JP3369463B2 - デジタル信号伝送装置 - 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、送信するデジタ
ルデータの伝送レートより高い帯域をもつ伝送路に対し
て、伝送レートの違いを吸収し、効率的に帯域の割り当
てを行ってデジタル信号を伝送するデジタル信号伝送装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネットワークの大容量化／画像技
術の高度化により、画像通信が盛んになっている。特に
画像については、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８規格で定め
られている、ＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Gro
up）という画像圧縮技術が広範囲に広まり、急速に普及
してきている。

【０００３】ＭＰＥＧ２における伝送フォーマットに
は、Program Streamと、Transport Stream（以下ＴＳと
いう）の２種類があるが、衛星デジタル放送、地上波デ
ジタル放送等伝送メディアに広く普及しているのは１８
８バイト固定長のパケットで構成されるＴＳである。

【０００４】一方、通信においては、伝送路としてＡＴ
Ｍ、ＬＡＮ、専用線（Ｔ１，ＤＳ３等）等が存在し、こ
れらの回線上に、どのように上記ＭＰＥＧ２−ＴＳを載
せ込むか（以下これをマッピングという）が上記回線を
デジタルＴＶ放送に利用する上で重要になる。

【０００５】図１２は上記回線のうち北米を中心に普及
しているＤＳ３回線にＭＰＥＧ２−ＴＳをマッピングし
て伝送する従来の装置を示したものである。図１２にお
いて、６はＭＰＥＧ２−ＴＳ生成装置、３４はMPEG ove
r ATMマッピング装置、３５はPhysical Layer Converge
nce Protocol（以下ＰＬＣＰ）フレーム化装置、７はＤ
Ｓ３回線である。

【０００６】次に動作について説明する。テレビ信号な
どの映像ソース（図示しない）からＭＰＥＧ２−ＴＳ生
成装置６によって生成されたＭＰＥＧ２−ＴＳは、MPEG
over ATMマッピング装置３４に送られる。

【０００７】ＭＰＥＧ２−ＴＳ to ＡＴＭセルマッピン
グ装置３４では、１８８バイトのＭＰＥＧ２−ＴＳパケ
ットを４８バイトのＡＴＭセルのペイロード部に分割マ
ッピングする。マッピング方法は米国のＡＴＭ ＬＡＮ
標準化団体であるATM Forumが仕様を規定している（Aud
io/Visual Multimedia Services：Video on Demandv1.
1）。この仕様は、３７６バイトになる２つのＴＳパケ
ットに、ＡＴＭアダプテーションレイヤ５（以下ＡＡＬ
５という）で定められている８バイトのヘッダを付加し
た３８４バイトを、８個のＡＴＭセルにマッピングする
ものである。図１３にMPEG over ATMのフォーマットを
示す。

【０００８】このようにＡＴＭセルにマッピングされた
ＭＰＥＧ２−ＴＳは、ＰＬＣＰフレーム化装置３５に送
られる。ＤＳ３回線にＡＴＭセルを乗せる方式もATM Fo
rumによって規定されており（ATM User−Network Inter
face Specification V3.1）、そこではフレームレート
が１２５μ秒のＰＬＣＰフレーム１つにつきＡＴＭセル
を１２個マッピングすることが定められている。ＭＰＥ
Ｇ２−ＴＳのレート調整は、ＡＴＭセルにアイドル・セ
ルを挿入することによって行われる。図１４にＤＳ３
ＰＬＣＰフレーム構造を示す。

【０００９】上記のごとく従来の装置は、既存のMPEG o
ver ATMとＰＬＣＰ ＤＳ３フレームフォーマットを組み
合わせることでＤＳ３回線にＭＰＥＧ２−ＴＳをマッピ
ングして伝送を行っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の伝
送装置は、ＭＰＥＧ２−ＴＳを一旦ＡＴＭセルにマッピ
ングし、さらにＡＴＭセルをＰＬＣＰフレームにマッピ
ングしてＤＳ３回線で伝送するという２段階の処理を行
うため固定遅延が増大し、さらに煩雑なフォーマット処
理をするため回路規模が大きくなるという問題点があっ
た。

【００１１】また、２つのフォーマット（ＡＴＭセル、
ＰＬＣＰフレーム）を経ることによって、オーバヘッド
が増大し、回線の帯域に対して送れるＭＰＥＧ２−ＴＳ
のビットレートが制限され、回線使用効率が悪くなると
いう問題点があった。

【００１２】また、現時点ではＭＰＥＧ２−ＴＳをＤＳ
３回線に直接マッピングする方式は開示されていない。

【００１３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、任意のビットレートのＭＰＥＧ
２−ＴＳをＤＳ３回線に効率的にマッピングして伝送す
ることができると共に、ＤＳ３回線での信号伝送におい
て、固定遅延が少なく、実現回路規模の小さいＭＰＥＧ
２−ＴＳ伝送装置として好適なデジタル信号伝送装置を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るデジタル
信号伝送装置は、所定ビットレートのデジタルデータを
生成するデータ生成装置からのデジタルデータを、それ
より高い帯域をもつデジタル伝送路によって伝送するデ
ジタル信号伝送装置において、上記データ生成装置から
のデジタルデータを一時的に記憶する記憶手段と、無効
データを生成する無効データ生成手段と、上記記憶手段
の蓄積状態を検出する蓄積状態検出手段と、上記無効デ
ータ生成手段と上記記憶手段とのいずれかの出力を上記
デジタル伝送路に切り換える切換手段と、上記切換手段
を切り換え制御することにより、上記無効データ生成手
段の出力と上記記憶手段からの読み出し出力とを切り換
えて、伝送路帯域に対するデジタル信号の占める帯域が
入力ビットレートより高い伝送フォーマットと低い伝送
フォーマットとを生成し、上記蓄積状態検出手段による
蓄積状態を示す検出出力に応じて２つの伝送フォーマッ
トを適応的に切り換えるマッピングパターン制御手段と
を備え、上記蓄積状態検出手段は、上記記憶手段のデー
タ残量を一定の時間間隔でサンプリングするサンプリン
グ手段と、現在のサンプリング値と過去のサンプリング
値との差分を求める差分演算手段と、この差分演算手段
からの差分の値によって上記記憶手段の蓄積データ残量
の時間的変位を判定する判定手段とを有し、上記マッピ
ングパターン制御手段は、当該比較判定結果に基づいて
上記伝送フォーマットを切り換えるタイミングを決定す
ることを特徴とするものである。また、所定ビットレー
トのデジタルデータを生成するデータ生成装置からのデ
ジタルデータを、それより高い帯域をもつデジタル伝送
路によって伝送するデジタル信号伝送装置において、上
記データ生成装置からのデジタルデータを一時的に記憶
する記憶手段と、無効データを生成する無効データ生成
手段と、上記記憶手段の蓄積状態を検出する蓄積状態検
出手段と、上記無効データ生成手段と上記記憶手段との
いずれかの出力を上記デジタル伝送路に切り換える切換
手段と、上記切換手段を切り換え制御することにより、
上記無効データ生成手段の出力と上記記憶手段からの読
み出し出力とを切り換えて、伝送路帯域に対するデジタ
ル信号の占める帯域が入力ビットレートより高い伝送フ
ォーマットと低い伝送フォー マットとを生成し、上記蓄
積状態検出手段による蓄積状態を示す検出出力に応じて
２つの伝送フォーマットを適応的に切り換えるマッピン
グパターン制御手段とを備え、上記蓄積状態検出手段
は、上記記憶手段のデータ残量が上限値を上回ったとき
の上限値を示す信号をカウントする上限値カウンタと、
上記記憶手段のデータ残量が下限値を下回ったときの下
限値を示す信号をカウントする下限値カウンタと、上記
記憶手段のデータ残量を一定の時間間隔でサンプリング
するサンプリング手段と、現在のサンプリング値と過去
のサンプリング値との差分を求める差分演算手段と、上
記上限値カウンタのカウント値が所定値以上に達し、か
つ上記差分の値が正の値をとるとき、上記記憶手段の蓄
積状況が増加傾向と判定すると共に、上記下限値カウン
タのカウント値が所定値以上に達し、かつ上記差分の値
が負の値をとるとき、上記記憶手段の蓄積状況が減少傾
向と判定する判定手段とを有し、上記マッピングパター
ン制御手段は、当該比較判定結果に基づいて上記伝送フ
ォーマットを切り換えるタイミングを決定することを特
徴とするものである。 また、上記マッピングパターン制
御手段は、上記デジタル伝送路の階層化構造に合致した
フレーム単位で伝送フォーマットを生成することを特徴
とするものである。 また、上記マッピングパターン制御
手段は、無効データを１バイト単位で挿抜する伝送フォ
ーマットを生成することを特徴とするものである。 ま
た、上記切換手段を第１の切換手段とすると共に、上記
２つの伝送フォーマットを識別する識別信号を生成する
識別信号生成手段と、上記無効データ生成手段または上
記識別信号生成手段のいずれかの出力を選択すべく切り
換えを行う第２の切換手段とをさらに備え、上記マッピ
ングパターン制御手段は、常時は上記無効データ生成手
段からの出力を選択し、上記２つの伝送フォーマットの
切り換え時に上記識別信号生成手段の出力を選択すべく
上記第２の切換手段を切換制御して上記第２の切換手段
から伝送フォーマットの識別信号が挿入された無効デー
タを出力させ、上記第１の切換手段は、上記第２の切換
手段から出力される識別信号が挿入された無効データと
上記記憶手段からの読み出し出力のいずれかを切り換え
ることを特徴とするものである。 また、上記切換手段を
第１の切換手段とすると共に、上記データ生成装置から
出力されるデジタルデータから誤り訂正符号を生成する
誤り訂正符号生成手段と、上記無効データ生成手段また
は上記誤り訂正符号生成手段のいずれかの出力を選択す
べく切り換えを行う第２の切換手段とをさらに備え、上
記マッピングパターン制御手段は、上記第２の切換手段
を切換制御して上記第２の切換手段から誤り訂正符号が
挿入された無効データを出力させ、上記第１の切換手段
は、上記第２の切換手段から出力される誤り訂正符号が
挿入された無効データと上記記憶手段からの読み出し出
力のいずれかを切り換えることを特徴とするものであ
る。 さらに、上記マッピングパターン制御手段は、フレ
ームにマッピングされるパケットとパケット間に無効デ
ータを時間的に均等に振り分けて挿入する伝送フォーマ
ットを生成することを特徴とするものである。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１に係るもので、ＭＰＥＧ２−ＴＳをＤＳ３
伝送路にマッピングして伝送するデジタル信号伝送装置
の構成図である。図１において、１はＭＰＥＧ２−ＴＳ
の記憶回路、２は無効データ生成回路、３は蓄積状態検
出回路、４は記憶回路１から出力されるデータと無効デ
ータ生成回路２から出力される無効データを切り換える
切り換えスイッチ、５は蓄積状態検出回路３の出力によ
って後述するマッピングパターンを生成し、切り換えス
イッチ４を制御する回路である。

【００２４】次に動作について説明する。伝送路として
想定しているＤＳ３回線７は、４４．７３６Ｍｂｉｔ／
ｓの帯域があり、図３に示すようなフレームフォーマッ
トが定められている（ANSI T1.107）。ＤＳ３は、図３
に示すように、４７６０ビットのビット列を１フレーム
とし、フレームは６８０ビットのブロック（以下サブフ
レームと呼ぶ）７つに区切られる。さらに各サブフレー
ムは８５ビットのブロック８つに区切られている。そし
て、図に示すように、１フレームに５４ビット（１ブロ
ックにつき１ビットづつ）のオーバヘッドビットがあ
り、実際にデータを乗せることができるのは１フレーム
につき４７０４ビットになる。

【００２５】一方、伝送するＭＰＥＧ２−ＴＳとして想
定しているのは米国ＡＴＳＣ（Advanced Television Sy
stem Committee）規格で定められたＡＴＶ（Advanced T
elevision）信号である１９．３９Ｍｂｉｔ／ｓのＭＰ
ＥＧ２−ＴＳである。ＴＳは従来の技術の項で述べたよ
うに、１８８バイト毎にパケット化されている。

【００２６】以下の説明は、上記ＤＳ３回線７に１９．
３９Ｍｂｉｔ／ｓのＭＰＥＧ２−ＴＳをマッピングする
場合を想定している。ただ、ＤＳ３のペイロード帯域以
下のビットレートならば、任意の速度のＴＳにこの方式
が適用できることを付記しておく。

【００２７】図１の記憶回路１には、１９．３９Ｍｂｉ
ｔ／ｓの速度でＭＰＥＧ２−ＴＳ生成装置６からＭＰＥ
Ｇ２−ＴＳが書き込まれる。一方、４４．７３６Ｍｂｉ
ｔ／ｓのＤＳ３回線７に乗せるために記憶回路１からデ
ータを読み出すのだが、そのまま４４．７３６Ｍｂｉｔ
／ｓで読み出すと、伝送速度の違いから記憶回路１のデ
ータがアンダーフローを起こす。従って、マッピングパ
ターン制御回路５により、無効データ生成回路２から出
力された無効データを切り換えスイッチ４で適宜データ
間に挿入して記憶回路１がアンダーフローを起こさない
ようにする。

【００２８】マッピングパターン制御回路５は、切換ス
イッチ４を制御して、ＤＳ３フレームにＭＰＥＧ２−Ｔ
Ｓと無効データを一定の割合で配分した伝送フォーマッ
ト（以下これをマッピングパターンと呼ぶ）を生成す
る。また、蓄積状態検出回路３の出力によってマッピン
グパターンの切り換えを行い、伝送レートの調節をす
る。以下はこのマッピングパターンに関する説明であ
る。

【００２９】図２はＤＳ３フレームへの１９．３９Ｍｂ
ｉｔ／ｓのＭＰＥＧ２−ＴＳマッピングパターンを示し
たものである。上記の通り、４７６０ビットのＤＳ３フ
レームで情報が入れられるペイロード部は４７０４ビッ
トである。これを、８フレームを１単位（４７０４バイ
ト、以下これをラージフレームと呼ぶ）としてＴＳをマ
ッピングする。８フレームを１単位とするのは、１９．
３９Ｍｂｉｔ／ｓのＭＰＥＧ２−ＴＳをマッピングする
場合の区切りが良いからである。もちろん何フレームを
１単位として扱うかは伝送するＴＳのレートによって任
意に設定することができる。

【００３０】マッピングパターン（ａ）は、１つのラー
ジフレームに１１個のＴＳパケットをマッピングしたも
のである。この時のＴＳレートは、次式によって求めら
れる。 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 188 × 11/4704 ＝ 19.
434357..Mbit/s

【００３１】一方、マッピングパターン（ｂ）は、１つ
のラージフレームに１０個のＴＳパケットをマッピング
したものである。この時のＴＳレートは、同様に次式に
よって求められる。 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 188 × 10/4704 ＝ 17.
6688..Mbit/s

【００３２】マッピングパターン（ａ）のＴＳレートは
送信側のＴＳレート19.39Mbit/sより高いので、パター
ン（ａ）に従って読み出しを続ければ記憶回路１のデー
タ残量はアンダーフローし、マッピングパターン（ｂ）
のＴＳレートは送信側のレートより低いのでパターン
（ｂ）で読み出しを続ければ記憶回路１のデータ残量は
オーバーフローしてデータが欠落してしまう。

【００３３】そこで、蓄積状態検出回路３で記憶回路１
のデータ残量を検出して、その出力を使用して記憶回路
１のデータがアンダーフローあるいはオーバーフローし
ないように、マッピングパターン制御回路５は、切換ス
イッチ４を制御してマッピングパターン（ａ）、（ｂ）
を切り換える。このように、２つのマッピングパターン
を適切なタイミングで切り換えることにより、ＤＳ３回
線に占めるＭＰＥＧ２−ＴＳの帯域をＭＰＥＧ２−ＴＳ
生成装置６が出力するＴＳのビットレートと等しくす
る。

【００３４】以上のように、ＭＰＥＧ２−ＴＳ送信側の
データレートより高いマッピングと低いマッピングを用
意して、記憶回路１の蓄積状態によってマッピングパタ
ーン制御回路５によりマッピングを切り換える構成にす
ることで、送信側の伝送速度と同じビットレートでＭＰ
ＥＧ２−ＴＳをＤＳ３伝送路に乗せることができる。ま
た、マッピングパターンをあらかじめ受信側で既知とす
れば、ＤＳ３フレームさえ検出できれば容易にＴＳを抽
出する（無効データを削除する）ことができ、受信側の
回路が簡素化できる。また、このような構成におけるマ
ッピングパターンはＴＳパケットとＤＳ３フレームが同
期しているので、ＤＳ３フレームさえ検出できれば受信
側にＴＳパケットヘッダ検出回路を備える必要がなくな
り、受信側の回路が簡素化できる。

【００３５】実施の形態２．以上の実施の形態１では、
ＤＳ３フレームを８つまとめてＴＳをマッピングするよ
うにしたものであるが、別のマッピング例としてＤＳ３
フレーム一つにＴＳをマッピングする実施の形態を示
す。これは、上記実施の形態１においてＤＳ３１フレー
ムを１単位として扱った場合に相当する。すなわち、こ
の実施の形態２では、マッピングパターン制御回路５に
より、デジタル伝送路の階層化構造に合致したフレーム
単位で伝送フォーマットを生成する。

【００３６】図４はこのような場合のマッピングパター
ンを示したものである。マッピングパターン(a)は、１
つのＤＳ３ラージフレームに2個のＴＳパケットをマッ
ピングしたものである。この時のＴＳレートは、次式に
よって求められる。 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 188*2/588 ＝ 28.2701
4..Mbit/s

【００３７】一方、マッピングパターン(b)は、１つの
フレームに1個のＴＳパケットをマッピングしたもので
ある。この時のＴＳレートは、同様に次式によって求め
られる。 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 188/588 ＝ 14.13507..
Mbit/s

【００３８】上記のように、マッピングパターン制御回
路５により、送信側のＴＳレート19.39Mbit/sより高い
マッピングと低いマッピングを生成することによって実
施の形態１と同様、ＤＳ３のＭＰＥＧ２−ＴＳレートを
制御することができる。また、ＤＳ３フレーム１つとい
う小さな単位におけるマッピングであるので、記憶回路
１の容量を小さくできる。また、デジタル伝送路のネッ
トワーク階層化構造においてＤＳ３フレーム構造さえ確
立できればマッピングパターンが保証されるので、ネッ
トワーク上での自由度が高い。

【００３９】実施の形態３．以上の実施の形態１および
２ではいずれもＴＳパケット単位のマッピングパターン
であるが、別のマッピング例としてＭＰＥＧ２−ＴＳを
バイト単位でＤＳ３フレームにマッピングする実施の形
態を示す。すなわち、この実施の形態３では、マッピン
グパターン制御回路５により、無効データを１バイト単
位で挿抜する伝送フォーマットを生成する。

【００４０】図５はこのような場合のマッピングパター
ンを示したものである。マッピングパターン（ａ）はＤ
Ｓ３フレームに258バイトのＭＰＥＧ２−ＴＳデータを
マッピングしたものである。このときのＴＳレートは、 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 258/588 ＝ 19.39813..
Mbit/s

【００４１】一方、マッピングパターン（ｂ）は、１つ
のフレームに257バイトのＭＰＥＧ２−ＴＳデータをマ
ッピングしたもので、この時のＴＳレートは、同様に次
式によって求められる。 44.736Mbit/s × 4704/4760 × 257/588 ＝ 19.32294..
Mbit/s

【００４２】上記のように送信側のＴＳレート19.39Mbi
t/sより高いマッピングと低いマッピングを生成するこ
とによって実施の形態１あるいは２と同様、ＤＳ３のＭ
ＰＥＧ２−ＴＳレートを制御することができる。また、
２つのマッピングパターンはいずれも送信レート19.39M
bit/sに近いレートになっている。つまり、どちらのマ
ッピングに切り換えても伝送レートの変動が少なく、そ
れを吸収する記憶回路１の容量も小さくすることがで
き、固定遅延も抑えることができる。

【００４３】実施の形態４．この実施の形態４では、上
述した実施の形態１、２及び３において、送信側で選択
したマッピングパターンを識別する識別データを付加す
る手段をさらに備えた実施の形態を示す。

【００４４】図６はこのような場合のデジタル信号伝送
装置の構成図である。図６において、８は識別データ生
成回路、９は識別データと無効データを切り換えるスイ
ッチである。

【００４５】次に動作について説明する。マッピングパ
ターンの切り換えによって伝送レートを制御するのは実
施の形態１と同じであるが、マッピングパターンを切り
換える時に、識別データ生成回路８から出力されるマッ
ピングパターンを識別するデータを、マッピングパター
ン制御回路５により切換スイッチ９を制御してフレーム
のある特定の位置に無効データの代わりに挿入する。

【００４６】以上のような構成にすることで、受信側は
容易にマッピングパターンの識別ができ、ＴＳデータの
抽出ができる。また、元々無効データである部分を利用
しているので、回線の使用効率は低下しない。

【００４７】実施の形態５．実施の形態１、２および３
では、蓄積状態検出の出力によってマッピングパターン
を切り換えるようにしているが、蓄積状態を検出する回
路として、蓄積残量の境界値を検出する手段を備えた実
施の形態を示す。

【００４８】図７はこのような場合の蓄積状態検出回路
を示す。図７において、１は記憶回路、３は蓄積状態検
出回路、１０はデータ残量の上限値を示す信号、１１は
上限値カウンタ、１２はデータ残量の下限値を示す信
号、１３は下限値カウンタ、１４は判定回路である。

【００４９】次に動作について説明する。記憶回路１に
はＭＰＥＧ２−ＴＳ生成装置側からデータが書き込ま
れ、ＤＳ３回線側からはデータを読み出されるため、そ
のデータ残量は常に変動している。しかし、既に述べた
ように書き込みと読み出しに少しでも速度差があると、
データ残量は徐々に増加あるいは減少傾向を示す。例え
ば書き込みの速度が読み出しの速度より速い場合、デー
タ残量は増加傾向を示す。

【００５０】そこで、記憶回路１のデータ残量の上限値
を設定し、残量がそれを上回ったとき、データ残量の上
限値を示す信号１０を出力し、蓄積状態検出回路３内の
上限値カウンタ１１で、データ残量が何回上限値に達し
たかをカウントする。判定回路１４はカウント回数があ
る値になったら、データ残量が増加傾向にある、つまり
書き込み速度の方が速いと判定する。複数回のカウント
で判定するのは、上記のように記憶回路１のデータ残量
は常に変動しているため、1回上限値を上回っただけで
はデータ残量が増加傾向にあるかどうかを判定するのが
困難だからである。マッピングパターン制御回路は、そ
の判定結果を受けてデータがオーバーフローする前に読
み出し速度の速い（伝送レートが速い）方のマッピング
に切り換える。

【００５１】逆に、書き込み速度が読み出し速度より遅
い場合、データ残量は減少傾向を示す。記憶回路のデー
タ残量が規定値よりも下回ったとき、データ残量の下限
値を示す信号１２を出力し、蓄積状態検出回路３内の下
限値カウンタ１３でカウントする。判定回路１４はカウ
ント回数がある値になったら、データ残量が減少傾向に
ある、つまり書き込み速度の方が遅いという判定をマッ
ピングパターン制御回路５へ伝える。

【００５２】以上のような蓄積状態を検出する回路の構
成にすることで、記憶回路のデータ残量がオーバーフロ
ー、アンダーフローを起こすことなく適切なタイミング
でマッピングパターンを切り換えることができる。

【００５３】実施の形態６．実施の形態５では、蓄積状
態を検出する回路として、蓄積残量の境界値を検出する
手段を備えたものであるが、蓄積状態を検出する回路の
別の例として、記憶回路１のデータ残量の時間的変位を
検出する手段を備えた実施の形態を示す。

【００５４】図８はこのような場合の蓄積状態検出回路
を示す。図８において、１５は記憶回路１のデータ残量
を示す信号、１６はサンプリング回路、１７はシフトレ
ジスタ、１８は引算器、１９は判定回路である。

【００５５】次に動作について説明する。１５は記憶回
路１のデータ残量を常に出力し続ける信号である。サン
プリング回路１６は信号１５を一定の時間間隔ΔＴでサ
ンプリングする。シフトレジスタ１７はサンプリング回
路１６で得たサンプリング値を一時記憶する。例えばレ
ジスタ（ａ）は時刻Ｔの値を、（ｂ）は時刻（Ｔ−Δ
Ｔ）の値を記憶している。引算器１８はレジスタ（ａ）
と（ｂ）の差分を求める。もし記憶回路１のデータ残量
が減少傾向にある、つまり読み出し速度が速すぎる場
合、時刻Ｔのデータ残量サンプリング値（レジスタ
（ａ）に記憶）は過去（Ｔ−ΔＴ）のサンプリング値
（（ｂ）に記憶）より小さくなっているので、レジスタ
（ａ）の値−レジスタ（ｂ）の値＜０となる。逆に、デ
ータ残量が増加傾向にある、つまり読み出し速度が遅す
ぎる場合、レジスタ（ａ）の値−レジスタ（ｂ）の値＞
０となる。すなわち、引算器１８の符号を調べることで
記憶回路１のデータ残量の時間的変位が測定できる。判
定回路１９はこの結果をマッピングパターン制御回路５
に伝える。

【００５６】以上のような蓄積状態を検出する回路の構
成にすることで、記憶回路１のデータ残量がオーバーフ
ロー、アンダーフローを起こすことなく適切なタイミン
グでマッピングパターンを切り換えることができる。

【００５７】実施の形態７．実施の形態６では、蓄積状
態を検出する回路として、記憶回路１の残量を記憶する
手段を備えたものであったが、蓄積状態を検出する回路
の別の例として、実施の形態５及び６を用いて複合的に
蓄積状態を判定する手段を備えた実施の形態を示す。

【００５８】図９はこのような場合の蓄積状態検出回路
を示す。図９において、２０〜２３は実施の形態５と、
２４〜２７は実施の形態６と同様である。２８は判定回
路、２９は上限値カウンタ２１の出力信号、３０は引き
算器２７の出力信号、３１は下限値カウンタ２３の出力
信号である。

【００５９】次に動作を説明する。上限値カウンタ信号
２９及び下限値カウンタ信号３１が出力されるまでの動
作は実施の形態５と同様である。また、サンプリング値
差分信号３０が出力されるまでの動作は実施の形態６と
同様である。

【００６０】判定回路２８は次のようにして記憶回路１
の蓄積状況を判断する。 （１）上限値カウンタ信号２９が一定値以上に達し、か
つサンプリング値差分信号３０が正の値をとるとき、記
憶回路１の蓄積状況は増加傾向と判定する。 （２）下限値カウンタ信号３１が一定値以上に達し、か
つサンプリング値差分信号３０が負の値をとるとき、記
憶回路１の蓄積状況は減少傾向と判定する。判定回路２
８は、この判定結果をマッピングパターン制御回路５に
伝える。

【００６１】以上のような蓄積状態を検出する回路の構
成にして、データ残量の境界値及び時間的変位の両方を
判定情報として用いることで、データの蓄積状態をより
正確に把握することができ、より正確なタイミングでマ
ッピングパターンの切り換えを行うことができる。

【００６２】実施の形態８．この実施の形態８では、無
効データの一部あるいは全部を使用して誤り訂正符号を
挿入する手段をさらに備えた実施の形態を示す。

【００６３】図１０はこのような場合のデジタル信号デ
ータ伝送装置の構成図である。図１０において、３２は
誤り訂正符号生成回路、３３は誤り訂正符号と無効デー
タを切り換えるスイッチである。

【００６４】次に動作について説明する。マッピングパ
ターンの切り換えによって伝送レートを制御するのは実
施の形態１、２および３と同じであるが、ＭＰＥＧ２−
ＴＳ生成装置からのデータは、誤り訂正符号生成回路３
２にも入力される。誤り訂正符号生成回路３２は入力デ
ータから誤り訂正符号を生成する。そして、マッピング
パターン制御回路５は切換スイッチ３３を制御してＤＳ
３フレームのある特定の位置に無効データの代わりに誤
り訂正符号を挿入する。

【００６５】以上のような構成にすることで、多少の回
線品質の悪化に対しても、再送することなく、エラーフ
リーあるいはビットエラーの少ないＭＰＥＧ２−ＴＳの
伝送ができる。また、元々無効データである部分を利用
しているので、回線の使用効率は低下しない。

【００６６】また、上記のように誤り訂正符号を挿入す
る代わりに、ＣＲＣのような誤り検出符号を挿入しても
同様の効果が得られる。

【００６７】実施の形態９．実施の形態１、２及び３で
は、ＭＰＥＧ２−ＴＳと無効データをフレームの中で完
全に分離したマッピングパターンをとっているが、マッ
ピングパターンの別の例としてＴＳのパケットとパケッ
トの間に無効データを振り分けて挿入する形態を示す。

【００６８】図１１はこのような場合のマッピングパタ
ーンの一例としてＤＳ３のラージフレームへのＴＳマッ
ピングを示したものである。

【００６９】マッピングパターン（ａ）は、4704バイト
のラージフレーム中、ＴＳが2068バイト（188×11）、
無効データは2636バイトあり、ＴＳと無効データがラー
ジフレーム内で完全に分離しているマッピングである。
一方マッピングパターン（ｂ）は、この無効データを１
１分割して、ＴＳパケットの後にほぼ均等に割り付けた
ものである。

【００７０】以上のように無効データをラージフレーム
に均等に振り分ける構成にすることで、ＭＰＥＧ２−Ｔ
Ｓがバースト的に伝送されるのを回避することができ
る。ＴＳがバースト的に伝送されると、瞬間的に高レベ
ルのノイズが発生したときに被害を受けるパケットが多
くなる確率が高い。ＴＳパケットをフレーム内に均等に
分散することによって、瞬間的に発生するようなノイズ
に対する耐性が向上する。また、ＴＳパケットをフレー
ム内に均等に分散することによってＴＳのレート変動が
小さくなり、レート変動を吸収するためのバッファ容量
を小さくすることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るデジタル
信号伝送装置によれば、送信側の伝送レートより高いマ
ッピングと、低いマッピングを用意して、記憶回路の蓄
積状態によってマッピングを切り換える構成にすること
で、送信側のデータ伝送速度と同じビットレートでＤＳ
３伝送路に乗せることができるという効果がある。ま
た、マッピングパターンをあらかじめ受信側で既知とす
れば、ＤＳ３フレームの頭の検出さえすれば容易にＴＳ
を抜き出すことができ、受信側の回路が簡素化できる。
また、このような構成にすることでＴＳとＤＳ３フレー
ムの同期を取ることができるので、ＤＳ３フレームさえ
検出できれば受信側にＴＳのヘッダ検出回路を備える必
要がなくなり、受信側の回路が簡素化できる。また、蓄
積状態を検出する回路として、記憶回路のデータ残量の
時間的変位を検出するよう構成したことにより、記憶回
路のデータ残量がオーバーフロー、アンダーフローを起
こすことなくマッピングパターンを切り換えることがで
きる。すなわち、送信側のＭＰＥＧ２−ＴＳ伝送レート
とＤＳ３回線のＴＳ伝送レートを平均的に一致させると
いう効果がある。 また、蓄積状態を検出する回路とし
て、蓄積残量の境界値を検出すると共に、記憶回路のデ
ータ残量の時間的変位を検出するよう構成したことによ
り、データ残量の境界値及び時間的変位の両方を判定情
報として用いることで、データの蓄積状態をより正確に
判定することができ、より正確なマッピングパターンの
切り換えを行うことができるため、伝送レートの変動を
より小さくすることができ、記憶回路の容量を小さくで
きるという効果がある。 また、デジタル伝送路の階層化
構造に合致したフレーム単位で伝送フォーマットを生成
するようにしたことにより、記憶回路の容量を小さくで
きるという効果がある。また、デジタル伝送路の階層化
構造においてＤＳ３フレーム構造さえ確立できればマッ
ピングパターンが保証されるので、ネットワーク上での
自由度が高い。 また、伝送フォーマットにおいて、無効
データを１バイト単位で挿入するマッピングパターンを
生成するようにしたことにより、生成する２つのマッピ
ングパ ターンはいずれも送信元のデータレートに近く、
従って、マッピング切り換えによる伝送レートの変動が
小さくでき、伝送レートの変動を吸収する記憶回路の容
量を小さくできるという効果がある。 また、送信側で選
択したマッピングパターンを識別する識別データを付加
する手段を備えたことにより、受信側は容易にマッピン
グパターンの識別ができ、ＴＳデータの抽出ができると
いう効果があり、元々無効データである部分を利用して
いるので、回線の使用効率の低下には関与しない。 ま
た、無効データに誤り訂正符号を挿入するようにしたこ
とにより、多少の回線品質の悪化に対しても、再送する
ことなく、エラーフリーあるいはビットエラーの少ない
ＭＰＥＧ２−ＴＳの伝送ができるという効果がある。 さ
らに、ＴＳのパケットとパケットの間に無効データを均
等に振り分けて挿入するマッピングパターンにすること
により、耐ノイズ性能を向上させる効果がある。またＴ
Ｓのレート変動が小さくなり、レート変動を吸収するた
めのバッファ容量を小さくできる。

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係るデジタル信号
伝送装置を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１におけるマッピング
パターンを示す説明図である。

【図３】 ＤＳ３フレーム構造を示す説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態２に係るマッピングパ
ターンを示す説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態３に係るマッピングパ
ターンを示す説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態４に係るデジタル信号
伝送装置を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態５に係る蓄積状態検出
回路のブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態６に係る蓄積状態検出
回路のブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態７に係る蓄積状態検出
回路のブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態８に係るデジタル信
号伝送装置のブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態９に係るマッピング
パターンを示す説明図である。

【図１２】 従来例の構成を示すデジタル信号伝送装置
のブロック図である。

【図１３】 MPEG over ATMのマッピングパターンを示
した説明図である。

【図１４】 ＰＬＣＰフレーム構造を示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 記憶回路、２ 無効データ生成回路、３ 蓄積状態
検出回路、４ 切り換えスイッチ、 ５ マッピングパ
ターン制御回路、６ ＭＰＥＧ２−ＴＳ生成装置、７
ＤＳ３回線、８ マッピング識別データ生成回路、９、
３３ 切り換えスイッチ、１１、２１ 上限値カウン
タ、１３、２３ 下限値カウンタ、１４、１９、２８
判定回路、１６、２５ サンプリング回路、１７、２６
シフトレジスタ、１８、２７ 引算器、３２ 誤り訂
正符号生成回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 29/08 H04L 12/28 H04L 12/56 H04N 5/92 H04N 7/24 H04Q 3/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定ビットレートのデジタルデータを生
   成するデータ生成装置からのデジタルデータを、それよ
   り高い帯域をもつデジタル伝送路によって伝送するデジ
   タル信号伝送装置において、 上記データ生成装置からのデジタルデータを一時的に記
   憶する記憶手段と、 無効データを生成する無効データ生成手段と、 上記記憶手段の蓄積状態を検出する蓄積状態検出手段
   と、 上記無効データ生成手段と上記記憶手段とのいずれかの
   出力を上記デジタル伝送路に切り換える切換手段と、 上記切換手段を切り換え制御することにより、上記無効
   データ生成手段の出力と上記記憶手段からの読み出し出
   力とを切り換えて、伝送路帯域に対するデジタル信号の
   占める帯域が入力ビットレートより高い伝送フォーマッ
   トと低い伝送フォーマットとを生成し、上記蓄積状態検
   出手段による蓄積状態を示す検出出力に応じて２つの伝
   送フォーマットを適応的に切り換えるマッピングパター
   ン制御手段とを備え、 上記蓄積状態検出手段は、上記記憶手段のデータ残量を
   一定の時間間隔でサンプリングするサンプリング手段
   と、現在のサンプリング値と過去のサンプリング値との
   差分を求める差分演算手段と、この差分演算手段からの
   差分の値によって上記記憶手段の蓄積データ残量の時間
   的変位を判定する判定手段とを有し、上記マッピングパ
   ターン制御手段は、当該比較判定結果に基づいて上記伝
   送フォーマットを切り換えるタイミングを決定する こと
   を特徴とするデジタル信号伝送装置。
2. 【請求項２】 所定ビットレートのデジタルデータを生
   成するデータ生成装置からのデジタルデータを、それよ
   り高い帯域をもつデジタル伝送路によって伝送するデジ
   タル信号伝送装置において、 上記データ生成装置からのデジタルデータを一時的に記
   憶する記憶手段と、 無効データを生成する無効データ生成手段と、 上記記憶手段の蓄積状態を検出する蓄積状態検出手段
   と、 上記無効データ生成手段と上記記憶手段とのいずれかの
   出力を上記デジタル伝送路に切り換える切換手段と、 上記切換手段を切り換え制御することにより、上記無効
   データ生成手段の出力と上記記憶手段からの読み出し出
   力とを切り換えて、伝送路帯域に対するデジタル信号の
   占める帯域が入力ビットレートより高い伝送フォーマッ
   トと低い伝送フォーマットとを生成し、上記蓄積状態検
   出手段による蓄積状態を示す検出出力に応じて２つの伝
   送フォーマットを適応的に切り換えるマッピングパター
   ン制御手段と を備え、 上記蓄積状態検出手段は、上記記憶手段のデータ残量が
   上限値を上回ったときの上限値を示す信号をカウントす
   る上限値カウンタと、上記記憶手段のデータ残量が下限
   値を下回ったときの下限値を示す信号をカウントする下
   限値カウンタと、上記記憶手段のデータ残量を一定の時
   間間隔でサンプリングするサンプリング手段と、現在の
   サンプリング値と過去のサンプリング値との差分を求め
   る差分演算手段と、上記上限値カウンタのカウント値が
   所定値以上に達し、かつ上記差分の値が正の値をとると
   き、上記記憶手段の蓄積状況が増加傾向と判定すると共
   に、上記下限値カウンタのカウント値が所定値以上に達
   し、かつ上記差分の値が負の値をとるとき、上記記憶手
   段の蓄積状況が減少傾向と判定する判定手段とを有し、
   上記マッピングパターン制御手段は、当該比較判定結果
   に基づいて上記伝送フォーマットを切り換えるタイミン
   グを決定する ことを特徴とするデジタル信号伝送装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のデジタル信号伝
   送装置において、上記マッピングパターン制御手段は、
   上記デジタル伝送路の階層化構造に合致したフレーム単
   位で伝送フォーマットを生成することを特徴とするデジ
   タル信号伝送装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のデ
   ジタル信号伝送装置において、上記マッピングパターン
   制御手段は、無効データを１バイト単位で挿抜する伝送
   フォーマットを生成することを特徴とするデジタル信号
   伝送装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のデ
   ジタル信号伝送装置において、上記切換手段を第１の切
   換手段とすると共に、上記２つの伝送フォーマットを識
   別する識別信号を生成する識別信号生成手段と、上記無
   効データ生成手段または上記識別信号生成手段のいずれ
   かの出力を選択すべく切り換えを行う第２の切換手段と
   をさらに備え、上記マッピングパターン制御手段は、常
   時は上記無効データ生成手段からの出力を選択し、上記
   ２つの伝送フォーマットの切り換え時に上記識別信号生
   成手段の出力を選択すべく上記第２の切換手段を切換制
   御して上記第２の切換手段から伝送フォーマットの識別
   信号が挿入された無効データを出力させ、上記第１の切
   換手段は、上記第２の切換手段から出力される識別信号
   が挿入された無効データと上記記憶手段からの読み出し
   出力のいずれかを切り換えることを特徴とするデジタル
   信号伝送装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし４のいずれかに記載のデ
   ジタル信号伝送装置において、上記切換手段を第１の切
   換手段とすると共に、上記データ生成装置から出力され
   るデジタルデータから誤り訂正符号を生成する誤り訂正
   符号生成手段と、上記無効データ生成手段または上記誤
   り訂正符号生成手段のいずれかの出力を選択すべく切り
   換えを行う第２の切換手段とをさらに備え、上記マッピ
   ングパターン制御手段は、上記第２の切換手段を切換制
   御して上記第２の切換手段から誤り訂正符号が挿入され
   た無効データを出力させ、上記第１の切換手段は、上記
   第２の切換手段から出力される誤り訂正符号が挿入され
   た無効データと上記記憶手段からの読み出し出力のいず
   れかを切り換えることを特徴とするデジタル信号伝送装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載のデ
   ジタル信号伝送装置において、上記マッピングパターン
   制御手段は、フレームにマッピングされるパケットとパ
   ケット間に無効データを時間的に均等に振り分けて挿入
   する伝送フォーマットを生成することを特徴とするデジ
   タル信号伝送装置。