(57)【要約】  メディアアクセス制御(media access control, MAC)層制御装置は、階層化された変調システムにおいて、基本層データおよび拡張層データを管理することができる。基本層データおよび拡張層データの両者が存在するとき、ＭＡＣ層制御装置は、両者を処理し、符号化されたデータを、階層化された変調コンスタレーションにマップすることができる。層の一方のデータが終了すると、ＭＡＣ層制御装置は、所定のスタッフィングデータを生成し、付加的なデータの無い層へ供給することができる。ＭＡＣ層制御装置は、制御信号を物理層のハードウェアに送り、このハードウェアに、スタッフィングデータを有する階層化された信号を、変更された信号コンスタレーションにマップさせることができる。ＭＡＣ層制御装置は、スタッフィングデータが存在することを示すオーバーヘッドメッセージを生成することもできる。受信機は、オーバーヘッドメッセージを受信することができ、その情報を使用して、階層化された変調コンスタレーションまたは変更された信号コンスタレーションのために、受信機を構成することができる。【選択図】    図３
2008527928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層化された変調チャネルにおいて、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信する方法であって、
基本層データを受信することと、
基本層データを基本層シンボルへ符号化することと、
拡張層データを受信することと、
基本層データの終了前に、拡張層データの終了を判断することと、
スタッフィングデータを生成することと、
スタッフィングデータを拡張層データに追加することと、
スタッフィングデータを追加された拡張層データを、拡張層シンボルへ符号化することとを含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの基本層シンボルを選択することと、
少なくとも１つの対応する拡張層シンボルを選択することと、
選択されたシンボルをコンスタレーション点にマップすることとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
スタッフィングデータの前に、基本層シンボルを、拡張層シンボルと組み合わせて、第１のコンスタレーションにマップすることと、
スタッフィングデータの後で、基本層シンボルを、拡張層シンボルと組み合わせて、第２のコンスタレーションにマップすることとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
第１のコンスタレーションが、１６個のコンスタレーション点を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
第２のコンスタレーションが、ＱＰＳＫのコンスタレーションを含む請求項３記載の方法。
【請求項６】
第２のコンスタレーションが、第１のコンスタレーションからのコンスタレーション点のサブセットを含む請求項３記載の方法。
【請求項７】
基本層シンボルを、拡張層シンボルと組み合わせて、第２のコンスタレーションにマップすることが、拡張層シンボルに関係なく、基本層シンボルを第２のコンスタレーションにマップすることを含む請求項３記載の方法。
【請求項８】
スタッフィングデータが、所定の系列を含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
スタッフィングデータが、擬似ランダムな系列を含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
階層化された変調チャネルにおいて、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信する方法であって、
複数のタイムスロットをもつ論理チャネルの第１のタイムスロット中に、階層化された信号を生成することと、
階層化された信号を、階層化された変調コンスタレーションにマップすることと、
論理チャネルの第２のタイムスロット中に、階層化されていない信号を生成することと、
階層化された信号を、階層化されていない変調コンスタレーションにマップすることとを含む方法。
【請求項１１】
論理チャネルをＯＦＤＭ副搬送波のサブセットに割り当てることをさらに含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
階層化された信号が、少なくとも１つの基本層シンボルと、少なくとも１つの拡張層シンボルとを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
階層化されていない信号が、少なくとも１つの基本層シンボルと、少なくとも１つの拡張層シンボルとを含み、少なくとも１つの拡張層シンボルが、所定のスタッフィングデータを符号化することによって生成される請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
階層化されていない変調コンスタレーションが、ＱＰＳＫのコンスタレーションを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
階層化されていない変調コンスタレーションが、階層化された変調コンスタレーションからのコンスタレーション点のサブセットを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信するように構成された送信機であって、
基本層データを受信し、基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層処理ブロックと、
拡張層データを受信し、拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層処理ブロックと、
基本層処理ブロックと拡張層処理ブロックとに連結され、少なくとも１つの基本層シンボルと少なくとも１つの拡張層シンボルとの組合せを、コンスタレーション点にマップするように構成された信号マッパと、
拡張層データの終了を判断し、拡張層データの終了に応答して、スタッフィングデータを生成し、スタッフィングデータを拡張層処理ブロックに連結するように構成された制御装置とを含む送信機。
【請求項１７】
制御装置が、信号マッパを制御し、スタッフィングデータの存在に部分的に基づいて、複数のコンスタレーションからコンスタレーションを選択するようにさらに構成されている請求項１６記載の送信機。
【請求項１８】
スタッフィングデータが存在するときは、制御装置が、信号マッパを制御し、階層化されていないコンスタレーションを選択し、信号マッパが、拡張層シンボルに関係なく、基本層シンボルを、階層化されていないコンスタレーションにマップする請求項１７記載の送信機。
【請求項１９】
制御装置が、所定の系列を含んでいるスタッフィングデータを生成するように構成されたスタッフィングデータ生成器を含む請求項１６記載の送信機。
【請求項２０】
制御装置が、擬似ランダムな系列を含んでいるスタッフィングデータを生成するように構成されたスタッフィングデータ生成器を含む請求項１６記載の送信機。
【請求項２１】
制御装置が、スタッフィングデータの存在を示すオーバーヘッドメッセージを生成するように構成されたオーバーヘッドメッセージ生成器を含む請求項１６記載の送信機。
【請求項２２】
トーンをコンスタレーション点で変調するように構成されたチャネル割り当てモジュールをさらに含む請求項１６記載の送信機。
【請求項２３】
階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信するように構成された送信機であって、
基本層データを受信し、基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層処理ブロックと、
拡張層データを受信し、拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層処理ブロックと、
拡張層データの存在に基づいて、制御信号を生成するように構成された制御装置と、
基本層処理ブロックと拡張層処理ブロックに連結され、制御信号に基づいて、複数のコンスタレーションから選択されたコンスタレーションへ、基本層シンボルおよび拡張層シンボルをマップするように構成された信号マッパとを含む送信機。
【請求項２４】
階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを受信するように構成された受信機であって、
コンスタレーション点によって変調されたトーンを受信し、トーンから基本層シンボルおよび拡張層シンボルを生成するように構成され、復号器制御信号を生成するようにさらに構成されたシンボル デインターリーバと、
シンボル デインターリーバに連結され、基本層シンボルを受信し、基本層データを復号するように構成された基本層プロセッサと、
シンボル デインターリーバに連結され、拡張層シンボルを受信し、復号器制御信号に基づいて、拡張層データを選択的に復号するように構成された拡張層プロセッサとを含む受信機。
【請求項２５】
拡張層復号器が、スタッフィングデータを生成し、復号器制御信号に基づいて、スタッフィングデータを拡張層データに追加するようにさらに構成されている請求項２４記載の受信機。
【請求項２６】
階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信するように構成された送信機であって、
基本層データを基本層シンボルへ符号化する手段と、
アクティブな基本のみのモードかを判断する手段と、
アクティブな基本のみのモードに応答して、スタッフィングデータを生成する手段と、
スタッフィングデータを拡張層データに追加する手段と、
スタッフィングデータを追加された拡張層データを、拡張層シンボルへ符号化する手段とを含む送信機。
【請求項２７】
スタッフィングデータの前に、基本層シンボルを、拡張層シンボルと組み合わせて、第１のコンスタレーションにマップする手段と、
スタッフィングデータの後で、基本層シンボルを、拡張層シンボルと組み合わせて、第２のコンスタレーションにマップする手段とをさらに含む請求項２６記載の送信機。
【請求項２８】
少なくとも１つの基本層シンボルを選択する手段と、
少なくとも１つの対応する拡張層シンボルを選択する手段と、
選択されたシンボルをコンスタレーション点にマップする手段とをさらに含み、コンスタレーション点が、基本のみのモードがアクティブであるかどうかに基づく請求項２６記載の送信機。
【請求項２９】
記憶されたコンピュータ実行可能命令をもち、無線受信機の構成要素を実行するコンピュータ読み出し可能媒体であって、コンピュータ実行可能命令が、
基本層データを受信することと、
基本層データを基本層シンボルへ符号化することと、
拡張層データを受信することと、
基本層データの終了前に、拡張層データの終了を判断することと、
スタッフィングデータを生成することと、
スタッフィングデータを拡張層データに追加することと、
スタッフィングデータを追加された拡張層データを、拡張層シンボルへ符号化することとを含むコンピュータ読み出し可能媒体。
【請求項３０】
記憶されたコンピュータ実行可能命令をもち、無線受信機の構成要素を実行するコンピュータ読み出し可能媒体であって、コンピュータ実行可能命令が、
複数のタイムスロットをもつ論理チャネルの第１のタイムスロット中に、階層化された信号を生成することと、
階層化された信号を、階層化された変調コンスタレーションにマップすることと、
論理チャネルの第２のタイムスロット中に、階層化されていない信号を生成することと、
階層化された信号を、階層化されていない変調コンスタレーションにマップすることとを含むコンピュータ読み出し可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２００５年３月１０日に出願された米国仮出願第６０／６６０，８７３号（“ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＩＮＧ  ＬＡＹＥＲＥＤ  ＡＮＤ  ＮＯＮ−ＬＡＹＥＲＥＤ  ＤＡＴＡ  ＶＩＡ  ＬＡＹＥＲＥＤ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ”）、および２００５年１月１１日に出願された米国仮出願第６０／６４３，２６４号（“Ａ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＩＮＧ  Ａ  ＳＩＮＧＬＥ  ＬＡＹＥＲ  ＤＡＴＡ  ＷＨＥＮ  ＴＨＥ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＩＳ  ＩＮ  Ａ  ＬＡＹＥＲＥＤ  ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＥ”）の恩恵に対して権利を主張しており、両文献の各々は、参照によって本明細書に全体的に取り入れられている。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、データの帯域幅を増加する努力をし続け、通信システムに連結されたデバイス間で情報を迅速に交換することができるようなった。デバイスにとって使用可能なデータ帯域幅を制限するパラメータの幾つかは、デバイスに割り振られたスペクトル帯域幅と、デバイスをリンクするチャネルの品質とを含む。
【０００３】
無線通信システムは、種々の技術を使用して、データの帯域幅に対する種々の制約を補っている。無線通信システムは、多数の符号化技術を取り入れ、チャネルによって支援されているデータレートに基づいて、符号化技術を選択し得る。このようなシステムでは、通信デバイスは、チャネルの能力に基づいて、データレートを取り決め得る。このような通信システムは、多数のポイント ツウ ポイント リンクにとって好都合であり得るが、１つの送信機が多数の受信機に実質的に同じデータを与える分散型放送システムでは、決して理想的ではないであろう。
【０００４】
無線通信システムは、階層変調（hierarchical modulation）を取り入れることができ、階層変調は、階層化された変調（layered modulation）とも呼ばれ、多数のデータストリームが、データ層の階層の全体にわたって同時に送信される。多数のデータストリームは、ほぼ全ての受信機の動作状態において受信に成功することができるロバストな通信リンクである基本層（base layer）を含むことができる。多数のデータストリームは、基本層よりも低いデータレート、同じデータレート、およびより高いデータレートで放送される拡張層（enhancement layer）も含むことができる。拡張層における通信は、基本層と比較して、受信機において、より高い信号品質を要求し得る。したがって、拡張層は、チャネルの品質における変化により敏感であり得る。
【０００５】
受信機は、通常は、基本レベルで通信する能力を保証され、通常は、基本層上でデータを復調することができる。拡張層を支援するのに十分なチャネル状態において、受信機は、拡張層上で変調された付加的なデータを復調し、より高いサービス品質を与えるか、または付加的なデータの帯域幅を与えることもできる。
【０００６】
階層化された変調信号を使用すると、送信機および受信機の動作が相当に複雑になる。幾つかのデータストリームは、基本層および拡張層の各々において、関連のない情報をもち得る。２つの層の相対的独立性（relative dependence）のために、一方の層、例えば、拡張層が、送信を完了するか、または、そうでなければ、付加的な送信情報がない一方で、基本層は、情報を供給し続け得る。送信機は、拡張層の断続的動作を支援するのに必要とされる速度と同じ速度で、階層化された変調を選択的にアクティブにしたり、デアクティブにしたりする能力をもたなくてもよい。その代わりに、階層化された動作か、または階層化されていない動作かを選択する無限の能力を組込むことは、ハードウェアの制約、コスト、または制定された標準のために、望ましくない、または実行不可能であり得る。
【０００７】
階層化された変調信号をもつ異なる層の情報が断続的に無いことは、送信機および受信機において潜在的な問題を生じる。送信機は、階層化された変調信号をもつ層の中に、情報が無い層があるときに動作する能力をもつ必要がある。さらに加えて、受信機は、階層化された変調信号をもつ層の中に、情報を搬送していない層があるときを識別できる必要がある。しかしながら、何れの潜在的な解決案も、送信機または受信機の処理能力に過度に負担をかけてはいけない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
メディアアクセス制御(media access control, MAC)層制御装置は、階層化された変調システムにおいて、基本層データと拡張層データとを別々に管理することができる。両者が存在するとき、ＭＡＣ層制御装置は、基本層データおよび拡張層データの両者を処理することができる。基本層データおよび拡張層データは符号化され、階層化された変調コンスタレーションにマップされる。
【０００９】
層の一方のデータが終了する(terminate)、休止する（halt）、完了する(complete)、または、そうでなければ、停止する(cease)とき、ＭＡＣ層制御装置は、所定のスタッフィングデータを生成し、付加的なデータが無い層へ供給することができる。ＭＡＣ層制御装置は、制御信号を物理層のハードウェアに送り、物理層のハードウェアに、スタッフィングデータを有する階層化された信号を、変更された信号コンスタレーションにマップさせることができる。ＭＡＣ層制御装置は、スタッフィングデータの存在を示すオーバーヘッドメッセージを生成することもできる。
【００１０】
受信機は、オーバーヘッドメッセージを受信することができ、その情報を使用して、階層化された変調コンスタレーションまたは変更された信号コンスタレーションのために、受信機を構成することができる。受信機は、拡張層データの復号を助けるために、スタッフィングデータをローカルに生成することもできる。
【００１１】
本発明の態様は、階層化された変調チャネルにおいて、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信する方法を含む。この方法は、基本層データを受信することと、基本層データを基本層シンボルへ符号化することと、拡張層データを受信することと、基本層データの終了前に、拡張層データの終了を判断することと、スタッフィングデータを生成することと、スタッフィングデータを拡張層データに追加することと、スタッフィングデータを追加された拡張層データを、拡張層シンボルへ符号化することとを含む。
【００１２】
本発明の態様は、階層化された変調チャネルにおいて、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信する方法を含む。方法は、複数のタイムスロットをもつ論理チャネルの第１のタイムスロット中に、階層化された信号を生成することと、階層化された信号を、階層化された変調コンスタレーションにマップすることと、論理チャネルの第２のタイムスロット中に、階層化されていない信号を生成することと、階層化された信号を、階層化されていない変調コンスタレーションにマップすることとを含む。
【００１３】
本発明の態様は、階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信するように構成された送信機を含む。送信機は、基本層データを受信し、基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層処理ブロックと、拡張層データを受信し、拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層処理ブロックと、基本層処理ブロックと拡張層処理ブロックとに連結され、少なくとも１つの基本層シンボルと少なくとも１つの拡張層シンボルとの組合せを、コンスタレーション点にマップするように構成された信号マッパと、拡張層データの終了を判断し、拡張層データの終了に応答して、スタッフィングデータを生成し、スタッフィングデータを拡張層処理ブロックに連結するように構成された制御装置とを含む。
【００１４】
本発明の態様は、階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを送信するように構成された送信機を含む。送信機は、基本層データを受信し、基本層データを基本層シンボルへ符号化するように構成された基本層処理ブロックと、拡張層データを受信し、拡張層データを拡張層シンボルへ符号化するように構成された拡張層処理ブロックと、拡張層データの存在に基づいて、制御信号を生成するように構成された制御装置と、基本層処理ブロックと拡張層処理ブロックとに連結され、制御信号に基づいて、複数のコンスタレーションから選択されたコンスタレーションへ、基本層シンボルと拡張層シンボルとをマップするように構成された信号マッパとを含む。
【００１５】
本発明の態様は、階層化された変調チャネル上で、階層化されたデータと、階層化されていないデータとを受信するように構成された受信機を含む。受信機は、コンスタレーション点によって変調されたトーンを受信し、トーンから基本層シンボルと拡張層シンボルとを生成するように構成され、復号器制御信号を生成するようにさらに構成されたシンボル デインターリーバと、シンボル デインターリーバに連結され、基本層シンボルを受信し、基本層データを復号するように構成された基本層プロセッサと、シンボル デインターリーバに連結され、拡張層シンボルを受信し、復号器制御信号に基づいて、拡張層データを選択的に復号するように構成された拡張層プロセッサとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本開示の実施形態の特徴、目的、および長所は、別途記載される詳細な記述から、図面と共に採用されるとき、その中では、同じ要素が同じ参照符号をもっており、より明らかになるであろう。
【００１７】
階層化された変調のために構成されたチャネルにおいて、階層化されたデータおよび階層化されていないデータの送信および受信を可能にするためのシステム、方法、および装置が記載されている。無線通信システムにおける論理チャネルは、階層化された変調を支援するように構成されることができる。階層化された変調は、複数の層をもつことができる。２つの層が定められているとき、第１の層は、基本層として構成されることができ、第２の層は、拡張層として構成されることができる。
【００１８】
基本層と拡張層とは、実質的に独立して（substantially independently）動作するように構成されることができる。“実質的に独立して”とは、層上で搬送されるデータの独立性を指す。２つの変調層を支援している上位通信層および物理層は、１つ以上のブロックを共通してもつことができる。しかしながら、一方の層上で搬送される情報が、他方の層上で供給される情報に依存していないとき、基本層と拡張層とは、実質的に独立している。
【００１９】
別の実施形態において、論理チャネルは、複数の独立した階層化された変調ストリームを時間多重化し得る。各ストリームは、他のストリームから独立していて、論理チャネルに割り当てられた１本以上のストリームが、階層化されたデータを生成するのを停止することができる一方で、残りのストリームは、階層化されたデータを生成し続ける。
【００２０】
データ源が、階層化された変調のために構成された論理チャネルに、階層化されたデータを供給するのを停止すると、メディアアクセス制御(media access control, MAC)層制御装置は、階層化されていないデータが存在すると判断することができる。ＭＡＣ層制御装置は、スタッフィングビット、スタッフィングシンボル、スタッフィングパケット、スタッフィングフレーム、またはそれらのある組合せのようなスタッフィングデータを、データストリーム内へ挿入し、階層化されたデータ源をエミュレートするか、真似るか、または、そうでなければ、人工的に生成するように構成されることができる。ＭＡＣ層制御装置は、例えば、欠けている層へ所定のビット系列を挿入することができる。所定のビット系列は、再帰ビット系列、ランダムなビット系列、または擬似ランダムなビット系列であるか、または他の層上で供給された情報に依存することができる。スタッフィングデータが、既存の層からのデータに基づいて生成される実施形態では、基本層データおよび拡張層データは、最早、実質的に独立していない。スタッフィングデータが、源情報を保持していなくても、これを使用して、受信機において基本層データを復号する能力に寄与することができる。
【００２１】
１つの実施形態において、ＭＡＣ層制御装置は、物理層のハードウェア内の信号マッピングモジュールを制御するように構成されることができる。送信機内の物理層のハードウェアは、複数の信号コンスタレーションを支援するように構成されることができる。基本層データおよび拡張層データがマップされる信号マッピングモジュールによって使用されるコンスタレーションは、ＭＡＣ層制御装置によって生成された制御信号に部分的に基づくことができる。
【００２２】
基本層および拡張層の両者がデータを供給するとき、ＭＡＣ層制御装置は、信号マッピングモジュールを制御し、データを、階層化された変調コンスタレーションにマップすることができる。データ源がデータを拡張層に供給するのを停止すると、ＭＡＣ層はスタッフィングデータを拡張層へ挿入する。さらに加えて、ＭＡＣ層制御装置は、スタッフィングデータを有する階層化されたデータを第２の変調コンスタレーションにマップすることを、信号マッピングモジュールに知らせる。第２の変調コンスタレーションは、階層化された変調コンスタレーションに対応しても、対応していなくてもよい。
【００２３】
ＭＡＣ層制御装置は、スタッフィングデータの存在および第２の変調コンスタレーションを受信機に示すオーバーヘッドメッセージを生成する。受信機は、オーバーヘッドメッセージにしたがって受信データに対して動作するように、復号器を構成することができる。受信機は、スタッフィングデータの知識を使用して、基本層データを回復するのを助けることができる。
【００２４】
図１は、階層変調（hierarchical modulation）を取り入れた無線通信システム100の実施形態の機能ブロック図である。階層変調は、階層化された変調(layered modulation)とも呼ばれる。システムは、ユーザ端末110と通信することができる１つ以上の固定素子を含む。ユーザ端末110は、例えば、階層化された変調を使用して、１つ以上の通信標準にしたがって動作するように構成された無線電話であり得る。例えば、ユーザ端末110は、第１の通信ネットワークから無線電話信号を受信するように構成され、第２の通信ネットワークからデータおよび情報を受信するように構成されることができる。幾つかの実施形態では、両者の通信ネットワークは、階層化された変調を実施することができ、一方で、他の実施形態では、通信ネットワークの一方が、階層化された符号化変調（layered coded modulation）を実施し得る。
【００２５】
ユーザ端末110は、ポータブルユニット、移動ユニット、または静止ユニットであり得る。ユーザ端末110は、移動ユニット、移動端末、移動局、ユーザ装置、ポータブル機、電話機、等とも呼ばれ得る。図１には、１つのみのユーザ端末110が示されているが、通常の無線通信システム100は、多数のユーザ端末110と通信する能力をもつと理解される。
【００２６】
ユーザ端末110は、通常、１つ以上の基地局120aまたは120bと通信し、基地局120aまたは120bは、図１では、セクタ化されたセルラ塔（cellular tower）として示されている。ユーザ端末110は、通常、ユーザ端末110内の受信機において、最も強い信号強度を与える基地局、例えば、基地局120bと通信する。
【００２７】
基地局120aおよび120bの各々は、基地局制御装置(Base Station Controller, BSC)130に連結されることができ、ＢＳＣ130は、適切な基地局120aおよび120bへの、またはそこからの通信信号をルーティングする。ＢＳＣ130は、移動交換局（Mobile Switching Center, MSC）140に連結され、ＭＳＣ140は、ユーザ端末110と公衆交換電話ネットワーク(Public Switched Telephone Network, PSTN)150との間のインターフェースとして働くように構成されることができる。ＭＳＣは、ユーザ端末110とネットワーク160との間のインターフェースとして働くようにも構成されることができる。ネットワーク160は、例えば、ローカル エリア ネットワーク(Local Area Network, LAN)またはワイド エリア ネットワーク(Wide Area Network, WAN)であり得る。１つの実施形態において、ネットワーク160は、インターネットを含む。したがって、ＭＳＣ140は、ＰＳＴＮ150とネットワーク160とに連結される。ＭＳＣ140は、１つ以上のメディア源170にも連結されることができる。メディア源170は、例えば、ユーザ端末110によってアクセスできるシステムプロバイダによって供給されるメディアのライブラリであり得る。例えば、システムプロバイダは、ユーザ端末110によってオンデマンドでアクセスできるビデオまたは何か他の形のメディアを与え得る。ＭＳＣ140は、他の通信システム(図示されていない)とのシステム間ハンドオフを調整するようにも構成されることができる。
【００２８】
１つの実施形態において、基地局120aおよび120bは、階層化された変調信号をユーザ端末110へ送信するように構成されることができる。例えば、基地局120aおよび120bは、ユーザ端末110および他の受信機(図示されていない)へ宛てたマルチキャスト信号を送信するように構成されることができる。階層化された変調信号は、ロバストであるように構成された基本層信号と、下方リンクマージンにおいて動作し、したがって、チャネルの変化により敏感な拡張層信号とを含むことができる。拡張層は、基本層上で供給されるデータに補足データを与えるか、またはより低いサービス品質要件をもつ独立したデータを与えるようにも構成されることができる。
【００２９】
無線通信システム100は、階層化された変調信号をユーザ端末110へ送信するように構成された放送送信機180も含むことができる。１つの実施形態において、放送送信機180は、基地局120aおよび120bと関係付けられることができる。別の実施形態において、放送送信機180は、基地局120aおよび120bを含む無線電話システムと分かれていて、独立していてもよい。放送送信機180は、オーディオ送信機、ビデオ送信機、ラジオ送信機、テレビジョン送信機、等、または送信機のある組合せであり得るが、これらに限定されない。
【００３０】
１つのみの放送送信機180が、無線通信システム100内に示されているが、無線通信システム100は、多数の放送送信機180を支援するように構成されることができる。複数の放送送信機180が、重なり合った受信可能領域内で信号を送信することができる。ユーザ端末110は、複数の放送送信機180から信号を同時に受信することができる。複数の放送送信機180は、同じ、異なる、または類似の放送信号を放送するように構成されることができる。例えば、第１の放送送信機の受信可能領域に重なり合った受信可能領域をもつ第２の放送送信機も、第１の放送送信機によって放送された情報の幾つかを放送することがある。
【００３１】
放送送信機180は、放送メディア源182からデータを受信するように構成されることができ、データを階層ごとに（hierachically）符号化し、階層ごとに符号化されたデータに基づいて信号を変調し、階層化された変調信号を、ユーザ端末110がそれを受信できるサービスエリアへ放送するように構成されることができる。放送送信機180は、例えば、放送メディア源182から受信したデータから、基本層データおよび拡張層データを生成することができる。
【００３２】
拡張層が、基本層上で搬送されたデータと冗長するデータを搬送しないならば、階層化された変調データ構成は好都合であり得る。さらに加えて、受信機が拡張層を復号できないことは、サービスの低下をもたらさない。例えば、基本層は、ビデオを標準ビデオ解像度で送るように構成されることができ、拡張層は、受信ビデオ信号の解像度またはＳＮＲを高める付加的なデータを与えることができる。別の実施形態では、基本層は、ビデオ信号のような所定の品質をもつ信号を、１秒当たりに１５フレームで与えるように構成されることができ、拡張層は、基本層上で搬送される情報を補足するように構成されることができる。例えば、拡張層は、ビデオ信号を支援するのに使用される情報を、１秒当たりに３０フレームで搬送するように構成されることができる。このような構成において、拡張層データを復号できないことは、より低い解像度の信号、より低い信号品質、またはＳＮＲをもたらすが、信号を完全に失うことにはならない。
【００３３】
ユーザ端末110は、受信信号を復調し、基本層を復号するように構成されることができる。ユーザ端末110内の受信機は、誤り制御機構を、基本層復号器の標準部品として実施することができる。ユーザ端末110内の受信機は、基本層復号器の誤り制御機構を使用して、拡張層の復号成功率を判断することができる。次に、ユーザ端末110内の受信機は、基本層の復号において使用されている誤り制御機構において生成された統計値またはメトリックに基づいて、拡張層を復号するかどうかを判断することができる。
【００３４】
別の実施形態において、ユーザ端末110は、拡張層を復号するときに、基本層の情報に依存することなく、基本層と拡張層とを実質的に同時に復号するように構成されることができる。例えば、ユーザ端末110は、基本層および拡張層の両者を復号するとき、一方の復号器の閾値を判断し、その一方の復号器の閾値を使用するように構成されることができる。復号器の閾値は、階層化された変調データの特性に部分的に基づくことができる。例えば、復号器の閾値は、基本層に対する拡張層の電力比またはエネルギ比に基づくことができる。復号器の閾値は、シンボル誤り率、ビット誤り率、パケット誤り率、またはフレーム誤り率のような希望の誤り率にも部分的に基づくことができる。復号器の閾値は、固定されていても、あるいは、例えば、種々の希望のサービス品質、または階層化された変調データの種々の特性に基づいて変わってもよい。
【００３５】
図２Ａないし２Ｃは、信号マッピングモジュールが基本層データおよび拡張層データをマップするのに使用することができる可能なコンスタレーション図を示している。１つの実施形態において、信号マッピングモジュールは、ＭＡＣ層制御装置から受信した制御入力に基づいて、コンスタレーションを選択する。図２Ａないし２Ｃに示されているコンスタレーション図は、階層化された変調システムに使用できるコンスタレーションのタイプを限定しているのではなく、その代りに、２層変調システムの特定の実施形態の例として与えられている。
【００３６】
図２Ａは、特定の階層化された変調を実施する実施形態のコンスタレーション図260である。図２Ａのコンスタレーション図260は、実質的に１６ＱＡＭのコンスタレーションであり、基本層データは、コンスタレーションの特定の象限にマップし、拡張層データは、コンスタレーション内の特定の位置にマップする。１６ＱＡＭのコンスタレーション260では、間隔が一定である必要はないが、各象限内では、間隔が一定であり、異なる象限内では、最も近い点間の間隔が異なるように、変えてもよい。さらに加えて、コンスタレーション内の点の幾つかは、象限内の中心点に関して鏡映され得る。
【００３７】
信号マッピングブロックへの入力は、基本層(ｂ１ｂ０)からの２ビットと、拡張層(ｅ１ｅ０)からの２ビットとを含む。基本層ストリームは、拡張層ストリームよりも高い電力レベルで送信され、エネルギ比（energy ratio, r）は、次の関係を満たす。
【数１】
2008527928.tif 000003
【００３８】
平均コンスタレーション点エネルギ(＝２α２＋２β２)を１へ正規化することによって、αおよびβは、エネルギ比ｒに関して、次のように表現することができる。
【数２】
2008527928.tif 000004
【００３９】
同じエネルギ比を、ＯＦＤＭシステムの同じ論理チャネル内の多数のトーンに使用することができる。なお、論理チャネルは、ＯＦＤＭのトーンのグループからの１つ以上のトーンを含むことができる。しかしながら、エネルギ比は、論理チャネルごとに変わり得る。したがって、信号マッピングブロックは、エネルギ比に応じて、同じデータを異なるコンスタレーションにマップすることができ、コンスタレーションはエネルギの割り当て量によって判断される。したがって、ＯＦＤＭシンボルは、多数の論理チャネルを含むことができる。個々の論理チャネルのトーンは、同じＯＦＤＭシンボル内の別の論理チャネルに対応するトーンに対して、異なるエネルギ比をもつことができる。
【００４０】
例えば、信号マッピングブロックは、基本層データおよび拡張層データを、２つのコンスタレーションの一方にマップするように構成されることができる。なお、２つのコンスタレーションは、４のエネルギ比と９のエネルギ比とに対応する。階層化された変調の信号コンスタレーションは、グレイマッピングにしたがい、エネルギ比ｒが４に等しいとき、階層化された変調の信号コンスタレーションは、１６ＱＡＭの信号コンスタレーションに相当することに注意すべきである。
【００４１】
図２Ｂは、コンスタレーション図270の別の実施形態である。図２Ｂのコンスタレーション図270は、ＱＰＳＫのコンスタレーションに対応し、１シンボル当たりに２つのビットを支援する。したがって、２つのビットが同じ層からであるとき、図２Ｂのコンスタレーション図270は、階層化された変調を支援しない。１つの実施形態では、コンスタレーション点間の距離を調整し、１のエネルギ比を得ることができる。
【００４２】
図２Ｃは、コンスタレーション図280の別の実施形態である。図２Ｃのコンスタレーション図280は、図２Ａのコンスタレーション図260から選択した４つのコンスタレーション点を含んでいる。図２Ａのコンスタレーション図260から選択したコンスタレーション点は、任意の隣り合うコンスタレーション点間の最短距離を最大化する４つコンスタレーション点に対応する。もちろん、他の基準を使用して、他のコンスタレーション点を選択すること、または、何か他のコンスタレーション図をこのシステムで使用することができる。
【００４３】
図３は、階層化された変調システムのために構成された送信機300の実施形態の機能ブロック図である。１つの実施形態において、送信機300は、図１のシステムの放送送信機において実施されることができる。図３の送信機300は、直交周波数分割多元接続(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)または直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)システムにおける階層化された変調のために構成されることができる。
【００４４】
基本層データおよび拡張層データの両者が存在するとき、送信機300は、基本層データおよび拡張層データを図２Ａのコンスタレーション図にマップするように構成されることができる。拡張層が終了するか、または、そうでなければ、送信機300に最早供給されないとき、送信機300は、図２Ｂまたは２Ｃのコンスタレーションの一方のような、別のコンスタレーションを選択するように構成されることができる。
【００４５】
しかしながら、図３に示されている送信機300は、１つの実施形態を表わし、開示されている装置および方法を限定していない。例えば、シングル キャリア システムが、階層化された変調データで変調され、受信機内の対応する復号器が、階層化された変調を使用して、１本の搬送波に対して動作するように構成されることができる。
【００４６】
送信機300は、実質的に同様の基本層処理ブロック310および拡張層処理ブロック320をそれぞれ含むことができる。基本層処理ブロック310は、基本層データを、希望の変調フォーマット、例えば、ＱＰＳＫへ処理するように構成されることができる。同様に、拡張層処理ブロック320は、拡張層データを、希望の変調フォーマット、例えば、ＱＰＳＫへ処理するように構成されることができる。
【００４７】
基本層処理ブロック310および拡張層処理ブロック320は、源符号器(図示されていない)から、それぞれのデータを受信する。源符号器は、図１の放送メディア源であり得る。源符号器(図示されていない)が、拡張データを供給するのを停止するとき、拡張層処理ブロック320は、ＭＡＣ層制御装置400からスタッフィングデータを受信するようにさらに構成されることができる。
【００４８】
１つの実施形態において、基本層データおよび拡張層データは、ビデオ信号、オーディオ信号、またはビデオ信号とオーディオ信号とのある組合せを含むことができる。基本層のビデオ／オーディオ信号は、受信機において、基本的なサービス品質を再生するのに必要なデータに対応する。拡張層のビデオ／オーディオ信号は、受信機においてより向上したサービス品質を生成するのに要求される付加的なデータに対応する。したがって、２つの層(基本層および拡張層)を復号することができるユーザは、ビデオ／オーディオ信号の十分に向上した品質を楽しむことができ、一方で、基本層を復号することができるユーザは、ビデオ／オーディオ信号の最低品質を得ることができる。
【００４９】
基本層処理ブロック310および拡張層処理ブロック320の各々の中で、データは、ブロック符号化のために、リードソロモン（Reed Solomon, RS）符号器301または311に連結される。リードソロモン符号器301および311の出力は、それぞれのターボ符号器303および313に連結される。ターボ符号器303および313は、データを、所定の符号化率にしたがってターボ符号化するように構成されることができる。符号化率は、一定であるか、または複数の符号器のレートから選択可能であり得る。例えば、ターボ符号器303および313は、１／３、１／２、または２／３の符号化率を与えるように、独立して構成されることができる。
【００５０】
ターボ符号器303および313の出力は、それぞれのビットインターリーバ305および315に連結され、バースト誤りに対する耐性を向上する。ビットインターリーバ305および315の出力は、それぞれのスロット割り当てモジュール307および317に連結される。スロット割り当てモジュール307および317は、時分割多重化システムにおいて、所定のタイムスロット、例えば、インターリーブしたタイムスロットと、符号化されたシンボルを時間的に整列させるように構成されることができる。スロット整列モジュール307および317の出力は、それぞれのスクランブラ309および319に連結される。スクランブラ309および319の出力は、符号化された基本層シンボルおよび拡張層シンボルを表わす。
【００５１】
２つの層からのシンボルは、信号マッパ330において結合される。信号マッパ330は、基本層および拡張層のシンボルを、階層化された変調のためのコンスタレーション内の特定の点にマップするように構成されることができる。例えば、信号マッパ330は、１つ以上の基本層シンボルを、１つ以上の拡張層シンボルと共に、階層化された変調コンスタレーション内の１つの点にマップするように構成されることができる。信号マッパ330は、各論理チャネルを、所定のエネルギ比をもつコンスタレーションにマップするように構成されることができる。しかしながら、異なる論理チャネルは、異なるエネルギ比をもつコンスタレーションにマップされることができる。
【００５２】
信号マッパ330の出力は、時間インターリーバ340へ連結され、時間インターリーバ340は、マップされたコンスタレーション点を、論理チャネルにおける特定のスロットへインターリーブするように構成されている。既に記載したように、システムは時分割多重化構成を実施することができ、ここでは、１本の階層化された変調ストリームが、同じ論理チャネル上の複数の他の階層化された変調ストリームと時間多重化される。信号ストリームの集合は、時間インターリーブされるか、または、そうでなければ、ラウンドロビン割り当てのような所定の時間多重化アルゴリズムを使用して、時間多重化されることができる。
【００５３】
時間インターリーバ340の出力は、副搬送波割り当てモジュール350に連結される。副搬送波割り当てモジュールは、ＯＦＤＭのトーンの組からの１つ以上のトーン、周波数、または副搬送波を、時間インターリーブされた論理チャネルの各組に割り当てるように構成されることができる。時間インターリーブされた論理チャネルの組に割り当てられる副搬送波のサブセットは、１本のチャネルから、全ての使用可能な副搬送波までの複数の副搬送波に及ぶことができる。副搬送波割り当てモジュール350は、所定のアルゴリズムにしたがって、論理チャネルの連続する時間インターリーブされた組を、副搬送波のサブセットにマップすることができる。所定のアルゴリズムは、論理チャネルを割り当て続けるように構成されるか、または周波数ホッピングアルゴリズムにしたがって副搬送波を割り当てるように構成されることができる。
【００５４】
副搬送波割り当てモジュール350の出力は、ＯＦＤＭシンボルモジュール360に連結され、ＯＦＤＭシンボルモジュール360は、割り当てられた階層化された変調シンボルに基づいて、副搬送波を変調するように構成されている。ＯＦＤＭシンボルモジュール360からの変調されたＯＦＤＭ副搬送波は、ＩＦＦＴモジュール370に連結され、ＩＦＦＴモジュール370は、ＯＦＤＭシンボルを生成し、サイクリック プレフィクスまたは所定の長さを最後に追加するか、または最初に追加するように構成されることができる。
【００５５】
ＩＦＦＴモジュール370からのＯＦＤＭシンボルは、シェーピングブロック380へ連結され、ここで、ＯＦＤＭシンボルはシェーピングされ（shaped）、クリッピングされ(clipped)、ウィンドウイングされ（windowed）、または別のやり方で処理されることができる。シェーピングブロック380の出力は、送信のための希望の動作周波数帯域へ変換するために、送信ＲＦプロセッサ390に連結される。例えば、送信ＲＦプロセッサ390の出力は、無線送信のためのアンテナ(図示されていない)を含むか、または、アンテナに連結されることができる。
【００５６】
源符号器(図示されていない)が、基本層データおよび拡張層データを、それぞれの処理ブロック310および320へ供給するとき、ＭＡＣ層制御装置400は、信号マッパ330を制御して、基本層シンボルおよび拡張層シンボルを、図２Ａのコンスタレーション図のような第１のコンスタレーションにマップする。源符号器(図示されていない)が、拡張データの供給を停止するか、または、そうでなければ、終了するとき、ＭＡＣ層制御装置は、拡張層データが無いと判断する。ＭＡＣ層制御装置400は、スタッフィングデータを生成し、拡張層処理ブロック320の入力へ供給する。ＭＡＣ層制御装置400は、オプションで、信号マッパ330を制御し、基本層データ、およびスタッフィングデータをもつ拡張層データを、図２Ｂまたは２Ｃのコンスタレーションのような第２のコンスタレーションにマップすることができる。
【００５７】
拡張層処理ブロック320は、リードソロモン符号器311、ビット インターリーバ315、およびスクランブラ319を含んでいるので、拡張層シンボルの順序は、入力の拡張層データの順序と一致しない可能性が高い。したがって、ＭＡＣ層制御装置400は、リードソロモン ブロックのインターリーブおよびスクランブルの完了後のような、所定の時間、瞬間、間隔、またはイベントにおいて、信号マッパ330のコンスタレーションの変更を制御するように構成されることができる。
【００５８】
別の送信機300の実施形態において、拡張層処理ブロック320は、ビット インターリーバ315およびスクランブラ319を省いてもよい。このような実施形態において、リードソロモン符号器311の出力は、ターボ符号器313に連結され、ターボ符号化されたデータは、特定のタイムスロットに割り当てられることができる。このような実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、スタッフィングデータとほぼ同時に、信号マッパ330のコンスタレーションを制御するように構成されることができる。
【００５９】
リードソロモン符号ブロックの一部のみをもつ送信を受信する受信機は、スタッフィングデータを生成するためにＭＡＣ層制御装置400によって使用されているのと同じアルゴリズムを使用して、スタッフィングデータをローカルに再生することができる。ローカルに生成されたスタッフィングデータを使用して、受信した基本層データの回復を助けることができる。したがって、受信機は、スタッフィングデータの送信を要求せず、スタッフィングデータに対応する受信信号を処理する必要がない。
【００６０】
ＭＡＣ層制御装置400は、信号コンスタレーションの変更またはスタッフィングデータを含んでいることを知らせるために、オーバーヘッドメッセージを生成する。１つの実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、オーバーヘッドチャネル上で送信されるオーバーヘッドメッセージを生成することができる。別の実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、変調されたストリームに加えるヘッダ内に情報を含むように構成されることができる。ヘッダは、例えば、拡張層データの長さ、したがって、スタッフィングデータの開始を示すことができる。
【００６１】
１つの実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、ランダムまたは擬似ランダムなスタッフィングデータを生成するように構成されることができる。ＭＡＣ層制御装置400は、階層化されたデータと階層化されていないデータとに対して同じコンスタレーションを使用するように構成されることもできる。そのような実施形態において、スタッフィングデータを使用して、リードソロモン符号化された拡張層データの一部の復号を助けることができないときは、受信機は、スタッフィングデータの使用により恩恵を受けない。
【００６２】
別の実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、スタッフィングデータを生成するとき、図２Ｂのコンスタレーションを使用するように構成されることができる。そのような実施形態において、信号マッパ330は、基本層シンボルをＱＰＳＫのコンスタレーション点にマップする。信号マッパ330は、スタッフィングデータを事実上無視する。
【００６３】
別の実施形態において、ＭＡＣ層制御装置400は、図２Ｃのコンスタレーションを維持するために、基本層データに基づくスタッフィングデータを選択する。しかしながら、スタッフィングデータを生成するときに、リードソロモン符号器313、ビット インターリーバ315、およびスクランブラ319の効果が明らかにされる必要があるので、この実施形態は、相当により多くの信号処理を必要とし得る。
【００６４】
図４は、例えば、図３の送信機内に示されているようなＭＡＣ層制御装置400の実施形態の単純化された機能ブロック図である。ＭＡＣ層制御装置400は、拡張データ検出器410を含み、拡張データ検出器410は、スタッフィングデータ生成器420、オーバーヘッドメッセージ生成器430、およびコンスタレーション制御装置440に連結されている。
【００６５】
拡張データ検出器410は、拡張層データの存在について、拡張層の源を直接に監視するように構成されることができる。その代わりに、または、さらに加えて、拡張データ検出器410は、アプリケーション層またはネットワーク層のような上位論理層から、拡張層データの間近に迫った（impending）完了または停止について拡張データ検出器に知らせる制御メッセージを受信することができる。
【００６６】
拡張層データが終了する、または無いと判断すると、拡張データ検出器410は、スタッフィングデータ生成器420を起動する。スタッフィングデータ生成器420は、所定のスタッフィングデータ系列を生成し、スタッフィングデータを、拡張層処理ブロックの入力に連結する。このデータは、ダミーデータを表わすので、拡張層処理ブロックは、スタッフィングデータを実際に符号化する必要はない。しかしながら、拡張層処理ブロックにスタッフィングデータを処理させると、ハードウェアの実施を単純化し得る。
【００６７】
スタッフィングデータ生成器420は、全て１、全てゼロ、または所定のパターンのような、所定の系列を生成することができる。別の実施形態において、スタッフィングデータ生成器420は、多項式のような所定の生成アルゴリズムを使用して、スタッフィングデータを生成することができる。スタッフィングデータは、ランダムな、または擬似ランダムな系列であり得る。
【００６８】
拡張データ検出器410は、オーバーヘッドメッセージ生成器430を起動することもでき、オーバーヘッドメッセージ生成器430は、スタッフィングデータを含んでいることを示すオーバーヘッドメッセージを生成するように構成されている。信号マッパは、スタッフィングデータを実際に符号化しなくてもよいので、オーバーヘッドメッセージは、データを回復するために、受信機にとって重要であり得る。
【００６９】
拡張データ検出器410は、コンスタレーション制御装置440を制御することもでき、コンスタレーション制御装置440は、信号マッパによって使用されている信号コンスタレーションを制御するように構成されている。幾つかの実施形態において、コンスタレーション制御装置440は省くことができ、同じコンスタレーションが、階層化されたデータおよび階層化されていないデータの両者に対して使用される。別の実施形態では、第１の階層化された変調コンスタレーションが、階層化された変調に使用され、第２の階層化されていないコンスタレーションが、階層化されていないデータに使用される。
【００７０】
図５は、受信機500の実施形態の単純化された機能ブロック図である。受信機は、通常、送信機の動作を補完する。
【００７１】
受信機500は、受信ＲＦプロセッサを含み、受信ＲＦプロセッサは、送信されたＲＦ ＯＦＤＭシンボルを受信し、それらを処理し、それらをベースバンドのＯＦＤＭシンボルまたは実質的にベースバンドの信号へ周波数変換するように構成されている。ベースバンド信号からオフセットした周波数が、信号の帯域幅の一部であるか、または信号が、さらに周波数変換を行うことなく、信号を直接に処理できるほど十分に低い中間周波数であるときは、信号は、実質的にベースバンド信号であると言うことができる。受信ＲＦプロセッサ510からのＯＦＤＭシンボルは、ＦＦＴモジュール520に連結され、ＦＦＴモジュール520は、ＯＦＤＭシンボルを、階層化された変調の周波数領域の副搬送波へ変換するように構成されている。
【００７２】
ＦＦＴモジュール520は、所定のパイロットの副搬送波のような１本以上の副搬送波を、チャネル推定器530へ連結するように構成されることができる。パイロットの副搬送波は、例えば、ＯＦＤＭの副搬送波の１つ以上の等間隔を開けた組であり得る。チャネル推定器530は、パイロットの副搬送波を使用して、受信ＯＦＤＭシンボルに影響を与える種々のチャネルを推定するように構成されている。１つの実施形態において、チャネル推定器530は、副搬送波の各々に対応するチャネル推定値を判断するように構成されることができる。個々の副搬送波のチャネル推定値は、隣り合う副搬送波（例えば、パイロットの副搬送波の所定のコヒーレンス帯域幅内の副搬送波）のチャネル推定値として使用することができる。
【００７３】
ＦＦＴモジュール520からの副搬送波およびチャネル推定値は、副搬送波シンボル デインターリーバ540に連結される。シンボル デインターリーバ540は、図３の副搬送波割り当てモジュールによって行われた変調の逆を行うように構成されることができる。シンボル デインターリーバ540は、復号器制御信号を生成するようにも構成されることができる。シンボル デインターリーバ540は、例えば、スタッフィングデータの存在および位置を知らせる送信機によって送信されたオーバーヘッドメッセージに基づいて、復号器制御信号を生成することができる。オーバーヘッドメッセージが、拡張層がスタッフィングデータのみを含んでいることを示すとき、シンボル デインターリーバ540は、復号器制御信号を拡張層復号器に連結し、それを選択的にデアクティブにすることができる。復号器制御信号は、復号プロセスを助けるために、拡張層復号器によっても使用され、選択的にスタッフィングデータを生成し、スタッフィングデータを受信拡張層シンボルまたは復号された拡張層データに追加することができる。例えば、拡張層復号器は、スタッフィングデータを生成することができ、誤り訂正および検出を助けるために、リードソロモン復号器においてスタッフィングデータを拡張層データに追加することができる。
【００７４】
受信機500は、各ＯＦＤＭの副搬送波またはトーンに対して基本層の復号および拡張層の復号を行うように構成されている。図５は、分かり易く、簡潔にするために、１つの基本層復号器および拡張層復号器を示している。
【００７５】
基本層復号器および拡張層復号器は、実質的に並行して動作することができる。復号器モジュールの各々は、同じ受信コンスタレーション点に対して同時に動作するように構成されることができる。したがって、拡張層復号器は、基本層復号器から実質的に独立して動作することができ、拡張層データを復号するとき、基本層復号器の結果に依存しない。拡張層復号器が、基本層復号器から得た復号結果に依存しないならば、（基本層および拡張層の）復号器が幾つかのサブモジュールを共有していても、基本層復号器および拡張層復号器は、実質的に独立して動作すると考えることができる。したがって、基本層復号器および拡張層復号器は、チャネル推定値を共有することができ、１つのビット メトリック モジュール、例えば、ビット メトリック モジュール550を共有することもできる。それにもかかわらず、拡張層復号器が、拡張層データを復号するとき、基本層復号器の結果に依存しないならば、（基本層および拡張層の）復号器は、実質的に独立していると考えることができる。
【００７６】
図５の受信機500の実施形態に示されている復号器は、ターボ符号化された階層化された変調データを復号するように構成されている。もちろん、送信機が、何か他のタイプの符号化を生成するように構成されているときは、受信機500内の復号器は、符号器のタイプに一致する。例えば、送信機は、ターボ符号化、畳み込み符号化、低密度パリティチェック(Low Density Parity Check, LDPC)符号化、または何か他の符号化タイプを使用して、データを符号化するように構成されることができる。そのような実施形態において、受信機500は、相補的な復号器と共に構成されている。したがって、受信機500内の基本層復号器および拡張層復号器の各々は、ターボ復号、畳み込み復号（例えば、ビタビ復号を使用する）、ＬＤＰＣ復号、または何か他の復号器、あるいは復号器の組合せを備えるように構成されることができる。
【００７７】
階層化された変調のトーンの各々は、基本層のビット メトリック モジュール550および拡張層のビット メトリック モジュール560に連結される。ビット メトリック モジュール550および560は、階層化された変調のトーンに対して動作し、受信したコンスタレーション点の品質を示すメトリックを判断することができる。
【００７８】
１つの実施形態において、コンスタレーション点で表わされたシンボルが、ターボ符号化されるとき、ビット メトリック モジュール550および560は、コンスタレーション点によって表わされた受信シンボルの対数尤度比(log likelihood ratio, LLR)を判断するように構成されることができる。ＬＬＲとは、尤度の対数の比である。この比は、元のビットが０に等しい確率に対する、元のビットが１である確率として定めることができる。その代わりに、この比を逆に定めることもでき、その場合は、ＬＬＲは、元のビットが１に等しい確率に対する、元のビットが０である確率である。これらの２つの定義に、実質的な違いはない。ビット メトリック モジュール550および560は、例えば、コンスタレーション点の大きさおよびチャネル推定値を使用して、ＬＬＲ値を判断することができる。
【００７９】
各ビット メトリック モジュール550および560は、チャネル推定値および受信信号を使用して、ＬＬＲ値を判断する。雑音推定値も使用され得る。しかしながら、雑音推定値にかかわらず、同じ結果を与えるターボ復号方法が使用されるときは、雑音推定値の項を実質的に無視することができる。このような実施形態において、ビット メトリック モジュール550および560のハードウェアは、ＬＬＲ値を計算するときに、雑音推定値として、所定の値を使用することができる。
【００８０】
基本のビット メトリック モジュール550の出力は、基本層プロセッサ570に連結される。拡張層のビット メトリック モジュール560の出力は、拡張層プロセッサ580に連結され、拡張層のプロセッサ580は、機能上は、基本層プロセッサ570と同様に動作する。例えば、ＬＬＲ値は、ビット メトリック モジュール550および560から、それぞれの基本層または拡張層プロセッサ570および580へ連結される。
【００８１】
基本層プロセッサ570は、デスクランブラ572を含み、デスクランブラ572は、受信したＬＬＲ値に対して動作し、符号器において行われたシンボルのスクランリングの逆を行うように構成されている。シンボル デスクランブラ572の出力は、ビット デインターリーバ574に連結され、ビット デインターリーバ574は、前にインターリーブされたシンボルをデインターリーブするように構成されている。ビット デインターリーバ574の出力は、ターボ復号器576に連結され、ターボ復号器576は、ターボ符号器によって使用された符号化率にしたがって、ターボ符号化されたシンボルを復号するように構成されている。例えば、ターボ復号器576は、符号化率１／３、１／２、または２／３でターボ符号化されたデータの復号を行うように構成されることができる。ターボ復号器576は、例えば、ＬＬＲ値に対して動作する。ターボ復号器576からの復号された出力は、リードソロモン（Reed Solomon, RS）復号器578に連結され、リードソロモン復号器578は、リードソロモン符号化されたビットに部分的に基づいて、基本層ビットを回復するように構成されることができる。結果の基本層ビットは、源復号器(図示されていない)に転送される。
【００８２】
拡張層プロセッサ580は、基本層プロセッサ570と同様に動作する。デスクランブラ582は、拡張のビット メトリック モジュール560からＬＬＲ値を受信する。その出力は、ビット デインターリーバ584およびターボ復号器586に連結される。ターボ復号器586の出力は、リードソロモン復号器588に連結される。結果の拡張層ビットは、源復号器(図示されていない)に転送される。
【００８３】
スタッフィングデータが使用されるとき、拡張層は送信されなくてもよい。そのような実施形態において、拡張層プロセッサ580はアイドルであるか、または、そうでなければ、電源を切られ、電力を節約することができる。別の実施形態において、基本層プロセッサ570および拡張層プロセッサ580は、送信された信号が、階層化された信号であるか、または基本層のみのモード(base layer only mode)の結果として生成されることができる階層化されていない信号であるかにかかわらず、信号を復号し続けることができる。基本層プロセッサ570および拡張層プロセッサ580は、送信機によって使用されている動作モードまたはコンスタレーション図を知る必要はない。受信機500は、階層化された変調のコンスタレーションを常に想定するように構成されることができる。復号されたデータは、基本データおよび拡張データの両者をもつ階層化されたデータを含んでいても、または基本データのみを含んでいてもよく、拡張層プロセッサ580からの復号されたデータは、後のプロセス段(図示されていない)によって捨てることができる。
【００８４】
図６は、階層化された変調システムの論理チャネルのストリーム構成600の単純化された機能ブロック図である。ストリーム構成は、例えば、図１のシステムにおいて使用されることができる。
【００８５】
基本成分(Base component)および拡張成分(Enhancement component)の各々に対応する少なくとも１つのデータチャネルＭＡＣプロトコルカプセルがある。各カプセル内のストリームパケットのサイズは、等しいことを要求され得る。１つのフィールドを使用して、ストリームパケットのサイズを、ＭＡＣ層パケットの数について載せることができる。このフィールドは、基本成分カプセルと拡張成分カプセルの両者の中のストリームパケットに当てはまる。
【００８６】
“基本層のみ（Base Layer only）”として構成されているストリームでは、拡張成分は、そのストリーム層によって、ネットワーク側のデータチャネルＭＡＣ層へ供給されない。この場合に、データチャネルＭＡＣ層は、既知のパターンであり得るスタッフィングデータを含んでいる仮想ストリームパケットを生成し、それによってＭＡＣ層カプセルの基本成分および拡張成分のストリームパケットのレイアウトを実質的に同一にする。
【００８７】
ネットワーク側では、ＭＡＣ層パケットを物理層へ送る一方で、ＭＡＣ層は、スタッフィングパケットを含んでいるパケットを識別し、スタッフィングデータを送信しないか、またはスタッフィングデータの大部分を送信しないように、物理層に命令する。全体的にスタッフィングデータから成るブロックの誤り制御のために、ＭＡＣ層は、パリティパケットを送信しないように、物理層にさらに命令する。
【００８８】
図７は、階層化された変調システムにおいて、階層化されたデータおよび階層化されていないデータを生成する方法700の単純化されたフローチャートである。方法700は、例えば、図３の送信機によって行われることができる。
【００８９】
方法700は、ブロック710において始まる。ここでは、送信機は、基本層データを受信する。基本層データを受信する行為は、メディア源のような源符号器から基本層データを受信することを含むことができる。送信機は、ブロック720に進み、基本層データを符号化する。
【００９０】
送信機は、ブロック730に進み、拡張層データを受信する。幾つかの実施形態において、拡張層データは基本層データと関係付けられ、一方で、他の実施形態では、基本データと拡張層データとは独立している。送信機は、メディア源から、例えば、拡張層データを受信することができる。送信機は、ブロック740に進み、拡張層データを符号化する。送信機は、拡張層の処理を、ブロック710および720に示されている基本層の処理の前、後、またはそれと同時に行なってもよい。
【００９１】
送信機は、決定ブロック750に進み、基本のみのモードがアクティブであるかどうかを判断する。例えば、システム内のアプリケーションが、高い優先度のデータを送るように構成され、システムが、高いデータ受信成功率を望んでいるときは、基本のみのモードが行われ得る。その代わりに、または、さらに加えて、基本のみのモードは、拡張層データの完了、終了、停止、または、そうでなければ、休止の結果として行われ得る。拡張層データが、基本層データから独立していて、拡張層データが完全に送られたとき、拡張層データは、終了または停止し得る。
【００９２】
送信機は、基本のみのモードがアクティブでないと判断すると、送信機は、決定ブロック750からブロック710へ戻り、２つの層のデータを処理し続ける。しかしながら、送信機が、基本のみのモードがアクティブであると判断すると、送信機は、決定ブロック750からブロック760へ進む。
【００９３】
ブロック760において、送信機は、基本のみのモードに応答して、スタッフィングデータを生成する。スタッフィングデータは、ビット、所定のビット、擬似ランダムなビット、ランダムなビットの所定の系列、何か他のビット系列、またはビット系列の組合せを含むことができる所定のデータであり得る。
【００９４】
送信機は、ブロック770に進み、スタッフィングビットを拡張層処理経路に追加するか、または、そうでなければ、供給する。例えば、送信機は、スタッフィングビットを拡張層符号器に供給することができる。送信機は、ブロック780に進み、スタッフィングデータをもつ拡張層を符号化する。
【００９５】
図８は、階層化された変調システムにおいて、階層化されたデータおよび階層化されていないデータを生成する方法800の単純化されたフローチャートである。方法800は、例えば、図３の送信機によって行われることができる。
【００９６】
方法800は、ブロック810において始まり、ここでは、送信機は、階層化された変調信号を生成する。例えば、送信機は、基本層および拡張層をもつ階層化された変調信号を生成することができる。送信機はブロック820に進み、階層化された変調信号を、階層化された変調コンスタレーションにマップする。例えば、送信機は、基本層シンボルを、拡張層シンボルと共に、図２Ａに示されているコンスタレーションのコンスタレーション点にマップすることができる。送信機は、ブロック830に進み、階層化された変調信号のマップされたコンスタレーション点を、複数の時間多重化されたタイムスロットをもつ論理チャネルの論理チャネルの第１のタイムスロットに割り当てる。
【００９７】
送信機は、ブロック840に進み、階層化されていない変調信号を生成する。例えば、送信機は、基本のみのモードに応答して、基本層のみの信号を生成することができる。送信機は、ブロック850に進み、階層化されていない変調信号を、階層化されていない変調コンスタレーション点にマップする。例えば、送信機は、階層化されていない変調信号を、図２Ｂのコンスタレーションからのコンスタレーション点にマップするように構成されることができる。
【００９８】
送信機は、ブロック860に進み、階層化されていない変調信号からのコンスタレーション点を、第１のタイムスロットに階層化された変調をもつ同じ論理チャネルの第２のタイムスロットに割り当てる。送信機は、ブロック870に進み、送信のために、論理チャネルを物理チャネルにマップする。例えば、送信機は、論理チャネルを、１つ以上のＯＦＤＭシンボルの１本以上の副搬送波にマップするように構成されることができる。
【００９９】
図９は、階層化された変調システムにおける送信機900の実施形態の単純化された機能ブロック図である。送信機900は、基本層データを受信する手段910を含み、これは、基本層データを符号化する手段960に連結される。
【０１００】
送信機900は、拡張層データを受信する手段920も含む。送信機は、基本のみのモードかを判断する手段930を含み、これは、基本層データを受信する手段910と、拡張層データを受信する手段920とに連結されている。基本のみのモードかを判断する手段930は、データストリームを監視するか、または基本のみのモードを示す制御信号を受信することができる。
【０１０１】
スタッフィングデータを生成する手段940は、基本のみのモードかを判断する手段930に連結されていて、基本のみのモードがアクティブであることに応答して、スタッフィングデータを生成することができる。スタッフィングデータを拡張層データに追加する手段950は、拡張層データを受信する手段920と、スタッフィングデータを生成する手段940とに連結されている。基本のみのモードがアクティブであるとき、スタッフィングデータを拡張層データに追加する手段950は、スタッフィングデータを拡張層データに追加するか、または拡張データをスタッフィングデータに代える。
【０１０２】
スタッフィングデータを拡張層データに追加する手段950は、拡張層データを符号化する手段980に連結されている。したがって、拡張層データを符号化する手段980は、送信機のモードに応じて、拡張層データ、スタッフィングデータ、または拡張層データとスタッフィングデータとの組合せを符号化することができる。
【０１０３】
符号化されたデータをマップする手段970は、基本層データを符号化する手段960と、拡張層データを符号化する手段980とに連結されている。符号化されたデータをマップする手段970は、符号化されたデータを、複数の信号コンスタレーションから選択された信号コンスタレーションにマップするように構成されることができる。コンスタレーションは、基本のみのモードの状態に基づいて、すなわち、基本のみのモードがアクティブであるかどうかに応じて、選択することができる。符号化されたデータをマップする手段970は、基本層シンボルと、対応する拡張層シンボルとを選択し、選択されたシンボルをコンスタレーション点にマップするように構成されることができる。さらに加えて、符号化されたデータをマップする手段970は、符号化されたデータまたは信号コンスタレーション点を論理チャネルにマップし、論理チャネルを物理チャネルにマップするように構成されることができる。データを送信する手段990は、マップされたデータを送信するために、符号化されたデータをマップする手段970に連結されている。
【０１０４】
階層化された変調システムにおいて、階層化されたデータおよび階層化されていないデータを送信するシステム、方法、および装置を記載した。送信機は、階層化された変調のために構成された論理チャネルに割り当てられたストリーム内の階層化されたデータまたは階層化されていないデータをシームレスに処理することができる。
【０１０５】
本明細書において開示された実施形態に関連して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、縮小命令セットコンピュータ（Reduced Instruction Set Computer, RISC）プロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールド プログラマブル ゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載されている機能を実行するように設計された任意の組合せで実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、プロセッサは、任意のプロセッサ、制御装置、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰのコアと連結された１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構成としても実施され得る。
【０１０６】
本明細書に開示されている実施形態に関連して記載された方法、プロセス、またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、または２つの組合せにおいて直接的に具体化され得る。方法またはプロセスにおける種々のステップまたは行為は、示されている順序で行われても、または別の順序で行われてもよい。さらに加えて、１つ以上のプロセスまたは方法のステップを省いても、または１つ以上のプロセスまたは方法のステップを、方法およびプロセスに加えてもよい。付加的なステップ、ブロック、または行為は、方法およびプロセスの既存の要素の始めに加えても、終わりに加えても、または差し挟んでもよい。
【０１０７】
開示された実施形態のこれまでの記述は、任意の当業者が本開示を作成または使用するのを可能にするために与えられている。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者にとって容易に明らかになり、本明細書に定められている一般的な原理は、本開示の意図および範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示されている実施形態に制限されることを意図されず、本明細書に開示されている原理および斬新な特徴に一致する最も幅広い範囲にしたがう。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】階層変調を取り入れた無線通信システムの実施形態の機能ブロック図。
【図２Ａ】階層化された変調システムのコンスタレーション図。
【図２Ｂ】階層化された変調システムのコンスタレーション図。
【図２Ｃ】階層化された変調システムのコンスタレーション図。
【図３】階層化された変調システムにおける送信機の実施形態の単純化された機能ブロック図。
【図４】メディアアクセス制御層制御装置の実施形態の単純化された機能ブロック図。
【図５】階層変調システムにおける動作のために構成された受信機の実施形態の単純化された機能ブロック図。
【図６】階層化された変調システムの論理チャネルのストリーム構成の単純化された機能ブロック図。
【図７】階層化された変調システムにおいて、階層化されたデータと階層化されていないデータとを生成する方法の単純化されたフローチャート。
【図８】階層化された変調システムにおいて、階層化されたデータと階層化されていないデータとを生成する方法の単純化されたフローチャート。
【図９】階層化された変調システムにおける送信機の実施形態の単純化された機能ブロック図。
【符号の説明】
【０１０９】
100・・・無線通信システム、110・・・ユーザ端末、120・・・基地局、180・・・放送送信機、260,270,280・・・コンスタレーション図、300・・・送信機、400・・・ＭＡＣ層制御装置、500・・・受信機。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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