JP3691211B2 - デジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置 - Google Patents
デジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを階層伝送するデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置に係わり、特に各階層の誤り訂正符号の一部として、遅延素子数を８以下にした畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、ＭＰＥＧ２システムズを採用しているデジタル無線通信やデジタル放送などの誤り訂正符号として、遅延素子数が８以下の畳み込み符号を用いて階層伝送（異なる符号化率、変調方式などによる伝送）を行うときに使用されるＭＰＥＧ２のトランスポートストリームの誤り訂正符号化および復号に関するもので、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの同期バイト（８ビット）が固定値であることを利用して、階層毎に必要であった複数の畳み込み符号の符号化部および復号部（ビタビ復号部）を、１つの符号化部および復号部で処理できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
複数の映像、音声、データなどのデジタル信号をパケット化して、多重伝送する方法として、国際規格の１つであるＭＰＥＧ２ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１）のトランスポートストリーム（通常、ＴＳと略される）がある。このトランスポートストリームは、図１０に示すように、ヘッダー部と、データを運ぶペイロード部とからなる１８８バイト固定長のトランスポートストリームパケット（通常、ＴＳＰと略される）により構成される。トランスポートストリームパケットを構成するヘッダー部の先頭の１バイトは同期バイトであり、予め設定されている固定値（１６進表示ではＯｘ４７値、２進表示では０１０００１１１、または、これを反転した０ｘＢ８（１６進）、１０１１１０００（２進））が割り当てられている。
【０００４】
また、伝送信号を複数の系統に分けて伝送する方式として、階層伝送がある。この階層伝送は、伝送路符号化方式や変調方式が異なるいくつかの系統に、デジタル信号を分けて伝送する方式であり、降雨など、伝送路の妨害による急激な品質の劣化を緩和したり、移動体受信、携帯受信、固定受信などのような異なる受信形態に対し、それぞれの受信形態に適した誤り訂正方式や変調方式を使用することにより、受信形態毎の伝送品質を確保することができる。
【０００５】
図１１はこのような階層伝送方式でデジタル信号の伝送を行うデジタル伝送システムで使用される送信装置の一例を示すブロック図である。
【０００６】
この図に示す送信装置１０１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号を付加するＲＳ符号化回路１０２と、このＲＳ符号化回路１０２から出力されるビット列を階層別に分割する階層分割回路１０３と、この階層分割回路１０３によって第１階層１０４ａ側に分割されたビット列に対し、７／８畳み込み符号化を行う７／８畳み込み符号化回路１０５ａと、この７／８畳み込み符号化回路１０５ａから出力されるビット列を指定された変調方式で変調する変調回路１０６ａと、階層分割回路１０３によって第２階層１０４ｂ側に分割されたビット列に対し、３／４畳み込み符号化を行う３／４畳み込み符号化回路１０５ｂと、この３／４畳み込み符号化回路１０５ｂから出力されるビット列を指定された変調方式で変調する変調回路１０６ｂと、各変調回路１０６ａ、１０６ｂから出力される各キャリアの信号を合成する伝送合成回路１０７と、この伝送合成回路１０７から出力される各キャリアの信号を逆ＦＦＴ変換して変調信号（ＯＦＤＭ信号）を生成するＩＦＦＴ回路１０８とを備えている。
【０００７】
そして、この送信装置１０１は、トランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号を付加した後、各階層の対象となるパケットに対し、７／８畳み込み符号化回路１０５ａ、変調回路１０６ａによって構成される第１階層１０４ａ、または３／４畳み込み符号化回路１０５ｂ、変調回路１０６ｂによって構成される第２階層１０４ｂのいずれかの階層で処理して各キャリアの信号に変換する。次いで、第１階層１０４ａ側で得られた各キャリアの信号と、第２階層１０４ｂ側で得られた各キャリアの信号とを合成した後、逆ＦＦＴ変換し、変調信号を生成する。
【０００８】
図１２は上述した送信装置１０１から伝送される変調信号を受信する受信装置の一例を示すブロック図である。
【０００９】
この図に示す受信装置１１１は、受信信号（ＯＦＤＭ信号）のフレーム同期信号を抽出するフレーム同期回路１１２と、このフレーム同期回路１１２から出力される受信信号をＦＦＴ変換して各キャリアの信号を再生するＦＦＴ回路１１３と、このＦＦＴ回路１１３から出力される各キャリアの信号を各階層別に分割する伝送分割回路１１４と、この伝送分割回路１１４によって第１階層１１５ａ側に分割された各キャリアの信号を復調する復調回路１１６ａと、この復調回路１１６ａから出力されるビット列に対し、７／８ビタビ復号を行う７／８ビタビ復号回路１１７ａと、伝送分割回路１１４によって第２階層１１５ｂ側に分割された各キャリアの信号を復調する復調回路１１６ｂと、この復調回路１１６ｂから出力されるビット列に対し、３／４ビタビ復号を行う３／４ビタビ復号回路１１７ｂと、これら７／８ビタビ復号回路１１７ａ、３／４ビタビ復号回路１１７ｂから出力される各ビット列を階層合成する階層合成回路１１８と、この階層合成回路１１８から出力されるビット列をリードソロモン復号化して誤りを訂正するＲＳ復号回路１１９とを備えている。
【００１０】
そして、この受信装置１１１は、受信信号のフレーム同期信号を抽出するとともに、ＦＦＴ変換して各キャリアの信号にした後、各キャリアの信号を第１階層１１５ａと第２階層１１５ｂに分割し、復調回路１１６ａ、７／８ビタビ復号回路１１７ａによって構成される第１階層１１５ａ、および復調回路１１６ｂ、３／４ビタビ復号回路１１７ｂによって構成される第２階層１１５ｂで処理してビット列に変換する。次いで、これら第１階層１１５ａ側で得られたビット列と、第２階層１１５ｂ側で得られたビット列とを階層合成した後、リードソロモン復号化して誤り訂正を行い、正しいトランスポートストリームパケットを再生する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような階層伝送方式を使用したデジタル伝送システムでは、次に述べるような問題があった。
【００１２】
すなわち、図１３に示す送信装置１０１、および図１４に示す受信装置１１１において、例えば第１階層１０４ａ、１１５ａ側を符号化率の高い（誤り訂正能力の低い）誤り訂正方式と、伝送速度の速い（ビット誤り率特性の悪い）変調方式とを組み合わせたものとし、第２階層１０４ｂ、１１５ｂ側を符号化率の低い（誤り訂正能力の高い）誤り訂正方式と、伝送速度の遅い（ビット誤り率特性の良い）変調方式とを組み合わせたものとする。
【００１３】
この場合、第１階層１０４ａ、１１５ａでは、情報伝送容量が大きいので、高画質のテレビジョン信号を伝送することができるが、伝送路での妨害（例えば、フェージングによる妨害やマルチパス妨害など）に弱いため、固定受信で受信することができても、移動受信では受信が困難になる。これに対し、第２階層１０４ｂ、１１５ｂでは、情報伝送容量が小さいので、低画質のテレビジョン信号程度しか伝送することができないが、伝送路での妨害に強いことから、移動受信でも受信することができる。
【００１４】
また、誤り訂正方式として、畳み込み符号を使用した送信装置１０１、受信装置１１１の場合、畳み込み符号化された信号が過去の信号に依存するため、途中で区切ることができず、複数の階層を使用する伝送方式においては、送信装置１０１で、複数の畳み込み符号化回路を必要とし、また受信装置１１１では、複数のビタビ復号回路を必要とし、その分だけ回路規模が大きくなってしまうために、送信装置１０１、受信装置１１１のコストが高くなってしまうという問題があった。
【００１５】
本発明は上記の事情に鑑み、請求項１、２、３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができるデジタル信号送信装置を提供することを目的としている。
【００１６】
請求項４、５では、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができるデジタル信号受信装置を提供することを目的としている。
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される１つの畳み込み符号化回路を有し、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトのビットが順に畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、畳み込み符号化回路の出力を各系統に振り分けることを特徴としている。
【００１８】
請求項２では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路を有し、畳み込み符号化回路の出力を、トランスポートストリームのパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで、各系統に振り分けることを特徴としている。
【００１９】
請求項３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され、符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路と、この畳み込み符号化回路によって得られたビット列を、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで各系統に振り分ける分割回路と、振り分けられた各系統毎のビット列に対し指定された間引きパターンでビットを間引くパンクチュアリング回路とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項４では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、複数の系統で送信されてきたビット列を合成したビットストリームを入力し復号する１つの畳み込み符号の復号化回路を有し、合成したビットストリームは、受信フレーミング信号に基づき、送信側の畳み込み符号化回路でＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトのビットが順に畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、各系統のビット列を１つのビットストリームに合成することを特徴としている。
請求項５では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、復調された各系統のビット列に対し指定されたパターンでヌルビットを挿入して符号化率１／２の畳み込み符号のビット数とするデパンクチュアリング回路と、デパンクチュアリングされた各系統の複数のビット列を、受信フレームタイミング信号に基づき、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの固定値である同期バイトが符号化された１６ビットの先頭の位置から１１、１２、１３、１４、１５または１６ビット目のいずれかのビットの後のタイミングで１つのビットストリームに合成する合成回路と、合成された１つのビットストリームを誤り訂正復号する１つの畳み込み符号の復号化回路とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成において、請求項１では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトのビットが、順に１つの畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、畳み込み符号化回路の出力を各系統に振り分ける。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２２】
請求項２では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路の出力を、前記トランスポートストリームのパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで、前記各系統に振り分ける。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２３】
請求項３では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、符号化回路は、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され、符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込む。分割回路は、この畳み込み符号化回路によって得られたビット列を、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで各系統に振り分ける。そして、パンクチュアリング回路は、振り分けられた各系統毎のビット列に対し指定された間引きパターンでビットを間引く。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２４】
請求項４では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、複数の系統で送信されてきたビット列を合成したビットストリームは、受信フレーミング信号に基づき、送信側の畳み込み符号化回路でＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトのビットが、順に１つの畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、各系統のビット列を１つのビットストリームに合成する。これにより、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成し、受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
請求項５では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、デパンクチュアリング回路は、復調された各系統のビット列に対し指定されたパターンでヌルビットを挿入して符号化率１／２の畳み込み符号のビット数とする。合成回路は、デパンクチュアリングされた各系統の複数のビット列を、受信フレームタイミング信号に基づき、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの固定値である同期バイトが符号化された１６ビットの先頭の位置から１１、１２、１３、１４、１５または１６ビット目のいずれかのビットの後のタイミングで１つのビットストリームに合成する。そして、１つの畳み込み符号の復号化回路は合成された１つのビットストリームを誤り訂正復号する。これにより、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成し、受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
《発明の前提説明》
まず、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置の具体的な説明に先だち、本発明で使用される技術のうち、情報の畳み込み符号化と、畳み込み符号の復号化と、既知の情報を使用したビタビ復号と、ＭＰＥＧ２における情報の復号と、パンクチュアード符号化とについて簡単に説明する。
【００３０】
＜情報の畳み込み符号化＞
今、図５に示すように、２つの遅延素子１２１、１２２と、２つの排他的論理加算器１２３、１２４と、１つの切替スイッチ１２５とを使用し、“１／２”の符号化率で畳み込み符号化を行う符号化回路１２０を考える。
【００３１】
この符号化回路１２０では、１ビットのデジタル信号が入力される毎に、一方の排他的論理加算器１２３によって、“２”を法として、遅延素子１２２に記憶されていた前々回のデジタル信号と、今回のデジタル信号とを加算して、１つのデジタル信号を生成するとともに、他方の排他的論理加算器１２４によって、“２”を法として、各遅延素子１２１、１２２に記憶されていた前回のデジタル信号と、前々回のデジタル信号と、今回のデジタル信号とを加算して、１つのデジタル信号を生成する。そして、切替スイッチ１２５によって、これらのデジタル信号を順次、選択して、２ビットのデジタル信号を生成する。
【００３２】
この際、符号化回路１２０の状態は、図６のトレリス線図に示すように、遅延素子１２１に記憶されている前回入力されたデジタル信号の値ａ1、遅延素子１２２に記憶されている前々回入力されたデジタル信号の値ａ2に応じて、
“ａ1＝０、ａ2＝０”であるとき、状態“０”
“ａ1＝１、ａ2＝０”であるとき、状態“１”
“ａ1＝０、ａ2＝１”であるとき、状態“２”
“ａ1＝１、ａ2＝１”であるとき、状態“３”
のいずれかになる。
【００３３】
これにより、符号化回路１２０の状態が状態“０”であるとき、符号化回路１２０に、符号化対象となるデジタル信号の列、例えば“０”、“１”、“１”、“０”、“０”で示されるデジタル信号の列が入力されると、このデジタル信号の列に応じて、状態が順次、切り替わって、“００”、“１１”、“１０”、“１０”、“１１”で示される畳み込み符号が生成される。
【００３４】
＜畳み込み符号の復号化＞
次に、図７のトレリス線図を参照しながら、上述した符号化回路１２０によって生成された畳み込み符号の復号法について述べる。
【００３５】
通常、上述した符号化手順で符号化された畳み込み符号の復号には、ビタビ復号法が使用される。
【００３６】
このビタビ復号法は、トレリス線図において、符号系列と、受信系列とのハミング距離が小さい方を選択していき、最後に生き残ったパスを情報系列と判定する復号法であり、２つのパスが１つの状態に行く場合、それまで積算してきたパスの重みの小さい方を選択した結果を、そのパスの重みにしていくという操作を繰り返して、情報を復号する。
【００３７】
これにより、例えば受信系列として、図７に示すように、各時刻“０”〜“８”において、“１０”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”という情報を受信したとき、状態“０”を通っているパスが最も重みが小さく、生き残っているパスであることから、“００００００００”という情報系列が送られてきたと判定する。
【００３８】
＜既知の情報を使用したビタビ復号＞
ところで、ある時刻において、既知の情報を送ったことが、受信側で予め分かっていれば、そのことを利用してビタビ復号の性能を上げることができるとともに、その時刻を境にして、前後のパスを切り離すことができる。
【００３９】
例えば、送信側において、“ＸＸＸ００ＸＸＸ”（但し、Ｘは“１”または“０”）という情報を送ったとすると、前の３ビットに、どのような情報を送ったとしても、時刻“５”において、状態“０”になることから、この情報を復号する際には、時刻“５”において状態“０”になっているパスを情報系列と判定する。このとき、状態“１”、“２”、“３”に来るパスについては、誤りがあったときのパスであると判定することができることから、これを考慮する必要は無い。
【００４０】
また、時刻“５”以降の情報系列も、時刻“５”において、定まっている状態“０”から始まるパスのみを考えれば良く、状態“１”、“２”、“３”から始まるパスを考える必要は無い。
【００４１】
このように、既知の情報を使って、送信側から送られてきた情報を復号することにより、復号して得られた情報の誤りを改善することができるとともに、その時刻を境にして、前後の情報を分離することができる。
【００４２】
＜ＭＰＥＧ２における情報の復号＞
一方、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリーム（ＴＳ）を送る場合には、パケットの先頭に既知の値として、同期バイトが必ず送られて来ることから、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置では、既知の値として、トランスポートストリームの同期バイトを利用する。
【００４３】
また、地上デジタル放送の誤り訂正符号として、図８に示すように、６つの遅延素子１３１〜１３６と、２つの排他的論理加算器１３７、１３８とによって構成される１／２符号化回路１３０を使用した誤り訂正符号が使用される。
【００４４】
この１／２符号化回路１３０では、６つの遅延素子１３１〜１３６を使用していることから、畳み込み符号の状態数が“６４”（但し、６４＝２6）になり、状態を１つに定めるためには、情報ビットとして、最低でも６ビット、連続した情報が必要であるが、トランスポートストリームパケットでは、同期バイトのビット数が８ビットであることから、この条件を満たすことができる。
【００４５】
そして、トランスポートストリームパケットの同期バイトとして、通常、０ｘ４７値（１６進表示）（２進表示では、０１０００１１１）が固定的に割り当てられていることから、この同期バイトがＭＳＢ（最上位ビット）から順に、１／２符号化回路１３０に入力されて符号化されると、６ビット目の情報が入力された時点で、状態“１７”のパスを通り、７ビット目の情報が入力された時点で、状態“３５”のパスを通り、８ビット目の情報が入力された時点で、状態“７”のパスを通る。
【００４６】
これによって、受信系列を復号する際、同期バイトを復号する時点で、必ず状態“１７”、状態“３５”、状態“７”というパスを通ることから、同期部分の１２ビット（同期バイトを構成する６ビット分の符号系列を符号化率“１／２”で符号化して得られる１２ビット）がビタビ復号回路に入力された時点で、状態“１７”となるパスを選択し、このパスを情報系列と判定することができる。なお、同期バイトの位置については、フレーム同期信号から再生する。
【００４７】
＜パンクチュアード符号化＞
また、階層伝送を行う際には、階層毎に符号化率が異なることから、畳み込み符号の復号を簡単にするために、パンクチュアード（符号化後に、ビットを間引く処理）することによって、符号化率を変える。
【００４８】
例えば、符号化率が“１／２”、“２／３”、“３／４”、“５／６”、“７／８”であれば、図９に示すように、Ｘ出力と、Ｙ出力とが順次、選択されて、パンクチュアードのパターンに応じた伝送信号系列が作成される。なお、この図９では、間引くビットを“０”で表わしている。
【００４９】
この図から分かるように、符号化率が“３／４”、マザーコードが１／２の畳み込み符号であれば、３ビットの情報が入力されたとき、これが符号化率１／２の畳み込み符号で一旦、符号化されて、６ビットの情報にされた後、２ビットだけ間引かれて、４ビットの伝送信号系列（パンクチュアード畳み込み符号）にされる。また、符号化率が“７／８”、マザーコードが１／２の畳み込み符号であれば、７ビットの情報が入力されたとき、これが符号化率１／２の畳み込み符号で一旦、符号化されて、１４ビットの情報にされた後、６ビットだけ間引かれて、８ビットの伝送信号系列（パンクチュアード畳み込み符号）にされる。
【００５０】
これによって、誤り訂正復号の際には、受信信号に対し、フレーム同期を基準として、各階層の符号化率に応じて、各ビットの間に、ヌルビットとして０．５を挿入し、符号化率が“１／２”のマザーコードに変換した後、ビタビ復号を行って、送信側から送られてきた情報を再生することができる。
【００５１】
《実施の形態の説明》
以下、上述した前提説明の内容を元にして、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００５２】
＜送信装置の実施の形態＞
図１は本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）を使用した地上デジタル放送システムに適用したときの実施の形態で使用される送信装置の一例を示すブロック図である。なお、この例では、説明を簡単にするために、階層数を“２”にしている。また、この図においては、説明を簡単にするために、ＲＳ符号化回路２と１／２畳み込み符号化回路３との間に入る回路、例えば、エネルギー拡散をするエネルギーディスパーサル回路、バイト単位でデータを入れ子にするバイトインターリーブ回路や、信号を並べ替えるインターリーブ回路などを削除している。
【００５３】
この図に示す送信装置１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号により誤り保護するＲＳ符号化回路２と、このＲＳ符号化回路２から出力されるパケットに対し、１ビットずつ畳み込んで１ビットの入力に対し２ビット出力する１／２畳み込み符号化回路３と、この１／２畳み込み符号化回路３から出力されるビット列を階層別に分割する階層分割回路４と、この階層分割回路４によって第１階層５ａ側に分割されたビット列に対し、パンクチュアード処理を行って、１４個のビットを８つのビットにする８／１４パンクチュアリング回路６ａと、この８／１４パンクチュアリング回路６ａから出力されるビット列を指定された変調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどのいずれか）で変調する変調回路７ａと、階層分割回路４によって第２階層５ｂ側に分割されたビット列に対し、パンクチュアード処理を行って、６つのビットを４つのビットにする４／６パンクチュアリング回路６ｂと、この４／６パンクチュアリング回路６ｂから出力されるビット列を指定された変調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどのいずれか）で変調する変調回路７ｂと、各変調回路７ａ、７ｂから出力される各キャリアの信号を合成する伝送合成回路８と、この伝送合成回路８から出力される各キャリアの信号を逆ＦＦＴ変換して変調信号（ＯＦＤＭ信号）を生成するＩＦＦＴ回路９とを備えている。
【００５４】
そして、この送信装置１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号化し、１ビットずつ畳み込んで１ビット入力に対し２ビット出力する１／２畳み込みを行った後、８／１４パンクチュアリング回路６ａ、変調回路７ａによって構成される第１階層５ａ、または４／６パンクチュアリング回路６ｂ、変調回路７ｂによって構成される第２階層５ｂのいずれかの階層で処理して、各キャリアの信号に変換する。次いで、第１階層５ａで得られた各キャリアの信号と、第２階層５ｂで得られた各キャリアの信号とを合成した後、逆ＦＦＴ変換して、変調信号を生成する。
【００５５】
次に、図１に示すブロック図を参照しながら、この送信装置１の詳細な動作を説明する。
【００５６】
まず、１８８バイトの長さを持つ、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットが入力されると、ＲＳ符号化回路２によって、前記トランスポートストリームパケットが所定のビット長毎、例えばリードソロモン符号として、（２０４、１８８）のリードソロモン符号が設定されていれば、１８８バイト毎に区切られて、リードソロモン符号化され、２０４バイトの長さを持つデータが生成される。この後、１／２畳み込み符号化回路３によって、拘束長“７”（遅延素子数６）で、１ビットずつ畳み込まれて２ビットずつ出力され、これによって得られた３２６４ビット（２０４×８×２ビット）のビット列が階層分割回路４に供給される。
【００５７】
そして、畳み込み符号の入力データとして、２０４バイト毎に同期バイト（０ｘ４７）が入力されるので、その出力ビット列では３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることから、階層分割回路４によって、前記ビット列に対応した状態が、状態“７”になる毎に、すなわち図２に示す切替タイミングになる毎に、このビット列が第１階層５ａ側と、第２階層５ｂ側とに割り振られる。
【００５８】
第１階層側５ａでは、階層分割回路４からビット列が供給される毎に、８／１４パンクチュアリング回路６ａによって、フレームの最初のパケットを構成する同期信号の次のビットから、図９に示すパンクチュアリングのパターンで１４ビット中の６ビットが間引かれて、８ビットにされるというパンクチュアード処理が繰り返し、行われるとともに、変調回路７ａによって、ＤＱＰＳＫ変調方式、１６ＱＡＭ変調方式、６４ＱＡＭ変調方式などのいずれかで、８／１４パンクチュアリング回路６ａから出力されるビット列の各ビットがデジタル変調のシンボル点にマッピングされて、各キャリアの信号が生成される。
【００５９】
同様に、第２階層５ｂ側では、階層分割回路４からビット列が供給される毎に、４／６パンクチュアリング回路６ｂによって、フレームの最初のパケットを構成する同期信号の次のビットから、図９に示すパンクチュアリングのパターンで６ビット中の２ビットが間引かれて、４ビットにされるというパンクチュアード処理が繰り返し、行われるとともに、変調回路７ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調方式、１６ＱＡＭ変調方式、６４ＱＡＭ変調方式などのいずれかで、４／６パンクチュアリング回路６ｂから出力されるビット列の各ビットがデジタル変調のシンボル点にマッピングされて、各キャリアの信号が生成される。
【００６０】
そして、伝送合成回路８によって、第１階層５ａ側から出力される各キャリアの信号と、第２階層５ｂ側から出力される各キャリアの信号とが合成された後、ＩＦＦＴ回路９によって各キャリアの信号が全て、逆ＦＦＴ変換され、変調信号が生成される。
【００６１】
このように、この実施の形態では、遅延素子数が“８”以下で構成される１／２畳み込み回路３によって、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトが固定値であることを利用した、第１階層５ａ、第２階層５ｂに共通な、符号化率“１／２”の畳み込み符号化を行った後、第１階層５ａ、第２階層５ｂ毎に異なる符号化率のパンクチュアリングを施すようにしているので、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置１の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００６２】
＜受信装置の実施の形態＞
次に、階層毎に、ヌルビットとして０．５を挿入し、符号化率“１／２”のマザーコードに変換した後、階層合成を行い、符号化率“１／２”のビタビ復号を行う場合を例にとって、上述した送信装置１で生成された変調信号を受信して、復調する受信装置について説明する。
【００６３】
図３は本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を、ＯＦＤＭを使用した地上デジタル放送システムに適用したときの実施の形態で使用される受信装置の一例を示すブロック図である。なお、この図においては、説明を簡単にするために、１／２ビタビ復号回路２０と、ＲＳ復号回路２１との間に入る回路、例えばバイト単位でデータを入れ子にするバイトインタリーブ回路、エネルギー拡散信号を除去するエネルギーディスパーセル回路、信号を入れ子にするインタリーブ回路などを削除してある。
【００６４】
この図に示す受信装置１１は、受信したＯＦＤＭ信号中のフレーム同期信号を抽出するフレーム同期回路１２と、このフレーム同期回路１２によって抽出されたフレーム同期信号に基づき、シンボルタイミング信号やクロック信号などを再生して、装置各部の動作タイミングを制御するタイミング制御回路１３と、フレーム同期回路１２から出力れさるＯＦＤＭ信号をＦＦＴ変換して、このＯＦＤＭ信号を構成している数百本から数千本のキャリア毎に、その振幅と位相とを検出して、周波数軸上で階層伝送された各キャリアの信号を再生するＦＦＴ回路１４と、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、ＦＦＴ回路１４から出力される各キャリアの信号を各階層別に分割する伝送分割回路１５と、この伝送分割回路１５によって第１階層１６ａ側に分割された各キャリアの信号を予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式などのいずれか）で、復調して“０”または“１”のビット列を生成する復調回路１７ａと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、復調回路１７ａから出力されるビット列に対し、ヌルビットとして０．５を挿入して、符号化率“７／８”を符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換する１４／８デパンクチュアリング回路（１４／８ヌルビット挿入回路）１８ａとを備えている。
【００６５】
さらに、この受信装置１１は、伝送分割回路１５によって第２階層１６ｂ側に分割された各キャリアの信号を予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式などのいずれか）で、復調して“０”または“１”のビット列を生成する復調回路１７ｂと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、復調回路１７ｂから出力されるビット列に対し、ヌルビットとして０．５を挿入して、符号化率“３／４”を符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換する６／４デパンクチュアリング回路（６／４ヌルビット挿入回路）１８ｂと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａから出力されるビット列、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂから出力されるビット列を階層合成して一連のビット列を生成する階層合成回路１９と、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、階層合成回路１９から出力されるビット列に対し、符号化率“１／２”の畳み込み符号の復号化処理を行う１／２ビタビ復号回路２０と、この１／２ビタビ復号回路２０から出力されるビット列に対し、リードソロモン復号化を行って誤り訂正を行い、トランスポートストリームパケットを生成するＲＳ復号回路２１とを備えている。
【００６６】
そして、この受信装置１１は、受信信号が入力されたとき、フレーム同期信号を抽出するとともに、ＦＦＴ変換して周波数軸上で階層伝送された各キャリアの信号を再生した後、各キャリアの信号を、復調回路１７ａ、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａによって構成される第１階層１６ａ、または復調回路１７ｂ、６／４パンクチュアリング回路１８ｂによって構成される第２階層１６ｂのいずれかの階層に振り分けて、復調処理、デパンクチュアード処理を行う。次いで、これら第１階層１６ａで得られたビット列と、第２階層１６ｂで得られたビット列とを階層合成した後、１／２ビタビ復号処理して、一連のビット列を復号するとともに、リードソロモン復号化を行って、誤りを訂正し、正しいトランスポートストリームパケットを再生する。
【００６７】
次に、図３に示すブロック図を参照しながら、この受信装置１１の詳細な動作を説明する。
【００６８】
まず、受信信号（ＯＦＤＭ信号）を受信する毎に、フレーム同期回路１２によって、前記受信信号中に含まれているフレーム同期信号が抽出されるとともに、タイミング制御回路１３によって、前記フレーム同期信号に基づき、シンボルタイミング信号やクロック信号などが再生され、これらがタイミング信号として、伝送分割回路１５、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａ、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂ、階層合成回路１９、１／２ビタビ復号回路２０に供給される。
【００６９】
また、この動作と並行し、ＦＦＴ回路１４によって、フレーム同期回路１２から出力されるＯＦＤＭ信号がＦＦＴ変換されて、各キャリアの信号（Ｉ軸側の振幅信号、Ｑ軸側の振幅信号）が生成された後、伝送分割回路１５によって、図４に示すように、各キャリアの信号が階層毎に、第１階層１６ａ側または第２階層１６ｂ側に割り振られる。
【００７０】
そして、第１階層１６ａ側では、伝達分割回路１５から出力される各キャリアの信号が予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式のいずれか）で復調されてビット列が生成されるとともに、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａによって、前記ビット列中の抜けている部分に、ヌルビットとして０．５が挿入されて、符号化率“７／８”となっていたビット列が符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換される。
【００７１】
同様に、第２階層１６ｂ側では、伝達分割回路１５から出力される各キャリアの信号が予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式のいずれか）で復調されてビット列が生成されるとともに、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂによって、前記ビット列中の抜けている部分に、ヌルビットとして０．５が挿入されて、符号化率“３／４”となっていたビット列が符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換される。
【００７２】
次いで、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号で示されるフレームタイミングに基づき、階層合成回路１９によって、図４に示すように、各切替点毎に、第１階層１６ａ側で得られたビット列と、第２階層１６ｂ側で得られたビット列とが選択されて、１つのビット列（ビットストリーム）が合成される。
【００７３】
この場合、各階層のビット列のうち、同期信号に相当するビット数は、送信装置１側で、同期信号となっている８ビットが“１／２”の畳み込み符号で符号化された後のビット数に相当することから、図４中で、同期と表記されている部分が１６ビットになる。また、各階層のビット列のうち、ＴＳデータ部に相当するビット数は送信装置１側で、外符号として、（２０４、１８８）のリードソロモン符号を使用しているとき、２０４バイトから同期バイトとなる１バイトを除いた２０３バイトが“１／２”の畳み込み符号で符号化された後のビット数に相当することから、ＴＳデータ部と表記されている部分が３２４８ビットになる。
【００７４】
そして、各階層のビット列は、２０４バイトのパケットが符号化率“１／２”で符号化された、３２６４ビットの符号ビット列の繰り返しになり、３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることになることから、特定の状態の時点、例えば状態“７”の時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えて、階層伝送された各ビット列を合成すると、符号化率“１／２”の畳み込み符号で符号化された１つのビットストリームを得ることができる。
【００７５】
この後、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号で示されるフレームタイミングに基づき、３２６４ビット毎にトレリス線図で状態“７”となるような時点で階層合成回路１９により合成され、１つのビットストリームになり、１／２ビタビ復号回路２０によってビタビ復号されて、復号後のビット列が再生された後、ＲＳ復号回路２１によってリードソロモン復号化が行われて誤り訂正が行われ、１８８バイトのトランスポートストリームパケットが再生される。
【００７６】
この場合、階層合成回路１９から出力されるストリームが３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることから、状態“１７”の時点を基準にして、情報系列の判定を行うことにより、情報の再生性能を向上させることができる。
【００７７】
このように、この実施の形態では、複数の系統で伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生する際、第１階層１６ａ、第２階層１６ｂ毎に、前記トランスポートストリームを復調処理、デパンクチュアード処理して、符号化率“１／２”のマザーコードに変換した後、遅延素子数が“８”以下で構成される１／２ビタビ復号回路２０を使用して、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトが固定値であり、かつ既知であることを利用して、第１階層１６ａ、第２階層１６ｂ毎に共通な畳み込み符号の復号化を行うようにしているので、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、ビタビ復号用として１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置１１側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００７８】
《他の実施の形態》
また、上述した実施の形態では、受信装置１１側に設けられている階層合成回路１９において、状態が状態“７”となった時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えるようにしているが、状態“３５”や状態“１７”になった時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えるようにしても良い。
【００７９】
また、上述した実施の形態では、送信装置１側の階層の数と、受信装置１１側の階層数とを、各々２つにしているが、階層の数について、何の制限も無いことから、これら送信装置１側の階層の数と、受信装置１１側の階層数とを各々、３つにしても、また４つにしても良い。
【００８０】
また、上述した実施の形態では、受信装置１１側に設けられている各復調回路１７ａ、１７ｂにおいて、受信データを“０”から“１”のアナログ値に判定する軟判定を行うようにしているが、“０”、または“１”のデジタル信号に判定する硬判定を行うようにしても良い。
【００８１】
また、受信装置において、復調回路１７ａ、１７ｂからのデータが“０”から“１”のアナログ値の場合は、デパンクチュアリング回路１８ａ、１８ｂにおいて、ヌルビットとして“０．５”を挿入しているが、例えば、３ビットのデジタル値で出力する場合は、データを“０”から“７”までの整数で出力し、挿入するヌルビットとしては０．５に相当する“３”または“４”を挿入するようにしてもよいし、データ“７”を使用しない場合は、データを“０”から“６”までの整数で出力し、挿入するヌルビットとしては中心の値として“３”を挿入するようにしてもよい。４ビットのデジタル値で出力する場合も同様である。
【００８２】
また、デパンクチュアリング回路でヌルビットとして“０”または適当な値を挿入し、ヌルビットを挿入したことを示す制御信号を設け、デパンクチュアリングしたデータ列と制御信号を１／２ビタビ復号回路に送ることにより、ビタビ復号回路で誤り訂正する際に、ヌルビットに相当するビットに対してはその値を無効として扱うことによって誤り訂正処理を行ってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１、２、３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００８４】
請求項４、５では、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタル信号送信装置の実施の形態を示す送信装置のブロック図である。
【図２】図１に示すの一例を示す送信装置の階層切替動作例を示す模式図である。
【図３】本発明によるデジタル信号受信装置の実施の形態を示す受信装置のブロック図である。
【図４】図３に示すの一例を示す受信装置の階層切替動作例を示す模式図である。
【図５】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号の概要を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号を説明するためのトレリス線図である。
【図７】本発明によるデジタル信号受信装置で使用されるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図８】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号回路を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明によるデジタル信号送信装置で使用されるパンクチュアード処理例を説明するための表である。
【図１０】階層伝送方式でデジタル信号を送信する従来の送信装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】階層伝送方式で伝送されてきたデジタル信号を受信する従来の受信装置の一例を示すブロック図である。
【図１２】デジタル信号伝送システムで使用されるトランスポートストリームパケットの一例を示す模式図である。
【図１３】図１０に示す送信装置の階層処理例を示す模式図である。
【図１４】図１１に示す受信装置の階層処理例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 送信装置（デジタル信号送信装置）
２ ＲＳ符号化回路
３ １／２畳み込み符号化回路
４ 階層分割回路
５ａ 第１階層（系統）
５ｂ 第２階層（系統）
６ａ ８／１４パンクチュアリング回路（ビット間引き回路）
６ｂ ４／６パンクチュアリング回路（ビット間引き回路）
７ａ、７ｂ 変調回路
８ 伝送合成回路
９ ＩＦＦＴ回路（送信信号生成回路）
１１ 受信装置（デジタル信号受信装置）
１２ フレーム同期回路
１３ タイミング制御回路
１４ ＦＦＴ回路
１５ 伝送分割回路
１６ａ 第１階層（系統）
１６ｂ 第２階層（系統）
１７ａ、１７ｂ 復調回路
１８ａ １４／８デパンクチュアリング回路（ビット挿入回路、
ヌルビット挿入回路）
１８ｂ ６／４デパンクチュアリング回路（ビット挿入回路、
ヌルビット挿入回路）
１９ 階層合成回路
２０ １／２ビタビ復号回路（復号回路、誤り訂正回路）
２１ ＲＳ復号回路（復号回路、誤り訂正回路）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを階層伝送するデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置に係わり、特に各階層の誤り訂正符号の一部として、遅延素子数を８以下にした畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、ＭＰＥＧ２システムズを採用しているデジタル無線通信やデジタル放送などの誤り訂正符号として、遅延素子数が８以下の畳み込み符号を用いて階層伝送（異なる符号化率、変調方式などによる伝送）を行うときに使用されるＭＰＥＧ２のトランスポートストリームの誤り訂正符号化および復号に関するもので、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの同期バイト（８ビット）が固定値であることを利用して、階層毎に必要であった複数の畳み込み符号の符号化部および復号部（ビタビ復号部）を、１つの符号化部および復号部で処理できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
複数の映像、音声、データなどのデジタル信号をパケット化して、多重伝送する方法として、国際規格の１つであるＭＰＥＧ２ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１）のトランスポートストリーム（通常、ＴＳと略される）がある。このトランスポートストリームは、図１０に示すように、ヘッダー部と、データを運ぶペイロード部とからなる１８８バイト固定長のトランスポートストリームパケット（通常、ＴＳＰと略される）により構成される。トランスポートストリームパケットを構成するヘッダー部の先頭の１バイトは同期バイトであり、予め設定されている固定値（１６進表示ではＯｘ４７値、２進表示では０１０００１１１、または、これを反転した０ｘＢ８（１６進）、１０１１１０００（２進））が割り当てられている。
【０００４】
また、伝送信号を複数の系統に分けて伝送する方式として、階層伝送がある。この階層伝送は、伝送路符号化方式や変調方式が異なるいくつかの系統に、デジタル信号を分けて伝送する方式であり、降雨など、伝送路の妨害による急激な品質の劣化を緩和したり、移動体受信、携帯受信、固定受信などのような異なる受信形態に対し、それぞれの受信形態に適した誤り訂正方式や変調方式を使用することにより、受信形態毎の伝送品質を確保することができる。
【０００５】
図１１はこのような階層伝送方式でデジタル信号の伝送を行うデジタル伝送システムで使用される送信装置の一例を示すブロック図である。
【０００６】
この図に示す送信装置１０１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号を付加するＲＳ符号化回路１０２と、このＲＳ符号化回路１０２から出力されるビット列を階層別に分割する階層分割回路１０３と、この階層分割回路１０３によって第１階層１０４ａ側に分割されたビット列に対し、７／８畳み込み符号化を行う７／８畳み込み符号化回路１０５ａと、この７／８畳み込み符号化回路１０５ａから出力されるビット列を指定された変調方式で変調する変調回路１０６ａと、階層分割回路１０３によって第２階層１０４ｂ側に分割されたビット列に対し、３／４畳み込み符号化を行う３／４畳み込み符号化回路１０５ｂと、この３／４畳み込み符号化回路１０５ｂから出力されるビット列を指定された変調方式で変調する変調回路１０６ｂと、各変調回路１０６ａ、１０６ｂから出力される各キャリアの信号を合成する伝送合成回路１０７と、この伝送合成回路１０７から出力される各キャリアの信号を逆ＦＦＴ変換して変調信号（ＯＦＤＭ信号）を生成するＩＦＦＴ回路１０８とを備えている。
【０００７】
そして、この送信装置１０１は、トランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号を付加した後、各階層の対象となるパケットに対し、７／８畳み込み符号化回路１０５ａ、変調回路１０６ａによって構成される第１階層１０４ａ、または３／４畳み込み符号化回路１０５ｂ、変調回路１０６ｂによって構成される第２階層１０４ｂのいずれかの階層で処理して各キャリアの信号に変換する。次いで、第１階層１０４ａ側で得られた各キャリアの信号と、第２階層１０４ｂ側で得られた各キャリアの信号とを合成した後、逆ＦＦＴ変換し、変調信号を生成する。
【０００８】
図１２は上述した送信装置１０１から伝送される変調信号を受信する受信装置の一例を示すブロック図である。
【０００９】
この図に示す受信装置１１１は、受信信号（ＯＦＤＭ信号）のフレーム同期信号を抽出するフレーム同期回路１１２と、このフレーム同期回路１１２から出力される受信信号をＦＦＴ変換して各キャリアの信号を再生するＦＦＴ回路１１３と、このＦＦＴ回路１１３から出力される各キャリアの信号を各階層別に分割する伝送分割回路１１４と、この伝送分割回路１１４によって第１階層１１５ａ側に分割された各キャリアの信号を復調する復調回路１１６ａと、この復調回路１１６ａから出力されるビット列に対し、７／８ビタビ復号を行う７／８ビタビ復号回路１１７ａと、伝送分割回路１１４によって第２階層１１５ｂ側に分割された各キャリアの信号を復調する復調回路１１６ｂと、この復調回路１１６ｂから出力されるビット列に対し、３／４ビタビ復号を行う３／４ビタビ復号回路１１７ｂと、これら７／８ビタビ復号回路１１７ａ、３／４ビタビ復号回路１１７ｂから出力される各ビット列を階層合成する階層合成回路１１８と、この階層合成回路１１８から出力されるビット列をリードソロモン復号化して誤りを訂正するＲＳ復号回路１１９とを備えている。
【００１０】
そして、この受信装置１１１は、受信信号のフレーム同期信号を抽出するとともに、ＦＦＴ変換して各キャリアの信号にした後、各キャリアの信号を第１階層１１５ａと第２階層１１５ｂに分割し、復調回路１１６ａ、７／８ビタビ復号回路１１７ａによって構成される第１階層１１５ａ、および復調回路１１６ｂ、３／４ビタビ復号回路１１７ｂによって構成される第２階層１１５ｂで処理してビット列に変換する。次いで、これら第１階層１１５ａ側で得られたビット列と、第２階層１１５ｂ側で得られたビット列とを階層合成した後、リードソロモン復号化して誤り訂正を行い、正しいトランスポートストリームパケットを再生する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような階層伝送方式を使用したデジタル伝送システムでは、次に述べるような問題があった。
【００１２】
すなわち、図１３に示す送信装置１０１、および図１４に示す受信装置１１１において、例えば第１階層１０４ａ、１１５ａ側を符号化率の高い（誤り訂正能力の低い）誤り訂正方式と、伝送速度の速い（ビット誤り率特性の悪い）変調方式とを組み合わせたものとし、第２階層１０４ｂ、１１５ｂ側を符号化率の低い（誤り訂正能力の高い）誤り訂正方式と、伝送速度の遅い（ビット誤り率特性の良い）変調方式とを組み合わせたものとする。
【００１３】
この場合、第１階層１０４ａ、１１５ａでは、情報伝送容量が大きいので、高画質のテレビジョン信号を伝送することができるが、伝送路での妨害（例えば、フェージングによる妨害やマルチパス妨害など）に弱いため、固定受信で受信することができても、移動受信では受信が困難になる。これに対し、第２階層１０４ｂ、１１５ｂでは、情報伝送容量が小さいので、低画質のテレビジョン信号程度しか伝送することができないが、伝送路での妨害に強いことから、移動受信でも受信することができる。
【００１４】
また、誤り訂正方式として、畳み込み符号を使用した送信装置１０１、受信装置１１１の場合、畳み込み符号化された信号が過去の信号に依存するため、途中で区切ることができず、複数の階層を使用する伝送方式においては、送信装置１０１で、複数の畳み込み符号化回路を必要とし、また受信装置１１１では、複数のビタビ復号回路を必要とし、その分だけ回路規模が大きくなってしまうために、送信装置１０１、受信装置１１１のコストが高くなってしまうという問題があった。
【００１５】
本発明は上記の事情に鑑み、請求項１、２、３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができるデジタル信号送信装置を提供することを目的としている。
【００１６】
請求項４、５では、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができるデジタル信号受信装置を提供することを目的としている。
【００１７】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される１つの畳み込み符号化回路を有し、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトのビットが順に畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、畳み込み符号化回路の出力を各系統に振り分けることを特徴としている。
【００１８】
請求項２では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路を有し、畳み込み符号化回路の出力を、トランスポートストリームのパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで、各系統に振り分けることを特徴としている。
【００１９】
請求項３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され、符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路と、この畳み込み符号化回路によって得られたビット列を、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで各系統に振り分ける分割回路と、振り分けられた各系統毎のビット列に対し指定された間引きパターンでビットを間引くパンクチュアリング回路とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項４では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、複数の系統で送信されてきたビット列を合成したビットストリームを入力し復号する１つの畳み込み符号の復号化回路を有し、合成したビットストリームは、受信フレーミング信号に基づき、送信側の畳み込み符号化回路でＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトのビットが順に畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、各系統のビット列を１つのビットストリームに合成することを特徴としている。
請求項５では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、復調された各系統のビット列に対し指定されたパターンでヌルビットを挿入して符号化率１／２の畳み込み符号のビット数とするデパンクチュアリング回路と、デパンクチュアリングされた各系統の複数のビット列を、受信フレームタイミング信号に基づき、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの固定値である同期バイトが符号化された１６ビットの先頭の位置から１１、１２、１３、１４、１５または１６ビット目のいずれかのビットの後のタイミングで１つのビットストリームに合成する合成回路と、合成された１つのビットストリームを誤り訂正復号する１つの畳み込み符号の復号化回路とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記の構成において、請求項１では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトのビットが、順に１つの畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、畳み込み符号化回路の出力を各系統に振り分ける。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２２】
請求項２では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路の出力を、前記トランスポートストリームのパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで、前記各系統に振り分ける。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２３】
請求項３では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、符号化回路は、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され、符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込む。分割回路は、この畳み込み符号化回路によって得られたビット列を、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで各系統に振り分ける。そして、パンクチュアリング回路は、振り分けられた各系統毎のビット列に対し指定された間引きパターンでビットを間引く。これにより、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成し、送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２４】
請求項４では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、複数の系統で送信されてきたビット列を合成したビットストリームは、受信フレーミング信号に基づき、送信側の畳み込み符号化回路でＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトのビットが、順に１つの畳み込み符号化回路に入力されたとき、畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、各系統のビット列を１つのビットストリームに合成する。これにより、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成し、受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
請求項５では、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、デパンクチュアリング回路は、復調された各系統のビット列に対し指定されたパターンでヌルビットを挿入して符号化率１／２の畳み込み符号のビット数とする。合成回路は、デパンクチュアリングされた各系統の複数のビット列を、受信フレームタイミング信号に基づき、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの固定値である同期バイトが符号化された１６ビットの先頭の位置から１１、１２、１３、１４、１５または１６ビット目のいずれかのビットの後のタイミングで１つのビットストリームに合成する。そして、１つの畳み込み符号の復号化回路は合成された１つのビットストリームを誤り訂正復号する。これにより、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成し、受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
《発明の前提説明》
まず、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置の具体的な説明に先だち、本発明で使用される技術のうち、情報の畳み込み符号化と、畳み込み符号の復号化と、既知の情報を使用したビタビ復号と、ＭＰＥＧ２における情報の復号と、パンクチュアード符号化とについて簡単に説明する。
【００３０】
＜情報の畳み込み符号化＞
今、図５に示すように、２つの遅延素子１２１、１２２と、２つの排他的論理加算器１２３、１２４と、１つの切替スイッチ１２５とを使用し、“１／２”の符号化率で畳み込み符号化を行う符号化回路１２０を考える。
【００３１】
この符号化回路１２０では、１ビットのデジタル信号が入力される毎に、一方の排他的論理加算器１２３によって、“２”を法として、遅延素子１２２に記憶されていた前々回のデジタル信号と、今回のデジタル信号とを加算して、１つのデジタル信号を生成するとともに、他方の排他的論理加算器１２４によって、“２”を法として、各遅延素子１２１、１２２に記憶されていた前回のデジタル信号と、前々回のデジタル信号と、今回のデジタル信号とを加算して、１つのデジタル信号を生成する。そして、切替スイッチ１２５によって、これらのデジタル信号を順次、選択して、２ビットのデジタル信号を生成する。
【００３２】
この際、符号化回路１２０の状態は、図６のトレリス線図に示すように、遅延素子１２１に記憶されている前回入力されたデジタル信号の値ａ1、遅延素子１２２に記憶されている前々回入力されたデジタル信号の値ａ2に応じて、
“ａ1＝０、ａ2＝０”であるとき、状態“０”
“ａ1＝１、ａ2＝０”であるとき、状態“１”
“ａ1＝０、ａ2＝１”であるとき、状態“２”
“ａ1＝１、ａ2＝１”であるとき、状態“３”
のいずれかになる。
【００３３】
これにより、符号化回路１２０の状態が状態“０”であるとき、符号化回路１２０に、符号化対象となるデジタル信号の列、例えば“０”、“１”、“１”、“０”、“０”で示されるデジタル信号の列が入力されると、このデジタル信号の列に応じて、状態が順次、切り替わって、“００”、“１１”、“１０”、“１０”、“１１”で示される畳み込み符号が生成される。
【００３４】
＜畳み込み符号の復号化＞
次に、図７のトレリス線図を参照しながら、上述した符号化回路１２０によって生成された畳み込み符号の復号法について述べる。
【００３５】
通常、上述した符号化手順で符号化された畳み込み符号の復号には、ビタビ復号法が使用される。
【００３６】
このビタビ復号法は、トレリス線図において、符号系列と、受信系列とのハミング距離が小さい方を選択していき、最後に生き残ったパスを情報系列と判定する復号法であり、２つのパスが１つの状態に行く場合、それまで積算してきたパスの重みの小さい方を選択した結果を、そのパスの重みにしていくという操作を繰り返して、情報を復号する。
【００３７】
これにより、例えば受信系列として、図７に示すように、各時刻“０”〜“８”において、“１０”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”、“００”という情報を受信したとき、状態“０”を通っているパスが最も重みが小さく、生き残っているパスであることから、“００００００００”という情報系列が送られてきたと判定する。
【００３８】
＜既知の情報を使用したビタビ復号＞
ところで、ある時刻において、既知の情報を送ったことが、受信側で予め分かっていれば、そのことを利用してビタビ復号の性能を上げることができるとともに、その時刻を境にして、前後のパスを切り離すことができる。
【００３９】
例えば、送信側において、“ＸＸＸ００ＸＸＸ”（但し、Ｘは“１”または“０”）という情報を送ったとすると、前の３ビットに、どのような情報を送ったとしても、時刻“５”において、状態“０”になることから、この情報を復号する際には、時刻“５”において状態“０”になっているパスを情報系列と判定する。このとき、状態“１”、“２”、“３”に来るパスについては、誤りがあったときのパスであると判定することができることから、これを考慮する必要は無い。
【００４０】
また、時刻“５”以降の情報系列も、時刻“５”において、定まっている状態“０”から始まるパスのみを考えれば良く、状態“１”、“２”、“３”から始まるパスを考える必要は無い。
【００４１】
このように、既知の情報を使って、送信側から送られてきた情報を復号することにより、復号して得られた情報の誤りを改善することができるとともに、その時刻を境にして、前後の情報を分離することができる。
【００４２】
＜ＭＰＥＧ２における情報の復号＞
一方、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリーム（ＴＳ）を送る場合には、パケットの先頭に既知の値として、同期バイトが必ず送られて来ることから、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置では、既知の値として、トランスポートストリームの同期バイトを利用する。
【００４３】
また、地上デジタル放送の誤り訂正符号として、図８に示すように、６つの遅延素子１３１〜１３６と、２つの排他的論理加算器１３７、１３８とによって構成される１／２符号化回路１３０を使用した誤り訂正符号が使用される。
【００４４】
この１／２符号化回路１３０では、６つの遅延素子１３１〜１３６を使用していることから、畳み込み符号の状態数が“６４”（但し、６４＝２6）になり、状態を１つに定めるためには、情報ビットとして、最低でも６ビット、連続した情報が必要であるが、トランスポートストリームパケットでは、同期バイトのビット数が８ビットであることから、この条件を満たすことができる。
【００４５】
そして、トランスポートストリームパケットの同期バイトとして、通常、０ｘ４７値（１６進表示）（２進表示では、０１０００１１１）が固定的に割り当てられていることから、この同期バイトがＭＳＢ（最上位ビット）から順に、１／２符号化回路１３０に入力されて符号化されると、６ビット目の情報が入力された時点で、状態“１７”のパスを通り、７ビット目の情報が入力された時点で、状態“３５”のパスを通り、８ビット目の情報が入力された時点で、状態“７”のパスを通る。
【００４６】
これによって、受信系列を復号する際、同期バイトを復号する時点で、必ず状態“１７”、状態“３５”、状態“７”というパスを通ることから、同期部分の１２ビット（同期バイトを構成する６ビット分の符号系列を符号化率“１／２”で符号化して得られる１２ビット）がビタビ復号回路に入力された時点で、状態“１７”となるパスを選択し、このパスを情報系列と判定することができる。なお、同期バイトの位置については、フレーム同期信号から再生する。
【００４７】
＜パンクチュアード符号化＞
また、階層伝送を行う際には、階層毎に符号化率が異なることから、畳み込み符号の復号を簡単にするために、パンクチュアード（符号化後に、ビットを間引く処理）することによって、符号化率を変える。
【００４８】
例えば、符号化率が“１／２”、“２／３”、“３／４”、“５／６”、“７／８”であれば、図９に示すように、Ｘ出力と、Ｙ出力とが順次、選択されて、パンクチュアードのパターンに応じた伝送信号系列が作成される。なお、この図９では、間引くビットを“０”で表わしている。
【００４９】
この図から分かるように、符号化率が“３／４”、マザーコードが１／２の畳み込み符号であれば、３ビットの情報が入力されたとき、これが符号化率１／２の畳み込み符号で一旦、符号化されて、６ビットの情報にされた後、２ビットだけ間引かれて、４ビットの伝送信号系列（パンクチュアード畳み込み符号）にされる。また、符号化率が“７／８”、マザーコードが１／２の畳み込み符号であれば、７ビットの情報が入力されたとき、これが符号化率１／２の畳み込み符号で一旦、符号化されて、１４ビットの情報にされた後、６ビットだけ間引かれて、８ビットの伝送信号系列（パンクチュアード畳み込み符号）にされる。
【００５０】
これによって、誤り訂正復号の際には、受信信号に対し、フレーム同期を基準として、各階層の符号化率に応じて、各ビットの間に、ヌルビットとして０．５を挿入し、符号化率が“１／２”のマザーコードに変換した後、ビタビ復号を行って、送信側から送られてきた情報を再生することができる。
【００５１】
《実施の形態の説明》
以下、上述した前提説明の内容を元にして、本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００５２】
＜送信装置の実施の形態＞
図１は本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）を使用した地上デジタル放送システムに適用したときの実施の形態で使用される送信装置の一例を示すブロック図である。なお、この例では、説明を簡単にするために、階層数を“２”にしている。また、この図においては、説明を簡単にするために、ＲＳ符号化回路２と１／２畳み込み符号化回路３との間に入る回路、例えば、エネルギー拡散をするエネルギーディスパーサル回路、バイト単位でデータを入れ子にするバイトインターリーブ回路や、信号を並べ替えるインターリーブ回路などを削除している。
【００５３】
この図に示す送信装置１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号により誤り保護するＲＳ符号化回路２と、このＲＳ符号化回路２から出力されるパケットに対し、１ビットずつ畳み込んで１ビットの入力に対し２ビット出力する１／２畳み込み符号化回路３と、この１／２畳み込み符号化回路３から出力されるビット列を階層別に分割する階層分割回路４と、この階層分割回路４によって第１階層５ａ側に分割されたビット列に対し、パンクチュアード処理を行って、１４個のビットを８つのビットにする８／１４パンクチュアリング回路６ａと、この８／１４パンクチュアリング回路６ａから出力されるビット列を指定された変調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどのいずれか）で変調する変調回路７ａと、階層分割回路４によって第２階層５ｂ側に分割されたビット列に対し、パンクチュアード処理を行って、６つのビットを４つのビットにする４／６パンクチュアリング回路６ｂと、この４／６パンクチュアリング回路６ｂから出力されるビット列を指定された変調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどのいずれか）で変調する変調回路７ｂと、各変調回路７ａ、７ｂから出力される各キャリアの信号を合成する伝送合成回路８と、この伝送合成回路８から出力される各キャリアの信号を逆ＦＦＴ変換して変調信号（ＯＦＤＭ信号）を生成するＩＦＦＴ回路９とを備えている。
【００５４】
そして、この送信装置１は、伝送対象となるトランスポートストリームパケットを取り込んで、リードソロモン符号化し、１ビットずつ畳み込んで１ビット入力に対し２ビット出力する１／２畳み込みを行った後、８／１４パンクチュアリング回路６ａ、変調回路７ａによって構成される第１階層５ａ、または４／６パンクチュアリング回路６ｂ、変調回路７ｂによって構成される第２階層５ｂのいずれかの階層で処理して、各キャリアの信号に変換する。次いで、第１階層５ａで得られた各キャリアの信号と、第２階層５ｂで得られた各キャリアの信号とを合成した後、逆ＦＦＴ変換して、変調信号を生成する。
【００５５】
次に、図１に示すブロック図を参照しながら、この送信装置１の詳細な動作を説明する。
【００５６】
まず、１８８バイトの長さを持つ、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットが入力されると、ＲＳ符号化回路２によって、前記トランスポートストリームパケットが所定のビット長毎、例えばリードソロモン符号として、（２０４、１８８）のリードソロモン符号が設定されていれば、１８８バイト毎に区切られて、リードソロモン符号化され、２０４バイトの長さを持つデータが生成される。この後、１／２畳み込み符号化回路３によって、拘束長“７”（遅延素子数６）で、１ビットずつ畳み込まれて２ビットずつ出力され、これによって得られた３２６４ビット（２０４×８×２ビット）のビット列が階層分割回路４に供給される。
【００５７】
そして、畳み込み符号の入力データとして、２０４バイト毎に同期バイト（０ｘ４７）が入力されるので、その出力ビット列では３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることから、階層分割回路４によって、前記ビット列に対応した状態が、状態“７”になる毎に、すなわち図２に示す切替タイミングになる毎に、このビット列が第１階層５ａ側と、第２階層５ｂ側とに割り振られる。
【００５８】
第１階層側５ａでは、階層分割回路４からビット列が供給される毎に、８／１４パンクチュアリング回路６ａによって、フレームの最初のパケットを構成する同期信号の次のビットから、図９に示すパンクチュアリングのパターンで１４ビット中の６ビットが間引かれて、８ビットにされるというパンクチュアード処理が繰り返し、行われるとともに、変調回路７ａによって、ＤＱＰＳＫ変調方式、１６ＱＡＭ変調方式、６４ＱＡＭ変調方式などのいずれかで、８／１４パンクチュアリング回路６ａから出力されるビット列の各ビットがデジタル変調のシンボル点にマッピングされて、各キャリアの信号が生成される。
【００５９】
同様に、第２階層５ｂ側では、階層分割回路４からビット列が供給される毎に、４／６パンクチュアリング回路６ｂによって、フレームの最初のパケットを構成する同期信号の次のビットから、図９に示すパンクチュアリングのパターンで６ビット中の２ビットが間引かれて、４ビットにされるというパンクチュアード処理が繰り返し、行われるとともに、変調回路７ｂによって、ＤＱＰＳＫ変調方式、１６ＱＡＭ変調方式、６４ＱＡＭ変調方式などのいずれかで、４／６パンクチュアリング回路６ｂから出力されるビット列の各ビットがデジタル変調のシンボル点にマッピングされて、各キャリアの信号が生成される。
【００６０】
そして、伝送合成回路８によって、第１階層５ａ側から出力される各キャリアの信号と、第２階層５ｂ側から出力される各キャリアの信号とが合成された後、ＩＦＦＴ回路９によって各キャリアの信号が全て、逆ＦＦＴ変換され、変調信号が生成される。
【００６１】
このように、この実施の形態では、遅延素子数が“８”以下で構成される１／２畳み込み回路３によって、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトが固定値であることを利用した、第１階層５ａ、第２階層５ｂに共通な、符号化率“１／２”の畳み込み符号化を行った後、第１階層５ａ、第２階層５ｂ毎に異なる符号化率のパンクチュアリングを施すようにしているので、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置１の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００６２】
＜受信装置の実施の形態＞
次に、階層毎に、ヌルビットとして０．５を挿入し、符号化率“１／２”のマザーコードに変換した後、階層合成を行い、符号化率“１／２”のビタビ復号を行う場合を例にとって、上述した送信装置１で生成された変調信号を受信して、復調する受信装置について説明する。
【００６３】
図３は本発明によるデジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置を、ＯＦＤＭを使用した地上デジタル放送システムに適用したときの実施の形態で使用される受信装置の一例を示すブロック図である。なお、この図においては、説明を簡単にするために、１／２ビタビ復号回路２０と、ＲＳ復号回路２１との間に入る回路、例えばバイト単位でデータを入れ子にするバイトインタリーブ回路、エネルギー拡散信号を除去するエネルギーディスパーセル回路、信号を入れ子にするインタリーブ回路などを削除してある。
【００６４】
この図に示す受信装置１１は、受信したＯＦＤＭ信号中のフレーム同期信号を抽出するフレーム同期回路１２と、このフレーム同期回路１２によって抽出されたフレーム同期信号に基づき、シンボルタイミング信号やクロック信号などを再生して、装置各部の動作タイミングを制御するタイミング制御回路１３と、フレーム同期回路１２から出力れさるＯＦＤＭ信号をＦＦＴ変換して、このＯＦＤＭ信号を構成している数百本から数千本のキャリア毎に、その振幅と位相とを検出して、周波数軸上で階層伝送された各キャリアの信号を再生するＦＦＴ回路１４と、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、ＦＦＴ回路１４から出力される各キャリアの信号を各階層別に分割する伝送分割回路１５と、この伝送分割回路１５によって第１階層１６ａ側に分割された各キャリアの信号を予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式などのいずれか）で、復調して“０”または“１”のビット列を生成する復調回路１７ａと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、復調回路１７ａから出力されるビット列に対し、ヌルビットとして０．５を挿入して、符号化率“７／８”を符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換する１４／８デパンクチュアリング回路（１４／８ヌルビット挿入回路）１８ａとを備えている。
【００６５】
さらに、この受信装置１１は、伝送分割回路１５によって第２階層１６ｂ側に分割された各キャリアの信号を予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式などのいずれか）で、復調して“０”または“１”のビット列を生成する復調回路１７ｂと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、復調回路１７ｂから出力されるビット列に対し、ヌルビットとして０．５を挿入して、符号化率“３／４”を符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換する６／４デパンクチュアリング回路（６／４ヌルビット挿入回路）１８ｂと、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａから出力されるビット列、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂから出力されるビット列を階層合成して一連のビット列を生成する階層合成回路１９と、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、階層合成回路１９から出力されるビット列に対し、符号化率“１／２”の畳み込み符号の復号化処理を行う１／２ビタビ復号回路２０と、この１／２ビタビ復号回路２０から出力されるビット列に対し、リードソロモン復号化を行って誤り訂正を行い、トランスポートストリームパケットを生成するＲＳ復号回路２１とを備えている。
【００６６】
そして、この受信装置１１は、受信信号が入力されたとき、フレーム同期信号を抽出するとともに、ＦＦＴ変換して周波数軸上で階層伝送された各キャリアの信号を再生した後、各キャリアの信号を、復調回路１７ａ、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａによって構成される第１階層１６ａ、または復調回路１７ｂ、６／４パンクチュアリング回路１８ｂによって構成される第２階層１６ｂのいずれかの階層に振り分けて、復調処理、デパンクチュアード処理を行う。次いで、これら第１階層１６ａで得られたビット列と、第２階層１６ｂで得られたビット列とを階層合成した後、１／２ビタビ復号処理して、一連のビット列を復号するとともに、リードソロモン復号化を行って、誤りを訂正し、正しいトランスポートストリームパケットを再生する。
【００６７】
次に、図３に示すブロック図を参照しながら、この受信装置１１の詳細な動作を説明する。
【００６８】
まず、受信信号（ＯＦＤＭ信号）を受信する毎に、フレーム同期回路１２によって、前記受信信号中に含まれているフレーム同期信号が抽出されるとともに、タイミング制御回路１３によって、前記フレーム同期信号に基づき、シンボルタイミング信号やクロック信号などが再生され、これらがタイミング信号として、伝送分割回路１５、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａ、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂ、階層合成回路１９、１／２ビタビ復号回路２０に供給される。
【００６９】
また、この動作と並行し、ＦＦＴ回路１４によって、フレーム同期回路１２から出力されるＯＦＤＭ信号がＦＦＴ変換されて、各キャリアの信号（Ｉ軸側の振幅信号、Ｑ軸側の振幅信号）が生成された後、伝送分割回路１５によって、図４に示すように、各キャリアの信号が階層毎に、第１階層１６ａ側または第２階層１６ｂ側に割り振られる。
【００７０】
そして、第１階層１６ａ側では、伝達分割回路１５から出力される各キャリアの信号が予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式のいずれか）で復調されてビット列が生成されるとともに、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、１４／８デパンクチュアリング回路１８ａによって、前記ビット列中の抜けている部分に、ヌルビットとして０．５が挿入されて、符号化率“７／８”となっていたビット列が符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換される。
【００７１】
同様に、第２階層１６ｂ側では、伝達分割回路１５から出力される各キャリアの信号が予め設定されている復調方式（例えば、ＤＱＰＳＫ復調方式、１６ＱＡＭ復調方式、６４ＱＡＭ復調方式のいずれか）で復調されてビット列が生成されるとともに、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号に基づき、６／４デパンクチュアリング回路１８ｂによって、前記ビット列中の抜けている部分に、ヌルビットとして０．５が挿入されて、符号化率“３／４”となっていたビット列が符号化率“１／２”のマザーコード（ビット列）に変換される。
【００７２】
次いで、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号で示されるフレームタイミングに基づき、階層合成回路１９によって、図４に示すように、各切替点毎に、第１階層１６ａ側で得られたビット列と、第２階層１６ｂ側で得られたビット列とが選択されて、１つのビット列（ビットストリーム）が合成される。
【００７３】
この場合、各階層のビット列のうち、同期信号に相当するビット数は、送信装置１側で、同期信号となっている８ビットが“１／２”の畳み込み符号で符号化された後のビット数に相当することから、図４中で、同期と表記されている部分が１６ビットになる。また、各階層のビット列のうち、ＴＳデータ部に相当するビット数は送信装置１側で、外符号として、（２０４、１８８）のリードソロモン符号を使用しているとき、２０４バイトから同期バイトとなる１バイトを除いた２０３バイトが“１／２”の畳み込み符号で符号化された後のビット数に相当することから、ＴＳデータ部と表記されている部分が３２４８ビットになる。
【００７４】
そして、各階層のビット列は、２０４バイトのパケットが符号化率“１／２”で符号化された、３２６４ビットの符号ビット列の繰り返しになり、３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることになることから、特定の状態の時点、例えば状態“７”の時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えて、階層伝送された各ビット列を合成すると、符号化率“１／２”の畳み込み符号で符号化された１つのビットストリームを得ることができる。
【００７５】
この後、タイミング制御回路１３から出力されるタイミング信号で示されるフレームタイミングに基づき、３２６４ビット毎にトレリス線図で状態“７”となるような時点で階層合成回路１９により合成され、１つのビットストリームになり、１／２ビタビ復号回路２０によってビタビ復号されて、復号後のビット列が再生された後、ＲＳ復号回路２１によってリードソロモン復号化が行われて誤り訂正が行われ、１８８バイトのトランスポートストリームパケットが再生される。
【００７６】
この場合、階層合成回路１９から出力されるストリームが３２６４ビット周期で、トレリス線図の状態“１７”→状態“３５”→状態“７”を通ることから、状態“１７”の時点を基準にして、情報系列の判定を行うことにより、情報の再生性能を向上させることができる。
【００７７】
このように、この実施の形態では、複数の系統で伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生する際、第１階層１６ａ、第２階層１６ｂ毎に、前記トランスポートストリームを復調処理、デパンクチュアード処理して、符号化率“１／２”のマザーコードに変換した後、遅延素子数が“８”以下で構成される１／２ビタビ復号回路２０を使用して、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトが固定値であり、かつ既知であることを利用して、第１階層１６ａ、第２階層１６ｂ毎に共通な畳み込み符号の復号化を行うようにしているので、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、ビタビ復号用として１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置１１側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００７８】
《他の実施の形態》
また、上述した実施の形態では、受信装置１１側に設けられている階層合成回路１９において、状態が状態“７”となった時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えるようにしているが、状態“３５”や状態“１７”になった時点で、第１階層１６ａ側のビット列と、第２階層１６ｂ側のビット列とを切り替えるようにしても良い。
【００７９】
また、上述した実施の形態では、送信装置１側の階層の数と、受信装置１１側の階層数とを、各々２つにしているが、階層の数について、何の制限も無いことから、これら送信装置１側の階層の数と、受信装置１１側の階層数とを各々、３つにしても、また４つにしても良い。
【００８０】
また、上述した実施の形態では、受信装置１１側に設けられている各復調回路１７ａ、１７ｂにおいて、受信データを“０”から“１”のアナログ値に判定する軟判定を行うようにしているが、“０”、または“１”のデジタル信号に判定する硬判定を行うようにしても良い。
【００８１】
また、受信装置において、復調回路１７ａ、１７ｂからのデータが“０”から“１”のアナログ値の場合は、デパンクチュアリング回路１８ａ、１８ｂにおいて、ヌルビットとして“０．５”を挿入しているが、例えば、３ビットのデジタル値で出力する場合は、データを“０”から“７”までの整数で出力し、挿入するヌルビットとしては０．５に相当する“３”または“４”を挿入するようにしてもよいし、データ“７”を使用しない場合は、データを“０”から“６”までの整数で出力し、挿入するヌルビットとしては中心の値として“３”を挿入するようにしてもよい。４ビットのデジタル値で出力する場合も同様である。
【００８２】
また、デパンクチュアリング回路でヌルビットとして“０”または適当な値を挿入し、ヌルビットを挿入したことを示す制御信号を設け、デパンクチュアリングしたデータ列と制御信号を１／２ビタビ復号回路に送ることにより、ビタビ復号回路で誤り訂正する際に、ヌルビットに相当するビットに対してはその値を無効として扱うことによって誤り訂正処理を行ってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１、２、３では、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを階層伝送するとき、１つの誤り訂正符号化回路によって符号化部側を構成することができ、これによって送信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【００８４】
請求項４、５では、階層伝送されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットを再生するとき、１つの誤り訂正復号回路によって復号部側を構成することができ、これによって受信装置側の回路を簡素化して、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタル信号送信装置の実施の形態を示す送信装置のブロック図である。
【図２】図１に示すの一例を示す送信装置の階層切替動作例を示す模式図である。
【図３】本発明によるデジタル信号受信装置の実施の形態を示す受信装置のブロック図である。
【図４】図３に示すの一例を示す受信装置の階層切替動作例を示す模式図である。
【図５】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号の概要を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号を説明するためのトレリス線図である。
【図７】本発明によるデジタル信号受信装置で使用されるビタビ復号を説明するためのトレリス線図である。
【図８】本発明によるデジタル信号送信装置で使用される畳み込み符号回路を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明によるデジタル信号送信装置で使用されるパンクチュアード処理例を説明するための表である。
【図１０】階層伝送方式でデジタル信号を送信する従来の送信装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】階層伝送方式で伝送されてきたデジタル信号を受信する従来の受信装置の一例を示すブロック図である。
【図１２】デジタル信号伝送システムで使用されるトランスポートストリームパケットの一例を示す模式図である。
【図１３】図１０に示す送信装置の階層処理例を示す模式図である。
【図１４】図１１に示す受信装置の階層処理例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 送信装置（デジタル信号送信装置）
２ ＲＳ符号化回路
３ １／２畳み込み符号化回路
４ 階層分割回路
５ａ 第１階層（系統）
５ｂ 第２階層（系統）
６ａ ８／１４パンクチュアリング回路（ビット間引き回路）
６ｂ ４／６パンクチュアリング回路（ビット間引き回路）
７ａ、７ｂ 変調回路
８ 伝送合成回路
９ ＩＦＦＴ回路（送信信号生成回路）
１１ 受信装置（デジタル信号受信装置）
１２ フレーム同期回路
１３ タイミング制御回路
１４ ＦＦＴ回路
１５ 伝送分割回路
１６ａ 第１階層（系統）
１６ｂ 第２階層（系統）
１７ａ、１７ｂ 復調回路
１８ａ １４／８デパンクチュアリング回路（ビット挿入回路、
ヌルビット挿入回路）
１８ｂ ６／４デパンクチュアリング回路（ビット挿入回路、
ヌルビット挿入回路）
１９ 階層合成回路
２０ １／２ビタビ復号回路（復号回路、誤り訂正回路）
２１ ＲＳ復号回路（復号回路、誤り訂正回路）
Claims (5)
- ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、
ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される１つの畳み込み符号化回路を有し、
ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトのビットが順に前記畳み込み符号化回路に入力されたとき、該畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が該同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、該畳み込み符号化回路の出力を前記各系統に振り分ける、
ことを特徴とするデジタル信号送信装置。 - ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、
ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され処理される符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路を有し、
該畳み込み符号化回路の出力を、前記トランスポートストリームのパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで、前記各系統に振り分ける、
ことを特徴とするデジタル信号送信装置。 - ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを複数の系統で送信し、各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号を用いるデジタル信号送信装置において、
ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームが入力され、符号化率１／２の畳み込み符号で誤り訂正符号化を行う１つの畳み込み符号化回路と、
この畳み込み符号化回路によって得られたビット列を、ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある固定値である同期バイトの６、７、８ビット目のいずれかのビットが入力され処理されたタイミングで各系統に振り分ける分割回路と、
振り分けられた各系統毎のビット列に対し指定された間引きパターンでビットを間引くパンクチュアリング回路と、
を備えたことを特徴とするデジタル信号送信装置。 - 各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“８”以下で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、
複数の系統で送信されてきたビット列を合成したビットストリームを入力し復号する１つの畳み込み符号の復号化回路を有し、
該合成したビットストリームは、受信フレーミング信号に基づき、送信側の前記畳み込み符号化回路でＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの先頭にある同期バイトのビットが順に該畳み込み符号化回路に入力されたとき、該畳み込み符号化回路の遅延素子のビット状態が該同期バイトのビット列の一部または全部と一致したときにビットが出力される期間を切り替えタイミングとして、各系統のビット列を１つのビットストリームに合成する、
ことを特徴とするデジタル信号受信装置。 - 各系統の誤り訂正符号の一部として遅延素子数が“６”で構成される畳み込み符号化回路により生成された符号を用い、複数の系統で送信されてきたＭＰＥＧ２のトランスポートストリームを再生するデジタル信号受信装置において、
復調された各系統のビット列に対し指定されたパターンでヌルビットを挿入して符号化率１／２の畳み込み符号のビット数とするデパンクチュアリング回路と、
デパンクチュアリングされた各系統の複数のビット列を、受信フレームタイミング信号に基づき、
ＭＰＥＧ２のトランスポートストリームパケットの固定値である同期バイトが符号化された１６ビットの先頭の位置から１１、１２、１３、１４、１５または１６ビット目のいずれかのビットの後のタイミングで１つのビットストリームに合成する合成回路と、
合成された１つのビットストリームを誤り訂正復号する１つの畳み込み符号の復号化回路と、
を備えたことを特徴とするデジタル信号受信装置。
Priority Applications (1)
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| JP14277297A JP3691211B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | デジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置 |
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| JP14277297A JP3691211B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | デジタル信号送信装置、およびデジタル信号受信装置 |
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