JP2007511977A - ビデオデータ無線伝送システム - Google Patents

Abstract

ソース機器１２からデジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）又は高精細度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）データが送信機基板１６に供給され、送信機基板１６には遷移時間最短差動信号受信機受信機１４が実装されており、ＴＭＤＳ受信機１４は、ＤＶＩ又はＨＤＭＩデータを表す３つのデータ及び１つのクロック物理信号ストリームを出力する。このストリームは、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ（１８）によってＩ、Ｑデータに変換され、無線送信機（２０）に供給され、変調され、アップコンバートされ、そして、近くにある表示装置に伝送される。その際、データは送信機チップ上でベースバンドビデオデータに変換されない。表示装置は、送信機基板（１６）と本質的に逆である受信機基板（２７）を備える。

Description

本発明は、一般的には、デジタル無線マルチメディアシステムに関し、特に、ビデオデータ無線伝送システムに関する。

関連出願

本出願は、２００３年１１月１７日に出願した米国特許仮出願番号６０／５２０，５８８の優先権を主張する。

著作権の表示

本願明細書の一部の開示は、著作権保護の対象となる内容を含んでいる。著作権者は、本願明細書又は開示内容の複製が特許商標庁の特許ファイル又は記録と同じものである場合には、異議を申し立てないが、それ以外の場合には、全て著作権を留保する。

デジタルビデオデータは、ソース機器、例えばコンピュータ又はセットトップボックス（ＳＴＢ）から表示装置、例えばビデオモニタ又は娯楽用の表示装置に、デジタルビジュアルインタフェース（Digital Visual Interface：以下、ＤＶＩという。）と高精細度マルチメディアインタフェース（High Definition Multi-Medial Interface、：以下、ＨＤＭＩ）として知られている２つのプロトコルのうち１つを用いて、関連したオーディオデータ及び制御機能とともに伝送することができる。ＤＶＩは、主としてコンピュータ用に開発され、ＨＤＭＩは、主としてデジタル表示装置用に開発されたものであり、両方とも有線伝送を目的としたものである。

本明細書で認識されるように、テーブル上の空間を確保し、室内における人の移動を容易にするとともに視界を広げるためには、最少限の配線を使って、表示装置上でマルチメディアを観られるようにすることが望ましい。本明細書で理解されるように、特に、電源線は天井裏や壁の中を通っているが、データ伝送用の配線は、多くの場合、天井裏や壁の中を通っていないので、例えば、プロジェクタは天井に取り付け、プラズマディスプレイ又は液晶高精細度（ＨＤ）テレビジョン表示装置は壁に取り付け、邪魔になる配線をなくし、表示用のマルチメディアデータを受信できるようにすることが、望ましい。

なお、本発明がただの無線伝送システムではないことは、明らかである。具体的には、非圧縮マルチメディア、例えば非圧縮高精細（high definition：以下、ＨＤという。）ビデオを搬送するには帯域幅が十分でない無線リンク、例えばＩＥＥＥ８０２．１１（ｂ、ｇ、a）を用いて、圧縮マルチメディアビデオ（標準精細度又は高精細度）を伝送しなければならない場合、ソース機器側では比較的高価な圧縮モジュールが、表示装置側では伸長モジュールが必要とされる。幾つかの無線リンク、例えばＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）の帯域幅は、圧縮ＨＤビデオを搬送するには十分であるが、非圧縮のＳＤ又はＨＤビデオを搬送するには不十分である。また、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）では、その無線リンクの距離が十分に長く（部屋を越えており）、送信装置の隣の部屋で検出することができるので、著作権保護が必要とされる場合がある。

このことを考慮し、本発明は、非圧縮マルチメディア、特にＨＤビデオとして知られている予想以上に膨大なジャンルの非圧縮マルチメディアの短距離無線通信に特に適した非常に短距離で、好ましくは指向性があり、広帯域の無線リンクの必要性を認識したものである。

如何なる場合でも、上述したように、ＤＶＩ規格では、無線伝送を想定していない。本発明は、以下のことを認識している。ＤＶＩ受信機のチップは、ＤＶＩデータの無線短距離伝送を達成するために、ＤＶＩのクロック、データ及び制御機能を表す１つのクロックライン及び３つのデータ物理信号ストリームが供給され、これらを２４ビットのベースバンドビデオデータと７つの制御ラインに分離することができる。ベースバンドビデオデータは、プロセッサに供給され、プロセッサは、これらの信号を再多重化して「同相成分」のＩ信号と「直交成分」のＱ信号を生成し、これらの信号は、無線周波数にアップコンバート（変調）され、ＤＶＩ送信機のチップによって無線で送信される。ＤＶＩ受信機のチップは、上述の処理とは逆の処理を実行して、１つのクロックラインと３つのデータ物理信号ストリームを生成し、これらの信号は、表示装置を駆動するドライバに送られる。

本明細書で初めて認識されるように、上述したシステムは、有用であるが、更に簡単にすることができる。したがって、その解決法を明細書で説明する。

本発明に係るビデオデータ無線伝送システムは、第１の基板上に構成された遷移時間最短差動信号（transition minimized differential signaling：以下、ＴＭＤＳという。）受信機を備え、このＴＭＤＳ受信機は、デジタルビジュアルインタフェース（digital visual interface：以下、ＤＶＩという。）データ又は高精細度マルチメディアインタフェース（high definition multi-media interface：以下、ＨＤＭＩという。）データが供給される。送信機プロセッサは、第１の基板上に構成され、ＴＭＤＳ受信機からデータが供給される。送信機プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：以下、ＦＧＰＡという。）又は特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：以下、ＡＳＩＣという。）によって実現される。第１の基板上の無線送信機は、送信機プロセッサからデータが供給され、データを無線で送信する。

また、このビデオデータ無線伝送システムは、無線送信機からのデータを受信する無線受信機と、無線受信機からデータが供給される受信機プロセッサとを備える。この受信機プロセッサは、送信機プロセッサと同様に、ＦＧＰＡ又はＡＳＩＣによって実現される。

ＴＭＤＳ送信機は、受信機プロセッサからデータが供給され、ＤＶＩデータを表示装置に入力信号として出力する。このように、本発明に係るビデオデータ無線伝送システムは、処理中に、データをベースバンドビデオ信号に変換しない。

好ましくは、送信機プロセッサは、クロックを安定化させる位相同期ループ（ＰＬＬ）回路と、入力データを安定化させるジッタ除去回路とを備え、また、データを差動符号化する前に、データに前方誤り訂正（forward error correction）符号化を適用する。送信機プロセッサは、ＴＭＤＳ受信機から供給される３つデータ及び１つのクロックＴＭＤＳストリームに対応したＩ、Ｑデータを無線送信機に出力する。

他の側面として、本発明では、ビデオデータを物理信号ストリーム受信機に供給し、ビデオデータを物理信号ストリームに変換し、物理信号ストリームを、無線送信機による変調に適したデータに変換する。変換動作は、如何なる時点においても、データをベースバンドに変換することなく実行され、そして、データは、無線で伝送される。本発明では、データを受信し、受信データから復調データを再生する。そして、復調データを物理信号ストリームデータに変換し、これらの変換動作は、同様に、如何なる時点においても、データをベースバンドに変換せず実行される。データは、物理信号ストリーム送信機を用いて、表示装置に出力される。

更に他の側面として、デジタルビデオデータ送信機は、送信機プロセッサを備え、送信機プロセッサは、デジタルビデオデータを表す物理信号ストリームが供給され、デジタルビデオデータを表すベースバンドの情報に変換することなく、物理信号ストリームに基づいて、無線送信機による処理に適した直交信号を出力する。

また、更に他の側面として、デジタルビデオデータ受信機は、受信機プロセッサを備え、受信機プロセッサは、復調直交信号が供給され、デジタルビデオデータを表すベースバンド情報に変換することなく、復調直交信号に基づいて、デジタルビデオデータを表す物理信号ストリームを出力する。

以下、本発明に係るビデオデータ無線伝送システムに詳細、構造及び動作について、図面を参照して説明する。なお、図面では、同じ部分には、同じ符号を付している。

図１は、本発明に係るビデオデータ無線伝送システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、ビデオデータ無線伝送システム１０は、ＤＶＩデータ又はＨＤＭＩデータのソース機器１２を備え、このソース機器１２は、セットアップボックス、ラップトップコンピュータ又は他のマルチメディアコンピュータ、又はサーバからなる。あるいは、衛星放送受信機、地上波放送受信機又はケーブル受信機であってもよく、ＤＶＤプレーヤ又は他のマルチメディアソース機器であってもよい。

マルチメディアデータは、送信機基板１６に搭載された物理信号受信機１４に供給される。この送信機基板１６は、好ましくは、その全ての部品を単一の基板上に搭載している。好ましい実施の形態では、物理信号受信機１４は、遷移時間最短差動信号（transition minimized differential signaling：以下、ＴＭＤＳという。）受信機である。

物理信号受信機１４の出力は、送信機プロセッサ１８に供給され、この送信機プロセッサ１８は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：以下、ＡＳＩＣという。）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：以下、ＦＧＰＡという。）によって実現することができる。送信機プロセッサ１８は、以下に説明する送信アンテナ２２を介した無線送信機２０による無線伝送のための処理に基づいて、データを処理する。更に、送信機プロセッサ１８は、以下に説明するように、無線送信機２０によって、例えばＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ又は同様の変調方式をサポートする場合には、特に、マルチメディアデータをＩ、Ｑ直交信号に変換する。また、表示装置用の付加制御信号が、ビデオデータストリームに多重化される。また、技術的に知られている無線伝送の原理に基づいたエラー訂正を行うこともでき、更に、必要に応じて、データの暗号化を採用することもできる。

何れの場合も、マルチメディアデータは、無線リンクを介して受信機アンテナ２４に無線で伝送され、受信機アンテナ２４は、マルチメディアデータを、受信機基板２７に搭載された無線受信機２６に供給する。この受信機基板２７は、好ましくは、その全ての部品を単一の基板上に搭載している。本発明の原理に基づき、無線リンクの搬送波の周波数は、リンク上の信号が部屋の外で受信できないように、十分に高くされている。また、マルチメディアデータは、コンテンツを不正にコピー（bootlegging）することが基本的には維持できない程の大量のデータを毎秒伝送するように、非圧縮データ形式で無線リンク上を伝送してもよく、好ましくはないが、あるデータは圧縮してもよい。また、必要に応じて、マルチメディアデータを圧縮形式で伝送してもよい。無線送信機２０と無線受信機２６（したがって、その間の無線リンク）は、好ましくは、一定の（変化しない、単一の）周波数、約６０ＧＨｚで動作し、より好ましくは、５９ＧＨｚ〜６４ＧＨｚの範囲で動作し、また、無線リンクのデータ転送速度は、好ましくは一定であり、且つ最低でも２ギガビット／秒（２．０Ｇｂｐｓ）である。ＤＱＰＳＫを使用する場合、無線リンクのデータ転送速度は、２．２Ｇｂｐｓであり、このデータ転送速度は、約２．５Ｇｂｐｓとすることもできる。すなわち、無線リンクの帯域幅は、一定の２．５ＧＨｚとすることができる。

このことから、無線送信機２０は、好ましくは、技術的に知られている原理に基づいて符号化を行うエンコーダを備えている。データは、３０．１２５ＧＨｚの変調器によって約３０ＧＨｚで変調され、サブハーモニックミキサ（subharmonic mixer）によって６０ＧＨｚにアップコンバートされ、無線リンク上を伝送される。上述した広帯域チャンネル及び簡単な変調方式、例えばＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ又は８ＰＳＫ等を用いることにより、高いデータ転送速度の簡単なビデオデータ無線伝送システムを実現することができる。例えば、ＤＱＰＳＫを用いた場合、シンボル転送速度の２倍のデータ転送速度を実現することができる。８ＰＳＫの場合、３．３Ｇｂｐｓのデータ転送速度を実現することができる。

無線受信機２６は、無線送信機２０と相補的な回路であり、すなわち、ダウンコンバータと、６０ＧＨｚの復調器と、デコーダとを備える。如何なる場合も、無線受信機２６からのＩ、Ｑデータは受信機プロセッサ２８に供給され、受信機プロセッサ２８は、エラー訂正を行うとともに、Ｉ、Ｑデータから３つのデータ物理信号ストリームを再生する。受信機プロセッサ２８は、例えばＡＳＩＣ又はＦＰＧＡによって実現することができる。受信機プロセッサ２８の出力は、ＴＭＤＳ送信機３０に供給され、ＴＭＤＳ送信機３０は、マルチメディアデータをケーブル又は他の配線を介して表示装置３２に供給する。表示装置３２は、メディアプレーヤ、例えばＤＶＤプレーヤ、テレビジョン受信機、他のプレーヤの一部であってもよい。表示装置３２は、マルチメディアデータを（暗号化されている場合は）復号し、データに基づく画像を画面、例えば陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示パネル（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、又は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パネル、プロジェクタのスクリーン等に表示する。

以上の説明から、ビデオデータ無線伝送システム１０が、完全なＤＶＩ又はＨＤＭＩ受信機を送信機基板１６内に含まず、また、完全なＤＶＩ又はＨＤＭＩ送信機を受信機基板２７内に含んでいないことは、当業者に明らかである。したがって、ビデオデータ無線伝送システム１０は、ソース機器１２から受信される１つのクロックラインと３つのデータ物理信号ストリームからなるＴＭＤＳストリームから、２４ビット（ライン）のベースバンドビデオデータ及び７つの制御信号を導出又は変換しておらず、また、表示装置３２にデータを出力する前に、送信機基板１６から無線リンクを介して受信されるＩ、Ｑ信号をベースバンドビデオデータに変換することも行っていない。

本発明では、送信機基板１６の部品（物理信号受信機１４と送信機プロセッサ１８）を、シングルチップ又は個別の基板上に構成してもよい。実際には、送信機基板１６は、ソース機器１２に内蔵されている。同様に、受信機基板２７の部品（受信機プロセッサ２８とＴＭＤＳ送信機３０）は、シングルチップ上に実装し、必要に応じて、表示装置３２に内蔵してもよい。

図２と図３は、送信基板１６と受信機基板２７のそれぞれの動作を説明するための機能ブロック図である。図２のブロック３４において、ソース機器１２からＤＶＩデータが供給され、ブロック３６において、物理信号受信機１４によって３つのデータ物理信号ストリームに変換される。

３つのデータ物理信号ストリームは、送信機プロセッサ１８に供給され、ブロック３８において、送信機プロセッサ１８は、技術的に知られている位相同期ループ（ＰＬＬ）の原理を用いて、信号クロックを安定化させ、また、技術的に知られているジッタ除去の原理に基づき、３つのデータ物理信号ストリームのジッタを除去する。ブロック４０において、安定化された３つのデータ及び１つのクロックの物理信号ストリームは、２つのストリームに多重化される。また、必要に応じ、ブロック４０において、送信機プロセッサ１８は、前方誤り訂正符号化を適用し（例えば、リードソロモン誤り訂正符号化を適用し）、データをランダム化し、差動符号化する。

ブロック４２において、重要なことに、送信機プロセッサ１８は、３つのデータ物理信号ストリームを、直交変調Ｉデータと直交変調Ｑデータに変調して無線送信機２０に供給する。ブロック４４において、無線送信機２０は、データをアップコンバートし、技術的に知られている無線伝送の原理に基づいて、データを無線で送信する。

図３に示すように、ブロック４６において、無線受信機２６は、データを受信し、Ｉ、Ｑデータにダウンコンバートする。Ｉ、Ｑデータは、受信機プロセッサ２８に供給され、ブロック４８において、受信機プロセッサ２８は、データを分離して、３つのデータ及び１つのクロック物理信号ストリームを再生する（及び、必要に応じて、従来の機能、例えば復号等を実行することもできる）。３つのデータ物理信号ストリームは、ＴＭＤＳ送信機３０に供給され、ブロック５０において、表示装置３２に供給され、表示される。

本発明に係るビデオデータ無線伝送システムの特定の実施の形態について、詳細に説明したが、この実施の形態は、本発明の目的を完全に達成できるものであり、本発明の好ましい実施の形態であり、したがって、本発明によって広く意図される趣旨を代表するものであり、本発明の範囲は、他の実施の形態をも包含することは当業者にとって明らかであり、したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。なお、特許請求の範囲において、単数で記載される構成要素は、明確な記載がない限り「１つの及びただ１つの」を意味するのではなく、「１つ以上」を意味する。

特許請求の範囲に含まれるシステム又は装置は、本発明で解決しようとする何れの課題の一つ一つには対応していない。更に、明細書における構成要素、構成部品、方法のステップは、特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かに関わらず、公開されることを目的としたものではない。特許請求の範囲の構成要素は、「・・・する手段」という語句を用いて明示的に記載されていない限り、また、方法クレームの場合は、構成要素が「動作」ではなく「ステップ」として記載されていない限り、米国特許法第１１２条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ.§１１２）第６パラグラフの規則の下で解釈はされない。特許請求の範囲で用いているが、ここでは定義を示してない用語は、全て、本明細書及びファイル履歴に矛盾しない通常の慣用的な意味で用いられている。

本発明に係るビデオデータ無線伝送システムの構成を示すブロック図である。 送信機ロジックのフローチャートである。 受信機ロジックのフローチャートである。

Claims (8)

1. 第１の基板（１６）上に構成され、デジタルビジュアルインタフェースデータと高精細度マルチメディアデータのうち少なくとも１つを受信する遷移時間最短差動信号受信機（１４）と、
   上記第１の基板（１６）上にフィールドプログラマブルゲートアレイと特定用途向け集積回路のうちの１つから構成され、上記遷移時間最短差動信号受信機（１４）からのデータが供給される送信機プロセッサ（１８）と、
   上記送信機プロセッサ（１８）からデータが供給される無線送信機（２０）と、
   上記無線送信機（２０）からのデータを受信する無線受信機（２６）と、
   フィールドプログラマブルゲートアレイと特定用途向け集積回路のうちの１つから構成され、上記無線受信機（２６）からデータが供給される受信機プロセッサ（２８）と、
   上記受信機プロセッサ（２８）からデータが供給され、デジタルビジュアルインタフェースデータと高精細度マルチメディアデータのうち少なくとも１つを表示装置に入力信号として出力する遷移時間最短差動信号送信機（３０）とを備えるビデオデータ無線伝送システム。
2. 処理中にデータをベースバンドビデオ信号に変換しないことを特徴とする請求項１記載のビデオデータ無線伝送システム。
3. 上記送信機プロセッサ（１８）は、クロックを安定化させる位相同期ループ回路を備えることを特徴とする請求項１記載のビデオデータ無線伝送システム。
4. 上記送信機プロセッサ（１８）は、入力データを安定化させるジッタ除去回路を備えることを特徴とする請求項１記載のビデオデータ無線伝送システム。
5. 上記送信機プロセッサ（１８）は、データを差動符号化する前に、データに前方誤り訂正符号化を適用することを特徴とする請求項１記載のビデオデータ無線伝送システム。
6. 上記送信機プロセッサ（１８）は、Ｉ、Ｑデータを上記無線送信機（２０）に出力することを特徴とする請求項１記載のビデオデータ無線伝送システム。
7. 上記送信機プロセッサ（１８）は、上記遷移時間最短差動信号受信機（１４）から３つの遷移時間最短差動信号データ及び１つの遷移時間最短差動信号クロックのストリームが供給されることを特徴とする請求項６記載のビデオデータ無線伝送システム。
8. デジタルビデオデータを表す物理信号ストリームが供給され、該デジタルビデオデータを表すベースバンドの情報に変換することなく、該物理信号ストリームに基づいて、無線送信機（２０）の処理に適した直交信号を出力する送信機プロセッサ（１８）を備えるデジタルビデオデータ送信機。

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