JP2015095679A - Ｉｐ回線を利用したｓｆｎ放送システムおよび放送ｔｓ伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放送ＴＳの同期やタイミングを維持しつつ、狭帯域でＴＳを伝送し、受信先で送信元の放送ＴＳを復元する。【解決手段】ＩＰ送信装置１００は、放送コンテンツに基づいて放送ＴＳを生成し、放送ＴＳのダミーバイト部に記載された付加情報に基づきワンセグ階層のＴＳパケットおよびＩＩＰパケットを抽出する。ダミーバイト部付きのＴＳパケットをＩＰデータに変換して、ＩＰ回線を介して複数のＯＦＤＭ変調装置２００へ配信する。各ＯＦＤＭ変調装置２００は、伝送データを受信し、ダミーバイトに含まれるＴＳＰカウンタの値からそのＴＳパケットが多重フレームのどの位置のＴＳパケットであったかを特定し、ＴＳパケットの並びを時系列的に再現し、放送ＴＳを復元する。さらに、放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行い、生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換して出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＰ(Internet Protocol)回線を利用したＳＦＮ放送システムおよび放送ＴＳ伝送方法に関する。

日本方式の地上デジタル放送(ISDB-T: Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)で採用されるＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式では、同一周波数での放送送信網（ＳＦＮ：Single Frequency Network）を構成することが可能である。ＳＦＮは、サービスエリアの拡張や難視聴地域の削減のために地上デジタルの基幹放送において広く利用されているが、ローカル放送やエリア放送などの小規模なローカル放送では利用が進んでいない。

その理由として、ＳＦＮの構築には高額かつ大規模な装置構成が必要となるため、小規模なローカル放送局では採用が難しい面があることが挙げられる。

より具体的には、ＳＦＮ放送システムを構成するには、システムを構成する装置がすべて基準信号による同期関係にあることが必須条件となる。コンテンツの伝送において、送受信間の同期を確保するためには放送ＴＳでの伝送が必須となる。放送ＴＳとは、ＡＲＩＢ規格で定められたＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ変調に対応するもので、ＯＦＤＭ変調装置と復調器の双方で特別な同期信号を伝送することなくフレーム再生が可能となるよう、階層変調のＴＳ多重構造が定められたＴＳ信号である。ＩＳＤＢ−Ｔ方式の符号化時に発生する冗長部が含められており、どのような階層設定、キャリア変調設定でも一定のビットレート（３２．５０７９３７Ｍｂｐｓ）となる。

このような性格から、放送ＴＳの伝送には、
（１）送受信の装置は同期関係にあること
（２）３２．５Ｍｂｐｓ以上の伝送容量を持った経路であること
（３）伝送ロス、伝送エラーが（極力）ないこと
という条件を満たす伝送手段が必要となる。

これらの条件を満たすには、一般的に無線中継器もしくは放送波中継装置等の大規模な伝送装置を導入することになるため、ローカル放送やエリア放送などの小規模な放送局では設備投資にかかるコスト面で障害が大きく、このことが実現を困難にしている。

特許文献１（特開２００９−２５３６１９号公報）には、「被災地向け放送システム及び被災地向け放送方法」として、災害によって情報伝達手段が寸断された状態でも避難所に向けた情報伝送ができるワンセグ放送システムが開示されている。このシステムは親局システムと子局システムからなる。親局システムは、被災地情報を地上デジタル放送データに変換し、地上デジタル放送データのワンセグ放送データ部分のみをＩＰデータに変換しＩＰデータを子局システムに送信する。子局システムは、受信したＩＰデータをフルセグ放送データに変換して地上デジタル放送データとし、地上デジタル放送データの地上波を出力する。このシステムは、送信側サーバーより伝送されたワンセグ放送用データを繰り返し再生し、ワンセグ方式に変調、放送する（オフラインの運用を想定したもの）である。

このワンセグ放送システムによれば、ワンセグ部のみを抽出してＩＰ伝送するため狭帯域の回線でも伝送が可能である。

特許文献２（特開２０００−１８８５８４号公報)には、「放送中継システム並びにこれに用いる送信所及び中継所」として、ＳＦＮを構成するための同期に関する技術が開示されている。ＧＰＳ（Global Positioning System）等の基準時間を送信側と中継側で共有し、同一のタイミングパルスを各々生成する。送信側でスーパーフレームという概念を有し、スーパーフレーム単位でＡＣと呼ばれるキャリアに特定の同期信号を埋め込みスーパーフレームごとにトグルさせる。受信側はこの同期信号を識別してスーパーフレームを識別し、タイミングパルスまで遅らせて送信することにより中継局間のタイミング差を無くしＳＦＮを実現している。

特開２００９−２５３６１９号公報 特開２０００−１８８５８４号公報

地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式(ARIB STD-B31)ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｒｉｂ．ｏｒ．ｊｐ／ｅｎｇｌｉｓｈ／ｈｔｍｌ／ｏｖｅｒｖｉｅｗ／ｄｏｃ／２−ＳＴＤ−Ｂ３１ｖ２＿１．ｐｄｆ

放送サービスがＨＤＴＶではなくワンセグのみの場合は、上記放送ＴＳの９８％以上が不要なデータとなる。この不要なデータの削減により回線容量を抑えることができれば、ＩＰ回線等の低価格な伝送手段が利用可能となる。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１（非特許文献１）で規定されている放送ＴＳは、ＩＳＤＢ−Ｔ方式のデジタル放送用伝送路符号化、変調装置に必要となる設定情報や階層変調を実施する際の各ＴＳパケットの階層情報などが記載されたＴＳ形式である。ＴＳの時間情報の修正や再多重を行うことなく送信器で取り扱うことが可能になっているため、そのまま伝送することが理想である。しかし、伝送路符号化に伴う冗長を含んだＴＳレートになっているため、所定（３２．５０７９３７Ｍｂｐｓ）の伝送容量が必要とされることから、インターネット回線等の狭帯域伝送路では伝送できないという問題がある。

ＴＳの冗長について一例を以下に示す。前提として、有効情報レート(18.255Mbps)は１８８バイトのレート、放送TS(32.507Mbps)は２０４バイトである。
（ガード比１／８、６４ＱＡＭ３／４、１３セグメントで変調する場合）
・有効情報レート＝18.255Mbps
・伝送効率＝18.255 ÷ (32.507×188÷204)= 0.609
となり、約４０％が無効データとなる。
（ガード比１／８、ＱＰＳＫ２／３、ワンセグのみの変調とする場合）
・有効情報レート＝0.41608Mbps
・伝送効率＝0.41608 ÷ (32.507×188÷204) = 0.014
となり、実に９８％以上が無効なデータとなる。

したがって、例えばエリアワンセグ放送を目的とするＴＳ伝送の場合は、放送ＴＳをそのまま伝送することは回線利用の点では無駄が多すぎるため非現実的である。一方、送信元と同期をとる必要があるＳＦＮ送信などを行う場合は、放送ＴＳのまま伝送する必要がある、という矛盾がある。

上記特許文献１に記載の従来技術は、送出側で１８８バイトの固定長のＴＳパケットにてワンセグ部のデータのみをＩＰ回線で伝送し、受信側でフルセグ化することを開示しているが、災害時にあらかじめ用意されたデータを繰り返し放送するためのシステムのため、ＩＰ回線の伝送はリアルタイム性は考慮されていない。すなわち、この従来技術は、ＴＣＰ／ＩＰ（蓄積型・オフライン）のデータ伝送を想定したものである（本発明はＵＤＰ／ＲＴＰ（リアルタイム）を想定したものである）。そのため、この従来技術のシステムでは、ＩＰ受信側において、ＩＰで受信したデータの蓄積、放送ＴＳ化のための再多重、ＰＣＲ等の時間情報の更新などのための手段が必要となる。

上記特許文献２に記載の従来技術は、ＩＰ(Internet Protocol)回線を利用したＳＦＮ放送システムに関するものではないが、ＧＰＳ等の基準時間を送信側と中継側で共有し、同一のタイミングパルスを各々生成する技術を開示している。そのために、ＡＣデータを改造してスーパーフレームという単位を新たに持たせて、遅延量がスーパーフレーム内の時にＳＦＮ同期がとれるようになっている。

しかし、この方式では、スーパーフレームの設定以上の遅延が発生した際には、ＳＦＮ同期はできないという問題がある。

また、ＡＲＩＢ規格(ARIB STD-B31)におけるＳＦＮに関する項目は、これら無線伝送や中継伝送を用いることが前提となっており、例えば遅延量が１秒を超えるようなＳＦＮ構築は考慮されていない。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、放送ＴＳの同期やタイミングを維持しつつ、狭帯域でＴＳを伝送し、受信先で送信元の放送ＴＳを復元することができる比較的低価格なＳＦＮシステムを実現するものである。

本発明によるＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システムは、放送コンテンツの送信元に設けられたＩＰ送信装置と、このＩＰ送信装置にＩＰ回線で接続された複数のＯＦＤＭ変調装置とを備え、
前記ＩＰ送信装置は、
放送コンテンツに対して、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ＰＳＩ／ＳＩの付加、ＩＩＰパケットの挿入を行い、放送ＴＳを生成する放送ＴＳ化部と、
前記放送ＴＳのダミーバイト部の記載内容に基づきワンセグ階層のＴＳパケットおよびＩＩＰパケットを抽出して、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを生成する階層抽出部と、
前記ダミーバイト部付きのＴＳパケットをＩＰデータに変換し、前記複数のＯＦＤＭ変調装置へ配信するＩＰ変換部と
とを有し、
前記複数のＯＦＤＭ変調装置の各々は、
前記ＩＰデータを受信し、受信したＩＰデータからＴＳパケットを分離して出力するＩＰデータ受信部と、
分離されたＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析するＩＩＰ抽出・設定デコード部と、
受信した各ＴＳパケットをアドレス管理されたメモリに格納すると共に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部から階層情報およびＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けて保存するＴＳパケットバッファ部と、
前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部で取得された変調設定情報およびフレーム同期に基づいて、ＴＳＰカウンタおよび階層情報を生成し、ＯＦＤＭ多重フレームとして放送ＴＳの枠組みを生成し、前記ＴＳパケットバッファ部から読み出したＴＳパケットをＯＦＤＭ多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳを復元するＯＦＤＭフレーム復元部と、
前記ＯＦＤＭフレーム復元部から出力される放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行う符号化ＩＦＦＴ部と、
前記符号化ＩＦＦＴ部で生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換する周波数変換部と
を有することを特徴とする。

放送ＴＳは変調設定情報が判れば同じ多重フレーム構造を再現することができる。そこで、放送ＴＳのダミーバイト部をＴＳパケットに含めて伝送することにより、ダミーバイト部に含まれるＴＳＰカウンタの値からそのＴＳパケットが多重フレームのどの位置のＴＳパケットであったかを特定することができる。さらに、放送ＴＳのビットレートは、どのような変調設定でも３２．５０７９３７Ｍｂｐｓ固定なので、ＩＰ送信装置からＩＰデータを受け取ったＯＦＤＭ変調装置では、ＴＳパケットの並びを時系列的に完全に再現することが可能となる。

このようにして、比較的低価格なＳＦＮシステムで、狭帯域でＴＳを伝送し、受信先で送信元の放送ＴＳを復元することができる。

このＳＦＮ放送システムにおいて、前記ＯＦＤＭ変調装置は、
前記符号化ＩＦＦＴ部で生成されたＩＱデータを一時蓄積しておく遅延用メモリと、
１秒未満の精度を確保するためのＳＴＣ信号を生成するＳＴＣ発生部と、
自己のＧＰＳ受信部で取得されたＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号と、前記ＩＩＰパケットから取得されたＩＰデータ送信側のＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号とを比較することにより、前記ＩＰ回線の伝送遅延量を算出するＳＴＣ比較・遅延量算出部と、
前記ＩＩＰパケットから取得された遅延設定値から伝送遅延量を差し引いた値を修正遅延設定値として記憶し、遅延用メモリから読み出すタイミングを修正遅延設定値分遅らせ、ＯＦＤＭ変調波を出力するよう、フレーム同期信号を、前記修正遅延設定値に相当する補正遅延量分だけ遅延させて、前記遅延用メモリから前記ＩＱデータを読み出す遅延制御部と、
を有してもよい。

これにより、ＳＦＮシステムにおいて、放送ＴＳの同期やタイミングを維持しつつ、ＴＳ伝送を行うことができる。すなわち、各ＯＦＤＭ変調装置は、個別に送信元と自己装置間の伝送遅延量を、ＧＰＳ時刻を基に算出し、設定遅延量から伝送遅延量を補正したＯＦＤＭ変調波を出力することにより、複数のＯＦＤＭ変調波を同一のタイミングで出力することを可能とし、ＳＦＮ放送網を実現することができる。

また、前記ＩＰ送信装置の放送ＴＳ化部は、秒単位のＧＰＳ時刻情報および１秒以上の秒単位の遅延設定値をＴＳパケットのＩＩＰパケットに記載して、前記ＯＦＤＭ変調装置に配信し、
前記ＯＦＤＭ変調装置は、前記ＩＰ回線を通じて受信したＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、ＩＩＰパケットに記載されている時刻情報と自己のＧＰＳ受信部で得た時刻情報とを比較してＩＰ伝送経路の伝送遅延量を算出するとともに、前記ＩＩＰパケットから取得された１秒以上の遅延設定値から前記伝送遅延量を差し引いた値を修正遅延設定値として記憶し、前記遅延用メモリから読み出すタイミングを修正遅延設定値分遅らせるようにしてもよい。

すなわち、遅延設定や時刻等の情報は、ＡＲＩＢ規格で対応できない部分について、新たにパラメータを設けて放送ＴＳのＩＩＰパケットに追記する形で送信元から各ＯＦＤＭ変調装置に伝送することができる。

Ｎｕｌｌパケットまたは所定のＴＳパケットをダミーパケットとして発生するダミーパケット生成部をさらに備え、
前記ＯＦＤＭフレーム復元部は、前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部でのＩＩＰ解析結果に基づいて生成された放送ＴＳのＯＦＤＭフレームに対して、放送ＴＳのＴＳＰカウンタと前記ＴＳパケットバッファ部に蓄積したＴＳＰのＴＳＰカウンタとを比較し、両カウンタ値が一致したとき前記ＴＳパケットバッファ部からＴＳパケットを読み出して前記ＯＦＤＭフレームに多重し、一致しないとき、前記ダミーパケット生成部で発生したダミーパケットを多重するようにしてもよい。

本発明によるＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システムにおける放送ＴＳ伝送方法は、放送コンテンツの送信元に設けられたＩＰ送信装置と、このＩＰ送信装置にＩＰ回線で接続された複数のＯＦＤＭ変調装置とを備えＳＦＮ放送システムにおける放送ＴＳ伝送方法であって、
前記ＩＰ送信装置において、
放送コンテンツに対して、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ＰＳＩ／ＳＩの付加、ＩＩＰパケットの挿入を行い、放送ＴＳを生成するステップと、
前記放送ＴＳのダミーバイト部の記載内容に基づきワンセグ階層のＴＳパケットおよびＩＩＰパケットを抽出して、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを生成するステップと、
前記ダミーバイト部付きのＴＳパケットをＩＰデータに変換して、ＩＰ回線を介して前記複数のＯＦＤＭ変調装置へ配信するステップとを有し、
前記複数のＯＦＤＭ変調装置の各々において、
前記ＩＰデータを受信し、受信したＩＰデータからＴＳパケットを分離して出力するステップと、
分離されたＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析するステップと、
受信した各ＴＳパケットをアドレス管理されたメモリに格納すると共に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部から階層情報およびＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けてＴＳパケットバッファ部に保存するステップと、
前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部で取得された変調設定情報およびフレーム同期に基づいて、ＴＳＰカウンタおよび階層情報を生成し、ＯＦＤＭ多重フレームとして放送ＴＳの枠組みを生成し、前記メモリから読み出したＴＳパケットをＯＦＤＭ多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳを復元するステップと、
前記放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行うステップと、
前記伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調により生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換して出力するステップと
を有することを特徴とする。

本発明によれば、ワンセグサービスを主目的としたローカル放送、エリア放送等の小規模な放送局でもＳＦＮシステムを比較的安価に構築することができる。例えば、山間地方やリアス式沿岸地方等、一斉放送が困難な地方自治体などが放送主体となるローカル放送局、あるいはマラソンやトライアスロンの観戦エリア向け放送など、一時的に広範囲での放送が必要となる小規模なローカル放送やエリア放送においても、低価格で容易にＳＦＮシステムを構築してサービスを提供することが可能となる。

また、本発明は、ＩＰ送信装置からＩＰ回線で常時ワンセグ用のＴＳデータを伝送し、受信側（ＯＦＤＭ変調装置）でフルセグに復元するため、特にＩＰ受信〜ＯＦＤＭ変調部では、ワンセグデータを丸ごと蓄積するような大規模な蓄積手段や再多重、ＰＣＲ更新は不要である。

さらに、本発明では、複数の送信所が存在する場合に、ＩＰ送信装置からのＩＰ回線の伝送遅延量が異なっても、各々において伝送遅延量を補正して出力を遅延させることができるため、ＩＰ送信装置側で設定した遅延設定値に基づいて、複数のＯＦＤＭ変調波を同一のタイミングで出力することができる。

本発明の実施の形態に係るＳＦＮ放送システムの概略の構成を示す図である。 図１に示したＳＦＮ放送システムにおけるパケットのフィルタリングによるＩＰデータ伝送の説明図である。 図３（ａ）はＴＳＰ形式を示し、図３（ｂ）は放送ＴＳのより詳細なフォーマット（特にダミーバイト部、すなわち付加情報部）を示している。 ＡＲＩＢ規格におけるＩＳＤＢ−Ｔ付加情報のシンタックスを示す図である。 ＡＲＩＢ規格におけるＩＩＰシンタックスを示す図である。 ＡＲＩＢ規格におけるＴＭＣＣシンタックスを示す図である。 放送ＴＳの構造の概要を示す図である。 放送ＴＳのＢパケット、Ａパケット、Ｎパケットの内容例を示す図である。 ＡＲＩＢ規格におけるＩＩＰシンタックスを示す図である。 ＡＲＩＢ規格におけるNetwork_synchronization_informationシンタックスを示す図である。 図１０のNetwork_synchronization_informationシンタックスの一部の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態におけるＳＦＮ放送システムのデータ伝送方法の概略の処理フローを示すフローチャートである。 図１内のＩＰ送信装置の概略の内部構成を示す図である。 図１内の送信所におけるＯＦＤＭ変調装置の概略の内部構成を示す図である。

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、本発明の実施の形態に係るＳＦＮ放送システムの概略の構成を示している。

放送波を出力する送信所２０は複数存在し、演奏所（ＩＰ送信元）１０とは異なる場所に位置する。各送信所２０には、地上デジタル放送送信装置としてのＯＦＤＭ変調装置２００が備えられる。演奏所１０から送信所２０へは、ＩＰ回線またはＩＰ回線網１５を利用し、放送ＴＳをＩＰマルチキャスト送信で一斉配信する。

本実施の形態では、ＩＳＤＢ−Ｔ地上デジタル放送方式における、放送ＴＳの効率的な伝送手段を提案する。帯域が保証された回線（ＡＳＩによる同軸、光回線等）を利用する場合は問題ないが、インターネット等の一般回線を利用する場合はできるだけ効率の良い伝送を行う必要がある。

本発明は、放送ＴＳから所定の階層のデータのみを抽出して伝送する手段と、伝送データを受信し、受信したデータから放送ＴＳを復元する手段を用いることによって、必要とされる回線の帯域を削減することが可能となり、伝送レートの低い回線でもデータの伝送を実現することができるものである。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１で規定される放送ＴＳは、ＴＳ再多重を行うことなくＯＦＤＭ変調装置にて直接変調波を出力することができる形式で、データレートは約３２．５Ｍｂｐｓである。

演奏所（ＩＰ送信元）１０からの放送ＴＳの一斉配信の際、ワンセグ放送に関連して伝送容量を削減する。放送ＴＳに含まれるパケットの内訳（種別）は次の通りである。
(1) Ａ（ワンセグ）階層用ＴＳパケット
(2) Ｂ（ＨＤＴＶ）階層用ＴＳパケット
(3) 符号化用無効階層ＴＳパケット
(4) ＩＩＰ(ISDB-T Information Packet)パケット

ストリーム中のＴＳパケットの種別は、ダミーバイト部に多重される付加情報の中の階層情報によって識別することができる。

そこで、図２に示すように、本実施の形態では、演奏所１０のＩＰ送信装置１００において、放送コンテンツを放送ＴＳに変換した後、この放送ＴＳのパケット(1)および(4)を残し、パケット(2)および(3)をフィルタリング除去して得られたＡ階層ＴＳ(0.46Mbps)をＩＰデータとして、ＩＰ回線網１５を介して、各送信所２０へ送信する。このＡ階層ＴＳパケットにはダミーバイト部も含めておく。このようなパケットのフィルタリングにより、ＴＳＰの伝送レートを約９８％削減することが可能となる。

例えば、現行放送で最も使用されている設定は、次のものである。
・モード３、ガードインターバル１／８、
・ＱＰＳＫ２／３（Ａ階層１セグメント）
・６４ＱＡＭ３／４（Ｂ階層１２セグメント）

上記変調設定の場合の１フレームのパケット数は４６０８パケットであり、その内訳は、
・Ａ階層のパケット数：６４パケット
・Ｂ階層のパケット数：２５９２パケット
・無効階層のパケット数：１９５２パケット（うちＩＩＰが１パケット）
である。

このように、放送ＴＳからＡ階層とＩＩＰのパケットだけを抽出した場合、パケットの低減比は６５／４６０８となり、伝送量は劇的に減少する。一方、ＴＳパケットは通常１８８バイトであるが、ダミーバイト部を含めると２０４バイトとなる。「ダミーバイト部」の情報もそのまま伝送することにより送信データ量は増加するが、その増加量は十分小さい。ダミーバイト部によりデータ量が増加する比率は、２０４／１８８＝５１／４７にすぎない。

階層のフィルタリングのために、ＩＰ送信装置１００は、放送ＴＳ内のダミーバイト部に記載された付加情報を常時監視し、削除するＴＳパケットと伝送するパケットとを識別する。

図３（ａ）はＴＳＰ形式（ARIB STD-B31付属図5-10）を示し、図３（ｂ）は放送ＴＳのより詳細なフォーマット（特にダミーバイト部、すなわち付加情報部）を示している。図４は、ＩＳＤＢ−Ｔ付加情報のシンタックス（ARIB STD-B31付属 表5-7）を示している。図５は、ＩＩＰシンタックス（ARIB STD-B31付属 表5-8）を示している。図６は、ＴＭＣＣシンタックス（ARIB STD-B31付属 表5-10）を示している。

図３（ａ）（ｂ）および図４に示すように、ＴＳパケット内のダミーバイト部である１８９〜１９２バイト部（「多重位置」）に記載された付加情報のうち、階層情報（Layer indicator）を監視し、抽出する階層（Ａ階層、またはＢ階層、またはＣ階層：ここではＡ階層）およびＩＩＰパケット（ＬａｙｅｒＮのうちのＩＩＰ識別）のみを抽出して一旦、バッファ（後述のＴＳパケットバッファ部）に記憶する。図３（ｂ）および図４から分かるように、ダミーバイト部のバイト１８９のビット７〜４に「階層情報(LayerIndicator)」が格納され、バイト１９０のビット４〜０とバイト１９１のビット７〜０に「ＴＳＰcounter（ＴＳパケットカウンタ）」が格納されるようになっている。バッファ内のＡ階層ＴＳパケットおよびＩＩＰパケットは、ＩＰパケットに加工されてＩＰ回線網１５に出力される。

ここで、本発明のより良い理解のために、ＭＰＥＧ−ＴＳ（Moving Picture Expert Group - Transport Stream：トランスポートストリーム）と放送ＴＳの相違について概略を説明する。

ＭＰＥＧ−ＴＳは、動画および音声の圧縮技術であるＭＰＥＧ−２に関する国際規格ISO/IEC13818の中で定められているデータ伝送に関する規格である（ISO/IEC13818-1：MPEG-2 SYSTEMS）。この規格では、圧縮動画や音声、多重化に関する情報を１８８バイトの伝送パケットに格納して、時分割多重で伝送する。格納されるデータの種類ごとに異なるパケット識別子（＝ＰＩＤ）が与られるので、受信処理側では、ＰＩＤに基づいて必要な情報のみを抽出することができる。

ＩＳＯ規格では、基本となるデータ構造、ＴＳ内容を記述する情報パケットの構造（ＰＡＴ，ＰＭＴ，ＮＩＴなど）についてのみ定められており、更に詳細な部分については、実際に運用する放送規格団体で制定される。

これに対して、放送ＴＳは、上記ＭＰＥＧ−ＴＳの規格を基に、日本の地上デジタル放送規格（ARIB STD-B31）で定められるＴＳ再多重の法則に従った多重化手法に則った多重構造のＭＰＥＧ−ＴＳ（多重フレームと呼ぶ）がベースとなる。

日本の地上デジタルテレビ放送の符号化、変調方式は、ワンセグやハイビジョンなど最大３階層の階層変調が可能である。多重フレームとは、これらの階層変調に応じてＴＳパケットの多重化を最適化したものである。

放送ＴＳは、この多重フレーム構造のＭＰＥＧ−ＴＳに、更にＩＩＰ(ISDB-T Information Packet)と呼ばれる地上デジタルＯＦＤＭ変調に関する情報を記載したＴＳパケットと、ＯＦＤＭフレームのＴＰＳカウンタや、個々のＴＳパケットがどの階層に属するものかを示す識別情報（階層情報）などをダミーバイト部に追記した、２０４バイト形式のＴＳデータとなる。

日本の地上デジタル方式は、設定パラメータが多くあり、その組み合わせは多岐に渡る。項目としては、次のようなものがある。
・モード： １、２、３
・ガードインターバル： １／４、１／８、１／１６、１／３２
・（階層）セグメント数： １〜１３（但し、各階層の合計が１３になること）
・（階層）キャリア変調方式： ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ
・（階層）符号化率： １／２、２／３、３／４、５／６、７／８
・（階層）インターリーブ長： ４段階

更に、最大３階層までの階層変調が可能なので、「（階層）」と記載した設定パラメータは階層数分の設定を有している。これらの組み合わせにより、ＭＰＥＧ−ＴＳの伝送可能な情報量が変化し、多重フレーム構造も変化するので、各種設定と情報レートに齟齬があると正常な放送波を出すことができなくなる。

放送ＴＳはこれらの複雑な設定と情報レートの関係をＭＰＥＧ−ＴＳの形で自動化し、解決するものであり、放送ＴＳ形式のＴＳ信号を受信すれば、信号入力と同時に設定情報を取得することができるため、手動での設定が不要となる。つまり、放送ＴＳとは符号化・ＯＦＤＭ変調装置のために用意されたインターフェースということができる。

図７に、放送ＴＳの構造について、概要を示す。

この図は、次のような設定パラメータについてのＴＳパケット列の一例を示している。
モード３、
ガードインターバル１／８
ＱＰＳＫ１／２（Ａ階層１セグメント）、
６４ＱＡＭ７／８（Ｂ階層１２セグメント）

図中の記号は次のとおりである。
Ａ： Ａ（ワンセグ）階層用ＴＳパケット
Ｂ： Ｂ（ＨＤＴＶ）階層用ＴＳパケット
Ｎ： 無効階層ＴＳパケット

モード３、ガードインターバル１／８の場合、ＯＦＤＭフレーム＝４６０８パケットとなるので、図の０〜１１５１までの多重構造を４回繰り返す。（ＴＳＰカウンタの値の範囲は0〜4607）

図８は、Ｂパケット、Ａパケット、Ｎパケットの内容例を示している。ＴＳパケットは通常１８８バイトであるが、各パケットは、ダミーバイト部を含めて２０４バイトとなっている。この図の各パケットのバイト１８８から１９５に付加情報が載っていることが分かる。

本発明の前提として重要なことは、従来、放送ＴＳで埋め込まれるＩＩＰパケットやダミーバイト部の情報は、符号化ないしＯＦＤＭ変調の過程で削除されてしまうという点である。これらの情報は、専らＯＦＤＭ変調装置のために用意されたものであり、放送波としては"伝送されない領域（冗長部分）"を利用しているので、放送波を受信した装置側では得ることができない。特許文献２に記載の技術はＯＦＤＭ変調した放送波での中継のため、ＩＩＰやダミーバイト部の情報を利用することは原理上不可能である。

次に、各送信所２０のＯＦＤＭ変調装置２００は、ＩＰ回線網１５を介して、階層制限されたＩＰデータを受信した後、まずストリームの中からＩＩＰパケットを探して抽出し、そのmodulation_control_configuration_informationの内容を解読する。ここから、モード、ガードインターバル、階層変調情報を確認することにより、放送ＴＳのフレーム多重構造を復元する。受信したＴＳパケットは、そのダミーバイト部に記載された階層情報とＴＳＰカウンタ値を参照し、復元した放送ＴＳの該当箇所に上書き多重することにより元の放送ＴＳを復元することが可能となる。（なお、本実施の形態におけるＩＩＰはARIB STD-B31付属第5章5.5.3項に準拠している。）

本発明のＳＦＮ放送システムの大前提として、送信、受信とも同期のとれた基準信号にて動作することが必要となる。同期の方法としては、ＧＰＳ受信による同期信号源もしくは高安定な信号源を用いた疑似同期信号等の利用が挙げられる。

本実施の形態では、また、演奏所１０のＩＰ送信装置１００と、各送信所２０のＯＦＤＭ変調装置２００はＧＰＳ受信機能を有し、演奏所１０のＩＰ送信装置１００、ＯＦＤＭ変調装置２００が共にＧＰＳからの同一基準信号に同期すること、および伝送手段に放送ＴＳを用いることにより、系の同期を確保する。

演奏所１０では、ＩＰ送信装置１００において、送出するＩＰデータに所定のタイミング、フォーマットにて次の情報をデータに多重して送信する。
（１）ＧＰＳに同期した送信時刻情報
（２）ＳＦＮ同期のための遅延設定値

これらの情報の伝送は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１付属第５章ＳＴＬ／ＴＴＬへの信号伝送手法による。参考に、ＩＩＰシンタックスを示す図９（ARIB STD-B31付属 表5-8）、Network_synchronization_informationシンタックスを示す図１０の（ARIB STD-B31付属 表5-12）および図１１の（ARIB STD-B31付属 表5-13抜粋）を挙げる。ＧＰＳに同期した送信時刻情報として、ＩＩＰパケットに記載される、１秒未満の時刻情報をsynchronization_time_stamp（0〜0.9999999秒）、および、ＳＦＮ同期のための遅延設定値として、maximum_delay(0〜0.9999999秒）を用いる。

このように、ＩＩＰパケットに記載されるNetwork_synchronization_informationシンタックスを利用して、各送信所にマルチキャストにてＩＰデータが複数のＯＦＤＭ変調装置２００に対して一斉に配信される。

本実施の形態では、送信元となるＩＰ送信装置１００と実際に変調波を出力するＯＦＤＭ変調装置２００間はＩＰ回線網１５で結ばれ、放送ＴＳ形式でコンテンツを伝送することにより、ベースバンド信号としての同期関係が維持される。そのために、ＩＰ送信装置１００と複数のＯＦＤＭ変調装置２００は、各々、ＧＰＳ受信機能を有し、ＧＰＳ発信元（ＧＰＳ衛星３０）に同期した基準クロックと現在時刻を生成することにより装置間の同期、および時刻情報の共有を実現する。各送信所２０のＯＦＤＭ変調装置２００は、ＯＦＤＭ変調機能に加え、ＩＰ送信装置１００が多重した時刻情報と遅延設定の読出し機能、および回線遅延量の算出機能、ＳＦＮ遅延を実現するための所定量のデータバッファを内蔵している。

より具体的には、ＩＰデータ送信側で送信時点の時刻情報を放送ＴＳに埋め込む。ＩＰ受信側ではＯＦＤＭ変調装置２００が、受信したＩＰデータから送信時刻情報を抽出し、自己のＧＰＳ時刻を比較することにより伝送遅延量を認識する。すなわち、自己のＧＰＳ時刻と送信が記載した時刻情報を比較して伝送遅延量を計算し、遅延設定を行う。次に、受信したＳＦＮ遅延設定値から伝送遅延量を差し引いた値で自己の遅延量を算出し、この値に基づいてデータバッファの読出しタイミングを設定する。

複数の送信所２０で伝送遅延量が異なっても、複数のＯＦＤＭ変調装置２００の各々は、個別に送信元と自己装置間の伝送遅延量を、ＧＰＳ時刻を基に算出し、設定遅延量から伝送遅延量を補正したＯＦＤＭ変調波を出力することにより、複数のＯＦＤＭ変調波を同一のタイミングで出力することができる。

このようにして、各送信所２０は、回線の伝送遅延量が異なっても、各々において伝送遅延量を補正して出力を遅延させるため、演奏所１０で設定した遅延設定値に基づいた送信出力を得ることができる。

これによって、複数の送信所２０におけるＳＦＮ（Single Frequency Network）放送網を実現することが可能となる。

なお、遅延設定や時刻等の情報は、ＡＲＩＢ規格で対応できない部分について、新たにパラメータを設けて放送ＴＳのＩＩＰパケットに追記する形で送信元から各ＯＦＤＭ変調装置２００に伝送する。この点については後に詳述する。

図１２に、本実施の形態におけるＳＦＮ放送システムのデータ伝送方法の概略の処理フローを示す。

この処理は、放送コンテンツの送信元に設けられたＩＰ送信装置１００と、このＩＰ送信装置１００と、ＩＰ回線で接続された複数のＯＦＤＭ変調装置２００とで実行される。

ＩＰ送信装置１００は、まず、放送コンテンツ（ＭＰＥＧ−ＴＳ信号）を受けて、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ＰＳＩ／ＳＩ（Program Specific Information/Service Information）の付加、ＩＩＰパケットの挿入を行い、放送ＴＳを生成する（Ｓ１１）。

次に、放送ＴＳのダミーバイト部に記載の付加情報に基づきＡ階層（ワンセグ階層）パケットおよびＩＩＰパケットを抽出して、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを生成してメモリに格納する（Ｓ１２）。

次いで、階層抽出後のＴＳ信号をＩＰデータに変換し、複数のＯＦＤＭ変調装置へ配信する（Ｓ１３）。

複数のＯＦＤＭ変調装置２００の各々は、まず、ＩＰデータを受信し、受信したＩＰデータからＴＳパケットを分離して出力する（Ｓ２１）。

次いで、分離されたＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析する（Ｓ２２）。

さらに、受信した各ＴＳパケットをアドレス管理されたメモリに格納すると共に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部からそのＴＳパケットの階層情報およびＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けてＴＳパケットバッファ部（後述）に保存する（Ｓ２３）。

そこで、先に取得された変調設定情報およびフレーム同期に基づいて、ＴＳＰカウンタおよび階層情報を生成し、ＯＦＤＭ多重フレームとして放送ＴＳの枠組みを生成し、ＴＳパケットバッファ部から読み出したＴＳパケットをＯＦＤＭ多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳを復元する（Ｓ２４）。

次いで、ＯＦＤＭフレーム復元部２０５から出力される放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行う（Ｓ２５）。

この伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調により生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換して出力する（Ｓ２６）。

以下、このような放送ＴＳ伝送方法を実施するための具体的なシステム構成について説明する。

図１３に、ＩＰ送信装置１００の概略の内部構成を示す。

このＩＰ送信装置１００は、ＡＳＩ受信部１０１、ＰＳＩ／ＳＩ修正・放送ＴＳ化部１０３、階層抽出部１０５、ＩＰパケット化部１０７、ＧＰＳ受信部１１１、ＳＴＣ発生部１１３、ＳＦＮ情報生成部１１４、ＩＩＰ生成部１１５、および基準信号発生部１１７により構成されている。

ＡＳＩ受信部１０１は、外部からＤＶＢ−ＡＳＩ信号を受信し、ＭＰＥＧ−ＴＳ信号（データ８ｂｉｔ、クロック、シンク）を出力するブロックである。より具体的には、シリアルのＡＳＩ信号を受信し、１０ｂｉｔ→８ｂｉｔ変換、シリアル→パラレル変換を行い、同期ワード検出、データクロックの生成を行い、後段の処理部にＭＰＥＧ−ＴＳ信号として出力する。

ＧＰＳ受信部１１１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、ＧＰＳに同期した１０ＭＨｚクロック、１ＰＰＳ（１秒間隔で１パルスを発生する信号）およびＧＰＳから受信した時刻情報を出力するブロックである。

周知のように、ＧＰＳとは、衛星（ＧＰＳ衛星）から得られる情報により、受信点の位置情報（緯度、経度）などを算出するシステムである。測量と同等の３点測量の要領で、３つ以上の衛星の受信データを同時に受けることにより位置情報を算出するものである。測位算出には正確な時刻情報が不可欠であり、衛星から受信するデータにはＵＴＣ（世界協定時）も一緒に送られて来る。一般的なＧＰＳ受信モジュールは、ＧＰＳ衛星から受信した時刻情報（ＧＰＳ時刻）に同期した１０ＭＨｚクロック、および１秒に一度の間隔でパルスを発する１ＰＰＳという信号を出力する。また、ＧＰＳ衛星から受信した各種データ（時刻情報も含む）は、ＵＡＲＴなどのシリアル通信の手段で取り出すことが可能である。データフォーマットは、ＮＭＥＡ（米国海洋電子機器協会）でプロトコルが決められており、ＮＭＥＡ０１８３で規定されている。

ＵＡＲＴで受信する日時／時刻情報には、小数点以下の秒データも記載されているが、ＵＡＲＴが低速のシリアル通信のため、ＵＡＲＴ経由で取り出した小数点以下の秒データで同期をとるのは事実上不可能である。従って、本実施の形態では年月日時分秒までのデータをＵＡＲＴ経由で取込み、１秒以下の分解能についてはモジュールの１０ＭＨｚクロックと１ＰＰＳでカウントした値を利用している。このカウント値をＳＴＣ（信号）と称している。尚、ＧＰＳ時刻は、精度自体はＵＴＣと同じであるが、うるう秒の補正がされていない点でＵＴＣと若干異なる。このために本明細書では「ＧＰＳ時刻」という呼び方をしている。

ＳＴＣ発生部１１３は、ＧＰＳ受信部１１１から１０ＭＨｚクロックおよび１ＰＰＳパルスを受信し、ＳＴＣ信号（０〜９９９．９９９９ｍｓカウンタ出力）を出力するブロックである。ＧＰＳから取得できる時刻情報の分解能は１秒であるため、ＳＴＣ信号は、１秒未満の精度（例えば０．１μＳ）を確保するための付加情報となる。ＳＴＣ発生部１１３は、具体的には、１０ＭＨｚをクロックとして、１ＰＰＳパルスで０からスタートする２４ビットカウンタを含む。１０ＭＨｚ分解能で精度は１００ｎｓとなる。ＳＴＣは、上述したＩＩＰパケットの「synchronization_time_stamp」と同等の情報である。

基準信号発生部１１７は、ＧＰＳ受信部１１１から受信した１０ＭＨｚクロックから各種クロックを生成するＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏｏｐ）部を含む。具体的にはＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭシンボルクロックである６５．０１６ＭＨｚ（１０ＭＨｚ×４０９６／６３）、ＭＰＥＧ−ＴＳ、ＤＶＢ−ＡＳＩ入力処理で使用する２７ＭＨｚ（１０ＭＨｚ×２７／１０）などを出力する。

ＳＦＮ情報生成部１１４は、制御手段（ＣＰＵ）もしくは操作パネルからのデータ取得によって得た遅延に関する設定、およびＧＰＳ信号から生成した時刻情報を生成するブロックである。特に時刻情報はＩＩＰ生成部１１５の生成タイミングに合わせてラッチをかける。

ＩＩＰ生成部１１５は、ＳＦＮ情報生成部１１４から得た遅延設定値、ＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号、タイミングパルスに基づいて、ＩＩＰ(ISDB-T Information Packet)パケットデータを生成するブロックである。すなわち、ＩＩＰのフォーマットに従ってＩＩＰパケットを生成し、ＳＦＮ情報生成部１１４から取得した各種情報をＩＩＰパケットに反映させる。

ＰＳＩ／ＳＩ修正・放送ＴＳ化部１０３は、放送コンテンツを構成するＭＰＥＧ−ＴＳ信号を放送ＴＳに変換するブロックである。より具体的には、ＭＰＥＧ−ＴＳ信号およびＰＳＩ／ＳＩ情報を受けて、放送ＴＳ信号（３２．５０７Ｍｂｐｓ）を出力する。その際、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ビットレート調整、ＰＣＲ補正、ＰＳＩ／ＳＩ（Program Specific Information／Service Information）の付加、ＩＩＰパケットの挿入が行われる。ＰＳＩ／ＳＩ情報については制御手段（ＣＰＵなど）から設定情報やデータを取得する。

階層抽出部１０５は、ＰＳＩ／ＳＩ修正・放送ＴＳ化部１０３から受けた放送ＴＳ信号（３２．５０７Ｍｂｐｓ）に基づいて、階層抽出後のＴＳ信号であるダミーバイト部付きのＴＳパケット（０．４５９Ｍｂｐｓ）を出力するブロックである。そのために、放送ＴＳ（３２．５０７Ｍｂｐｓ）のダミーバイト部を監視し、Ａ階層（ワンセグ階層）パケットおよびＩＩＰパケットを抽出してメモリに格納するフィルタ部を含む。これらの各ＴＳパケットは、ダミーバイト部をそのまま含む２０４バイトのデータである。そのために、２０４バイトのＴＳパケットを所定の数量、格納できるメモリ容量を確保する。ここに、「所定の数量」は、次段のＩＰパケット化の処理によって必要な量が変化する。

ＩＰパケット化部１０７は、階層抽出後のＴＳ信号（０．４５９Ｍｂｐｓ）を受けて、ＩＰデータとしてのＶｏＩＰ（Video over Internet Protocol）信号を出力するブロックである。すなわち、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを階層抽出部１０５（内のメモリ）から読出し、ＶｏＩＰ信号に変換する。このＩＰパケット化部１０７の処理は、ＵＤＰ、ＲＴＰプロトコルに適合し、ユニキャストまたはマルチキャストにて出力する。

図１４に、送信所２０におけるＯＦＤＭ変調装置２００の概略の内部構成を示す。このＯＦＤＭ変調装置２００は、ＩＰデータ受信部２０１、ＩＩＰ抽出・設定デコード部２０２、ＴＳパケットバッファ部２０３、ＳＴＣ比較・遅延量算出部２０４、ＯＦＤＭフレーム復元部２０５、遅延制御部２０６、符号化部（符号化・ＩＦＦＴ・ＧＩ付加部）２０７、遅延用メモリ部２０８、ＤＡＣ・周波数変換部２０９、ＧＰＳ受信部２１１、ＳＴＣ発生部２１３、および、基準信号発生部２１５を有する。

ＩＰデータ受信部２０１は、ＩＰ回線またはＩＰ回線網１５を介して受信したＶｏＩＰ信号からＴＳパケットを分離して出力するブロックである。より具体的には、このＩＰデータ受信部２０１は、ＶｏＩＰ信号を受けて、階層抽出されたＴＳ信号（０．４５９Ｍｂｐｓ）を出力する。

ＩＩＰ抽出・設定デコード部２０２は、ＩＰデータ受信部２０１から受けた階層抽出されたＴＳ信号（０．４５９Ｍｂｐｓ）からＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析し、階層抽出されたＴＳ信号（０．４５９Ｍｂｐｓ）、フレームシンク（同期）、ＩＩＰより取得したパラメータ各種を出力するブロックである。ＩＩＰパケットは特定のＰＩＤ（０ｘ１ＦＦ０）を有することから、ＰＩＤに基づいて検出することができる。もしくは、ダミーバイト部の階層情報に基づいて検出してもよい。ＩＩＰパケットの記載内容の解析により次の情報を取得する。
・変調設定情報各種（モード、ガードインターバル、階層変調設定）
・ＯＦＤＭフレームシンクの位置
・ＳＦＮ遅延設定値
・（ＩＰ送信装置１００が打刻した）ＧＰＳ時刻
・（ＩＰ送信装置１００が打刻した）ＳＴＣ信号

ＳＴＣ比較・遅延量算出部２０４は、自己のＧＰＳ受信部２１１で取得したＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号と、ＩＩＰパケットから取得したＩＰデータ送信側のＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号とを比較するとともに、上記ＳＦＮ遅延設定値との差を求めることにより、ＩＰ回線の伝送遅延量を算出するブロックである。

より具体的には、例えば、次の式によりＩＰ回線の伝送遅延量を算出する。
・伝送遅延量 ＝（ＯＦＤＭ変調装置２００自身の）ＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号 − （ＩＰ送信装置１００の）ＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号
・補正遅延量 ＝ 遅延設定値 − 伝送遅延量

ＴＳパケットバッファ部２０３は、受信したＴＳパケットを一時的に格納しておくメモリを有するとともに、各ＴＳパケットのダミーバイト部に記載された付加情報を解析し、読出し制御信号に従ってＴＳパケットを出力するブロックである。すなわち、ＴＳパケットは、アドレス管理されたメモリに格納すると同時に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部から階層情報とＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けて保存する。

ＯＦＤＭフレーム復元部２０５は、ＴＳパケット、階層情報、ＴＳＰカウンタを受けて、ＩＩＰ抽出・設定デコード部２０２で取得した変調設定情報(キャリア変調、符号化率、セグメント数)、およびフレーム同期に基づいてＯＦＤＭ多重フレームを生成し、ＴＳパケットバッファ部２０３から読み出したＴＳパケットを多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳ（３２．５０７Ｍｂｐｓ）を復元するブロックである。変調設定情報からのＯＦＤＭ多重フレームの生成は、ＩＳＤＢ−Ｔの規格に基づいた方法で実現可能であり、ＩＰデータ送信側のそれと同一のものを再現することが可能である。同時に、ＴＳＰカウンタおよび階層情報も生成し、放送ＴＳの枠組みを生成する。

ここで生成したＴＳＰカウンタおよび階層情報と、ＴＳパケットバッファ部２０３で記憶している同情報とを比較し、該当するパケットがメモリに存在すればメモリから読出して多重フレームに配置する。これにより、ＩＰ送信装置１００から伝送されたＴＳパケットを放送ＴＳに復元することができる

遅延制御部２０６は、１０ＭＨｚクロック、フレーム同期、補正遅延設定量を受け、フレーム同期信号を、修正遅延設定値に相当する補正遅延量分だけ遅延させるブロックである。１０ＭＨｚクロックでカウントするカウンタを装備し、フレーム同期信号で０からカウントをスタートし、補正遅延量の設定値に達したらパルスを出力する。このパルスが補正遅延させたフレーム同期信号となる。

ＯＦＤＭフレームは変調設定により変化するが、その長さは最大でも２５１ｍｓのため、それ以上の遅延を行うにはフレーム同期信号にインデックスを与え、各インデックスごとに遅延量をカウントすることにより遅延設定を可能にする。

符号化部２０７は、放送ＴＳ（３２．５０７Ｍｂｐｓ）の情報に基づいて、ＡＲＩＢ規格（ＳＴＤ−Ｂ３１）に準拠した伝送路符号化・ＯＦＤＭ変調を行うブロックである。符号化部２０７から出力されるＩＱデータは、ＩＱ各１６ビットのバイナリデータである。

遅延用メモリ部２０８は、符号化部２０７で生成されたＩＱデータを一時蓄積しておくアドレス管理されたメモリ部である。遅延前のインデックス情報とともにメモリに書込み、遅延フレーム同期と遅延後インデックスに基づいてＩＱデータを読み出すことにより補正遅延量分だけ遅延したＩＱデータを出力する。

ＤＡＣ・周波数変換部２０９は、遅延用メモリ部２０８から出力された遅延ＩＱデータを受け、ＤＡＣクロックに従ってこの遅延ＩＱデータをアナログに変換するとともに、所望の周波数チャンネルに変換するブロックである。これにより、ＤＡＣ・周波数変換部２０９から直交変調波（ＯＦＤＭ変調波）が出力される。

ＧＰＳ受信部２１１、ＳＴＣ発生部２１３、および、基準信号発生部２１５３の各ブロックは、ＩＰ送信装置１００における同一名称のブロックと同一の機能を有する。

ところで、基幹放送局で中継伝送する場合、情報伝送に関する信頼性が高く、伝搬遅延の少ない放送波や無線波を利用した中継伝送方法をとるのが一般的である。ＳＦＮの遅延設定もこのような手法を想定したものであるため、１秒を超える遅延までは考慮されていない。ＩＰ回線でＴＳ伝送を行う場合、受信側で一定量のバッファリングを行うことが必要となるが、このバッファリングの量によっては、遅延量が１秒を超えることが想定される。上記の書式では１秒を超える遅延量については伝送できない。本発明ではこのような範囲外の部分について独自フォーマットで伝送することにより、長い遅延量の設定に対応する。

そこで、本実施の形態の応用例として、equipment_loopを利用して、下記のような拡張情報を伝送する。Equipment_Loopは、ＡＲＩＢ規格に定められたＩＩＰパケットの記述事項の一つである。EquipmentとはSFNを構築する個々の送信器を指すものであり、各々の送信器に個別に微調整を加える目的で規定されている。すなわち、本来のEquipmentLoopの役割は、各EquipmentのID（識別）番号、遅延設定の対するオフセット値（0〜0.9999999秒）、オフセットの極性（±）、制御方法（静的、動的）といったパラメータを各送信器に個別に与えるものである。Equipment_IDは、12ビットで与えられ、通常はすべてのID（0x000〜0xFFFの4096個）を使用することはないので、使用しないID（たとえば0xFFE）を、本実施の形態での独自設定の伝送用として利用する。受信側（変調器）は、上記のIDのEquipmentLoopを独自部分の伝送情報として解釈し、設定値を取り出す。
・秒単位のＧＰＳ時刻情報、すなわち、ＧＰＳ時刻の秒情報（例えば０〜５９秒）
・１秒以上の秒単位の遅延設定値（例えば１〜９秒）

遅延設定値の範囲は、ＯＦＤＭ変調装置２００の遅延用バッファの搭載量に関係する。例えば８ＯＦＤＭフレーム分のバッファを備えている場合は、（１フレーム＝約２３０ｍｓ）１．８４秒までが設定可能範囲となる。

設定例
・Equipment_id( )： 12bit、拡張設定用として選定された特定のＩＤ
・Additional_GPS_time_info( )： 8bit、ＧＰＳ時刻の秒情報（10進x2桁）
・Additional_maximum_delay( )： 4bit、遅延設定の１秒単位部の設定

Additional_GPS_time_info( )は秒情報だけでなく、例えば３２ビットに拡張してＧＰＳで取得した時刻すべてを伝送してもよい。

また、Additional_maximum_delay( )も、想定される最大遅延量に応じて拡張してよい。

これらの設定値および時刻情報は、演奏所１０に設けられたＩＰ送信装置１００においてＩＩＰパケットに記載され、複数のＯＦＤＭ変調装置２００に同報される。

ＯＦＤＭ変調装置２００は、ＩＰ回線を通じて受信したＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、ＯＦＤＭフレーム位置を識別しシンクパルスを生成する。また、ＩＩＰパケットを解析して、記載されている時刻情報と自己のＧＰＳ受信部で得た時刻情報とを比較してＩＰ伝送経路の伝送遅延量を算出する。この場合、上述した１秒未満の時刻情報および遅延設定値も併せて考慮することができる。

遅延設定値から伝送遅延量を差し引いた値を修正遅延設定値として記憶し、遅延用メモリから読み出すタイミングを修正遅延設定値分遅らせ、ＯＦＤＭ変調波を出力する。

複数のＯＦＤＭ変調装置２００が、機器ごとにまちまちな伝送遅延量を個々に補正して遅延調整した変調波を出力することにより、各ＯＦＤＭ変調装置の出力は同一タイミングで出力されるため、ＳＦＮ網を構築することが可能となる。

なお、「equipment loop」以外にも例えば次のような利用できるエリアが考えられる。
（１）ＩＩＰパケットのＴＭＣＣ以降を独自フォーマット化して記載する。
（２）（ＩＩＰの）ダミーバイト部の空きエリアを利用して伝送する。
（３）ＡＣパケットを利用してＩＩＰのほかにＡＣパケットも伝送するようにする。
（４）Ａ階層に含まれるＮｕｌｌパケットの一つを利用して伝送する。

また、システムの安定動作のために次のようなブロックを追加してもよい。

（１）ＧＰＳリカバリ
ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ衛星からの受信データに依存するが、高周波信号のため天候や電波障害などの外的要因によって、受信できない時間帯が発生することが想定される。そこで、ＧＰＳ受信部からのロックステータスを監視し、アンロックの状態になった場合は、時刻情報（ＳＴＣ信号も含めて）は１０ＭＨｚのクロックで自走により更新したデータに差し替えて後段へ伝送する。ロックが復帰したら本来の時刻情報に戻す。

（２）ＴＳパケットのリカバリ
ＶｏＩＰ回線は、伝送品質や回線速度が完全に担保されたものではないため、伝送エラーやデータの欠落などが発生することが想定される。このためＦＥＣ（Forward Error Correction）などの技術を用いて伝送誤りを補正できる冗長部を同時に伝送し、受信部でエラー訂正することによりエラー耐性を高める方法がとられる。ただし、それでもパケットの欠落などが発生する事態が考えられる。

そこで、上述したＯＦＤＭフレーム復元部２０５は、Ｎｕｌｌパケットまたは所定のＴＳパケットをダミーパケットとして発生するダミーパケット生成部（図示せず）を有してもよい。ＩＩＰ解析結果に基づいて生成された放送ＴＳのＯＦＤＭフレーム（放送ＴＳフレーム）に対して、放送ＴＳのＴＳＰカウンタとバッファ部に蓄積したＴＳＰのカウンタを比較し、カウンタ値が一致したときバッファ部からＴＳパケットを読み出して放送ＴＳフレームに多重する。一致しないとき、すなわち、ＴＳパケットバッファ部２０３に所望のＴＳパケットがない場合、ダミーパケット生成部で発生したダミーパケットを多重し、放送ＴＳを復元する。

フレーム復元部２０５は一度変調設定情報が与えられれば、その後はその状態を保持したまま放送ＴＳフレームを生成し続ける。ＴＳパケットバッファ部２０３に該当するＴＳパケットが存在しなかった場合は、Ｎｕｌｌパケットを出力することにより放送ＴＳ出力を維持する。その結果、データ欠落による映像や音声への影響は発生するものの、信号出力自体は維持することが可能である。

（３）ＩＩＰリカバリ
伝送されてくるべきＴＳパケットのうち、欠落したパケットがＩＩＰであった場合は、フレーム同期の検出が１フレーム分無くなってしまうため、フレーム単位で変調波が途切れるという事態になる。そこで、このような事態を防止するために、一度受信したＩＩＰパケットを保持し、ＩＩＰが欠落した場合には、保持したデータを出力することによりフレーム同期の状態を維持するＩＩＰリカバリ部（図示せず）を設けてもよい。ＩＩＰリカバリ部は、ＯＦＤＭフレーム復元部２０５もしくはその近辺に設けることができる。

上記のリカバー系の各ブロックは、実際の伝送の状況を確認する過程で、安定動作のために追加することができる。ＧＰＳやＴＳ伝送については、常時安定して送受信されている状況が理想であり、理想環境の下ではこれらのブロックは必要ない。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の変形、変更を行うことが可能である。

１０…演奏所
１５…ＩＰ回線網
２０…送信所
３０…ＧＰＳ衛星
１００…ＩＰ送信装置
１０１…ＡＳＩ受信部
１０３…ＰＳＩ／ＳＩ修正・放送ＴＳ化部
１０５…階層抽出部
１０７…ＩＰパケット化部
１１１…ＧＰＳ受信部
１１３…ＳＴＣ発生部
１１４…ＳＦＮ情報生成部
１１５…ＩＩＰ生成部
１１７…基準信号発生部
２００…ＯＦＤＭ変調装置
２０１…ＩＰデータ受信部
２０２…ＩＩＰ抽出・設定デコード部
２０３…ＴＳパケットバッファ部
２０４…ＳＴＣ比較・遅延量算出部
２０５…ＯＦＤＭフレーム復元部
２０６…遅延制御部
２０７…符号化部（符号化・ＩＦＦＴ・ＧＩ付加部）
２０８…遅延用メモリ部
２０９…ＤＡＣ・周波数変換部
２１１…ＧＰＳ受信部
２１３…ＳＴＣ発生部
２１５…基準信号発生部

Claims (6)

1. 放送コンテンツの送信元に設けられたＩＰ送信装置と、このＩＰ送信装置にＩＰ回線で接続された複数のＯＦＤＭ変調装置とを備えた、ＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システムであって、
   前記ＩＰ送信装置は、
   放送コンテンツに対して、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ＰＳＩ／ＳＩの付加、ＩＩＰパケットの挿入を行い、放送ＴＳを生成する放送ＴＳ化部と、
   前記放送ＴＳのダミーバイト部に記載された付加情報に基づきワンセグ階層のＴＳパケットおよびＩＩＰパケットを抽出して、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを生成する階層抽出部と、
   前記ダミーバイト部付きのＴＳパケットをＩＰデータに変換し、前記複数のＯＦＤＭ変調装置へ配信するＩＰ変換部と
   とを有し、
   前記複数のＯＦＤＭ変調装置の各々は、
   前記ＩＰデータを受信し、受信したＩＰデータからＴＳパケットを分離して出力するＩＰデータ受信部と、
   分離されたＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析するＩＩＰ抽出・設定デコード部と、
   受信した各ＴＳパケットをアドレス管理されたメモリに格納すると共に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部から階層情報およびＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けて保存するＴＳパケットバッファ部と、
   前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部で取得された変調設定情報およびフレーム同期に基づいて、ＴＳＰカウンタおよび階層情報を生成し、ＯＦＤＭ多重フレームとして放送ＴＳの枠組みを生成し、前記ＴＳパケットバッファ部から読み出したＴＳパケットをＯＦＤＭ多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳを復元するＯＦＤＭフレーム復元部と、
   前記ＯＦＤＭフレーム復元部から出力される放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行う符号化ＩＦＦＴ部と、
   前記符号化ＩＦＦＴ部で生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換する周波数変換部と
   を有することを特徴とするＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システム。
2. 前記ＯＦＤＭ変調装置は、
   前記符号化ＩＦＦＴ部で生成されたＩＱデータを一時蓄積しておく遅延用メモリと、
   １秒未満の精度を確保するためのＳＴＣ信号を生成するＳＴＣ発生部と、
   自己のＧＰＳ受信部で取得されたＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号と、前記ＩＩＰパケットから取得されたＩＰデータ送信側のＧＰＳ時刻およびＳＴＣ信号とを比較することにより、前記ＩＰ回線の伝送遅延量を算出するＳＴＣ比較・遅延量算出部と、
   前記ＩＩＰパケットから取得された遅延設定値から伝送遅延量を差し引いた値を修正遅延設定値として記憶し、遅延用メモリから読み出すタイミングを修正遅延設定値分遅らせ、ＯＦＤＭ変調波を出力するよう、フレーム同期信号を、前記修正遅延設定値に相当する補正遅延量分だけ遅延させて、前記遅延用メモリから前記ＩＱデータを読み出す遅延制御部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載のＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システム。
3. 前記ＩＰ送信装置の放送ＴＳ化部は、秒単位のＧＰＳ時刻情報および１秒以上の秒単位の遅延設定値をＴＳパケットのＩＩＰパケットに記載して、前記ＯＦＤＭ変調装置に配信し、
   前記ＯＦＤＭ変調装置は、前記ＩＰ回線を通じて受信したＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、ＩＩＰパケットに記載されている時刻情報と、自己のＧＰＳ受信部で得た時刻情報とを比較してＩＰ伝送経路の伝送遅延量を算出するとともに、前記ＩＩＰパケットから取得された１秒以上の遅延設定値から前記伝送遅延量を差し引いた値を修正遅延設定値として記憶し、前記遅延用メモリから読み出すタイミングを修正遅延設定値分遅らせることを特徴とする請求項２に記載のＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システム。
4. Ｎｕｌｌパケットまたは所定のＴＳパケットをダミーパケットとして発生するダミーパケット生成部をさらに備え、
   前記ＯＦＤＭフレーム復元部は、前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部でのＩＩＰ解析結果に基づいて生成された放送ＴＳのＯＦＤＭフレームに対して、放送ＴＳのＴＳＰカウンタと前記ＴＳパケットバッファ部に蓄積したＴＳＰのＴＳＰカウンタとを比較し、両カウンタ値が一致したとき前記ＴＳパケットバッファ部からＴＳパケットを読み出して前記ＯＦＤＭフレームに多重し、一致しないとき、前記ダミーパケット生成部で発生したダミーパケットを多重する請求項１、２または３に記載のＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システム。
5. 前記ＯＦＤＭ変調装置は、一度受信したＩＩＰパケットを保持し、伝送されてくるべきＴＳパケットのうち、欠落したパケットがＩＩＰであった場合は、保持したデータを出力することによりフレーム同期の状態を維持するＩＩＰリカバリ部を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システム。
6. 放送コンテンツの送信元に設けられたＩＰ送信装置と、このＩＰ送信装置にＩＰ回線で接続された複数のＯＦＤＭ変調装置とを備えた、ＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システムにおける放送ＴＳ伝送方法であって、
   前記ＩＰ送信装置において、
   放送コンテンツに対して、多重フレームの構成に適合したＴＳパケットの配置（再多重）、ＰＳＩ／ＳＩの付加、ＩＩＰパケットの挿入を行い、放送ＴＳを生成するステップと、
   前記放送ＴＳのダミーバイト部に記載された付加情報に基づきワンセグ階層のＴＳパケットおよびＩＩＰパケットを抽出して、ダミーバイト部付きのＴＳパケットを生成するステップと、
   前記ダミーバイト部付きのＴＳパケットをＩＰデータに変換して、ＩＰ回線を介して前記複数のＯＦＤＭ変調装置へ配信するステップとを有し、
   前記複数のＯＦＤＭ変調装置の各々において、
   前記ＩＰデータを受信し、受信したＩＰデータからＴＳパケットを分離して出力するステップと、
   分離されたＴＳパケットからＩＩＰパケットを抽出し、その内容を解析するステップと、
   受信した各ＴＳパケットをアドレス管理されたメモリに格納すると共に、格納したＴＳパケットのダミーバイト部から階層情報およびＴＳＰカウンタの値を読み出し、格納したアドレスと紐付けて保存するステップと、
   前記ＩＩＰ抽出・設定デコード部で取得された変調設定情報およびフレーム同期に基づいて、ＴＳＰカウンタおよび階層情報を生成し、ＯＦＤＭ多重フレームとして放送ＴＳの枠組みを生成し、前記メモリから読み出したＴＳパケットをＯＦＤＭ多重フレームの該当部に多重することにより放送ＴＳを復元するステップと、
   前記放送ＴＳの情報に基づいて、伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調を行うステップと、
   前記伝送路符号化およびＯＦＤＭ変調により生成されたＩＱデータをアナログ信号に変換するとともに所望の周波数チャンネルに変換して出力するステップと
   を有する
   ことを特徴とする、ＩＰ回線を利用したＳＦＮ放送システムにおける放送ＴＳ伝送方法。

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