JP4937646B2 - デジタル放送受信装置 - Google Patents
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Description
また、地上波デジタル放送の他のサービス形態として、上記セグメント数の異なる階層を複数用いて同一時間帯に同一番組を放送するサイマル放送が計画されている。このサイマル放送は、家庭等の固定受信向け、自動車等の移動体受信向け、あるいは携帯電話受信向けに同じ番組サービスを提供するためのものである。
自動車のような移動体に搭載したデジタル放送受信装置では、マルチパスフェージングなど激しく電界強度が変動する場合、階層が頻繁に切り替わってしまうという問題ある。また、電界強度や再生状態によって階層ごと切替えるため、映像だけが途切れ、音声は十分に聞き取れる場合であっても、映像と音声を一緒に切替えてしまうという問題がある。さらに、再生状態に問題がある場合に階層を切替えるだけであるため、各階層の映像あるいは音声データにエラーがあっても、その再生を回避できないという問題がある。さらにまた、受信位置が常時変動し、放送波の受信状態が変化するため、時系列に受信状態を予測しにくいという問題がある。
また、この発明は、エラーの少ない映像および/もしくは音声を選択して映像や音声を再生し、視聴しやすくすることを可能にするデジタル放送受信装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、映像および/もしくは音声の階層が短時間に頻繁に切替るのを抑制し、視聴しやすくすることを可能にするデジタル放送受信装置を得ることを目的とする。
また、映像デコードエラー情報を用いて映像のエラー位置によってエラーとすべきか否かを判定して出力する階層の映像データを選択するようにしているので、表示映像の中心にエラーが少ない表示を可能とする。
さらに、デコードエラーだけでなく、取得した復調過程でのノイズや放送波の受信状態を加味して判定し、出力する階層の映像や音声のデータを選択するようにしているので、短期間でのエラーに対しては、次の受信状態を想定して、切替えないようにすることができ、頻繁な映像や音声の階層切替えが発生せず、視聴しやすい再生を可能にする。
図1はこの発明の実施の形態1によるデジタル放送受信装置の機能構成を示すブロック図である。このデジタル放送受信装置は、伝送周波数帯域を構成するセグメントを組み合わせた少なくとも2階層を使用し、それぞれの階層に同じ番組の映像および音声データを多重させて階層伝送を行うサイマル放送を受信し、各階層の映像および音声データを復調、復号するものである。
図において、チューナ10は、デジタル放送の電波を受信し、サイマル放送を行っている階層1と階層2を含む受信信号を生成する手段である。伝送制御情報抽出手段11は、受信信号に多重されたTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)信号より、階層数および各階層の変調方式を設定した伝送制御情報を抽出する手段である。階層1復調手段13は、伝送制御情報に含まれた階層1の変調方式に基づいて放送波の階層1を復調し、階層1のMPEG2−TS(Moving Picture Expert Group 2 − Transport Stream:以下、TSとする。)成分を得る手段である。階層1誤り訂正手段14は、階層1復調手段13で復調されたTS成分に対して、誤り訂正符号に従って誤り訂正を行い、訂正しきれなかった場合には、TSヘッダのエラービットを立てる手段である。階層2復調手段17は、階層1復調手段17と同様、放送波の階層2を復調して階層2のTS成分を得る手段である。階層2誤り訂正手段18は、階層1誤り訂正手段14と同様、誤り訂正を行う手段である。
映像階層選択手段26は、操作手段28から与えられる制御信号に基づいて、映像出力とする階層の映像のフレームデータを選択する手段である。音声階層選択手段27は、操作手段28から与えられる制御信号に基づいて、音声出力とする階層の音声のフレームデータを選択する手段である。操作手段28は、現在再生している階層の映像および/もしくは音声の状態に応じてユーザにより操作され、他の階層の映像および/もしくは音声のフレームデータに切り替える制御信号を生成し、映像階層選択手段26および/もしくは音声階層選択手段27に出力する手段である。
まず、チューナ10により、デジタル放送の電波を受信し、サイマル放送を行っている階層1と階層2を含む受信信号を生成する。伝送制御情報抽出手段11では、その受信信号に多重された階層数および各階層の変調方式情報を抽出して伝送制御情報として階層1復調手段13と階層2復調手段17へ出力する。また、その受信信号は階層1復調手段13と階層2復調手段17へ与えられる。階層1復調手段13では、伝送制御情報抽出手段11から入力された伝送制御情報に含まれる階層1の変調方式に基づいて復調し階層1のTS成分を生成する。次に、この階層1復調手段13の出力のTSに対しては、階層1誤り訂正手段14において誤り訂正処理が行われる。この処理では、誤り訂正後の出力データと共に、誤り訂正しきれなかったデータについては、TSヘッダのエラービットを立てる。階層1の誤り訂正後のTSはPIDフィルタ手段20へ出力される。
一方、デジタル放送の階層2についても、階層2復調手段17および階層2誤り訂正手段18により、それぞれ階層1と同様の処理が行われ、階層1の誤り訂正後のTSがPIDフィルタ手段20へ出力される。
なお、この実施の形態1は、映像データおよび音声データの符号化方式がMPEG−2である場合を例に説明してきたが、他の符号化方式の場合においても同様に適用できるものであり、以下の実施の形態においても同様である。
図2はこの発明の実施の形態2によるデジタル放送受信装置の機能構成を示すブロック図である。図2において、図1に相当する機能部には同一符号を付し、その説明は原則として省略する。この実施の形態2は、上記実施の形態1で行っている操作手段28の動作を自動的に行うものである。そのため、実施の形態1の操作手段28に代えて、階層1伝送状態測定手段12、階層2伝送状態測定手段16、階層1エラーレート測定手段15、階層2エラーレート測定手段19が新たに設けられている。また、階層1映像デコード手段22、階層2映像デコード手段23、階層1音声デコード手段24、階層2音声デコード手段25、映像階層選択手段26、音声階層選択手段27のそれぞれは、実施の形態1の場合の動作に加えて後述のように新たな処理を行う。
図2において、階層1伝送状態測定手段12は、受信信号の階層1の電界強度およびキャリア対ノイズ比(Carrier to Noise Ratio;C/N比)を測定する手段である。階層1エラーレート測定手段15は、階層1誤り訂正手段14で訂正しきれなかったTSのパケットエラーレート(Packet Error Rate;PER)、TSヘッダの連続性指標によるパケットロスレート、ビットエラーレート(Bit Error Rate;BER)またはそれらエラーレートの組合せを算出する手段である。階層2伝送状態測定手段16は、階層1伝送状態測定手段12と同様、階層2の電界強度およびC/N比を測定する手段である。階層2エラーレート測定手段19は、階層1エラーレート測定手段15と同様、階層2のエラーレート(PER、パケットロスレート、BERまたはそれらの組み合わせ)を算出する手段である。
階層1伝送状態測定手段12では、チューナ10により生成されたサイマル放送の受信信号から階層1の電界強度およびC/N比を算出し映像階層選択手段26と音声階層選択手段27に出力する。階層1誤り訂正手段14では、階層1復調手段13の出力のTSに対し誤り訂正処理を行っているが、この処理では、誤り訂正後の出力データと共に、誤り訂正しきれなかったデータについては、TSヘッダのエラービットを立て、後段の階層1エラーレート測定手段15に送る。また、検出しているエラービット数についても階層1エラーレート測定手段15へ送る。階層1のTSを受信した階層1エラーレート測定手段15では、TSヘッダのエラービットからTSパケットのエラー数をカウントし、また、ヘッダの連続性指標からTSパケットのロス数をカウントし、TS成分に含まれるPCR(Program Clock Reference ;番組時刻基準:番組の復号表示タイミングの決定等で参照するシステムクロック回復のための情報)値から、予め定義した時間間隔で、パケットロスレートおよびPERを算出する。また、階層1誤り訂正手段14から受信したエラービットからTSパケットのエラービット数をカウントし、TSに含まれるPCR値から、予め定義した時間間隔で、BERを算出する。この階層1エラーレート測定手段15で受信したTS成分は、そのままPIDフィルタ手段20へ送信される。
一方、階層2においても、階層2伝送状態測定手段16、階層2誤り訂正手段18および階層2エラーレート測定手段19により、それぞれ階層1と同様の処理が行われる。
階層1音声デコード手段24では、階層1の音声フレームデータを生成し、この時、セクション構成手段21から取得した音声制御データとの比較や、ヘッダパラメータ異常などの検出、デコード時のエラー検出を行い、音声デコードエラー情報を生成する。生成した音声デコードエラー情報は、音声フレームデータと共に後段の音声階層選択手段27へ出力される。もう一方の階層2音声デコード手段25においても、階層1音声デコード手段24と同様な動作を行い、階層2の音声フレームデータと音声デコードエラー情報を生成して後段の音声階層選択手段27へ出力する。
映像階層選択手段26では、まず、階層1映像デコード手段22および階層2映像デコード手段23でそれぞれ取得した映像データフレームについて、解像度、フレームレートが同じかどうか調べる(ステップST1)。同じ場合は、その各手段22,33で取得した映像デコードエラー情報からエラーの少ない階層を選択し(ステップST2)、その選択した階層の映像データフレームを出力する(ステップST3)。一方、ステップST1において、フレームレートが同じでない場合には、階層1映像の解像度/フレームレートが階層2映像の解像度/フレームレートより高いか否か比較する(ステップST4)。階層1映像の解像度/フレームレートの方が高い場合、階層1映像デコード手段22から取得した階層1映像のデコードエラー数と予め規定した階層1映像デコードエラー閾値との比較を行う(ステップST5)。一方、ステップST4において、階層2映像の解像度/フレームレートの方が高い場合には、階層2映像デコード手段23で取得した階層2映像デコードエラー数と、予め規定した階層2映像デコードエラー閾値との比較を行う(ステップST6)。
ステップST6において、階層2映像デコードエラー数が閾値より大きい場合、階層1エラーレート測定手段15で取得した階層1のPER、パケットロス、BERの各値と、予め規定した階層1のPER、パケットロス、BERの各閾値との比較を行う(ステップST8)。一方、階層2映像デコードエラー数が閾値より小さい場合にはステップST7の処理を行う。
ステップST7において、階層1映像デコードエラーレートが階層2映像デコードエラーレートより大きい場合、ステップST8の処理を行い、反対に、階層2映像デコードエラーレートの方が階層1映像デコードエラーレートより大きい場合には、階層2の映像フレームを出力する(ステップST13)。
ステップST9において、階層2のPER、パケットロス、BERの各値がそれぞれの閾値より大きい場合、階層1伝送状態測定手段12で取得した階層1の電界強度、C/N比と階層2伝送状態測定手段16で取得した階層2電界強度、C/N比とを比較する(ステップST11)。一方、ステップST9において、階層2に係る各値がそれぞれの閾値より小さい場合には、ステップST10の処理を行う。
ステップST11において、階層1の電界強度、C/N比が階層2の電界強度、C/N比より大きい場合、階層1の映像フレームを出力し(ステップST12)、一方、逆の場合には、階層2の映像フレームを出力する(ステップST13)。
音声階層選択手段27は、その動作を図4のフローチャートで示すが、上述した映像階層選択手段26の動作説明で映像を音声に読み替えることにより、同様な動作説明とすることができる。
上記実施の形態2では、デジタル放送受信装置単体においてデコード状態や受信状態での階層切替えを自動的に制御することで、視聴しやすい再生を行えるようにしたものであるが、この実施の形態3では、実施の形態2のデジタル放送受信装置を、例えば自動車のような移動体に搭載した場合の階層切替えにおいて、移動体特有の環境を考慮した階層切替え制御を加えることにより、実用に即した再生を行えるようにすることについて説明する。
図5はこの発明の実施の形態3によるデジタル放送受信装置の階層切替え制御系の付加機能構成を示すブロック図で、実施の形態1に対する差分の構成について示す。
GPS(Global Positioning System)受信手段30は、GPS情報を受信して自車(または自装置、以下同様とする)の現在位置を測定する手段である。移動速度センサ31は、自車の現在速度を測定する手段である。地図・受信判断情報格納手段36は、地図情報、放送局の位置、建物等の高さ大きさを表す電波障害物情報、放送受信エリア、各位置で推定あるいは予め測定した受信状態情報等を格納する手段である。ここで、受信状態情報とは、上記実施の形態2で説明した映像階層選択手段26および音声階層選択手段27で収集し階層選択処理に使用した、映像デコードエラー情報、音声デコードエラー情報、階層1と階層2の各PER、パケットロスレート、BER、階層1と階層2の各電界強度、C/N比等、およびこれらに基づいて選択した階層のことである。
ナビゲーションシステム32では、GPS受信手段30で測定した自車の現在位置、移動速度センサ31で測定した自車の現在速度に基づいて現在位置および進行方向を計算し、地図・受信判断情報格納手段36から得た地図情報を用いて、一般的なナビゲーションシステムと同様に、ディスプレイの地図上に現在位置、進行方向などを逐一表示する。また、使用した自車の現在位置、進行方向、移動速度を移動情報取得手段33へ渡す。移動情報取得手段33では、常時、ナビゲーションシステム32から自車の現在位置、進行方向、移動速度を取得すると、それらを移動受信状態推定手段34へ送る。移動受信状態推定手段34では、受け取った自車の現在位置、進行方向、移動速度の情報に基づいて、自車の極めて近い将来の予測移動位置を算出する。ここで、予測移動位置を算出する方法としては、例えば移動速度毎に対応する時間を設定しておき、自車の現在の移動速度にその設定時間を乗じて距離を出し、それを自車の現在位置に加算し、進行方向を与えればよい。
この実施の形態4は、上記実施の形態3の機能に、リアルタイムな情報を加えて階層切替え制御を行う方法について説明する。
図6はこの発明の実施の形態4によるデジタル放送受信装置の階層切替え制御系の付加機能構成を示すブロック図である。図6において、図5に相当する機能部には同一符号を付し、その説明は主として差分について説明する。また、この実施の形態4では、実施の形態3の構成に対して、近隣装置受信状態取得手段35および通信手段39が新たに設けられている。
通信手段39は、近隣にいる複数の自動車に搭載された同種デジタル放送受信装置群から一定周期で送信される位置情報と受信状態情報を受信し、また、自装置の現在の位置情報と受信状態情報を近隣のデジタル放送受信装置群へ定期的に送信する手段である。近隣装置受信状態取得手段35は、通信手段39によって受信された、近隣の同種のデジタル放送受信装置群の位置情報、受信状態情報を取得し一時蓄積する手段である。また、この実施の形態4の移動受信状態推定手段34は、受信状態の推定動作を、近隣装置受信状態取得手段35から得た情報を加味して行う。
通信手段39では、近隣にいる複数の自動車に1搭載された同種のデジタル放送受信装置群から一定周期で送信される、位置情報と受信状態情報を受信し、近隣装置受信状態取得手段35へ渡して一次蓄積する。移動受信状態推定手段34では、実施の形態3で説明したように、地図・受信判断情報格納手段36から取り寄せた受信状態情報等に基づいて、進行方向にある自車の予測移動位置における受信状態を推定しているが、その際、自車の予測移動位置を基に近隣装置受信状態取得手段35を検索する。検索結果、その位置付近にいる他車のデジタル放送受信装置の受信状態情報を入手した場合には、これらの近隣装置の受信状態情報を加味して選択階層情報を生成する。この場合、移動受信状態推定手段34は、入手した近隣装置の受信状態情報の方が実状を表しているので、この受信状態情報を優先した選択階層情報を生成する。
次に、通信手段39では、自装置受信状態取得手段38から、映像階層選択手段26および音声階層選択手段27で収集した受信状態情報と自車の現在位置を、近隣にいるデジタル放送受信装置群へ一定周期で送信する。このことによって、近隣のデジタル放送受信装置群に対して自車の位置における受信状態を知らせ、それらのデジタル放送受信装置においても、予測移動位置に対する実状に即した受信状態を予測できるようにする。
なお、同種のデジタル放送受信装置を搭載する自動車が普及するようになれば、各装置が実状にあった受信状態情報を容易に入手できるようになる。したがって、そのような場合、ナビゲーションシステム32から得られる自車の現在位置、進行方向、移動速度を用いて算出した自車の予測移動位置と、この実施の形態4で得られる近隣装置の受信状態情報を用いただけでも予測移動位置における受信状態を推定できるので、地図・受信判断情報格納手段36の受信状態を判断する情報を使用しない構成とすることも可能になる。
Claims (8)
- 伝送周波数帯域を構成するセグメントを組み合わせた少なくとも2つの階層を使用し、それぞれの階層に同じ番組の映像および音声データを多重させて階層伝送を行うサイマル放送を受信し、復調、復号して各階層の映像および音声のフレームデータを生成するデジタル放送受信装置であって、
階層毎に復号した映像フレームデータから、再生する階層の映像フレームデータを選択して出力する映像階層選択手段と、
階層毎に復号した音声フレームデータから、再生する階層の音声フレームデータを選択して出力する音声階層選択手段と、
誤り訂正後の各階層のストリームのパケットエラーレート、パケットロスレート、ビットエラーレートまたはそれらエラーレートの組合せを算出する階層毎のエラーレート測定手段と、
誤り訂正後の各階層のストリームを復号し映像フレームデータを生成すると共に、復号時のシーケンスエラー、ピクチャエラー、スライスエラー、マクロブロックエラーまたはそれらエラーレートの組合せを映像デコードエラー情報として検出する階層毎の映像デコード手段と、
誤り訂正後の各階層のストリームを復号し音声フレームデータを生成すると共に、復号時のデコードエラーを音声デコードエラー情報として検出する階層毎の音声デコード手段とを備え、
前記映像階層選択手段は、前記階層毎のエラーレート測定手段で算出された各階層のストリームのエラーレートと前記階層毎の映像デコード手段で検出された各階層の映像デコードエラー情報に基づいて、再生する映像フレームデータの階層を選択し、
前記音声階層選択手段は、前記音声エラーレート測定手段で算出された各階層のストリームのエラーレートと前記階層毎の音声デコード手段で検出された各階層の音声デコードエラー情報に基づいて、再生する音声フレームデータの階層を選択することを特徴とするデジタル放送受信装置。 - 受信信号の各階層の電界強度および/もしくはキャリア対ノイズ比を測定する階層毎の伝送状態測定手段を備え、
映像階層選択手段は、前記階層毎の伝送状態測定手段で測定された各階層の電界強度および/もしくはキャリア対ノイズ比に基づいて、再生する映像フレームデータの階層を選択することを特徴とする請求項1記載のデジタル放送受信装置。 - 受信信号から各階層の電界強度および/もしくはキャリア対ノイズ比を検出する階層毎の伝送状態測定手段を備え、
音声階層選択手段は、前記階層毎の伝送状態測定手段で測定された各階層の電界強度および/もしくはキャリア対ノイズ比に基づいて、再生する音声フレームデータの階層を選択することを特徴とする請求項1記載のデジタル放送受信装置。 - 映像階層選択手段は、階層毎の映像デコード手段で検出された映像デコードエラー情報を比較する際に、映像フレームの特定した範囲内に、映像デコードエラーが存在する場合の映像デコードエラー情報を、それぞれを比較することで選択する映像フレームデータの階層を決定するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のデジタル放送受信装置。
- 移動体に搭載されるデジタル放送受信装置であって、
地図情報、放送局の位置、建物等の高さ大きさを表す電波障害物情報、放送受信エリア、各位置で推定あるいは予め測定した受信状態情報等を格納する地図・受信判断情報格納手段と、
GPS情報から取得した自装置の現在位置と移動速度センサで測定された現在速度から進行方向を算出するナビゲーションシステムと、
前記ナビゲーションシステムで得られた現在位置、進行方向、移動速度に基づいて、自装置の予測移動位置を算出し、当該予測移動位置を基に、所定の範囲内における建物等電波障害物情報、放送局位置、放送受信エリア、受信状態情報を前記地図・受信判断情報格納手段から取得し、これらの情報に自装置の予測移動位置における受信状態を推定し、推定結果に基づいた選択階層情報を生成して映像階層選択手段および/もしくは音声階層選択手段へ与える移動受信状態推定手段を備え、
前記映像階層選択手段および/もしくは音声階層選択手段は、前記移動受信状態推定手段から与えられた選択階層情報と現在選択中の階層との同一性を判定することにより映像および/もしくは音声の階層の維持または切替えを行うようにしたことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のデジタル放送受信装置。 - 近隣にいる複数の同種デジタル放送受信装置群から一定周期で送信される位置情報と受信状態情報を受信し、また、自装置の現在の位置情報と映像階層選択手段および音声階層選択手段が選択している階層の受信状態情報を近隣のデジタル放送受信装置群へ定期的に送信する通信手段を備え、
移動受信状態推定手段は、自装置の予測移動位置における受信状態の推定において、前記通信手段で受信した情報の中から自装置の予測移動位置付近の受信状態情報を入手した場合には、当該受信状態情報を優先した選択階層情報を生成するようにしたことを特徴とする請求項5記載のデジタル放送受信装置。 - 自車の位置情報とその位置において映像階層選択手段および音声階層選択手段の階層選択で得られた受信状態情報をデータ変換して地図・受信判断情報格納手段の対応するデータを更新する受信状態履歴更新手段を備えたことを特徴とする請求項5または請求項6記載のデジタル放送受信装置。
- 移動体に搭載されるデジタル放送受信装置であって、
GPS情報から取得した自装置の現在位置と移動速度センサで測定された現在速度から進行方向を算出するナビゲーションシステムと、
近隣にいる複数の同種デジタル放送受信装置群から一定周期で送信される位置情報と受信状態情報を受信し、また、自装置の現在の位置情報と映像階層選択手段および音声階層選択手段が選択している階層の受信状態情報を近隣のデジタル放送受信装置群へ定期的に送信する通信手段と、
前記ナビゲーションシステムで得られた現在位置、進行方向、移動速度に基づいて、自装置の予測移動位置を算出し、前記通信手段で受信した情報の中から自装置の予測移動位置付近の受信状態情報を入手した場合には、その受信状態情報に基づいた選択階層情報を生成して映像階層選択手段および/もしくは音声階層選択手段へ与える移動受信状態推定手段を備え、
前記映像階層選択手段および/もしくは音声階層選択手段は、前記移動受信状態推定手段から与えられた選択階層情報と現在選択中の階層との同一性を判定することにより映像および/もしくは音声の階層の維持または切替えを行うようにしたことを特徴とする請求項5から請求項7のうちのいずれか1項記載のデジタル放送受信装置。
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