JP2013017073A - 送信装置および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送品質を改善することのできる送信装置および受信装置を提供する。
【解決手段】送信装置において、削除ビット推定処理部は、入力されるデータと予め定められたパンクチャーパターンとに基づき、前記パンクチャーパターンを用いたパンクチャー処理によって前記データから間引かれる削除ビットを推定する。制御情報付加部は、前記データに対応する時刻情報を、前記削除ビット推定処理部によって推定された前記削除ビットに付加する。送信部は、前記時刻情報が付加された前記削除ビットを通信ネットワーク経由で送信する。受信装置側では、通信ネットワーク経由で受信した削除ビットを、無線信号として受信した信号に埋め込み、復号する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号を送受信する、送信装置および受信装置に関する。

ＩＳＤＢ−Ｔ地上デジタル放送の送信装置では、伝送路符号化部において、内符号として畳み込み符号を用いており、その後、符号化率調整のため、パンクチャー処理が行われている。地上デジタル放送の仕様においては、畳み込み符号の符号化率として、１／２，２／３，３／４，５／６，７／８の５種類が規定されている。これら５種類の符号化率に対応するために、まず符号化率１／２で畳み込み符号を生成し、そのデータから規則的にビットを間引いて、符号化率を変える方法が使われている。この、ビットを間引いて消滅させる処理をパンクチャー処理と呼ぶ。

本方式の詳細については、次の文献に記載されている。非特許文献１では、地上デジタルテレビジョンの方式について記載されている。また、非特許文献２では、デジタル放送用受信機について記載されている。

上記のパンクチャー処理では、予め定められた所定の規則に基づいて、複数ビットが決められた順番に削除される。これらの削除されたビットは伝送されないため、削除されたビットそのものが０か１のいずれであったかを受信機側が直接知ることはない。そのため、受信機側のデパンクチャー処理では、削除されたビットの位置に、０または１のどちらの状態でもないビットが埋め込まれ、消失ビットして扱われる。畳み込み符号を復号するためのビタビ（Viterbi）復号では、受信した情報と、各状態から推定したビットのユークリッド距離を比較してパスメトリックを求めている。また消失ビットの場合は、どの状態変化においても等距離となるように推定されている。

「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式 標準規格 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１ １．９版」，社団法人電波産業会，平成２２年７月 「デジタル放送用受信装置 標準規格 ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ２１ ５．０版」，社団法人電波産業会，平成２２年７月

地上デジタルテレビジョン放送を良好に受信するためには、搬送波対雑音比（Carrier to Noise ratio。以下、単に「Ｃ／Ｎ」という。）２０ｄＢ（デシベル）が最低必要とされる。受信電界が弱い地区では、このＣ／Ｎ２０ｄＢ前後の受信環境であっても、若干、画像の乱れが生じる場合もあった。また、十分な受信電界を確保できる場合においても、ノイズの抑制には、Ｃ／Ｎが２４〜２５ｄＢ必要とされるため、さらなる安定した電界を確保できる伝送路符号化方式が望まれていた。
また、中継放送所や共聴施設の受信点で安定した放送波を受信したい場合にも、Ｃ／Ｎの改善が望まれていた。
また、ＦＰＵ（Field Pickup Unit）を用いて安定した伝送を行いたい場合にも、Ｃ／Ｎの改善が望まれていた。

本発明は、上記の事情を考慮して為されたものであり、伝送品質を改善することのできる送信装置および受信装置を提供する。

［１］上記の課題を解決するため、本発明の一態様による送信装置は、入力されるデータと予め定められたパンクチャーパターンとに基づき、前記パンクチャーパターンを用いたパンクチャー処理によって前記データから間引かれる削除ビットを推定する削除ビット推定処理部と、前記データに対応する時刻情報を、前記削除ビット推定処理部によって推定された前記削除ビットに付加する制御情報付加部と、前記時刻情報が付加された前記削除ビットを通信ネットワーク経由で送信する送信部と、を具備することを特徴とする。

この構成によれば、削除ビット推定処理部は、予め定められたパンクチャーパターンに基づき、データから間引かれる削除ビットを推定する。制御情報付加部は、この削除ビットに時刻情報（タイムスタンプ情報）を付加する。時刻情報は、元のデータに対応付けられている。これにより、削除ビットと時刻情報が対応付けられる。送信部は、時刻情報が付加された削除ビットを送出する。
なお、送信装置は、例えば、上記データを送信するデジタル送信装置の多重化手段から、削除ビットに付加するための時刻情報を取得する。
これにより、受信装置側では、時刻情報が付加された削除ビットを受信できる。受信装置は、時刻情報に基づいて、削除ビットと元のデータとを関連付けることができる。

［２］また、本発明の一態様は、上記の送信装置において、入力されるデータキャリアを所定の変調方式に分離する階層分離部と、前記階層分離部で分離されたデータキャリアを疑似ランダム符号とするエネルギー拡散部と、前記エネルギー拡散部から出力されるデータに関して、バイト単位でインターリーブを行うバイトインターリーブ部と、前記バイトインターリーブ部から出力されるデータに関して、所定の符号化率で畳み込み符号化を行う畳み込み符号化部とを具備し、前記削除ビット推定処理部は、前記畳み込み符号化部から出力されるデータを元に前記削除ビットを推定する、ことを特徴とする。

この構成により、既存のデジタル送信装置の階層分離前の信号を元に、削除ビットを推定することができる。つまり、既存のデジタル送信装置に大幅に手を加えることなく、本発明による送信装置の構成を適用できる。

［３］また、本発明の一態様は、上記の送信装置において、無線信号を受信する無線信号受信部と、前記無線信号受信部が受信した前記無線信号を復調してデータキャリアを取得する復調部とを具備し、前記階層分離部は、前記復調部が取得した前記データキャリアを入力とすることを特徴とする。

この構成により、既存のデジタル送信装置から無線信号として送信された信号を受信して、受信した信号を元に、削除ビットを推定することができる。つまり、既存の送信設備に全く手を加えることなく、本発明による送信装置の構成を適用できる。

［４］また、本発明の一態様による受信装置は、無線信号を受信する無線信号受信部と、通信ネットワークを経由して、前記無線信号に対応して推定された削除ビットと、前記削除ビットに対応する時刻情報とを受信する通信受信部と、前記無線信号に含まれる時刻情報と前記通信受信部が受信した前記時刻情報とを比較して対応付ける時刻情報比較部と、前記無線信号を復調する復調手段と、前記時刻情報比較部による対応付けの結果に基づき、予め定められたパンクチャーパターンに従って、前記復調手段が復調した結果に対して、前記通信受信部が受信した前記削除ビットを埋め込むビット埋め込み処理部と、前記ビット埋め込み処理部によって前記削除ビットが埋め込まれた結果のデータに基づき復号処理を行う復号部とを具備することを特徴とする。

この構成により、通信受信部は、通信ネットワークを経由して削除ビットと時刻情報とを受信する。この削除ビットと時刻情報とは互いに関連付けられている。また、通信ネットワークを経由して受信するデータの信頼性が高いことを前提とすることができる。無線信号受信部が受信した無線信号にも時刻情報が含まれている。送信装置側で同一のデータ（例えばＯＦＤＭフレーム）に対応付けて時刻情報（タイムスタンプ情報）を設定することにより、受信装置側では、無線信号に含まれる時刻情報と、通信ネットワークを経由して受信する時刻情報とを対応付けることができる。時刻情報比較部は、このような時刻情報を用いて両者の対応付けを行う。ビット埋め込み処理部は、無線信号を復調した結果に対して削除ビットを埋め込む。なお、ビット埋め込み処理部は、パンクチャーパターンをデータとして記憶しており、このパンクチャーパターンを参照することにより上記の削除ビットの埋め込みを行う。そして、復号部は、ビット埋め込み処理部によって削除ビットが埋め込まれた結果のデータに基づき復号処理を行う。通信ネットワーク経由で受信した信頼性の高い削除ビットを埋め込んでから復号するため、復号の精度は高くなる。
なお復号部は、例えば、ビタビ復号を行う。

本発明によれば、トータルな伝送品質を向上させることができる。本発明を適用する典型的な状況においては、Ｃ／Ｎに関して数ｄＢのマージンを確保することができるため、難視解消や安定受信の効果が得られる。

本発明を例えばデジタルテレビ放送に適用する場合、通信ネットワーク経由で送信する情報（削除ビットの情報）は、デジタル放送の全情報の数パーセントと、情報量としては少ない情報であるが、この削除ビットを信頼できる情報として扱うことができるため、大きな特性の改善が得られる。

また、全ての削除ビットを配信することができず、一部の削除ビットのみを配信する場合にも、配信される削除ビットが復号に貢献し、受信特性を改善することが可能である。

本発明の第１の実施形態による送信装置の機能構成を示したブロック図である。 同実施形態による受信装置の機能構成を示したブロック図である。 本発明の第２の実施形態による信号の伝送経路を示す概略図である。 同実施形態による送信装置の機能構成を示したブロック図である。

［第１の実施形態］
次に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態による送信装置の機能構成を示すブロック図である。図示するように、送信装置１は、再多重化処理部１０（ＲＥＭＵＸ）と、ＲＳ（リード・ソロモン，Reed Solomon）符号化部１１と、階層分離部１２と、エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂと、バイトインターリーブ部２２ａおよび２２ｂと、畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂと、パンクチャー処理部２４ａおよび２４ｂと、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）変調器２５ａと、ＱＰＳＫ（四位相偏移変調）変調器２５ｂと、階層合成部４１と、時間インターリーブ部４２と、周波数インターリーブ部４３と、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）フレーム構成部４４と、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部４５と、ＧＩ（ガード・インターバル）付加部４６とを備える。また送信装置１は、さらに、ＲＳ符号化部１３と、階層分離部１４と、エネルギー拡散部３１と、バイトインターリーブ部３２と、畳み込み符号化部３３と、削除ビット推定処理部３４と、ＮＳＩ・ＡＣ多重装置５１と、制御情報付加部５２と、ＩＰ（インターネットプロトコル）送信部５５と、メモリ５６と、信号処理部５７と、デコード部５８と、ＳＴＳ取得部５９とを備える。これら各部の機能および動作について、以下で説明する。

再多重化処理部１０は、入力されるＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）トランスポートストリーム（ＴＳ）の再多重化処理を行い、放送用のトランスポートストリームに変換して出力する。再多重化処理部１０からの出力は、ＲＳ符号化部１１およびそれに続く系統と、ＲＳ符号化部１３およびそれに続く系統の、２系統に分岐する。

ＲＳ符号化部１１は、リード・ソロモン（ＲＳ）符号により、再多重化処理部１０から出力されるトランスポートストリームの符号化を行う。
階層分離部１２は、ＲＳ符号化部１１が出力したトランスポートストリームを複数のストリームに階層分離する。

エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂは、階層分離部１２によって階層分離された各ストリームについて、符号のエネルギー拡散を行う。具体的には、エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂは、入力されるビット列に所定の擬似ランダム系列を加算することによりエネルギー拡散を行う。なお、エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂは、例えば生成多項式を用いて擬似ランダム系列を生成する。
バイトインターリーブ部２２ａおよび２２ｂは、それぞれエネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂから出力されたデータに関して、所定の規則に基づきバイト単位でのインターリーブを行う。このバイトインターリーブ処理により、例えば伝送媒体上で発生する誤りを拡散することができる。

畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂは、それぞれバイトインターリーブ部２２ａおよび２２ｂから出力されたデータに関して、畳み込み符号化の処理を行う。ここで、畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂは、符号化率１／２で符号化を行う。
パンクチャー処理部２４ａおよび２４ｂは、それぞれ畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂによって符号化されたデータに関して、ビットを間引く処理を行う。前述の通り畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂにおいては符号化率１／２での符号化が行われているが、パンクチャー処理部２４ａおよび２４ｂは、所望の符号化率（例えば、１／２，２／３，３／４，５／６，７／８など）が得られるよう、予め定められたパンクチャーパターンにより、ビットを削除する。ここで削除されるビットのことを、便宜上、「削除ビット」と呼ぶ。なお、パンクチャー処理部２４ａおよび２４ｂは、上記のパンクチャーパターンを、データとして記憶している。

６４ＱＡＭ変調器２５ａは、パンクチャー処理部２４ａから出力されるデータに基づき、６４ＱＡＭによる変調を行う。
ＱＰＳＫ変調器２５ｂは、パンクチャー処理部２４ｂから出力されるデータに基づき、ＱＰＳＫによる変調を行う。

階層合成部４１は、６４ＱＡＭ変調器２５ａやＱＰＳＫ変調器２５ｂによってキャリア変調された複数の信号を合成する。
時間インターリーブ部４２は、階層合成部４１によって階層合成された信号に関して、時間インターリーブを行う。周波数インターリーブ部４３は、時間インターリーブ部４２から出力される信号に関して、周波数インターリーブを行う。これらの時間インターリーブおよび周波数インターリーブを行うことにより、耐マルチパス性能を確保できる。

ＯＦＤＭフレーム構成部４４は、周波数インターリーブ部４３から出力される信号を用いて、ＯＦＤＭフレームを構成する。このとき、ＯＦＤＭフレーム構成部４４は、パイロット信号を付加する。ここで、パイロット信号は、スキャッタードパイロット（ＳＰ）やＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号やＡＣである。
ＩＦＦＴ部４５は、ＯＦＤＭフレーム構成部４４から出力されるＯＦＤＭフレームを逆高速フーリエ変換する。これにより、周波数領域の信号が時間領域の信号に変換される。
ＧＩ付加部４６は、ＩＦＦＴ部４５から出力される信号に、ガードインターバルを付加する。

送信装置１は、上記の手順で生成されたＯＦＤＭ信号を、放送信号として送信する。なお、上述した、ＲＳ符号化部１１からＧＩ付加部４６までの処理は、従来技術によるものである。なお、ここでは、６４ＱＡＭとＱＰＳＫの２つの変調方式に階層分離する場合を説明した。階層分離部１２と階層合成部４１との間の処理は、２階層に限らず、より多くの階層で並列して処理するようにしても良い。

送信装置１の特徴的な構成は、符号１ａで示す範囲の機能である。この部分の機能では、パンクチャー処理する前の信号を元に削除ビットを推定し、この削除ビットに制御情報を付加してインターネットプロトコルで送信する点にある。本実施形態では特に、再多重化処理部１０から出力されるトランスポートストリームを用いて、削除ビットを推定する。そのための構成および機能を、次に説明する。
なお、符号１ａで示す範囲の機能を、本実施形態における送信装置として構成しても良い。

再多重化処理部１０からの出力のうちの１系統の信号がＲＳ符号化部１３に入力される。ＲＳ符号化部１３は、ＲＳ符号化部１１と同様に、リード・ソロモン符号により、再多重化処理部１０から出力されるトランスポートストリームの符号化を行う。
階層分離部１４は、階層分離部１２と同様に、ＲＳ符号化部１３が出力したトランスポートストリームを複数のストリームに階層分離する。なお、階層分離部１４は、階層分離した各ストリームを並列化せず、そのまま順次、エネルギー拡散部３１に渡す。このとき、階層分離部１４は、階層分離した全てのストリームをエネルギー拡散部３１に渡すようにしても良く、また一部のストリームのみをエネルギー拡散部３１に渡すようにしても良い。

エネルギー拡散部３１は、エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂと同様に、階層分離部１４で階層分離されたストリームについて、符号のエネルギー拡散を行う。
バイトインターリーブ部３２は、バイトインターリーブ部２２ａおよび２２ｂと同様に、エネルギー拡散部３１から出力されたデータに関して、所定の規則に基づきバイト単位でのインターリーブを行う。
畳み込み符号化部３３は、畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂと同様に、バイトインターリーブ部３２から出力されたデータに関して、畳み込み符号化の処理を行う。なおここでも、符号化率を１／２とする。

削除ビット推定処理部３４は、畳み込み符号化部３３によって符号化されたデータを元に、パンクチャー処理部２４ａおよび２４ｂが削除するビットを推定する。ここで、削除ビット推定処理部３４は、パンクチャー処理部２４ａや２４ｂが用いるパンクチャーパターンと同じパターンを参照することにより、削除ビットのみを抽出する。なお、削除ビット推定処理部３４は、上記のパンクチャーパターンを、データとして記憶している。

ＮＳＩ・ＡＣ多重装置５１は、ＮＳＩ（Network Service Information、ネットワークサービス情報）をＡＣ（Auxiliary Carrier、ＯＦＤＭ信号の予備キャリア）に多重する。このとき、ＡＣに多重される情報には、ＳＴＳ（Synchronization Time Stamp、同期タイムスタンプ）が含まれている。

制御情報付加部５２は、削除ビット推定処理部３４によって推定された削除ビットのデータに、ヘッダー情報（制御情報）を付加する。制御情報付加部５２は、このヘッダー情報に、上記のＳＴＳの情報を載せる。このとき、制御情報付加部５２は、放送信号のＡＣに多重されるＳＴＳ情報と、ＩＰ送信部５５から送信するヘッダー情報に含まれるＳＴＳ情報とを対応付ける。つまり、同一のＯＦＤＭフレームに関しては、両者のＳＴＳ情報は同一の値とする。
このようなヘッダー情報により、削除ビットがどのＯＦＤＭフレームに対応するものであるかを示すことができる。
なお、階層分離部１４によって階層分離された複数のストリームのそれぞれについて削除ビットを推定した場合には、制御情報付加部５２は、上記のヘッダー情報に、階層を識別する情報を合わせて載せる。

そして、ＩＰ送信部５５は、同期用のヘッダー情報が付加された削除ビットのデータを所定の宛先に対して送信する。このとき、ＩＰ送信部５５は、シングルキャスト、マルチキャスト、あるいはブロードキャストのいずかにより、データを送信する。

制御情報付加部５２がヘッダー情報にＳＴＳ情報を載せる際には、信号処理部５７からの情報に基づき、ＯＦＤＭフレームとＳＴＳ情報の対応付けを行う。その具体的な処理は、次の通りである。
メモリ５６は、ＯＦＤＭフレームの情報とＳＴＳ情報とを一時的に記憶する。畳込み符号化部３３がＯＦＤＭフレームの情報をメモリ５６に書き込む。また、ＮＳＩ・ＡＣ多重化装置５１がＳＴＳ情報をメモリ５６に書き込む。
デコード部５８は、ＯＦＤＭフレーム構成部４４から出力される信号を取り込み、取り込んだ信号をデコード（ＲＳ復号まで）し、デコードした信号を信号処理部５７へ渡す。
ＳＴＳ取得部５９は、ＯＦＤＭフレーム構成部４４から出力される信号を取り込み、取り込んだ信号に含まれるＡＣを参照し、ＳＴＳ情報の読み取りを行う。そしてＳＴＳ取得部５９は、取得したＳＴＳ情報を信号処理部５７へ渡す。
信号処理部５７は、デコード部５８およびＳＴＳ取得部５９から渡された信号により、ＯＦＤＭフレームとＳＴＳ情報との対応付けを行える。従って、信号処理部５７は、メモリ５６に記憶されているＯＦＤＭフレームの情報とＳＴＳ情報とを相互に対応付けすることができる。信号処理部５７は、この対応関係を制御情報付加部５２に渡す。

以上説明したように、図１に示す送信装置１では、再多重化処理部１０（ＲＥＭＵＸ）が出力するトランスポートストリームを２分岐し、片方は従来通りの本線系統へ、そしてもう片方で削除ビットの推定を行う。削除ビットを推定する方法は、入力されるトランスポートストリーム信号に対して、本線とは別に、畳み込み符号化までの処理を行い、符号化率１／２の情報源を生成する（畳み込み符号化部３３による処理）。この情報源とパンクチャーパターンを照らし合わせることで、本線系統で削除されているビットの値を知ることができる。ここで知ることのできた削除ビットの情報をＩＰにより受信装置側へ伝送する。このとき、どのＯＦＤＭフレームに対応する削除ビットであるかを受信装置に知らせるために、遅延時間測定用としてＮＳＩ・ＡＣ多重装置５１によりＡＣへ多重されているＳＴＳ（同期タイムスタンプ）を、ＩＰ伝送ビットのヘッダー部として付加する。

図１に示す構成において、再多重化処理部１０の直後ではなく、階層分離部１２の後や、エネルギー拡散部２１ａおよび２１ｂの後や、バイトインターリーブ部２２ａおよび２２ｂの後や、畳み込み符号化部２３ａおよび２３ｂの後から、本線系統信号を分岐して、削除ビットを推定するようにすることも可能である。しかしながら、従来の送信装置を用いる場合には、それら途中の段階から信号を分岐することが困難である。つまり、図１に示すように、再多重化処理部１０の直後から分岐した信号を用いるようにすることにより、従来の送信装置を大きく変更することなく、簡易に実現することが可能となる。

また、図１に示す構成のうち、階層分離部１４、エネルギー拡散部３１、バイトインターリーブ部３２、畳み込み符号化部３３、削除ビット推定処理部３４、制御情報付加部５２、ＩＰ送信部５５の部分のみで送信装置を構成し、この送信装置に外部からトランスポートストリームの信号（ＲＥＭＵＸからの出力）とＳＴＳ情報とを取り込むようにしても良い。

図２は、本実施形態における受信装置の機能構成を示すブロック図である。受信装置２は、上で説明した送信装置１からの信号を受信する。図示するように、受信装置２は、放送信号受信部６１（無線信号受信部）と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部６２と、バッファリング部６３と、ＳＴＳ読み込み・比較部６４（時刻情報比較部）と、伝送路推定等化部７１と、周波数デインターリーブ部７２と、時間デインターリーブ部７３と、デマッピング部７４と、ビット埋め込み処理部７５と、ＩＰ受信部８１（通信受信部）と、バッファリング部８２と、ビタビ復号部９１と、バイトデインターリーブ部９２と、逆エネルギー拡散部９３と、ＲＳ復号部９４とを含んで構成される。

なお、伝送路推定等化部７１と、周波数デインターリーブ部７２と、時間デインターリーブ部７３と、デマッピング部７４とを合わせて、復号手段と呼ぶ。

放送信号受信部６１は、送信装置１側から送信される放送信号を受信する。放送信号は、電波で伝送される。但し、伝送経路上の少なくとも一部がケーブルであっても良い。
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部６２は、放送信号受信部６１が受信した放送信号を、高速フーリエ変換する。これにより、時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。
バッファリング部６３は、ＦＦＴ部６２から出力された信号をバッファリングする。つまり、バッファリング部６３は、信号を一時的に蓄積する。

一方で、ＩＰ受信部８１は、送信装置１のＩＰ送信部５５から通信ネットワークを経由してインターネットプロトコルで送信されたデータを受信する。

ＳＴＳ読み込み・比較部６４は、バッファリング部６３から取り出したＳＴＳと、ＩＰ受信部８１が受信したデータのヘッダー（制御情報）に含まれるＳＴＳ情報とを読み込み、両者を比較する。その結果、ＳＴＳ読み込み・比較部６４は、放送信号経由で伝送されたデータと通信ネットワーク経由で伝送されたデータとの間の対応付けを行い、同期を取る。

具体的には、ＳＴＳ読み込み・比較部６４は、まずバッファリング部６３から数フレーム分のＳＴＳ情報を読み取る。その後、ＳＴＳ読み込み・比較部６４は、ＩＰ受信部８１が受信したデータのＳＴＳ情報を読み取り、バッファリング部６３から読み出したＳＴＳ情報と比較する。通常はＩＰ受信部８１が受信するＳＴＳ情報のほうが遅れて到着するため、同一のＳＴＳ情報が得られるまでバッファリング部６３からの取り出しを待つことにより、信号の同期を取ることができる。これにより、放送信号で伝送されたデータと、通信ネットワーク経由で伝送されたデータとの間に生じた遅延やその遅延の変動を吸収し、両者を対応付けることができる。

なお、通信ネットワークで伝送されるデータの遅延量は、受信装置２の置かれた環境（通信ネットワークの速度等を含む）に依存する。しかしながら、例えば地上デジタル放送の場合、ビットレートは約１６．８５Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）であるため、また通信ネットワークの遅延はせいぜい数秒であることが期待されるため、バッファリング部６３に大容量（例えば、数ＧＢ（ギガバイト））のメモリを用いることにより、通信ネットワークの遅延を問題なく吸収することができる。

伝送路推定等化部７１は、受信した放送信号に含まれているパイロット信号に基づき伝送路特性（振幅と位相の変位）を推定するとともに、受信した信号に対する補償を行う。
周波数デインターリーブ部７２は、伝送路推定等化部７１から出力された信号に関して、周波数デインターリーブを行う。時間デインターリーブ部７３は、周波数デインターリーブ部７２から出力された信号に関して、時間デインターリーブを行う。これらの、周波数デインターリーブ部７２および時間デインターリーブ部７３による処理は、それぞれ、送信装置１における周波数インターリーブ部４３および時間インターリーブ部４２による処理の逆操作である。
デマッピング部７４は、時間デインターリーブ部７４から出力された信号のデマッピングを行う。

一方で、バッファリング部８２は、ＳＴＳ読み込み・比較部６４から出力されたデータ（通信ネットワーク経由で伝送されたデータ）を一時的に蓄積する。

ビット埋め込み処理部７５は、バッファリング部８２から取り出したデータを、ビット単位で、デマッピング部７４から出力されたデータに埋め込む。バッファリング部８２から出力されたデータは、送信装置１側の削除ビット推定処理部３４で推定された削除ビットであり、通信ネットワーク経由で伝送されＩＰ受信部８１で受信されたデータである。ビット埋め込み処理部７５は、ＩＰ受信部８１が受信したデータをすべて正しいものとして扱い、送信装置１側のパンクチャー処理で削除された位置に埋め込む。

この段階において、各ビットは、尤度のデータで表される。例えば、このデータは、−１以上且つ＋１以下の連続的な値を取る。このデータの値が−１のとき、ビット値が「０」であり、且つこれが正しいことを表す。このデータの値が＋１のとき、ビット値が「１」であり、且つこれが正しいことを表す。このデータの値が０のとき、ビット値が「０」または「１」である可能性が等しい（無情報である）ことを表す。なお、尤度データが１以上の場合には、１にクリッピングされる。また、尤度データが−１以下の場合には、−１にクリッピングされる。上記のように、ＩＰ受信部８１が受信したデータをすべて正しいものとして扱うため、削除ビットを受信した場合には、対応するデータは−１または＋１のいずれかの値を取る。何らかの都合により受信装置側で受信できなかった削除ビットに関しては、消失ビットとして扱い、データ値０を割り当てるようにする。

なお、ＩＰ受信部８１が受信した削除ビットが正しいことを前提として、削除ビットの尤度に関しては更に大きな重み付けを付与するようにしても良い。

ビタビ復号部９１は、ビット埋め込み処理部７５によって削除ビットが埋め込まれたデータに基づき、ビタビ復号を行う。

従来技術による受信装置の場合は、パンクチャー処理されたビットに関しては無情報（ビットの値が０または１である確率が同等）として扱って復号を行う。本実施形態による受信装置２では、上述のように、ＩＰで受信した削除ビットの信頼性が高いため、これらは全て正しいものとして扱う。そして復号において、トレリス線図にて状態推移を求める際に、通常であればユークリッド距離の計算を行うが、比較する情報源に削除ビットが含まれている場合は、削除ビットと同じ状態推移になり得るパスだけを残す。この処理により正しい状態推移のパスのみを残すことができるため、従来技術による受信装置の場合よりも、訂正能力が向上する。削除ビットの情報を正しい情報として得られること以外の点については従来のビタビ復号と同様の処理を行う。このような復号法は一部の正しい情報が無ければ実現できないものであるため、本実施形態による方式の復号は、従来技術と比べたときの改善効果が高い。

なお、本実施形態では、送信装置１が全ての削除ビットをＩＰによって送信し、受信装置２がそれら全ての削除ビットを受信するようにしているが、都合により受信装置２が一部の削除ビットしか受信できない場合にも、それら受信可能な削除ビットだけからでも、従来技術による方式よりは、受信の特性を大きく改善できる。

バイトデインターリーブ部９２は、ビタビ復号部９１から出力されるデータに関して、バイト単位のデインターリーブ処理を行う。この処理は、送信装置１におけるバイトインターリーブ処理の逆操作である。
逆エネルギー拡散部９３は、バイトデインターリーブ部９２から出力されるデータに関して、逆エネルギー拡散処理を行う。この処理は、送信装置１におけるエネルギー拡散処理の逆操作である。
ＲＳ復号部９４は、逆エネルギー拡散部９３から出力されるデータを元に、リード・ソロモン符号の復号を行う。

なお、復号された結果得られるトランスポートストリームは、映像や音声を表しており、受信機２は、得られた映像を画面に表示し、得られた音声をスピーカーから出力する。

以上説明した受信装置２の処理によると、ＩＰ受信部８１が信頼性の高い削除ビットを受信し、ビット埋め込み処理部７５がそれらの削除ビットを正しい情報として挿入する。このようにして再構築された信号を元にビタビ復号するため、従来技術と比べて、Ｃ／Ｎを改善することができる。

上記のように、Ｃ／Ｎの改善を図れることにより、地上デジタルテレビ放送の受信可能エリアをより一層広げることができる。本実施形態の方式において、全ての削除ビットをＩＰで伝送することができた場合、約３．６ｄＢ（１２セグ受信時）の改善が見込まれる。さらに、上記の受信装置２の構成によってビタビ復号を行うことにより、更なる改善が可能となる。

また、Ｃ／Ｎが改善されることにより、フェージングの影響を受けずに受信装置が放送を受信できるようになる。本実施形態の方式を、中継放送所や共同受信の受信ポイントなどに適用することにより、より一層受信状態が改善される。中継放送所においてフェージングの影響を受けた場合には下局にも影響してしまうため、数ｄＢの改善効果は大きい。共同受信においても、数ｄＢのＣ／Ｎの向上が、多くの世帯の受信状態の改善につながる。

なお、受信装置２がデジタルテレビ放送の受信機であって、その機能がソフトウェア（コンピュータプログラム）によって実現されている場合、従来の受信装置が上述した機能を持つように改修するために、エンジニアリングサービスにより受信機のソフトウェアを改修してもよい。この場合、ユーザーがＬＡＮケーブル等を用いて受信機を通信ネットワーク（例えば、インターネット）に接続するだけで、本実施形態によるサービスの提供を受けることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態による信号の伝送経路を示す概略図である。同図において、符号９０１は、従来技術による放送信号送信装置である。つまり、放送信号送信装置９０１は、内部においてパンクチャー処理を行い、所定の符号化率までビットを間引いた状態で、放送信号を送信する。本実施形態による送信装置１０１は、放送信号送信装置９０１が送信する放送信号を受信し、その放送信号を復調しトランスポートストリームを取得する。そして、送信装置１０１は、得られたトランスポートストリームを元に、削除ビットを推定し、得られた削除ビットにヘッダー情報（同期用のタイムスタンプ情報）を付加して、通信ネットワーク経由で送信する。受信装置２は、第１の実施形態で説明した通りの受信装置である。受信装置２は、放送信号９０１から送信された放送信号を受信するとともに、送信装置１０１から送信された削除ビットおよびヘッダー情報を受信し、放送信号を復調し、削除ビットを所定の位置に埋め込み、ビタビ復号等の処理を行ってトランスポートストリームを取得する。

同図に示す構成において、送信装置１０１は、放送信号送信装置９０１から送信される放送信号を良好に受信できる場所に設置される。例えば、送信装置１０１は、送信アンテナから距離の近い位置（受信電界強度の高い位置）に設置される。すると、送信装置１０１は受信した放送信号に基づき、誤りのない状態で元のトランスポートストリームを取得することができる。

図４は、送信装置１０１の機能構成を示すブロック図である。図示するように、送信装置１０１は、放送信号受信部１０７（無線信号受信部）と、復調部１０８と、階層分離部１１４と、エネルギー拡散部１３１と、バイトインターリーブ部１３２と、畳み込み符号化部１３３と、削除ビット推定部１３４と、制御情報付加部１５２と、ＩＰ送信部１５５とを含んで構成される。

放送信号受信部１０７は、放送信号を受信する。
復調部１０８は、放送信号受信部１０７が受信した放送信号を復調し、トランスポートストリームの信号を取得する。放送信号受信部１０７が良好な状態で電波を受信した場合、パンクチャー処理済の信号からであっても、誤りのないトランスポートストリーム、あるいは誤りの極めて少ないトランスポートストリームを取得することができる。

階層分離部１１４は、送信装置１における階層分離部１４と同様、入力されるトランスポートストリームを複数のストリームに階層分離する。
エネルギー拡散部１３１は、送信装置１におけるエネルギー拡散部３１と同様、階層分離部１１４で階層分離されたストリームについて、符号のエネルギー拡散を行う。
バイトインターリーブ部１３２は、送信装置１におけるバイトインターリーブ部３２と同様、エネルギー拡散部１３１から出力されたデータに関して、バイト単位でのインターリーブを行う。
畳み込み符号化部１３３は、送信装置１における畳み込み符号化部３３と同様、バイトインターリーブ部１３２から出力されたデータに関して、畳み込み符号化の処理を行う。

削除ビット推定部１３４は、送信装置１における削除ビット推定部３４と同様、畳み込み符号化部１３３によって符号化されたデータを元に、削除ビットを推定する。このとき、削除ビット推定部１３４は、放送信号送信装置９０１が用いるパンクチャーパターンと同じパターンにより、削除ビットの推定を行う。

制御情報付加部１５２は、送信装置１における制御情報付加部５２と同様、削除ビット推定処理部１３４によって推定された削除ビットのデータに、ヘッダー情報（制御情報）を付加する。このヘッダー情報はＳＴＳ情報を含む。これにより、削除ビットが、放送信号送信装置９０１から送信されたどのＯＦＤＭフレームに対応するものであるかを示すことができる。
ＩＰ送信部１５５は、送信装置１におけるＩＰ送信部５５と同様、通信ネットワークを介して、同期用のヘッダー情報が付加された削除ビットのデータを所定の宛先に対して送信する。

なお、上述した実施形態における送信装置および受信装置の機能の一部をコンピューターで実現するようにしても良い。その場合、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、複数の実施形態を説明したが、本発明はさらに次のような変形例でも実施することが可能である。

［変形例１］
上記の実施形態においては、送信装置側で推定された削除ビットのすべてを送信することとしていた。
その方式に変えて、送信装置側で推定された削除ビットのうちの一部のみを送信するようにしても良い。これにより、削除ビットのデータ量を削減することができる。これにより、通信ネットワークの伝送容量が小さい場合にも、削除ビットを受信装置側により確実に届けることが可能となる。このとき、送信装置側は、推定された削除ビットのうち、より信頼性の高い削除ビットのみを選択して送信するようにしても良い。
さらに、送信装置側で推定された削除ビットのうちの一部のみを高い優先度で送信するようにしても良い。そして、送信装置は、残りの削除ビットを低い優先度で送信する。これにより、通信ネットワークの伝送容量が小さい場合にも、一部の削除ビットを受信装置側により確実に届けることが可能となる。また通信ネットワークのエンド・トゥ・エンドでの伝送遅延量が変動した場合にも、一部の削除ビットを所定遅延時間内に受信装置側により確実に届けることが可能となる。このとき、送信装置側は、推定された削除ビットのうち、より信頼性の高い削除ビットのみを選択して高い優先度で送信するようにしても良い。
受信装置側では、一部の削除ビットのみを受信できた場合にも、放送信号から得られた情報を補足し、より良好な復号が可能となる。

［変形例２］
第１の実施形態または第２の実施形態を、ＦＰＵ（Field Pickup Unit）に適用する。
第１の実施形態を適用した場合、ＦＰＵは、図１に示した方式により、削除ビットを推定し、ＩＰ送信部５５（図１）が、推定された削除ビットをＩＰにより送出する。このとき、削除ビットを伝送するための通信ネットワークとしては、ＷｉＭＡＸ（ワイマックス、Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の高速モバイル通信手段を使用する。
第２の実施形態を適用した場合、図４に示した送信装置は、ＦＰＵが送信した無線信号を受信して一旦復調し、削除ビットを推定する。そして、ＩＰ送信部１５５（図４）が、推定された削除ビットをＩＰにより送出する。このとき、削除ビットを伝送するための通信ネットワークとしては、ＷｉＭＡＸ等を用いる。
いずれに場合にも、ＦＰＵによる伝送の品質を向上させることができる。例えば、フェージングに対して強い伝送が可能となり、ポイントの選定においても自由度が増す。

［変形例３］
第１の実施形態または第２の実施形態のいずれかをテレビのワンセグ放送に適用する。送信装置は、テレビのワンセグ放送に関して、削除ビットを推定し、推定された削除ビットを通信ネットワーク経由で送信する。受信装置は、ワンセグ放送の受信機能を備えた携帯通信端末装置である。この受信装置は、無線でワンセグ放送信号を受信するとともに、ＷｉＭＡＸ等のモバイル高速通信手段を用いて、送信装置側から送られてくる削除ビットを受信する。そして、これらの削除ビットをも用いて、既に述べた方法で、ワンセグ放送の復号を行う。これにより、移動中にでも、受信装置は安定した状態でワンセグ放送を受信できる。

［変形例４］
上記の実施形態を、ＩＳＤＢ−Ｔ以外の規格（但し、パンクチャー処理を行う方式）に適用することとしても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明を、誤り訂正符号を用いたデータの伝送に利用することができる。また特に、本発明を、デジタル放送システムに利用することができる。

１，１０１ 送信装置
２ 受信装置
１０ 再多重化処理部
１１，１３ ＲＳ符号化部
１２，１４，１１４ 階層分離部
２１ａ，２１ｂ エネルギー拡散部
２２ａ，２２ｂ バイトインターリーブ部
２３ａ，２３ｂ 畳み込み符号化部
２４ａ，２４ｂ パンクチャー処理部
２５ａ ６４ＱＡＭ変調器
２５ｂ ＱＰＳＫ変調器
３１，１３１ エネルギー拡散部
３２，１３２ バイトインターリーブ部
３３，１３３ 畳み込み符号化部
３４，１３４ 削除ビット推定処理部
４１ 階層合成部
４２ 時間インターリーブ部
４３ 周波数インターリーブ部
４４ ＯＦＤＭフレーム構成部
４５ ＩＦＦＴ部
４６ ＧＩ付加部
５１ ＮＳＩ・ＡＣ多重装置
５２，１５２ 制御情報付加部
５５，１５５ ＩＰ送信部
５６ メモリ
５７ 信号処理部
５８ デコード部
５９ ＳＴＳ取得部
６１ 放送信号受信部（無線信号受信部）
６２ ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部
６３ バッファリング部
６４ ＳＴＳ読み込み・比較部（時刻情報比較部）
７１ 伝送路推定等化部
７２ 周波数デインターリーブ部
７３ 時間デインターリーブ部
７４ デマッピング部
７５ ビット埋め込み処理部
８１ ＩＰ受信部（通信受信部）
８２ バッファリング部
９１ ビタビ復号部
９２ バイトデインターリーブ部
９３ 逆エネルギー拡散部
９４ ＲＳ復号部
１０７ 放送信号受信部（無線信号受信部）
１０８ 復調部

Claims (4)

1. 入力されるデータと予め定められたパンクチャーパターンとに基づき、前記パンクチャーパターンを用いたパンクチャー処理によって前記データから間引かれる削除ビットを推定する削除ビット推定処理部と、
   前記データに対応する時刻情報を、前記削除ビット推定処理部によって推定された前記削除ビットに付加する制御情報付加部と、
   前記時刻情報が付加された前記削除ビットを通信ネットワーク経由で送信する送信部と、
   を具備することを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置であって、
   入力されるデータキャリアを所定の変調方式に分離する階層分離部と、
   前記階層分離部で分離されたデータキャリアを疑似ランダム符号とするエネルギー拡散部と、
   前記エネルギー拡散部から出力されるデータに関して、バイト単位でインターリーブを行うバイトインターリーブ部と、
   前記バイトインターリーブ部から出力されるデータに関して、所定の符号化率で畳み込み符号化を行う畳み込み符号化部と、
   を更に具備し、
   前記削除ビット推定処理部は、前記畳み込み符号化部から出力されるデータを元に前記削除ビットを推定する、
   ことを特徴とする送信装置。
3. 請求項２に記載の送信装置であって、
   無線信号を受信する無線信号受信部と、
   前記無線信号受信部が受信した前記無線信号を復調してデータキャリアを取得する復調部と、
   を更に具備し、
   前記階層分離部は、前記復調部が取得した前記データキャリアを入力とする、
   ことを特徴とする送信装置。
4. 無線信号を受信する無線信号受信部と、
   通信ネットワークを経由して、前記無線信号に対応して推定された削除ビットと、前記削除ビットに対応する時刻情報とを受信する通信受信部と、
   前記無線信号に含まれる時刻情報と前記通信受信部が受信した前記時刻情報とを比較して対応付ける時刻情報比較部と、
   前記無線信号を復調する復調手段と、
   前記時刻情報比較部による対応付けの結果に基づき、予め定められたパンクチャーパターンに従って、前記復調手段が復調した結果に対して、前記通信受信部が受信した前記削除ビットを埋め込むビット埋め込み処理部と、
   前記ビット埋め込み処理部によって前記削除ビットが埋め込まれた結果のデータに基づき復号処理を行う復号部と、
   を具備することを特徴とする受信装置。

Images