(57)【要約】  【課題】  【解決手段】圧縮されていないＨＤＴＶ映像のワイヤレス送信の装置および方法が、ワイヤレスリンクを介した膨大な量の情報を送信する課題を克服する。これは、映像要素の変換係数を、ＯＦＤＭシンボルなどの通信シンボルに直接的にマップすることにより実現される。重要な変換係数の主要部分、例えば、各映像要素の低い周波数を表わす係数のＭＳＢ、特に、低い周波数要素の量子化された値が、例えば、ＱＰＳＫあるいはＱＡＭを利用して粗い表示で送信される。映像要素の高い周波数を表わす係数、低い周波数要素の量子化エラー値、あるいはこれらの非線形変換は、細かい配置内の点を有する複素数の実数部および虚数部の対として送信される。本発明はさらに、トランスミッタおよびレシーバペアの遅延およびバッファのない実施例を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ遅延がない実質的に圧縮されていない高解像度の映像信号の送信用装置であって、
圧縮されていない映像信号要素を受信する手段と、
複数の係数を提供するために、前記圧縮されていない映像信号要素を非相関変換を実行する手段と、
前記係数それぞれを送信シンボルにマップする手段とを具えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記送信が、ワイヤレス送信を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置がさらに、
前記変換係数の一部を取り出す手段を有する装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記変換係数の一部を取り出す手段がさらに、前記高解像度の映像信号の先行するフレームに依存することなく取り出す手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記高解像度の映像信号の送信が、バッファの無い送信を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記非相関変換が、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記送信シンボルが、直交周波数分割多重化（orthogonal frequency division multiplexing）（ＯＦＤＭ）送信スキームを具えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置がさらに、
前記変換係数を送信するＯＦＤＭトランスミッタを具えることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記ＯＦＤＭトランスミッタが、マルチインプットマルチアウトプット（ＭＩＭＯ）リンクを介した送信手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記圧縮されていない要素が、輝度信号および色差信号を具える要素デジタル形式を具えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置がさらに、前記高解像度の映像信号の色空間を前記要素デジタル形式に変換する手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項３に記載の装置において、前記変換係数の一部を取り出す手段が、前記高解像度の映像信号の実質的に圧縮されていないワイヤレス送信を維持するのに十分な数の前記係数のみを取り出す手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記変換係数を取り出す手段が、前記高解像緯度の映像信号の輝度信号に関連する全体で６４個の係数から４５乃至６４個の係数を残すことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置において、前記変換係数の一部を取り出す手段が、前記高解像度の映像信号の色差信号に関連する全体で６４個の係数から１２乃至６４個の係数を残すことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の装置において、前記マップする手段が、
前記複数の係数を、低い周波数を表わす係数を含む第１群と、高い周波数を表わす係数を含む第２群に分割することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置がさらに、
前記第１群から粗い値を生成する量子化手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置がさらに、
シンボルの複数の配置点のうちの一つに粗い値をマップする手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置がさらに、
標準的なパイロット信号に加えて追加のパイロット信号を生成する手段と、
前記粗い値のうちの一つを送信すべく、前記追加のパイロット信号のうちの少なくとも一つを利用する手段とを具えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置がさらに、
前記第１群から量子化エラー値を生成する手段と、
前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数を、シンボルの複数の複素数として表わす手段とを具え、各複素数の値が、前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数から第１の値および第２の値の双方を具え、前記第１の値は、複素数の値の実数部分として表わされ、前記第２の値は、前記複素数の値の虚数部分として表わされることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置において、前記高解像度の映像信号は、１秒につき少なくとも４５フレームの送信レートを有することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の装置において、前記高解像度の映像信号が、１秒につき１００Ｍｂｐｓ以上の圧縮されていないデータレートを有することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置において、前記高解像度の映像信号が、１秒につき０．６Ｇビットよりも大きい圧縮されていないデータレートを有することを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の装置において、前記非相関変換を実行する手段が、前記高解像度の映像信号のピクセルブロックを処理する手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置において、前記ピクセルブロックが、８ピクセル×８ピクセルの長方形を具えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の装置において、前記非相関変換を実行する手段が、前記高解像度の映像信号の複数のピクセルブロックを処理する手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１に記載の装置であって、
映像信号のフレームの総てのピクセルに対し前記非相関変換を実行する手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１に記載の装置がさらに、
前記係数の少なくとも一つの非線形変換を実行することを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２８に記載の装置であって、前記非線形変換の前に、係数の非線形機能のパワーを前記係数のパワーに調整する手段を具える非線形変換を実行する手段を具えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
実質的に圧縮されていない高解像度の映像信号の送信方法であって、当該方法が、
前記高解像度の映像信号の圧縮されていない要素を受信するステップと、
複数の係数を提供すべく、前記圧縮されていない映像信号の要素を非相関変換するステップと、
前記係数それぞれを送信シンボルにマップするステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法がさらに、
ワイヤレスリンクおよびワイヤリンクを介して前記送信シンボルを送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法において、前記係数の一部を取り出すステップが、前記高解像度の映像信号の先行するフレームに依存することなく行われることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の方法において、前記非相関変換が、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の方法において、前記送信シンボルが、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）送信スキームのシンボルを具えることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２９に記載の方法がさらに、
前記高解像度の映像信号の色空間を要素デジタル形式に変換するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の方法がさらに、
ＯＦＤＭトランスミッタによりシンボルストリームを送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、前記シンボルストリームを送信するステップがさらに、
マルチインプットマルチアウトプット（ＭＩＭＯ）リンクを介して送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項２９に記載の方法がさらに、
前記変換係数の一部を取り出すステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、前記変換係数の一部を取り出すステップがさらに、
前記高解像度の映像信号の実質的に圧縮されていないワイヤレス送信を維持するのに十分な数の前記係数のみを取り出すステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、前記変換係数を取り出すステップがさらに、
前記高解像緯度の映像信号の輝度信号に関連する全体で６４個の係数から４５乃至６４個の係数を残すステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３８に記載の方法において、前記変換係数を取り出すステップが、
前記高解像度の映像信号の色差信号に関連する全体で６４個の係数から１２乃至６４個の係数を残すステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項２９に記載の方法において、前記マップするステップがさらに、
前記複数の係数を、低い周波数を表わす係数を含む第１群と、高い周波数を表わす係数を含む第２群に分割するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、前記マップする方法がさらに、
前記第１群の値を量子化することにより、粗い値を生成するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法がさらに、
シンボルの複数の配置点のうちの一つに粗い値をマップするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法がさらに、
標準的なパイロット信号に加えて追加のパイロット信号を生成するステップと、
前記粗い値のうちの一つを送信すべく、前記追加のパイロット信号のうちの少なくとも一つを利用するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４２に記載の方法がさらに、
前記第１群から量子化エラー値を生成するステップと、
前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数を、シンボルの複数の複素数として表わすステップとを具え、各複素数の値が、前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数から第１の値および第２の値の双方を具え、前記第１の値は、複素数の値の実数部分として表わされ、前記第２の値は、前記複素数の値の虚数部分として表わされることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項２９に記載の方法において、前記非相関変換を実行するステップがさらに、
前記高解像度の映像信号のピクセルブロックを処理するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法において、前記ピクセルブロックが、８ピクセル×８ピクセルの長方形を具えることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項２９に記載の方法において、前記圧縮されていない要素が、輝度信号および色差信号を具える要素デジタル形式を具えることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項２９に記載の方法において、前記非相関変換を実行するステップが、映像信号のフレームの総てのピクセルに対し前記変換を実行することを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項２９に記載の方法がさらに、
前記係数の少なくとも一つの非線形変換を実行するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法であって、非線形変換を実行するステップが、前記非線形変換の前に、係数の非線形機能のパワーを前記係数のパワーに調整するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項５２】
実質的に圧縮されていない高解像度の映像信号を送信および受信するシステムであって、
トランスミッタであって、
前記高解像度の映像信号の圧縮されていない要素を受信する手段と、
複数の係数を供給すべく、前記圧縮されていない要素に非相関変換を実行する手段と、
残った係数それぞれを送信シンボルにマップする手段と、
通信リンクを介して少なくとも前記送信シンボルを有するシンボルのストリームを送信する手段とを具えるトランスミッタと、
前記トランスミッタから通信リンクを介して前記シンボルのストリームを受信し、前記シンボルのストリームから前記複数の係数を再生成するレシーバとを具え、前記トランスミッタおよび前記レシーバが、前記高解像度の映像信号の本質的に遅延の無い送信を提供することを特徴とするシステム。
【請求項５３】
請求項５２に記載のシステムにおいて、前記通信リンクが、任意のワイヤレスリンクおよびワイヤリンクを具えることを特徴とするシステム。
【請求項５４】
請求項５２に記載のシステムがさらに、
前記変換係数の一部を取り出す手段を具え、前記変換係数の一部を取り出す手段が、前記高解像度の映像信号の先行するフレームに依存することなく取り出すことを特徴とするシステム。
【請求項５５】
請求項５４に記載のシステムにおいて、前記トランスミッタおよび前記レシーバが、前記高解像度の映像信号のバッファの無い送信および受信を行う手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項５６】
請求項５２に記載のシステムにおいて、前記送信シンボルが、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）送信スキームのシンボルを具えることを特徴とするシステム。
【請求項５７】
請求項５２に記載のシステムにおいて、前記トランスミッタが、
マルチインプットマルチアウトプット（ＭＩＭＯ）リンクを介して前記高解像度の映像信号を具えるデータを送信する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項５８】
請求項５７に記載のシステムにおいて、前記レシーバがさらに、
マルチインプットマルチアウトプットリンクから、前記高解像度の映像信号を具えるデータを受信する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項５９】
請求項５２に記載のシステムがさらに、
追加のパイロットを生成する手段と、
前記追加のパイロットを受信する手段とを具え、
前記追加のパイロットの少なくとも一つが、前記非相関変換の実行を阻止するデジタル値の最上位ビットであることを特徴とするシステム。
【請求項６０】
請求項５２に記載のシステムにおいて、前記マップする手段が、
前記複数の係数を、低い周波数を表わす係数を具える第１群と、高い周波数を具える第２群に分割する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項６１】
請求項６０に記載のシステムがさらに、
前記第１群から粗い値を生成する量子化手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項６２】
請求項６１に記載のシステムがさらに、
シンボルの複数の配置点のうちの一つに粗い値をマップする手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項６３】
請求項６２に記載のシステムがさらに、
標準的なパイロット信号に加えて追加のパイロット信号を生成する手段と、
前記粗い値のうちの一つを送信すべく、前記追加のパイロット信号のうちの少なくとも一つを利用する手段とを具えることを特徴とするシステム。
【請求項６４】
請求項６０に記載のシステムがさらに、
前記第１群から量子化エラー値を生成する手段と、
前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数を、シンボルの複数の複素数として表わす手段とを具え、各複素数の値が、前記量子化エラー値と、高い周波数を表わす前記係数から第１の値および第２の値の双方を具え、前記第１の値は、複素数の値の実数部分として表わされ、前記第２の値は、前記複素数の値の虚数部分として表わされることを特徴とするシステム。
【請求項６５】
シンボルベースの送信の方法が、少なくとも、
データサンプルの入力ストリームを受信するステップと、
前記入力ストリームの少なくとも一部に対応するサンプル値に基づいて、細かい表示用の配置内の第１のシンボルを生成するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の方法において、前記入力ストリームが、重要性の高い部分と、重要性の低い部分とを具えることを特徴とする方法。
【請求項６７】
請求項６６に記載の方法がさらに、
前記入力ストリームの少なくとも一部に基づいて、粗い表示用の配置内の第２のシンボルを生成するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項６８】
請求項６７に記載の方法において、前記第２のシンボルを生成するステップが、
前記入力ストリームの重要性の高い部分を粗い値に量子化するステップと、
粗い値を前記第２のシンボルにマップするステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項６９】
請求項６８に記載の方法がさらに、
前記入力ストリームの重要性の高い部分を量子化するステップから得られる量子化エラー値を前記第１のシンボルにマップするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７０】
請求項６６に記載の方法がさらに、
前記入力ストリームの重要性の低い部分を前記第１のシンボルにマップするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７１】
請求項６５に記載の方法において、前記第１のシンボルを生成するステップが、
第１の値を複素数の実数値にマップするステップと、
第２の値を前記複素数の虚数値にマップするステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項７２】
請求項７１に記載の方法がさらに、
前記第１の値の中身を、前記入力ストリームの少なくとも一部と、前記入力ストリームの量子化された重要性の高い部分の量子化エラー値から提供するステップと、
前記第２の値の中身を、前記入力ストリームの少なくとも一部と、前記入力ストリームの量子化された重要性の高い部分の量子化エラー値のうちの一つから提供するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項７３】
請求項７１に記載の方法がさらに、
低い伝送品質のサブチャネルで前記第１のシンボルを送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７４】
請求項６５に記載の方法がさらに、
前記入力ストリームの少なくとも一部で非線形マッピングを実行するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７５】
請求項６５に記載の方法がさらに、
前記入力ストリームの少なくとも一部の前記非線形マッピングにより得られるパワーを、前記非線形マッピングに先行する前記入力ストリームの前記部分のパワーに調整するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７６】
請求項６５に記載の方法がさらに、
ワイヤレスリンクおよびワイヤリンクのいずれかを介して前記シンボルを送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の方法において、前記送信が、マルチインプットマルチアウトプットリンクを具えるワイヤレスリンクで行われることを特徴とする方法。
【請求項７８】
請求項６５に記載の方法において、前記シンボルが、ＯＦＤＭシンボルを具えることを特徴とする方法。
【請求項７９】
請求項６５に記載の方法がさらに、複数のパイロットシンボルを生成するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項８０】
請求項７９に記載の方法がさらに、
重要性の高い値を送信すべく、少なくとも一つの追加のパイロットシンボルを生成するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項８１】
請求項６５に記載の方法において、前記入力ストリームが、映像フレーム変換の係数に対応することを特徴とする方法。
【請求項８２】
請求項８１に記載の方法において、前記係数が、映像フレームの輝度要素あるいは前記映像フレームのクロミナンス要素のいずれかの非相関変換に対応することを特徴とする方法。
【請求項８３】
請求項８１に記載の方法において、前記重要性の低い部分が、映像フレームの係数あるいは高い周波数に対応する係数の量子化エラー値のいずれかに対応することを特徴とする方法。
【請求項８４】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）通信システムであって、
重要度によりランク付けされるデータ値を受信する手段と、
重要度の高くないデータ値のデータ値を、細かいＯＦＤＭシンボル配置の虚数値および実数値としてマップする手段と、
ＯＦＤＭシンボルを通信チャネルのサブチャネルにマップする手段とを具えることを特徴とするシステム。
【請求項８５】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
重要度の高いデータ値の粗い表示の量子化された値をＯＦＤＭシンボルにマップする手段と、
前記重要度の高いデータの前記量子化された値の量子化エラー値を、細かいＯＦＤＭシンボル配置の虚数値および実数値の対としてマップする手段とを具えることを特徴とするシステム。
【請求項８６】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
ランキングの低いデータに対応するＯＦＤＭシンボルを低品質のサブチャネルを介して送信する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項８７】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
前記ＯＦＤＭシンボルを、ワイヤレスリンクおよびワイヤリンクのいずれかを介して送信する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項８８】
請求項８７に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、前記ワイヤレスリンクが、マルチインプットマルチアウトプットリンクを具えることを特徴とするシステム。
【請求項８９】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
前記粗い表示の送信のために、少なくとも一つの追加のパイロットシンボルを生成する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９０】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
前記データ値の少なくとも一部を圧縮伸長する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９１】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
前記データ値の少なくとも一部の非線形マッピング手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９２】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムがさらに、
低い伝送品質のサブチャネルで細かいＯＦＤＭシンボルを送信する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項９３】
請求項８４に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、前記データ値が、映像フレーム変換の係数に対応することを特徴とするシステム。
【請求項９４】
請求項９３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、前記係数が、映像フレームの輝度要素と前記映像フレームのクロミナンス要素の非相関変換に対応することを特徴とするシステム。
【請求項９５】
請求項９３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、前記重要度の低い部分が、映像フレームの係数あるいは高い周波数に対応する係数の量子化エラー値のいずれかに対応することを特徴とするシステム。
【請求項９６】
請求項９３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、映像フレーム変換の前記係数の前記重要度の低いデータ値が、ＤＣおよび近似のＤＣ係数に対応することを特徴とするシステム。
【請求項９７】
請求項９２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、映像フレーム変換の係数のような重要度の高くないデータ値が、高い周波数係数に対応することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスリンクによる圧縮されていない映像の送信に関する。特に、本発明は、画像変換係数の変換シンボルへのダイレクトマッピングを利用した、無線リンクを介した圧縮されていないＨＤＴＶ映像の遅延およびバッファの無い送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの住宅では、テレビおよび／または映像の信号は、ケーブルあるいは衛星リンクを介して、住宅内の固定位置のセットトップボックスで受信される。多くの場合、セットトップボックスから数メートル離れた位置にスクリーンを配置する必要がある。この傾向は、プラズマあるいは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）テレビを利用したフラットスクリーンが壁に掛けられるため、広がりつつある。通常、ケーブルを介したセットトップボックスへのスクリーンへの接続は、審美的な理由および／または設置の容易性のため好まれない。したがって、セットトップボックスからスクリーンへのビデオ信号のワイヤレス送信が好適である。同様に、スクリーンに表示される映像を生成するコンピュータ、ゲームコントローラ、ＶＣＲ、ＤＶＤあるいは他の映像源をスクリーンから離れた位置に配置することが所望される。
【０００３】
通常、例えば、モーションピクチャーエクスパートグループ（ＭＰＥＧ）形式で圧縮されたデータが、セットトップボックスで受信され、セットトップボックスにより高品質の処理されていない映像信号に伸長される。この処理されていない映像信号は、デジタルビデオインタフェース（ＤＶＩ）形式あるいは高解像度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）形式などのアナログ形式あるいはデジタル形式でもよい。これらのデジタル形式は通常、最大で約１．５ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）の高解像度のテレビ（ＨＤＴＶ）のデータレートを有する。
【０００４】
住宅内のワイヤレスの短距離送信は、約２．４ＧＨｚあるいは約５ＧＨｚの無許可の帯域を介して行うことができる（例えば、米国では、５．１５−５．８５ＧＨｚ帯域）。これらの帯域は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）で現在使用されており、ここでは、８０２．１１ＷｉＦｉ標準が、１１Ｍｂｐｓ（８０２．１１ｂ）あるいは５４Ｍｂｐｓ（２０ＭＨｚ帯域および８０２．１１ｇ／８０２．１１ａ標準の場合）の最大のデータレートを可能にする。新たなマルチインプットマルチアウトプット技術を利用することにより、新たな８０２．１１ｎ標準のデータレートが、２０ＭＨｚ帯域が使用される場合は２００Ｍｂｐｓ以上に、４０ＭＨｚ帯域が使用される場合は、それの倍に増加できる。別の代替例は、１００乃至４００Ｍｂｐｓを提供することを要求する超広帯域（ＵＷＢ）を使用することである。
【０００５】
利用可能なデータレートは、圧縮されていないＨＤＴＶ映像に必要な１．５Ｇｂｐｓよりも低いため、映像は通常、必要に応じてワイヤレス送信用に再圧縮する必要がある。例えば、１：３０以上の圧縮要素を含む既知の強い映像の圧縮手段は、圧縮を実行するのに非常に複雑なハードウェアを必要とする。これは通常、家庭での使用に向いていない。これらの圧縮手段は通常、例えば、ウェーブレット、離散コサイン変換（ＤＣＴ）あるいはフーリエ変換を利用して、画像を異なるドメイン変換し、そのドメインで圧縮を実行する。通常、変換はデータの関連付けをせず、効率的な圧縮を可能にする。ＰＣＴ出願ＩＬ／２００４／０００７７９では、Wireless Transmission of High Quality Videoが共同出願人に付与され、参照によりここに全体が組み込まれており、これは、ビデオ画像を送信する方法を示している。この方法は、高解像度の映像を供給するステップと、各ピクセルが近くのピクセルに基づいて符号化され、画像ドメイン圧縮方法を用いて映像を圧縮するステップと、圧縮された映像をフェーディング送信チャネルを介して送信するステップとを具える。
【０００６】
Ｏｂｒａｄｏｒの米国特許広報２００３／００２５８２では、ジョイントソースチャネルコーディング（ＪＳＣＣ）を利用して符号化された画像のワイヤレス送信が記されている。送信される画像は、異なる周波数の複数のサブバンドに伸長される。低い解像度の画像および対応する境界係数が送信される。例示的なＪＳＣＣは、チャネル符号化技術をソースコード係数に適用し、比較的重要な低い周波数係数を保護し、比較的重要でない高い周波数係数をあまり保護しない。ＪＳＣＣの別の技術は、The Marriage of Subband Coding and OFDM Transmission, Norwegian University of Science and Technology(July 2003)でRamstadにより提案され、これは、例えば、画像およびＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplexing）変調器などのソースのサブバンド符号化を一体化させる。
【０００７】
デジタル送信手段では、信号がシンボル形式で送信される。各シンボルは、取り得る値の所定の数字のうちの一つを有することができる。各シンボルの取り得る値のセットは、配置（constellation）と称され、取り得る値それぞれは配置点と称される。隣接する点の間の距離は、ノイズに対する耐性に影響を与える。ノイズは、意図した点の代わりに、別の点の受信を引き起こし、これにより、シンボルが誤って解釈される。直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）通信スキームでは、シンボルは、周波数ドメイン内の複数のビン、例えば、６４，１２８あるいは２５６ビンで構成され、各シンボルの各ドメインは、２次元配置で構成される。利用可能なビンの一部の利用が推奨されないことは本分野では周知である。通常、送信バンドの端部に配置されるビンが存在する。通常、例えば８０２．１１ａ／ｇでは、６４のうちの１６の利用可能なチャネルは使用されず、したがって、バンドの効率性が減少する。
【０００８】
Ｌｏｈｅｉｔ等の米国特許出願第２００４／０１９６９２０および２００４／０１９６４０４では、ワイヤレスリンクを介したＨＤＴＶの送信のための別のスキームが提案されている。説明したスキームは、圧縮されていないＨＤＴＶ信号と同期するクロック信号を供給するワイヤレスＲＦリンクを介した圧縮されていないＨＤＴＶ信号を送信および受信する。このスキームはまた、クロックい接続されるデータ再生モジュールを具えており、これは、圧縮されていないＨＤＴＶ信号から再生成されたデータのストリームを供給する。分波器が再生性されたデータのストリームを、ＩデータストリームとＱデータストリームに分離する。分波器に接続されるモジュレータは、ＩデータストリームおよびＱデータストリームを有するキャリアを変調する。Ｌｏｈｅｉｔ等によると、ＲＦリンクは、１８ＧＨｚから最大で１１０ＧＨｚの様々な周波数帯域で動作し、このため、高機能でより高価なトランスミッタおよびレシーバを必要とする。
【０００９】
従来技術の様々な制限を考慮すると、ＨＤＴＶの信頼性のあるワイヤレス送信を可能にする一方、積極的あるいは複雑な圧縮、あるいは複雑なハードウェア実装を必要としない解決手段を提供することは有益である。特に、ＨＤＴＶデータストリームのワイヤレス送信などの応用例で必要とされる膨大な量のデータを送信するのに必要な圧縮レベルを達するためのフレームバッファを有すること依存する圧縮を避けることは有益である。さらに、ＨＤＴＶデータストリームのワイヤレス送信の目的を達成すべく、超高周波数の使用を避けることは有益である。さらにこれは、提案されたシステムが、映像の送信に遅延を挿入しない場合に有益である。さらにこれは、より効率的な送信バンドの使用が実現される場合に有益であり、これにより、より多くの情報の送信を可能にする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
圧縮されていないワイヤレス送信の装置および方法は、ワイヤレスリンクを介した膨大な量の情報を送信する課題を克服する。これは、映像要素（例えば、Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素）の変換係数を、ＯＦＤＭシンボルなどの通信シンボルに直接マップすることにより実現される。重要な変換係数の主要部、例えば、各映像要素の低い周波数を表わす係数の最上位ビット、特に、これらのＤＣおよび近似のＤＣ要素の量子化された値は、例えば、ＱＰＳＫあるいはＱＡＭを利用して、粗いデジタルの表示として送信される。各映像要素の高い周波数を表わす係数、ＤＣおよび近似ＤＣ要素の量子化エラー値、あるいはこれらの非線形変換は、精度の細かい配置内の点を含む複素数の実数部分と虚数部分の対として送信される。したがって、本発明は、トランスミッタおよびレシーバの対の遅延が無くバッファの無い実施例を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
開示されている発明は、ＯＦＤＭスキームのシンボルなどの送信シンボルを用いて、高解像度テレビ（ＨＤＴＶ）などの映像のワイヤレスリンクによる送信を可能にするスキームを提供することにより、従来技術の課題解決手段の問題を解決することを意図する。特に、本発明は、非相関変換（correlating transformation）後にピクセルのブロックあるいは一部の係数を直接送信シンボルにマップすることができる。この非相関変換は、利用可能な自由度を譲歩することなく係数のエネルギーを最小限にする目的のために行われる。例えば、離散コサイン変換（ＤＣＴ）が、映像のＹ，ＣｒおよびＣｂ要素それぞれのピクセルブロックで行われる。Ｙ要素がピクセルの輝度を提供する一方、ＣｒおよびＣｂ要素は、クロミナンスとして知られている色差情報を提供する。好適な実施例では、総ての係数は、開示されている発明により送信される。開示されている発明の別の実施例では、係数の一部のみが、送信目的で使用され、これにより、非常に高い空間周波数係数（spatial frequency coefficient）を阻止し、低い空間周波数係数を維持する。Ｙに関連する係数の多くは、人間の目がクロミナンスよりも輝度に敏感であるため、他の２つの要素の係数よりもワイヤレス送信のために有意に保護されている。限定ではなく例示のために、各Ｙ要素の少なくとも３つの係数の比、例えば３：１：１の比は、各ＣｒおよびＣｂ要素のために使用される。しかしながら、他の比は、本発明の精神から逸脱することなく使用してもよい。したがって、開示されている発明では、高周波数を表わす係数以上のＤＣ係数および近似のＤＣ係数が強調されており、クロミナンスの各係数以上の輝度の各係数は、好適な処理がされる。ＪＰＥＧおよびＭＰＥＧ等の圧縮技術とは異なり、本発明はさらに、送信チャネルを介して量子化エラーの情報を送信し、これにより、映像フレームの再構成を可能にし、送信チャネル、ワイヤあるいは無線を介した本質的に圧縮されていない映像、特に高解像度の映像の送信を提供する。
【００１２】
本発明では、ＤＣ係数あるいは大きな値を有するＤＣ近似係数（proximate coefficient）が、時折デジタルと称する粗い方法で表わされ、すなわち、ＤＣ値の一部は、複数のシンボルの配置点の一つとして表わされている。これは、開示されている発明により、これらの値を量子化し、この量子化された値をマップすることにより実現される。高い周波数係数に加え、主要部分が粗く表示されるＤＣおよびＤＣ近似要素の量子化エラーが対にされ、極限の細かさでこれらの値の連続的な表示を提供する精度の高いほぼアナログの値を提供する複素数（complex number）の実数値（real value）および虚数値（imaginary value）として、これらの各対を配置する。
【００１３】
任意で、圧縮伸長と称される非線形変換は、複素数を含むこれらの値のいずれかで実施される。圧縮伸長は、値の非線形変換である。通常の圧縮伸長関数は、対数、例えば、Ａ法則（Ａ−ｌａｗ）およびμ法則（μ−ｌａｗ）である。これらの技術を利用することにより、対応する値の表示におけるよりより動的範囲およびよりより信号対騒音比を効果的に提供する。好適な実施例では、以下の圧縮伸長関数が使用される。
2009513064.tif 000002
ここで、ｘは係数の値であり、αは、ｆ（ｘ）の指数（power）をｘの指数と同じにするように設定される。
【００１４】
別の実行可能なマッピングは、データ値の数をより少ない値の数にマッピングすることができ、これにより送信帯域を節約する。例えば、２つの数字は１の数字にマッピングされ、あるいは３つの数字は２つの数字等にマッピングされる。元の値が再構成された場合に特定の歪みが挿入され、この利点は、限定された利用可能な帯域上の重要ではないデータを送ることができることである。したがって、２つの例示的な数字、例えばｘ１およびｘ２は、単一の値（ｘ１，ｘ２）が得られる関数により変換され、ここで、（ｘ１，ｘ２）は、以下に示すように、マッピング後の指数をマッピング前の指数と同じにするに設定された因数αがさらに掛け算される。
2009513064.tif 000003
ここで、αは、ｆ（ｘ１，ｘ２）の指数をｘ１およびｘ２の指数を合わせた指数に維持するように設定された因数である。開示されている発明の一実施例では、変換されたデータは、符号化してもよい。
【００１５】
ＭＰＥＧ等のように、ここに開示されている発明は、非相関変換の総ての係数を維持することができる。このため、受信側の再構成は、さらに多くの情報がこのような再構成に利用できるため、より正確である。さらに、開示されている発明では、通常は、必要なマージンを提供するために、あるいは干渉問題を防止するために避けられる送信チャネルのサブチャネルを、より小さな表示を受け取るこれらの係数の値を送信する目的で使用することができる。通常は使用されないサブチャネルあるいはサブバンドを超えた開示されている発明により決定される重要でない値を送信することにより、送信に利用できる帯域が実質的に増加する。さらに、いくつかの値は、前述した方法を用いることによりコンパクトにすることができる。
【００１６】
前述のように生成される総ての粗い配置および細かい配置の配置点は、送信のために調整された一連の複素数として構成される。ワイヤレス通信の好適な実施例では、開示されている発明に限られないが、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）が用いられる。ＯＦＤＭ通信スキームでは、シンボルは、周波数領域内の複数のビン（bin）、２次元配置で構成された各シンボルの各ビン（複素数）で構成されている。帯域幅Ｗを有する通信システムでは、２Ｗの自由度がある。スペクトル係数ρが１００％よりも小さい場合、自由度の数は、２Ｗρ／秒である。複素数はそれぞれ２つの自由度を含むため、送信可能な複素数の数はρＷである。複数の受信アンテナ、すなわちマルチイン、マルチインプット、マルチアウトプット（ＭＩＭＯ）を必要とする複数の送信アンテナを利用することにより、所定の帯域用の送信レートは増加する。
【００１７】
開示されている発明の原理の詳細な説明は以下である。本発明は、特定の実施例および各図面について説明されているが、これは、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、例示の目的のためにのみ提供されている。
【００１８】
図１は、開示されている発明に係る直接にシンボルを符号化するシステム１００の例示的で非制限的なブロック図である。このシステム１００は、映像信号、例えばＨＤＴＶ映像信号の赤−緑−青（ＲＧＢ）要素を受信する。ＲＧＢストリームは、色変換ブロック１１０において、輝度要素Ｙと２つの色差要素ＣｒおよびＣｂに変換される。この変換は、当業者にとって周知である。開示されている発明の一実施例では、色変換ブロック１１０が必要でない場合は、映像はＹ−Ｃｒ−Ｃｂ映像信号から始まる。Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素は、変換ユニット１２０に入力され、ここでは、非相関変換が、３つの要素それぞれの各ピクセルブロック上で行われる。開示されている発明の一実施例では、ブロック１２０は、ピクセルブロック上でＤＣＴを実行する。ピクセルブロックは、図２に示すような８×８形式で構成された６４個のピクセルを含んでもよい。変換ユニット１２０は、所望の変換、例えばＤＣＴを行い、各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素の映像フレーム全体の総てのピクセルブロックの変換を処理する単一のサブユニットを具えてもよい。別の実施例では、専用の変換サブユニットが、各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素のために使用され、これにより、システムの性能を向上させてもよい。さらに別の実施例では、複数のサブユニットが使用され、ピクセルブロック上で所望の変換を実行可能な２以上のこのようなサブユニットが、各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素のために使用され、これにより、システム１００の性能をさらに向上させてもよい。変換ユニット１２０の出力は、マッパー（Mapper）１３０に入力される一連の係数である。マッパー１３０は、ワイヤレスリンクを介して送信される各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素からこれらの係数を選択する。また、マッパー１３０は、送信シンボル、例えば直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）スキームのシンボルに送られる係数をマップし、この処理は、図４に関連してより詳細に説明される。このシンボルは、図２でさらに詳細に説明するように、粗い配置の値および細かい配置の値の混合を有するシンボルの混合特性を処理する改良されたＯＦＤＭトランスミッタ１４０を利用して送信される。開示されている発明の一実施例では、改良されたＯＦＤＭトランスミッタ１４０は、マルチインプット，マルチアウトプット（ＭＩＭＯ）送信スキームをサポートする目的で、複数のアンテナに接続されており、これにより、実質的な帯域幅および送信の信頼性を増加させる。さらに、当業者であれば、レシーバ、例えば、開示されている発明により送信されるシンボルを具える無線信号を受信するように構成された図８に示すレシーバは、送信シンボルの粗い表示および細かい表示を検出でき、各係数を再構成し、Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素の再構成の逆変換を行うことは分かるであろう。しかしながら、フレーム対フレーム圧縮が存在しないため、このシステムではフレームバッファが必要ない。マッピングおよび変換は高速であり、広範な画像の相関、フレーム対フレームの相関を考慮する必要がなく、小さなブロックで機能するため、ここで開示される操作に関する遅延が実質的に存在せず、さらに、限定された数のラインのみフレーム処理内に保持される。要素およびレシーバは、以下により詳細に説明される。
【００１９】
開示されている発明では、ＤＣＴなどの非相関変換は、ピクセルブロック、例えば８×８ピクセル、映像のＹ−Ｃｒ−Ｃｂ要素で実行される。ブロック、例えば図２に示すブロック２１０の変換の結果のように、２次元の係数マトリックス２２０が生成される。領域２２２内の原点に近い係数は通常、係数２２２−ｉなどのＹ−Ｃｒ−Ｃｂ要素それぞれの低周波数およびＤＣ部分である。係数２２４−ｉ、２２４−ｊおよび２２４−ｋなどの、より高い周波数係数は領域２２４に存在し、通常、ＤＣ要素よりも十分に小さく、例えば、ＤＣ要素の大きさの半分よりも小さい。高い周波数であっても、２２６としてマークされた領域にあってよい。発明者は、本質的に圧縮されていない映像を維持すべく、Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素のために領域２２６内の高い周波数を取り除くことができることに留意している。領域２２６は、領域２２６は、特定の実装（implementation）で送信される係数の数に応じて、小さくあるいは大きくてもよい。ＤＣ要素の主要部、例えば、係数２２２−ｉの最上位ビットは、配置マップ２３０に示すような複数の配置点のうちの一つにマップするのが好適である。配置マップは、４ＱＡＭ（ＱＰＳＫ）、１６ＱＡＭ、あるいは他の適切な種類でもよい。４つの配置点２３１乃至２３４が配置マップ２３０に示されているため、４ＱＡＭの実装はこの実施例で教示されており、各配置点は、デジタル値００乃至１１がそれぞれマップされる。係数２２２−ｉの量子化された値は、特定の値に応じてこのような配置点の一つにマップされる。このようなマッピングは、デジタル値のマッピングとして考えられる。
【００２０】
しかしながら、この粗い表示は、量子化エラーすなわち元の値と粗い表示により表わされる値との間の差異に応じた値を有することがある。このエラーは、基本的に量子化された重要な係数値の最下位ビットに対応する。量子化エラー値は、粗い方法で表わされない係数、すなわち領域２２４の高い周波数に関連する係数と同様に、配置点２４０−ｉ、例えば、シンボル２４０−ｉを構成する複素数の実数部分としてマップしてもよい。例えば、係数２２４−ｉおよび２２４−ｊは、配置点２４０−ｊの虚数部分および実数部分にマップしてもよい。これは、配置マップの利用可能な点を用いて、あるいは細かい配置を提供することにより、実質的に連続的な表示を可能にする。このようなマッピングは、連続的な値のマッピングと考えられる。
【００２１】
前述したように、図８に示すレシーバなどのように、ここに開示するシンボルストリームを受信可能なレシーバは、送信されたシンボルから係数を再構成できるべきであり、これは、以下により詳細に説明される。連続的な表示を有するＭＩＭＯおよび連続的な表示を有するＯＦＤＭの発明は、従来技術に利点を提供する。特に、単純で簡単な代数計算のみが、送信された映像ストリームの細かい値の受信に必要である。エラーが発生した場合でも、映像ストリームの質への影響は、非常に限定的であり、通常は観察できない。一方、本発明で開示する方法によってではなくデータとして送信された映像を含む純粋なデータを送信するＭＩＭＯおよび／あるいはＯＦＤＭシステムは、より大きな処理能力、より大
きな周波数帯域を必要とし、通常は直ぐに利用できず、また、映像の質はエラーに敏感である。
【００２２】
例示的な参照が、図３に示されており、ここでは、８×８の係数マトリックスが仮定されおり、したがって、各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素用の６４の係数が存在する。しかしながら、前述した理由により、通常２８乃至６４のＹ要素の係数、１２乃至６４の各ＣｒおよびＣｂ要素の係数が、ワイヤレスリンクを介して送信される。係数の正確な数は、ＯＦＤＭシンボルの各ビットがワイヤレス送信に利用可能な２つの自由度を有するＯＦＤＭシンボルの利用可能な数に基づいて、またワイヤレス送信の信頼性の所望のレベルに基づいて決定してもよい。２０ＭＨｚＯＦＤＭチャネルは、最大で２０Ｍの複素数、１秒毎に２０Ｍの実数および２０Ｍの虚数、すなわち１秒ごとに４０Ｍの自由度を可能にする。利用可能な帯域幅を実質的に拡張するＭＩＭＯでは、４つの送信アンテナと、４つのこのような２０ＭＨｚのＯＦＤＭチャネルとを具えるシステムが利用可能であり、したがって、理論上は、１秒毎に最大で１６０Ｍの数字あるいは自由度が可能である。実際には、完全なスペクトル効率は実現できない。ここに開示されている技術により、開示されている解決手段のスペクトル効率は通常〜７５％であり、したがって説明する例では、各送信チャネルは、１秒毎に約３０Ｍの自由度で、あるいは１秒毎に全体で１２０Ｍの自由度で送信する。開示されている発明では、いくつかのチャネルは、粗い表示を送信するために使用され、残りのチャネルは、細かい表示を送信するために使用される。より重要な係数にはより多くの自由度が提供される一方、あまり重要でない係数あるいはこれらの量子化エラーには、自由度があまり提供されない。ＨＤＴＶ映像の例示的な送信では、単一のフレームが、２５６ビンに対応する約１２００のＯＦＤＭシンボルを含み、また、８×８ピクセルの約１４，４００ブロックの情報を含む。４０ＭＨｚ帯域幅のチャネルの使用により、２倍の係数を送信でき、より多くの係数をより正確に送信でき、例えば、粗い送信において情報を繰り返すことにより、より粗い方法で重要性の高い粗い情報を送信できる。
【００２３】
図４は、開示されている発明の中心である原理を説明する概略フローチャートを示している。Ｓ４１０では、映像ストリームが、非相関変換される。この結果、元の映像ストリームの構成要素を説明する複数の係数が提供されている。Ｓ４２０では、ＤＣおよびＤＣ近似係数は、開示された発明による送信用の粗い表示のために選択される。開示されている発明では、Ｓ４３０で粗い表示の量子化が行われ、Ｓ４４０で量子化された粗い表示がシンボルにマップされる。開示されてる発明の一実施例では、高周波数係数の部分が、細かい表示ストリームに関連して使用される。開示されている発明のさらに別の実施例では、以下により詳細に説明するように、細かい表示データあるいはこれらの一部が、非線形変換される。Ｓ４６０では、細かい表示の値は、シンボルの実数部分および虚数部分の対にマップされる。最後にＳ４７０では、生成されたシンボルは、開示された発明により送信される。
【００２４】
図５は、開示されてる発明によるＯＦＤＭスキームを利用したワイヤレス送信のＨＤＴＶ映像の処理の例示的且つ非限定的なフローチャート５００を示している。Ｓ５１０では、ＲＧＢ映像が受信される。Ｓ５２０では、ＲＧＢは、Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ映像データストリームに変換される。したがって、開示されている発明の一実施例では、Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ映像が提供され、Ｓ５１０およびＳ５２０に関連して説明された変換は、必ずしも必要ではない。Ｓ５３０では、例えば、映像の各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素の８×８ピクセルなどの複数のピクセルのブロックそれぞれで非相関変換が行われる。複数の係数、例えば、８×８ピクセルの場合は６４個の係数が、各ブロックの結果として生成される。任意で、Ｓ５４０では、各Ｙ−Ｃｒ−Ｃｂ要素について、送信される係数の数は選択してもよい。当業者は、この場合に、ある程度コンパクションが行われることを理解できるであろう。しかしながら、コンパクションが行われる場合、コンパクションは低い係数の値に行われる。
【００２５】
Ｓ５５０からＳ５７０は、前述の図１，２および４に関連して説明されたマッピングプロセスのより詳細な説明を提供している。Ｓ５５０では、ＤＣおよびＤＣ近似の範囲の係数が処理される。通常、これらの大きさは、残りの係数の大きよりも十分大きく、すなわち、最上位ビット（ＭＳＢ）は、送信される情報の要素であり、したがって、これらは粗い表示を形成する。したがって、これらの係数のＭＳＢは、個別にマップされ、ＤＣ係数の量子化エラーと称される各最小位ビット（ＬＳＢ）とは異なる。例えば、係数が１１ビットで表される場合、３つのＭＳＢは、粗い表示として残りのビットから分離され、そのシンボルとして送信される。一実施例では、この情報の損失は、再構成された画像の質に非常に重要であるため、粗い表示は、適切で粗い表示を保障する目的でいくつかのシンボルで繰り返される。特に、粗い表示が、前述した図２に関連する説明で説明したように送信される。別の実施例では、エラー収集コードは、これらのビットのロバスト受信（robust reception）を保障するために使用される。さらにエラー収集は、共同出願人に付与された「An Apparatus and Method for Unequal Error Protection of Wireless Video Transmission」という名称の米国暫定特許出願第６０／７５２，１５５で詳細に説明されている不均等なエラー収集であり、これは、それが有する有用な情報を参照することによりここに組み込まれている。さらなる実施例では、より重要な係数は、より少ないＭＳＢにより表される他の係数に対する多くのＭＳＢにより表される。例えば、（前述したように）１１ビットの値の８のＬＳＢと、高い周波数係数の残りなどのＬＳＢにより説明される大きさを有するＤＣ要素のＬＳＢは、係数の細かい表示を再構成し、前述した図２を参照してさらに説明するように、Ｓ５６０およびＳ５７０に関連して説明したようにマップしてもよい。細かい表示の値の各対は、ＯＦＤＭスキームのシンボルを構成する複素数の実数要素および虚数要素として表してもよい。したがって、所定のタイムスロット内の送信用の利用可能なシンボルが２３０ある場合、最大で複素数の実数部分および虚数部分の４６０の対を送信できる。しかしながら、６０のシンボルは、前述したように粗い値を送信するのに利用される。Ｓ５８０では、シンボルは、ＯＦＤＭスキームを利用してワイヤレスリンクを介して送信される。ここで説明したステップを利用した結果は、例えば、１秒あたり４５フレーム以上、あるいは１秒あたり０．６Ｇビット以上の非常に高いフレームレートを提供し、したがって、高い質のＨＤＴＶの送信を可能にし、映像は実質的に圧縮されない。
【００２６】
粗い表示と称される量子化された値と、細かい表示と称される量子化エラーの区別は、ＤＣおよび他の重要な変換係数を説明するために、以下のように一般化される。これらの係数は、いくつかの値、すなわちＭ＝２＾ｎを取り得る量子化器（quantizer）を介して送ることができる。ｎビットにより表わされる量子化器の値の仕様は、ＭＳＢあるいは前述の粗い値の役割を果たす一方、元の値−量子化器により表わされる値である量子化エラーあるいは細かい表示は、前述のＬＳＢの役割を果たす。
【００２７】
開示されている発明の一実施例は、パイロット（pilot）を使用する。通常、パイロットは、ＯＦＤＭシンボルのビットのうちの周知の信号、好適には、ＱＰＳＫ配置の値として送信される。これらのパイロットは、単独あるいは他のパイロットと共に、同期化、周波数、位相補正等用の標準的なモデムで使用される。パイロットは、チャネル推定および等化（channel estimation and equalization）で役に立つ。標準的なデジタルモデムでは、後者は判定帰還（decision feedback）を介して利用されるデジタル情報の値を有するこれらのパイロットは、これらの値が復号の後で当業者にとって周知であるため、ロバストチャネル（robust channel）推定およびトラッキングを可能にする。ここに開示されている発明では、前述のようにより詳細に説明した方法で送信されるアナログデータは、判定帰還を使用できないようにする。したがって、開示されている発明の本実施例では、追加的なパイロットが、安定したチャネル推定およびトラッキングを保証するために送信される。ここで、これらのパイロットは、前述したようなデジタルデータを送信する目的のために使用してもよく、すなわち、変換係数の粗い値が、これらのパイロットを介して送信される。追加的なパイロット信号が送信されるため、粗く表示されたデータのための多くのルームが存在する。これは、変換係数、例えばＤＣＴ係数の多くの部分が送信されるため、細かく表示されたデータの改良された信号対騒音比（ＳＮＲ）をもたらす。代替的に、比較的重要な係数は１回以上送信でき、これにより、このような重要な係数の騒音排除性を増加させることができる。
【００２８】
図６は、開示されている発明によりコーディングを処理するように構成されたシステムの例示的且つ非制限的なブロック図６００を示している。ベースバンドモジュレータは、各ブロックの機能およびワーキングドメインにより、５つの基本的なブロックに分割される。モジュレータ入力は４つの信号で構成されており、一つは、細かいデータのシンボルストリームであり、より重要な係数および重要性の低いこれらの係数の量子化エラー値の処理に関連して詳細に説明された変換の結果である。他は、例えば、Ｙ，ＣｒおよびＣｂ要素のＤＣ値の粗い部分、あるいは前述した係数のＭＳＢに関連して詳細に説明した他の要素の粗い部分を表わすビットストリームである。これらのストリームは、ビデオコーダ６１０から供給される。さらに、モデムコントロール６７０からの音声信号および命令信号があってもよい。モデムコントロール６７０からの信号は、図８のレシーバなどのレシーバに送られる多数の命令と、モジュレータを制御する他の制御信号で構成される。システム６００の一実施例では、モジュレータ出力は、複数の信号、例えば、デジタルアナログ変換器６６０に情報を運ぶ４つの信号で構成される。これにより、前述したようなＭＩＭＯ送信の実施が可能になる。
【００２９】
図７は、システム６００のビット操作ユニット（ＢＭＵ）の例示的且つ非制限的なブロック図である。ＢＭＵ６２０は、データビット自体の総てのビット操作を実行できる。ＢＭＵ６２０により処理される量子化エラーは存在せず、総ての操作は、ビット単位で実行される。最初に、音声および粗い表示のビットストリームが、所定の順序で構成され、ビット構成ユニット６２２により単一のビットストリームを生成する。任意のコーディングユニット６２４による任意のコーディングの後、単一のビットストリームのビットが、Ｂ２Ｓマッパー６２６により所望の配置にマップされ、フレーマーユニット６３０に送られる。フレーマーユニット６３０は、多数のサンプルストリームろして、単一のビットストリームおよび細かいビットストリームを受信し、これらを適切なヘッダ、パイロット等を有する４つのサンプルストリームに分割する。２つの異なるデータストリームは、パイロットが含まれ、必要と思われる他のデータを任意で含んでもよい。ＭＩＭＯ手段では、ストリームが、複数のストリーム、例えば４つのストリームに分割され、これは、ＭＩＭＯトランスミッタ用である。周波数ドメインユニット（ＦＤＵ）６４０は、フレーマー５３０から入力を得る。フレーマー６３０は、シンボルストリームを生成し、各シンボルは、２次元空間の位置を示す前述したような開示されている発明による複素数である。また、フレーマー６３０は、逆高速フーリエ変換（inverse fast Fourier transform）（ＩＦＦＴ）操作を含み、得られる信号は、タイムドメインユニット（ＴＤＵ）６５０に供給され、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）６６０で信号をアナログ信号に変換する前に、特定音信号の整形が行われる。
【００３０】
開示されている発明の一実施例では、ＤＡＣ６６０は、４０ＭＨｚのサンプリングレート、あるいは高い周波数、例えば８０あるいは１６０ＭＨｚで動作してもよい。所望の数のビットは、ビット毎に約６ｄＢの量子化ノイズ、１４ｄＢ以下の信号のピーク対平均（ＰＡＲ）、２２ｄＢ以下の所望のビットエラーレート（ＢＥＲ）および所定の配置用のシンボルＳＮＲ、および６ｄＢ以下の安全マージンの条件を用いて近似される。しかしながら、全体では、少なくとも７つのビットは、安全側にある必要が有り、従来技術の制限により、開示されている発明の一般性を制限することなく、１０ビットあるいは１２ビットのＤＡＣを利用するのが推奨される。
【００３１】
図８は、開示されている発明により送信される信号を受信するように構成された例示的且つ非制限的なレシーバ８００を示している。モジュレータ８１０は、例えば、ＯＦＤＭシンボルなどの開示されている発明により送信されるシンボルを受信するように構成されている。例えば、複数のアンテナ８１５から受信するワイヤレス送信を受信する手段により、受信が行われる。通常、ＭＩＭＯシステムでは、レシーバは、トランスミッタが使用するチャネルあるいはアンテナの数を超える少なくとも１以上のアンテナを具える。復調器８１０は、線形フィルタリング理論の原理によりユニット８１２により処理されたアンテナ８１５からの信号を受信し、受信したストリームを粗いストリームおよび細かいストリームそれぞれに分離する。代替的に、粗いデータは、スフィアデコーディング（sphere decoding）などのＭＩＭＯデコーディング手段により直接的にデコードされ、一方、細かいデータは、線形フィルタリング理論による処理である。細かいストリームは、受信したデータを線形化し細かいストリームデータを生成する非圧縮伸長ユニット（decompanding unit）８１４により処理される。粗いデータストリームは、標準的なデジタル変調技術により動作し、粗いデータストリームを生成するデジタル復調器８１６により処理される。復調器は、ユニット８２０により係数に変換される検出されたＯＦＤＭシンボルの粗いストリームおよび細かいストリームを、これらを再構成することにより供給する。特に、量子化エラーの情報は、ＤＣおよび近似のＤＣ係数を再構成する各粗い値に付加される。他の細かい値は、高い周波数係数を構成する。ここで、再構成された係数は、映像送信のＹ，ＣｒおよびＣｂ要素を生成する逆変換ユニット８３０に供給される。色変換ユニット８４０はさらに、必要に応じて、輝度およびクロミナンス入力を標準的なＲＧＢ出力に変換する。明確にする目的のために、これらに限られないが、チャネル歪みを克服し、正確な受信を可能にする判定帰還等化、タイミングおよびキャリアトラッキング、および他の要素などの要素は示されていないが、これらは、動作可能なＯＦＤＭレシーバの一部であり、本分野では周知であり、したがって、レシーバの一部として考えられる。レシーバ８００はさらに、パイロット信号を受信でき、これらを包含するデータとして解釈できるようにしてもよい。このような能力は、共同出願人に付与された「Use of Pilot Symbols for Data Transmission in Uncompressed, Wireless Transmission of Video」という名称の米国暫定特許出願第６０／７５８，０６０に詳細に説明されており、これが有する有用な情報を参照することにより、ここに組み込まれている。
【００３２】
本発明は、好適な実施例を含むいくつかの実施例を参照することによりここで説明されているが、限定ではないが、ワイヤ媒体を介した開示されている発明による通信を含む他の応用例は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施例と置き換えできることは、当業者であれば理解できるであろう。本発明はさらに、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアあるいはこれらの組み合わせで実装してもよい。したがって、本発明は、請求項によってのみ限定すべきである。一実施例は、実行されたときにここに開示されている発明を具える複数の命令を具えるコンピュータソフトウェア製品を具えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係るコーディングシステムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る８×８ピクセルの非相関変換、一群の係数、およびコースおよび優れたシンボル表示へのマッピングを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に係る８×８ピクセル変換の変換後のＹ，ＣｒおよびＣｂそれぞれから選択される係数の数を示す表である。
【図４】図４は、開示されている発明の原理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係るＯＦＤＭスキームを利用したワイヤレス送信用のＨＤＴＶ映像の処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、開示されている発明に係るコーディングシステムの詳細なブロック図である。
【図７】図７は、開示されている発明に係るコーディングシステムのビット操作ブロックのブロック図である。
【図８】図８は、開示されている発明に係る送信された映像ストリームを受信可能なレシーバのブロック図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月7日(2008.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に対応する無線送信を発生させるトランスミッタを具える装置であって、
前記送信が、
前記映像信号に対応するデータ値の第１の要素に相当する少なくとも一つの粗悪な（coarse）配列シンボル（constellation symbol）と、
前記データ値の第２の要素に相当する少なくとも一つの優れた（fine）配列シンボルと、を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記無線送信が、前記映像信号に対応する複数の変換係数に相当し、前記データ値が、前記複数の変換係数の一の変換係数を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記第１の要素が、前記変換係数の量子化された値を含み、前記第２の要素が、前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の装置において、前記優れた配列シンボルが複素数を含み、当該複素数の実数部および虚数部の一方が前記第２の要素に相当し、前記実数部および虚数部の他方が別の変換係数の要素に相当することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、他の変換係数の要素が、他の変換係数に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記送信が、他の変換係数の量子化された値に相当する別の粗悪な配列シンボルを具えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項に記載の装置において、前記送信が、複素数を含む別の優れた配列シンボルを具え、前記複素数の実数部および虚数部の一方が、前記複数の変換係数の第１の他の変換係数に相当し、前記実数部および虚数部の他方が、前記複数の変換係数の第２の他の変換係数に相当することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の装置において、前記複数の変換係数が、前記映像信号の輝度要素に対応する第１の複数の変換係数と、前記映像信号の第１のクロミナンス要素に対応する第２の複数の変換係数と、前記映像信号の第２のクロミナンス要素に対応する第３の複数の変換係数とを含み、
前記輝度要素に対応する変換係数の数が、前記第１のクロミナンス要素に対応する変換係数の数と、前記第２のクロミナンス要素に対応する変換係数の数のうち少なくとも一方よりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記輝度要素に対応する変換係数の数が、前記第１の輝度要素に対応する変換係数の数と、前記第２の輝度要素に対応する変換係数の数のうち少なくとも一方の少なくとも３倍であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項２乃至９のいずれか１項に記載の装置において、前記変換係数が、離散コサイン変換係数を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記離散コサイン変換係数が、低周波の離散コサイン変換係数を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置において、前記少なくとも一つの粗悪な配置シンボルが、前記第１の要素に相当する複数の粗悪な配置シンボルを含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置において、前記映像信号が、高解像度テレビの映像信号を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記高解像度テレビの映像信号が、１秒あたり少なくとも４５フレームのレートを有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の装置において、前記高解像度テレビの映像信号が、１秒あたり１００メガビット以上のデータレートを有する圧縮されていな高解像度の映像信号を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置において、前記粗悪な配置シンボルが、直交振幅変調（quadrature-amplitude-modulation）の配置シンボルを含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置において、前記送信が直交周波数分割多重送信を含むことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいすれか１項に記載の装置において、前記トランスミッタが、多重入出力リンクを介して前記送信を送信する複数のアンテナを具えていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の装置において、前記データ値が前記映像信号のピクセルデータ要素を含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
映像信号を生成する映像源と、
前記映像信号に相当する無線送信を発生させるトランスミッタとを具える映像システムにおいて、
前記送信が、
前記映像信号に対応するデータ値の第１の要素に相当する少なくとも一つの粗悪な配列シンボルと、
前記データ値の第２の要素に相当する少なくとも一つの優れた配列シンボルと、を含むことを特徴とする映像システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の映像システムにおいて、前記無線送信が、前記映像信号に対応する複数の変換係数に相当し、前記データ値が、前記複数の変換係数の一の変換係数を含むことを特徴とする映像システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の映像システムにおいて、前記第１の要素が、前記変換係数の量子化された値を含み、前記第２の要素が、前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする映像システム。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の映像システムにおいて、前記優れた配列シンボルが複素数を含み、当該複素数の実数部および虚数部の一方が、前記第２の要素に相当し、前記実数部および虚数部の他方が、別の変換係数の要素に相当することを特徴とする映像システム。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の映像システムにおいて、前記映像信号が、高解像度テレビの映像信号を含むことを特徴とする映像システム。
【請求項２５】
請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の映像システムであって、前記無線送信を受信し、前記映像信号に対応する出力を生成するレシーバを具えていることを特徴とする映像システム。
【請求項２６】
映像信号に対応する無線送信を送信するステップを具える方法であって、
前記送信が、
前記映像信号に対応するデータ値の第１の要素に相当する少なくとも一つの粗悪な配列シンボルと、
前記データ値の第２の要素に相当する少なくとも一つの優れた配列シンボルと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、前記無線送信が、前記映像信号に対応する複数の変換係数に相当し、前記データ値が、前記複数の変換係数の一の変換係数を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、前記第１の要素が、前記変換係数の量子化された値を含み、前記第２の要素が、前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２７又は２８に記載の方法において、前記優れた配列シンボルが複素数を含み、当該複素数の実数部および虚数部の一方が、前記第２の要素に相当し、前記実数部および虚数部の他方が、別の変換係数の要素に相当することを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２６乃至２９のいずれか１項に記載の方法において、前記映像信号が、高解像度テレビの映像信号を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
所定の優れた送信配列の少なくとも一つの優れた配列の直交周波数分割多重シンボルに少なくとも一つのデータ値の要素をマップするマッパーを具えていることを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、前記マッパーが、前記データ値の第１の要素を所定の粗悪な送信配列の少なくとも一つの粗悪な配列の直交周波数分割多重シンボルにマップし、前記データ値の第２の要素を前記優れた配列シンボルにマップすることを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の装置において、前記第１の要素が、前記データ値の量子化された値を含み、前記第２の要素が、前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項３２又は３３に記載の装置において、前記優れた配列シンボルが複素数を含み、前記マッパーが、前記第２の要素を前記複素数の実数部および虚数部の一方にマップし、別のデータ値の要素を前記実数部および虚数部の他方にマップすることを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項３１乃至３４のいずれか１項に記載の装置であって、前記優れた配列シンボルを含む無線送信を送信する無線トランスミッタを具えていることを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項３１乃至３５のいずれか１項に記載の装置において、前記データ値が映像信号に対応することを特徴とする装置。
【請求項３７】
無線送信システムであって、
入力信号に対応する複数のデータ値に相当する無線の直交周波数分割変調送信を発生させるトランスミッタであって、前記データ値の少なくとも一つのデータ値の要素を、所定の優れた送信配列の少なくとも一つの優れた配列の直交周波数分割変調シンボルにマップするマッパーを具えているトランスミッタと、
前記無線送信を受信し、前記入力信号に対応する出力信号を生成するレシーバと、を具えていることを特徴とするシステム。
【請求項３８】
請求項３７に記載の無線送信システムにおいて、前記マッパーが、前記データ値の第１の要素を、所定の粗悪な送信配列の少なくとも一つの粗悪な配列の直交周波数分割変調シンボルにマップし、前記データ値の第２の要素を前記優れた配列シンボルにマップすることを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項３８に記載のシステムにおいて、前記第１の要素が前記データ値の量子化された値を含み、前記第２の要素が前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４０】
請求項３７乃至３９のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記入力信号が映像信号を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４１】
少なくとも一つのデータ値を所定の優れた送信配列の少なくとも一つの優れた配列の直交周波数分割変調シンボルにマップするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、前記マッピングするステップが、前記データ値の第１の要素を所定の無線の粗悪な送信配列の少なくとも一つの粗悪な配列の直交周波数分割変調シンボルにマップし、前記データ値の第２の要素を前記優れた配列シンボルにマップすることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、前記第１の要素が前記データ値の量子化された値を含み、前記第２の要素が前記量子化された値に対応する量子化エラー値を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４２又は４３に記載の方法において、前記優れた配置シンボルが複素数を含み、前記方法が、
前記第２の要素を前記複素数の実数部および虚数部の一方にマップするステップと、
別のデータ値の要素を前記実数部および虚数部の他方にマップするステップと、を具えることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４１乃至４４のいずれか１項に記載の方法であって、前記優れた配列シンボルを含む無線送信を送信するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、
前記無線送信を受信するステップと、
前記優れた配列シンボルをディマップ（demap）して前記データ値を決定するステップと、を具えていることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４１乃至４６のいずれか１項に記載の方法において、前記データ値が映像信号に対応することを特徴とする方法。