JP3031468B2

JP3031468B2 - 双方向伝送装置

Info

Publication number: JP3031468B2
Application number: JP62246962A
Authority: JP
Inventors: 泰博秀島; 雅勝豊島; 直久北里; 雄一小島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPS6489878A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序でこの発明を説明する。Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術Ｄ発明が解決しようとする問題点Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用Ｇ実施例 G₁ 送信局の構成と動作（第１図、第３図） G₂ 受信局の構成と動作（第２図） G₃ 要部の構成と動作（第４図〜第７図） G₄ 他の要部の構成と動作（第８図、第９図）Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野この発明は、双方向伝送装置、特に小規模の送信局を
用いて送信局等にニュース等の動画像信号（音声も含
む）の中継伝送を行う場合等に用いて好適な双方向伝送
装置に関する。Ｂ発明の概要この発明は、送信側で映像信号をディジタル化し、こ
のディジタル化した映像信号を高能率符号化し、誤り訂
正のためのたたみ込み符号化を行ない、そのデータでPS
K変調して衛星を経由して受信側に伝送し、受信側で受
信信号をPSK復調し、ビタビ復号による誤り訂正を行な
い、そのデータを高能率復号してディジタル化した映像
信号を復元するようにすることにより、システムを構成
する装置類の小型軽量化をはかり、可搬性、利便性を高
めるようにしたものである。Ｃ従来の技術現地に携帯型VTRを持ち込んでビデオによるニュース
取材を行ういわゆるENG（Electric News gathering）シ
ステムは、現在多くの放送局において導入されている。
このENGシステムの導入はニュース取材の利便性を飛躍
的に高めるに至っているが、基本的に記録を前提とする
ためリアルタイムの中継が不可能である。そこでリアルタイムの中継が必要なときは、現在はマ
イクロウエーブ回線を利用している。ところがこのマイ
クロウエーブ回線の利用は、突発的な事故の現場からの
中継においては、回線の設置に手間がかかり、費用も多
くかかる等の欠点がある。一方、近年米国において通信衛星を用いてニュース取
材を行ういわゆるSNG（Satellite News gathering）シ
ステムが導入されはじめ、車載地球局から放送局へ向け
てリアルタイムの中継を行なうケースが増えている。こ
のSNGシステムは極超短波のKuバンド（14/12GHz）を利
用して、現場から携帯用送信機で通信衛星に向けて映像
と音声を発射し、それをテレビ局等に設置された地上基
地で受信する中継方式で、現場から即座に生中継ができ
るというものである。Ｄ発明が解決しようとする問題点ところが現行のSNGシステムにおいては、必ずしも通
信衛星と相性のよくないFM伝送方式が用いられており、
このFM伝送方式はアナログ信号によるもので送信機の最
終段の送信出力が例えば100Wと大きく、また、パラボラ
アンテナの径は例えば数メートルとかなり大きいもので
ある。従って、このようなFM伝送方式を用いる以上送信
機の送信出力を小さくするとかパラボラアンテナの径を
小さくするとかすることにより、送信局の設備の小型軽
量化には限界があった。この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、システム
を構成する装置類の小型軽量化をはかり、可般性、利便
性を高めることができる双方向伝送装置を提供するもの
である。Ｅ問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明は下記の手段を備
えた双方向伝送装置を提供する。即ち、送信局から映像信号と音声信号と送信局側の電話音声
信号とを衛星を介して受信局に送り、受信局では送信局
から衛星を介して送られる映像信号と音声信号と送信局
側の電話音声信号とを受信するとともに、受信局側の電
話音声信号を衛星を介して送信局に送る双方向伝送装置
において、デジタル化され高能率符号化された映像信号と、デジ
タル化された音声信号と、デジタル化された電話音声信
号とを多重化するマルチプレクサと、上記多重化されたデータをたたみ込み符号化するたた
み込み符号器と、たたみ込み符号化されたデータでPSK変調するPSK変調
器と、 PSK変調を行ったデータを受信局に送信する手段と、受信局から送信されるデジタル電話信号を復調して受
話する手段、とを有する送信局と、該送信局から送信されるPSK変調を行ったデータを復
調するPSK復調器と、 PSK復調されたデータをビタビ復号するビタビ復号器
と、ビタビ復号されたデータをデジタル映像信号と、デジ
タル音声信号と、デジタル電話音声信号とに分離するデ
マルチプレクサと、分離されたデジタル映像信号を高能率復号する高能率
復号装置と、電話音声信号をデジタル化し、変調して上記送信局へ
送信する手段とを有する受信局を備えた双方向伝送装置を提供する。Ｆ作用送信側ではA/D変換器（２）で映像信号をアナログ信
号よりディジタル信号に変換し、画像高能率符号化装置
（３）で高能率符号化すなわち情報量の削減を行ない、
たたみ込み符号器（９）で誤り訂正のためのたたみ込み
符号化を行ない、そのデータでPSK変調器（10）おいて
搬送波をPSK変調して衛星を経由して受信側に伝送す
る。受信側ではPSK復調器（24）で受信信号をPSK復調
し、ビタビ復号器（25）でビタビ復号による誤り訂正を
行ないすなわちビタビのアルゴリズムによりたたみ込み
符号の最尤復号を行ない、そのデータを画像高能率復号
装置（27）で高能率復号すなわち情報量の削減されたデ
ータから元のデータを得てディジタル化した元の映像信
号を復元する。これにより、伝送に必要な電力をFM伝送
方式に比べて数分の１以下とすることができる。Ｇ実施例以下、この発明の一実施例を第１図〜第９図に基づい
て詳しく説明する。 G₁ 送信局の構成と動作第１図は中継用送信局の回路構成の一例を示すもの
で、同図において（１）は映像信号が印加される入力端
子であって、この入力端子（１）からの映像信号はA/D
変換器（２）に供給され、ここでアナログ信号よりディ
ジタル信号に変換される。ディジタル化された映像信号
は画像高能率符号化装置（３）に供給され、ここで高能
率符号化すなわち情報量の削減（帯域圧縮）がなされ
る。情報量削減の方式については、ここでは規定しない
が適当な方法により例えばCCIR Rec（Recommendation）
601号で符号化した（A/Dした）入力は216Mbpsである
が、これを10〜20分の１例えば12Mbpsに情報量を削減
し、しかも画質劣化を小さくすることは可能である。情
報量削減した符号化装置（３）からの映像信号はマルチ
プレクサ（４）に供給される。（５）は音声信号が印加される入力端子であって、こ
の入力端子（５）からの音声信号はA/D変換器（６）に
供給され、ここでアナログ信号よりディジタル信号に変
換されてマルチプレクサ（４）に供給される。（７）は
電話器であって、この電話器（７）からの音声信号は電
話用コーデック（Coder＆Decoder）（８）に供給され、
ここでA/D変換されて例えば64Kbpsのディジタル信号と
なり、マルチプレクサ（４）に供給される。マルチプレクサ（４）に供給された符号化装置
（３）、A/D変換器（６）及び電話用コーデックからの
信号は多重化され、第３図に示すようなデータフォーマ
ットに直列化される。すなわち第３図において、フォー
マットの先頭には同期信号が挿入され、その後に入力端
子（５）からの音声データ、次に電話器（７）からの音
声やその他の制御データ、次に入力端子（１）からの映
像データが夫々配列される。マルチプレクサ（４）で直列化されたデータはたたみ
込み符号器（９）に供給され、ここで誤り訂正のための
たたみ込み符号化を行なう。ここで、たたみ込み符号化
の符号化率はシステム全体のバランスによって定めるも
のとし、特に規定しない。たたみ符号化されたデータは
PSK変調器（10）に供給され、そのデータで所定周波数
例えば140MHzの搬送波をPSK変調する。PSK変調器（10）
の出力信号はアップコンバータ（11）に供給され、ここ
で使用する通信衛星（図示せず）の中継器の周波数例え
ば14GHzに合わせてアップコンバートされる。アップコ
ンバートされた信号は例えば10Wの高電力増幅器（High
power Amplifier）（12）に供給されて増幅され、分波
器（13）を介して小口径例えば約1.2〜1.8m程度のパラ
ボラアンテナ（14）に供給され、これより通信衛星に向
けて送信される。また、第２図に示すような局用受信局すなわち固定局
より発生された電話器からの音声情報がパラボラアンテ
ナ（14）に受信されると、この音声情報は分波器（13）
を介して低雑音増幅器（Low Noise Amplifier）（15）
に供給されて増幅される。低雑音増幅器（15）の出力信
号はダウンコンバータ（16）に供給され、ここで次段の
PSK復調器（17）の中間周波数に合わせて所定周波数例
えば140MHzにダウンコンバートされる。ダウンコンバー
タ（16）からの出力信号はPSK復調器（17）に供給さ
れ、ここでPSK復調され、データが復調される。このPSK
復調器（17）はFSK復調器でもよい。 PSK復調されたデータはビタビ復号器（18）に供給さ
れ、ビタビ復号による誤り訂正を行なう。つまりビタビ
のアルゴリズムによりたたみ込み符号の最尤復号を行な
う。復号されたデータは電話用コーデック（８）に供給
され、ここでD/A変換されて電話器（７）に供給され
る。これにより固定局より送話された電話音声が通信衛
星を経由して中継用送信局の電話器により受話されるこ
とになる。 G₂ 受信局の構成と動作第２図は局用受信局すなわち固定局の回路構成を示す
もので、同図において（20）は中口径例えば約３〜5m程
度のパラボラアンテナであって、上述の如く第１図の送
信局より通信衛星に向けて発射された14GHzの送信情報
は通信衛星で所定周波数例えば12GHzの送信周波数に変
換されてパラボラアンテナ（20）により受信される。パ
ラボラアンテナ（20）からの情報は分波器（21）を介し
て低雑音増幅器（22）に供給されて増幅される。低雑音
増幅器（22）の出力信号はダウンコンバータ（23）に供
給され、ここで次段のPSK復調器（24）の中間周波数に
合わせて所定周波数例えば140MHzにダウンコンバートさ
れる。ダウンコンバータ（23）からの出力信号はPSK復
調器（24）に供給され、ここでPSK復調され、データが
復調される。 PSK復調されたデータはビタビ復号器（25）に供給さ
れ、ビタビ復号による誤り訂正を行なう。つまりビタビ
のアルゴリズムによりたたみ込み符号の最尤復号を行な
う。復号されたデータはデマルチプレクサ（26）に供給
され、映像信号と音声信号が分流されると共に電話用音
声信号も含まれていればこれも分流される。分流された
映像信号は画像高能率復号装置（27）に供給されてここ
で高能率復号が行なわれ、例えば12Mbpsより216Mbpsの
ディジタル信号に変換される。このディジタル信号はD/
A変換器（28）でアナログ信号に変換され、出力端子（2
9）に元の映像信号が得られる。また、デマルチプレクサ（26）で分流された音声信号
はD/A変換器（30）でディジタル信号よりアナログ信号
に変換され、出力端子（31）に元の音声信号として取り
出される。また、デマルチプレクサ（26）で分流された電話用音
声信号は電話用コーデック（32）でD/A変換され、アナ
ログ信号として電話器（33）に供給される。また、電話器（33）からの音声信号は電話用コーデッ
ク（32）でA/D変換器されて例えば64Kbpsのディジタル
信号となり、たたみ込み符号器（34）に供給され、ここ
で誤り訂正のためのたたみ込み符号化を行なう。ここ
で、たたみ込み符号化の符号化率はシステム全体のバラ
ンスによって定めるものとし、特に規定しない。たたみ
符号化されたデータはPSK変調器（35）に供給され、そ
のデータで所定周波数例えば140MHzの搬送波をPSK変調
する。なお、このPSK変調器（35）はFSK変調器でもよ
い。PSK変調器（35）の出力信号はアップコンバータ（3
6）に供給され、ここで使用する通信衛星（図示せず）
の中継器の周波数例えば14GHzに合わせてアップコンバ
ートされる。アップコンバートされた信号は高電力増幅
器（37）に供給されて増幅され、分波器（21）を介して
パラボラアンテナ（20）供給され、これより通信衛星に
向けて送信される。後は上述の如く第１図の中継用送信
局で連絡用の電話回線を介して受話される。 G₃ 要部の構成と動作第４図は画像高能率符号化装置（３）の一例を示すも
ので、同図において、（41）はディジタル化した映像信
号が供給される入力端子であって、ディジタル化につい
ては例えばCCIR Rec 601号で勧告されコンポーネント符
号化則に従うものとする。従って入力端子（41）にはコ
ンポーネント符号化された映像信号例えばサンプリング
周波数が13.5MHzで量子化数が８ビットの輝度信号
（Ｙ）と、サンプリング周波数が6.75MHzで量子化数が
８ビットの色差信号（Ｒ−Y,B−Ｙ）が印加される。入力端子（41）からの映像信号は動き検出回路（42）
及びサブサンプリング回路（43）に供給される。なお、
動き検出回路（42）には輝度信号のみ供給してもよい。動き検出回路（42）は前画面（前フレーム）と現画面
（現フレーム）との動き量を検出（評価）する。この検
出方法としては多種考えられるが、例えばフレームメモ
リを有し、サンプル毎に前画面と現画面との差分を計算
し、累積することにより動き量を検出する。サブサンプリング回路（43）では人間の視覚特性が輝
度成分と色成分について異なること及び後述する後段の
補間回路との兼合いから以下に述べるフォーマットで間
引き（サブサンプリング）を行なう。先ず輝度信号Ｙのサブサンプリングに付いて説明す
る。輝度信号のサブサンプリングパターンは第５図に示
すとおりである。第５図において縦軸は走査ライン数を
表わし、第１フィールド（例えば実線で表わされる第Ｋ
フィールド、第Ｋ＋２フィールド等）は263本、第５フ
ィールド（例えば破線で表わされる第Ｋ＋１フィール
ド、第Ｋ＋３フィールド等）は262本であるがここでは
代表的にｎ‥‥ｎ＋３ラインのみ示している。また、横
軸はサンプル（画素）数を表わし、１ライン（1H）当り
858個であるがここでは代表的にｍ‥‥ｍ＋３のサンプ
ルのみ示している。このパターンの特徴は全てのフィールド内において伝送しないサンプル
（後で補間するサンプル）に対して伝送するサンプルが
同一の位置関係にある（第６図参照）。サブサンプリングパターンの変化は４フィールドす
なわち２フレームで完結し、これが繰り返される。このパターンのサブサンプリングにより情報量は1/2
に削減される。ここで、は補間フィルタを構成する際
同一の構成で全ての伝送しないサンプルの補間が可能で
あることを意味し、または静止した画面について２フ
レームでサブサンプリングする前の全ての情報が伝送さ
れ、補間のやり方次第で解像度をサブサンプリングする
前の状態まで高めることができる可能性があることを意
味する。次に色差信号（Ｂ−Y,R−Ｙ）のサブサンプリングに
付いて説明する。色差信号のサンプリングパターンは第
７図に示すとおりである。第７図において縦軸は走査ラ
イン数を表わし、第１フィールド（例えば実線で表わさ
れる第Ｋフィールド、第Ｋ＋２、第Ｋ＋４フィールド、
第Ｋ＋６フィールド等）は263本、第２フィールド（例
えば破線で表わされる第Ｋ＋１フィールド、第Ｋ＋３フ
ィールド、第Ｋ＋５フィールド、第Ｋ＋７フィールド
等）は262本であるが、ここでは代表的にｎ‥‥ｎ＋５
ラインのみ示している。また横軸はサンプル（画素）数
を表わし、１ライン（1H）当り429個であるがここでは
代表的にｍ‥‥ｍ＋４のサンプルのみ示している。ここ
のパターンの特徴は輝度信号同様全てのフィールド内において伝送する
ラインに関しては伝送しないサンプル（後で補間するサ
ンプル）と伝送するサンプルとの相対的位置関係が同一
である（第４図参照）。全てのフィールド内において色差信号（Ｂ−Y,R−
Ｙ）はライン毎に交互に非伝送となる。サブサンプリングパターンはフィールド毎に変化
し、その変化により全てのサンプル位置を８フィールド（４フレーム）で網羅し完結する。このパターンのサンプリングにより両信号の情１量は
夫々1/4に削減される。ここで及びは補間フィルタ
を構成する際同一の構成で全ての伝送しないサンプル補
間が可能であることを意味し、または静止した画面に
ついて４フレームサブサンプリングする前の全ての情報
が伝送され、補間のやり方次第で解像度をサンプリング
する前の状態までの高めることができる可能性があるこ
とを意味する。このようにして検出された動き検出回路（42）からの
前画面と現画面との動き量及びサブサンプリング回路
（43）からのサブサンプリング（間引き）されたサンプ
ルが予測符号化回路（44）に供給され、ここで動き量を
考慮に入れた予測符号化を行ない、つまり動き補償予測
符号化を行ない、更に可変長符号化回路（45）で予測残
差信号に対して可変長符号化を行なって出力端子（46）
に出力する。従って出力端子（46）には大幅に削減され
た情報が得られる。例えば入力端子（42）に印加される
情報を216Mbpsとすると、出力端子（46）には12Mbpsの
情報が得られる。そして、出力端子（46）より動き量の
評価値と可変長符号化したデータを合わせてマルチプレ
クサ（４）（第１図）に伝送する。 G₄ 他の要部の構成と動作第８図は画像高能率復号装置（27）の一例を示すもの
で、同図において、（47）はビタビ復号器（25）（第２
図）で復号された映像信号に関するデータがデマルチプ
レクサ（26）を介して供給される入力端子であって、こ
の入力端子（47）からのデータは可変長復号回路（48）
に供給され、ここで可変長符号の復号を行ない、更に予
測復号回路（49）で動き量評価値を用いて予測復号すな
わち動き補償予測復号を行なって補間回路（50）に供給
する。補間回路（50）は動き量評価値を用いてサブサンプリ
ング（間引き）されたサンプルの補間を行なう。すなわ
ち、補間回路（50）はサブサンプリングされたサンプル
により生成したフィールド内補間値と過去において伝送
された対応するサンプル位置のサンプル値の双方に動き
量に応じて重みをかけて加え合わせて出力端子（51）に
出力する。第９図は補間回路（50）の具体的回路構成の一例を示
すもので、実際にはこのような回路が輝度信号Ｙ、色差
信号Ｂ−Ｙ及びＲ−Ｙ毎に設けられる。第９図において、（52）は動き検出回路（42）（第４
図）からの動き量が供給される入力端子、（53）はサブ
サンプリング回路（43）（第４図）からのサブサンプリ
ングされたサンプルが供給される入力端子である。入力
端子（53）からのサブサンプリングされたサンプルはフ
ィールド内補間フィルタ（54）及びフレームメモリ（5
5）に供給される。フィールド内補間フィルタ（54）で
はフィールド内において伝送されたサンプルより伝送さ
れなかったサンプル位置のサンプル値を定める、すなわ
ちフィールド内補間値を求める。またフレームメモリ
（55）では伝送されたサンプルだけで更新し、補間フィ
ルタ（54）の出力するサンプル位置に対応する２フィー
ルド（輝度信号のとき）又は４フィールド（色差信号の
とき）のサンプルを出力する。補間フィルタ（54）及びフレームメモリ（55）の各出
力は乗算器（56）及び（57）に供給され、入力端子（5
2）からの動き量に応じて重み付けされる。すなわち乗
算器（56）は係数Ｋを有し、乗算器（57）は係数（１−
Ｋ）を有し、例えば動き量を係数と同じＫ（０≦Ｋ≦
１）とすればＫが大きい程補間フィルタ（54）の出力の
重みが増し、Ｋが小さければフレームメモリ（55）の出
力すなわち実際に伝送されたサンプルの重みが増すこと
になる。例えば完全に静止した画面が４フレーム以上連
続した場合Ｋの値は０となり、この結果乗算器（56）の
出力は０となり、乗算器（57）の出力はフレームメモリ
（55）の出力と等価となり、これ等が加算器（58）で加
算されて出力端子（59）に出力されるので、結局出力端
子（59）にはフレームメモリ（55）の出力のみが得ら
れ、このときサブサンプリングしない場合と同様の解像
度が得られることになる。このように本実施例ではディジタル化することにより
ディジタル段における情報圧縮技術が応用でき、たたみ
込み符号化、ビタビ復号の適用が可能となり、通信衛星
に適したディジタル変復調技術が適用でき、これ等の組
合せにより、伝送に必要な電力をFM伝送方式に比べて数
分の１以下とすることが可能となる。従って、アンテナ
の小型化、発動発電機の小型化が可能となり、中継用送
受局の装置の可搬性が向上する。この可搬性の向上はシ
ステム運用上の制御を少なくすることに結びつくためシ
ステムの利便性も向上する。Ｈ発明の効果上述の如くこの発明によれば、送信側で映像信号をデ
ィジタル化し、高能率符号化すなわち帯域圧縮し、たた
み込み符号化を行ないPSK変調して衛星を経由して受信
側に伝送し、受信側でPSK復調し、ビタビ復号を行な
い、高能率復号を行なってディジタル化した映像信号を
復元するようにしたので、実質的に必要な電力を従来の
FM伝送方式に比べて数分の１以下にすることができ、シ
ステムを構成する装置の小型軽量化が可能となり、装置
の可搬性、利便性を向上できる。

【図面の簡単な説明】第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す回路構成
図、第３図はこの発明の動作説明に供するためのデータ
フォーマット、第４図はこの発明の要部の一部の一例を
示す回路構成図、第５図〜第７図は第４図の動作説明に
供するための図、第８図はこの発明の他の要部の一例を
示す回路構成図、第９図は第８図の具体的回路の一例を
示す構成図である。（２）はA/D変換器、（３）は画像高能率符号化装置、
（９）はたたみ込み符号器、（10）はPSK変調器、（1
4），（20）はパラボラアンテナ、（24）はPSK復調器、
（25）はビタビ復号器、（27）は画像高能率復号装置、
（28）はD/A変換器である。

フロントページの続き (72)発明者北里直久東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者小島雄一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (56)参考文献特開昭60−79887（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−17534（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−3583（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−167533（ＪＰ，Ａ) 「改訂衛星通信技術」、宮憲一監修、昭和60年２月15日、社団法人電子通信学会発行

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．送信局から映像信号と音声信号と送信局側の電話音
声信号とを衛星を介して受信局に送り、受信局では送信
局から衛星を介して送られる映像信号と音声信号と送信
局側の電話音声信号とを受信するとともに、受信局側の
電話音声信号を衛星を介して送信局に送る双方向伝送装
置において、デジタル化され高能率符号化された映像信号と、デジタ
ル化された音声信号と、デジタル化された電話音声信号
とを多重化するマルチプレクサと、上記多重化されたデータをたたみ込み符号化するたたみ
込み符号器と、たたみ込み符号化されたデータでPSK変調するPSK変調器
と、 PSK変調を行ったデータを受信局に送信する手段と、受信局から送信されるデジタル電話信号を復調して受話
する手段、とを有する送信局と、該送信局から送信されるPSK変調を行ったデータを復調
するPSK復調器と、 PSK復調されたデータをビタビ復号するビタビ復号器
と、ビタビ復号されたデータをデジタル映像信号と、デジタ
ル音声信号と、デジタル電話音声信号とに分離するデマ
ルチプレクサと、分離されたデジタル映像信号を高能率復号する高能率復
号装置と、電話音声信号をデジタル化し、変調して上記送信局へ送
信する手段とを有する受信局を備えたことを特徴とする双方向伝送装置。