JP5008073B2 - 可変符号化フォーマットおよび送信チャンネル番号を受信するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明はデジタル信号処理の分野、さらに詳しくは放送用可変符号化フォーマットで符号化された入力データから取り出したビデオ・データおよびプログラム・ガイド情報の取り込み、処理、記憶に関する。

ビデオ処理および記憶用途において、デジタル・ビデオ・データは公知の規格の要件に適合するように符号化されるのが普通である。こうした広く認められている規格のひとつにＭＰＥＧ２（Moving Pictures Expert Group：動画エキスパート・グループ）画像符号化規格があり、以下「ＭＰＥＧ規格」と称する。ＭＰＥＧ規格はシステム符号化セクション（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１、１９９４年６月１０日）とビデオ符号化セクション（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−２、１９９５年１月２０日）とから構成され、以下ではそれぞれ「ＭＰＥＧシステム規格」および「ＭＰＥＧビデオ規格」と称する。ＭＰＥＧ規格で符号化したビデオ・データは、代表的に多数のプログラム・チャンネルのデータ内容（たとえばケーブル・テレビジョンのチャンネル１〜１２５に対応する内容）を含むパケット化したデータストリームの形を取る。デコーダでパケット化されたデータストリームを復号して、表示のために選択したプログラム・チャンネルのビデオ・データの内容を復元するためには、たとえば、選択したプログラム・チャンネルを含む個々のパケットを識別し組み立てる(assemble)必要がある。

選択したプログラム・チャンネルの内容を復元するためには、選択したプログラムを構成する個別のデータパケットを識別し組み立てる際にプログラム・ガイド（Program Guide）の情報を用いる。この目的で、ビデオ・デコーダへ入力されるプログラム・データストリームからプログラム・ガイドを取り出す。プログラム・ガイド・データは、選択したプログラムを復号するのに十分なマスター・プログラム・ガイド（ＭＰＧ）に形成される。一旦形成してしまえば、ＭＰＧを用いて選択したプログラムを復号する、または選択したプログラムのデータ内容と一緒に別の応用装置（application device）へ送信することができる。しかし、ある種のビデオ送信システムでは、放送用可変符号化フォーマットで符号化されたプログラム・ガイド・データからＭＰＧを取り出して形成する必要がある。

可変ブロードキャスト符号化フォーマットは、無線地上波ビデオ放送システムにおいて、放送信号の耐雑音性（noise immunity）拡張レベルを選択的に提供するために使用されている。しかし、耐雑音性の拡張を提供する放送用符号化フォーマットも送信バンド幅の増大を必要とする。放送用可変符号化フォーマットを使用するシステムの一例としては、「見通し距離（line-of-sight）」送信システムを使用する専用のマルチポイント・マイクロ波配信システム（Multipoint Microwave Distribution System：ＭＭＤＳ）が挙げられる。このようなシステムでは、高度な耐雑音性を放送信号に提供する符号化フォーマットがエラー訂正符号化の大きなオーバヘッドも受けているので、結果として大きな送信バンド幅を必要とする。同様に、一定の送信バンド幅では、高度の耐雑音性を放送信号に提供することで実現可能な情報スループットが減少する。更に、使用される符号化フォーマットは、大気または地表の形状に関連する受信条件の変化に対応するため時間的にまたは地域的に変更されることがある。

放送用変調ならびにエラー訂正符号化フォーマットと、これに関連した必要な送信バンド幅の変化は可変符号化フォーマットの復号と、互換ＭＰＧの取り出しとの双方でビデオ受信機に問題を引き起す。これらの問題は本発明によるシステムによって解決されるものである。

放送用可変符号化フォーマットの使用でプログラム・データ内容に利用できる送信バンド幅の変動が起こる。本発明の発明者らは、放送用可変符号化フォーマットを使用して送信されるプログラム・チャンネル番号を符号化フォーマットとの関連で変更できることを認識した。更に、プログラム・チャンネル番号は時間経過また放送地域の双方にあわせて変更できる。

本発明者らは、受信システムが放送用可変符号化フォーマットならびに可変プログラム・チャンネル番号に対応して受信できることが望ましいことも更に認識した。これにより放送システムの信号の耐雑音性を特定の放送地域の要件に適合させることができる。受信機はたとえば丘陵などにより受信条件が障害を受けるような特定の放送地域で放送信号の高い耐雑音性を提供するように構成することができる。

開示した受信システムは、ａ）送信されるチャンネルの番号および周波数アロケーション、ｂ）信号符号化方式たとえばトレリス（trellis）符号化または非トレリス符号化、ｃ）変調フォーマットたとえば６４または２５６エレメントのシンボル・コンステレーションを使用するフォーマット、において可変の放送信号に自動的適応的にチューニングする。

本発明の原理によれば、システムは複数の異なるフォーマットのひとつで符号化され複数の送信チャンネルのひとつに送信されたビデオ情報を表わすデジタル・ビットストリームを受信する。本システムにおいて、送信チャンネル上に送信されたデータを取り出すための方法は、複数のチャンネルから送信チャンネルを選択して変調フォーマットを選択することに係る。本方法はまた変調フォーマットを受信するようにチューニングし、選択した送信チャンネル上で有効データが受信されているかを決定することにも係る。本方法のステップは反復される。

本発明の特徴において、送信チャンネル上に送信されたデータを取り出す（acquiring）ための方法は符号化方式を選択することと当該符号化方式を受信するようにチューニングすることに係る。

本発明の別の特徴において、データを取り出すための方法は、有効データが受信されるまで本方法のステップを反復することと、選択した送信チャンネル上でプログラム・ガイド情報を取り出す（capturing）ことと、当該プログラム・ガイド情報に応答して送信チャンネルを受信するように再チューニングすることに係る。

図１は放送用可変符号化フォーマットの信号を復調および復号して表示するための、本発明の原理による受信機システムのブロック図である。受信機システムは、ａ）送信されるチャンネルの番号および周波数アロケーション、ｂ）信号符号化方式たとえばトレリス符号化または非トレリス符号化、ｃ）変調フォーマットたとえば６４または２５６エレメントのシンボル・コンステレーションを使用するフォーマット、において可変の放送信号に自動的適応的にチューニングする。符号化形式および変調フォーマットを表わすパラメータは、放送用可変符号化フォーマットの受信および復号を容易にする目的で送信された信号内のプログラム・ガイド情報に好適に組み込まれる。

放送用可変符号化フォーマットを適応的に受信する図１の受信機システムの能力によって、放送システムの信号耐雑音性を特定の放送地域の要件にあわせることができる。たとえば、受信機は、丘陵などにより受信条件が障害を受けるような特定の放送地域で放送信号の高い耐雑音性を提供するように構成することができる。このようなモードにおいて、たとえば受信機は雑音感度の低い変調フォーマットたとえば６４エレメント（２５６エレメントより好ましい）およびトレリス符号化データを使用するように構成できる。しかし、耐雑音符号化の拡張では大きな信号バンド幅が必要となるので、プログラム・データ内容に利用できるバンド幅が小さくなり、したがって、少ないプログラム・チャンネルしか送信できない。結果的に、図１の受信機も送信されるチャンネルの個数と周波数割り当ての変化に対応する。

開示したシステムはＭＰＥＧ互換の放送用可変符号化フォーマット信号を受信するためのシステムとして説明するが、これは単なる例示である。本発明の原理は、送信チャンネルの個数または周波数アロケーションの変動するようなシステム、または符号化方式または変調フォーマットが変化するようなシステムに応用できる。このようなシステムには、たとえば、他の方式の符号化データストリームやプログラム・ガイド情報を伝送する他の方法が関係する非ＭＰＥＧ互換システムを含むことがある。更に、開示したシステムは放送プログラムを処理するように説明しているがこれは単なる例示である。術語「プログラム」は、たとえば、電話メッセージ、コンピュータ・プログラム、インターネット上のデータまたはその他の通信などのパケット化データの何らかの形（form）を表わすために用いている。

図１のビデオ受信機システム１２において、ビデオ・データにより変調されたキャリアはアンテナ１５で受信されてユニット２０で処理される。得られたデジタル出力信号は復調器２５によって復調される。ユニット２５からの復調出力は、デコーダ３０によってオプショナルに差動復号（differentially decoded）されてマルチプレクサ（muxes）３５および４５を経由しさらにトレリスデコーダ４０によって任意にトレリス復号されマルチプレクサ４５を経由してユニット５０へ提供される。オプショナルトレリス復号されたマルチプレクサ４５からの出力は、バイト長データ・セグメントにマッピングされ、ユニット５０で非インタリーブ化およびリードソロモン・エラー訂正される。ユニット５０からの訂正済み出力データは、ヘッダ情報の分析に基づいた方式にしたがってデータを分離し後続のビデオ・データ圧縮解除で使用される同期およびエラー指示情報を提供するＭＰＥＧ互換トランスポート・プロセッサ５５によって処理される。プロセッサ５５からの圧縮ビデオおよびオーディオ出力データはＭＰＥＧデコーダ６０によって圧縮解除され、オーディオ・プロセッサ７０およびビデオ・プロセッサ６５へのオーディオおよびビデオ出力データを提供する。プロセッサ６５および７０はユニット７５による再生に適するようにオーディオならびにビデオ信号をフォーマットする。

ビデオ受信機ユーザはビデオ・チャンネルまたは画面上のメニューたとえばプログラム・ガイドのどちらかを、視聴のために遠隔操作ユニット（図面を簡略化するために図示していない）を用いて選択する。システム・コントローラ１７は遠隔操作ユニットから提供された選択情報を用いて図１のエレメントを適切に設定し、差動または非差動符号、トレリスまたは非トレリス符号を含む入力信号符号化方式、および６４または２５６エレメント・シンボル・コンステレーションを含む入力信号変調フォーマットを受信、復調、復号する。図１のエレメント２０，２５，３０，４０，５０，５５は、これらのエレメント内部の制御レジスタ値を設定することにより、また双方向データ兼制御信号バスＣを用いてマルチプレクサ３５と４５経由で信号パスを選択することにより、入力信号方式が個別に設定される。ユニット２０，２５，３０，４０，５０によって実現される復調器およびデコーダ機能は、個々が既知のものであり、たとえば参考文献のリー、メッサーシュミット著“デジタル通信’（'Digital Communication, Lee and Messerschmidt（Kluwer Academic Press, Boston, MA, USA, 1988））に一般的に説明されている。

図１を詳細に調べると、アンテナ１５で受信されたビデオ・データで変調されているキャリアは入力プロセッサ２０でデジタル形式に変換され処理される。入力プロセッサ２０は無線周波数（ＲＦ）チューナと中間周波数（ＩＦ）ミキサーおよび増幅段を含み、更に処理するのに適したもっと周波数の低いバンドへ入力ビデオ信号をダウンコンバートする。この例示したシステムでは、アンテナで受信した入力信号が３３個の物理送信チャンネル（Physical Transmission Channels）（ＰＴＣ０〜３２）を含む。各物理送信チャンネル（ＰＴＣ）は、６ＭＨｚのバンド幅を割り当ててあり、たとえばケーブルテレビ・チャンネル２〜７に対応する６ビデオ・チャンネルまでを含む。

例示の目的で、ビデオ受信機ユーザが遠隔操作ユニット（図面を簡略化するために図示していない）を用いて視聴のためのビデオチャンネル（ＳＣ）を選択するものと仮定する。システム・コントローラ１７は遠隔操作ユニットから提供された選択情報を用いてシステム１２のエレメントを適切に設定し、選択されたビデオ・チャンネルＳＣに対応するＰＴＣを受信する。ダウンコンバージョンに続けて、ユニット２０からの選択されたＰＴＣについての出力信号はバンド幅６ＭＨｚで１１９〜４０５ＭＨｚの範囲に中心周波数を有する。

コントローラ１７はユニット２０の無線周波数（ＲＦ）チューナおよび中間周波数（ＩＦ）ミキサーおよび増幅段を設定して選択されたＰＴＣを受信する。選択されたＰＴＣについてのダウンコンバートした周波数出力はユニット２５で復調される。復調器２５の主な機能は、キャリア周波数の復元およびトラッキング、送信データ・クロック周波数の復元、およびビデオ・データそれ自体の復元である。

ユニット２５のキャリア復元ループはユニット２０からの出力を処理してベースバンド・ビデオ情報を復元する。ユニット２０からのデータはシンボルのシーケンスを表わすバイナリ・データストリームであって、各シンボルは割り当てられたデジタル値で表わされている。一組のシンボルは、既知のようにシンボル・コンステレーションと呼ばれる一組のポイントとして複合プレーン内で表現できる。システム１２へ入力される放送用可変信号フォーマットは、６４または２５６ポイントのどちらかの直角振幅変調（ＱＡＭ）シンボル・コンステレーションを使用する。ユニット２５のキャリア復元ループ機能は、既知のように、送信チャンネルによって導入されたキャリア周波数における位相および周波数ジッタと、低雑音ブロック（ＬＮＢ）ダウンコンバータ内の発振器の不安定とに起因するシンボル・ポイント・オフセットおよびシンボル・ポイント・ローテーションを補償する。

ユニット２５のキャリア復元ループは選択したＰＴＣの送信されたキャリア周波数と取り出したそれとの間の周波数エラーにより導入されたシンボル・ポイント・ローテーションを表わすキャリア・オフセット値を導出する。導出したキャリア・オフセット値はユニット２５のキャリア復元ループで使用されてこの周波数エラーによって導入されたシンボル・ローテーションを補償する。例示した実施例においてキャリア・オフセット値は別のＰＴＣの間で有意に変化しない。結果としてひとつのＰＴＣについてキャリア・オフセット値が導出されると、システム・コントローラ１７に記憶されてユニット２５のキャリア復元ループに適用され他のＰＴＣへのシステム１２の再チューニングを高速化する。異なるＰＴＣへビデオ受信機システム１２を再チューニングするのに必要とされる時間は、ユニット２５のキャリア復元ループに記憶されたキャリア・オフセット値を適用することで、オフセット値が復元ループのコンバージェンスを加速することから減少する。キャリア・ループ・コンバージェンスに影響を及ぼす周波数ドリフトおよびその他の変動を補償するために、コントローラ１７はキャリア・オフセット値を定期的に導出し更新する。システム１２はこれ以外にも、キャリア復元ループの補償で使用するため各々のＰＴＣに特定のキャリア・オフセット値を導出するように設定できる。

ユニット２５の復調器は送信チャンネルの揺動を補償するためと、既知のようにシンボル間の干渉を減少させるため、キャリア復元ループと組み合せて使用するイコライザ機能も内蔵している。更に、ユニット２５内のスライサはキャリア復元ループからの訂正出力に一連の決定閾値を適用して、復調器２５へ入力されるデータのシンボル・シーケンスを復元する。スライサは設定制御信号Ｃに応答して６４ポイントまたは２５６ポイントどちらかのＱＡＭシンボル・コンステレーションのためシステム・コントローラ１７により設定される。ユニット２５からの復元されたビデオ・データ出力は差動デコーダ３０へ提供される。

ユニット２５は送信クロックに応答し、プロセッサ２０、復調器２５、および差動デコーダ３０の動作のタイミングを取るために用いられるサンプリングおよび同期クロックも復元する。クロックは既知の原理にしたがって、スライサ入力および出力データの比較に基づく位相およびタイミング・エラー信号を導き出すことによりユニット２５内部で導出される。導出したエラー信号はフィルタされ、また電圧制御水晶発振回路の制御入力に印加されてクロックを発生する。これ以外にも、シンボル・レートの２倍より大きなクロック周波数をサンプリング・クロックとして用いることができる。

復調器２５の出力はユニット３０によりオプショナルに差動復号してマルチプレクサ３５へ渡される。差動符号化／復号化は導出キャリアおよび復元シンボル・コンステレーションにおける潜在的な位相の不安定に関連した問題を克服するために用いられる周知の技術である。

コントローラ１７は入力データ内部のパラメータから入力データをトレリス復号するか、または反復初期化処理の一部としてトレリス復号を恣意的に（arbitrarily）選択するかを決定する。この初期化処理はビデオ受信機システム１２を適切に設定して、図２との関連で後述するように、受信した入力データを取り出し復号するために使用する。コントローラ１７がトレリス復号モードを選択する場合、デコーダ３０からの差動復号されたデータか、またはユニット２５からの復調データのどちらかが、マルチプレクサ３５を経由して、トレリス・デコーダ４０へ渡される。デコーダ４０はマルチプレクサ３５から受信したデータ・シンボルから、エンコーダによってトレリス符号化されたと思われるもっとも対応しそうなビットのシーケンスを決定し、これによって対応する送信データ・シンボルを識別する。得られた復元されたもとのデータはマルチプレクサ４５経由でユニット５０へ提供される。しかし、コントローラ１７が非トレリス復号モードを選択した場合、デコーダ３０からの差動復号したデータまたはユニット２５からの復調データのどちらかがデコーダ４０をバイパスしてマルチプレクサ３５、４５経由でユニット５０へ提供される。

マルチプレクサ４５からの出力はユニット５０によりバイト長データ・セグメントにマッピングされ、既知の原理にしたがってデインタリーブ化されリードソロモン・エラー訂正される。更に、ユニット５０はフォワード・エラー訂正（Forward Error Correction：ＦＥＣ）の有効性またはロック指示をコントローラ１７に提供する。リードソロモン・エラー訂正は周知のフォワード・エラー訂正の方式である。ＦＥＣロック指示は、リードソロモン・エラー訂正が訂正しようとするデータに同期していることと有効出力を提供していることを伝える。

ユニット５０からの訂正出力データはＭＰＥＧ互換トランスポート・プロセッサ５５によって処理される。特定のプログラム・チャンネル内容、またはプログラム・ガイド情報のどちらかを含む個々のパケットはこれらのパケット識別子（ＰＩＤ）によって識別される。プロセッサ５５はヘッダ情報内部に含まれるパケット識別子の分析に基づく方式にしたがってデータを分離し、後続のビデオ・データ圧縮解除で使用される同期およびエラー指示情報を提供する。

選択したプログラム・チャンネルを含む個々のパケットはマスター・プログラム・ガイド（ＭＰＧ）に含まれるＰＩＤを用いて識別され組み立てられる。しかし、ＭＰＧパケットを識別するＰＩＤはあらかじめ決定されており、コントローラ１７の内部メモリに記憶されている。したがって、ビデオ受信機システム１２がトランスポート・プロセッサ５５へ有効データを発生していることを、ユニット５０で提供されるＦＥＣロック指示から、コントローラ１７が決定した後、全てのＰＴＣに存在するＭＰＧは追加ＰＩＤ情報なしに取り出すことができる。制御信号Ｃを用いて、コントローラ１７はトランスポート・プロセッサ５５がＭＰＧを含むデータパケットを選択するように設定する。プロセッサ５５はマルチプレクサ４５により提供された到着パケットのＰＩＤと、コントローラ１７によりユニット５５内部の制御レジスタにあらかじめロードされているＰＩＤとを照合する。コントローラ１７はプロセッサ５５により識別され取り出されたＭＰＧパケットをアクセスして組み立てることにより完全なＭＰＧを取得する。

プロセッサ５５との関連において、コントローラ１７が個々のプログラムを含むデータパケットを識別できるようにするＭＰＧの情報は、チャンネル・マップと呼ばれる。更に、ＭＰＧは全てのＰＴＣと異なる放送用符号化フォーマットについて個々のプログラムを含むパケットの識別ができるようにするチャンネル・マップ情報を含む。異なるチャンネルのマッピングは、利用できる物理的送信チャンネル（ＰＴＣ）の最大数が特定の符号化フォーマットで利用できる送信バンド幅により決定されるため、異なる放送用符号化フォーマットに関連する。すでに説明したように、大きな信号耐雑音性を提供する符号化フォーマットを用いることで、プログラム内容の送信に利用できるバンド幅が小さくなる。チャンネルのマッピングを変化させると、異なる放送地域間で送信されるプログラム内容を変化させることができたり、または通常の放送運用で変更、即ちサービスの追加または削除ができるようになる。

コントローラ１７は取得したＭＰＧのチャンネル・マップ情報を用いてユーザが視聴するために選択したビデオ・チャンネルＳＣを含むパケットを識別する。プロセッサ５５はマルチプレクサ４５により提供された到着パケットのＰＩＤと、コントローラ１７によりユニット５５内部の制御レジスタにあらかじめロードされているビデオ・チャンネルＳＣのＰＩＤ値とを照合する。このようにして、プロセッサ５５はビデオ・チャンネルＳＣパケットを取り出し、それらを選択されたビデオ・チャンネルＳＣプログラム内容を表わす圧縮ビデオおよびオーディオ・データを含むＭＰＥＧ互換データストリームに構成する。

プロセッサ５５からの圧縮ビデオおよびオーディオ出力データはＭＰＥＧデコーダ６０により圧縮解除されて、オーディオ・プロセッサ７０とビデオ・プロセッサ６５へオーディオおよびビデオ出力データを提供する。プロセッサ６５、７０はユニット７５による再生に適するようにオーディオおよびビデオ信号をフォーマットする。プロセッサ５５によるＭＰＧ出力を含むＭＰＥＧ互換データストリームは他にも記憶装置（図面を簡略化するために図示していない）へ記憶のために提供し得る。

コントローラ１７は入力プロセッサ２０、復調器２５、差動デコーダ３０、およびトレリス・デコーダ４０をチューニングし設定して、図１との関連においてすでに説明したように放送用可変符号化フォーマットの信号を受信するために図２の処理を用いる。図２の処理は自動対応的にシステム１２をチューニングし、ａ）送信されるチャンネルの番号および周波数アロケーション、ｂ）信号符号化方式たとえばトレリス符号化または非トレリス符号化、または差動または非差動符号化された方式、ｃ）変調フォーマットたとえば６４または２５６エレメントのシンボル・コンステレーションを使用するフォーマット、において可変の信号を受信する。図２の処理は、ユニット５０（図１）によって提供されるＦＥＣロック指示が、ロックを完了していないことを通知する場合に用いられる。このような条件は、たとえば最初の電源投入またはエンコーダにおいて放送用符号化フォーマットが変化した後で、発生することがある。図２の代表的な処理では、システム１２への入力データは、差動符号化とトレリス符号化がどちらも行われているか、または差動符号化とトレリス符号化が両方とも行われていないか、のいずれかである。

図２のステップ１００で開始した後、図１との関連ですでに説明した方法でステップ１０５においてキャリア・オフセット値が取り出される。キャリア・オフセット値は初期ＰＴＣ、たとえばＰＴＣ＝０について導出され、コントローラ１７によってステップ１０５でユニット２５のキャリア復元ループに印加される。ステップ１１０では、第１のＰＴＣ（ＰＴＣ＝０）で開始してＰＴＣのひとつにＦＥＣロックが完了するまで、各ＰＴＣについて図２の処理ステップ１１５〜１５０を反復実行するようにコントローラ１７がプログラムされる。

ステップ１１５において、コントローラ１７は復調器２５を６４ＱＡＭ変調フォーマット・シンボル・コンステレーションに設定し、差動デコーダ３０とトレリス・デコーダ４０をバイパスしてユニット５０へ復調器２５からの出力を提供するようにマルチプレクサ３５および４５を設定する。ステップ１２０において、ユニット５０によりＦＥＣロックが行われなかったことをコントローラ１７が判定すると、コントローラ１７はステップ１２５を実行して復調器２５を６４ＱＡＭ変調フォーマットに設定する。更に、コントローラ１７はステップ１２５において、デコーダ３０とデコーダ４０を設定して復調器２５からの出力を差動復号およびトレリス復号し、差動復号およびトレリス復号したデータをマルチプレクサ３５および４５経由でユニット５０へ提供する。

ステップ１３０において、ユニット５０によりＦＥＣロックが行われなかったことをコントローラ１７で判定すると、コントローラ１７はステップ１３５を実行して、２５６ＱＡＭ変調フォーマット・シンボル・コンステレーションに復調器２５を設定する。また、ステップ１３５において、コントローラ１７はデコーダ３０およびデコーダ４０をバイパスして復調器２５からの出力データをユニット５０へ提供するようにマルチプレクサ３５および４５を設定する。ステップ１４０で、ＦＥＣロックがユニット５０によって行われなかったことをコントローラ１７が判定した場合、コントローラ１７はステップ１４５を実行して復調器２５を２５６ＱＡＭ変調フォーマットに設定する。更に、コントローラ１７はステップ１４５で、デコーダ３０およびデコーダ４０を設定して復調器２５からの出力データを差動復号およびトレリス復号して、マルチプレクサ３５および４５を経由して差動復号およびトレリス復号されたデータをユニット５０へ提供する。

ＰＴＣの各々（ＰＴＣ０〜３２）についてステップ１１５〜１５０を反復した後で、ユニット５０がＦＥＣロックを行わなかったことをステップ１５０でコントローラ１７が判定すると、コントローラ１７は、ステップ１５５で、ユーザへシステムエラーの表示を提供する。これはパネルライトの点灯か、または再生装置７５での初期設定画面表示、または電話線で伝送するエラーメッセージまたは別の種類の障害表示の形をとることができる。しかし、ユニット５０がステップ１２０，１３０，１４０、または１５０でＰＴＣのいずれかについてＦＥＣロックを行う場合、コントローラ１７はステップ１６０を実行する。ステップ１６０では、コントローラ１７はＦＥＣロックが得られたＰＴＣについてキャリア・オフセット値、変調フォーマット（６４または２５６ＱＡＭのどちらか）、および符号化方式（トレリスまたは非トレリス符号化）を内部メモリに記憶する。ステップ１５５または１６０の完了後、図２の処理はステップ１６５で終了する。

コントローラ１７は図３の処理を用いて多数の物理送信チャンネル（ＰＴＣ）を含む入力信号からマスター・プログラム・ガイド（ＭＰＧ）を取り出す。図３の処理は図２の処理の後で特定のＰＴＣへシステム１２をチューニングするために使用される。しかし、図３の処理は新規ＭＰＧの取り出しが望まれる場合、たとえばエンコーダでの放送用符号化フォーマット変更後などにも用いることができる。

図３のステップ２００で開始した後、コントローラ１７はＭＰＧデータパケットについてマルチプレクサ４５（図１）からのデータ出力をサーチする。図１との関連ですでに説明したように、コントローラ１７は、ステップ２０５で、プロセッサ５５内部の内部レジスタにＭＰＧのＰＩＤ値をあらかじめロードしておく。プロセッサ５５はＭＰＧのＰＩＤ値をマルチプレクサ４５からのデータパケット入力のＰＩＤ値と照合し、識別したＭＰＧデータパケットを取り出す。ステップ２１０でのＭＰＧデータパケットの検出に続けて、コントローラ１７は、ステップ２４０で、プロセッサ５５により取り込まれたＭＰＧパケットを内部メモリへ転送する。コントローラ１７は完全で、有効、かつエラーのないＭＰＧが取り出され、復号され、内部メモリで組み立てられるまで、ステップ２４０の処理を継続する。コントローラ１７がステップ２４５において、完全で、有効、かつエラーのないＭＰＧを取り出したことを判定すると、図３の処理の実行が完了してステップ２６０で終了する。

ステップ２４５で、完全で有効かつエラーのないＭＰＧが取り出されなかったとコントローラ１７が判定すると、コントローラ１７はステップ２１５で次のＰＴＣを受信する、たとえば現在のＰＴＣが０の場合にはＰＴＣ番号１を受信するようにシステム１２を設定する。また、ステップ２１０でプロセッサ５５によりＭＰＧデータパケットが検出されない場合、コントローラ１７は同様にステップ２１５において次のＰＴＣを受信するようにシステム１２を設定する。しかし、ステップ２２０において、利用できる全部のＰＴＣをサーチしたが成功しなかったとコントローラ１７が判定した場合、コントローラ１７はステップ２３０でシステムエラーをユーザへ表示する。これはパネルライトの点灯か、または再生装置７５での初期設定画面表示、または電話線で伝送するエラーメッセージまたは別の種類の障害表示の形をとることができる。

ステップ２２０において、利用できる全部のＰＴＣをサーチしていないとコントローラ１７で判定した場合、コントローラ１７はステップ２２５において、ステップ２１５（図３）で選択したＰＴＣについて、すでに説明した図２のチューニング処理をステップ１１５（図２）から実行する。図２の処理のこの部分はステップ２１５（図３）で選択したＰＴＣへシステム１２をチューニングするために用いられる。ステップ２２５で、新規ＰＴＣへシステム１２をチューニングした後、コントローラ１７はステップ２０５から始まるＭＰＧを取り出すための図３の処理を反復する。図３の処理の実行は、ステップ２３０でのエラー表示の生成の後で、またはステップ２４５でＭＰＧの取り出しに成功した後のどちらかで、ステップ２６０で完了し終了する。

コントローラ１７は図４の処理を用いて多数の物理送信チャンネル（ＰＴＣ）と可変変調および符号化フォーマットを含む入力信号から表示のために選択したビデオ・チャンネルまたはプログラム・ガイド情報を提供する。図４の処理はたとえば図３の処理によってＭＰＧの取得後に用いられる。

図４のステップ３００で開始した後、コントローラ１７は、ステップ３０５で、遠隔操作ユニットから提供された選択情報から、ユーザがビデオ・チャンネルまたはプログラム・ガイドの視聴を要求したかを判定する。ビデオ・チャンネル（ＳＣ）が選択された場合、コントローラ１７はステップ３１０でどのＰＴＣで選択されたチャンネルＳＣが送信されているかをそれまでに記憶してあるＭＰＧ情報を用いて判定する。ステップ３１５において、システム１２が現在チューニングされているＰＴＣと選択されたチャンネルのＰＴＣが異なるかどうかコントローラ１７で判定する。選択されたチャンネルのＰＴＣが現在のＰＴＣとは異なる場合、コントローラ１７は、ステップ３２０で、要求されたＰＴＣのキャリア・オフセット値、変調フォーマット（６４または２５６ＱＡＭのどちらか）、および符号化方式（トレリスまたは非トレリス符号化のどちらか）でシステム１２を設定する。要求されたＰＴＣの変調フォーマットおよび符号化方式は記憶されているＭＰＧデータ内のパラメータからコントローラ１７によって決定される。要求されたＰＴＣのキャリア・オフセット値は、図２の取り出し処理でそれまでに決定された記憶されているオフセット・データからコントローラ１７によって得られる。

ステップ３２５において、コントローラ１７はすでに説明した図２のチューニング処理をステップ１１５（図２）から実行する。図２の処理のこの部分は、ステップ３１０（図３）で決定され、また選択されたビデオ・チャンネルＳＣが送信されているビデオＰＴＣへシステム１２をチューニングするために用いられる。しかし、ステップ３１５において、選択されたビデオ・チャンネルＳＣのＰＴＣが現在システム１２のチューニングされているＰＴＣと同一である場合、コントローラ１７はステップ３２０〜３２５をバイパスしてステップ３３０から処理を継続する。

ステップ３３０において、コントローラ１７はＭＰＧデータを用いてユーザが視聴するために選択したビデオ・チャンネルＳＣを含むパケットを識別する。図１との関連で説明したように、プロセッサ５５はマルチプレクサ４５によって提供された到着パケットのＰＩＤと、コントローラ１７によってプロセッサ５５内部の制御レジスタにあらかじめロードされているビデオ・チャンネルＳＣのＰＩＤ値とを照合する。このようにして、コントローラ１７により制御されているプロセッサ５５は、ステップ３３５で、ビデオ・チャンネルＳＣのパケットを取り出して、選択したビデオ・チャンネルＳＣプログラム内容を表わす圧縮ビデオおよびオーディオ・データを含むＭＰＥＧ互換データストリームに形成する。

ステップ３６５において、プロセッサ５５からの圧縮ビデオおよびオーディオ出力データは、コントローラ１７により指示された通り、ＭＰＥＧデコーダ６０により圧縮解除されてオーディオおよびビデオ・データをオーディオ・プロセッサ７０およびビデオ・プロセッサ６５へ提供する。更に、ステップ３６５では、プロセッサ６５と７０はユニット７５による再生に適するようにオーディオおよびビデオ信号をフォーマットする。図４の処理はステップ３７０で終了する。

しかし、ステップ３０５において、ビデオ受信機ユーザによる視聴のためにプログラム・ガイドが要求される場合、コントローラ１７はステップ３５０で特別プログラム・ガイド（ＳＰＧ）またはＭＰＧが要求されたかを判定する。ＭＰＧは全てのＰＴＣで送信されており選択されたビデオ・チャンネルのプログラムまたはＳＰＧを含むパケットを識別し組み立てるために要求された全ての情報を含む。これとは対照的に、ＳＰＧはオプションのガイドであり限定数のＰＴＣたとえばＰＴＣ＝０だけで送信される。更に、数個の異なるＳＰＧが存在することがあり個別のＳＰＧは選択されたビデオ・チャンネルだけについての情報を含むことがある。

図４の代表的な処理において、ＳＰＧはＰＴＣ０で送信されている。したがって、ステップ３５０においてＳＰＧが視聴のために要求された場合、コントローラ１７はステップ３６０において要求されたＰＴＣを０にセットし、すでに説明したように図４の処理の実行をステップ３１５から継続する。しかし、ステップ３５０において、ＭＰＧが視聴のために要求される場合、コントローラ１７はステップ３５５で内部メモリにそれまでに記憶してあるＭＰＧデータを取り出し、プロセッサ５５との関連で、ＭＰＧを表わすデータストリームを形成する。プロセッサ５５により提供された得られたＭＰＧを表わすデータストリームは、圧縮ビデオおよびオーディオ・データを含むＭＰＥＧ互換データストリームである。ステップ３６５において、プロセッサ５５からの圧縮ビデオおよびオーディオ出力データはＭＰＥＧデコーダ６０により圧縮解除されてオーディオ・プロセッサ７０およびビデオ・プロセッサ６５へオーディオおよびビデオ出力データを提供する。更に、ステップ３６５において、プロセッサ６５および７０はユニット７５による再生に適するようにオーディオおよびビデオ信号をフォーマットする。

本発明の原理は本明細書で説明しているようにＭＰＧを含むデータストリームの形成、符号化および送信にも適用される。本発明の原理はＰＴＣ全部についてと異なる放送用符号化フォーマットについて、個別のプログラムを含むパケットの識別ができるようにするチャンネル・マップ情報を含むＭＰＧの形成に適用される。本発明の原理は変調フォーマットおよび符号化方式を表わすパラメータを含むＭＰＧの形成にも同様に適用される。

本発明の原理にしたがって形成されたデータストリームは、たとえばビデオ・サーバ、または電話回線経由のＰＣ型通信を含む各種の用途において通信のために用いることができる。本発明の原理にしたがってＭＰＧを含むように形成されたビデオプログラム・データストリームは記憶媒体上に記録されて、他のサーバ、ＰＣ、または受信機へ送信または再放送される。更に、ビデオプログラムはたとえばトレリス符号化または非トレリス符号化された形で記憶することができる。

プログラムがトレリス符号化された形で記憶される場合、変調および符号化方式データを含み記憶されるプログラム・ガイド情報がプログラムの取り出しおよび再放送時に後続の受信機によるプログラムの復調および復号を容易にする。プログラムが非トレリス符号化された形で記憶される場合、記憶媒体からプログラムを取り出す時に、サーバはプログラム・ガイドで伝送される変調および符号化方式データにしたがってプログラムを変調またトレリス符号化することができる。プログラムは他の受信機へ再送信されて、受信機でプログラム・ガイド情報の変調および符号化方式データを用いてプログラムの復調および復号を容易にすることができる。同様に、ビデオ・サーバ型の、プログラムの再放送に関係する用途などでは、サーバはプログラム・ガイド情報にしたがって送信用にプログラム・データを再変調することがある。

図５はプログラム・ガイド情報を形成するためと放送用可変符号化フォーマットでの送信用にビデオプログラム・データストリーム内にプログラム・ガイド情報を取り込むための処理の流れ図を示す。図５のステップ４００で開始した後、ステップ４０５では、ＰＴＣの各々の送信で使用すべき変調フォーマットおよび符号化方式を表わすパラメータが生成される。ステップ４１０において、チャンネル・マップが生成されて、ＰＴＣの各々で送信しようとする個々のビデオプログラムとこれに付随するオーディオ・データを含むデータパケットを識別する。ステップ４１５では、ステップ４０５で生成された変調フォーマットと符号化方式を表わすパラメータがチャンネル・マップ内に組み込まれることで、ＰＴＣと特定の放送用符号化フォーマットおよび特定のビデオプログラムを連係させる。プログラム・ガイド・フォーマットは各種の方式とすることができる。たとえば、ＭＰＥＧシステム規格のセクション２．４．４で指定されているプログラム特有の情報（Program Specific Information：ＰＳＩ）要件に適合させたり、米国先進テレビジョンシステム委員会（ＡＴＳＣ）で準備したＨＤＴＶ送信用デジタル・テレビジョン規格、１９９５年４月１２日、の高品位テレビジョン（ＨＤＴＶ）信号規格に適合させることができる。これ以外にも、特定システムの専用またはカスタム要件にしたがって形成することができる。

ステップ４２０では、チャンネル・マップと変調フォーマットおよび符号化方式パラメータを含むプログラム・ガイド情報が形成される。プログラム・ガイド情報はステップ４２５で選択したビデオプログラム・データストリームに組み込まれてビデオ出力プログラムを形成する。ステップ４３０では、ビデオ出力プログラム・データは更に、別の装置たとえば受信機、ビデオ・サーバ、またはたとえば記憶媒体上に記録するための記憶装置などへの送信に適するように処理される。ステップ４３０で実行される処理はデータ圧縮リードソロモン符号化、インターリーブ化、スクランブル処理、オプションのトレリス符号化、差動符号化、および変調などの周知の符号化機能を含む。処理はステップ４３５で完了し終了する。

図１のアーキテクチャは排他的ではない。同じ目的を実現するために他のアーキテクチャを本発明の原理にしたがって導き出すこともできる。更に、図１のシステム１２のエレメントの機能と図２〜図５の処理ステップは、全体がまたは一部が、マイクロプロセッサのプログラムされた命令内に実装できる。更に、本発明の原理はＭＰＥＧまたはＭＰＥＧ非互換の電子プログラム・ガイドのあらゆる形態に適用されるものである。更に、開示したシステムでは放送用可変ＱＡＭ変調フォーマットおよびトレリスまたは非トレリス符号化データを受信するが、これは単なる例示である。本発明の原理は、任意のトレリス符号化だけではなく他の種類の信号符号化やＱＡＭだけではなくパルス振幅変調（ＰＡＭ）の態様を含む他の変調フォーマットを受信するシステムに応用することができる。

本発明の原理による、表示のための放送用可変符号化フォーマットの信号を復調および復号するための装置のブロック図である。 放送用可変符号化フォーマットの信号にフォワード・エラー訂正デコーダ・システムをチューニングための処理の流れ図である。 多数の物理的送信チャンネル（ＰＴＣ）を含む入力信号からマスター・プログラム・ガイド（ＭＰＧ）を取り出すための処理の流れ図である。 多数の物理的送信チャンネル（ＰＴＣ）を含む入力信号から表示用に選択したビデオ・チャンネルまたはプログラム・ガイド情報を提供するための処理の流れ図である。 プログラム・ガイド情報を形成し放送用可変符号化フォーマットにて送信のためビデオプログラム・データストリームにプログラム・ガイド情報を組み込む処理の流れ図である。

符号の説明

２０ 入力プロセッサ
２５ 復調器
３０ 差動デコーダ
３５ マルチプレクサ
４０ トレリス・デコーダ
４５ マルチプレクサ
１７ コントローラ
５０ バイト・マッパ／デインタリーバ／リードソロモン・デコーダ
５５ トランスポート・プロセッサ
６０ オーディオ／ビデオ・デコーダ
６５ ビデオ・プロセッサ
７０ オーディオ・プロセッサ
７５ ビデオ／オーディオ再生装置

Claims (2)

1. 複数の異なるフォーマットの一つで符号化されて複数の送信チャンネルの一つで送信されるビデオ情報を表わすデジタル・データストリームを受信する装置であって、
   前記複数の送信チャンネルから送信チャンネルを選択する制御手段を備え、
   前記制御手段は、復調フォーマットを選択するように復調器を操作し、少なくとも２つの異なる変調フォーマットが前記送信チャンネルを介してビデオ情報を送信するために使用され、前記制御手段が前記少なくとも２つの異なる変調フォーマットから前記変調フォーマットを選択し、
   前記制御手段は、前記選択された変調フォーマットを使用して前記送信チャンネルを受信するようにチューニング操作を制御し、
   前記制御手段は、有効データが前記選択された送信チャンネル上で受信されているか否かを決定し、
   前記制御手段は、前記有効データが受信されるまで前記復調器が前記送信チャンネルにチューニングするために、異なる変調フォーマットを選択するように前記変調フォーマットの選択を繰り返し、
   前記制御手段は、前記デジタル・データストリームを逆多重化する手段とともに動作して前記選択された送信チャンネルを介して送信されたプログラム・ガイド情報を取り込み、
   前記制御手段は、前記取り込んだプログラム・ガイド情報に応じて前記送信チャンネルに再チューニングする
   ことを特徴とする装置。
2. 前記変調フォーマットが変わる場合に、前記送信チャンネルは固定のバンド幅であることを特徴とする請求項１に記載の装置。

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