JP2008211587A - Ip/rf converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、IPマルチキャストを用いた地上デジタル放送の再送信技術におけるIP/RF変換装置に関する。 The present invention relates to an IP / RF conversion apparatus in a terrestrial digital broadcast retransmission technique using IP multicast.
現在、地上デジタル放送の早期普及を目的として、主に難視聴地域を対象としたIPマルチキャストによる放送波の再送信技術(以下、「IP再送信」という)に関する検討がなされている。今後、IP再送信に対応したセットトップボックス(STB)やLANインターフェースを持つテレビが開発され、FTTH(Fiber To The Home)等に代表されるブロードバンドインターネットサービスの利用者が、IP再送信による地上デジタル放送を視聴可能になることが予想される。 Currently, for the purpose of early dissemination of digital terrestrial broadcasting, studies are being conducted on broadcast wave retransmission technology by IP multicast (hereinafter referred to as “IP retransmission”) mainly for difficult viewing areas. In the future, TVs with set-top boxes (STBs) and LAN interfaces that support IP retransmission will be developed, and users of broadband Internet services such as FTTH (Fiber To The Home) will be able to The broadcast is expected to be viewable.
IPネットワークを介して地上デジタル放送信号を配信する従来の代表的な方式は、受信側にSTBを設置してTS信号をそのまま復調する方式である。この方式では、MPEG復調用のPCRクロックの再生は行われていたが、OFDM変調に必要な高精度のIFFTサンプリングクロックは再生されていない(非特許文献1参照)。 A conventional typical method for distributing a terrestrial digital broadcast signal via an IP network is a method in which an STB is installed on the receiving side and a TS signal is demodulated as it is. In this system, the PCR clock for MPEG demodulation is reproduced, but the high-accuracy IFFT sampling clock necessary for OFDM modulation is not reproduced (see Non-Patent Document 1).
将来的に、IP再送信された地上デジタル放送をSTB又はIP対応TVで受信し視聴する場合においても、宅内の各部屋にLAN配線がなされている戸建住宅およびマンションはまだ少数であり、宅内の任意の部屋でユーザが視聴することは困難である。 In the future, even when terrestrial digital broadcasts that have been retransmitted by IP are received and viewed on an STB or IP-compatible TV, there are still a few detached houses and condominiums where LAN wiring is provided in each room in the house. It is difficult for the user to view in any room.
地上デジタル放送対応チューナ付テレビも、現在、着実に普及しているものの、これらの買い替え需要が起こるには今後さらに10数年の時間がかかると考えられる。ビデオレコーダ等のビデオ周辺機器を考慮すると、当面は、現行のRF信号入力を備えたビデオ機器への対応が必須である。 TVs with tuners compatible with digital terrestrial broadcasting are now steadily spreading, but it will take more than 10 years before these replacement demands occur. Considering video peripheral devices such as video recorders, for the time being, it is essential to support video devices with current RF signal inputs.
そこで、IPマルチキャストで宅内まで送信された放送信号を再度、地上デジタル放送形式のRF信号とし、既設の宅内同軸配線を利用して配信可能とするIP/RF変換方式が検討されている。 Therefore, an IP / RF conversion method is being studied in which a broadcast signal transmitted to the home by IP multicast is again converted into an RF signal in a terrestrial digital broadcast format and can be distributed using an existing home coaxial wiring.
地上デジタル放送では、放送波出力としてOFDM(Orthogonal Frequency domain Multiplexing)変調を採用している。ヌル(Null)パケット又はダミーバイト等を付加してビットレートを32.508Mbpsに調整した放送TS(Transport Stream)パケットと呼ばれる信号をOFDM変調器に入力する。放送局では、MPEG2エンコード時のPCR(Program Clock Reference)付加、放送TSパケットへの再多重処理及びOFDM変調器の逆フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)処理を、高精度・高安定な共通の発振器を用いて同期させている。これにより、時間的に安定な放送信号を生成し、送信できる。 In terrestrial digital broadcasting, OFDM (Orthogonal Frequency domain Multiplexing) modulation is adopted as broadcast wave output. A signal called a broadcast TS (Transport Stream) packet in which the bit rate is adjusted to 32.508 Mbps by adding a null packet or a dummy byte is input to the OFDM modulator. In broadcasting stations, the addition of PCR (Program Clock Reference) at the time of MPEG2 encoding, remultiplexing to broadcast TS packets, and inverse fast Fourier transform (IFFT) processing of OFDM modulators are common in high precision and high stability. It is synchronized using an oscillator. Thereby, a time-stable broadcast signal can be generated and transmitted.
IP/RF変換方式の場合、IPネットワークを介して受信したIP信号から放送TS信号に相当するデータを抽出し、OFDM信号に再変換する必要がある。IP信号受信側でローカルに用意するクロック信号と、IP信号から抽出されるTS信号とは非同期である。従って、バッファのオーバーフローもアンダフローも発生しない安定したOFDM変調動作のためには、受信TSパケットから従属同期クロックを生成する必要がある。 In the case of the IP / RF conversion method, it is necessary to extract data corresponding to a broadcast TS signal from an IP signal received via an IP network and reconvert it into an OFDM signal. The clock signal prepared locally on the IP signal receiving side and the TS signal extracted from the IP signal are asynchronous. Therefore, in order to perform a stable OFDM modulation operation in which neither buffer overflow nor underflow occurs, it is necessary to generate a dependent synchronization clock from the received TS packet.
演奏所から離れた遠隔地でOFDM変調を行う技術として、STL(Studio-Transmitter Link)やTTL(Transmitter-Transmitter Link)がある。高精度・高安定なクロックをGPSに同期する方法、データと別線を用いてクロックを送信する方法、及び、SDH(Synchronous Data Hierarchy)回線を用いた同期系のクロックに演奏所・送信所を同期させる方式などが考えられる(非特許文献2参照)。
非特許文献2に記載の技術は、安価に実現できるものではなく、個人宅内で使用できるような安価なIP/RF変換装置に利用できるものではない。 The technique described in Non-Patent Document 2 cannot be realized at low cost, and cannot be used for an inexpensive IP / RF conversion device that can be used in a private house.
本発明は、安価に実現できるIP/RF変換装置を提示することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an IP / RF conversion device that can be realized at low cost.
上記の課題を解決するため、本発明に係るIP/RF変換装置は、放送TSパケットを搬送するIPパケットを受信するIPパケット受信装置と、当該IPパケット受信装置で受信されたIPパケットから当該放送TSパケットを抽出し、送信側での時間順に整列して出力する放送TSパケット処理装置と、当該放送TSパケット処理装置から供給される当該放送TSパケットから、OFDM変調に必要な同期クロックを抽出し、当該同期クロックと当該放送TSパケットとを同期出力するクロック抽出装置と、当該クロック抽出装置からの当該放送TSパケットを、当該クロック抽出装置からの当該同期クロックに同期してOFDM変調するOFDM変調装置とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an IP / RF conversion apparatus according to the present invention includes an IP packet receiving apparatus that receives an IP packet carrying a broadcast TS packet, and an IP packet received by the IP packet receiving apparatus. The TS packet is extracted, and the broadcast TS packet processing apparatus that outputs the TS packets arranged in time order on the transmission side, and the synchronization clock necessary for OFDM modulation is extracted from the broadcast TS packet supplied from the broadcast TS packet processing apparatus. A clock extraction device for synchronously outputting the synchronous clock and the broadcast TS packet, and an OFDM modulation device for OFDM-modulating the broadcast TS packet from the clock extraction device in synchronization with the synchronous clock from the clock extraction device It is characterized by comprising.
本発明によれば、簡易な構成で、IP再送信された放送TSパケットからRF信号を生成できる。送信側から放送TSパケットに同期したクロックを別系統で伝送する必要が無いので、システム構成が簡潔になり、コストを大幅に低減できる。 According to the present invention, an RF signal can be generated from a broadcast TS packet retransmitted by IP with a simple configuration. Since there is no need to transmit the clock synchronized with the broadcast TS packet from the transmission side from the transmission side, the system configuration is simplified and the cost can be greatly reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例を使用するIP再送信システムの概略構成ブロック図を示す。図2は、放送TSパケットの構造を示す。図3は、図1に示すIP再送信システムにおける放送TSパケットの変遷を示す。 FIG. 1 shows a schematic block diagram of an IP retransmission system using an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the structure of a broadcast TS packet. FIG. 3 shows the transition of broadcast TS packets in the IP retransmission system shown in FIG.
送信装置10は、地上デジタル放送波から個々のチャンネルの放送TSパケットを分離する複数の地上デジタルチューナ12−1〜12−nを具備する。放送TSパケットは、図2に示すように、204バイトの固定長であり、1バイトの同期バイト(16進数表記で”0x47”)、187バイトのデータ部、8バイトのISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting)情報、及び8バイトのパリティからなる。ISDB−T情報部には、受信側で再度OFDM変調を行うための変調パラメータなどの制御情報が含まれている。
The
TS/IP変換装置14−1〜14−nは、対応するチューナ12−1〜12−nからの放送TSパケットをRTP(Real-time Transport Protocol)パケット化し、更にIPパケット化する。例えば、各TS/IP変換装置14−1〜14−nは、図3(1),(2)に示すように、例えば7個の放送TSパケットを1つのRTPパケットにまとめる。各RTPパケットには、図3(2)に示すように、RTPヘッダが付加される。各TS/IP変換装置14−1〜14−nは更に、図3(2),(3)に示すように、各RTPパケットをIPパケットに変換する。各IPパケットにはIPヘッダが付加される。 The TS / IP converters 14-1 to 14-n convert the broadcast TS packets from the corresponding tuners 12-1 to 12-n into RTP (Real-time Transport Protocol) packets, and further convert them into IP packets. For example, each TS / IP converter 14-1 to 14-n collects, for example, seven broadcast TS packets into one RTP packet as shown in FIGS. As shown in FIG. 3B, an RTP header is added to each RTP packet. Each TS / IP converter 14-1 to 14-n further converts each RTP packet into an IP packet as shown in FIGS. 3 (2) and 3 (3). An IP header is added to each IP packet.
各TS/IP変換装置14−1〜14−nで生成されたIPパケットは、映像配信サーバ16に供給される。映像配信サーバ16は、各TS/IP変換装置14−1〜14−nからのIPパケットを、IP網20を介して、ユニキャスト、マルチキャスト又はブロードキャストにより、ユーザ宅のIP/RF変換装置30に送信する。映像配信サーバ16は、IP網20での伝送エラーに備えて、FEC(Forward Error Correction)によりIPパケットを誤り訂正符号化する。IP網20とIP/RF変換装置30との間には、網終端装置又はIPルータ等のゲートウエイが介在することもあるが、図1では、省略してある。
The IP packets generated by the TS / IP conversion devices 14-1 to 14-n are supplied to the
IP/RF変換装置30は、IP網20を介して送信装置10から送信されたIPパケットを受信する。IP網20のジッタにより、各IPパケットは、図3(4)に示すように、時間的に前後してIP/RF変換装置30に到達する。これを補償するために、RTPプロトコルを使用する。
The IP /
IP/FEC処理装置32−1〜32−nは地上デジタル放送の各チャンネルに対応して設けられている。IP/FEC処理装置32−1〜32−nは、特許請求の範囲のIPパケット受信装置として機能する。 The IP / FEC processing devices 32-1 to 32-n are provided corresponding to the respective channels of terrestrial digital broadcasting. The IP / FEC processing devices 32-1 to 32-n function as the IP packet receiving device in the claims.
各IP/FEC処理装置32−1〜32−nは、対応するチャンネルの受信IPパケットを処理し、FECにより伝送エラーを訂正し、IP網20でのジッタを解消したパケットを出力する。より具体的には、到着したパケットの欠落と順序入れ替えの発生を検出する。FEC処理により欠損パケットを復元する。そして、送信側と同じパケット順となるように、各パケットを再配置する。例えば、RTPの場合、RTPヘッダ内のシーケンス番号からパケットの欠損と順序の入れ替えを検出する。FEC処理のためにIP/FEC処理装置32−1〜32−nには適当なサイズのバッファが用意されている。このバッファを使って、図3(5)に示すように、IP網20内で発生したRTPパケットのジッタが吸収される。
Each IP / FEC processing device 32-1 to 32-n processes the received IP packet of the corresponding channel, corrects the transmission error by FEC, and outputs the packet in which the jitter in the
図1では、地上デジタルのチャンネル毎にIP/FEC処理装置32−1〜32−nを設けたが、単一のIP/FEC処理装置の後段に、処理済みのRTPパケットをチャンネル毎に対応するタイムスタンプ処理装置34−1〜34−nに分配する分配装置を配置してもよい。この場合、単一のIP/FEC処理装置とその後段の分配装置が、特許請求の範囲のIPパケット受信装置となる。 In FIG. 1, the IP / FEC processing devices 32-1 to 32-n are provided for each terrestrial digital channel, but processed RTP packets are provided for each channel after the single IP / FEC processing device. You may arrange | position the distribution apparatus distributed to the time stamp processing apparatuses 34-1 to 34-n. In this case, the single IP / FEC processing device and the subsequent distribution device are the IP packet receiving device in the claims.
タイムスタンプ処理装置34−1〜34−nは、対応するIP/FEC処理装置32−1〜32−nからのRTPパケットのRTPヘッダからタイムスタンプを抜き出し、当該タイムスタンプに基づく出力タイミングで、図3(6)に示すように、各RTPパケット内の各受信放送TSパケットを順次、時間的に整列して出力する。これにより、受信放送TSパケットは、送信側の送出間隔とほぼ同じタイミングで再生されたことになる。タイムスタンプ処理装置34−1〜34−nは、特許請求の範囲の放送TSパケット処理装置として機能する。 The time stamp processing devices 34-1 to 34-n extract time stamps from the RTP headers of the RTP packets from the corresponding IP / FEC processing devices 32-1 to 32-n and output timings based on the time stamps. As shown in 3 (6), the received broadcast TS packets in each RTP packet are sequentially output in time alignment. As a result, the received broadcast TS packet is reproduced at almost the same timing as the transmission interval on the transmission side. The time stamp processing devices 34-1 to 34-n function as broadcast TS packet processing devices in the claims.
各クロック抽出装置36−1〜36−nは、対応するタイムスタンプ処理装置34−1〜34−nからの受信放送TSパケットからクロックを抽出し、受信放送TSパケットと抽出したクロックとをOFDM変調装置38−1〜38−nに出力する。各クロック抽出装置36−1〜36−nにより抽出又は生成されるクロックは、いわゆる従属同期クロックである。 Each clock extractor 36-1 to 36-n extracts a clock from the received broadcast TS packet from the corresponding time stamp processor 34-1 to 34-n, and OFDM modulates the received broadcast TS packet and the extracted clock. Output to devices 38-1 to 38-n. The clock extracted or generated by each of the clock extracting devices 36-1 to 36-n is a so-called subordinate synchronous clock.
図4は、クロック抽出装置36−1〜36−nの概略構成ブロック図を示す。タイムスタンプ処理装置34−1〜34−nからの受信放送TSパケットは、バッファ50と同期バイト検出装置52に入力する。
FIG. 4 shows a schematic block diagram of the clock extractors 36-1 to 36-n. Received broadcast TS packets from the time stamp processing devices 34-1 to 34-n are input to the
バッファ50は、入力する受信放送TSパケットを逐次、取り込む。このときのバッファ50の書き込みクロックには、バッファアンダフローが発生しない程度の周波数で動作するローカル発振器を用いるか、前段のタイムスタンプ処理装置34−1〜34−nからデータを転送するためのインターフェースで用いられるクロックを流用すればよい。
The
同期バイト検出装置52は、受信放送TSパケットの先頭1バイトに配置される同期バイトを検出して、トリガー信号をPLL周波数シンセサイザ54に出力する。同期バイト検出装置52に入力する放送TSパケットは、放送局においてOFDM変調器に入力されるものと同様の放送TS形式であり、そのビットレートは32.508(=512×4/63)Mbpsで固定されている。従って、同期バイト検出装置52の出力するトリガー信号のレートは、19.9kHz(=512×4/63×1/(204byte×8bit))となる。PLL周波数シンセサイザ54は、19.9kHzのトリガー信号に同期して、32.508MHzの従属同期クロックを生成する。
The synchronization
PLL周波数シンセサイザ54の32.508MHzの出力クロックは、バッファ50に読出し用クロックとして供給される。即ち、バッファ50は、PLL周波数シンセサイザ54の出力クロックに従い、記憶する受信放送TSパケットを読み出す。バッファ50から読み出された受信放送TSパケットは、対応するOFDM変調装置38−1〜38−nに供給される。
The 32.508 MHz output clock of the
PLL周波数シンセサイザ54の出力クロックは、分周器56にも供給される。分周器56は、PLL周波数シンセサイザ54の出力クロックを1/4分周し、周波数8.127(=512/63)MHzのクロックを生成する。生成されたクロックは、抽出クロック、又は送信側に従属同期したクロックとして、対応するOFDM変調装置38−1〜38−nに供給される。
The output clock of the
このようにして、送信側に従属同期した8.127MHzのクロックと、このクロックに同期した受信放送TSパケットが、各OFDM変調装置38−1〜38−nに供給される。各OFDM変調装置38−1〜38−nは、対応するクロック抽出装置36−1〜36−nからの受信放送TSパケットをOFDM変調し、放送波と同じOFDM信号を生成する。OFDM変調の逆フーリエ変換処理(IFFT)に、対応するクロック抽出装置36−1〜36−nからの抽出クロックを利用する。これにより、非常に簡易な構成で、放送TSパケットを搬送するOFDM信号を生成できる。 In this way, the 8.127 MHz clock dependently synchronized with the transmission side and the received broadcast TS packet synchronized with this clock are supplied to each of the OFDM modulators 38-1 to 38-n. Each of the OFDM modulators 38-1 to 38-n performs OFDM modulation on the received broadcast TS packet from the corresponding clock extractor 36-1 to 36-n, and generates the same OFDM signal as the broadcast wave. Extracted clocks from the corresponding clock extracting devices 36-1 to 36-n are used for the inverse Fourier transform processing (IFFT) of OFDM modulation. This makes it possible to generate an OFDM signal that carries broadcast TS packets with a very simple configuration.
混合器40は、各OFDM変調装置38−1〜38−nから出力されるOFDM信号を混合する。混合器40の混合結果は、いわゆる、地上デジタル放送のRF信号になっている。混合器40の出力信号は、例えば、宅内の地上デジタル放送対応の同軸ケーブルを介して各部屋の地上デジタルチューナ又は地上デジタル対応テレビに伝送される。これにより、IP再送信された地上デジタル放送を各部屋で視聴できる。
The
IP網20での遅延を補償する手段としてRTPを利用する実施例を説明したが、その他の遅延補償手段を利用できることは明らかである。上記実施例では、ネットワークのジッタに対するタイミング補正を行うためのタイムスタンプを使用しているが、他のタイムスタンプ方式を用いてもよい。
Although an embodiment using RTP as means for compensating for delay in the
送信装置10が、各放送局から直接、放送TSパケットを受信できる場合、地上デジタルチューナ12−1〜12−nが不要になることは明らかである。
It is obvious that the digital terrestrial tuners 12-1 to 12-n are not necessary when the
クロック抽出装置36−1〜36−nは、IPネットワーク以外の他の伝送手法を用いて放送TS信号を配信し、遠隔地でOFDM変調を行うシステムに適用可能である。 The clock extracting devices 36-1 to 36-n can be applied to a system that distributes a broadcast TS signal using a transmission method other than the IP network and performs OFDM modulation at a remote location.
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。 Although the invention has been described with reference to specific illustrative embodiments, various modifications and alterations may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the claims. This is obvious to an engineer in the field to which the present invention belongs, and such changes and modifications are also included in the technical scope of the present invention.
10:送信装置
12−1〜12−n:地上デジタルチューナ
14−1〜14−n:TS/IP変換装置
16:映像配信サーバ
20:IP網
30:IP/RF変換装置
32−1〜32−n:IP/FEC処理装置
34−1〜34−n:タイムスタンプ処理装置
36−1〜36−n:クロック抽出装置
38−1〜38−n:OFDM変調装置
40:混合器
50:バッファ
52:同期バイト検出装置
54:PLL周波数シンセサイザ
56:分周器
10: Transmitters 12-1 to 12-n: Terrestrial digital tuners 14-1 to 14-n: TS / IP converter 16: Video distribution server 20: IP network 30: IP / RF converters 32-1 to 32-2. n: IP / FEC processor 34-1 to 34-n: Time stamp processor 36-1 to 36-n: Clock extractor 38-1 to 38-n: OFDM modulator 40: Mixer 50: Buffer 52: Synchronous byte detector 54: PLL frequency synthesizer 56: Frequency divider
Claims (5)
当該IPパケット受信装置で受信されたIPパケットから当該放送TSパケットを抽出し、送信側での時間順に整列して出力する放送TSパケット処理装置(34−1〜34−n)と、
当該放送TSパケット処理装置から供給される当該放送TSパケットから、OFDM変調に必要な同期クロックを抽出し、当該同期クロックと当該放送TSパケットとを同期出力するクロック抽出装置(36−1〜36−n)と、
当該クロック抽出装置からの当該放送TSパケットを、当該クロック抽出装置からの当該同期クロックに同期してOFDM変調するOFDM変調装置(38−1〜38−n)
とを具備することを特徴とするIP/RF変換装置。 IP packet receivers (32-1 to 32-n) for receiving IP packets carrying broadcast TS packets;
Broadcast TS packet processing devices (34-1 to 34-n) that extract the broadcast TS packets from the IP packets received by the IP packet receiving device and arrange them in time order on the transmission side;
A clock extraction device (36-1 to 36-36) that extracts a synchronization clock necessary for OFDM modulation from the broadcast TS packet supplied from the broadcast TS packet processing device and outputs the synchronization clock and the broadcast TS packet in synchronization. n) and
OFDM modulation device (38-1 to 38-n) that performs OFDM modulation on the broadcast TS packet from the clock extraction device in synchronization with the synchronous clock from the clock extraction device
An IP / RF converter characterized by comprising:
当該チャンネル毎のOFDM変調装置の出力信号を混合する混合器(40)を更に具備する
ことを特徴とするIP/RF変換装置。 For each channel of terrestrial digital broadcasting, comprising a unit comprising the broadcast TS packet processing device, the clock extraction device and the OFDM modulation device,
An IP / RF converter characterized by further comprising a mixer (40) for mixing the output signal of the OFDM modulator for each channel.
当該TSパケット処理装置からの当該放送TSパケットを一時記憶するバッファ(50)と、
当該TSパケット処理装置からの当該放送TSパケットの同期バイトを検出し、当該放送TSパケットに同期するトリガー信号を出力する同期バイト検出装置(52)と、
当該トリガー信号に従い、当該バッファに記憶される当該放送TSパケットの読出しに使用されるクロックを生成するクロック生成装置(54)と、
当該クロック生成装置で生成される当該クロックを所定周波数に分周し、当該同期クロックを出力する分周器(56)
とを具備し、
当該バッファは、当該クロック生成装置により生成される当該クロックに従い、記憶する放送TSパケットを読み出す
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のIP/RF変換装置。 The clock extractor is
A buffer (50) for temporarily storing the broadcast TS packet from the TS packet processing device;
A synchronization byte detection device (52) for detecting a synchronization byte of the broadcast TS packet from the TS packet processing device and outputting a trigger signal synchronized with the broadcast TS packet;
A clock generation device (54) for generating a clock used for reading the broadcast TS packet stored in the buffer according to the trigger signal;
A frequency divider (56) for dividing the clock generated by the clock generator into a predetermined frequency and outputting the synchronous clock
And
The IP / RF conversion apparatus according to claim 1 or 2, wherein the buffer reads a broadcast TS packet to be stored in accordance with the clock generated by the clock generation apparatus.
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