JP2011114469A - 放送信号伝送システム、送信装置、受信装置、および放送信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地上デジタル放送を通信ネットワーク経由で伝送する場合に必要な伝送帯域を低減し、かつ、受信装置の回路規模を低減して多チャンネル同時伝送を現実的なものとする。
【解決手段】送信装置１００は、地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するＩＱデータ抽出部２０と、抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するＩＰ出力部３０とを備える。受信装置２００は、通信ネットワーク１５０を介して前記ＩＰパケット化されたＩデータおよびＱデータを受信するＩＰ受信部４０と、ＩデータおよびＱデータを抽出し、抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部５０と、生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するＲＦ信号生成部６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビジョン放送、特に地上デジタル・テレビジョン放送の放送信号を通信ネットワーク経由で伝送する放送伝送システムに関する。

地上デジタル・テレビジョン放送（地上デジタル放送）は、我が国において２００３年１２月に本放送が始まり、近年、固定受信用受信機および携帯受信機（いわゆるワンセグ携帯端末）が急速に普及してきている。

地上デジタル放送などをＩＰ（Internet Protocol）伝送する場合、日本では二つの方式が実現されている。その一つは伝送データとしてトランスポートストリーム(ＴＳ)を用いるもので、通信ネットワーク経由で受信したトランスポートストリームを受信装置側で直交周波数分割多重変調方式(ＯＦＤＭ: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)で変調するものである（特許文献１，２参照）。

もう一つは、複数のＯＦＤＭ変調信号を複数の波長の光信号に変換し、多重化して伝送し、それを受信装置側で再度、電気信号に変換するものである。

特開２００８−２１１５８７号公報 特開２００８−２４４７０４号公報

上記二つの方式のうち、伝送データとしてトランスポートストリームを利用する方式は、受信側の装置でＯＦＤＭ変調信号を生成する必要があり、放送局と同じレベルの変調回路で対応する必要がある。そのため、受信装置の回路規模が非常に大きくなるという問題がある。例えば１０チャンネル程度の変調器を小さなユニットに組み込むには装置コストの点で採用が困難であった。

また、地上デジタル放送のＲＦ信号から光信号に直接変調する方式では、ＩＰネットワークと混載させる場合、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式で伝送することにより干渉を防ぐことができるが、光ケーブルが長くなると信号の減衰を補うためにブースタが必要になる。そのため、ＩＰネットワークであるにも関わらず、ＣＡＴＶ伝送と同じような対処が必要となり、本質的な問題がある。

このような理由から、既存の通信ネットワークシステムに地上デジタル放送をいかに対応させるかが、大きな課題であった。

本発明はこの課題を解決するため、地上デジタル放送を通信ネットワーク経由で伝送する場合に必要な伝送帯域を低減し、かつ、受信装置の回路規模を軽減することを企図する。また、通信ネットワーク経由で地上デジタル放送の多チャンネル同時伝送を現実的なものとすることを企図する。

本発明による放送信号伝送システムは、地上デジタル放送の放送信号を送信装置から受信装置へ通信ネットワーク経由で伝送する放送信号伝送システムである。その送信装置は、地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するＩＱデータ抽出手段と、抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するＩＰ出力手段とを備える。受信装置は、前記ＩＰパケット化されたＩデータおよびＱデータを受信するＩＰ受信手段と、ＩデータおよびＱデータを抽出し、抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するＲＦ信号生成手段とを備える。

このように本発明では、送信装置において、従来の地上デジタル放送のＲＦ信号をＯＦＤＭ変調する際の中間的な信号としての変調データである、ＯＦＤＭの各シンボルについてのキャリア毎のＩデータおよびＱデータをＩＰパケット化して通信ネットワーク上で伝送する。これにより、比較的低い伝送レートで地上デジタル放送をＩＰ伝送することが可能になる。

受信装置では受信したＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成し、ＲＦ信号を生成するのみでよいので、回路規模が低減される。

前記ＩＱデータ抽出手段は、前記ＲＦ信号を復調してＴＳ（Transport Stream）信号を生成する復調器と、この復調器により得られたＴＳ信号を符号化し、キャリア変調してＯＦＤＭフレーム構成データを得る手段とで構成し、前記ＯＦＤＭフレーム構成データからＩデータおよびＱデータを抽出することができる。

あるいは、前記ＩＱデータ抽出手段は、前記地上デジタル放送のＲＦ信号からベースバンド信号を得る手段と、このベースバンド信号からＩＱ信号を分離し、ＯＦＤＭのキャリア毎のＩデータおよびＱデータを生成する手段とで構成することもできる。

１シンボルのＩデータおよびＱデータを所定のビット幅（例えば７ビット）のデータに変換するデータ変換部をさらに有し、変換後のデータを前記ＩＰ出力手段に送るようにしてもよい。これにより、地上デジタル放送の通信に要する伝送レートが一層低減される。

この放送信号伝送システムを構成する送信装置、および受信装置としても本発明として把握することができる。

また、本発明による放送信号伝送方法は、地上デジタル放送の放送信号を送信装置から受信装置へ通信ネットワーク経由で伝送する放送信号伝送方法であって、送信装置で実行するステップとして、地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてＯＦＤＭのキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するステップと、抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するステップとを備え、受信装置で実行するステップとして、前記ＩＰパケット化されたＩデータおよびＱデータを受信するステップと、前記ＩデータおよびＱデータを抽出するステップと、抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するステップと、生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するステップ段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ＯＦＤＭの変調データをデジタルデータとして送信するため、通常のＩＰネットワークなどの通信ネットワークを利用して放送信号を伝送することができる。特に、１シンボルのＩＱデータを所定のビット幅のデータに変換して伝送することにより、伝送レートを低減することができる。

また、送信装置側でＯＦＤＭの複雑な変調データを生成するので、受信装置側でその回路部分が不要になり、受信装置の回路規模を大幅に軽減できる。

本発明の地上デジタル放送の送受信システムの概略構成を示した図である。 本発明の第１の実施の形態における送信装置の構成例を示す図である。 種々の変調方式の位相図である。 地上デジタル放送のモード３の場合の１つのＯＦＤＭフレームの構成を示した図である。 本発明の実施の形態におけるフレーム構成の変調データをどのように７ビットのデータに割り当てるかをテーブルとして示した図である。 図２内に示したＩＰパケット化回路の構成例を示す図である。 図６内に示した変調ＰＥＳデータ生成回路の構成例を示した図である。 本発明の実施の形態におけるシンボルロックパケット（ＳＬＰ）と７ビットデータのパケット化についての説明図である。 本発明の実施の形態における変調データ用ＰＴＳの説明図である。 図２の送信装置の変形例を示した図である。 第１の実施の形態における受信装置の構成例を示す図である。 図１１内の変調データ変換部で行うデータ変換に利用するデータ変換テーブルの例を示す図である。 送信時のＩＦＦＴクロックリファレンスの生成と受信装置のＩＦＦＴクロックの同期化についての説明図である。 図１１の受信装置における、パケット化した変調データの再生についての説明図である。 本発明の実施の形態における、多チャンネル同時配信の場合の送信装置の構成例を示した図である。 図１５に示した多チャンネル同時配信を行う送信装置に対応する受信装置の構成例を示した図である。 家庭内配信モジュールのような形態で家庭内等に配置された受信装置の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る送信装置の構成を示した図である。 図１８内に示したＩＱデータマッピング回路の内部構成例を示した図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の地上デジタル放送の送受信システムの概略構成を示している。

国際標準化されている地上デジタル放送には、米国が提案したＡＴＳＣ、欧州が提案したＤＶＢ−Ｔ、日本が提案したＩＳＤＢ−Ｔの３つの方式がある。ＩＳＤＢ−Ｔは、伝送特性の優秀性、伝送方式の柔軟性、サービスの多様性などの点で優れている。以下ではＩＳＤＢ−Ｔについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

このシステムは、地上デジタル放送をＩＰ信号に変換して通信ネットワーク１５０に出力する送信装置１００と、この送信装置１００に対して通信ネットワーク１５０を介して接続され、ＩＰ信号を受信して地上デジタル放送ＲＦ信号を生成し、出力する受信装置２００とからなる。このＲＦ信号はテレビ配線（例えば同軸ケーブル）を介して地上デジタル放送受信機に供給される。１台の送信装置１００に対して受信装置２００は同時に複数存在してもよい。

送信装置１００は、受信処理部１０と、ＩＱデータ抽出部２０と、ＩＰ出力部３０とを有する。受信処理部１０は、地上デジタル放送ＲＦ信号を受信して、ベースバンド信号を出力する。ＩＱデータ抽出部２０は、ベースバンド信号からデジタルデータとしてのＩＱデータを抽出し、出力する。ＩＰ出力部３０は、このＩＱデータをＩＰパケットに変換して通信ネットワーク１５０へ出力する。なお、後述するように、受信処理部１０は本発明において必須の要素ではない。

通信ネットワーク１５０としては、所定の通信速度が得られる任意のデジタル通信ネットワークであれば足りる。この通信路は有線を想定しているが、通信品質が保証されれば有線、無線を問わない。インターネットサービス用のＩＰネットワークの他、ＩＰネットワークと電話サービス用の電話網をＩＰ通信網として統合した次世代ＩＰネットワーク（ＮＧＮ）のような大容量通信ネットワークを含みうる。

受信装置２００は、通信ネットワーク１５０経由で受信したＩＰデータを受信するＩＰ受信部４０と、この受信したＩＰデータからＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部５０と、このＯＦＤＭ信号に基づいて地上デジタル放送のＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成部６０を有する。

図２に、本発明の第１の実施の形態における送信装置１００の構成例を示す。

受信処理部１０は、チューナ１１１を含む。チューナ１１１は、アンテナなどから地上デジタル放送ＲＦ信号（アナログ信号）を受信し、選択されたチャンネルのＩＦ信号を出力する。チューナ１１１の出力であるＩＦ信号はＯＦＤＭ復調器１１３に入力される。復調器１１３は、ＩＦ信号をＯＦＤＭ復調してＴＳ（Transport Stream）信号を生成し、ＯＦＤＭ変調部１２０へ送る。ＴＳは放送や通信で使用することを目的として標準化された１８８バイト単位の固定長パケットデータであり、通常、映像、音声、データを含む。

ＯＦＤＭ変調部１２０は、ＴＳ多重部１１５、外符号部１２１、階層分割部１２２、エネルギ拡散部１２３、バイトインターリーブ部１２４、畳込み符号化部１２５、キャリア変調部１２６、階層合成部１２７、周波数・時間インターリーブ部１２８、ＯＦＤＭフレーム構成部１２９を含む。このＯＦＤＭ変調部１２０の構成は従来の地上デジタル放送の送信装置の一部と同等の構成であり、各部の機能を以下に簡単に説明する。

ＴＳ多重部１１５は、必要に応じて複数のＴＳ（例えば、１セグメント用ＴＳ、フルセグの複数番組ＴＳ）を多重化する。

外符号部１２１は、パケット単位で外符号誤り訂正をかける部位である。外符号としてはＲＳ（リードソロモン）符号などが用いられる。

階層分割部１２２は、複数の階層で別々の処理をするために、ＴＳ多重部１１５から出力される多重化されたＴＳを再度分割する部位である。

エネルギ拡散部１２３は、デジタルデータにおいて同じ値（例えば"１"）が長く連続するような状況を排除するために一定の規則に従ったランダムデータを付加する部位である。この処理は階層毎に行われる。

バイトインターリーブ部１２４は、外符号で誤り保護されたデータがさらに後述する内符号で二重に誤り訂正がかけられることに関連し、内符号の復号をした後の外符号による誤り訂正の効果をより発揮させるために、外符号と内符号の間でバイト単位でのデータの並び替えを行う部位である。

畳込み符号化部１２５は、内符号としてたたみ込み符号を用いて符号化を行う部位である。

キャリア変調部１２６は、ビットストリームをデジタル変調の信号点（キャリアの位相と振幅で決まる）にマッピングすることにより、キャリアのＩ軸（同相成分）とＱ軸（直交成分）のデータに変換する部位である。マッピング前にデータを拡散するためのビットインターリーブ（ビット単位の並び替え）が実行される。キャリア変調の方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）等が利用される。これらの位相図をそれぞれ図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図中の(b0'-B1'), (b0'-b3'), (b0'-b5')は、それぞれの変調方式のビットインターリーブ後のビットストリームを表している。

階層合成部１２７は、デジタル変調のマッピングをされたデータが、各階層で使用するセグメント（データセグメント）単位に整理する部位である。

周波数・時間インターリーブ部１２８は、各データセグメントに割り振られたデータにそれぞれ時間インターリーブを施し、さらに、周波数的にもデータをランダムにする周波数インターリーブを施す部位である。

ＯＦＤＭフレーム構成部１２９は、データセグメントに振り分けられ周波数インターリーブと時間インターリーブを施されたデータを逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する前の前処理を行う部位である。この前処理は、データセグメントのデータに、パイロット信号等の付随信号を付加して、ＯＦＤＭセグメントフレーム（またはＯＦＤＭフレーム）と呼ばれるデータのブロックを生成する部位である。

後述するように、このＯＦＤＭセグメントフレームを逆フーリエ変換することにより、ＯＦＤＭ信号が生成される。ＩＦＦＴはフーリエ変換（ＦＦＴ）の逆の演算処理であり、周波数上のデータを時間上のデータに変換するものである。

このようにして、ＯＦＤＭフレーム構成として１フレームのデータがメモリ（図示せず）に構成される。

本実施の形態では、ＯＦＤＭフレーム構成の出力はデータ変換部１３０に入力され、７ビットデータに変換されて、ＩＰ出力部３０へ出力される。

図４に、モード３の場合の１つのＯＦＤＭフレームの構成を示す。ＯＦＤＭセグメントフレームには、２０４個のシンボルが含まれる。１つのシンボルには、ＯＦＤＭのすべてのキャリアの本数分の情報が含まれる。地上デジタル放送の受信機で信号を復調するために用いるパイロット信号であるＳＰ（Scattered Pilot）は、キャリア（周波数）方向において１２キャリアに１回、シンボル方向において４シンボルに１回挿入されている。

本構成例では、このＯＦＤＭフレームのデータを逆フーリエ変換することなく、ＩＰ伝送する。

そのために、ＩＰ出力部３０は、ＩＰパケット化回路１３２とＩＰ伝送回路１３３を含む。ＩＰパケット化回路１３２はＯＦＤＭフレーム構成のシンボルデータをＩＰ伝送用のパケットデータに変換する部位である。すなわち、ＯＦＤＭシンボルデータは、トランスポートストリームの１８８バイト構成に変換される。ＯＦＤＭシンボルデータはＰＥＳパケットで表現される。すなわち、実際のデータにＰＴＳを付加して表現する。また、送信側と受信側でのクロック同期を行うため、シンボルロックパケットを使う。これはＴＳのＰＣＲパケッと同じ役割である。シンボルロックパケット（ＳＬＰ）にはＩＦＦＴクロック（動作クロック）で駆動された３２ビットのカウント値が格納されている。また、変調モードやエマージェンシービットなど、放送ＴＳで使われているデータが配置されている。１８８バイトにパケット化されたデータは、本実施の形態では、ＩＰ伝送回路１３３でＰＲＯＭＰＥＧ形式で通信ネットワーク上へＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）伝送される。

特に限定するものではないが、本実施の形態では、米国のＩＰＴＶ伝送方式であるＰＲＯＭＰＥＧ形式の伝送を使用する。ＩＰＴＶ方式で取り扱っているのが、トランスポートストリーム形式なので、変調データをＭＰＥＧ２ストリームのように形式変換して送ることにより、ＩＰ伝送として、全世界のＩＰＴＶ伝送方式に載せることが可能となる。

地上デジタル放送のＩＰ伝送化においては、地上デジタル放送のどの段階のデータをネットワークに送出するかが問題となった。すなわち、トランスポートストリームレベルを伝送すれば、伝送レートは最小となるが受信側での変調回路は放送局と同じ回路規模で、家庭に多チャンネルのＯＦＤＭ変調器を設置するには無理がある。受信側の回路を最小限にするにはＲＦアップコンバータ前段の信号のＤ／Ａ変換データを送出すれば、対応可能であるが、その場合の伝送レートはシステムにもよるが、１４ビットデータとしてもサンプル周波数が６５ＭＨｚの場合、９１０Ｍｂｐｓとなり、伝送レートとしては許容できない。

そもそも、地上デジタル放送でＯＦＤＭ変調方式を採用した理由は空間に電波が発射された場合にＲＦ信号が引き起こすいろいろな諸問題 ゴースト、フェージングなどを改善するためであるが、有線通信路（例えば光ファイバ）でデジタル伝送する場合にはそのような問題は起こらない。そこで、本発明では、もともとの変調データを通信ネットワーク経由で伝送し、受信装置側でＩＦＦＴを実行することとした。

本実施の形態では変調データの伝送レートはＩＦＦＴクロックが８ＭＨｚ、データ幅が７ビットで、約３４Ｍｂｐｓと伝送データとして最低レベルのものとなる。また、ＩＦＦＴ前段のデータを伝送するので、受信装置の回路としては、ＩＦＦＴ回路とガードインターバル回路で実現できる。その結果、受信装置の回路規模縮小によるコスト低減が可能である。ＩＰマルチキャストによる１対多の送受信形態では受信装置のコスト低減が商品化上重要な要素であり、現実的な伝送レートとともに実現性が向上する。ＩＰマルチキャストとは、インターネットなどのＴＣＰ／ＩＰネットワーク上において、複数の相手に一斉に同じデータを送信する「マルチキャスト」を行なうためのＩＰの追加仕様のことである。マルチキャストアドレスと呼ばれる特殊なＩＰアドレスにデータが送信される。データはネットワークの途中のルータなどによって、配信先の数に応じて自動的に複製された上で配信されるので、送信者が行うデータの送信は一度だけでよい。

本実施の形態における他の特徴は、データ変換部１３０により、フレーム構成の変調データのビット幅を比較的小さい所定のビット数（本例では７ビット）で統一して表現することである。

そのためのデータ変換部１３０の動作について説明する。図５は、本実施の形態におけるフレーム構成の変調データをどのように７ビットのデータに割り当てるかをテーブルとして示したものである。この７ビットマップは、後述するＩＦＦＴ回路に入力される可能性のある全てのデータを、種類別に７ビットのデータに対応づけたものである。例えば、６４ＱＡＭはフルセグメント放送で用いるデータである。６４ＱＡＭでは、１シンボル（／１キャリア）につき、Ｉ＝３ビット、Ｑ＝３ビットで表現されるので、１シンボルのＩＱデータを表すには７ビットあれば足りる。１６ＱＡＭとＱＰＳＫはワンセグメント放送で用い、ＳＰ／ＣＰはパイロット信号として用いるデータである。その他、付加情報を送るためのＡＣ（Auxiliary Channel）１、ＡＣ２、伝送パラメータなどを送るためのＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）は、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Broadcast）の標準規格に記載されている付随データである。

これらのデータはいずれも６ビットより小さい。また、これらの総データ数は７ビットで表せるデータ数以下である。そこで、データの異なる種類を、例えば図５のように、７ビットで表せるデータ範囲の異なる範囲に割り当てる。

図示の例では、６４ＱＡＭはＩＱデータはデータ０（０ｘ００）から６３（０ｘ３Ｆ）まで、１６ＱＡＭのＩＱデータはデータ６４（０ｘ４０）から７９（０ｘ４Ｆ）まで、ＤＱＰＳＫのＩＱデータはデータ８０（０ｘ５０）からデータ９５（０ｘ５Ｆ）、ＱＰＳＫのＩＱデータはデータ９６（０ｘ６０）からデータ９９（０ｘ６３）、ＳＰ／ＣＰ信号はデータ１１２（０ｘ７０）からデータ１１５（０ｘ７３）、ＡＣ１信号はデータ１１６（０ｘ７４）からデータ１１９（０ｘ７７）、ＡＣ２信号はデータ１２０（０ｘ７８）からデータ１２３（０ｘ７Ｂ）、ＴＭＣＣ信号はデータ１２４（０ｘ７Ｃ）からデータ１２７（０ｘ７Ｆ）である。（０ｘは１６進数を表している。）なお、ＤＱＰＳＫはＩＳＤＢ−Ｔの実際の運用には使用されていないので、省略してもよい。以下の説明においても同様である。

例えば、６４ＱＡＭの場合、７ビットのＭＡＰ＿ＤＡＴＡ［６：０］と表記する場合（［６：０］の数値はビット０からビット６までのビットを表す）、最上位ビットであるＭＡＰ＿ＤＡＴＡ［６］は６４ＱＡＭの場合常に０となる。これにより、ＭＡＰ＿ＤＡＴＡ［６］が０のときは６４ＱＡＭであると認識できる。次に、ＭＡＰ＿ＤＡＴＡ［５：３］をＱ［２：０］に割り当て、ＭＡＰ＿ＤＡＴＡ［２：０］をＩ［２：０］に割り当てる。これにより７ビットのデータでＩＦＦＴ回路へ入力されるデータの元データ（ＩＱデータ等）を表記することができる。特に、パイロット信号等の付随信号にはＱ成分がないが、それも表記できる。

このように、データの種類を表す専用の複数ビットの識別用データを追加することなく、７ビットのデータで、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の各種変調方式のＩＱデータ、パイロット信号、ＴＭＣＣ、ＡＣ１、ＡＣ２などの付随信号を全て表記することができる。これにより、ネットワーク伝送のレートを最低限にすることができる。

ＩＳＤＢ−ＴのＭＯＤＥ３のＯＦＤＭ変調を考えると、フレーム構成は１シンボル当たり５６１７本のデータとなる。１フレームは２０４シンボル、１フレーム時間はガードインターバル１／８のとき、２３１．３３６ｍｓｅｃである。したがって、その場合のビットレートは、５６１７×７×２０４／０．２３１＝３４．７２３Ｍｂｐｓで伝送できる。

このように、５６１７本のキャリアにはそれぞれ、データ、パイロット信号、ＡＣデータ、ＴＭＣＣデータが配置されており、このデータを統一して７ビットで表記すれば、伝送時のデータを大幅に低減できる。

ＩＦＦＴ回路へ実際に入力されるデータは、同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）に別々に対応する二つのデータである。そのクロックレートは８ＭＨｚとして（これはＩＦＦＴの精度にも依存する）、１４ビット入力のＩＦＦＴ入力データであれば、伝送速度は、
（１４＋１４）×５６１７×２０４／０．２３１＝１３８Ｍｂｐｓ
になる。これに対して、７ビットのデータで伝送すると、
７×５６１７×２０４／０．２３１＝３４Ｍｂｐｓ
で済むことになる。

後述するＩＦＦＴ回路は、５６１７本のキャリア入力を変換して、時間軸データを生成するものである。その出力は５６１７本のキャリアが合体した時間軸のデータになる。ＩＦＦＴ回路の入力は本実施の形態では１４ビットのＩＱデータを必要とする場合を想定している。本実施の形態では、ＩＰ伝送を１４ビットのまま行う場合に比べて格段の効率の向上が図れる。

ＩＦＦＴへ入力される演算データは、ＩとＱのそれぞれについて１４ビットデータである。これを１４ビットで伝送すると、その分、伝送レートが高くなり、不適切となる。本発明者は、地上デジタル放送のＯＦＤＭ変調データとして最もビット数が大きいものが６４ＱＡＭのＩＱデータであって、これは６ビットで表すことができる、ということに着目した。そこで、伝送時には６４ＱＡＭを含めた全ての変調データを７ビット（図５）に分類し、それを受信装置２００側で後述するテーブル（図１２）を用いてＩＦＦＴ用に拡張することとした。

上述のように、日本のＩＳＤＢ−Ｔではフルセグメントは６４ＱＡＭ、ワンセグメントはＱＰＳＫで伝送している。セグメントごとに変調の深さを変更することで、移動体と固定受信機の両方をカバーしているところに特徴を有する。

このように変調データに複数の種類があり、これを混載させて伝送するには、それらのデータを上述したような方法でマッピングするのが好適な方法であることに想到した。もちろん、単一変調であれば必要ないが、キャリアにいろいろなパイロット信号も入る。このパイロット信号は、Ｉ成分しか含まない強力な信号で、これはキャリア番号が指定された特別な場所に組み込まれる。このような複数の種類の変調データおよびパイロット信号を各キャリアごとに乗せる必要があるが、本マッピングはこの要請に適している。

図６に、ＩＰパケット化回路１３２の構成例を示す。ＯＦＤＭフレーム構成の変調データは、トランスポートストリーム形式にするため、まず、ＰＥＳ（Packetized Elementary Stream）形式のデータに変換される。ＰＥＳ形式とはＰＴＳ（プレゼンテーションタイムスタンプ）をもった構造である。ＰＴＳは、８ＭＨｚのＩＦＦＴクロックをカウントするＩＦＦＴクロックカウンタ１４２から得られるＩＦＦＴクロックリファレンスの時間と連動しており、受信側にてＩＦＦＴクロックリファレンスとＰＴＳが合致したときに、ＩＦＦＴ変換したデータを出力させるようにする。そのために、ＰＴＳは現在のＩＦＦＴクロックリファレンスに所定のデータをプラスしたデータとなる。このプラスするデータをここでは変調データ再生用遅延オフセットデータとしている。受信側でのＩＦＦＴ変換にかかる時間を見越したデータをここに設定する。このオフセットデータはＩＦＦＴ回路の演算が速いと小さく、遅いと大きくなる。十分なオフセットを設定することで、どの受信機も支障なく再生できるようになる反面、過度に設定すると、必要なバッファ容量が大きくなるので、両条件を勘案したオフセット値とすることが望ましい。変調ＰＥＳデータ生成回路１４１はＰＴＳ付のＰＥＳデータを生成する。このＰＴＳ付のＰＥＳデータを変調データＰＥＳ→ＴＳ変換回路１４４でトランスポートストリームとする。

ＩＦＦＴクロックカウンタ１４２の出力から定期的にＳＬＰパケットを生成するのがＳＬＰパケット生成回路１４３である。また、通常のＩＰＴＶ伝送を可能とするためパケット生成回路１４５で、ＰＡＴ(Program Association Table)＋ＰＭＴ(Program Map Table)＋ＰＣＲ(Program Clock Reference)を生成する。これらの全てのＴＳを最後にマルチプレクス（ＭＵＸ）回路１４６で多重化する。

図７に、変調ＰＥＳデータ生成回路１４１の構成例を示す。

フレーム構成の変調データ１５１は、全キャリア本数（５６１７キャリア）×７ビット分のデータである。シンボル開始タイミングが発生するとＩＦＦＴクロックカウンタ１４２と変調データ再生用オフセットデータ１５２を加算したものを変調データＰＴＳ１５４としてＰＥＳデータを定義する。次に、受信側で余分なメモリを使わなくても済むように、フレーム構成の取り出しをＩＦＦＴ回路に合わせるように取り出し位置の順序を変えて取り込みを開始する（キャリア転送順位調整）。これで受信側のＩＦＦＴ回路はデータを順序よく取り込み、スムーズにＩＦＦＴ変換を行うことができる。

図８により、シンボルロックパケット（ＳＬＰ）と７ビットデータのパケット化について説明する。シンボルロックパケットは伝送パラメータなどを定義するもので、受信側クロックを送信側クロックに同期化させる役目を有している。

上述したＩＰパケット化回路１３２により生成されるパケットは１８８バイトのトランスポートストリーム形式で、最初の３２ビットヘッダー構成はトランスポートストリーム形式と同じである。従って、ＰＡＴ、ＰＭＴ、ＰＣＲなどのパケットが定義される。ＰＭＴで定義されるＰＩＤ(Packet IDentification)の種類としては、シンボルロックパケット、変調データパケットがある。

ここで、ＩＦＦＴクロックリファレンスデータとデータパケットに記述される変調データ用ＰＴＳについて説明する。

図８に示すように、ＩＦＦＴクロックリファレンスデータはＳＬＰパケットが生成されるときに、クロックカウンタ１４２の値をＳＬＰパケットに格納したもので、３２ビットである。

但し、図９に示すように、このクロックカウンタ１４２のデータに一定の遅延時間を加えたものが、変調データ用ＰＴＳ１５４である。この遅延時間は、図７で説明した変調データ再生用遅延オフセットデータ１５２に相当し、これは受信装置２００側での演算遅延を考慮して設定される。

なお、クロックカウンタ１４２の初期値は０で電源ＯＮ時にカウント動作を開始する。ＳＬＰパケットが送出される時点のカウンタ値がクロックリファレンスデータとして記録されて出力される。ＳＬＰパケット送出は決められた周期で行われる。その周期は１フレームに一回程度で足りる。

ＳＬＰパケットのクロックリファレンスデータには２つの役目がある。第１は、後述する図１１の受信装置２００においてＩＰ受信を行ってＲＦ信号を生成する際に、ＩＦＦＴ再生クロックを生成することである。第２は、このクロックから生成するカウンタ値は送信側とは時間の遅延があるが、そのカウンタ値は受信側の時間を表しているので、ＰＴＳと連動して、シンボル単位の変調データをどのタイミングで発生させるのかの判断にも利用される。

図１０に、図２の送信装置１００の変形例を示す。地上デジタル放送を再送信する場合には、図２に示したように、一旦、チューナで受信した信号を復調することにより、復調器で受信時のエラーを全て取り除くということができる。これにより、ＩＰ伝送する信号は受信時のエラーが排除される。そのために、図２の構成では送信対象のＴＳを得るために受信処理部１１０を用いたが、場合によっては、この受信処理部は必要ではない。図１０（ａ）に示すように、放送局などで直接的にＴＳが得られる場合には、それを直接、ＯＦＤＭ変調部１２０へ入力するようにしてもよい。あるいは、図１０（ｂ）に示すように、直接入力のＴＳと受信処理部１１０から得られるＴＳとを選択回路１１４で選択することにより、選択的にＯＦＤＭ変調部１２０へ入力するようにすることもできる。この構成によれば、地上デジタル対応ＴＳと同じ形式のストリームを選択することにより 自主制作したストリームや衛星放送を選択的に受信して、それを地上デジタルＴＳに変換したものを送出することができる。

図１１に、第１の実施の形態における受信装置２００の構成例を示す。この受信装置２００は、通信ネットワークから受信した変調データにＩＦＦＴをかけて、実際のＲＦ信号を生成する装置である。これは、例えば各家庭内において地上デジタル放送受信機の前段に配置される通信モジュールまたはアダプタ的な装置として機能する。

ＩＦＦＴ回路２１５、ＩＦＦＴバッファ２１６、ガードインターバル追加回路２１７、およびＤ／Ａ変換器２１８、ＲＦアップコンバータ（周波数変換部）２１９は、従来の地上デジタル放送の送信装置の一部（図２のＯＦＤＭ変調部１２０に続く部分）と同等の構成である。

本実施の形態では、上記のようにＯＦＤＭフレーム構成部１２９から出力されるＯＦＤＭフレーム構成の変調データをパケット化してＩＰ伝送したことに伴い、ＩＰ受信回路２１１、変調データ取り出し回路２１２、ＯＦＤＭフレーム再構成部２１３、変調データ変換部２１４を設けている。また、各種付随信号の生成のため、ＰＴＳデータ抽出部２２１、比較回路２２２、ＳＬＰパケット検出回路２２３、ＩＦＦＴクロックカウンタ２２４、ＩＦＦＴクロック生成回路２２５、変調設定抽出回路２２６を設けている。

受信装置２００の特徴は再生用ＩＦＦＴクロックの生成と変調データ変換である。ＯＦＤＭ信号生成部２１０として示したブロックは本来のＯＦＤＭ変調器の回路部分であるが、図２の送信装置１００でＯＦＤＭ変調器の殆どの回路部分を送信側が担当しているので、受信装置２００の回路規模が非常に小さくなる。これにより、受信装置の製造コストを大幅に軽減できる。

この受信装置の概略動作は、次のとおりである。すなわち、伝送されたデータをＩＰ受信回路２１１で受信し、変調データ取り出し回路２１２で変調データを取り出し、ＯＦＤＭフレーム再構成部２１３でＯＦＤＭフレームを再構成する。フレーム構成されたデータは、変調データ変換部２１４で１４ビットのＩＦＦＴ入力データとし、ＩＦＦＴ回路２１５に入力する。このＩＦＦＴ回路２１５により、ＩＦＦＴバッファ２１６上で周波数軸データを時間軸データに変換し、ガードインターバル追加回路２１７でガードインターバルを付加してＯＦＤＭ変調信号を生成する。このＯＦＤＭ変調信号をＲＦアップコンバータ２１９を用いて周波数変換し、地上デジタル放送ＲＦ信号として出力する。

通信ネットワークで受信したデータからは変調データの他に、ＳＬＰパケット検出回路２２３でＳＬＰパケットを抽出する。ＳＬＰパケットにはＩＦＦＴクロックリファレンスデータが格納されている。従って、ＩＦＦＴクロック生成回路２２５により、このパケットの取り込み時にＩＦＦＴクロックリファレンスデータを抽出し、このリファレンスデータ位置と自前のＩＦＦＴクロックとをＰＬＬロックさせることで、送信側ＩＦＦＴクロックと同じＩＦＦＴクロックを生成する。ＳＬＰパケットにはそれ以外に「変調設定」データが定義されているので、変調設定抽出回路２２６によりそれを抽出してＲＦアップコンバータ２１９の出力周波数などを設定する。

変調データのパケットからはＰＴＳデータ抽出部２２１によりＰＴＳデータを分離する。上述したＩＦＦＴ回路２１５の出力データはＩＦＦＴバッファ２１６で一時的に保存され、ＰＴＳデータとＩＦＦＴクロックカウンタ２２４が合致したタイミングで、ガードインターバル追加回路２１７によりガードインターバルを追加する。

ＲＦアップコンバータ２１９では、変調設定抽出回路２２６から指定されたアップコンバータ周波数に従って、ＲＦアップコンバートを行い、地上デジタル放送のＲＦ信号を生成する。

ここで変調データ変換部２１４の役目についてさらに説明する。

変調データ変換部２１４の役目は全ての種類の変調データ、すなわち６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、パイロット信号を、いずれもＩＦＦＴ回路に必要なデータ幅（ここでは１４ビット）のデータにすることである。

図１２に、変調データ変換部２１４で行うデータ変換に利用するデータ変換テーブルの例を示す。

このデータ変換テーブルは、予め、変調データ変換部２１４内に保存され、または参照可能な外部のメモリ（図示せず）に保存されている。このテーブルにより、７ビットで表記したデータを実際にＩＦＦＴ回路に入力するためのデータに変換する。６４ＱＡＭの場合であれば、７ビットデータの内、上位３ビットをＱ［２：０］、下位３ビットをＩ［２：０］に分離する。７ビットデータの最上位ビットは常に０である。ＩデータおよびＱデータは、各々、その上位ビットが１の場合は負数になる。Ｉデータ、Ｑデータは共に、対応する１４ビットのデータに変換される。すなわち、Ｉデータの３ビットで表される８個のデータは対応する１４ビットデータに数値変換される。Ｑデータについても同様である。ＩとＱに分離されたデータは、それぞれ、独立したＩＦＦＴ回路に入力されて、演算が実行される。

３ビットのＩデータ（またはＱデータ）を、２の補数を使った１４ビットのデータＤoutに変換するためには、次のような予め定めた所定の計算式として次の式（１）を用いる。
Dout＝Ｚ／√42×8191×3/4 （１）

ここに、図３に示した各変調方式の位相図の点をＺ＝（Ｉ＋ｊＱ）としたとき、正規化係数を乗じて送信信号レベルを正規化する。６４ＱＡＭの場合、Ｚは３ビットのＩデータ（またはＱデータ）に対応するレベル（図３（ｃ）に示す+7, +5, +3, +1, -1, -3, -5, -7のいずれか）である。Ｚ／√42は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１で規定された６４ＱＡＭの正規化係数である。正規化係数は、１６ＱＡＭではＺ／√10、ＱＰＳＫではＺ／√２である。Ｄｏｕｔの最大値はパイロット信号であり、１４ビットの正数の最大値は０ｘ１ＦＦＦ、負数の最大値は０ｘ２０００である。４／３はＡＲＩＢ ２−ＳＴＤ−Ｂ３１の仕様で規定された定数であり、これが８１９１（０ｘ１ＦＦＦ）に等しい。例えばＩ＝０００の場合、そのＺは＋７である。従って、上記の式は次のように計算される。
Dout＝7/√42 * 8191 * 3/4 = 6635（１６進表記で0x19EB）

図１２（ｂ）に示すように、パイロット信号などの、Ｉ，Ｑデータ以外のデータについてその変換値の例を示す。この場合Ｑデータは常に０である。これらの信号のＩデータは、上述した図５のマップデータとの関係から求められる。すなわち、図５の７ビットマップでは１６ＱＡＭ以下のデータにオフセットがかかっているが、このオフセットは受信側でキャンセルされる。

図１３により、送信時のＩＦＦＴクロックリファレンスの生成と受信装置のＩＦＦＴクロックの同期化について説明する。

送信装置１００のＩＦＦＴクロックと受信装置２００のＩＦＦＴクロックは同期する必要がある。このために、上述したシンボルロックパケット（ＳＬＰ）を用いる。ＳＬＰパケットにはＩＦＦＴクロックで駆動された３２ビットのＩＦＦＴクロックリファレンスデータ２３１が入っている。このクロックリファレンスデータ２３１は上述のように、ＳＬＰパケットが送出されるタイミングで生成されたものである。

ＳＬＰパケットが受信装置２００のＳＬＰパケット検出回路２２３において送出時と同じレートで正しく再生されると、ＩＦＦＴクロックリファレンスデータのＬＳＢデータが出力されるタイミングで、このＩＦＦＴクロックリファレンスデータがＩＦＦＴクロックリファレンスレジスタ２３２に格納される。このとき、ＩＦＦＴクロックリファレンスレジスタ２３２の値と受信装置２２５のＩＦＦＴクロックカウンタ値との差分を減算器２３５でとる。比較判定回路２３６で差分を判定し、差分が一定範囲内であれば、その差分と過去の差分との和をとって誤差とし、この誤差をクロック調整電圧発生回路２３７に加えることにより、ＩＦＦＴクロック発振回路２３４を制御する。クロック調整電圧発生回路２３７では中心値で調整されたデータにこの誤差のデータを加算して、Ｄ／Ａ変換し、受信装置２００のＩＦＦＴクロック発振回路２３４に加える。

例えば、ＳＬＰパケットの発生周期が２３０msecとし、ＳＬＰパケットを１６〜６４個格納すると３〜１２秒程度の間、差分が蓄積される。それらの差Ｆ分を加算すれば、タイミング的な差分は平均化されてなくなり、実質的な意味で送信側と受信側のクロック周波数の差が得られる。この差を受信装置２００のＩＦＦＴクロック発振回路２３４に加えると、徐々にＩＦＦＴクロックがロックされる。

もし、ネットワークの障害などでクロックリファレンス値が大幅に変わった場合にはそれを複数回検出すると、回路の初期化を行う。その初期化ではＩＦＦＴクロックリファレンスレジスタ２３２の値をＩＦＦＴクロックカウンタ２２４に格納し、クロック調整電圧値の全てのレジスタ値を０にし、デフォルト周波数を生成する。

図１４により、パケット化した変調データの再生について説明する。パケット化した変調データを受信装置側で出力しようとすると次のような流れになる。

まず、変調データ１５５が変調データ変換部２１４で１４ビットのデータに変換されて、ＩＦＦＴ回路２１５に格納される。ここでＩＦＦＴ演算が実行された後、その結果がＩＦＦＴバッファ２１６に格納される。ＩＦＦＴ出力の最後の部分が、最初の部分に追加されるのが、ガードインターバルなので、ＩＦＦＴ演算が終了して初めて出力できる。このような演算に要する時間は回路によっても違うので、ＩＦＦＴバッファは１シンボル以上のデータを保持する構造とし、その出力には、変調データ用ＰＴＳ（プレゼンテーションタイムスタンプ）１５４を用いる。すなわち、このＰＴＳデータにＩＦＦＴクロックカウンタ２２４の値が合致したとき、出力回路２２０がＩＦＦＴのデータを読み出すことにより演算遅延を補正して、連続的に計算されるＩＦＦＴデータを出力する。

図１５に、多チャンネル同時配信の場合の送信装置の構成例を示す。これは８チャンネル同時で配信するものである。共通のアンテナに接続された、上述したチューナ１１１、復調器１１３、ＴＳ多重部１１５、ＯＦＤＭ変調部１２０およびＩＰパケット化回路１３２の組を８組備えており、それらの出力をＩＰ伝送回路１３３により通信ネットワークへ伝送する。この例ではＩＰ伝送回路１３３として、ＶＯＩＰ（Ｖｉｄｅｏ Ｏｖｅｒ ＩＰ）回路と、ギガイーサ物理層チップ（１Ｇ ＰＨＹ）を含んでいる。

図１６は、図１５に示した多チャンネル同時配信を行う送信装置に対応する受信装置の構成例を示している。

図１６に示した受信装置は、図１７に示すように、家庭内配信モジュール２６０のような形態で家庭内等に配置され、１または複数の地上デジタル放送受信機２５１，２５２に配信される。

ブロック２４０は、チャンネル毎の受信装置２００（図１１）のＯＦＤＭ信号生成部２１０等（図１１の２１２から２１７、２２１から２２６まで）に相当している。フィルタ２４１は当該チャンネルに対応したバンドバスフィルタである。混合器２４２は複数のチャンネルのＲＦ信号を混合して出力する回路である。なお、ＩＰ受信回路としてＶＯＩＰ（Voice Over Internet Protocol）回路を用いる場合、ＶＯＩＰ回路の各ポートに一つのＩＰアドレスが割り当てられ、各ポートによりチャンネルが対応する。すなわち、ポートを増やすことによりチャンネルを増やすことができる。

以上説明した第１の実施の形態によれば、ＯＦＤＭの変調データをデジタルデータとして送信するため、通常のＩＰネットワークなどの通信ネットワークを利用して放送信号を伝送することができる。

特に、１シンボルのＩＱデータを所定のビット幅のデータに変換して伝送することにより、伝送レートを低減することができる。例えば、データ幅が７ビットの場合、地上デジタル放送のトランスポートストリーム伝送レートは約３２．５Ｍｂｐｓであるが、本発明の伝送レートは約３４Ｍｂｐｓ（５６１６キャリア×７ビット×２０４シンボル×１／０．２３２）となり、現実的なネットワーク伝送として採用可能である。

また、送信装置側でＯＦＤＭの複雑な変調データを生成するので、受信装置側でその回路部分が不要になり、受信装置の回路規模を大幅に軽減できる。

さらに、一旦、チューナで受信した信号に対して復調器を用いてエラー補正を行ったＴＳをもとに再度、変調回路を用いて再送信用の変調データを生成することにより再送信時のエラーをなくすことができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。

図１８は第２の実施の形態に係る送信装置３００の構成を示している。第２の実施の形態に係る受信装置は第１の実施の形態と実質的に同じである。送信装置３００は、地上デジタル放送の再送信の伝送遅延を最小化するための構成を有する。

送信装置３００は、チューナ３１１、Ａ／Ｄ変換器３１２、ＩＦ分離部３１３、シンボルロックパケット（ＳＬＰ）検出回路３１４、ＦＦＴクロック生成部３１５、ＩＱ分離部３１６、ＦＦＴ回路３１７、ＩＱデータマッピング回路３１８、ＩＰパケット化部３１９、およびＩＰ伝送回路３２０を有する。これらは、図２内に示した復調器１１３の内部構成の一部（前処理部分）に相当している。図２におけるＴＳ多重部１１５からＯＦＤＭフレーム構成部１２９までの構成は本実施の形態では用いない。

送信装置３００の動作は次のとおりである。
地上デジタル放送のＲＦ信号をチューナ３１１で受信し、中間周波数（ＩＦ）信号をＡ／Ｄ変換器３１２でサンプリングしデジタイズする。さらに、ＩＦ分離部３１３で、デジタル処理を行って中間周波数を除去したベースバンドデータを得て、ＳＬＰ検出回路３１４とＩＱ分離部３１６へ送る。ＳＬＰ検出回路３１４は１シンボル遅延用のメモリと相関器を有し、それらを用いてシンボル期間を検出することができる。ＦＦＴクロック生成部３１５は、検出したピークのタイミングからＰＬＬ回路を用いてＦＦＴクロック（動作クロック）を生成する。一方、ＩＦ分離部３１３でベースバンド処理された信号は、ＩＱ分離部３１６によりＩＱデータが分離される。分離されたＩＱデータは、シンボルロックしたタイミングでＦＦＴクロックごとにＦＦＴ回路３１７に入力する。ＦＦＴ回路３１７に１シンボル分のＩＱデータを格納したのち、ＦＦＴ回路３１７の機能により、キャリアごとのＩＱ値に分離する。ＩＱデータマッピング回路３１８では、キャリア毎のＩＱ値から６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、付随信号（パイロット信号、ＴＭＣＣなど）に分離し、第１の実施の形態で説明したと同様に、ＩＱデータを７ビットデータにマッピングする。この７ビットデータをＩＰパケット化して通信ネットワークへ伝送する。

より具体的には、第２の実施の形態の送信装置３００における６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、パイロット信号などのデータの区別は次のように行う。すなわち、最初に検出するのはＴＭＣＣのデータである。ＴＭＣＣのキャリア番号は固定なので、ＦＦＴした場合に得られるＩデータは１か−１である。（Ｑはゼロである。）よって、Ｉデータの絶対値をとれば、ＴＭＣＣパイロットの振幅がわかる。この振幅を入力信号の基準レベルとする。図１９の構成では、パイロット信号レベル抽出部３２１の出力がその基準レベルである。次にこの基準レベルから、６４ＱＡＭの場合、４つのデータ範囲を定める。入力データの符号を一時的に保存し、絶対値にし、この絶対値と４つのデータ範囲を比較して、６４ＱＡＭのＩデータとして００，０１，１０，１１を求める。最後に、符号を追加して３ビットとする。これをＩとＱに適用して６ビットデータを生成する。６４ＱＡＭやＱＰＳＫはキャリア番号で指定されるので、それをデータ変換部に適用して、７ビットデータを生成する。

このように、本実施の形態の送信装置３００ではＯＦＤＭ変調は行わず、ベースバンド信号にシンボルロックをかけてＦＦＴクロックをＰＬＬで生成し、ＩＱデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）してキャリア毎のＩＱ値を求め、それを７ビットのデータに直接割り付け（マップ）している。

図１９に、ＩＱデータマッピング回路３１８の内部構成例を示す。肝心なところはＦＦＴにより得られたキャリア毎のＩＱ値に適用する閾値の生成である。全体の入力レベルが違うとＦＦＴした後のＩＱ値も大きさが変動する。そこで、パイロット信号を利用してこの課題を解決する。パイロット信号の周波数位置は固定である。この周波数軸の値を基準として用いて、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫなどの閾値を生成し、Ｉ値およびＱ値をそれぞれＩデータおよびＱデータに変換し、最後に７ビットデータへのマッピングを行う。

より具体的には、ＦＦＴ後のＩＱ値のとりうる範囲の閾値を動的に設定する（信号ゲインによりレベルが異なるので）。ＦＦＴ回路３１７から一つ一つＩＱ値を読み出すときにその閾値に基づいてその値の属する範囲を１クロック以内に判断し、外部メモリ（図示せず）にマッピングデータを書き出す。すなわち、パイロット信号レベル抽出部３２１により得たパイロット信号のレベルに基づいて信号ゲインの絶対値を求め、そこから、閾値生成部３２２〜３２５でそれぞれのＩ値およびＱ値のレベルの属する範囲を求める。閾値生成部３２２〜３２５は、抽出されたパイロット信号のレベルに基づいて、データ種類別にフーリエ変換の出力値のレベル判定用の閾値を生成する。６４ＱＡＭデータ抽出部３２６、１６ＱＡＭデータ抽出部３２７、ＱＰＳＫデータ抽出部３２８、およびその他のデータ抽出部３２９は、対応する閾値生成部の閾値を用いてＩ値およびＱ値のレベルを判定する。例えばＩ値について、そのレベルがどの範囲に属するかによって、Ｉ＝０００、Ｉ＝００１、Ｉ＝０１０、Ｉ＝０１１などと判定し、Ｉデータを出力する。Ｑ値についても同様である。その結果に基づいて、データ変換部３３０により、図５で上述したように７ビットのＩＱデータを生成する。例えば、６４ＱＡＭのデータ抽出ではＩＱデータは０から６３までの値である。これを７ビットにマッピングすると、値自体は０〜６３であり、７ビットのデータになる。同様に１６ＱＡＭデータ抽出では０から１５までの値を出力するが、その値は６４から７９までのいずれかの７ビットデータにマッピングされる。このようなマッピング処理は、ＩＰパケット化の際に必要となる一時記憶時に実行することができる。ＦＦＴクロックは８ＭＨｚなので、それより高い周波数のクロックで処理を行う。１シンボル約１ｍｓｅｃ、キャリア５６１７本でも問題なく、処理可能である。

第１の実施の形態では、ＲＦ信号を一度復調して得たＴＳから、再度フレーム構成を行ったため、少なくとも１フレーム（約２３０ｍｓ）の遅延が発生した。第２の実施の形態ではその問題を解決するため、チューナの出力信号からＩＱデータを抽出してパケット化し、ＩＰ伝送する。これにより、この回路の遅延はネットワーク部の遅延を除くと１シンボル期間（１ｍｓ程度）で済む。

なお、第１の実施の形態ではフレーム構成を行うときにセグメントのデータ種類、すなわちどのセグメントがＱＰＳＫでどのセグメントが６４ＱＡＭか等、および、パイロット信号の位置はどの周波数軸か全て既知である。また、その値も自ら作成し、ＩＱ値はもともとの計算で既に求めているので、判断する必要がない。これに対して、第２の実施の形態では受信したデータからＩＱ値を特定する。

第１の実施の形態の多チャンネルの回路ではＩＦＦＴクロックは全体に対して共通の一本としたが、第２の実施の形態の場合、チューナで受信して再生したＦＦＴクロックはチャンネルごとに異なるので、チャンネルごとのＦＦＴクロックが必要になる。そこで、ＩＦＦＴクロック再生回路にＰＬＬ回路をその分（この例では８個）だけ追加する。他の部分は第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、地上デジタル放送のチューナを含む受信処理部は必須の要素ではない。「回路」や「部」として示したブロックはハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成するかは問わない。また、地上デジタル・テレビジョン放送について説明したが、上記と同様の手法を利用できる場合には本発明はテレビジョン放送に限られるものではない。１シンボルのＩデータおよびＱデータを所定のビット幅は「７ビット」としたが、必ずしもこれに限定されるものではない。

１０…受信処理部、２０…データ抽出部、３０…ＩＰ出力部、４０…ＩＰ受信部、５０…ＯＦＤＭ信号生成部、６０…ＲＦ信号生成部、１００…送信装置、１１０…受信処理部、１１１…チューナ、１１３…復調器、１１４…選択回路、１１５…多重部、１２０…ＯＦＤＭ変調部、１２１…外符号部、１２２…階層分割部、１２３…エネルギ拡散部、１２４…バイトインターリーブ部、１２５…畳込み符号化部、１２６…キャリア変調部、１２７…階層合成部、１２８…周波数・時間インターリーブ部、１２９…ＯＦＤＭフレーム構成部、１３０…データ変換部、１３２…パケット化回路、１３３…伝送回路、１４１…データ生成回路、１４２…クロックカウンタ、１４３…ＳＬＰパケット生成回路、１４４…変調データＰＥＳ→ＴＳ変換回路、１４５…パケット生成回路、１４６…マルチプレクス回路、１５０…通信ネットワーク、１５１…変調データ、１５２…変調データ再生用遅延オフセットデータ、１５４…変調データ用ＰＴＳ（プレゼンテーションタイムスタンプ）、１５５…変調データ、２００…受信装置、２１０…ＯＦＤＭ信号生成部、２１１…ＩＰ受信回路、２１２…変調データ取り出し回路、２１３…ＯＦＤＭフレーム再構成部、２１４…変調データ変換部、２１５…ＩＦＦＴ回路、２１６…ＩＦＦＴバッファ、２１７…ガードインターバル追加回路、２１８…Ｄ／Ａ変換器、２１９…ＲＦアップコンバータ、２２０…出力回路、２２１…データ抽出部、２２２…比較回路、２２３…パケット検出回路、２２４…ＩＦＦＴクロックカウンタ、２２５…ＩＦＦＴクロック生成回路、２２６…変調設定抽出回路、２３１…クロックリファレンスデータ、２３２…クロックリファレンスレジスタ、２３４…クロック発振回路、２３５…減算器、２３６…比較判定回路、２３７…クロック調整電圧発生回路、２４１…変調データ再生用遅延オフセットデータ、２５１，２５２…地上デジタル放送受信機、２６０…家庭内配信モジュール、３００…送信装置、３１１…チューナ、３１２…Ａ／Ｄ変換器、３１３…ＩＦ分離部、３１４…ＳＬＰ検出回路、３１５…ＦＦＴクロック生成部、３１６…ＩＱ分離部、３１７…ＦＦＴ回路、３１８…データマッピング回路、３１９…パケット化部、３２０…伝送回路、３２１…パイロット信号レベル抽出部、３３０…データ変換部

Claims (15)

1. 地上デジタル放送の放送信号を通信ネットワーク経由で送信する送信装置であって、
   地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するＩＱデータ抽出手段と、
   抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するＩＰ出力手段と
   を備えたことを特徴とする送信装置。
2. 前記ＩＱデータ抽出手段は、
   ＲＦ信号を復調してＴＳ（Transport Stream）信号を生成する復調器と、
   この復調器により得られたＴＳ信号を符号化し、キャリア変調してＯＦＤＭフレーム構成データを得る手段とを有し、
   前記ＯＦＤＭフレーム構成データからＩデータおよびＱデータを抽出する
   請求項１に記載の送信装置。
3. 地上デジタル放送ＲＦ信号を受信し選択されたチャンネルのベースバンド信号を出力するチューナをさらに備えた請求項２に記載の送信装置。
4. 前記ＩＱデータ抽出手段は、前記地上デジタル放送のＲＦ信号からベースバンド信号を得る手段と、
   このベースバンド信号からＩＱ信号を分離し、ＯＦＤＭのキャリア毎のＩデータおよびＱデータを生成する手段と
   を有する請求項１に記載の送信装置。
5. ＩＱデータ抽出手段は、
   前記ベースバンド信号からＩＱ信号を分離する手段と、
   分離されたＩＱ信号をフーリエ変換する手段と、
   パイロット信号を抽出する手段と、
   抽出されたパイロット信号のレベルに基づいて、データ種類別に前記フーリエ変換の出力値のレベル判定用の閾値を生成する閾値生成手段と、
   前記フーリエ変換により得られたキャリア毎のＩ値およびＱ値に対する前記閾値によるレベル判定によりＩデータおよびＱデータを求める手段と
   を備えた請求項４に記載の送信装置。
6. １シンボルのＩデータおよびＱデータを所定のビット幅のデータに変換するデータ変換部をさらに有し、変換後のデータを前記ＩＰ出力手段に送る請求項２〜５のいずれかに記載の送信装置。
7. 前記所定のビット幅は７ビットである請求項６に記載の送信装置。
8. 前記ＩＱデータ抽出手段は地上デジタル放送のＯＦＤＭ変調に関連する付随信号を抽出し、前記データ変換部は前記付随信号をも前記所定のビット幅のデータに変換する請求項６または７に記載の送信装置。
9. ＯＦＤＭ変調信号のデータの種類を、前記所定のビット幅で表せるデータ範囲の異なる範囲に割り当てる請求項６〜８のいずれかに記載の送信装置。
10. 受信装置の動作クロックを送信装置の動作クロックに同期させるためのデータを生成する手段を備え、前記ＩＰ出力手段はそのデータをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力する請求項１〜９のいずれかに記載の送信装置。
11. 地上デジタル放送の放送信号を通信ネットワーク経由で受信する受信装置であって、
    ＯＦＤＭの各シンボルについてキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）がＩＰパケット化されたデータを受信する受信手段と、
    受信されたデータから前記ＩデータおよびＱデータを抽出し、抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、
    生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するＲＦ信号生成手段と
    を備えたことを特徴とする受信装置。
12. 送信装置の動作クロックに同期した動作クロックを生成する手段を備えた請求項１１に記載の受信装置。
13. 前記抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換する前に対応するＩＦＦＴ入力データに変換するデータ変換手段を備えた請求項１１または１２に記載の受信装置。
14. 地上デジタル放送の放送信号を送信装置から受信装置へ通信ネットワーク経由で伝送する放送信号伝送システムであって、
    送信装置は、
    地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するＩＱデータ抽出手段と、
    抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するＩＰ出力手段とを備え、
    受信装置は、
    前記ＩＰパケット化されたＩデータおよびＱデータを受信する手段と、
    前記ＩデータおよびＱデータを抽出し、抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、
    生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するＲＦ信号生成手段とを備えた
    ことを特徴とする放送信号伝送システム。
15. 地上デジタル放送の放送信号を送信装置から受信装置へ通信ネットワーク経由で伝送する放送信号伝送方法であって、
    送信装置で実行するステップとして、
    地上デジタル放送のＲＦ信号からＯＦＤＭの各シンボルについてＯＦＤＭのキャリア毎に同相成分データ（Ｉデータ）および直交成分データ（Ｑデータ）を抽出するステップと、
    抽出された同相成分データと直交成分データをＩＰパケット化して通信ネットワーク上に出力するステップとを備え、
    受信装置で実行するステップとして、
    前記ＩＰパケット化されたＩデータおよびＱデータを受信するステップと、
    前記ＩデータおよびＱデータを抽出するステップと、
    抽出されたＩデータおよびＱデータを逆フーリエ変換してＯＦＤＭ信号を生成するステップと、
    生成されたＯＦＤＭ信号を周波数変換してＲＦ信号として出力するステップ段とを備えた
    ことを特徴とする放送信号伝送方法。