(57)【要約】  【課題】デジタル放送および対話サービスのためのフレーミング構造  【解決手段】デジタル放送および対話システムにおいてフレーム同期をサポートするための方法が提供される。送信機（２００）は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードワードを出力するエンコーダ（２０３、３０９）を含む。送信機（２００）は前記ＬＤＰＣコードワードに応答してＬＤＰＣエンコーディングフレームを発生させるフレーミングモジュールも含み、変調を指定し、ＬＤＰＣエンコーディングフレームと関連付けられたエンコーディング情報を指定するためのＬＤＰＣコードワードに物理層シグナリングフィールドを添付する。物理層シグナリングフィールドはフォワードエラー訂正（ＦＥＣ）コードでエンコーディングされ、フレーム同期を補助するための埋め込まれたフレーミング構造を有する。前記仕組みは特にデジタル衛星放送システム（１００）に適している。  【選択図】          図１
2008099319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル通信システム中でフレーム同期をサポートするための方法において、
信号配列にしたがってフレームのフレーミング情報を指定するコードワードをマッピングして、データストリームを出力するステップと、
前記データストリームを複製し、第１のデータストリームと第２のデータストリームにデマルチプレクスするステップと、
予め定められた動作にしたがって前記第１のデータストリームを修正するステップと、
前記修正済みの第１のデータストリームを前記第２のデータストリームでマルチプレクスするステップと、
前記マルチプレクスされたデータストリームに基づいてフレームに対応する物理層シグナリングヘッダを出力するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記信号配列はフレームの変調方式と無関係である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームである請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記予め定められた動作は、前記第１のデータストリームを｛−ａ｝または｛ａ｝（ａは予め定められた定数）で乗じることを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
乗算器（５０５）の符号は前記フレーミング情報の一部を表す請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記乗算はそれぞれの追加のビットとインターリーブされる第１データストリームのビットを生じさせ、前記追加ビットが変調の間に第１のデータストリームのビットを基準にして位相回転する請求項１記載の方法。
【請求項７】
一次リード−ミュラーコードにしたがってコードワードを発生させるステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記フレーミング情報は変調方式およびエンコーディング方式を指定する請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記マルチプレクスされたデータストリームをスクランブルするステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記信号配列は二進位相偏移変調（ＢＰＳＫ）方式にしたがっている請求項１記載の方法。
【請求項１１】
デジタル通信システムでフレーム同期をサポートするための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項１記載の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１２】
デジタル通信システム中でフレーム同期をサポートするための装置において、
信号配列にしたがったフレームのフレーミング情報を指定するコードワードをマッピングし、データストリームを出力するように構成された配列マッパー（５０３）であって、前記データストリームが第１のデータストリームと第２のデータストリームとにデマルチプレクスされる配列マッパー（５０３）と、
前記配列マッパー（５０３）に結合され、前記第１のデータストリームを修正するように構成される乗算器と、
前記修正された第１のデータストリームを第２のデータストリームと合成するように構成されたマルチプレクサ（５０７）であって、フレームに対応する物理層シグナリングヘッダが前記マルチプレクスされたデータストリームに基づいて出力されるマルチプレクサ（５０７）とを具備する装置。
【請求項１３】
前記信号配列はフレームの変調方式とは無関係である請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）フレームである請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
前記乗算器（５０５）は前記第１のデータストリームを｛−ａ｝または｛ａ｝（ａは予め定められた定数）で乗じる請求項１２記載の装置。
【請求項１６】
前記乗算器（５０５）の符号は、前記フレーミング情報の一部を表す請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記乗算はそれぞれの追加ビットでインターリーブされる第１のデータストリームのビットを生じさせ、追加ビットが変調の間に第１のデータストリームのビットを基準にして位相回転する請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
前記配列マッパー（５０３）に結合され、一次リード−ミュラーコードにしたがってコードワードを発生させるように構成されたコード発生器（５００）をさらに具備する請求項１２記載の装置。
【請求項１９】
前記フレーミング情報は変調方式およびエンコーディング方式を指定する請求項１２記載の装置。
【請求項２０】
前記マルチプレクスされたデータストリームをスクランブルするように構成されるスクランブラ（５０９）をさらに具備する請求項１２記載の装置。
【請求項２１】
前記信号配列は二進位相偏移変調（ＢＰＳＫ）方式にしたがっている請求項１２記載の装置。
【請求項２２】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための方法において、
フォワードエラー訂正コードによりフレームのフレーミング情報をエンコーディングし、エンコーディングされたビットを出力するステップと、
前記エンコーディングされたビットのそれぞれを反復するステップと、
追加フレーミング情報を送信するために、予め定められた動作にしたがって前記反復されたビットを修正するステップとを含む方法。
【請求項２３】
前記予め定められた動作は前記反復されたビットを補完することを含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記フォワードエラー訂正コードは一次リード−ミュラーコードである請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームである請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項２２記載の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２７】
フレームの開始を検出するための方法において、
放送信号に対応するデータストリームを受信するステップであって、前記データストリームがユニークワードと、放送信号の変調およびエンコーディング情報を指定する物理層シグナリングヘッダとを含むステップと、
前記受信されたデータストリームを識別するステップと、
前記識別したデータストリームを予め定められた乗算器で乗ずるステップと、
前記乗算の出力を合計するステップと、
前記合計された出力を加算し、複数の加算値を生じさせるステップと、
前記合計された出力を減算し、複数の減算値を生じさせるステップと、
前記加算値と前記減算値の絶対値の中の最大値を求めるステップとを含む方法。
【請求項２８】
前記放送信号は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームを含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
衛星通信チャネル上で放送信号を受信するステップをさらに備える請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
ユニークワードの位置を決定するように構成された検出値に最大値を出力するステップをさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項３１】
フレームの開始を検出するための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項２７記載の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項３２】
フレームの開始を検出するための装置において、
放送信号に対応するデータストリームを受信するための手段であって、前記データストリームがユニークワードと、放送信号の変調およびエンコーディング情報を指定する物理層シグナリングヘッダとを含む手段と、
前記受信されたデータストリームを識別するための手段と、
予め定められた乗算器で前記識別されたデータストリームを乗算するための手段と、
前記乗算の出力を合計するための手段と、
複数の加算値を生じさせるために前記合計した出力を加算するための手段と、
複数の減算値を生じさせるために前記合計した出力を減算するための手段と、
加算値と減算値の絶対値の間で最大値を求めるための手段とを具備する装置。
【請求項３３】
前記放送信号は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームを含む請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
衛星通信チャネル上で放送信号を受信するための手段をさらに具備する請求項３２記載の装置。
【請求項３５】
ユニークワードの位置を決定するように構成された検出器に最大値を出力するための手段をさらに具備する請求項３２記載の装置。
【請求項３６】
デジタル通信システムで送信されるフレームのフレーミング情報を回復するための方法において、
フレームの物理層シグナリングコードをデスクランブルするステップであって、前記物理シグナリングコードが一次リード−ミュラーコードにしたがってエンコーディングされ、インターリーブされるステップと、
前記物理層シグナリングコードをデコーディングし、コードレート、変調フォーマットおよびフレームのパイロット構造を導出するステップとを含む方法。
【請求項３７】
前記デコーディングステップの前に物理層シグナリングコードをデインターリーブするステップをさらに含む請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記物理層シグナリングコードのデコーディングは高速アダマール変換を利用する請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
デジタル通信システムで送信されるフレームのフレーミング情報を回復するための命令を持つコンピュータ読み取り媒体であって、前記命令が実行時に１つまたは複数のプロセッサが請求項３６記載の方法を実行するように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項４０】
デジタル通信システムでフレーム同期をサポートするための方法において、
検索ウィンドウ長を設定するステップと、
検索ウィンドウ長でフレーム内のピークの位置を決定するステップであって、前記フレームがユニークワード、コードワード、およびエンコーディングセグメントを含み、前記コードワードが前記エンコーディングセグメントのフレーミング情報を指定するステップと、
前記ピーク位置を候補として指定するステップと、
前記候補を検証するステップと、
前記候補が検証される場合にフレームの獲得を宣言するステップとを含む方法。
【請求項４１】
候補に基づいてコードワードをデコーディングするステップと、
次のピークの位置を予測するステップとをさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記フレーミングコードワードはフレームの変調方式およびエンコーディング方式を指定する請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）フレームである請求項４０記載の方法。
【請求項４４】
フレームと関連付けられた変調方式を決定するステップと、
前記決定された変調方式にしたがって検索ウィンドウ長を設定し、変調方式を決定できない場合には、フレームの長さに基づいて検索ウィンドウ長をデフォルト値に設定するステップとをさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４５】
設定された検索ウィンドウにしたがって他のフレームに関して以後のピーク検索を繰り返し実施して、複数の候補を生じさせ、予め定められた数の候補が正常に検証された後に獲得が宣言されるステップをさらに含む請求項４０記載の方法。
【請求項４６】
前記ピークはフレーム内のユニークワードに対応する請求項４０記載の方法。
【請求項４７】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項４０の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項４８】
低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードワードを出力するように構成されたエンコーダ（２０３、３０９）と、
ＬＤＰＣコードワードに応答してＬＤＰＣエンコーディングフレームを発生させ、ＬＤＰＣエンコーディングフレームと関連付けられた変調およびエンコーディング情報を指定するためのＬＤＰＣコードワードに物理層シグナリングフィールドを添付するように構成されたフレーミングモジュールとを具備し、
物理層シグナリングフィールドは、フォワードエラー訂正（ＦＥＣ）コードでエンコーディングされ、フレーム同期を補助するための埋め込まれたフレーミング構造を有する送信機（２００）。
【請求項４９】
衛星通信チャネル上で、物理層シグナリングフィールドとＬＤＰＣエンコーディングフレームとを表す信号を放送する手段をさらに具備する請求項４８記載の送信機（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システムに関し、さらに詳細にはデジタル通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放送システムはデジタル技術によって可能となる高品質伝送に対する需要に対応してきた。デジタル革命は、データ伝送だけではなく音声プログラミングとビデオプログラミングとを含むブロードバンドサービスの送達を変容させた。衛星通信システムはこのようなブロードバンドサービスをサポートするための実現可能な解決策として出現してきた。したがって、電力および帯域幅の効率がよい変調とエンコーディングは、衛星通信システムが騒々しい通信チャネル全体で確実な通信を提供するために極めて望ましい。このようなシステムによりサポートされる放送アプリケーションにおいては、低信号対雑音（ＳＮＲ）環境における迅速なフレーム同期は、システムリソースを効率的に活用するだけではなく、ユーザの経験に否定的な影響を及ぼすことを回避するためにも必要である。
【０００３】
従来、おもにフレーム同期の前にデコーディングを実行できるためにフレーム同期は従来の放送システムおよび／または畳み込みコードを利用する連続伝送システムにとって主要な重要分野ではなかった。その結果、ポストデコーディングフレーム同期はエラー訂正コードにより提供されるエンコーディング利得の恩恵を受けることができる。例えば、衛星経由のデジタルビデオ放送（ＤＶＢ−２）標準規格は、例えばデジタル衛星テレビ番組を提供するために世界中で幅広く採用されている。従来のＤＶＢ対応システムは、固定された変調方式とエンコーディング方式を利用する。現在では、このようなＤＶＢ対応システムは４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）と連結畳み込みコード、およびリードソロモンチャネルエンコーディングを利用している。変調方式とエンコーディング方式が固定されているという事実、および放送またはユニキャスティングの連続伝送性質という事実を考慮すると、これらの用途に簡略なフレーミング構造が活用できる。実際は、唯一のフレーミングオーバヘッドはＭＰＥＧ２（エムペグ−２）フレームに付けられた同期（「ＳＹＮＣ」）フレームである。ＳＹＮＣバイトは畳み込みコードおよびリードソロモンエンコーダにより他のデータと同じに処理される。受信端では、通信媒体により壊れたデータが最初に畳み込みコードにより修復される。畳み込みコードはフレーミング構造の知識がなくても機能できる。畳み込みコードの出力は高品質、通常は１×１０−５以下のビット誤り率である。高品質の出力により、ＳＹＮＣバイトとの簡略なデータマッチングがＭＰＥＧフレームの開始点を識別できる。したがって、送信済みのデータは次の層に送達するために適切にアセンブルし直すことができる。
【０００４】
しかしながら、ブロックエンコーディングシステムを用いるとフレーム同期は通常デコーディングの前に達成される。これは、特に受信機が変調方式とエンコーディングエンコーディング方式の膨大な量の潜在的な組み合わせの中からどの変調およびエンコーディングが使用されるのかを判断しなければならないときに必要とされる。低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードなどの現代的なエラー訂正エンコーディングは極めて低い信号対雑音比で動作する。これは、このようなフレーム同期が同じく低い信号対雑音比（Ｓ／ＮまたはＳＮＲ）で達成される必要があることを示唆している。さらに、このようなシステムにおけるフレーム同期はフレームの開始点と終了点を決定することを超えて、フレーム中で利用される変調およびエンコーディング方式を決定することまで及ぶ。
【０００５】
前記を考慮すると、フレーム同期に対する従来の方法は、例えば高品質の出力の要求がもはや保証できないという点で十分に動作していない。
【０００６】
その結果として、他の方法が開発されてきたが、かなりのオーバヘッド（つまり、スループットの削減）を被ることと受信機の複雑性とが必要になる。例えばある方法は、フレーム構造内のフレーミング情報を保護するために、Ｂｏｓｅ Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ（ＢＣＨ）コードなどのフォワードエラー訂正エンコーディングを使用することを提案している。受信端では、受信機は最初に相関によりユニークワードを検索する。ユニークワードがいったん検出されると、ＢＣＨエンコーディングフレーミング情報が最大尤度相関デコーディングによりコヒーレントにデコーディングされる。この技術の欠点は、ユニークワードが大きく（つまり高オーバヘッド）なくてはならないという点である。別の欠点は、ＢＣＨコードの真の最大尤度デコーディングが極めて複雑であるという点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、大きなオーバヘッドコストを招くことなく迅速な獲得を実現するフレーム同期機構に対する需要がある。また、実現するのが簡略であるフレーム同期アプローチに対する需要もある。エンコーディングおよび変調の独立性を実現することに関して柔軟な同期技術を提供するニーズもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらのニーズおよび他のニーズは本発明により対処され、低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードを活用するデジタル放送システムにおいてフレーム同期をサポートするために方法が提供される。フレーミングモジュールはデータストリームを出力するために信号配列にしたがってフレームのフレーミング情報を指定する（例えばリードミュラーエンコーダによって発生される）コードワードをマッピングするための配列マッパーを含む。データストリームは２つのデータストリームに分けられる。データストリームの一方は追加ビットを送信するために修正される（そのそれぞれは、送信される情報ビットに応じて任意の定数で乗ぜられ、二進ドメインにおいてこれはデータストリームが元のデータストリームの複製または元のデータストリームの二進相補のどちらかを含むことを暗示している）。前記２つのデータストリームは、次に合成され、ＬＤＰＣエンコーディングフレームに添付される物理層シグナリングコードを形成する。この方法により同期を補助できるフレーミング構造が埋め込まれる。受信側では、相対的に簡略なフレーム検出器が、物理層シグナリングコードの埋め込まれたフレーミング構造に基づき、ユニークワードおよび物理層シグナリングコードの位置を突き止めるために使用できる。この情報は、次に検索ウィンドウ中でピーク値を検索し、このピーク値を候補として指定するピーク検索検出プロセスに供給される。検索ウィンドウ長は、分かっている場合には利用される変調方式にしたがって設定できる。そうでなければデフォルト長が使用される。ピーク検索は複数の検索ウィンドウで実施でき、その結果他の候補を生じさせる。各検索後、候補は特定の候補から次のピークの位置を導出することにより検証される。前記仕組みは追加のオーバヘッドを生じさせずに迅速かつ確実なフレーム獲得を有利に実現する。
【０００９】
本発明の１つの実施形態のある観点にしたがうと、デジタル通信システムでフレーム同期をサポートするための方法が開示される。前記方法は、信号配列にしたがってフレームのフレーミング情報を指定するコードワードをマッピングし、データストリームを出力することを含む。さらに、方法はデータストリームを複製し、第１のデータストリームと第２のデータストリームにデマルチプレクスすることを含む。方法は、予め定められた動作にしたがって第１のデータストリームを修正し、修正された第１のデータストリームを第２のデータストリームとマルチプレクスすることも含む。さらに、方法はマルチプレクスされたデータストリームに基づいてフレームに対応する物理層ヘッダを出力することを含む。
【００１０】
本発明の１つの実施形態の別の観点にしたがうと、デジタル通信システム中でフレーム同期をサポートするための装置が開示されている。前記装置は信号配列にしたがってフレームのフレーミング情報を指定するコードワードをマッピングし、データストリームを出力するように構成された配列マッパーを含み、前記データストリームは第１のデータストリームと第２のデータストリームにデマルチプレクスされる。装置は、配列マッパーに結合され、第１のデータストリームを修正するように構成された乗算器も含む。さらに、装置は修正された第１のデータストリームを第２のデータストリームと結合するように構成されたマルチプレクサを含み、フレームに対応する物理層ヘッダはマルチプレクスされたデータストリームに基づいて出力される。
【００１１】
本発明の１つの実施形態の別の観点にしたがうと、デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートする方法が開示されている。前記方法はフォワードエラー訂正コードによりフレームのフレーミング情報をエンコーディングし、エンコーディングされたビットを出力することを含む。方法は、エンコーディングビットのそれぞれを反復することも含む。前記方法は、追加のフレーミング情報を送信するために予め定められた動作にしたがって反復されたビットを修正することもさらに含む。
【００１２】
本発明の１つの実施形態の別の観点にしたがって、フレームの開始を検出するための方法が開示される。前記方法は放送信号に対応するデータストリームを受信することを含む。前記データストリームは、ユニークワードおよび放送信号の変調とエンコーディングの情報を指定する物理層ヘッダを含む。前記方法は、データストリームを識別することと、前記識別されたデータストリームを予め定められた乗算器で乗ずることと、前記乗算の出力を合計することと、前記合計された出力を差し引いて複数の減算値を生じさせることも含む。前記方法は、さらに加算された値と減算値の絶対値の間の最大値を求めることを含む。
【００１３】
本発明の１つの実施形態の別の態様にしたがうと、フレームの開始を検出するための装置が開示される。装置は放送信号に対応するデータストリームを受信するための手段を含む。前記データストリームはユニークワードと、放送信号の変調とエンコーディングの情報を指定する物理層ヘッダを含む。装置は前記受信されたデータストリームを識別するための手段と、識別されたデータストリームを予め定められた乗算器を用いて乗ずるための手段と、前記乗算の結果を合計するための手段と、前記合計された出力を加算し、複数の加算値を生じさせる手段と、合計された出力を差し引いて、複数の差し引かれた値を生じさせるための手段と、加算された値と差し引かれた値の絶対値の間で最大値を求めるための手段とも含む。
【００１４】
本発明の１つの実施形態の別の観点にしたがうと、デジタル通信システム中で送信されるフレームのフレーミング情報を回復するための方法が開示されている。前記方法はフレームの物理層シグナリングコードをデスクランブルすることを含む。前記物理層信号コードは一次リード−ミュラーコードにしたがってエンコーディングされ、インターリーブされる。前記方法は前記物理層シグナリングコードをデコーディングし、情報点率、変調フォーマットおよびフレームのパイロット構造を導出することも含む。
【００１５】
本発明の実施形態のさらに別の観点にしたがうと、デジタル通信システムでフレーム同期をサポートするための方法が開示される。前記方法は検索ウィンドウ長を設定することと、前記検索ウィンドウ長でフレーム内のピークの位置を決定することを含む。前記フレームはユニークワード、コードワードおよびエンコーディングセグメントを含み、コードワードはエンコーディングセグメントのフレーミング情報を指定する。方法は、候補としてピーク位置を指定することと、候補を検証することも含む。さらに、方法は、候補が検証される場合にフレームの獲得を宣言することを含む。
【００１６】
本発明の実施形態のさらに別の観点にしたがうと、送信機は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードワードを出力するように構成されたエンコーダを含む。送信機はＬＤＰＣコードワードに応えてＬＤＰＣエンコーディングフレームを発生し、ＬＤＰＣエンコーディングフレームと関連付けられる変調およびエンコーディングの情報を指定するＬＤＰＣコードワードに、物理層シグナリングフィールドを添付するように構成されるフレーミングモジュールも含む。前記物理層シグナリングフィールドはフォワードエラー訂正（ＦＥＣ）コードでエンコーディングされ、フレーム同期を補助するための埋め込まれたフレーミング構造を有する。
【００１７】
本発明のさらに他の観点、特徴および利点は、本発明を実施するために考えられる最良の形態を含む数多くの特定の実施形態および実現を単に描くだけで以下の詳細な説明から容易に明らかになる。本発明は、他の実施形態および様々な実施形態も可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本発明の精神および範囲から逸脱することなく多様な明白な点で修正できる。したがって、図面および説明は制限的としてではなく、本来例示的であるとして見なされるべきである。
【００１８】
本発明は添付図面の図中に制限としてではなく例証として描かれ、類似する参照番号は類似する要素を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
デジタル放送システムにおいてフレーム同期を効率的に提供するための装置、方法およびソフトウェアが説明されている。以下の説明においては、説明の目的のために、本発明の完全な理解を提供するため、多数の特定的な詳細が述べられている。しかしながら、本発明がこれらの特定な詳細なしに、あるいは同等の装置をもって実践されてよいことは当業者にとっては明らかである。他の例では、よく知られた構造および装置は、本発明をいたずらに分かりにくくすることを避けるためにブロック図形式で図示されている。
【００２０】
図１は本発明の実施形態にしたがって低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードを活用するように構成されたデジタル放送システムの図である。デジタル通信システム１００は、１台または複数台のモデム１０５に対する通信チャネル１０３全体での放送のために信号波形を発生させるデジタル伝送設備１０１を含む。本発明の１つの実施形態にしたがって、通信システム１００は、例えば対話サービスだけではなく音声放送サービスとビデオ放送サービスもサポートする衛星通信システムである。対話サービスは、例えば、電子番組表（ＥＰＧ）、高速インターネットアクセス、対話型広告、電話通信、およびｅ−メールサービスを含む。これらの対話サービスはペイパービュー、ＴＶコマース、ビデオオンデマンド、ニアビデオオンデマンド、および音声オンデマンドサービスなどのテレビサービスを含む場合もある。この環境では、モデム１０５は衛星モデムである。
【００２１】
これらのモデム１０５は（図４に図示される）放送データフレーム構造に埋め込まれているプリアンブルおよび／またはユニークワード（ＵＷ）を調べ、それにより訓練目的で特に指定される追加オーバヘッドの使用を回避することによって、搬送波同期を達成する。デジタルモデム１０５は図３に関して以下でより十分に説明される。
【００２２】
この離散通信システム１００では、伝送設備１０１は媒体コンテンツ（例えば、音声、ビデオ、テキスト情報、データ等）を表す、考えられるメッセージの離散セットを生成する。考えられるメッセージのそれぞれは対応する信号波形を有する。これらの信号波形は通信チャネル１０３により減衰されるか、そうでなければ改変される。雑音チャネル１０３に対抗するために、伝送設備１０１はＬＤＰＣコードを活用する。
【００２３】
伝送設備１０１により発生するＬＤＰＣコードは、性能の損失を招くことなく高速実施を可能にする。伝送設備１０１から出力される構造化されたＬＤＰＣコードは、変調方式（例えば８ＰＫＳ）のおかげで、すでにチャネルエラーを受けやすいビットノードに少数のチェックノードが割り当てられることを回避する。このようなＬＤＰＣコードは、加算、比較およびテーブルルックアップなどの簡略な演算を有利に包含する（ターボコードとは異なる）対応可能なデコードプロセスを有する。さらに、慎重に設計されたＬＤＰＣコードがエラーフロアの符号を表すことはない。
【００２４】
本発明の一実施形態にしたがって、伝送設備１０１は図２に後述されるような相対的に簡略なエンコーディング技術を使用して、衛星モデム１０５と通信する（デコーディング中に効率的なメモリアクセスを補助する）パリティチェックマトリックスに基づいたＬＤＰＣコードを発生する。
【００２５】
図２は図１のシステムのデジタル伝送設備で利用される例示的な送信機の図である。送信機２００は、例えばデジタル放送サービスおよび対話サービスをサポートするために設備１０１で活用される。情報源２０１は、受信機１０５でのエラー訂正処理に適したさらに高い冗長性のエンコーディングストリームを出力するＬＤＰＣエンコーダ２０３に情報ビットを与える。前記エンコーディングストリームは、ユニークワード（ＵＷ）、およびＬＤＰＣエンコーディングフレームのフレーミング情報を伝達するための物理層シグナリングヘッダを含むことができる伝送フレームを発生させるためにフレーミングモジュール２０４に供給される。
【００２６】
ＬＤＰＣコードは、一般的に発生器マトリックスを指定することを必要とする。ＬＤＰＣエンコーダ２０３はパリティチェックマトリックスの上に構造を課すことによりパリティチェックマトリックスだけを利用する簡略なエンコーディング技術を使用する。具体的には、マトリックスの特定の部分を三角形となるように制約することによりパリティチェックマトリックスに制約が課される。このような制約は、その結果生じる性能の損失はわずかであるため、魅力的なトレードオフとなる。
【００２７】
変調器２０５は、フレーミングモジュール２０４から、これらの波形を通信チャネル１０３上で発する送信アンテナ２０７に送信される信号波形に伝送フレームをマッピングする。したがって、エンコーディングされたメッセージは変調され、送信アンテナ２０７に分散される。送信アンテナ２０７からの伝送は、後述されるようにデジタルモデムに伝搬する。衛星通信システムの場合、アンテナ２０７から送信される信号は、衛星を介して中継される。
【００２８】
図３は図１のシステム内の例示的なデジタルモデムの図である。デジタルモデム３００は、変調器／復調器として、送信機２００からの信号の送信と受信の両方をサポートする。本発明の１つの実施形態にしたがって、モデム３０は、アンテナ３０３から受信されるＬＤＰＣエンコーディング信号のフレーム獲得を提供するフレーム同期モジュール３０１を有する。復調器３０５は搬送波同期モジュール３０１から出力される受信信号の復調を実行する。復調後、信号は元のソースメッセージ（つまり、情報ビット）を再構築しようと試みるＬＤＰＣデコーダ３０７に転送される。
【００２９】
伝送側では、モデム３０５が入力信号をエンコーディングするためにＬＤＰＣエンコーダ３０９を活用する。エンコーディングされた信号は次に、ＢＰＳＫ（二進位相偏移変調）、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６  ＡＰＳＫ（振幅位相偏移変調）などの多岐に渡る変調方式あるいは他の高次変調を利用できる変調器３１１によって変調される。
【００３０】
代わりに、厳密な放送アプリケーションでは、エンドユーザが放送ネットワークに送信し直す必要がないであろうことから、変調器３１１は必要とされない可能性がある。変調器２０５は送信機２００の一部として放送センタ内に常駐することができるが、復調器３０５はエンドユーザの家庭に配備できる。この構成のもとでは、エンドユーザは受信専用端末を有するだろう。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態にしたがって例示的なフレーム構造の図を示す。１つの例として、フレーム構造４００は図１のデジタル放送システムをサポートするように設計されている。システム１００は、注記されるように、衛星通信システムとして配備できる。したがって、フレーム構造４００は、例えば衛星放送サービスおよび対話サービスをサポートするデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）−Ｓ２標準規格に準拠する。
【００３２】
パワーの進展を考慮すると、衛星システムはＬＤＰＣエンコーディング方式および高次変調などの効率的で動的なエンコーディング方式と変調方式をサポートできる。エンコーディング方式と変調方式を動的に指定することにより、伝送は環境（例えば、雨降りのコンディション、晴天の空等）に適応して、スループットを最適化できる。しかしながら、動的エンコーディング方式と変調方式によりフレーミング構造に大きな制約および要件が課される。変調方式が動的であるため、伝送で使用される特定の変調方式は受信機では既知ではない。また、ＬＤＰＣコードはブロックコードとして、エンコーディングフレームが明確に認識される場合にだけデコーディングできる。つまり、フレームの開始点と終了点はデコーディング前に決定されなければならない。その結果として、伝送ストリームに挿入されるフレーミング情報は、強力なＬＤＰＣエンコーディング方式によって保護できないだろう。さらに、ＬＤＰＣの出力効率のため、システム１００は極めて低いＳＮＲで動作できる。例えば、ＢＰＳＫ速度１／２の場合、ＬＤＰＣは−２ｄＢ  Ｅｓ／Ｎｏだけを必要とする。ＬＤＰＣコードと変調方式の多くの可能性を考慮すると、フレーミング情報は、フレーミング情報に続くＬＤＰＣエンコーディングフレームのためにどの特定のエンコーディング方式と変調方式が使用されるのかを識別する必要がある。
【００３３】
したがって、そのフレーミング情報は、ＬＤＰＣデコーダ３０７の恩恵を受けずにこのように低い信号対雑音比で回復可能となるように適切に埋め込まれなければならない。前記フレーミング情報は、上述の説明から明らかなように、単にフレームの開始と終了を超えて、変調、エンコーディング、およびパイロット構造などの情報を効率的に伝えなければならない。
【００３４】
図４で分かるように、フレーミング構造４００はユニークワード（ＵＷ）４０１、および変調コード（ＭＯＤＣＯＤＥ）フィールドとして示される物理層シグナリング情報フィールド４０３を含む。ＵＷ４０１は固定され、受信機に対して既知である。ＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３は、例示的な実施形態ではフォワードエラー訂正（ＦＥＣ）エンコーディングブロック（例えば、エンコーディングリード−ミュラーコーディング）であり、復調器３０５およびＬＤＰＣデコーダ３０７が受信信号を適切にデコーディングするよう機能するために必要な情報を伝達する。例えば、ＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３はＬＤＰＣコードの速度、変調方式だけでなくＬＤＰＣコードの長さ等の他の情報、およびパイロット構成を含むフレーミング情報を指定する。フレーム４００によりサポートされる変調方式はＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６アレイ変調、３２アレイ変調を含むことがある。それが提供する情報のため、ＭＯＤＥＣＯＤＥフィールドは「物理層シグナリング」フィールドとも呼ばれる。
【００３５】
明らかに、（純粋なプロトコルよりむしろ）騒々しいチャネルを通して送信される情報を適切に保護する必要がある。したがって、ＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３の後にはＬＤＰＣエンコーディングフレーム４０５が続く。放送サービスおよび対話サービスをサポートするために、ＬＤＰＣエンコーディングフレーム４０５の長さは６４８００ビットとなる場合があり、ＵＷ４０１とＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３の結合された長さは９０ビットである。
【００３６】
従来の知識は、ＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０１ｂが搬送される情報にしたがって変化するために、このような物理層シグナリング情報フィールド４０３はフレーム検出のために使用できないということであった。本発明の一実施形態によると、ＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３のエラー補正機能を犠牲にすることなく、検出目的のために容易に利用できるＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３内に構造を埋め込むために提供される。
【００３７】
フレーム構造４００は、確実な獲得を提供する一方で低オーバヘッドを有利に必要とする。迅速な獲得のための獲得方式は図７と図１１に関して以下でより十分に説明される。視聴者がチャネルを切り替えるときに視聴経験が影響を及ぼされるという点で迅速な獲得がデジタルビデオ放送アプリケーションにとって重要であることが注記される。
【００３８】
したがってＭＯＤＣＯＤＥ４０３は、次に説明されるように検出および獲得の目的で、フレーミングコード内に埋め込まれた構造も活用できるようにフレーミング情報を保護するために発生する。
【００３９】
図５は、本発明の実施形態にしたがって二進位相偏移変調（ＢＰＳＫ）配列を活用する物理層シグナリング情報フィールド発生器の図である。フレーム同期の観点からは、フレーム４００の始めにあるＵＷ４０１は既知であり、優れた相関特性のシーケンスを構成できる。したがって、本発明は物理層シグナリング情報フィールド４０３の発生に集中する。この例では、ＭＯＤＣＯＤＥ発生器５００は送信機２０４のフレーミングモジュール２０４に常駐していてもよい。発生器５００は、ＢＰＳＫ配列マッパー５０３にビットストリームを出力するリードミュラー（ＲＭ）エンコーダ５０１を含む。この発生器５００の動作が、図６に関してここで説明される。
【００４０】
図６は、本発明の一実施形態にしたがった物理層シグナリング情報フィールド発生器の動作のフローチャートを示す。前述されたように、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３は、例えば、変調、ＦＥＣコードレート、フレーム長およびパイロットの構成（例えば、パイロットが存在しているかどうか）に関する情報を伝達する。概念上、発生器５００はブロックコードおよびそのスクランブルされたバージョンのインターリーブであるＭＯＤＣＯＤＥ４０３を出力する。
【００４１】
特に、ステップ６０１によって、ブロックコードは、例えばリード−ミュラーエンコーダ５０１を使用して発生し、６ビットの情報を搬送するためにコード［３２，６，１６］を作成する。例示的な発生器マトリックスが以下に示される。
【表１】
2008099319.tif 000003
【００４２】
次に、エンコーディングされたデータが、ステップ６０３で示されるようにＢＰＳＫ配列マッパー５０３を介してＢＰＳＫ変調にマッピングされる。ＱＰＳＫなどの様々な変調方式に対応した他の信号配列が活用できることが意図される。これは、ユーザデータの変調方式に関わりなくＢＰＳＫ信号配列にマッピングする。ステップ６０５では、結果として生じる３２ＢＰＳＫシンボルは複製され、２つのエンコーディングデータブロックにデマルチプレクスされる。情報の追加のビットは、ステップ６０７によって乗算器５０５を通して｛ａ，ａ｝でアンスクランブルされたエンコーディングデータブロックを乗ずることにより搬送することができ、それによりａは任意の定数であり、定数の符号（つまり、正と負）がそれぞれ論理０と論理１を表すことが注記される。コードは複製された３２ビットのブロック全体で変化しないことが注記される。
【００４３】
ステップ６０９では、２つのデータストリームがマルチプレクサ５０７によって１つのデータストリームにマルチプレクスし直され、６４個の複雑なシンボルのＭＯＤＣＯＤＥ４０３を発生させる（ステップ６１１）。これが２つのデータストリームを効率的にインターリーブする。これはエンコーディングされたシンボルを単に反復するのと根本的に異なり、劣ったエラー訂正コード――つまり、最適ではないと容易に検証できるパラメータの線形コード［６４，６，３２］を生じさせることが注記される。対照的に、発生器５００から出力されるＭＯＤＣＯＤＥ４０３は、指定された寸法および情報速度にとって最適なコードである、順列化された［６４，７，３２］一次リード−ミュラーコードに等しい。したがって、エラー訂正機能とデータ転送速度は損なわれない。順列化された一次リード−ミュラーコードの１つの利点は、このようなコードが最大尤度法で周知の高速アダマール変換によりデコーディングできるという点である。さらに、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３はフレームの獲得を加速するために使用できる。
【００４４】
ステップ６１３では、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３は、例えば以下の二進シーケンスを使用してスクランブラ５０９を介してスクランブルされる。
【表２】
2008099319.tif 000004
【００４５】
このスクランブルシーケンスは、インターリーブされた一次リード−ミュラーコードのスペクトル／相関特性を改善する。この改善された相関特性は検出および獲得にとって重要である。
【００４６】
前記説明から、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３が３２対の隣接するシンボルにオペランドランド解析され、各対の差異は１スケーリング定数１または−１まで既知であることが注意される。この特性は、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３が伝達するフレーミング情報が未知であるときに獲得目的のためにＭＯＤＣＯＤＥ４０３の使用を可能にする。言いかえると、ＭＯＤＣＯＤＥ４０３は変調されたドメイン中でよりもむしろ二進ドメインで完全に説明できる。このケースでは、ＲＭ［３２，６，１６］エンコーダ５０１の出力を(y1y2...y32)として示すことができる。送信される追加ビットが論理０に等しい場合には、スクランブラの前の出力は(y1y1y2y2...y32y32)である。つまり各ビットが反復する。ところが、送信される追加ビットが論理１に等しい場合には、スクランブラ５０９の前の出力は（ ）に等しい。つまり、反復シンボルはさらに二進相補される。二進スクランブルされたシーケンスは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ等の任意の予め定められた変調方式にマッピングできる。
【００４７】
他のシステムの考慮のために、元のシンボルと反復（または反復かつ二進相補される）シンボルを別のフォーマットで変調することが可能である。例えば、本発明の代替実施形態にしたがうと、元のシンボルと反復シンボルはいずれもＢＰＳＫとして変調される。しかしながら反復シンボル（または繰り返され、二進補完される）は９０度回転できる。このようにしてピーク対平均比は送信機２００の電力増幅器（図示せず）の効率を改善するために削減可能である。
【００４８】
図７は本発明の実施形態にしたがったフレーム検出プロセスのフローチャートである。検出プロセスは図８に図示される検出器８００に関して説明される。検出はユニークワード４０１とＭＯＤＣＯＤＥフィールド４０３の位置を突き止めることを必要とする。このプロセスは、遅延検波を利用することにより相対的に大きな周波数オフセット（例えば、シンボルレートの１０〜２０パーセント）に対処できる。図８のシステムにおいては、シンボルごとに１つのサンプルがあると仮定される。プロセスは、当業者によって認識されるようにシンボルごとに複数のサンプルに容易に適応できる。ＭＯＤＥＣＯＤによって運ばれるフレーミング情報が未知であるとき、およびフレーミング情報が既知であるときの２つのシナリオが検出プロセスで考慮される。
【００４９】
検出器８００と（図９の）検出器９００の動作は、それぞれ未知のシナリオと既知のシナリオを考慮に入れている。図８で分かるように、到来信号はステップ７０１で示されるように、信号をシフトレジスタ８０１にシフトすることにより最初に識別される。すなわち、到来シンボルは、１シンボル期間遅延信号の共役により乗算器８０３を介して乗ぜられる。次に、出力はシフトレジスタ８０１によってバッファされる。図５の発生器５００が利用されると仮定すると、例えばシフトレジスタ８０１の２５段（つまりセル）のような最も右側のコンテンツは、乗算器８０７を使用してステップ７０３にしたがい識別されたユニークワードの共役と乗ぜられる。
【００５０】
乗算器８０５、８０７の値は、以下のように容易に導出され、チェックできる。シフトレジスタ８０１はすべてゼロで初期化される。ユニークワード４０１とＭＯＤＣＯＤＥコードワード４０３（スクランブルシーケンスの影響および／または反復され（相補される）シンボルに対する、異なる変調方式の潜在的で相対的な回転の影響を含む）は、この検出回路８００の中に送られ、その結果シフトレジスタ８０１の最も右側のセルが初めて非ゼロになると、セルの内容の共役が特定のセルが連結されている乗算器８０５、８０７のそれぞれの値を生じさせる。明らかに、これらの乗算器８０５、８０７はユニークワード、ＭＯＤＣＯＤＥ、スクランブルシーケンス、および物理層シグナリングフィールドの変調方式により完全に決定され、オフラインで導出することができる。乗算器８０５、８０７の出力は、加算器８０９、８１１を通してステップ７０５によってともに合計される。この例では、シフトレジスタ８０１の最も左側の６４個のセルの内の３２個だけが任意の時点で使用される。これらの３２個のセルは等間隔に離間され、左または右からセル番号１、３、．．．６３と索引を付けられる。
【００５１】
２台の加算器８０９、８１１の出力は、ステップ７０７で示されるように、加算器８１３によって加算され、減算器８１５によって減算され、回路構成要素８１７のための２つの入力を発生し、それが２つの入力の絶対値の最大値を決定する（ステップ７０９）。この最大値は次に、ステップ７１１によってピーク検索検出器８１９に出力される。ピーク検索検出器８１９の動作は図１０と図１１に関して以下でさらに十分に説明される。
【００５２】
図７および関連付けられた検出器８００の前記プロセスは、ＭＯＤＣＯＤＥの情報が未知であるケースに対処する。検出器８００は、ＭＯＤＣＯＤＥ情報が図９に図示されるように既知の場合に能率化される。
【００５３】
図９は、本発明の実施形態にしたがった遅延検波器の図である。検出方式は、ＭＯＤＣＯＤＥにより搬送される情報が獲得前に既知であるときに、検出器９００によりサポートされる。この情報は、例えば、専用チャネルを確立して受信機に構成情報をトランスポートすることにより既知にすることができる。この仕組みは特に放送システムと密接な関係がある。コールドスタート時、受信機（つまりデジタルモデム１０５）は構成情報を受信するためにこの予め定められたチャネルに同調できる。この場合、ＭＯＤＣＯＤＥにより搬送される情報が構成情報から推論でき、その結果検出器９００の獲得戦略が容易に配備できる。
【００５４】
図８の検出器８００で示されるように、到来信号は信号の共役で乗算器９０１を使用して乗算される。検出器８００と検出器９００の違いは、合計が、対応する識別されたＵＷ４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３により乗算された後にシフトレジスタ９０１以上であるという点である。検出器８００で示されるように、乗算器９０５の値はシフトレジスタ９０３をすべてゼロで初期化し、ユニークワード４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３とをこの回路９００内に送ることによって求められ、シフトレジスタの最も右のセルの内容が初めて非ゼロになるときに、セルのコンテンツの共役は特定のセルが連結される乗算器９０５のそれぞれの値を示す。すべての乗算器９０５の出力は１台の共通の加算器９０７に送られる。
【００５５】
図１０は、本発明の実施形態にしたがったピーク検索検出方式の図である。図８のピーク検索検出器８１９は本来検索ウィンドウ１００１中でピーク値を検索し、このピーク値を例えば候補１として、情報をバッファ１００３の中に記憶することにより候補として指定する。この検索は複数の検索ウィンドウ１００１上で実施し、他の候補（例えば、候補２と候補３）を生じさせることができる。各検索後、候補は特定の候補から次のピークの位置を導出することにより検証される。予測が正しい場合には、獲得が宣言される。
【００５６】
この前記プロセスは、従来のピーク検索プロセスに優る迅速な獲得を有利に提供する。従来のピーク検索プロセスは、いったんしきい値を上回っている１つの相関があるとしきい値をセットアップする。このような場合には候補が獲得される。それ以後、プロセスはそれが有効なユニークワードであるかどうかを検証する。この従来の方法は、しきい値設定により多数の候補が生じ、それにより候補ごとに検証プロセスが実施されるため、低速である。
【００５７】
本発明の実施形態にしたがったピーク検索プロセスが図１１に図示されている。ピーク検索プロセスの設計は、システム１００が様々なコードレートと様々な変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６  ＡＰＳＫ等）を使用してよいという認識から生じる。変調方式が事前に既知でない場合にも、ユニークワード４０１間の最大距離は既知である。ピーク検索プロセスは、次に説明されるようにこの知識を利用する。
【００５８】
ステップ１１０１では、プロセスは変調方式が既知であるかどうかを判断する。このような情報は、検索ウィンドウ長（Ｌ）を定めるために使用できる。例えば、ＬＤＰＣのコード長が６４８００ビットで固定される場合、ＢＰＳＫの場合、２つのユニークワード間の距離は６４８００ビットである。ＱＰＳＫの場合長さは３２４００ビットであり、８ＰＳＫの場合長さは２１６００ビットである。このようにして意図された変調方式について、最大サイズはＬＤＰＣフレームの長さに基づくだろう。したがって、ステップ１１０３によって、変調方式が事前に既知ではない場合には、検索ウィンドウＬはＬＤＰＣフレームの長さにＵＷ４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３の長さを加えた長さ（例えば６４８００＋９０）として設定できる。しかしながら、変調方式が既知である場合には、検索ウィンドウは、ステップ１１０５で示されるように特定の変調方式のフレームの長さに一致するように設定される。ピーク検索検出器８１９は、ステップ１１０７で示されるように指定検索ウィンドウでピークを検出する。検索は、検索ウィンドウで複数のユニークワード４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３がある場合にもこのウィンドウ中でピークを求めて実施される。検索ウィンドウが設定される方法は、少なくとも１つのユニークワード４０１が（図１０に図示されるように）検索ウィンドウ内に存在することを保証する。
【００５９】
次に検索ウィンドウ内のピーク位置は、ステップ１１０９によって候補として指定される。（ステップ１１１１によって）変調とエンコーディングの情報がまだ入手できない場合には、候補ごとにＭＯＤＣＯＤＥ４０３がデコーディングされる。変調方式とエンコーディング方式に基づいて、次のユニークワードの位置がステップ１１１３で示されるように導出される。その後、プロセスはステップ１１１５によって、予測された位置が実際にＵＷ４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３であるかどうかを検証する。次の連続予測位置（例えば２）がＵＷ４０１とＭＯＤＣＯＤＥ４０３として検証される場合には、プロセスはそのフレーム同期が獲得されることを宣言する。
【００６０】
前記プロセスは、それらの１つが無事に検証されるまで候補に関して直列で、あるいは並列で実行できる。
【００６１】
図１２は、本発明の実施形態にしたがってバッファリングおよび蓄積のために修正された図８の検出器の図である。検出器８００はメモリ１２０１とアキュムレータ１２０３を組み込むように修正できる。第１の微分乗算器８０３の後、長さＬのデータがメモリ１２０１内でバッファされ、Ｌのデータの次のブロックが前記バッファされたデータとともにアキュムレータ１２０３により合計される。この修正により検出器８００の獲得速度は改善される。ＬＤＰＣシステムでは、ＬＤＰＣデコーダ３０７はデコーディングプロセスのために容易に使用可能なメモリを有する。したがって、このようなメモリは検出器８００のバッファリングに活用できる。すなわち、メモリ１２０１はデコーダ３０７と共用され、それにより追加コストを回避できる。
【００６２】
図１３は、本発明にしたがった実施形態を実現できるコンピュータシステムを描いている。前記コンピュータシステム１３００は、バス１３０１または情報を通信するための他の通信機構、および情報を処理するためにバス１３０１に結合されるプロセッサ１３０１を含んでいる。コンピュータシステム１３００は、情報およびプロセッサ１３０３により実行される命令を記憶するためにバス１３０１に結合される、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置のようなメインメモリ１３０５も含んでいる。メインメモリ１３０５は、プロセッサ１３０３により実行される命令の実行中に一時的な可変情報または他の中間情報を記憶するために使用することもできる。コンピュータシステム１３００は、プロセッサ１３０３のための静的情報および命令を記憶するためにバス１３０１に結合される、読取専用メモリ（ＲＯＭ）１３０７または他の静的記憶装置をさらに含む。磁気ディスクまたは光ディスクのような記憶装置１３０９は、情報および命令を記憶するために追加的にバス１３０１に結合される。
【００６３】
コンピュータシステム１３００は、コンピュータユーザに情報を表示するために、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ、アクティブマトリックスディスプレイ、またはプラズマディスプレイなどのディスプレイ１３１１にバス１３０１を介して結合されてよい。英数字キーと他のキーを含むキーボードなどの入力装置１３１３は、プロセッサ１３０３に情報およびコマンド選択を通信するためのバス１３０１に結合される。別の種類のユーザ入力装置は、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１３０３に通信するため、およびディスプレイ１３１１上でカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キーなどのカーソル制御装置１３１５である。
【００６４】
本発明の一実施形態にしたがって、多様なフレーム同期プロセスが、メインメモリ１３０５に記憶されている命令の配列を実行するプロセッサ１３０３に応えてコンピュータシステム１３００によって提供できる。このような命令は、記憶装置１３０９などの別のコンピュータ読み取り媒体からメインメモリ１３０５の中に読み込むことができる。メインメモリ１３０５に記憶される命令の配列を実行すると、プロセッサ１３０３はここに説明されるプロセスステップを実行する。マルチプロセッシング配列内の１台または複数台のプロセッサも、メインメモリ１３０５内に記憶される命令を実行するために利用されてよい。代替実施形態では、結線されたモジュールが、本発明の実施形態を実現するためにソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせ使用されてよい。このようにして、本発明の実施形態はハードウェアモジュールとソフトウェアの任意の特定の組み合わせに制限されない。
【００６５】
コンピュータシステム１３００は、バス１３０１に結合される通信インターフェース１３１７も含む。通信インターフェース１３１７は、ローカルネットワーク１３２１に接続されるネットワークリンク１３１９に結合する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース１３１７は、対応する種類の電話回線にデータ通信接続を提供するためにデジタル加入者線（ＤＳＬ）カードまたはモデム、統合デジタル通信ネットワーク（ＩＳＤＮ）カード、ケーブルモデムまたは電話モデムであってよい。別の例として、通信インターフェース１３１７は、互換ＬＡＮにデータ通信接続を提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カード（例えば、イーサネット（登録商標）または非同期転送モデル（ＡＴＭ）ネットワーク用）であってよい。無線リンクも実現できる。任意のこのような実施では、通信インターフェース１３１７は、多様な種類の情報を表現するデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号または光信号を送受する。さらに、通信インターフェース１３１７は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、ＰＣＭＣＩＡ（ＰＣメモリカード国際協会）インターフェース等の周辺インターフェースデバイスを含むことができる。
【００６６】
ネットワークリンク１３１９は、一般的に他のデータデバイスに１つまたは複数のネットワークを通してデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク１３１９は、ネットワーク１３２５（例えば、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）または現在では一般的に「インターネット」と呼ばれているグローバルパケットデータ通信ネットワーク）に、またはサービスプロバイダによって運用されるデータ装置に接続性を有するホストコンピュータ１３２３にローカルネットワーク１３２１を通して接続を提供してよい。ローカルネットワーク１３２１とネットワーク１３２５は、情報と命令を伝達するためにともに電気信号、電磁信号または光信号を使用する。デジタルデータをコンピュータシステム１３００と通信する、多様なネットワークを通る信号、およびネットワークリンク１３１９上および通信インターフェース１３１７を通る信号は、情報および命令を運ぶ搬送波の例示的な形式である。
【００６７】
コンピュータシステム１３００は、ネットワーク（複数の場合がある）、ネットワークリンク１３１９および通信インターフェース１３１７を通してメッセージを送信し、プログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットの例では、サーバ（図示せず）は、ネットワーク１３２５、ローカルネットワーク１３２１および通信インターフェース１３１７を通して本発明の実施形態を実現するためのアプリケーションプログラムに属する要求されたコードを送信する可能性がある。プロセッサ１３０３は、受信されている間に送信されたコードを実行するか、および／または後で実行するために記憶装置１３９または他の不揮発性記憶装置にコードを記憶してよい。このようにして、コンピュータシステム１３００は搬送波の形でアプリケーションコードを獲得できる。
【００６８】
ここで使用されるような用語「コンピュータ読み取り可能媒体」は、実行のためにプロセッサ１３０３に命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体および送信媒体を含むが、それらに制限されない多くの形式をとってよい。不揮発性媒体は、例えば記憶装置１３０９のような、光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ１３０５などの動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１３０１を備えるワイヤを含む同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。伝送媒体は無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に発生するものなど、音波、光学波、または電磁波の形をとる場合もある。コンピュータ読み取り可能媒体の一般的な形式は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤＲＷ、ＤＶＤ、他の光媒体、パンチカード、用紙テープ、光マークシート、穴または他の光学的に認識可能な印の付いた他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、搬送波、あるいはコンピュータが読み取ることができる任意の他の媒体を含む。
【００６９】
多様な形式のコンピュータ読み取り可能媒体は、実行のためにプロセッサに命令を提供する上で必要とされてよい。例えば、本発明の少なくとも一部を実行するための命令は、初期にリモートコンピュータの磁気ディスク上に入れられてよい。このようなシナリオでは、リモートコンピュータはメインメモリに命令をロードし、モデムを使用して電話回線上で命令を送信する。ローカルコンピュータシステムのモデムは電話回線上でデータを受信し、前記データを赤外線信号に変換し、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）およびラップトップなどの携帯型演算装置に前記赤外線信号を送信するために赤外線送信機を使用する。携帯型演算装置上の赤外線検出器は赤外線信号によって運ばれる情報および命令を受信し、バスにデータをのせる。前記バスはデータをメインメモリに伝達し、そこからプロセッサは命令を検索し、実行する。メインメモリにより受信される命令は、オプションでプロセッサによる実行の前または後のどちらかに記憶装置に記憶されてよい。
【００７０】
したがって、本発明の多様な実施形態は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードを活用してデジタル放送システムでフレーム同期を達成するための方法を提供する。フレーミングモジュールは、信号配列にしたがってフレームのフレーミング情報を指定する（例えば、リード−ミュラーエンコーダにより発生する）コードワードをマッピングするための配列マッパーを含み、データストリームを出力する。データストリームは２つのデータストリームに分けられる。データストリームの１つは（それぞれが、複製ビットまたは二進相補ビットのどちらかである）追加ビットをインターリーブするために修正される。前記２つのデータストリームは次に合成され、ＬＤＰＣエンコーディングフレームに付加される物理層ヘッダを形成する。この方法は同期を補助できるフレーミング構造を埋め込む。受信側では、相対的に簡略なフレーム検出器が、物理層ヘッダの埋め込まれたフレーミング構造に基づいてユニークワードおよび物理層ヘッダを配置するために使用できる。この情報は、次に検索ウィンドウ中でピーク値を検索し、このピーク値を候補として指定するピーク検索検出プロセスに供給される。検索ウィンドウ長は、分かっている場合には利用される変調方式にしたがって設定されてもよく、そうでなければデフォルト長が使用される。ピーク検索は複数の検索ウィンドウで実施され、他の候補を生じさせる。各検索後に、候補は特定の候補から次のピークの位置を導出することにより検証される。前記仕組みは追加のオーバヘッドなくして迅速かつ確実なフレーム獲得を有利に実現する。
【００７１】
本発明は数多くの実施形態および実施と関連して説明されてきたが、本発明はこのように制限されるのではなく、添付請求項の範囲に該当する多様な変形および同等な仕組みを対象とする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態にしたがった低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードを活用するように構成されたデジタル放送システムの図である。
【図２】図１のシステムのデジタル伝送設備中で利用される例示的な送信機の図である。
【図３】図１のシステム内の例示的なデジタルモデムの図である。
【図４】本発明の実施形態にしたがった例示的なフレーム構造の図である。
【図５】本発明の実施形態にしたがって二進位相偏移変調（ＢＰＳＫ）配列を活用する物理層シグナリング情報フィールド発生器の図である。
【図６】本発明の実施形態にしたがった物理層シグナリング情報フィールド発生器の動作のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態にしたがったフレーム検出プロセスのフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態にしたがった物理層シグナリング情報を活用する検出器の図である。
【図９】本発明の実施形態にしたがった差動検出器の図である。
【図１０】本発明の実施形態にしたがったピーク検索検出方式の図である。
【図１１】本発明の実施形態にしたがったピーク検索プロセスのフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態にしたがったバッファリングおよび蓄積のために修正される図８の検出器の図である。
【図１３】本発明の実施形態にしたがったフレーム同期と関連付けられる多様なプロセスを実行できるコンピュータシステムの図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月20日(2007.11.20)
【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】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための方法において、
フォワードエラー訂正コードによりフレームのフレーミング情報をエンコーディングし、エンコーディングされたビットを出力するステップと、
前記エンコーディングされたビットのそれぞれを反復するステップと、
追加フレーミング情報を送信するために、予め定められた動作にしたがって前記反復されたビットを修正するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記予め定められた動作は前記反復されたビットを補完することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フォワードエラー訂正コードは一次リード−ミュラーコードである請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームである請求項１記載の方法。
【請求項５】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項１記載の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項６】
フレームの開始を検出するための方法において、
放送信号に対応するデータストリームを受信するステップであって、前記データストリームがユニークワードと、放送信号の変調およびエンコーディング情報を指定する物理層シグナリングヘッダとを含むステップと、
前記受信されたデータストリームを識別するステップと、
前記識別したデータストリームを予め定められた乗算器で乗ずるステップと、
前記乗算の出力を合計するステップと、
前記合計された出力を加算し、複数の加算値を生じさせるステップと、
前記合計された出力を減算し、複数の減算値を生じさせるステップと、
前記加算値と前記減算値の絶対値の中の最大値を求めるステップとを含む方法。
【請求項７】
前記放送信号は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームを含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
衛星通信チャネル上で放送信号を受信するステップをさらに備える請求項６記載の方法。
【請求項９】
ユニークワードの位置を決定するように構成された検出値に最大値を出力するステップをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項１０】
フレームの開始を検出するための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項６記載の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１１】
フレームの開始を検出するための装置において、
放送信号に対応するデータストリームを受信するための手段であって、前記データストリームがユニークワードと、放送信号の変調およびエンコーディング情報を指定する物理層シグナリングヘッダとを含む手段と、
前記受信されたデータストリームを識別するための手段と、
予め定められた乗算器で前記識別されたデータストリームを乗算するための手段と、
前記乗算の出力を合計するための手段と、
複数の加算値を生じさせるために前記合計した出力を加算するための手段と、
複数の減算値を生じさせるために前記合計した出力を減算するための手段と、
加算値と減算値の絶対値の間で最大値を求めるための手段とを具備する装置。
【請求項１２】
前記放送信号は低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）エンコーディングフレームを含む請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
衛星通信チャネル上で放送信号を受信するための手段をさらに具備する請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
ユニークワードの位置を決定するように構成された検出器に最大値を出力するための手段をさらに具備する請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
デジタル通信システムで送信されるフレームのフレーミング情報を回復するための方法において、
フレームの物理層シグナリングコードをデスクランブルするステップであって、前記物理シグナリングコードが一次リード−ミュラーコードにしたがってエンコーディングされ、インターリーブされるステップと、
前記物理層シグナリングコードをデコーディングし、コードレート、変調フォーマットおよびフレームのパイロット構造を導出するステップとを含む方法。
【請求項１６】
前記デコーディングステップの前に物理層シグナリングコードをデインターリーブするステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記物理層シグナリングコードのデコーディングは高速アダマール変換を利用する請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
デジタル通信システムで送信されるフレームのフレーミング情報を回復するための命令を持つコンピュータ読み取り媒体であって、前記命令が実行時に１つまたは複数のプロセッサが請求項１５記載の方法を実行するように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１９】
デジタル通信システムでフレーム同期をサポートするための方法において、
検索ウィンドウ長を設定するステップと、
検索ウィンドウ長でフレーム内のピークの位置を決定するステップであって、前記フレームがユニークワード、コードワード、およびエンコーディングセグメントを含み、前記コードワードが前記エンコーディングセグメントのフレーミング情報を指定するステップと、
前記ピーク位置を候補として指定するステップと、
前記候補を検証するステップと、
前記候補が検証される場合にフレームの獲得を宣言するステップとを含む方法。
【請求項２０】
候補に基づいてコードワードをデコーディングするステップと、
次のピークの位置を予測するステップとをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記フレーミングコードワードはフレームの変調方式およびエンコーディング方式を指定する請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記フレームは低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）フレームである請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
フレームと関連付けられた変調方式を決定するステップと、
前記決定された変調方式にしたがって検索ウィンドウ長を設定し、変調方式を決定できない場合には、フレームの長さに基づいて検索ウィンドウ長をデフォルト値に設定するステップとをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
設定された検索ウィンドウにしたがって他のフレームに関して以後のピーク検索を繰り返し実施して、複数の候補を生じさせ、予め定められた数の候補が正常に検証された後に獲得が宣言されるステップをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
前記ピークはフレーム内のユニークワードに対応する請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
デジタル放送システム中でフレーム同期をサポートするための命令を持つコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記命令が、実行時に１つまたは複数のプロセッサに請求項１９の方法を実行させるように配列される、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２７】
低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ）コードワードを出力するように構成されたエンコーダ（２０３、３０９）と、
ＬＤＰＣコードワードに応答してＬＤＰＣエンコーディングフレームを発生させ、ＬＤＰＣエンコーディングフレームと関連付けられた変調およびエンコーディング情報を指定するためのＬＤＰＣコードワードに物理層シグナリングフィールドを添付するように構成されたフレーミングモジュールとを具備し、
物理層シグナリングフィールドは、フォワードエラー訂正（ＦＥＣ）コードでエンコーディングされ、フレーム同期を補助するための埋め込まれたフレーミング構造を有する送信機（２００）。
【請求項２８】
衛星通信チャネル上で、物理層シグナリングフィールドとＬＤＰＣエンコーディングフレームとを表す信号を放送する手段をさらに具備する請求項２７記載の送信機（２００）。