JP2011193143A - Rf−ip送受信方法とrf−ip送受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】再送信時に放送波にのせたデータの一部が欠落せずに、再送信できるようにする。
【解決手段】放送波を受信してベースバンドに周波数変換する工程と、変換された変調波を受信部で生成したサンプリングクロックでA/D変換する工程と、そのサンプリングクロックを利用してタイムスタンプを生成する工程と、A/D変換されたサンプリングデータをRTPデータとし、さらにサンプリングクロックでカウントしたカウント値をRTPタイムスタンプに記載し、RTPカプセル化して、IP網に送出する工程と、該IP網から該カプセルを受信してデカプセル化し、RTPタイムスタンプに記載されている該カウンター値を使用してサンプリングクロックを再生成し、デカプセル化されたデータを前記再生成サンプリングクロックにより読み出してD/A変換し、D/A変換された放送波を放送時の周波数に変換して再送信する工程を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、テレビジョン放送波、自主放送波、衛星放送波といった各種放送波、特に地上デジタルテレビジョン放送波をRF信号のまま、IP網(IP:Internet Protocol)を使用して遠隔地に伝送するのに適するRF-IP送受信方法とRF-IP送受信装置に関するものである。
CATV事業者等の有線放送事業者、電気通信役務利用放送事業者が、各種放送波(ON-AIR波)を受信して、それを再び有線放送や有線役務利用放送することを再送信という。前記事業者らから申請のあった再送信希望に同意を与えることを再送信の同意という。
地上デジタルテレビジョン放送を遠隔地に再送信するには、再送信同意にあたっての基本条件である「すべての放送番組」を「そのまま」「放送と同時に」「放送開始から終了まで」再送信しなければならない。
地上デジタルテレビジョン放送波(OFDM変調波、OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)をCATV事業者が遠隔地に再送信する方法として、例えばCATVセンターで受信した放送波を復調してTS(Transport Stream)に変換し、それをIP網に送り出して遠隔地に送信し、遠隔地の受信側において、受信したTSからOFDMのデータを抽出してOFDM信号に再変換(IP/RF変換)して、加入者が受信できるようにする方法がある(特許文献1、2)。
特開2007−274606 特開2008−211587
地上デジタルテレビジョン放送の再送信において、前記同意の基本条項のとおり「そのまま」行うためには、地上デジタルテレビジョン放送のOFDM変調波中の一部の信号(データ)、例えば、地震動警報情報が、再送信時に欠落しないようにする必要がある。地震動警報情報はARIB STD-31(地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式の標準規格)の改定により、AC(Auxiliary Channel)信号で伝送される情報の一つとして新設された付加情報である。
特許文献1の発明は、地上デジタルテレビジョン放送をIP網で再送信するものであるが、IP網で再送信した場合の緊急警報放送システムの実現を目指すものであり、再送信時のOFDM変調波中の一部のデータの欠落を改善するものではない。特に、地震動警報情報のようなAC(Auxiliary Channel)信号を伝送することはできない。
特許文献2の発明も、地上デジタルテレビジョン放送をIP網で再送信するものであるが、再送信されたTSからOFDM変調波のRF信号を再生するのに必要な同期クロックの送信を安価に実行できるようにしたものであり、再送信時の一部のデータの欠落を改善するものではない。
これまでのIP網を利用した再送信システムでは、再送信時にOFDM変調波中の一部のデータが欠落するおそれがあり、OFDM変調波を前記基本条項のとおり「そのまま」再送信することが難しい状況にあった。
本発明のRF-IP送受信方法及びその装置は、テレビ放送波、自主放送波、衛星放送波等の各種放送波がIP網を使用して再送信される場合に、放送波の変調波(例えば、地上デジタルテレビジョン放送波の場合のOFDM変調波に含まれるデータの一部が欠落することなく再送信されるようにしたものである。
本発明のRF-IP送受信方法は、放送されている放送波をカプセル化してイーサネットフレーム(「イーサネット」は登録商標)としてIP網に送り出し、IP網で伝送されてくるイーサネットフレーム内のカプセル化された信号を放送波に変換して受信者に送信するRF-IP送受信方法において、RF-IP送信装置により前記放送波を受信し、その放送波のキャリアを前記RF-IP送信装置で生成したサンプリングクロックでA/D変換するA/D変換工程と、前記サンプリングクロックを利用してRTPタイムスタンプ(時刻情報)(RTP:Real Time Transport Protocol)を生成するRTPタイムスタンプ生成工程と、前記A/D変換工程でA/D変換されたサンプリングデータをRTPデータとしてイーサネットフレームにのせ、前記サンプリングクロックでカウントしたカウント値を前記RTPタイムスタンプに記載してイーサネットフレームを生成するRTPカプセル化工程と、前記イーサネットフレームをIP網に送り出す送り出し工程と、RF-IP受信装置により前記IP網に送り出された前記イーサネットフレームを受信し、そのイーサネットフレームに含まれるRTPタイムスタンプを抽出するデカプセル化工程と、前記RTPタイムスタンプを抽出するRTPタイムスタンプ再生成工程と、前記RTPタイムスタンプに記載されている前記サンプリングクロックによりカウントされたカウンター値を使用してサンプリングクロックを再生成する前記サンプリングクロック再生成工程と、前記デカプセル工程でデカプセル化された前記サンプリングデータを、前記サンプリングクロック再生成工程で再生成された前記サンプリングクロックにより読み出してD/A変換するD/A変換工程と、前記D/A変換工程でD/A変換された放送波を送り出す(再送信する)送り出し工程を備えた方法である。
本発明のRF-IP送受信方法は、請求項1記載のRF-IP送受信方法において、RF-IP送信装置におけるA/D変換工程の前に、RF-IP送信装置で受信した放送波のキャリアをベースバンドに周波数変換するRFダウンコンバート工程を備え、RF-IP受信装置におけるD/A変換工程の後に、D/A変換された放送波をRF-IP送信装置で受信した放送波の周波数に変換するRFアップコンバート工程を備えた方法とすることもできる。
本発明のRF-IP送受信方法は、請求項1又は請求項2記載のRF-IP送受信方法において、カプセル化工程を、RTPプロトコルを使って、サンプリングクロックを載せることにより行う方法とすることもできる。
本発明のRF-IP送受信装置は、放送されている放送波をカプセル化してイーサネットフレームとしてIP伝送網に送り出すRF-IP送信装置と、IP網で伝送されてきたイーサネットフレーム内のカプセル化された信号を放送波に変換して受信者に送信するRF-IP受信装置を備えたRF-IP送受信装置において、前記RF-IP送信装置が、サンプリングクロック生成部と、放送波のキャリアを前記サンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックでA/D変換するA/Dコンバート部と、前記サンプリングクロックを利用してタイムスタンプを生成するRTPタイムスタンプ生成部と、前記A/Dコンバート部でA/D変換されたサンプリングデータをRTPデータとしてイーサネットフレームにのせ、前記サンプリングクロックでカウントしたカウント値を前記RTPタイムスタンプに記載してイーサネットフレームを生成するRTPカプセル化部と、前記カプセル化された前記イーサネットフレームをIP網に送り出す送り出し部を備え、前記RF-IP受信装置が、前記IP網で伝送されてきたカプセル化された前記イーサネットフレームをデカプセル化するデカプセル化部と、デカプセル化された前記イーサネットフレームに含まれるRTPタイムスタンプを抽出するRTPタイムスタンプ再生成部と、前記イーサネットフレームのRTPタイムスタンプに記載されているサンプリングクロックによりカウントされたカウンター値を使用して前記サンプリングクロックを再生成するサンプリングクロック再生成部と、前記デカプセル化部でデカプセル化された前記サンプリングデータを前記再生成されたサンプリングクロックにより読み出してD/A変換するD/Aコンバート部と、前記D/Aコンバート部でD/A変換された放送波を送り出す送り出し部を備えたものである。
本発明のRF-IP送受信装置は、請求項4記載のRF-IP送受信装置において、前記RF-IP送信装置が、前記A/Dコンバート部の前段に、受信した放送波をベースバンドに周波数変換するRFダウンコンバート部を備え、前記RF-IP受信装置が、前記D/Aコンバート部の後段に、D/A変換された放送波を前記RF-IP送信装置で受信した放送波の周波数に変換するRFアップコンバート部を備えたものとすることができる。
本願発明のRF-IP送受信方法は次のような効果がある。
(1)RF変調波をRF-IP送信部でイーサネットフレームに変換する際のクロック信号(同期信号)と、IP網で送信されてくるイーサネットフレームを放送波に再生する際に使用するクロック信号が同一であるため、非同期のIP網を使用しても変調波中の一部のデータが欠落することなく再送信され、前記同期の基準条件を満たすことができる。
(2)IP網で再送信する場合であっても、RF-IP送信装置で変調し、RF-IP受信装置で復調する場合は、IP網での遅延時間のほかに、前記変復調の時間が1秒程度(変調に500ms、復調に500ms程度)かかるため、その分だけ再送信に時間遅れが発生するが、本発明では変復調しないためそれらに起因する時間遅れがなく、再送信時間がほぼIP網での遅延時間だけになるため、変復調方式に比べて約1秒程度遅延時間を短くでき、地上デジタルテレビジョン放送で使用する緊急地震速報の速報到着時間が速くなる。
(3)RF-IP送信装置におけるA/D変換工程の前に、RF-IP送信装置で受信した放送波のキャリアをベースバンドに周波数変換するRFダウンコンバート工程を備え、RF-IP受信装置においてD/A変換されたRF変調波をRF-IP送信装置で受信した放送波の周波数に変換するRFアップコンバート工程を備えた場合は、前記D/A変換により周波数が下がることによって、ADコンバード部に高い分解能のものを使う必要が無く、IP網に伝送させるIP信号の高ビットレート化を避けることができる。
(4)イーサネットフレーム生成工程を、RTPプロトコルを使って、サンプリングクロックを載せる方法とした場合は、サンプリングクロックの処理の効率化を図ることができる。
本発明のRF-IP送受信装置の概要図。 (a)は本発明のRF-IP送受信装置におけるRF-IP送信装置のブロック図、(b)は本装置におけるRF-IP受信装置のブロック図。
(RF-IP送受信装置)
本発明のRF-IP送受信装置の一例を図1、図2に示す。本発明のRF-IP送受信装置は前記のように、各種放送波の再送信に使用できるものであるが、図1、図2に示すものは地上デジタルテレビジョン放送を再送する場合のRF-IP送受信装置の一例である。
図1のRF-IP送受信装置は、UHF帯域で放送されているOFDM変調された地上デジタルテレビジョン放送信号をRF-IP送信装置1で受信し、その装置1のRF-IP送信ユニット3で生成されたUDP/IP RTPプロトコル(UDP:User Datagram Protocol、RTP:Real-time Transport Protocol)のTSをIP網に出力し、IP網により伝送される前記TSをRF-IP受信装置2で受信し、それを同受信装置2のRF-IP受信ユニット4において、OFDM変調された地上デジタルテレビジョン放送信号と同じ放送波に再生成して、CATV網やギャップフィラーなどに送り出すものである。
(RF-IP送信装置)
前記RF-IP送信装置1(図1)は、受信した放送波を、カプセル化してイーサネットフレームとしてIP網に送り出すものであり、受信した放送波をそのキャリア周波数別に分配するRF分配部(RF-DIV)、分配された夫々の放送波を個々に処理する複数のRF-IP送信ユニット3、ギガビットイーサネットスイッチ(GbESW)を備えている。図1に示すRF-IP送信ユニットの数は8であるが、それはあくまでも一例であり、それよりも多い場合も少ない場合もある。GbESWのポート数も8個、16個、24個といったように各種ラインナップがある。
図1のRF-IP送信装置1の個々のRF-IP送信ユニット3は、図2に示すように、RFダウンコンバート部3a、A/Dコンバート部3b、サンプリングクロック生成部3c、RTPタイムスタンプ生成部3d、RTPカプセル化3e、ギガビットイーサネット送出部(GbEPHY)3f、データバッファ3gを備えている。
図2のRFダウンコンバート部3aは、UHF帯域で放送されている地上デジタルテレビジョン信号をデジタル信号化するために復調するのではなく、そのままサンプリングするためのものであり、IP網を使用して伝送することを考慮してデータレートを小さくするために、UHF帯域で送出されている放送波のキャリアをベースバンド(0〜6MHz)に周波数変換するものである。
図2のA/Dコンバート部3bは、前記RFダウンコンバート部3aにおいて周波数変換された放送波のキャリアをサンプリングの定理を満たすサンプリングクロック(周波数未定)で量子化するものである。量子化ビットは所望数、例えば、10〜16ビット程度とすることができる。
図2のサンプリングクロック生成部3cは、前記A/Dコンバート部3bでのサンプリングに使用されるクロックを生成するものであり、例えば、VCXO(電圧制御水晶発振器)を使用して生成される。
図2のRTPタイムスタンプ(時刻同期のための時刻情報)生成部3dは、A/Dコンバートに使用したサンプリングクロックが受信側でD/A変換する際に必要になるため、UDP/IP RTPプロトコルを使用し、RTPタイムスタンプ領域(32bit)に、サンプリングクロックでカウントしたカウント値(クロック情報)をのせて伝送するものである。
前記RTPカプセル化部(UDP/IP RTPパケット生成部)3eは、前記A/Dコンバート後のサンプリングデータをRTPデータ転送パケットのペイロードデータ部分にのせ、サンプリングクロックでカウントしたカウント値をRTPタイムスタンプに記載し、カプセル化してUDP/IP RTPプロトコルのイーサネットフレーム(例えば、1000baseTX)を生成するものである。
前記ギガビットイーサネット送出部3fは、前記RTPカプセル化部3eで生成されたイーサネットフレームを、イーサネット物理層デバイスを通じて出力するものである。
前記データバッファは、前記A/D変換されたデータを一時保管するためのメモリ領域である。
(RF-IP受信装置)
図1のRF-IP受信装置2は、IP網で送られてきた放送波(イーサネットフレーム)を受信し、その放送波を前記OFDM変調された地上デジタルテレビジョン信号と同じ周波数の放送波にして送り出すものであり、受信した放送波をキャリア周波数別に分配するRF分配部(RF DIV)、分配された夫々の放送波を個々に処理して元の周波数の放送波にする複数のRF-IP受信ユニット4、ギガビットイーサネットスイッチ(GbESW)を備えている。
図1のRF-IP受信ユニット4は、図2に示すように、ギガビットイーサネット受信部(GbEPHY)4a、RTPデカプセル化部4b、RTPタイムスタンプ再生成部4c、サンプリングクロック再生成部4d、D/Aコンバート部4e、RFアップコンバート部4e、データバッファ4gを備えている。
図2のRTPギガビットイーサネット受信部4aは、イーサネット物理層デバイスであるLANケーブル等を通じてイーサネットフレームを受信するものである。
図2のデカプセル化部4bは、受信したカプセル化されているイーサネットフレームに含まれるRTPデータパケットのペイロードデータ部分からサンプリングデータを抽出するものである。
図2のRTPタイムスタンプ再生成部4cは、受信したイーサネットフレームのタイムスタンプ領域にのせてあるタイムスタンプを再生成するものである。
図2のサンプリングクロック再生成部4dは、RTPタイムスタンプに記載されているサンプリングクロックによりカウントされたカウンター値とVCXOを使用してサンプリングクロックを再生成するものである。
図2のD/Aコンバート部4eは、前記RTPデカプセル化部4bにてデータバッファ4gにバッファリングされているサンプリングデータを、サンプリングクロック再生成部4dで再生成されたサンプリングクロックにより読み出してD/A変換を行うものである。
図2のRFアップコンバート部4fは、D/A変換されたOFDMキャリアを、もともと送出されていた周波数に周波数変換するものである。
図2のデータバッファ4gは、RTPデカプセル化部4bで抽出されたサンプリングデータを蓄積するものである。
図2におけるRFダウンコンバート部3a、データバッファ3g、データバッファ4g、RFアップコンバート部4fは必ずしも必要ではないが、RFダウンコンバート部3a、RFアップコンバート部4fを設けることにより、RF変調波(70〜770MHz)のような高周波を制御する必要がなくなるため、RF-IP送信装置1、RF-IP受信装置2の制御部分の効率化、簡略化を実現することが可能となる。また、データバッファ3g、データバッファ4gを設けることにより、A/D変換後のサンプリングデータを適切なタイミングでRTPデータ転送パケットにのせることができると共に、デカプセル化されたサンプリングデータを適切なタイミングでサンプリングクロックを用いて読み出しD/A変換することができる。
(RF-IP送受信方法1)
本発明のRF-IP送受信方法は各種放送波の再送信に利用できるものであるが、地上デジタルテレビジョン波を再送信する場合について以下に説明する。
(1)RF-IP送信装置1(図1)において、放送されている地上デジタルテレビジョン放送信号を受信する。
(2)RF-IP送信装置1のRF-IP送信ユニット3のRFダウンコンバート部3a(図2)において、前記受信した地上デジタルテレビジョン放送信号の放送波のキャリアをベースバンドに周波数変換する。
(3)RF-IP送信ユニット3のA/Dコンバート部3b(図2)において、周波数変換された放送波のキャリアをRF-IP送信ユニット3のサンプリングクロック生成部3c(図2)で生成されたサンプリングクロックで量子化する。
(4)RF-IP送信RF-IPユニット3のRTPカプセル化部3eにおいて、前記サンプリングクロックを利用してタイムスタンプを生成し、前記A/D変換後のサンプリングデータをRTPデータ転送パケットにのせ、前記サンプリングクロックでカウントしたカウント値を前記RTPタイムスタンプに記載してカプセル化してイーサネットフレームを生成する。このとき、RTPプロトコルを使ってサンプリングクロックを載せることもできる。このように、サンプリングクロックを既存のRTPプロトコルを使って伝送することにより、サンプリングクロックを伝送するための新たなプロトコルを設定する必要がなくなり、制御の効率化を図ることが可能となる。
(5)RF-IP送信ユニット3におけるギガビットイーサネット送出部3fから、前記イーサネットフレームをIP網(図1、図2)へ送り出す。
(6)前記RF-IP受信装置2のRF-IP受信ユニット4のギガビットイーサネット受信部4a(図2)において、前記IP網で伝送されてくるカプセル化されているイーサネットフレームを受信する。
(7)RF-IP受信ユニット4のRTPデカプセル化部4b(図2)において、前記受信したイーサネットフレームに含まれるタイムスタンプを抽出(再生成)する。
(8)RF-IP受信ユニット4のサンプリングクロック再生成部4d(図2)において、前記イーサネットフレームのRTPタイムスタンプに記載されているサンプリングクロックによりカウントされたカウンター値を使用してサンプリングクロックを再生成する。
(9)RF-IP受信ユニット4のD/Aコンバート部4e(図2)において、前記デカプセル化されたサンプリングデータを前記再生成されたサンプリングクロックにより読み出してD/A変換する。
(10)RF-IP受信ユニット4のRFアップコンバート部4f(図2)において、前記D/A変換された放送波のキャリアを放送波の周波数に周波数変換して、下流(CATVの場合は加入者側)に送り出す。
1 RF-IP送信装置
2 RF-IP受信装置
3 RF-IP送信ユニット
3a RFダウンコンバート部
3b A/Dコンバート部
3c サンプリングクロック生成部
3d RTPタイムスタンプ(時刻情報)生成部
3e RTPカプセル化部(UDP/IP RTPパケット生成部)
3f ギガビットイーサネット送出部(GbEPHY)
3g データバッファ部
4 RF-IP受信ユニット
4a ギガビットイーサネット受信部(GbEPHY)
4b RTPデカプセル化部
4c RTPタイムスタンプ再生成部
4d サンプリングクロック再生成部
4e D/Aコンバート部
4f RFアップコンバート部
4g データバッファ部

Claims (5)

  1. 放送されている放送波をカプセル化してイーサネットフレームとしてIP網に送り出し、IP網で伝送されてくるイーサネットフレーム内のカプセル化された信号を放送波に変換して受信者に送信するRF-IP送受信方法において、
    RF-IP送信装置により前記放送波を受信し、その放送波のキャリアを前記RF-IP送信装置で生成したサンプリングクロックでA/D変換するA/D変換工程と、
    前記サンプリングクロックを利用してRTPタイムスタンプを生成するRTPタイムスタンプ生成工程と、
    前記A/D変換工程でA/D変換されたサンプリングデータをRTPデータとしてイーサネットフレームにのせ、前記サンプリングクロックでカウントしたカウント値を前記RTPタイムスタンプに記載してイーサネットフレームを生成するRTPカプセル化工程と、
    前記イーサネットフレームをIP網に送り出す送り出し工程と、
    RF-IP受信装置により前記IP網に送り出された前記イーサネットフレームを受信し、そのイーサネットフレームに含まれるRTPタイムスタンプを抽出するデカプセル化工程と、
    前記RTPタイムスタンプを抽出するRTPタイムスタンプ再生成工程と、
    前記RTPタイムスタンプに記載されている前記サンプリングクロックによりカウントされたカウンター値を使用してサンプリングクロックを再生成する前記サンプリングクロック再生成工程と、
    前記デカプセル工程でデカプセル化された前記サンプリングデータを、前記サンプリングクロック再生成工程で再生成された前記サンプリングクロックにより読み出してD/A変換するD/A変換工程と、
    前記D/A変換工程でD/A変換された放送波を送り出す送り出し工程を備えたことを特徴とするRF-IP送受信方法。
  2. 請求項1記載のRF-IP送受信方法において、
    RF-IP送信装置におけるA/D変換工程の前に、RF-IP送信装置で受信した放送波のキャリアをベースバンドに周波数変換するRFダウンコンバート工程を備え、
    RF-IP受信装置におけるD/A変換工程の後に、D/A変換された放送波をRF-IP送信装置で受信した放送波の周波数に変換するRFアップコンバート工程を備えたことを特徴とするRF-IP送受信方法。
  3. 請求項1又は請求項2記載のRF-IP送受信方法において、カプセル化工程を、RTPプロトコルを使って、サンプリングクロックを載せることにより行うことを特徴とするRF-IP送受信方法。
  4. 放送されている放送波をカプセル化してイーサネットフレームとしてIP網に送り出すRF-IP送信装置と、IP網で伝送されてきたイーサネットフレーム内のカプセル化された信号を放送波に変換して受信者に送信するRF-IP受信装置を備えたRF-IP送受信装置において、
    前記RF-IP送信装置が、
    サンプリングクロック生成部と、
    放送波のキャリアを前記サンプリングクロック生成部で生成されたサンプリングクロックでA/D変換するA/Dコンバート部と、
    前記サンプリングクロックを利用してタイムスタンプを生成するRTPタイムスタンプ生成部と、
    前記A/Dコンバート部でA/D変換されたサンプリングデータをRTPデータとしてイーサネットフレームにのせ、前記サンプリングクロックでカウントしたカウント値を前記RTPタイムスタンプに記載してイーサネットフレームを生成するRTPカプセル化部と、
    前記カプセル化された前記イーサネットフレームをIP網に送り出す送り出し部を備え、
    前記RF-IP受信装置が、
    前記IP網で伝送されてきたカプセル化された前記イーサネットフレームをデカプセル化するデカプセル化部と、
    デカプセル化された前記イーサネットフレームに含まれるRTPタイムスタンプを抽出するRTPタイムスタンプ再生成部と、
    前記イーサネットフレームのRTPタイムスタンプに記載されているサンプリングクロックによりカウントされたカウンター値を使用して前記サンプリングクロックを再生成するサンプリングクロック再生成部と、
    前記デカプセル化部でデカプセル化された前記サンプリングデータを前記再生成されたサンプリングクロックにより読み出してD/A変換するD/Aコンバート部と、
    前記D/Aコンバート部でD/A変換された放送波を送り出す送り出し部を備えたことを特徴とするRF-IP送受信装置。
  5. 請求項4記載のRF-IP送受信装置において、
    前記RF-IP送信装置が、前記A/Dコンバート部の前段に、受信した放送波をベースバンドに周波数変換するRFダウンコンバート部を備え、
    前記RF-IP受信装置が、前記D/Aコンバート部の後段に、D/A変換された放送波を前記RF-IP送信装置で受信した放送波の周波数に変換するRFアップコンバート部を備えたことを特徴とするRF-IP送受信装置。
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