(57)【要約】【課題】本発明は、衛星データストリームと地上データストリームとの両方からの階層的なデータストリームを結合するようなデジタルオーディオラジオシステム用途のシステムを提供する。【解決の手段】本発明は、データストリームと階層的な変調されたデータストリームとを送信する衛星と、データストリームと階層的な変調されたデータストリームとを送信する地上局と、を備え、さらに、衛星と地上局とからのデータストリームを受信及び結合し、衛星からの階層的な変調されたデータストリームと、地上局からの階層的な変調されたデータストリームと、を階層的に復調及び結合する受信機を備え、データストリームと階層的データストリームとの両方を変調する階層的変調器を有するアップリンクを備えることもできる。地上局は、衛星からのデータストリームと階層的データストリームとを中継する地上リピータを備えることができることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層的変調を用いる通信システムは、
データストリームと階層的な変調されたデータストリームとを送信する少なくとも１つの衛星と、
前記データストリームと前記階層的な変調されたデータストリームとを送信する少なくとも１つの地上局と、
前記少なくとも１つの衛星からと前記少なくとも１つの地上局とからの前記データストリームを変調及び結合し、前記少なくとも１つの衛星からの前記階層的な変調されたデータストリームと、前記少なくとも１つの地上局からの前記階層的な変調されたデータストリームと、を階層的に復調及び結合する少なくとも１つの受信機と、を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの衛星は２つの衛星からなることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
少なくとも１つの地上局は、前記少なくとも１つの衛星からの前記データストリームと、前記階層的なデータストリームと、を中継する地上リピータであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記地上リピータは、階層的復調器に接続された衛星復調器に接続されたダウンコンバータと、階層的トランスコーダと、地上階層的復調器と、アップコンバータと、を備えることを特徴とする請求項３に記載された通信システム。
【請求項５】
前記通信システムは、さらに、前記データストリームに関する順方向誤り訂正符号器と前記階層的データストリームに関する順方向誤り訂正符号器とを備えるアップリンクと、前記データストリームと前記階層的データストリームとの両方を変調する階層的変調器と、前記階層的変調器に接続されたアップコンバータと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記通信システムは、さらに、アップコンバータに接続された階層的変調器に接続された順方向誤り訂正符号器を備えるアップリンクを備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
復調された衛星信号を提供するために少なくとも１つの衛星信号を復調する第１復調器と、
復調された地上信号を提供するために少なくとも１つの地上信号を復調する第２復調器と、
階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とをそれぞれ提供するために、前記復調された衛星信号と前記少なくとも１つの衛星信号とのうちで少なくとも１つの階層的復調と、前記復調された地上信号と前記少なくとも１つの地上信号とのうちで少なくとも１つの階層的復調と、に関する階層的プロセッサと、を備えることを特徴とするデジタル受信機。
【請求項８】
前記デジタル受信機は、さらに、前記少なくとも１つの衛星信号と前記少なくとも１つの地上信号とを低い周波数に変換するダウンコンバータを備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項９】
前記デジタル受信機は、さらに、前記復調された衛星信号と前記復調された地上信号とを結合する結合器を備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項１０】
前記デジタル受信機は、さらに、前記階層的な復調された衛星信号と前記階層的な復調された地上信号とを結合する結合器を備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項１１】
デジタル受信機は、さらに、少なくとも１つの順方向誤り訂正復号器を備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項１２】
前記階層的プロセッサは、さらに、少なくとも１つの順方向誤り訂正復号器を備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項１３】
前記デジタル受信機は、衛星デジタルオーディオ受信機であることを特徴とする請求項７に記載のデジタル受信機。
【請求項１４】
階層的な符号化された信号を復調する方法は、
復調された衛星信号を提供するために、少なくとも１つの衛星信号を復調する工程と、
復調された地上信号を提供するために、少なくとも１つの地上信号を復調する工程と、
階層的な復調された衛星信号を提供するために、前記復調された衛星信号と前記少なくとも１つの衛星信号とのうちで少なくとも１つを階層的に復調する工程と、
階層的な復調された地上信号を提供するために、前記復調された地上信号と前記少なくとも１つの地上信号とのうちで少なくとも１つをそれぞれ階層的に復調する工程と、を備えることを特徴する方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、前記少なくとも１つの衛星信号と前記少なくとも１つの地上信号とを低い周波数に変換する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、さらに、前記復調された衛星信号と前記復調された地上信号とを結合する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、さらに、前記階層的な復調された衛星信号と前記階層的な復調された地上信号とを結合する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法は、さらに、前記階層的な復調された衛星信号と前記階層的な復調された地上信号とのうちで少なくとも１つを順方向誤り訂正する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
復調及び階層的に復調する工程が同時に起きることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、さらに、前記復調された衛星信号と前記復調された地上信号とから取得したデータを第１装置に出力し、前記階層的に復調された衛星信号と前記階層的に復調された地上信号とから取得したデータを第２装置に出力する工程を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、階層的な変調及び復調に関し、さらに詳しくは、衛星及び地上システムの両者を使用する階層的な変調及び復調に関する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星ラジオの運営会社は、米国全土を網羅するデジタルラジオ放送サービスを行っている。これらのサービスは、約１００チャンネルの内、音楽を提供する典型的な構成の５０チャンネル近くと、残りの局はニュース、スポーツ、トーク及びデータを提供している。簡潔に言うと、XMサテライトラジオ社が提供しているサービスは、地上のサービスエリアにおける衛星ラジオ受信機に再送信するためのＳ帯域に周波数変換を行う２つの衛星への衛星Ｘ帯域アップリンクを備える。一方の衛星からのラジオ周波数キャリアも、地上リピータにより受信される。リピータで受信した内容は、それぞれのサービスエリア内の同じラジオに異なるＳ帯域キャリアで再送信される。これら地上リピータは、高層ビル、丘陵、トンネル及び他の障害物により、衛星からのＬＯＳ（Line Of Sight: 衛星の視界方向に障害物がない状態）受信が不明瞭な地理的な場所において、信頼性の高い受信を円滑にする。衛星及びリピータにより送信された信号は、自宅または会社で使用する、車両、携帯機器及び据置型装置に設置することができる衛星デジタルオーディオラジオシステム（ＳＤＡＲＳ）受信機により受信される。ＳＤＡＲＳ受信機は、１つまたは両方の衛星からの信号と地上リピータからの信号とを受信し、受信機の出力として信号の１つを結合または選択するように設計されている。
【０００３】
階層的な変調及び復調は、衛星及び地上システムのような固定環境においては周知である。例えば、地上デジタルテレビ放送規格（欧州）（ＤＶＢ−Ｔ）は、地上放送局が様々なサービス環境に応じた多様な選択肢から選択できるように、自由度の高いシステムとなっており、一般的に、そのような放送局ではビットレートと信号のロバスト性とをトレードオフすることができる。
【０００４】
ＤＶＢ−Ｔにおいて説明した階層的な変調で、２つのデータストリームが単一のＤＶＢ−Ｔストリームに変調される。最優先（HP: High Priority）ストリームと呼ばれる一方のストリームは、低優先（LP: Low Priority）ストリーム内に埋め込まれる。受信状況の良い受信機は、両方のストリームを受信できるが、受信状況の良くない受信機は、最優先ストリームのみ受信することが可能である。放送局は、２つの完全に異なるサービスに関する２つの異なる種類のＤＶＢ−Ｔ受信機を対象にすることができる。一般的に、ＬＰストリームは、ビットレートに関してＨＰストリームより高く、ロバスト性に関しては低い。例えば、放送局はＨＤＴＶをＬＰストリームで配信する選択が可能である。
【０００５】
ＤＶＢ−Ｔは、約２０００〜８０００のキャリアを使用するマルチキャリアシステムであり、各キャリアは１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭのＱＰＳＫ（四相位相変調）を伝送する。ＱＡＭ（直交振幅変調）は、変調シンボル毎の情報量を増やすために使用される手段の１つである。６４ＱＡＭを例にすると、階層的なシステムは、６４ＱＡＭ内に効率的に埋め込まれたＱＰＳＫストリームが存在するような方法により、６４ＱＡＭに対してデータをマップできる。さらに、様々な状態間の間隔は、６４ＱＡＭ（ＬＰ）ストリームを代償にして、ＱＰＳＫ（ＨＰ）ストリームを防護するために調整される。
【０００６】
一般的な言葉で説明すると、高品位な受信では、受信機が６４ＱＡＭ群全体を分解可能である。また、低品位な受信の地域、または携帯機器での受信の場合では、受信機はＱＰＳＫに対応する群の中の軽くて着色された部分のみを分解可能である。ビット及びバイトを考慮すると、６４ＱＡＭ群において、６４ＱＡＭシンボル毎につき６ビット符号化することができる。階層的な変調において、残りの６ビットが、例えばＨＤＴＶサービスを含むものであれば、２つの最重要ビット（ＭＳＢ）がロバストな携帯サービスに使用される。最初の２つのＭＳＢは、６４ＱＡＭサービスに埋め込まれたＱＰＳＫサービスに相当する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今まで、衛星データストリームと地上データストリームとの両方からの階層的なデータストリームを結合するようなシステムは存在しておらず、明らかにデジタルオーディオラジオシステム用途ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る第１実施形態において、階層的な変調を使用する通信システムは、データストリームと階層的な変調データストリームとを伝送する少なくとも１つの衛星と、前記データストリームと前記階層的な変調データストリームとを伝送する少なくとも１つの地上局と、を備える。前記通信システムは、さらに、少なくとも１つの衛星からと少なくとも１つの地上局からの前記データストリームと、少なくとも１つの衛星からと少なくとも１つの地上局とからの前記階層的な変調データストリームと、を復調及び結合する少なくとも１つの受信機を備える。衛星デジタルオーディオラジオシステムのようなシステムにおいて、前記通信システムは、２つ以上の衛星と、少なくとも１つの衛星からのデータストリーム及び階層的データストリームをリピートする１つ以上の地上リピータと、を備える。地上リピータは、階層的な復調器と、階層的なトランスコーダと、地上の階層的な変調器と、アップコンバータと、に接続された衛星復調器に接続されたダウンコンバータを備える。前記通信システムは、前記データストリームの順方向誤り訂正及び前記階層的データストリームの順方向誤り訂正と、前記データストリーム及び前記階層的データストリームの両方を変調する階層的変調器と、前記階層的変調器に接続されたアップコンバータと、を有するアップリンクを備える。
【０００９】
本発明に係る第２実施形態において、衛星デジタルオーディオ受信機のようなデジタル受信機は、復調された衛星信号を提供するために少なくとも１つの衛星信号を復調する第１復調器と、少なくとも、復調された地上信号を提供するために少なくとも１つの地上信号を復調する少第２復調器と、階層的プロセッサと、を備える。階層的プロセッサは、復調された衛星信号と少なくとも１つの衛星信号とのうちで少なくとも１つの階層的復調と、階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とをそれぞれ提供するために、復調された地上信号と少なくとも１つの地上信号とのうちで少なくとも１つの階層的復調と、を実行する。デジタル受信は、また、少なくとも１つの衛星信号及び地上信号を低い周波数に変換するためのダウンコンバータを備えることができ、さらに、順方向誤り訂正復号器も備えることができる。デジタル受信機は、選択的に、復調された衛星信号と復調された地上信号とを結合するための結合器を備えることができる。デジタル受信機は、階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とを結合する他の結合器を備えることができる。
【００１０】
本発明に係る第３実施形態において、階層的な符号化された信号の復調方法は、復調された衛星信号を提供するために、少なくとも１つの衛星信号を復調する工程と、復調された地上信号を提供するために、少なくとも１つの地上信号を復調する工程と、階層的な復調された衛星信号を提供するために、復調された衛星信号と少なくとも１つの衛星信号とのうちで少なくとも１つを復調する工程と、階層的な復調された地上信号をそれぞれに提供するために、復調された地上信号と少なくとも１つの地上信号のうちで少なくとも１つを階層的に復調する工程と、を備えることができる。前記方法は、さらに、少なくとも１つの衛星信号と少なくとも１つの地上信号とを低い周波数に変換する工程と、階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とのうちで少なくとも１つを順方向誤り訂正する工程と、復調された衛星信号と復調された地上信号とを結合する、及び／または階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とを結合するような信号を結合する工程と、を備えることができる。復調及び階層的に復調する工程は、順次または並列的（または同時に）に起こることがあることに注意する。前記方法は、さらに、復調された衛星信号と復調された地上信号とから取得されたデータを第１装置に出力する工程と、階層的に復調された衛星信号と階層的に復調された地上信号とから取得されたデータを第２装置に出力する工程と、を備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、複数の衛星１２，１３と、現在XMサテライトラジオ社で使用しているシステムに類似した地上リピータのネットワーク１６（簡単のため１つのみ示す）と、を備える衛星デジタルオーディオラジオシステム１０が示されている。前記システムは、さらに、図２で詳述するように、結合データストリームにおいて、標準（またはメイン）データストリームと、階層的に符号化したデータストリームと、を提供するアップリンク１１を備えることができる。この特別な実施形態において、アップリンク１１は少なくとも１つの衛星（１２，１３）に結合データストリームを提供する。衛星１２，１３は、図４に関して詳述されるように、携帯または固定の受信機の形態が可能な複数の加入者１８（簡単のため１つのみ示す）に対して信号を送信する。
【００１２】
この特別な実施形態において、衛星の１つ（１２）からのラジオ周波数のキャリアも、受信アンテナ１４を介して地上リピータ１６により受信される。地上リピータで受信したコンテンツは、異なるＳ帯域キャリアで、送信アンテナ１７を介してそれぞれのサービスエリア内の同じラジオまたは加入者に再送される。上記したように、それらの地上リピータは、衛星からのＬＯＳ受信が高層ビル、丘陵、トンネル及び他の障害物により妨げられるような地理的地域において、信頼性の高い受信の確保を容易にする。ここでは、ＳＤＡＲＳ受信機は、衛星信号と地上リピータからの信号とのうち、１つまたは両方を受信し、受信機の出力としてそれらの信号の１つを結合または選択するように設計されている。
【００１３】
図２を参照すると、衛星アップリンク１１の構成図は、メインまたは標準オーディオ及び／またはデータストリームを符号化する構成部品と、階層的なオーディオ及び／またはデータストリームを符号化する構成部品と、を備える。
これに関して、メインデータストリームは、ＦＥＣ符号器２１を用いてＦＥＣ符号化され、さらにトランスポート層符号器２２を用いて符号化される。同様に、階層的データストリームは、ＦＥＣ符号器２６を用いて符号化され、さらにトランスポート層符号器２７を用いて符号化される。そして、両方のストリームは、アップコンバータ２４により高い周波数に変換され、衛星１２，１３に送信される前に、階層的変調器２３を用いて階層的に変調される。使用することのできる階層的符号化の種類は、特定の変調スキームに限定されない。ＱＰＳＫ波形に関する階層的変調（Ｈ−ＭＯＤ）スキームのいくつかの例は、図５のａ）Ｈ−ＭＯＤなし、ｂ）ＰＳＫ  Ｈ−ＭＯＤ、ｃ）ＱＡＭ  Ｈ−ＭＯＤ、ｄ）ＡＳＫ  Ｈ−ＭＯＤに示してある。メインデータストリームにデータをオーバーレイ可能なその他の変調スキームは、ここにおける本発明の実施形態の範囲内において確実に意図されている。
【００１４】
図３を参照すると、リピータ１６の構成図は、高い周波数に変換された衛星１１からの階層的な変調された信号を、低い周波数に変換するダウンコンバータ３１を備えることができる。地上リピータ１６は、さらにトランスコーダ３３にデータストリーム出力を、階層的復調器３６及び階層的トランスコーダ３７に、もう一方のデータストリームを提供する復調器３２を備えることができる。階層的トランスコーダ３７は、衛星からの階層的な変調されたデータを取得し、ＦＥＣはデータを復調し、地上の階層的変調器３４にデータを符号化する。地上の階層的変調器３４も、トランスコーダ３３からトランスコードされたデータを受信する。そして、変調器３４からの信号は、いずれかの加入者ユニット１８が有する範囲内で受信されるメイン地上波形（ＯＦＤＭ）の階層的に変調されたデータを送信するアップコンバータ３５を用いて、高い周波数に変換される。
【００１５】
図４を参照すると、受信機または加入者ユニット１８の構成図は、選択的に衛星信号及び地上信号の２つを受信でき、メイン及び階層的データストリームを復調し分離もできる。メイン及び階層的データストリームの両方に関して、衛星及び地上ストリームの２つは、エラーを最小化するようにＦＥＣ復調前及び／または後で、結合することができる（最大比率結合）。結合は、最大比率結合（ＦＥＣ復調器前）または選択的結合（ＦＥＣ復調器後）を用いて行われることができることに注意する。また、３つのストリームに関する内部ＦＥＣ符号は、XM衛星ラジオシステムで現在使用されているような相補的コードとすることもできることに注意する。
【００１６】
図４に示す特定の実施形態において、受信機１８は、衛星信号を低い周波数に変換するダウンコンバータ４１を備えることができる。非階層的に変調された受信機システム４０は、一般的に、現行のXMサテライトラジオ社の技術において、選択的に最大比率結合器５０を用いて衛星信号を結合する及び／または他の結合器（選択的結合器）５６を用いて地上信号を含む衛星信号を結合する前に、トランスポート層プロセッサ４８によりさらに処理される、第１衛星信号復調器４２と、第２衛星信号復調器４４と、地上信号復調器４６と、を備えることができる。受信機ユニット１８は、さらに、衛星信号を順方向誤り訂正する結合器５０の後にＦＥＣ復号器５２を備えることができ、選択的に結合器５６で衛星信号を結合する前に、地上信号を順方向誤り訂正するＦＥＣ復号器５４を備えることができる。
【００１７】
また、本発明に係る実施形態によると、受信機ユニット１８は、さらに、パラレルでまたはメインオーディオ／データストリームの処理により実質的にパラレルで受信された衛星信号（点線参照）を任意で処理することが可能な階層的プロセッサ５８を備えることができる。特に、階層的プロセッサは、衛星信号に関する階層的復調器６０，６２と地上信号に関する階層的復調器６４とを用いて、復調器４２，４４，４６により復調する前後のいずれかで、信号を階層的に復調できる。復調器６０，６２，６４から階層的に復調された信号は、さらに、最大比率結合器６７を用いて衛星信号を任意に結合する及び／またはもう一方の結合器（選択的接合器）６９を用いて地上信号を含む衛星信号を結合する前に、トランスポート層プロセッサ６６により処理される。受信機ユニット１８は、さらに、衛星信号を順方向誤り訂正する結合器６７の後にＦＥＣ復号器７０を備えることができ、また結合器６９で衛星信号と結合する前に、地上信号を順方向誤り訂正するＦＥＣ復号器６８を任意で備えることができる。メインオーディオ／データストリームと階層的オーディオ／データストリームが一旦処理されると、必要に応じて出力ソースを分離するためにそれらを提供することができる。例えば、衛星ラジオの例では、交通または天気データを表示するために階層的オーディオ／データストリームが提供されている間、メインオーディオ／データストリームは記録されることが可能である。
【００１８】
図６を参照すると、階層的な符号化された信号を復調する方法２００は、復調された衛星信号を提供するために少なくとも１つの衛星信号を復調し、復調された地上信号を提供するために少なくとも１つの地上信号を復調する工程２０２と、階層的な復調された衛星信号を提供するために、復調された衛星信号と少なくとも１つの衛星信号とのうちで少なくとも１つを階層的に復調する工程２０４と、階層的な復調された地上信号を提供するために、復調された地上信号と少なくとも１つの地上信号とのうちで少なくとも１つを階層的に復調する工程２０６と、を備えることができる。前記方法２００は、さらに、少なくとも１つの衛星信号と少なくとも１つの地上信号とを低い周波数に変換する工程２０８と、階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とのうちで少なくとも１つを順方向誤り訂正する工程２１０と、復調された衛星信号と復調された地上信号とを結合するような信号を結合する工程２１２と／または、階層的な復調された衛星信号と階層的な復調された地上信号とを結合する工程２１４と、を備えることができる。復調及び階層的に復調する工程は、順次にまたはパラレルに（または同時に）起こることがあることに注意する。前記方法２００は、さらに、復調された衛星信号から取得したデータを第１装置に出力し、階層的に復調された衛星信号と階層的に復調された地上信号とから取得したデータを第２装置に出力する工程２１６を備えることができる。
【００１９】
上記は、例としてのみを目的としたものであり、添付の特許の請求範囲に記載されたもの以外の如何なる方法も、本発明の実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上記例が衛星デジタルオーディオラジオシステムについて説明されていても、ここに示したシステム、方法及び技術は、地上リピータを用いる衛星テレビ放送システムに等しく応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る階層的な変調及び復調スキームを使用できる衛星デジタルオーディオラジオ受信機システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る階層的な変調を用いる衛星アップリンクの構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る階層的トランスコーダを用いる地上リピータの構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る階層的な復調を用いる衛星デジタルオーディオラジオ受信機の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る階層的な変調の異なる形式を図示したものである。
【図６】本発明の実施形態に係る方法を説明するフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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