JP2018160752A - 送信装置、受信装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】データ伝送効率の低下を防ぎつつ、データフレーム同期バイトの場所が分からなくなるという事態を回避すること。【解決手段】本発明に係る送信装置１は、ＴＳパケットから同期バイトを除去するように構成されている同期バイト除去部１１と、データを含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、８個のＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケットの位置を示す情報を含むヘッダを追加するように構成されているヘッダ追加部１２と、ヘッダが追加されたＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＢＣＨ符号化処理を施すように構成されているＢＣＨ符号化部１３と、ＢＣＨ符号化処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＬＤＰＣ符号化処理を施すように構成されているＬＤＰＣ符号化処理部１４とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、送信装置、受信装置及びプログラムに関する。

番組素材伝送用の無線伝送装置は、ＦＰＵ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｉｃｋｕｐ Ｕｎｉｔ）と呼ばれ、番組の中継や取材した映像を放送局へ送るツールとして欠かせないものとなっている。

近年、特に、周波数選択性フェージングに耐性のあるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を用いたデジタル方式のＦＰＵが注目されており、既に、様々な周波数帯で実用的な標準規格が提案されている（非特許文献１〜４参照）。

デジタル無線伝送では、伝搬路において発生する謝りを訂正するために誤り訂正符号が欠かせない。非特許文献１〜４においても、外符号にリードソロモン（ＲＳ）符号を用い内符号に畳み込み符号を用いることで安定したデジタル無線伝送を実現している。

近年、非常に優れた誤り訂正能力を有する誤り訂正符号としてＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号が注目されており、外符号にＢＣＨ符号を用い内符号にＬＤＰＣ符号を用いた組み合わせが実現されている（非特許文献５参照）。

現在のデジタル方式のＦＰＵで用いられている外符号にリードソロモン符号を用い内符号に畳み込み符号を用いた組み合わせに比べて、ＢＥＲを改善することができるため、デジタル方式のＦＰＵにおいても、外符号にＢＣＨ符号を用い内符号にＬＤＰＣ符号を用いることが期待されている。

なお、特許文献１では、外符号及び内符号の両方にＬＤＰＣ符号を用いたデジタル方式のＦＰＵが提案されている。

以下、図５〜図９を参照して、従来技術について説明する。

ＬＤＰＣ符号は、ブロック符号と呼ばれる誤り訂正符号であり、ＬＤＰＣ符号の符号化器に入力される情報ビットは、固定長となる。例えば、非特許文献５において内符号として標準化されている符号化率１/２のＬＤＰＣ符号では、図５に示すように、ＬＤＰＣ符号の符号化器に２２,８１４ビットが入力され、２２,０６６ビットのパリティビットが付加されて４４,８８０ビットが１つのＬＤＰＣ符号ブロックとなる。また、同様に、特許文献５において外符号として標準化されているＢＣＨ符号では、１９２ビットのパリティビットが付加される。そのため、符号化器全体に入力可能な情報ビット長は、２２,８１４−１９２＝２２,６２２ビットが最大となる。

また、デジタル方式のＦＰＵは、図６に示すように、２０４バイト（１,６３２ビット）又は１８８バイト（１,５０４ビット）からなるＴＳパケットを伝送するシステムである。各ＴＳパケットの先頭には、１バイトの同期バイト（１６進数表記で「０ｘ４７」）が配置されており、かかる同期バイトを目印にしてＴＳパケットを区切ることができる。

２０４バイトのＴＳパケットは、図６に示すように、後半の１６バイト（１２８ビット）は、データを持たないダミーバイトと呼ばれる部分であり、ダミーバイトが除去されたＴＳパケットのサイズは、１８８バイトとなる。

同様に、１８８バイトのＴＳパケットを２０４バイトのＴＳパケットに変換するには、ダミーバイトを付加するだけであるため、以下、１８８バイトのＴＳパケットを基準に説明する。

ＢＣＨ符号及びＬＤＰＣ符号を用いたＴＳパケットの符号化において、１つのＬＤＰＣ符号ブロック内に含まれるＴＳパケットを整数個とする場合、すなわち、ＴＳパケットを分断して符号化しないようにする場合、図７に示すように、同期バイトを除去した１８７バイト（１,４９６ビット）のＴＳパケットを情報ビットとして符号化器に入力することができる。何故ならば、復号後は、先頭から１８７バイト毎に区切りがあることが分かっているので、先頭に同期バイト（１６進数表記で「０ｘ４７」）を付加することで、容易に、元の１８８バイトのＴＳパケットを復元することができるためである。

ＴＳパケットの同期バイトを除去して符号化することで、データの伝送効率を向上することができる。そのため、非特許文献５でも、ＴＳパケットを伝送する際には、同期バイトを除去して符号化を行っている。

テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形マイクロ波帯デジタル無線伝送システム 標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ-Ｂ１１ ２.２版）、一般社団法人 電波産業会 テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム 標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ-Ｂ３３ １.２版）、一般社団法人 電波産業会 テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ミリ波帯デジタル無線伝送システム 標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ-Ｂ４３ １.０版）、一般社団法人 電波産業会 １.２ＧＨｚ/２.３ＧＨｚ帯テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム 標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ-Ｂ５７ ２.１版）、一般社団法人 電波産業会 高速広帯域衛星デジタル放送の伝送方式 標準規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ-Ｂ４４ ２.１版）、一般社団法人 電波産業会

特許第４８８１３５５号

一方、デジタル方式のＦＰＵでは、図８に示すように、伝送するＴＳパケット８個単位で１つのフレームとし、先頭のＴＳパケットの同期バイトを反転する処理を行っている。かかるフレームは、データフレームと呼ばれ、反転された同期バイト（１６進数表記で「０ｘＢ８」）は、データフレーム同期バイトと呼ばれる。

デジタル方式のＦＰＵでは、かかるデータフレーム単位で処理を行う場合や、同期を取るための補助としてデータフレーム同期バイトを用いる場合もあるため、かかるデータフレームの構造を維持することが望ましい。

しかしながら、図９に示すように、データ伝送効率の向上のために、同期バイトを除去してしまうと、どこにデータフレーム同期バイトが入っていたのか分からなくなってしまうという問題点がある。

すなわち、１つのＬＤＰＣ符号ブロック内に格納されるＴＳパケットの数は、符号化率によって異なり、８の倍数ではないこともあるため、データフレーム同期バイトが、毎回、ＬＤＰＣ符号ブロックの先頭に来るわけではない。

外符号及び内符号の両方にＬＤＰＣ符号を用いている特許文献１では、同期バイトを全て残したまま符号化を行っているため、上述の問題点は発生しないものの、同期バイトの分だけデータ伝送効率は低下してしまうという問題点がある。

また、データフレーム同期バイトのみを残すという方法では、１８７バイト毎に区切られるという法則が崩れてしまうため、同期バイトの復元そのものができなくなるという問題点がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、データ伝送効率の低下を防ぎつつ、データフレーム同期バイトの場所が分からなくなるという事態を回避することができる送信装置、受信装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、デジタル方式のＦＰＵにより、同期バイト及びデータを含むＴＳパケットを送信するように構成されている送信装置であって、前記ＴＳパケットから前記同期バイトを除去するように構成されている同期バイト除去部と、前記データを含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、８個の前記ＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケットの位置を示す情報を含むヘッダを追加するように構成されているヘッダ追加部と、前記ヘッダが追加された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＢＣＨ符号化処理を施すように構成されているＢＣＨ符号化部と、前記ＢＣＨ符号化処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＬＤＰＣ符号化処理を施すように構成されているＬＤＰＣ符号化処理部とを具備することを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、上述の第１の特徴に係る送信装置から送信された同期バイト及びデータを含むＴＳパケットを受信するように構成されている受信装置であって、受信した前記ＴＳパケットを含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＬＤＰＣ復号処理を施すように構成されているＬＤＰＣ復号部と、前記ＬＤＰＣ復号処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＢＣＨ復号処理を施すように構成されているＢＣＨ復号部と、前記ＢＣＨ復号処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックのヘッダに基づいて、８個の前記ＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケットの位置を取得するように構成されているヘッダ解析部と、前記位置に基づいて、前記同期ブロックを復元するように構成されている同期ブロック復元部とを具備することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、コンピュータを、上述の第１の特徴に係る送信装置として機能させるためのプログラムであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、コンピュータを、上述の第２の特徴に係る受信装置として機能させるためのプログラムであることを要旨とする。

本発明によれば、データ伝送効率の低下を防ぎつつ、データフレーム同期バイトの場所が分からなくなるという事態を回避することができる送信装置、受信装置及びプログラムを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る符号化装置１の機能ブロックの一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る符号化装置１及び復号装置３の動作の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態で用いられるヘッダの構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る復号装置３の機能ブロックの一例を示す図である。 図５は、従来技術について説明するための図である。 図６は、従来技術について説明するための図である。 図７は、従来技術について説明するための図である。 図８は、従来技術について説明するための図である。 図９は、従来技術について説明するための図である。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る符号化装置１及び復号装置３について説明する。

ここで、本実施形態に係る符号化装置１及び復号装置３は、デジタル方式のＦＰＵにより、同期バイト及びデータを含むＴＳパケットを送受信するように構成されている。

本実施形態では、上述の非特許文献５で規定されている符号化率１/２のＬＤＰＣ符号を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、本発明は、本実施形態におけるＬＤＰＣ符号及びＢＣＨ符号の符号化率や符号長や、ＴＳパケットの個数等の数値が用いられるケースに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係る符号化装置１は、同期バイト除去部１１と、ヘッダ追加部１２と、ＢＣＨ符号化部１３と、ＬＤＰＣ符号化部１４と、変調部１５とを具備している。

同期バイト除去部１１は、ＴＳパケットから同期バイトを除去するように構成されている。

図２（ａ）に示すように、本実施形態で用いられる各ＬＤＰＣ符号ブロック内には１５個のＴＳパケットが含まれ得る。図２（ａ）の例では、ＬＤＰＣ符号ブロック内における３番目及び１１番目のＴＳパケットが、８個のＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケット（以下、先頭パケット）となっている。

ここで、同期バイト除去部１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、１５個のＴＳパケットの各々から同期バイトを除去し、１８７バイトのデータ＃１〜＃１５（２２,４４０ビット）を取得して、ヘッダ追加部１２に送信するように構成されている。

ヘッダ追加部１２は、データ＃１〜＃１５を含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、先頭パケットの位置を示す情報を含むヘッダを追加するように構成されている。

図２（ｃ）に示すように、ＬＤＰＣ符号ブロック内における３番目及び１１番目のＴＳパケットが先頭パケットであるため、ヘッダ追加部１２は、ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、かかる先頭パケットの位置を示す情報を含むヘッダ、すなわち、「３番目のＴＳパケットが先頭パケット」であることを示す４ビットのヘッダを追加するように構成されている。

図２（ｃ）の例では、かかるヘッダは、ＬＤＰＣ符号ブロックの先頭に配置しているが、送信装置１と受信装置との間で配置される位置が共有されていれば、ＬＤＰＣ符号ブロックのどの位置に配置されていてもよい。

図３に、上述の４ビットのヘッダの構成の一例を示す。データフレームの周期は、８個のＴＳパケット分の長さであるため、ＬＤＰＣ符号ブロック内の１〜８番目のＴＳパケットのいずれかが、必ず先頭パケットとなる。したがって、かかる場合であれば、３ビットのヘッダによって先頭パケットの位置を示すことができる。

本実施形態の例では、ＬＤＰＣ符号ブロックが１５個のＴＳパケットを含むため、ＬＤＰＣ符号ブロック内に必ず２個の先頭パケットが存在する。しかしながら、符号化率が１/２ではない場合、例えば、１個のＬＤＰＣ符号ブロック内に７個以下のＴＳパケットしか含まれていない場合等、１個のＬＤＰＣ符号ブロック内に先頭パケットが含まれていない場合も存在し得る。

そこで、本実施形態では、上述のヘッダを４ビットで構成し、図３に示すように、全てのビットを「０」とすることで、かかる場合に対応することができるようにしている。

なお、かかるヘッダは、他の情報を含んだヘッダの一部によって構成されていてもよい。例えば、かかるヘッダは、他の情報を含む１６ビットのヘッダの内の４ビットによって構成されていてもよい。

図２（ｃ）に示すように、ヘッダが追加されたＬＤＰＣ符号ブロックは、２２,４４４ビットとなり、ヘッダ追加部１２は、かかるＬＤＰＣ符号ブロックをＢＣＨ符号化部に送信するように構成されている。

ＢＣＨ符号化部１３は、ヘッダ追加部１２によって送信されたＬＤＰＣ符号ブロックに対して、外符号としてＢＣＨ符号を用いたＢＣＨ符号化処理を施すように構成されている。

また、ＬＤＰＣ符号化処理部１４は、ＢＣＨ符号化処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックに対して、内符号としてＬＤＰＣ符号を用いたＬＤＰＣ符号化処理を施すように構成されている。

図２（ｄ）に示すように、ＢＣＨ符号化処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックが、規定の２２,６１８ビットに届かない場合には、ＢＣＨ符号化処理部１３は、情報を持たない調整用のスタッフビットや短縮化ビットを挿入するように構成されている。

或いは、ＬＤＰＣ符号化処理部１４への入力されたＬＤＰＣ符号ブロックが、規定の２２,６１８ビットに届かない場合に、ＬＤＰＣ符号化処理部１４が、かかるスタッフビットや短縮化ビットを挿入するように構成されていてもよい。

ＬＤＰＣ符号化処理部１４は、ＬＤＰＣ符号化処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックを変調部１５に送信するように構成されている。

図４に、第１の実施形態に係る復号装置３の機能ブロックの一例を示す。

図４に示すように、本実施形態に係る受信装置３は、復調部３０と、ＬＤＰＣ復号部３１と、ＢＣＨ復号部３２と、ヘッダ解析部３３と、同期バイト復元部３４とを具備している。

ＬＤＰＣ復号部３１は、図２（ｅ）に示すように、復調部３０から受信したＬＤＰＣ符号ブロックに対して、内符号としてＬＤＰＣ符号を用いたＬＤＰＣ復号処理を施すように構成されている。

また、ＢＣＨ復号部３２は、ＬＤＰＣ復号部３１によりＬＤＰＣ復号処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックに対して、外符号としてＢＣＨ符号を用いたＢＣＨ復号処理を施すように構成されている。

ここで、ＬＤＰＣ復号部３１及びＢＣＨ復号部３２による復号処理に成功すれば、伝送路で生じた誤りは全て無くなり、送信装置１によって送信された全ての２２,４４４ビットが受信装置３によって正しく受信され得る。

ヘッダ解析部３３は、ＢＣＨ復号部３２によってＢＣＨ復号処理が施されたＬＤＰＣ符号ブロックのヘッダに基づいて、上述の先頭パケットの位置を取得するように構成されている。

本実施形態では、図２（ｆ）に示すように、ヘッダ解析部３３は、ＬＤＰＣ符号ブロックに含まれている４ビットのヘッダを解析して、「３番目のＴＳパケットが先頭パケット」であると判定することができる。

同期ブロック復元部３４は、上述の先頭パケットの位置に基づいて、同期ブロックを復元するように構成されている。

図２（ｇ）に示すように、同期ブロック復元部３４は、ＬＤＰＣ符号ブロックを１８７バイト毎に区切ることでＴＳパケットを取得し、上述の先頭パケットの位置に示されるＬＤＰＣ符号化ブロック内の３番目のＴＳパケットを先頭パケットであると認定して、かかるＴＳパケットの同期バイトについてはデータフレーム同期バイト（１６進数表記で「０ｘＢ８」）として復元するように構成されている。

また、データフレームの周期は、８個のＴＳパケット分の長さであるため、同期ブロック復元部３４は、ＬＤＰＣ符号化ブロック内の１１番目のＴＳパケットを先頭パケットであると認定して、かかるＴＳパケットの同期バイトについてもデータフレーム同期バイト（１６進数表記で「０ｘＢ８」）として復元するように構成されている。

ＬＤＰＣ符号化ブロック内に含まれるＴＳパケットは１５個であるため、かかるＬＤＰＣ符号化ブロック内には、もう先頭パケットは存在しないことが分かる。

同期ブロック復元部３４は、その他のＴＳパケットに同期バイトについては通常通りの同期バイト（１６進数表記で「０ｘ４７」）として復元するように構成されている。

本実施形態に係る送信装置１及び受信装置３によれば、デジタル方式のＦＰＵにおいて、１個のＬＤＰＣ符号ブロック内に僅かなビット数のヘッダを付加するだけで、ＴＳパケットの同期バイトを除去して符号化処理を行いつつ、データフレームの構造を復元することができる。

（その他の実施形態）
上述のように、本発明について、上述した実施形態によって説明したが、かかる実施形態における開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。かかる開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

また、上述の実施形態では特に触れていないが、上述の送信装置１及び受信装置３によって行われる各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、かかるプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、かかるプログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、かかるプログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ-ＲＯＭやＤＶＤ-ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。

或いは、上述の送信装置１及び受信装置３内の少なくとも一部の機能を実現するためのプログラムを記憶するメモリ及びメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成されるチップが提供されてもよい。

或いは、上述の送信装置１及び受信装置３内の少なくとも一部の機能は、製造後に購入者や設計者が構成を設定できるＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）の一種であるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されるように構成されていてもよい。

１…送信装置
１１…同期バイト除去部
１２…ヘッダ追加部
１３…ＢＣＨ符号化部
１４…ＬＤＰＣ符号化部
１５…変調部
３…受信装置
３０…復調部
３１…ＬＤＰＣ復号部
３２…ＢＣＨ復号部
３３…ヘッダ解析部
３４…同期バイト復元部

Claims (6)

1. デジタル方式のＦＰＵにより、同期バイト及びデータを含むＴＳパケットを送信するように構成されている送信装置であって、
   前記ＴＳパケットから前記同期バイトを除去するように構成されている同期バイト除去部と、
   前記データを含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、８個の前記ＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケットの位置を示す情報を含むヘッダを追加するように構成されているヘッダ追加部と、
   前記ヘッダが追加された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＢＣＨ符号化処理を施すように構成されているＢＣＨ符号化部と、
   前記ＢＣＨ符号化処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＬＤＰＣ符号化処理を施すように構成されているＬＤＰＣ符号化処理部とを具備することを特徴とする送信装置。
2. 前記ヘッダは、４ビットで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 請求項１に記載の送信装置から送信された同期バイト及びデータを含むＴＳパケットを受信するように構成されている受信装置であって、
   受信した前記ＴＳパケットを含むＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＬＤＰＣ復号処理を施すように構成されているＬＤＰＣ復号部と、
   前記ＬＤＰＣ復号処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックに対して、ＢＣＨ復号処理を施すように構成されているＢＣＨ復号部と、
   前記ＢＣＨ復号処理が施された前記ＬＤＰＣ符号ブロックのヘッダに基づいて、８個の前記ＴＳパケットを含むデータフレームの先頭のＴＳパケットの位置を取得するように構成されているヘッダ解析部と、
   前記位置に基づいて、前記同期ブロックを復元するように構成されている同期ブロック復元部とを具備することを特徴とする受信装置。
4. 前記ヘッダは、４ビットで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
5. コンピュータを、請求項１又は２に記載の送信装置として機能させるためのプログラム。
6. コンピュータを、請求項３又は４に記載の受信装置として機能させるためのプログラム。

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