(57)【要約】【課題】視聴の際に重要視される音声ストリームを確実に再生することで、高品質な映像音声信号の再生処理を可能とする無線伝送システムを提供する。【解決手段】異なる種類のデータを多重化したストリームを無線伝送する無線伝送システムであって、送信装置（２）において、多重ストリームに含まれる異なる種類のデータストリームをそれぞれ識別し、識別された異なる種類のデータストリームをそれぞれエラー耐性の異なる無線変調方式を用いて変調して送信し、受信装置（３）において、送信装置で変調されて送信された異なる種類のデータストリームにかかる無線信号をそれぞれ受信し、受信した異なる種類のデータストリームに係る無線信号をそれぞれ対応する無線変調方式について復調して出力する無線伝送システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる種類のデータを多重化したストリームを無線伝送する無線伝送システムであって、
送信装置において、多重ストリームに含まれる異なる種類のデータストリームをそれぞれ識別し、前記識別された異なる種類のデータストリームをそれぞれエラー耐性の異なる無線変調方式を用いて変調して送信し、
受信装置において、前記送信装置で変調されて送信された異なる種類のデータストリームにかかる無線信号をそれぞれ受信し、前記受信した異なる種類のデータストリームに係る無線信号をそれぞれ対応する無線変調方式について復調して出力することを特徴とする無線伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像および音声を多重化したストリームを無線伝送する無線伝送システムに関し、特に複数の無線変調方式を用いて変調して伝送する無線伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像と音声を圧縮符号化して伝送するシステムでは、一般的に映像、音声それぞれを異なる方式で符号化した後、一つのストリームに多重して伝送するのが一般的である。  例えば、ＭＰＥＧ−２（Moving Picture Experts Group 2）規格では、映像をＭＰＥＧ−２  Ｖｉｄｅｏ方式で映像ストリームに符号化、音声をＭＰＥＧ−２  Ａｕｄｉｏ方式で音声ストリームに符号化し、それぞれのストリームをＴＳ（Transport Stream）に多重する。その後、一つの無線変調方式により変調して伝送する。
【０００３】
一方、受信側では、受信したストリームを、変調した無線変調方式に対応する無線復調方式によって復調し、符号化した符号化方式でそれぞれ映像ストリームおよび音声ストリームを復号して再生するものである。
特許文献１は、試験送受信装置を使用して、音声信号を移動通信網および公衆通信網を介して通信を行なう通信技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９８９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の従来技術は通信の対象を音声信号のみとするものである。従って、映像信号と音声信号を通信する際に、どのような無線変調方式により映像信号と音声信号を変調し復調すれば、大容量の多重ストリームを伝送しながら、比較的高品質な再生処理を行うことができるかが具体的にわからない。
【０００６】
本発明は、視聴の際に重要視される音声ストリームを確実に再生することで高品質な映像音声信号の再生処理を可能とする無線伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決する一実施形態は、
異なる種類のデータを多重化したストリームを無線伝送する無線伝送システムであって、
送信装置（２）において、多重ストリームに含まれる異なる種類のデータストリームをそれぞれ識別し、前記識別された異なる種類のデータストリームをそれぞれエラー耐性の異なる無線変調方式を用いて変調して送信し、
受信装置（３）において、前記送信装置で変調されて送信された異なる種類のデータストリームにかかる無線信号をそれぞれ受信し、前記受信した異なる種類のデータストリームに係る無線信号をそれぞれ対応する無線変調方式について復調して出力することを特徴とする無線伝送システムである。
【０００８】
課題を解決する一実施形態は、
前記受信装置において、それぞれ対応する無線変調方式について復調して出力した異なる種類のデータストリームを多重化して多重ストリームとして出力することを特徴とする請求項１記載の無線伝送システムである。
【０００９】
課題を解決する一実施形態は、
映像及び音声を多重化したストリームを無線伝送する無線伝送システムであって、
送信装置（２）において、多重ストリームに含まれる音声ストリームと映像ストリームを識別し、前記映像ストリームを第１無線変調方式により変調し、前記音声ストリームを前記第１無線変調方式よりもエラー耐性の強い第２無線変調方式により変調して送信し、
受信装置（３）において、前記送信装置に変調されて送信された前記映像ストリームと音声ストリームに係る無線信号をそれぞれ受信し、前記映像ストリームを第１無線復調方式に基づいて復調し、前記音声ストリームを前記第２無線復調方式に基づいて復調して出力することを特徴とする無線伝送システムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る無線伝送システムにおいては、容量が大きく部分的に再生が失敗しても音声ほど目立たない映像信号については、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）等の符号量の大きい無線変調方式により変調することで、伝送能力を高める一方、視聴の際に再生が途切れると不具合が目立ってしまう音声信号については、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：位相偏移変調）等のエラー耐性の高い無線変調方式により変調することで確実に再生を行ない、総合的に再生時の品質を高めるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線伝送システムの構成を示すブロック図。
【図２】当該無線伝送システムのエラー訂正符号化部及び変調部を示す構成図。
【図３】当該無線伝送システムの復調部及びエラー訂正復号部を示す構成図。
【図４】映像ストリームと音声ストリームの多重方法の一例を示す説明図。
【図５】当該無線伝送システムが用いるＷｉＭＡＸのＯＦＤＭＡ方式の無線フレーム構成の一例を示す説明図。
【図６】当該無線伝送システムにおいて、映像および音声を含む多重ストリームがバーストに格納されるまでのフレーム構成の一例を示す説明図。
【図７】映像パケットおよび音声パケット共にエラーとなったストリームの一例を示す説明図。
【図８】映像パケットはエラーとなったが、音声パケットはエラーとはならずに再生可能である一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。  
本発明の一実施形態に係る無線伝送システム１は、図１に示されるように、多重ストリームを送信する送信処理装置２と、多重ストリームを受信する受信処理装置３とから成る。図１では説明の簡略のため、送信処理装置２と受信処理装置３との片側方向の通信を説明するが、双方に送信処理装置２と受信処理装置３を更に追加すれば、双方向の通信が可能となる。また、本発明の一実施形態に係る無線伝送システム１は、具体的には、一例として、中継装置、ＴＶ電話システム、オンデマンド放送システム等、無線伝送システム一般に広く適用することが可能である。
【００１３】
送信処理装置２は、入力された多重ストリームを映像パケットと音声パケットに分離する分離処理部１１と、この映像パケットと音声パケットのポート番号の管理を行なうポート管理部１７と、ポート管理部１７の後段に設けられ映像パケットと音声パケットのＩＰパケット化を行なうネットワーク処理部１２と、ネットワーク処理部１２の後段に設けられるＯＳＩ参照モデルのデータリンク層であるＭＡＣ（Media Access Control）１３と、ＭＡＣ１３の後段に設けられるＯＳＩ参照モデルの物理層であるＰＨＹ（Physical layer）１４と、入力信号を無線信号に変換して送信処理を行なう無線送信部１５と、無線送信部１５に接続される送信用のアンテナ１６を有している。
【００１４】
ここで、ＭＡＣ１３は、ＭＡＣ１３の動作を制御するべく制御信号を供給する制御部１３１と、ネットワーク処理部１２から入力されたＩＰパケット毎に優先制御などを行なうデータ処理部１３２と、制御部１３１の制御下においてＭＡＣ  ＰＤＵのためのマップを生成するマップ生成部１３３と、データ処理部１３２の後段においてＩＰパケットに応じてＭＡＣ  ＰＤＵの生成処理を行なうパケット作成部１３４を有している。
【００１５】
また、ＰＨＹ１４は、ＰＨＹ１４の動作を制御するべく制御信号を供給する制御部１４１と、ＭＡＣ１３のパケット作成部１３４の後段に設けられ、ＭＡＣ  ＰＤＵに所望のエラー訂正符号化を施すエラー訂正符号化部１４２と、エラー訂正符号化部１４２でエラー訂正符号化処理が行なわれたパケットに対して、例えば、ＱＡＭ変調またはＱＰＳＫ変調等の無線変調処理を行なう変調部１４３を有している。
【００１６】
また、受信処理装置３は、送信処理装置２のアンテナ１６からの無線信号を受信するアンテナ２１と、アンテナ２１からの無線信号を変換して後段のＰＨＹ２３に供給する無線受信部２２と、受信部２２の後段に設けられＯＳＩ参照モデルの物理層であるＰＨＹ２３と、ＰＨＹ２３の後段に設けられＯＳＩ参照モデルのデータリンク層であるＭＡＣ２４と、ＭＡＣ２４の後段に設けられＩＰパケットを映像パケットと音声パケットに変換するネットワーク処理部２５と、この映像パケットと音声パケットのポート管理を行なうポート管理部２７と、映像パケットと音声パケットを多重ストリームに変換して出力する多重処理部２６を有している。
【００１７】
また、ＰＨＹ２３は、ＰＨＹ２３の動作を制御するべく制御信号を供給する制御部２２１と、無線受信部２２の後段に設けられ、制御部２２１の制御下において、バースト毎に例えばＱＡＭ復調またはＱＰＳＫ復調等の無線復調処理を行なう復調部２２２と、復調部２２２で復調されたＭＡＣ  ＰＤＵをバースト毎にエラー訂正処理を行なってバースト内に格納するエラー訂正復号部２２３を有する。
【００１８】
また、ＭＡＣ２４は、ＭＡＣ２４の動作を制御するべく制御信号を供給する制御部２３１と、ＭＡＣ  ＰＤＵを抽出するパケット抽出部２３２と、マップ解析を行なうマップ解析部２３３と、ＭＡＣ  ＰＤＵ内のＩＰパケットを抽出するデータ処理部２３４を有する。
【００１９】
また、図２に示すように、送信処理装置２のＰＨＹ１４のエラー訂正符号化部１４２は、一例として、第１エラー訂正符号化部１４２−１（例えば映像ストリームを符号化するためのＭＰＥＧ−２  Ｖｉｄｅｏ方式）と、第２エラー訂正符号化部１４２−２（例えば音声ストリームを符号化するためのＭＰＥＧ−２  Ａｕｄｉｏ方式）を有しており、一例として、ポート管理部１７の判断に基づく制御部１４１からの制御信号に従って、映像ストリームか音声ストリームかに応じて、スイッチにより両者を切り替える構成を取ることができる。
【００２０】
同様に、図２に示すように、送信処理装置２のＰＨＹ１４の変調部１４３は、一例として、第１変調部（例えば映像ストリームを変調するためのＱＡＭ変調部）１４３−１と、第２変調部（例えば音声ストリームを変調するためのＱＰＳＫ変調部）１４３−２とを有しており、一例として、ポート管理部１７の判断に基づく制御部１４１からの制御信号に従って、映像ストリームか音声ストリームかに応じて、スイッチにより両者を切り替える構成を取ることができる。
【００２１】
また、図３に示すように、受信処理装置３のＰＨＹ２３の復調部２２２は、一例として、第１復調部（例えば映像ストリームを復調するためのＱＡＭ復調部）２２２−１と、第２復調部（例えば音声ストリームを復調するためのＱＰＳＫ復調部）２２２−２とを有しており、一例として、制御部１４１からの制御信号に従って、映像ストリームか音声ストリームかに応じて、スイッチにより両者を切り替える構成を取ることができる。
【００２２】
同様に、図３に示すように、受信処理装置３のＰＨＹ２３のエラー訂正復号部２２３は、一例として、第１エラー訂正復号部２２３−１（例えば映像ストリームを復号するためのＭＰＥＧ−２  Ｖｉｄｅｏ方式）と、第２エラー訂正復号部２２３−２（例えば音声ストリームを復号するためのＭＰＥＧ−２  Ａｕｄｉｏ方式）を有しており、一例として、制御部１４１からの制御信号に従って、映像ストリームか音声ストリームかに応じて、スイッチにより両者を切り替える構成を取ることができる。
【００２３】
以上、図２および図３において、送信処理装置２のＰＨＹ１４の構成の一例、受信処理装置３のＰＨＹ２３の一例を挙げたが、本発明に係る実施形態はこれらの例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる形態の範囲において同様に本発明の実施が可能である。
【００２４】
（動作）
次に、上述した構成をもつ無線伝送システム１において、多重ストリームが映像ストリームか音声ストリームかに応じて、以下のように変調・復調処理を異ならせることにより、特に、視聴の際に重要視される音声ストリームを確実に再生することで高品質な映像音声信号の再生処理が可能となることを以下に詳細に説明する。
【００２５】
初めに、本発明の一実施形態に係る無線伝送システムにおいて用いられる、映像、音声多重方法の一例を図４を用いて説明する。
無線伝送システム１の送信側においては、映像信号と音声信号を各々別々の方式で、映像ストリーム、音声ストリームに符号化して一つの多重ストリームに多重して伝送する。受信側においては、多重ストリームを映像ストリームと音声ストリームに分離した後、映像ストリーム、音声ストリームを各々別々の方式で復号する。
【００２６】
映像ストリーム、音声ストリームは、図４に示すように、複数のフレームから構成されている。映像ストリーム、音声ストリームを一つのストリームに多重するには、映像フレーム、音声フレームを多重ストリームのペイロードに格納できるように分解し、それぞれを多重ストリームのペイロードに格納し、格納した映像や音声のペイロードの情報などを多重ヘッダに格納する。
【００２７】
従来、一般的に、映像・音声を含む多重ストリームを無線などで伝送する場合、符号量が大きい映像ストリームに合わせ、符号量が多い無線変調方式、符号化率を用いて伝送する。しかし、共通した無線変調方式を用いると後述するように、例えば、音声再生に不具合が生じる確率が高い。
【００２８】
なお、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）やＬＴＥ（Long Term Evolution）などで採用されている無線通信技術のＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式では、フレーム内を複数のバーストと呼ばれる領域に分けてデータやメッセージを送受信する。
【００２９】
次に、ＷｉＭＡＸにおけるＯＦＤＭＡ方式の無線フレーム構成の一例を図５を用いて説明する。それぞれのバーストは、異なる変調方式、誤り訂正処理を用いて送受信することができる。ダウンリンクについては、一つの端末局に対して、複数のバーストを割り当てることができる。
【００３０】
本発明に係る無線伝送システムにおいては、データ量の大きい映像のバーストは、例えば、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）や６４ＱＡＭなどの符号量の大きい変調方式を用いて送受信を行なう。一方、誤りを低く抑えたい制御情報を含む音声等のバーストは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：位相偏移変調）などのエラー耐性の強い誤り難い変調方式を用いて送受信を行なう。
【００３１】
バースト内には、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ）で規定されたＭＡＣ  ＰＤＵ（Protocol Data Unit）が格納される。
一方、本発明の特徴をもっていない従来型のバーストの生成方法を参考までに図６に示す。映像と音声を多重したストリームは、映像のデータ量が大きいため、一般には、符号量が大きい変調方式を用いて伝送される。このため、ノイズやフェージングなどで無線信号が劣化し、ＭＡＣ  ＰＤＵ毎エラーとなって復調できなくなってしまった場合、映像、音声、全ての信号が復号、再生できなくなる。図６においては、二つ目のＭＡＣ  ＰＤＵにエラーがあった場合の多重ストリームの復号方向の例を示す。図６の例では、ＭＡＣ  ＰＤＵのペイロードにエラーがあるため、ＩＰパケットの抽出ができないため、映像のペイロードだけでなく、音声のペイロードともにエラーとなっている。
【００３２】
エラーが発生すると、映像信号は、情報量が多いため、エラーは部分的な画面上の欠落となり、画面の一部が乱れる程度で済む。一方、音声信号は、情報量が少ないため、エラーがフレーム全体に影響してしまう確率が高い。
特に、音声信号の場合、部分的に欠落した場合でも、正常に復号できなくなるため、音声を出力する際に異音が発生したり、無音になってしまう。エラーにより欠落したフレームを前後のフレームなどから補完する技術もあるが、一般的に、聴覚は視覚よりも敏感であるため、音声のエラーの方がより大きな影響を受けてしまう。従って、ユーザがストリームを視聴している際に音声が途切れることで、通信エラーが発生しているという強い印象をユーザに与えてしまいがちとなるという不具合がある。
【００３３】
（映像・音声に応じた変調方式）
次に、本発明の無線伝送システムにおいて、映像、音声を含む多重ストリームが異なる変調方式により変調されて、バーストに格納されるまでのフレーム構成例を、図１に示した送信処理装置２の処理として図７を用いて以下に説明する。多重ストリームのうち、図７の一段目のチャートである映像を含む多重パケットは、分離処理部１１、ポート管理部１７、ネットワーク処理部１２において、ポート管理部１７で付与される第１のポート番号をもつＵＤＰ（User Datagram Protocol）（ＵＤＰ♯１）としてＩＰパケット化され、映像パケットとして二段目のチャートであるＵＤＰ＃１のペイロードへ格納される。また、音声を含む多重パケットは、分離処理部１１、ポート管理部１７、ネットワーク処理部１２により、ポート管理部１７で付与される第２のポート番号を持つＵＤＰ（ＵＤＰ♯２）としてＩＰパケット化され、音声パケットとして、二段目のチャートである映像とは異なるＵＤＰ＃２のペイロードへ格納される。
【００３４】
さらに、図７の三段目のチャートに示すように、制御部１３１の制御下において、データ処理部１３２、マップ生成部１３３、パケット作成部１３４の働きにより、映像を含むＵＤＰ＃１のＩＰパケットは、ＭＡＣ  ＰＤＵ＃１及び＃２のペイロードに、音声を含むＵＤＰ＃２のＩＰパケットは、ＭＡＣ  ＰＤＵ＃３のペイロードに格納される。
【００３５】
そして、映像を含むＭＡＣ  ＰＤＵ＃１及びＭＡＣ  ＰＤＵ＃２は、ＰＨＹ１４の制御部１４１の制御下において、第１変調部１４３−１の働きにより６４ＱＡＭまたは１６ＱＡＭ方式により変調されてバースト＃１に格納され、音声を含むＭＡＣ  ＰＤＵ＃３は第２変調部１４３−２の働きによりエラー耐性の強いＱＰＳＫ方式により変調されてバースト＃２に、それぞれ異なるバーストとして格納される。
【００３６】
次に、本発明に基づく無線システムにおける、二つ目のＭＡＣ  ＰＤＵにエラーがあった場合の多重ストリームの復号の例を、図１に示した受信処理装置３の処理として、図８を用いて以下に説明する。受信処理装置３の無線受信部２２により受信された図８の一段目の多重ストリームの複数のバーストはバースト毎に、ＰＨＹ２３の制御部２２１の制御下において、ＱＡＭ変調方式で変調されたバーストであれば第１復調部（ＱＡＭ復調部）２２２−１で復調され、ＱＰＳＫ変調方式で変調されたバーストであれば第２復調部（ＱＰＳＫ復調部）２２２−２で復調される。さらに、ＰＨＹ２３の制御部２２１の制御下において、映像ペイロードであれば、第１エラー訂正復号部２２３−１で復号され、音声ペイロードであれば、第２エラー訂正復号部２２３−２で復号される。
【００３７】
その後、ＭＡＣ２４は、制御部２３１の制御下において、パケット抽出部２３２により、ＭＡＣ  ＰＤＵを抽出し、データ処理部２３４によりそれぞれのＩＰパケットを抽出する。データ処理部２３４で変換されたＩＰパケットは、ネットワーク処理部２５で、映像パケットと音声パケットに変換され、ポート管理部２７によるポート番号の管理下において、多重処理部２６により多重ストリームとして出力される。
【００３８】
この例では、エラーの発生した二つ目のＭＡＣ  ＰＤＵの映像パケットがエラーとなるが、音声パケットのバーストは、エラー耐性の強い変調方式（ＱＰＳＫ）で送信されておりエラーとならない。従って、ユーザが転送されてきた多重ストリームを再生している際に、ノイズ等により映像の一部が一時的に歪んだとしてもあまり目立つことがなく、また、音声は途切れることなく正常に再生し続けるため、ユーザにとっては、比較的高品質なストリームの視聴が継続できているという印象を受けることとなる。
【００３９】
なお、上記した実施形態においては、情報量が多く再生時に影響が小さい情報として『映像』、これを変調する変調方式として『ＱＡＭ方式』、情報量が少なく再生時に影響が大きい情報として『音声』、これを変調する変調方式として『ＱＡＭ方式』よりもエラー耐性が強い『ＱＰＳＫ方式』として記載したが、本発明の実施形態は、これらに限定されるものではない。
【００４０】
従って、情報量が多く再生時に影響が小さい情報は『映像』に限定されず、これを変調する変調方式についても『ＱＡＭ方式』に限定されず、情報量が少なく再生時に影響が大きい情報として『音声』に限定されず、これを変調する変調方式として『ＱＰＳＫ方式』に限定されることなく、本発明の趣旨の範囲で、多くの種類の情報および変調方式に対して、同等の作用効果を生じるものである。
【００４１】
以上記載した様々な実施形態は複数同時に実施することが可能であり、これらの記載により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１…無線伝送システム、２…送信処理部、３…受信処理部、１１…分離処理部、１２…ネットワーク処理部、１３…ＭＡＣ（Media Access Control）、１４…ＰＨＹ（Physical layer）、１５…無線送信部、１６…アンテナ、１７…ポート管理部、２１…アンテナ、２２…無線受信部、２３…ＰＨＹ、２４…ＭＡＣ、２５…ネットワーク処理部、２６…多重処理部、２７…ポート管理部、１３１…制御部、１３２…データ処理部、１３３…マップ生成部、１３４…パケット作成部、１４１…制御部、１４２…エラー訂正符号化部、１４３…変調部、２２１…制御部、２２２…復調部、２２３…エラー訂正復号部、２３１…制御部、２３２…パケット抽出部、２３３…マップ解析部、２３４…データ処理部。
【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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