(57)【要約】【課題】デジタル伝送のデータ誤りを所定の尤度テーブルを用いて訂正する復号器及び受信装置を提供する。【解決手段】本発明のＬＤＰＣ復号部５０は、変調方式に応じて復調した信号から、予め規定された信号点配置で周期的に伝送されるパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部５２と、該抽出したパイロット信号の信号点を表す第１信号点配置と、予め定められた送信側信号点で規定されている理想信号点配置とを比較して、第１信号点配置と理想信号点配置との偏差をシンボル毎に算出し、第１信号点配置に対して当該偏差を補正した第２信号点配置を生成する第２信号点生成部５６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル伝送のデータ誤りを所定の尤度テーブルを用いて訂正する復号器であって、
変調方式に応じて復調した信号から、予め規定された信号点配置で周期的に伝送されるパイロット信号を抽出する既知信号抽出手段と、
該抽出したパイロット信号の信号点を表す第１信号点配置と、予め定められた送信側信号点で規定されている理想信号点配置とを比較して、第１信号点配置と理想信号点配置との偏差をシンボル毎に算出する偏差算出手段と、
復号時の尤度テーブルの生成のために、前記第１信号点配置に対して当該偏差を補正した第２信号点配置を生成する信号点配置補正手段と、
を備えることを特徴とする復号器。
【請求項２】
前記偏差は、当該パイロット信号の振幅及び位相の偏差を含むことを特徴とする、請求項１に記載の復号器。
【請求項３】
前記信号点配置補正手段は、
前記第１信号点配置のうち、前記理想信号点配置において変調方式に従う同一振幅を有する所定の振幅種類の信号点間での平均振幅を同一振幅種類の信号点の振幅として決定する手段と、
前記第１信号点配置における同一振幅種類の各信号点について、前記理想信号点配置における位相と前記第１信号点配置の信号点との間の位相偏差を計算し、変調方式に従う所定の位相種類の位相偏差を求め、この所定の位相種類の位相偏差を、同一振幅を持つ信号点群の位相・振幅グループに分類する手段と、
各位相・振幅グループに含まれる位相偏差を用いて、位相・振幅グループ毎に平均位相偏差を計算し、同一の位相・振幅グループに属する各信号点について当該平均位相偏差を理想信号点の位相に加算し、この加算した値を当該振幅における第２信号点配置の信号点の位相として補正する手段とを有することを特徴とする、請求項２に記載の復号器。
【請求項４】
前記信号点配置補正手段によって補正された第２信号点配置に従って、復号の尤度計算に用いる尤度テーブルを生成する手段を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の復号器。
【請求項５】
前記所定の尤度テーブルを用いてＬＤＰＣ復号を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の復号器。
【請求項６】
請求項５に記載の復号器を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星伝送路等で発生する歪補償技術に関し、特に、デジタル伝送方式の復号器及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル伝送方式では、各サービスで利用可能な周波数帯域幅において、より多くの情報が伝送可能となるように、多値変調方式がよく用いられる。周波数利用効率を高めるには、変調信号１シンボル当たりに割り当てるビット数（変調多値数）を高める必要があるが、周波数１Ｈｚあたりに伝送可能な情報速度の上限値と信号対雑音比の関係はシャノン限界で制限される。
【０００３】
衛星伝送路を用いた情報の伝送形態の一例として、衛星デジタル放送が挙げられる。例えば、図６に示すように、送信装置１００からの変調波信号は、衛星中継器３００を介して受信装置２００に伝送される。このような衛星デジタル放送において、衛星中継器３００は、主に、入力マルチプレクサ（ＩＭＵＸ）フィルター、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）、及び出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）フィルターからなり、ＩＭＵＸフィルターによって１チャンネル分ごとに帯域抽出を行い、ＴＷＴＡにより利得制御を行って、ＯＭＵＸフィルターで不要周波数成分を抑圧する。
【０００４】
このように、衛星中継器３００には、ハードウェア制限上、電力効率のよいＴＷＴＡがよく用いられる。また、限られた衛星中継器３００のハードウェア制限を最大限生かすため、衛星中継器３００の出力が最大となるように飽和領域でＴＷＴＡを動作させることが望ましい。しかし、ＴＷＴＡで発生する歪は伝送劣化につながるため、送信装置１００及び受信装置２００の伝送信号には、このＴＷＴＡで発生する歪で生じる伝送劣化に強い変調方式として、位相変調がよく利用される。
【０００５】
現在、日本では衛星デジタル放送の伝送方式としてＩＳＤＢ−Ｓと呼ばれる伝送方式が用いられ、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，８ＰＳＫといった位相変調が利用可能である。また、欧州の伝送方式であるＤＶＢ−Ｓ２では振幅位相変調（ＡＰＳＫ）と称される、さらなる周波数利用効率の改善を図った変調方式の実用化が成されている。たとえば、１６ＡＰＳＫであれば周波数利用効率は最大４ｂｐｓ／Ｈｚであり、３２ＡＰＳＫであれば最大５ｂｐｓ／Ｈｚ伝送することが可能である。
【０００６】
現在利用されている衛星デジタル放送では、誤り訂正符号を用いた受信装置における情報訂正が行われている。パリティビットと呼ばれる冗長信号を送るべき情報に付加することで信号の冗長度（符号化率）を制御し、雑音に対する耐性を上げることが可能である。誤り訂正符号と変調方式は密接に関わっており、冗長度を加味した周波数利用効率と信号対雑音比の関係はシャノン限界で定義される。シャノン限界に迫る性能を有する強力な誤り訂正符号の一つとしてＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が１９６２年にギャラガーによって提案されている（例えば、非特許文献１参照） 。
【０００７】
ＬＤＰＣ符号は、非常に疎な検査行列Ｈ（検査行列の要素が０と１からなり、且つ１の数が非常に少ない）により定義される線形符号である。また、ＬＤＰＣ符号は、符号長を大きくして適切な検査行列を用いることにより、シャノン限界に迫る伝送特性が得られる強力な誤り訂正符号であり、欧州の新しい衛星放送規格であるＤＶＢ−Ｓ２や広帯域無線アクセス規格ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおいてもＬＤＰＣ符号が採用されている。多値位相変調とＬＤＰＣ符号をはじめとする強力な誤り訂正符号を組み合わせることで、より高い周波数利用効率の伝送が可能となってきている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】R.G Gallager,“Low density parity check codes,”in Research Monograph series Cambridge, MIT Press，1963年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来からの送信装置及び受信装置における３２ＡＰＳＫにおける主信号及びパイロット信号のコンスタレーションのシミュレーション結果をそれぞれ図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す。３２ＡＰＳＫにおける送信側主信号のコンスタレーション（図１３（ａ）左上段）と送信側パイロット信号のコンスタレーション（図１３（ｂ）右上段）を参照するに、いずれも同じ位置に信号点をもつコンスタレーションとなっているものとする。一方、主信号及びパイロット信号の各々の受信側信号点遷移を直線で併記した場合（図１３（ａ）及び図１３（ｂ）における左中段及び右中段）、主信号の信号点間の遷移はすべての信号点間で起きているが、パイロット信号では限られた信号点間でしか起きていないことがわかる。この相違は特にＡＰＳＫ変調方式において、非線形伝送路下での歪みの影響が信号点の位置によって異なる場合に問題となる。
【００１０】
ＡＰＳＫの場合、最も半径が大きい円周上の信号点は非線形伝送路による歪みの影響を受けやすい。一般的な衛星中継器３００を構成するＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ、ＯＭＵＸフィルターを想定し、ＴＷＴＡの動作点をＯＢＯ＝３．４ｄＢとした中継器シミュレーターを計算機シミュレーションにより再現し、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）における左上段に示す主信号及び右上段に示すパイロット信号をそれぞれ変調した変調信号を入力した場合のコンスタレーションを、それぞれ図１３（ａ）及び図１３（ｂ）における左下段及び右下段に示す。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）における左下段及び右下段に示す結果から、特に最大半径を有する点において主信号のコンスタレーション(図１３（ａ）における左下段)は同心円上の点を中心に歪による信号点の広がりが生じているが、パイロット信号のコンスタレーション(図１３（ｂ）における右下段)では、同心円上から若干ずれた点を中心に歪による信号点の広がりが生じていることがわかる。
【００１１】
この歪みの影響に対するコンスタレーションのずれは最終的にはＬＤＰＣ復号時に行う尤度計算に影響を与え、伝送特性劣化の要因となる。よって、後述する図１２に示すエネルギー拡散回路のように、Ｉ軸及びＱ軸の符号の反転によるパイロット信号のエネルギー拡散を用いる場合は、パイロット信号の平均化によって得られる信号点配置を、主信号が非線形伝送路から受けた歪みの影響を反映した点に収束するように補正する何らかの手段が必要となる。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、受信側でパイロット信号と呼ばれる既知情報を変調した信号により伝送路における歪ベクトルを推定する際に、パイロット信号の信号点遷移の不均一性によって生じるパイロット信号点のずれを、理想信号点の振幅及び位相情報を用いて補正することで、伝送特性を改善する復号器及び受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による復号器及び受信装置は、上記のＩ軸及びＱ軸の符号の反転によるエネルギー拡散を施したパイロット信号を用いる際に、より主信号変調信号に近いパイロット信号点に収束させる。即ち、本発明による復号器及び受信装置は、パイロット信号を平均化することで得られた信号点配置（以下、第１信号点配置）を送信側信号点で規定する理想信号点と比較し、第１信号点配置と理想信号点との偏差により補正した第２信号点配置を求め、第２信号点配置を受信時の尤度計算に利用する。
【００１４】
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【００１５】
本発明による一態様の復号器及び受信装置は、第２信号点配置の振幅に関しては、第１信号点配置のうち、理想信号点において同一振幅を有する所定の振幅種類の信号点間での平均振幅を同一振幅種類の信号点の振幅として用いるようにする。例えば、図１０に示すような３２ＡＰＳＫの場合、同一振幅を有する信号点は３種類に分類されるため、３種類の平均振幅を求める。第１信号点配置から平均振幅を求めることで、第１信号点配置内で生じた振幅の偏差を抑えることができる。
【００１６】
更に、本発明による一態様の復号器及び受信装置は、第２信号点配置の信号点の位相に関して、第１信号点配置における同一振幅種類の各信号点について、理想信号点における位相と第１信号点配置の信号点の位相の差（以下、位相偏差と称する）を計算して、所定の位相種類の位相偏差（例えば３２ＡＰＳＫの場合、３２種類の位相偏差）を求め、この所定の位相種類の位相偏差を、同一振幅を持つ信号点群の位相・振幅グループに分類し（３２ＡＰＳＫの場合、３２個の信号点は同一振幅を持つ３種類の位相・振幅グループに分類されることから、３２種類の位相偏差も同様に３種類の位相・振幅グループに分類される。）、各位相・振幅グループに含まれる位相偏差を用いて、位相・振幅グループ毎に平均位相偏差を計算する。以上により、３種類の平均振幅及び平均位相偏差が得られる。
【００１７】
続いて、本発明による一態様の復号器及び受信装置は、同一の位相・振幅グループに属する各信号点について当該平均位相偏差を理想信号点の位相に加算し、この値を第２信号点配置の信号点の位相とする。このように平均位相偏差を理想信号点の位相に加算して得られる第２信号点で尤度テーブルを生成することで、第１信号点配置内で生じた位相の偏差を抑えることが可能となる。
【００１８】
即ち、本発明の復号器は、デジタル伝送のデータ誤りを所定の尤度テーブルを用いて訂正する復号器であって、変調方式に応じて復調した信号から、予め規定された信号点配置で周期的に伝送されるパイロット信号を抽出する既知信号抽出手段と、該抽出したパイロット信号の信号点を表す第１信号点配置と、予め定められた送信側信号点で規定されている理想信号点配置とを比較して、第１信号点配置と理想信号点配置との偏差をシンボル毎に算出する偏差算出手段と、復号時の尤度テーブルの生成のために、前記第１信号点配置に対して当該偏差を補正した第２信号点配置を生成する信号点配置補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の復号器において、前記偏差は、当該パイロット信号の振幅及び位相の偏差を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の復号器において、前記信号点配置補正手段は、前記第１信号点配置のうち、前記理想信号点配置において変調方式に従う同一振幅を有する所定の振幅種類の信号点間での平均振幅を同一振幅種類の信号点の振幅として決定する手段と、前記第１信号点配置における同一振幅種類の各信号点について、前記理想信号点配置における位相と前記第１信号点配置の信号点との間の位相偏差を計算し、変調方式に従う所定の位相種類の位相偏差を求め、この所定の位相種類の位相偏差を、同一振幅を持つ信号点群の位相・振幅グループに分類する手段と、各位相・振幅グループに含まれる位相偏差を用いて、位相・振幅グループ毎に平均位相偏差を計算し、同一の位相・振幅グループに属する各信号点について当該平均位相偏差を理想信号点の位相に加算し、この加算した値を当該振幅における第２信号点配置の信号点の位相として補正する手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の復号器において、前記信号点配置補正手段によって補正された第２信号点配置に従って、復号の尤度計算に用いる尤度テーブルを生成する手段を有することを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明の復号器は、前記所定の尤度テーブルを用いてＬＤＰＣ復号を行う点で特徴を有し、本発明の復号器を備える受信装置としても特徴付けられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による復号器及び受信装置によれば、特に、歪を有する伝送路に対する耐性の優れた情報伝送が可能となる。
【００２４】
よって、第１信号点配置を利用して求めた第２信号点配置にしたがって尤度テーブルを生成することで、第１パイロット内で発生していた信号点のずれを補正することが可能となり、非線形伝送路（即ち、主に中継器の増幅器）に起因する主信号の歪みの影響を、受信側で、当該歪みを反映した信号点配置の信号点に収束させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による一実施例のＬＤＰＣ復号部のブロック図を示す図である。
【図２】本発明による一実施例のＬＤＰＣ復号部の動作フロー例を示す図である。
【図３】本発明による一実施例のＬＤＰＣ復号部の３２ＡＰＳＫにおける信号点番号と同一振幅グループ番号の対応を示す図である。
【図４】本発明による一実施例のＬＤＰＣ復号部における３２ＡＰＳＫにおける第１信号点配置及び第２信号点配置のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】本発明による一実施例のＬＤＰＣ復号部における第１信号点配置及び第２信号点配置を用いた場合の、３２ＡＰＳＫ符号化率４／５におけるＣ／Ｎ対ビット誤り率特性の計算機シミュレーション結果を示す図である。
【図６】衛星デジタル放送の伝送形態の一例を示す図である。
【図７】高度衛星放送方式の送信装置の構成を示す図である。
【図８】高度衛星放送方式の従来からの受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】高度衛星放送方式の変調波信号形式の例を示す図である。
【図１０】３２ＡＰＳＫにおけるパイロット信号の一送信形態例である。
【図１１】従来からの受信装置の一部のＬＤＰＣ復号部を示す図である。
【図１２】従来からの送信装置におけるエネルギー拡散部の一例を示すエネルギー拡散回路例である。
【図１３】従来からの送信装置及び受信装置における３２ＡＰＳＫにおける主信号及びパイロット信号のコンスタレーションのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
はじめに、本発明の理解を容易にするために、ＬＤＰＣ符号を用いた高度衛星放送方式の送信装置１００及び受信装置２００の概略構成を簡潔に説明する。尚、説明の簡略化のため、本発明に係る部分のみを説明するが、高度衛星放送方式の送信装置１００及び受信装置２００は、ＬＤＰＣ符号を他の訂正符号方式に置き換えたり、又は併用したり、更にはインタリーバを適宜組み合わせて用いることができる。
【００２７】
（送信装置）
図７は、従来からの高度衛星放送方式の送信装置の構成を示す図である。この送信装置１００は、フレーム生成部１１０と、ＬＤＰＣ符号化部１２０（以下、符号化器とも称する。）と、エネルギー拡散部１３０と、マッピング部１４０と、時分割多重／直交変調部１５０とを備える。即ち、送信装置１００は、データストリームを送信する場合に、後述する図９における複数スロットの多重フレームの信号を生成してから変調波信号を生成するまでの一連の処理を行う。
【００２８】
フレーム生成部１１０は、ＬＤＰＣ符号化部１２０とともに機能して、ＬＤＰＣパリティを生成する。従って、フレーム生成部１１０及びＬＤＰＣ符号化部１２０は、後述する図９における複数スロットのフレームを生成し、エネルギー拡散部１３０に出力する。尚、フレーム生成部１１０により生成される多重フレームは、スロット数、ダミーの量、スロット長、同期ビット長、パイロットビット長、並びにＴＭＣＣ及びパリティビット長が予め定められた数になるように生成される。
【００２９】
ＬＤＰＣ符号化部１２０は、データ及び伝送制御信号に対して、所定の周期のＬＤＰＣ符号化を施す。ＬＤＰＣ符号化の具体的な方法は既知であり、且つ本願の主題ではないため更なる説明を割愛する。
【００３０】
エネルギー拡散部１３０は、それぞれ多重フレームの所定数のスロットを入力し、これらのデータ等の全体に対して、エネルギー拡散（ビットランダム化）を行う。
【００３１】
エネルギー拡散部１３０からのビットランダム化した信号は、同期及びパイロット信号を適宜挿入しながら、各種変調方式（ＢＰＳＫ，ＡＰＳＫ等）に応じて切り換えられ、マッピング部１４０（変調方式に応じた複数のマッピング）に入力される。
【００３２】
マッピング部１４０は、ＴＭＣＣ同期で指定された変調方式によるマッピングを行う。
【００３３】
時分割多重／直交変調部１５０は、フレーム単位の時分割多重を行い、直交変調を施して、変調波信号を生成する。
【００３４】
（受信装置）
図８は、高度衛星放送方式の従来からの受信装置２００の概略構成を示すブロック図である。この受信装置２００は、チャンネル選択部２１０と、直交検波部２２０と、伝送制御信号復号部２３０と、エネルギー逆拡散部２４０と、ＬＤＰＣ復号部２５０とを備えている。
【００３５】
チャンネル選択部２１０は、送信装置１００からの変調波信号を受信し、所定の周波数帯のチャンネルを選択し、そのチャンネルの信号を直交検波部２２０で扱う所定の周波数の信号に変換にする。例えば、変調波信号が衛星放送波であれば、１２ＧＨｚ帯の放送波（変調波信号）をＢＳアンテナで受信し、既知の周波数変換器（図示せず）を用いて１ＧＨｚ帯のＢＳ−ＩＦ信号に変換する。
【００３６】
直交検波部２２０は、チャンネル選択部２１０により選択されたチャンネルの所定の周波数の信号（例えばＢＳ−ＩＦ信号）を入力し、同期ベースバンド信号に変換する。
【００３７】
伝送制御信号復号部２３０は、直交検波部２２０により変換された同期ベースバンド信号を入力し、まずＴＭＣＣ信号の同期バイトを検出し、これを基準として、周期的に多重されているＢＰＳＫ変調波である位相基準バースト信号の位置も検出する。また、ＴＭＣＣ信号により伝送される変調方式・誤り訂正の情報についてのＴＭＣＣ情報の復号処理もエネルギー逆拡散部２４０を経て行う。伝送制御信号復号部２３０により復号された伝送制御情報（変調方式・誤り訂正のＴＭＣＣ情報）は、ＬＤＰＣ復号部２５０に入力される。
【００３８】
エネルギー逆拡散部２４０は、送信装置１００のエネルギー拡散部１３０において擬似ランダム符号がＭＯＤ２により加算された処理を元に戻すため、再度同じ擬似ランダム符号をＭＯＤ２により加算し、エネルギー逆拡散処理を行う。
【００３９】
ＬＤＰＣ復号部２５０は、直交検波部２２０から同期ベースバンド信号が入力されるともに、伝送制御信号復号部２３０により検出された変調方式・誤り訂正の情報が入力され、当該同期ベースバンド信号をＬＤＰＣ符号の検査行列を用いて復号処理を行う。
【００４０】
このように、ＬＤＰＣ符号を用いた高度衛星放送方式の送信装置１００及び受信装置２００であれば、多値位相変調とＬＤＰＣ符号をはじめとする強力な誤り訂正符号を組み合わせて、より高い周波数利用効率の伝送が可能となる。
【００４１】
しかしながら、このようなＬＤＰＣ符号等の強力な誤り訂正符号は白色雑音に対する訂正能力は優れているものの、衛星伝送路固有の歪に対する信号劣化に対する訂正能力は十分ではない。特に１６ＡＰＳＫや３２ＡＰＳＫといった振幅位相変調を衛星伝送路に用いる場合、衛星中継器３００や地球局で用いるＴＷＴＡ等の増幅器で生じる波形歪による信号劣化が位相変調に比べ、より大きく発生する。
【００４２】
一般的に、増幅器で発生する波形歪を抑える方法としては飽和領域から出力レベルを下げることで増幅器をより線形領域で動作させる手法がとられる。しかしながら、この場合、歪による伝送劣化は収まる一方で、衛星中継器３００の出力が低下し、地上における受信信号の低下につながってしまう。よって、衛星放送等でＡＰＳＫを適用するには、衛星出力をなるべく低下することなく、歪による伝送劣化に強い伝送方法の利用が不可欠となる。
【００４３】
ＤＶＢ−Ｓ２をはじめ最新の衛星デジタル放送方式では、誤り訂正符号の復号方法としてベイズ理論に基づく事後確率を最大化する手法（最尤復号）が用いられる。事後確率は尤度関数（式（１））により求まる。
【００４４】
【数１】
2010171905.tif 000004
【００４５】
尤度関数の定義より、尤度関数と、受信信号と理想信号点の距離を示すユークリッド距離は密接に関わっている。白色雑音のみの伝送路においては、受信信号点はＳ／Ｎに応じたガウス分布のランダム偏差を生じるが、白色雑音以外の特定の歪を含んだ伝送路においては、ランダム偏差に加え、特定の振幅・位相偏差を伴った信号点変移が起きる。特に、非線形増幅器にＡＰＳＫを入力した場合においては、ＡＰＳＫは複数種類の同心円を組み合わせて伝送する都合上、もっとも振幅の大きい同心円に属する信号点がより大きな信号偏差を生ずる。
【００４６】
尚、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｍｕ．ｇｏ．ｊｐ／ｊｏｈｏ＿ｔｓｕｓｉｎ／ｐｏｌｉｃｙｒｅｐｏｒｔｓ／ｊｏｈｏ＿ｔｓｕｓｉｎ／ｂｕｎｋａｋａｉ／０８０７２９＿１．ｈｔｍｌに「資料６０−１−２ 放送システム委員会報告」として公開されている、総務大臣から情報通信審議会（以下、情通審）への諮問２０２３号「放送システムに関する技術的条件」に対する、報告書「情報通信審議会  情報通信技術分科会  放送システム委員会  報告」(平成２０年７月２９日)に示された高度衛星デジタル放送方式（本明細書中、高度衛星放送方式と称する。）では、ＡＰＳＫに対する伝送特性改善についても考慮している。
【００４７】
図９に高度衛星放送方式の変調波信号形式の例を示す。変調波信号は、フレーム単位で変調方式や誤り訂正符号の符号化率を含む伝送パラメータの変更が可能である。また、１フレームは１２０個の変調スロットで構成され、５変調スロットごとに変調方式と符号化率を指定して伝送可能である。各変調スロットは２４シンボルの同期信号、３２シンボルのパイロット信号、及び１３６シンボルのデータと４シンボルのＴＭＣＣ信号の対が、６６回、時分割多重される。
【００４８】
図１０は、３２ＡＰＳＫにおけるパイロット信号の一送信形態例であり、予め伝送順序が決められた送信シンボルに対する既知送信ビットの対応を示す図である。パイロット信号は、図１０に示すように、３２ＡＰＳＫの場合、シンボル“０００００”から“１１１１１”に対応する信号点が順に伝送される。図１０(a)、図１０（ｂ）、及び図１０（ｃ）は、それぞれ第１シンボル、第２シンボル、第３２シンボルに対応する信号点を「黒丸」で表している。
【００４９】
図１１に、このパイロット信号を用いる従来から知られている受信装置２００の一部のＬＤＰＣ復号部２５０を示す。パイロット信号を含まないシステムの場合、直交検波されたＩ信号及びＱ信号に対し、尤度テーブルを参照しながら、ＬＤＰＣ復号を行うが、このＬＤＰＣ復号部２５０では、パイロット信号についてシンボルごとに平均化を行い、伝送路における非線形歪の影響を受けた後の信号点配置を取得し、得られた信号点配置をもとに尤度テーブルを生成又は更新することで性能向上が可能である（同報告書の参考資料１‐８「パイロット信号による受信特性の改善」参照）。
【００５０】
具体的には、ＬＤＰＣ復号部２５０は、パイロット信号抽出部２５２と、パイロット信号平均化処理部２５３と、尤度テーブル生成部２５４と、所定のメモリ（図示せず）内に格納される尤度テーブル２５５と、ＬＤＰＣ復号器２５１とを備える。
【００５１】
パイロット信号抽出部２５２は、直交検波部２２０により変換された同期ベースバンド信号を入力し、事前に検出したＴＭＣＣ信号内のパイロットタイミングを表す同期情報の信号（パイロットタイミング信号）を用いてパイロット信号の信号点の位置を抽出し、順次、パイロット信号平均化処理部２５３に送出する。
【００５２】
パイロット信号平均化処理部２５３は、シンボルごとにパイロット信号の信号点の平均化を行って、この情報を尤度テーブル生成部２５４に送出する。
【００５３】
尤度テーブル生成部２５４は、シンボルごとに平均化されたパイロット信号の信号点についての復号器出力対数尤度比 （ＬＬＲ：Ｌｏｇ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ）を表す、ＬＤＰＣ復号における尤度計算に用いる尤度テーブル２５５を生成し、所定のメモリ内に格納するか、又は更新する。尚、尤度テーブル２５５は、予め定められたスロット長で変調方式や符号化率に応じて個別に生成するのが好適であり、尤度テーブル２５５の生成に用いる変調方式及び符号化率の情報は、事前に検出したＴＭＣＣ信号内のＴＭＣＣ情報に従う信号（変調方式・符号化率選択信号と称する）から得られる。
【００５４】
ＬＤＰＣ復号器２５１は、尤度テーブル２５５のＬＬＲ、及び変調方式・符号化率選択信号に基づいて、直交検波部２２０により変換された同期ベースバンド信号の情報をＬＤＰＣ復号して復号信号を送出する。
【００５５】
尚、このような固定のパターン（即ち、パイロット信号点の繰り返しのパターン）を周期的に多重してしまうと、変調信号の周波数成分に線スペクトルが発生することになるために、パイロット信号も送信側でエネルギー拡散を行う。図１２に示すエネルギー拡散部１３０の一例を示すエネルギー拡散回路は、入力されるデータ２６０（Ｄ１〜Ｄ１５）について順次出力データを加算して先頭に再入力することを繰り返すための加算回路２６１と、０又は１で構成される疑似ランダム系列（ＰＮ系列）を生成してパイロット信号の信号点のＩ軸及びＱ軸の符号の反転を行うレベル変換回路２６２と、拡散対象信号点（Ｉ，Ｑ）に対して、レベル変換回路２６２によりレベル変換した値をそれぞれ乗算してパイロット信号のエネルギー拡散を行った拡散出力信号点（Ｉ’，Ｑ’）を送出する乗算回路２６３，２６４とを備える。尚、このようなエネルギー拡散回路の詳細は、前述の報告書の２．２．８節「エネルギー拡散方式」を参照されたい。
【００５６】
しかしながら、ＰＮ系列によるエネルギー拡散を用いた場合、線スペクトルの発生は防げるものの、パイロット信号では、一定の順序で各信号点を繰り返し伝送するため、信号点間で遷移できる位置はＩ軸及びＱ軸上の符号を反転させた場合と反転させない場合の２種類に限られ、信号点間の遷移は限られたパターンしか、とりえないことになる。この限られた信号点間の遷移は、前述した図１３に示されている。
【００５７】
この場合、シンボルごとにパイロット信号の信号点の平均化を行っても、限られた遷移をした信号点のみを平均化することになり、非線形伝送路で受ける歪も偏ったものとなる。このため、結果として得られる信号点配置は、あらゆる遷移をした信号点を平均化して得られる信号点配置とは若干のずれが生じることになる。これは、実際のデータ信号（主信号）の受信時の確からしさの欠如を意味する。
【００５８】
即ち、主信号の変調信号は、十分にエネルギー拡散されたデータに対してシンボル毎に変調マッピングが行われているため、主信号における変調信号点の遷移位置は、利用可能な全てのマッピング位置にランダムに遷移可能である。よって、パイロット信号と主信号は同一の信号点配置を有するものの、両者の平均化後の信号点配置はわずかに異なったものとなる。この信号点配置のずれは、前述した図１３に示されている。
【００５９】
本発明による復号器及び受信装置は、上記のＩ軸及びＱ軸の符号の反転によるエネルギー拡散を施したパイロット信号を用いる際に、より主信号変調信号に近いパイロット信号点に収束させる構成を提供する。
【００６０】
以下、本発明による一実施例の復号器及び受信装置について説明する。
【００６１】
図１に、本発明による一実施例の復号器（ＬＤＰＣ復号部５０）のブロック図を示す。尚、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０は、図８に示す受信装置２００における従来からのＬＤＰＣ復号部２５０と置き換えることで、本発明による一実施例の受信装置を構成することになる。従って、ＬＤＰＣ復号部５０を除く受信装置の動作は、図８に示すものと同様であり、更なる詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施例のＬＤＰＣ復号部５０は、パイロット信号抽出部５２と、パイロット信号平均化処理部５３と、尤度テーブル生成部５４と、所定のメモリ（図示せず）内に格納される尤度テーブル５５と、ＬＤＰＣ復号器５１と、第２信号点生成部５６とを備える。尚、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０におけるパイロット信号抽出部５２、パイロット信号平均化処理部５３、尤度テーブル生成部５４、尤度テーブル５５、及びＬＤＰＣ復号器５１は、それぞれ図１１に示すＬＤＰＣ復号部２５０におけるパイロット信号抽出部２５２、パイロット信号平均化処理部２５３、尤度テーブル生成部２５４、尤度テーブル２５５、及びＬＤＰＣ復号器２５１と同様の機能を有し、同様に動作する。従って、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０は、第２信号点生成部５６を備える点で、図１１に示すＬＤＰＣ復号部２５０とは相違する。
【００６３】
第２信号点生成部５６は、パイロット信号平均化処理部５３から供給される受信時に抽出したパイロット信号を平均化することで得られる第１信号点配置と、予め定められた送信側信号点で規定する理想信号点とを比較し、第１信号点配置と理想信号点との偏差を算出し、第１信号点配置に対してこの偏差を補正した第２信号点配置を生成して尤度テーブル生成部５４に送出する機能を有する。
【００６４】
従って、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０は、変調方式に応じて復調した信号から、予め規定された信号点配置で周期的に伝送されるパイロット信号を抽出し、該抽出したパイロット信号の信号点を表す第１信号点配置と、予め定められた送信側信号点で規定されている理想信号点配置とを比較して、第１信号点配置と理想信号点配置との偏差をシンボル毎に算出し、復号時の尤度テーブルの生成のために、第１信号点配置に対して当該偏差を補正した第２信号点配置を生成するように機能する。特に、ＬＤＰＣ復号部５０は、第１信号点配置のうち、理想信号点配置において変調方式に従う同一振幅を有する所定の振幅種類の信号点（３２ＡＰＳＫの場合、同一振幅を有する信号点は３種類）間での平均振幅を同一振幅種類の信号点の振幅として決定し、第１信号点配置における同一振幅種類の各信号点について、理想信号点における位相と第１信号点配置の信号点との間の位相偏差を計算し、変調方式に従う所定の位相種類の位相偏差（例えば３２ＡＰＳＫの場合、３２種類の位相偏差）を求め、この所定の位相種類の位相偏差を、同一振幅を持つ信号点群の位相・振幅グループに分類し（３２ＡＰＳＫの場合、３２個の信号点は同一振幅を持つ３種類の位相・振幅グループに分類されることから、３２種類の位相偏差も同様に３種類の位相・振幅グループに分類される。）、各位相・振幅グループに含まれる位相偏差を用いて、位相・振幅グループ毎に平均位相偏差を計算し、同一の位相・振幅グループに属する各信号点について当該平均位相偏差を理想信号点の位相に加算し、この加算した値を当該振幅における第２信号点配置の信号点の位相として補正するように機能する。また、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０は、第２信号点配置に従って、復号の尤度計算に用いる尤度テーブルを生成し、この尤度テーブルを用いて主信号のＬＤＰＣ復号を行う機能を有する。
【００６５】
ここで、第２信号点生成部５６は、ロジック回路で構成することができる。或いは又、第２信号点生成部５６は、所定のメモリ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるコンピュータとして構成することもでき、ＬＤＰＣ復号部５０の機能を実現するためのプログラム、及び変調方式毎の理想信号点配置のデータを当該所定のメモリに予め格納しておくことができる。また、第２信号点生成部５６は、変調方式毎の理想信号点配置のデータを選定するために、変調方式・符号化率選択信号を受信して判別するように構成することができる。
【００６６】
以下、本実施例の復号器（ＬＤＰＣ復号部５０）の動作について図２及び図３を参照して詳細に説明する。
【００６７】
図２に、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０に係る動作フロー例を示す。ここで、限定するものではないが、発明の理解を容易にするために、図２に記す信号点系列は、全て複素信号を想定する。また、前述したように、衛星中継器３００（又は衛星伝送路）に信号を伝送することを想定する。さらに、伝送路歪みは、送信装置１００から伝送路を介して受信装置２００（又は復号器）へ経る過程においてのみ発生することを想定する。また、３２ＡＰＳＫを想定して説明する。
【００６８】
図２を参照するに、ステップＳ１（Ｓｔｅｐ１）にて、パイロット信号抽出部５２により、既知パターンを情報源とするパイロット信号列が含まれる変調信号を受信し、第１信号点配置として、(I_1st_pilot_m.n, Q_1st_pilot_m.n)を求める。第１パイロット信号点は、既知パターンが変調された信号であるため、該当パイロット信号を単純平均化することで求めることができる。ここで、nは同一振幅グループ番号、mは同一振幅グループ内での信号点番号と定義する。また、m_max.nを同一振幅グループnに属する最大信号点番号と定義する。３２ＡＰＳＫを例にとると、同一振幅を有する同一振幅グループが３種類、また３種類の同一振幅グループ毎に３２種類の信号点が振幅の小さい順に４，１２及び１６の信号点からなる信号点群に分類される。このため、最大信号点番号m_max.1＝4,m_nmax_2＝12,m_nmax.3＝16となる。図３に、３２ＡＰＳＫにおける信号点番号と同一振幅グループ番号の対応を示している。
【００６９】
続いて、ステップＳ２（Ｓｔｅｐ２）にて、パイロット信号平均化処理部５３により、求めた第１信号点配置(I_1st_pilot_m.n, Q_1st_pilot_m.n)を用いて、各同一振幅グループ番号nにおける平均振幅Ave_Amp_nを式（２）により求める。
【００７０】
【数２】
2010171905.tif 000005
【００７１】
３２ＡＰＳＫの場合、同一振幅グループは３種類あるため、平均振幅Ave_Amp_nは３種類の平均振幅が求まる。
【００７２】
続いて、ステップＳ３（Ｓｔｅｐ３）にて、第２信号点生成部５６により、第１信号点配置(I_1st_pilot_m.n, Q_1st_pilot_m.n)及び理想信号点配置(I_ideal_m.n,Q_ideal_m.n)を用いて、各m.nにおける位相誤差量Δφm.nを式（３）により求める。
【００７３】
【数３】
2010171905.tif 000006
【００７４】
３２ＡＰＳＫの場合、m.nは３２通りあるため、位相誤差量Δφm.nは３２種類求まる。
【００７５】
続いて、ステップＳ４（Ｓｔｅｐ４）にて、各m.nにおける位相誤差量Δφm.nを用いて、各nにおける平均位相誤差量Ave_Δφnを式（４）により求める。
【００７６】
【数４】
2010171905.tif 000007
【００７７】
３２ＡＰＳＫの場合、同一振幅グループは３種類あるため、平均位相誤差量Ave_Δφnは３種類求まる。
【００７８】
続いて、ステップＳ５（Ｓｔｅｐ５）にて、第２信号点生成部５６により、各nにおける平均振幅Ave_Amp_n, 平均位相誤差量Ave_Δφn を用いて、各nにおける第２信号点配置(I_2nd_pilot_m.n, Q_2nd_pilot_m.n)を式（５）により求める。
【００７９】
【数５】
2010171905.tif 000008
【００８０】
式(５)による平均化処理によって、第１信号点配置に含まれる非線形歪みの影響を軽減した振幅及び位相を用いることにより、第２信号点配置を得ることができる。
【００８１】
最後に、ステップＳ６（Ｓｔｅｐ６）にて、第２信号点生成部５６により、第２信号点配置を式（１）に示す尤度比の計算式における理想信号点として利用することで、復号特性の改善を図ることが可能となる。
【００８２】
このようにして得られた第２信号点配置に基づいて尤度テーブルを生成又は更新することにより、復号特性の改善を図ることが可能となる。
【００８３】
図４に、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０における３２ＡＰＳＫにおける第１信号点配置及び第２信号点配置のシミュレーション結果を示す。特に最外周円において、第２信号点配置がより受信信号の中心に近い点に収束していることがわかる。
【００８４】
図５に、本実施例のＬＤＰＣ復号部５０における第１信号点配置及び第２信号点配置を用いた場合の、３２ＡＰＳＫ符号化率４／５におけるＣ／Ｎ対ビット誤り率特性の計算機シミュレーション結果を示す。ここで、計算機シミュレーションに用いた伝送路の系統としては、衛星伝送路を想定した。衛星伝送路としては、一般的な衛星中継器３００を構成するＩＭＵＸフィルター、ＴＷＴＡ、ＯＭＵＸフィルターを想定し、計算機シミュレーションにより系統を再現した。ＴＷＴＡの動作点はＯＢＯ＝３．０ｄＢ及び３．４ｄＢの２種類について計算を行った。
【００８５】
図５から、第２信号点配置を用いた場合、ＯＢＯ＝３．４ｄＢではＢＥＲ＝１Ｅ‐５点において０．２ｄＢのＣ／Ｎ改善、ＯＢＯ＝３．０ｄＢの場合ではＢＥＲ＝１Ｅ‐５点において０．３ｄＢのＣ／Ｎ改善が得られることがわかる。
【００８６】
よって、既知パターンを用いるパイロット信号による非線形伝送路の歪み補償の実施において、本発明を用いることで伝送性能の改善を図ることが可能である。また、本発明は平均振幅及び平均位相誤差を計算する際の信号点番号及び同一振幅グループを変調方式に応じて選定することができるので、任意の変調方式に適用可能であり、多様な変調方式に対する歪改善を図ることが可能となる。
【００８７】
また、上述の実施例では、特定の衛星中継器、変調方式、及びＬＤＰＣ符号を適用した場合について説明したが、本発明は、地上中継器や他の変調方式、並びに尤度計算を要する任意の誤り訂正符号に適用することができることは実施例の説明から明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、受信側で伝送路歪みを好適に低減させることができるので、任意のデジタル伝送方式の復号器及び受信装置に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
５０  ＬＤＰＣ復号部
５１  ＬＤＰＣ復号器
５２  パイロット信号抽出部
５３  パイロット信号平均化処理部
５４  尤度テーブル生成部
５５  尤度テーブル
５６  第２信号点生成部
１００  送信装置
１１０  フレーム生成部
１２０  ＬＤＰＣ符号化部
１３０  エネルギー拡散部
１４０  マッピング部
１５０  時分割多重／直交変調部
２００  受信装置
２１０  チャンネル選択部
２２０  直交検波部
２３０  伝送制御信号復号部
２４０  エネルギー逆拡散部
２５０  ＬＤＰＣ復号部
２５１  ＬＤＰＣ復号器
２５２  パイロット信号抽出部
２５３  パイロット信号平均化処理部
２５４  尤度テーブル生成部
２５５  尤度テーブル
２６０  データ
２６１  加算回路
２６２  レベル変換回路
２６３，２６４  乗算回路
【図１】
2010171905.tif 000009
【図２】
2010171905.tif 000010
【図３】
2010171905.tif 000011
【図５】
2010171905.tif 000012
【図６】
2010171905.tif 000013
【図７】
2010171905.tif 000014
【図８】
2010171905.tif 000015
【図９】
2010171905.tif 000016
【図１０】
2010171905.tif 000017
【図１１】
2010171905.tif 000018
【図１２】
2010171905.tif 000019
【図１３】
2010171905.tif 000020
【図４】
2010171905.tif 000021