JP2004350292A - Dvb−asi方式のデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム受信装置及びその非同期伝送ストリーム伝送方法 - Google Patents

Dvb−asi方式のデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム受信装置及びその非同期伝送ストリーム伝送方法 Download PDF

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Abstract

【課題】DVB-ASI規格で伝送されるMPEG-2データのSD級かHD級かの圧縮状態に関係なくMPEG-2データを処理できる非同期伝送ストリーム受信装置を提供する。
【解決手段】DVB-ASI信号から生成されるMPEG-2データを貯蔵するFIFO26と、DVB-ASI信号からMPEG-2データを生成するためのクロック信号を発生するオシレータ14と、FIFOに貯蔵されるMPEG-2データをオシレータのクロック信号に同期してリードし出力するリード制御部27と、を備える。リード制御部は、オシレータのクロック信号を分周するPLL28と、MPEG-2データの同期バイトを検出するための比較器と、MPEG-2データをパケット単位に計数するカウンタと、これら比較器及びカウンタに従い同期バイト(0x47)をチェックし、FIFOから出力されるMPEG-2データの状態(有効)を判断するMPEG-2データ状態判断部と、を備える。
【選択図】 図2

Description

本発明は、内部で動作するアプリケーションに応じて相異なるデータ伝送率を有するVODサーバなどのMPEG−2設備に接続されるデジタル放送受信器に関し、特に、DVB−ASI(Digital Video Broadcasting−Asynchronous Serial Interface)方式に従うデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム受信装置及びその伝送ストリーム伝送方法に関する。
デジタルテレビ放送と関連された放送用設備間において伝送ストリームを同期または非同期方式のシリアルで伝送するための規格に、ATSC(Advanced Television System Committee)地域はSMPTE310(Society of Motion Picture and Television Engineers 310)方式を、DVB(Digital Video Broadcasting)地域はDVB−ASI(Digital Video Broadcasting Asynchronous Serial Interface)方式を適用する。
図1は従来のDVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置の構成を示すブロック図である。図示したように、DVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置は、直列/並列変換部10、出力FIFO(First−In First−Out)16、同期感知部11、フレーム生成部12、フレーム制御及びクロック同期部13、27MHzオシレータ(Oscillator)14、10ビット/8ビット変換部15で構成される。
DVB−ASI伝送ストリーム受信装置の動作を説明すると、直列/並列変換部10は外部から入力される直列10ビットデータを並列10ビットデータに変換する。同期感知部11は並列変換された10ビットデータからK28.5同期バイトを感知する。K28.5同期バイトはDVB−ASIストリームで27MHzクロックを抽出して同期をあわせるために挿入されたスタッフィングデータである。フレーム生成部12はK28.5同期バイトの感知結果に基づいて、並列10ビットデータに対してフレームを再構成する。
フレーム制御及びクロック同期部13は27MHzオシレータ14のクロック信号に同期してフレーム生成部12を制御する。10ビット/8ビット変換部15は並列10ビットデータを8ビットデータに変換する。10ビット/8ビット変換部15ではMPEG−2データとスタッフィングキャラクターが同一のラインで出力されるので、MPEG−2データとスタッフィングキャラクターを区分するために有効信号(valid signal)を利用する。例えば、有効信号がロウ(low)状態であると、MPEG−2データが出力され、ハイ(high)状態であると、スタッフィングキャラクターが出力されると認識する。
直列/並列変換部10により270MBaud直列データが並列データに変換されると、270MBaud直列データが27MB/sec並列データになる。27MHzに出力されるデータのうち、実際の同期スタッフィングデータ(K28.5同期バイト)を除外すると、実際の純粋データは約20Mbps以下になる。そのため、出力FIFO16はK28.5同期バイトを除去し、純粋データ成分のみを約6Mbps以下に低下させ出力するバッファの役割をする。
つまり、従来のDVB−ASI伝送ストリーム受信装置はビットレートが約20Mbps以下であるデータのみを処理することができる。従って、HD(High Definition)級、特に、50Mbps以上の高品質の画像データを出力しようとすると、クロック周波数が高い別のクロック発生器及びクロック発生器を制御する制御回路を設けねばならず、構成が複雑になる短所がある。
本発明の目的は、DVB−ASI規格で伝送されるMPEG−2データのSD級かHD級かの圧縮状態(ビットレート)に関係なく、MPEG−2データを処理して出力するDVB−ASI伝送ストリーム受信装置及びその非同期伝送ストリーム伝送方法を提供することにある。
このような目的を達成するため、本発明によれば、内部で動作するアプリケーションに応じて相異なるデータ伝送率を有するVODサーバなどのMPEG−2設備に接続されるデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム受信装置において、DVB−ASI信号から生成されるMPEG−2データを貯蔵するFIFOと、DVB−ASI信号からMPEG−2データを生成するためのクロック信号を発生するオシレータと、FIFOに貯蔵されるMPEG−2データをオシレータのクロック信号に同期してリードし出力するリード制御部と、を備えることを特徴とする。
リード制御部は、オシレータのクロック信号を分周するPLL(Phase Locked Loop)またはDLL(Delay Locked Loop)と、MPEG−2データの同期バイトを検出するための比較器と、MPEG−2データをパケット単位にカウンティングするカウンタと、これら比較器及びカウンタに従い、FIFOから出力されるMPEG−2データの状態を判断するMPEG−2データ状態判断部と、を備えたものとする。そのMPEG−2データ状態判断部は、比較器により0x47バイトが検出されると、これに応答してカウンタを動作させてMPEG−2データをパケット単位にチェックした後、再度比較器により0x47バイトが検出されると同期バイトと判断し、MPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力する手段として機能するものとするのがよい。
FIFOにMPEG−2データが所定量以上貯蔵されたことを表示するフラグ信号がFIFOから出力されると、リード制御部はリードイネーブル信号をFIFOに出力してFIFOをデータリード状態に設定することができる。このようなリード制御部はFPGA(Field Programmable Gate Array)とすることができる。
また、本発明によれば、DVB−ASI信号から生成されるMPEG−2データを貯蔵するFIFOと、DVB−ASI信号からMPEG−2データを生成するためのクロック信号を発生するオシレータと、を有するデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム伝送方法において、FIFOにデータが所定量貯蔵されたことを表示するフラグ信号が出力されるかチェックする第1過程と、そのフラグ信号が出力されると、MPEG−2データを出力するためにオシレータのクロック信号に同期してFIFOからMPEG−2データをリードする第2過程と、該リードしたMPEG−2データから同期バイトを検出する第3過程と、同期バイトが検出されると、MPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力する第4過程と、を含むことを特徴とする。
第2過程は、オシレータのクロック信号を分周したクロック信号に同期してFIFOからMPEG−2データをリードするようにする。また第1過程は、フラグ信号が出力されると、FIFOにリードイネーブル信号を出力してFIFOをリード状態に設定する過程を含むことができる。さらに第3過程は、MPEG−2データから0x47バイトを検出する過程と、このMPEG−2データのバイト数をカウントして所定バイト単位ごとに0x47バイトが存在するかチェックして同期バイトかどうか判断する過程と、を含むことができる。
本発明によると、DVB−ASI規格で伝送されるMPEG−2データのSD級やHD級の圧縮状態(ビットレート)に関係なく、MPEG−2データを処理して出力することができる非同期伝送ストリーム受信装置及びその非同期伝送ストリーム伝送方法を提供することができる。
以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図2は本発明に従うDVB−ASI(Digital Video Broadcasting Asynchronous Serial Interface)方式の伝送ストリーム受信装置のブロック図である。
本発明に従う非同期伝送ストリーム受信装置は、直列/並列変換部10と、同期感知部11と、フレーム生成部12と、フレーム制御及びクロック同期部13と、オシレータ14と、10ビット/8ビット変換部15と、10ビット/8ビット変換部15から出力される8ビットMPEG−2データを貯蔵するFIFO26と、FIFO26を制御するFPGA27で構成される。
直列/並列変換部10に入力されるDVB−ASI MPEG−2データは物理階層で270MBaudに伝送される直列放送規格信号である。直列/並列変換部10はこの直列データを10ビットの並列データに変換し、同期感知部11は10ビットの並列データからK28.5同期バイトを検出して同期を合わせる。ここで、K28.5同期バイトは、受信されるDVB−ASIストリームから27MHzクロックを抽出し、MPEG−2データがないときでもクロックを失うことを防止するために、即ち、常にMPEG−2データとクロックを同期させるために挿入する。さらに、K28.5同期バイトは、直列データストリームで実際のデータがどこからであるかを判別するために使用される。
フレーム生成部12は同期感知結果に応じて並列10ビットデータに対してフレームを再構成する。フレーム制御及びクロック同期部13は27MHzオシレータ14のクロック信号に同期してフレーム生成部12を制御する。フレーム制御及びクロック同期部13にはPLLが内臓され、PLLを利用して、MPEG−2データと27MHzオシレータ14から入力されるクロック信号との位相が取られる。
10ビット/8ビット変換部15はフレーム生成部12で生成された10ビットのフレームデータを内部に予め貯蔵された10ビット/8ビットテーブルを参照して、対応する8ビットの元のMPEG−2データに変換する。10ビット/8ビット変換部15は、8ビットのMPEG−2データと伝送のためのスタッフィングキャラクターを同一のラインに出力する。これによって、10ビット/8ビット変換部15は、8ビットMPEG−2データと同期バイトを区分するために有効信号(valid signal)を出力する。
FIFO26は10ビット/8ビット変換部15から出力されるデータのうちK28.5同期バイトを除去して純粋なMPEG−2データのみを抽出して貯蔵する機能をもつ。
本発明に従って、FIFO26の状態を判断して、その状態に応じてFIFO26を制御するFPGA(Field Programmable Gate Array)27がさらに設けられる。
FPGA27は、FIFO26からMPEG−2データを読み出した後、処理して、FPGA27の出力端に設けられたセットトップボックスのSD級またはHD級MPEG−2デコーダにMPEG−2データを出力する。
FPGA27から出力されるMPEG−2データのビットレートは、FPGA27がFIFO26からMPEG−2データをリードするクロック信号により決定される。本発明では、27MHzのオシレータのクロック信号を分周したクロック信号に同期してMPEG−2データを読み出して出力するために、FPGA27に内臓されたPLL(Phase Locked Loop)28、またはDLL(Delay−Locked Loop)を利用する。以下、本実施形態ではFPGA27にPLLが内臓されている場合に対して説明する。
FPGA27に接続されるセットトップボックス内に設けられるHD級MPEG−2デコーダは、SD級デコーダが処理することができるビットレートのMPEG−2データ以外にも15Mbps以上のビットレートを有するMPEG−2データを処理することができる。
図3は図2のFPGA27の内部ブロック図である。図3に示したように、FPGA27は、27MHzのオシレータ14のクロック信号を分周し、分周したクロック信号に同期してFIFO26からMPEG−2データを読み出すためのクロックを生成するPLL28と、0x47同期バイトを検出するための比較器32と、MPEG−2データを188バイト単位にカウンティングするカウンタ33と、FIFO26から出力されるMPEG−2データの状態判断及びFIFOを制御するための制御信号を生成するMPEG−2データ状態判断部34とで構成される。ここで、0x47同期バイトは188バイトの1パケット単位に添付され、実際のTSパケットの開始点を表示するためのものである。
MPEG−2システムの標準によると、ATSC規格であるMP−HL(Main Profile High Level)のMPEG−2ビットレートの最大限界(Upper Bound)は80Mbpsである。ここで、FPGA27で72MbpsまでのビットレートにMPEG−2データを出力できるようにするためにPLL28を活用すると、次のようである。FPGA27のPLL28に27MHzオシレータ14のクロック信号を入力し、例えば、3分周すると、9MHzのクロック信号を得ることができる。このクロックをFIFO26のリードクロックに使用すると、FPGA27は最大72MbpsまでのMPEG−2データをFIFO26からリードして処理することができる。そして、FPGA27はリードしたMPEG−2データをPLL28で分周したクロック信号に合わせてセットトップボックス(図示せず)に伝送する。一方、27MHzオシレータ14のクロック信号を10/27に分周すると、10MHzのクロック信号を得ることができ、MPEG−2データをMP−HL(Main Profile High Level)のMPEG−2ビットレートの最大限界(Upper Bound)である80Mbpsのビットレートに出力することができる。
さらに図3を参照すると、FIFO26は10ビット/8ビット変換部25から提供された8ビットデータを貯蔵するが、貯蔵されたデータ量を表示するフラグ信号(flag signal)を出力する。フラグ信号はFIFO26にデータが書き込まれているか否かを意味する信号である。特に、FIFO26はデータが半分ほど入ったことを意味する信号として、HFフラグ信号(Half Full Flag Signal)をFPGA27に出力し、FPGA27がMPEG−2データのリードを開始するようにする。
FIFO26からHFフラグ信号が出力されると、FPGA27のMPEG−2データ状態判断部34は、データのリードを開始するとのリードイネーブル信号(Read Enable Signal)を出力してFIFO26を設定する。
そして、FPGA27はPLL28で3分周された9MHzのリードクロックに合わせてFIFO26からデータをリードする。そして、FPGA27の比較器32は、FIFO26から読み出したMPEG−2データをチェックして0x47バイトが検出されるかを確認する。0x47バイトが検出されると、MPEG−2データ状態判断部34はカウンタ33を動作させ、188バイトのMPEG−2データをさらにチェックして検出された0x47バイトが同期バイトであるか否かを確認する。MPEG標準によると、MPEG TSパケットは188バイトで構成され、最初の4バイトはパケットの情報を知らせるオーバーヘッド(overhead)である。4バイトのうち一番目バイトを同期バイトと呼び、その値は0x47であり、パケットの開始を知らせる。しかし、音声及び画像データの実際情報で構成されるペイロード(payload)にも0x47が存在し得るので、パケットで発見された0x47が同期バイトであるかを判別するために、正確に188バイト以後にさらに0x47があるかを確認して同期バイトであるか否かを判別する。確認結果、同期バイトであると、MPEG−2データ状態判断部34はMPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力する。
ここで、MPEG−2規約によると、MPEG−2データの1パケットは188バイトであるので、FPGA27のMPEG−2データ状態判断部34はカウンタ33を利用して188バイトのパケット単位にMPEG−2データをチェックすることにより、0x47同期バイトをチェックする。すなわち、MPEG−2データの1パケットは188バイトで構成され、1パケットごとに0x47同期バイトを有するが、0x47バイトはパケットの開始点だけではなく純粋なMPEG−2データ自体にも含まれ得るので、MPEG−2データ状態判断部34はMPEG−2データの0x47同期バイトを2回以上チェックするのが望ましい。
FPGA27は0x47同期バイトが2回以上入力されることをチェックすると、現在入力されているデータをMPEG−2データと認識し、MPEG−2データの有効信号(valid signal)をFPGA27の出力側に接続されるセットトップボックスのデコーダに出力する。
図4は図2のFPGAのMPEG−2データの伝送処理順序図である。図4に示したように、100段階でMPEG−2データ状態判断部34はFIFO26を初期化(reset)する。101段階でFPGA27はFIFO26からHFフラグ信号が発生されるか否かを感知する。101段階の感知結果、HFフラグ信号が出力されると、102段階でリードイネーブル信号を出力して、FIFO26をリード(読み出し)状態に設定する。その後、FIFO26に貯蔵されたMPEG−2データのリードを開始する。そして、103段階でFPGA27はPLL28で分周されたクロック信号に応じてFIFO26からMPEG−2データをリードして出力する。105〜106段階では、MPEG−2データに含まれた0x47同期バイトを連続して2回チェックする。これは、0x47同期バイトを正確にチェックして感知するためのものである。106段階の結果、連続して0x47同期バイトが感知されると、104段階でMPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力して、FPGA27に接続されたセットトップボックス内のデコーダがMPEG−2データを認識するようにする。
このように、FPGA27が内部に内臓されたPLL28により27MHzオシレータ14のクロックを分周したクロック信号をリードクロックにして、MPEG−2データが臨時貯蔵されているFIFO26からMPEG−2データを読み出して出力することにより、入力されるMPEG−2データの圧縮状態(SD級またはHD級)に関係なく、DVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置の出力側に接続されるセットトップボックスに内臓されたSD級デコーダまたはHD級デコーダで処理することができるビットレートのMPEG−2データを出力することができる。
従って、27MHzオシレータのクロックを分周してリードクロックに利用するためのアルゴリズムの制御ロジックを、PLLまたはDLLが内臓されたFPGAに具現して、別のクロック発生器を追加しなくても、HD級デコーダが処理することができる、例えば72Mbpsまたは80MbpsまでのビットレートでMPEG−2データを出力できるようになる。
上述した本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を外れない限り多様な変形が可能なことはもちろんである。したがって、本発明の範囲は説明した実施形態に局限して定められてはいけないし、特許請求の範囲だけでなくこの許請求の範囲と均等なものにより定められなければならない。
従来のDVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置のブロック図。 本発明に従うDVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置のブロック図。 図2のDVB−ASI方式の伝送ストリーム受信装置のFPGAの内部ブロック図。 図2のFPGAのMPEG−2データ伝送順序図。
符号の説明
10 直列/並列変換部(Serial/Parallel Converter)
11 同期感知部(Synchronization Sensor)
12 フレーム生成部(Frame Producer)
13 フレーム制御及びクロック同期部(Frame Controlling and Clock Synchronizing Section)
14 オシレータ(Oscillator)
15 10ビット/8ビット変換部(10-Bit/8-Bit Converter)
26 FIFO
27 FPGA
28 PLL
32 比較器(Comparator)
33 カウンタ(Counter)
34 MPEG−2データ状態判断部(MPEG Data State Decider)
VALID SIGNAL 有効信号
WRITE CLOCK SIGNAL ライト(書き込み)クロック信号
HALF FULL FLAG SIGNAL HFフラグ信号
READ ENABLE SIGNAL リードイネーブル信号
READ CLOCK SIGNAL リードクロック信号
CLOCK SIGNAL クロック信号
OSCILLATOR CLOCK SIGNAL オシレータクロック信号
RESET SIGNAL リセット信号
FLAG SIGNAL フラグ信号
COUNTER ENABLE カウンタイネーブル信号
COUNTER FLAG カウンタフラグ信号

Claims (9)

  1. 内部で動作するアプリケーションに応じて相異なるデータ伝送率を有するVODサーバなどのMPEG−2設備に接続されるデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム受信装置において、
    DVB−ASI(Digital Video Broadcasting−Asynchronous Serial Interface)信号から生成されるMPEG−2(Moving Picture Experts Group)データを貯蔵するFIFOと、
    前記DVB−ASI信号から前記MPEG−2データを生成するためのクロック信号を発生するオシレータと、
    前記FIFOに貯蔵されるMPEG−2データを前記オシレータのクロック信号に同期してリードし出力するリード制御部と、を備えることを特徴とする非同期伝送ストリーム受信装置。
  2. リード制御部は、オシレータのクロック信号を分周するPLL(Phase Locked Loop)またはDLL(Delay Locked Loop)と、MPEG−2データの同期バイトを検出するための比較器と、MPEG−2データをパケット単位にカウンティングするカウンタと、これら比較器及びカウンタに従いFIFOから出力されるMPEG−2データの状態を判断するMPEG−2データ状態判断部と、を備える請求項1記載の非同期伝送ストリーム受信装置。
  3. MPEG−2データ状態判断部は、比較器により0x47バイトが検出されると、これに応答してカウンタを動作させてMPEG−2データをパケット単位にチェックした後、再度比較器により0x47バイトが検出されると同期バイトと判断し、前記MPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力する請求項2記載の非同期伝送ストリーム受信装置。
  4. FIFOにMPEG−2データが所定量以上貯蔵されたことを表示するフラグ信号が前記FIFOから出力されると、リード制御部はリードイネーブル信号を前記FIFOに出力して前記FIFOをデータリード状態に設定する請求項3記載の非同期伝送ストリーム受信装置。
  5. リード制御部はFPGA(Field Programmable Gate Array)である請求項1または請求項4記載の非同期伝送ストリーム受信装置。
  6. DVB−ASI(Digital Video Broadcasting−Asynchronous Serial Interface)信号から生成されるMPEG−2(Moving Pictures Experts Group)データを貯蔵するFIFOと、前記DVB−ASI信号から前記MPEG−2データを生成するためのクロック信号を発生するオシレータと、を有するデジタル放送受信器の非同期伝送ストリーム伝送方法において、
    前記FIFOにデータが所定量貯蔵されたことを表示するフラグ信号が出力されるかチェックする第1過程と、
    前記フラグ信号が出力されると、MPEG−2データを出力するために前記オシレータのクロック信号に同期して前記FIFOからMPEG−2データをリードする第2過程と、
    前記リードしたMPEG−2データから同期バイトを検出する第3過程と、
    前記同期バイトが検出されると、前記MPEG−2データの有効信号(valid signal)を出力する第4過程と、を含むことを特徴とする非同期伝送ストリーム伝送方法。
  7. 第2過程は、オシレータのクロック信号を分周したクロック信号に同期してFIFOからMPEG−2データをリードする請求項6記載の非同期伝送ストリーム伝送方法。
  8. 第1過程は、フラグ信号が出力されると、FIFOにリードイネーブル信号を出力して前記FIFOをリード状態に設定する過程を含む請求項7記載の非同期伝送ストリーム伝送方法。
  9. 第3過程は、
    MPEG−2データから0x47バイトを検出する過程と、
    前記MPEG−2データのバイト数をカウントして所定バイト単位ごとに前記0x47バイトが存在するかチェックして同期バイトかどうか判断する過程と、を含む請求項7記載の非同期伝送ストリーム伝送方法。
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