JP2004129009A

JP2004129009A - ストリーム送信装置および受信装置

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Publication number: JP2004129009A
Application number: JP2002291894A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Onishi; 大西　隆之; Jiro Naganuma; 長沼　次郎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】多数の送受信端末が接続されたパケット型のディジタル通信網において、各端末が基準周波数信号を含んだ電波を受信し、これに同期して生成したクロック信号を基準として遅延揺らぎを吸収する技術を提供すること。
【解決手段】送信装置，受信装置が、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹに代表される、基準となる周波数信号を含んだ電波を各送受信端末が受信（基準周波数信号受信手段）し、電波に含まれている周波数信号に同期したクロック信号を生成（基準クロック信号生成手段）して、このクロック信号を必要に応じて所要の周波数に変換してクロックカウンタを駆動し、このクロックカウンタの値を基準としてストリームの遅延揺らぎ吸収動作を行う共通計時信号受信部１を有することを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像や音声あるいはその他のディジタル信号が、例えばＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ　）方式に従って符号化および多重化された時系列のデータ（以下、ストリームという）を、ＩＰネットワークに代表されるパケット交換型のディジタル通信網を経由して送受信するストリーム送信装置および受信装置に関する。とりわけ伝送時間が一定であることが保証されず、伝送経路によって遅延に差異を生じたり、時間の経過とともに遅延が変動する性質を持ったディジタル通信網を経由して到着したデータであっても、遅延の差異および遅延揺らぎを吸収し、これらの現象が復号器に与える影響を抑制する機能を具備したストリーム送信装置および受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットなどのＩＰネットワークに代表されるパケット交換型のディジタル通信網、ならびにＡＤＳＬやＦＴＴＨに代表されるディジタル加入者線は、近年ともに広帯域化が進行している。これに伴い、動画像や音声を含むコンテンツをリアルタイムに伝送する、いわゆるストリーミング型の情報配信サービスが普及しつつある。現状のストリーミング型配信サービスは、画面サイズや画質等のサービス品質が十分とは言えないものの、今後、端末および伝送網のさらなる高速化と広帯域化によって、ＴＶ放送に匹敵する高品質マルチメディアコンテンツの配信手段となることが十分に予測される。
【０００３】
パケット交換型のディジタル通信網は、電子メールやＷｅｂページ、また蓄積型マルチメディアコンテンツなどの非リアルタイム型データを伝送するには効率的であるが、ストリーミング型配信サービスに代表されるリアルタイムデータの伝送では弊害を生じることが知られている。代表的な問題点として、パケットの伝送に要する平均遅延が一定ではなく、また遅延揺らぎも大きいことが指摘されている。
【０００４】
リアルタイムデータを受信側で安定して再生するためには、送信側から出力されるデータが、常に一定の遅延で、滞ることなく受信側に到着することが望ましい。しかしながら、パケット交換型のディジタル通信網では、経由する中継ノード（ルータ）の数や性能，混雑度によって遅延量が変化する。このため、送信側から同時に送信したデータであっても受信者ごとに再生時刻がまちまちとなったり、異なる送信者から受け取ったデータを同時に表示しようとするとタイミングが一致しなかったりする。さらに、パケットの到着が一時的に滞ったり、逆に一時的に多くのパケットが到着したりといった遅延揺らぎが発生するため、受信側でデータを復号する際に復号器バッファのオーバーラン・アンダーランが生じ、復号動作が破綻して復号品質が劣化する恐れがある。
【０００５】
遅延揺らぎは、前述の復号器バッファの破綻のみならず、復号器が内蔵するクロックの安定性にも影響を及ぼす。例えば高品質動画像の符号化標準であるＭＰＥＧ−２では、符号化器と復号器の時刻同期をとるために、符号化器が持つクロックカウンタの値を、時刻基準参照値ＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｃｌｏｃｋ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　）ないしＳＣＲ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｌｏｃｋ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　）として符号化情報内に埋め込む。受信側の復号器は、受信した符号化情報から時刻基準参照値を検出し、復号器内のクロックカウンタの値が時刻基準参照値に追従するようにクロック速度を調整する。
【０００６】
このようにして、符号化器と復号器の時刻同期が実現される。ここで、伝送路上に遅延揺らぎが発生したとすると、時刻基準参照値の到着時間が前後するため、これに追従しようとする復号器のクロックも揺らぎを生じる。このクロック揺らぎは復号器のアナログ映像出力信号に伝搬し、復号動画像に色ずれや歪みを引き起こすことが知られている。
【０００７】
以上述べた問題点は、インターネットなどのＩＰネットワークに代表される、遅延に関する品質保証が十分でないディジタル伝送網において、今後、ストリーミング型配信サービスがＴＶ放送並みの高品質化を目指す過程で顕在化する問題と考えられる。
【０００８】
上述の問題に対処するため、図１１に示すように、受信側において受信パケットを一時的に蓄積するバッファを復号器の前段に設置し、伝送経路による遅延の差異および遅延揺らぎを吸収する方法が一般的に用いられる。このとき、吸収可能な遅延の最大値はバッファの容量によって決定するが、遅延揺らぎの除去性能については、バッファからデータを読み出して復号器に出力するタイミングの制御手法に左右される。
【０００９】
例えば、受信データが固定ビットレートである場合には、バッファに入力されうデータ量の平均から出力ビットレートを算出し、バッファ容量が常に半分の値に保たれるように読み出し制御を行うことができる。しかしこの場合には、短周期の遅延揺らぎを平均化して出力しているに過ぎず、長周期揺らぎが残存しやすい欠点がある。単なる平均演算ではなく、閾値制御やＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ　）を組み合わせて出力タイミングを生成する制御手法も多数提案されているが、受信タイミングの揺らぎを平滑化して出力しているに過ぎないことには変わりなく、従って高精度な吸収性能を実現することは困難である。
【００１０】
これに対し、伝送データにタイムスタンプを付加することで復号器への入力タイミングを明示的に指定する手法がある。例としては、ＲＦＣ１８８９で規定されるＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　）およびＲＴＣＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　）では、ＲＴＰパケットのヘッダに埋め込まれたＲＴＰタイムスタンプを使用した遅延制御の枠組みが提供されている。
【００１１】
例えば図１２に示すように、送信側では符号化したデータを格納するそれぞれのＲＴＰパケットに、現在時刻に相当するクロックカウンタの値を、ＲＴＰタイムスタンプとして付加する。受信側では各パケットのＲＴＰタイムスタンプを読み取り、受信側のクロックカウンタの値と照合して、データが正しいタイミングでバッファから出力されるように読み出し制御を行う。
【００１２】
この場合、送信端末および受信端末のクロック速度が一致していなければならない。そのため、送受信端末間で制御情報の交換のために伝送されるＲＴＣＰパケットの内部にＲＴＰタイムスタンプを埋め込み、受信端末では、定期的に到着するＲＴＣＰパケットのＲＴＰタイムスタンプを参照して送信端末のクロック速度を推定し、自身のクロック速度を調整するものとしている。また、ネットワーク上で時計を現在時刻に合わせるプロトコルであるＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｉｍｅ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　）を使用し、タイムスタンプを絶対時刻で記述してＮＴＰタイムスタンプも合わせてＲＴＣＰパケットに含めることができ、受信側ではＮＴＰタイムスタンプとＲＴＰタイムスタンプとの対応をとることにより、異なる送信者から受信したストリームでも絶対時刻を基準として再生タイミングを同期させるものとしている。
【００１３】
しかしながら、受信端末に到着するＲＴＰタイムスタンプが遅延揺らぎを受けている以上、そこから推定したクロック速度にも遅延揺らぎ成分が残留することは防ぎきれず、結果として読み出し制御の精度は甘くならざるを得ない。再生タイミングの同期には通常数十ミリ秒の制度があれば十分とされる反面、遅延揺らぎ吸収には放送品質で１マイクロ秒以下の精度が要求される。換言すれば、クロック速度の推定が必要な環境においては、タイムスタンプを付加したとしても高精度の遅延揺らぎ吸収を行うことは困難である。
【００１４】
これに対し、送受信端末で共通のクロックが供給される環境であれば、クロックが遅延揺らぎの影響を受けることなく、高精度な遅延揺らぎ吸収が期待できる。例えば図１３に示す例のように、共通クロック源から送受信側双方に共通のクロックを供給できる環境においては、クロックが遅延揺らぎの影響を受けることなく、送受信装置間でクロック速度の誤差も生じない。そこで、この共通クロックで駆動されるクロックカウンタの値をタイムスタンプとして付加することにより、受信側では正確なタイミングで復号器にデータを供給することができ、遅延揺らぎを確実に除去できる。
【００１５】
さらに、共通クロックを使用してストリーム中に埋めこまれた時刻基準参照値の誤差を測定し、誤差を修正した値を書き戻して復号器へ供給することにより、遅延揺らぎが復号器に与える影響をさらに抑制することができる。例えば図１４に示すように、時刻基準参照値であるＰＣＲの補正部を復号器の前段に設置することができる（特願２００１−２２４４２０号「ストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法」参照）。
【００１６】
このような共通のクロックは、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｄｅ）網の場合は網共通クロックとして網から配信を受けることができる。しかしながら、インターネットに代表されるＩＰ網では網共通クロックは供給されておらず、クロック信号を網から受信することはできない。それぞれの送受信端末が、クロック周波数のずれが極めて少ない高精度の発振器を個別に装備して独立同期する方法も考えられるが、高精度の発振器は非常に高価であり、ストリーミング型の情報配信サービスを実施する多数の送受信端末にあまねく装備することは非現実的である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上、詳細に述べたように、インターネットに代表されるパケット型のディジタル通信網を介して、ストリーミング型配信サービスに代表されるリアルタイムデータの伝送を行う際には、伝送遅延の差異および遅延揺らぎを吸収する機能が必要である。こうした遅延量の制御を高精度に行うためには、送受信双方に共通のクロック信号を供給することが有効である。しかしながら、インターネットに代表されるＩＰ網などのパケット通信網においては網共通クロックが供給されておらず、送受信端末が共通のクロック信号を得られないという問題があった。また、クロック周波数のずれが極めて少ない高精度の発振器は非常に高価であり、これをすべての端末に装備して独立同期する方法は非現実的であるという問題があった。
【００１８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多数の送受信端末が接続されたパケット型のディジタル通信網において、各端末が基準周波数信号を含んだ電波を受信し、これに同期して生成したクロック信号を基準として遅延揺らぎを吸収する技術を提供することにあり、特に、ＭＰＥＧ−２に代表される動画像の復号を安定化するに好適なクロック信号を生成する技術を提供するものである。
【００１９】
本発明の他の目的は、受信する電波に現在時刻を示す信号が含まれる場合にはこれを受信し、含まれない場合にはディジタル伝送網を経由してＮＴＰ等の時刻合わせプロトコルによって現在時刻を受信し、これを基準時刻情報として伝送経路による遅延の差異を吸収する技術を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るストリーム送信装置および受信装置は、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹに代表される、基準となる周波数信号を含んだ電波を各送受信端末が受信し、電波に含まれている周波数信号に同期したクロック信号を生成して、このクロック信号を必要に応じて所要の周波数に変換してクロックカウンタを駆動し、このクロックカウンタの値を基準としてストリームの遅延揺らぎ吸収動作を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、電波中に現在時刻を示す時刻信号が存在する場合は併せてこれを受信し、存在しない場合はディジタル伝送網を経由してＮＴＰ等の時刻合わせプロトコルによって現在時刻を受信して、現在時刻カウンタの値を校正し、この現在時刻カウンタの値を基準としてストリームの遅延量制御を行うことを特徴とする。
【００２２】
具体的には、以下の各実施形態において説明するような、種々の効果的な構成が挙げられる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す好適実施例に基づいて、詳細に説明する。
【００２４】
〔実施例１〕
図１は、本発明の第１の実施例によるストリーム送信装置および受信装置を示している。共通計時信号受信部１は、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹを受信して、共通の速度でカウントアップされるクロックカウンタ値１８および共通の現在時刻情報１９を出力する機能を持ち、ストリーム送信装置２およびストリーム受信装置４の双方に設置される。
【００２５】
共通計時信号受信部１の内部構成を図２に示す。基準周波数・時刻信号受信器１１は、標準電波を受信して基準周波数信号１２および現在時刻情報１３を出力する。まず、この基準周波数・時刻信号受信器１１の内部構成を図３の例に沿って説明する。
【００２６】
アンテナ５１は、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹを受信する。受信周波数は東日本が６０ＫＨｚ、西日本が４０ＫＨｚである。これをアンプ５２で増幅し、帯域通過フィルタ５３で他の周波数成分を抑圧して、受信電波５４を取り出す。これをさらにアンプ５５およびノイズ抑圧フィルタ５６によって増幅・波形整形し、ＰＬＬ同期部５７および包絡線検波部６０に入力する。
【００２７】
ＰＬＬ同期部５７は、４０ＫＨｚないし６０ＫＨｚの搬送波に同期した基準周波数信号を生成する。電圧制御発振器５７２が出力する局部発振周波数５７４と、標準電波の搬送波とが位相コンパレータ５７１で比較され、標準電波と比較して局部発振周波数５７４が遅れている場合には発振周波数を高くするよう、逆に進んでいる場合には発振周波数を低くするように制御電圧５７３が出力され、電圧制御発振器５７２の発振周波数の誤差を修正する。この制御によって、局部発振周波数５７４は標準電波の搬送波周波数と同期した状態に保たれる。標準電波の搬送波周波数は誤差±１×１０^−１２の精度で保たれているため、これに同期した局部発振周波数５７４も同様の精度に保たれる。この局部発振周波数５７４が基準周波数信号１２として出力される。
【００２８】
包絡線検波部５８は、標準電波に含まれる現在時刻信号を復号する。標準電波において、現在時刻の情報は図４に示すように、毎秒１ビットのディジタル信号が振幅変調され、１分単位で周期的に送信されている。よって、低域通過フィルタ５８１によって振幅変調を復調し、波形整形回路５８２で矩形波に整形した信号をタイムコード５９としてマイクロプロセッサ６０に入力する。マイクロプロセッサ６０は、図４に示すフォーマットに従ってタイムコード５９を復号し、現在時刻信号１３として出力する。タイムコード５９の立ち上がりパルスは、標準時の毎秒と±５ミリ秒の精度で一致しているため、これにより現在時刻情報１３は±５ミリ秒の精度で得ることができる。
【００２９】
図２に戻り、共通計時信号受信部１の動作を説明する。基準周波数信号１２は前述の通り、標準電波の搬送波に同期した６０ＫＨｚないし４０ＫＨｚの信号である。この基準周波数信号１２と異なるクロック周波数がタイムスタンプに使用される場合、周波数変換器１２１が設置され、周波数変換を行って基準クロック信号１４を生成する。例えば、タイムスタンプに使用するクロック周波数が２７ＭＨｚの場合、６０ＫＨｚの信号を４５０倍、ないし４０ＫＨｚの信号を６７５倍することによって２７ＭＨｚ信号が得られる。
【００３０】
クロックカウンタ１６の値は、基準クロック信号１４に同期してカウントアップされる。現在時刻カウンタ１７は、基準周波数・時刻信号受信器１１から供給される現在時刻情報１３の値にセット１３１され、基準クロック信号１４が分周器１５によって分周された信号に同期してカウントアップされる。例として、基準クロック信号１４のクロック周波数が２７ＭＨｚであり、現在時刻カウンタ１７が９０ＫＨｚでカウントアップされる場合には、分周器１５の分周率は１／３００に設定される。
このようにして、共通計時信号受信部１からは現在時刻値１８およびクロックカウンタ値１９が出力される。
【００３１】
以上、説明したように、共通計時信号受信部１を装備することによって、全端末が共通の現在時刻値１８、および共通の速度でカウントアップされるクロックカウンタ値１９を得ることができる。よって図１に戻り、ストリーム送信装置２は、符号化器２１によって生成された符号化データ２２をパケット化処理器２３によってパケット化する際に、その時点におけるクロックカウンタ値１８および現在時刻値１９をタイムスタンプとしてパケットに付加する。クロックカウンタ値１９は、例えばＲＴＰタイムスタンプないし類似の手段を用いて、それぞれのパケットに付加することが望ましい。現在時刻値１９は、例えばＲＴＣＰパケットのＮＴＰタイムスタンプないし類似の手段を用いて伝送することが望ましい。また、動画像ストリームの場合は、各画像の提示時刻を指定できればよいから、各画像ごとに現在時刻値１９を付加する方法も考えられる。
【００３２】
ストリーム受信装置４では、パケット受信器４１がパケットを受信する際、パケットに付加されたタイムスタンプ値４３を抽出する。読み出し制御４４は、自身の共通計時信号受信部１から得られるクロックカウンタ値１８および現在時刻値１９とこのタイムスタンプ値４３とを比較し、バッファからの読み出しタイミングを制御して遅延揺らぎの吸収および平均遅延量の調整を行う。
【００３３】
遅延揺らぎ吸収のためには、ストリーム送信装置２におけるクロックカウンタ値１８が記述されたタイムスタンプ値４３と、自身のクロックカウンタ値１８とを比較すればよい。簡単には、受信したｋ番目のパケットのタイムスタンプ値がｔ_ｋ、続いて到着したｋ＋１番目のパケットのタイムスタンプ値がｔ_ｋ _＋ _１であった場合、ｋ番目のパケットに含まれているペイロード（ストリームのデータ）は、一旦バッファ４２に蓄積した後、自身のクロックカウンタ１８が
ｔ_ｋ _＋ _１−ｔ_ｋ
増加するのに要する時間をかけてバッファ４２から取り出し、復号器へ転送されるよう制御すればよい。これにより、伝送中に生じた遅延揺らぎを除去することができる。さらに、自身のクロックカウンタ値１８を使用して読み出し制御４４の後段に図１４に示したような時刻基準参照値の補正部を設ければ、遅延揺らぎが復号器に与える影響をさらに抑制することができる。
【００３４】
なお、ストリームが固定ビットレートであり、伝送レートが事前に取り決められている場合には、タイムスタンプ値４３をパケットに付加する必要がない。送信側の符号化器２１は所定の伝送レートで符号化データ２２を出力し、受信側の読み出し制御４４は自身のクロックカウンタ値１８に基づいて、所定のレートでストリームをバッファ４２から取り出し、復号器４５へ転送すればよい。
【００３５】
平均遅延量の調整のためには、ストリーム送信装置２における現在時刻値１９が記述されたタイムスタンプ値４３と、自身の現在時刻値１９とを比較すればよい。
今、現在時刻値１９がミリ秒単位で計時されているとし、復号器４５がストリームの入力から複合終了までにｙミリ秒を要するとする。復号結果を所定の時刻に視聴者に提示したい場合、例えば送信側で符号化データ２２がパケット化されてからちょうどｘミリ秒後に提示したい場合、簡単には、タイムスタンプ値ｔ_ｓが付加されたパケットのペイロードを一旦バッファ４２に蓄積し、自身の現在時刻値１９の値ｔ_ｒが、
ｔ_ｓ＋ｘ＝ｔ_ｒ＋ｙ
となった時点でバッファ４２から取り出し、復号器４５へ転送されるよう制御すればよい。これにより、例えば時報を含んだ動画像を正しいタイミングで視聴者に提示できる。
【００３６】
異なる送信者から受信したストリームを同期して提示したい場合も、同様の制御によって複数のストリームの復号結果を提示するタイミングを一致させることができる。
なお、図１に示すように、ストリーム受信装置４において、タイムスタンプ値４３と自身の現在時刻値１９を復号器４５に直接供給し、復号および提示タイミング調整機能の一部を復号器４５に設置する構成も考えられる。
【００３７】
本実施形態によれば、以上のように、長波帯標準電波ＪＪＹを送受信端末が共通に受信することによって、受信側において遅延揺らぎの影響を除去し、復号結果を正しいタイミングで視聴者に提示することが可能になる。
【００３８】
なお、ＪＪＹにおける現在時刻情報は１分ごとの通知となっているため、共通計時信号受信部１の動作開始後、現在時刻情報が得られるまでにはエラー対策も含めて数分の時間を要する。そのため、ストリーム受信装置４が待機中で、、復号器４５が動作していない場合においても、基準周波数・時刻信号受信器１１の現在時刻カウンタ１７は、いわゆる電波時計として常時動作していることが望ましい。
【００３９】
また、本実施例の基準周波数・時刻信号受信器１１においては、タイムコード５９を得るために包絡線検波部５８を設けたが、同様の信号は、ＰＬＬ同期部５７を同期検波器として使用することによっても復調できる。
本実施例においては、基準電波として長波帯標準電波ＪＪＹを使用することとしたが、これは本発明において使用する基準電波をＪＪＹに限定するものではない。基準周波数信号および現在時刻情報を含んだ電波信号であれば、同様の装置を構成し同様の効果を実現できることは容易に類推可能である。
【００４０】
〔実施例２〕
図５は、本発明の第２の実施例による基準周波数・時刻信号１１ａの構成を示している。
本実施例では、実施例１の図３で存在したＰＬＬ同期部５７の代替として、クロック同期部５７９が設けられている。
【００４１】
実施例１の図３で存在したＰＬＬ同期部５７では、標準電波の搬送波に同期した基準周波数信号１２を生成していたが、タイムコードの断続や電波伝搬による変動の影響を避けて、標準電波の搬送波を正確に捉え同期するためには相当の回路規模を要する。これに対し、タイムコードの包絡線検波は小さな回路規模で可能である。タイムコードの立ち上がりは誤差±５ミリ秒とされており、基準周波数信号１２に対する精度要求が±５ミリ秒程度で許される用途においては、標準電波の搬送波ではなく、図４に示すタイムコードの立ち上がりに同期して基準周波数信号１２を生成することができる。
【００４２】
図５において、電圧制御発振器５７２が出力した局部発振周波数５７４によって局部周波数カウンタ５７６がカウントアップされる。発振周波数制御器５７５は、タイムコード５７５の秒立ち上がり信号に同期して、毎秒ごとにカウンタ値５７７を読み込み、１秒前に読み込んだ値と比較する。今、例として局部発振周波数５７４が１ＫＨｚに設定されているとすると、今回読み込んだカウンタ値５７７と前回の値との差分が１０００を超えている場合には、局部発振周波数５７４を低くするように制御電圧５７３を出力する。差分が１０００に満たない場合には、局部発振周波数５７４を高くするように制御電圧５７３を出力する。このようにして、局部発振周波数５７４を事前に設定した周波数に保つよう制御が行われ、結果として得られた局部発振周波数５７４を基準周波数信号１２として出力する。
その他の部分の動作とその効果については、実施例１と同様である。
【００４３】
なお、図５においてクロック同期部５７９は、電圧制御発振器５７２を制御電圧５７３でアナログ制御する形態としているが、これと同様の動作をディジタル回路で実演する形態も容易に類推できる。すなわち、制御電圧５７３を、クロック速度制御情報を伝達するディジタル信号に置き換えるとともに、電圧制御発振器５７２を、可変速度クロックを発生するディジタル回路に置き換える。
【００４４】
上記可変速度クロックを発生するディジタル回路としてはＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）による信号生成、または、一定速度の入力クロックに対し、必要に応じてクロック間隔を縮小・拡大して出力する回路によって実現できる。これにより、電圧制御発振器５７２を必要とせずに、ディジタル回路のみでクロック同期部５７９を構成できる。
【００４５】
本実施形態によれば、回路規模を大きくせずに、長波帯標準電波ＪＪＹを送受信端末が共通に受信し、受信側において遅延揺らぎの影響を除去し、復号結果を正しいタイミングで視聴者に提示することが可能になる。
【００４６】
〔実施例３〕
図６は、本発明の第３の実施例によるストリーム送信装置および受信装置を示している。本実施例においては、送受信端末が受信する基準電波には周波数信号のみが含まれ、現在時刻に関する情報は含まれていないものとする。
そのため、基準時刻受信器１はディジタル通信網３を経由してパケット１１３を送受信できるように接続される。こうして基準時刻受信器１は、例えばディジタル通信網３に接続された図示しないＮＴＰサーバと通信し、インターネットにおける現在時刻取得の一般的な手法であるＮＴＰプロトコルにより現在時刻を得ることができる。
【００４７】
共通計時信号受信部１の構成を図７に示す。実施例１の図２と比較すると、基準周波数信号受信器１１１は基準電波を受信して基準周波数信号１２のみを出力する。現在時刻情報１３は、新たに設置された基準時刻情報受信器１１２が出力する。基準時刻情報受信器１１２は、ディジタル通信網３を介してパケットを送受信可能となるよう接続されており、例えばインターネットにおける現在時刻取得の一般的な手法であるＮＴＰプロトコルにより現在時刻を取得して、現在時刻情報１３として出力する。
【００４８】
基準周波数信号受信器１１２は、標準電波を受信して基準周波数信号１２を出力する。いま、図９に示すように周波数信号が搬送波で振幅変調された基準電波を使用する場合を例として、基準周波数信号受信器１１１の内部構成を、図８に示す。
アンテナ５１で受信した高周波信号はアンプ５２で増幅され、帯域通過フィルタ５３で搬送波周波数成分を抽出して受信電波５４とする。包絡線検波部５５１は受信電波５４から周波数信号を取り出すために設置され、アンプ５５で増幅された受信電波を低域通過フィルタ５５２に通して包絡線成分を抽出し、周波数信号５５３として出力する。
【００４９】
ＰＬＬ同期部５７は、実施例１と同様に動作し、基準周波数信号１２を出力する。
以上のように、周波数信号を含んだ基準電波の受信、およびディジタル通信網を介した現在時刻の取得により、実施例１と同様の効果を得ることができる。
なお、周波数信号を含んだ基準電波として、図９に示すような電波を発射してもよいし、現行のアナログＴＶ放送におけるカラーバースト信号を用いてもよい。カラーバースト信号とは、図１０に示すように、映像信号において水平同期信号の直後に８〜９サイクル配置される３．５７９５４５ＭＨｚの基準周波数信号であり、放送局に設置された発振器に同期した±１×１０⁻ ^１１から±１×１０⁻ ^１２の精度が保たれている。
アナログＴＶ放送において映像信号は搬送波で振幅変調されているから、本実施例と同様の回路により、カラーバースト信号の部位でＰＬＬ同期をとることにより、基準周波数信号を取り出すことができる。
【００５０】
なお、上記各実施例はいずれも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、適宜の変更・改良を行ってもよいことはいうまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るストリーム送信装置および受信装置によれば、動画像や音声その他のディジタル信号が符号化されたリアルタイム型のデータを、パケット型のディジタル伝送網を経由して伝送する場合において、受信側において遅延揺らぎの影響を除去するとともに、復号結果を正しい時刻に同期して視聴者に提示することが可能となるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るストリーム送信装置２および受信装置４の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る共通計時信号受信部１の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基準周波数・時刻信号受信器１１の構成を示す図である。
【図４】通信総合研究所が発射する長波標準電波ＪＪＹの信号（タイムコード）を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る基準周波数・時刻信号受信器１１ａの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るストリーム送信装置２および受信装置４の構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る共通計時信号受信部１の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る基準周波数信号受信器１１１の構成を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る周波数基準電波の例を示す図である。
【図１０】アナログＴＶ放送におけるカラーバースト信号の例を示す図である。
【図１１】バッファによる遅延揺らぎの吸収を示す図である。
【図１２】ＲＴＰタイムスタンプによる遅延調整を示す図である。
【図１３】共通クロックが供給される環境での遅延調整を示す図である。
【図１４】時刻基準参照値（ＰＣＲ）の補正を示す図である。
【符号の説明】
１　共通計時信号受信部
２　送信装置
３　ディジタル通信網
４　受信装置
１１，１１ａ　基準周波数・時刻信号受信器
１２　基準周波数信号
１３　現在時刻情報
１４　基準クロック信号
１５　分周器
１６　クロックカウンタ
１７　現在時刻カウンタ
１８　クロックカウンタ値
１９　現在時刻値
２１　符号化器
２２　符号化データ
２３　パケット化処理器
２４，１１３　パケット
４１　パケット受信器
４２　バッファ
４３　タイムスタンプ値
４４　読み出し制御
４５　復号器
５１　アンテナ
５２，５５　アンプ
５３　帯域通過フィルタ
５４　受信電波
５６　ノイズ抑圧フィルタ
５７　ＰＬＬ同期部
５８，５５１　包絡線検波部
５９　タイムコード
６０　マイクロプロセッサ
１１１　基準周波数信号受信器
１１２　基準時刻情報受信器
１２１　周波数変換器
１３１　セット
５５２，５８１　低域通過フィルタ
５５３　周波数信号
５７１　位相コンパレータ
５７２　電圧制御発振器（ＶＣＯ）
５７３　制御電圧
５７４　局部発振周波数
５７５　発振周波数制御器
５７６　局部周波数カウンタ
５７７　カウンタ値
５７９　クロック同期部
５８２　波形整形回路

Claims

ストリームが格納されたパケット列をディジタル通信網から受信し、パケットからペイロードを抽出してストリームを復元するストリーム送信装置および受信装置であって、
すべてのストリーム送信装置および受信装置に対して共通に配布される、基準周波数信号を含んだ無線電波を受信する基準周波数信号受信手段と、
前記基準周波数信号に同期した基準クロック信号、または前記基準周波数信号を所定の倍率で周波数変換した信号に同期した基準クロック信号を生成する基準クロック信号生成手段と、
前記基準クロック信号に同期してカウントアップするクロックカウンタ
を備え、
ストリーム受信装置は抽出したストリームを一旦バッファに蓄積し、前記クロックカウンタの値を第１の計時手段として、前記バッファから複合器への転送タイミングを制御することにより、ディジタル伝送網において生じる遅延揺らぎを吸収することを特徴とするストリーム送信装置および受信装置。
前記ストリーム受信装置はさらに、前記クロックカウンタの値を第１の計時手段として、前記ストリーム送信装置内の符号化器と前記受信装置内の復号器の時刻同期を目的としてストリーム中に埋め込まれている時刻基準参照値の誤差を検出し、誤差を修正した時刻基準参照値をストリームに書き戻して複合器へ供給することにより、遅延揺らぎが復号器に与える影響を抑制することを特徴とする、請求項１に記載のストリーム送信装置および受信装置。
前記ストリーム送信装置および受信装置はさらに、
すべてのストリーム送信装置および受信装置に対して共通に配布される、現在時刻を示した基準時刻情報を受信する基準時刻情報受信手段と、
前記基準クロックを所定の倍率で周波数変換した信号に同期してカウントアップし、前記基準時刻情報に基づいて校正される現在時刻カウンタ
を備え、
前記ストリーム受信装置は抽出したストリームを一旦バッファに蓄積し、前記現在時刻カウンタの値を第２の計時手段として、バッファから複合器への転送タイミングを制御することにより、ディジタル伝送網において生じる平均遅延量の差異を吸収し、ストリームの再生同期をとることを特徴とする、請求項１または２に記載のストリーム送信装置および受信装置。
前記基準周波数信号受信手段は、共通に配布される基準周波数信号として、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹを使用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のストリーム送信装置および受信装置。
前記基準周波数信号受信手段は、共通に配布される基準周波数信号として、アナログＴＶ放送に含まれるカラーバースト信号、またはこれに準ずる信号を使用することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のストリーム送信装置および受信装置。
前記基準時刻信号受信手段は、共通に配布される基準時刻情報として、通信総合研究所が発射する長波帯標準電波ＪＪＹに含まれるタイムコードを使用することを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載のストリーム送信装置および受信装置。
前記基準時刻信号受信手段は、共通に配布される基準時刻情報として、ディジタル通信網を介して接続されたＮＴＰサーバから取得する時刻情報を使用することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のストリーム送信装置および受信装置。