JP2000188614A - パケット転送レ―ト変換システムにおける出力シンボルレ―ト制御のための装置および方法 - Google Patents

パケット転送レ―ト変換システムにおける出力シンボルレ―ト制御のための装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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を提供する。 【解決手段】 再変調システムは入力転送パケットスト
リーム源と、その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を含む。この入力パケット
バッファは、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。出力パケットストリーム生成器は上記の入
力パケットストリームバッファに結合され、出力クロッ
ク信号に応答して、出力クロック信号に同期した出力パ
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制御信号を
生成する。

Description

【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(t
rellis 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(quadr
ature amplitude modulation)(64QAMまたは25
6QAM)、または、16レベルの残留側波帯変調(1
6VSB)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、256
QAM、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(M
UX)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 dis
play 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(statemachine)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:N
umerically 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1
20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1
20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1
20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2
a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(addit
ional 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(OS
D)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1
0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(OS
D)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。M
UX20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39Mbp
s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、M
UX20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2
08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t
out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
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
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−t
out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
in−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−t
out)−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O
SD1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
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。NCO
110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】
【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
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1
00(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(nega
tive 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(N
CO)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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール ゴザード ナットソン アメリカ合衆国 46219 インディアナ州 インディアナポリス サウス エマーソ ン アヴェニュ 148 (72)発明者 クマー ラマスワミー アメリカ合衆国 46240 インディアナ州 インディアナポリス カレッジ ドライ ブ 9417 ナンバー ビー

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 前記入力パケットバッファに結合され、出力クロック信
    号に応答して、前記出力クロック信号と同期した前記出
    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、 制御信号に応答する可変出力クロック信号生成器と、 前記ステータス信号に応答して前記制御信号を生成する
    制御信号生成器とを具備したことを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 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。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の装置において、 前記入力パケットバッファは、前記入力パケットバッフ
    ァがほぼ満杯かほとんど空かをさらに示すステータス信
    号を生成し、 前記制御信号生成器はさらに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
    ファはほぼ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
    バッファはほとんど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。
  4. 【請求項4】 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。
  5. 【請求項5】 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。
  6. 【請求項6】 請求項5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。
  7. 【請求項7】 請求項5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。
  8. 【請求項8】 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、 出力クロック信号と同期して出力パケットストリームを
    生成するステップと、 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、 前記ステータス信号に応答して前記制御信号を生成する
    ステップとを具備したことを特徴とする方法。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の方法において、 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。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載の方法において、 前記ステータス信号は、さらに、前記入力パケットバッ
    ファがほぼ満杯であるかほとんど空であるかを示し、 前記制御信号は、前記ステータス信号が前記入力パケッ
    トバッファはほぼ満杯であることを示している場合には
    周波数を増大させ、前記ステータス信号が入力パケット
    バッファはほとんど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
    号を調節することを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項8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QA
    M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−VS
    B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。
  12. 【請求項12】 請求項8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。
  13. 【請求項13】 請求項8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V
    SB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QA
    M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。
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