(57)【要約】      （修正有）【課題】共通する基準位相を有する、フレームヘッダー、フレームボディ、およびパイロットシンボルを含む、衛星放送システムにおける全ての信号を統合化するスクランブル方式を提供する。【解決手段】多重化されたデータストリームはＥＮＣＯＤＥ２０６において前方エラー訂正コードを使用してエンコードされる。ＦＥＣエンコードの後、多数の送信機１１４の機能が動作する。エンコードされたデータストリームはＭＡＰ２０８において望みの配置、即ち、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫまたは３２ＡＰＳＫにマップされ、物理層（ＰＬ）のフレーム化がＦＲＡＭＥ２１０において行われる。ＰＬのフレーム化はフレームヘッダーの追加、パイロットシンボルの取捨選択の可能な挿入、およびフレームボディのスクランブル化またはランダム化を含む。ＰＬフレームのデータストリームはＭＯＤ２１２においてアップリンク周波数に変調される。【選択図】図２
2011082995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実数のシンボルＩkおよび虚数の信号Ｑkを有する信号から、実数のシンボルＩS,kおよび虚数の信号ＱS,kを有するスクランブルされた信号を生成する方法であって、
複素スクランブルシーケンス（ｄI,k）のｋ番目の要素の実数部を生成し、
複素スクランブルシーケンス（dQ,k）のｋ番目の要素の虚数部を生成し、
ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kに従い
スクランブル位相乗数ｎkを生成し、そして
スクランブルされた信号
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅj((2πｎk)/4)  を生成する
ステップを含む方法。
【請求項２】
データ伝送システムにおいてシンボルをスクランブルする方法であって、
システムによるフレームの伝送の前に、全ての要素が共通の基準位相を持つようにフレームのすべての要素をスクランブルすることを含む方法。
【請求項３】
フレームの要素はフレームヘッダーまたはフレームボディを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
フレームの要素はさらに１つまたはそれより多いパイロットシンボルを含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
スクランブルするステップは
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)｝
に従い複素スクランブル操作を実行することを含み、ここで
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
複素スクランブル操作は
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
に従って簡単な構成要素のスワッピングおよび信号変換することを含む
請求項５記載の方法。
【請求項７】
データ伝送システムにおいてシンボルをスクランブルする装置であって、
全ての要素が共通の基準位相を持つように、システムによるフレームの伝送の前にフレームのすべての要素をスクランブルする手段を含む装置。
【請求項８】
フレームの要素はフレームヘッダーまたはフレームボディを含む
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
フレームの要素はさらに１つまたはそれより多いパイロットシンボルを含む請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
スクランブルする手段は
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)）
に従い複素スクランブル操作を実行する手段を含み、ここで
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である
請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
複素スクランブル操作は
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
に従う簡単な加算および減算を含む
請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願に関する他所参照］
この出願は、Ernest C. Chen, Dennis Lai, Tung-Sheng Lin, William C. Lindsey, Shamik Maitra, Joseph Santoru およびGuangcai Zhou.により２００３年８月２９日に出願された名称“ＳＩＭＰＬＩＦＩＥＤ  ＳＣＲＡＭＢＬＩＮＧ  ＳＣＨＥＭＥ  ＦＯＲ  ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ  ＢＲＯＡＤＣＡＳＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ（衛星放送システムにおける簡単化されたスクランブル方式）”、弁護士整理番号ＰＤ−２０３０６９、に係る米国仮特許出願（U,S.Provisional Patent Application）第６０／４９８，８２４号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）による利益を要求し、この仮特許出願は引用によりここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
１．発明の分野
本発明は、一般的に、伝送される情報をスクランブルする方法およびシステムに関するものであり、そして特に、共通の基準位相（common reference phase）を用いて総ての信号を統一する簡単化されたスクランブル方式（scrambling scheme）に関する。
【０００３】
２．関連する技術の記載
本発明の譲受人によって提供されるＤＩＲＥＣＴＶ（登録商標）のようなディジタル直接放送システム（ＤＢＳ；Direct Broadcast Systems）が非常に好結果を得るようになってきている。しかしながら、かかるシステムが徐々に発展することにより、絶えず増加しつつあるオーディオ、ビデオ、そしてデータサービの集合を搬送するために帯域幅の追加の要求が増加している。
【０００４】
衛星テレビにおいて、これらが提供するビデオおよびデータサービスに関して常に増加しつつある要求に対して適切に調整するために、処理量の追加に関する継続的な要求が存在する。これらの次世代システムを開発することに関し、前述した目標を達成するため、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ；low-density parity check）コード、ターボコード（turbo code）、その他、のようなより効率的な前方エラー訂正（ＦＥＣ；forward error correction）コードが研究されている。これら高効率ＦＥＣコードを使用するために、コードフレームの境界が復号器によって容易に識別することができることを確実にするため、フレームヘッダー（frame header）がデータを変調するために前もって挿入される。また、これらのコードは、非常に低いキャリア対ノイズ比（ＣＮＲ；carrier-to-noise ratio）を有しそしてローノイズブロック（ＬＮＢ；low noise block）で、および他の位相ノイズが存在するチャネル上で度々動作させるため、キャリア同期の実行を向上させるためにパイロットシンボル（pilot symbol）が周期的に挿入される。
【０００５】
ヘッダーおよびパイロットシンボルは、次世代の衛星テレビ放送システムにおいて、キャリア（周波数と位相を含む）の捕捉（acquisition）と追跡（tracking）と同様に、タイミング捕捉およびフレーム同期の品質を確保するため極めて重要なものである。ヘッダー／パイロットシンボルを有するシステムの復調の実行を進歩させる要求が存在する。本発明はこの要求を満足するものである。
【発明の概要】
【０００６】
上記要求を処理するため、本発明は、データ伝送システムにおいて、システムによりフレームを伝送する前に、フレームの全ての要素（フレームヘッダー、フレームボディ（frame body）、および１つまたはそれより多いパイロットシンボル）をスクランブルすることを含み、結果として全ての要素は共通する基準位相を有することになるように、シンボルをスクランブルするための方法および装置について開示する。その結果、本発明によれば全体のシステムの動作に影響することなく、受信機の最前部（front-end）の設計が簡単化されそして柔軟性が増加する。フレームヘッダー／パイロットシンボルを有する多くの最近の通信システムにおいて、ヘッダー／パイロットシンボルの位相は、何らかの配置点（constellation point）と整列させるようには設計されていない。この方式は信号設計の観点から新規なものであり、これはヘッダー／パイロットシンボルと変調されたデータの間の不規則な位相変化に起因して起こりうる影響について考慮する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図面を参照されたく、同様の参照番号は全体を通して対応する部分を表示する。  
【図１】図１は本発明の好ましい実施の形態に従う典型的な直接放送衛星システムを示す図である。
【図２】図２は本発明の好ましい実施の形態に従う典型的な信号伝送システムについてさらに図示するブッロク図である。
【図３】図３は本発明の好ましい実施の形態に従う典型的な信号受信システムについてさらに図示するブッロク図である。
【図４】図４は物理層フレームのフォーマットについて図示する概略図である。
【図５】図５は本発明の好ましい実施の形態に従う複素スクランブルシーケンス発生回路（Complex Scrambling Sequence Generation circuit）について示すブロック図である。
【図６】図６は本発明の好ましい実施の形態に従う｛±４５°、±１３５°｝の回転を有するスクランブルされた信号の配置を示す。
【図７】図７は本発明の好ましい実施の形態に従う｛０°、±９０°、±１８０°｝の回転を有するスクランブルされた信号の配置を示す。
【図８】図８は本発明の好ましい実施の形態において行われる論理について図示するフローチャートである。
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
【０００８】
好ましい実施の形態における以下の記載において、その一部を形成する添付の図面が参照され、そこに本発明について実施可能な特定の実施の形態が説明図により示される。他の実施の形態が利用可能であり、そして本発明の範囲から逸脱することなく構造上の変更を行うことができるものと理解されるべきできる。
【０００９】
概説
本発明は、共通の基準位相を有するフレームヘッダー、フレームボディー、およびパイロットシンボルを含み、直接放送衛星システム（direct broadcast satellite system）のようなデータ伝送システムにおいて全ての信号を統合する、簡単化されたスクランブル方式について記載する。このことは結果として全てのシステムの動作に影響することなく受信機の前端部の設計について簡単化と柔軟性の増加をもたらす。
【００１０】
フレームヘッダーおよびパイロットシンボルを有する多くの最近の通信システムにおいて、フレームヘッダーおよびパイロットシンボルの位相は、変調されたデータ（即ち、フレームボディ）に関し何れかの配置点に配列するようには設計されていない。本発明の方式は、信号設計の観点から新規なものであり、これはヘッダー／パイロットシンボルおよび変調されたデータ間の不規則な位相変化に起因して起こりうる強い影響について考慮するものである。
【００１１】
本発明は、ＤＶＢ−Ｓ２（Digital Video Broadcasting-Satellite Version 2）標準化グループよる提案に対し、結果的に以下の効果を有する簡単なスクランブル方式を提供する。
【００１２】
・  フレームヘッダー／パイロットシンボルと変調されたデータとの間の不必要な位相ジャンプ（phase jumps）を排除する。変調されたデータのスペクトル性質は保存される。
【００１３】
・  必要とする信号処理が少ない。Ｉ／Ｑ（同相および直交）成分のスワッピング（swapping）と記号変換（sign change）のみが必要であり、そしてリスケーリング（re-scaling）は必要とされない。
【００１４】
・  受信機の実施上の複雑性を低減し、フレームヘッダー／パイロットシンボルを変調されたデータとして処理することができる。即ち、フレームヘッダー／パイロットシンボルに関し特別の処理を必要としない。
【００１５】
・  捕捉／追跡アルゴリズムに関しより多くの選択が可能である。平均化またはＮ番目の乗数の非線形動作（Ｎth power nonlinear operation）に基づく捕捉／追跡アルゴリズムに関して性能劣化の経験はない。
【００１６】
直接放送衛星システム
図１は本発明の好ましい実施の形態に対応する典型的な直接放送衛星システム１００を図示する図面である。システム１００は、リンク１０６を経由してアップリンクセンター１０４と、そしてリンク１１０を経由して受信局１０８と通信する、サービス提供者により操作される制御センター１０２を含む。制御センター１０２は放送材料（broadcast material）をアップリンクセンター１０４に提供し、そして暗号化（encryption）および解読（decryption）のためのキー管理、その他を含む、種々のサービスを提供するために受信局１０８を調整する。
【００１７】
アップリンクセンター１０４は、放送材料を制御センター１０２から受信し、そしてアンテナ１１２および送信機１１４を使用して、アップリンク１１６を経由して１つまたはそれより多くの衛星１１８に放送材料を送信し、それぞれの衛星は１つまたはそれより多くのトランスポンダ（transponder）１２０を含むことができる。衛星１１８はトランスポンダー１２０を使用して放送材料を受信しそして処理しそして放送材料をダウンリンク１２２を経由して受信局１０８に再−送信する。受信局１０８はアンテナ１２４を介して衛星１１８から放送材料を受信し、そして受信機１２６を使用して放送材料の復号化および解読を行う。
【００１８】
信号送信
図２は本発明の好ましい実施の形態に対応する典型的な信号伝送システムについてさらに図示するブロック図である。制御センター１０２は、ビデオおよび／またはオーディオの原資料（source）をビデオ要素ストリーム（ＶＥＳ；video elementary stream）および／またはオーディオ要素ストリーム（ＡＥＳ；audio elementary stream）にそれぞれエンコード（encode）する複数のビデオおよび／またはオーディオ エンコーダ（encoder）２００を含む。その結果生じたビデオおよび／またはオーディオ要素ストリーム（ＶＥＳ／ＡＥＳ）２０２は２０４において統計的に多重化される(statistically multiplexed)。多重化されたデータストリームは２０６において前方エラー訂正（ＦＥＣ:forward error correcting）コードを使用してエンコードされる。ＦＥＣエンコードの後、多数の送信機１１４の機能が動作する。エンコードされたデータストリームは２０８において望みの配置、即ち、ＢＰＳＫ（２値位相シフト変調；binary phase shift keying）、ＱＰＳＫ（直角位相シフト変調；quadrature phase shift keying）、８ＰＳＫ（８値位相シフト変調8 phase shift keying）、１６ＡＰＳＫ（１６値振幅位相シフト変調；16 amplitude phase shift keying）または３２ＡＰＳＫ（３２値振幅位相シフト変調；32 amplitude phase shift keying）にマップ（map）され、そして物理層（ＰＬ；physical layer）のフレーム化が２１０において行われる。ここで、ＰＬのフレーム化はフレームヘッダーの追加、パイロットシンボルの取捨選択の可能な挿入、およびフレームボディのスクランブル化またはランダム化（randomization）を含む。ＰＬフレームのデータストリームは２１２においてアップリンク周波数に変調されそして変換され、そしてアンテナ１１２を介して１つまたはそれより多い衛星１１８の１つまたはそれより多いトランスポンダ１２０にアップリンクされる。
【００１９】
信号受信
図３は本発明の好ましい実施の形態に対応する典型的な信号受信システムについてさらに図示するブロック図である。受信局１０８において、ＰＬフレームのデータストリームは衛星１１８のトランスポンダ１２０からアンテナ１２４および受信機１２６を介してダウンリンクされる。受信機１２６において、信号ストリームは周波数が低減するように変換され、そして３００においてデータストリームは復調される。復調の後、３０２においてデータストリーム上のＰＬフレームの解除（de-framing）が行われ、この解除はフレームボディを回復させるための、スクランブルの解除（de-scrambling）および同期化、そしてフレームヘッダーおよび任意的なパイロットシンボルの除去を含む。データストリームは３０４においてＦＥＣエンコードデータストリーム（ＦＥＣ encoded data stream）を回復するために逆マップ化（de-map）される。ＦＥＣエンコードデータストリームは３０６において復号化される。その結果生じたデータストリームは、ビデオおよび／またはオーディオ要素ストリーム３１０を回復するために、３０８において統計的に多重分離（statistically demultiplex）される。ビデオおよび／またはオーディオ要素ストリーム３１０は信号の受信を完全なものとするためにビデオおよび／またはオーディオ復号器３１２によってそれぞれ復号化される。
【００２０】
物理層フレーム
図４は物理層（ＰＬ）フレーム４００のフォーマットを図示する概略図である。すべてのＰＬフレーム４００は、
・  選択されたＦＥＣ方式に従う使用者ビットをエンコードすることにより生成された６４，８００ビット（長ＦＥＣフレーム）または１６，２００ビット（短ＦＥＣフレーム）のペイロード（payload）を有するＰＬボディ（ＰＬ Body）４０２と、そして
・  同期シーケンス、変調の型式そしてＦＥＣレート、フレーム長、およびパイロットシンボルの有無を含むＰＬヘッダー４０４と、
を含む。
【００２１】
ＰＬボディ４０２はＳ個のスロット４０６を含み、ここで各スロットは９０のシンボルを含む。スロット４０６の数Ｓは変調に従って変化し、ここでＢＰＳＫに関してはＳ＝７２０であり、ＱＰＳＫに関してはＳ＝３６０であり、８ＰＳＫに関してはＳ＝２４０であり、１６ＡＰＳＫに関してはＳ＝１８０であり、３２ＡＰＳＫに関してはＳ＝９０である。パイロットシンボル４０８は同期を維持するために全ての１６番目のスロットに挿入することができ、ここでパイロットシンボル４０８は３６シンボルを含む。
【００２２】
ＰＬヘッダー４０４は固定されたπ／２ＢＰＳＫ変調を有する９０のシンボルを含む。ＰＬヘッダー４０４内の最初の２６シンボルは、フレームの開始部（ＳＯＦ；Start Of Frame）の検出を可能にする。次の６４のシンボルはソフトデシジョン訂正デコード（soft-decision correlation decoding）に適する物理層信号コード（ＰＬＳＣＯＤＥ；Physical Layer Signalling Code）を含み、そして上で列挙された信号情報を含む。
【００２３】
当初のＤＶＢ−Ｓ２の信号位相構造（signal phasing structure）において、各ＰＬヘッダー４０４はπ／２  ＢＰＳＫ（０°、１８０°、および±９０°）を使用して変調される。各ＰＬボディ４０２は、(ＣI＋ｊＣQ)によって表示される複素スクランブル（無作為化(randomization)）シーケンス４１２により、ＰＬボディ４０２の(Ｉ＋ｊＱ)サンプルを乗算することにより、４１０において複素スクランブル操作（complex scrambling operation）を行うことにより、エネルギー分散化のためにランダム化される。
【００２４】
当初のＤＶＢ−Ｓ２の複素スクランブル操作
当初のＤＶＢ−Ｓ２の信号位相構造において、ＰＬボディ４０２について実行される複素スクランブル操作は以下を含む。
【００２５】
ＩS,k＋ｊＱS,k＝［１／（２1/2）］(Ｉk＋ｊＱk)・(ＣI,k＋ＣQ,k)
ここで、Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、そして、
ＣI,k、ＣQ,kは値±１を有する複素スクランブルシーケンス４１２を示す。
【００２６】
複素スクランブルシーケンス４１２は以下により導かれる。
【００２７】
ＣI,k＝（−１）dI,k
ＣQ,k＝（−１）dQ,k
ここでdI,kおよびdQ,kは、図５に示される複素スクランブルシーケンス生成回路５００により生成された複素平方シーケンス（complex squaring sequence）４１２のｋ番目の要素（ｋth element）の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分であり、そして以下により詳細に記載される。
【００２８】
複素スクランブル操作４１０は、簡単な加算と１／（２1/2）ファクタを除く減算を含み、以下の表に従うことに注意されたい。
【００２９】
表
ＣI,k              ＣQ,k                ＩS,k＋ｊＱS,k
１                  １            （Ｉk−Ｑk）＋ｊ(  Ｉk＋Ｑk)
１                −１            （Ｉk−Ｑk）＋ｊ(−Ｉk＋Ｑk)
−１                  １          （−Ｉk−Ｑk）＋ｊ(  Ｉk−Ｑk)
−１                −１          （−Ｉk＋Ｑk）＋ｊ(−Ｉk−Ｑk)
上記規則の適用の後、結果として生じた信号位相調整構造は以下の通りである。
【００３０】
・  （π／２）ＢＰＳＫ（０°、１８０°、および±９０°）により変調されたＰＬヘッダー４０４、
・  ±４５°または±１３５°回転によりスクランブルされた変調されたデータ（即ち、ＰＬボディ４０２）、
・  ＢＰＳＫは対角線軸（±４５°および±１４５°）
に関して回転され、
・  ＱＰＳＫはＩ軸およびＱ軸（０°、±９０°、±１８０°）
に関して回転され、
・  １６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫはＩ軸およびＱ軸の
ノードの集中点（node concentration）について回転され、
そして
・  ８ＰＳＫ配置(８ＰＳＫ constellation)は変化しない。
【００３１】
いくつかの変調に関する当初の信号配置が図６に示されており、以下においてより詳細に記載される。上および下の行はそれぞれ上記規則によるスクランブルの前および後の配列を示す。点は配置ノードを示し、矢印はパイロットシンボルの位相を示す。ＰＬヘッダー４０４ノードはスクランブルによって影響を受けない。ＰＬヘッダー４０４およびパイロットシンボル４０８の位相は変調されたデータ、即ちＰＬボディ４０２に関する信号配置の位相に常に配列されるとは限らないことがわかる。特に、パイロットシンボル４０８の位相は、スクランブル前は０°であるが、スクランブル後のＱＰＳＫ、８ＰＳＫおよび１６ＡＰＳＫ配置に関しては位置関係が合っていない。したがって、配列に関して、ＰＬヘッダー４０４／パイロットシンボル４０８とＰＬボディ４０２の間において位相がジャンプすることが容易に観察できる。
【００３２】
本発明は、他方、進歩した複素スクランブル操作により全ての信号を共通の基準位相を用いて統合する。
【００３３】
進歩した複素スクランブル操作
本発明は、変調された場合、ＰＬヘッダー４０２およびパイロットシンボル４０８の位相を、ＰＬボディ４０２の配置のいくつかの点に対し整列させることを意図する。このことは進歩した複素スクランブル操作４１０をＰＬボディ４０２およびパイロットシンボル４０８に関して行うことによって達成することができる。
【００３４】
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)）
ここで
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのような、スクランブル位相乗数（scrambling phase multiplier）を示し、
ｄI,kおよびｄQ,kは、回路５００によって生成された複素スクランブルシーケンス４１２のｋ番目の要素の実数成分（Ｉ）および虚数成分（Ｑ）である。
【００３５】
この複素スクランブル操作４１０において、Ｉ／Ｑ成分のみのスワッピングおよび信号変換が行われ、このことは以下の表に記載される。
【００３６】
表
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
リスケーリングは必要としないこと注意されたい。
【００３７】
本発明によれば、例示する変調に関して結果として生じた信号の位相調整（phasing）は以下のように要約される。
【００３８】
・  ＢＰＳＫペイロードシンボル位相＝｛４５°、−１３５°｝
−      スクランブルされたシンボル位相＝｛±４５°、±１３５°｝
・  ８ＰＳＫペイロードシンボル位相＝｛０°、±９０°、１８０°、
±４５°、±１３５°｝
−      スクランブルされたシンボル位相＝｛０°、±９０°、１８０°、
±４５°、±１３５°｝
（同一セット）
・  ＰＬヘッダー４０２シンボル位相＝｛４５°、−１３５°｝（ＢＰＳＫ
と同じ）
−      π／２−変調されたデータ位相＝｛±４５°、±１３５°｝
・  パイロットシンボル４０８の位相＝｛４５°｝
−      スクランブルされたシンボル位相＝｛±４５°、±１３５°｝
・複素スクランブル操作４１０が行われた後と同様前において、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫ変調に関して全ての信号は４５°の共通の位相を有する。
【００３９】
本発明による種々の変調における配置が図７に示され、これは以下においてより詳細に記載される。本発明においては、ＰＬヘッダー４０４とパイロットシンボル４０８、および変調されたデータ、即ちＰＬボディ４０２の間に不必要な位相ジャンプが存在しないことに注意されたい。
【００４０】
複素スクランブルシーケンス生成回路
図５は本発明の好ましい実施の形態において使用される複素スクランブルシーケンス生成回路５００を含むブロック図である。一般に、複素スクランブルシーケンス生成回路５００の機能は、送信機１１４のフレーム化ブロック２１０および受信機１２６のフレーム解除ブロック（de-framing block）３０２において実行されるであろう。
【００４１】
回路５００において、１ビット遅延部（“Ｄ”として表示されている。）の２つのシーケンスが提供され、Ｘ遅延部（Ｘ delays）５０２の第１のシーケンス（左から右にＸ（１７）からＸ（０）として表示されている）およびＹ遅延部５０４の第２のシーケンス（左から右にＹ（１７）からＹ（０）として表示されている）からなる。
【００４２】
ビットまたはコンディション（bits or conditions）の最初のストリングは、第１のおよび遅延部５０３および５０４のシーケンス内にロードされ、ここでビットまたはコンディションの最初のストリングは、
Ｘ（０）＝１、Ｘ（１）＝Ｘ（２）＝…＝Ｘ（１７）＝０
Ｙ（０）＝Ｙ（１）＝Ｙ（２）＝…＝Ｙ（１７）＝１
を含む。
【００４３】
その後、ＰＬボディ４０２がビット単位で遅延部Ｘ（０）において複素スクランブルシーケンス生成回路にロードされ、ここで各遅延部におけるビットは各クロック毎に次の隣接する遅縁部にロードされ、このため、
Ｘ（０）＝Ｘ（１）＝Ｘ（２）＝…＝Ｘ（１７）
Ｙ（０）＝Ｙ（１）＝Ｙ（２）＝…＝Ｙ（１７）
となる。
【００４４】
加えて、遅延部の多くの出力を使用して多数の他の操作が行われる。例えば、排他的論理和（ＸＯＲ）５０６は、
ｄI,k＝Ｘ（０）＋Ｙ（０）
なる出力値を生成する。
【００４５】
この出力値は続いて５０８において以下に従って回路５００における出力値
ＣI,k＝（−１）ｄI,k
を生成するために使用される。
【００４６】
ＸＯＲ５１０は
Ｘ（４）＋Ｘ（６）＋Ｘ（１４）
の出力値を生成する。
【００４７】
ＸＯＲ５１２はＸ（１７）への入力として使用される出力値
Ｘ（１７）＝Ｘ（０）＋Ｘ（７）
を生成する。
【００４８】
ＸＯＲ５１４はＹ（１７）の値を設定するために使用される出力値
Ｙ（１７）＝Ｙ（０）＋Ｙ（５）＋Ｙ（７）＋Ｙ（１０）
を生成する。
【００４９】
ＸＯＲ５１６は
Ｙ（５）＋Ｙ（６）＋Ｙ（８）＋Ｙ（９）＋Ｙ（１０）＋Ｙ（１１）＋Ｙ（１２）＋Ｙ（１３）＋Ｙ（１４）＋Ｙ（１５）
の出力値を生成する。
【００５０】
ＸＯＲ５１８は
ｄQ,k＝ＸＯＲ516＋ｄI,k
の出力値を生成する。
【００５１】
この出力値は、続いて５２０において、回路５００における出力値
ＣQ,k＝（−１）ｄQ,k
を生成するために使用される。
【００５２】
ＤＶＢ−Ｓ２スクランブルを使用してスクランブルされた信号の配置
図６は現在のＤＶＢ−Ｓ２スクランブル方式を使用する信号の配置を示す。上段の配置６００は各異なる変調に関するスクランブル前の信号を示し、一方下段の配置６０２は各異なる変調に関する同様のＰＬヘッダー４０４に対するスクランブル後の信号を示す。矢印６０４はパイロットシンボル４０８の回転を特定する。
【００５３】
進歩したスクランブルを使用してスクランブルされた信号の配置
図７は本発明に係る進歩したスクランブル方式を使用する信号の配置を示す。上段の配置７００は各異なる変調に関するスクランブル前の信号を示し、一方下段の配置７０２は各異なる変調に関する同様のＰＬヘッダー４０４に対するスクランブル後の信号を示す。矢印７０４はパイロットシンボル４０８の回転を特定する。
【００５４】
好ましい実施の形態に係る論理（logic）
図８は本発明の好ましい実施の形態において行われる論理について示すフローチャートである。特に、この論理は、実数のシンボルＩkおよび虚数のシンボルＱk有する信号から、実数のシンボルＩS,kおよび虚数の信号ＱS,kを有するスクランブルされた信号を生成する方法を含む。
【００５５】
ブロック８００は複素スクランブルシーケンス（ｄI,k）のｋ番目の要素の実数部を生成するステップを示す。
【００５６】
ブロック８０４は
ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,k 
に従いスクランブルされた位相乗数（phase multiplier）ｎkを生成するステップを示す。
【００５７】
ブロック８０６は、スクランブルされた信号
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅj((2πｎk)/4)
を生成するステップを示す。
【００５８】
性能
本発明は、キャリアおよび位相の追跡と同様、キャリアおよび位相の捕捉の観点から、当初のＤＶＢ−Ｓ２方式において見られるものに決して劣らないレベルの性能を提供する。実際、本発明は当初のＤＶＢ−Ｓ２方式を超える特有の効果を提供し、これはＰＬヘッダー４０４とＰＬボディ４０２間、パイロットシンボル４０８とＰＬボディ４０２間、および異なる変調におけるノード間、即ち異なるＰＬボディ４０２間、におけるπ／４およびπ／８の不必要な位相ジャンプを取除く。かかる位相ジャンプはＮ番目の乗数の処理性能（Nth power processing performance）、その他、に影響を及ぼすので、性能の観点から望ましくないであろう。さらに、本発明は、Ｉ／Ｑ成分のスワッピングおよび記号変換のみが必要とされ、そしてリスケーリングは要求されないので、必要とされる処理は少ない。最後に、本発明は、設計および実施上の複雑性そして関連する試験を低減するのでＤＶＢ−Ｓ２の規格を簡単化し、そして送信機および受信機の双方に関する価格を低減する。
【００５９】
結論
本発明に関する好ましい実施の形態の前述の記載が、図面と説明とを目的として提供された。開示された正確な形態に関して、本発明が全てであるとし、若しくは本発明を限定させることを意図するものではない。上記教示に鑑みて、多くの修正と変更とが可能である。
【００６０】
本発明の範囲は、この詳細な記載によっては限定されず、むしろここに添付した特許請求の範囲によって限定されるべきものであることを意図するものである。上記詳述した事項、事例、そしてデータは、製造そして装置の使用およびこの発明の方法についての完全な記載を提供するものである。本発明の範囲から外れることなく本発明の多くの実施の形態が実施可能であることから、本発明はここに添付する特許請求の範囲に属する。
【図１】
2011082995.tif 000003
【図２】
2011082995.tif 000004
【図３】
2011082995.tif 000005
【図４】
2011082995.tif 000006
【図５】
2011082995.tif 000007
【図６】
2011082995.tif 000008
【図７】
2011082995.tif 000009
【図８】
2011082995.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月19日(2010.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダーおよびボディを含むフレームを備えた信号を伝送するための方法であり、前記ヘッダーは、第１の信号点を有する第１の信号配置によって特徴づけられた第１の変調に従って変調されたヘッダーデータを有しており、そして、前記ボディは、ボディ信号点を有する複数の第２の信号配置によって特徴づけられた複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調された位相およびボディデータを有するパイロットシンボルを含んでいる方法であって、
前記フレームの伝送の前に前記フレームの前記ボディをスクランブルするステップ、ここにおいて、スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記第１の信号配置の第１の信号点と同相で整列され、そして、前記スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記複数の第２の信号配置のそれぞれの少なくとも１つのボディ信号点と同相で整列される、
ここにおいて、前記スクランブルするステップは、
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)｝
に従って複素スクランブル操作を実行することを含む、ここにおいて、
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である、
および、前記ヘダーおよび前記スクランブルされたボディを含むフレームを伝送するステップ、を具備する方法。
【請求項２】
前記複素スクランブル操作は、
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
に従って構成要素のスワッピングおよび信号変換することを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記ボディデータは、前記複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調される、そして、前記複数の第２の変調は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫを含むグループから選択される、請求項１の方法。
【請求項４】
スクランブルされていないパイロットシンボル位相は４／πである、請求項１の方法。
【請求項５】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列された少なくとも２つのボディ信号点をそれぞれ含む１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項４の方法。
【請求項６】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列されたボディ信号点をそれぞれ含むＢＰＳＫ、ＱＰＳＫおよび８ＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項４の方法。
【請求項７】
前記複数の第２の信号配置は前記パイロットシンボルと同相で整列され、各第２の信号配置の最大数のボディ信号点が前記パイロットシンボルと同相で整列される、請求項１の方法。
【請求項８】
ヘッダーおよびボディを含むフレームを備えた信号を伝送するための装置であり、前記ヘッダーは、第１の信号点を有する第１の信号配置によって特徴づけられた第１の変調に従って変調されたヘッダーデータを有しており、そして、前記ボディは、ボディ信号点を有する複数の第２の信号配置によって特徴づけられた複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調された位相およびボディデータを有するパイロットシンボルを含んでいる装置であって、
前記フレームの伝送の前に前記フレームの前記ボディをスクランブルするための、フレーム化ブロックを有している送信機を備えており、ここにおいて、スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記第１の信号配置の第１の信号点と同相で整列され、そして、前記スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記複数の第２の信号配置のそれぞれの少なくとも１つのボディ信号点と同相で整列される、
ここにおいて、前記スクランブルするステップは、
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)｝
に従って複素スクランブル操作を実行することを含む、ここにおいて、
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である、装置。
【請求項９】
前記複素スクランブル操作は、
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
に従って構成要素のスワッピングおよび信号変換することを含む、請求項８の装置。
【請求項１０】
前記ボディデータは、前記複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調される、そして、前記複数の第２の変調は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫを含むグループから選択される、請求項８の装置。
【請求項１１】
スクランブルされていないパイロットシンボル位相は４／πである、請求項８の装置。
【請求項１２】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列された少なくとも２つのボディ信号点をそれぞれ含む１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項１１の装置。
【請求項１３】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列されたボディ信号点をそれぞれ含むＢＰＳＫ、ＱＰＳＫおよび８ＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項１１の装置。
【請求項１４】
前記複数の第２の信号配置は前記パイロットシンボルと同相で整列され、各第２の信号配置の最大数のボディ信号点が前記パイロットシンボルと同相で整列される、請求項８の装置。
【請求項１５】
ヘッダーおよびボディを含むフレームを備えた信号を伝送するための装置であり、前記ヘッダーは、第１の信号点を有する第１の信号配置によって特徴づけられた第１の変調に従って変調されたヘッダーデータを有しており、そして、前記ボディは、ボディ信号点を有する複数の第２の信号配置によって特徴づけられた複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調された位相およびボディデータを有するパイロットシンボルを含んでいる方法であって、
前記フレームの伝送の前に前記フレームの前記ボディをスクランブルするための手段、ここにおいて、スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記第１の信号配置の第１の信号点と同相で整列され、そして、前記スクランブルされていないボディの前記パイロットシンボルは、前記複数の第２の信号配置のそれぞれの少なくとも１つのボディ信号点と同相で整列される、
ここにおいて、前記スクランブルするステップは、
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)｝
に従って複素スクランブル操作を実行することを含む、ここにおいて、
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である、
および、前記ヘダーおよび前記スクランブルされたボディを含むフレームを伝送するための手段、を具備する装置。
【請求項１６】
前記複素スクランブル操作は、
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転              ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°              Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°            −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°            −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°              Ｑk−ｊＩk
に従う加算および減算を含む、請求項１５の装置。
【請求項１７】
前記ボディデータは、前記複数の第２の変調のうちのいずれかに従って変調される、そして、前記複数の第２の変調は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫを含むグループから選択される、請求項１５の装置。
【請求項１８】
スクランブルされていないパイロットシンボル位相は４／πである、請求項１５の装置。
【請求項１９】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列された少なくとも２つのボディ信号点をそれぞれ含む１６ＡＰＳＫおよび３２ＡＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項１８の装置。
【請求項２０】
前記第２の信号配置は、前記パイロットシンボルと同相で整列されたボディ信号点をそれぞれ含むＢＰＳＫ、ＱＰＳＫおよび８ＰＳＫ第２信号配置の少なくとも１つを含む、請求項１８の装置。
【請求項２１】
前記複数の第２の信号配置のそれぞれは前記パイロットシンボルと同相で整列され、各第２の信号配置の最大数のボディ信号点が前記パイロットシンボルと同相で整列される、請求項１５の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
本発明の範囲は、この詳細な記載によっては限定されず、むしろここに添付した特許請求の範囲によって限定されるべきものであることを意図するものである。上記詳述した事項、事例、そしてデータは、製造そして装置の使用およびこの発明の方法についての完全な記載を提供するものである。本発明の範囲から外れることなく本発明の多くの実施の形態が実施可能であることから、本発明はここに添付する特許請求の範囲に属する。
[付記１]  実数のシンボルＩkおよび虚数の信号Ｑkを有する信号から、実数のシンボルＩS,kおよび虚数の信号ＱS,kを有するスクランブルされた信号を生成する方法であって、
複素スクランブルシーケンス（ｄI,k）のｋ番目の要素の実数部を生成し、
複素スクランブルシーケンス（dQ,k）のｋ番目の要素の虚数部を生成し、
ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kに従い
スクランブル位相乗数ｎkを生成し、そして
スクランブルされた信号
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅj((2πｎk)/4)  を生成する
ステップを含む方法。
[付記２]  データ伝送システムにおいてシンボルをスクランブルする方法であって、
システムによるフレームの伝送の前に、全ての要素が共通の基準位相を持つようにフレームのすべての要素をスクランブルすることを含む方法。
[付記３]  フレームの要素はフレームヘッダーまたはフレームボディを含む付記２に記載の方法。
[付記４]  フレームの要素はさらに１つまたはそれより多いパイロットシンボルを含む請求項２に記載の方法。
[付記５]  スクランブルするステップは
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)｝
に従い複素スクランブル操作を実行することを含み、ここで
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である
付記２に記載の方法。
[付記６]  複素スクランブル操作は
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転          ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°          Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°        −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°        −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°          Ｑk−ｊＩk
に従って簡単な構成要素のスワッピングおよび信号変換することを含む
付記５に記載の方法。
[付記７]  データ伝送システムにおいてシンボルをスクランブルする装置であって、
全ての要素が共通の基準位相を持つように、システムによるフレームの伝送の前にフレームのすべての要素をスクランブルする手段を含む装置。
[付記８]  フレームの要素はフレームヘッダーまたはフレームボディを含む
付記７に記載の装置。
[付記９]  フレームの要素はさらに１つまたはそれより多いパイロットシンボルを含む付記７に記載の装置。
[付記１０]  スクランブルする手段は
ＩS,k＋ｊＱS,k＝（Ｉk＋ｊＱk）・ｅｘｐ｛j ((2πｎk)/4)）
に従い複素スクランブル操作を実行する手段を含み、ここで
Ｉk、Ｑkは当初のシンボルを示し、
ＩS,k、ＱS,kはスクランブルされたシンボルを示し、
ｎkは、ｎk＝２ｄI,k＋ｄQ,kのようなスクランブル位相乗数を示し、そして
ｄI,kおよびｄQ,kは、複素スクランブルシーケンスのｋ番目の要素の実数（Ｉ）および虚数（Ｑ）成分である
付記７に記載の装置。
[付記１１]  複素スクランブル操作は
ｄI,k      ｄQ,k        ｎk        回転          ＩS,k＋ｊＱS,k
０          ０          ０          ０°          Ｉk＋ｊＱk
０          １          １        ９０°        −Ｑk＋ｊＩk
１          ０          ２      １８０°        −Ｉk−ｊＱk
１          １          ３      ２７０°          Ｑk−ｊＩk
に従う簡単な加算および減算を含む付記１０に記載の装置。
【外国語明細書】
2011082995000001.pdf