JP4440209B2

JP4440209B2 - デジタル音声放送を送受信するために信号をフォーマットする方法及び装置

Info

Publication number: JP4440209B2
Application number: JP2005501448A
Authority: JP
Inventors: ミルバ，マレク; ステカス，ジェームズ，シイ
Original assignee: USA Digital Radio Inc
Current assignee: Ibiquity Digital Corp
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: US20040076188A1; RU2321961C2; BR0315226A; AU2003301494B2; CN1706163B; AU2003301494A1; MXPA05003465A; AR041640A1; CA2500341A1; EP1552630A2; WO2004036795A3; KR100955547B1; EP1552630A4; WO2004036795A2; RU2005114913A; CA2500341C; KR20050070055A; US7305043B2; CN1706163A; TW200421764A

Description

本発明は、インバンド・オンチャンネル（ＩＢＯＣ）デジタル音声放送（ＤＡＢ）に係り、さらに詳細には、ＤＡＢ送受信のために信号をフォーマットする方法及び装置に係る。

ＩＢＯＣＤＡＢ方式は、現在のアナログ振幅変調（ＡＭ）及び周波数変調（ＦＭ）ラジオから全デジタルのインバンド・オンチャンネル方式へのスムーズな進化を可能にするように設計されている。これらの方式は、デジタル音声及びデータサービスを既存のＭＦ及びＶＨＦ放送バンドにおいて地上の送信機からモバイル、ポータブル及び固定受信機に提供することができる。放送事業者は、引き続き、アナログＡＭ及びＦＭを新しく、高品質で、ロバスト性が高いデジタル信号と同時に送信して、現在の周波数の割当てを維持しながらアナログ放送からデジタルラジオ放送への転換を実現することができる。

デジタル音声放送（ＤＡＢ）は、既存のアナログ放送フォーマットより優れたデジタル品質の音声を提供できる。ＡＭ及びＦＭインバンド・オンチャンネルＤＡＢ信号は、デジタル変調された信号が現在放送中のアナログ信号と共存するハイブリッドフォーマットか、またはアナログ信号を全く使用しない全デジタルフォーマットの何れかで送信可能である。ＩＢＯＣＤＡＢでは、各信号が既存のＡＭまたはＦＭ割当てチャンネルのスペクトルマスク内で送信されるため新しいスペクトルの割当てを必要としない。ＩＢＯＣＤＡＢは、放送事業者による現在の視聴者ベースへのデジタル品質の音声の供給を可能にしながらスペクトルの経済性を向上させる。

米国特許第５，５８８，０２２号に記載された１つのＡＭＩＢＯＣＤＡＢ方式は、標準のＡＭ放送チャンネル内でアナログ信号とデジタル信号を同時に放送する方法を提供する。この方式では、第１の周波数スペクトルを有する振幅変調ラジオ周波数信号を送信する。振幅変調ラジオ周波数信号は、アナログプログラム信号により変調される第１のキャリアを含む。同時に、第１の周波数スペクトルを包含する帯域幅内で複数のデジタル変調キャリア信号を送信する。各デジタル変調キャリア信号はデジタルプログラム信号の一部により変調されている。第１群のデジタル変調キャリア信号は第１の周波数スペクトル内にあり、第１のキャリア信号による直交変調を受ける。第２及び第３群のデジタル変調キャリア信号は第１の周波数スペクトルの外側の上及び下側波帯にあり、第１のキャリア信号により同相及び直角位相で変調される。多数のキャリアが通信情報を運ぶために直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する。

FM IBＯＣＤＡＢ方式は、米国特許第６，１０８，８１０号；５，９４９，７９６号；５，４６５，３９６号；５，３１５，５８３号；５，２８７，８４４号；及び５，２７８，８２６号を含む幾つかの米国特許の主題である。ＦＭコンパチブルデジタル音声放送方式では、デジタル符号化された音声情報が既存のアナログＦＭ信号チャンネルと同時に送信される。音声をデジタル放送する利点には、既存のＦＭラジオチャンネルよりノイズが少なく動的レンジが広い優れた信号品質が含まれる。最初は、既存の受信機はアナログＦＭ信号を引き続き受信でき、新しいＩＢＯＣＤＡＢ受信機はデジタル信号を復号できるハイブリッドフォーマットが使用されるであろう。そして、ＩＢＯＣＤＡＢ受信機が増加すると、将来のある時点で、放送事業者は全デジタルフォーマット放送方式の選択を行うかもしれない。ハイブリッドＩＢＯＣＤＡＢは、既存のＦＭ信号を同時に送信しながら、事実上ＣＤ品質のステレオデジタル音声（及びデータ）を提供できる。全デジタルＩＢＯＣＤＡＢは、データチャンネルと共に事実上ＣＤ品質のステレオ音声を提供することができる。

提案されている１つのFM IBＯＣＤＡＢ方式として、アナログ変調ホストＦＭキャリアが占めるスペクトルの上方及び下方の、ＦＭ中心周波数から約１２９ｋＨｚ乃至１９９ｋＨｚ離れた領域に直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）サブキャリアを含む信号を使用するものがある。ＩＢＯＣＤＡＢの１つのオプションでは、サブキャリアを中心周波数からたった１００ｋＨｚの近い所からスタートすることができる。既存のアナログＦＭ信号の帯域幅はＯＦＤＭサブキャリアが占める帯域幅よりも有意に小さい。

ＯＦＤＭ信号は、全てが共通のシンボルレートで変調された直交方向に離隔する複数のキャリアを含む。パルスシンボル（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫまたはＱＡＭ）の周波数間隔はシンボルレートに等しい。ＦＭＤＡＢ信号をＩＢＯＣ送信するために、ＯＦＤＭサブキャリアの冗長セットを、共存するアナログＦＭキャリアの両側の上側波帯（ＵＳＢ）及び下側波帯（ＬＳＢ）に配置する。ＤＡＢサブキャリアの出力をＦＭ信号に対して約−２５ｄＢに設定する。ＤＡＢ信号のレベル及びスペクトルの占有を、ＤＡＢサブキャリアにとって適当な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を与えながらそのＦＭホストに対する干渉を制限するように設定する。サブキャリアのうちのある特定のものを、制御信号を受信機に送信するための基準サブキャリアとしてとっておくことができる。

デジタル放送方式の特徴の１つとして、デジタル化された音声とデータを同時に送信できるという固有の能力がある。デジタル音声情報は帯域制限のあるチャンネルを伝送するために圧縮することが多い。例えば、ステレオコンパクトディスク（ＣＤ）からのデジタルソース情報を約１．５Ｍｂｐｓから９６ｋｂｐｓに圧縮しながら、FM IBＯＣＤＡＢの事実上ＣＤの音声品質を維持することができる。さらに、４８ｋｂｐｓまたはそれ以下に圧縮しても、ＡＭＤＡＢ方式またはＦＭＤＡＢ方式の低ラテンシーバックアップ及び同調チャンネルに使用できる良好なステレオ音声品質を得ることができる。複合ＤＡＢ信号を用いて種々のデータサービスを実現することが可能である。例えば、複数のデータチャンネルを複合ＤＡＢ信号内で放送することができる。

１９９９年８月２４日付け米国特許出願第０９／３８２，７１６号（発明の名称:”Method And Apparatus For Transmission And Reception Of Compressed Audio Frames With Prioritized Messages For Digital Audio Broadcasting”）は、ＩＢＯＣＤＡＢ方式で送信するためにモデムフレームを編成する方法及び装置を開示しており、本願の一部としてこの特許を引用する。

本発明は、ＩＢＯＣＤＡＢシステムの信号処理方式を実現する方法及び装置を提供する。

発明の概要

本発明は、送信すべき複数のデータビットを受信し、受信した複数のデータビットを複数のプロトコルデータユニットのペイロードに挿入されるようにフォーマットし、プロトコルデータユニットのペイロード内の離隔位置に複数のヘッダービットを挿入し、プロトコルデータユニットを用いて複数のキャリアを変調することにより出力信号を発生させるステップより成り、複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットはプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされることを特徴とするデジタル音声放送送信方法を提供する。

ヘッダービットの個々のビットはプロトコルデータユニットの等間隔位置に配置される。

この方法は、擬似ランダムコードを発生させ、擬似ランダムコードとデータビットをモジュロ２加算することにより複数のデータビットをスクランブルするステップをさらに含む。

プロトコルデータユニットは複数の論理チャンネルにおいて処理することが可能であり、各論理チャンネルは、別個にスクランブリング及び符号化を受けて、原始多項式を有する線形フィードバックシフトレジスタにより最大長スクランブル時系列が形成される。

上記方法に従って放送を行う送信機も包含される。

本発明は、別の局面において、デジタル音声放送受信方法であって、複数のキャリアが、各々がペイロードに挿入された複数のデータビットと、ペイロード内の離隔位置に挿入された複数のヘッダービットとを有し、複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットがプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされている複数のプロトコルデータユニットにより変調されたデジタル音声放送信号を受信し、デジタル音声放送信号に応答して出力信号を発生させるステップより成るデジタル音声放送信号の受信方法デジタル音声放送信号の受信方法を包含する。上記方法に従って動作する受信機も包含される。

添付図面を参照して、図１は、デジタル音声放送システムに用いる送信機１０の機能的ブロック図である。この送信機は、メインプログラムサービス音声信号を受ける入力１２と、ステーション識別サービスデータを受ける入力１４と、メインプログラムサービスデータ、補充プログラムサービスデータ及び補助アプリケーションサービスデータを受ける入力１６とを有する。ハイブリッドＤＡＢでは、メインプログラムサービス音声信号のアナログバージョンは、ブロック１８で示すように遅延され、ライン２０上に遅延アナログ音声信号が発生される。音声サブシステム２２は、メインプログラムサービス音声信号を符号化し、圧縮して、ライン２４上に符号化された圧縮デジタル信号を発生させる。トランスポート及びサービス多重化サブシステム２６は、符号化された圧縮デジタル信号、ステーション識別サービスデータ、メインプログラムサービスデータ、補充プログラムサービスデータ及び補助アプリケーションサービスデータを受けて、これらの信号に、以下に述べるように、図１のブロック２８、３０、３２として表される種々のトランスポート処理を施す。その結果得られる信号は、サービスマルチプレクサ３４により多重化され、ＲＦ送信サブシステム３６に送られる。ライン３８上のデジタル信号は、ブロック４０で示すようにチャンネル符号化されるが、その結果ライン４２上に得られる符号化された信号はブロック４４で示すようにアナログ音声信号と共に変調される。その結果得られる信号は、増幅した後、アンテナにより複数のＩＢＯＣＤＡＢ受信機４８の少なくとも１つに送信することができる。

このシステムは、符号化を行うことにより、サンプリング済み音声信号のビットレート及びベースバンド信号の処理を減少させ、送信チャンネルの信号のロバスト性を増加させる。これにより、高品質の音声信号と補助データとを、バンドを区分した形で且つ既存のアナログ信号に干渉しない低いレベルで送信することができる。

ＩＢＯＣＤＡＢ信号は、アナログ変調キャリアと共に複数のデジタル変調キャリアを含むハイブリッドフォーマットか、またはアナログ変調キャリアを使用しない全デジタルフォーマットで送信することができる。

チャンネル符号化は、各論理チャンネルに冗長性を付加して送信される情報の信頼性を改善するために使用される。コードレートは、チャンネル符号化により生じる符号化チャンネル上のオーバーの増加を規定する。コードレートは符号化後の総ビット数に対する情報ビットの比率である。

畳込み符号化を使用することが可能である。畳込み符号化は、符号化ビットを情報ビットの連続流に挿入して予測可能な構造を形成する前方誤り訂正チャンネル符号化の一方式である。ブロック符号化器とは異なり、畳込み符号化器はメモリを有し、その出力は現在の入力と前の入力の関数である。

ダイバーシティ遅延は、フェージング及びインパルスノイズのような非定常的なチャンネル障害に対処するために同じ情報を運ぶ２つのチャンネルのうちの一方に固定時間遅延を与える。

図２は、ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ波形５０の概略図である。この波形は、放送チャンネル５４の中心に位置するアナログ変調信号５２と、上側波帯５８にある第１の複数の等間隔直交周波数分割多重化サブキャリア５６と、下側波帯６２にある第２の複数の等間隔直交周波数分割多重化サブキャリア６０とを有する。デジタル変調サブキャリアは、所要のチャンネル信号マスクに合わせるためにアナログ変調キャリアよりも低い電力レベルで放送される。これらのデジタル変調サブキャリアは複数の区分に分割され、種々のサブキャリアが基準サブキャリアとして指定される。１つの周波数区分は、１８個のデータサブキャリアと１個の基準サブキャリアを含む１９個のＯＦＤＭサブキャリアより成るグループである。

ハイブリッド波形は、アナログＦＭ変調信号と、デジタル変調一次メインサブキャリアとを含む。これらのサブキャリアの周波数は等間隔である。サブキャリアの位置は−５４６乃至＋５４６の番号を付してある。図２の波形では、これらのサブキャリアは＋３５６乃至＋５４６と、−３５６乃至＋５４６の位置にある。この波形は通常、全デジタル波形への変換に先立つ初期遷移時に使用される。

デジタル信号は、図２に示すように、アナログＦＭ信号の両側の一次メイン側波帯で送信される。一次メイン側波帯はそれぞれ１０個の周波数区分より成るが、これらはサブキャリア３５６乃至５４５または−３５６乃至−５４５の間に割当てられている。一次メイン側波帯に含まれるサブキャリア５４６及び−５４６は、付加的な基準サブキャリアである。各サブキャリアの振幅は振幅スケール係数によりスケーリングすることができる。

図３は、拡張ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ波形７０の概略図である。拡張ハイブリッド波形は、ハイブリッド波形に存在する一次メイン側波帯に一次拡張側波帯７２、７４を付加することにより発生される。サービスモードに応じて、１、２または４個の周波数区分を各一次メイン側波帯の内側端縁部に付加することができる。

拡張ハイブリッド波形は、アナログＦＭ信号に加えて、デジタル変調一次メインサブキャリア（サブキャリア＋３５６乃至＋５４６及び−３５６乃至−５４６）と、一部または全部の一次拡張サブキャリア（サブキャリア＋２８０乃至＋３５５及び−２８０乃至−３５５）とを有する。この波形は通常、全デジタル波形への変換に先立つ初期遷移時に利用される。

各一次メイン側波帯は、サブキャリア３５６乃至５４６または−３５６乃至−５４６にまたがる、１０個の周波数区分と、１個の付加的基準サブキャリアとを有する。上方の一次拡張側波帯は、サブキャリア３３７乃至３５５（１つの周波数区分）、３１８乃至３５５（２つの周波数区分）、または２８０乃至３５５（４つの周波数区分）を有する。下方の一次拡張側波帯は、サブキャリア−３３７乃至−３５５（１つの周波数区分）、−３１８乃至−３５５（２つの周波数区分）、または−２８０乃至−３５５（４つの周波数区分）を有する。各サブキャリアの振幅は振幅スケール係数によりスケーリングすることができる。

図４は、全デジタルＦＭＩＢＯＣ波形８０の概略図である。全デジタル波形は、アナログ信号を非作動状態にし、一次デジタル側波帯８２、８４の帯域幅を完全に拡張し、アナログ信号が明渡したスペクトルに低電力の二次側波帯８６、８８を付加することにより構成される。図示の実施例の全デジタル波形は、サブキャリア位置−５４６乃至＋５４６にデジタル変調サブキャリアを含むが、アナログＦＭ信号はない。

全デジタル波形の各一次側波帯には、１０個のメイン周波数区分に加えて、４つの拡張周波数区分が全て存在する。各二次側波帯も、１０個の二次メイン（ＳＭ）周波数区分と、４つの二次拡張（ＳＸ）周波数区分とを有する。しかしながら、一次側波帯とは異なり、二次メイン周波数区分はチャンネルの中心近くにマッピングされ、拡張周波数区分は中心から離れている。

各二次側波帯は、１２個のＯＦＤＭサブキャリア及び基準サブキャリア２７９及び−２７９を含む小さな二次保護（ＳＰ）領域９０、９２もサポートする。これらの側波帯は、アナログまたはデジタル干渉により影響を受ける可能性が最も少ないスペクトル領域に位置するため「保護」側波帯と呼ぶ。チャンネルの中心（０）には別の基準サブキャリアが配置されている。ＳＰ領域は周波数区分を含まないため、ＳＰ領域の周波数区分の順序は適用されない。

各二次メイン側波帯は、サブキャリア１乃至１９０または−１乃至−１９０にまたがる。上方の二次拡張側波帯はサブキャリア１９１乃至２６６を含み、上方の二次保護側波帯はサブキャリア２６７乃至２７８と、付加的な基準サブキャリア２７９とを含む。下方の二次拡張側波帯はサブキャリア−１９１乃至−２６６を含み、下方の二次保護側波帯はサブキャリア−２６７乃至−２７８と、付加的な基準サブキャリア２７９とを含む。全デジタルスペクトルの周波数スパンの合計は３９６，８０３Ｈｚである。各サブキャリアの振幅は振幅スケール係数によりスケーリングすることができる。二次側波帯の振幅スケール係数はユーザーによる選択を可能にすることができる。二次側波帯に加えるものとして４つのうちの１つを選択できる。

図５は、デジタル音声放送システムに用いる送信機の信号処理プロトコルレイヤー１００を示す機能的ブロック図である。図５は、放送側でＩＢＯＣ信号を発生させるために制御信号及び情報信号をいかにプロトコルスタックの種々のレイヤーを通過させるかを示す。

このシステムを使用すると、ブロック１０２及び１０４で示すように、ステーション識別サービス（ＳＩＳ）及び補助アプリケーションサービス（ＡＡＳ）を含む種々のサービスを提供できる。

ＳＩＳは、デジタルラジオステーション及びそれらのサポートサービスのユーザーによるサーチ及び選択を間接的に可能にする所要の制御及び識別情報を提供する。ＳＩＳは他の全てのアプリケーションから入力を受信するため、それらのステータスを一次ＩＢＯＣデータサービス論理チャンネル（ＰＩＤＳ）及び/又は二次ＩＢＯＣデータサービス（ＳＩＤＳ）Ｌ１論理チャンネルにわたり放送することができる。ＡＡＳは、事実上無制限な数の特注の及び特別なデジタルアプリケーションを同時に作動できるようにする。補助アプリケーションは将来の任意の時点で付加することが可能である。

データサービスインターフェイス１０６は、矢印１０８及び１１０で示すＳＩＳ及びＡＡＳ信号を受ける。メインプログラムアプリケーション１１２はまた、矢印１１４で示すようにメインプログラムサービス（ＭＰＳ）データ信号をインターフェイス１０６に供給する。データサービスインターフェイスはデータをチャンネルマルチプレクサ１１６に出力し、このマルチプレクサは、プロトコルスタックのレイヤー１（Ｌ１）とも呼ばれるＲＦ／送信システム１２０が使用するための矢印１１８で示す転送フレームを発生する。

ＡＭ及びＦＭシステムは共通のシステムプロトコルスタックを共有するが、主としてレイヤー１（Ｌ１）の物理的設計に差異がある。上位のレイヤーはＡＭとＦＭシステムの両方に共通である。

メインプログラムサービスは、アナログ及びデジタル送信信号の両方において既存のアナログラジオプログラミングフォーマットを保持する。さらに、メインプログラミングサービスは、音声プログラミングと直接相関するデジタルデータを含むことができる。

制御システムは、アプリケーション符号化器からのデータ流の転送及び処理を管理する。以下の説明は、放送アプリケーション及び受信機アプリケーションの両方の見地から情報及びデータがプロトコルスタック内をいかに流れるかを示す。

プロトコルスタックサービスは、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してアクセスされる。ＳＡＰで交換される情報をサービスデータユニットまたはＳＤＵと呼ぶ。ＳＡＰはサービスレイヤーにより規定される集中ポイントであり、そこでＳＤＵが放送サービスプロバイダとユーザーとの間で交換される。

プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）はピアレイヤー間で（例えば、送信側のレイヤーｎから受信側のレイヤーｎへ）交換される。ピアレイヤーのＳＤＵは必ずしも同一ではない。しかしながら、同一レイヤーの送信及び受信されるＳＤＵは共に、ＳＤＵ内に含まれるＰＤＵ部分を保持する必要がある。

図５に示すように、プロトコルスタックの任意のレイヤーｎの基本的な目的は、送信機のレイヤーｎ＋１により提供されるＰＤＵを受信機システム上のピアレイヤーｎ＋１に運ぶことである。レイヤーｎ＋１のＰＤＵペイロードは、レイヤーｎ＋１のプロトコル制御情報（ＰＣＩ）と、上位レイヤー（レイヤーｎ＋２）のＰＤＵとより成る。

この思想のさらなる理解を図るために、送信側のレイヤーｎ＋１からレイヤーｎへの情報の流れを考察する。レイヤーｎ＋１のＰＤＵは、レイヤーｎのサービスにより特定されるようなパッケージでなければならない。そのパッケージをサービスデータユニットまたはＳＤＵと呼ぶ。レイヤーｎのＳＤＵは、レイヤーｎ＋１のＰＤＵにレイヤーｎのＳＤＵ制御情報（ＳＣＩ）を付加したものを含む。レイヤーｎ＋１はレイヤーｎのＳＤＵを生成し、それをレイヤーｎのサービスアクセスポイント介してレイヤーｎへ送る。

レイヤーｎは、ＳＤＵを受けると、レイヤーｎ＋１のＰＤＵと、ＳＣＩにおいて受信される情報を含んだそれ自身のプロトコル制御情報（ＰＣＩ）をとり、レイヤーｎのＰＤＵを生成する。その後、レイヤーｎのＰＤＵは受信システム上のピアレイヤーへ送られるが、そこでは、情報がプロトコルレイヤーを上がっていく際プロセスは本質的に逆である。従って、各レイヤーはピアＰＤＵを抽出し、残りの情報をＳＤＵの形で次のレイヤーへ送る。

図６において、送信機のサービスアクセスポイント２５４へ入る信号はブロック２５６で示すような処理を受けて、ライン２５８上にレイヤーｎ＋１のサービスデータユニットを発生させる。レイヤーｎ＋１のサービスデータユニットをレイヤーｎのサービスポイント２６０が受信するが、このサービスデータユニットはブロック２６２に示すような処理を受けて、ライン２６４で示すようにレイヤーｎのプロトコルデータユニットを形成する。送信機のレイヤーｎのプロトコルデータユニットは受信機に送られ、ブロック２６６で示すような処理を受けると、受信機のレイヤーｎのサービスデータユニットを形成する。このサービスデータユニットは、受信機のレイヤーｎのサービスアクセスポイント２６８が受信し、ライン２７０で示すように受信機のレイヤーｎ＋１のプロトコルレイヤーへ運ばれる。その受信機のレイヤーｎ＋１のプロトコルレイヤーは、ブロック２７２で示すように受信機のレイヤーｎのサービスデータユニットを処理し、その結果生じる受信機レイヤーｎ＋１のサービスデータユニット信号をサービスアクセスポイント２７４へ送る。

図７は、スクランブラ３００、チャンネル符号化器３０２、インターリーバ３０４、ＯＦＤＭマッパー３０６、ＯＦＤＭ信号発生器３０８、送信サブシステム３１０及びシステム制御プロセッサ３１２を含むレイヤー１の信号処理コンポーネントを示す送信機の一部の機能ブロック図である。送信機システムの制御プロセッサ３１２は、ライン３１４上のシステム制御信号を受信する。アナログ音声信号及びＳＣＡキャリアは、ライン３１６上を送信サブシステムへ送られる。ＲＦ送信サブシステムからの送信システムからの出力信号はその後、増幅器により増幅され、マッチング回路３１８を介してアンテナ３２０へ送られて放送される。

図８は、送信機１７０及び受信機１７２を含むＤＡＢシステムの機能的ブロック図である。送信機は、ライン１７８及び１８０上で音声信号及びデータ信号を受ける入力１７４及び１７６を有する。アプリケーション符号化器１８２は、音声及びデータ信号をライン１８４上のメインプログラムサービス音声（ＭＰＳＡ）信号と、ライン１８６上の統合データサービス信号に変換する。これらの信号は、トランスポート及びマルチプレクササブシステム１８８により処理される。モデム１９０は転送フレームをライン１９２上の出力フレームに変換するが、これらの出力フレームを増幅し、例えば、図２、３または４に示す波形のうちの１つでアンテナ１９３から放送することができる。

受信機１７２は、アンテナ１９４と、送信信号を受けてライン１９６上に受信モデムフレームを発生する従来型フロントエンド回路１９５とを具備することができる。モデム１９７は、受信モデムフレームをライン１９８上のパケット形態の転送フレームに変換する。チャンネルデマルチプレクサ及び統合データサービストランスポートを含むトランスポート及びデマルチプレクサ２００は、転送フレームをライン２０２上のメインプログラムサービス音声信号と、ライン２０４上の統合データサービス信号とに変換する。アプリケーション復号器２０６は、これらの信号をライン２０８及び２１０上の音声及びデータ出力信号に変換する。

図９は、送信機のモデム／物理的レイヤー１の処理を示す機能的ブロック図である。音声及びデータは高位のプロトコルレイヤーから、モデム機能を規定する物理的レイヤー（レイヤー１）へ、複数のレイヤー１サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）３２２を介して送られる。

Ｌ１ＳＡＰは、システムプロトコルスタックのレイヤー２とレイヤー１の間のインターフェイスを規定する。レイヤー２は、Ｐ１乃至Ｐ３、ＰＩＤ、Ｓ１乃至Ｓ５及びＳＩＤＳで示す複数の電流チャンネルを提供する。送信機は多種多様なサービスモードで作動することができる。各チャンネルはレイヤー１に別個の転送フレームで入るが、特異なサイズ及びレートはサービスモードにより決定される。レイヤー２からの情報を運ぶ転送フレームをＬ１ＳＤＵと呼ぶ。

論理チャンネル及びそれらの機能の考え方は、ＩＢＯＣシステムを介するデータのトランスポート及び送信の中心となる。論理チャンネルは、レイヤー１のＳＤＵをレイヤー１を介して特定のサービス等級で導く信号パスである。論理チャンネルの下線は、論理チャンネルのデータがベクトルとしてフォーマットされていることを示す。

スクランブリングすると、各論理チャンネルのデジタルデータがランダムになって「白色化」され、波形が従来型アナログＦＭ復調器において復調される時に信号周期性が緩和される。各論理チャンネルのビットは、時間領域データをランダム化し受信機の同期を支援するためにスクランブリングを施される。スクランブラへの入力は、サービスモードにより選択されるような、Ｌ１ＳＡＰからのアクティブ論理チャンネルである。スクランブラの出力は、アクティブ論理チャンネルのそれぞれのスクランブリング済みビットの転送フレームである。スクランブラは、入力データベクトルをモジュロ２加算された擬似コードを発生する。この符号発生器は線形フィードバックシフトレジスタである。

チャンネル符号化は、図１０に示すスクランブリング、チャンネル符号化及びインターリービングの機能より成る。各論理チャンネルは別個に且つ並列的にスクランブリングと符号化を施される。全ての並列スクランブラは同一であるが、アクティブサービスモードに応じて異なるレートで動作する。各スクランブラは、基本多項式を有する線形フィードバックシフトレジスタを用いて最大長スクランブリング時系列を発生する。スクランブリング済み転送フレームの所与のビットは、関連の入力ビットをスクランブリング時系列の対応ビットにモジュロ２加算することにより発生される。

図１０は、信号コンスタレーションマッパー３０６の機能的ブロック図である。信号コンスタレーションマッパー３４６は、複数のインターリーバから信号を受信し、スケーラ３４８によりスケーリングを施され、ＯＦＤＭサブキャリアマッパー３５０によりＯＦＤＭサブキャリアにマッピングされる信号を発生する。インターリービングはＲＦ／送信サブシステムの論理チャンネルに施される。インターリービングは、ＰＭ、ＰＸ、ＳＭ，ＳＸ、ＳＰ及びＳＢとして示す６個の並列インターリービングプロセス（ＩＰ）より成る。ＩＰは１またはそれ以上のインターリーバ、場合によっては転送フレームマルチプレクサを含むことができる。サービスモードは、任意所与の時点において何れの入力及びＩＰがアクティブであるかを決定する。さらに、Ｐ３論理チャンネルがアクティブであるサービスモードでは、レイヤーＬ２から得られるＰ３ＩＳ制御ビットが長いインターリーバか短いインターリーバの何れを使用するかを決定する。インターリービングのための入力の世界は、一次論理チャンネルＰ１乃至Ｐ３及びＰＩＤＳと、二次論理チャンネルＳ１乃至Ｓ５及びＳＩＤＳからのチャンネル符号化転送フレームとである。インターリーバ出力は行列である。

サービスモードＭＰ２−ＭＰ５及びＭＰ７において、Ｐ３論理チャンネルは短いインターリーバ深さ（時間スパン）かまたは長いインターリーバ深さを利用する。長いインターリーバ深さは短いインターリーバ深さに比べてロバスト性が大きい。しかしながら、インターリーバが長い（約１．４８秒）と、復号時間が長くなり、音声を聞くことができる前の受信機同調時間に影響を与える。場合によってはこの長い同調時間は受け入れ不可であるため、短いインターリーバを使用する。

長いインターリーバかまたは短いインターリーバかは、ＰＤＵ長さに関する相対的な用語である。短いインターリーバは信号ＰＤＵのある量のビットをカプセル化するが、長いインターリーバは幾つかの連続するＰＤＵからのビットをカプセル化する。インターリーバの長さは１つのパラメータである。ロバスト性とコンテンツアベイラビリティ遅延との間にはトレードオフの関係がある。特定のユーザーが特定のケースのために所与の時点で遅延をより重要なファクタと考える場合、短いインターリーバを選択するとロバスト性が限られたものになる。所与の時間とコンテンツの組み合わせ条件下においてロバスト性をより重要なファクタと考える場合、長いインターリーバを選択すればよい。

図９に示すように、システム制御チャンネル（ＳＣＣＨ）はチャンネル符号化をバイパスする。上位のレイヤーの指示の下で、システム制御処理は各基準サブキャリアに向けられるビット時系列（システム制御データ時系列）を編成し、差動符号化する。一例では、ＯＦＤＭスペクトルを通して分布する最大６１個の基準サブキャリア（番号０乃至６０）が存在する。所与の波形で放送される基準サブキャリアの数はサービスモードにより異なる。しかしながら、この例では、システム制御処理は常に、サービスモードとは無関係に６１個全部のシステム制御データ時系列を出力する。

ＯＦＤＭサブキャリアマッパーは、インターリーバ区分へ周波数区分に割り当てる。各アクティブインターリーバ行列につき、ＯＦＤＭサブキャリアマッパーは、各インターリーバ区分から複素出力ベクトルＸのそのそれぞれの周波数区分へ１行のビットを割り当てる。さらに、システム制御データ時系列の行列である行列Ｒの１行からのシステム制御データ時系列ビットは、Ｘのアクティブ基準サブキャリア位置へマッピングされる。サービスモードは、何れのインターリーバ行列が、またＲの何れの要素がアクティブかを決定する。図１０は、ＯＦＤＭサブキャリアマッパーの入力、出力及びコンポーネント機能を示す。

各シンボルについてのＯＦＤＭサブキャリアマッパーへの入力は、各アクティブインターリーバ行列の一行のビットと、システム制御データ時系列の行列であるＲからの一行のビットとである。各ＯＦＤＭシンボルについてのＯＦＤＭサブキャリアマッパーからの出力は、長さが１０９３の単一の複素ベクトルＸでありうる。

ユーザー音声及びデータ（ＰＭ、ＰＸ１、…ＳＢ）を運ぶインターリーバ行列は、ＱＰＳＫコンスタレーションポイントと特定のサブキャリアとにマッピングされる。Ｒ行列はＢＰＳＫコンスタレーションポイントと、基準サブキャリアとマッピングされる。その後、これらのフェーザは振幅をスケーリングされ、それらに割り当てられたＯＦＤＭサブキャリアにマッピングされる。このプロセスの結果、フェーザのベクトルＸが発生するが、これらのフェーザはＯＦＤＭ信号発生機能へ出力される。

ＯＦＤＭ信号発生機能は、ＯＦＤＭサブキャリアマッパーから複素周波数領域ＯＦＤＭシンボルを受けて、ＦＭＩＢＯＣ信号のデジタル部分を表す時間領域パルスを出力する。

ｎ番目のシンボルのＯＦＤＭ信号発生機能への入力は長さＬの複素ベクトルＸ_ｎであり、ＯＦＤＭシンボルｎにおいて各ＯＦＤＭサブキャリアの複素コンスタレーション値を表す。表示の便宜のために、上述したＯＦＤＭサブキャリアマッパーの出力は下付き文字ｎを使用しなかった。その代わりに、ベクトルＸを対して単一のＯＦＤＭシンボルを表すものとする。以下の説明において下付き文字をＸに付すが、これはＯＦＤＭ信号発生機能に対するｎの重要性のためである。ＯＦＤＭシンボルは離散フーリエ変換により時間領域に変換され、整形されて１つの時間領域シンボルｙ_n（ｔ）が形成される。ＯＦＤＭ信号発生機能の出力は複素ベースバンド時間領域パルスｙ_n（ｔ）であり、ＯＦＤＭシンボルｎのＦＭＩＢＯＣ信号のデジタル部分を表す。

ｙ_n（ｔ）パルスは連結されて連続時間領域波形を形成する。この波形は上方変換され、アナログ変調音声と結合されて（ハイブリッド及び拡張ハイブリッドモードでは）完全なＩＢＯＣＲＦ送信波形が形成される。これを図１１に示す。図１１はＤＡＢ変調器の機能的ブロック図である。複数のＯＦＤＭ信号はライン３５２上に供給され、ブロック３５４で示すように連結処理を受ける。連結された信号はブロック３５６で示すように上方変換され、ライン３５８上に複数のデジタル変調サブキャリアを発生させる。アナログプログラム信号はライン３６０上に供給されるが、オプションとしてのＳＣＡサブキャリアはライン３６２上に供給することができる。アナログプログラム信号及びオプションとしてのＳＣＡサブキャリアはアナログＦＭ変調器３６４により変調される。変調済みアナログキャリア及びＳＣＡ（もしあれば）並びにデジタル変調サブキャリアは結合器３６６により結合され、ライン３６８上にＤＡＢ波形を発生させる。

送信システムが対処しなければならない時間アラインメントの問題が幾つかある。対処が行われた施設では、送信される各Ｌ１フレームは全地球測位システム（ＧＰＳ）時間に正しくアラインメントさせる必要がある。また、種々の論理チャンネルを互いに正しくアラインメントさせなければならないが、幾つかのサービスモードでは、幾つかのチャンネルを固定量だけ意図的に遅延させて受信機でダイバーシティ結合が行われるようにする。レイヤー１はレイヤー２から受信する転送フレームの時間アラインメントを行う。高位のプロトコルレイヤーは転送フレームのコンテンツのアラインメントを行う。

レイヤー２（Ｌ２）により提供される一次サービスにより、システムは図１２に示すように３つの独立したトランスポートサービスをサポートすることができる：
１．メインプログラムサービス音声トランスポート
２．ラジオリンクサービストランスポート
３．ＩＤＳトランスポート
将来さらに別のトランスポートが可能なように未使用のフラッグ
を含めてある。

図１２は、送信及び受信システムの両方のプロトコルレイヤー２と、高位のプロトコルレイヤーとの間の関係を示す機能的ブロック図である。送信機のサービスアクセスポイント４０２、４０３及び４０４は、ＩＢＯＣデータベースサービス、メインプログラム及びラジオリンク信号を受ける。これらの信号は、ＩＤＳトランスポートブロック４０６、ＭＰＡトランスポートブロック４０８及びＲＬＳブロック４１０に示すように処理され、ライン４１２、４１３及び４１４に示すようにＩＤＳ、ＭＰＡ及びＲＬＳＰＤＵを発生させる。トランスポート機能はまた、ライン４１５、４１６及び４１７上にＩＤＳ、ＭＰＡ及びＲＬＳＳＤＵを発生するが、これらは送信機のレイヤー２のサービスアクセスポイント４１８へ運ばれる。送信機のレイヤー２は、ブロック４２０で示すようにこれらの信号を処理してライン４２１で示すようにレイヤー２のＰＤＵを発生させるが、これらは受信機のレイヤー２へ送られ、ブロック４２２で示すように処理されてＳＤＵを発生させ、これらのＳＤＵはサービスアクセスポイント４２４を介して受信機の高位のプロトコルレイヤーへ送られる。受信機の高位のレイヤーのＩＤＳ、ＭＰＡ及びＲＬＳトランスポート機能４２６、４２８及び４３０は、これらの信号を処理してサービスデータベースポイント４３２、４３４及び４３６に出力信号を発生させる。

レイヤー１のＰＩＤＳ及びＳＩＤＳ論理チャンネル上のＳＩＳデータベースを送信するために特別なトランスポート／データリンクを用いることができる。これらの論理チャンネルについては、レイヤー２は多重化機能を実行せず、トランスポートＰＤＵを直接、レイヤー１のＰＩＤＳまたはＳＩＤＳ論理チャンネルに送るだけである。ＩＤＳトランスポートＰＤＵは、レイヤー１のＰＩＤＳ又はＳＩＤＳ論理チャンネル内に含まれる唯一のＰＤＵである。ＰＩＤＳ及びＳＩＤＳチャンネルは、ＳＩＳ情報を既知のチャンネルで送信しなければならないため多重化されない。これは、ＰＩＤＳは他の種類のトランスポート情報を含まないことを意味する。さらに、ＰＩＤＳは多重化を可能にするに必要なヘッダービットを保証するには小さすぎる。

レイヤー２により、これらのトランスポートはレイヤー１の任意のアクティブ論理チャンネル（ＰＩＤＳ及びＳＩＤＳを除く）内でアクティブであることができる。レイヤー２の構造により多重化ニーズを満たすトランスポートが可能になる。

Ｌ２ＰＤＵは、レイヤー１（Ｌ１）のＰＤＵまたは転送フレームと等価である。レイヤー１は、入力Ｌ２ＰＤＵのモデムによる物理的モデム処理を行う前にそのＬ１ＰＤＵ内のＰＣＩ情報をさらにフォーマットしない。レイヤー１内では、レイヤー１により付加される全てのＰＣＩ情報（システム制御データ時系列として示す）をＬ１ＰＣＩに専用の独立チャンネル（基準サブキャリア）に含めることが可能であり、レイヤー１のペイロードからの帯域幅を必要としない。ＰＣＩ情報及び同期情報は結合されて１つの基準チャンネルが形成される。

このシステムは柔軟性が非常に大きく、レイヤー１に関する種々の構成をサポートする。レイヤー１のサービスモードに基づき、このシステムはレイヤー１の多数の論理チャンネルを提供する。レイヤー１のアクティブな論理チャンネルの数及びそれらを規定する特性は各サービスモードで相違する。レイヤー１の各論理チャンネルを規定する特性は、
・転送フレームサイズ
・転送フレームレート
・ロバスト性
・ラテンシーである。

レイヤー２とレイヤー１（ＲＬＳ及びＭＰＡトランスポート）の間の交換に関しては、レイヤー２はレイヤー１のサービスモード及び構成に対して隷属関係にある。Ｌ２ＰＤＵサイズとＬ２ＰＤＵ交換レートはレイヤー１により制御される。レイヤー２が受信側のＲＬＳ及びＭＰＡＰＤＵトランスポートへ運ぶ全ＰＤＵサイズは、レイヤー１のフレームサイズからレイヤー２のＰＣＩオーバーヘッドを減算したものである。

図１２は、送信及び受信の両方の見地からのレイヤー２の処理を示す。送信側では、レイヤー２はレイヤー１の各アクティブ論理チャンネルに対して（ＰＩＤＳ及びＳＩＤＳを除く）以下の動作パラメータを必要とする。
・各Ｌ２ＰＤＵがメインプログラム音声（ＭＰＡ）トランスポートＰＤＵを含むことを示すフラッグ
・ＭＰＡトランスポートＰＤＵに割り当てられる最大サイズ
・各Ｌ２ＰＤＵが固定ＲＬＳＰＤＵを含むことを示すフラッグ
・ＲＬＳＰＤＵに割り当てられる最大サイズ。

レイヤー１の各アクティブ論理チャンネルにつき、レイヤー１はレイヤー２に対してそれがＬ２ＰＤＵを必要とすることを指示する。上記のパラメータに基づき、Ｌ２はＭＰＡトランスポート及び／またはＲＬＳに対して、レイヤー１のその特定の論理チャンネルにつきＬ２ＰＤＵ内で送信すべきそれぞれのＰＤＵ（ＭＰＡトランスポートＰＤＵ、固定ＲＬＳＰＤＵデータ）を与えるように信号を送る。

レイヤー２は、ＭＰＡトランスポートＰＤＵを受けると、利用可能な便宜主義的帯域幅があるか否かをチェックする。便宜主義的データは、固定配分のバイトがＭＰＡ符号化器に割り当てられているが全てが利用されているわけではないレイヤー１チャンネルの未使用の容量として定義される。この容量は時間により変化し、データの移送に利用可能である。もしあるのであれば、レイヤー２はこれをＲＬＳに指示し、ＲＬＳはレイヤー２ＰＤＵ内に含めるべきＲＬＳを便宜主義的ＲＬＳＰＤＵを与える。

レイヤー２は、ＭＰＡトランスポート及び／またはＲＬＳからＰＤＵを受けると、
１．コンテンツ及び符号化に基づきレイヤー２のＰＣＩフラッグを形成し、
２．Ｌ２ＰＤＵにわたってレイヤー２のＰＣＩフラッグを広げ、
３．ＭＰＡ及びＲＬＳＰＤＵをレイヤー２のＰＤＵの広げられたＰＣＩの周りに挿入することにより、適当なレイヤー１の論理チャンネルに送られるレイヤー２のＰＤＵを生成する。

レイヤー１のＰＩＤまたはＳＩＤＳ論理チャンネルについては、レイヤー１はレイヤー２に対してそれがＬ２ＰＤＵを必要とすることを指示する。レイヤー２はＩＤＳトランスポートに対してそれぞれのＰＤＵを与えることを指示する。レイヤー２はＰＩＤＳＰＤＵを直接、レイヤー１へ送る。

受信機は作動パラメータに頼らず、それが同調されたステーション／チャンネルで放送中の構成に合わせる必要がある。

Ｌ２ＰＤＵ構造は、一旦ＰＣＩ情報が抽出されるとＬ２ＰＤＵ全体（恐らく、ＭＰＡトランスポートＰＤＵ、便宜主義的ＲＬＳＰＤＵ及び固定ＲＬＳＰＤＵを含む）を全体としてＭＰＡトランスポートまたはＲＬＳトランスポートの何れかに送ることがきるようなものである。Ｌ２ＰＤＵ構造に基づき、これらのトランスポートはそれらの特定のＰＤＵを処理し、それらに関係ないＰＤＵを捨てることができる。これにより受信機に余分なロバスト性が与えられるが、受信機の設計はこの特性を利用して高レベルのロバスト性を与えるようにすることが推奨される。このシステムは、Ｌ１チャンネル（受信機において利用できる）がステーションの構成に基づき存在するかまたは存在しない種々の構成を可能にする。レイヤー１のこの特異性により、Ｌ１チャンネルに含まれるトランスポートデータを効率よく識別するためにＬ２において適用される特別な方法が得られる。

種々のＬ２ＰＤＵ構造の全体像を示す図１３を参照されたい。この構造は転送フレーム及びＬ１の各論理チャンネルにつき異なることがある。

受信機は、アクティブな各論理チャンネルにつきＬ１からＬ２ＰＤＵを受信し、Ｌ２ＰＣＩビットを抽出し、復号する。Ｌ２ＰＣＩに基づき、受信機はＬ２ＰＤＵ全体を適当な行先、即ち、ＭＰＡトランスポート及び／またはＲＬＳ（固定及び便宜主義的）へ差し向けることができる。

ＰＩＤＳ（ＳＩＤＳ）論理チャンネルにつき、受信機は受信したＬ２ＰＤＵをＩＤＳトランスポートに差し向けることができる。

このシステムは、ＳＩＳを全てのアプリケーション及びサービスに与えることができる。ＰＩＤＳ及びＳＩＤＳ論理チャンネルは、走査アプリケーションのために迅速に取得する必要のあるＳＩＳ情報の移送専用である。前述したように、レイヤー１のＰＩＤＳ／ＳＩＤＳ論理チャンネルにつき、ＰＩＤＳ／ＳＩＤＳＰＤＵを生成する特別なＩＤＳトランスポートが存在する。送信側では、レイヤー２はＰＩＤＳ及びＳＩＤＳＰＤＵをレイヤー１に直接差し向ける。同様に、受信側では、レイヤー２はＰＩＤＳ及びＳＩＤＳＰＤＵをＩＤＳトランスポートに差し向ける。

最適化されたロバストヘッダー（ＰＣＩ）は、ＦＭシステム（二次論理チャンネルを含む）及びＡＭシステムの種々の論理チャンネルの各々に展開される。ＰＣＩはペイロードのコンテンツを示す。このヘッダーは、ＰＤＵ構造に対応する以下の５つの指示のうちの１つを与える。
・ペイロードは音声指向である（ＭＰＡトランスポートＰＤＵ）、
・ペイロードはデータ指向である（ＲＬＳトランスポート）、
・ＭＰＡトランスポート及び便宜主義的ＲＬＳトランスポートＰＤＵを含む混合コンテンツペイロードである、
・ＭＰＡトランスポート及び固定ＲＬＳトランスポートＰＤＵを含む混合コンテンツペイロードである、
・ＭＰＡトランスポート、便宜主義的ＲｌＳトランスポート及び固定ＲＬＳＰＤＵを含む混合コンテンツペイロードである。

図１３は、５つの種類のヘッダー４４０、４４２、４４４、４４６及び４４８を略示する。Ｌ２ＰＤＵコンテンツが音声指向（ＭＰＡトランスポート）である場合、便宜主義的データをペイロード（便宜主義的ＲＬＳ）に依然として挿入することが可能であり、便宜主義的ＲＬＳＰＤＵの境界をＲＬＳが見付けて処理できるようにＲＬＳにより付加的な信号が与えられる。しかしながら、前述したように、ペイロード全体はメインプログラム音声（ＭＰＡトランスポート）と関連があり、音声ペイロード内に含まれる信号によりそのようなものとして取り扱われる。かかる信号により、音声処理（ＭＰＡトランスポート）及びＲＬＳ処理がペイロードを適切に利用することができる。

ペイロード（Ｌ２ＰＤＵ）が固定ＲＬＳＰＤＵを含む場合、ＲＬＳ内において拡張ヘッダー４４４が展開される。混合コンテンツＰＤＵはさらに別の指示を必要とする。サービスの各種類に関連するペイロード部分を示すデリミッターがＲＬＳにより与えられる。

この信号は転送フレーム（ＰＤＵ）毎のものであり、前のまたは将来の転送フレームの知識を必要としない。

図１４に示す一般的な転送フレームは、ペイロードとヘッダーＰＣＩとを含む。１つの例のペイロードヘッダーは、転送フレームにわたり広がった２４ビットより成る。

ヘッダーは２４ビット時系列のうちの８個の巡回置換ＣＷ₀乃至ＣＷ₇のうちの１つを含む。ヘッダー時系列及び対応の表示タイプを表１に示す。送信側のＬ２は、上述したレイヤーから得られるＳＣＩに基づき適当な時系列を選択する。選択されたＣＷのコンテンツを［ｈ₀、ｈ₁、…ｈ₂₂、ｈ₂₃］として示す。
表１．一般的なヘッダー時系列の表示
時系列二進ヘッダー時系列１６進法ＭＰＡ固定便宜主義的
トランスＲＬＳＲＬＳ
ＰＤＵＰＤＵＰＤＵ
ＣＷ_o [110010110001101100011100] OxCB1B1C ＹｅｓＮｏＮｏ
ＣＷ₁ [001011000110110001110011] Ox2C6C73 ＹｅｓＮｏＹｅｓ
ＣＷ₂ [001100101100011011000111] Ox32C6C7 ＹｅｓＹｅｓＮｏ
ＣＷ₃ [110011001011000110110001] OxCCB1B1 ＹｅｓＹｅｓＹｅｓ
ＣＷ₄ [011100110010110001101100] Ox732C6C ＮｏＹｅｓＮｏ
ＣＷ₅ [101100011100110010110001] OxB1CCB1 Reserved ＴＢＤＴＢＤ
ＣＷ₆ [000111001100101100011011] Ox1CCB1B Reserved ＴＢＤＴＢＤ
ＣＷ₇ [110001110011001011000110] OxC732C6 Reserved ＴＢＤＴＢＤ

図１４に示すように、ヘッダービットは転送フレームの大部分にわたり均等に広がるのが好ましい。ペイロードはバイト単位で量定される。１バイトを構成しない任意の余分のペイロードはペイロードの終了部に位置する。ｈ₀ヘッダービットは転送フレームの開始部からＮ_startバイトだけオフセットすることができる。ヘッダービットｈ₁はｈ₀からＮ_offsetビットだけオフセットされる。残りの各ヘッダービットはＮ_offsetビットだけ前のヘッダービットから離れている。これらの数は、表２に示すように、Ｌ１ＰＤＵの長さ（ビット）に依存する。Ｌ１ＰＤＵの長さが整数のバイトである場合、ヘッダー長は２４ビットである。Ｌ１ＰＤＵの長さが整数バイトでない場合、ヘッダーは、表２に示すように、２３または２２ビットに短縮される。ヘッダー長が２３ビットである場合、ｈ₂₃は使用されない。ヘッダー長が２２ビットである場合、ｈ₂₂及びｈ₂₃は使用されない。Ｌ２ＰＤＵは、Ｌ１においてビタビ復号器により復号された後受信される。エラーは（もし発生すれば）復号器の出力にバーストとして現れる。広げなければ、広げられていない時系列を毀損するＬ１の非常に小さいバーストにより、ほとんど完全なＰＤＵの使用が阻止されるかもしれない。時系列を広げるとこの問題が解消される。ヘッダーは、Ｌ１における前の復号が最適でなくＰＤＵの端縁部にエラーが発生する場合に生じる損傷を回避するためにオフセットされる。

表２．ヘッダー広がりパラメータ
L1 PDU (L MOD 8)= Ｎ_start Ｎ_offset ヘッダー長
の長さ（ビット）（ビット）（ビット）
（ビット）
＜72000 0 120 INT[(L-N_start)24]-1 24
7 120 INT[(L-N_start)23]-1 23
1-6 120 INT[(L-N_start)22]-1 22
＞＝72000 0 L-30000 INT[(L-N_start)24]-1 24
7 L-30000 INT[(L-N_start)23]-1 23
1-6 L-30000 INT[(L-N_start)22]-1 22

受信機は、Ｌ１、Ｌ２から転送フレームを受信すると、このフレームを処理して以下のものを突き止める。
・フレームコンテンツ
・拡張コンテンツの境界（かかる境界が存在するとすれば）
・フレームの健全性管理
・取り扱いの例外。
所与のＬ１サービスモードにおいて所与の論理チャンネルの広がりパラメータを用いることにより、Ｌ２ヘッダービットを収集し、Ｓ_revとして示す連続する２４（または２２）ビット構造にする。その後、受信時系列とそれぞれの可能な予想時系列の間の相関プロセスを行うことができる。

ＩＤＳトランスポートＰＤＵは、ＰＩＤＳかまたはＳＩＤＳのＬ１チャンネルフレームに含まれる。

ＰＩＤＳＰＤＵは、図１５に示すように長さが８０ビットある。各フィールドの最上位ビットを左側に示す。レイヤー２及びレイヤー１は最初にビットＭＳＢを処理する。即ち、ビット０がＬ１によりインターリービングされる最初のビットである。ＰＤＵのコンテンツは、ＰＤＵ内の幾つかの制御フィールドにより規定される。タイプビットは通常０に設定される。このビットが１であれば、ＰＤＵコンテンツの残部は異なるであろう。これにより将来の利用のためのオプションが与えられる。ＰＤＵフォーマットは、無視できる容量を消費しながら依然としてロバスト性を維持すると共に最新型ＡＬＦＮを放送する能力を保証しようとする。

タイプ０のＰＤＵは、ＥＸＴビットの状態に応じて２つの独立な可変長の短いメッセージフィールドかまたは１つの長いメッセージを含むことができる。Ｅｘｔ＝０であれば、メッセージ１のフィールド長は最大５８ビットであり得、メッセージコンテンツは第１のメッセージＩＤフィールド、ＭＳＧＩＤ１の状態により決まる。メッセージペイロード１フィールドの終了部の任意の未使用ビットは０にされる。ＥＸＴ＝１であれば、メッセージはＭＳＧＩＤ１により規定される長さ及びコンテンツを有し、メッセージ２はアクティブであって、その長さ及びコンテンツはＭＳＧＩＤ２により規定される。この場合、２つのメッセージの結合長さは５４ビットより大きなものであってはならない。メッセージペイロード２の終了部の任意の未使用ビットは０にされる。２つのメッセージ構造が放送事業者のニーズを満たすために提供される。放送事業者には短い呼び出し符号を送りたいものがあるが、長い呼び出し符号を送りたいものもある。このシステムは両方をサポートする。長いステーション名は受信機においてユーザーが受信して表示するのに長い時間がかかるという意味においてトレードオフ関係がある。各メッセージは、異なるターゲットグループ及び異なる変数セット用である。短いコンテンツはメッセージ１を使用し、長いコンテンツはメッセージ１及び２の両方を使用する。

ＭＳＧＩＤ１及びＭＳＧＩＤ２フィールドの定義は同一である。第２のメッセージと結合される時利用可能なペイロード長として合計５６ビットが守られる限り、任意のメッセージをメッセージ１またはメッセージ２に配置することができる。長いメッセージは、単一のメッセージオプション（Ｅｘｔ＝０）を使用する必要がある。

ステーションＩＤ番号は、各放送施設にそれぞれ特異な番号として割り当てられる。ステーション名は、短いフォーマットと長いフォーマットの両方を有する。短いフォーマットは２メッセージＰＤＵ構造と併用されるため、他のメッセージと多重化することが可能であり、従って頻繁に繰り返すことができる。長いフォーマットは単一のメッセージ構造を必要とし、多数のＰＤＵにわたって拡張可能である。このフォーマットは、中位長さのテキストストリングによりステーションを識別するために使用できる。

レイヤー１の絶対フレーム番号（ＭＳＧＩＤ＝００１１）は３２ビットのＡＬＦＮを含む。ＡＬＦＮは、各Ｌ１フレーム期間においてＬ１ブロック０の開始と同時にインクリメントされる。全てのＡＭ及びＦＭサービスモードにおいて、送信されるＡＬＦＮはそれが空中に放送された時の実際のフレーム番号に対応する。ＰＤＵのビット６５（ＭＳＧＩＤ１またはＭＳＧＩＤ２の何れであれ）が１に設定されれば、ＡＬＦＮはＧＰＳ時間にロックされる。

ステーション位置（ＭＳＧＩＤ０１００）フィールドは、放送アンテナの給電点の絶対三次元位置を示す。かかる位置情報は受信機が位置の測定に使用できる。位置情報は２つのメッセージ、即ち高い部分と低い部分に分かれている。高度は（メートル×１６）の単位（即ち、ＬＳＢは１６メートルに等しい）である。緯度と経度は共に同じ比フォーマットである。ＬＳＢは１／８１９２度に等しい。ＭＳＢは半球を示す符号ビットである。正の緯度値は赤道の北の位置を表す。正の経度は東半球である。経度は−１８０から＋１８０の範囲にあり、可能な緯度値は−９０と＋９０の間にある。これらの範囲をはずれたものは無効である。図１６はステーション位置情報フォーマットを示す。

各ＰＤＵは、１２ビットの巡回冗長度チェック（ＣＲＣ）で終端する。ＣＲＣは、常に０にセットされた、未使用のメッセージペイロードビットを含む、ＰＤＵのそれ以外のフィールドの６８ビット全部に基づき計算される。

ＰＩＤＳトランスポートは、Ｌ１の絶対フレーム番号を直列に放送するために２つのビットを配分する。そのフォーマットは、以下に略説するようにＡＭ及びＦＭで異なる。両方のケースでは、ＰＩＤＳチャンネルを介して送信されるＡＬＦＮの値は各Ｌ１フレームのＬ１ブロック０と同時に更新される。

ＦＭシステム処理の図１８を参照して、それらの３２ビットは、１つはｄ１６乃至ｄ３１（１６ＬＳＢ）、もう１つはｄ０乃至ｄ１５（１６ＭＳＢ）と表示された２つの１６ビット群に分割されている。ＡＬＦＮビットｄ１６：３１はさらにビット対に分割され、ブロック０でスタートする各ＰＩＤＳブロックの２ビットＡｄｖＡＬＦＭフィールドにマッピングされる。ＡＬＦＮビットｄ３０：３１は各フレームのブロック０で放送され、ＡＬＦＮビットｄ２８：２９は各フレームのブロック１で放送され、ＡＬＦＮビットｄ１６：１７は各フレームのブロック７で放送される。

この処理機能はＡＬＦＮビットを経時的に分類し送信する。この分類方法は無視できる容量を使うが、これにより受信機は、たとえＰＤＵが毀損状態にあり巡回冗長チェック（ＣＲＣ）が失敗してもステーションＡＬＦＮを高い信頼度で復元し維持することができる。

ＡＬＦＮビットｄ０：１５はさらにビット対に分割され、図示のようにブロック８乃至１５のＡｄｖＡＬＦＮフィールドにマッピングされる。

プロトコルスタックのレイヤー１は、フレーム番号の放送に関してＡＬＦＮを直接取り扱わない。フレーム番号はＰＩＤＳ論理チャンネルの一部であり、Ｌ１により取り扱われる。全てのＡＭ及びＦＭサービスモードにおいて、送信中のＡＬＦＮの関連部分は放送された時の実際のフレーム番号に適用される。

本発明を好ましい実施例に関して説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく図示説明した実施例に対して種々の変形例及び設計変更を想到できることが理解されるであろう。

デジタル音声放送システムに用いる送信機の機能ブロック図である。ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ波形の概略図である。拡張型ハイブリッドＦＭＩＢＯＣ波形の概略図である。全デジタルＦＭＩＢＯＣ波形の概略図である。デジタル音声放送システムに用いる送信機の信号処理プロトコルレイヤーの機能ブロック図である。送信システム及び受信システムの両方のプロトコルレイヤー間の関係を示す機能ブロック図である。ＤＡＢシステムに用いる送信機の機能ブロック図である。送信機及び受信機を有するＤＡＢシステムの機能ブロック図である。ＤＡＢ送信機のモデム／物理的レイヤーを示す機能ブロック図である。信号コンスタレーションマッパーの機能ブロック図である。ＤＡＢ変調器の機能ブロック図である。送信システム及び受信システムの両方のプロトコルレイヤー間の関係を示す機能ブロック図である。ＤＡＢシステムに用いる種々のトランスポートフレームの概略図である。ＤＡＢシステムに用いるデータのフレームを示す概略図である。ＤＡＢシステムに用いるデータのフレームを示す別の概略図である。ＤＡＢシステムに使用できる種々のデータワードを示す概略図である。ＤＡＢシステムに用いるデータの別のフレームを示す概略図である。データの出力データフレームへの転送を示す。

Claims

送信すべき複数のデータビットを受信し、
受信した複数のデータビットを複数のプロトコルデータユニットのペイロードに挿入されるようにフォーマットし、
プロトコルデータユニットのペイロード内の離隔位置に複数のヘッダービットを挿入し、
プロトコルデータユニットを用いて複数のキャリアを変調することにより出力信号を発生させるステップより成り、
複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットはプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされることを特徴とするデジタル音声放送送信方法。
ヘッダービットは以下のビット時系列の１つを構成する請求項１の方法。
[110010110001101100011100]
[001011000110110001110011]
[001100101100011011000111]
[110011001011000110110001]
[011100110010110001101100]
[101100011100110010110001]
[000111001100101100011011]
[110001110011001011000110]
擬似ランダムコードを発生させ、擬似ランダムコードとデータビットをモジュロ２加算することにより複数のデータビットをスクランブルするステップをさらに含む請求項１の方法。
プロトコルデータユニットは複数の論理チャンネルにおいて処理され、各論理チャンネルは別個にスクランブリング及び符号化を受ける請求項１の方法。
論理チャンネルはサービスモードに応じて異なるレートで動作する請求項４の方法。
各論理チャンネルは、原始多項式を有する線形フィードバックシフトレジスタにより最
大長スクランブル時系列によりスクランブリングを施される請求項４の方法。
複数のデータビットにインターリービングを施し、
インターリービングを施されたデータビットをインターリーバ区分に割り当て、
インターリーバ区分を周波数区分にマッピングするステップをさらに含む請求項１の方法。
送信すべき複数のデータビットを受信する手段と、
受信した複数のデータビットを複数のプロトコルデータユニットのペイロードに挿入されるようにフォーマットする手段と、
プロトコルデータユニットのペイロード内の離隔位置に複数のヘッダービットを挿入する手段と、
プロトコルデータユニットを用いて複数のキャリアを変調することにより出力信号を発生させる手段とより成り、
複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットはプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされることを特徴とするデジタル音声放送送信機。
デジタル音声放送受信方法であって、
複数のキャリアが、各々がペイロードに挿入された複数のデータビットと、ペイロード内の離隔位置に挿入された複数のヘッダービットとを有し、複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットがプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされている複数のプロトコルデータユニットにより変調されたデジタル音声放送信号を受信し、
デジタル音声放送信号に応答して出力信号を発生させるステップより成るデジタル音声放送信号の受信方法。
デジタル音声放送信号を受信する受信機であって、
複数のキャリアが、各々がペイロードに挿入された複数のデータビットと、ペイロード内の離隔位置に挿入された複数のヘッダービットとを有し、複数のヘッダービットのうちの第１のヘッダービットがプロトコルデータユニットの最初のビットからオフセットされている複数のプロトコルデータユニットにより変調されたデジタル音声放送信号を受信する手段と、
デジタル音声放送信号に応答して出力信号を発生させる手段とより成るデジタル音声放送信号の受信機。