JP2005523648A - パケットエラー信号生成部 - Google Patents

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Abstract

ハイビジョンテレビ(HDTV)受信部(12)において適用されるソフトウェア・パケットエラー・システム。データパケットエラー信号(17)が前進型エラー補正リードソロモン復号部(44)から転送されトランスポートプロセッサ(60)に転送される。セグメント同期信号(20)に応じてトランスポートプロセッサはエラー信号(31)を生成し、これがプログラム可能な出力ピン(30)に出力される。ソフトウェア・パケットエラー信号(31)は出力データパケット(32)と同期され、各データパケット(35)はそれぞれ対応付けられるパケットエラー信号(33)によってブラケット化あるいはフレーミングされる。復号部(44)の出力に供給されるデータパケットの開始時間に対するトランスポートバス(48)に転送されるデータパケットの開始時間の先行性は312データパケットごとに生成されるトレーニングパケットの発生に起因する。この先行作用は各フィールドの開始時間でリセットされ、これはフィールドの期間全体にわたって十分な精度で予測可能であり、よって好適なソフトウェア・パケットエラー機構が実現可能になる。

Description

本発明は一般にハイビジョンテレビ(HDTV:High Definition Television)信号を処理するための方法及び装置に関し、特にハードウェアではなくソフトウェアによってエラーパケット信号を生成する技術に関する。
本願は米国仮特許出願整理番号60/372,203(“Packet Error Signal Generator”2002年4月17日出願)を基礎出願としていて、これに基づく優先権を主張する。
図1は従来技術例によるHDTVシステム21の一部分を示す。このようなシステムでは、地上アナログ放送信号1がRFチューナ回路14と中間周波数(IF)プロセッサ16とを含む入力ネットワーク又は前置部に転送される。なお、このIFプロセッサ16はIF通過域出力信号2を生成するための二重変換チューナを具備する。この放送信号1はHDTV標準化組織Grand Allianceによって規定されるキャリア抑圧8ビットVSB(vestigial sideband)変調信号に相当する。このようなVSB信号は1つの軸のみが受信装置21によって再生されるデータを含むような一次元データシンボル群によって表される。IFプロセッサ16によって生成されるIF通過域出力信号2はアナログ/デジタル変換部(ADC)19によってオーバーサンプル・デジタルシンボル・データストリーム3に変換される。この出力オーバーサンプル・デジタルデータストリーム3はデジタル復調部/キャリア再生ネットワーク22によってベースバンドに復調される。
シンボル形式でデジタル情報を伝送する変調信号からデータを再生する場合通常受信装置21によって3つの機能が実行されることが求められる。具体的には、まず第1にシンボル同期のためのタイミング再生、第2にキャリア再生(ベースバンドへの周波数復調)、そして最後にチャンネル等化を実行することが求められる。タイミング再生は受信クロック(タイムベース)を送信クロックに同期させるための処理に相当する。この処理により受信された信号が最適な時点でサンプリングされることが可能であり、よって受信シンボル値の決定主導型処理におけるスライスエラーや切断誤差を低減することができる。適応チャンネル等化は信号伝送チャンネル上における条件変化や混乱からの作用に対して補償を行う処理に相当する。この処理は典型的には伝送チャンネルの周波数依存時間的可変特性から生じる振幅及び位相の歪みやズレを除去するフィルタを適用し、この処理によってシンボル決定能力が向上されうる。
キャリア再生は受信RF信号がより低い中間周波数通過域(典型的にはベースバンド付近)に変換されたあとこの周波数をベースバンドへシフトして変調ベースバンド情報の再生を可能にするための処理に相当する。ここではVSB受信装置21でキャリアロックを実現するためにキャリア抑圧周波数で小さなパイロット信号を送信されてきた信号1に付加する。復調部22によって実現される復調機能は信号1に含まれるこの参照パイロットキャリアに応じて実行される。復調部22はその出力として復調シンボルデータストリーム4を生成する。
ADC19は入力される1076万シンボル/秒のVSBシンボルデータストリーム2を21.52MHz(受信シンボルレートの2倍)のサンプルクロックでオーバーサンプルして、シンボルあたり2つのサンプルを有する21.52Mサンプル/秒のデータストリームを出力する。このように1シンボルあたり1サンプルではなく1シンボルあたり2サンプル方式を適用する利点としては、ガードナー・シンボルタイミング再生方法などのシンボルタイミング再生方式を適用することができるという点が挙げられる。
ADC19と復調部22との間にはセグメント同期・クロック再生ネットワーク24が接続される。このネットワーク24は各データフレームにおける反復データセグメント同期成分を検出し、これらをランダム・ノイズから分離する。セグメント同期信号6は正確な位相を有する21.52MHzクロックを再生成するために用いられる。この21.52MHzクロックはADC19によって実行されるデータストリームシンボルのサンプリングを制御するために用いられる。DC補償部26は適応トラッキング回路を用いてパオロット信号に含まれるDCオフセット成分を復調VSB信号4から除去する。フィールド同期検出部28は受信される全てのデータセグメントをそれぞれ受信装置21のメモリに格納される理想フィールドリファレンス信号と比較することによってフィールド同期成分を検出する。また、フィールド同期検出部28はチャンネル等化部34にトレーニング信号を供給する。NTSCフィルタ5はNTSC同一チャンネル干渉を検出し、これをフィルタ処理する。なお、特許文献1にはこの処理の一例が開示される。その後信号7はチャンネル等化部34によって適応等化される。このチャンネル等化部34はブラインドモード、トレーニングモード、及び決定主導型モードなどの組み合わせに基づいて動作することが可能である。なお、特許文献2にはこの適応チャンネル等化部の一例が開示される。このNTSCフィルタ5からの出力データストリームはチャンネル等化部34に到達する前に1サンプル/シンボル(10.76Mシンボル/秒)のデータストリーム7に変換される。
チャンネル等化部34はチャンネルのズレを補正するが、シンボル群には位相ノイズが無造作にさまよう。したがって位相トラッキングネットワーク36は受信したチャンネル等化部34の出力信号から前段のキャリア再生ネットワーク22でパイロット信号に応じて除去されなかった位相ノイズを含む残留位相ノイズや利得ノイズを除去する。続いてトラッキングネットワーク36の位相補正済み出力信号9はトレリス復号部25によってトレリス復号され、デインタリーバ24によって並び替えられ、リードソロモンエラー復号部23によってエラー補正され、デスクランブラ27によって整列される。そして最後にこの復号されたデータストリーム10はオーディオ/ビデオ/ディスプレイ・プロセッサ50に転送される。
受信装置21において、リードソロモンエラー復号部23の出力信号11は後にオーディオ/ビデオ/ディスプレイ・プロセッサ50によって処理されるためにパケット形式で送信されるデータを含む。このデータにはデータフレーム信号、クロック信号、及び復号部23が当該データパケット内に補正不能なエラーを検出したか否かを示すエラー信号が含まれる。典型的にはエラー信号は復号部23内の専用回路によって生成される。しかしエラー生成ハードウェアが適正に動かない場合、後段においてエラー検出信号生成を実現するためのハードウェアを導入する必要があるためこれに伴う余計なコストが生じてしまう。
米国特許第5,512,957号(“Method and Apparatus for Combating Co−Channel NTSC Interference for Digital TV Transmission”1996年4月30日公開) 米国特許第6,490、007号(“Adaptive Channel Equalizer”2002年12月3日公開)
したがって本発明はHDTV受信装置にエラー検出回路を追加する必要性をなくすソフトウェアベースの解決手段を提供することを目的とする。
本発明による一実施形態はHDTV受信装置内のソフトウェア・インストラクションを実行するためのマイクロプロセッサとして導入されるトランスポートプロセッサを適用してこの受信装置の復調部がデータパケット内に補正不能なエラーを検出した際にはエラー信号を生成する。パケットエラー信号は復調部集積回路パーケージ内に搭載される前進型エラー訂正リードソロモン復号部によって生成される。この集積回路は、出力データパケットと同期されたソフトウェア・パケットエラー信号を生成するプログラム可能な出力ピンを有する。このエラー信号は対応するデータパケットよりも長い期間を有し、この対応するデータパケットの前に開始し、この後に終止するようにプログラムされる。こうしてエラー信号は対応するデータパケットを完全にフレーミング又はブラケット化する。
ソフトウェア・パケットエラー信号は、データパケットをトランスポートプロセッサバスに転送するために適用されるタイミング方式とは異なるタイミング方式によってマイクロプロセッサにアクセス可能に提供される。このデータパケット群のうち各313番目のデータパケットはフィールド同期検出部によって生成されたトレーニングデータに相当し、これは適応チャンネル等化部によって用いられる。このトレーニングデータはトランスポートプロセッサには伝送されない。したがって欠如する313番目のデータパケットによってデータストリームにギャップが形成され、このギャップを隠すためにデータストリームにおける残りの312のデータパケット間に存在する隙間にわずかな増分時間が付与されてトランスポートプロセッサに伝送される。
このように増分時間を付与することにより、トランスポートバスに伝送される312のデータパケットの開始時間はリードソロモン復号部の出力に供給されるデータパケットの開始時間よりも早くなる。このような先行作用は各データフィールドの開始点でリセットされ、これは各データフィールドの期間全体にわたって予測可能である。
図2は本発明の実施形態によるHDTV受信装置12の一部分を示す。等化部21からの位相補正信号13はトレリス復号部40によって復号化され、データ・デインタリーバ42によって再配置される。次にこの復号化/再配置されたデータパケットはリードソロモンエラー検出/復号化ネットワークなどを構成する前進型エラー補正(FEC)部44によってエラー検出処理され且つ補正される。FEC部44からのエラー補正パケットは、デスクランブラ(ランダム化解除部)44によってデスクランブル(ランダム化解除)される。トランスポートプロセッサ60は受信装置12における他の構成要素に対して適正なタイミング制御及びクロック信号を供給すると共に受信装置12を構成する各種ネットワーク間のデータ通信リンクとして機能する。この図において示される実施形態によると、トランスポートプロセッサ60はソフトウェア・インストラクションを実行するためのマイクロプロセッサ60に相当する。なお、このマイクロプロセッサ60の動作の詳細については後述する。エラー補正部44及びマイクロプロセッサ60は連動して等化部21の動作を制御する。その後、復号化されたデータストリームがプロセッサ15によってオーディオ/ビデオ/ディスプレイ処理される。
パケットエラーレートは、パケットが補正可能以上のエラーを含む場合を検知するための周知のFECアルゴリズムに基づいてFEC部44内で測定されうる。FEC部44はパケットエラー信号17を生成し、バス18を介してこれをマイクロプロセッサ60に転送する。また、バス18にはこれ以外にもセグメント同期信号20やフィールド同期信号29などの同期信号が送信されうる。パケットエラー信号17がマイクロプロセッサ60によって感知されると、その後セグメント同期信号20又はフィールド同期信号29などの同期信号の到着によってソフトウェア・パケットエラー(SPE)信号31の生成がトリガーされてこれがプログラム可能出力ピン30に出力される。図3を併せて参照すると、SPE信号31は出力データパケット信号32と同期するように生成される。特に各エラー信号33はそれぞれ対応データパケット35をフレーム化又はブラケット化する。よってSPE信号33の先端37はこれに対応するデータパケット35の先端38よりも早く発生する。同様にSPE信号33の後端39はデータパケット35の後端41よりも遅く発生する。
なお、マイクロプロセッサ60に提供されるエラー信号17はトランスポートバス48に出力されるデータパケット35において適用されるタイミング方式とは異なるものを適用するため、このSPE信号31のブラケット化又はフレーミング特性は重要である。というのは、各313番目のデータパケットは適応チャンネル等化部21のためのトレーニングデータに相当するため、トランスポートバス48には転送されない。したがってこの欠如する313番目のパケットによりデインタリーバ42で再配置されるデータパケットのシーケンスにギャップが生じる。そこで残りの312のデータパケット間における隙間43に増分時間を付与してこれをトランスポートバス48に転送するようにする。データパケット間の隙間43に増分時間を付与することにより、トランスポートバス48に出力される各データパケット35の先端38は、リードソロモン復号部44の出力45での各データパケット35の先端38よりも早く発生する。このような先行作用は各データフィールドの開始点ごとにリセットされ、これは各データフィールドの期間全体にわたって予測可能である。
ランダム化解除テストバス47に出力される現在のセグメント同期信号20に対応するソフトウェア・パケットエラー信号31が送信される時点は、次のセグメント同期信号20に対応するデータパケットがトランスポートバス48に送信される時点と同時である。このようにしてマイクロプロセッサ60はパケットエラー信号を当該パケット信号が使用される時点の少なくとも1セグメント前に受信する。換言すると、パケットエラー信号はランダム化解除テストバス47から前進し、次のセグメント同期信号20が(マイクロプロセッサ60に)到達した時点ではプログラム可能出力ピン30において利用可能な状態になっている必要があり、トランスポートバス48に出力されるパケットクロック信号の開始点及び終止点を囲うのに十分な時間を要し、さらにシステムクロックレートの変動に対応するのに十分なマージンをも要する。
なお、トレーニング信号データパケットの欠如によって生じる同期ギャップをデータフィールド全体において分散させるために各データパケット・クロックパルスはセグメント同期信号20についてその前のクロックパルスよりも遅延される。マイクロプロセッサ60はリードソロモン復号部44のフィールド同期信号17に対するセグメント数(カウント)をモニターし、ソフトウェア・パケットエラー信号31の変化を遅延し、この変化がトランスポートバス48に生じるパケットエネーブル信号間で生じるようにする。このように動作を進行させていくにつれてある時点ではタイミング設定は図4に示されるような形態をとる。すなわちパケットエラー信号F_ERR(0)はパケット間隔51の終端49近くまで待機してから次のパケット53に対応する値52に変化するように生成される。しかしマイクロプロセッサ60はこの待機時間中処理時間を消費する。したがってより好適な方法として、1つのパケットに対応するF_ERR信号の出力をスキップし、その更に次のパケットに対応する同期信号のすぐ後にF_ERRが出力されるようにリセットする方法がある。したがってエラー信号変化54は、F_ERR(1)によって示されるように同期信号20のすぐ後に生じる。なお、ここでは出力パケットのフレーミングミスを回避するためにスキップするセグメント同期信号は適正に選択される必要性がある。典型的にはこのようなスキップされうるセグメント同期信号は1以上存在する。
パケットエラー信号31のセグメント同期信号20に対するタイミング・プロトコルはリードソロモン・フィールド同期信号17の直後に発生するパケットにおいてリセットされる。これによって図4に示されるようなパケットクロック信号とエラー信号3マイクロプロセッサ60の中断を駆動し、リードソロモン復号部44からのフィールド同期信号17の55セグメント前に発生する。この55セグメント分の遅延を補償するために、パケットエラー信号31は復調部フィールド同期パルス29が発生してから55のセグメント同期パルスが出力されるまでリセットされない。
なお、1つのセグメント同期信号20はトレーニングデータとして用いられるため、ランダム化テストバス47に出力されるセグメント同期信号20の数は312にとどまる。ここでクロック速度が10.76MHzであるとすると、この欠如するセグメント同期信号は復調部フィールド同期パルス29よりも13ミクロ秒早く出力される。なお、この欠如するセグメントに応じて発生するパケットエラー信号31はトランスポートバス48を介して転送されるデータパケットに対応するものではないため、このエラー信号は破棄される必要がある。これはマイクロプロセッサ60のフィールド同期レジスタにおける読取ポインタを1増加させることによって実現されうる。図4に示されるように、この増加が生じる時点で書き込みポインタはこの読取ポインタよりも1パルス先に進んでいるため、ソフトウェア・パケットエラー信号31はこれに対応するデータパケットをフレーミングするのに必要とされる時点においては既に利用可能な状態となっている。
以下において図5及び図6を参照しながら上述の機能を実現するためのマイクロコードのリストを検証する。線001〜069はセグメント同期信号20を操作するためのものであり、線070〜076はフィールド同期信号29に関するものである。ステップ61では、線001〜004が中断状態ビットをクリアし、1ミクロ秒タイマーのセグメント同期カウンタを更新するなどの初期化機能を実現する。そして実際のソフトウェア・パケットエラー生成処理ステップはステップ62で線005〜008から開始する。このステップは状態キャプチャ機部の再開及びリセット並びにマイクロプロセッサ60に対するランダムアクセスメモリへのアクセス許可を含む。線009〜015(ステップ63)はキャプチャされたソフトウェア・パケットエラー信号31を取り込み、これを現行データセグメント上に設定して次の出力データパケットをゲートする。このステップは、ビット15に含まれるソフトウェア・パケットエラー(SPE)信号31の値を取得し、これをFIFOバッファーに格納し、FIFO入力ポインタを増加させる工程を含む。ステップ64では、線016〜022が前回のフィールド同期パルス29からのデータパケット・トラヒックをモニターしてマイクロプロセッサ60のエネーブルパルスを適正に再同期させる。線023〜026(ステップ65)は図4に示されるようなSPE信号31の状態を変化させるべき時点が到来するまでこのSPE信号31の状態を維持する。計算された遅延時間はステップ66で線027〜033によって更新され、ここでは3パケットごとに遅延が1増加される。クロック周波数10.76MHzの場合においては、遅延ループはループあたり約0.629ミクロ秒であり、出力データパケットのセグメント先行時間は約0.2158ミクロ秒である(0.629/0.2158は約3に等しい)。
ステップ66が完了すると、線034〜042はゲート信号を更新してHIGHSPE信号31に対応するパケットを抑制する(ステップ67)。ステップ68では線043〜054がパケットエラーカウントの整合性を確認する。なお、フィールド同期信号パルス29はリードソロモン復号部44同期パルスよりも55セグメント同期パルス前に発生するため、ステップ69ではミクロコード線055〜069が復号部44同期パルスの発生を予期し、適正な時間に再同期する。ステップ70ではフィールド同期パルス29が線070〜076でモニターされる。ここからはステップ61に戻り上記一連の動作が再度繰り返される。
上述の実施例は特定の周波数、セグメント遅延、及び信号パスなどを用いて説明されているが、本発明はこのような特定実施例に限定されることはなく、これ以外の条件で実現されることももちろん可能である。更に絶対パケットエラーレート又はパケットエラーレートが所定時間の間比較的不変の状態でいるか否かによって異なるプロトコルが適用されることが可能である。
従来技術例によるハイビジョンテレビ受信装置の一部分を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従って構築されたハイビジョンテレビ受信装置の一部分を示すブロック図である。 図2の実施形態において適用されるデータ信号とソフトウェア・パケットエラー信号との同期を示すタイミング図である。 本発明の実施形態によるソフトウェア・パケットエラー信号の伝送を示すタイミング図である。 本発明の実施を可能にするマイクロコードのリストである。 本発明の実施形態による動作を示すフローチャートである。

Claims (21)

  1. データストリームを含む受信信号を処理する装置であって、
    解読不能データの受信に応じて第1エラー信号(17)を生成する信号復号部(44)、及び
    前記第1エラー信号を受信し、前記第1エラー信号の受信に応じて第2エラー信号(31)を生成するトランスポートプロセッサ(60)を有することを特徴とする装置。
  2. 前記データストリームはデータパケットを含む変調信号から構成されることを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 後程の処理段階(15)へデータパケットを転送するためのトランスポートバス(48)、及び
    前記トランスポートプロセッサ(60)で受信される1以上の同期信号(32)であって、前記トランスポートプロセッサ(60)が前記同期信号を受信することに応じて前記第2エラー信号(31)を生成するような1以上の同期信号(32)を更に有することを特徴とする請求項2記載の装置。
  4. 前記第2エラー信号(31)は前記トランスポートバス(48)に転送され、前記トランスポートバス(48)を介して転送されるデータパケットと同期関係を有するよう構成されることを特徴とする請求項3記載の装置。
  5. 第2エラー信号(31)は一連の論理的高フレームとして形成され、各論理的高フレームはそれぞれデータパケットに対応付けられることを特徴とする請求項4記載の装置。
  6. 前記第2エラー信号(31)の論理的高フレームの各々の期間は前記論理的高フレームに対応付けられたデータパケットの期間よりも長いことを特徴とする請求項5記載の装置。
  7. 前記第2エラー信号(31)の論理的高フレームの各々は前記論理的高フレームに対応付けられたデータパケットよりも早い時間に開始することを特徴とする請求項6記載の装置。
  8. 前記第2エラー信号(31)の論理的高フレームの各々は前記論理的高フレームに対応付けられたデータパケットよりも遅い時間に終止することを特徴とする請求項7記載の装置。
  9. 前記受信信号から前記同期信号(32)を取得するための復調部を更に有することを特徴とする請求項8記載の装置。
  10. 前記トランスポートプロセッサ(60)はマイクロプロセッサとして(60)導入されることを特徴とする請求項1記載の装置。
  11. データパケットを含む画像表徴データストリームを有する受信信号を処理する間に遭遇するエラーに基づくエラー信号を生成するシステムであって、
    第1エラー信号(17)を生成する前進型エラー検出/補正復号部(44)、
    前記受信信号から得られる同期信号(32)、及び
    前記第1エラー信号(17)と前記同期信号(32)とを受信するように接続されるトランスポートプロセッサ(60)であって、前記第1エラー信号(17)と前記同期信号(32)とに応じて第2エラー信号(31)を生成するようなトランスポートプロセッサ(60)から構成されることを特徴とするシステム。
  12. 前記データパケットが後程の処理段階(15)へ転送される際に経由するトランスポートバス(48)を更に有することを特徴とする請求項11記載のシステム。
  13. 前記第2エラー信号(31)は、前記第2エラー信号(31)に対応するデータパケットが転送されるのと同時に前記トランスポートバス(48)を介して転送されることを特徴とする請求項12記載のシステム。
  14. 前記データパケットは離間された一連の個別フレームとして転送され、前記第2エラー信号(31)は欠陥データパケット内のエラーを示せるように前記欠陥データパケットのフレームの範囲にわたって延長する期間を有することを特徴とする請求項13記載のシステム。
  15. データパケットにエラーが存在しない場合第2エラー信号(31)は、論理的低状態であることを特徴とする請求項14記載のシステム。
  16. 前記前進型エラー検出/補正復号部(44)はリードソロモン復号部に相当することを特徴とする請求項15記載のシステム。
  17. 前記トランスポートプロセッサ(60)はマイクロプロセッサ(60)として導入されることを特徴とする請求項11記載のシステム。
  18. データパケットを含む画像表徴データストリームを有する受信信号を処理する間に遭遇するエラーに基づくエラー信号を生成するシステムにおいて適用されるパケットエラー信号生成方法であって、
    前記受信信号を復調して復調信号を生成し、
    前記復調信号に対してエラー検出を行って第1エラー信号(17)を生成し、
    前記第1エラー信号(17)をトランスポートプロセッサ(60)に転送し、
    同期信号(32)を前記トランスポートプロセッサ(60)に転送して前記第1エラー信号(17)を所定のデータパケットに対応付けて、
    前記トランスポートプロセッサ(60)によって受信される前記同期信号(32)に応じて第2エラー信号(31)を生成する工程を含むことを特徴とする方法。
  19. 前記第2エラー信号(31)を一連の個別フレームとして生成する工程を更に含み、各フレームの期間はそれぞれ対応するデータパケットよりも長いことを特徴とする請求項18記載の方法。
  20. 各第2エラー信号フレームを対応するデータパケットが開始する前に開始させ、
    各第2エラー信号フレームを対応するデータパケットが終止した後に終止させる工程を更に含むことを特徴とする請求項18記載の方法。
  21. 前記エラー検出工程はリードソロモンエラー検出/補正を適用することを特徴とする請求項19記載の方法。
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