JP6909015B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、非線形伝送路を介して６４ＡＰＳＫ（Amplitude and Phase Shift Keying）符号化変調の信号伝送を行う送信装置及び受信装置に関する。

近年４Ｋ・８Ｋの超高精細映像のような高ビットレートの伝送要求が高まっており、伝送容量の拡大が求められている。伝送容量拡大のアプローチの１つとして多値変調方式の多値数拡大が挙げられるが、６４ＡＰＳＫのような多値数の高い変調方式においては、雑音による影響を受けやすく高い所要Ｃ／Ｎが必要となる。特に非線形伝送路においては、多値数の高い変調信号ほど非線形歪の影響を受けやすく、伝送性能劣化の要因となる。

衛星伝送路における非線形歪の影響を改善する従来技術として、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（ＩＳＤＢ−Ｓ３）で採用された伝送信号点配置信号（以降、「パイロット信号」とも称する）を多重伝送する技法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

"高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 (ISDB-S3) 標準規格 ARIB STD-B44 2.1版" , 一般社団法人 電波産業会（ARIB）, 平成28年3月25日改定

前述したように、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（ＩＳＤＢ−Ｓ３）で採用されたパイロット信号を多重伝送する技法が知られている。

しかしながら、ＩＳＤＢ−Ｓ３では、符号化変調として適用可能な最大変調多値数は３２であり、このためＩＳＤＢ−Ｓ３にて多重伝送される変調波のフレームを構成する各変調スロットには、パイロット信号の伝送領域として、最大変調多値数として規定された３２シンボル分しか確保されていない。

このため、ＩＳＤＢ−Ｓ３にて６４ＡＰＳＫの符号化変調のデータを送信装置から受信装置に向けて伝送しようとしても、６４ＡＰＳＫのパイロット信号を伝送する仕組みとなっていないため、衛星伝送路における非線形歪の影響を受け、結果として十分な伝送性能が得られないという問題が生じる。

本発明は、上述の問題に鑑みて６４ＡＰＳＫの符号化変調のデータを、衛星伝送路を介して伝送する際にＩＳＤＢ−Ｓ３に適合させ、尚且つ衛星伝送路における非線形歪の影響を改善し所望の伝送性能を確保可能とする送信装置及び受信装置を提供することにある。

本発明の送信装置は、非線形伝送路を介して符号化変調の信号伝送を行う送信装置であって、伝送する主信号のデータに対し６４ＡＰＳＫの符号化変調処理を施した伝送主信号を生成する伝送主信号生成手段と、前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号について、シンボルの昇順又は降順となる送受間で既知の順序で前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割し、それぞれエネルギー拡散処理を施した前半３２シンボル及び後半３２シンボルの各伝送パイロット信号を、最大３２シンボルの伝送パイロット信号を格納可能とする変調スロットについて、前半３２シンボルを奇数変調スロットに割り当て、後半３２シンボルを当該奇数変調スロットの次に位置する偶数変調スロットに割り当てるようにして、周期的に、前記伝送主信号を割り当てる奇数変調スロット及び偶数変調スロットに対し時分割多重するパイロット信号多重手段と、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式で規定される多重フレーム構造の変調波で、前記伝送主信号及び前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号を伝送する伝送手段と、を備え、前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号は、前記６４ＡＰＳＫのシンボルを構成する６ビットの第１ビットを「ａ１」、第２ビットを「ａ２」、第３ビットを「ａ３」、第４ビットを「ａ４」、第５ビットを「ａ５」、第６ビットを「ａ６」とし、前記６ビットを８進法で表したものを「８進表記」とし、当該前半３２シンボルを示す信号点を「前半」と表し、当該後半３２シンボルを示す信号点を「後半」と表し、当該パイロット信号における各信号点について、同相成分及び直交成分を表す直交座標上の座標点をそれぞれ「Ｉ」，「Ｑ」とし、当該直交座標上の位相回転量を「位相（ｄｅｇ）」としたとき、以下に示す表１からなることを特徴とする。

更に、本発明の受信装置は、本発明の送信装置から送信された当該前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割された６４ＡＰＳＫの伝送パイロット信号を受信してエネルギー逆拡散処理を施し、前記送受間で既知の順序に従い前記パイロット信号の信号点配置を復元して平均化し、その平均化後のシンボルを用いてキャリア再生時の基準座標とする位相誤差テーブルを更新する手段を備えることを特徴とする。

更に、本発明の受信装置は、本発明の送信装置から送信された当該前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割された６４ＡＰＳＫの伝送パイロット信号を受信してエネルギー逆拡散処理を施し、前記送受間で既知の順序に従い前記パイロット信号の信号点配置を復元して平均化し、その平均化後のシンボルを用いてＬＤＰＣ復号時の尤度テーブルを更新する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば６４ＡＰＳＫの符号化変調のデータを、衛星伝送路を介して伝送する際にＩＳＤＢ−Ｓ３に適合させ、尚且つ衛星伝送路における非線形歪の影響を改善し所望の伝送性能を確保することができる。

本発明による一実施形態の送信装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の受信装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の受信装置における直交検波部の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の受信装置におけるＬＤＰＣ復号部の概略構成を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に係る一実施例の６４ＡＰＳＫ符号化変調の信号点配置及びビット割り当てを示す図である。 本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に係る一実施例の６４ＡＰＳＫ符号化変調のフレーム構成を示す図である。 （ａ）は本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に係るパイロット信号の無い状態で６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の送信信号点及び非線形伝送路通過後の受信信号点のシミュレーション結果を示すコンスタレーションであり、（ｂ）は本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に係るパイロット信号の有る状態で６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の非線形伝送路通過後の平均化後のパイロット信号点及び非線形伝送路通過後の受信信号点のシミュレーション結果を示すコンスタレーションである。 本発明による一実施形態の送信装置及び受信装置に係るパイロット信号の無い状態（パイロット信号ＯＦＦ）とパイロット信号の有る状態（パイロット信号ＯＮ）について６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の伝送性能の比較を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０を説明する。

〔送信装置〕
図１は、本発明による一実施形態の送信装置１０の概略構成を示すブロック図である。送信装置１０は、その概略構成として、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（ＩＳＤＢ−Ｓ３）と同様に構成されているが、予め規定された信号点配置及びビット割り当てに従う６４ＡＰＳＫのデータ伝送を行うとともに、当該６４ＡＰＳＫの信号点配置に対応するパイロット信号を多重伝送可能とするよう構成されている点で相違している。より具体的には、図１に示す本発明に係る一実施形態の送信装置１０は、６４ＡＰＳＫの信号点配置に対応するパイロット信号を多重伝送するために、パイロット信号振り分け部１７が更に設けられている点で、ＩＳＤＢ−Ｓ３で規定されている送信装置とは相違している。

即ち、ＩＳＤＢ−Ｓ３では、変調方式として、π／２シフトＢＰＳＫ（１ビット／シンボル）、ＱＰＳＫ（２ビット／シンボル）、８ＰＳＫ（３ビット／シンボル）、１６ＡＰＳＫ（または１６ＱＡＭ、４ビット／シンボル）、及び３２ＡＰＳＫ（または３２ＱＡＭ、５ビット／シンボル）が規定されているが、本発明に係る送信装置１０では、これに加えて変調方式として６４ＡＰＳＫ（または６４ＱＡＭ、６ビット／シンボル）のデータ伝送と、そのパイロット信号をＩＳＤＢ−Ｓ３のフレーム構成に適合させて多重伝送するよう構成している。

送信装置１０は、フレーム生成部１１、ＢＣＨ符号化部１２、エネルギー拡散部１３、ＬＤＰＣ符号化部１４、ビットインターリーバ１５、直交変調／時分割多重部１６、ＴＭＣＣ信号生成部１１ａ、ＢＣＨ符号化部１２ａ、エネルギー拡散部１３ａ、ＬＤＰＣ符号化部１４ａ、エネルギー拡散部１３ｂ、及びパイロット信号振り分け部１７を備える。

フレーム生成部１１は、制御情報と、ＢＣＨ符号化部１２により制御情報及びデータ（主信号）が符号化された外符号パリティと、スタッフビットと、ＬＤＰＣ符号化部１４により制御情報、データ、外符号パリティ及びスタッフビットがＬＤＰＣ符号化された内符号パリティとにより構成するためのスロット＃１〜＃１２０からなるフレームを生成する。尚、スロット長は、４４８８０ビットである。

ＢＣＨ符号化部１２は、変調方式・符号化率情報に応じて、１フレーム内の各スロットにおける制御情報及びデータ（主信号）に対しＢＣＨ符号により外符号符号化処理を施し外符号パリティを生成し、当該制御情報及びデータ（主信号）に付加する。

エネルギー拡散部１３は、１フレーム内の各スロットにおける制御情報、データ、外符号パリティ及びスタッフビットに対しエネルギー拡散処理（ビットランダム化）を行う。これは擬似ランダムな「１」および「０」のパターンを、Ｍ系列を使って発生させ、これとスロット内のデータとでＭＯＤ２加算することにより実現する。

ＬＤＰＣ符号化部１４は、各スロットにおけるエネルギー拡散処理後の制御情報、データ、外符号パリティ及びスタッフビットに対しＬＤＰＣ符号により内符号符号化処理を施し内符号パリティを生成し、エネルギー拡散処理後の制御情報、データ、外符号パリティ及びスタッフビットに付加する。

ビットインターリーバ１５は、ＩＳＤＢ−３では、変調方式が８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ
及び３２ＡＰＳＫの場合には当該１フレーム内でビットインターリーブを施すものとしており、本発明に係る６４ＡＰＳＫについても、同様のビットインターリーブを施す。
これにより、ＬＤＰＣ符号化部１４又はビットインターリーバ１５を経て、各変調方式の伝送主信号が形成される。

ＴＭＣＣ信号生成部１１ａは、主信号のデータ伝送に係る変調方式・符号化率情報等を記述する伝送制御情報（ＴＭＣＣ情報）を格納するＴＭＣＣ信号を生成し、ＢＣＨ符号化部１２ａに出力する。

ＢＣＨ符号化部１２ａは、ＴＭＣＣ信号についてＢＣＨ符号により外符号符号化処理を施し外符号パリティを生成して付加する。

エネルギー拡散部１３ａは、ＴＭＣＣ信号及び外符号パリティに対しエネルギー拡散処理（ビットランダム化）を行う。

ＬＤＰＣ符号化部１４ａは、エネルギー拡散処理後のＴＭＣＣ信号及び外符号パリティに対しＬＤＰＣ符号により内符号符号化処理を施し内符号パリティを生成して付加する。
これにより、ＬＤＰＣ符号化部１４ａを経て、伝送ＴＭＣＣ信号が形成される。

エネルギー拡散部１３ｂは、各スロットの変調方式に従う信号点配置情報を示すパイロット信号に対してエネルギー拡散処理を施し、伝送パイロット信号を生成する。

尚、詳細は後述するが、ＩＳＤＢ−Ｓ３では、π／２シフトＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、及び３２ＡＰＳＫのパイロット信号は１スロット内で収まるシンボル数（３２シンボル）となっているが、本発明に係る６４ＡＰＳＫのパイロット信号は１スロット内で収まらない。

そこで、本発明に係る送信装置１０は、６４ＡＰＳＫのパイロット信号の多重伝送のためにパイロット信号振り分け部１７を設けている。本発明に係る送信装置１０は、６４ＡＰＳＫのパイロット信号については２分割伝送するように構成しており、尚且つ受信側での処理効率を高めるために、６４ＡＰＳＫの信号点配置を構成するシンボルの昇順（又は降順）で伝送するように構成している。
より具体的には、まずエネルギー拡散部１３ｂは、６４ＡＰＳＫのパイロット信号におけるシンボルの昇順（又は降順）で前半３２シンボルに対してエネルギー拡散処理を施しパイロット信号振り分け部１７に入力する。パイロット信号振り分け部１７は、エネルギー拡散処理を施した前半３２シンボルの６４ＡＰＳＫのパイロット信号については伝送パイロット信号として奇数変調スロット（変調スロット♯１，♯３，・・・♯１１９）に割り当てるよう直交変調／時分割多重部１６に出力する。

同様に、エネルギー拡散部１３ｂは、６４ＡＰＳＫのパイロット信号におけるシンボルの昇順（又は降順）で後半３２シンボルに対してエネルギー拡散処理を施しパイロット信号振り分け部１７に入力する。パイロット信号振り分け部１７は、エネルギー拡散処理を施した後半３２シンボルの６４ＡＰＳＫのパイロット信号については伝送パイロット信号として偶数変調スロット（変調スロット♯２，♯４，・・・♯１２０）に割り当てるよう直交変調／時分割多重部１６に出力する。
このため、６４ＡＰＳＫのパイロット信号についてはシンボルの昇順（又は降順）で前半３２シンボルを奇数変調スロットに、後半３２シンボルを偶数変調スロットに、周期的に割り当てられる。

これにより、エネルギー拡散部１３ｂにおける６４ＡＰＳＫのパイロット信号に対する処理自体は、他の変調方式と同様にすることができるため、受信側での処理負担が悪化することはない。

直交変調／時分割多重部１６は、伝送主信号及び伝送パイロット信号についてはπ／２シフトＢＰＳＫ変調、ＱＰＳＫ変調、８ＰＳＫ変調、１６ＡＰＳＫ変調、３２ＡＰＳＫ変調、又は６４ＡＰＳＫ変調とし、伝送ＴＭＣＣ信号、フレーム同期信号及びスロット同期信号についてはπ／２シフトＢＰＳＫ変調として時分割多重して、１多重フレームあたり１２０変調スロットの変調波を生成し外部に出力する。この変調波は、衛星伝送路を介して受信側に伝送されるため、その非線形歪の影響を受ける。

〔受信装置〕
図２は、本発明による一実施形態の受信装置２０の概略構成を示すブロック図である。また、図３は受信装置２０における直交検波部２２の概略構成を示すブロック図であり、図４は、受信装置２０におけるＬＤＰＣ復号部２４の概略構成を示すブロック図である。

受信装置２０は、その概略構成として、高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式（ＩＳＤＢ−Ｓ３）と同様に構成されているが、予め規定された信号点配置及びビット割り当てに従って伝送される６４ＡＰＳＫの信号点配置に対応するパイロット信号を受信し、この受信したパイロット信号の信号点を基準に、送信装置１０から伝送される６４ＡＰＳＫのデータを復調・復号して受信可能とするよう構成されている点で相違している。

受信装置２０は、チャンネル選択部２１、直交検波部２２、ＴＭＣＣ復号部２３、ＬＤＰＣ復号部２４、エネルギー逆拡散部２５、及びＢＣＨ復号部２６を備える。

チャンネル選択部２１は、所定の衛星放送用アンテナを介して、送信装置１０から衛星伝送路経由で送信された変調波を受波し、当該衛星放送用アンテナに内蔵されている周波数変換部（図示せず）を介してＢＳ−ＩＦ信号(第１中間周波数信号)を入力し、チャンネルを選択し、そのチャンネルの信号を同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）のそれぞれの第２中間周波数信号に変換して直交検波部２２に出力する。

直交検波部２２は、完全な同期検波が行われない状態で検波された信号点（Ｉ信号及びＱ信号）の第２中間周波数信号（ベースバンド信号）を、同期検波した信号点（Ｉ信号及びＱ信号）の同期ベースバンド信号に変換し、ＬＤＰＣ復号部２４に出力する。

ＴＭＣＣ復号部２３は、直交検波部２２から得られる同期ベースバンド信号を入力し、この同期ベースバンド信号からまずＴＭＣＣ信号の同期バイトを検出し、それを基準として、周期的に多重されているＢＰＳＫ変調波である位相基準バースト信号の位置も検出して復調する。続いて、ＴＭＣＣ復号部２３は、所定の尤度判定を行って送信側のＬＤＰＣ符号化部１４ａによりＬＤＰＣ符号化されたＴＭＣＣ信号を復号し、送信側のエネルギー拡散部１３ａに対応するエネルギー逆拡散処理を施し、及び送信側のＢＣＨ符号化部１２ａに対応するＢＣＨ符号復号処理を施してＴＭＣＣ情報を抽出する。

ＴＭＣＣ復号部２３は、抽出したＴＭＣＣ情報を基に、後述する変調方式・符号化率選択信号を生成するとともに、直交検波部２２の直交検波出力から伝送パイロット信号を検出してその伝送パイロット信号のタイミングパルスを生成し、直交検波部２２及びＬＤＰＣ復号部２４に出力する。また、ＴＭＣＣ復号部２３は、抽出したＴＭＣＣ情報を基に、送信側のエネルギー拡散部１３及びエネルギー拡散部１３ｂに対応する各拡散符号をそれぞれエネルギー逆拡散部２５、直交検波部２２及びＬＤＰＣ復号部２４に出力する。

ＬＤＰＣ復号部２４は、後述する所定の尤度判定を行って送信側のＬＤＰＣ符号化部１４によりＬＤＰＣ符号化された主信号に係るデータを復号し、エネルギー逆拡散部２５に出力する。尚、主信号に係る変調方式が８ＰＳＫ、１６ＡＰＳＫ、３２ＡＰＳＫ、及び本発明に係る６４ＡＰＳＫの場合には、ＬＤＰＣ復号部２４の入力段で、送信側のビットインターリーバ１５に対応するビットデインターリーブを施す。

エネルギー逆拡散部２５は、ＬＤＰＣ復号部２４から出力される主信号に係るデータに対し送信側のエネルギー拡散部１３に対応するエネルギー逆拡散処理を施しＢＣＨ復号部２６に出力する。

ＢＣＨ復号部２６は、エネルギー逆拡散処理を施した主信号に係るデータに対し送信側のＢＣＨ符号化部１２に対応するＢＣＨ符号復号処理を施し当該主信号のデータを復元して外部に出力する。

予め規定された信号点配置及びビット割り当てに従って伝送される６４ＡＰＳＫの信号点配置に対応するパイロット信号は、以下に説明するように、直交検波部２２及びＬＤＰＣ復号部２４にて用いられる。

（直交検波部）
図３に示すように、直交検波部２２は、複素乗算部２２１、ルートロールオフフィルタ（ＲＲＦ）２２２‐１，２２２‐２、伝送パイロット信号抽出部２２３、エネルギー逆拡散部２２４、パイロット信号平均化部２２５、位相誤差テーブル生成部２２６、位相誤差テーブル格納部２２７、ループフィルタ（ＬＦ）２２８、及び数値制御発振器（ＮＣＯ）２２９を備えている。

複素乗算部２２１は、完全な同期検波が行われない状態で検波された信号点（Ｉ信号及びＱ信号）の第２中間周波数信号を、Ｉ信号及びＱ信号は静止した信号点となるよう、数値制御発振器（ＮＣＯ）２２９により、後述するパイロット信号に基づいて位相誤差修正された信号を入力し複素乗算して、静止した信号点となるＩ信号及びＱ信号をそれぞれルートロールオフフィルタ（ＲＲＦ）２２２‐１，２２２‐２に出力する。

ルートロールオフフィルタ（ＲＲＦ）２２２‐１，２２２‐２は、複素乗算部２２１から得られるＩ信号及びＱ信号を周波数制限し、これにより得られるＩ信号及びＱ信号を直交検波出力として位相誤差テーブル格納部２２７及びＬＤＰＣ復号部２４に出力する。

位相誤差テーブル格納部２２７は、複素乗算部２２１における周波数制御を行うため、ルートロールオフフィルタ（ＲＲＦ）２２２‐１，２２２‐２からの直交検波出力を入力し、受信した信号点と、理想的な信号点からパイロット信号に従い修正した基準信号点との位相差を求めるための保持している位相誤差テーブルを参照して、その直交検波出力の信号点と当該パイロット信号に従う基準信号点との位相比較を行い、その位相誤差量に比例した値をループフィルタ（ＬＦ）２２８に出力する。

位相誤差テーブルは、後述する伝送パイロット信号に基づいて得られる伝送路歪の影響を受けた信号点配置情報（パイロット信号）によって更新・生成される。

ループフィルタ（ＬＦ）２２８は、位相誤差テーブル格納部２２７から得られる位相誤差量に比例した値に対し平滑化処理を施し数値制御発振器（ＮＣＯ）２２９に出力する。

数値制御発振器（ＮＣＯ）２２９は、ループフィルタ（ＬＦ）２２８によって平滑化処理を施した位相誤差量に比例した値を設定し、当該パイロット信号に基づいて位相誤差修正された信号を生成して複素乗算部２２１に出力する。

伝送パイロット信号抽出部２２３は、ＴＭＣＣ号復号部２３から得られるパイロット信号のタイミングパルスを用いて、ルートロールオフフィルタ２２２−１，２２２−２の出力から伝送パイロット信号の部分を抽出し、エネルギー逆拡散部２２４に出力する。

エネルギー逆拡散部２２４は、伝送パイロット信号抽出部２２３によって抽出した伝送パイロット信号に対し、送信側のエネルギー拡散部１３ｂに対応するエネルギー逆拡散処理を施しパイロット信号平均化部２２５に出力する。尚、このエネルギー逆拡散処理の拡散符号は、ＴＭＣＣ号復号部２３から得られる（図示略）。

パイロット信号平均化部２２５は、エネルギー逆拡散処理を施して得られるパイロット信号について、周期的に伝送されてくるパイロット信号の信号点をシンボル毎に集積し、そのＩ−Ｑ平面上の信号点位置の平均値を求め、その値を位相誤差テーブル生成部２２６に出力する。本発明に係る６４ＡＰＳＫのパイロット信号の場合、前半の３２シンボルが「００００００」「０００００１」「００００１０」・・・「０１１１１１」の順番で奇数変調スロットに、後半の３２シンボルが「１０００００」「１００００１」「１０００１０」・・・「１１１１１１」の順番で偶数変調スロットにて伝送されてくるので、パイロット信号平均化部２２５は、周期的に伝送されてくるパイロット信号の信号点をシンボル毎に集積して平均値を求める。

位相誤差テーブル生成部２２６は、パイロット信号平均化部２２５から得られるパイロット信号のＩ−Ｑ平面上の信号点位置の平均値を用いて位相誤差テーブルを生成し、位相誤差テーブル格納部２２７に出力して更新・保持させる。即ち、各シンボルの信号点位置の平均値が、同一円周上にある信号点を抽出し、円周半径毎にまとめ、その中で位相誤差テーブルが生成される。

このように、位相誤差テーブル生成部２２６は、位相誤差テーブル格納部２２７が保持する位相誤差テーブルを、パイロット信号に基づいて更新するため、衛星中継器の経年変化やバックオフ量の変更などにより伝送路特性が変化した場合であっても、受信装置２はそれに追従して、常に最適な位相誤差検出が行なえるようになり、サイクルスリップが発生しにくい安定した同期検波が可能となる。

（ＬＤＰＣ復号部）
一方、図４に示すように、ＬＤＰＣ復号部２４は、ＬＤＰＣ符号復号器２４１、伝送パイロット信号抽出部２４２、エネルギー逆拡散部２４３、パイロット信号平均化部２４４、尤度テーブル生成部２４５、及び尤度テーブル格納部２４６を備える。

ＬＤＰＣ符号復号器２４１は、尤度テーブル格納部２４６に保持される尤度テーブルのうち、ＴＭＣＣ復号部２３から入力される変調方式・符号化率選択信号で指定された尤度テーブルを参照し、ＬＤＰＣ符号の復号処理を行いエネルギー逆拡散部２５に出力する。

尤度テーブルは、ＬＤＰＣ符号化率に応じて各変調方式の或る受信信号点に対し、０が送信された事後確率、及び１が送信された事後確率の値からさらに、対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Lilelihood Ratio）を求めた値を示している。

そして、尤度テーブル格納部２４６に保持される各尤度テーブルは、パイロット信号を基に、後述する尤度テーブル生成部２４５により更新されるようになっており、衛星中継器の経年変化やバックオフ量の変更などにより伝送路特性が変化した場合であっても、受信装置２０はそれに追従して、常に最適な符号復号が行なえるようになり、所要Ｃ／Ｎの低減が可能となる。

伝送パイロット信号抽出部２４２は、ＴＭＣＣ号復号部２３から得られるパイロット信号のタイミングパルスを用いて、直交検波部２２におけるルートロールオフフィルタ２２２−１，２２２−２の出力から伝送パイロット信号の部分を抽出し、エネルギー逆拡散部２４３に出力する。

エネルギー逆拡散部２４３は、伝送パイロット信号抽出部２４２によって抽出した伝送パイロット信号に対し、送信側のエネルギー拡散部１３ｂに対応するエネルギー逆拡散処理を施しパイロット信号平均化部２４４に出力する。尚、このエネルギー逆拡散処理の拡散符号は、ＴＭＣＣ号復号部２３から得られる（図示略）。

パイロット信号平均化部２４４は、エネルギー逆拡散処理を施して得られるパイロット信号について、周期的に伝送されてくるパイロット信号の信号点をシンボル毎に集積し、そのＩ−Ｑ平面上の信号点位置の平均値を求め、その値を位相誤差テーブル生成部２４５に出力する。本発明に係る６４ＡＰＳＫのパイロット信号の場合、前半の３２シンボルが「００００００」「０００００１」「００００１０」・・・「０１１１１１」の順番で奇数変調スロットに、後半の３２シンボルが「１０００００」「１００００１」「１０００１０」・・・「１１１１１１」の順番で偶数変調スロットにて伝送されてくるので、パイロット信号平均化部２２５は、周期的に伝送されてくるパイロット信号の信号点をシンボル毎に集積して平均値を求める。

尤度テーブル生成部２４５は、パイロット信号平均化部２４４から得られるパイロット信号のＩ−Ｑ平面上の信号点位置の平均値を用いて尤度テーブルを生成し、尤度テーブル格納部２４６に出力して更新・保持させる。

尤度テーブル格納部２４６は、尤度テーブル生成部２４５によって生成される変調方式・符号化率選択信号における各変調方式のＬＤＰＣ符号化率に応じた尤度テーブルを保持する。

以下、より具体的に、本発明に係る６４ＡＰＳＫの信号点配置及びビット割り当てと、その６４ＡＰＳＫの信号点配置に対応するパイロット信号を中心に、本発明に係る送信装置１０及び受信装置２０について詳細に説明する。

まず、本発明に係る送信装置１０及び受信装置２０は、衛星伝送路における非線形歪の影響を受けた６４ＡＰＳＫ符号化変調の伝送性能を改善するよう構成されている。

衛星中継器の非線形伝送路では、振幅及び位相方向の非線形歪が生じる。特に６４ＡＰＳＫのような多値ＡＰＳＫにおいては、外周の信号点ほど振幅の抑圧及び位相回転を受ける。そのため受信装置２０側では、キャリア再生及びＬＤＰＣ復号において非線形歪の影響を受け、伝送性能の劣化が生じる。そこで受信装置２０側では、キャリア再生及びＬＤＰＣ復号の各処理においてパイロット信号を利用することで非線形歪による劣化を抑え、伝送性能を向上させるようにしている。

（キャリア再生）
キャリア再生は、図３に示す直交検波部２２によって行われる。直交検波部２２は、前述したように、受信信号を、ベースバンドのＩＱ信号と位相誤差テーブルにより生成した送信側と同一のキャリアを用いて直交検波することで同期ベースバンド信号を出力する。

このときキャリア再生に用いる位相誤差テーブルを送信装置１０の送信時の理想信号点配置とした場合、位相誤差の検出精度が低下し、サイクルスリップ確率の上昇や同期精度の低下による伝送性能劣化が生じる。これは受信信号が非線形歪により振幅抑圧及び位相回転が生じているのに対して、非線形歪の影響を受けていない送信時の理想信号点配置を基準に位相誤差テーブルを生成し、キャリア再生しているためである。

（ＬＤＰＣ復号）
ＬＤＰＣ復号は、図４に示すＬＤＰＣ復号部２４によって行われる。ＬＤＰＣ復号部２４は、前述したように、尤度テーブルを用いてＬＤＰＣ復号を行う。

このとき、ＬＤＰＣ復号を行う信号は非線形歪の影響を受けた信号であるため、送信装置１０の送信時の理想信号点配置を基準座標として求めた尤度テーブルを用いてＬＤＰＣ復号を行うと、良好な伝送性能が得られない。これは受信信号が非線形特性の影響により振幅及び位相方向の非線形歪を受けているのに対して、ＬＤＰＣ復号に適用する尤度テーブルの生成が非線形歪の影響を受けていない送信時の理想信号点配置を基準座標としているためである。

そこで、本発明に係る送信装置１０及び受信装置２０では、これらの非線形歪に対する性能改善を図るために、６４ＡＰＳＫ符号化変調のパイロット信号を伝送するように構成している。

本発明に係る６４ＡＰＳＫのパイロット信号の場合、送信装置１０は、本例では昇順で、前半の３２シンボルが「００００００」「０００００１」「００００１０」・・・「０１１１１１」の順番で奇数変調スロットに、後半の３２シンボルが「１０００００」「１００００１」「１０００１０」・・・「１１１１１１」の順番で偶数変調スロットにて伝送する。

受信装置２０側では非線形歪の影響を受けたパイロット信号が受信されるが、上記のように送信時シンボルの送信順序を規定しているため、非線形歪を受けたパイロット信号であっても既知のマッピング順序に従い、正しく信号点配置及びビット割り当てを求めることができる。この非線形歪を受けたパイロット信号を基準座標として、キャリア再生時の位相誤差テーブル及びＬＤＰＣ復号時の尤度テーブルを求めることで、送信装置１０の送信時の理想信号点配置を基準座標とする場合よりも、精度の高いキャリア再生及び尤度計算が可能となる。

これにより、６４ＡＰＳＫの信号伝送に関しても、非線形特性による伝送性能劣化を改善することができる。また、受信装置１０は、６４ＡＰＳＫのパイロット信号についてシンボルを２分割されたものを受信する場合でも、単純なビットインクリメント（又はビットデクリメント）で復元できるため、その処理効率を高めることができる。

（実施例）
以下に説明する例では、その非線形特性として、１２ＧＨｚ帯衛星中継器の特性を模擬した非線形伝送路モデルを用いて、計算機シミュレーションにより伝送性能を評価している。非線形特性による歪の影響は、衛星中継器のバックオフ値によって変化するが、ここではバックオフ値を５．０ｄＢに設定し評価を行った。

図５は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０に係る一実施例の６４ＡＰＳＫ符号化変調の信号点配置及びビット割り当てを示す図である。また、図５に示す６４ＡＰＳＫ符号化変調の信号点配置に対応して伝送するパイロット信号の送信シンボル順は、上述した表１に示す通りである。尚、図５に関して、表１に対応付けて示しているように、信号点に割り当てた６ビットは左から第１ビット（ａ１）、第２ビット（ａ２），…，第６ビット（ａ６）とし、８進表記（例：２６=０１０：１１０）としている。

表１に関して、伝送性能は、パイロット信号の伝送の有無だけでなく６４ＡＰＳＫ符号化変調の信号点配置及びビット割り当てにも影響するが、ここでは主にパイロット信号の伝送の有無による評価について説明する。

ところで、ＩＳＤＢ−Ｓ３では、符号化変調として適用可能な最大変調多値数は３２であり、このためＩＳＤＢ−Ｓ３にて多重伝送される変調波のフレームを構成する各変調スロットには、パイロット信号の伝送領域として、最大変調多値数として規定された３２シンボル分しか確保されていない。

このため、ＩＳＤＢ−Ｓ３にて６４ＡＰＳＫの符号化変調のデータを送信装置から受信装置に向けて伝送しようとしても、６４ＡＰＳＫのパイロット信号を伝送する仕組みとなっていないため、衛星伝送路における非線形歪の影響を受け、結果として十分な伝送性能が得られないという問題が生じる。

そこで、図６に示すように、本発明に係る送信装置１０及び受信装置２０における多重フレームの構造を、ＩＳＤＢ−Ｓ３に対応させるべく１２０変調スロットで構成される多重フレームの構造としつつ、６４ＡＰＳＫのパイロット信号を伝送可能とするために、その６４ＡＰＳＫのパイロット信号の前半の３２シンボルを昇順で奇数変調スロットに、後半の３２シンボルを昇順で偶数変調スロットにて伝送する。尚、昇順とする代わりに降順でもよい。

受信装置２０は、上述したように、キャリア再生時及びＬＤＰＣ復号時に、パイロット信号を受信し、その受信したパイロット信号を平均化し雑音を除去することで、伝送路の非線形特性の影響を受けた後の信号点配置を知ることができる。

そして、受信装置２０は、キャリア再生時には、この信号点配置を位相誤差テーブル生成の基準座標とすることで、サイクルスリップ確率を抑制し、キャリア同期精度を向上し、非線形歪による伝送性能劣化を改善することが可能となる。

また、受信装置２０は、ＬＤＰＣ復号時には、その尤度テーブルの生成にもこの信号点配置を用いることで、非線形歪の影響を考慮した尤度テーブルを生成することができる。

これにより、現行のＩＳＤＢ−Ｓ３に規定される構成に準拠しながら６４ＡＰＳＫ符号化変調時の非線形特性による伝送性能の劣化を改善することができる。

図７（ａ）は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０に係るパイロット信号の無い状態で６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の送信信号点及び非線形伝送路通過後の受信信号点のシミュレーション結果を示すコンスタレーションである。また、図７（ｂ）は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０に係るパイロット信号の有る状態で６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の非線形伝送路通過後の平均化後のパイロット信号点及び非線形伝送路通過後の受信信号点のシミュレーション結果を示すコンスタレーションである。

図７（ａ）を参照するに、非線形伝送路通過後の受信信号は、非線形歪の影響を受け外周円ほど信号点が内側に抑圧され、位相回転していることがわかる。このため各受信信号の中心は、同図に示す送信信号の信号点配置からずれてしまっている。そのため、このまま送信時の理想信号点配置を基準座標とし、ＬＤＰＣ復号の尤度テーブルを求めても良好な復号特性は得られない。

一方、図７（ｂ）を参照するに、平均化されたパイロット信号は受信信号のほぼ中央に配置されていることがわかる。この非線形歪を受けたパイロット信号を基準座標として尤度テーブルを更新することで、非線形歪を考慮した良好なＬＤＰＣ復号特性を得ることができる。

図８は、本発明による一実施形態の送信装置１０及び受信装置２０に係るパイロット信号の無い状態（パイロット信号ＯＦＦ）とパイロット信号の有る状態（パイロット信号ＯＮ）について、図５に従う６４ＡＰＳＫ符号化変調のデータを伝送した際の伝送性能の比較を示す図である。図８では、６４ＡＰＳＫ符号化変調信号のＬＤＰＣ符号化率を４／５としている。

図８から、パイロット信号により非線形歪を考慮したＬＤＰＣ復号の尤度テーブルを生成することで、伝送性能として約０．５３ｄＢの改善が可能であることが分かる。

本発明は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によってのみ制限される。例えば、上述した実施形態の例では、特定のＬＤＰＣ符号化率４／５についての伝送性能の評価結果のみを説明したが、他のＬＤＰＣ符号化率４／５についても同様に性能改善を図ることが可能である。

本発明によれば６４ＡＰＳＫの符号化変調のデータを、衛星伝送路を介して伝送する際にＩＳＤＢ−Ｓ３に適合させ、尚且つ衛星伝送路における非線形歪の影響を改善し所望の伝送性能を確保することができるので、非線形伝送路を介して６４ＡＰＳＫ符号化変調の信号伝送を行う送信装置及び受信装置の用途に有用である。

１０ 送信装置
１１ フレーム生成部
１２ ＢＣＨ符号化部
１３ エネルギー拡散部
１４ ＬＤＰＣ符号化部
１５ ビットインターリーバ
１６ 直交変調／時分割多重部
１７ パイロット信号振り分け部
１１ａ ＴＭＣＣ信号生成部
１２ａ ＢＣＨ符号化部
１３ａ エネルギー拡散部
１４ａ ＬＤＰＣ符号化部
１３ｂ エネルギー拡散部
２０ 受信装置
２１ チャンネル選択部
２２ 直交検波部
２３ ＴＭＣＣ復号部
２４ ＬＤＰＣ復号部
２５ エネルギー逆拡散部
２６ ＢＣＨ復号部
２２１ 複素乗算部
２２２‐１，２２２‐２ ルートロールオフフィルタ（ＲＲＦ）
２２３ 伝送パイロット信号抽出部
２２４ エネルギー逆拡散部
２２５ パイロット信号平均化部
２２６ 位相誤差テーブル生成部
２２７ 位相誤差テーブル格納部
２２８ ループフィルタ（ＬＦ）
２２９ 数値制御発振器（ＮＣＯ）
２４１ ＬＤＰＣ符号復号器
２４２ 伝送パイロット信号抽出部
２４３ エネルギー逆拡散部
２４４ パイロット信号平均化部
２４５ 尤度テーブル生成部
２４６ 尤度テーブル格納部

Claims (3)

1. 非線形伝送路を介して符号化変調の信号伝送を行う送信装置であって、
   伝送する主信号のデータに対し６４ＡＰＳＫの符号化変調処理を施した伝送主信号を生成する伝送主信号生成手段と、
   前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号について、シンボルの昇順又は降順となる送受間で既知の順序で前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割し、それぞれエネルギー拡散処理を施した前半３２シンボル及び後半３２シンボルの各伝送パイロット信号を、最大３２シンボルの伝送パイロット信号を格納可能とする変調スロットについて、前半３２シンボルを奇数変調スロットに割り当て、後半３２シンボルを当該奇数変調スロットの次に位置する偶数変調スロットに割り当てるようにして、周期的に、前記伝送主信号を割り当てる奇数変調スロット及び偶数変調スロットに対し時分割多重するパイロット信号多重手段と、
   高度広帯域衛星デジタル放送の伝送方式で規定される多重フレーム構造の変調波で、前記伝送主信号及び前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号を伝送する伝送手段と、を備え、
   前記６４ＡＰＳＫの信号点配置情報を示すパイロット信号は、
   前記６４ＡＰＳＫのシンボルを構成する６ビットの第１ビットを「ａ１」、第２ビットを「ａ２」、第３ビットを「ａ３」、第４ビットを「ａ４」、第５ビットを「ａ５」、第６ビットを「ａ６」とし、前記６ビットを８進法で表したものを「８進表記」とし、当該前半３２シンボルを示す信号点を「前半」と表し、当該後半３２シンボルを示す信号点を「後半」と表し、当該パイロット信号における各信号点について、同相成分及び直交成分を表す直交座標上の座標点をそれぞれ「Ｉ」，「Ｑ」とし、当該直交座標上の位相回転量を「位相（ｄｅｇ）」としたとき、
   

   

   からなることを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置から送信された当該前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割された６４ＡＰＳＫの伝送パイロット信号を受信してエネルギー逆拡散処理を施し、前記送受間で既知の順序に従い前記パイロット信号の信号点配置を復元して平均化し、その平均化後のシンボルを用いてキャリア再生時の基準座標とする位相誤差テーブルを更新する手段を備えることを特徴とする受信装置。
3. 請求項１に記載の送信装置から送信された当該前半３２シンボルと後半３２シンボルに２分割された６４ＡＰＳＫの伝送パイロット信号を受信してエネルギー逆拡散処理を施し、前記送受間で既知の順序に従い前記パイロット信号の信号点配置を復元して平均化し、その平均化後のシンボルを用いてＬＤＰＣ復号時の尤度テーブルを更新する手段を備えることを特徴とする受信装置。

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