JP3033701B2 - 双方向伝送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、伝送方法、特に
小規模の送信局を用いて放送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
適な伝送方法に関する。 【０００２】 【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（Elecrtic N
ews 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
取材の便利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。 【０００３】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。 【０００４】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 g
athering）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うケースが増え
ている。 【０００５】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。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】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系を小さくす
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。 【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、システムを構成する装置類の小型軽量化を図
り、可般性、利便性を高めることができる双方向伝送方
法を提供することを課題とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、下記の手段を備えた双方向伝送方法を提
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
方向伝送方法において、送信局では、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し、上
記多重化されたデータをたたみ込み符号化し、たたみ込
み符号化されたデータでＰＳＫ変調し、ＰＳＫ変調を行
ったデータを受信局に送信するとともに、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し、受信局で
は、送信局から送信されるＰＳＫ変調を行ったデータを
ＰＳＫ復調し、ＰＳＫ復調されたデータをビタビ復号
し、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し、
分離されたデジタル映像信号を高能率復号するととも
に、電話音声信号をデジタル化し、変調して上記送信局
へ送信するようにした双方向伝送方法を提供する。 【０００９】 【発明の実施の形態】この発明の一実施形態において
は、送信側で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
い、そのデータでＰＳＫ変調器１０において搬送波をＰ
ＳＫ変調して衛星を経由して受信側に伝送する。 【００１０】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
り訂正を行い、即ち、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い、そのデータを画像高能率
復号装置２７で高能率復号、即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。 【００１１】以下、この実施形態を図１〜図９に基づい
て詳しく説明する。 【００１２】＊送信局の構成と動作 図１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。 【００１３】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ＣＣＥＩＲ 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。 【００１４】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は電話機で
あって、この電話機７からの音声信号は電話用コーディ
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。 【００１５】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、図３に示すようなデータフォーマットに直
列化される。すなわち図３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、次に電話機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。 【００１６】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。 【００１７】ここみ込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１
４０ＭＨｚの搬送波をＰＳＫ変調する。ＰＳＫ変調器１
０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
は１４ＧＨｚに合わせてアップコンバートされる。 【００１８】アップコンバートされた信号は例えば１０
Ｗ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。 【００１９】また、図２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ＰＳ
Ｋ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。 【００２０】ＰＳＫ復調されたデータはビタビ復号器１
８に供給され、ビタビ復号による誤り訂正を行う。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。 【００２１】＊受信局の構成と動作 図２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、上述の如く図１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。 【００２２】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２
３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。 【００２３】ＰＳＫ復調されたデータはビタビ復号器２
５に供給され、ビタビ復号による誤り訂正を行い。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
号を行う。 【００２４】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われ、例えば１２Ｍｂｐｓより２
１６Ｍｂｐｓ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２９に元の映像信号が得られる。 【００２５】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。 【００２６】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。 【００２７】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
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。 【００２８】たたみ込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１
４０ＭＨｚの搬送波をＰＳＫ変調する。なお、このＰＳ
Ｋ変調器３５はＦＳＫ変調器でもよい。 【００２９】ＰＳＫ変調器３５の出力信号はアップコン
バータ３６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に供給され、これより通信
衛星に向けて送信される。後は上述の如く図１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。 ＊要部の構成と動作 図４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。 【００３０】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。 【００３１】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）を行う。 【００３２】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図
５に示すとおりである。図５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（図６参照）。 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。 【００３３】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。 【００３４】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
パターンは図７に示すとおりである。図７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。 【００３５】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（図４参照）。 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。 【００３６】このパターンのサンプリングにより両信号
の情報量は夫々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。 【００３７】このようにして検出された動き検出回路４
２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い、つまり動き補償予測
符号化を行い、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。 【００３８】例えば入力端子４２に印加ささる情報を２
１６Ｍｂｐｓ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（図１）に伝送する。 【００３９】＊他の要部の構成と動作 図８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（図２）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
行って補間回路５０に供給する。 【００４０】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。 【００４１】図９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。図９に
おいて、５２は動き検出回路４２（図４）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４
３（図４）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５
４及びフレームメモリ５５に供給される。 【００４２】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。 【００４３】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。 【００４４】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。 【００４５】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。 【００４６】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。 【００４７】 【発明の効果】上記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、動き補償予測符号化と可変
長符号化によって高能率符号化、即ち、大幅な情報量の
削減をし、たたみ込み符号化を行い、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、ビタビ復号を行い、可変長復号と動き補償予測復号
によって高能率復号を行って、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、数分の１以下にすることが
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。更に、この発
明によれば、動き補償予測符号化と可変長符号化による
高能率符号化を行って大幅に情報量を削減して、衛星を
介してデータを伝送する場合、伝送誤りに対して弱くな
るが、たたみ込み符号化とビタビ復号によって強力な誤
り訂正が可能になるので、データの大幅な帯域圧縮をし
ながらもデータの誤り率を少なくしてデータを伝送する
ことができる。この効果は、本発明の伝送方法によって
はじめて得られるものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一実施形態を示す回路構成図であ
る。 【図２】この発明の一実施形態を示す回路構成図であ
る。 【図３】この発明の動作説明に供するためのデータフォ
ーマットを示す線図である。 【図４】この発明の要部の一部の一例を示す回路構成図
である。 【図５】図４の動作説明に供するための図である。 【図６】図４の動作説明に供するための図である。 【図７】図４の動作説明に供するための図である。 【図８】この発明の他の要部の一例を示す回路構成図で
ある。 【図９】図８の具体的回路の一例を示す構成図である。 【符号の説明】 ２ Ａ／Ｄ変換器、３ 画像高能率符号化装置、９ た
たみ込み符号器、１０ＰＳＫ変調器、１４，２０ パラ
ボラアンテナ、２４ ＰＳＫ復調器、２５ビタビ復号
器、２７ 画像高能率復号装置、２８ Ｄ／Ａ変換器

───────────────────────────────────────────────────── 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)

Claims (1)

1. (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方
   法において、 送信局では、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し、 上記多重化されたデータをたたみ込み符号化し、 たたみ込み符号化されたデータでＰＳＫ変調し、 ＰＳＫ変調を行ったデータを受信局に送信するととも
   に、 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
   し、 受信局では、送信局から送信されるＰＳＫ変調を行った
   データをＰＳＫ復調し、 ＰＳＫ復調されたデータをビタビ復号し、 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し、 分離されたデジタル映像信号を高能率復号するととも
   に、 電話音声信号をデジタル化し、変調して上記送信局へ送
   信することを特徴とする双方向伝送方法。