(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層化伝送を行う地上波デジタル放送システムにおいて、
データレートの異なる各階層で階層ごとにバイトインターリーブを行うことにより生じる各階層間の遅延差を補償するための送信装置および受信装置を有するシステムであって、
前記送信装置は、送信しようとする多重フレーム上での各階層のデータが前記受信装置側に到着する到着位置を予測してその遅延量を計算し、前記送信装置側の各階層内で各階層ごとに該遅延量、即ちデータ数分だけ前のデータの到着位置に対応するように送出データを再構成して出力することで遅延補償を行うことを特徴とする、遅延補償機能を有する送信装置。
【請求項２】
少なくとも２つのフレームから成り所定のポインタに基づくアドレス管理が行われる一連のデータ列を、各階層ごとに一時的に格納するための記憶空間を有するメモリ手段を具備し、
前記メモリ手段は、前記受信装置に送出するための遅延補償された多重フレームデータの再構成を行う場合には、
各階層ごとに、そのときの遅延量に相当する所定のポインタのアドレス更新を行って、該ポインタの指す記憶空間の内容から送出することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記受信装置における前記遅延量( 時間) は、
伝送時のデータレート  ×  該遅延に対応するデータ量伝送に費やした時間( 秒) に基づいて算出することを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル放送などに用いられる伝送技術に係わり、例えば階層伝送方式における遅延補償技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送システムの多様化に伴ない、地上波によるデジタル放送の開始が急がれており、各種のデジタル通信技術を用いた伝送の方式も開発されつつある。例えば、これまでの時分割多重伝送方式および周波数分割多重伝送方式、あるいは新しい階層化伝送方式等がデジタル放送のために検討されている。
特に階層化伝送方式においては、送信側である放送局内の送信装置や、ここから送られてくる番組を受信する視聴者の受信装置なども、この伝送方式に合致するようにシステム構築される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この分野の技術には実用化に向けて解決しなければならない伝送特性上の諸問題がある。例えば、地上波デジタル放送システムにおいて階層化伝送を行う場合、送ろうとするデータレートが各階層で違うと、階層ごとに「バイトインターリーブ」を行うことによって各階層間の遅延差が生じることが明らかになっている。よって、この遅延差を送信装置側で補償する必要性が生ずる。そこで、この遅延補償を行う手法およびその為の手段が求められている。
【０００４】
ここで、上記問題を回避するために留意するべきことの中に次の事項がある。バイトインターリーブによって生じる各階層の遅延量は、固定バイト数であり、その遅延時間はこのバイト数を転送するデータレートにより絶えず変化する。ここで注意する点は、このデータレートの定義があくまでも次式で表わされるが、決して伝送しているデータの「平均データレート」ではないことである。即ち、
0003805910.tif 000002
【０００５】
通常、各階層のデータは所定のパケット単位でしかもバースト状に伝送され、また、フレーム多重方式の場合は多重フレーム内での各階層のパケットの粗密の割合によってもバースト的になる傾向がみられる。つまり、局所的な見方をすれば、多重フレームのデータ量は伝送パラメータの関数であり次式で表わせる。  ｆ( パラメータ) ＝  １フレーム              …（式２）。
【０００６】
しかし、データレートは伝送単位等の伝送パラメータが一定であっても、絶えず変化していることになる。また仮に、伝送パラメータが同一であってもバイト単位での遅延時間は、受信側の到着位置によっても変化する。
【０００７】
なお、階層数が増えれば各階層のデータレートの組み合わせ自体かなりの組合せの種類が生じ、その遅延時間はそれ毎にも変化することになる。そこでこの遅延量をそれぞれ算出して、予めその分を補償して送信する必要がでてくる。
【０００８】
ただし、この遅延量をそれぞれ算出せずに、固定遅延バッファによって実現しようとする方法もある。この場合の固定遅延バッファの大きさは以下のように表わせる。即ち、各階層での多重フレーム当たりの伝送バイト数の比を整数値で示した数をＰｈとすると、各階層に入る固定遅延バッファの大きさ（バイト数）は、次式で表わされる。
（Ｐｈ−１）×  遅延量（バイト）            …（式３）。
従って、各階層間のデータレートの比が大きい場合ほど、送信装置としては遅延が増大する傾向にある。
【０００９】
遅延量（時間）を算出する場合、各階層のデータレートの比の組合せと、多重フレーム上での位置により決定することになる。よって、この遅延量（時間）を各階層のデータクロック分だけ補償する必要があるが、この遅延量の算出式はかなり複雑となるばかりか、実用上の根本的解決とはならない。
また、これに関連する従来技術の中にはこのような遅延を効果的に解決する手法の実現にはまだ至っていない。
【００１０】
そこで本発明の目的は、地上波デジタル放送システムにおいて階層化伝送を行う場合、送信側において多重フレームの到着位置での遅延を補償するような各階層の遅延補償を行える送信装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の現状に鑑みて成されたものであり、上記問題を解決し目的を達成するために次のような手段を講じている。すなわち、本発明に係わる遅延補償機能を有する送信装置では、地上波デジタル放送システムにおいて階層化伝送を行う場合にデータレートが各階層で違うと階層各階層ごとにバイトインターリーブを行うことで各階層間に生じる遅延差をこの送信側で補償するために、その遅延補償を、多重フレーム上での各階層のデータの到着位置を利用し、各階層内で各階層ごとに遅延量（データ数）分、前のデータの到着位置で出力することにより解決している。詳しくは、
階層化伝送を行う地上波デジタル放送システムにおいて、データレートの異なる各階層で階層ごとにバイトインターリーブを行うことにより生じる各階層間の遅延差を補償するための送信装置および受信装置を有するようなシステムを構築するにあたって、
この送信装置は、送信しようとする多重フレーム上での各階層のデータが前記受信装置側に到着するその到着位置を予測して、前記送信装置側の各階層内で各階層ごとに該遅延量（即ちデータ数）分だけ前のデータの到着位置に対応するように送出データを再構成して出力することによる遅延補償機能を発揮するように構成する。
【００１２】
また、少なくとも２つのフレームから成り、所定のポインタに基づくアドレス管理が行われる一連のデータ列を各階層ごとに一時的に格納する記憶空間を有するメモリ手段を設け、このメモリ手段は、受信装置に送出するための遅延補償された多重フレームデータを再構成する場合に、各階層ごとにそのときの遅延量に相当する所定のポインタのアドレス更新を行い、該ポインタの指す記憶空間の内容から送出するように制御する。
よって、請求項に記載の態様によれば、デジタル放送システムの階層化伝送において遅延補償機能を有する送信装置を提供でき、これにより本発明の目的が達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の送信装置についての発想について述べ、続いてその実施形態例および変形例を挙げて詳しく説明する。
デジタル放送システムの階層化伝送において、受信側で再現される多重フレーム上の到着位置（表示画素の位置）で考えると次のように考えることができる。即ち、多重フレームにおいて各階層のデータは、バイトインターリーブにより自分の階層の遅延量（バイト数）の位置に遅延することになるが、それならば、送信側があらかじめ伝送する以前に、その階層の遅延量分前に伝送することができれば、バイトインターリーブを送信側・受信側で行った後、所定の多重フレームの位置に現れることになる、ということに注目して発想されたものが本発明である（詳細は、図２、図３を参照）。
【００１４】
（第１実施形態例）
図１には、本発明に係わる実施形態例としてのデジタル放送システムを概念的に示されている。図示の如く、放送局１０内に設置される親局としての送信装置２０は、番組のソースを供給する演奏所３０からの情報（映像、音声、文字、グラフィクス）をアナログまたはデジタルにて入力し、送信するために所定の変調処理等を行ってからそれぞれのアンテナ２４, ２５から地上波で送信すると、電波は図示しない中継局を経由して受信装置４０を備えた固定局４１および移動局４２に受信される。
【００１５】
アナログ信号の送信には従来技術を利用するアナログＴＸ２１を介して行う。デジタル信号の送信には、デジタル変調方式として「周波数分割多重変調方式（ＦＤＭ）」又は「直交周波数分割多重変調方式（ＯＦＤＭ）」等を採用する複数の変調器で変調処理した後、ＰＡ２３で増幅してアンテナに供給する。
【００１６】
また、この地上波デジタル放送システムにおいては、階層化伝送方式を採用して複数（例えば４つ）の各階層に信号を分けて伝送を行う。前述のように、このとき供給するデータレートが各階層で違う場合、特に階層ごとにバイトインターリーブを行うと各階層間の遅延差が生じるので、この遅延差を当該送信装置側で補償するための遅延補償手段またはその回路をこの送信装置を構成するモジュール中に備えている（詳細後述、図４を参照）。
【００１７】
（作用効果１）
ここで、遅延現象とその遅延補償を説明するため、図２および図３には、一例としてサイズ（縦５×横６）から成る３０個のＴＳＰ( トランスポートストリームパケット) に対応して再現される表示状態とその位置の時系列的な変化を表わしている。
【００１８】
まず図２( ａ) ，( ｂ) は、複数の階層の一例として最も単純な２つのＡ階層およびＢ階層におけるバイトインターリブを行った後の所定単位の画像データの移動状態を例示する。ただしこの例における遅延量は１１と仮定している。
図２( ａ) 中の丸印は、Ａ階層に属するデータの再現される位置を表わしている。Ａ階層のデータは図示の如く、Ａ１→Ａ12  …  という位置で、一方、図２( ｂ) に示す丸印以外のＢ階層に属するデータも同様にして、Ｂ１→Ｂ12  …  という位置でそれぞれ再現される。
【００１９】
このような複数の階層に分離され、例えば８ビット単位でのバイト多重（オクテット多重化）されている場合、フレーム毎に伝送された所謂「多重フレーム」の信号を受信するその信号の到達側での再現タイミングにおいては、遅延のために表示される位置がずれる現象が発生する。つまり、多重フレーム上の到着位置の注目すると、多重フレームにおいて各階層のデータは、バイトインターリーブにより自分の階層の遅延量（バイト数）の位置に遅延するので、送信装置側が、予め伝送する以前に自分の階層の遅延量分だけ前に伝送できればよく、バイトインターリーブを送受両側で行った後は、所定の多重フレームの位置に再現できることが図２( ａ) ，( ｂ) からも解る。なお、上述の如くこの例は、階層数を僅かに２つに限定し且つその遅延量を１１としているが、これ以上の階層数でも同様な結果が得られる。
【００２０】
次に、図３（ａ），（ｂ）は、多重フレームで構成され２つの階層に属するパケットデータに対応して画像に再現される際の画面上の位置の相対的違いを示している。すなわち、図３( ａ) に示す如く、入力時には最初から２つめのフレーム中に配列されるように丸印Ａ１〜Ａ１２は入力され、一旦メモリ５３内に格納されることを示している。
【００２１】
例えばＡ階層の遅延補償の必要性を示し該当する階層のレジスタをアクティブ状態にするアクティブ信号と、その遅延量がこの場合１１であるいう階層情報とを入力した制御系( ５１，５２) は、メモリ５３内に少なくとも２フレーム分が格納されているトランスポートストリームパケット( ＴＳＰ) に対して所定の遅延補償処理を施すため、複数のアドレス用シフトレジスタ５８をレジスタ制御部５１が制御すると共に、フレーム制御部５２がフレーム同期されたフレームカウンタ５４、フレーム内ＴＳＰカウンタ５５およびバイトカウンタ５６を制御しながら送出するべき送出データをバッファ５７に編集して再構成し、遅延補償された状態で出力する。
【００２２】
詳しくは、アクティベートされたシフトレジスタ５８が指し示すデータの到着位置としては、現在のフレームカウンタ５４の値とフレーム番号( ２) を入力すると、送出データはメモリ５３上の１つ前のフレーム、即ちフレーム番号( １) に属すると更新する。また、現在のカウンタ値のアドレスを遅延量( １１) だけ更新してそのカウンタ値が指すメモリアドレスにおけるデータを遅延補償されたときの送出データとしてバッファ５７中に再構成していく。このようにしてその時の所定の遅延補償処理が行われる。
【００２３】
なお、前述した如く、バイトインターリーブによって生じる各階層の遅延量は固定バイト数であり、遅延時間はこのバイト数を転送するその時のデータレートによって変化する値であり、平均的データレートではない。
【００２４】
また、前述したデータレートの定義を表わす式１から、次式が導かれ、遅延量（時間）はこの式で算出される。
遅延量（時間）  ＝  伝送パラメータである処のその時のデータレート
×  その遅延に対応するデータ量を伝送するに費やした時間( 秒)
…（式４）。
【００２５】
図３（ｂ）に示す多重フレームの表示例によれば、上述の遅延補償処理後には、遅延量分だけ相対的に位置がずれることが解る。すなわち、例えばＡ１について入力時（図３（ａ））と図示の遅延補償後を比較すると、まず送出データは、メモリ５３上の１つ前のフレームに存在し、しかも、遅延量が１１だけさかのぼった位置（即ち入力時にＡ２であった位置）にＡ１が存在するように遅延補償処理がされていると共に、続くＡ２，Ａ３，Ａ４，・・・も相対的にさかのぼった位置に存在する。よって、遅延量に対応するデータクロック分（１１）が補償される。
【００２６】
図３（ａ）の如く入力したデータを、その下の図３（ｂ）の様に遅延量に基づき、所望の遅延補償が可能である。バッファ５７はカウンタの出力をシフトレジスタの出力が有効なとき無効にするために用いる。しかも、メモリ５３内のデータ全体をアドレス管理することにより、自階層の遅延量分前のアドレスに移動するだけで、階層ごとのビットレートを気にすること無しに各階層間の遅延補償が可能になる。これは、到着位置の情報が位置の差自体に、データレートの時間的変化の結果が反映されているためである。
【００２７】
なお実際には、メモリ５３の中で再構成できるように、まずメモリ５３を少なくとも２つの多重フレームデータが一時的に格納可能なように、ポインタに基づくアドレス管理が行われる一連の入力データ列を各階層ごとに格納する記憶空間を有するメモリ手段とする。そしてこのメモリ手段は、受信装置に送出するための遅延補償された多重フレームデータを再構成するときに、各階層ごとに、そのときの遅延量に相当するメモリ空間だけポインタのアドレス更新を行い、該ポインタが新たに指し示す記憶空間内の内容から先に送出するように制御すれば、単純な構成とポインタ制御で迅速な処理が可能となる。
【００２８】
次の図４には、上述した遅延補償を実現するためモジュールの回路構成の一例を示す。
本第１実施形態例の遅延補償モジュール５０は、前述した送信装置２０を構成する一部分に設けられ、図示の如く、例えばパケット長２０４バイトのトランスポートストリームパケット（ＴＳＰ）が入力する。また、クロック信号、フレーム同期信号、階層情報、ヌル(NULL)コードおよび、各階層の遅延補償の必要性を示す信号等が入力する各種入力端子を有する。なお、この入力端子に供給される各種の信号は、送信装置全体を制御する図示しない制御系またはこれに制御されている所定の回路を介して入力されるものとする。
【００２９】
このモジュール５０は、制御系としてのレジスタ制御部５１と、フレーム制御部５２とを備え、前述の如くＴＳＰの多重フレーム・データを例えば２フレーム分を一時記憶できるメモリ５３にそれぞれ接続している。
また、多重フレーム・データの制御のためフレーム同期信号に基づく計数のためのフレームカウンタ５４と、パケット単位にＴＳＰデータを計数するＴＳＰカウンタ５５と、バイト多重の場合にバイト単位に計数するバイトカウンタ５６とがフレーム同期可能に設けられている。出力用のバッファ５７と、階層別の複数のアドレス用シフトレジスタ５８がそれぞれ図示のように設けられている。
【００３０】
前述のように、遅延補正を行う際は、入力されたＴＳＰデータはそれぞれの階層ごとのアドレス用シフトレジスタ５８の出力である遅延量分だけ前のアドレス上のメモリに書き込まれる。なお、この場合はアドレス用シフトレジスタ５８におけるレジスタ数が遅延量（例えば１１）あればよい。
【００３１】
またこれと同時に、現在のアドレスとして、該階層のアドレス用シフトレジスタ５８のデータを到着位置として、フレームカウンタ５４の現在のカウンタ値とフレーム番号を入力する。そして送出データは、メモリ５３上の、その１つ前のフレームの現在のカウンタ値のアドレス上の内容が読み出されて出力される。
【００３２】
なお、上述した遅延補償のためのモジュールは、送信装置を構成する変調器や、その他の階層化データ伝送用の変復調に係わる回路や、外付けのモデム（ＭＯＤＥＭ）回路等に組み込まれていてもよい。
【００３３】
以上例示した実施形態例によれば、このような処理を行うことで、デジタル放送システムの階層化伝送におけるバイトインターリーブに起因して受信側で生じる各階層のデータの遅延は無くなり、このモジュールを送信装置内に組み込むことにより遅延補償が可能となる。
【００３４】
（変形例１）
なお、本第１実施形態例に示した送信装置の形態は、本発明の要旨に基づいて種々に変形実施できる。例えば、
アドレス用シフトレジスタは、一例では遅延量と同じだけのレジスタ数（例えば１１個）としたが、起こり得る最大の遅延量に対応するレジスタ数を有するようなシフトレジスタ、又はファイル状のアレイを用いてもよい。
なお、パケット多重の仕様の変更等により、パケット単位のトランスポートストリームパケット( ＴＳＰ) が最大２０４バイト以外でもよいし、パケットヘッダ等もまた適宜なフォーマットと長さに設定してもよく、メモリ上のアドレス管理やポインタの設定及び制御等は既存の技術を適用すればよい。
【００３５】
同様に、図５に示すシフトレジスタ５８のように、例えばファーストイン・ファーストアウト( ＦＩＦＯ) 機能を有する二次元テーブルのように構成した一時記憶ファイルを用い、入出力に伴なってダイレクトに読み書き( Ｒ／Ｗ) を可能にしてもよい。
また、本発明の送信装置を構成するメモリデバイスは、最少でも２フレーム分の多重フレームを一時格納でき、任意に読み出し可能であればＲＡＭ、ＤＲＡＭまたはそれ以外のメモリ手段でもよい。
【００３６】
以上、１つの実施形態例および変形例に基づいて説明したが、本明細書中には次の発明が含まれている。すなわち、
［ａ］  遅延補償を行うための遅延補償モジュールを有する送信装置であって、
前記遅延補償モジュールは、
所定のパケット長のトランスポートストリームパケット( ＴＳＰ) 、クロック信号、フレーム同期信号、階層情報、ヌル(NULL)コードおよび、各階層の遅延補償の必要性を示す信号等が入力する各種入力端子を有し、
レジスタ制御部と、フレーム制御部とを制御系として備え、
前記ＴＳＰの多重フレーム・データを複数フレーム分一時記憶するメモリと、
多重フレーム・データの制御のためフレーム同期可能に設けられ、このフレーム同期信号に基づき計数するフレームカウンタと、ＴＳＰカウンタと、バイトカウンタと、
階層別の複数のアドレス用シフトレジスタと、
を具備して成り、
遅延補償を、多重フレーム構成を利用して遅延量( データ数または時間) 分、各階層内で階層ごとに先にデータ出力するように構成されることを特徴とする遅延補償機能を有する送信装置。
［ｂ］  前記シフトレジスタは、
待ち行列的なＦＩＦＯ機能を有する一次元または二次元テーブルのダイレクトに読み書き可能な一時記憶ファイルであることを特徴とする［ａ］に記載の送信装置。
【００３７】
（その他の変形例）
なお、本発明の遅延補償機能を有する送信装置は前述した各実施形態例の他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲内ならば種々の変形実施が可能である。
例示した送信装置に係わる構成部位の個数及び容量等は、必要に応じて種々の変更が可能であると共に、他との適宜な組合せも可能である。
【００３８】
本発明における送信装置と他の技術との組合せや利用するデバイスは、例示したものに限らず任意に用い設定してもよい。
また、必要に際して適宜に置き換えることにより、他の分野への応用も可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上、複数の実施形態例および変形例に基づく説明の如く、本発明の遅延補償機能を有する送信装置によれば次のような効果が得られる。すなわち、地上波デジタル放送システムにおいて階層化伝送を行う場合、受信側における多重フレームの到着位置で遅延を補償するような各階層の遅延補償を行える送信装置を提供することができる。
【００４０】
そして、本発明を適用したモジュールを有する送信装置は、遅延補償機能を有しながら回路構成が比較的簡単で、しかも良好なレスポンスの小型で安価な送信装置が実現できる。よって、製造コストの軽減と共に、将来の改良に伴なうメンテナンスもしやすいという利点も有しているので運用コストの軽減をもたらし、将来の放送しステムとして極めて有用となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる地上波デジタル放送システムの概要構成図。
【図２】  複数の階層データのバイトインターリーブ後の表示状態を時系列的に表わし、
( ａ) は、Ａ階層における画像データの移動状態を示す説明図、
( ｂ) は、Ｂ階層における画像データの移動状態を示す説明図。
【図３】  複数の階層の遅延補償処理前後の表示状態を時系列的に表わし、( ａ) は、遅延補償前( 入力時) の多重フレーム・データに対応する表示状態を示す説明図、
( ｂ) は、遅延補償後( 到着時) の多重フレーム・データに対応する表示状態を示す説明図。
【図４】  本第１実施形態例の送信装置の遅延補償を実現するための回路構成を示すブロック構成図。
【図５】  本発明の送信装置の遅延補償モジュールを構成するシストレジスタの変形例を示す説明図。
【符号の説明】
１０…放送局、
２０…送信装置、
２１…アナログＴＸ、
２２…ＦＤＭ変調器、
２３…ＰＡ、
２４…アンテナ、
３０…演奏所、
４０…受信装置、
５０…遅延補償モジュール、
５１…レジスタ制御部、
５２…フレーム制御部、
５３…メモリ、
５４…フレームカウンタ、
５５…ＴＳＰカウンタ、
５６…バイトカウンタ、
５７…バッファ、
５８…シフトレジスタ。
【図１】
0003805910.tif 000003
【図２】
0003805910.tif 000004
【図３】
0003805910.tif 000005
【図４】
0003805910.tif 000006
【図５】
0003805910.tif 000007