JP2005151153A - デジタル伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ビットレートの異なるデジタルデータの変換を伴うデジタル伝送において、簡易な構成で正確なレート変換処理を行わせること。
【解決手段】 エンコード信号のＰＣＲを間欠的に含む圧縮データを取り扱うデジタル伝送システムにおいて、受信した圧縮データを記憶する手段とダミーパケットを挿入する手段とＰＣＲ書換えを行う手段を有するスタッフ部と、システムクロックに基づいて所定のデータレートを所定周波数のＩＦ信号に変調するＭＯＤ部を有し、スタッフ部には検出したＰＣＲ値をカウントするカウンタを設け、該カウンタでのダミーパケット挿入前のＰＣＲ検出毎に、所定時間の時間差を与えて初期化を行ったカウンタの値を基に、ダミーパケット挿入後のＰＣＲ用ヘッダへ書込むＰＣＲ値を決定するデジタル伝送システムである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)などのＴＳ(Transport Stream)信号を扱うデジタル伝送装置に関する。

近年、ヨーロッパやアメリカおよび日本で映像素材のデジタル伝送が行なわれている。映像素材とは、例えば、中継先から放送局へ送る映像を指す。
図５に、放送用素材である映像を圧縮データ化し、デジタル伝送する基本的な構成例を示す(例えば、特許文献１参照)。

Ａ地点(例えば撮影地点)において、映像信号はエンコーダ(ＥＮＣ)部１００にて、圧縮データ化され、例えば、４５ＭｂｐｓのＡＳＩ(Asynchronous Serial Interface)信号となる。 例えば、ＯＦＤＭ変調する変調(ＭＯＤ)部１０１は、入力される４５Ｍｂｐｓの圧縮データを含むＡＳＩ(４５)信号をデジタル変調し、１３０ＭＨｚのＩＦ信号を作成する。 送信高周波(Ｔｈ)部１０２では、デジタル変調された１３０ＭＨｚのＩＦ信号を、例えば７ＧＨｚ帯の高周波信号に周波数変換し、０．２Ｗに電力増幅して、例えば、中継地点であるＢ地点へ向けて送信する。

Ｂ地点では、Ａ地点と逆の処理を行う受信高周波(Ｒｈ)部２０２、復調(ＤＥＭ)部２０１、デコーダ(ＤＥＣ)部２００を経由して、元の映像信号に再生される。
ところで、伝送距離が遠く、直接に放送局まで伝送できない状況も多い。その場合は、Ｂ地点は中継点となり、Ｂ地点からＣ地点(例えば放送局)に向け、別の伝送装置を用いて伝送を行うことになる。 ここで、別の伝送装置がシングルＱＡＭ変調のＭＯＤ部１１１で構成された回線とする場合、６０ＭｂｐｓのＡＳＩ信号を入力とする。

その場合、ビットレートを一致させることが不可欠であり、スタッフ部３００を用いて、４５ＭｂｐｓのＡＳＩ信号を、６０ＭｂｐｓのＡＳＩ信号に変換しなければならない。
デジタル伝送機器は、ビットレートが一致しないと、信号接続できない。また、ビットレートを一致させないと送信周波数等が大幅にずれる等の不具合が生じるケースもある。

図６に動画像を圧縮するＥＮＣ部１００の構成を示す。 ２７ＭＨｚ再生部１００−２は、入力された映像のフレーム周期を検出し、その周期を完全再生するように２７ＭＨｚのクロックを再生する。ＰＣＲ生成部１００−３は、２７ＭＨｚクロックによって動作するカウンタであり、そのカウンタの値４２ビットで表す。多重部(ＭＵＸ)１００−４は、圧縮処理部１００−１で圧縮された、例えば４５Ｍｂｐｓ弱のＴＳパケットに、ＰＣＲ情報のパケットを混ぜて、４５ＭｂｐｓのＡＳＩ形式の圧縮データを作成する。

ここで、ＰＣＲとは、Program Clock Referenceの略であり、システムクロックのカウンタ値を符号化した値である。
図７にデジタル変調を行うＭＯＤ部１０１を示す。変調処理部１０１−１は、クロック発振器(ＣＫ＿ＯＳＣ)１０１−２が発生するクロック(ＣＫ)に応じ、４５ＭｂｐｓのＡＳＩ信号の取り込み、その信号のＯＦＤＭ方式デジタル変調、２０．４５ＭＨｚのＩＦ＿ｄ信号の作成を行う。

直交変調部１０１−３は、ローカル発振器(Ｌｏ−ＯＳＣ)１０１−４からの１０９．５５ＭＨｚのローカルＣＫと、ＩＦ＿ｄ信号をミキサ処理して、１３０．０ＭＨｚのＩＦ信号を作成する。

図８にＡＳＩ信号の概念図を示す。 基本的には、２７０ＭＨｚのサイクルでシリアルデータであるが、通常は１８８Ｗ(ワード)のパケットを単位としたバーストモードと呼ばれる形態で、圧縮データが間欠的に存在する。

６０ＭｂｐｓのＴＳデータであるＡＳＩ６０と、４５ＭｂｐｓのＴＳデータであるＡＳＩ４５の形態は、各々のＴＳデータのパケットが密に並ぶか、粗く並ぶかの違いとなる。また、概ね１００ｍｓ以下毎にＰＣＲ情報を持ったＰＣＲのパケットが混ざる。このＰＣＲ情報を持ったパケットは、伝送レートによらず概ね所定の周期で挿入される。映像信号のフレームレートの違いは、ＰＣＲパケットの内容の変化(ＰＣＲ＿ｎ−ＰＣＲ＿ｍ)が、多いか少ないかとなる。

図９にビットレートは同一な４５Ｍｂｐｓであるが、ＰＣＲ情報のパケットの挿入時刻位置が前後した場合を示す。ＰＣＲパケットが４ヶ間隔で存在したケース１の場合、ＰＣＲ＿ｍパケットとＰＣＲ＿ｎパケットでの、ＰＣＲ情報の値の違いは例えば５０となる。
しかし、ＰＣＲパケットが３ヶ間隔で存在したケース２の場合、ＰＣＲ＿ｍパケットに対するＰＣＲ＿ｎパケットの挿入時刻が早まるため、ＰＣＲ情報の値の違いは例えば４０と小さくなる。

図１０にスタッフ部３００の構成を示す。 ＰＣＲ値検出抽出部３００−４は、入力されたＴＳからＰＣＲパケットを探し、そのＰＣＲ値と、ＰＣＲ用仮カウンタ３００−６のカウンタ値を比較し、２７Ｍ＿ＶＣＯ３００−５の周波数を制御する。結果的に、ＰＣＲ用カウンタ３００−６の値は、ＥＮＣ部１００のＰＣＲカウンタ値と同一となり、以降のカウント動作を続ける。

４５ＭｂｐｓのＴＳデータであるＡＳＩ４５は、メモリ３００−１に取り込まれ、６０Ｍｂｐｓのレートで読み出される。しかし、オリジナルが４５Ｍｂｐｓであるため、時々読み出しデータが枯渇する。その場合は、ダミー(Ｄｕｍｍｙ)挿入部３００−２でダミーパケットを挿入し、データの枯渇を防止した仮のＡＳＩ６０を作成する。

なお、この処理によって、ＰＣＲパケットの時間間隔が前後し、入力映像のフレームレートは不正確となる。そのため、ＰＣＲヘッダ検出部３００−７は、スタッフィングＴＳからＰＣＲパケットを探し、その値をＰＣＲ書換部３００−３に知らせ、連続的に生成しているＰＣＲ用仮カウンタ３００−６のカウンタ値に置換する。

この処理によって、時間間隔が当初と異なり、値の連続性が乱れたＰＣＲパケットの内容は、正しく修正される。
図１１に、スタッフィング処理によって、Ｄｕｍｍｙパケットが入る例を示す。 ４５ＭｂｐｓのオリジナルＡＳＩ信号は、６０Ｍｂｐｓ化に際して、パケットＴＳ＿ｏとパケットＰＣＲ＿ｎの時点において、読出しデータが枯渇する。 そこで、Ｄｕｍｍｙ挿入部３００−２は、パケットＴＳ＿ｏとパケットＰＣＲ＿ｎの間にＤｕｍｍｙパケットを挿入し、枯渇に対処したスタッフ後ＡＳＩ信号を作成する。

しかし、この枯渇はビットレートの微妙な違いやＴＳパケットの編成状況によって様々なパターンが生じる。
図１２に、図１１で示したＤｕｍｍｙパケットの挿入が、１ＴＳ早まった場合を示す。４５ＭｂｐｓのオリジナルＡＳＩ信号は、パケットＰＣＲ＿ｎ後の時点において、読出しデータが枯渇したとする。 Ｄｕｍｍｙ挿入部３００−２は、パケットＰＣＲ＿ｎの後にＤｕｍｍｙパケットを挿入する。そして、ＰＣＲ＿ｎの後ろにＤｕｍｍｙパケットを持つスタッフ後ＡＳＩ信号が作成される。

ただし、この場合には、一つ前のＰＣＲ＿ｍパケットとＰＣＲ＿ｎパケットの実時間の間隔が狭まっている。こ の場合、狭まった時間を１０とすると、ＰＣＲ＿ｎパケットのＰＣＲ情報は、Ｂ＋５０からＢ＋４０に書き換える必要がある。

この処置を怠ると、Ｃ地点でのＤＥＣ部２００の２７ＭＨｚクロック再生が異常な周波数を示し、動画像の伸張再生に支障を来たす。
そのため、ＰＣＲヘッダ検出部３００−７は、スタッフ後に現れるＰＣＲパケットの存在を調べ、新たに発生させているＰＣＲ用仮カウンタ３００−６の出力に書換えを行う。
特開２００３−５１９６３号公報

以上説明した従来の構成において、スタッフィング処理を行うには、ＥＮＣ部１００で生成するＰＣＲ情報の元となるカウンタ値を、スタッフ部３００で正確に再生するため、スタッフ部３００は、２７ＭＨｚのＶＣＯを装備し、ＰＣＲ情報と仮カウンタ値との差分を検出し、該２７ＭＨｚのＶＣＯに周波数補正するＰＬＬループを構成していた。

このため、ＶＣＯの装備による機器コストの上昇。 また、受信側において、上記スタッフィングを行う場合、伝送が断した場合、ＰＣＲパケットに異常値が入る等の影響で、２７ＭＨｚの値が大幅に狂い、伝送状態回復後に正しいＰＣＲ値のＡＳＩ信号への復帰動作が即座には困難となる等々の欠点がある。

本発明はこれらの欠点を除去し、ビットレートの異なるデジタルデータの変換を伴うデジタル伝送において、簡易な構成で正確なレート変換処理を行わせることを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、エンコード信号の映像表示レート情報(ＰＣＲ)を間欠的に含む圧縮データを取り扱うデジタル伝送システムにおいて、受信した上記圧縮データを記憶する手段とダミーパケットを挿入する手段とＰＣＲ書換えを行う手段を有するスタッフ部と、当該システムクロックに基づいて所定のデータレートを所定周波数のＩＦ信号に変調する変調(ＭＯＤ)部を有し、上記スタッフ部には検出したＰＣＲ値をカウントするカウンタを設け、該カウンタでのダミーパケット挿入前のＰＣＲ検出毎に、所定時間の時間差を与えて初期化を行った上記カウンタの値を基に、ダミーパケット挿入後のＰＣＲ用ヘッダへ書込むＰＣＲ値を決定するデジタル伝送システムである。

また、上記記憶手段におけるデータ通過時間を１ＴＳ単位以上の値Ｋに設定し、初期化処理の時間遅れを値Ｋ未満に設定したデジタル伝送システムである。
更に、エンコード信号の映像表示レート情報(ＰＣＲ)を間欠的に含む圧縮データを取り扱うデジタル伝送システムにおいて、受信した上記圧縮データを記憶する手段とダミーパケットを挿入する手段とＰＣＲ書換えを行う手段を有するスタッフ部と、当該システムクロックに基づいて所定のデータレートを所定周波数のＩＦ信号に変調する変調(ＭＯＤ)部を有し、上記スタッフ部には検出したＰＣＲ値をカウントするカウンタを設け、該カウンタでのダミーパケット挿入前のＰＣＲ検出毎に、直ちに初期化を行った上記カウンタの値を一定値分補正した値を基に、ダミーパケット挿入後のＰＣＲ用ヘッダへ書込むＰＣＲ値を決定するデジタル伝送システムである。

また、上記スタッフ部のクロックとして、上記ＭＯＤ部のクロック源を基準として用いるものである。
その結果、ダミー(Ｄｕｍｍｙ)パケット挿入により生じる、ＰＣＲヘッダの時間間隔のズラし時間は、１ＴＳ程度と小さいため、変調系の基準クロックを基に、仮ＰＣＲカウンタ値を発生させ、オリジナルＰＣＲヘッダの位相を一定時間遅延して仮ＰＣＲカウンタをプリセットする。この状態の仮カウンタ値は時間経過とともに真のＰＣＲとズレが生じて来るが、プリセット直後のズレの少ない状態で書換えに使用されるため、実害は無い。

また、Ｄｕｍｍｙ挿入によるメモリ通過時間等は一定値であり、ＴＳの遅れ時間も前記の所定時間となる。そこで、オリジナルＰＣＲヘッダの検出に応じて仮ＰＣＲカウンタを直にプリセットする。この状態の仮カウンタ値はメモリ経由での時間遅れより進んでいるため、補正処理を加えて、書換えＰＣＲ値とする。

本発明によれば、ビットレートの異なるデジタルデータの変換を伴うデジタル伝送において、簡易な構成で正確なレート変換処理を行わせること、即ち、２７ＭＨｚ−ＶＣＯを装備することなく、誤差の少ないＰＣＲ書換え処理が可能となる。

図１に、本発明の第１の実施の形態のブロック構成を示し、以下、詳細に説明をする。ＭＯＤ部１０１の変調用クロックを、スタッフ部３１０の仮ＰＣＲカウンタ３１０−１のクロック入力へ接続する。 ＰＣＲヘッダ検出抽出部３１０−３は、ＡＳＩ４５のＴＳ中に存在するＰＣＲヘッダを検出し、検出パルスを出力する。また、検出したＰＣＲヘッダのＰＣＲ値を抽出して仮ＰＣＲカウンタ３１０−１のＬＯＡＤ端子に印加する。この抽出したＰＣＲ値は、次のＰＣＲ検出まで保持される。

仮ＰＣＲカウンタ３１０−１は、ＰＲ端子にパルスが印加されると、カウンタ値をＬＯＡＤ端子の値にセットするよう動作する。 Ｄｅｌａｙ３１０−２は、入力である検出パルスを、所定時間遅延させる動作を行う。

以下、図２を用いてこの動作を説明する。 入力であるＡＳＩ４５は、メモリ３００−１、Ｄｕｍｍｙ挿入部３００−２を経由することで、概ね、(Ｔ１−Ｔ０)の遅延時間(Ｋ)を生じる。

仮ＰＣＲカウンタ３１０−１は、入力ＡＳＩ４５のＰＣＲパケットの検出に従い、ＰＣＲヘッダ検出部３００−７で検出したＰＣＲヘッダ検出パルスを、時間(Ｔ１−Ｔ０)弱(Ｋ−α)の遅延した信号によってプリセットされる。 プリセットされる値は、ＰＣＲヘッダ検出部３００−７で補足したオリジナル値である。 なお図２において、プリセットは、概ね、時刻Ｔ１、Ｔ３、Ｔ６に行われる。

Ｄｕｍｍｙ挿入部３００−２によって、次にスタッフ済みではあるが、ＰＣＲヘッダの内容にズレが生じている仮ＡＳＩ６０が作成される。 この仮ＡＳＩ６０を図２の中段に示す。 ＰＣＲ＿ｍは時刻Ｔ１直後に、ＰＣＲ＿ｎは時刻Ｔ４に、ＰＣＲ＿１は時刻Ｔ６直後に書換え処理される。

ここで、各ＰＣＲは、プリセットされた直後である時間α後の仮カウンタ値に従って、それぞれ書換えられるため、オリジナル値との誤差は微少である。
なお、仮ＰＣＲカウンタ３１０−１のプリセットの遅延時間は、
０「ＡＳＩ４５と仮ＡＳＩ６０との遅延時間(Ｋ)」＞「プリセット遅延時間(Ｋ−α)」に設定する。

これは、この条件を満たさない場合、プリセット前の誤差の大きい状態の仮カウンタ値を用いて書換えることを防止するためである。
図３に、本発明の第２の実施の形態のブロック構成を示し、以下、詳細に説明をする。ＰＣＲヘッダ検出抽出部３１０−３は、ＡＳＩ４５のＴＳ中に存在するＰＣＲヘッダを検出し、検出パルスを出力する。なお、本例では、ＰＣＲ検出パルスは遅延させることなく仮ＰＣＲカウンタ３１０−１のプリセット端子ＰＲに印加する。

また、検出したＰＣＲヘッダのＰＣＲ値を抽出して仮ＰＣＲカウンタ３１０−１のＬＯＡＤ端子に印加する。この抽出したＰＣＲ値は、次のＰＣＲ検出まで保持される。
仮ＰＣＲカウンタ３１０−１の出力は、補正部３１０−４を経由してＰＣＲ書換部３００−３に入力される。補正部３１０−４は、入力を所定値だけ減算して出力する。

つまり、図４に示す様に、仮ＰＣＲカウンタ３１０−１は、時刻Ｔ０にプリセットされ、仮ＡＳＩ６０のＰＣＲヘッダを検出した時刻Ｔ１には、一定量の補正(−Ｋ＋α)を加えた値に書換えられる。

以上は、変調処理のクロックを用いて説明した。ＡＳＩインタフェースの場合、ＡＳＩインタフェース用として非同期な２７ＭＨｚクロック等が存在するため、このクロックを利用しても良い。

このクロックを利用した仮カウンタ値も、時間経過とともに最大５０ｐｐｍ程度ズレが生じて来るが、１ＴＳ期間の３０μｓ程度なら、ズレは０．０５クロック程度でありズレは無い。 仮ＰＣＲカウンタは、±５０ｐｐｍ程度のズレを持つ２７ＭＨｚクロックによって動作している。

したがって、Ｄｕｍｍｙ挿入による１ＴＳのズレは、使用ビットレートが４５Ｍｂｐｓの場合、１６３２ビット構成であるから、最大でも、３６μｓ程度である。
このため、ＰＣＲパケットの挿入時刻が３６μｓズレていても、
２７Ｍ×３６μｓ×５０ｐｐｍ＝０．０５クロック程度である。

また、ビットレートが８Ｍｂｐｓ程度と遅い場合でも、２００μｓ程度であり、
２７Ｍ×２００μｓ×５０ｐｐｍ＝０．３クロック程度であり問題ない。

本発明のスタッフ部の第１の実施の形態の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態の動作を示すタイムチャート 本発明のスタッフ部の第２の実施の形態の構成を示すブロック図 本発明の第２の実施の形態の動作を示すタイムチャート 従来の一般的な多段デジタル伝送装置の構成を示すブロック図 従来のＥＮＣ部の構成を示すブロック図 従来のＭＯＤ部の構成を示すブロック図 ＡＳＩ信号の信号形態を示す模式図 ＡＳＩ信号形態でのＰＣＲ挿入の概念を示す模式図 従来のスタッフ部の構成を示すブロック図 スタッフィングしたＡＳＩ信号形態の概念を示す模式図 スタッフィングし、ＰＣＲ値を書き換えたＡＳＩ信号形態の概念を示す模式図

符号の説明

１００：ＥＮＣ部、１０１：ＭＯＤ部(４５Ｍｂｐｓタイプ)、１０２：送信高周波部、２０２：受信高周波部、２０１：ＤＥＭ部(４５Ｍｂｐｓタイプ)、２０２：ＤＥＣ部、３００：スタッフ部、１１１：ＭＯＤ部(６０Ｍｂｐｓタイプ)。

Claims (4)

1. エンコード信号の映像表示レート情報(ＰＣＲ)を間欠的に含む圧縮データを取り扱うデジタル伝送システムにおいて、
   受信した上記圧縮データを記憶する手段とダミーパケットを挿入する手段とＰＣＲ書換えを行う手段を有するスタッフ部と、当該システムクロックに基づいて所定のデータレートを所定周波数のＩＦ信号に変調する変調(ＭＯＤ)部を有し、
   上記スタッフ部には検出したＰＣＲ値をカウントするカウンタを設け、該カウンタでのダミーパケット挿入前のＰＣＲ検出毎に、所定時間の時間差を与えて初期化を行った上記カウンタの値を基に、ダミーパケット挿入後のＰＣＲ用ヘッダへ書込むＰＣＲ値を決定することを特徴とするデジタル伝送システム。
2. 請求項１のデジタル伝送システムにおいて、
   上記記憶手段におけるデータ通過時間を１ＴＳ単位以上の値Ｋに設定し、初期化処理の時間遅れを値Ｋ未満に設定したことを特徴とするデジタル伝送システム。
3. エンコード信号の映像表示レート情報(ＰＣＲ)を間欠的に含む圧縮データを取り扱うデジタル伝送システムにおいて、
   受信した上記圧縮データを記憶する手段とダミーパケットを挿入する手段とＰＣＲ書換えを行う手段を有するスタッフ部と、当該システムクロックに基づいて所定のデータレートを所定周波数のＩＦ信号に変調する変調(ＭＯＤ)部を有し、
   上記スタッフ部には検出したＰＣＲ値をカウントするカウンタを設け、該カウンタでのダミーパケット挿入前のＰＣＲ検出毎に、直ちに初期化を行った上記カウンタの値を一定値分補正した値を基に、ダミーパケット挿入後のＰＣＲ用ヘッダへ書込むＰＣＲ値を決定することを特徴とするデジタル伝送システム。
4. 請求項１乃至３のデジタル伝送システムにおいて、上記スタッフ部のクロックとして、上記ＭＯＤ部のクロック源を基準として用いることを特徴とするデジタル伝送システム。

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