JP3645721B2 - 復調器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は異なる複数の変調方式による被変調波が時間軸多重されて伝送されてくる階層化伝送方式による放送を受信するデジタル衛星放送受信機などに用いられる復調器に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル衛星放送では、所要C/Nの異なった複数の伝送方式、例えば8PSK、QPSK、BPSKが時間毎に組み合わされ、フレーム毎に繰り返し伝送されてくる階層化伝送方式が採用される。
【0003】
かかる階層化伝送方式によるディジタル被変調波を受信するデジタル衛星放送受信機においては、復調されたベースバンド信号よりフレーム同期信号を捕捉し、捕捉したフレーム同期信号のタイミングから、伝送された信号を復調するために必要な主信号の伝送に関する最も基本的な情報、例えば変調方式や、誤り訂正の方式などを示すための伝送多重制御信号であるTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)信号の位置、バースト信号の位置を判別することによって復調が可能となる。
【0004】
連続的にたたみ込み符号化されているTMCC信号はBPSK、たたみ込み符号化の符号化率r=1/2であることがあらかじめ決められている。しかし、TMCC信号が復号されるまでは、TSデータ(以下、主信号、または単にTSとも記す)の変調方式、符号化方式(たたみ込み符号化の符号化率)は不明であるため、まず、TMCC信号のみをビタビ復号してからそれをTMCCデコーダにて復号し、変調波の多重構成、TMCC信号に続くTSデータの変調方式、符号化方式を読み取って初めてTMCC信号、TSデータを含めたフレーム全体のビタビ・トレリス復号が可能となる。
【0005】
この種の従来の復調器は図4に示すように構成されている。図4において、復調回路1は受信したディジタル被変調波を所定の中間周波数に周波数変換した中間周波信号を入力とし、例えば量子化ビット数6ビットのベースバンド信号I(6)、Q(6)(以下、ビット数を省略してI、Qとも記す。また、他の信号についても同様にビット数を省略して記す)を送出する。
【0006】
送出されたベースバンド信号I、Qは、フレーム同期信号を捕捉するための同期捕捉回路2に入力され、同期捕捉回路2において捕捉されたフレーム同期信号が一定のフレーム間隔毎に繰り返し受信されることが確認されたときフレーム同期が取れていると判断され、フレーム周期毎にフレームパルスを出力する。
【0007】
フレームパルスは、後段の回路で必要なタイミング信号および制御信号を生成するタイミング生成回路3に入力され、タイミング生成回路3からTMCCイネーブル信号(以下、TMCCENAとも記す)、VALID信号、3ビットのレート(RATE)信号および選択信号(以下、選択信号を単にS信号とも記す)を送出する。
【0008】
TMCCイネーブル信号は、誤り訂正の施されたTMCC信号がビタビ・トレリスデコーダ4から出力されている期間高電位となるとなるゲート信号であって、TMCCイネーブル信号が高電位の期間、TMCCデコーダ5の入力ゲートが開き、ビタビ復号されたTMCC信号がTMCCデコーダ5に入力される。
【0009】
VALID信号はキャリア再生を容易にするための203シンボルのTSデータに対して4シンボルの割合で挿入されて伝送されてくるバーストシンボル信号(単に、BS信号とも記す)区間のみ低電位にとなる信号であり、VALID信号が低電位の期間はビタビ・トレリスデコーダ4の入力ゲートは閉ざされ、バースト信号が除去される。
【0010】
S信号はTMCC信号の期間のみ高電位となる信号である。RATE信号は変調方式と符号化率とに基づいて割り付けた信号である。
【0011】
また、TMCCデコーダ5においてTMCC信号に対して所定の復号が行われ、多重構成、TSデータの変調方式、符号化方式等の情報であるTMCCがタイミング生成回路3に戻される。タイミング生成回路3ではこのTMCC信号に基づいて、RATE信号の生成が可能となる。
【0012】
一方、ベースバンド信号I、Qはセレクタ6にも供給される。セレクタ6にはベースバンド信号I、Qと、I信号を入力としそれをシリアル/パラレル変換するS/P変換器7によってパラレル変換されたベースバンド信号Ia、QaとがS信号によって選択されて出力される。セレクタ6からの出力をベースバンド信号Ib、Qbとする。
【0013】
ベースバンド信号Ib、Qbはビタビ・トレリスデコーダ4に入力され、ビタビ・トレリスデコーダ4ではベースバンド信号Ib、Qbの変調方式、符号化方式の識別信号であるRATE信号を受けてそれに応じた復号を行う。復号されたデータはTMCC信号の先頭よりバイト単位にシリアル/バイト変換され、バイト毎にTMCCデコーダ5および後段の回路に出力される。
【0014】
セレクタ6の選択信号であるS信号と、ビタビ・トレリスデコーダ4の復号動作を制御するRATE信号について図5および図6を用いて説明する。
【0015】
S信号は図5に示す様にベースバンド信号I、QがBPSK、r=1/2の区間高電位となる信号である。したがって、TMCC信号区間は常に高電位となる。BPSK、r=1/2の信号が常にシリアル/パラレル変換されるのは、送信側のたたみ込み符号化器において、1ビットの入力に対してパラレルに出力される2ビットのC0、C1のうち、BPSK、r=1/2の場合はC0を先頭にパラレル/シリアル変換され、I軸上にマッピングされて送出されるため、受信側においてはこれとは逆の動作によって復号する必要があるためである。
【0016】
一方、RATE信号はビタビ・トレリスデコーダ4の復号動作を制御する。図5に示されるように、変調方式、符号化方式(復号方式)を示している.RATE=000はBPSK、r=1/2を示す。また、RATE=001はQPSK、r=1/2を示す。
【0017】
ただし、BPSK、r=1/2は前記の様にシリアル/パラレル変換された後ではビタビ復号する際にQPSK、r=1/2と同等に扱えるが、シリアル/パラレル変換後のレートはQPSK、r=1/2と比べて半分であるところが異なる。またRATE=010〜101の変調方式はQPSKであるが、パンクチャ符号化によって符号化率が異なっている。この場合はRATE、つまり符号化率に応じたデパンクチャ復号処理がビタビ・トレリスデコーダ4内において行われる。また、RATE=110はTC(TCはトレリスコードを示す。)8PSK、r=2/3を意味し、トレリス復号される。
【0018】
図6は図4に示した従来例におけるそれぞれの信号について、1フレーム分記載してある。図6(A)はフレームパルスを示し、フレーム同期が確定後フレーム間隔毎に同期捕捉回路2から出力される。図6(B)は復調されたベースバンド信号I、Qを示し、一例として、TMCC信号に続いてTC8PSKの主信号、QPSK、r=1/2の主信号が多重された構成を示している。
【0019】
図6(C)はS信号を示し、BPSK、r=1/2の部分が高電位となる。本例ではBPSK、r=1/2で伝送される主信号はないのでTMCC信号区間のみが高電位となっている。図6(D)はRATE信号を示し、TMCC信号区間は000、TC8PSKの主信号区間は110、QPSK、r=1/2の主信号区間は001である。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、TMCC信号に続く主信号の変調方式、符号化方式は、TMCC信号を復号してはじめて識別、制御可能となる。したがって、TMCC信号の解読以前は、TMCC信号区間のみビタビ復号する必要がある。
【0021】
また、図6(E)、(F)、(G)はTMCC信号復号前の復調されたベースバンド信号I、Q、S信号、RATE信号それぞれのタイミング図である。TMCC信号区間のS信号は高電位、またRATE信号は000であること以外は不明である。
【0022】
TMCC信号とこの不明区間を伴ったストリームをビタビ復号すると、次のような問題が生じる。図7はビタビ復号の概念を示したものである。図7(A)はTMCC信号の96シンボル(シリアル/パラレル変換後、192シンボルのTMCC信号は96シンボルのQPSKシンボルと等しくなる)がパスメモリに蓄えられ、続くTC8PSKの主信号データが入力される様子を示している。パスメモリ長は現在96シンボル程度が主流であるため、図7(B)に示すように、主信号が入力されると次第にTMCC信号は復号されて出力される。
【0023】
しかし主信号の変調、符号化方式が不明の場合は、入力されるデータはノイズと等しいため、図7(C)および(D)のように誤り訂正するためのパスメモリのデータにノイズ成分が徐々に蓄積されると復号し、押し出されるTMCC信号データは信頼性のないものとなってしまう。また、TMCC信号が復号される以前の問題だけでなく、例えば主信号としてTC8PSKを受信している際に受信C/Nが低下し、TC8PSKに対して誤り訂正が有効なC/Nを下回ったような場合もTC8PSKのデータはノイズと等しくなるため、TMCC信号の復号に対して信頼性が低下するという問題点がある。
【0024】
本発明は、TMCC信号の復号に対して信頼性を向上させた復調器を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる復調器は、階層化伝送方式によるデジタル放送を受信するデジタル放送受信機における復調器において、TMCC信号とTMCC信号に続く主信号との間に誤りがなく、かつたたみ込みの関係を維持した固定の擬似データを挿入する擬似データ挿入手段を備え、擬似データ挿入手段は復調回路で復調されたベースバンド信号Iをシリアル/パラレル変換するシリアル/パラレル変換器と、擬似データを発生する疑似パターン発生器と、シリアル/パラレル変換器の出力データと擬似パターン発生器から出力される擬似データとを多重化するセレクタとを有することを特徴とする。
【0026】
本発明の復調器によれば、TMCC信号とTMCC信号に続く主信号との間に、誤りのない固定データが挿入されて、ビタビ復号することで、主信号データが不定であっても、また低C/N下においてノイズ同様となった場合においてもTMCC信号が確実に誤り訂正可能となり、さらに連続したBPSK、r=1/2を復号する場合よりもビタビ復号後の誤り率が改善されて、信頼性が向上する。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる復調器を実施の形態によって説明する。
【0028】
図1は本発明の実施の一形態にかかる復調器の構成を示すブロック図である。
【0029】
本発明の実施の一形態にかかる復調器は、図1に示すように、図4に示した従来例の復調器に、新たに、あらかじめQPSK変換しかつ畳込みの関係を維持した関連固定データである擬似パターンの擬似データIP、QPを発生する擬似パターン発生器8と、S/P変換器7においてシリアル/パラレル変換(QPSK変換)されて、伝送シンボルレートの半分のレートとなった96シンボルのTMCC信号を蓄え、2倍の伝送シンボルレートで読み出すためのメモリであるFIFO回路9とを備えている。図1において、S/P変換器7の出力データをIA、QAで示してある。
【0030】
本発明の実施の一形態にかかる復調器は、さらに、擬似パターン発生器8の出力IP、QPとFIFO回路9の出力IB、QBとを多重化するためのセレクタ6Bと、BPSKで変調された主信号部分はS/P変換器7の出力をベースバンド信号IC、QCとして出力し、かつそれ以外の変調方式のデータ部分についてはベースバンド信号I、Qをベースバンド信号IC、QCとして出力するセレクタ6Aと、ベースバンド信号IC、QCを所定時間遅延させて、セレクタ6の入力端におけるセレクタ6Bの出力とセレクタ6Aの出力との入力タイミングを合わせるディレイ回路11とを備えている。
【0031】
また、タイミング生成回路3に代わって、タイミング生成回路3Aを備えている。タイミング生成回路3Aは、タイミング生成回路3からの出力と同一の出力のほかに、セレクタ6Aのための選択信号SA、セレクタ6Bのための選択信号SB、FIFO回路9の書き込みのためのゲート信号FIFO−I、FIFO回路9からの読み出しのためのゲート信号FIFO−Oが制御信号としてそれぞれ追加されている。
【0032】
本発明の実施の一形態にかかる復調器の作用に説明に先立って、まず図2を用いてTMCC信号のフォーマット変換について説明する。
【0033】
図2(A)はTMCC信号区間のシンボルストリームを示している。キャリア再生捕捉を容易にするために挿入された4シンボルのバースト信号(BS信号)に続いて、送信側でコード1B95h(以下、hはヘキサデシマルであることを示す)をたたみ込み符号化器でたたみ込み、BPSKマッピングして生成された32シンボルの斜線で示したストリームが伝送されてくる。このストリームのうち前部12シンボルは、それ以前のTSデータの内容によって異なるが、後部20シンボルはECD28hという固定信号となり、フレーム同期用に利用可能である。
【0034】
この後部20シンボルは伝送フレーム同期用の同期ワードであり、w1と呼んでいる。w1に続いてTMCC信号の内容128シンボルが伝送され、その後コードA340h、または5CBFhをたたみ込み符号化器でたたみ込み、BPSKマッピングして生成された32シンボルのストリームが伝送されてくる(クロス斜線部分)。このクロス斜線部分の前12シンボルは、TMCC信号の内容によって異なるが、クロス斜線部分の後部20シンボルは0B677h、またはF4988hという固定信号となる。
【0035】
ここで、0B677hはスーパーフレームの先頭フレーム識別用の同期ワードであり、w2と呼ばれている。F4988はスーパーフレームの2番目から8番目フレーム識別用の同期ワードであり、W2の論理反転に等しくw3と呼ばれている。したがって、w2は8つのフレームで形成されるスーパーフレームの先頭を示すスーパーフレーム識別信号として用いられる。スーパーフレームの内、2番目〜8番目のフレームにおいてはw3が伝送される。
【0036】
本発明の擬似データの挿入は、w2/w3と、続くTSデータの間で行われる。本実施の一形態では擬似データを全て0とする。ただし、w2/w3から固定データに移る12シンボル部分と、固定データからTSデータに移る12シンボル部分ではたたみ込みの関係が壊されないよう、あらかじめ計算したデータを挿入する。これらのデータをここでは関連固定データと記す。
【0037】
次にこれら関連固定データの算出法について説明する。これにはたたみ込み符号化に用いられる業界標準の拘束長k=7、生成多項式171、133(Octal)の符号化器と、この符号化器の出力C0、C1をC0を先頭にパラレル/シリアル変換するパラレル/シリアル変換器を用いる。
【0038】
たとえば、w2/w3に続く関連固定データは、w2/w3を生成する基のデータA340h、または5CBFhの後ろに全て0のデータを付加してたたみ込み符号化し、パラレル/シリアル変換すると、0B677h、またはF4988hに続いて000h、または26Bhが生成される。
【0039】
これらより後のデータは全て0である。したがって、000h、または26Bhが先頭の12シンボルの関連固定データとなる。後方の関連固定データは同様に、十分長い全て0のデータの後にw2/w3を生成する基のデータA340h、または5CBFhを付けて符号化し、パラレル/シリアル変換すると、0B677h、またはF4988hの前にE1Eh、または38Ahが生成される。これが後方の関連固定データとなる。
【0040】
したがって、擬似データは、図2(B)に拡大して示したように、前方関連固定データ000h、または26Bh(12シンボル)+固定データ0(148シンボル)+後方関連固定データE1Eh、または38Ah(12シンボル)+w2、またはw3(20シンボル)の合計192シンボルにより構成される。この疑似データがTSデータの前に挿入される。
【0041】
BPSK、r=1/2で符号化、変調された192シンボルのTMCC信号は、シリアル/パラレル変換された後は前記のように96シンボルのQPSK、r=1/2のストリームとなる。したがって、擬似パターンも同様に、BPSK、r=1/2で符号化された192シンボルのストリームとすれば、シリアル/パラレル変換された後は同様に96シンボルのQPSK、r=1/2のストリームに等しい。
【0042】
したがって、通常のTMCC信号の復号レート(通常はシリアル/パラレル変換後は1/2のレートとなる)ではなく、その2倍のレート(伝送シンボルレートクロック)で復号すれば、パラレル変換後のTMCC信号(96シンボル)+擬似データ(96シンボル)は、所定時間内(192シンボルのTMCC信号受信時間)で復号可能となる。
【0043】
図2(C)は、シリアル/パラレル変換後のTMCC信号+擬似データを1/2時間に圧縮した例である。擬似データは伝送路を通らない信号であることから、TMCC信号に続くデータの信頼性は、最も高いと言える。したがって、TSデータの変調方式が不明であっても、またはノイズであってもTMCC信号は復号可能であり、さらに、通常のBPSK、r=1/2よりも符号化利得が大きくなるという利点もある。
【0044】
次に、図1に示した本発明の実施の一形態にかかる復調器の作用を図3に示すタイミングチャートにしたがって説明する。
【0045】
図3(A)はフレームパルスを示し、従来とおりフレーム同期が確定後フレーム間隔毎に同期捕捉回路2から出力される。図3(B)は復調されたベースバンド信号I、Qを示し、I軸上にマッピングされ伝送されてくるBPSK信号をシリアル/パラレル変換するために常にベースバンド信号IはS/P変換器7に入力されている。
【0046】
S/P変換器7によってパラレル変換され、QPSKシンボルとなったTMCC信号の96シンボルは、FIFO回路9にゲート信号FIFO−Iが高電位の時に伝送シンボルレートの半分のレートで書き込まれる。また、FIFO回路9に書き込まれたTMCC信号の96シンボルは、FIFO回路9から、ゲート信号FIFO−Oが高電位期間に伝送シンボルレートで読み出されて、セレクタ6Bに送出される。
【0047】
FIOFO回路9への書き込みのレートに比べ、FIOFO回路9からの読み出しのレートが倍であることから、96QPSKシンボルのTMCC信号期間の内、約半分の48シンボルが書き込まれた時点から読み出しを開始すればFIFO回路9の回路規模を最小にすることができる。したがって、必要なFIFO回路の容量は48シンボルになる。
【0048】
前記のように擬似パターン発生器8からは96シンボルのQPSK化されたシンボルである関連固定データが発生される。レートは伝送シンボルレートで、疑似パターン発生器8からは、関連固定データが選択信号SBの立ち上がりから発生を開始し、高電位の期間発生を続ける。
【0049】
選択信号SBが高電位のときは同時にセレクタ6Bが擬似パターン発生器8から出力された信号を出力するので、セレクタ6Bからの出力は図3(F)に示すように時間圧縮されたTMCC信号と擬似パターンとが時分割多重された構成となる。また、セレクタ6ではこのベースバンド信号Ia、Qaとセレクタ6Aの出力をデイレイ回路11で遅延させられたベースバンド信号ID、QDとが入力されて、選択信号Sが高電位の期間はIa、Qaが選択されて出力されることから、セレクタ6の出力Ib、Qbaは図3(H)に示すようになる。
【0050】
このとき、ディレイ回路11のディレイは96シンボル分である。また、セレクタ6Aは選択信号SAが高電位のときにS/P変換器7の出力IA、QAが選択されて出力されるが、選択信号SAはBPSK、r=1/2で伝送される主信号区間のみ高電位にとされることから、図3の例においては常に低電位であり、ベースバンド信号I、Qが選択され、出力されている。
【0051】
しかるに、ビタビ復号はその訂正方式から、その訂正能力は復号するデータより時系列的に前に入力されたデータよりは、むしろ後に入力されるパスメモリ長に等しいデータの信頼性に大きく依存することは周知の事実である。したがって、TMCC信号に続くデータの信頼性の向上が望まれるが、TMCC信号の復号以前や、低C/Nのもとでは前記したようにノイズ同様となることから、まったく信頼性のないデータが入力されることになる。
【0052】
しかるに、本発明の実施の一形態にかかる復調器においては、TMCC信号の後に、たたみ込みされた時系列的な関係を維持した擬似データを、TMCC信号のビタビ復号前で挿入し、ビタビ復号後に除去することによって、これらの問題が解決される。
【0053】
関連固定データ長はパスメモリ以上(96シンボル)以上であることが望ましい。本発明の実施の一形態にかかる復調器では、擬似データ挿入後のTMCC信号期間+擬似データ期間の時間が、受信したTMCC信号期間の時間(192シンボル期間)と同じになるように、擬似データ長をQPSKシンボルで96シンボルとした。これはビタビ復号器の入力部まで伝送シンボルレートクロックを用いることを前提としたためであるが、それより高速のクロックを用いることにより96シンボル以上の擬似データを付加することが可能である。
【0054】
さらに、TMCC信号の直後だけでなく、直前にも本発明の実施の一形態において説明したような擬似データを付加することによって、更に若干の符号化利得の向上が見込まれる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる復調器によれば、TMCC信号に続く主信号との間に、誤りのない固定データを挿入し、ビタビ復号することで、主信号データが不定であっても、また低C/N下においてノイズ同様となった場合においてもTMCC信号が確実に誤り訂正可能となり、さらに連続したBPSK、r=1/2を復号する場合よりもビタビ復号後の誤り率が改善できて、信頼性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかる復調器の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の一形態にかかる復調器におけるTMCC信号のフォーマット変換の説明図である。
【図3】本発明の実施の一形態にかかる復調器の作用の説明に供するタイミング図である。
【図4】従来の復調器の構成を示すブロック図である。
【図5】復調器における制御信号の真理値表である。
【図6】従来の復調器の作用の説明に供するタイミング図である。
【図7】ビタビ復号の概念説明図である。
【符号の説明】
1 復調器
2 同期捕捉回路
3および3A タイミング生成回路
4 ビタビ・トレリスデコーダ
5 TMCCデコーダ
6、6A、6B セレクタ
7 S/P変換器
8 擬似パターン発生器
9 FIFO回路
11 ディレイ回路
Claims (3)
- 階層化伝送方式によるデジタル放送を受信するデジタル放送受信機における復調器において、TMCC信号とTMCC信号に続く主信号との間に誤りがなく、かつたたみ込みの関係を維持した固定の擬似データを挿入する擬似データ挿入手段を備え、擬似データ挿入手段は復調回路で復調されたベースバンド信号Iをシリアル/パラレル変換するシリアル/パラレル変換器と、擬似データを発生する疑似パターン発生器と、シリアル/パラレル変換器の出力データと擬似パターン発生器から出力される擬似データとを多重化するセレクタとを有することを特徴とする復調器。
- 請求項1記載の復調器において、シリアル/パラレル変換器の出力データを伝送レートの半分のレートで書き込み、伝送レートで読み出してセレクタへ出力するFIFO回路を備えたことを特徴とする復調器。
- 請求項2記載の復調器において、FIFO回路は少なくとも96シンボルの容量を持つことを特徴とする復調器。
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