JP2008193601A - データ送信装置及びそのプログラム、並びに、データ受信装置及びそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】データ伝送装置1は、伝送データのデータ構造体をデータ領域ごとに配置するデータ構造体配置手段(パケット配置手段)10と、データ領域において、データ構造体の先頭データから配置された最初のデータ構造体の先頭位置を特定する先頭ポインタ情報と、データ構造体の末尾データまで配置された最後のデータ構造体の末尾位置を特定する末尾ポインタ情報とを生成するポインタ情報生成手段11と、データ領域ごとに誤り検出符号を付加する誤り検出符号付加手段12と、制御領域とデータ領域とを予め定められたフレーム構造として構成するとともに、先頭ポインタ情報と末尾ポインタ情報とを制御領域に付加するフレーム化手段13と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
これらのISDB−SやDVB−Sは、映像や音声を符号化した符号化データであるMPEG−2(Moving Picture Experts Group-2)トランスポートストリーム(以下、TSと呼ぶ)の伝送に適した方式である。
この場合、ISDB−SやDVB−Sでは、IPパケット等をMPEG−2TSのデータとして伝送している。すなわち、ISDB−SやDVB−Sでは、IPをMPEG−2TSの上位層と位置づけ、IPパケットをMPEG−2TSのデータとして伝送している。
ISDB−S:ARIB(Association of Radio Industries and Businesses;社団法人電波産業会) STD−B20,「衛星デジタル放送の伝送方式」,平成13年5月31日,3.0版 DVB−S:ETSI(European Telecommunications Standards Institute;欧州電気通信標準化協会) EN 300 421,「Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite services」,1997年8月,V1.1.2
このため、前記したISDB−S等は、例えば、データ伝送において、伝送誤りが発生したパケットを無効化等する場合、伝送誤りが発生したパケットの範囲を特定するために、MPEG−2TSとは別にパケットの先頭やデータ長を管理する必要があり、実現困難であるという問題点がある。
そして、データ送信装置は、誤り検出符号付加手段によって、データ構造体配置手段で配置されたデータ領域ごとに誤り検出符号を付加する。これによって、受信装置側では、データ領域ごとに伝送誤りを検出することができる。なお、誤り検出符号は、単に誤りを検出するための符号であってもよいし、誤り訂正可能な符号であってもよい。
そして、データ送信装置は、フレーム化手段によって、制御領域とデータ領域とを予め定められたフレーム構造として構成するとともに、先頭ポインタ情報と末尾ポインタ情報とを、制御領域に付加することで伝送フレームを生成する。
これによって、伝送フレーム上のデータ構造体の位置が、制御領域に付加されたポインタ情報によって特定されることになる。
さらに、データ送信プログラムは、ポインタ情報生成手段によって、データ構造体を配置したデータ領域において、データ構造体の先頭データから配置された最初のデータ構造体の先頭位置を特定する先頭ポインタ情報と、データ構造体の末尾データまで配置された最後のデータ構造体の末尾位置を特定する末尾ポインタ情報とを生成する。
そして、データ送信プログラムは、フレーム化手段によって、制御領域とデータ領域とを予め定められたフレーム構造として構成するとともに、先頭ポインタ情報と末尾ポインタ情報とを、制御領域に付加することで伝送フレームを生成する。
そして、データ受信装置は、誤り検出手段によって、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う。これによって、データ領域単位で伝送誤りが検出されることになる。
そして、データ受信装置は、データ構造体抽出手段によって、先頭ポインタ情報に基づいて、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、データ構造体を抽出する。
そして、データ受信プログラムは、誤り検出手段によって、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う。
そして、データ受信プログラムは、データ構造体抽出手段によって、先頭ポインタ情報に基づいて、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、データ構造体を抽出する。
そして、データ受信装置は、誤り検出手段によって、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う。
このとき、データ無効化手段は、無効化したデータ構造体の先頭データから、同期パターンを書き込む。これによって、伝送誤りが発生し、無効化したパケットであっても、パケットの同期をとることが可能になる。
そして、データ受信装置は、データ構造体抽出手段によって、先頭ポインタ情報に基づいて、データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、データ構造体を抽出する。
請求項1〜5に記載の発明によれば、フレーム構造のデータ領域と、そのデータ領域に配置するデータ構造体とが独立したデータ構造となっている場合であっても、先頭ポインタ情報及び末尾ポインタ情報によって、データ構造体の配置を特定することができる。これによって、受信側でデータ構造体のデータ長を意識することなく、データ構造体の配置を容易に認識することができる。
また、請求項3に記載の発明によれば、データ構造体の先頭データや末尾データがデータ領域に含まれていない場合であっても、当該データ領域がデータ構造体の先頭データや末尾データを含まない旨を示すことを、ポインタ情報で表現することができる。これによって、ポインタ情報として、ポインタの位置を指し示す情報と、データ構造体の先頭データや末尾データを含まない旨を示す情報とを、同一の領域で表現することができ、伝送効率を高めることができる。
[伝送フレームの構造について]
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係るデータ送信装置が、伝送路に対して送信する伝送信号の伝送フレームの構造について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るデータ送信装置が送信する伝送信号の伝送フレームの構造を説明するための説明図である。
固定長のパケット(データ構造体)の一般的な場合の状態を、図1の※1に示す。
以下、デジタル信号の伝送データを、伝送フレーム単位で送信するデータ送信装置及び当該伝送フレームを受信するデータ受信装置について説明を行う。
まず、図2を参照して、本発明の実施形態に係るデータ送信装置の構成について説明を行う。図2は、本発明の実施形態に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図である。
また、パケット配置手段10は、スロット内に配置したパケットごとの配置位置(アドレス)を配置結果としてポインタ情報生成手段11に出力する。
また、スロット内にパケットの末尾データまで配置されたパケットが存在しない場合、スロット内の位置を示すポインタとして存在しない値(スロット内を指し示す最大位置よりも大きい又は最小位置よりも小さい値)を末尾ポインタ情報として使用することとする。
例えば、スロット長を4862バイトとし、ポインタを表すために2バイトを用いる場合、先頭ポインタ情報は“0”〜“4861”、末尾ポインタ情報は“1”〜“4862”が有効は値となる。そこで、スロット内の位置を示すポインタとして存在しない値として、各ポインタの値を“65535”(0xFFFF)とする。
なお、ここでは、スロット内に1つのパケットが配置された例を示しているが、スロット内に複数のパケットが配置された場合は、パケットの先頭データが存在する最初のパケットの先頭データの位置を示すポインタを先頭ポインタとし、パケットの末尾データが存在する最後のパケットの末尾データの位置を示すポインタを末尾ポインタとする。
図2に戻って、データ送信装置1の構成について説明を続ける。
ここでは、誤り検出符号付加手段12は、スロットごとのデータに対し、畳み込み符号、BCH(Bose Chaudhuri Hocquengham)符号、RS(Reed Solomon)符号、LDPC(Low-Density Parity Check)符号、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号等の誤り検出符号を付加して、フレーム化手段13に出力する。なお、ここでいう誤り検出符号には、誤り訂正能力を兼ね備えた誤り訂正・検出符号を含んでいる。
ここでは、フレーム化手段13は、スロット構成手段13aと、ポインタ情報付加手段13bと、同期パターン付加手段13cとを備えている。
なお、フレーム化手段13は、ポインタ情報や同期パターン以外にも、スロットごとのデータの種別(TSパケット、IPパケット等)等、伝送制御のための制御情報をTMCCに付加し、伝送フレームを構成する。
図7に示すように、本発明においては、「スロット/データ種別情報」、「同期パターンバイト長」、「同期パターン」及び「ポインタ情報」を追加してTMCCを構成している。
「同期パターン」は、パケットの同期を行う際の基準となる信号列である。この同期パターンは、伝送するパケットに固有のパターンである。なお、この同期パターンの使用方法については、後記するデータ受信装置の説明において行うことにする。
また、図8(b)に示すように、スロット#N内にパケットP2の先頭ポインタ及びP2の前のパケットの末尾ポインタが存在する場合、ポインタ情報付加手段13bは、TMCCの先頭ポインタ情報に先頭ポインタの値Dを設定し、TMCCの末尾ポインタ情報に末尾ポインタの値Cを設定する。
また、図8(d)に示すように、スロット#N内に先頭ポインタ及び末尾ポインタが存在しない場合、ポインタ情報付加手段13bは、TMCCの先頭ポインタ情報及び末尾ポインタ情報にともに“0xFFFF”を設定する。
これによって、スロット内のパケットの先頭データが存在する最初のパケットの先頭データの位置と、パケットの末尾データが存在する最後のパケットの末尾データの位置とが、ポインタ情報により特定されることになる。
図2に戻って、データ送信装置1の構成について説明を続ける。
ここでは、変調手段14は、TMCCとスロットとをそれぞれ指定された変調方式で変調する。また、TMCCの変調には、その内容の重要性から、スロットの変調よりも高い伝送誤り耐性を有する変調方式を用いることが望ましい。例えば、変調手段14は、TMCCについてはBPSK、スロットについては8PSKでそれぞれ変調する。
次に、図3を参照(構成については適宜図2参照)して、本発明の実施形態に係るデータ送信装置の動作について説明を行う。図3は、本発明の実施形態に係るデータ送信装置の動作を示すフローチャートである。
そして、データ送信装置1は、ポインタ情報生成手段11によって、ステップS11で配置されたパケットの配置結果に基づいて、スロット内において、パケットの先頭データから配置された最初のパケットの先頭位置を示すポインタ情報(先頭ポインタ情報)と、パケットの末尾データまで配置された最後のパケットの末尾位置を示すポインタ情報(末尾ポインタ情報)とを生成する(ステップS12)。
そして、データ送信装置1は、フレーム化手段13のスロット構成手段13aによって、ステップS13で誤り検出符号が付加されたスロットと、当該スロットに対する制御情報を付加したTMCCとを、予め定められた伝送フレーム構造として構成し、伝送フレームを生成する(ステップS14)。
そして、データ送信装置1は、変調手段14によって、TMCCとスロットとをそれぞれ異なる変調方式で変調して、デジタル変調信号を生成する(ステップS16)。
次に、図4を参照して、本発明の実施形態に係るデータ受信装置の構成について説明を行う。図4は、本発明の実施形態に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図である。
ここでは、フレーム復号手段21は、スロット抽出手段21aと、ポインタ情報抽出手段21bと、同期パターン抽出手段21cとを備えている。
そして、誤り検出手段22は、誤りを検出したか否かを示す検出結果とともに、スロットのデータをデータ無効化手段23に出力する。
(1)規格等によってパケットエラーを示すことが可能であればそれを利用する。例えば、パケットがMPEG−2TSパケットの場合、トランスポートエラーインジケータの値を“1”にセットする。
(2)規格等によって無効パケットが定義されていればそれを利用する。例えば、パケットがMPEG−2TSパケットの場合、PID(パケット識別子)を“0x1FFF”(ヌルパケットを示す)に置換する。
(3)ヌルデータに置換する。例えば、すべての値を“1”又は“0”にする。
これによって、例えば、図9(a)の場合、スロット#(N−1)とスロット#Nとに跨ったパケットと、スロット#N内のパケットP1と、スロット#Nとスロット#(N+1)とに跨ったパケットとが無効化される。また、図9(b)の場合、スロット#(N−1)とスロット#Nとに跨ったパケットと、スロット#Nとスロット#(N+1)とに跨ったパケットP2とが無効化される。また、図9(c)の場合、スロット#(N−1)とスロット#Nとに跨ったパケットP3と、スロット#Nとスロット#(N+1)とに跨ったパケットとが無効化される。さらに、図9(d)の場合、スロット#(N−1)からスロット#(N+1)に跨ったパケットP4が無効化される。
図4に戻って、データ受信装置2の構成について説明を続ける。
ここでは、パケット抽出手段24は、データ無効化手段23によって無効化されたパケットを含んだスロットごとに、先頭ポインタ情報で示されるポインタから逐次データを読み出すことで、パケットを抽出する。
なお、ここでは、データ受信装置2を、復調手段20を含んで構成したが、復調手段20を復調装置として外部に備える構成としてもよい。この場合、フレーム復号手段21は、復調装置から復調信号を入力する。
次に、図5を参照(構成については適宜図4参照)して、本発明の実施形態に係るデータ受信装置の動作について説明を行う。図5は、本発明の実施形態に係るデータ受信装置の動作を示すフローチャートである。
そして、データ受信装置2は、フレーム復号手段21によって、ステップS21で復調された復調信号から、フレーム同期信号を検出し、伝送フレームごとに復号する(ステップS22)。このとき、スロット抽出手段21aが、復調信号からスロットのデータを抽出する。また、ポインタ情報抽出手段21bが、復調信号のTMCCからポインタ情報(先頭ポインタ情報、末尾ポインタ情報)を抽出し、同期パターン抽出手段21cが、TMCCから同期パターンを抽出する。
なお、これらのポインタ情報等の各種情報は、ステップとしては図示しないが、予め定めたスロットの探索範囲分だけ図示を省略した記憶手段に記憶しておく。
ここで、スロットの誤りが検出されなかった場合(ステップS23でNo)、データ受信装置2は、ステップS26に進む。
一方、スロットの誤りが検出された場合(ステップS23でYes)、データ受信装置2は、データ無効化手段23によって、誤りが検出されたスロットよりも前に伝送された直近の末尾ポインタ情報で示される末尾位置と、当該スロットよりも後に伝送された直近の先頭ポインタ情報で示される先頭位置との間のデータを、誤りを有するパケットとして無効化する(ステップS24)。
そして、データ受信装置2は、パケット抽出手段24によって、ステップS22で抽出された先頭ポインタ情報に基づいて、スロットごとのデータからパケットを抽出する(ステップS26)。
例えば、ここでは、スロットと当該スロットに対応するTMCCとを伝送フレームとして伝送することとしているが、データ送信装置から、TMCCの制御情報をスロットに対して数フレーム分先行して送信することとしてもよい。これによって、データ受信装置では、TMCCの制御情報により、スロットの構成等を事前に解析することができるため、受信処理を高速化することができる。
10 パケット配置手段(データ構造体配置手段)
11 ポインタ情報生成手段
12 誤り検出符号付加手段
13 フレーム化手段
13a スロット構成手段
13b ポインタ情報付加手段
13c 同期パターン付加手段
14 変調手段
2 データ受信装置
20 復調手段
21 フレーム復号手段
21a スロット抽出手段(データ領域抽出手段)
21b ポインタ情報抽出手段
21c 同期パターン抽出手段
22 誤り検出手段
23 データ無効化手段
24 パケット抽出手段(データ構造体抽出手段)
Claims (8)
- データ構造体の連続した伝送データを、当該データ構造体の構造とは独立した1又は複数のデータ領域と、当該データ領域に対する制御情報を付加する制御領域とをフレーム構造として有する伝送フレームにして送信するデータ送信装置であって、
前記伝送データのデータ構造体を前記データ領域ごとに配置するデータ構造体配置手段と、
このデータ構造体配置手段で配置されたデータ領域ごとに誤り検出符号を付加する誤り検出符号付加手段と、
前記データ構造体を配置したデータ領域において、データ構造体の先頭データから配置された最初のデータ構造体の先頭位置を特定する先頭ポインタ情報と、データ構造体の末尾データまで配置された最後のデータ構造体の末尾位置を特定する末尾ポインタ情報とを生成するポインタ情報生成手段と、
前記制御領域と前記データ領域とを予め定められた前記フレーム構造として構成するとともに、前記先頭ポインタ情報と前記末尾ポインタ情報とを、前記制御領域に付加するフレーム化手段と、
を備えることを特徴とするデータ送信装置。 - 前記フレーム化手段は、前記制御領域と前記データ領域とを構成する際に、前記制御領域を、前記データ領域以上に高い伝送誤り耐性を有する変調方式を用いて変調を行う領域にフレーム化することを特徴とする請求項1に記載のデータ送信装置。
- 前記ポインタ情報生成手段は、前記データ領域に前記データ構造体の先頭データから配置されたデータ構造体が存在しない場合に、前記データ領域内を指し示す最大位置よりも大きい又は最小位置より小さい値として前記先頭ポインタ情報を生成し、前記データ領域に前記データ構造体の末尾データまで配置されたデータ構造体が存在しない場合に、前記データ領域内を指し示す最大位置よりも大きい又は最小位置より小さい値として前記末尾ポインタ情報を生成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のデータ送信装置。
- 前記フレーム化手段は、送受信間で前記データ構造体を同期させるための予め定めた同期パターンを前記制御領域に付加することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のデータ送信装置。
- データ構造体の連続した伝送データを、当該データ構造体の構造とは独立した1又は複数のデータ領域と、当該データ領域に対する制御情報を付加する制御領域とをフレーム構造として有する伝送フレームにして送信するために、データ送信装置のコンピュータを、
前記伝送データのデータ構造体を前記データ領域ごとに配置するデータ構造体配置手段、
このデータ構造体配置手段で配置されたデータ領域ごとに誤り検出符号を付加する誤り検出符号付加手段、
前記データ構造体を配置したデータ領域において、データ構造体の先頭データから配置された最初のデータ構造体の先頭位置を特定する先頭ポインタ情報と、データ構造体の末尾データまで配置された最後のデータ構造体の末尾位置を特定する末尾ポインタ情報とを生成するポインタ情報生成手段、
前記制御領域と前記データ領域とを予め定められた前記フレーム構造として構成するとともに、前記先頭ポインタ情報と前記末尾ポインタ情報とを、前記制御領域に付加するフレーム化手段、
として機能させることを特徴とするデータ送信プログラム。 - 請求項1に記載のデータ送信装置から送信された伝送フレームを受信するデータ受信装置であって、
前記伝送フレームからデータ領域ごとのデータを抽出するデータ領域抽出手段と、
前記伝送フレームから制御領域に付加されている先頭ポインタ情報及び末尾ポインタ情報を抽出するポインタ情報抽出手段と、
前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う誤り検出手段と、
この誤り検出手段で誤りが検出された場合に、前記誤りが検出されたデータ領域よりも前に伝送された直近の末尾ポインタ情報で示される末尾位置と、当該データ領域よりも後に伝送された直近の先頭ポインタ情報で示される先頭位置との間のデータを、誤りを有するデータ構造体として無効化するデータ無効化手段と、
前記先頭ポインタ情報に基づいて、前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、前記データ構造体を抽出するデータ構造体抽出手段と、
を備えることを特徴とするデータ受信装置。 - 請求項1に記載のデータ送信装置から送信された伝送フレームを受信するために、データ受信装置のコンピュータを、
前記伝送フレームからデータ領域ごとのデータを抽出するデータ領域抽出手段、
前記伝送フレームから制御領域に付加されている先頭ポインタ情報及び末尾ポインタ情報を抽出するポインタ情報抽出手段、
前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う誤り検出手段、
この誤り検出手段で誤りが検出された場合に、前記誤りが検出されたデータ領域よりも前に伝送された直近の末尾ポインタ情報で示される末尾位置と、当該データ領域よりも後に伝送された直近の先頭ポインタ情報で示される先頭位置との間のデータを、誤りを有するデータ構造体として無効化するデータ無効化手段、
前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、前記無効化手段で無効化されたデータ構造体以外のデータ構造体を、前記先頭ポインタ情報に基づいて抽出するデータ構造体抽出手段、
として機能させることを特徴とするデータ受信プログラム。 - 請求項4に記載のデータ送信装置から送信された伝送フレームを受信するデータ受信装置であって、
前記伝送フレームからデータ領域ごとのデータを抽出するデータ領域抽出手段と、
前記伝送フレームから制御領域に付加されている先頭ポインタ情報及び末尾ポインタ情報を抽出するポインタ情報抽出手段と、
前記伝送フレームから制御領域に付加されている同期パターンを抽出する同期パターン抽出手段と、
前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとに、当該データ領域に付加されている誤り検出符号に基づいて誤り検出を行う誤り検出手段と、
この誤り検出手段で誤りが検出された場合に、前記誤りが検出されたデータ領域よりも前に伝送された直近の末尾ポインタ情報で示される末尾位置と、当該データ領域よりも後に伝送された直近の先頭ポインタ情報で示される先頭位置との間のデータを、誤りを有するデータ構造体として無効化するデータ無効化手段と、
前記先頭ポインタ情報に基づいて、前記データ領域抽出手段で抽出されたデータ領域ごとのデータから、前記データ構造体を抽出するデータ構造体抽出手段と、を備え、
前記データ無効化手段が、前記データ構造体を無効化する際に、前記同期パターン抽出手段で抽出された同期パターンを前記データ構造体の先頭に書き込むことを特徴とするデータ受信装置。
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