JP5075734B2 - Ip放送システムとそのip放送送信装置及びip放送端末装置 - Google Patents

Ip放送システムとそのip放送送信装置及びip放送端末装置 Download PDF

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Description

本発明は、IP網を利用して地上波ディジタル放送、衛星ディジタル放送で放送される複数のディジタルコンテンツあるいはコンテンツプロバイダから提供される複数のディジタルコンテンツを束ねて放送するIP放送システムに関する。
近年、IP網を利用して地上波ディジタル放送、衛星ディジタル放送で放送されるディジタルコンテンツ、あるいはコンテンツプロバイダから提供されるディジタルコンテンツを伝送するIP放送システムの構築が進められている(例えば特許文献1参照)。このシステムのディジタルコンテンツ伝送において、各放送チャンネルのクロックに対する同期は、映像信号を乱れなく視聴するために重要な要素となる。現在の地上波ディジタル放送、衛星ディジタル放送では、いずれも映像伝送にMPEG−2(Moving Picture Expert Group phase 2)を採用しており、エンコーダとデコーダの間の同期はPCR(Program Clock Reference)値により実現される。
PCR値は映像信号を伝送するためのTS(Transport Stream)パケットの27MHzのクロックに同期した信号であり、TSパケット内に書き込まれている。このPCR値をエンコーダ側のPLLに同期させてTSパケットに書き込むことで、映像信号を乱れなく伝送することが可能となる。PCR値を保つためには、受信側のクロックを放送チャンネルからのクロックに従属させるか、クロックの載せ替えが必要な場合はこのPCR値がとぎれないように置きかえる必要がある。
しかし、複数の放送チャンネルのディジタルコンテンツを伝送する場合、各放送チャンネルのクロックが各々独立のため、PCR値を保つためには、放送チャンネル毎にIPパケット化を行い、受信側で放送チャンネル毎にクロックを抽出してISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)またはISDB−S(Integrated Services Digital Broadcasting-Satellite)の信号処理を行い、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調後のRF(Radio Frequency)領域で合波することになる。つまり、1放送局毎に正確に放送局のクロックを抽出し、RF信号に戻した後に周波数軸上で合波して、テレビジョン受信機に送出する。
この場合、受信する放送チャンネルの数だけ、位相雑音の少ない電圧制御水晶発振器(VCXO:Voltage Controlled Xtal Oscillator)とクロック同期回路が必要となる。また、1放送チャンネル毎にISDB−TまたはISDB−Sの信号処理、OFDM変調を行う必要がある。これでは、回路規模が非常に大きくなってしまい、端末の大きさが大きくなり、また消費電力も増加する。
特開2007−104085号公報
上記したように既存の技術では、受信する放送チャンネルの数だけ、位相雑音の少ない発振器とクロック同期回路が必要となり、また、1放送チャンネル毎にISDB−TまたはISDB−Sの信号処理、変調を行う必要があるため、回路規模が非常に大きくなってしまい、端末の大型化、消費電力増大が問題となっている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、IP放送端末装置側の回路規模を少なくし、端末の小型、低消費電力、低コストを実現するIP放送システムとIP放送送信装置及びIP放送端末装置を提供することにある。
上記目的を達成するためにこの発明に係るIP放送システムは、複数のマルチメディアコンテンツそれぞれのTS(Transport Stream)パケットをそれぞれディジタル放送標準方式による複数の放送TSに変換し、フレーム化し、IP(インターネット・プロトコル)パケットに乗せてIPネットワークに送出するIP放送送信装置と、前記IPネットワークを介して伝送される前記IPパケットを受信して当該IPパケットから複数の放送TSを取り出し、変調し、放送用周波数帯に変換してテレビジョン受信端末に送出するIP放送端末装置とを具備し、前記IP送信装置は、前記複数のTSパケットの放送TSへの変換前後でクロックを同期させるようにしたことを特徴とする。
特に、上記IP放送送信装置は、同期クロックを生成するクロック生成手段と、前記複数のマルチメディアコンテンツのTSパケットをそれぞれディジタル放送標準方式の放送TSに変換する放送TS変換手段と、前記クロック生成手段で生成される同期クロックに前記複数のマルチメディアコンテンツそれぞれのTSパケットまたは放送TSを同期させて標準時刻情報を付け替える同期手段と、前記放送TS変換手段で変換された複数の放送TSをそれぞれ予め決められた伝送フレームに変換するフレーム化手段と、前記フレーム化手段で伝送フレームに変換された信号をそれぞれIPパケット化して順次IPネットワークに送出するIPパケット化手段と
を具備することを特徴とする。
また、上記IP放送端末装置は、前記IPネットワークから前記IP放送送信装置から送出されるIPパケットを受信する受信手段と、前記受信手段で受信されたIPパケットから前記複数の放送TSを取り出す放送TS抽出手段と、前記放送TS抽出手段で抽出された複数の放送TSをディジタル変調し、放送用周波数帯に変換してテレビジョン受信端末に送出する送信手段とを具備することを特徴とする。
この発明によれば、IP放送端末装置側の回路規模を少なくし、端末の小型、低消費電力、低コストを実現するIP放送システムとIP放送送信装置及びIP放送端末装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係るIP放送システムの一実施形態として、地上ディジタル放送を再送する場合の構成を示すブロック図である。図1において、IP放送送信装置(HE:ヘッドエンド)1は、受信アンテナ11で複数の放送チャンネルの信号を受けて、それぞれ放送チャンネル別に用意されるOFDM復調部121〜12nでMPEG−2のTSパケットを復調した後、クロック同期部13に送られ、クロック生成部14で独自に生成されるクロックに同期するように、個々のTSパケットに書き込まれているPCR値を書き換える。そして、クロック同期されたTSパケットに対し、ISDB−T処理部15でISDB−T標準方式の信号処理を行って、OFDMフレーム生成部16でOFDMフレーム化して各放送TSのフレーム先頭を合わせ、IPパケット化部17でIPパケットに乗せ込んでIPネットワーク2に送出する。
ここで、上記ISDB−T標準方式の信号処理は、具体的にはARIB_STD−B31の伝送路符号化部の構成に準じる。すなわち、図2に示すように、放送TSを外符号処理部152で誤り訂正用の外符号を付加した後、階層分割部153で複数階層(図では3階層)に分割する。各階層において、バイト→ビット変換処理1541、エネルギー拡散処理1542、遅延補正処理1543、ビット→バイト変換処理1544、バイトインターリーブ1545、バイト→ビット変換処理1546、キャリア変調処理(ビットインターリーブ、マッピング)1547の階層別信号処理を行った後、階層合成部155で各階層信号を合成し、時間インターリーブ処理部156で時間インターリーブを施し、周波数インターリーブ処理部157で周波数インターリーブを施す。この信号は、パイロット信号及びTMCC信号と共に前述のOFDMフレーム生成部16に送られる。
一方、IP放送端末装置3は、IPパケット処理部31でIPネットワーク2を介して伝送されるIPパケットを受信し、当該IPパケットに乗せられているOFDMフレーム信号を取り出す。そして、IPパケット処理部31で取り出された各チャンネルのOFDMフレーム信号をIFFT(逆フーリエ変換)処理部32で周波数領域から時間領域の信号に変換し、RF生成部33で所定の放送波周波数帯に変換してテレビジョン受信機(TV)4に向けて送出する。
すなわち、従来のシステム構成では、IP送信装置側で複数チャンネルのTS信号を放送チャンネル毎にIPパケットに乗せてIPネットワークに伝送し、端末装置側で受信したIPパケットから放送TSを取り出し、チャンネル別に分離して、それぞれクロック再生、ISDB−T標準方式への信号処理、OFDMフレーム化、RF再生、RF合成を行っているが、チャンネル別に互いに独立して処理をおこなわなければならないため、全てのチャンネルについて処理回路が必要となり、回路規模の大型化を避けられない。
これに対し、上記実施形態の構成では、IP放送送信装置1側で、各チャンネルの放送TSのクロックを同期化した上で、OFDMフレーム化の処理まで実行してIP伝送しているため、IP放送端末装置3側では単に受信したIPパケットから取り出される信号をそれぞれIFFTし周波数変換して送出すればよく、その回路規模は飛躍的に縮小されるようになる。
したがって、上記構成によるIP放送システムによれば、IP放送端末装置側の回路規模を縮小することができるので、端末装置の小型化、低消費電力化、低コスト化を実現することができる。
尚、上記実施形態では、ISDB−T処理部15の処理を周波数インターリーブまでとし、OFDMフレーム生成部16のOFDMフレーム化出力(図中(1))をIPパケット化し送出するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、周波数インターリーブの出力(図中(2))をIPパケット化して出力し、端末側でOFDMフレーム化処理以降を行うようにしてもよい。また、OFDMフレーム生成部16の出力をさらにIFFT処理部18で周波数領域の信号に変換しガードインターバル付加部19でマルチパス軽減のためのガードインターバルを付加した状態(図中(3))でIPパケット化して出力し、端末側で単にRF信号に周波数変換して送出するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、IP放送送信装置1において、独自のクロック生成部14を備えるものとしたが、当該クロックは非常に精度の高い発振器が要求される。そこで、図3に示すように、いずれかのチャンネルのOFDM復調部(図では12n)で得られるTSパケットからクロックを抽出し、PLL回路110によって内部クロックを抽出された放送信号中の再生クロックと位相比較して同期させることにより、比較的安価なクロック発振器を利用することができる。
このように、放送信号中のクロックを利用する場合、常に同一の放送チャンネルからクロックを抽出できるとは限らないので、図4に示すように、全チャンネル(任意の個数でもよい)のOFDM復調部121〜12nからクロックを切換スイッチ(SW)111で任意のチャンネルのOFDM復調出力を選択し、PLL回路110に入力すると効果的である。スイッチ111の切替のトリガとして、映像の受信断、クロックの入力断を用いる。
また、上記実施形態では、クロック同期をISDB−T処理前に行うようにしたが、図5に示すように、先に複数チャンネル処理の段階でISDB−T処理部151〜15nでISDB−T標準方式の放送TSに変換した後、クロック生成部14で生成されるクロックを用いてクロック同期部13で載せ替えによる同期処理を行うようにしてもよい。
尚、この構成においても、図6に示すように、いずれかのチャンネルのOFDM復調部(図では12n)で得られるTSパケットからクロックを抽出し、PLL回路110によって内部クロックを抽出された放送信号中の再生クロックと位相比較して同期させることにより、比較的安価なクロック発振器を利用することができる。
さらに、図7に示すように、全チャンネル(任意の個数でもよい)のOFDM復調部121〜12nからクロックを切換スイッチ(SW)111で任意のチャンネルのOFDM復調出力を選択し、PLL回路110に入力すると効果的である。
ところで、上記実施形態のOFDMフレーム化処理は、図8に示すように、各放送TS(ストリーム)をシンボル単位でシフトすることでフレームを一致させるようにしているが、この方法ではフレームを一致させるまでに時間がかかる。しかしながら、実際には個々の放送TSのフレームが完全一致していなくても、シンボル単位で揃っていれば受信側のIFFT処理は可能である。そこで、図9に示すように、各放送TSをシンボル単位で揃える。これにより、フレーム化の処理に要する時間を短縮することが可能となる。
上記実施形態は、地上ディジタル放送信号をIP放送システムで伝送する場合の構成を示したが、衛星ディジタル放送信号の場合も同様に実施可能である。以下、具体的に説明する。
図10はISDB−S標準方式の処理の流れを示すブロック図である。図10において、複数のMPEG−TSは、外符号誤り訂正(RS:リードソロモン)付加部51で誤り訂正用の外符号が付加され、フレーム構成部52で個々にフレーム化された後、エネルギー拡散部53でエネルギー拡散され、インターリーブ処理部54でインターリーブされ、内符号誤り訂正付加部55で誤り訂正用の内符号が付加されて変調処理部56に送られる。上記複数のMPEG−TSに与えられるTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)情報はTMCC信号生成部57でTMCC信号として生成され、TMCC伝送符号化部58で伝送符号化され、インターリーブ出力と共に内符号誤り訂正付加部55に送られ、信号中のTMCC領域に書き込まれる。上記変調処理部56は入力された信号を位相基準バースト信号生成部59で生成されるバースト信号に基づいて変調出力する。ここで、上記外符号誤り訂正付加部51、フレーム構成部52、エネルギー拡散部53、インターリーブ処理部54は、TMCC信号生成部で生成されるTMCC信号に基づいて処理される。
図11は、図10に示すISDB−S方式採用のIP放送システムの構成を示すブロック図である。図11において、IP放送送信装置6は、受信アンテナ61で受けた複数のトランスポンダ対応の衛星ディジタル放送信号を復調部621〜62nそれぞれによって個別に復調した後、クロック同期部63でクロック生成部64からのクロック信号に基づいて複数の復調信号の同期処理を行う。続いて、ISDB−S処理部65でISDB−S標準化方式に対応する信号を生成し、IPパケット化部66でIPパケットに載せ込んでIPネットワーク2に送出する。
一方、IP放送端末装置7は、IPネットワーク2を通じてIP放送送信装置6から送られてくるIPパケットを受け取ると、IPパケット処理部71でIPパケットからISDB−S標準化方式に対応する信号を取り出し、位相変調部72で位相基準バースト信号に基づき位相変調し、RF生成部73で衛星放送の中間周波数帯に周波数変換してテレビジョン受信機4に送出する。
上記構成によれば、地上ディジタル放送の場合と同様に、IP放送送信装置6側で、各衛星放送TSのクロックを同期化しISDB−S放送TSに変換した上でIP伝送しているため、IP放送端末装置7側では単に受信したIPパケットから取り出される信号をそれぞれ位相変調し周波数変換して衛星放送波として送出すればよく、その回路規模は飛躍的に縮小されるようになる。
したがって、上記構成によるIP放送システムによれば、IP放送端末装置側の回路規模を縮小することができるので、端末装置の小型化、低消費電力化、低コスト化を実現することができる。
尚、ISDB−Sの場合も、TSDB−Tの場合と同様に、図3〜図9で説明したバリエーションを適用することができる。
ところで、上記実施形態では、いずれもディジタル放送信号をIP網を介して各端末装置に伝送する場合について説明したが、伝送コンテンツは必ずしもディジタル放送信号に限定されるものではない。例えば、コンテンツプロバイダから提供される複数のコンテンツのMPEG−TSを互いに同期化して伝送する場合にも適用可能である。
その他、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
本発明に係るIP放送システムの一実施形態として、地上ディジタル放送を再送する場合の構成を示すブロック図。 図1に示す実施形態のISDB−T処理部の具体的な構成を示すブロック図。 図1に示す実施形態において、クロック生成の他の実施例を示すブロック図。 図3に示す実施例において、クロック生成の変形例を示すブロック図。 本発明に係るIP放送システムの地上ディジタル放送を再送する場合の他の実施形態の構成を示すブロック図。 図5に示す実施形態において、クロック生成の他の実施例を示すブロック図。 図6に示す実施例において、クロック生成の変形例を示すブロック図。 図1及び図5に示す実施形態のOFDMフレーム化処理の一例を示す図。 図1及び図5に示す実施形態のOFDMフレーム化処理において処理時間を短縮する場合の例を示す図。 本発明に適用されるISDB−S標準方式の処理の流れを示すブロック図。 本発明に係るIP放送システムの一実施形態として、衛星ディジタル放送を再送する場合の構成を示すブロック図。
符号の説明
1…IP放送送信装置(HE)、11…受信アンテナ、121〜12n…OFDM復調部、13…クロック同期部、14…クロック生成部、15…ISDB−T処理部、152…外符号処理部、153…階層分割部、1541…バイト→ビット変換処理、1542…エネルギー拡散処理、1543…遅延補正処理、1544…ビット→バイト変換処理、1545…バイトインターリーブ、1546…バイト→ビット変換処理、1547…キャリア変調処理、155…階層合成部、156…時間インターリーブ処理部、157…周波数インターリーブ処理部、16…OFDMフレーム生成部、17…IPパケット化部、18…IFFT処理部、19…ガードインターバル付加部、110…PLL回路、111…切換スイッチ(SW)、
2…IPネットワーク、
3…IP放送端末装置、31…IPパケット処理部、32…IFFT処理部、33…RF生成部、
4…テレビジョン受信機(TV)、
51…外符号誤り訂正付加部、52…フレーム構成部、53…エネルギー拡散部、54…インターリーブ処理部、55…内符号誤り訂正付加部、56…変調処理部、57…TMCC信号生成部、58…TMCC伝送符号化部、55…内符号誤り訂正付加部、
6…IP放送送信装置、61…受信アンテナ、621〜62n…復調部、63…クロック同期部、64…クロック生成部、65…ISDB−S処理部、66…IPパケット化部、
7…IP放送端末装置、71…IPパケット処理部、72…位相変調部、73…RF生成部。

Claims (12)

  1. 複数のマルチメディアコンテンツそれぞれのTS(Transport Stream)パケットをそれぞれディジタル放送標準方式による複数の放送TSに変換し、フレーム化し、IP(インターネット・プロトコル)パケットに乗せてIPネットワークに送出するIP放送送信装置と、
    前記IPネットワークを介して伝送される前記IPパケットを受信して当該IPパケットから複数の放送TSを取り出し、変調し、放送用周波数帯に変換してテレビジョン受信端末に送出するIP放送端末装置と
    を具備し、
    前記IP送信装置は、
    同期クロックを生成するクロック生成手段と、
    前記複数のマルチメディアコンテンツのTSパケットをそれぞれディジタル放送標準方式の放送TSに変換する放送TS変換手段と、
    前記クロック生成手段で生成される同期クロックに前記複数のマルチメディアコンテンツそれぞれのTSパケットまたは放送TSを同期させて標準時刻情報を付け替える同期手段と、
    前記放送TS変換手段で変換された複数の放送TSをそれぞれ予め決められた伝送フレームに変換するフレーム化手段と、
    前記フレーム化手段で伝送フレームに変換された信号をそれぞれIPパケット化して順次IPネットワークに送出するIPパケット化手段と
    を備えることを特徴とするIP放送システム。
  2. 前記フレーム化手段は、前記複数の放送TSをシンボル単位で揃えることを特徴とする請求項1記載のIP放送システム。
  3. 請求項1記載のIP放送システムに用いられるIP放送送信装置であって、
    同期クロックを生成するクロック生成手段と、
    前記複数のマルチメディアコンテンツのTSパケットをそれぞれディジタル放送標準方式の放送TSに変換する放送TS変換手段と、
    前記クロック生成手段で生成される同期クロックに前記複数のマルチメディアコンテンツそれぞれのTSパケットまたは放送TSを同期させて標準時刻情報を付け替える同期手段と、
    前記放送TS変換手段で変換された複数の放送TSをそれぞれ予め決められた伝送フレームに変換するフレーム化手段と、
    前記フレーム化手段で伝送フレームに変換された信号をそれぞれIPパケット化して順次IPネットワークに送出するIPパケット化手段と
    を具備することを特徴とするIP放送システムのIP放送送信装置。
  4. 前記フレーム化手段は、前記複数の放送TSをシンボル単位で揃えることを特徴とする請求項記載のIP放送システムのIP放送送信装置。
  5. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの地上ディジタル放送波であるとき、
    前記複数の放送チャンネルの地上ディジタル放送波を受信する受信手段と、前記複数の放送チャンネルの放送波受信信号をOFDM(0rthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)復調して各チャンネルのTSパケットを取り出す復調手段と
    をさらに具備し、
    前記クロック生成手段は、前記復調手段で得られた複数の放送チャンネルのTSパケットのいずれかのクロックを同期クロックとして再生し、
    前記放送TS変換手段は、地上ディジタル放送標準方式の放送TSに変換するものとし、
    前記フレーム化手段は、OFDMフレームに変換することを特徴とする請求項記載のIP放送システムのIP放送送信装置。
  6. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの衛星ディジタル放送波であるとき、
    前記複数の放送チャンネルの衛星ディジタル放送波を受信する受信手段と、前記複数の放送チャンネルの放送波受信信号をディジタル復調して各チャンネルの衛星ディジタル放送信号のTSパケットを取り出す復調手段とをさらに備え、
    前記クロック生成手段は、前記復調手段で得られた複数の放送チャンネルのTSパケットのいずれかのクロックを同期クロックとして再生し、
    前記放送TS変換手段は、衛星ディジタル放送標準方式の信号に変換することを特徴とする請求項記載のIP放送システムのIP放送送信装置。
  7. 請求項1記載のIP放送システムに用いられるIP放送端末装置であって、
    前記IPネットワークから前記IP放送送信装置から送出されるIPパケットを受信する受信手段と、
    前記受信手段で受信されたIPパケットから前記同期された複数の放送TSを取り出す放送TS抽出手段と、
    前記放送TS抽出手段で抽出された複数の放送TSをディジタル変調し、放送用周波数帯に変換してテレビジョン受信端末に送出する送信手段と
    を具備することを特徴とするIP放送システムのIP放送端末装置。
  8. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの地上ディジタル放送波であるとき、
    送信手段は、前記複数の放送TSを周波数領域から時間領域の信号に変換し送出することを特徴とする請求項記載のIP放送システムのIP放送端末装置。
  9. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの衛星ディジタル放送波であるとき、
    送信手段は、前記複数の放送TSをディジタル位相変調し送出することを特徴とする請求項記載のIP放送システムのIP放送端末装置。
  10. 請求項2記載のIP放送システムに用いられるIP放送端末装置であって、
    前記IPネットワークから前記IP放送送信装置から送出されるIPパケットを受信する受信手段と、
    前記受信手段で受信されたIPパケットから、前記シンボル単位で揃えられた複数の放送TSを取り出す放送TS抽出手段と、
    前記放送TS抽出手段で抽出された複数の放送TSをディジタル変調し、放送用周波数帯に変換してテレビジョン受信端末に送出する送信手段と
    を具備することを特徴とするIP放送システムのIP放送端末装置。
  11. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの地上ディジタル放送波であるとき、
    送信手段は、前記複数の放送TSを周波数領域から時間領域の信号に変換し送出することを特徴とする請求項10記載のIP放送システムのIP放送端末装置。
  12. 前記複数のマルチメディアコンテンツが複数の放送チャンネルの衛星ディジタル放送波であるとき、
    送信手段は、前記複数の放送TSをディジタル位相変調し送出することを特徴とする請求項10記載のIP放送システムのIP放送端末装置。
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