(57)【要約】【課題】複数のビットストリームを伝送する際に、特定のビットストリームについて、ビット誤りが発生し難い伝送を行うとともに、周波数インターリーブの効果を高める。【解決手段】複数系列のビットストリームを変調して送信する送信装置において、Ｍ（Ｍは２以上の整数）ビットを一つの信号点としてマッピングする際に、Ｍビットを複数のグループに分割し、各グループに異なるビットストリームを割り当てることを特徴とする。また、複数系列のビットストリームが一つの信号点にマッピングされて、変調された信号を受信する受信装置は、前記信号点をデマッピングし、得られたビット別のデータを前記複数系列のビットストリームに分離することを特徴とする。【選択図】図１
2018064186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数系列のビットストリームを変調して送信する送信装置において、
Ｍ（Ｍは２以上の整数）ビットを一つの信号点としてマッピングする際に、Ｍビットを複数のグループに分割し、各グループに異なるビットストリームを割り当てる階層マッピング部を備え、
前記階層マッピング部は、第１系列のビットストリームに基づくデータからＮａ（Ｎａは１以上の整数）ビットを抽出する第１のビット抽出部と、
第２系列のビットストリームに基づくデータからＮｂ（Ｎｂは１以上の整数）ビットを抽出する第２のビット抽出部と、
前記Ｎａビットと前記Ｎｂビットを合成するビット合成部と、
前記ビット合成部にて合成されたビットを一つの信号点としてＩＱ座標上にマッピングするマッピング部とを備えていることを特徴とする、送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送信装置において、
前記Ｍビットをビット誤りの発生しやすさを基準として、複数グループに分割したことを特徴とする、送信装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の送信装置において、
第１系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第１の誤り訂正符号化部と、第２系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第２の誤り訂正符号化部とを更に備え、誤り訂正符号化処理されたビットストリームを前記階層マッピング部に入力することを特徴とする、送信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の送信装置において、
前記第１の誤り訂正符号化部と前記第２の誤り訂正符号化部は、異なる符号化処理を行うことを特徴とする、送信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の送信装置において、
前記階層マッピング部で生成した信号点（データシンボル）を、周波数軸及び時間軸上に配置してＯＦＤＭ変調を行うことを特徴とする、送信装置。
【請求項６】
複数系列のビットストリームが一つの信号点にマッピングされて、変調された信号を受信する受信装置において、前記信号点をデマッピングし、得られたビット別のデータを前記複数系列のビットストリームに分離する階層デマッピング部を備え、
前記複数系列のビットストリームはマッピング前に誤り訂正符号化処理されており、
前記階層デマッピング部は、前記信号点をデマッピングして各ビットの尤度を求めるデマッピング部と、
前記各ビットの尤度を前記複数系列のビットストリームに分離する尤度分離部とを備え、
各系列のビットストリームごとに前記尤度に基づいて誤り訂正復号処理を行うことを特徴とする、受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び受信装置に関し、特に、同一チャンネルで雑音耐性の異なる複数のビットストリームを伝送する送信装置及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、映像配信サービスに対するニーズが多様化しており、複数の受信形態を想定した映像配信も行われている。例えば、現行の地上波テレビ放送では階層伝送技術が利用されており、同一チャンネルの中で、雑音耐性と画質の異なる複数のサービスが提供されている。具体的には、現行の地上デジタル放送では、１チャンネルの周波数帯域（約６ＭＨｚ）を１３の帯域（セグメント）に分割し、このうちの伝送帯域の中央にある１セグメントを移動受信端末（モバイル端末）向けの部分受信部として利用し、強い雑音耐性の映像を送信するサービス（いわゆる、ワンセグ放送）を提供するとともに、他の１２個のセグメントを用いて、固定受信端末（家庭用テレビ等）向けの高画質な映像を送信するサービス（ハイビジョン放送等）を提供している（非特許文献１）。このように、異なる雑音耐性を実現しながら、１チャンネルのなかで異なるビットストリームを伝送する技術が注目されている。
【０００３】
図４に、従来のマッピング処理により、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）伝送を用いて、複数のビットストリームを階層伝送する送信装置及び受信装置の一例のブロック図を示す。入力ビットストリームは２階層とし、雑音耐性の高い（例えば、移動受信端末向けの）ビットストリーム１をＡ階層、雑音耐性は低いが高画質のビットストリーム２をＢ階層と呼ぶこととする。Ａ階層のビットストリームのデータをａ、Ｂ階層のビットストリームのデータをｂで表わす。
【０００４】
図４（Ａ）に示す送信装置１０は、インターフェイス部１１、階層分割部１２、誤り訂正符号化部１３，１４、マッピング部１５，１６、ＯＦＤＭフレーム構成部１７、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１８、直交変調部１９を備え、２つのビットストリームが合成された信号が入力されて、ＯＦＤＭ変調された送信信号を出力する。
【０００５】
インターフェイス部１１は、映像・音声などのデジタル化された入力信号（例えば、２つの階層のビットストリーム）を受け、このデータ列に対して後続の処理に適したインターフェイス処理を行う。例えば、後続の誤り訂正符号化処理で、欧州の地上デジタル放送の伝送規格ＤＶＢ−Ｔ２（非特許文献２）で使用されている誤り訂正符号を用いる場合、符号長６４８００ビットのＬＤＰＣ（low-density parity-check code）符号化を行うためのブロック化処理等のインターフェイス処理が行われる。
【０００６】
階層分割部１２は、インターフェイス部１１から受け取ったデータを、それぞれの階層データに分割する。そして、Ａ階層のビットデータを誤り訂正符号化部１３に出力し、Ｂ階層のビットデータを誤り訂正符号化部１４に出力する。
【０００７】
誤り訂正符号化部１３，１４は、階層分割部１２から受け取った入力データ（データブロック等）に対して、それぞれ所定の符号化率で誤り訂正符号化処理を適用する。ここでは、誤り訂正符号化部１３がＡ階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列をマッピング部１５に出力する。また同様に、誤り訂正符号化部１４がＢ階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列をマッピング部１６に出力する。具体的には、所定ビット数のブロック化されたデータに誤り訂正符号を付与して、所定長の誤り訂正ブロックを生成する。誤り訂正符号としては、例えば、ＬＤＰＣ符号を使用することが望ましいが、他の誤り訂正符号であっても良い。後述するように、ＬＤＰＣ符号を使用した場合、受信側のデマッピング処理ではビットが０であるか１であるかのもっともらしさの比であるＬＬＲ（対数尤度比：Logarithm of Likelihood Ratio）を算出し、その後、尤度の情報であるＬＬＲを利用して誤り訂正復号を行うことができる。
【０００８】
マッピング部１５，１６は、誤り訂正符号化処理が適用されたビット列のｍビット（ｍは１以上の整数）を一つの単位として、ＩＱ平面上の複素数、すなわち、ＩＱ平面において定義される理想的な信号点の座標にマッピングする処理を行う。ここで、マッピング部１５，１６で、１０２４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）を適用する場合、誤り訂正符号化されたビットストリームは、１０ビット単位でマッピングされる。入力ビットをａ[0], ａ[1], …, ａ[9]と表すこととし（ここでa[*]∈(0,1)である）、マッピングの出力を（Ｉ, Ｑ）の複素数で表わす（ここでＩ, Ｑはそれぞれ実数である）。例えば、欧州のケーブルテレビの伝送規格であるＤＶＢ−Ｃ２（非特許文献３）では、１０２４ＱＡＭが採用されており、入力ビット（ａ[0], ａ[1], ａ[2], ａ[3], ａ[4], ａ[5], ａ[6], ａ[7], ａ[8], ａ[9]） ＝ （０，０，０，０，０，０，０，０，０，０）に対し、出力Ｉ／Ｑ ＝ （31／6821/2，31／6821/2）にマッピングされる。
【０００９】
マッピング部１５は、誤り訂正符号化部１３から入力された、Ａ階層の１０ビットのデータ列（ａ[0]−ａ[9]）をマッピングし、その結果のＩ／ＱデータをＯＦＤＭフレーム構成部１７に出力する。同様に、マッピング部１６は、誤り訂正符号化部１４から入力された、Ｂ階層の１０ビットのデータ列（ｂ[0]−ｂ[9]）をマッピングし、その結果のＩ／ＱデータをＯＦＤＭフレーム構成部１７に出力する。なお、マッピング部１５，１６のマッピング処理（キャリア変調方式）を異ならせても良い。例えば、現行の地上波デジタル放送では、ワンセグサービス用のデータをＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）：符号化率２／３で変調し、ハイビジョン・サービス用のデータを６４ＱＡＭ：符号化率３／４で変調している。このように、マッピング部１５の変調方式をマッピング部１６よりも雑音耐性の高い変調方式とすることができる。
【００１０】
ＯＦＤＭフレーム構成部１７は、マッピング部１５，１６で形成されたシンボル（Ｉ／Ｑデータ）を、複数のサブキャリア（周波数軸）及び時間軸上に配置し、ＯＦＤＭフレームを構成する。ＯＦＤＭフレーム構成部では、Ａ階層とＢ階層のデータキャリアシンボルを合わせて用いてＯＦＤＭフレームを生成する。なお、図示していないが、必要に応じて、パイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）やＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration and Control）信号をフレーム内に配置して良い。日本における現行の地上デジタル放送ＩＳＤＢ―Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）方式では、ＯＦＤＭフレーム構成部は周波数分割多重により階層伝送を行う。例えば、Ａ階層のデータキャリアシンボルを伝送帯域の中央の周波数領域に配置し、Ｂ階層のデータキャリアシンボルをＡ階層の両側の周波数領域に配置することができる。また、欧州のＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting - Terrestrial）２では、ＯＦＤＭフレーム構成部は時間分割多重により階層伝送を行う。
【００１１】
ＩＦＦＴ部１８は、ＯＦＤＭフレーム構成部１７からのＯＦＤＭフレーム化した信号が入力され、この変調信号をＩＦＦＴ処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。そして、ＩＦＦＴ部１８は、時間領域の信号に変換した変調信号を直交変調部１９に出力する。
【００１２】
直交変調部１９は、ＩＦＦＴ部１８から出力される信号に基づいて、各シンボルの直交変調を行って送信信号を生成する。その後、送信装置１０は、直交変調された送信信号を無線周波数に変換し、必要な増幅等を行って、１つ又は複数のアンテナを用いて受信装置に向けて送信する。
【００１３】
次に、従来の階層伝送を行う受信装置について、図４（Ｂ）に基づいて説明する。受信装置３０は、直交復調部３１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部３２、データシンボル抽出部３３、デマッピング部３４，３５、誤り訂正復号部３６，３７、階層合成部３８、インターフェイス部３９を備え、ＯＦＤＭ変調された受信信号が入力されて、ビットストリーム１とビットストリーム２の合成された信号を復号して、出力する。
【００１４】
送信側から送られた無線信号は、１つ又は複数のアンテナで受信され、無線周波数の信号を所定の中間周波数に周波数変換する等、必要な処理を行い、直交復調部３１に受信信号として入力される。直交復調部３１は、入力された受信信号に対して直交復調を行う。さらに、ガードインターバルの除去等、その後のＦＦＴ処理のために必要な信号処理を行い、ＦＦＴ部３２に出力する。
【００１５】
ＦＦＴ部３２は、直交復調された信号をＦＦＴ処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、ＦＦＴ部３２は、周波数領域に変換された信号を、データシンボル抽出部３３に出力する。
【００１６】
データシンボル抽出部３３は、ＦＦＴ部３２で周波数領域に変換された信号（ＯＦＤＭフレーム信号）から、必要なデータ信号（データシンボル）や、ＴＭＣＣ信号、パイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）等を抽出する。得られたデータシンボル（Ｉ／Ｑデータ）は階層別に分離され、Ａ階層のデータシンボルをデマッピング部３４へ出力し、Ｂ階層のデータシンボルをデマッピング部３５へ出力する。
【００１７】
デマッピング部３４は、Ａ階層のデータを復調するデマッピングを行い、デマッピング部３５は、Ｂ階層のデータを復調するデマッピングを行う。ここでのデマッピングは、ＩＱ平面にマッピングされた受信シンボル（受信信号）から、受信シンボルが表すビット列（例えば、１０２４ＱＡＭであれば１０ビット）の各ビットに対応する尤度を求める処理である。すなわち、本発明における「デマッピング処理」とは、誤り訂正復号に使用するＬＬＲ（対数尤度比）を算出する操作に相当する。デマッピング部３４で算出された各ビットのＬＬＲ（α[0], α[1], …, α[9]）は、誤り訂正復号部３６に出力され、デマッピング部３５で算出された各ビットのＬＬＲ（β[0], β[1], …, β[9]）は、誤り訂正復号部３７に出力される。
【００１８】
誤り訂正復号部３６は、デマッピング部３４から出力されたＡ階層のビット列に対応するＬＬＲ（α[0]−α[9]）を利用して、誤り訂正復号処理を行う。また、誤り訂正復号部３７は、デマッピング部３５から出力されたＢ階層のビット列に対応するＬＬＲ（β[0]−β[9]）を利用して、誤り訂正復号処理を行う。誤り訂正されたビット列は、階層合成部３８に出力される。
【００１９】
階層合成部３８は、誤り訂正されたＡ階層データとＢ階層データを合成し、多重化されたデータ列を生成する。
【００２０】
インターフェイス部３９は、階層合成部３８から出力される、２つ階層が合成されて多重化されたデータに対して、必要なデータ処理を行い、映像・音声などのデータ信号である、ビットストリーム１＋ビットストリーム２の再多重化された信号を出力する。
【００２１】
図４の送信装置及び受信装置は、Ａ階層、Ｂ階層で使用する誤り訂正符号の符号化率、マッピングの信号点数を変更することで、雑音耐性の異なる２階層のビットストリームを伝送することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」標準規格、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｂ３１、一般社団法人 電波産業会、<URL:http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B31v1_9.pdf>
【非特許文献２】“Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)”, <URL: https://www.dvb.org/standards/dvb-t2>
【非特許文献３】“Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital transmission system for cable systems (DVB-C2)”, <URL: https://www.dvb.org/standards/dvb-c2>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従来の階層伝送では、それぞれのビットストリームをそれぞれ独立してマッピング処理し、その後、ＯＦＤＭフレームの中で両者を一体化していた。しかしながら、従来のマッピング処理のように、単一のビットストリームをＭ（Ｍは２以上の整数）ビット単位でＩＱ値にマッピングするとき、Ｍビットのなかに誤りの発生しやすいビットと、誤りの発生しにくいビットが混在している場合、ビット誤り率特性が劣化する要因の一つとなっていた。
【００２４】
図５に、１０２４ＱＡＭ伝送のガウス雑音環境下における各ビットの誤り率特性を示す。図５のビット誤り率特性は、誤り訂正符号としてＤＶＢ−Ｔ２のＬＤＰＣ符号（符号長６４８００, 符号化率Ｒ＝４／５）を使用し、図６の系統で測定したものである。
【００２５】
まず、図６の測定系統について、簡単に説明する。図６（Ａ）の送信装置は、入力信号として１系統のビットストリーム１を入力する１階層伝送であり、マッピング処理は１０２４ＱＡＭ、ＩＱ平面ではグレイ符号により信号点の座標を定めるものとする。
【００２６】
入力されたビットストリーム１は、インターフェイス部１１で誤り訂正符号化に適したインターフェイス処理が行われ、誤り訂正符号化部１３で上記のＬＤＰＣ符号化処理が行われる。１０２４ＱＡＭを適用する場合、誤り訂正符号化されたビットストリームは、マッピング部１５で、１０ビット単位（ａ[0]−ａ[9]）で、ＩＱ平面上にマッピングされる。得られたＩ／Ｑデータに基づく信号を直交変調部１９で直行変調し、送信信号として出力する。
【００２７】
図６（Ｂ）の受信装置は、送信装置に対応する復調・復号処理を行う。直交復調部３１で直交復調された受信信号は、デマッピング部３４でデマッピング処理（ＩＱ平面上の受信信号に基づいて、各ビットのＬＬＲを算出）され、各ビットのＬＬＲ（α[0]−α[9]）を利用して、誤り訂正復号部３６で誤り訂正復号処理（ＬＤＰＣ復号処理）される。その後、インターフェイス部３９を介して、ビットストリーム１が出力される。
【００２８】
図５に、このような測定系統で測定した１０２４ＱＡＭの各ビットの誤り率特性を、横軸ＣＮＲ（Carrier‐Noise Ratio：搬送波対雑音比）、縦軸ＢＥＲ（Bit Error Rate：ビット誤り率）として示す。図５より、各ビットの誤り率特性には差が生じており、１０２４ＱＡＭを構成する１０ビットの平均ビット誤り率特性（太い実線）は、誤りやすいビットの特性に近くなっていることがわかる。
【００２９】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数のビットストリームを伝送する際に、特定のビットストリームについて、ビット誤りが発生し難い伝送を行うことができる送信装置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】
【００３０】
上記課題を解決するために本発明に係る送信装置は、複数系列のビットストリームを変調して送信する送信装置において、Ｍ（Ｍは２以上の整数）ビットを一つの信号点としてマッピングする際に、Ｍビットを複数のグループに分割し、各グループに異なるビットストリームを割り当てる階層マッピング部を備え、前記階層マッピング部が、第１系列のビットストリームに基づくデータからＮａ（Ｎａは１以上の整数）ビットを抽出する第１のビット抽出部と、第２系列のビットストリームに基づくデータからＮｂ（Ｎｂは１以上の整数）ビットを抽出する第２のビット抽出部と、前記Ｎａビットと前記Ｎｂビットを合成するビット合成部と、合成されたビットを一つの信号点としてＩＱ座標上にマッピングするマッピング部とを備えていることを特徴とする。
【００３１】
また、前記送信装置は、前記Ｍビットをビット誤りの発生しやすさを基準として、複数グループに分割することが望ましい。
【００３２】
また、前記送信装置は、第１系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第１の誤り訂正符号化部と、第２系列のビットストリームを誤り訂正符号化処理する第２の誤り訂正符号化部とを更に備え、誤り訂正符号化処理されたビットストリームを前記階層マッピング部に入力することが望ましい。
【００３３】
また、前記送信装置は、前記第１の誤り訂正符号化部と前記第２の誤り訂正符号化部は、異なる符号化処理を行うことが望ましい。
【００３４】
また、前記送信装置は、前記階層マッピング部で生成した信号点（データシンボル）を、周波数軸及び時間軸上に配置してＯＦＤＭ変調を行うことが望ましい。
【００３５】
上記課題を解決するために本発明に係る受信装置は、複数系列のビットストリームが一つの信号点にマッピングされて、変調された信号を受信する受信装置において、前記信号点をデマッピングし、得られたビット別のデータを前記複数系列のビットストリームに分離する階層デマッピング部を備え、前記複数系列のビットストリームはマッピング前に誤り訂正符号化処理されており、前記階層デマッピング部は、前記信号点をデマッピングして各ビットの尤度を求めるデマッピング部と、前記各ビットの尤度を前記複数系列のビットストリームに分離する尤度分離部とを備え、各系列のビットストリームごとに前記尤度に基づいて誤り訂正復号処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明における送信装置及び受信装置によれば、複数のビットストリームを伝送する際に、誤りの発生しにくいビットを用いることで、特定のビットストリームについて、ビット誤りが発生し難い伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の階層伝送を行う送信装置及び受信装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明における階層マッピング部の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明における階層デマッピング部の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の階層伝送を行う送信装置及び受信装置の一例を示すブロック図である。
【図５】１０２４ＱＡＭ伝送のガウス雑音環境下における各ビットの誤り率特性を示す図である。
【図６】各ビットの誤り率特性を測定する系統（送受信装置）のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３９】
図１に、本発明の実施の形態としての階層伝送を行う送信装置及び受信装置の一例を示す。図１（Ａ）は、ＯＦＤＭ伝送を利用して２階層の階層伝送を行う送信装置の一例を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は、２階層の階層伝送の信号を受信する受信装置一例を示すブロック図である。なお、ここでは、ＯＦＤＭ伝送を利用した送受信装置を例として説明を行うが、本発明を実施するにあたって、ＯＦＤＭ伝送は必須の構成ではない。
【００４０】
階層伝送は２階層とし、図４と同様に、高い雑音耐性が求められるビットストリーム１をＡ階層、雑音耐性よりも高画質であることを求められるビットストリーム２をＢ階層とし、Ａ階層のビットストリームのデータをａ、Ｂ階層のビットストリームのデータをｂとする。例えば、ビットストリーム１をハイビジョン放送の映像信号とし、ビットストリーム２をスーパーハイビジョン放送（８Ｋ：7680×4320画素）の映像信号とすることが想定される。なお、階層は２階層に限定されず、本発明は任意の多層階層に適用できる。
【００４１】
送信装置１００は、インターフェイス部１１、階層分割部１２、誤り訂正符号化部１３，１４、階層マッピング部２０、ＯＦＤＭフレーム構成部１７、ＩＦＦＴ部１８、直交変調部１９を備え、複数のビットストリームが入力されて、複数のビットストリームを一つのデータシンボル（信号点）に変調した送信信号を出力する。このうち、階層マッピング部２０以外のブロックは、図４（Ａ）の構成とほぼ共通であるので、説明を簡略化する。
【００４２】
インターフェイス部１１は、映像・音声などのデジタル化された入力信号（例えば、ビットストリーム１＋ビットストリーム２の複数のビットストリームを再多重化した信号）が、例えば１本のケーブルを用いて入力され、この入力信号に対して、後続の誤り訂正符号化処理において適したサイズのブロックに分割するブロック化処理等、必要なデータ処理を行う。
【００４３】
階層分割部１２は、インターフェイス部１１から受け取ったデータを、それぞれの階層データに分割する。そして、Ａ階層のビットデータを誤り訂正符号化部１３に出力し、Ｂ階層のビットデータを誤り訂正符号化部１４に出力する。
【００４４】
なお、本送信装置１００は、インターフェイス部１１において、ビットストリーム１＋ビットストリーム２の再多重化された信号を受け、その後、階層分割部１２で、２つの階層データに分割したが、このように２つの階層データ（ビットストリーム）を多重化して１入力とすることは、本発明において必要なことではない。例えば、Ａ階層のビットストリーム１とＢ階層のビットストリーム２を別々に分離して送信装置に入力し、各ビットストリームを対応するインターフェイス部を介して、誤り訂正符号化部１３，１４にそれぞれ入力しても良い。
【００４５】
誤り訂正符号化部１３，１４は、階層分割部１２から受け取った入力データ（データブロック等）に対して、それぞれ所定の符号化率で誤り訂正符号化処理を適用する。誤り訂正符号化部１３がＡ階層のデータに対して所定の誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列を階層マッピング部２０に出力する。また、誤り訂正符号化部１４がＢ階層のデータに対して誤り訂正符号化処理を行い、訂正処理済みのデータ列を同様に階層マッピング部２０に出力する。図では、誤り訂正符号化部１３から、処理済みデータ列を、ａ[0]−ａ[1]の２ビットずつに区切って階層マッピング部２０に出力し、誤り訂正符号化部１４から、処理済みデータ列を、ｂ[0]−ｂ[7]の８ビットずつに区切って階層マッピング部２０に出力しているが、このビット数は一例であり、また、所定ビット数ずつに区切る作業は階層マッピング部２０で行っても良い。
【００４６】
誤り訂正符号としては、例えば、ＬＤＰＣ符号を使用することが望ましいが、他の誤り訂正符号であっても良い。また、誤り訂正符号化部１３は、誤り訂正符号化部１４よりも、符号化率の低い（誤りに強い）誤り訂正符号を用いる等、両符号化部１３，１４の誤り訂正符号化処理を異ならしても良い。なお、本発明においては、誤り訂正符号化処理は必須のものではなく、誤り訂正符号の有無、誤り訂正符号の種類によらない。
【００４７】
階層マッピング部２０は、Ａ階層からの２ビット（ａ[0], ａ[1]）と、Ｂ階層からの８ビット（ｂ[0], ｂ[1], …, ｂ[7]）を合わせて１０ビットデータを作成し、このデータを所定の変調方式（例えば、１０２４ＱＡＭ）でマッピングを行い、信号点データ（Ｉ／Ｑ）を求めるものである。
【００４８】
図２は、本発明における階層マッピング部２０の一例を示すブロック図である。階層マッピング部２０は、ＮAビット抽出部２１と、ＮBビット抽出部２２と、ビット合成部２３と、マッピング部２４を備えている。
【００４９】
ＮAビット抽出部２１は、Ａ階層のデータ列、ここでは誤り訂正符号化部１３から出力されるＡ階層の訂正符号化済みの信号列（ａ[0], ａ[1], ａ[3],…,）から、ＮAビット（ａ[0], ａ[1], …, ａ[NA-1]）を抽出する。また、ＮBビット抽出部２２は、Ｂ階層のデータ列、ここでは誤り訂正符号化部１３から出力されるＢ階層の訂正符号化済みの信号列（ｂ[0], ｂ[1], ｂ[3],…,）から、ＮBビット（ｂ[0], ｂ[1], …, ｂ[NB-1]）を抽出する。ここで、ＮAビットとＮBビットの比率は、Ａ階層とＢ階層のそれぞれのデータ量の比率や、一つの信号点にマッピングされるデータの内、誤りの発生し難いビット数等を考慮して、決定することができる。
【００５０】
ビット合成部２３は、ＮAビット抽出部２１からのビットとＮBビット抽出部２２からのビットが入力され、これをＮA＋ＮB ＝ ＮC個のビットｃ[0], ｃ[1], …, ｃ[Nc-1]に合成し、後段に続くマッピング部２４に出力する。なお、Ａ階層のビットとＢ階層からのビットを合成するにあたり、後のマッピング処理において誤りの発生し難いビットのグループに高い雑音耐性が求められるＡ階層のデータが割り当てられ、誤りの発生し易いビットのグループにＢ階層のデータが割り当てられるように、ビットの合成を行うことが望ましい。
【００５１】
マッピング部２４は、ビット合成部２３で合成されたＮCビットのデータを、所定の変調方式によりＩＱ平面にマッピングし、データシンボル（Ｉ／Ｑ）を出力する。なお、マッピングの際には、必要に応じて不均一コンスタレーションを利用することもできる。
【００５２】
ＯＦＤＭフレーム構成部１７は、マッピング部２０で形成されたシンボル（Ｉ／Ｑ）を、複数のサブキャリア（周波数軸）及び時間軸上に配置し、ＯＦＤＭフレームを構成する。なお、階層マッピング部２０からは、Ａ階層とＢ階層のデータを含んだシンボルが出力されるから、このシンボルに対して周波数インターリーブ等を用いてＯＦＤＭフレームを生成する。ただし、本発明において、ＯＦＤＭ伝送を行うことは必須の要件ではなく、階層マッピング部２０から出力されるＩ／Ｑデータを、シングルキャリアの送信信号により伝送しても良い。
【００５３】
ＩＦＦＴ部１８は、ＯＦＤＭフレーム構成部１７からのＯＦＤＭフレーム化した信号をＩＦＦＴ処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
【００５４】
直交変調部１９は、ＩＦＦＴ部１８から出力される信号に基づいて、各シンボルの直交変調を行って送信信号を生成する。その後、送信装置１０は、直交変調された送信信号を無線周波数に変換し、必要な増幅等を行って、１つ又は複数のアンテナを用いて受信装置２００に向けて送信する。
【００５５】
次に、本発明の階層伝送を行う受信装置について説明する。図１（Ｂ）は、本発明の送信装置で生成された２階層の階層伝送の信号を受信する受信装置一例を示すブロック図である。
【００５６】
受信装置２００は、直交復調部３１、ＦＦＴ部３２、データシンボル抽出部３３、階層デマッピング部４０、誤り訂正復号部３６，３７、階層合成部３８、インターフェイス部３９を備え、複数のビットストリームが一つのデータシンボル（信号点）に変調された受信信号を受けて、複数のビットストリームを復号して出力する。このうち、階層デマッピング部４０以外のブロックは、図４（Ｂ）の構成とほぼ共通であるので、説明を簡略化する。
【００５７】
送信側から送られた無線信号は、１つ又は複数のアンテナで受信され、無線周波数の信号を所定の中間周波数に周波数変換する等、必要な処理を行い、直交復調部３１に受信信号として入力される。直交復調部３１は、入力された受信信号に対して直交復調を行う。なお、本受信装置２００で受信する信号は、送信装置１００で生成された、複数系列のビットストリームを一つのデータシンボルに含む変調信号である。
【００５８】
ＦＦＴ部３２は、直交復調された信号をＦＦＴ処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。
【００５９】
データシンボル抽出部３３は、ＦＦＴ部３２で周波数領域に変換された信号（ＯＦＤＭフレーム信号）から、ビットストリームの復号に必要なデータシンボルや、ＴＭＣＣ信号、パイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）等を抽出する。なお、抽出されたパイロット信号は伝送路推定に利用され、また、ＴＭＣＣ信号からは、復調のために必要なパラメータ情報等を得る。得られたデータシンボル（Ｉ／Ｑデータ）を階層デマッピング部４０へ出力する。
【００６０】
階層デマッピング部４０は、データシンボル抽出部３３から入力されたデータシンボル（受信信号）をデマッピングし、Ａ階層の２ビットに対応する尤度（α[0], α[1]）と、Ｂ階層の８ビットに対応する尤度（β[0], β[1], …, β[7]）を求め、この尤度（ＬＬＲ）の情報を、それぞれ誤り訂正復号部３６,３７に出力する。
【００６１】
図３は、本発明における階層デマッピング部４０の一例を示すブロック図である。階層デマッピング部４０は、デマッピング部４１と、尤度分離部４２を備えている。
【００６２】
デマッピング部４１は、データシンボル抽出部３３から入力されたデータシンボル（受信信号）のＩ／ＱデータからＮcビットのデマッピングを行い、尤度γ[0], γ[1], …, γ[Nc-1]を得て、尤度分離部４２に出力する。この尤度は、後の誤り訂正復号処理において、ＬＤＰＣ復号処理のＬＬＲ（対数尤度比）として利用することができる。
【００６３】
尤度分離部４２は、求められた尤度γ[0], γ[1], …, γ[Nc-1]を、Ａ階層で伝送されたビット（ａ[0], ａ[1], …, ａ[NA-1]）に対する尤度α[0], α[1], …, α[NA-1]と、Ｂ階層で伝送されたビット（ｂ[0], ｂ[1], …, ｂ[NB-1]）に対する尤度β[0], β[1], …, β[NB-1]に分離し、それぞれを各階層の誤り訂正復号部３６，３７に出力する。
【００６４】
なお、ここでは、階層デマッピング部４０において、各階層の各ビットに対応する尤度（ＬＬＲ）を求めたが、送信信号に誤り訂正符号化処理がなされていないとき、或いは、ＬＤＰＣ符号化が利用されていないときは、デマッピングの処理として、一般的なキャリア復調処理を行い、データシンボル（受信信号）に対応するビット列を求めても良い。
【００６５】
誤り訂正復号部３６は、階層デマッピング部４０から出力されたＡ階層のビット列に対応する尤度α[0], α[1], …, α[NA-1]を蓄積し、所定の誤り訂正ブロックに対応するデータが蓄積したら、これをＬＬＲとして利用して、誤り訂正復号処理（例えば、ＬＤＰＣ復号処理）を行う。また、誤り訂正復号部３７は、階層デマッピング部４０から出力されたＢ階層のビット列に対応する尤度β[0], β[1], …, β[NB-1]を蓄積し、所定の誤り訂正ブロックに対応するデータが蓄積したら、これをＬＬＲとして利用して、誤り訂正復号処理（例えば、ＬＤＰＣ復号処理）を行う。誤り訂正されたビット列は、階層合成部３８に出力される。
【００６６】
階層合成部３８は、誤り訂正されたＡ階層データとＢ階層データを合成し、多重化されたデータ列を生成する。
【００６７】
インターフェイス部３９は、階層合成部３８から出力される、２つ階層が合成されて多重化されたデータに対して、必要なデータ処理を行い、ビットストリーム１＋ビットストリーム２の再多重化された信号を出力する。
【００６８】
なお、本発明において、ビットストリーム１とビットストリーム２を多重化することは、本発明において必要なことではない。例えば、誤り訂正復号部３６，３７の出力データを、それぞれ独立してインターフェイス部を介して処理し、Ａ階層のビットストリーム１とＢ階層のビットストリーム２を別々に分離して出力しても良い。
【００６９】
図５を参照すると、マッピングされるビットのうち上位２ビット（s0, s1）のビット誤り率特性が良いことがわかる。本実施の形態においてＡ階層とＢ階層で同一の誤り訂正符号を適用した場合には、Ａ階層のビットストリームを上位２ビットだけを用いて伝送することで、雑音耐性の強い伝送が実現できる。また、Ａ階層とＢ階層で誤り訂正符号の強さ（符号化率）を変えることが可能であるため、Ａ階層に符号化率の低い誤り訂正符号を用いることで、より強力な雑音耐性を実現できる。
【００７０】
また、本発明では、ＯＦＤＭ変調方式は必須の構成ではないが、ＯＦＤＭ変調により複数周波数キャリアを利用すると、前述のとおり、全帯域のキャリアを用いて、複数ビットストリームの伝送を行うことができるため、より高い周波数インターリーブ効果が得られ、伝送特性を改善できる。
【００７１】
なお、これまで、Ａ階層とＢ階層は、雑音耐性の異なる別のビットストリームとして説明してきたが、本発明は様々な階層伝送に応用できる。例えば、一つの映像を階層符号化（スケーラブル符号化）によって、基本階層データＬ０，第１階層データＬ１，第２階層データＬ２を含む映像データに符号化し、Ｌ０のみを復号すると低品質、Ｌ０とＬ１を復号すると中品質、Ｌ０〜Ｌ２のすべての映像データを復号すると高品質の復号映像が得られる符号化伝送方式にも利用できる。このとき、基本階層データＬ０を誤りの発生し難いビットに割り当てると良い。
【００７２】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０    送信装置
１１    インターフェイス部
１２    階層分割部
１３，１４  誤り訂正符号化部
１５，１６  マッピング部
１７    ＯＦＤＭフレーム構成部
１８    ＩＦＦＴ部
１９    直交変調部
２０    階層マッピング部
２１    ＮAビット抽出部
２２    ＮBビット抽出部
２３    ビット合成部
２４    マッピング部
３０    受信装置
３１    直交復調部
３２    ＦＦＴ部
３３    データシンボル抽出部
３４，３５  デマッピング部
３６，３７  誤り訂正復号部
３８    階層合成部
３９    インターフェイス部
４０    階層デマッピング部
４１    デマッピング部
４２    尤度分離部
１００  送信装置
２００  受信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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