JP5632711B2 - 送信装置、受信装置及び伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、映像信号等を符号化し、ＩＰパケットに格納して伝送するシステムにおいて、受信装置におけるデコーダのクロックを、送信装置におけるエンコーダのクロックに同期させるクロックリカバリに関するものである。

従来、デジタル放送で放送されるデジタルコンテンツを伝送するために、符号化及び復号を行う伝送システムの構築が進められている。このデジタル放送の伝送システムでは、送信装置が、映像信号等をＭＰＥＧ−２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ−ｐｈａｓｅ ２）等の技術により圧縮符号化し、受信装置が、その圧縮符号化データを復号しモニタに出力する。これにより、視聴者は、映像及び音声を視聴することができる。

しかしながら、この伝送システムにおいて、送信装置において符号化を行うエンコーダのクロックと、受信装置において復号を行うデコーダのクロックとが同期していない場合には、受信装置においてバッファアンダーフローまたはバッファオーバーフローが起こり、映像等のスキップまたはリピートが発生してしまう。そこで、各放送チャンネルのクロックに対する同期は、視聴者が映像または音声を高品質に視聴するための重要な要素になっており、様々な対策が講じられている。

例えば、ＭＰＥＧ−２ ＳｙｓｔｅｍｓにおけるＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ：トランスポートストリーム）では、受信装置におけるデコーダのクロックを、送信装置におけるエンコーダのクロックに同期させるクロックリカバリのために、ＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ：プログラム時刻基準値）が用いられている（非特許文献１を参照）。具体的には、送信装置は、送信側の２７ＭＨｚのクロックによるカウンタ値に基づいて、ＰＣＲを一定間隔で生成し、ＴＳパケットに格納して受信装置へ送信する。受信装置は、送信装置からＰＣＲを含むＴＳパケットを受信し、ＰＣＲに基づいて、受信側のクロックを送信側のクロックに同期させる。

ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２２２．０｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１，２０００，"Information Technology − Generic coding of moving pictures and associated audio information：Systems．"

このように、ＭＰＥＧ−２ ＴＳでは、クロックリカバリを行うために、エンコーダのクロックを周期的にサンプルし、サンプルした値を含むＴＳパケットを伝送する。この場合、ＴＳパケットは、伝送間隔が変動しないようにする必要がある。これは、ＰＣＲが、２７ＭＨｚのクロックによるカウンタ値に基づいて生成されるため、送信装置によりＰＣＲが生成されるタイミングと、受信装置によりＰＣＲを用いてクロックの同期処理が行われるタイミングとを同じにする必要があるからである。

しかしながら、ＩＰパケットを送受信するＩＰ網のように、パケット間隔が不定であって、伝送遅延変動が発生する伝送環境においては、送信装置から受信装置へ伝送されるＩＰパケットの間隔を一定に保つことができない。このため、このような伝送環境では、ＰＣＲを用いてクロックリカバリを行うことが困難であった。また、ＭＰＥＧ−２ ＴＳでは、１００ミリ秒以下の間隔でＰＣＲを生成して伝送することから、オーバーヘッドが発生していた。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パケット間隔が不定で、伝送遅延変動が発生する伝送環境においても、クロックリカバリを確実に実現可能な送信装置、受信装置及び伝送システムを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、送信側の発振器のクロックにより生成したカウンタ値に基づいて時刻情報を生成し、前記時刻情報をパケットに格納して送信する送信装置と、前記パケットを受信し、前記パケットに含まれる時刻情報に基づいて、受信側の発振器のクロックを前記送信側の発振器のクロックに同期させる受信装置と、により構成される伝送システムにおける前記送信装置であって、所定のクロックによりカウンタ値を生成する発振器と、当該送信装置及び前記受信装置が共通に参照可能な参照時刻情報を生成する参照時刻生成部と、前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて時刻情報を生成し、前記時刻情報、及び前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記受信側の発振器のクロックの周波数を補正して前記受信側の発振器のクロックを当該送信側の前記発振器のクロックに同期させるための前記時刻情報及び参照時刻情報を含むパケットを送信するパケット生成送信部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の送信装置において、さらに、所定の信号を入力し、前記信号を符号化し、所定単位のアクセスユニットとして出力するエンコーダを備え、前記パケット生成送信部が、前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて、前記エンコーダにより出力されたアクセスユニットの復号時刻を示す時刻情報を生成する、ことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の送信装置において、前記パケット生成送信部が、前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて、前記エンコーダから入力した現時点におけるアクセスユニットの復号時刻と、前記エンコーダから入力した直前の時点におけるアクセスユニットの復号時刻との間の差分を時刻情報として生成する、ことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２または３に記載の送信装置において、前記パケット生成送信部が、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントである場合、前記時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントでない場合、前記時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項２または３に記載の送信装置において、前記パケット生成送信部が、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントである場合、その数をカウントし、前記カウンタ値が所定間隔の値のときに、前記時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記カウンタ値が前記所定間隔の値でないときに、前記時刻情報をパケットに格納し、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントでない場合、前記時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項４または５に記載の送信装置において、前記パケット生成送信部が、前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて第１の時刻情報を生成し、前記カウンタ値に基づいて前記第１の時刻情報よりも精度の低い第２の時刻情報を生成し、前記第１の時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記第２の時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする。

さらに、請求項７の発明は、請求項１から６までのいずれか一項に記載の送信装置により送信されたパケットを受信する受信装置であって、所定のクロックによりカウンタ値を生成する発振器と、前記送信装置及び当該受信装置が共通に参照可能な参照時刻情報を生成する参照時刻生成部と、前記パケットから時刻情報及び参照時刻情報を取り出し、前記取り出した時刻情報、前記取り出した参照時刻情報、前記発振器により生成されたカウンタ値、及び前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報に基づいて、前記送信装置の発振器により生成されるカウンタ値に同期する参照カウンタ値を算出する参照カウンタ値算出部と、を備え、前記参照カウンタ値算出部が、現時点のパケットから取り出した参照時刻情報と直前のパケットから取り出した参照時刻情報との間の時刻差、前記現時点にて前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報と前記直前の時点にて前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報との間の時刻差、前記現時点のパケットから取り出した時刻情報と前記直前のパケットから取り出した時刻情報との間の時刻差、及び前記直前の時点にて算出した参照カウンタ値に基づいて、前記現時点の参照カウンタ値を算出し、前記発振器が、前記生成するカウンタ値と、前記参照カウンタ値算出部により算出された参照カウンタ値とが一致するように、前記クロックの周波数を補正する、ことを特徴とする。

さらに、請求項８の発明は、請求項１に記載の送信装置と請求項７に記載の受信装置とにより構成される伝送システムにある。

以上のように、本発明によれば、映像信号等の時刻と、送信装置及び受信装置が共通に参照可能な時刻とを対にして同一のパケットに格納し、送受信するようにした。これにより、パケット間隔が不定で、伝送遅延変動が発生する伝送環境においても、クロックリカバリを確実に実現することができる。また、クロックリカバリのために、ＰＣＲのような特別なサンプル値を生成して送受信する必要がないから、クロックリカバリのためのオーバーヘッドを抑えることができる。さらに、映像信号等の時刻と、送信装置及び受信装置が共通に参照可能な時刻とを対にして同一のパケットに格納するときのみ、高精度の時刻を映像信号等の時刻に設定することにより、クロックリカバリのための情報量を抑え、クロックリカバリのためのオーバーヘッドを抑えることができる。

本発明の実施形態による送信装置及び受信装置を含む伝送システムの概略構成を示す全体図である。 本発明の実施形態による送信装置の構成を示すブロック図である。 ＭＵ（Ｍｅｄｉａ Ｕｎｉｔ：メディアユニット）生成部の処理を示すフローチャートである。 ＭＵの構成を説明する図である。 カウンタ値の差分が設定されるＤＴＳ及びＣＴＳの例を説明する図である。 本発明の実施形態による受信装置の構成を示すブロック図である。 ＭＵ復元部の処理を示すフローチャートである。 参照カウンタ値算出部の処理を示すフローチャートである。 参照カウンタ値算出部の処理を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔伝送システム〕
まず、本発明の実施形態による送信装置及び受信装置を含む伝送システムについて説明する。図１は、伝送システムの概略構成を示す全体図である。この伝送システムは、送信装置１、受信装置２及び放送ネットワーク／通信回線３を備えて構成される。放送ネットワーク／通信回線３は、放送ネットワークまたはインターネット等の通信回線の伝送路である。放送ネットワーク／通信回線３が放送ネットワークの伝送路である場合、送信装置１から送信されたＩＰパケットを含む放送波は、放送ネットワークの伝送路を介して受信装置２へ送信される。また、放送ネットワーク／通信回線３が通信回線の伝送路である場合、送信装置１及び受信装置２は、インターネット等の通信回線の伝送路を介して接続され、送信装置１から送信されたＩＰパケットは、通信回線の伝送路を介して受信装置２へ送信される。

送信装置１は、映像信号、音声信号等の非圧縮信号を入力し、エンコーダにて、Ｈ．２６４／ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ等の映像符号化方式またはＭＰＥＧ−４ ＨＥ−ＡＡＣ等の音声符号化方式を用いて符号データを生成する。また、送信装置１は、エンコーダにて、発信器（ＣＬＫｅ）のクロックによるカウンタ値に基づいて、受信装置２において符号データを復号する時刻（ＤＴＳ：Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ：復号時刻）及び復号した信号を出力／提示して表示する時刻（ＣＴＳ：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ：合成時刻）を生成し、符号データにＤＴＳ及びＣＴＳを付加する。そして、送信装置１は、ＤＴＳ及びＣＴＳが付加された符号データをＩＰパケットに格納し、放送ネットワーク／通信回線３を介して受信装置２へ送信する。

送信装置１は、ＤＴＳ及びＣＴＳの基準となる、発振器のエンコーダクロックに基づいて動作する。具体的には、発振器のクロックの周波数は２７ＭＨｚであり、発振器は、１秒間に27,000,000だけ進む値をカウントし、カウンタ値をエンコーダへ出力する。エンコーダは、発振器からカウンタ値を入力し、このカウンタ値を９０ＫＨｚ（２７ＭＨｚよりも精度の低い周波数）でサンプルした値、つまり、１秒間に90,000だけ進む値（１秒間に27,000,000だけ進む値よりも精度の低い値）に基づいて、ＤＴＳ及びＣＴＳを生成する。

本発明の実施形態では、送信装置１は、符号データにＤＴＳ及びＣＴＳを付加する際に、送信装置１及び受信装置２において共通に参照可能な時刻、例えばＵＴＣ（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｉｍｅ：協定世界時、以下、ＵＴＣ時刻という。）も付加し、ＤＴＳ及びＣＴＳに加えてＵＴＣ時刻が付加された符号データをＩＰパケットに収容し、受信装置２へ送信する。

尚、非圧縮信号が映像信号の場合、符号データの復号順序と出力／提示順序が異なることから、一般に、ＤＴＳ及びＣＴＳの両方が、映像信号の符号データに付加される。これに対し、非圧縮信号が音声信号の場合、符号データの復号順序と出力／提示順序が一致することから、ＣＴＳを省略し、ＤＴＳのみが音声信号の符号データに付加される。この場合、復号時刻が出力／提示時刻となる。

受信装置２は、放送ネットワーク／通信回線３を介してＩＰパケットを受信し、デコーダにて、ＩＰパケットに格納された符号データを取り出し、発振器（ＣＬＫｄ）のクロックに基づいて時刻をカウントし、その時刻が、符号データに付加されたＤＴＳのときに復号を行い、ＣＴＳのときに信号の出力／提示を行う。

発振器のクロックの周波数は２７ＭＨｚであり、発振器は、１秒間に27,000,000だけ進む値をカウントし、カウンタ値をデコーダへ出力する。デコーダは、発振器からカウンタ値を入力し、このカウンタ値を９０ＫＨｚでサンプルした値、つまり、１秒間に90,000だけ進む値に基づいて時刻をカウントし、ＤＴＳ及びＣＴＳのタイミングを判断して復号処理及び出力/提示処理を行う。

ここで、受信装置２において、受信したＩＰパケットのバッファアンダーフローまたはバッファオーバーフローの発生を抑え、復号及び出力／提示を長時間に渡り安定して行うためには、送信装置１に備えた発振器のクロックの周波数と、受信装置２に備えた発振器のクロックの周波数とを同じにする必要がある。つまり、両周波数を同一にするための制御が必要になり、この制御がクロックリカバリと呼ばれる。

本発明の実施形態では、受信装置２は、符号データに付加されたＵＴＣ時刻に基づいて、受信装置２に備えた発振器のクロックの周波数を、送信装置１に備えた発振器のクロックの周波数に一致させる。つまり、送信装置１及び受信装置２において参照可能なＵＴＣ時刻を用いて、クロックリカバリを実現する。

〔送信装置〕
次に、図１に示した送信装置１について説明する。図２は、送信装置１の構成を示すブロック図である。この送信装置１は、発振器１０、システムタイム生成部（参照時刻生成部）１１、エンコーダ１２、ＭＵ生成部１３、ＡＴＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｃｈｅｍｅ）パケット生成部１４及びＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５を備えている。ＭＵ生成部１３、ＡＴＳパケット生成部１４及びＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５は、パケット生成送信部を構成する。以下、非圧縮信号が映像信号の場合において、映像コンポーネントを処理する例を説明する。

発振器１０は、２７ＭＨｚのクロックを用いて、１秒間に27,000,000だけ進む値をカウントし、カウンタ値をＭＵ生成部１３に出力する。システムタイム生成部１１は、送信装置１及び受信装置２において参照可能なＵＴＣ時刻を生成し、ＵＴＣ時刻をＭＵ生成部１３に出力する。

エンコーダ１２は、映像信号である非圧縮信号を入力し、符号化を行い、符号データのフレームまたはスライス等の符号化単位毎に、符号データからＡＵ（Ａｃｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ：アクセスユニット）を生成し、ＡＵをＭＵ生成部１３に出力する。

ＭＵ生成部１３は、エンコーダ１２からＡＵを入力すると共に、発振器１０からカウンタ値を入力し、システムタイム生成部１１からＵＴＣ時刻を入力し、ＡＵからＭＵを生成してＡＴＳパケット生成部１４に出力する。ＭＵは、１つのＡＵを単位としてＡＵが格納されたユニットである。具体的には、ＭＵ生成部１３は、入力したカウンタ値に基づいて９０ＫＨｚでサンプルした値を生成し、つまり、１秒間に90,000だけ進む値を生成する。そして、ＭＵ生成部１３は、このカウンタ値に基づいてＤＴＳ及びＣＴＳを生成し、ＡＵにＤＴＳ及びＣＴＳを付加してＭＵを生成し、さらに、ＡＵがランダムアクセスポイントの場合、ＤＴＳを生成したときに入力したＵＴＣ時刻（ＤＴＳを指す瞬間のＵＴＣ時刻）を参照時刻（Ｒｅｆｔｉｍｅ）に設定し、ＡＵに参照時刻も付加してＭＵを生成する。尚、ＭＵ生成部１３は、ＣＴＳを生成したときに入力したＵＴＣ時刻を参照時刻に設定するようにしてもよい。

ここで、ランダムアクセスポイントとは、復号を開始することができるＡＵ、すなわち、それ以前のＡＵとの間で符号の相関がないＡＵをいう。映像信号のＡＵには、そのＡＵから復号を開始することができるＡＵと、復号を開始することができないＡＵとがある。ランダムアクセスポイントは、前者のＡＵであり、それより以前のＡＵを参照することなく独立して符号化されたＡＵである。Ｈ．２６４／ＡＶＣでは、ランダムアクセスポイントのＡＵとして、ＩＤＲ（Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｒｅｆｒｅｓｈ）フレームのＡＵが該当する。また、ランダムアクセスポイントでないＡＵとして、Ｐ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）フレーム及びＢ（Ｂｉ−ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）フレームのＡＵが該当する。尚、音声信号のＡＵは、一般に、全てランダムアクセスポイントのＡＵである。

図３は、ＭＵ生成部１３の処理を示すフローチャートである。ＭＵ生成部１３は、エンコーダ１２からＡＵを入力し（ステップＳ３０１）、発振器１０から入力したカウンタ値に基づいてＤＴＳ及びＣＴＳを生成する（ステップＳ３０２）。そして、ＭＵ生成部１３は、ＤＴＳ及びＣＴＳをＡＵに付加する（ステップＳ３０３）。

ＭＵ生成部１３は、入力したＡＵがＩ（Ｉｎｔｒａ）フレーム（Ｈ．２６４／ＡＶＣの場合、ＩＤＲフレーム）であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ＭＵ生成部１３は、ステップＳ３０４において、ＡＵがＩフレームであると判定した場合（ステップＳ３０４：Ｙ）、入力したＡＵはランダムアクセスポイントであるとして（ステップＳ３０５）、ＤＴＳを生成したときのＵＴＣ時刻を参照時刻に設定し、参照時刻をＡＵに付加する（ステップＳ３０６）。そして、ＭＵ生成部１３は、ＤＴＳ、ＣＴＳ、参照時刻及びＡＵからなるＭＵを生成し（ステップＳ３０７）、ＭＵをＡＴＳパケット生成部１４に出力する（ステップＳ３１０）。

一方、ＭＵ生成部１３は、ステップＳ３０４において、ＡＵがＩフレームでないと判定した場合（ステップＳ３０４：Ｎ）、入力したＡＵはランダムアクセスポイントでないと判断する（ステップＳ３０８）。そして、ＭＵ生成部１３は、ＤＴＳ、ＣＴＳ及びＡＵからなるＭＵを生成し（ステップＳ３０９）、ＭＵをＡＴＳパケット生成部１４に出力する（ステップＳ３１０）。

尚、送信装置１が入力する非圧縮信号が音声信号の場合、全てのＡＵはＩフレームである。そこで、ＭＵ生成部１３は、入力したＡＵをカウントし、そのカウンタ値が所定間隔の値のときに（例えば、ＡＵを３０回入力する毎に）、ＤＴＳを生成したときのＵＴＣ時刻を参照時刻に設定し、参照時刻をＡＵに付加する。また、ＭＵ生成部１３は、そのカウンタ値が所定間隔の値でないときには、参照時刻をＡＵに付加しない。

図４は、ＭＵ生成部１３により生成されるＭＵの構成を説明する図である。図４に示すように、ＭＵ生成部１３において２種類のＭＵが生成される。第１のＭＵは、ＤＴＳ、ＣＴＳ、Ｒｅｆｔｉｍｅ（すなわち参照時刻）及びＡＵにより構成され、第２のＭＵは、ＤＴＳ、ＣＴＳ及びＡＵにより構成される。第１のＭＵは、ランダムアクセスポイントのＡＵのときに生成されるユニットであり、第２のＭＵは、ランダムアクセスポイントでないＡＵのときに生成されるユニットである。つまり、図４の左から１番目のＭＵでは、ＡＵ１がランダムアクセスポイントであるため、ＤＴＳ１、ＣＴＳ１、Ｒｅｆｔｉｍｅ１が付加されている。２〜４番目のＭＵでは、ＡＵがランダムアクセスポイントでないため、Ｒｅｆｔｉｍｅが付加されず、ＤＴＳ及びＣＴＳのみが付加されている。また、５番目のＭＵでは、ＡＵ２がランダムアクセスポイントであるため、ＤＴＳ２、ＣＴＳ２、Ｒｅｆｔｉｍｅ２が付加されている。

尚、ＭＵ生成部１３は、参照時刻であるＲｅｆｔｉｍｅとして、システムタイム生成部１１からのＵＴＣ時刻を設定するようにしたが、必ずしもＵＴＣ時刻である必要はない。例えば、ＭＵ生成部１３は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）から時刻を取得し、このＧＰＳによる時刻を参照時刻に設定するようにしてもよい。要するに、ＭＵ生成部１３は、送信装置１及び受信装置２のいずれもが共通に参照でき、それぞれのシステムタイムを校正できる時刻を参照時刻に設定すればよい。

（ＤＴＳ）
図２に戻って、前述のとおり、ＭＵ生成部１３は、２７ＭＨｚのクロックにて生成されたカウンタ値を発振器１０から入力し、このカウンタ値に基づいて９０ＫＨｚでサンプルした値のカウンタ値を生成する。そして、ＭＵ生成部１３は、例えば、前回入力したＡＵ（直前のＡＵ）のタイミングにおけるカウンタ値と、今回入力したＡＵ（現時点のＡＵ）のタイミングにおけるカウンタ値との間の差分値を算出し、この差分値を、現時点のＡＵに対するＤＴＳに設定する。このようにして、ＤＴＳが生成される。

図５は、カウンタ値の差分が設定されるＤＴＳ及びＣＴＳの例を説明する図である。図５に示すように、ＤＴＳは、直前のＡＵにおける復号時刻に対する、現時点のＡＵにおける復号時刻の差分をカウンタ値で記載したデータである。ＣＴＳは、現時点のＡＵにおけるＤＴＳに対し、どれだけの時間を空けるかをカウンタ値で記載したデータである。ＤＴＳに設定された2,698は、90,000×30/1001にて表される。これは、１秒間に29.97フレームが表示される画像の場合の例を示している。受信装置２において、復号処理は、ＡＵ１→ＡＵ２→ＡＵ３→ＡＵ４の順番に行われるが、出力／提示処理は、ＡＵ１→ＡＵ３→ＡＵ４→ＡＵ２の順番に行われる。

尚、ＭＵ生成部１３は、カウンタ値におけるＡＵ毎の差分値をＤＴＳに設定するようにしたが、差分値ではなくカウンタ値そのものをＤＴＳに設定するようにしてもよい。

図２に戻って、ＡＴＳパケット生成部１４は、ＭＵ生成部１３からＭＵを入力し、放送ネットワーク／通信回線３における伝送路のＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｕｎｉｔ）の大きさに収まるように、ＭＵをＡＴＳパケットに分割し、ＡＴＳパケットをＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５に出力する。例えば、ＡＴＳパケット生成部１４は、放送ネットワーク／通信回線３が高度ＢＳデジタル放送の伝送路の場合、４ＫＢ程度の大きさになるように、ＭＵをＡＴＳパケットに分割し、放送ネットワーク／通信回線３がインターネットの伝送路の場合、１．５ＫＢ以下の大きさになるように、ＭＵをＡＴＳパケットに分割する。

ＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５は、ＡＴＳパケット生成部１４からＡＴＳパケットを入力し、ＡＴＳパケットにＩＰ／ＵＤＰヘッダを付加してＩＰパケットを生成する。そして、ＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５は、放送ネットワーク／通信回線３が放送ネットワークの伝送路の場合、ＩＰパケットを含む放送波を生成し、受信装置２へ送信する。また、ＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５は、放送ネットワーク／通信回線３がインターネットの伝送路の場合、生成したＩＰパケットを、ＩＰのプロトコルにより放送ネットワーク／通信回線３を介して受信装置２へ送信する。

以上のように、本発明の実施形態による送信装置１によれば、ＭＵ生成部１３が、発振器１０から入力したカウンタ値に基づいて９０ＫＨｚでサンプルした値を生成し、このカウンタ値に基づいてＤＴＳ及びＣＴＳを生成し、ＡＵにＤＴＳ及びＣＴＳを付加してＭＵを生成し、また、ＡＵがランダムアクセスポイントの場合、ＤＴＳを生成したときにシステムタイム生成部１１から入力したＵＴＣ時刻を参照時刻に設定し、ＡＵにＤＴＳ、ＣＴＳ及び参照時刻を付加してＭＵを生成するようにした。そして、ＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５が、ＭＵが分割されたＡＴＳパケットをＩＰパケットに格納し、放送ネットワーク／通信回線３を介して受信装置２へ送信するようにした。

これにより、受信装置２は、ＩＰパケットを受信し、ＩＰパケットからＤＴＳ及び参照時刻を取り出し、ＤＴＳ及び参照時刻、並びに受信側の発振器により生成されるカウンタ値及び受信側にて生成されるＵＴＣ時刻に基づいて、受信側の発振器により生成されるカウンタ値を補正することができる。つまり、受信装置２の発振器におけるクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させることができる。したがって、ＩＰ網のように、パケット間隔が不定で、伝送遅延変動が発生する伝送環境においても、クロックリカバリを確実に実現することが可能となる。また、送信装置１は、クロックリカバリのために、ＰＣＲのような特別なサンプル値を生成して受信装置２へ送信する必要がないから、クロックリカバリのためのオーバーヘッドを抑えることができる。

〔受信装置〕
次に、図１に示した受信装置２について説明する。図６は、受信装置２の構成を示すブロック図である。この受信装置２は、ＩＰ／ＵＤＰパケット受信部２０、ＡＴＳパケット処理部２１、ＭＵ復元部２２、システムタイム生成部（参照時刻生成部）２３、デコーダ２４、参照カウンタ値算出部２５及び発振器２６を備えている。以下、送信装置１と同様に、非圧縮信号が映像信号の場合において、映像コンポーネントを処理する例を説明する。

受信装置２が放送ネットワーク／通信回線３を介してＩＰパケットを受信すると、ＩＰ／ＵＤＰパケット受信部２０は、ＩＰパケットを入力し、ＩＰパケットからＩＰ／ＵＤＰヘッダを取り除き、ＩＰパケットからＡＴＳパケットを取り出す。そして、ＩＰ／ＵＤＰパケット受信部２０は、ＡＴＳパケットをＡＴＳパケット処理部２１に出力する。

ＡＴＳパケット処理部２１は、ＩＰ／ＵＤＰパケット受信部２０からＡＴＳパケットを入力し、ＡＴＳパケットを結合してＭＵに復元し、ＭＵをＭＵ復元部２２に出力する。

ＭＵ復元部２２は、ＡＴＳパケット処理部２１からＭＵを入力し、ＭＵからＤＴＳ、ＣＴＳ、参照時刻及びＡＵを取り出し、または、ＭＵからＤＴＳ、ＣＴＳ及びＡＵを取り出し、ＡＵ、ＤＴＳ及びＣＴＳをデコーダ２４に出力し、ＤＴＳ及び参照時刻を参照カウンタ値算出部２５に出力する。

図７は、ＭＵ復元部２２の処理を示すフローチャートである。ＭＵ復元部２２は、ＡＴＳパケット処理部２１からＭＵを入力し（ステップＳ７０１）、ＭＵに参照時刻が含まれているか否かを判定する（ステップＳ７０２）。ＭＵ復元部２２は、ステップＳ７０２において、ＭＵに参照時刻が含まれていると判定した場合（ステップＳ７０２：Ｙ）、ＭＵからＤＴＳ、ＣＴＳ、参照時刻及びＡＵを取得する（ステップＳ７０３）。そして、ＭＵ復元部２２は、ＤＴＳ及び参照時刻を参照カウンタ値算出部２５に出力し（ステップＳ７０４）、ＡＵ、ＤＴＳ及びＣＴＳをデコーダ２４に出力する（ステップＳ７０５）。

一方、ＭＵ復元部２２は、ステップＳ７０２において、ＭＵに参照時刻が含まれていないと判定した場合（ステップＳ７０２：Ｎ）、ＭＵからＤＴＳ、ＣＴＳ及びＡＵを取得する（ステップＳ７０６）。そして、ＭＵ復元部２２は、ＤＴＳを参照カウンタ値算出部２５に出力し（ステップＳ７０７）、ＡＵ、ＤＴＳ及びＣＴＳをデコーダ２４に出力する（ステップＳ７０８）。

図６に戻って、システムタイム生成部２３は、送信装置１のシステムタイム生成部１１と同等の機能を有し、送信装置１及び受信装置２において参照可能なＵＴＣ時刻を生成し、ＵＴＣ時刻を参照カウンタ値算出部２５に出力する。

デコーダ２４は、ＭＵ復元部２２からＡＵ、ＤＴＳ及びＣＴＳを入力すると共に、発振器２６からカウンタ値を入力し、入力したカウンタ値に基づいて９０ＫＨｚでサンプルした値を生成し、つまり、１秒間に90,000だけ進むカウンタ値を生成する。そして、デコーダ２４は、ＡＵ及びＤＴＳを確認し、直前のＡＵを復号した後、生成したカウンタ値がＤＴＳに示される量だけ進んだときに、現時点のＡＵの復号を開始する。また、デコーダ２４は、復号処理を開始後、ＣＴＳに示された値だけカウンタ値が進んだときに、復号したＡＵを出力／提示する。尚、デコーダ２４は、後述するように、ＤＴＳが差分値で示されておらず絶対値で示されている場合も、同様の処理を行う。また、デコーダ２４は、ＤＴＳが２７ＭＨｚのクロックにより生成されている場合、９０ＫＨｚでサンプルした値を生成する必要はなく、発振器２６から入力したカウンタ値（２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値）をそのまま用いて、復号等を行う。

参照カウンタ値算出部２５は、ＭＵ復元部２２が参照時刻を含むＭＵを復元する処理を行ったときのＤＴＳ及び参照時刻をＭＵ復元部２２から入力し、ＭＵ復元部２２が参照時刻を含まないＭＵを復元する処理を行ったときのＤＴＳをＭＵ復元部２２から入力する。また、参照カウンタ値算出部２５は、システムタイム生成部２３からＵＴＣ時刻を入力し、発振器２６からカウンタ値を入力する。そして、参照カウンタ値算出部２５は、ＭＵ復元部２２において参照時刻を含むＭＵの処理が行われる毎に、受信装置２の発振器２６におけるクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させるための参照カウンタ値（RefCount）を、以下の式（１）にて算出し、発振器２６に出力する。
RefCount＝（（Systime2−Systime1）／（Reftime2−Reftime1））×ΔDTS＋Count1
・・・（１）

ここで、Reftime2は、現時点のＡＵに付加された参照時刻、Reftime1は、直前のＡＵに付加された参照時刻である、また、ΔＤＴＳは、現時点のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の復号時刻と直前のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）との間の差、すなわち、ＤＴＳにＡＵ間の差分値が設定されている場合、ＤＴＳの総和（直前のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の次のＡＵから現時点のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）までの間において、ＡＵに付加されたＤＴＳの総和）である。また、Systime2は、現時点のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の処理を行うタイミングにて入力したＵＴＣ時刻であり、Systime1は、直前のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の処理を行ったタイミングにて入力したＵＴＣ時刻である。また、Count1は、直前のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の処理を行ったタイミングにて入力したカウンタ値である。

図８は、参照カウンタ値算出部２５の処理を示すフローチャートであり、図９は、その処理を説明する図である。現時点のＡＵ２に、ＤＴＳ２、ＣＴＳ２及びReftime２（参照時刻２）が付加され、直前のＡＵ１に、ＤＴＳ１、ＣＴＳ１及びReftime１（参照時刻１）が付加されているものとする。尚、ＡＵ２とＡＵ１との間に、参照時刻が付与されていないＡＵ（ＤＴＳ及びＣＴＳが付与されたＡＵ）が存在する。

参照カウンタ値算出部２５は、現時点のＡＵに付加されたＤＴＳ及び参照時刻を入力する（ステップＳ８０１）。そして、参照カウンタ値算出部２５は、現時点のＡＵに付加された参照時刻を参照時刻２（Reftime2）に、直前のＡＵに付加された参照時刻を参照時刻１（Reftime1）に、現時点のＡＵの復号時刻と直前のＡＵの復号時刻との差をΔＤＴＳに設定する（ステップＳ８０２）。すなわち、参照カウンタ値算出部２５は、ΔＤＴＳとして、ＤＴＳの総和（直前のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）の次のＡＵから現時点のＡＵ（参照時刻が付加されたＡＵ）までの間において、ＡＵに付加されたＤＴＳの総和）を設定する。

参照カウンタ値算出部２５は、現時点のＡＵについて処理を行う際のＵＴＣ時刻をSystime2に設定し（ステップＳ８０３）、直前のＡＵについて処理を行った際のＵＴＣ時刻をSystime1に設定する（ステップＳ８０４）。そして、参照カウンタ値算出部２５は、直前のＡＵについて処理を行った際の発振器２６のカウンタ値をCount１に設定する（ステップＳ８０５）。

参照カウンタ値算出部２５は、前記式（１）により、参照カウンタ値（RefCount）を算出し（ステップＳ８０６）、参照カウンタ値を発振器２６に出力する（ステップＳ８０７）。参照カウンタ値算出部２５により算出される参照カウンタ値は、図９において、現時点のＡＵ２について処理を行う際の、発振器２６が出力すべき真のカウンタ値、すなわち、受信装置２の発振器２６におけるクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させるためのカウンタ値を示している。つまり、参照カウンタ値は、送信装置１により生成されたＩＰパケットが放送ネットワーク／通信回線３を介して受信装置２へ送信された際の、ＩＰパケットの間隔が不定となる遅延ジッタを吸収した値となる。

図６に戻って、発振器２６は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路２７及びカウンタ２８を備えている。カウンタ２８は、ＰＬＬ回路２７から２７ＭＨｚのクロックによるクロック信号を入力し、１秒間に27,000,000だけ進む値をカウントし、カウンタ値を、ＰＬＬ回路２７、デコーダ２４及び参照カウンタ値算出部２５に出力する。ＰＬＬ回路２７は、カウンタ２８が出力したカウンタ値を入力すると共に、参照カウンタ値算出部２５から参照カウンタ値を入力し、参照カウンタ値を基準値として用いることにより、両カウンタ値の差が０になるように、クロックの周波数をフィードバック制御して補正し、補正後のクロックによるクロック信号をカウンタ２８に出力する。これにより、ＰＬＬ回路２７のクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させることができる。つまり、発振器２６は、ＰＬＬ回路２７のクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させたときのカウンタ値を出力する。

具体的には、発振器２６は、以下の（１）〜（３）の処理を行うことにより、発振器２６のクロックの周波数を補正する。RefCountは参照時刻であり、現時点における真のカウンタ値である。Count2は、現時点におけるカウンタ値である。
（１）RefCount＞Count2のとき、クロックの周波数を増す。
（２）RefCount＜Count2のとき、クロックの周波数を減らす。
（３）RefCount＝Count2のとき、クロックの周波数を維持する。
尚、ＰＬＬ回路２７の動作については既知であるから、ここでは説明を省略する。

以上のように、本発明の実施形態による受信装置２によれば、参照カウンタ値算出部２５が、参照時刻を含むＭＵの処理が行われる毎に、そのＭＵに含まれるＤＴＳ及び参照時刻、参照時刻を含まないＭＵに含まれるＤＴＳ、発振器２６から入力したカウンタ値及びシステムタイム生成部２３から入力したＵＴＣ時刻に基づいて、前記式（１）を用いて、参照カウンタ値を算出するようにした。また、発振器２６が、出力するカウンタ値と参照カウンタ値とが一致するようにフィードバック制御を行い、クロックの周波数を増減させるようにした。

これにより、参照時刻を含むＭＵを受信する毎に、受信装置２の発振器２６におけるクロックを送信装置１の発振器１０におけるクロックに同期させることができる。したがって、ＩＰ網のように、パケット間隔が不定で、伝送遅延変動が発生する伝送環境においても、クロックリカバリを確実に実現することが可能となる。また、送信装置１は、クロックリカバリのために、ＰＣＲのような特別なサンプル値を生成して受信装置２へ送信する必要がないから、クロックリカバリのためのオーバーヘッドを抑えることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、送信装置１のＭＵ生成部１３は、２７ＭＨｚのクロックにて生成されたカウンタ値を発振器１０から入力し、このカウンタ値に基づいて９０ＫＨｚのクロックによるカウンタ値を生成し、この９０ＫＨｚのクロックによるカウンタ値におけるＡＵ毎の差分値をＤＴＳに設定するようにした。これに対し、ＭＵ生成部１３は、以下の（１）〜（４）に示す値をＤＴＳに設定するようにしてもよい。
（１）２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値を、ＡＵ毎のＤＴＳに設定する。
（２）２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値におけるＡＵ毎の差分値をＤＴＳに設定する。
（３）ランダムアクセスポイントではないＡＵについては、９０ＫＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値をＤＴＳに設定し、ランダムアクセスポイントのＡＵについては、２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値をＤＴＳに設定する。
（４）ランダムアクセスポイントではないＡＵについては、９０ＫＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値におけるＡＵ毎の差分値をＤＴＳに設定し、ランダムアクセスポイントのＡＵについては、２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値をＤＴＳに設定する。

これにより、ランダムアクセスポイントのＤＴＳは、２７ＭＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値を用いて設定されるから、高精度の値になる。つまり、ランダムアクセスポイントのＤＴＳは、９０ＫＨｚのクロックにより生成されたカウンタ値を用いる場合に比べ、高精度な値が設定されるから、ランダムアクセスポイントを受信する毎に行うクロックリカバリについて、その精度を一層向上させることができる。また、前記（３）及び（４）において、ＤＴＳ及びＵＴＣ時刻を同一のＩＰパケットに格納するときのみ、高精度のＤＴＳを用いるようにしたから、前記（１）及び（２）に比べ、クロックリカバリのための情報量を抑え、クロックリカバリのためのオーバーヘッドを抑えることができる。

尚、本発明の実施形態による送信装置１及び受信装置２のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。送信装置１及び受信装置２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。送信装置１に備えたエンコーダ１２、ＭＵ生成部１３、ＡＴＳパケット生成部１４及びＩＰ／ＵＤＰパケット化部１５の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、受信装置２に備えたＩＰ／ＵＤＰパケット受信部２０、ＡＴＳパケット処理部２１、ＭＵ復元部２２、デコーダ２４及び参照カウンタ値算出部２５は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。

１ 送信装置
２ 受信装置
３ 放送ネットワーク／通信回線
１０，２６ 発振器
１１，２３ システムタイム生成部
１２ エンコーダ
１３ ＭＵ生成部
１４ ＡＴＳパケット生成部
１５ ＩＰ／ＵＤＰパケット化部
２０ ＩＰ／ＵＤＰパケット受信部
２１ ＡＴＳパケット処理部
２２ ＭＵ復元部
２４ デコーダ
２５ 参照カウンタ値算出部
２７ ＰＬＬ回路
２８ カウンタ

Claims (8)

1. 送信側の発振器のクロックにより生成したカウンタ値に基づいて時刻情報を生成し、前記時刻情報をパケットに格納して送信する送信装置と、前記パケットを受信し、前記パケットに含まれる時刻情報に基づいて、受信側の発振器のクロックを前記送信側の発振器のクロックに同期させる受信装置と、により構成される伝送システムにおける前記送信装置であって、
   所定のクロックによりカウンタ値を生成する発振器と、
   当該送信装置及び前記受信装置が共通に参照可能な参照時刻情報を生成する参照時刻生成部と、
   前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて時刻情報を生成し、前記時刻情報、及び前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記受信側の発振器のクロックの周波数を補正して前記受信側の発振器のクロックを当該送信側の前記発振器のクロックに同期させるための前記時刻情報及び参照時刻情報を含むパケットを送信するパケット生成送信部と、
   を備えたことを特徴とする送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置において、
   さらに、所定の信号を入力し、前記信号を符号化し、所定単位のアクセスユニットとして出力するエンコーダを備え、
   前記パケット生成送信部は、
   前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて、前記エンコーダにより出力されたアクセスユニットの復号時刻を示す時刻情報を生成する、ことを特徴とする送信装置。
3. 請求項２に記載の送信装置において、
   前記パケット生成送信部は、
   前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて、前記エンコーダから入力した現時点におけるアクセスユニットの復号時刻と、前記エンコーダから入力した直前の時点におけるアクセスユニットの復号時刻との間の差分を時刻情報として生成する、ことを特徴とする送信装置。
4. 請求項２または３に記載の送信装置において、
   前記パケット生成送信部は、
   前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントである場合、前記時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントでない場合、前記時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする送信装置。
5. 請求項２または３に記載の送信装置において、
   前記パケット生成送信部は、
   前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントである場合、その数をカウントし、前記カウンタ値が所定間隔の値のときに、前記時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記カウンタ値が前記所定間隔の値でないときに、前記時刻情報をパケットに格納し、前記エンコーダから入力したアクセスユニットがランダムアクセスポイントでない場合、前記時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする送信装置。
6. 請求項４または５に記載の送信装置において、
   前記パケット生成送信部は、
   前記発振器により生成されたカウンタ値に基づいて第１の時刻情報を生成し、前記カウンタ値に基づいて前記第１の時刻情報よりも精度の低い第２の時刻情報を生成し、前記第１の時刻情報及び前記参照時刻情報を同一のパケットに格納し、前記第２の時刻情報をパケットに格納する、ことを特徴とする送信装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の送信装置により送信されたパケットを受信する受信装置であって、
   所定のクロックによりカウンタ値を生成する発振器と、
   前記送信装置及び当該受信装置が共通に参照可能な参照時刻情報を生成する参照時刻生成部と、
   前記パケットから時刻情報及び参照時刻情報を取り出し、前記取り出した時刻情報、前記取り出した参照時刻情報、前記発振器により生成されたカウンタ値、及び前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報に基づいて、前記送信装置の発振器により生成されるカウンタ値に同期する参照カウンタ値を算出する参照カウンタ値算出部と、を備え、
   前記参照カウンタ値算出部は、
   現時点のパケットから取り出した参照時刻情報と直前のパケットから取り出した参照時刻情報との間の時刻差、前記現時点にて前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報と前記直前の時点にて前記参照時刻生成部により生成された参照時刻情報との間の時刻差、前記現時点のパケットから取り出した時刻情報と前記直前のパケットから取り出した時刻情報との間の時刻差、及び前記直前の時点にて算出した参照カウンタ値に基づいて、前記現時点の参照カウンタ値を算出し、
   前記発振器は、
   前記生成するカウンタ値と、前記参照カウンタ値算出部により算出された参照カウンタ値とが一致するように、前記クロックの周波数を補正する、ことを特徴とする受信装置。
8. 請求項１に記載の送信装置と請求項７に記載の受信装置とにより構成されることを特徴とする伝送システム。

Images