JP4388381B2 - パケットエラー信号生成部 - Google Patents

Description

本発明は一般にハイビジョンテレビ（ＨＤＴＶ：Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）信号を処理するための方法及び装置に関し、特にハードウェアではなくソフトウェアによってエラーパケット信号を生成する技術に関する。

本願は米国仮特許出願整理番号６０／３７２，２０３（“Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ”２００２年４月１７日出願）を基礎出願としていて、これに基づく優先権を主張する。

図１は従来技術例によるＨＤＴＶシステム２１の一部分を示す。このようなシステムでは、地上アナログ放送信号１がＲＦチューナ回路１４と中間周波数（ＩＦ）プロセッサ１６とを含む入力ネットワーク又は前置部に転送される。なお、このＩＦプロセッサ１６はＩＦ通過域出力信号２を生成するための二重変換チューナを具備する。この放送信号１はＨＤＴＶ標準化組織Ｇｒａｎｄ Ａｌｌｉａｎｃｅによって規定されるキャリア抑圧８ビットＶＳＢ（ｖｅｓｔｉｇｉａｌ ｓｉｄｅｂａｎｄ）変調信号に相当する。このようなＶＳＢ信号は１つの軸のみが受信装置２１によって再生されるデータを含むような一次元データシンボル群によって表される。ＩＦプロセッサ１６によって生成されるＩＦ通過域出力信号２はアナログ／デジタル変換部（ＡＤＣ）１９によってオーバーサンプル・デジタルシンボル・データストリーム３に変換される。この出力オーバーサンプル・デジタルデータストリーム３はデジタル復調部／キャリア再生ネットワーク２２によってベースバンドに復調される。

シンボル形式でデジタル情報を伝送する変調信号からデータを再生する場合通常受信装置２１によって３つの機能が実行されることが求められる。具体的には、まず第１にシンボル同期のためのタイミング再生、第２にキャリア再生（ベースバンドへの周波数復調）、そして最後にチャンネル等化を実行することが求められる。タイミング再生は受信クロック（タイムベース）を送信クロックに同期させるための処理に相当する。この処理により受信された信号が最適な時点でサンプリングされることが可能であり、よって受信シンボル値の決定主導型処理におけるスライスエラーや切断誤差を低減することができる。適応チャンネル等化は信号伝送チャンネル上における条件変化や混乱からの作用に対して補償を行う処理に相当する。この処理は典型的には伝送チャンネルの周波数依存時間的可変特性から生じる振幅及び位相の歪みやズレを除去するフィルタを適用し、この処理によってシンボル決定能力が向上されうる。

キャリア再生は受信ＲＦ信号がより低い中間周波数通過域（典型的にはベースバンド付近）に変換されたあとこの周波数をベースバンドへシフトして変調ベースバンド情報の再生を可能にするための処理に相当する。ここではＶＳＢ受信装置２１でキャリアロックを実現するためにキャリア抑圧周波数で小さなパイロット信号を送信されてきた信号１に付加する。復調部２２によって実現される復調機能は信号１に含まれるこの参照パイロットキャリアに応じて実行される。復調部２２はその出力として復調シンボルデータストリーム４を生成する。

ＡＤＣ１９は入力される１０７６万シンボル／秒のＶＳＢシンボルデータストリーム２を２１．５２ＭＨｚ（受信シンボルレートの２倍）のサンプルクロックでオーバーサンプルして、シンボルあたり２つのサンプルを有する２１．５２Ｍサンプル／秒のデータストリームを出力する。このように１シンボルあたり１サンプルではなく１シンボルあたり２サンプル方式を適用する利点としては、ガードナー・シンボルタイミング再生方法などのシンボルタイミング再生方式を適用することができるという点が挙げられる。

ＡＤＣ１９と復調部２２との間にはセグメント同期・クロック再生ネットワーク２４が接続される。このネットワーク２４は各データフレームにおける反復データセグメント同期成分を検出し、これらをランダム・ノイズから分離する。セグメント同期信号６は正確な位相を有する２１．５２ＭＨｚクロックを再生成するために用いられる。この２１．５２ＭＨｚクロックはＡＤＣ１９によって実行されるデータストリームシンボルのサンプリングを制御するために用いられる。ＤＣ補償部２６は適応トラッキング回路を用いてパオロット信号に含まれるＤＣオフセット成分を復調ＶＳＢ信号４から除去する。フィールド同期検出部２８は受信される全てのデータセグメントをそれぞれ受信装置２１のメモリに格納される理想フィールドリファレンス信号と比較することによってフィールド同期成分を検出する。また、フィールド同期検出部２８はチャンネル等化部３４にトレーニング信号を供給する。ＮＴＳＣフィルタ５はＮＴＳＣ同一チャンネル干渉を検出し、これをフィルタ処理する。なお、特許文献１にはこの処理の一例が開示される。その後信号７はチャンネル等化部３４によって適応等化される。このチャンネル等化部３４はブラインドモード、トレーニングモード、及び決定主導型モードなどの組み合わせに基づいて動作することが可能である。なお、特許文献２にはこの適応チャンネル等化部の一例が開示される。このＮＴＳＣフィルタ５からの出力データストリームはチャンネル等化部３４に到達する前に１サンプル／シンボル（１０．７６Ｍシンボル／秒）のデータストリーム７に変換される。

チャンネル等化部３４はチャンネルのズレを補正するが、シンボル群には位相ノイズが無造作にさまよう。したがって位相トラッキングネットワーク３６は受信したチャンネル等化部３４の出力信号から前段のキャリア再生ネットワーク２２でパイロット信号に応じて除去されなかった位相ノイズを含む残留位相ノイズや利得ノイズを除去する。続いてトラッキングネットワーク３６の位相補正済み出力信号９はトレリス復号部２５によってトレリス復号され、デインタリーバ２４によって並び替えられ、リードソロモンエラー復号部２３によってエラー補正され、デスクランブラ２７によって整列される。そして最後にこの復号されたデータストリーム１０はオーディオ／ビデオ／ディスプレイ・プロセッサ５０に転送される。

受信装置２１において、リードソロモンエラー復号部２３の出力信号１１は後にオーディオ／ビデオ／ディスプレイ・プロセッサ５０によって処理されるためにパケット形式で送信されるデータを含む。このデータにはデータフレーム信号、クロック信号、及び復号部２３が当該データパケット内に補正不能なエラーを検出したか否かを示すエラー信号が含まれる。典型的にはエラー信号は復号部２３内の専用回路によって生成される。しかしエラー生成ハードウェアが適正に動かない場合、後段においてエラー検出信号生成を実現するためのハードウェアを導入する必要があるためこれに伴う余計なコストが生じてしまう。
米国特許第５，５１２，９５７号（“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｂａｔｉｎｇ Ｃｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ ＮＴＳＣ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｄｉｇｉｔａｌ ＴＶ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”１９９６年４月３０日公開） 米国特許第６，４９０、００７号（“Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ”２００２年１２月３日公開）

したがって本発明はＨＤＴＶ受信装置にエラー検出回路を追加する必要性をなくすソフトウェアベースの解決手段を提供することを目的とする。

本発明による一実施形態はＨＤＴＶ受信装置内のソフトウェア・インストラクションを実行するためのマイクロプロセッサとして導入されるトランスポートプロセッサを適用してこの受信装置の復調部がデータパケット内に訂正不能なエラーを検出した際にはエラー信号を生成する。パケットエラー信号は復調部集積回路パーケージ内に搭載される前方エラー訂正〔前方誤り訂正〕リードソロモン復号部によって生成される。この集積回路は、出力データパケットと同期されたソフトウェア・パケットエラー信号を生成するプログラム可能な出力ピンを有する。このエラー信号は対応するデータパケットよりも長い期間を有し、この対応するデータパケットの前に開始し、この後に終止するようにプログラムされる。こうしてエラー信号は対応するデータパケットを完全にフレーミング又はブラケット化する。

ソフトウェア・パケットエラー信号は、データパケットをトランスポートプロセッサバスに転送するために適用されるタイミング方式とは異なるタイミング方式によってマイクロプロセッサにアクセス可能に提供される。このデータパケット群のうち各３１３番目のデータパケットはフィールド同期検出部によって生成されたトレーニングデータに相当し、これは適応チャンネル等化部によって用いられる。このトレーニングデータはトランスポートプロセッサには伝送されない。したがって欠如する３１３番目のデータパケットによってデータストリームにギャップが形成され、このギャップを隠すためにデータストリームにおける残りの３１２のデータパケット間に存在する隙間にわずかな増分時間が付与されてトランスポートプロセッサに伝送される。

このように増分時間を付与することにより、トランスポートバスに伝送される３１２のデータパケットの開始時間はリードソロモン復号部の出力に供給されるデータパケットの開始時間よりも早くなる。このような先行作用は各データフィールドの開始点でリセットされ、これは各データフィールドの期間全体にわたって予測可能である。

図２は本発明の実施形態によるＨＤＴＶ受信装置１２の一部分を示す。等化部２１からの位相補正信号１３はトレリス復号部４０によって復号化され、データ・デインタリーバ４２によって再配置される。次にこの復号化／再配置されたデータパケットはリードソロモンエラー検出／復号化ネットワークなどを構成する前方エラー訂正（ＦＥＣ）部４４によってエラー検出処理され且つ訂正される。ＦＥＣ部４４からのエラー訂正されたパケットは、デスクランブラ（ランダム化解除部）４４によってデスクランブル（ランダム化解除）される。トランスポートプロセッサ６０は受信装置１２における他の構成要素に対して適正なタイミング制御及びクロック信号を供給すると共に受信装置１２を構成する各種ネットワーク間のデータ通信リンクとして機能する。この図において示される実施形態によると、トランスポートプロセッサ６０はソフトウェア・インストラクションを実行するためのマイクロプロセッサ６０に相当する。なお、このマイクロプロセッサ６０の動作の詳細については後述する。エラー訂正部４４及びマイクロプロセッサ６０は連動して等化部２１の動作を制御する。その後、復号化されたデータストリームがプロセッサ１５によってオーディオ／ビデオ／ディスプレイ処理される。

パケットエラーレートは、パケットが訂正可能以上のエラーを含む場合を検知するための周知のＦＥＣアルゴリズムに基づいてＦＥＣ部４４内で測定されうる。ＦＥＣ部４４はパケットエラー信号１７を生成し、バス１８を介してこれをマイクロプロセッサ６０に転送する。また、バス１８にはこれ以外にもセグメント同期信号２０やフィールド同期信号２９などの同期信号が送信されうる。パケットエラー信号１７がマイクロプロセッサ６０によって感知されると、その後セグメント同期信号２０又はフィールド同期信号２９などの同期信号の到着によってソフトウェア・パケットエラー（ＳＰＥ）信号３１の生成がトリガーされてこれがプログラム可能出力ピン３０に出力される。図３を併せて参照すると、ＳＰＥ信号３１は出力データパケット信号３２と同期するように生成される。特に各エラー信号３３はそれぞれ対応データパケット３５をフレーム化又はブラケット化する。よってＳＰＥ信号３３の先端３７はこれに対応するデータパケット３５の先端３８よりも早く発生する。同様にＳＰＥ信号３３の後端３９はデータパケット３５の後端４１よりも遅く発生する。

なお、マイクロプロセッサ６０に提供されるエラー信号１７はトランスポートバス４８に出力されるデータパケット３５において適用されるタイミング方式とは異なるものを適用するため、このＳＰＥ信号３１のブラケット化又はフレーミング特性は重要である。というのは、各３１３番目のデータパケットは適応チャンネル等化部２１のためのトレーニングデータに相当するため、トランスポートバス４８には転送されない。したがってこの欠如する３１３番目のパケットによりデインタリーバ４２で再配置されるデータパケットのシーケンスにギャップが生じる。そこで残りの３１２のデータパケット間における隙間４３に増分時間を付与してこれをトランスポートバス４８に転送するようにする。データパケット間の隙間４３に増分時間を付与することにより、トランスポートバス４８に出力される各データパケット３５の先端３８は、リードソロモン復号部４４の出力４５での各データパケット３５の先端３８よりも早く発生する。このような先行作用は各データフィールドの開始点ごとにリセットされ、これは各データフィールドの期間全体にわたって予測可能である。

ランダム化解除テストバス４７に出力される現在のセグメント同期信号２０に対応するソフトウェア・パケットエラー信号３１が送信される時点は、次のセグメント同期信号２０に対応するデータパケットがトランスポートバス４８に送信される時点と同時である。このようにしてマイクロプロセッサ６０はパケットエラー信号を当該パケット信号が使用される時点の少なくとも１セグメント前に受信する。換言すると、パケットエラー信号はランダム化解除テストバス４７から前進し、次のセグメント同期信号２０が（マイクロプロセッサ６０に）到達した時点ではプログラム可能出力ピン３０において利用可能な状態になっている必要があり、トランスポートバス４８に出力されるパケットクロック信号の開始点及び終止点を囲うのに十分な時間を要し、さらにシステムクロックレートの変動に対応するのに十分なマージンをも要する。

なお、トレーニング信号データパケットの欠如によって生じる同期ギャップをデータフィールド全体において分散させるために各データパケット・クロックパルスはセグメント同期信号２０についてその前のクロックパルスよりも遅延される。マイクロプロセッサ６０はリードソロモン復号部４４のフィールド同期信号１７に対するセグメント数（カウント）をモニターし、ソフトウェア・パケットエラー信号３１の変化を遅延し、この変化がトランスポートバス４８に生じるパケットエネーブル信号間で生じるようにする。このように動作を進行させていくにつれてある時点ではタイミング設定は図４に示されるような形態をとる。すなわちパケットエラー信号Ｆ＿ＥＲＲ（０）はパケット間隔５１の終端４９近くまで待機してから次のパケット５３に対応する値５２に変化するように生成される。しかしマイクロプロセッサ６０はこの待機時間中処理時間を消費する。したがってより好適な方法として、１つのパケットに対応するＦ＿ＥＲＲ信号の出力をスキップし、その更に次のパケットに対応する同期信号のすぐ後にＦ＿ＥＲＲが出力されるようにリセットする方法がある。したがってエラー信号変化５４は、Ｆ＿ＥＲＲ（１）によって示されるように同期信号２０のすぐ後に生じる。なお、ここでは出力パケットのフレーミングミスを回避するためにスキップするセグメント同期信号は適正に選択される必要性がある。典型的にはこのようなスキップされうるセグメント同期信号は１以上存在する。

パケットエラー信号３１のセグメント同期信号２０に対するタイミング・プロトコルはリードソロモン・フィールド同期信号１７の直後に発生するパケットにおいてリセットされる。これによって図４に示されるようなパケットクロック信号とエラー信号３マイクロプロセッサ６０の中断を駆動し、リードソロモン復号部４４からのフィールド同期信号１７の５５セグメント前に発生する。この５５セグメント分の遅延を補償するために、パケットエラー信号３１は復調部フィールド同期パルス２９が発生してから５５のセグメント同期パルスが出力されるまでリセットされない。

なお、１つのセグメント同期信号２０はトレーニングデータとして用いられるため、ランダム化テストバス４７に出力されるセグメント同期信号２０の数は３１２にとどまる。ここでクロック速度が１０．７６ＭＨｚであるとすると、この欠如するセグメント同期信号は復調部フィールド同期パルス２９よりも１３ミクロ秒早く出力される。なお、この欠如するセグメントに応じて発生するパケットエラー信号３１はトランスポートバス４８を介して転送されるデータパケットに対応するものではないため、このエラー信号は破棄される必要がある。これはマイクロプロセッサ６０のフィールド同期レジスタにおける読取ポインタを１増加させることによって実現されうる。図４に示されるように、この増加が生じる時点で書き込みポインタはこの読取ポインタよりも１パルス先に進んでいるため、ソフトウェア・パケットエラー信号３１はこれに対応するデータパケットをフレーミングするのに必要とされる時点においては既に利用可能な状態となっている。

以下において図５及び図６を参照しながら上述の機能を実現するためのマイクロコードのリストを検証する。線００１〜０６９はセグメント同期信号２０を操作するためのものであり、線０７０〜０７６はフィールド同期信号２９に関するものである。ステップ６１では、線００１〜００４が中断状態ビットをクリアし、１ミクロ秒タイマーのセグメント同期カウンタを更新するなどの初期化機能を実現する。そして実際のソフトウェア・パケットエラー生成処理ステップはステップ６２で線００５〜００８から開始する。このステップは状態キャプチャ機部の再開及びリセット並びにマイクロプロセッサ６０に対するランダムアクセスメモリへのアクセス許可を含む。線００９〜０１５（ステップ６３）はキャプチャされたソフトウェア・パケットエラー信号３１を取り込み、これを現行データセグメント上に設定して次の出力データパケットをゲートする。このステップは、ビット１５に含まれるソフトウェア・パケットエラー（ＳＰＥ）信号３１の値を取得し、これをＦＩＦＯバッファーに格納し、ＦＩＦＯ入力ポインタを増加させる工程を含む。ステップ６４では、線０１６〜０２２が前回のフィールド同期パルス２９からのデータパケット・トラヒックをモニターしてマイクロプロセッサ６０のエネーブルパルスを適正に再同期させる。線０２３〜０２６（ステップ６５）は図４に示されるようなＳＰＥ信号３１の状態を変化させるべき時点が到来するまでこのＳＰＥ信号３１の状態を維持する。計算された遅延時間はステップ６６で線０２７〜０３３によって更新され、ここでは３パケットごとに遅延が１増加される。クロック周波数１０．７６ＭＨｚの場合においては、遅延ループはループあたり約０．６２９ミクロ秒であり、出力データパケットのセグメント先行時間は約０．２１５８ミクロ秒である（０．６２９／０．２１５８は約３に等しい）。

ステップ６６が完了すると、線０３４〜０４２はゲート信号を更新してＨＩＧＨＳＰＥ信号３１に対応するパケットを抑制する（ステップ６７）。ステップ６８では線０４３〜０５４がパケットエラーカウントの整合性を確認する。なお、フィールド同期信号パルス２９はリードソロモン復号部４４同期パルスよりも５５セグメント同期パルス前に発生するため、ステップ６９ではミクロコード線０５５〜０６９が復号部４４同期パルスの発生を予期し、適正な時間に再同期する。ステップ７０ではフィールド同期パルス２９が線０７０〜０７６でモニターされる。ここからはステップ６１に戻り上記一連の動作が再度繰り返される。

上述の実施例は特定の周波数、セグメント遅延、及び信号パスなどを用いて説明されているが、本発明はこのような特定実施例に限定されることはなく、これ以外の条件で実現されることももちろん可能である。更に絶対パケットエラーレート又はパケットエラーレートが所定時間の間比較的不変の状態でいるか否かによって異なるプロトコルが適用されることが可能である。

従来技術例によるハイビジョンテレビ受信装置の一部分を示すブロック図である。 本発明の実施形態に従って構築されたハイビジョンテレビ受信装置の一部分を示すブロック図である。 図２の実施形態において適用されるデータ信号とソフトウェア・パケットエラー信号との同期を示すタイミング図である。 本発明の実施形態によるソフトウェア・パケットエラー信号の伝送を示すタイミング図である。 本発明の実施を可能にするマイクロコードのリストである。 本発明の実施形態による動作を示すフローチャートである。

Claims (4)

1. データパケットを含む画像表現データストリームを有する受信信号を処理する間に遭遇するエラーに基づくエラー信号を生成するシステムであって、
   第１エラー信号を生成する前方エラー検出／訂正復号部と、
   前記受信信号から同期信号を導出する手段と、
   前記前方エラー検出／訂正復号部及び前記同期信号を導出する手段にバスを介して接続され、前記第１エラー信号及び前記同期信号を受信し、前記第１エラー信号及び前記同期信号に応じて第２エラー信号を生成するトランスポートプロセッサと、
   トランスポートバスとを有しており、前記データパケットは、前記前方エラー検出／訂正復号部によって処理されたのちに、前記トランスポートバスを経由して後続の処理段階へ転送され、前記データパケットは離間された一連の個別フレームとして転送され、
   前記第２エラー信号は、前記第２エラー信号に対応するデータパケットと同時に前記トランスポートバスを介して転送され、前記第２エラー信号は欠陥データパケット内のエラーを示せるように前記欠陥データパケットのフレーム期間にわたる期間を有することを特徴とするシステム。
2. データパケットにエラーが存在しない場合、前記第２エラー信号は、論理的低状態であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記前方エラー検出／訂正復号部がリードソロモン復号部であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記トランスポートプロセッサがマイクロプロセッサとして実装されることを特徴とする請求項１記載のシステム。

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