(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化する第一の多重化ステップと、
前記第一の多重化ステップにおいて得られた第一の多重化データをスクランブルするスクランブルステップと、
前記スクランブルステップでスクランブルされたスクランブルデータと、前記第一の多重化データを前記スクランブルステップによってスクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化する第二の多重化ステップと、
前記第二の多重化ステップにおいて得られた第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行うリードソロモン符号化ステップと、
前記リードソロモン符号化ステップにおいて得られるデータに対して、畳込み符号化を行う畳込み符号化ステップとからなり、
前記畳込み符号化ステップにおいては、畳込み符号のレートを切り替える手段を有し、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度を可変するとともに、前記切り替えられた畳込み符号のレートに関係なく前記デジタルオーディオデータの伝送速度を一定に保つことを特徴とするデジタル多重伝送方法。
【請求項２】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化する第一の多重化ステップと、
前記第一の多重化ステップにおいて得られた第一の多重化データをスクランブルするスクランブルステップと、
前記スクランブルステップでスクランブルされたスクランブルデータと、前記第一の多重化データを前記スクランブルステップによってスクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化する第二の多重化ステップと、
前記第二の多重化ステップにおいて得られた第二の多重化データに対して、リードソロモン符号化を行うリードソロモン符号化ステップと、
前記リードソロモン符号化ステップにおいて得られるデータに対して、フレーム同期信号を含むシステムデータを付加し、畳込み符号化を行う畳込み符号化ステップとからなり、
前記畳込み符号化ステップにおいては、畳込み符号のレートを切り替える手段を有し、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度及び前記システムデータの伝送速度を可変として、伝送速度を一定に保つことを特徴とするデジタル多重伝送方法。
【請求項３】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータを多重化する第一の多重化手段と、
前記第一の多重化手段において得られた第一の多重化データをスクランブルするスクランブル手段と、
前記スクランブル手段でスクランブルされたスクランブルデータと、前記第一の多重化データを前記スクランブル手段によってスクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化する第二の多重化手段と、
前記第二の多重化手段によって得られた第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行うリードソロモン符号化手段と、
前記リードソロモン符号化手段によって得られるデータに対して、畳込み符号化を行う畳込み符号化手段とからなり、
前記畳込み符号化手段においては、畳込み符号のレートを切り替える手段を有し、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度を可変するとともに、前記切り替えられた畳込み符号のレートに関係なく前記デジタルオーディオデータの伝送速度を一定に保つことを特徴とするデジタル多重伝送装置。
【請求項４】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータを多重化する第一の多重化手段と、
前記第一の多重化手段において得られた第一の多重化データをスクランブルするスクランブル手段と、
前記スクランブル手段でスクランブルされたスクランブルデータと、前記第一の多重化データを前記スクランブル手段によってスクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化する第二の多重化手段と、
前記第二の多重化手段によって得られた第二の多重化データに対して、リードソロモン符号化を行うリードソロモン符号化手段と、
前記リードソロモン符号化手段によって得られたデータに対して、フレーム同期信号を含むシステムデータを付加し、畳込み符号化を行う畳込み符号化手段とからなり、
前記畳込み符号化手段においては、畳込み符号のレートを切り替える手段を有し、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度及び前記システムデータの伝送速度を可変として、伝送速度を一定に保つことを特徴とする多重伝送装置。
【請求項５】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化し、該多重化された第一の多重化データをスクランブルし、該スクランブルされたスクランブルデータと前記第一の多重化データを前記スクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化し、該多重化されて得られる第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行い、該リードソロモン符号を付加した後、畳込み符号化を行うとともに、該畳込み符号化の際に、該畳込み符号のレートを切り替えることにより、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度を可変するとともに、前記切り替えられた畳込み符号のレートに関係なく前記デジタルオーディオデータの伝送速度を一定に保つようにして畳込み符号化されたデジタル多重化データを送信側装置から受信して、前記デジタルビデオデータと前記デジタルオーディオデータに分離するデジタルデータ分離方法において、
前記デジタル多重化データをビタビ復号することにより誤り訂正符号化するビタビ復号化ステップと、
前記ビタビ復号化ステップでビタビ復号されたデータに付加されているリードソロモン符号を用いて誤り訂正を行うリードソロモン復号化ステップと、
前記リードソロモン復号化ステップによって得られた前記第二の多重化データから前記スクランブル制御データと前記スクランブルデータとを分離するステップと、
分離された前記スクランブル制御データにより前記スクランブルデータをデスクランブルするデスクランブルステップと、
前記デスクランブルステップで得られた前記第一の多重化データから前記デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを分離するステップとからなり、
前記ビタビ復号化ステップは、前記送信側装置で前記デジタル多重化データに施された畳込み符号のレートに応じて、ビタビ復号を行うことを特徴とするデジタルデータ分離方法。
【請求項６】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化し、該多重化された第一の多重化データをスクランブルし、該スクランブルされたスクランブルデータと前記第一の多重化データを前記スクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化し、該多重化されて得られる第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行い、該リードソロモン符号を付加した後、フレーム同期信号を含むシステムデータを付加した第三の多重化データに対して畳込み符号化を行う際に、該畳込み符号のレートを切り替えることにより、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度及び前記システムデータの伝送速度を可変として、伝送速度を一定に保つように前記畳込み符号化されたデジタル多重化データを送信側装置から受信して、前記デジタルビデオデータと前記デジタルオーディオデータに分離するデジタルデータ分離方法において、
前記デジタル多重化データをビタビ復号することにより誤り訂正符号化するビタビ復号化ステップと、
前記ビタビ復号化ステップでビタビ復号された前記第三のデジタル多重化データから前記フレーム同期信号を含むシステムデータを分離し、付加されているリードソロモン符号を用いて誤り訂正を行うリードソロモン復号化ステップと、
前記リードソロモン復号化ステップによって得られた前記第二の多重化データから前記スクランブル制御データと前記スクランブルデータとを分離するステップと、
分離された前記スクランブル制御データにより前記スクランブルデータをデスクランブルするデスクランブルステップと、
前記デスクランブルステップで得られた前記第一の多重化データから前記デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを分離するステップとからなり、
前記ビタビ復号化ステップは、前記送信側装置で前記デジタル多重化データに施された畳込み符号のレートに応じて、ビタビ復号を行うことを特徴とするデジタルデータ分離方法。
【請求項７】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化し、該多重化された第一の多重化データをスクランブルし、該スクランブルされたスクランブルデータと前記第一の多重化データを前記スクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化し、該多重化されて得られる第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行い、該リードソロモン符号を付加した後、畳込み符号化を行うとともに、該畳込み符号化の際に、該畳込み符号のレートを切り替えることにより、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度を可変するとともに、前記切り替えられた畳込み符号のレートに関係なく前記デジタルオーディオデータの伝送速度を一定に保つようにして畳込み符号化されたデジタル多重化データを送信側装置から受信して、前記デジタルビデオデータと前記デジタルオーディオデータに分離するデジタルデータ分離装置において、
前記デジタル多重化データをビタビ復号することにより誤り訂正符号化するビタビ復号化手段と、
前記ビタビ復号化手段でビタビ復号されたデータに付加されているリードソロモン符号を用いて誤り訂正を行うリードソロモン復号化手段と、
前記リードソロモン復号化手段によって得られた前記第二のデジタル多重化データから前記スクランブル制御データと前記スクランブルデータとを分離して、該分離されたスクランブル制御データにより該スクランブルデータをデスクランブルするデスクランブル手段と、
前記デスクランブル手段で得られた前記第一のデジタル多重化データから前記デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを分離する手段とからなり、
前記ビタビ復号化手段は、前記送信側装置で前記デジタル多重化データに施された畳込み符号のレートに応じて、ビタビ復号を行うことを特徴とするデジタルデータ分離装置。
【請求項８】
デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを多重化し、該多重化された第一の多重化データをスクランブルし、該スクランブルされたスクランブルデータと前記第一の多重化データを前記スクランブルする時に用いたスクランブル制御データとを多重化し、該多重化されて得られる第二の多重化データに対してリードソロモン符号化を行い、該リードソロモン符号を付加した後、フレーム同期信号を含むシステムデータを付加した第三の多重化データに対して畳込み符号化を行う際に、該畳込み符号のレートを切り替えることにより、該切り替えられた畳込み符号のレートに応じて前記デジタルビデオデータの伝送速度及び前記システムデータの伝送速度を可変として、伝送速度を一定に保つように前記畳込み符号化されたデジタル多重化データを送信側装置から受信して、前記デジタルビデオデータと前記デジタルオーディオデータに分離するデジタルデータ分離装置において、
前記デジタル多重化データをビタビ復号することにより誤り訂正符号化するビタビ復号化手段と、
前記ビタビ復号化手段でビタビ復号された前記第三のデジタル多重化データから前記フレーム同期信号を含むシステムデータを分離し、付加されているリードソロモン符号を用いて誤り訂正を行うリードソロモン復号化手段と、
前記リードソロモン復号化手段によって得られた前記第二のデジタル多重化データから前記スクランブル制御データと前記スクランブルデータとを分離して、該分離されたスクランブル制御データにより該スクランブルデータをデスクランブルするデスクランブル手段と、
前記リードソロモン復号化手段によって得られた前記第二のデジタル多重化データから前記スクランブル制御データと前記スクランブルデータとを分離して、該分離されたスクランブル制御データにより該スクランブルデータをデスクランブルするデスクランブル手段と、
前記デスクランブル手段で得られた前記第一のデジタル多重化データから前記デジタルビデオデータとデジタルオーディオデータとを分離する手段とからなり、
前記ビタビ復号化手段は、前記送信側装置で前記デジタル多重化データに施された畳込み符号のレートに応じて、ビタビ復号を行うことを特徴とするデジタルデータ分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
近年、衛星を利用する放送通信が実現されているが、オーディオのみの放送通信を除いてフルデジタルで伝送できる通信方式はいまだ実現されていない。
本発明は、オーディオ、ビデオ等の信号をフルデジタルでユーザの目的に応じて冗長度を切り替えて伝送することのできるデジタル多重伝送方法に関するものであり、特に衛星を利用する伝送装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
放送通信によるテレビジョン放送などにおいて、デジタル音声データ及びデジタルデータを伝送する従来の例を図１３に示す。
この図は、デジタル音声データ及びデジタルデータを伝送する２次元のフレーム構成であり、この図において、音声１ないし音声４はそれぞれ１サンプルにつき１０ビットに圧縮された音声データ、レンジビットは量子化ビット範囲を示す１ビットのレンジを示すビット、データは１サンプル１５ビットで構成されたデジタルデータ、訂正符号は１ビット誤り訂正２ビット誤り検出ができる７ビットのＢＣＨ符号で構成された誤り訂正符号である。
【０００３】
図１３に示すフレームは、横方向が６３ビット、縦方向が３２ビットで構成され、２０４８ビットで１フレームが構成されている。このフレームの横方向の６３ビットのうち、レンジビットに１ビット、音声１ないし音声４の１サンプルにつきそれぞれ１０ビットずつで４０ビット、デジタルデータの１サンプルに１５ビット、そして誤り訂正符号に７ビットが割り当てられている。
【０００４】
また、縦方向は３２サンプルの音声１ないし音声４のデジタル音声データおよびデジタルデータが縦に並べられて３２ビットとされている。
誤り訂正符号は、フレームの横方向を構成するレンジビット及び音声１ないし音声４及びデジタルデータを合わせた５６ビットに対する誤りを訂正するための符号である。
そして、このフレームを図に示すように縦に走査することによりインターリーブを施して伝送路に送出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような、衛星を用いる従来の多重伝送方式においては、衛星からの送信出力が限られており、雨等の悪天候の時や受信アンテナが小さい時は正常な伝送が出来ず画像等が乱れることがあった。このような時は、画像の品質を落とす代わりに冗長度を増加して誤り訂正符号を強力にすれば、伝送速度を変えることなくある程度の品質の画像を正常に受信することが出来る。
また、受信アンテナが大きい時や晴天の時は冗長度を減少して画像の品質を向上すれば、伝送速度を変えることなく優れた画像を受信することができる。
【０００６】
さらに、衛星の保有する伝送帯域の内の割り当て帯域幅が変更された時は伝送速度を変更して伝送しなければ伝送できなかったり、効率的な伝送をすることはできない。
しかしながら、上記したような従来の多重伝送方式においては、フレーム構成や誤り訂正符号の構成が固定されているため、画像の品質や誤り訂正符号の構成を変更することができず、また伝送速度も切り替えることができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は誤り訂正符号の冗長度を切り替えられるようにするとともに、冗長度を切り替えた時に主にデジタルビデオデータの情報速度を変更することにより、伝送速度を一定にすることができるように多重化フレームを構成したデジタル多重伝送方式を提供することを目的としている。
さらに、伝送速度の変更にともない主にデジタルビデオデータの情報速度を切り替えられるように多重化フレームを構成したデジタル多重伝送方法とその装置を提供することを目的をしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル多重伝送方法は、上記問題点を解決するために、多重化フレームを２次元で構成するとともに、この多重化フレームにデジタルビデオデータやデジタルオーディオデータの境界が縦に直線となるように各データを縦割りで割りつけ、さらに、これらのデジタルデータの誤り訂正手段をリードソロモン符号による誤り訂正と、畳込み符号による誤り訂正との２重の誤り訂正手段により構成すると共に、畳込み符号の冗長度を切り替えられるようにし切り替えられた冗長度に応じてデジタルビデオデータの１フレーム内の割りつけ幅を変更するようにしたものである。
【０００９】
【作用】
上記のように構成された本発明のデジタル多重伝送方式によれば、畳込み符号の冗長度や１フレーム内のデジタルデータの情報量をシステムの目的や性格により自由に設定することができるため、ユーザの目的に応じたシステムを構築することができる。
したがって、受信アンテナが小さい時や悪天候の時は畳込み符号の冗長度を大きくして強力な誤り訂正能力の訂正符号ととすることにより誤りの多いデジタルデータを正常に復調することができる。
【００１０】
また、畳込み符号の冗長度を小さくして１フレーム内のデジタルデータの情報量を大きくすれば画質を向上することができる。
さらに、伝送に使用できる伝送帯域幅に応じてデジタルデータの情報量を変更することができるため、より自由にユーザの目的に応じたシステムを構築することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明が適用されるデジタル多重伝送方式のエンコーダを図１に示す。
この図において、１はビデオ信号を高能率符号化するビデオ符号器、２はオーディオ信号を高能率符号化する音声符号器、３は符号化されたデジタルのビデオデータと符号化されたデジタルのオーディオデータ及びデジタルの予備データとを多重化する第１のマルチプレクサ、４はコンディショナルアクセスするために多重化されたデータをスクランブルするスクランブラ、５はスクランブル用系列を発生してスクランブラ４に印加すると共に、スクランブル鍵の情報を第２のマルチプレクサ７に印加するスクランブル制御器である。
【００１２】
さらに、６は外部からスクランブル制御器をコントロールするための外部コンピュータ、７はスクランブルされたデータとスクランブル鍵の情報とを多重化して後述する２次元のフレームを構成する第２のマルチプレクサ、８は２次元のフレームの横方向を符号ブロックとしてリードソロモン符号化を行うリードソロモン符号器、９はシステムデータを２次元のフレームに付加する第３のマルチプレクサ、１０は冗長度を切り替えることのできる畳込み符号化を２次元のフレームに行う畳込み符号器、１１は畳込み符合化された多重データを４相位相変調して中間周波信号とするＱＰＳＫ変調器である。
【００１３】
図１に示すエンコーダは、たとえば図３に示す２次元のフレーム構成となるように多重化している。図３は情報速度４０．９６Ｍｂｐｓの多重化データに、レート５／６の畳込み符号化を行い伝送速度４９．１５２Ｍｂｐｓとして伝送する場合のフレーム構成であり、横１６０ビット、縦６４×８ビットのフレームサイズを有しフレーム周波数は５００Ｈｚとされている。
【００１４】
この図において、最初の領域はフレーム同期パターンを先頭としフレーム内における構成等を示すシステムデータに割り当てられた１×６４ワードの領域である。次の領域は、予備データ１、予備データ２にそれぞれ割り当てられた１×６４ワードの領域であり、これらのデータ領域はユーザが自由に使用できる領域である。
さらに、次の１×６４ワードの領域には、スクランブル鍵の情報等のコンディショナルアクセスのための情報であるスクランブル制御データに割り当てられている。次の領域はオーディオデータに割り当てられた２×６４ワードの領域であり、オーディオデータの領域に隣接してビデオデータに割り当てられた１４２×６４ワードの領域があり、最後の１２×６４ワードの領域はフレームの横方向の符号ブロックを単位として誤り訂正を行うように付加された１２ワードのリードソロモン符号に割り当てられた領域である。
【００１５】
このように、各データの境界が縦の直線となるようにフレームを縦割りして各データに伝送する領域がそれぞれ割り当てられており、各データの情報速度は次のようになる。
ビデオデータ            ３６．３５２Ｍｂｐｓ
オーディオデータ              ５１２ｋｂｐｓ
予備データ１                  ２５６ｋｂｐｓ
予備データ２                  ２５６ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ        ２５６ｋｂｐｓ
システムデータ                ２５６ｋｂｐｓ
リードソロモン符号        ３．０７２Ｍｂｐｓ
【００１６】
次に、図１に示すエンコーダの動作を図３を参照しながら説明する。
ビデオ信号及びオーディオ信号はそれぞれ符号器１、符号器２により圧縮符号化されて高能率の符号データに変換される。高能率の符号データに変換されたビデオデータとオーディオデータは、予備データと共に第１のマルチプレクサ３に印加され、時系列的に多重化される。
【００１７】
多重化されたデータはスクランブラ４に印加されコンディショナルアクセスを行うためにスクランブルされる。スクランブラ４にはスクランブル制御回路５からスクランブル用系列が印加されており、このスクランブル用系列により第１のマルチプレクサから出力される多重データはスクランブルされる。
また、スクランブル制御器５からは受信側でデスクランブルするためにスクランブル鍵の情報等のスクランブル制御データが出力され第２のマルチプレクサに印加されている。
【００１８】
さらに、コンディショナルアクセスを外部から制御できるように、外部コンピュータ６がスクランブル制御器５に接続されている。
スクランブラ４でスクランブルされた多重化データとスクランブル制御データは第２のマルチプレクサで多重化されて図３に示すような領域が割り当てられたフレーム構成とされる。
そして、伝送誤りを訂正するために予備データから横方向の１４７ワードのブロックに対して、１２ワードのリードソロモン符号がリードソロモン符号器８により、図３に点線で示すようにフレームに付加される。
【００１９】
さらに、フレームの先頭にシステムデータが第３のマルチプレクサ９により付加されて図３に示す構成のフレームとされる。
なお、フレームの先頭に位置するシステムデータ内のフレーム同期パターンは、例えば  ００００  ０１００  １００１  ００１０  １０１０  １１０１  １１００  １１１０  の３２ビットで構成されたパターンとなっており、受信側ではこのパターンを検出することによりフレームを検出したことを検知するようになされている。
【００２０】
また、各ワードは縦方向に８ビット１ワードとして配置されており、このためリードソロモン符号を含めたフレームの横方向の１符号ブロックは８×１６０ビットで構成されている。
したがって、この場合の情報伝送速度は、
１６０×６４×８×５００＝４０．９６Ｍｂｐｓ
となる。
【００２１】
次に、図３に示すフレームのデータは図に示すように上から下の縦方向に走査されてマルチプレクサ９から送出されて畳込み符号器１０に印加され、この畳み込み符号器１０により５／６のレートで畳込み符号化される。この畳込み符号化は伝送される多重データに冗長度を与えて、誤り訂正をするために行う符号化であり、受信側において、畳み込み符号化されたデータを、例えばビタビ復号することにより誤り訂正をデータに施すことができる。
なお、上記縦方向に走査してフレームのデータを送出することをインターリーブといい、インターリーブを施すと伝送路で受けるバーストエラーを分散した短いエラーとすることが出来る。
【００２２】
ここで、畳込み符号器１０から出力されるデータの速度がこのエンコーダの伝送速度になるわけであるが、この伝送速度は、
４０．９６÷５／６＝４９．１５２Ｍｂｐｓ
となる。
そして、畳込み符号器１０で畳込み符号化された多重データが変調信号とされてＱＰＳＫ変調器１１に印加され、４相位相変調が行われて中間周波数信号とされる。この４相位相変調が行われた中間周波数信号は、図示しない送信部に印加されて送信周波数とされ、例えば、衛星のアンテナから送信される。
【００２３】
このように送信されたデジタル多重データを、例えば地上に設けたアンテナで受信し、さらに受信部に設けたデコーダにより復号するのであるが、このデコーダのブロック図を図２に示す。
【００２４】
図２において、２０は受信した４相位相変調された中間周波信号を４相位相復調するＱＰＳＫ復調器、２１は畳込み符合された多重データをビタビ復号することにより誤り訂正を行うビタビ復号器、２２はデインターリーブされたフレームからシステムデータを分離する第１のデマルチプレクサ、２３はデインターリーブされたフレームの横方向のブロックを単位として付加されたリードソロモン符号を用いてデータの誤り訂正を行うリードソロモン復号器、２４はスクランブル制御データを分離する第２のデマルチプレクサ、２５はデスクランブル制御器２６から印加されたデスクランブル用系列によりデマルチプレクサの出力データをデスクランブルするデスクランブラである。
【００２５】
さらに、２６はマルチプレクサ２４で分離されたスクランブル制御データからデスクランブル用系列を発生してスクランブラに印加するデスクランブラ制御器、２７はユーザの所持しているＩＣカードにメモリされているデータによりデスクランブルするために、デスクランブル制御器２６に接続されているＩＣカードリーダ、２８はデスクランブルされた多重データをビデオデータとオーディオデータと予備データとに分離する第３のデマルチプレクサ、２９はビデオデータを復号してビデオ信号とするデコーダ、３０はオーディオデータを復号してオーディオ信号とするデコーダである。
【００２６】
図２に示すデコーダにおいて、中間周波数信号ＩＦはＱＰＳＫ復調器２１により４相位相復調され、ビタビ復号器２２に印加される。ビタビ復号器２２により畳込み符号化されたデジタルデータの誤りが訂正されて復号される。
ビタビ復号器２２の出力はデインタリーブされて、図３に示すようなフレームに再構成される。再構成されたフレームからシステムデータが第１のデマルチプレクサ２２により分離され、さらに、フレームの横方向のブロックを単位としてブロックの誤りが、送信側で付加されたリードソロモン符号を用いてリードソロモン復号器２３により訂正される。
【００２７】
リードソロモン復号器２３により誤り訂正されたデジタルデータは第２のデマルチプレクサ２４に印加されてデスクランブル制御データが分離されデスクランブル制御器２６に印加される。これにより、デスクランブル制御器２６はデスクランブル用系列を発生しデスクランブラ２５に印加する。
デスクランブラ２５にはスクランブルされたデジタルデータが印加されており、このデジタルデータはデスクランブル用系列によりデスクランブルされて、第３のデマルチプレクサ２８に供給される。
【００２８】
そして、第３のデマルチプレクサ２８によりビデオデータとオーディオデータと予備データとに分離される。ビデオデータとオーディオデータとはそれぞれデコーダ２９とデコーダ３０により復号されることにより元のデータとされる。
なお、コンディショナルアクセスのために行うスクランブラに使用するスクランブル用系列としては、一般にＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｎｏｉｓｅ）系列が用いられている。
【００２９】
多重化のためのフレームの構成は図３に示すものに限らず、使用できる伝送帯域幅及び畳み込み符号のレートに応じてフレキシブルに設定することができる。次に、伝送速度を切り替えた時のいくつかのフレーム構成の例を図４ないし図６に示す。
【００３０】
図４に示すフレーム構成は、情報速度が２０．４８Ｍｂｐｓのデータに、レート５／６の畳込み符号化を行い伝送速度を２４．５７６Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数２５０Ｈｚとした時の例である。
このフレームは横１６０ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に２×６４ワード、スクランブル制御データに２×６４ワード、オーディオデータに４×６４ワード、ビデオデータに１３８×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれ割り当てられている。
【００３１】
この結果、それぞれのデータの速度は次のようになる。
ビデオデータ            １７．６６４Ｍｂｐｓ
オーディオデータ              ５１２ｋｂｐｓ
予備データ１                  １２８ｋｂｐｓ
予備データ２                  ２５６ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ        ２５６ｋｂｐｓ
システムデータ                １２８ｋｂｐｓ
リードソロモン符号        １．５３６Ｍｂｐｓ
この図に示すフレーム構成では、伝送速度が低下したことをビデオデータの速度を主に低下させることにより吸収している。
【００３２】
図５に示すフレーム構成は情報速度が１０．２４Ｍｂｐｓのデータに、レート５／６の畳込み符号化を行い伝送速度を１２．２８８Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数を１２５Ｈｚとした例である。
このフレームは横１６０ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に４×６４ワード、スクランブル制御データに４×６４ワード、オーディオデータに８×６４ワード、ビデオデータに１３０×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれ割り当てられている。
【００３３】
この結果、各データの情報速度は次のようになる。
ビデオデータ              ８．３２Ｍｂｐｓ
オーディオデータ              ５１２ｋｂｐｓ
予備データ１                    ６４ｋｂｐｓ
予備データ２                  ２５６ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ        ２５６ｋｂｐｓ
システムデータ                  ６４ｋｂｐｓ
リードソロモン符号            ７６８ｋｂｐｓ
【００３４】
図６に示すフレーム構成は情報速度が５．１２Ｍｂｐｓのデータに、レート５／６の畳込み符号化を行い伝送速度を６．１４４Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数を６２．５Ｈｚとした例である。
このフレームは横１６０ワード、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データに１×６４ワード、予備データ２に８×６４ワード、スクランブル制御データに８×６４ワード、オーディオデータに１６×６４ワード、ビデオデータに１１４×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれ割り当てられている。
【００３５】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータ              ３．６４８Ｍｂｐｓ
オーディオデータ              ５１２ｋｂｐｓ
予備データ１                    ３２ｋｂｐｓ
予備データ２                  ２５６ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ        ２５６ｋｂｐｓ
システムデータ                  ３２ｋｂｐｓ
リードソロモン符号            ３８４ｋｂｐｓ
【００３６】
上記図３ないし図６に示すフレームは、伝送速度が小さくなるにつれてビデオデータの速度を小さくすることにより伝送速度の低下に対応させている。
このように、伝送速度の低下にともないビデオデータの速度を低下させると、ハイビジョンやハイクォリティの画像は伝送できなくなるが、動きの遅い映画やムービーの画像は十分伝送することができる。
【００３７】
次に、図７畳み込み符号のレートを切り替えた時のフレーム構成の例を図７ないし図１０に示す。
図７は、情報速度１０．７５２Ｍｂｐｓのデータに、レート７／８の畳み込み符号化を行い伝送速度１２．２８８Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数１２５Ｈｚとしたときのフレーム構成である。
このフレームは、横１６８ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に４×６４ワード、スクランブル制御データに４×６４ワード、オーディオデータに８×６４ワード、ビデオデータに１３８×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれ割り当てられている。
【００３８】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータ            ８．８３２Ｍｂｐｓ
オーディオデータ            ５１２Ｋｂｐｓ
予備データ１                  ６４Ｋｂｐｓ
予備データ２                ２５６Ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ            ２５６Ｋｂｐｓ
システムデータ                ６４Ｋｂｐｓ
リードソロモン符号          ７６８Ｋｂｐｓ
【００３９】
図８は、情報速度９．２１６Ｍｂｐｓのデータをレート３／４の畳み込み符号化を行い伝送速度１２．２８８Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数１２５Ｈｚとしたときのフレームの構成である。
このフレームは、横１４４ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に４×６４ワード、スクランブル制御データに４×６４ワード、オーディオデータに８×６４ワード、ビデオデータに１１６×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれのデータにを割り当てられている。
【００４０】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータ            ７．４２４Ｍｂｐｓ
オーディオデータ            ５１２Ｋｂｐｓ
予備データ１                  ６４Ｋｂｐｓ
予備データ２                ２５６Ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ            ２５６Ｋｂｐｓ
システムデータ                ６４Ｋｂｐｓ
リードソロモン符号          ７６８Ｋｂｐｓ
【００４１】
図９は、情報速度８．１９２Ｍｂｐｓのデータをレート２／３の畳み込み符号化を行い伝送速度１２．２８８Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数１２５Ｈｚとしたときのフレームの構成である。
このフレームは、横１２８ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に４×６４ワード、スクランブル制御データに４×６４ワード、オーディオデータに８×６４ワード、ビデオデータに９８×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれのデータにを割り当てられている。
【００４２】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータ            ６．２７２Ｍｂｐｓ
オーディオデータ            ５１２Ｋｂｐｓ
予備データ１                  ６４Ｋｂｐｓ
予備データ２                ２５６Ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ            ２５６Ｋｂｐｓ
システムデータ                ６４Ｋｂｐｓ
リードソロモン符号          ７６８Ｋｂｐｓ
【００４３】
図１０は、情報速度６．１４４Ｍｂｐｓのデータをレート１／２の畳み込み符号化を行い伝送速度１２．２８８Ｍｂｐｓとし、フレーム周波数１２５Ｈｚとしたときのフレームの構成である。
このフレームは、横９６ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に４×６４ワード、スクランブル制御データに４×６４ワード、オーディオデータに８×６４ワード、ビデオデータに６６×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれのデータにを割り当てられている。
【００４４】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータ            ４．２２４Ｍｂｐｓ
オーディオデータ            ５１２Ｋｂｐｓ
予備データ１                  ６４Ｋｂｐｓ
予備データ２                ２５６Ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ            ２５６Ｋｂｐｓ
システムデータ                ６４Ｋｂｐｓ
リードソロモン符号          ７６８Ｋｂｐｓ
【００４５】
以上説明したように、伝送速度を４段階に、畳み込み符号のレートを５段階に切り替えた時の、変更される情報速度やフレーム周波数及びフレームの横サイズの対応表を図１１に示す。
この図において、帯域幅は、衛星等の送信装置が有する伝送帯域の内からデジタル多重データの伝送に割り当てられた帯域幅であり、この帯域幅に応じて伝送速度が決定される。そして、伝送速度により情報速度も決定されるが、本発明では畳み込み符号化のレートと伝送速度とにより情報速度を決定するようにしている。
【００４６】
このため、伝送速度を一定としても、畳み込み符号のレートを切り替えることにより次のような動作を行うことが出来る。伝送路の品質が劣化したときは畳み込み符号のレートを落とすよう切り替えて冗長度を増加させ、誤り訂正能力を強力にすることにより正常な受信をする。また、伝送路の品質が良好な時は畳み込み符号のレートを上げるよう切り替えることより、情報速度を上げて大量のデータを高速に伝送することが出来る。
【００４７】
そして、例えば映画やムービーは４Ｍｂｐｓないし５Ｍｂｐｓの情報速度で伝送し、一般のテレビは１０Ｍｂｐｓ付近の情報速度を用いて送り、高品質のテレビ画像を必要とするときは２０Ｍｂｐｓ付近の情報速度を用いて伝送し、また、ＨＤＴＶの時は３０Ｍｂｐｓないし４０Ｍｂｐｓの情報速度を選択して伝送すればよい。
【００４８】
次に、本発明の第２実施例のフレーム構成の一例を図１２に示す。
この図において、上記説明したフレームと異なる点は、ビデオデータとオーディオデータとをパケットとして伝送している点である。すなわち、システムデータ、予備データ１、予備データ２、スクランブル制御データ及びリードソロモン符号に縦割りで領域を割り当てている構成は同じであるが、ビデオデータとオーディオデータに割り当てられた領域を、ビデオデータとオーディオデータとのパケットとしたものである。
【００４９】
図１２（ａ）は情報速度３２．７６８Ｍｂｐｓ、畳み込み符号のレート４／５の時の伝送速度４０．９６Ｍｂｐｓ、レート２／３の時の伝送速度４９．１５２Ｍｂｐｓ及びフレーム周波数５００Ｈｚの時のフレーム構成であり、同図（ｂ）はパケット部を構成する１パケットの構成である。
このフレームは、横１２８ビット、縦６４ワードで構成されており、システムデータに１×６４ワード、予備データ１に１×６４ワード、予備データ２に１×６４ワード、スクランブル制御データに１×６４ワード、オーディオデータとビデオデータのパケット部に１１２×６４ワード及びリードソロモン符号に１２×６４ワードの領域がそれぞれ割り当てられている。
【００５０】
この結果、各データの速度は次のようになる。
ビデオデータとオーディオデータ  ２８．６７２Ｍｂｐｓ
予備データ１                          ２５６Ｋｂｐｓ
予備データ２                          ２５６Ｋｂｐｓ
スクランブル制御データ                      ２５６Ｋｂｐｓ
システムデータ                        ２５６Ｋｂｐｓ
リードソロモン符号                ３．０７２Ｍｂｐｓ
【００５１】
また、１パケットは図１２（ｂ）に示すように８ビット１ワードのワードを縦に配置して１１２ワードで構成されており、パケットの先頭にはパケット内のデータが何のデータであるか及び多重化の情報等を示すヘッダが位置しており、そのつぎにビデオデータあるいはオーディオデータ等のパケット化されたデータとなっており、最後に誤りを検出するＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）符号となっており、ヘッダが２ワード、データが１０８ワード、ＣＲＣ符号が２ワードで構成されている。
【００５２】
このパケットが縦に６４パケット並べられて図１２（ａ）に示すパケット部とされているが、ヘッダのフラグによりビデオデータかオーディオデータかを選択して伝送することが出来るため、パケット部内のビデオデータやオーディオデータの多重チャンネル数を任意に設定してパケット部を構成することができる。
このため、例えば高速の情報速度のビデオデータを２チャンネル送る替わりに、低速の情報速度のビデオデータを３チャンネル送るといったような、チャンネルの設定を行うこともできる。
【００５３】
また、パケットを用いてスクランブル制御データも伝送するようにすると、パケット単位でスクランブルの「オン」「オフ」の制御や、複数のスクランブル用系列の切り替えを制御することが出来るため、特定のチャンネルのスクランブルの解除や不正解読を防止することが出来る。
図１２にパケットを用いるフレームの一例を示したが、フレームのサイズ等はこれに限らず、伝送速度等に応じて変更してもよい。また、パケットのヘッダ長は２ワードに限らず、さらにＣＲＣ符号は必要に応じて除去してもよく、パケットサイズも同図（ｂ）に示すものでなくてもよい。
【００５４】
なお、リードソロモン符号の訂正能力を上げるために検査ワード数を増加させてもよい。また、より多くの情報を伝送するためにリードソロモン符号の検査ワード数を１２ワードより少なく設定してもよく、予備データの数やオーディオデータの情報量を増減してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
上記のように構成された本発明のデジタル多重伝送方法によれば、畳込み符号のレートや１フレーム内のデジタルデータの情報量をシステムの目的や性格により自由に設定することができるため、ユーザの目的に応じたシステムを構築することができる。
さらに、伝送に使用できる伝送帯域幅に応じてデジタルデータの情報量を変更することができるため、より自由にユーザの目的に応じたシステムを構築することができる。
【００５６】
さらに、フレームの一部をパケットとすることにより、このパケット内のデータの多重チャンネル数を任意に設定することが出来るようになり、また、パケットでスクランブル制御データも伝送することにより、パケット単位でスクランブルの制御が出来るようになり、このため不正解読の防止や特定のチャンネルのスクランブルの解除が出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタル多重伝送方法のエンコーダのブロック図である。
【図２】本発明のデジタル伝送方法のデコーダのブロック図である。
【図３】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図４】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図５】本発明のデジタル伝送方法フレーム構成の一例を示す図である。
【図６】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図７】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図８】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図９】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明のデジタル伝送方法のフレーム構成の一例を示す図である。
【図１１】伝送速度と情報速度をフレーム周波数とフレームの横サイズとの対応表である。
【図１２】本発明のデジタル伝送方法のパケットを用いるフレーム構成の一例を示す図である。
【図１３】従来の音声をデジタルで多重伝送するフレームを示す図である。
【符号の説明】
１    ビデオ符号器
２    音声符号器
３    第１のマルチプレクサ
４    スクランブラ
５    スクランブル制御器
６    外部コンピュータ
７    第２のマルチプレクサ
８    リードソロモン符号器
９    第３のマルチプレクサ
１０  畳込み符号器
１１  ＱＰＳＫ変調器
２０  ＱＰＳＫ復調器
２１  ビタビ復号器
２２  第１のデマルチプレクサ
２３  リードソロモン復号器
２４  第２のデマルチプレクサ
２５  デスクランブラ
２６  デスクランブル制御器
２７  ＩＣカード
２８  第３のデマルチプレクサ
２９  ビデオデコーダ
３０  音声デコーダ
【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】
0003581377.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003581377.tif 000013
【図１３】
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