(57)【要約】【課題】入力データの同期コードに基づいて、入力データに対する送信側伝送装置の処理を行うことを目的とする。【解決手段】所定のワード毎に特定同期コードを有する入力データをデータ並び順の入れ替え処理を施した後、ディジタル変調して伝送する処理機能を有するディジタル伝送装置において、上記入力データから上記特定同期コードを検出し、上記入力データの同期コードの基準タイミングに、上記ディジタル伝送装置の処理基準を一致させるように制御するようにしたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のワード毎に特定同期コードを有するデータストリームを主たる入力データとし、データ並び順の入れ替え処理を施した後、該処理済みデータを変調して所定周期毎に特定シンボルを挿入した送信信号を作成、送出する送信側伝送装置において、上記送信側伝送装置に、上記入力データから上記特定同期コードを検出する手段と、該検出した同期コードの基準タイミングに、上記送信側伝送装置の処理基準を一致させるように制御する手段を設けたことを特徴とするディジタル伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)変調方式を用いたディジタル伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今まで、ＮＴＳＣ方式等の動画像信号は、ＦＭ変調を用いたアナログのＦＰＵ(Field Pick-Up Unit)によって、帯域１７ＭＨｚで無線伝送されている。しかし、昨今、電波事情がひっ迫し、帯域の削減が検討されている。 また、アナログＦＰＵの場合、マルチパスによる干渉で、伝送した画像に縞模様が入る等の障害が頻繁に生じる問題がある。これらの解決策として、ディジタル伝送が開発され、一部実用化されている。ただし、この場合には画像圧縮装置との併用が不可欠である。 つまりＮＴＳＣ方式の動画像信号は、非圧縮状態では１４０Ｍｂｐｓもあり、１７ＭＨｚ程度の帯域では伝送困難である。しかし、ＭＰＥＧ−２等の方式で圧縮すれば８Ｍ〜２５Ｍｂｐｓ程度となり、高度な変調方式を用いれば、アナログ１チャネル分の帯域(１７ＭＨｚ)により、２チャネルの動画像信号を伝送することもできる。ここで、ディジタル伝送方式の場合、伝送されたデータに、１ビットでも誤りが残っていると、重大な画質劣化を引き起こす。このため、圧縮データには、エラー訂正符号が付加され、ある程度以下の混入エラーは、訂正できるようになっている。即ち、ディジタルＦＰＵは、エラー訂正処理と併用されることで、伝送状態の多少の劣化が存在しても、画質劣化が無い画像伝送を実現できる装置である。しかし、ディジタルＦＰＵは、伝送状態があるレベル以下に劣化すると、画像が全く現れない状態に陥る。 つまりアナログ方式であれば、伝送状態の劣化におおよそ比例して、徐々に画質劣化がおきるが、ディジタルＦＰＵでは、完璧か全滅の何れかとなる。
【０００３】
図６に一般的な画像コーデック(エンコーダ側)の構成を、図７に各部データの模式図を示し、以下にこの動作を説明する。画像コーデック１６は、画像圧縮部１６−１、リードソロモン訂正符号部１６−２、インターリーブ処理部１６−３、およびシリアル変換部１６−４から構成される。画像圧縮部１６−１では、ここに入力される映像信号を、ＭＰＥＧ−２方式に基づき圧縮し、１８８Ｗ(ワード)を単位とする圧縮データを作成する。 なお、１８８Ｗの構成は、先頭の１Ｗの同期用コード(４７ｈ)と、それに続く１８７Ｗの圧縮データからなる。リードソロモン訂正符号部１６−２は、１８８Ｗの圧縮データを伝送に適するように、１６Ｗのリードソロモン訂正符号(パリティ)を付加し、２０４Ｗ構成のデータ群を作成する。 なお、１６Ｗのリードソロモン訂正符号は伝送中の当該２０４Ｗ中に混入した誤りを、８Ｗまでなら訂正する能力を持つ。インターリーブ処理部１６−３は、伝送状態が劣化した場合、劣化するデータが分散するように、データの順序を並べ替えるものである。シリアル変換部１６−４では、この並べ替えられたパラレルデータをシリアル信号に変換し、伝送データＤｏとして出力するものである。
【０００４】
次に、一般的な画像コーデック(デコーダ側)の構成を図８に、バーストエラーの混入と逆インターリーブ処理の様子を図９に示し、以下この動作を説明する。画像コーデック１７は、同期検出パラレル変換部１７−１、逆インターリーブ処理部１７−２、リードソロモン訂正処理部１７−３及び画像復号部１７−４とから構成される。同期検出パラレル変換部１７−１は、伝送されてきたシリアルデータＤｉから逆インターリーブ処理の基準となる同期コード(４７ｈ)を検出すると共に、このデータをパラレルデータに変換する。逆インターリーブ処理部１７−２は、送信側で並べ替えられたデータの順序を元のデータ配列に戻すものである。リードソロモン訂正処理部１７−３では、付加された１６Ｗのリードソロモン訂正符号により、伝送中に混入した誤りを訂正する。画像復号部１７−４では、誤り訂正されたデータを復号化し、元の映像信号を出力する。
【０００５】
伝送中には、数十Ｗが連続した誤りとなるバーストエラーと呼ぶ連続エラーが混入するケースが発生する。 そこで、バーストエラー耐性を向上させるため、伝送データには、前述のようなインターリーブ処理が施されている。このバーストエラーと逆インターリーブ処理の状態を図９に示す。 この図では、連続３Ｗのエラーが逆インターリーブ後に、１Ｗの単独エラーに変換されている例を示している。 即ち、インターリーブにより２０４Ｗ単位のデータは、隣接、隣隣接、…の１７ヶに渡る２０４Ｗのデータと入れ替えられているため、図９のように、連続するバーストエラーは、逆インターリーブ処理後は、１Ｗの単独エラーとなっている。その結果、８Ｗを越えるバーストエラーが発生しても、逆インターリーブ処理後は、エラーが８Ｗ以下に減少するため、誤り訂正で全エラーを訂正できる。近年、ヨーロッパやアメリカおよび日本でディジタル放送が検討されており、その変調方式としてＯＦＤＭの採用が有力視されている。 ＯＦＤＭとはマルチキャリア変調方式の一種で多数のディジタル変調波を加えあわせたものである。
【０００６】
以下、ＯＦＤＭ信号を式で表し、簡単に説明する。 まず、各キャリアのＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)信号をαk(t)とすると、これは、次の式（１）で表される。
αk(t)＝ａk(t)・cos(2πkft)＋ｂk(t)・sin(2πkft) ・・・・・（１）
ここで、ｋはキャリアの番号を示し、ａk(t)、ｂk(t)は、ｋ番目のキャリアのデータで、［−１］または［１］の値をとる。次に、キャリアの本数をＮとすると、ＯＦＤＭ信号はＮ本のキャリアの合成であり、これをβk(t) とすると、これは、次の式（２）で表される。
βk(t)＝Σαk(t) (但し、ｋ＝１〜Ｎ とする) ・・・・・（２）
そして、ＯＦＤＭ信号は、上記の信号から以下のようにして構成される。まず、例えば１０２４サンプルの有効サンプルデータに、ガードインターバルデータ４８サンプルを付加して１０７２サンプルとしたものを、１組の信号単位シンボルとする。次に、この信号単位シンボル８９４組について、４組の同期シンボルと２組の予備シンボルを付加して９００組とし、これをフレームと呼ぶストリーム単位の繰り返しとして、ＯＦＤＭ信号を構成するのである。
【０００７】
図１０は、このようなＯＦＤＭ信号を用いた伝送装置の基本構成ブロック図である。 以下、このＯＦＤＭ伝送装置の構成と動作について説明する。まず、送信側の畳み込み符号化部２Ｂにおいて、ここに入力されるシリアルデータＤinに、畳み込み符号化を施したデータＤｉが作成される。次に、インターリーブ処理部３において、前述したようなデータの並べ替え処理が行われ、データＤiiが作成されるとともに、インターリーブ処理の基準であり、かつ、ＯＦＤＭ信号のフレーム作成の基準であるＦＳＴパルスを出力する。レート変換／１次変調部４は、連続的な入力データＤiiを、ＦＳＴパルスを基準に間欠的な状態に変換した後、１次変調符号化して、Ｉ軸とＱ軸の２軸にマッピングしたデータＲとＩを出力する。ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform：逆フーリエ変換)部５は、ＦＳＴパルスを基準に、取り込んだデータＲとＩを周波数成分と見なし、例えば、１０２４ポイントからなる時間軸信号に変換し、４８サンプルのガード期間を付加した時間軸波形ＲｇとＩｇを出力する。同期シンボル挿入部６は、ＦＳＴパルスを基準とし、前記のデータシンボル８９４個ごとに、予めメモリ等に記憶された、例えば４個の同期シンボル波形と２個の予備シンボル波形を挿入し、データＲsgとＩsgを作成する。この信号ＲsgとＩsgは、直交変調処理部７において直交変調され、フレーム構成のＯＦＤＭ変調波となり送信される。 クロック発振器８からのクロックＣＫは、上記の各部に供給される。 ここで、レート変換／１次変調部４からクロック発振器８により、ＯＦＤＭ変調部OFDM-Tが構成される。
【０００８】
そして、送信されたＯＦＤＭ変調波は、受信側の直交復調処理部９においてベースバンド信号に直交復調され、データＲ'sgとＩ'sgとして出力される。このデータＲ'sgとＩ'sgは、同期検出器１０に入力され、ここで、上記の同期シンボル群が検出され、フレームの基準としてパルスＦＳＴｒｃを各部に出力する。また、データＲ'sgとＩ'sgは、ＦＦＴ部１２に入力され、ここで、時間軸波形信号から周波数成分信号Ｒ'ｆとＩ'ｆに変換される。この信号Ｒ'ｆとＩ'ｆは、復号化／レート逆変換部１３にて復号化後、連続的な信号Ｄoiに変換される。 ここで、直交復調処理部９から復号化／レート逆変換部１３により、ＯＦＤＭ復調部OFDM-Rが構成される。そして、逆インターリーブ処理部１４にて、並べ替えられたデータ列を元に戻したデータＤｏとなる。そして、畳み込み訂正部１５Ｂにてエラー訂正された後、シリアルのデータＤoutとシリアルクロックＣＫRXとが出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上説明した従来の構成においては、コーデック装置で行うインターリーブ処理と伝送装置で行うインターリーブ処理とは、それぞれ別個に行われている。そのため、両者の並べ替えのタイミングによっては、インターリーブ効果が逆に薄れてしまうこともある。例えば、図１１に示すように、コーデック装置で行うインターリーブ処理の並べ替えのタイミング基準と、伝送装置で行うインターリーブ処理の並べ替えのタイミング基準が合っていないと、それぞれのインターリーブ効果が相殺され、即ち、双方によるデータの並べ替え(拡散状態)が相殺されてしまう。本発明はこれらの欠点を除去し、入力データの同期コードに基づいて、入力データに対する送信側伝送装置の処理を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、所定のワード毎に特定同期コードを有するデータストリームを主たる入力データとし、データ並び順の入れ替え処理を施した後、該処理済みデータを変調して所定周期毎に特定シンボルを挿入した送信信号を作成、送出する送信側伝送装置において、上記送信側伝送装置に、上記入力データから上記特定同期コードを検出する手段と、該検出した同期コードの基準タイミングに、上記送信側伝送装置の処理基準を一致させるように制御する手段を設けたものである。
【００１１】
即ち本発明では、まず、入力データ中に定期的に存在する特定同期コード(４７ｈ)を検出し、これに基づき、伝送装置内処理基準を該検出結果に一致させる。つまり、伝送装置の動作基準であるＦＳＴ信号を画像コーデックのインターリーブ基準のデータに一致させることにより、両者のインターリーブ処理基準を一致させることが可能となる。また、伝送同期シンボル周期内のデータ量を入力データ中のインターリーブ処理基準のデータ量のＮ倍に一致させたパラメータ設定をすることによって、図２に示す様に、画像コーデックのインターリーブ処理と伝送装置のインターリーブ処理の基準が一致するため、それぞれのインターリーブ効果が相乗的になり、従って、データの並べ替え(拡散状態)が相殺されてしまうことを防止することができる。また、図３に示す様に、入力データＤｏ中の基準検出出力に基づき、ＦＳＴパルスを作成しているため、画像コーデックと伝送装置のインターリーブ処理が同期したものとなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、入力データの同期の基準と、入力データに対する送信側伝送装置の処理の基準を一致させることが可能となるため、両者が成し得る最大の処理効果を保った伝送システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に、本発明のＯＦＤＭ信号を用いた伝送装置の全体ブロック構成を示し、以下、その動作を説明する。まず、送信側の画像コーデック１６で、前述の様にして画像圧縮、インターリーブ処理等が施されたデータＤinは、基準検出部１Ａ及び畳み込み符号化部２Ａに接続される。また、基準検出部１Ａには、送信側クロックＣＫTXも入力され、基準検出部１Ａの検出出力パルスＳＴは、ＦＳＴ発生部１Ｂに入力される。ＦＳＴ発生部１Ｂは、入力されたパルスＳＴからフレーム周期を表すパルスＦＳＴDを作成する。このパルスＦＳＴDは、畳み込み符号化部２Ａおよびインターリーブ処理部３及び前述のようなＯＦＤＭ変調部OFDM-TのＦＳＴ端子に接続される。ＯＦＤＭ変調部OFDM-Tは、前述の様にして、入力される畳み込み符号化及びインターリーブ処理されたデータＤiiからＯＦＤＭ変調波を生成し、これを、受信側に送信する。
【００１４】
そして、受信側では、ＯＦＤＭ復調部OFDM-Rによって、このＯＦＤＭ変調波を受信、復調し、ここで検出したパルスＦＳＴｒ及び再生したクロックＣＫｏを逆インターリーブ処理部１４と畳み込み訂正部１５Ａに出力する。また、ＯＦＤＭ復調部OFDM-Rは、復号したデータＤoiを、逆インターリーブ処理部１４に出力し、ここで元の順番に並べ替えられたデータＤｏは、畳み込み訂正部１５Ａに入力される。そして、畳み込み訂正部１５Ａでエラー訂正された出力データＤoutと受信側クロックＣＫRXは、画像コーデック１７に入力され、ここで前述の様にして、逆インターリーブ処理、誤り訂正、復号化され、元の映像信号が出力される。次に、各部の動作について、詳しく説明する。まず、基準検出部１Ａでは、データＤin の２０４Ｗ毎に含まれる同期コード(４７ｈ)を検出し、画像コーデック１６で施されたインターリーブ処理の基準となるデータ位置を特定する。つまり、この基準となる同期コード(４７ｈ)は、通常、２０４Ｗ毎に挿入されているため、基準検出部１Ａで検出した同期コード(４７ｈ)に基づき発生したパルス信号ＳＴを、ＦＳＴ発生部１Ｂで所定分周することにより、伝送装置のインターリーブ基準に等しい周期のパルスＦＳＴを作成する。
【００１５】
図４に、この基準検出部１Ａの具体的なブロック構成の一例を示し、以下、その動作を説明する。まず、入力されるデータＤｏは、１ビット８段のシフトレジスタ１Ａ−１に入力される。シフトレジスタ１Ａ−１の各段出力は、比較器１Ａ−２に並列に入力され、比較器１Ａ−２の比較結果は、ゲート１Ａ−３を経由して２０４Ｗのカウンタ１Ａ−４のリセット端子に接続される。 ここで、送信側のクロックＣＫｉはシフトレジスタ１Ａ−１、カウンタ１Ａ−４へ供給される。カウンタ１Ａ−４の出力ＲＣOUTは、ゲート１Ａ−６を経由しゲート１Ａ−３の制御端子へ入力される。ゲート１Ａ−３の出力は、基準検出出力ＳＴとして出力されると共にゲート１Ａ−６とタイマ１Ａ−５に入力される。 タイマ１Ａ−５の出力は、ゲート１Ａ−６の制御端子に入力される。比較器１Ａ−２は、シフトレジスタ１Ａ−１から出力されるデータ中の同期コード４７ｈを検出すると、レベルＨを出力する。カウンタ１Ａ−４は、自己で２０４Ｗをカウントして自己値が２０３に達した際に、出力パルスとしてＲＣOUT端子にレベルＨを発生する。タイマ１Ａ−５は、所定時間以上入力が無いと、レベルＬを出力する。ゲート１Ａ−６は、制御端子にタイマ１Ａ−５からレベルＬが印加されると出力をレベルＨに固定する。ゲート１Ａ−３は、制御端子がレベルＨの時のみ入力(比較器１Ａ−２出力)を通し、レベルＬの場合、出力をレベルＬに固定する。
【００１６】
従って、比較器１Ａ−２で同期コード４７ｈが検出され、レベルＨが出力されると、これがゲート１Ａ−３を通過してカウンタ１Ａ−４に入力される。これにより、カウンタ１Ａ−４のリセット動作が行われ、この時タイマ１Ａ−５からレベルＬが所定時間(２０４Ｗ周期の１０倍程度)出力される。そして、ゲート１Ａ−６は、制御端子がレベルＬとなるため、カウンタ１Ａ−４出力をゲート１Ａ−３の制御端子に、そのまま通過させる。すると、ゲート１Ａ−３は、２０４Ｗ周期の位置に現れた同期コード４７ｈのみをカウンタ１Ａ−４に送る。ここで、誤動作等でデータ中の同期コード４７ｈ出力タイミングとカウンタ１Ａ−４のリセット出力ＲＣOUTのタイミングが一致しない状態が長く続くと、タイマ１Ａ−５により、ゲート１Ａ−６，１Ａ−３を動作させ、カウンタ１Ａ−４の出力ＲＣOUTと別個の時間に検出した同期コード４７ｈでもってカウンタ１Ａ−４を再リセットする。そして、この出力はゲート１Ａ−３にも送られ、基準として挿入された真の同期コード以外のコード４７ｈのデータを排除する。図５に、本発明のＯＦＤＭ信号を用いた伝送装置の他のブロック構成を示す。これは、画像コーデック１６Ａで行われるインターリーブ処理等の基準となるタイミング(基準検出出力ＳＴ)を、別系統のラインで画像コーデック１６Ａから受け取ることのできる構成である。 即ち、ＦＳＴ発生部１８で、この基準検出出力ＳＴから、直接的にパルスＦＳＴDを発生するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の伝送装置の一実施例の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明におけるインターリーブ基準一致の拡散状態を示す模式図
【図３】本発明の動作を示すタイムチャート
【図４】本発明の基準検出部１Ａの具体的構成を示すブロック図
【図５】本発明の伝送装置の第２の実施例を示すブロック図
【図６】一般的な画像コーデック装置(エンコーダ側)の構成を示すブロック図
【図７】一般的な画像コーデック装置(エンコーダ側)の処理を説明するための模式図
【図８】一般的な画像コーデック装置(デコーダ側)の構成を示すブロック図
【図９】インターリーブ処理によるバーストエラーの拡散効果を説明する模式図
【図１０】従来のＯＦＤＭ伝送装置の構成を示すブロック図
【図１１】従来技術におけるインターリーブ基準不一致時の拡散状態を示す模式図
【符号の説明】
【００１８】
１Ａ：基準検出部、１Ｂ，１８：ＦＳＴ発生部、２Ａ：畳み込み符号化部、３：インターリーブ処理部、４：レート変換／一次変調部、５：ＩＦＦＴ部、６：同期シンボル挿入部、７：直交変調処理部、８：クロック発振器、９：直交復調処理部、１０：同期検出器、１１：電圧制御クロック発振部、１２：ＦＦＴ部、１３：復号化／レート変換部、１４：逆インターリーブ処理部、１５Ａ：畳み込み訂正部、１６，１６Ａ，１７：画像コーデック、OFDM-T：ＯＦＤＭ変調部、OFDM-R：ＯＦＤＭ復調部。
【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】
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【図１１】
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