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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023176566
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】中継装置及び中継方法
(51)【国際特許分類】
H04J 99/00 20090101AFI20231206BHJP
H04L 27/26 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
H04J99/00 100
H04L27/26 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022088912
(22)【出願日】2022-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】古川 剛志
(72)【発明者】
【氏名】小畑 晴香
(72)【発明者】
【氏名】清水 逸平
(72)【発明者】
【氏名】多田 康崇
(72)【発明者】
【氏名】多賀 昇
(72)【発明者】
【氏名】増田 隆史
(57)【要約】
【課題】多重信号を中継する中継装置及び中継方法を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る中継装置は、第１の電力レベルの第１の変調信号と第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルの第２の変調信号を含む多重信号を受信する受信部と、多重信号を復調する復調部と、復調部の出力を復号する復号部と、復号部の出力を符号化する符号部と、符号部の出力を変調する変調部と、復調部の出力から変調部の出力をキャンセルするキャンセル部と、キャンセル部の出力信号を送信する送信部と、を具備する。
【選択図】図２
【解決手段】実施形態に係る中継装置は、第１の電力レベルの第１の変調信号と第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルの第２の変調信号を含む多重信号を受信する受信部と、多重信号を復調する復調部と、復調部の出力を復号する復号部と、復号部の出力を符号化する符号部と、符号部の出力を変調する変調部と、復調部の出力から変調部の出力をキャンセルするキャンセル部と、キャンセル部の出力信号を送信する送信部と、を具備する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電力レベルの第１の変調信号と前記第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルの第２の変調信号を含む多重信号を受信する受信部と、
前記多重信号を復調する復調部と、
前記復調部の出力を復号する復号部と、
前記復号部の出力を符号化し、符号化信号を変調する変調部と、
前記復調部の出力から前記変調部の出力をキャンセルするキャンセル部と、
前記キャンセル部の出力信号を送信する第１の送信部と、を具備する中継装置。
前記多重信号を復調する復調部と、
前記復調部の出力を復号する復号部と、
前記復号部の出力を符号化し、符号化信号を変調する変調部と、
前記復調部の出力から前記変調部の出力をキャンセルするキャンセル部と、
前記キャンセル部の出力信号を送信する第１の送信部と、を具備する中継装置。
【請求項2】
前記変調部の出力信号は、前記第１の変調信号に対応する信号である、請求項１に記載の中継装置。
【請求項3】
前記多重信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力信号を送信する第２の送信部と、をさらに具備する請求項１に記載の中継装置。
前記増幅部の出力信号を送信する第２の送信部と、をさらに具備する請求項１に記載の中継装置。
【請求項4】
前記キャンセル部の出力の値を判定する判定部をさらに具備し、
前記第１の送信部は、前記判定部の判定結果を示す信号を送信する、請求項１に記載の中継装置。
前記第１の送信部は、前記判定部の判定結果を示す信号を送信する、請求項１に記載の中継装置。
【請求項5】
前記判定部の判定結果を示す信号と前記変調部の出力信号を多重する多重部をさらに具備し、
前記第１の送信部は、前記多重部の多重結果を示す信号を送信する、請求項４に記載の中継装置。
前記第１の送信部は、前記多重部の多重結果を示す信号を送信する、請求項４に記載の中継装置。
【請求項6】
前記多重部は、前記判定部の判定結果を示す信号と前記変調部の出力信号を、互いに異なる電力レベルで多重し、
前記判定結果を示す信号の電力レベルと前記第２の変調信号の電力レベルとは異なり、
前記変調部の出力信号の電力レベルと前記第１の変調信号の電力レベルとは異なる、請求項５に記載の中継装置。
前記判定結果を示す信号の電力レベルと前記第２の変調信号の電力レベルとは異なり、
前記変調部の出力信号の電力レベルと前記第１の変調信号の電力レベルとは異なる、請求項５に記載の中継装置。
【請求項7】
前記判定部は、硬判定または軟判定により前記値を判定する、請求項４に記載の中継装置。
【請求項8】
前記判定部は、
前記第２の変調信号が誤り訂正符号化されている場合、前記軟判定により前記値を判定し、
前記第２の変調信号が誤り訂正符号化されていない場合、前記硬判定により前記値を判定する、請求項７に記載の中継装置。
前記第２の変調信号が誤り訂正符号化されている場合、前記軟判定により前記値を判定し、
前記第２の変調信号が誤り訂正符号化されていない場合、前記硬判定により前記値を判定する、請求項７に記載の中継装置。
【請求項9】
前記多重信号は、前記第２の変調信号が誤り訂正符号化されているか否かを示すフラグを含む、請求項８に記載の中継装置。
【請求項10】
少なくとも前記多重信号の一部の信号品質を測定する品質測定部をさらに具備し、
前記判定部は、
前記少なくとも前記多重信号の一部の信号品質が第１品質より悪い場合、前記軟判定により前記値を判定し、
前記少なくとも前記多重信号の一部の信号品質が第１品質より良い場合、前記硬判定により前記値を判定する、請求項７に記載の中継装置。
前記判定部は、
前記少なくとも前記多重信号の一部の信号品質が第１品質より悪い場合、前記軟判定により前記値を判定し、
前記少なくとも前記多重信号の一部の信号品質が第１品質より良い場合、前記硬判定により前記値を判定する、請求項７に記載の中継装置。
【請求項11】
第１の電力レベルの第１の変調信号と前記第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルの第２の変調信号を含む多重信号を受信し、
前記多重信号を復調し、
復調結果を示す信号を復号し、
復号結果を示す信号を符号化し、符号化信号を変調し、
前記復調結果を示す信号から変調結果を示す信号をキャンセルし、
キャンセル結果を示す信号を送信する、中継方法。
前記多重信号を復調し、
復調結果を示す信号を復号し、
復号結果を示す信号を符号化し、符号化信号を変調し、
前記復調結果を示す信号から変調結果を示す信号をキャンセルし、
キャンセル結果を示す信号を送信する、中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、無線信号の中継装置及び中継方法に関する。
【背景技術】
【0002】
中継装置は、送信装置から送信された信号を受信し、受信した信号を処理し、処理後の信号を受信装置へ送信する。
【0003】
近年、周波数利用効率を向上させるために、２つの異なる信号を異なる電力で加算した階層多重信号を送信することにより、２つの異なる信号を同時刻に同帯域で送信する階層分割多重（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＬＤＭ）方式が提案されている。この明細書では、階層多重信号を単に多重信号と呼ぶこともある。
【0004】
従来の中継装置は、ＬＤＭ方式を考慮していないので、多重信号を正しく復調することができず、多重信号を中継することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００６－６７１２３号公報
【特許文献2】特開２０２１－７２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、多重信号を中継する中継装置及び中継方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態に係る中継装置は、第１の電力レベルの第１の変調信号と第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルの第２の変調信号を含む多重信号を受信する受信部と、多重信号を復調する復調部と、復調部の出力を復号する復号部と、復号部の出力を符号化する符号部と、符号部の出力を変調する変調部と、復調部の出力から変調部の出力をキャンセルするキャンセル部と、キャンセル部の出力信号を送信する送信部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態に係るシステムの一例を説明するための概念図。
【図2】第１の実施形態に係る中継器の一例を説明するためのブロック図。
【図3】第１の実施形態に係る中継器の出力部の例を説明するためのブロック図。
【図4】第１の実施形態に係るＡＳＫ方式で変調された信号の時間波形の一例を示す図。
【図5】第１の実施形態に係るＡＳＫ方式で変調された信号の時間波形の他の例を示す図。
【図6】第１の実施形態に係るＬＤＭ方式の階層多重の一例を説明するためのブロック図。
【図7】第１の実施形態に係る階層多重信号の一例を説明するための図。
【図8】第１の実施形態に係る第１の信号と第２の信号の一例を説明するための図。
【図9】第１の実施形態に係る中継器の復調部における振幅調整後の受信信号の一例を説明するための図。
【図10】第１の実施形態と比較例における送信機、中継器、受信機それぞれの各部で処理された信号の一例を示す図。
【図11】第２の実施形態に係る中継器の一例を示すブロック図。
【図12】第３の実施形態に係る中継器の一例を示すブロック図。
【図13】第１の実施形態に係る送信機が送信する１個のＯＦＤＭセグメントの一例を説明するための図。
【図14】第４の実施形態に係る中継器の一例を示すブロック図。
【図15】第５の実施形態に係る中継器の一例を示すブロック図。
【図16】第５の実施形態に係る中継器におけるコンスタレーションマップを示す図。
【図17】第５の実施形態に係る尤度操作部１３４の動作の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、実施形態を説明する。以下の説明は、実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、以下に説明する構成要素の構造、形状、配置、材質等に限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各要素のサイズ、厚み、平面寸法又は形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、互いの寸法の関係や比率が異なる要素が含まれることもある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して重複する説明を省略する場合もある。いくつかの要素に複数の呼称を付す場合があるが、これら呼称の例はあくまで例示であり、これらの要素に他の呼称を付すことを否定するものではない。また、複数の呼称が付されていない要素についても、他の呼称を付すことを否定するものではない。なお、以下の説明において、「接続」は直接接続のみならず、他の要素を介した接続も含む場合もある。
【0010】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。
【0011】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るシステムの一例を説明するための概念図である。システムは、送信機１２と中継器１４と受信機１６とを備える。送信機１２は、符号化された送信信号を送信する。中継器１４は、送信機１２が送信した送信信号を受信し、受信信号を処理し、送信信号を生成し、送信信号を送信する。送信信号は、階層多重信号のうちの少なくとも一部の信号である。受信機１６は、中継器１４が送信した信号を受信する。
図１は、第１の実施形態に係るシステムの一例を説明するための概念図である。システムは、送信機１２と中継器１４と受信機１６とを備える。送信機１２は、符号化された送信信号を送信する。中継器１４は、送信機１２が送信した送信信号を受信し、受信信号を処理し、送信信号を生成し、送信信号を送信する。送信信号は、階層多重信号のうちの少なくとも一部の信号である。受信機１６は、中継器１４が送信した信号を受信する。
【0012】
送信機１２が送信する信号は、無線信号である。この無線信号は、第１の信号と、第１の信号と電力レベルの異なる第２の信号との階層多重信号である。例えば、第１の信号の電力レベルは、第２の信号の電力レベルより大きい。
【0013】
送信機１２と受信機１６の間に複数の中継器１４が配置されてもよい。１つの中継器１４が送信した信号を他の中継器１４が受信してもよい。
【0014】
図２は、第１の実施形態に係る中継器１４の一例である中継器１４ａを説明するためのブロック図である。中継器１４ａは、受信アンテナ２２、復調部２４、復号部２６、符号化・変調部２８、キャンセル部３０、及び出力部３２を備える。符号化・復調部２８は、符号化部と復調部に分かれていてもよい。
【0015】
復調部２４は、受信アンテナ２２から入力された無線信号を復調する。復調部２４は、複数の部、例えば、帯域外の無線信号を除去するフィルタ部、無線信号のレベルを増幅するアンプ部、無線信号をベースバンド周波数のアナログ信号に変換するダウンコンバート部、ベースバンド周波数のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、サンプルタイミング、または、シンボルタイミングを調整するタイミング同期処理部を含む。複数の部の処理は、記載した順番通り実行してもよいし、記載した順番と異なる順番で実行してもよい。
【0016】
復調部２４は、階層多重信号を復調し、復調後の信号（例えば、タイミング同期処理部の出力信号）を復号部２６に出力する。復調部２４は、復調処理後の信号（例えば、タイミング同期処理部の出力信号）をキャンセル部３０に出力する。復調部２４は、復調処理途中の信号（例えば、Ａ／Ｄ変換部の出力信号）をキャンセル部３０に出力してもよい。
【0017】
復号部２６は、復調部２４から出力された信号を入力し、入力信号を第１の信号の符号化に対応する復号方法で復号し、復号した信号を符号化・変調部２８に出力する。
【0018】
符号化・変調部２８は、入力した信号を第１の信号の符号化方法で符号化し、符号化信号を第１の信号の変調方式で変調し、変調した符号化信号をキャンセル部３０に出力する。第１の信号の電力レベルは、第２の信号の電力レベルと比べて十分大きいため、第１の信号を復調、復号する際に、第２の信号の中身がいかようであっても、第２の信号は雑音と同様にほとんど無視して復調、復号できるので、符号化・変調部２８の出力は、第１の信号である。
【0019】
キャンセル部３０は、復調部２４から入力した階層多重信号から符号化・変調部２８から入力した第１の信号に対応する信号をキャンセルする。このキャンセルによって、階層多重信号から第２の信号に対応する信号を取り出すために、符号化・変調部２８からキャンセル部３０に入力した第１の信号をレベル調整（図６で後述するように、×β）してもよいし、キャンセル部３０が含むバッファで入力した信号間のタイミングを調整してもよい。復調部２４からキャンセル部への第２の信号の出力は、１クロック期間で可能である。しかし、第１の信号は、復号部２６で復号し、符号化・変調部２８で符号化と変調が行われる。この処理は数クロック期間を要する。復調部２４からキャンセル部に入力した第２の信号を、その分だけ待たせる必要があるため、タイミングが調整される。なお、復調部２４のタイミング同期処理は、受信信号をオーバーサンプリングし、その中から最適なサンプルタイミングを見つけるサンプルタイミング同期を指す。他の実施形態においては、ＧＩ付きの信号からシンボルタイミングを見つけるシンボルタイミング同期や、フレームの先頭を見つけるフレームタイミング同期を指すこともある。キャンセル部３０は、キャンセルによって得た第２の信号に対応する信号を出力部３２に供給する。
【0020】
出力部３２は、キャンセル部３０が出力した第２の信号に対応する信号を無線信号、または、光信号で送信する。中継器１４ａが送信する信号は、無線信号、または、光信号である。
【0021】
図３は、第１の実施形態に係る中継器１４ａの出力部３２の例を説明するためのブロック図である。
【0022】
図３（ａ）に示す出力部３２ａは、変調部４０と、送信アンテナ４２を備える。変調部４０は、複数の部、例えば、Ｄ／Ａ変換部、アナログベースバンド信号をＲＦ周波数に変換するアップコンバート部、帯域外の信号を除去するフィルタ部、無線信号のレベルを増幅するアンプ部を含む。送信アンテナ４２は、無線信号を放射する。中継器１４ａが送信する無線信号の周波数は、送信機１２が送信する無線信号の周波数と同じ周波数でもよいし、異なる周波数でもよい。
【0023】
図３（ｂ）に示す出力部３２ｂは、復号部４６と光信号出力部４８を備える。復号部４６は、キャンセル部３０が出力した信号を第２の信号の符号化に対応する復号方法で復号する。光信号出力部４８は、復号部４６が出力した信号を光信号に変換して出力する。このように中継器１４ａが受信信号を復調、復号してから中継すると、受信機１６で復調、復号する必要がなくなる。中継器１４ａが出力部３２ｂを備える場合、中継器１４ａと他の中継器１４ａ、または中継器１４ａと受信機１６は、光ファイバーにより接続される。光ファイバーによる信号の伝送では、信号の伝送品質の劣化が殆ど生じない。
【0024】
（中継器１４ａの動作）
中継器１４ａの具体的な動作を説明する。ここでは、送信機１２の変調方式は振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式である場合を説明する。
中継器１４ａの具体的な動作を説明する。ここでは、送信機１２の変調方式は振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式である場合を説明する。
【0025】
図４は、第１の実施形態に係るＡＳＫ方式で変調された信号の時間波形の一例を示す。図４（ａ）は、振幅値が１である信号の時間波形の例を示す。図４（ｂ）は、振幅値が０である信号の時間波形の例を示す。シンボル長をｔｓとする。図４（ａ）は、バイナリ１（０ｂ１）の波形を表し、図４（ｂ）は、バイナリ０（０ｂ０）の波形を表すとする。図４は、振幅値が０と１の２値であり、１シンボルで伝送するビット数が１ビットの場合の例である。第１の信号と第２の信号の変調方式が共通の方式（ともにＡＳＫ方式）であってもよいし、互いに異なる変調方式であってもよい。
【0026】
図５は、第１の実施形態に係るＡＳＫ方式で変調された信号の時間波形の他の例を示す。図５は、振幅値が０と０．３３と０．６７と１の４値であり、１シンボルで伝送するビット数が２ビットの場合の例である。図５（ａ）は、バイナリ１１（０ｂ１１）の波形を表し、図５（ｂ）は、バイナリ１０（０ｂ１０）の波形を表し、図５（ｃ）は、バイナリ００（０ｂ００）の波形を表し、図５（ｄ）は、バイナリ０１（０ｂ０１）の波形を表すとする。図５の符号化法は、グレイコードとも称される。
【0027】
図６は、第１の実施形態に係るＬＤＭ方式の階層多重の一例を説明するためのブロック図である。階層多重は、第１の信号生成部５２と、第１の電力調整部５４と、第２の信号生成部６２と、第２の電力調整部６４と、加算部５６により実行される。第１の信号生成部５２は、第１の信号を生成して、第１の信号を第１の電力調整部５４に出力する。第１の電力調整部５４は、入力した第１の信号の電力レベルを調整し、調整後の第１の信号を加算部５６に出力する。第２の信号生成部６２は、第２の信号を生成して、第２の信号を第２の電力調整部６４に出力する。第２の電力調整部６４は、入力した第２の信号の電力レベルを調整し、調整後の第２の信号を加算部５６に出力する。加算部５６は、入力した２つの信号を加算して、加算結果を示す階層多重信号を出力する。第１の電力調整部５４は、入力信号にβを乗算する。第２の電力調整部６４は、入力信号にαβを乗算する。αはスケーリング係数、βは正規化係数と称される。こではα＜１とするが、これに限定されない。
【0028】
図７は、第１の実施形態に係る階層多重信号の一例を説明するための図である。第２の信号にはスケーリング係数αが乗算されているので、第２の信号の信号レベルは、第１の信号の信号レベルより低い。そのため、第１の信号は上位階層信号とも称され、第２の信号は下位階層信号とも称される。２つの階層信号の電力レベル比（第２の信号の電力レベルに対する第１の信号の電力レベルの割合）は、インジェクションレベルと称される。インジェクションレベルの例は、２３ｄＢ又は１５ｄＢである。
【0029】
ＬＤＭ方式の階層多重の一応用例は、サービス統合地上デジタル放送（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ－Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ：ＩＳＤＢ－Ｔ）方式と称される現行の地上デジタルテレビジョン放送の次世代規格で検討されている。ＬＤＭ方式を利用することにより、次世代方式と現行方式の共存が可能である。
【0030】
一例として、ＩＳＤＢ－Ｔ方式に準拠する信号（以下、ＩＳＤＢ－Ｔ信号と称される）を第１の信号とし、ＩＳＤＢ－Ｔ方式を高度化させた次世代地上デジタルテレビジョン放送方式（例えば、４Ｋ８Ｋ方式、あるいはスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）方式）に準拠する信号（以下、ＳＨＶ信号と称される）を第２の信号として階層多重信号を送信する。これにより、ＳＨＶ信号に新たな周波数を割り当てることなく、ＳＨＶ信号を送信することができる。
【0031】
なお、２つの階層の信号に限らず、３つ以上の階層の信号を多重してもよい。複数の異なる信号に限らず、複数の同じ信号を異なる電力で多重してもよい。例えば、階層多重信号はＩＳＤＢ－Ｔ信号を含まず、ＳＨＶ信号が上位階層と下位階層で多重されてもよい。
【0032】
送信機１２の符号化を説明する。符号化方式の一例は、リピティション方式である。０ｂ１を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ１１１となり、０ｂ０を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ０００となる。０ｂ１１を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ１１１１１１となり、０ｂ１０を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ１１１０００となり、０ｂ００を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ００００００となり、０ｂ０１を３回リピティションして符号化すると、符号化信号は０ｂ０００１１１となる。
【0033】
中継器１４ａ、または、受信機１６で符号化信号を復号する場合、多数決判定で復号してもよい。例えば、符号化信号０ｂ００１を受信した場合、０ｂ１よりも０ｂ０のビット数が多いので、符号化信号０ｂ００１を０ｂ０として復号する。
【0034】
図８は、第１の実施形態に係る第１の信号と第２の信号の一例を説明するための図である。図８（ａ）は第１の信号生成部５２が生成した時間波形の一例を示す。第１の信号の符号化は３回リピティションする方式とする。図８（ａ）は、符号化前の第１の信号が０ｂ１０１…、符号化後の第１の信号が０ｂ１１１０００１１１…となる信号を信号生成部５２がＡＳＫで変調した場合である。図８（ｂ）は、第２の信号生成部６２が生成した時間波形の一例を説明するための図である。第２の信号の符号化は５回リピティションする方式とする。図８（ｂ）は、符号化前の第２の信号が０ｂ１０…、符号化後の第２の信号が０ｂ１１１１１０００００…となる信号をＡＳＫで変調した場合である。図８（ｃ）は、第１の信号と第２の信号が階層多重された信号の時間波形の一例を説明するための図である。図８（ｃ）の階層多重は、スケーリング係数α＝０．１（振幅は０．１倍）、正規化係数β＝１とした場合の階層多重である。電力調整後の第１の信号の振幅値は０．０、または、１．０であり、電力調整後の第２の信号の振幅値は０．０、または、０．１であるので、階層多重後のＡＳＫ変調信号（図８（ｃ））の振幅値は、０．０、０．１、１．０、または、１．１である。送信機１２は、図８（ｃ）に示す階層多重信号を送信する。
【0035】
図９は、第１の実施形態に係る中継器１４ａの復調部２４における振幅調整された受信信号の一例を説明するための図である。図９は、復調部２４のアンプ部により振幅調整された信号を示す。振幅調整は、受信した信号の電力レベルを調整することである。無線信号は、後述するパイロット信号を含む。パイロット信号は既知信号である。アンプ部は、受信信号に含まれるパイロット信号の電力レベルが既知信号の電力レベルと一致するように、受信した信号の電力レベルを調整する。あるいは、送信機１２で０ｂ０と０ｂ１が等確率で発生すると仮定し、受信した複数シンボルの値の平均値が０．５５になるように調整してもよい。
【0036】
送信機１２が送信した信号は、伝搬ロスによる減衰、伝送路におけるマルチパスの影響、または、中継器１４ａで発生する白色雑音（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅ Ｇｕｉｓｓｉａｎ Ｎｏｉｓｅ：ＡＷＧＮ）の影響等により、中継器１４ａにより正しく受信されない場合がある。図８（ｃ）に示す送信信号の振幅は、１シンボル目から順に、１．１、１．１、１．１、０．１、０．１、０．０、１．０、…である。図９に示す中継器１４の復調部２４の振幅調整後の信号の振幅は、１シンボル目から順に、１．１、１．１、１．１、０．６、０．１、０．０、１．０、…である。図９の信号の４シンボル目（３ｔｓ＜ｔ＜４ｔｓ）の振幅０．６は、送信信号（図８（ｃ））の４シンボル目の振幅０．１に対して変化している。
【0037】
復号部２６は、復調部２４のタイミング同期処理後の信号の振幅を、０と１のどちらか一方の近い値に判定（硬判定）する。タイミング同期処理後の信号の振幅は、図９に示すように、１シンボル目から順に、１．１、１．１、１．１、０．６、０．１、０．０、１．０、…であるので、硬判定結果は、１シンボル目から順に、１、１、１、１、０、０、１、…である。復号部２６は、さらにこの判定結果を３シンボル毎に多数決判定で復号する。復号結果は０ｂ１０…である。
【0038】
符号化・変調部２８は、復号部２６の出力をリピティション方式で符号化する。符号化信号は、０ｂ１１１０００…である。硬判定結果１、１、１、１、０、０、１、…と、符号化信号１、１、１、０、０、０、１、…は４シンボル目のビットが異なっている。硬判定結果の４シンボル目のビット１が符号化信号ではビット０に変更されている。符号化・変調部２８は、この符号化信号をＡＳＫ方式で変調する。変調結果は、振幅が１．０、１．０、１．０、０．０、０．０、０．０、…の無線信号である。変調結果は、第１の信号に対応する信号である。
【0039】
キャンセル部３０は、復調部２４のアンプ処理後の信号（図９）から符号化・変調部２８による変調結果をキャンセルし、振幅０．１、０．１、０．１、０．６、０．１、０．０、…のＡＳＫ方式の変調信号を得る。この信号は、第２の信号に対応する信号である。
【0040】
出力部３２は、この変調信号を無線信号、または光信号として送信する。
【0041】
出力部３２が送信する信号の振幅は、０．１、０．１、０．１、０．６、０．１、０．０、…である。第２の信号の振幅は０．０と０．１であるので、受信機１６は、その中間の０．０５を基準として復号する。受信機１６により復号結果は、１、１、１、１、１、０、０、…である。このため、受信機１６は第１の実施形態に係る中継器１４ａから送信された信号に基づいて第２の信号を生成することができる。このように、中継器１４ａは、受信信号を復号し、符号化し、復調することにより、受信信号に含まれる変調信号の振幅の変化（信号品質の劣化）を補正（補償）することができる。なお、出力部３２は、キャンセル部から入力した振幅を増幅して送信しても良い。例えば、振幅を１０倍増幅し、振幅０．１を振幅１．０として、振幅０．０を振幅０．０として送信しても良い。
【0042】
（比較例）
比較例として、復号処理を実行せず、符号化・変調の代わりに変調処理のみを実行する中継器を想定する。比較例の中継器では、中継器１４ａの復号部２６が省略され、符号化・変調部２８の代わりに変調部が備えられている。また、復調部２８は硬判定処理を行う硬判定処理部を含むこととする。比較例では、復調結果が変調され、この変調結果が復調部２４の復調結果からキャンセルされる。
比較例として、復号処理を実行せず、符号化・変調の代わりに変調処理のみを実行する中継器を想定する。比較例の中継器では、中継器１４ａの復号部２６が省略され、符号化・変調部２８の代わりに変調部が備えられている。また、復調部２８は硬判定処理を行う硬判定処理部を含むこととする。比較例では、復調結果が変調され、この変調結果が復調部２４の復調結果からキャンセルされる。
【0043】
比較例の復調部２４のアンプ処理後の振幅調整された信号（図９）の硬判定後の信号は、１シンボル目から順に、１、１、１、１、０、０、１、…である。変調部は、硬判定結果をＡＳＫ方式で変調する。変調結果は、振幅が１．０、１．０、１．０、１．０、０．０、０．０、１．０、…の信号である。
【0044】
キャンセル部３０は、復調部２４のアンプ処理後の信号（図９）から変調部による変調結果の信号をキャンセルし、振幅が０．１、０．１、０．１、０．０、０．１、０．０、…のＡＳＫ方式の変調信号を得る。このＡＳＫ方式の変調信号の４番目のシンボルは、０．６－１．０＝－０．４であるが、振幅にマイナスは無いので、０．０としている。キャンセル部３０から出力される信号の振幅は、０．０と０．１であるので、その中間の０．０５を復号の基準とすると、振幅が０．１、０．１、０．１、０．０、０．１、０．０、…のＡＳＫ方式の変調信号は受信機１６において、１、１、１、０、１、０、…として復号される可能性が高い。中継器が送信する信号がすでに誤りを含むので、受信機１６における受信性能は劣化する。
【0045】
図１０は、第１の実施形態と比較例における送信機、中継器、受信機それぞれの各部で処理された信号の一例を示す。
【0046】
第１の実施形態に係る中継器１４ａにおいて、キャンセル部３０は、階層多重信号から第１の信号に対応する信号をキャンセルすることにより、第２の信号に対応する信号を精度よく生成することができる。復号部２６は、第１の信号に対応する信号のみ復号してから生成している。第１の実施形態に係る中継器１４ａによれば、第１の信号に対応する信号と第２の信号に対応する信号の両信号を復号してから生成する場合に比べて、中継に要する時間を短くすることができる。もし、中継器１４ａから復号部２６と符号化・変調部２８が省略されれば、中継時間はさらに短くなるが、キャンセル部３０が出力する第２の信号に対応する信号の精度は低い。
【0047】
第１の実施形態に係る中継器１４ａは、階層多重信号の中の下位階層信号を高品質で中継することができる。
【0048】
［第２の実施形態］
図１１は、第２の実施形態に係る中継器１４ｂの一例を示すブロック図である。中継器１４ｂが中継器１４ａと違う点は、アンプ部１０２と出力部３２ａが追加されている点である。
図１１は、第２の実施形態に係る中継器１４ｂの一例を示すブロック図である。中継器１４ｂが中継器１４ａと違う点は、アンプ部１０２と出力部３２ａが追加されている点である。
【0049】
受信アンテナ２２で受信した階層多重信号は、復調部２４とアンプ部１０２に出力される。アンプ部１０２は階層多重信号の電力レベルを増幅して、出力部３２ａへ出力する。出力部３２ａは、増幅された階層多重信号を無線信号として送信する。
【0050】
中継器１４ｂは、アンプ部１０２を介して階層多重信号を中継することにより、復調部２４、復号部２６、符号化・変調部２８、キャンセル部３０等で生じる遅延が無い低遅延の中継をすることができる。また、中継が低遅延なので、受信機１６は、低遅延で階層多重信号を受信することができる。
【0051】
アンプ部１０２は、電力レベルを増幅するので、受信機１６は、階層多重信号を比較的大きな電力レベルで受信することができる。受信機１６は、階層多重信号から第１の信号を得ることはできる。第１の信号は第２の信号に比べて電力レベルがかなり大きいので、第２の信号に比べると、信号品質の劣化は殆どない。
【0052】
中継器１４ｂは、中継器１４ａと同様に第２の信号に対応する信号を出力部３２から送信するので、受信機１６は、信号品質が劣化していない第２の信号を得ることができる。
【0053】
受信機１６は、送信機１２が送信し、中継器１４ｂを介していない階層多重信号（ダイレクト信号）と、送信機１２が送信し、中継器１４ｂを介した階層多重信号（中継信号）をほぼ同時に受信できる。ほぼ同時とは、両信号の時間差をΔｔとした場合、Δｔ＜ｔｓ（シンボル長）を意味する。受信機１６は、同一の情報（階層多重信号）を同じタイミングで送信機１２と中継器１４ｂの両方から受信できる。すなわち、受信機１６の受信性能の改善が期待できる。
【0054】
ただし、受信機１６の位置によっては、中継器１４ｂからの送信信号しか受信できず、かつ、電波伝搬の減衰や白色雑音（ＡＷＧＮ）によって第１の信号は正しく復調できるが、第２の信号は正しく復調できないという場合も考えられる。そのような場合、中継器１４ｂの出力部３２がキャンセル部３０の出力信号を、第１の信号とは異なる周波数で送信すれば、受信機１６は、第２の信号を受信することができる。あるいは、中継器１４ｂの出力部３２がキャンセル部３０の出力信号を光ファイバーを介して受信機１６へ送信すれば、受信機１６は、第２の信号を受信することができる。なお、受信機が受信した中継器１４ｂの送信信号と送信機１２の送信信号の周波数が異なる場合は、それらの時間差がシンボル長を超えていても混信することは無い。
【0055】
第２の実施形態に係る中継器１４ｂは、下位階層信号を高品質で中継することができ、上記階層信号を低遅延で中継することができる。
【0056】
［第３の実施形態］
図１２は、第３の実施形態に係る中継器１４ｃの一例を示すブロック図である。中継器１４ｃが中継器１４ａと違う点は、判定部１０６と選択部１０８が追加されている点である。
図１２は、第３の実施形態に係る中継器１４ｃの一例を示すブロック図である。中継器１４ｃが中継器１４ａと違う点は、判定部１０６と選択部１０８が追加されている点である。
【0057】
キャンセル部３０は、第２の信号（下位階層信号）に対応する信号を、判定部１０６と選択部１０８に出力する。判定部１０６は、硬判定部１１２と軟判定部１１４を備える。判定部１０６は、第２の信号に対応する信号の振幅が０、または、１であるかを硬判定、または、軟判定により決定する。選択部１０８は、硬判定部１１２と軟判定部１１４のいずれかを選択する。判定部１０６は、判定結果を出力部３２へ出力する。
【0058】
第１の信号に対応する信号の振幅が変化した場合、第２の信号に対応する信号の振幅は正しい振幅から大きくずれている。振幅が大きくずれたまま第２の信号に対応する信号を中継するよりも、第２の信号に対応する信号を軟判定、または、硬判定により決定してから中継した方が中継後の信号を受信する受信機１６において、受信性能の改善が期待できる。
【0059】
なお、出力部３２と受信機１６が光ファイバーで接続される場合、判定部１０６は省略可能である。受信機１６は、判定部を備えているので、光ファイバーの伝送による通信品質の劣化が無い場合、中継器の判定部が判定を行っても、受信機の判定部が判定を行っても、同様の判定結果が期待できる。
【0060】
送信機１２は、第１の信号を誤り訂正符号化する。送信機１２は、第２の信号を誤り訂正符号化する場合と、しない場合がある。
【0061】
第２の信号が誤り訂正符号化されていない場合、判定部１０６が硬判定により振幅を決定する方が、軟判定により振幅を決定するよりも、受信機１６における受信性能が良い。受信機１６で受信する信号は、送信機１２と中継器１４ｃ間で発生したノイズや歪の影響と中継器１４ｃと受信機１６間で発生したノイズや歪の影響の両方を受ける。硬判定は、これらのノイズや歪の影響を低減できる。ただし、軟判定もこれらのノイズを低減できる。低減する度合いが軟判定よりも硬判定の方が大きいだけである。
【0062】
一方、第２の信号が誤り訂正符号化されている場合、判定部１０６が軟判定により振幅を決定する方が、硬判定により振幅を決定するよりも、受信機１６における受信性能が良い場合がある。中継器１４ｃが軟判定により振幅を決定した場合、誤差が生じる可能性があるが、受信機１６は、復号処理において、その誤差を訂正できる。中継器１４ｃが硬判定により振幅を決定する場合、真の値（送信機１２が送信した値）とは異なる値に判定（誤判定）される可能性がある。誤判定は、判定境界を超えた場合にされる。ＡＳＫ変調方式の場合、送信側と受信側は、振幅０なら０ｂ０、振幅１なら０ｂ１とすることを予め共有する。受信側では、ＡＷＧＮなどの影響により、振幅の値は、振幅０と振幅１だけでなく、０．１，０．４５，０．５５，１．１などの値をとる。それぞれの振幅の値が、０ｂ０なのか、０ｂ１なのかが判定される。通常の判定では、０と１の真ん中である０．５を境界として０．５より小さければ０ｂ０と、そうでなければ０ｂ１と判定される。復号などの処理をしなければ、受信側は、判定後の０ｂ０、または０ｂ１が正しいのか誤判定なのかわからない。送信側で０ｂ０（振幅０）とした信号が受信側で境界の０．５を超えて受信すると０ｂ１と判定され、誤判定となる。軟判定では、判定境界を超えた場合の誤判定の悪影響が低減される。軟判定によって誤判定の影響を低減し、受信機１６において誤り訂正復号することにより、正しい信号を得ることができる可能性がある。
【0063】
選択部１０８は、第２の信号が誤り訂正符号化されているか否かを、キャンセル部３０の出力信号に基づいて、判定する。選択部１０８は、判定結果に応じて、硬判定部１１２と軟判定部１１４のいずれかを選択する。選択部１０８は、第２の信号を誤り訂正符号化したか否かを示すフラグの情報を得るために、必要な処理を行っても良い。別の例としては、第２の信号を誤り訂正符号化したか否かを示すフラグを第１の信号から得ても良いし、別の手段で得ても良い。
【0064】
送信機１２は、第２の信号を誤り訂正符号化したか否かを示すフラグを多重信号に含めて送信することができる。
【0065】
送信機１２は、信号変調方式の一例として、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）変調を利用する。図１３は、第３の実施形態に係る送信機１２が送信する１個のＯＦＤＭセグメントの一例を説明するための図である。図１３の例では、１個のＯＦＤＭセグメントは４３２個のキャリアを含む。ＯＦＤＭセグメントのキャリア数はこの例に限らず、１０８個又は２１６個のキャリアを含むこともある。４３２個のキャリアは纏めてシンボルグループと称される。周波数方向に連続する１３個のＯＦＤＭセグメントは１ＯＦＤＭシンボルと称される。すなわち、１ＯＦＤＭシンボルは、５６１６（＝１３×４３２）キャリアである。時間方向に連続する２０４個のＯＦＤＭシンボルはＯＦＤＭフレームと称される。
【0066】
送信機１２は、ＯＦＤＭセグメントにパイロット信号を挿入する（４３２キャリアの一部をパイロット信号とする）。パイロット信号は既知信号である。ＯＦＤＭセグメントにパイロット信号が挿入されることにより、受信側装置は、受信したパイロット信号を既知の信号と比較することにより伝搬路の周波数特性を推定することができる。受信側装置は、推定結果に応じて伝搬路の周波数特性を補正することにより、伝搬路の周波数特性の劣化を補償することができる。伝搬路の周波数特性が劣化すると、伝送データが誤る可能性がある。伝搬路の周波数特性の劣化を補償すると、伝送誤りを減らすことができる。
【0067】
パイロット信号は、周波数方向（キャリア方向）に分散して挿入されるスキャッタードパイロット信号（ＳＰ信号と称される）と、ＯＦＤＭセグメント以外の伝送帯域内の周波数で時間方向に連続して挿入されるコンティニュアルパイロット信号（連続パイロット信号、ＣＰ信号とも称される）を含む。なお、ＳＰ信号は時間方向（シンボル方向）にも分散して挿入されてもよい。
【0068】
ＣＰ信号が使われる場合、１ＯＦＤＭシンボルは５６１７キャリアである。Ｓｉ，ｊ（ｉ＝０～３８３、ｊ＝０～２０３）は、ＳＰ信号などを除くキャリアを表わす。
【0069】
ＳＰ信号が使われる場合、送信機１２は、１２個のキャリア毎に１個のＳＰ信号をＯＦＤＭセグメントに挿入する。周波数方向におけるＳＰ信号の挿入周期は、第１周期（１２個のキャリア）である。送信機１２は、時間（シンボル番号）方向において、４個のキャリア毎に１個のＳＰ信号を挿入する。時間方向におけるＳＰ信号の挿入周期は、第２周期（４個のキャリア）である。
【0070】
なお、ＳＰ信号が挿入されるキャリアのキャリア番号は、数シンボルグループ毎に同じでも構わない。例えば、シンボル番号４のシンボルグループについては、シンボル番号０のシンボルグループの場合と同様に、キャリア番号０、１２、…のキャリアにＳＰ信号が挿入される。
【0071】
送信機１２は、さらにＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号とＡＣ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号もＯＦＤＭセグメントに挿入する。
【0072】
ＴＭＣＣ信号は、制御情報を伝送するための信号である。制御信号は、階層構成やＯＦＤＭセグメントの伝送パラメータ等、受信装置の復調と復号動作を補助する情報である。制御情報は、システム識別、伝送パラメータ切替指標、起動制御信号（緊急警報放送用起動フラグ）、カレント情報、ネクスト情報等を含む。カレント情報は各階層信号の現在の伝送パラメータを示し、ネクスト情報は各階層信号の切り替え後の伝送パラメータを示している。ネクスト情報は、切り替えカウントダウン前において任意の時刻に設定、或いは変更ができるが、カウントダウン中は変更できない。
【0073】
カレント・ネクスト情報に含まれる各階層信号の伝送パラメータ情報は、キャリア変調マッピング方式を表す。例えば、伝送パラメータ情報“００１”はＱＰＳＫ方式を表し、伝送パラメータ情報“０１０”は１６ＱＡＭ方式を表し、伝送パラメータ情報“０１１”は６４ＱＡＭ方式を表し、伝送パラメータ情報“１１１”は当該階層が未使用であること、またはネクスト情報が存在しないことを表す。送信装置は、伝送パラメータ情報をＴＭＣＣ信号以外に信号、例えばＡＣ信号に含めて中継装置へ送信してもよいし、チャンネル推定のためのパイロット信号以外の制御情報のいずれかに含めて送信してもよい。
【0074】
ＡＣ信号は放送に関する付加情報を伝送するための拡張用信号である。付加情報は、変調波の伝送制御に関する付加情報、または地震動警報情報である。送信機１２は、第２の信号が誤り訂正符号化されているか否かを示す符号化フラグをＡＣ信号に含ませる。送信装置は、符号化フラグをＡＣ信号以外の信号、例えばＴＭＣＣ信号に含めて送信してもよいし、チャンネル推定のためのパイロット信号以外の制御情報のいずれかに含めて送信してもよい。
【0075】
ＴＭＣＣ信号とＡＣ信号のキャリアは、マルチパスによる伝搬路特性の周期的な歪みの影響を軽減するために、周波数方向にランダムに配置されている。
【0076】
選択部１０８は、キャンセル部３０から出力されるＯＦＤＭフレームを復調し、復調信号を復号し、符号化フラグを検出する。選択部１０８は、検出した符号化フラグに基づいて硬判定部１１２、または、軟判定部１１４を選択する。
【0077】
選択部１０８は、キャンセル部３０の出力信号に含まれる情報に基づくのではなく、任意の基準に従って硬判定部１１２、または、軟判定部１１４を選択する選択情報を記憶するメモリを備え、選択情報に基づいて、硬判定部１１２、または、軟判定部１１４の選択を決定してもよい。中継器１４ｃはメモリに選択情報を書き込むための入力部を備え、中継器１４ｃのユーザが選択情報を書き換えてもよい。
【0078】
第３の実施形態に係る中継器１４ｃにおいて、判定部１０６は、キャンセル部３０により得られた下位階層信号に対応する信号を下位階層信号が誤り訂正符号化されているか否かに応じて硬判定又は軟判定し、出力部３２は判定結果を示す信号を送信するので、下位階層信号を高品質で中継することができる。
【0079】
［第４の実施形態］
図１４は、第４の実施形態に係る中継器１４ｄの一例を示すブロック図である。中継器１４ｄが中継器１４ｃと違う点は、多重部１２２が追加されている点である。
図１４は、第４の実施形態に係る中継器１４ｄの一例を示すブロック図である。中継器１４ｄが中継器１４ｃと違う点は、多重部１２２が追加されている点である。
【0080】
判定部１０６は、第２の信号（下位階層信号）に対応する信号の判定結果を多重部１２２に出力する。符号化・変調部２８は、変調後の第１の信号に対応する信号をキャンセル部３０に出力するとともに、多重部１２２にも出力する。多重部１２２は、入力した第１の信号に対応する信号と判定後の第２の信号に対応する信号を多重する。多重部１２２は、第１の信号に対応する信号と第２の信号に対応する信号の多重信号を出力部３２へ出力する。出力部３２は、多重信号を無線、または、光信号で送信する。
【0081】
多重部１２２は、第１の信号に対応する信号と第２の信号に対応する信号のタイミングを合わせるために、第１の信号に対応する信号を記憶するバッファと第２の信号に対応する信号を記憶するバッファを備えていてもよい。復調部２４が、キャンセル部３０に出力する信号と復号部２６に出力する信号に同じインジケータを付加する。多重部１２２は、入力した第１の信号に対応する信号に付加されているインジケータと第２の信号に対応する信号に付加されているインジケータに基づいて、２つの信号を多重するタイミングを調整する。
【0082】
多重部１２２は、第１の信号に対応する信号と第２の信号に対応する信号のレベルを調整するために、レベル調整機能を備えていてもよい。例えば、判定部１０６が判定後の出力を正規化し、符号化・変調部２８が変調後の出力を正規化している場合、判定部１０６からの入力を図６の第１の電力調整部５４と同様な回路で電力調整し、符号化・変調部２８からの入力を図６の第２の電力調整部６４と同様な回路で電力調整し、多重してもよい。
【0083】
多重部１２２が電力調整に用いるスケーリング係数αと正規化係数βの値は、送信機１２の第２の電力調整部６４が用いるスケーリング係数αと第１の電力調整部５４が用いる正規化係数βの値と異なる値でもよい。例えば、中継器１４ｄを経由して受信する受信機１６の地理的な範囲が限定されていて、中継器１４ｄを経由する信号の信号対雑音電力比（ＳＮＲ）が比較的高いことが想定される場合、受信機１６は、第１の信号を高品質で受信できることが予想される。その場合、送信機１２のスケーリング係数αよりも中継器１４ｄのスケーリング係数αを大きく（インジェクションレベルを小さく）設定してもよい。このようにすると、第１の信号の通信品質を一定以上に保ちつつ、第２の信号を受信できる可能性を広げることができる。
【0084】
第４の実施形態に係る中継器１４ｄは、多重部１２２を備えるので、受信した階層多重信号から生成した高品質の階層多重信号を中継できる。
【0085】
［第５の実施形態］
図１５は、第５の実施形態に係る中継器１４ｅの一例を示すブロック図である。中継器１４ｅが中継器１４ｄと違う点は、判定部１０６に含まれる機能ブロックを明示的に示した点と、選択部１０８を判定部１０６ｂ内に含めた点と、復調部２４ａから判定部１０６ｂに含まれる信号品質測定部１４６への信号の送信が追加された点である。
図１５は、第５の実施形態に係る中継器１４ｅの一例を示すブロック図である。中継器１４ｅが中継器１４ｄと違う点は、判定部１０６に含まれる機能ブロックを明示的に示した点と、選択部１０８を判定部１０６ｂ内に含めた点と、復調部２４ａから判定部１０６ｂに含まれる信号品質測定部１４６への信号の送信が追加された点である。
【0086】
復調部２４ａは、受信アンテナ２２から入力した無線信号を復調する。復調部２４ａは、復調部２４と同じでもよいが、ここでは、復調部２４と異なるとする。復調部２４ａは、複数の部、例えば、帯域外の無線信号を除去するフィルタ部、無線信号のレベルを増幅するアンプ部、無線信号をベースバンド周波数のＩチャネルとＱチャネルの信号に変換する直交復調部、ベースバンド周波数のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、シンボルタイミングを調整するタイミング同期処理部、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ部、伝送路の歪を補正する等化部を含む。
【0087】
判定部１０６ｂは、尤度計算部１３２と、尤度操作部１３４と、ビット確率計算部１３６と、シンボル確率計算部１３８と、軟レプリカ生成部１４０と、雑音電力計算部１４４と、信号品質測定部１４６を備える。
【0088】
復調部２４ａは、階層多重信号を復調し、復調後の信号（例えば、等化部の出力信号）を復号部２６とキャンセル部３０に出力する。
【0089】
図１３を参照して説明したように、ＯＦＤＭセグメントにパイロット信号が挿入される。復調部２４ａの等化部は、ＯＦＤＭセグメントからパイロット信号を取り出し、取り出したパイロット信号を既知の信号と比較することにより伝搬路の周波数特性を推定し、推定した周波数特性に応じて受信信号を処理し、伝送路の歪を補正する。等化部は、周波数特性の推定結果を信号品質測定部１４６に供給する。
【0090】
キャンセル部３０は、復調部２４ａの出力から符号化・変調部２８の出力をキャンセルして得た第２の信号（下位階層信号）に対応する信号を尤度計算部１３２と雑音電力計算部１４４に出力する。
【0091】
雑音電力計算部１４４は、第２の信号に対応する信号に含まれる雑音電力を計算し、計算した雑音電力を尤度計算部１３２と信号品質測定部１４６に出力する。
【0092】
尤度計算部１３２は、キャンセル部３０から第２の信号に対応する信号を入力し、雑音電力計算部１４４から雑音電力を入力し、ビット毎の対数尤度比（Ｌｏｇ－Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ：ＬＬＲ）を計算する。尤度計算部１３２は、計算したＬＬＲを尤度操作部１３４に出力する。
【0093】
信号品質測定部１４６は、雑音電力計算部１４４から入力した雑音電力と復調部２４ａから入力した周波数特性の情報から第２の信号の信号品質を測定する。信号品質測定部１４６は、測定した信号品質を尤度操作部１３４に出力する。
【0094】
尤度操作部１３４は、尤度計算部１３２からＬＬＲを入力し、信号品質測定部１４６から信号品質を入力する。尤度操作部１３４は、予め記憶している複数の尤度操作関数の中から信号品質に基づいて一つの尤度操作関数を選択する。尤度操作部１３４は、選択した尤度操作関数を用いてＬＬＲを変更し、変更後の新たなビット毎のＬＬＲを出力する。
【0095】
ビット確率計算部１３６は、尤度操作部１３４からＬＬＲを入力し、ビット毎のビット確率を計算し、ビット確率を出力する。
【0096】
シンボル確率計算部１３８は、ビット確率計算部１３６からビット確率を入力し、コンスタレーションマップ上に予め設定された信号点の確率を計算し、信号点毎の確率を集計してシンボル確率を計算する。シンボル確率計算部１３８は、計算したシンボル確率を軟レプリカ生成部１４０に出力する。
【0097】
軟レプリカ生成部１４０は、シンボル確率を入力し、第２の信号に対応する信号である軟レプリカを生成し、多重部１２２に出力する。
【0098】
多重部１２２は、軟レプリカと、符号化・変調部２８から変調後の第１の信号に対応する信号を入力する。多重部１２２は、入力した第１の信号に対応する信号と軟レプリカ（第２の信号に対応する信号）を多重して出力する。
【0099】
尤度操作部１３４は、信号品質測定部１４６で測定した信号品質が或る基準品質より悪い場合、判定部１０６ｂが軟判定処理、または、これに近い処理を行うような尤度操作関数を選択する。
【0100】
一方、尤度操作部１３４は、信号品質が基準品質より良い場合、判定部１０６ｂが硬判定処理、または、これに近い処理を行うような尤度操作関数を選択する。この明細書では、硬判定によって生成されたレプリカも軟レプリカと称する。
【0101】
これにより、信号品質が悪い場合には、尤度操作部１３４は、尤度計算部１３２が計算したＬＬＲを、ノイズなどの影響がほとんど除去されることなくそのまま重畳された信号から計算されたＬＬＲに変更する。また、信号品質が良い場合には、尤度操作部１３４は、尤度計算部１３２が計算したＬＬＲを、ノイズなどの影響がほとんど除去された信号から計算されたＬＬＲに変更する。
【0102】
このように変更されたＬＬＲに基づいて生成された第２の信号に対応する信号と、符号化・変調部２８から変調後の第１の信号に対応する信号が多重部１２２におり階層多重され、送信される。受信機１６は、高品質な階層多重信号を受信することができる。
【0103】
（中継器１４ｅの具体動作）
送信機１２が送信する第１の信号の一次変調方式をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式、第２の信号の一次変調方式を１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、第１の信号と第２の信号の２次変調方式をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式として、中継器１４ｅの動作を具体的に説明する。
送信機１２が送信する第１の信号の一次変調方式をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式、第２の信号の一次変調方式を１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、第１の信号と第２の信号の２次変調方式をＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式として、中継器１４ｅの動作を具体的に説明する。
【0104】
図１６（ａ）は、第１の信号をＱＰＳＫ方式で変調した場合の信号点の配置を示すコンスタレーションマップである。図１６（ｂ）は、第２の信号を１６ＱＡＭで変調した場合の信号点の配置を示すコンスタレーションマップである。図１６（ｃ）は、第１の信号と第２の信号を階層多重した信号の信号点の配置を示すコンスタレーションマップである。階層多重する方法に関しては、図６と同様に多重してもよい。
【0105】
送信機１２は、階層多重した信号をシリアル／パラレル変換し、ＩＦＦＴ処理し、ガードインターバル（ＧＩ）を付加し、ＯＦＤＭで２次変調した信号を生成し、送信する。
【0106】
雑音電力計算部１４４は、入力した第２の信号に対応する信号に含まれる雑音電力を計算する。第２の信号が１６ＱＡＭで変調されている場合、入力したシンボルの信号点と、入力したシンボル信号点と最も近いコンスタレーションマップ上の信号点との距離の２乗を計算する。この２乗した値が雑音電力である。雑音電力計算部１４４は、複数の入力シンボル信号点から計算した複数の雑音電力の平均値を雑音電力として計算してもよい。
【0107】
尤度計算部１３２は、第２の信号に対応する信号と雑音電力を用いてビット毎のＬＬＲを計算する。１シンボルは複数ビットのデータを伝送するとする。尤度計算部１３２は、１シンボルのｋ番目のビットのＬＬＲを式１により計算する。
ここで、ｙＩ、ｙＱは、受信シンボルのｋ番目のビットのＩ成分、Ｑ成分を示す。ｘｊ，Ｉ、ｙｊ，Ｑは、ｊ番目の送信シンボルのＩ成分、Ｑ成分を示す。σ２は中継器１４ｅで推定される雑音分散である。Ｊｋ，０は、コンスタレーションマップ上の信号点の中のｋ番目のビットが０である信号点の集合である。Ｊｋ，１はコンスタレーションマップ上の信号点の中でｋ番目のビットが１である信号点の集合である。
【数1】
ここで、ｙＩ、ｙＱは、受信シンボルのｋ番目のビットのＩ成分、Ｑ成分を示す。ｘｊ，Ｉ、ｙｊ，Ｑは、ｊ番目の送信シンボルのＩ成分、Ｑ成分を示す。σ２は中継器１４ｅで推定される雑音分散である。Ｊｋ，０は、コンスタレーションマップ上の信号点の中のｋ番目のビットが０である信号点の集合である。Ｊｋ，１はコンスタレーションマップ上の信号点の中でｋ番目のビットが１である信号点の集合である。
【0108】
信号品質測定部１４６は、雑音電力を入力し、周波数特性の情報を入力する。周波数特性の情報とは、パイロットサブキャリアなどによって推定された各サブキャリアの伝送路の周波数特性を表す値（複素数）である。各サブキャリアの伝送路の周波数特性を表す値の絶対値が大きいほどそのサブキャリアの信頼性は高くなる。ｎ番目のサブキャリアの伝送路の周波数特定（複素数）をｆｎとすると、信号品質測定部１４６は、信号品質Ｑを式２のように測定する。
【0109】
Ｑ＝（｜ｆｎ｜２）／σ２ 式２
信号品質測定部１４６は、測定した信号品質を尤度操作部１３４に出力する。
信号品質測定部１４６は、測定した信号品質を尤度操作部１３４に出力する。
【0110】
尤度操作部１３４は、尤度計算部１３２からＬＬＲを入力し、信号品質測定部１４６から信号品質を入力する。尤度操作部１３４は、入力した信号品質と予め設定されたしきい値を比較し、しきい値の方が高かった場合、判定部１０６ｂが軟判定処理、または、これに近い処理を行うような尤度操作関数ｇ１（ｘ）を選択する。尤度操作部１３４は、入力した信号品質と予め設定されたしきい値を比較し、信号品質の方が高かった場合、判定部１０６ｂが硬判定処理、または、これに近い処理を行うような尤度操作関数ｇ２（ｘ）を選択する。
【0111】
尤度操作部１３４は、ＬＬＲを入力ｘとし、尤度操作関数ｇ１（ｘ）、または、ｇ２（ｘ）で得られた値を変更後の新たなＬＬＲとして出力する。
【0112】
図１７は、第５の実施形態に係る尤度操作部１３４の動作の一例を説明するための図である。図１７（ａ）は、尤度操作関数ｇ１（ｘ）の一例を説明するための図である。尤度操作関数ｇ１（ｘ）は、ＬＬＲの下限を－ａに制限（リミッタ処理）し、ＬＬＲの上限を＋ａに制限する関数である。尤度操作関数ｇ１（ｘ）は、－ａ≦ｘ≦＋ａの場合は、入力ｘをそのまま出力し（ｇ１（ｘ）＝ｘ）、ｘ＜－ａの場合は、出力を－ａに固定し（ｇ１（ｘ）＝－ａ）、ｘ＞＋ａの場合は、出力を＋ａに固定する（ｇ１（ｘ）＝ａ）。
【0113】
図１７（ｂ）は、尤度操作関数ｇ２（ｘ）の一例を説明するための図である。尤度操作関数ｇ２（ｘ）は、－ｂ≦ｘ≦＋ｂの場合は、入力ｘに傾きａ／ｂを乗算した値を出力し（ｇ２（ｘ）＝（ａ／ｂ）ｘ）、ｘ＜－ｂの場合は、出力を－ａに固定し（ｇ２（ｘ）＝－ａ）、ｘ＞＋ｂの場合は、出力を＋ａに固定する（ｇ２（ｘ）＝ａ）。ここで、０＜ｂ＜ａである。
【0114】
ｋ番目のビット確率Ｐｋ（０）とＰｋ（１）は、Ｐｋ（０）＋Ｐｋ（１）＝１である。ビット確率計算部１３６は、尤度操作関数により変更されたＬＬＲｋを用いてビット確率Ｐｋ（０）、Ｐｋ（１）を式３、式４により計算する。
【0115】
Ｐｋ（０）＝ｅｘｐ（ＬＬＲｋ）／（１＋ｅｘｐ（ＬＬＲｋ）） 式３
Ｐｋ（１）＝１／（（１＋ｅｘｐ（ＬＬＲｋ）） 式４
シンボル確率計算部１３８は、シンボルが表すビット系列に応じてシンボル確率を式５により計算する。
ここで、ｖは１つのシンボルが表すビット数を示し、ｂｊ（ｋ）は任意の信号点ｘｊが表すビット系列のｋ番目のビットを示す。
Ｐｋ（１）＝１／（（１＋ｅｘｐ（ＬＬＲｋ）） 式４
シンボル確率計算部１３８は、シンボルが表すビット系列に応じてシンボル確率を式５により計算する。
【数2】
ここで、ｖは１つのシンボルが表すビット数を示し、ｂｊ（ｋ）は任意の信号点ｘｊが表すビット系列のｋ番目のビットを示す。
【0116】
軟レプリカ生成部１４０は、シンボル確率Ｑ（ｘｊ）を用いて式６、式７により軟レプリカの位置（Ｉ座標、Ｑ座標）を計算する。
なお、尤度操作関数における判定の度合いを判定率と称する。判定率は、判定が硬判定に近いほど高いとする。例えば、図１７（ａ）における－ａ＜ｘ＜＋ａの範囲の尤度操作関数ｇ１（ｘ）の傾き、または、図１７（ｂ）における－ｂ＜ｘ＜＋ｂの範囲の尤度操作関数ｇ２（ｘ）の傾きをｃとした場合、ｃの値を判定率としてもよい。あるいは、リミットされないｘの範囲の幅をｄとした場合、１／ｄとの値を判定率としてもよい。例えば、図１７（ａ）の場合、リミットされないｘの範囲の幅は２ａ（－ａ＜ｘ＜＋ａ）であるため１／ｄ＝１／（２ａ）である。同様に、図１７（ｂ）の場合、リミットされないｘの範囲の幅は２ｂ（－ｂ＜ｘ＜＋ｂ）であるため１／ｄ＝１／（２ｂ）である。
【数3】
なお、尤度操作関数における判定の度合いを判定率と称する。判定率は、判定が硬判定に近いほど高いとする。例えば、図１７（ａ）における－ａ＜ｘ＜＋ａの範囲の尤度操作関数ｇ１（ｘ）の傾き、または、図１７（ｂ）における－ｂ＜ｘ＜＋ｂの範囲の尤度操作関数ｇ２（ｘ）の傾きをｃとした場合、ｃの値を判定率としてもよい。あるいは、リミットされないｘの範囲の幅をｄとした場合、１／ｄとの値を判定率としてもよい。例えば、図１７（ａ）の場合、リミットされないｘの範囲の幅は２ａ（－ａ＜ｘ＜＋ａ）であるため１／ｄ＝１／（２ａ）である。同様に、図１７（ｂ）の場合、リミットされないｘの範囲の幅は２ｂ（－ｂ＜ｘ＜＋ｂ）であるため１／ｄ＝１／（２ｂ）である。
【0117】
信号品質に応じて尤度操作関数を変えることができるので、信号品質に応じた判定率で判定することができる。その結果、受信機１６における受信性能の向上が期待できる。
【0118】
第５の実施形態に係る中継器１４ｅは、キャンセル部３０により得られた下位階層信号に対応する信号を下位階層信号の信号品質に応じて硬判定又は軟判定し、判定結果を示す信号と上位階層信号に対応する信号と階層多重することにより、階層多重信号を高品質で中継することができる。
【0119】
第４の実施形態に係る中継器１４ｄと第５の実施形態に係る中継器１４ｅは多重部１２２を備えるが、他の中継器１４に信号を中継する場合、階層多重信号を送信する。中継器１４ｄと中継器１４ｅは受信機１６に信号を中継する場合、階層多重信号を送信してもよいし、下位階層信号に対応する信号を送信してもよい。
【0120】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0121】
１２…送信機、１４…中継器、１６…受信機、２２…受信アンテナ、２４…復調部、２６…復号部、２８…符号化・変調部、３０…キャンセル部、３２…出力部、４０…変調部、４４…復調部、４６…復号部、４８…光信号出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】