。
このため、本発明は、コチャネル干渉の緩和のために、PLヘッダ401、パイロットブロック405、およびペイロード403のいくつかの組み合わせに対して、個別のスクランブリングを企図している。システムの複雑さに依拠して、所定のチャネルに対するPLヘッダ401および(存在する場合)パイロットブロック405は、ペイロード403をスクランブリングすることなく、コチャネルとは異なるコードを使用してスクランブルすることができる。本質的に、1つのチャネル400に存在する、すべての非ペイロード403シンボルは、1つのコードを使用してスクランブルされ、そして、他のチャネル400中のすべての非ペイロード403シンボルは、異なるコードを使用してスクランブルされる。
さらに、2つの異なるチャネルに対するPLヘッダおよび(存在する場合)パイロットブロック405は、異なるスクランブリングコードを使用してスクランブルすることができ、また、これらのチャネルに対するペイロード403は他のコードを使用してスクランブルすることができる。例えば、第1のスクランブリングシーケンスを第1のPLヘッダ401に適用することができ、第2のスクランブリングシーケンスを第2のPLヘッダ401に適用することができる。第1のペイロード403は、適用された第3のスクランブリングシーケンス(一般的にゴールドコード)を有し、そして、第2のペイロードは、適用された第4のスクランブリングシーケンス(こちらも一般的にゴールドコード)を有している。
PLヘッダ401とペイロード403とに対して、対になった2つのコードを使用するシステムがあってもよいことが、本発明内で企図されている。したがって、PLヘッダ401に対して使用される所定のスクランブリングコードは、そのPLヘッダ401に対するペイロード403をスクランブルするのに使用されるスクランブリングコードといつも一緒に使用される。これらのコードの対は、任意の信号400に適用することができ、1つの信号400から他の信号400へと所望のように再割り当てすることができる。
システム100内の各ペイロード403信号が、ユニークスクランブリングコードを受け入れることも、本発明の範囲内で企図されている。さらに、各PLヘッダ401が、ユニークスクランブリングコードを受け入れることができ、これは、所望の場合、ペイロード403に対するスクランブリングコードと対にすることができる。
所定のチャネル400に対する、単一のスクランブリングシーケンスとして説明したが、本発明はまた、所定の数のフレームが送信された後に、スクランブリングシーケンスを変更させ、または、ローテーションさせてもよいことも企図している。PLヘッダ401、ペイロード403、または、これら両方に対するスクランブリングシーケンスは、本発明の範囲から逸脱することなく、所望のように、ランダムなベースで、または周期的ベースでローテーションさせることができる。
特定の順序/組み合わせでのコードの適用
図4A−4Bに示すように、(ペイロード403をスクランブルするのに使用される)ゴールドシーケンスシード500と、(PLヘッダ401をスクランブルするのに使用される)ヘッダスクランブリングコード411、413とが、各信号に適用される。しかしながら、所定のシード500は、所定のヘッダ411コードとともにでは、必ずしもうまく働かないときもある。本発明は、最善のシード500およびPLヘッダコード411を決定し、選択されたシード500/ヘッダコード411の組み合わせが、他のシード500/ヘッダコード411の対の組み合わせと、確実に干渉しないようにする。
これらの(所定のチャネルに適用されることになるシード500/ヘッダコード411の)対が、確実にシステム100中の、他のすべての対とともに適切に動作するように、それぞれの対は、潜在的なコチャネル干渉に関して、他のすべての対に対してチェックされる。放送されることになる1000チャネルがある場合、1000対のシード500/ヘッダコード411を発生させ、チェックする必要がある。
シード発生
それぞれのシード500は、最初に、ヘッダコード411とは独立して発生される。各対は、アドバンスト変調およびコーディング(AMC)スクランブリングコードとして呼ばれることもあり、容易な参照ツールとして、AMCコード番号が与えられる。例えば、制限としてではなく、AMCコード1は、シード500(ここではシードは“00”)と、ヘッダコード411(ここではヘッダコードは “01”コード)との組み合わせであってもよい。AMCコード2は、異なるシード500と、異なるヘッダコード411との組み合わせとなるだろう。送信機300および復調器308は、衛星106の各トランスポンダに対してAMCコード番号でプログラムされるので、同調と復調の目的のために、所定の信号に対してどのAMCコードを適用すべきかが復調器308には“分かる”。
DVB−S2放送標準規格のような所望のスキームを使用して、最初に、(各信号に対するゴールドスクランブリングシーケンスになる)第1のシードを選択する。パイロットシンボルによりDVBS−2送信モードで実現される第1のシーケンスに対する、候補ゴールドシーケンスの相互相関が計算されて、第2の候補シード500がゴールドシーケンスプールの残りから選択される。候補シードは、第1シードとの相互相関のすべてが、すべてのパイロットオフセットに対する予め定められたしきい値を下回る場合のみ、保持され、そうでなければ、第2のシードのために残りのシードプールから、他の候補が選択され、プロセスは、第2のシードが選択されるまで続く。次に、第3の候補シードが選択され、第3の候補ゴールドコードを使用してスクランブルされる第3の送信に対する、前の2つの送信のそれぞれとの間の相互相関が計算される。第3のシードは、第1シードおよび第2シードの両方との相互相関が、すべてのパイロットオフセットに対して、しきい値を下回る等の場合のみ選択される。プロセスは、要求された数のコードが識別されるまで続く。したがって、すべての選択されたゴールドシーケンスは、互いに関して、予め定められたしきい値を下回る相互相関を持つことになり、このことは、これらのシードを使用する送信が、互いに十分に相関せず、したがって、互いに最小限の有害な干渉しかもたらさないということを示す。システム100を構築するのに使用されるコンポーネント中でチャネルの分離ができると仮定すると、コチャネル干渉に対しての最悪ケースのシナリオとして、しきい値が選択される。これらのシード500のサブセットを、例えば、ブートストラップローダ(BSL)、または他の目的のために使用される、システム100の特定の部分のために確保しておくことができる。これらのシード500シーケンスの順列を比較すると、最善のシード500を、最悪のシード500よりもより高くランク付けして、コードを性能によってランク付けすることができ、したがって、シード500のランク順を作成することができる。
ゴールドコード(シード)のための相互相関比較方法
候補ゴールドコードを発生させるために、保存されている組において、1のデフォルトシード値を使用する。次の連続的シード500の値が選択され、ゴールドコードが計算される。所定の非バックワード互換性の送信モードに対して、新しく発生されたゴールドコードと、既に発生されたゴールドコードとの間の相関が、以下の式により決定される。
Figure 0005080470
ここでai+jは、第1の送信に対するコードからの、(i+j)番目のシンボルであり、biは、第2の送信に対するi番目のシンボルである。
システム100の要求、システム100を構築するのに使用されたコンポーネント、受信機108等に基づいて、また、他のすべての既に保存されているシード500に関して、新しく発生されたシード500を検索するのにかかることになる時間に基づいて、相関しきい値が設定される。このしきい値は、0dB、−3dB、−6dB、−9dB、−12dB、または他の任意の値であってもよく;この値がより小さいと、相互相関しきい値もより低くなり、また、したがって、組の中の候補ゴールドコードの任意のものでエンコードされた送信が、互いにかなりの干渉を有することになる可能性もより低くなる。所望の場合、コードをチェックするのに利用可能な時間に基づいて、妥協的なしきい値を選択してもよい。
新しく発生されたシード500を使用して作成されたゴールドコードと、保存されている組の中の、他のすべてのこのようなゴールドコードとの間の相関が、選択されたしきい値よりも少ない場合、または、選択されたしきい値に等しい場合、新しく発生されたシード500は、保存されているシード500の組(“保存されている組”)に追加される。このプロセスは、所望の数のシード500と対応するゴールドコードとが、保存されている組の中に存在することになるまで繰り返される。
ユニークワード発生
同様な方法で、送信ネットワークにおいて使用されることになる、すべての あり得るDVBS−2エンコードされた送信モードのヘッダの間の相互相関を計算することにより、ヘッダコード411を選択することができる。例えば、以下のような送信モード:QPSK:1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9および9/10;8−PSK:3/5、2/3、3/4、5/6、8/9および9/10;があり、これらの両方は、パイロットシンボルを有していてもよく、有していなくてもよい。これらのモードは次に、候補ヘッダコードを使用してスクランブルされ、そして次に、予め定められたしきい値を下回る相互相関を有するスクランブルされたヘッダを提供する、ヘッダコード411(UW)を識別する。これらのコード411のサブセットは、例えば、ブートストラップローダ(BSL)、または他の目的のために使用される、システム100の特定の部分のために確保しておくことができる。
上で説明したように、一度、すべての最善のシード500およびヘッダコード411が発生されると、各シード500は、ヘッダコード411と対にされて、AMCコードを作成し、これは次に、参照のための番号を与えられる。このプロセスは、システム100のために十分なAMCコードが発生されるまで続く。シード500とヘッダコード411とのペアリングは、シード500とヘッダコード411とのそれぞれを個別にランク付けして、次に“最善の”シード500と、“最善の”ヘッダコード411とをペアリングすること等によって行うことができる。ランダムペアリングのような他の方法は、特定のペアリングのために、ランク付けられたシード500およびヘッダコード411のサブセットを選択し、ランダムに残りをペアリングすること、または他の方法である。
ヘッダコード(ユニークワード)のための相互相関比較方法
ヘッダコード411を発生させるために、保存されている組において、DVB−S2からのデフォルトシーケンスを使用してもよい。ランダムヘッダコード411(UW)を発生させ、所定の非バックワード互換性送信モードに対して、あり得るヘッダをスクランブルするために使用する。新しく発生させた候補ヘッダコード411を使用してそして既に発生させたヘッダコードを使用してスクランブルされた異なるヘッダ間の相関は、以下の式により決定される。
Figure 0005080470
ここでai+jは、第1のヘッダの(i+j)番目のビットであり、bjは、第2のヘッダのj番目のビットである。
次に、すべての候補ヘッダコードを使用してスクランブルされた、すべてのあり得るヘッダに対する最大相互相関が決定される。システム100の要求、システム100を構築するのに使用されたコンポーネント、受信機108等に基づいて、また、他のすべての既に保存されているヘッダコード411に関して、新しく発生されたヘッダコード411を検索するのにかかることになる時間に基づいて、相関しきい値が設定される。このしきい値は、0dB、−3dB、−6dB、−9dB、−12dB、または他の任意の値であってもよく;この値がより小さいと、相互相関しきい値もより低くなり、また、したがって、組の中の候補ヘッダコードの任意のものでエンコードされた送信が、互いにかなりの干渉を有することになる可能性もより低くなる。
新しく発生されたヘッダコード411と、(4から)保存されている組の中の、他のすべてのコード411との間の相関が、選択されたしきい値より少ない場合、または選択されたしきい値に等しい場合、新しく発生されたヘッダコード411は、保存されているヘッダコード411の組(“保存されている組”)に追加される。このプロセスは、所望の数のヘッダコード411が保存されている組の中に存在することになるまで繰り返される。
最善のユニークワードおよびゴールドコードの選択
一度、シード500およびヘッダコード411の保存されている組が決定されると、他のコードと最小量の相互相関を有するコードを見つけることができる。保存されている組を通してシーケンシングすることにより、例えば、ヘッダコード411の保存されている組の中のデフォルトシーケンス0で開始することにより、または、シード500の保存されている組の中の1のデフォルトシード値で開始することにより、新しいしきい値を設定することができ、それぞれの組をシーケンシャルにテストして、(シード500/ヘッダコード411の最初に保存されている組を決定したときの)上記の組よりも、より低いしきい値を持つ、シード500/ヘッダコード411のサブセットを見つけることができる。相関しきい値を変化させることにより、コチャネル干渉に関して重大であると考えられる領域に対して、より多くの数の、または、より少ない数の“最善の”シード500およびヘッダコード411を決定することができる。
シード500/ヘッダコード411の残りは、次に、“最善の”シード500/ヘッダコード411に対する、残りのシード500/ヘッダコード411のそれぞれの間の相関を計算して、そして、これらを相関値によってソートすることにより、ランク順序付けされる。
シード500/ヘッダコード411は次に、“最善”から“最悪” (しかし、規定されたしきい値よりも低いために、まだ受け入れ可能である)に順序付けられ、次に、AMCコードを作成するまで対にされる。代わりに、組の内のすべてのシードおよびコードは受け入れ可能な性能を持っているので、所望の場合、これらはランダムに対にされてもよい。
コードテスト
図6は、本発明を使用して発生させたコードで使用されるテストセットアップを図示する。
変調器600、602、および604は、望ましい信号C1およびC2、または干渉信号Iのいずれかの信号を発生させるのに使用される。すべての変調器600−604が、特定のシード500およびヘッダコード411で信号を発生させることができるので、信号をスクランブルするのに、既知のシード500およびヘッダコード411が使用される。特定のモデルの変調器600−604として示したが、本発明の範囲内で任意の変調器を使用することができる。変調器600は信号606を発生させ、この信号は第1のヘッダコード411でスクランブルされたPLヘッダ400と、第1のシード500を使用してスクランブルされたペイロード403とを持つ。同様に、変調器602は信号608を発生させ、変調器604は信号610を発生させる。
信号606および608は、対象のチャネルである。信号610は、チャネル606および608の干渉チャネルである。チャネル606および608が、同じシード500およびヘッダコード411でスクランブルされ、そして、チャネル610が、異なるシード500およびヘッダコード411でスクランブルされている場合、コチャネル干渉はチャネル606と610との間で決定されてもよく、同様にチャネル608と610との間で決定されてもよい。この構成における2つの搬送波対干渉比(C1/IおよびC2/I)が、信号612と信号614との両方に対して8dBであるとして測定され、これは、この例示的テストに対して選択された一般的受信機108におけるC/I比である。テストされる特定のC/I比は、送信ネットワークの特性に依拠するだろう。2つの信号606および608を示したが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の所望の信号606および608を使用することができる。
組み合わされた信号606および610は信号612になり、組み合わされた信号610および608は信号614になる。信号612は受信機616に対する入力であり、信号614は受信機618に対する入力である。これらの受信機616−618は、それぞれの送信を復調し、次にデコードし、そして、これらの信号をビットエラーレートテスト(BERT)ボックス620に渡し、BERTボックス620はコンピュータ622に接続されている。コンピュータ622は、変調器604を制御して、新しいシード500およびヘッダコード411に対して信号610を変更させて、信号606および608との干渉をチェックする。所望の場合、加算性白色ガウス雑音(AWGN)をテストセットアップに追加することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、信号612および614を検出できる任意の受信機616−618、または、任意のタイプのコンピュータ622を使用することができる。
コンピュータ622は、すべての可能性あるシード500/ヘッダコード411の対を、他のすべてのシード500/ヘッダコード411の対に対して、テストできるようにする。所望の場合、マニュアルでこれらのテストを行うことができる。各信号610は、所定の時間量に対して注入され、何らかのエラーが、ボックス620において示され、そしてコンピュータ622により記録されことになるか否かを決定する。テスト期間の間に、信号606および610と、信号608および610との両方に対して、ヘッダブロックとパイロットシンボルブロックとの整列のいくつかの事例が発生することが重要である。1つの送信に対するヘッダブロックとパイロットシンボルブロックとが、互いに対して時間的にドリフトするように、変調器のシンボルレートが、互いにわずかにオフセットされている。図6におけるセットアップでは、干渉信号と望ましい信号とに対して、シンボルレートと周波数との両方をオフセットすることにより、このことが達成される。図6では、これは、干渉信号610に対して、29.999メガボーのボーレートと、999.999MHzのRF周波数であり、そして、望ましい信号606および608の両方に対して、30メガボーのボーレートと、1000MHzのRF周波数である。アップコンバータは、システムの要求またはユーザの望みに依拠して、例えば930MHzまたは1070MHzのような異なる周波数に位置づけることができる。図6に示していないが、必要な場合、3つの変調器と周波数アップコンバータに対する内部クロックをロックするための追加の手段が提供されてもよい。
干渉610を表す信号と所望の信号606とが、同じシード500/ヘッダコード411を使用するときに、信号が互いに干渉するので、エラーが見られる。干渉信号610が信号606に対してテストされるときに、信号610と606とが異なるシード500および/または異なるヘッダコード411を使用する場合、エラーが見られたり、または見られないかもしれない。しかしながら、所定のしきい値に対して選択された、シード500およびヘッダコード411によると、異なる対のシード500/ヘッダコード411が使用されるときに、エラーは予期されず、見られない。
フローチャート
図7は、本発明のステップを示すフローチャートである。
ボックス700は、少なくとも1つの初期デフォルトシーケンスを規定することを表す。
ボックス702は、スクランブリングコードを発生させることを表す。
ボックス704は、発生されたスクランブリングコードを使用して、信号をスクランブルすることを表す。
ボックス706は、スクランブルされた信号を、指定された基準を満たす、他のすべてのスクランブルされた信号と比較することを表す。
ボックス708は、スクランブリングコードでスクランブルされた信号も指定された基準を満たすことを比較が決定した場合、スクランブリングコードワードを保存することを表す。
結論
要約すると、本発明は、通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させるためのスクランブリングコードを決定する方法および装置を含む。本発明にしたがった方法は、初期デフォルトシーケンスを規定することと;スクランブリングコードを発生させることと;発生させたスクランブリングコードを使用して、信号をスクランブルすることと;スクランブルされた信号を、指定された基準を満たす、他のすべてのスクランブルされた信号と比較することと;スクランブリングコードでスクランブルされた信号も、指定された基準を満たすことを比較が決定する場合、スクランブリングコードワードを保存することとを含む。
方法はまた、オプション的に、信号のヘッダに適用される、または信号のペイロード部分に適用されるスクランブリングコードを含み、スクランブリングコードはゴールドコードであり、そして指定された基準は0dBと−12dBとの間に、または、より低く設定される、相関しきい値である。
方法はまた、指定された基準よりも、より厳格な第2の基準を設定することと、保存されているスクランブリングコードのランク順を決定するために、保存されているスクランブリングコードを比較することとを含むことができる。
通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させるためのスクランブリングコードを決定する代替の方法は、初期シードを規定することと;シードから、シードから発生させたスクランブリングコードを発生させることと;発生させた、シード発生スクランブリングコードを使用して信号のペイロード部分をスクランブルすることと;信号のスクランブルされたペイロード部分を、第1の指定された基準を満たす、他のすべてのスクランブルされたペイロード部分と比較することと;シード発生スクランブリングコードでスクランブルされた信号のペイロード部分も、第1の指定された基準を満たすことを比較が決定する場合、シード発生スクランブリングコードワードを保存することと;初期デフォルトシーケンスを規定することと;ユニークワード(UW)スクランブリングコードを発生させることと;発生させたUWスクランブリングコードを使用して、信号のヘッダ部分をスクランブルすることと;信号のスクランブルされたヘッダ部分を、第2の指定された基準を満たす、他のすべてのスクランブルされたヘッダ部分と比較することと;スクランブリングコードでスクランブルされた信号も、第2の指定された基準を満たすことを比較が決定する場合、UWスクランブリングコードワードを保存することと;保存されているUWスクランブリングコードを、保存されているシード発生スクランブリングコードとペアリングすることとを含む。
代わりの方法はまた、オプション的に、第1の指定された基準または第2の指定された基準をさらに含み、第1の指定された基準または第2の指定された基準は、0dBと−12dBとの間に、または、より低い値に設定される、相関しきい値であり、そして、通信システム内の多数のチャネルに基づいて、多数の保存されているUWスクランブリングコードと、多数のシード発生スクランブリングコードとが決定される。
代わりの方法はまた、シード発生スクランブリングコードとUWスクランブリングコードとに関係付けられた情報を、通信システム内の受信機に送信することを含む。
本発明はまた、通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させる命令を担持するコンピュータ読取可能媒体を含み、前記命令は実行される際に、1以上のプロセッサに上記の方法を実行させるように構成されている。
本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されることを意図しておらず、ここに添付した特許請求の範囲およびその均等物によって限定される。上の詳細な説明、例、およびデータは、本発明の構成の製造および使用の完全な説明を提供する。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明のさまざまな実施形態を作ることができるので、本発明は添付の特許請求の範囲およびその均等物に存する。
図1は、関連技術の一般的な衛星ベースの放送システムを図示する。 図2は、オーディオ、ビデオ、およびデータ信号を受信し、デコードする受信機局のブロック図である。 図3Aは、図1−2のシステムのデジタル送信設備中で採用される例示的な送信機の図である。 図3Bは、図1−2のシステムのデジタル送信設備中で採用される例示的な復調器の図である。 図4Aは、本発明の実施形態にしたがった、図3のシステムで使用される、フレーム構造の図である。 図4Bは、本発明の実施形態にしたがった、異なるユニークワード(UW)によりフレームヘッダをスクランブリングする論理の図である。 図5は、本発明のさまざまな実施形態にしたがった、コチャネル干渉を分離するスクランブラの図である。 図6は、本発明を使用して発生されたコード上で使用されるテストセットアップを図示する。 図7は、本発明のステップを示すフローチャートである。

Claims (19)

  1. 通信システムにおいてコチャネル干渉を減少させるためのスクランブリングコードを決定する方法において、
    少なくとも1つの初期デフォルトコードを規定し、前記少なくとも1つの初期デフォルトコードをスクランブリングコードとして、コンピュータデバイスに保存することと、
    スクランブリングコード発生器で、前記初期デフォルトコードからスクランブリングコードを発生させることと、
    スクランブラ装置で、前記発生させたスクランブリングコードを使用して、複数の信号中の第1の信号をスクランブルすることと、
    前記コンピュータデバイスで、前記スクランブルされた第1の信号を、異なるスクランブリングコードでスクランブルされた、前記複数の信号中の残りの信号と比較することと、
    前記コンピュータデバイスで、すべての比較結果が、指定されたコチャネル干渉基準を満たすかどうか決定することと、
    前記発生させたスクランブリングコードでスクランブルされた前記第1の信号も、前記指定されたコチャネル干渉基準を満たすことが前記比較によって決定される場合、前記コンピュータデバイスに、前記発生させたスクランブリングコードを保存することと
    を含み、
    前記指定されたコチャネル干渉基準は、前記第1の信号と、前記異なるスクランブリングコードでスクランブルされた前記複数の信号中の残りの信号との間のコチャネル干渉を少なくとも減少させるために用いられる基準を含む方法。
  2. 前記スクランブリングコードは前記第1の信号のヘッダに適用される、請求項1記載の方法。
  3. 前記スクランブリングコードは前記第1の信号のペイロード部分に適用される、請求項1記載の方法。
  4. 前記スクランブリングコードはゴールドコードである、請求項3記載の方法。
  5. 前記指定されたコチャネル干渉基準は相関しきい値である、請求項1記載の方法。
  6. 前記相関しきい値は0dBと−12dBとの間に設定される、請求項5記載の方法。
  7. 前記指定されたコチャネル干渉基準よりも、より低い第2のコチャネル干渉基準を設定することと、
    前記保存されているスクランブリングコードのランク順を決定するために、前記保存されているスクランブリングコードを比較することと
    をさらに含む、請求項6記載の方法。
  8. 通信システムにおいてコチャネル干渉を減少させるためのスクランブリングコードを決定する方法において、
    少なくとも1つの初期デフォルトコードを規定し、前記少なくとも1つの初期デフォルトコードをスクランブリングコードとして、コンピュータデバイスに保存することと、
    スクランブリングコード発生器を使用して、前記初期デフォルトコードから、シードスクランブリングコードを発生させることと、
    スクランブラ装置で、前記発生させたシードスクランブリングコードを使用して、複数の信号中の第1の信号のペイロード部分をスクランブルすることと、
    前記コンピュータデバイスで、前記第1の信号の前記スクランブルされたペイロード部分を、異なるスクランブリングコードでスクランブルされた、前記複数の信号中の残りの信号のペイロード部分と比較することと、
    前記コンピュータデバイスで、すべての比較結果が、第1の指定されたコチャネル干渉基準を満たすかどうか決定することと、
    前記シードスクランブリングコードでスクランブルされた前記第1の信号の前記ペイロード部分も、前記第1の指定されたコチャネル干渉基準を満たすことが前記比較によって決定される場合、前記コンピュータデバイスに、シードスクランブリングコードを保存することと、
    少なくとも1つの初期デフォルトユニークワード(UW)コードを規定し、少なくとも1つの初期デフォルトUWコードを、UWスクランブリングコードとして、コンピュータデバイスに保存することと、
    スクランブリングコード発生器で、前記初期デフォルトUWコードからUWスクランブリングコードを発生させることと、
    スクランブラ装置で、前記発生させたUWスクランブリングコードを使用して、前記第1の信号のヘッダ部分をスクランブルすることと、
    前記コンピュータデバイスを使用して、前記第1の信号のスクランブルされたヘッダ部分を、前記異なるUWスクランブリングコードでスクランブルされた、前記複数の信号中の残りの信号のヘッダ部分と比較することと、
    前記コンピュータデバイスで、すべての比較結果が、第2の指定されたコチャネル干渉基準を満たすかどうか決定することと、
    前記発生させたUWスクランブリングコードでスクランブルされた前記第1の信号も、前記第2の指定されたコチャネル干渉基準を満たすことが前記比較によって決定される場合、前記コンピュータデバイスに、前記発生させたUWスクランブリングコードを保存することと、
    前記コンピュータデバイスにおいて、前記保存されているUWスクランブリングコードを、前記保存されているシードスクランブリングコードとペアリングすることと
    を含み、
    前記第1の指定されたコチャネル干渉基準は、前記第1の信号と、前記異なるスクランブリングコードでスクランブルされた前記複数の信号中の残りの信号との間のコチャネル干渉を少なくとも減少させるために用いられる基準を含み、
    前記第2の指定されたコチャネル干渉基準は、前記第1の信号と、前記異なるUWスクランブリングコードでスクランブルされた前記複数の信号中の残りの信号との間のコチャネル干渉を少なくとも減少させるために用いられる基準を含む方法。
  9. 前記第1の指定されたコチャネル干渉基準は相関しきい値である、請求項8記載の方法。
  10. 前記相関しきい値は0dBと−12dBとの間に設定される、請求項9記載の方法。
  11. 前記相関しきい値は−12dBより下に設定される、請求項9記載の方法。
  12. 前記第2の指定されたコチャネル干渉基準は相関しきい値である、請求項8記載の方法。
  13. 前記相関しきい値は0dBと−12dBとの間に設定される、請求項12記載の方法。
  14. 前記相関しきい値は−12dBより下に設定される、請求項12記載の方法。
  15. 前記通信システム内のチャネルの数に基づいて、前記保存されるUWスクランブリングコードの数と、シードスクランブリングコードの数とが決定される、請求項8記載の方法。
  16. 前記シードスクランブリングコードと前記UWスクランブリングコードとに関係付けられた情報を、前記通信システム内の受信機に送信するステップを
    さらに含む、請求項8記載の方法。
  17. 通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させる命令を担持するコンピュータ読取可能媒体において、前記命令は実行される際に、1以上のプロセッサに請求項1記載の方法を実行させるように構成されているコンピュータ読取可能記憶媒体。
  18. 通信システムにおいてコチャネル干渉を最小化させる命令を担持するコンピュータ読取可能媒体において、前記命令は実行される際に、1以上のプロセッサに請求項8記載の方法を実行させるように構成されているコンピュータ読取可能記憶媒体。
  19. 定されたスクランブリングコードを含む2つのスクランブリングコード間の相互相関をテストする方法において、
    変調器で、望ましいヘッダおよび望ましいペイロードを備える、少なくとも1つの望ましい信号を発生させることと、
    変調器で、ヘッダおよびペイロードを備える干渉信号を発生させることと、
    前記コンピュータデバイスで、前記少なくとも1つの望ましい信号を、前記干渉信号と比較することと、
    前記コンピュータデバイスで、前記少なくとも1つの望ましい信号の前記干渉信号との前記比較に基づいて、前記少なくとも1つの望ましい信号と前記干渉信号との間の相互相関を決定することと、
    前記コンピュータデバイスで、前記少なくとも1つの望ましい信号と前記干渉信号との間の前記相互相関が指定されたコチャネル干渉基準を満たすか否かを決定することと
    を含み、
    前記望ましいペイロードはスクランブラで、第1のシードを使用してスクランブルされ、前記望ましいヘッダはスクランブラで、第1のヘッダコードを使用してスクランブルされており、
    前記干渉信号の前記ペイロードはスクランブラで、第2のシードを使用してスクランブルされ、前記干渉信号の前記ヘッダはスクランブラで、第2のヘッダコードを使用してスクランブルされており、
    前記指定されたコチャネル干渉基準は、前記少なくとも1つの望ましい信号と、前記干渉信号との間の相互相関を少なくとも減少させるために用いられる基準を含む、請求項1または8のいずれか1項記載の方法。
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