JP3844439B2 - Ａｔｍ伝送受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ網を通じて伝送されるＤＶ方式に準拠した圧縮映像音声データを受信するＡＴＭ受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一定のデータレートの映像音声信号をＡＴＭ網のＡＡＬ１クラスのサービスを通じて伝送する場合には、ＡＴＭ伝送受信装置においては、ＩＴＵ勧告Ｉ．３６３に規定されるアダプティブクロック法に基づいて、映像音声信号を送出する側のクロック情報が再生される。アダプティブクロック法の原理は以下の通りである。
【０００３】
送信側において、一定のデータレートである映像音声信号をＡＴＭセルとして送出すると、そのＡＴＭセルの送出速度は、送信側のクロック周波数に比例する。受信側ではそのＡＴＭセルを受信する都度ＦＩＦＯメモリに書き込む同時に、所定のクロック信号に同期してＦＩＦＯメモリからＡＴＭセルを読み出す。このとき、受信側ではクロック信号周波数と単位時間あたりにＦＩＦＯメモリから読み出されるＡＴＭセルの個数の関係を、送信側におけるクロック周波数と単位時間あたりに送出されるＡＴＭセルの個数の関係と一致させる。
【０００４】
このように構成された場合、受信側のＦＩＦＯメモリの内部に残留するＡＴＭセルの個数が増加することもなく減少することなく一定になるように受信側のクロック周波数を調節できたとすると、受信側のクロック周波数は送信側のクロック周波数に一致していることになる。これにより、送信側と受信側の同期が成立し正しく映像音声信号の伝送が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
なお、送信側と受信側の同期が正しく成立するためには、受信側で再生したクロックが送信側と周波数が一致することに加えて、クロック周波数のゆらぎ、すなわちジッタが所定の範囲以内に収まっていなければならない。これは、ジッタが大きいと、ＡＴＭ伝送受信装置の後段に設けられた装置が、ＡＴＭ伝送受信装置が受信した映像音声信号を完全には受け取れなかったり、他の映像音声信号との切り替えにあたってデータ欠落を発生するためである。
【０００６】
ＡＴＭ伝送受信装置が再生するクロックにジッタが発生する原因は、送信側と受信側の間にあるＡＴＭ網におけるＡＴＭセルの伝達時間のバラツキである。このバラツキの最大値は、ＡＴＭ伝送サービスの提供者によって保証されているが、一般にミリ秒（１／１０００秒）単位で定義される。一方、映像音声信号のクロックのジッタの許容量はナノ秒（１／１０００００００００）単位で規定されている。そのため、ＡＴＭ伝送受信装置がクロックを再生するにあたっては極力ＡＴＭ網で発生する伝達時間バラツキの影響を受けない構成とすることが必要である。
【０００７】
ＡＴＭ網におけるＡＴＭセルの伝達時間にバラツキが発生すると、受信側においては単位時間あたりに到来するＡＴＭセルの個数が増減することになる。上述のように、受信側でのクロック再生は、ＦＩＦＯメモリ内の残留ＡＴＭセル個数を一定にすることによって実現されるので、単位時間あたりに到来するＡＴＭセルの個数が増減すると、それに応答して受信側のクロック周波数も増減する。
【０００８】
このような事態を避けるために応答性を下げると、ＦＩＦＯメモリ内に残留するＡＴＭセルの個数が目標値に達するまでに本来不必要な時間を要する。目標値に達するまでは受信側のクロックが安定しないので、ジッタの許容値を満足することができず、映像音声信号の伝送を開始することができない。すなわち、単純にＦＩＦＯメモリ内の残留ＡＴＭセル個数を一定数に保つことだけでは、ＡＴＭセルの伝達時間にバラツキの影響を受け難くすることと、迅速に受信側のクロックのジッタを許容値以内に収め、伝送を開始できるようになるまでに要する時間を短縮することとを両立させることは難しい。
よって、本発明は、本発明は上記の構成により、ジッタを低く抑えて、伝送開始までに要する時間を短縮した、ＡＴＭ伝送受信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、ＡＴＭ網を通じて送信されるＤＶ方式に準拠した圧縮映像音声データをＡＴＭセル単位で受信するＡＴＭ伝送受信装置であって、
受信したＡＴＭセルを圧縮映像音声データを運ぶ第１のセルと、圧縮映像音声データ以外の情報を運ぶ第２のセルとに分別するセル分別器と、
第１のセルを逐次書き込むと共に、所定の読み出し指示情報に基づいて読み出す第１のＦＩＦＯメモリ器と、
第１のＦＩＦＯメモリ器に書き込まれる第１のセルの個数と、読み出される第１のセルの個数を検出して、第１のＦＩＦＯメモリ器に残留する第１のセルの個数をカウントして第１の残留セル数信号を出力するカウンタ器と、
第１の残留セル数信号から、経時変動の高い周波数成分を取り除いて第２の残留セル数信号を生成する第１のローパスフィルタ器と、
第１のセルの到来頻度より長い所定の周期で第２の残留セル数信号をサンプリングして第３の残留セル数信号を生成するサンプリング器と、
第３の残留セル数信号とＦＩＦＯメモリ器に残留する第１のセルの所定の目標個数を示す目標残留セル数信号とを差分演算して、第１の残留セル数誤差信号を生成する差分演算器と、
第１の残留セル数誤差信号の所定の周期内での平均値および分散値とを求める統計処理器と、
平均値と分散値とに基づいて、処理モードを決定すると共に決定したモードを示す処理モード指示信号を生成するモード選択器と、
第１の残留セル数誤差信号から、経時変動の高い周波数成分を取り除いて、第２の残留セル数誤差信号を生成する第２のローパスフィルタ器と、
処理モード指示信号に基づいて変化する第１の伝達ゲインで、第２の個数誤差信号を増幅して第３の個数誤差信号を生成する第１の可変ゲイン器と、
処理モード指示信号に基づいて、第２の残留セル数誤差信号の第１の可変ゲイン器への入力を制御する第１のスイッチ器と、
第３の個数誤差信号を積分して、第４の個数誤差信号を生成する積分器と、
第２の個数誤差信号と第４の個数誤差信号とを加算して、第５の個数誤差信号を生成する加算器と、
処理モード指示信号に基づいて、第４の個数誤差信号の加算器への入力を制御する第２のスイッチ器と、
処理モード指示信号に基づいて変化する第２の伝達ゲインで、第５の個数誤差信号を増幅して第６の個数誤差信号を生成する第２の可変ゲイン器と、
第９の個数誤差信号の所定の周波数付近の周波数成分を抑制して第７の個数誤差信号を生成するバンドエリミネーションフィルタ器と、
第７の個数誤差信号に応じて、発振周波数が制御される第１のクロック信号を発生するＶＣＸＯ器と、
第１のクロック信号に基づいて、ＦＩＦＯメモリ器から第１のセルを単位クロック数あたり所定個数だけ読み出させる読出指示信号を生成する読出指示器と、第１のクロック信号に位相同期した第２のクロック信号を発生するＰＬＬ器と、
第１のセルから再生される圧縮映像音声データを書き込むと共に、第２のクロック信号に基づいて読み出す第２のＦＩＦＯメモリ器とを備えるＡＴＭ伝送受信装置。
【００１０】
上述のように、第１の発明はおいては、ＰＬＬからの出力される第２のクロック信号を再生クロック信号とし、第２のＦＩＦＯメモリから映像音声信号を取り出すことによってジッタの少ない伝送を可能とする。さらに、統計処理器とモード選択器によってスイッチやゲインを変化させることによって、ジッタの抑制と伝送開始までの時間の短縮とを両立させる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、カウンタ器は、第１のＦＩＦＯメモリ器から第１のセルが読み出されるタイミングで、第１のＦＩＦＯメモリ器に残留する第１のセルの個数をラッチして出力することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、ＰＬＬ器の追従応答特性がオーバーダンプに設定されることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明において、処理モード指示信号は、引き込みモード、積分モード、および定常モードのいずれか一つを示すことを特徴とする。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、モード選択器は、平均値が予め設定された第１の基準値で規定される第１の範囲内にある場合には第１の所定値を上限としてをカウントアップし、第１の範囲外にある場合には０を下限としてをカウントダウンして第１のカウント値を出力する第１の収束判定カウンタと、
平均値が予め設定された第２の基準値で規定される第２の範囲内にある場合は第２の所定値を上限としてカウントアップし、第２の所定値にある場合は０を下限としてカウントダウンして、第２のカウント値を出力する第２の収束判定カウンタとを備え、
引き込みモードにおいて、第１のカウント値が第１の上側閾値を越える場合には積分モードに移行し、
積分モードにおいて、第２のカウント値が所定の第２の上側閾値を越える場合には定常モードに移行し、第１のカウント値が第１の下側閾値を下回る場合には引き込みモードに移行し、
定常モードにおいて、第２のカウンタ値が第２の下側閾値を下回る場合には積分モードに移行することを特徴とする。
【００１５】
第６の発明は、第５の発明において、分散値が所定の値より低い場合、第１および第２のカウンタ値は所定の下限値を限度として小さくされることを特徴とする。
【００１６】
第７の発明は、第１の発明において、引き込みモードにおいては、第１および第２のスイッチ器はそれぞれ、第２の個数誤差信号および第４の個数誤差信号を入力させないことを特徴とする。
【００１７】
第８の発明は、第１の発明において、第１の伝達ゲインは、積分モードにおいては定常モード時に比べて大きく設定されることを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第１の発明において、第２の伝達ゲインは、引き込みモードにおいては積分モード時に比べて大きく設定され、積分モードにおいては定常モード時に比べて大きく設定されることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
先ず本発明の実施の形態にかかるＡＴＭ伝送受信装置の基本的概念について説明する。本発明においては、受信したＡＴＭセルから再生した第１のクロック信号に位相同期させた第２のクロック信号を再生クロック信号として、デコード後の映像音声信号をＦＩＦＯメモリから取り出すことによってジッタの少ない伝送を可能とする。さらに、第１のクロック信号の再生時に、統計処理器とモード選択器によってスイッチやゲインを変化させることによって、ジッタの抑制と伝送開始までの時間の短縮とを両立させるものである。
【００２０】
先ず図１を参照して、本発明の実施の形態にかかるＡＴＭ伝送受信装置の構成について説明する。ＡＴＭ伝送受信装置１０００は、セル分別器１０１、ＦＩＦＯメモリ１０２、カウンタ１０３、アンチエイリアスフィルタ１０４、サンプリング器１０５、目標値発生器１０６、差分器１０７、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０８、平均値演算器１０９、分散値演算器１１０、モード切替器１１１、スイッチ１１２、スイッチ１１３、可変ゲイン増幅器１１４、累算器１１５、加算器１１６、可変ゲイン増幅器１１７、バンドエリミネーションフィルタ１１８、Ｄ／Ａコンバータ１１９、リードラグフィルタ１２０、ＶＣＸＯ１２１、読出信号発生器１２２、デコーダ１２３、ＰＬＬ１２４、およびＦＩＦＯメモリ１２５を含む。
【００２１】
セル分別器１０１は、ＡＴＭ網を経由してＡＴＭ伝送受信装置１０００に到来するＡＴＭセルＣを、映像音声信号を運ぶ映像音声ＡＴＭセルＣａｖと、それ以外の管理用ＡＴＭセルＣａｄあるいは制御用ＡＴＭセルＣｃｎとに分離する。ＡＴＭセルＣの分離は、個々のＡＴＭセルＣに付与されたバーチャルパス識別子ＶＰＩ（Ｖｅｒｕａｌ Ｐａｓｓ Ｉｎｄｅｘ）およびバーチャルチャネル識別子ＶＣＩ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｄｅｘ）に基づいて行われる。
【００２２】
ＡＴＭ伝送受信装置１０００においては、ＡＴＭセルＣの到来時間頻度が重要な意味を持つ。それゆえに、セル分離器１０１においては、通過するＡＴＭセルＣの到来時間間隔に変化を生じないことが必要である。
【００２３】
ＦＩＦＯメモリ１０２は、セル分離器１０１によって分別された映像音声ＡＴＭセルＣａｖをその都度書き込んで行く。書き込まれた映像音声ＡＴＭセルＣａｖは、読出信号発生器１２２から入力される読出信号Ｓｒに基づいて順次読み出される。
【００２４】
カウンタ１０３は、ＦＩＦＯメモリ１０１に書き込まれた映像音声ＡＴＭセルＣａｖの数と、映像音声ＡＴＭセルＣａｖの数をカウントし、その差分からＦＩＦＯメモリ１０１内に残留する映像音声ＡＴＭセルＣａｖの個数Ｎｃを検出する。なお、個数検出の際に、映像音声ＡＴＭセルＣａｖの書き込みと、読み出しのそれぞれで個数を更新すると、仮に毎秒の書き込み個数と読みだし個数が同じであったとしても書き込みと読み出しのタイミングによって、個数が変動する。これを防ぐためには、カウンタの値を映像音声ＡＴＭセルＣａｖを読み出すタイミングでラッチする、すなわち、個数の更新を映像音声ＡＴＭセルＣａｖを読み出すタイミングで行う。
【００２５】
カウンタ１０３の出力する個数Ｎｃは、ＡＴＭ網からＡＴＭセルＣが到来したり、ＦＩＦＯメモリが読み出されるたびに変化する。その頻度は、映像音声信号のデータレートが約１４４Ｍｂｐｓ程度の場合、毎秒書き込みおよび読み出しは共に約３１万回程度である。一方、クロック再生の応答速度は秒単位であるので、クロック再生の処理をＡＴＭセルＣの到来頻度に合わせて行うのは無用な処理能力を必要とするので、カウンタ１０３の出力する個数Ｎｃを直接サンプリングするのではなく、より低いサンプリング周波数でサブサンプリングする。
【００２６】
アンチエイリアスフィルタ１０４は、サンプリング周波数の１／２以上の周波数成分を除去することによって、サブサンプリングに伴う折り返し歪みを除去する。この意味において、アンチエイリアスフィルタ１０４は一種のローパスフィルタである。サブサンプリング器１０５は、毎秒数千サンプル程度のサンプリング周波数でサブサンプルを行う。
【００２７】
上述のように、カウンタ１０３、アンチエイリアスフィルタ１０４、およびサンプリング器１０５のそれぞれからは、基本的にはＦＩＦＯメモリ１０２の内部に残留している映像音声ＡＴＭセルＣａｖの個数Ｎｃが示すが、その信号としての意義は若干ことなる。よって、カウンタ１０３、アンチエイリアスフィルタ１０４、およびサンプリング器１０５から出力される個数Ｎｃを表す信号をそれぞれ、第１の個数信号Ｎｃ１、第２の個数信号Ｎｃ２、および第３の個数信号Ｎｃ３と識別する。
【００２８】
目標値発生器１０６は、ＦＩＦＯメモリ１０１内に残留する映像音声ＡＴＭセルＣａｖの個数Ｎｃの目標値である目標個数Ｎｃｏを設定する。目標個数Ｎｃｏは、ＡＴＭセルＣ（映像音声ＡＴＭセルＣａｖ）の伝達時間のバラツキを十分吸収できる値に設定する。
【００２９】
目標個数Ｎｃｏを大きく設定すれば、より大きなバラツキに対応できるものの、上述のＡＴＭ伝送受信装置１０００の構成においては受信に係わるる遅延が増大する。また、バラツキの最大値は伝送サービスの提供者によって保証されているので、伝送サービスの保証値に合わせて適切な値を目標個数Ｎｃｏとして設定する。なお、目標値発生器１０６が出力する目標個数Ｎｃｏを表す信号を、目標個数信号Ｎｃｏと呼ぶものとする。
【００３０】
差分器１０７は、サブサンプリング器１０５から出力される第３の個数信号Ｎｃ３と、目標値発生器１０６から出力される目標個数信号Ｎｃｏとの差分演算して、第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１を出力する。
【００３１】
ローパスフィルタ１０８は、第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１からＡＴＭセルＣ（映像音声ＡＴＭセルＣａｖ）の伝達時間のバラツキの時間的変動の高い周波数成分を除去して、第２の個数誤差信号Ｅｎｃ２を生成する。
【００３２】
平均値演算器１０９は、差分器１０７から入力される第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１の平均値を求めて、平均個数誤差Ａｅｎｃを出力する。平均値の求め方は、例えばサブサンプリング器１０５のサンプリング周波数の１／１０００程度の周期で、その周期内の第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１の平均を逐次演算する方法が採られる。
【００３３】
分散値演算器１１０は、差分器１０７から入力される第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１の分散値を求めて、分散個数誤差信号Ｄｅｎｃを出力する。分散値の求め方は、例えばサブサンプリング器１０５のサンプリング周波数の１／１０００程度の周期で、その周期内の第１の個数誤差信号Ｅｎｃ１の分散を逐次演算する方法が採られる。
【００３４】
モード切替器１１１は、平均値演算手段１０９から入力される平均個数誤差Ａｅｎｃと、分散値演算手段１１０から入力される分散個数誤差信号Ｄｅｎｃに基づいて、処理モードの選択を行う。
【００３５】
ここで、図２を参照して、モード切替器１１１について説明する。モード切替器１１１は、第１の比較器２０１、第１の基準値発生器２０２、第１のカウンタ２０３、第１の二値比較器２０４、第１の下側基準値発生器２０５、第１の上側基準値発生器２０６、第２の比較器２０７、第２の基準値発生器２０８、第２のカウンタ２０９、第２の二値比較器２１０、第２の下側基準値発生器２１１、第２の上側基準値発生器２１２、第３の比較器２１３、第３の基準値発生器２１４、モード選択器２１５、およびモードデコーダ２１６を含む。
【００３６】
平均値演算器１０９から出力された平均個数誤差Ａｅｎｃは、比較器２０１と比較器２０７の双方に入力される。比較器２０１は、入力された平均個数誤差Ａｅｎｃを、第１の基準値発生器２０２から出力される第１の基準値Ｘ１と比較し、平均個数誤差Ａｅｎｃの絶対値が第１の基準値Ｘ１より小さい場合は第１のカウントアップパルスＰｃｕ１を発生し、平均個数誤差Ａｅｎｃが第１の基準値Ｘ１より大きい場合は第１のカウントダウンパルスＰｃｄ１を発生する。
【００３７】
第１のカウンタ２０３は、第１のカウントアップパルスＰｃｕ１あるいは第１のカウントダウンパルスＰｃｄ１を受けて、０から最大値Ｎの間で変化する第１のカウント値Ｖｃ１を出力する。ただし、第１のカウント値Ｖｃ１が０のときは、第１のカウントダウンパルスＰｃｄ１を受けても第１のカウント値Ｖｃ１は０のままである。同様に、第１のカウント値Ｖｃ１が最大値Ｎのときは、第１のカウントアップパルスＰｃｕ１を受けても第１のカウント値Ｖｃは最大値Ｎのままである。
【００３８】
第１の比較器２０４は、第１のカウンタ２０３から入力される第１のカウント値Ｖｃ１を第１の下側基準値発生器２０５の出力する第１の下側基準時Ｖｓｌ１と、第１の上側基準値発生器２０６の出力する第１の上側基準値Ｖｓｈ１と比較する。そして、第１の比較器２０４は、第１のカウント値Ｖｃ１が第１の上側基準値Ｖｓｈ１を越える場合には積分モード移行信号Ｓｍｉを出力し、第１の下側基準時Ｖｓｌ１を下回る場合には積分モード解除信号Ｓｍｉｒを出力する。
【００３９】
第２の比較器２０７は、平均値演算器１０９から入力される平均個数誤差Ａｅｎｃを、第２の基準値発生器２０８から出力される第２の基準値Ｘ２と比較する。そして、第２の比較器２０７は、平均個数誤差Ａｅｎｃの絶対値が第２の基準値Ｘ２より小さい場合は第２のカウントアップパルスＰｃｕ２を発生し、平均個数誤差Ａｅｎｃの絶対値が第２の基準値Ｘ２より大きい場合は第２のカウントダウンパルスＰｃｄ２を発生する。
【００４０】
第２のカウンタ２０９は、第２のカウントアップパルスＰｃｕ２および第２のカウントダウンパルスＰｃｄ２を受けて、０から最大値Ｍの範囲で変化する第２のカウント値Ｖｃ２を出力する。第２のカウント値Ｖｃ２が０のときは、第２のカウントダウンパルスＰｃｄ２を受けても第２のカウント値Ｖｃ２は０のままである。同様に、第２のカウント値Ｖｃ２が最大値Ｍのときは、第２のカウントアップパルスＰｃｕ２を受けても、第２のカウント値Ｖｃ２は最大値Ｍのままである。
【００４１】
第２の二値比較器２１０は、第２のカウンタ２０８から出力される第２のカウント値Ｖｃ２を、第２の下側基準値発生器２１１から出力される第２の下側基準値Ｖｓｌ２と第２の第２の上側基準値発生器２１２の出力する第２の上側基準値Ｖｓｈ２と比較する。そして、第２の二値比較器２１０は、第２のカウント値Ｖｃ２が第２の上側基準値Ｖｓｈ２を越える場合には収束モード移行信号Ｓｍｃを出力し、第２のカウント値Ｖｃ２が第２の下側基準値Ｖｓｌ２を下回る場合には収束モード解除信号Ｓｍｃｒを出力する。
【００４２】
第３の比較器２１３は、分散値演算器１１０から出力される分散個数誤差信号Ｄｅｎｃを、第３の基準値発生器２１４から出力される第３の基準値Ｘ３と比較する。そして、分散個数誤差信号Ｄｅｎｃが第３の基準値Ｘ３を下回る場合は、第１の上側基準値発生器２０６および第２の上側基準値発生器２１２に対して、上側基準値Ｖｓｈ１および第２の上側基準値Ｖｓｈ２の値をそれぞれ予め定められた所定の下限値を下回らない範囲で小さな値に切り替える上限基準値切替信号Ｓｓｗを出力する。
【００４３】
これは、分散個数誤差信号Ｄｅｎｃ、つまり誤差の分散値が小さい場合は誤差の平均値が小さいことがより直接的に収束状態にあることを表現している。なお、収束状態とは、定常の状態である。そのため、モード移行のペースを早めても問題にならない。モード移行が早まれば、ジッタがより早く収束するので、伝送開始までの所要時間を短縮できると言うことを考慮している。
【００４４】
モード選択器２１５は、第１の二値比較器２０４から出力される積分モード移行信号Ｓｍｉおよび積分モード解除信号Ｓｍｉｒと、第２の二値比較器２１０から出力される収束モード移行信号Ｓｍｃおよび収束モード解除信号Ｓｍｃｒとを受けて、引き込みモードＭｄ、積分モードＭｉ、および収束モードＭｃの３つのモードのいずれかの選択を指示するモード選択信号Ｓｍを出力する。
【００４５】
図３に、モード選択器２１５が選択指示するモード間の状態遷移の様子を模式的に表す。伝送が開始されると、先ず引き込みモードＭｄとなり積分モード移行信号Ｓｍｉが来れば積分モードＭｉに移行する。一方、積分モード移行信号Ｓｍｉが来なければ引き込みモードＭｄに留まる。
【００４６】
積分モードＭｉでは、収束モード移行信号Ｓｍｃが来れば収束モードＭｃに移行する。そして、積分モード解除信号Ｓｍｉｒが来れば引き込みモードＭｄに移行する。一方、信号が来なければ積分モードＭｉに留まる。
【００４７】
収束モードＭｃでは、収束モード解除信号Ｓｍｃｒが来れば積分モードＭｉに移行する。一方、信号がこなければ、収束モードＭｃに留まる。
【００４８】
図２に戻って、モードデコーダ２１６は、モード選択器２１５から出力されるモード選択信号Ｓｍの示す各モードに合わせて、スイッチ１１２およびスイッチ１１３に対するスイッチ信号Ｓｗ、第１の可変ゲイン増幅器１１４に対する第１のゲイン信号Ｇｖ１、および第２の可変ゲイン増幅器１１７に対する第２のゲイン信号Ｇｖ２を出力する。
【００４９】
図４に示す真理値表を参照して、モードデコーダ２１６によるデコードについて説明する。同図に示すように、引き込みモードＭｄにおいては、スイッチ信号Ｓｗはオフ、第１のゲイン信号Ｇｖ１は任意、および第２のゲイン信号Ｇｖ２は高に設定される。積分モードＭｉにおいては、スイッチ信号Ｓｗはオン、第１のゲイン信号Ｇｖ１は高、および第２のゲイン信号Ｇｖ２は中に設定される。そして、収束モードＭｃにおいては、スイッチ信号Ｓｗはオン、第１のゲイン信号Ｇｖ１は低、および第２のゲイン信号Ｇｖ２は低に設定される。
【００５０】
図１に戻って、スイッチ１１２は、モード切替器１１１から出力されるスイッチ信号Ｓｗに基づいて、ローパスフィルタ１０８から出力された第２の個数誤差信号Ｅｎｃ２を第１の可変ゲイン増幅器１１４に伝達する。
【００５１】
第１の可変ゲイン増幅器１１４は、モード切替器１１１から出力される第１のゲイン信号Ｇｖ１に基づいて、増幅ゲインＧ１を変化させる。結果、スイッチ１１２を経て入力される第２の個数誤差信号Ｅｎｃ２は、第１のゲイン信号Ｇｖ１に基づいて異なるゲインＧ１（Ｇｖ１）で増幅されて、第３の個数誤差信号Ｅｎｃ３が生成される。
【００５２】
累算器１１５は、第１の可変ゲイン増幅器１１４から出力される個数誤差信号Ｅｎｃ３をサンプリング周期毎に累積加算して、第４の個数誤差信号Ｅｎｃ４を出力する。つまり、累算器１１５は、アナログ信号に対して積分器が行うのと同じ働きをする。
【００５３】
スイッチ１１２は、モード切替器１１１から出力されるスイッチ信号Ｓｗに基づいて、累算器１１５から出力される第４の個数誤差信号Ｅｎｃ４を加算器１１６に伝達する。
【００５４】
加算器１１６は、ローパスフィルタ１０８から出力される第２の個数誤差信号Ｅｎｃ２と、スイッチ１１３から出力される第３の個数誤差信号Ｅｎｃ３を加算して、第４の個数誤差信号Ｅｎｃ４を出力する。
【００５５】
第２の可変ゲイン増幅器１１７は、モード切替器１１１から出力される第２のゲイン信号Ｇｖ２に基づいて、ゲインＧ２を変化させる。結果、加算器１１６から入力される第４の個数誤差信号Ｅｎｃ４は、第２のゲイン信号Ｇｖ２に基づいて異なるゲインＧ２（Ｇｖ２）で増幅されて、第５の個数誤差信号Ｅｎｃ５が生成される。
【００５６】
バンドエリミネーションフィルタ１１８は、可変ゲイン増幅器１１７から出力される第５の個数誤差信号Ｅｎｃ５中の、ジッタとして現れ易い周波数付近の周波数成分を減衰させて、第６の個数誤差信号Ｅｎｃ６を出力する。
【００５７】
Ｄ／Ａコンバータ１１９は、第６の個数誤差信号Ｅｎｃ６をディジタル量からアナログ電圧に変換して、第１の個数電圧ＶＥｎ１を生成する。
【００５８】
リードラグフィルタ１２０は、第１の個数電圧ＶＥｎ１に対して、高周波域でのゲインを下げるとともに、低周波域でのゲインをあげることで実効的なダイナミックレンジを拡大させて、第２の個数電圧ＶＥｎ２を生成する。
【００５９】
ＶＣＸＯ１２１は好ましくは電圧制御型水晶発振器で構成されて、リードラクフィルタ１２０から出力される第２の個数電圧ＶＥｎ２に応じた発振周波数を有する第１のクロック信号Ｃｋ１を発生する。
【００６０】
読出信号発生器１２２は、ＶＣＸＯ１２１から送出側と同一のクロック周波数の単位時間あたりの個数の映像音声ＡＴＭセルＣａｖを読み出す読出信号ＳｒをＦＩＦＯメモリ１０２に対して出力する。
【００６１】
ＦＩＦＯメモリ１０２から映像音声ＡＴＭセルＣａｖは、デコーダ１２３によって映像音声ＡＴＭセルＣａｖの集まりから、もとの映像音声信号にデコードされる。
【００６２】
ＰＬＬ１２４は、ＶＣＸＯ１２１から入力される第１のクロック信号Ｃｋ１に位相同期した第２のクロック信号Ｃｋ２を発生する。ＰＬＬ１２４の応答特性は、周波数特性上ピークがなく、時間応答的にはオーバシュートのないステップレスポンスを有する。
【００６３】
ＦＩＦＯメモリ１２５はデコーダ１２３から出力される映像音声信号を書き込み、ＶＣＸＯ１２１から入力される第１のクロック信号Ｃｋ１に位相同期した第２のクロック信号Ｃｋ２に基づいて読み出しを行う。
【００６４】
次に、図５に示す折れ線図を参照して、上述の如く構成されたＡＴＭ伝送受信装置１０００の各処理モードにおける開ループゲイン特性について説明する。同図において、横軸は周波数Ｆを示し、縦軸はゲインＧ（ｄＢ）を示す。さらに、実線Ｌｍｄは引き込みモードＭｄを示し、実線Ｌｍｉは積分モードＭｉを示し、実線Ｌｍｃは収束モードＭｃを示し、波線ＬｒｊはＡＴＭ伝送受信装置１０００から映像音声信号を受ける装置の対ジッタ応答性を示し、楕円Ｚ５１２はローパスフィルタ１０８のカットオフ周波数帯域を示し、そして、楕円Ｚ５１３はバンドエリミネーションフィルタ１１８による減衰域Ｚ５１３を示す。
【００６５】
同図において、線Ｌｍｃ、線Ｌｍｉ、および線Ｌｍｄのそれぞれが、０ｄＢの横線と交差するゲイン交点ＰＧ５１７、ＰＧ５１５、およびＰＧ５１１の周波数が高いほど、対応する処理モードに於けて高速な応答性を示す。そして、ゲイン交点ＰＧ５１７、ＰＧ５１５、およびＰＧ５１１以上の周波数においては、線Ｌｍｄ、線Ｌｍｉ、および線Ｌｍｃのそれぞれが、０ｄＢの横線からどれだけ下側に在るかが、ＡＴＭセルＣの到着時間のバラツキに対する影響の受け難さを示す。つまり、同一の線（モード）では、この応答性とバラツキの影響の受け難さとは両立しないことは明らかである。
【００６６】
先ず、引き込みモードＭｄにおいては、応答性が速いことが要求されるので、ゲイン交点ＰＧ５１１がもっとも高く設定されている。そして、ゲイン交点ＰＧ５１１より高い周波数に、ローパスフィルタ１０８のカットオフ周波数を設定することにより、高い周波数域でのＡＴＭセルＣ到着周期のバラツキによる影響を減衰させている。
【００６７】
さらにローパスフィルタ１０８のカットオフ周波数より高い周波数域にバンドエリミネーションフィルタ１１８による減衰域Ｚ５１３が設けられる。これは、ＡＴＭ伝送受信装置１０００からの映像音声信号を受ける装置のジッタに対する応答特性が、波線Ｌｒｊに示すようなバンドパス形状になっており、その低いほうのカットオフ周波数Ｆ５１４付近での影響を減少させるためである。
【００６８】
積分モードＭｉにおいては、第２の可変ゲイン増幅器１１７の作用によって、全体のオープンループゲインが下がることによって、ゲイン交点がＰ５１１からＰ５１５に移動するとともに、ジッタが減少する。積分モードＭｉでは、スイッチ１１２および１１３がオンにされるので、ゲイン交点Ｐ５１５より周波数の低いところで、累算器１１５の作用によって、積分効果があらわれ実線Ｌｍｉは、−４０ｄＢ／ｄｅｃの傾斜となる。そしてローパスフィルタ１０８から出力される第２の個数誤差信号Ｅｎｃ２（残留ＡＴＭセルＣ個数Ｎｃと目標個数Ｎｃｏとの誤差）は０に近付く。
【００６９】
収束モードＭｃにおいては、さらに第２の可変ゲイン増幅器１１７の作用によって、全体のオープンループゲインが下がることによって、ゲイン交点がＰ５１５からＰ５１７に移動する。積分モードＭｉにおける屈曲点Ｐ５１６が移動せずに全体のオープンループゲインが下がると、ゲイン交点Ｐ５１７での位相余裕が不足し不安定となるが、第１の可変ゲイン増幅器１１４の作用によって、屈曲点がＰ５１６からＰ５１８へ移動することで、これを防ぐことができる。
【００７０】
本発明のＡＴＭ伝送受信装置１０００では、さらにデコーダ１２３によって映像音声信号に復元した後、さらにＦＩＦＯメモリ１２５に書き込み、そこからＰＬＬ１２４で生成した第１のクロック信号Ｃｋ１で読み出す。この構成により、ＰＬＬ１２４はＶＣＸＯ１２１のクロック信号の速いジッタには追従しないので、さらにジッタの低減を図ることが可能となる。ただし、ＰＬＬ１２４の周波数応答特性がピークを持つと、その周波数付近のジッタ応答特性が悪化するので、周波数応答特性は平坦でなければならない。
【００７１】
上記記述より明らかなように、本発明にかかるＡＴＭ伝送受信装置１０００においては、ＦＩＦＯメモリ１０２内の残留ＡＴＭセルＣ個数（Ｎｃ）とその目標値（Ｎｃｏ）との誤差（Ｅｎｃ１）の平均値（Ａｅｎｃ）に基づいて、アダプティブクロック（Ｃｋ１）のフィードバックゲインおよび、周波数特性を変化させること、および、ＦＩＦＯメモリ１２５によってさらにジッタを減少させることによって、伝送を開始できるまでの時間に対応する応答時間を短縮すると同時に、他の装置との接続する際に満足しなければならないジッタの低減を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＡＴＭ伝送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のモード選択器の構成を示すブロック図である。
【図３】図１にに示すＡＴＭ伝送受信装置におけるモード間の状態遷移を表す説明図である。
【図４】図１のモード切替器から出力される各種信号のモードにおける真理値表である。
【図５】図１に示すＡＴＭ伝送受信装置における、モード毎の開ループゲイン特性の説明図である。
【符号の説明】
１０００ ＡＴＭ伝送受信装置
１０１ セル分別器
１０２ ＦＩＦＯメモリ
１０３ カウンタ
１０４ アンチエイリアスフィルタ
１０５ サブサンプリング器
１０６ 目標値発生器
１０７ 差分器
１０８ ローパスフィルタ
１０９ 平均値演算器
１１０ 分散値演算器
１１１ モード切替器
１１２、１１３ スイッチ
１１４ 第１の可変ゲイン増幅器
１１５ 累算器
１１６ 加算器
１１７ 第２の可変ゲイン増幅器
１１８ バンドエリミネーションフィルタ
１１９ Ｄ／Ａコンバータ
１２０ リードラグフィルタ
１２１ ＶＣＸＯ
１２２ 読み出し信号発生器
１２３ デコーダ
１２４ ＰＬＬ
１２５ ＦＩＦＯメモリ
２０１ 第１の比較器
２０２ 第１の基準値発生器
２０３ 第１のカウンタ
２０４ 第１の二値比較器
２０５ 第１の下側基準値発生器
２０６ 第１の上側基準値発生器
２０７ 第２の比較器
２０８ 第２の基準値発生器
２０９ 第２のカウンタ
２１０ 第２の二値比較器
２１１ 第２の下側基準値発生器
２１２ 第２の上側基準値発生器
２１３ 第３の比較器
２１４ 第３の基準値発生器
２１５ モード選択器
２１６ モードデコーダ

Claims (9)

1. ＡＴＭ網を通じて送信されるＤＶ方式に準拠した圧縮映像音声データをＡＴＭセル単位で受信するＡＴＭ伝送受信装置であって、
   受信したＡＴＭセルを圧縮映像音声データを運ぶ第１のセルと、圧縮映像音声データ以外の情報を運ぶ第２のセルとに分別するセル分別手段と、
   前記第１のセルを逐次書き込むと共に、所定の読み出し指示情報に基づいて読み出す第１のＦＩＦＯメモリ手段と、
   前記第１のＦＩＦＯメモリ手段に書き込まれる第１のセルの個数と、読み出される第１のセルの個数を検出して、当該第１のＦＩＦＯメモリ手段に残留する第１のセルの個数をカウントして第１の残留セル数信号を出力するカウンタ手段と、
   前記第１の残留セル数信号から、経時変動の高い周波数成分を取り除いて第２の残留セル数信号を生成する第１のローパスフィルタ手段と、
   前記第１のセルの到来頻度より長い所定の周期で前記第２の残留セル数信号をサンプリングして第３の残留セル数信号を生成するサンプリング手段と、
   前記第３の残留セル数信号と前記ＦＩＦＯメモリ手段に残留する第１のセルの所定の目標個数を示す目標残留セル数信号とを差分演算して、第１の残留セル数誤差信号を生成する差分演算手段と、
   前記第１の残留セル数誤差信号の所定の周期内での平均値および分散値とを求める統計処理手段と、
   前記平均値と前記分散値とに基づいて、処理モードを決定すると共に決定したモードを示す処理モード指示信号を生成するモード選択手段と、
   前記第１の残留セル数誤差信号から、経時変動の高い周波数成分を取り除いて、第２の残留セル数誤差信号を生成する第２のローパスフィルタ手段と、
   前記処理モード指示信号に基づいて変化する第１の伝達ゲインで、当該第２の個数誤差信号を増幅して第３の個数誤差信号を生成する第１の可変ゲイン手段と、
   前記処理モード指示信号に基づいて、前記第２の残留セル数誤差信号の前記第１の可変ゲイン手段への入力を制御する第１のスイッチ手段と、
   前記第３の個数誤差信号を積分して、第４の個数誤差信号を生成する積分手段と、
   前記第２の個数誤差信号と前記第４の個数誤差信号とを加算して、第５の個数誤差信号を生成する加算手段と、
   前記処理モード指示信号に基づいて、前記第４の個数誤差信号の前記加算手段への入力を制御する第２のスイッチ手段と、
   前記処理モード指示信号に基づいて変化する第２の伝達ゲインで、前記第５の個数誤差信号を増幅して第６の個数誤差信号を生成する第２の可変ゲイン手段と、
   前記第９の個数誤差信号の所定の周波数付近の周波数成分を抑制して第７の個数誤差信号を生成するバンドエリミネーションフィルタ手段と、
   前記第７の個数誤差信号に応じて、発振周波数が制御される第１のクロック信号を発生するＶＣＸＯ手段と、
   前記第１のクロック信号に基づいて、前記ＦＩＦＯメモリ手段から前記第１のセルを単位クロック数あたり所定個数だけ読み出させる前記読出指示信号を生成する読出指示手段と、
   前記第１のクロック信号に位相同期した第２のクロック信号を発生するＰＬＬ手段と、
   前記第１のセルから再生される圧縮映像音声データを書き込むと共に、前記第２のクロック信号に基づいて読み出す第２のＦＩＦＯメモリ手段とを備えるＡＴＭ伝送受信装置。
2. 前記カウンタ手段は、前記第１のＦＩＦＯメモリ手段から前記第１のセルが読み出されるタイミングで、当該第１のＦＩＦＯメモリ手段に残留する当該第１のセルの個数をラッチして出力することを特徴とする、請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
3. 前記ＰＬＬ手段の追従応答特性がオーバーダンプに設定されることを特徴とする、請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
4. 前記処理モード指示信号は、引き込みモード、積分モード、および定常モードのいずれか一つを示すことを特徴とする、請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
5. 前記モード選択手段は、前記平均値が予め設定された第１の基準値で規定される第１の範囲内にある場合には第１の所定値を上限としてをカウントアップし、当該第１の範囲外にある場合には０を下限としてをカウントダウンして第１のカウント値を出力する第１の収束判定カウンタと、
   前記平均値が予め設定された第２の基準値で規定される第２の範囲内にある場合は第２の所定値を上限としてカウントアップし、当該第２の所定値にある場合は０を下限としてカウントダウンして、第２のカウント値を出力する第２の収束判定カウンタとを備え、
   引き込みモードにおいて、前記第１のカウント値が第１の上側閾値を越える場合には積分モードに移行し、
   積分モードにおいて、前記第２のカウント値が所定の第２の上側閾値を越える場合には定常モードに移行し、前記第１のカウント値が第１の下側閾値を下回る場合には引き込みモードに移行し、
   定常モードにおいて、前記第２のカウンタ値が第２の下側閾値を下回る場合には積分モードに移行することを特徴とする、請求項４に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
6. 前記分散値が所定の値より低い場合、前記第１および第２のカウンタ値は所定の下限値を限度として小さくされることを特徴とする、請求項５に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
7. 引き込みモードにおいては、前記第１および第２のスイッチ手段はそれぞれ、前記第２の個数誤差信号および前記第４の個数誤差信号を入力させないことを特徴とする、請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
8. 前記第１の伝達ゲインは、積分モードにおいては定常モード時に比べて大きく設定されることを特徴とする、請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。
9. 前記第２の伝達ゲインは、引き込みモードにおいては積分モード時に比べて大きく設定され、積分モードにおいては定常モード時に比べて大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載のＡＴＭ伝送受信装置。

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