(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再変調システムにおいて、出力パケットストリームのビットレートを制御する装置であって、
入力転送パケットストリームの信号源と、
前記入力転送パケットストリームの信号源に結合された入力パケットバッファであって、該入力パケットバッファが満杯か、空か、または空でも満杯でもないかのいずれかを示すステータス信号を生成する入力パケットバッファと、
前記ステータス信号に応答して制御信号を生成する制御信号生成器と、
前記制御信号に応答して可変出力クロック信号を生成する可変出力クロック信号生成器と、
前記入力パケットストリームバッファに結合された出力パケットストリーム生成器であって、前記可変出力クロック信号に応答して、前記可変出力クロック信号と同期して前記出力パケットストリームを生成する出力パケットストリーム生成器とを具備し、
前記可変出力クロック信号生成器は前記出力クロック信号の周波数を変えるために前記制御信号に応答し、
前記制御信号生成器は前記制御信号を生成する回路を含み、前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは満杯であることを示している場合にはその周波数を増大し、前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは空であることを示している場合にはその周波数を減少させるように前記可変出力クロック信号生成器を調節す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、
前記入力転送パケットストリームはヌルパケットを含み、前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは満杯であることを示している場合には、前記入力パケットバッファから前記ヌルパケットを削除することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、さらに加えて、
追加パケットの信号源を含み、
前記出力パケットストリーム生成器は、前記入力転送パケットストリームの信号源と前記追加パケットの信号源に結合されており、前記入力転送パケットストリームからのパケットと前記追加パケットを組み合わせて、前記出力パケットストリームを生成するためのマルチプレクサを含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは空であることを示している場合、前記追加パケットが前記出力パケットストリームに挿入されることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置において、
前記追加パケットの信号源は、
補助データを表すパケットの信号源と、
ヌルパケットの信号源とを含み、
前記マルチプレクサは、補助データパケットが使用可能な場合には前記補助データパケットを追加パケットとして前記出力パケットストリームに挿入し、前記補助データパケットが使用可能でない場合にはヌルパケットを追加パケットとして前記出力パケットストリームに挿入することを特徴とする装置。
【請求項６】
再変調システムにおいて、出力パケットストリームのビットレートを制御する方法であって、
入力転送パケットストリームの信号源を提供するステップと、
前記信号源からの入力パケットを入力パケットバッファに格納するステップと、
前記入力パケットバッファが満杯か、空か、空でも満杯でもないかのいずれかを示すステータス信号を生成するステップと、
前記ステータス信号に応答して制御信号を生成するステップと、
前記制御信号に応答して可変出力クロック信号を生成するステップと、
前記可変出力クロック信号と同期し、前記可変出力クロック信号に応答して出力パケットストリームを生成するステップとを具備し、
前記出力クロック信号の周波数が前記制御信号に応答して変わり、
前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは満杯であることを示している場合には前記可変出力クロック信号はその周波数を増大させ、前記ステータス信号が前記入力パケットバッファは空であることを示している場合には前記可変出力クロック信号はその周波数を減少させることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
前記入力転送パケットストリームのフォーマットがＱＡＭ変調フォーマットまたはＱＰＳＫ変調フォーマットのいずれかに適合し、
前記出力パケットストリームのフォーマットが８−ＶＳＢ変調フォーマットまたは１６−ＶＳＢ変調フォーマットに適合することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、
前記入力転送パケットストリームの信号源は補助的オンスクリーン表示情報を表していることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、
前記入力パケットストリームのフォーマットはＱＡＭ変調フォーマット、ＱＰＳＫ変調フォーマット、またはＶＳＢ変調フォーマットのいずれかに適合し、
前記出力パケットストリームのフォーマットは前記ＱＡＭ変調フォーマット、ＱＰＳＫ変調フォーマット、またはＶＳＢ変調フォーマットのうちの異なるものに適合することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、さらに加えて、
補助データパケットが使用可能であるかを示す、補助パケットのステータス信号を生成する補助パケット生成器を含み、
前記入力パケットバッファが満杯ではなく、前記補助パケットのステータス信号が、前記補助データパケットが使用可能であることを示す場合、前記補助データパケットがヌルパケットに置き換わることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法において、さらに加えて、
補助データパケットが使用可能であるかを示す、補助パケットのステータス信号を生成するステップを含み、
前記入力パケットバッファが満杯ではなく、前記補助パケットのステータス信号が、前記補助データパケットが使用可能であることを示す場合、前記補助データパケットがヌルパケットに置き換わることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット転送レート変換システムにおける出力シンボルレート制御のための装置および方法に関するものである。
【０００２】
さらに詳述すると、本発明は、パケット転送(transport)ストリームをあるビットレートから他のビットレートに変換するシステムにおいて、出力パケットストリームのシンボルレートを制御するための装置および方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
情報はデジタル的に送信されることがますます増えてきており、デジタル情報は情報を運ぶパケットのストリームという形で送信される。たとえば、現在のデジタルテレビ信号はパケットストリームによって送信されている。パケットストリームは符号化され、異なる変調方式(modulation schemes)を使用して搬送波上で変調される。たとえば、アメリカで地上デジタルテレビ信号を運ぶパケットストリームは、トレリス符号化(trellis encoding)（８ＶＳＢ−ｔ）を使用する８レベルの残留側波帯変調を使用して変調されている。アメリカでデジタルケーブルテレビ信号を運ぶパケットストリームは、６４レベルか２５６レベルの直交振幅変調(quadrature amplitude modulation)（６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭ）、または、１６レベルの残留側波帯変調（１６ＶＳＢ）を使用して変調されている。衛星テレビ信号を運ぶパケットストリームは直交位相変調(quadrature phase modulation)（ＱＰＳＫ）を使用して変調されている。各パケットストリームはパケットストリームが受ける変調用に特別に符号化されており、そのため、変調された各パケット化ビットストリームのビットレートが異なる結果となる。このとき、ビットレートの範囲は、８ＶＳＢ−ｔの毎秒約１９メガビット（Ｍｂｐｓ）から１６ＶＳＢおよび２５６ＱＡＭの約３９Ｍｂｐｓまでに及ぶ。これらのビットレートの公称値は業界標準によって設定されている。
【０００４】
１つの変調フォーマットから別の変調フォーマットへの変換が必要な場合がある。たとえば、デジタルテレビ受信機は１６ＶＳＢか８ＶＳＢ−ｔで変調されたデジタルパケットストリームだけを正しく受信し、復号し、表示することができる。しかし、デジタルビデオカセットレコーダ（ＤＶＣＲ）および／またはケーブルおよび衛星セットトップボックス(top box)受信機は、１つあるいは複数のケーブル（６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１６ＶＳＢ）変調デジタルパケットストリームか、または衛星（ＱＰＳＫ）変調デジタルパケットストリームを正しく受信し処理することができる。ＤＶＣＲとケーブルまたは衛星セットトップボックスがこのようなデジタルテレビで正しく動作するためには、受信した信号をテレビ受信機が認識できる変調（１６ＶＳＢまたは８ＶＳＢ−ｔ）に再変調(remodulate)しなければならない。
【０００５】
しかし上記のように、受信され再変調されたパケットストリームは、変調技術が異なると異なるビットレートでビットストリームに符号化されてしまう。異なるパケットストリームのビットレートは必ずしも互いに単純な整数比とはなっていない。このため、入力クロック信号に周波数ロックされた(frequency-locked)出力クロック信号を生成することは現実的とは限らず、不可能な場合もある。したがって、既存の再変調システムでは、入力クロック信号は送信装置クロックに周波数ロックして生成される。入力クロックは、入力パケットの受信のタイミングを制御するために使用される。再変調装置内の発振器は、出力パケットストリームの所望の変調について、業界で指定された周波数で出力クロック信号を生成する。出力クロック信号発振器は一般的に、指定された出力周波数を公称周波数とする水晶発振器である。
【０００６】
また、パケットストリームのビットレートとして指定された公称周波数と、パケットを生成するために使用されるクロック信号の実際の周波数との間に時々違いがあることもよく知られている。これは、クロック信号発振器の設計と具体化に固有の不正確さがあるため、および／または、時間の経過に伴う発振器構成要素の特性の変化によってクロック信号周波数にドリフトが生じるためである。したがって、入力クロックと出力クロックのどちらも、処理するために使用されている変調について、業界で指定された周波数通りではない場合がある。入力クロック信号が出力クロック信号に比べて速い場合は、パケットは再送信されるときより速く、再変調装置(remodulator)に到着する。逆に、入力クロック信号が出力クロック信号に比べて遅い場合は、パケットは到着するときより早く再送信される。
【０００７】
従来のシステムは、受信されたパケットストリームを完全に復号し、コンポーネント信号（すなわち、画像、音声、データなど）を抽出する復号器を提供している。パケットストリームの受信のタイミングは、送信装置クロックに同期した入力クロックによって維持される。これらのコンポーネント信号は次に再符号化され(recoded)、所望の変調フォーマットに再変調される。送信された信号のタイミングは、パケットストリームの再変調に使用された変調について所望の周波数を有する、再変調装置内の発振器からの出力クロック信号によって提供される。次に、再変調された信号はたとえば、テレビ受信機などに供給される。しかし、このようなシステムは復調装置、復号装置、符号装置、変調装置がすべて必要である。特にパケットストリームのコンポーネント信号に対して処理がなされないため、高価なものになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、コンポーネント信号の完全な復調、復号、符号化、再変調を必要とすることなく、受信したパケットストリーム信号を再変調でき、そして、正しいパケットタイミングを維持できるシステムが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理によれば、再変調システムは、入力転送パケットストリーム源と、上記入力転送パケットストリーム源に結合された入力パケットバッファとを含む。上記入力パケットバッファは、その入力パケットバッファが満杯か、空か、空でも満杯でもない、のいずれかを示すステータス信号を生成する。出力パケットストリーム生成器は、上記入力パケットストリームバッファに結合され、出力クロック信号に応答し、出力クロック信号に同期して上記出力パケットストリームを生成する。可変出力クロック信号生成器は、制御信号に応答して上記出力クロック信号を生成し、制御信号生成器はステータス信号に応答して上記制御信号を生成する。
【００１０】
このようなシステムは、入力信号のビットレートが業界で指定された公称周波数から逸脱した場合にも良好に動作する。入力クロック信号の周波数が比較的高い方にドリフトした場合、パケットは生成されるより早く受信され、入力パケットバッファ中に逐次に累積されていく。入力バッファが最終的に満杯になると、出力クロック周波数はより高い周波数に調節される。入力クロック信号の周波数が比較的低い方にドリフトした場合、パケットは受信されるときよりも速く生成される。入力パケットバッファが最終的に空になると、出力クロック周波数はより低い周波数に調節される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態による、再変調システムの一部分を示す構成図である。図示した実施の形態において、再変調装置はデジタルビデオカセットレコーダの一部である。ここで、あるフォーマットの受信されたパケットストリームを表しているデジタル信号が記録され、ついで検索され、別のフォーマットのパケットストリームに再フォーマット化される。しかし、当業者であればこのような再変調システムは、パケットストリームのフォーマットを変えなければならないデジタルセットトップボックスなどの任意のシステムで使用できることが理解できるであろう。
【００１２】
本実施の形態を理解するために必要な要素だけが図１に図示されている。完全な再変調システムでは、他の要素や要素間の相互接続も必要である。当業者であれば他に必要な要素、要素の設計と実施、図示した要素とこれらの要素を相互接続する手法が理解できるであろう。また当業者であれば、図示した要素の間にステータス信号、制御信号、クロック信号など別の接続が存在するが、図面を簡単にするために図示されていないことが理解できるであろう。
【００１３】
図１では、入力転送パケットストリーム源（図示せず）は入力パケットバッファ１０の入力端子に結合されている。この入力転送パケットストリーム源はたとえば、デジタルビデオカセットレコーダやセットトップボックスの再生（プレイバック）回路である。この入力転送パケットストリーム源は、転送パケットを運ぶデジタル信号と、入力転送パケットに同期化された入力クロック信号を既知の手法で生成し、これらの信号を共に入力パケットバッファ１０に供給する。入力パケットバッファ１０のデータ出力端子は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０の第１のデータ入力端子と、ヌルパケット検出器３０の入力端子に結合されている。ＭＵＸ２０の出力端子は、再変調(remodulation)パケットバッファ４０の入力端子に結合されている。さらに、再変調パケットバッファ４０の出力端子は、変調器５０の入力端子に結合されている。変調器５０の出力端子は、ＲＦアップコンバータ６０の入力端子に結合されている。ＲＦアップコンバータ６０の出力端子は、たとえばデジタルテレビ受信機（図示せず）が受信するための、所定の周波数（チャネル３など）のＲＦ信号を出力する。
【００１４】
オンスクリーン表示生成器(on-screen display generator)などの補助データ源（図示せず）は、補助パケット生成器７０の入力端子に結合されている。補助パケット生成器７０のデータ出力端子は、マルチプレクサ２０の第２のデータ入力端子に結合されている。ヌルパケット生成器８０の出力端子は、マルチプレクサ２０の第３のデータ入力端子に結合されている。
【００１５】
電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）などの発振器９０はステートマシン(state machine)１００の入力端子に結合された第１の出力端子と、パケットクロック信号を運びマルチプレクサコントローラ１２０のクロック入力端子に結合された第２の出力端子を有する。ステートマシン１００は、図１に示した再変調システムの動作を制御するための制御信号を生成するが、図を簡単にするために、そのすべては図示していない。ステートマシン１００の第１の制御出力端子は変調器５０に結合され、第２の制御出力端子は数値制御発振器（ＮＣＯ:Numerically Controlled Oscillator）１１０の入力端子に結合されている。
【００１６】
マルチプレクサコントローラ１２０は、複数の制御信号に応答してＭＵＸ２０の動作を制御する。入力パケットバッファ１０のステータス出力端子は、マルチプレクサコントローラ１２０の第１の入力端子と、エラー信号生成器８５の入力端子に結合されている。エラー信号生成器８５の出力端子は、発振器９０の制御入力端子に結合されている。補助パケットバッファ７０のステータス出力端子は、マルチプレクサコントローラ１２０の第２の入力端子に結合されている。ヌルパケット検出器３０の出力端子はマルチプレクサコントローラ１２０の第３の入力端子に結合されている。入力信号のビットレートが出力信号のビットレートと実質上等しいかどうかを示す信号源は、マルチプレクサコントローラ１２０の第４の入力端子に結合されている。ＮＣＯ１１０の出力端子は、マルチプレクサコントローラ１２０の第５の入力端子に結合されている。マルチプレクサコントローラ１２０の出力端子は、マルチプレクサ２０の制御入力端子に結合されている。
【００１７】
図２は、図１に示した再変調システムの動作を理解するために役立つタイミング図である。図２において、時間は水平方向で図示され、異なるパケットストリーム内の各パケットは長方形の異なる水平のライン（横棒）で示されている。各パケットの時間の長さは、長方形の水平の大きさで表され、各パケットの時間的な位置は長方形の水平の位置によって示されている。図２ａから図２ｄのそれぞれにおいて、上のライン（横棒）は入力転送パケットストリームを表し、下のライン（横棒）は対応する出力パケットストリームを表している。
【００１８】
一般に、図１の再変調器はあるフォーマットの入力転送パケットストリームを、別のフォーマットの変調された出力パケットストリームに変換するように動作する。出力パケットストリームのビットレートは、好ましくは、入力転送パケットストリームのビットレートより大きいか等しい。入力転送パケットストリームが、所望のビットレートで出力パケットストリームを生成するように削除できるほど十分なヌルパケットを有する場合のみ、入力転送パケットストリームのビットレートよりも遅いビットレートを有する出力パケットストリームを生成することが可能である。出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートと等しい場合には、以下に述べるように、入力転送パケットストリームはバッファがあふれ出すのを防ぐために十分なヌルパケットを含んでいなければならない。
【００１９】
出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートよりも大きい場合、出力パケットストリームに追加パケット(additional packet)が挿入され、所望のビットレートを生じさせる。この状況は図２ａに示されている。図２ａにおいて、入力転送パケットストリームのビットレートは、正確ではないがおよそ出力パケットストリームのビットレートの３分の２である。図では約３分の２として描かれているが、当業者であれば次の記述から、入力転送パケットストリームと出力パケットストリームの各ビットレートの間に簡単な整数の関係がある必要はないことが理解されよう。
【００２０】
図２ａにおいて、入力転送パケットストリーム内の２つのパケットに必要な時間中に、出力パケットストリーム内には約３つのパケットがある。言い換えれば、出力パケットストリームの各パケットは、入力転送パケットストリーム内の１つのパケットが必要とする時間の約３分の２の時間がかかるということである。次に詳細に記述するように、追加パケットは選択された時間に出力パケットストリームに挿入され、入力転送パケットの元の時間的な位置をできる限り保持する。これらの追加パケットは、補助データのパケットが使用可能な場合は、補助データ（ＯＳＤデータなど）を含む補助パケットである。たとえば図２ａでは、２つの入力転送パケット１と２は、出力パケット１と２として出力パケットストリームに挿入される。次に、時間的に次の入力転送パケットと整列させるために追加パケットが出力パケットストリームに挿入される。この場合、補助（ＯＳＤ）パケットが使用可能であると仮定されている。こうして、ＯＳＤパケット、ＯＳＤ１は次に出力パケットストリームに挿入される。補助データパケットが使用可能でない場合、追加パケットはヌルパケットである。これは入力転送パケット４の後に図示されている。この時は使用可能なＯＳＤパケットがないと仮定されているので、ヌルパケットが追加パケットとして出力パケットストリームに挿入される。当業者であれば、入力転送パケットストリームのビットレートと補助データパケットストリームのビットレートの合計は、出力パケットストリームのビットレートより小さいか、等しくなければならないことが理解されよう。
【００２１】
上述したように、入力転送パケットストリームはヌルパケットを含む場合がある。入力転送パケットストリームの中でヌルパケットが検出された場合、削除されるか、変調器まで通過されるか、補助データパケットで置き換えられる。出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートよりも大きい場合（図２ａ）、ヌルパケットの存在は無視され、ヌルパケットは出力パケットストリームに挿入される他の入力転送パケットと同じように処理される。あるいは、ヌルパケットは検出され、補助データパケットで置き換えられる。これは図２ａに示されており、この中で入力転送パケットストリーム内のヌルパケット（入力転送パケット３の場所）は、出力パケットストリーム内ではＯＳＤパケット、ＯＳＤ２で置き換えられている。ヌルパケットはまた、上記のように直接出力パケットストリームに挿入することもできる。
【００２２】
入力転送パケットストリームのビットレートが実質的に出力パケットストリームのビットレートと等しい状況が、図２ｂから図２ｄに示されている。一般に、ビットレートが等しい場合、入力転送パケットストリーム内のパケットは、図２ｂに示されているように出力パケットストリームに直接挿入される。同じように、一般に、入力パケットストリームがヌルパケットを含む場合、そのヌルパケットは出力パケットストリームに挿入されるか、補助データパケットで置き換えられる。これは図２ｂに図示されており、この中でヌルパケット（入力転送パケット３について挿入された）は出力パケットストリームに挿入されるか、または、ＯＳＤパケットが使用可能である場合、ＯＳＤパケットで置き換えられる。
【００２３】
上記のように出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートより少し遅い場合、入力転送パケットは出力パケットが出発するより少し早く到着する。この場合、入力転送パケットはゆっくりと入力パケットバッファ１０中に蓄積される。最後に、入力転送パケットバッファ１０は満杯になるか、ほぼ満杯になる。入力パケットバッファ１０は、入力パケットバッファ１０が満杯であるかほぼ満杯であることを示すために、そのステータス信号を調節する。この状況では、入力パケットバッファがあふれ出す可能性を最小にするために、入力転送パケットストリームの中のヌルパケットは削除される。これは図２ｃに示され、この中ではヌルパケット（入力転送パケットＮ＋２について挿入されている）は削除されている。これによって出力パケットストリームが、入力転送パケットストリームと時間的にさらに整列するようになる。
【００２４】
さらに、入力パケットバッファが満杯かほぼ満杯になった時に、エラー信号生成器８５は、出力クロック信号の周波数を増大するように発振器９０を調節することによって、入力パケットバッファ１０からのステータス信号に応答する。発振器９０からのクロック信号は出力パケットストリームのビットレートを増大し、入力パケットストリームのビットレートにさらに一致させ、入力パケットバッファ１０があふれ出す可能性を最小にする。
【００２５】
同様に、上記のように出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートより少し速い場合、出力パケットは入力転送パケットが到着するより早く出発する。この場合、入力パケットバッファ１０は最後にはパケットがなくなってしまう。入力パケットバッファ１０は、入力パケットバッファが空(empty)であることを示すためにステータス信号を調節する。この状況では、ヌルパケットか補助データパケットのどちらかである追加パケットが出力パケットストリームに挿入され、再変調プロセスに必要なビットを供給する。これは図２ｄに示され、この中では出力パケットＮ＋２は出力パケットストリーム内で必要とされるが、まだ入力転送パケットストリーム源から受信されていない。ヌルパケットあるいは補助データ（ＯＳＤ）パケットが出力パケットストリームに挿入され、Ｎ＋２入力転送パケットがまだ使用可能でない時間を埋める。
【００２６】
さらに、入力パケットバッファが空になった時、エラー信号生成器８５は、発振器９０が出力クロック信号の周波数を減少させるように調節することによって、入力パケットバッファ１０からのステータス信号に応答する。発振器９０からのクロック信号は出力パケットストリームのビットレートを減少させ、入力パケットストリームのビットレートにさらに一致させ、入力パケットバッファ１０のアンダーフローの可能性を最小限にする。
【００２７】
他方、入力転送バッファ１０が満杯、ほぼ満杯、空のどれにも該当せず、補助データのパケットが使用可能(available)な場合、上記の図２ｂを参照した説明のように、入力転送パケットストリーム内のヌルパケットは、補助データパケットが使用可能な場合は補助データを含む追加パケットで置き換えられる。補助データが使用可能でない場合、ヌルパケットは出力パケットストリームに挿入される。
【００２８】
より具体的には、動作に際して、入力パケットバッファ１０は入力転送パケットを受信し、入力転送パケットストリーム源（図示せず）からあふれ出した任意のデータを時間平滑化(time-smooths)し、その中のジッタを補償する。バッファされた入力転送パケットはマルチプレクサ２０とヌルパケット検出器３０に供給される。入力パケットバッファ１０からのステータス信号は、入力パケットバッファが満杯か、ほぼ満杯か、空か、あるいは正常モードで動作している（すなわち空でも満杯でもない）時を示す。ヌルパケット検出器３０からのステータス信号は、入力パケットバッファ１０内の次のパケットがヌルパケットのときを示す。補助パケット生成器７０は補助データ（ＯＳＤデータなど）を、図１に示した再変調器を含むシステムから受信し、データを蓄積し、補助データパケットを形成する。この補助データパケットは、それが使用可能な場合は、マルチプレクサ２０に供給される。補助パケット生成器７０からのステータス信号は、補助データパケットが使用可能なときを示す。ヌルパケット生成器８０は継続的にヌルパケットを生成し、ヌルパケットをマルチプレクサ２０に供給する。等レート信号(equal rate signal)は、出力パケットストリームのビットレートが実質的に入力転送パケットストリームのビットレートと等しいかどうかの指示(indication)を提供する。
【００２９】
デジタルテレビ信号では、パケットストリームに挿入されるタイムスタンプがパケットストリームによって運ばれるテレビ番組の表示の正確な制御を維持するために、パケットは特有の時間あるいは時間間隔でパケットストリーム内に存在しなければならない。再変調プロセスの間このタイミングを保存するために、入力転送パケットが入力転送パケットストリーム内にある場合と実質的に同じ時間的な位置で、入力転送パケットを出力パケットストリームに挿入しなければならない。正しい出力ビットレートを生成するためにパケットストリームに挿入される追加パケットは、挿入された入力転送パケットの間に挿入しなければならない。さらにこのタイミングは、入力転送パケットストリームのビットレートと出力パケットストリームのビットレートが簡単な整数比でない場合でも維持されなければならない。
【００３０】
これを制御するために、発振器９０、ステートマシン１００、数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０の組み合わせは、入力転送パケットを出力パケットストリームに挿入しなければならない時には第１のステートを有し、追加パケット（補助パケットあるいはヌルパケット）を挿入しなければならない時には第２のステートを有するバイステート(bistate)制御信号を生成する。その方法は次に詳細に記述する。この方法で生成された信号は、実質的に任意のビットレートの割合で適切なデューティサイクルを有するように制御できる。「入力／追加」信号は、マルチプレクサコントローラ１２０に供給される。
【００３１】
マルチプレクサコントローラ１２０はこれらのステータス信号と発振器９０から受信されたパケットクロック信号に応答して動作し、ＭＵＸ２０へ制御信号を供給する。この制御信号に応答してＭＵＸ２０は、入力転送パケット、補助データパケット、またはヌルパケットのいずれかを選択的に出力端子に結合するように動作する。その方法は次に詳細に記述する。ＭＵＸ２０はこのようにして、所望の変調技術が必要とするビットレートを有する出力パケットストリームを生成する。ＭＵＸ２０からのパケットストリームは再変調パケットバッファ４０によってバッファされ、任意のタイミングジッタを取り除く。
【００３２】
変調器５０は適切な方法で再変調パケットバッファ４０からのデジタルパケットストリームをフォーマットして所定の変調ビットレートのデータストリームを生成し、フォーマット化されたデータストリームを変調する。上記のように、図示した実施の形態では、パケットストリームは１６ＶＳＢ変調され、約３９Ｍｂｐｓのビットレートを有する。出力パケットストリームを、１６ＶＳＢや８ＶＳＢなどの任意の変調方式に従って変調することも可能である。ステートマシン１００からの制御信号は変調器５０が使用する変調方式を制御し、他方、他の制御信号は、出力パケットストリームのビットレートを選択された変調方式に適合するように制御する。変調器５０からの変調されたパケットストリームは次に、ＲＦアップコンバータ６０によって、たとえばデジタルテレビ受信機が受信するチャネル３の周波数などの、所望のＲＦ周波数にアップコンバートされる。
【００３３】
次に、ＭＵＸ２０とマルチプレクサコントローラ１２０の組み合わせの動作を説明する。ここでは、実行される５つの基本的な機能がある。
【００３４】
１）  入力転送パケットを出力パケットストリームに挿入する；
２）  ヌルパケットを出力パケットストリームに挿入する；
３）  補助データパケットを出力パケットストリームに挿入する；
４）  ヌルパケットを入力転送パケットストリームから削除する；
５）  入力転送パケットストリーム内のヌルパケットを、出力パケットストリーム内の補助データパケットで置き換える（これは上記３）と４）の組み合わせになる）。
【００３５】
上述したように、実行される機能はステータス信号に応答してマルチプレクサコントローラ１２０によって制御される。
【００３６】
上記のように、ＮＣＯ１１０からの転送／追加ステータス信号は、入力転送パケットが出力パケットストリーム内の次のパケットスロットに置かれるべきときと、追加パケット（補助パケットあるいはヌルパケット）が出力パケットストリーム内の次のパケットスロットに置かれるべきときを示す。このステータス信号は、入力転送パケットストリームのビットレートが出力パケットストリームのビットレートと等しいときは常に、「転送」に設定されている。発振器９０からのパケットクロック信号が次の出力パケットスロットの発生を示したとき、このステータス信号が転送パケットが必要であると示した場合には入力転送パケットが出力パケットストリームに挿入され、このステータス信号が追加パケットが必要であると示した場合には補助パケットかヌルパケットが出力パケットストリームに挿入される。
【００３７】
ヌルパケット検出器３０からのヌル検出信号(null detect signal)は、入力パケットバッファ内の次の入力転送パケットがヌルパケットであることを示す。出力パケット信号のビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートよりも大きい場合、この信号は無視され、ヌルパケットは、入力転送パケットストリームの任意の他のパケットと同じように処理される。出力パケットストリームのビットレートが入力転送パケットストリームのビットレートと実質的に等しい場合、ヌル検出信号は次のように処理される。入力パケットバッファ１０のステータス信号が示すように入力パケットバッファが満杯かほぼ満杯の場合は、検出されたヌルパケットは削除される。入力パケットバッファ１０が満杯ではなく、補助パケット生成器７０からのステータス信号が示すように補助データパケットが使用可能な場合、補助データパケットがヌルパケットに置き換わる。補助データパケットが使用可能でない場合は、ヌルパケットが出力パケットストリームに挿入される。
【００３８】
補助パケット生成器７０からの補助データ使用可能(auxiliary data available)信号は、補助データのパケットが使用可能(available)であることを示す。転送／追加ステータス信号が追加パケットが必要であることを示し、補助データ使用可能信号が補助データパケットが使用可能であることを示した場合は、補助データパケットが出力パケットストリームに挿入される。あるいは入力転送パケットストリームのビットレートが実質的に出力パケットストリームのビットレートと等しく、入力転送パケットストリームパケットの中の次のパケットがヌルパケットであり、入力パケットバッファは満杯でもほぼ満杯でもない場合、補助データパケットが出力パケットストリームに挿入される。
【００３９】
入力パケットバッファ１０からのステータス信号は、入力パケットバッファ１０が満杯か、ほぼ満杯か、空か、あるいは（すなわち空でも満杯でもないかを示す）正常に動作しているかを示す。バッファが満杯かほぼ満杯の場合、ヌルパケット検出器３０からのステータス信号によって示された、入力転送パケットストリーム内で検出された任意のヌルパケットは削除される。バッファが空の場合、追加パケット（補助パケットかヌルパケット）が出力パケットストリームに挿入される。バッファが正常モードで動作している場合、どちらの処置もとらない。
【００４０】
等レート信号は、出力パケットストリームのビットレートが入力パケットストリームのビットレートと実質的に等しいかどうかを示す。この信号に対するマルチプレクサコントローラ１２０の応答は、上述の通りである。
【００４１】
マルチプレクサコントローラ１２０は、ＭＵＸ２０に対する制御信号を生成する。この信号は３つのバイナリ信号の場合もある。第１のバイナリは入力パケットバッファ１０からの入力転送パケットを再変調パケットバッファ４０に結合するようにＭＵＸ２０を調節し、第２のバイナリは補助パケット生成器７０からの補助データパケットを再変調パケットバッファ４０に結合するようにＭＵＸ２０を調節し、第３のバイナリは、ヌルパケット生成器８０からのヌルパケットを再変調パケットバッファ４０に結合するようにＭＵＸ２０を調節するためのものである。あるいは、制御信号は、上記のどの処理を行うかを示す値を有する２ビットバイナリ符号化信号でもよい。
【００４２】
マルチプレクサコントローラ１２０は、組み合わせあるいは順次のハードワイヤ式論理(hardwired logic)、または、マイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアプログラムとして設計し、実行することができる。当業者であれば、このようなマルチプレクサコントローラ１２０をどちらの形でも設計し、実施する手法が理解できるであろう。
ステートマシン１００は、図１に示した再変調器の全体的な動作を制御する。当業者であれば、図１に示した再変調器の動作のタイミングを正しくとるために必要な順序付けと制御信号を理解するであろうし、これらの制御信号を生成するためのステートマシン１００を設計し実施する手法を理解できるであろう。
【００４３】
図３は、図１に示したシステムで使用する数値制御発信器１１０のさらに詳細な構成図であり、図４は図３に示した数値制御発振器１１０の動作を理解するために役に立つタイミング図である。図３の中で、細い線はデジタル信号搬送線を示し、より太い線は、細い線より多くのビットを有するマルチビットデジタル信号を示す。図３において、入力転送パケットと出力転送パケットとの間の時間の長さの違い、ｔin−ｔoutを示す信号は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２０２の第１のデータ入力端子に結合されている。出力転送パケットの時間の長さの負数、−ｔoutを表す信号は、ＭＵＸ２０２の第２のデータ入力端子に結合されている。ＭＵＸ２０２の出力端子は、加算器２０４の第１の入力端子に結合されている。加算器２０４の出力端子は、ラッチ２０６の入力端子に結合されている。ラッチ２０６の出力端子は、加算器２０４の第２の入力端子に結合されている。ラッチ２０６は、出力パケットクロック信号によってクロックされている。加算器２０４とラッチ２０６の組み合わせは、累算器(accumulator)を形成している。
【００４４】
ラッチ２０６の出力端子はまた、比較器２０８の入力端子に結合されている。上記のように、比較器２０８の出力端子は転送／追加信号を生成し（図３では「TRANSPORT/上バー付きADDITIONAL」として示す）、また、ＭＵＸ２０２の制御入力端子にも結合されている。転送／追加信号は、入力転送パケットストリームからのパケットが出力パケットストリームに挿入される時には論理「１」の値を有し、追加パケット（補助パケットあるいはヌルパケット）が出力パケットストリームに挿入される時には論理「０」の値を有する。これは、図３に示した「ADDITIONAL」の上にある水平の線（上バー）で示されている。転送／追加信号は、マルチプレクサコントローラ１２０（図１）に結合されている。
【００４５】
一般的な動作においては、ラッチ２０６の出力における（すなわち累算器の出力）信号の値は、入力転送パケットストリームが出力パケットストリームより進んでいる時間の長さを表す。この値が出力パケットストリームパケットの時間の長さよりも小さい間は、出力パケットストリーム内に追加パケットのための時間がないので、入力転送パケットが出力パケットストリームに挿入されなければならない。しかし、この値が出力パケットストリームパケットの時間の長さよりも大きくなった時には、追加パケットが出力パケットストリームに挿入される時間があることを示している。これが起きた時には、出力パケットの時間の長さはこの値から減算され、出力パケットストリームに挿入された追加パケットを埋め合わせ、動作は継続する。この動作については、次に詳細に記述する。
【００４６】
比較器２０８は、ラッチ２０６からの信号の値と、出力パケットｔoutの時間の長さを表す値を比較する。ラッチ２０６出力信号の値が出力パケットｔoutの時間の長さの値より小さい場合、比較器２０８は、入力転送パケットを出力パケットストリームに挿入すべきであることを示す論理「１」信号を生成する。ラッチ２０６からの出力信号の値が出力パケットｔoutの時間の長さの値よりも大きい場合は、比較器２０８は、追加パケットを出力パケットストリームに挿入すべきであることを示す論理「０」信号を生成する。
【００４７】
図４を参照すると、入力転送パケットストリーム内のパケット１の開始時間は、出力パケットストリーム内のパケット１の開始時間と時間的に並んでいる。この時この状態(condition)で、ラッチ２０６の出力端子における値はゼロである。これは出力パケットの時間の長さの値ｔoutよりも小さいので、比較器２０８は論理「１」信号を生成する。この信号は、入力転送パケットを出力パケットストリームに挿入すべきことを示し、マルチプレクサ２０２を調節して、ｔinとｔoutの時間差信号（ｔin−ｔout）を、加算器２０４（今の出力はｔin−ｔoutの値を示している）の入力に結合する。
【００４８】
ラッチ２０６は出力パケット１の終了時刻でクロックされ、ラッチ２０６の出力信号はｔin−ｔoutになる。図示した実施の形態では、この信号は出力パケットｔoutの時間の長さよりもまだ小さいので、比較器２０８の出力は依然として論理「１」信号のままである。このように、マルチプレクサ２０２は時間差信号ｔin−ｔoutを、今は加算器出力が２（ｔin−ｔout）の値を有する加算器２０４の入力に結合し続ける。
【００４９】
ここでラッチ２０６は出力パケット２の終了時刻でクロックされ、ラッチ２０６の出力信号は２（ｔin−ｔout）になる。図示した実施の形態では、この信号は出力パケットｔoutの時間の長さよりも大きい。こうして比較器２０８は、論理「０」信号を生成する。この信号は、追加パケットを出力パケットストリームに挿入すべきことを示し、マルチプレクサ２０２を調節して、−ｔout信号を今は加算器出力が２（ｔin−ｔout）−ｔoutの値を有する加算器２０４の入力に結合する。これは、追加パケットが出力パケットストリームに挿入された後も依然として、入力転送パケットストリームが出力パケットストリームよりも進んでいる時間を示す。
【００５０】
ここで再びラッチ２０６は追加パケットＯＳＤ１の終了時刻でクロックされ、ラッチ２０６の出力信号は２（ｔin−ｔout）−ｔoutになる。これは、出力パケットｔoutの時間の長さよりも小さいので、比較器２０８の出力は論理「１」信号になる。これに応答して、マルチプレクサ２０２は時間差信号ｔin−ｔoutを加算器２０４の入力に結合し、入力転送パケットは出力パケットストリームに挿入される。上記の動作は連続して繰り返され、追加パケットを入力転送パケットの中にフィットさせる十分な時間がある時には、追加パケットを出力パケットストリームに挿入する。図３に示した回路は、入力パケットと出力パケットについて任意の時間の長さで動作する。特に、これらの時間の長さは整数比でなくてもよい。
【００５１】
図５は、図３に示したものに対応する数値制御発振器１１０の実際的な詳細な構成図である。図５では、図３に示したものと同じ要素は同じ参照番号で示してあり、以下では詳しく記述しない。図５において、図３に示した回路に２つの修正を加えてある。第１に、値を示す数字は、ビットフォーマット「ＳＩ．ＦＦＦ…」を有するバイナリ固定小数点数として維持されている。ここで、Ｓは符号ビット、Ｉは整数ビット、Ｆは分数のビットを、どれも既知の方法で表してある。ＮＣＯ１１０がどの程度正確に動作するかは、これらの数字の大きさに依存する。好ましい実施の形態では、これらの数字は幅が２４ビットである。
【００５２】
第２に、種々のパラメータの値は出力パケットの時間の長さｔoutで正規化されている。すなわち、時間の長さのパラメータはすべて、出力パケットの時間の長さｔoutの分数として表現されている。さらに次に詳細に記述するように、パケット時間の長さの値は対応するパケットレートの値によって置き換えられている。これらの調整(adjustment)により、ＮＣＯ１１０を容易に製作し、動作効率を向上させることができる。
【００５３】
具体的には、種々のパラメータはこれらを既知の方法でｔoutによって除算することによって正規化される。
【００５４】
【数１】
0004769347.tif 000002
【００５５】
さらに、パケット時間の長さのパラメータはパケットレートパラメータによって置き換えられる。入力転送パケットレートはｒvで表され、１／ｔinに等しい。出力パケットレートはｒtで表され、１／ｔoutに等しい。この結果、時間差パラメータｔin−ｔoutは、マルチプレクサ２０２の第１の入力端子に結合される。このとき、上式（１）に示したように制御値ＣＶとして正規化されている。この制御値ＣＶはステートマシン１００（図１に図示）からＮＣＯ１１０に与えられる。
【００５６】
マルチプレクサ２０２（図３参照）の第２の入力端子に供給されるｔout信号は、−１の値に正規化されており、比較器２０８（図３参照）で比較された値は１の値に正規化されている。比較器２０８（図３に図示）は、ラッチ２０６の出力信号の値を１と比較し、また、値は固定小数点バイナリ数として表されているので、比較器２０８は２入力(two-input)、負数入力(negative input)、ＡＮＤゲート２０８'によって実施される。これはラッチ２０６の出力の最上位の２ビット（ＳとＩ）に応答し、ラッチ出力値の符号部分と整数部分を表す。ＡＮＤゲート２０８'は、これらの２つのビットの両方の値が論理「０」であり１より小さい値を示している時に、論理「１」信号を生成する。これらのビットのどちらかが論理「１」で、１より大きな値を示している場合には、ＡＮＤゲート２０８'は論理「０」信号を生成する。図５に示した回路の残りは、図３を参照して既に説明した通りに動作する。
【００５７】
図６は、図５に示した数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０の動作を理解するために役立つタイミング図である。図６において、上の２本のライン（横棒）は、入力転送パケットストリームと、図２ａに示したような対応する出力パケットストリームを表す。また、上から３番目の波形は、発振器９０からマルチプレクサコントローラ１２０に供給されるパケットクロックを表す。パケットクロックの前縁はそれぞれ、出力パケットストリーム内のパケットスロットの始まりを識別（特定）する。出力パケットストリーム内の各パケットスロットの始めにおいて（すなわち、パケットクロックの前縁において）、転送／追加信号がサンプルされる。これが論理「１」の場合は、入力転送パケットが出力パケットストリームに挿入される。これが論理「０」の場合は、追加パケット（補助パケットあるいはヌルパケット）が出力パケットストリームに挿入される。これらの動作はすべて上述した通りである。入力データストリームは、ＱＰＳＫ変調フォーマットあるいはＱＡＭ（６４−ＱＡＭまたは２５６−ＱＡＭ）変調フォーマットを示すことができる。一方、出力データストリームはＶＳＢ変調フォーマット（８−ＶＳＢまたは１６−ＶＳＢ）などを示すことができる。勿論、他の入力／出力変調フォーマットとすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した再変調システムの一部を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示したシステムの動作を説明するためのタイミング図である。
【図３】図１に示したシステムで使用される数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０のより詳細なブロック構成図である。
【図４】図３に示した数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】図３に示した数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０をより具体的に示したブロック構成図である。
【図６】図５に示した数値制御発振器（ＮＣＯ）１１０の動作を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
１０    入力パケットバッファ
２０    マルチプレクサ（ＭＵＸ）
３０    ヌルパケット検出器
４０    再変調パケットバッファ
５０    変調器
６０    ＲＦアップコンバータ
７０    補助パケット生成器
８０    ヌルパケット生成器
８５    エラー信号生成器
９０    発振器
１００    ステートマシン
１１０    数値制御発振器（ＮＣＯ）
１２０    マルチプレクサコントローラ
２０２    マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０４    加算器
２０６  ラッチ
２０８  比較器
【図１】
0004769347.tif 000003
【図２】
0004769347.tif 000004
【図３】
0004769347.tif 000005
【図４】
0004769347.tif 000006
【図５】
0004769347.tif 000007
【図６】
0004769347.tif 000008