JP5711507B2 - Data transmission system and method, receiving apparatus and data receiving method - Google Patents
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本発明は、前方エラー訂正(Forward Error Correction FEC)による消失訂正機能を有する端末のデータ伝送を行うためのデータ伝送システム及び方法及び受信装置及びデータ受信方法に係り、特に、端末の有するエラー訂正能力より高い消失訂正能力が配信ネットワークで要求される場合に用いられるデータ伝送システム及び方法及び受信装置及びデータ受信方法に関する。 The present invention relates to a data transmission system and method, a receiving apparatus and a data receiving method for transmitting data of a terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC), and in particular, an error correction capability of a terminal. The present invention relates to a data transmission system and method, a receiving apparatus and a data receiving method used when higher erasure correction capability is required in a distribution network.
配信網におけるパケットの消失を訂正する方法として、消失したパケットを再送するARQ(Automatic Repeat request)方法と、パリティパケットを追加送信することにより消失訂正を行うFEC(Forward Error Correction)方式が用いられている。 As a method for correcting packet loss in a distribution network, an ARQ (Automatic Repeat request) method for retransmitting lost packets and a FEC (Forward Error Correction) method for correcting loss by additionally transmitting parity packets are used. Yes.
FEC方式は、パケットの廃棄情報をフィードバックしなくて良いことが1つの特徴であり、再送処理による遅延が問題となるリアルタイム配信や、複数の配信先に同時にパケットを同報するマルチキャスト配信で多く用いられる。 One of the features of the FEC method is that it is not necessary to feed back packet discard information, and it is often used for real-time distribution where delay due to retransmission processing becomes a problem and multicast distribution that simultaneously broadcasts packets to multiple distribution destinations. It is done.
映像伝送のFEC方式の1つとして、ProMPEG(Pro Moving Picture Expect Group Forward Error Correction)方式が規格化されている(例えば、非特許文献1参照)。ProMPEG方式は、1次元パリティを2つ組み合わせた2次元パリティ方式であるが、データのみ、あるいは2次元パリティのうち1次元成分のみの利用が可能となるよう、データと1種類のパリティを、ポートを分けて伝送するのが1つの特徴となっている。ProMPEG規格では、映像伝送の際の遅延が大きくならないよう、処理ブロックサイズが100パケット以下となるようにパラメータが設定されており、また、2次元パリティ方式であるため、必ずしも訂正能力は高くない。このため、配信網における消失率が小さい場合には十分な性能を有するものの、ベストエフォート網のようにパケット消失率が大きくなる可能性のある配信ネットワークでは、必ずしも十分な性能を有するとはいえない。
A ProMPEG (Pro Moving Picture Expect Group Forward Error Correction) method has been standardized as one of the FEC methods for video transmission (see Non-Patent
一方、近年注目されている消失訂正能力の高い消失訂正能力を達成する方法としてLDPC(Low Density Paricy Check Code)/LDGM(Low Density Generation Matrix)と呼ばれる疎行列パリティ符号がある(例えば、非特許文献2参照)。LDGMは、パリティ行列として疎行列を利用する消失訂正方式であり、処理ブロックサイズが大きくなるほど高い性能が得られる、処理の負荷が軽く高速処理が可能、という特徴を持ち、ファイル転送用の消失訂正方式として規格化されている(例えば、非特許文献3参照)。片方向の映像ストリーミング配信など、伝送遅延が大きな問題とはならない場合やビットレートが高い場合には、従来の1次元パリティ符号やリードソロモン符号を用いた場合より高い消失訂正能力を達成できる(例えば、非特許文献4参照)。但し、LDGM方式は、映像のパケット伝送方式としては、標準化されていないため、互換性の点で問題がある。 On the other hand, there is a sparse matrix parity code called LDPC (Low Density Parity Check Code) / LDGM (Low Density Generation Matrix) as a method of achieving high erasure correction capability that has been attracting attention in recent years (for example, non-patent literature) 2). LDGM is an erasure correction method that uses a sparse matrix as a parity matrix, and has characteristics that higher performance can be obtained as the processing block size increases, processing speed is lighter, and high-speed processing is possible, and erasure correction for file transfer. It is standardized as a method (for example, refer nonpatent literature 3). When transmission delay is not a major problem, such as one-way video streaming distribution, or when the bit rate is high, a higher erasure correction capability can be achieved than when a conventional one-dimensional parity code or Reed-Solomon code is used (for example, Non-Patent Document 4). However, since the LDGM system is not standardized as a video packet transmission system, there is a problem in terms of compatibility.
上記のように、従来は、前方エラー訂正方式により、パケットの消失を訂正するパケット送受信方法において、ProMPEG FECやLDPC/LDGM符号などが知られているが、前者は処理ブロックが小さく制限されているために訂正能力が低く、後者は標準化されていないという問題がある。 As described above, conventionally, ProMPEG FEC, LDPC / LDGM code, etc. are known in packet transmission / reception methods for correcting packet loss by a forward error correction method, but the former has a limited processing block. Therefore, there is a problem that the correction capability is low and the latter is not standardized.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、端末の有する標準的なFEC機能では十分な消失訂正能力が得られない場合に、データ送受信装置におけるFEC処理を追加することにより、端末の有するFEC機能との互換性を保ちながら、より高い消失訂正能力を達成することが可能なデータ伝送システム及び方法及び受信装置及びデータ受信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. When the standard FEC function of the terminal does not provide sufficient erasure correction capability, the terminal has the FEC process in the data transmitting / receiving apparatus. An object of the present invention is to provide a data transmission system and method, a receiving apparatus, and a data receiving method capable of achieving higher erasure correction capability while maintaining compatibility with the FEC function.
上記の課題を解決するために、本発明(請求項1)は、送信装置、受信装置、それらを接続する配信ネットワークからなり、前方エラー訂正(FEC)による消失訂正機能を有する端末のデータ伝送を行うデータ伝送システムであって、
前記送信装置は、
消失訂正機能を有する送信端末より、データパケットとProMPEG規格に規定される2次元パリティパケットであるパリティパケットAを受信するパケット受信手段と、
前記データパケットに対して、LDGM(Low Density Generation Matrix)形式のパリティ行列によりパリティパケットBを追加生成するパリティ生成手段と、
前記送信端末から受信したデータパケットと、前記パリティパケットAの全部あるいは一部と、前記パリティ生成手段によって生成されたパリティパケットBを前記配信ネットワークに送信するパケット送信手段と、
を有し、
前記受信装置は、
前記配信ネットワークより、前記データパケットと前記パリティパケットA,前記パリティパケットBを受信するパケット受信手段と、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正手段と、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成手段と、
前記消失訂正手段で消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成手段で再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信手段と、を有する。
In order to solve the above problems, the present invention (Claim 1) comprises a transmission device, a reception device, and a distribution network connecting them, and performs data transmission of a terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC). A data transmission system to perform,
The transmitter is
A packet receiving means for receiving a data packet and a parity packet A, which is a two-dimensional parity packet defined in the ProMPEG standard, from a transmission terminal having an erasure correction function;
Parity generation means for additionally generating a parity packet B with a parity matrix in LDGM (Low Density Generation Matrix) format for the data packet;
Packet transmitting means for transmitting the data packet received from the transmitting terminal, all or part of the parity packet A, and the parity packet B generated by the parity generating means to the distribution network;
Have
The receiving device is:
Packet receiving means for receiving the data packet, the parity packet A, and the parity packet B from the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction means ;
Parity generating means for regenerating a parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
Erasure correction data packets in the erasure correction means, said parity packet A, the parity packets B, having a packet transmitting means for transmitting to the receiving terminal parity packets regenerated by the parity generation means.
また、本発明(請求項2)は、請求項1の前記送信装置において、前記送信端末から受信した前記パリティパケットAを用いて、データパケット、及び、パリティパケットの消失訂正を行う消失訂正手段を有する。
According to the present invention (Claim 2), in the transmission apparatus according to
また、本発明(請求項3)は、請求項1の前記受信装置における前記消失訂正手段において、
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正手段と、
前記送信装置のパリティ生成手段により生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正手段と、
前記第2の消失訂正手段により生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正手段にフィードバックする手段を含む。
Further, the present invention (Claim 3 ) is the erasure correction means in the receiver of
First erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated in the transmission terminal;
Second erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated by the parity generation means of the transmission device;
Means for feeding back the data packet generated by the second erasure correction means to the first erasure correction means;
また、本発明(請求項4)は、送信装置、受信装置、それらを接続する配信ネットワークからなり、前方エラー訂正(FEC)による消失訂正機能を有する送信端末のデータ伝送を行うデータ伝送システムにおけるデータ伝送方法であって、
前記データ伝送システムの送信装置では、
消失訂正機能を有する送信端末より、データパケットとProMPEG規格に規定される2次元パリティパケットであるパリティパケットAを受信するパケット受信ステップと、
前記データパケットに対して、LDGM(Low Density Generation Matrix)形式のパリティ行列によりパリティパケットBを追加生成するパリティ生成ステップと、
前記送信端末から受信したデータパケットと、前記パリティパケットAの全部あるいは一部と、前記パリティ生成ステップによって生成されたパリティパケットBを前記配信ネットワークに送信するパケット送信ステップと、
を行い、
前記データ伝送システムの受信装置では、
前記配信ネットワークより、前記データパケットと前記パリティパケットA,前記パリティパケットBを受信するパケット受信ステップと、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正ステップと、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成ステップと、
前記消失訂正ステップで消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成ステップで再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信ステップと、を行う。
Further, the present invention (Claim 4) comprises a transmitting apparatus, a receiving apparatus, and a distribution network connecting them, and data in a data transmission system for performing data transmission of a transmitting terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC) A transmission method,
In the transmission device of the data transmission system,
A packet receiving step of receiving a data packet and a parity packet A, which is a two-dimensional parity packet defined in the ProMPEG standard, from a transmission terminal having an erasure correction function;
A parity generation step of additionally generating a parity packet B with a parity matrix in LDGM (Low Density Generation Matrix) format for the data packet;
A packet transmission step of transmitting the data packet received from the transmission terminal, all or part of the parity packet A, and the parity packet B generated by the parity generation step to the distribution network;
And
In the receiving device of the data transmission system,
A packet receiving step for receiving the data packet, the parity packet A, and the parity packet B from the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction steps ;
A parity generating step to regenerate the parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
The erasure correction erasure correction data packets in step, the parity packet A, the parity packet B, a packet transmitting step of transmitting a parity packets regenerated by the parity generation step to the receiving terminal, is carried out.
また、本発明(請求項5)は、請求項4の前記送信装置において、
前記送信端末から受信した前記パリティパケットAを用いて、データパケット、及び、パリティパケットの消失訂正を行う。
Further, the present invention (Claim 5), in the transmitting apparatus according to
Using the parity packet A received from the transmitting terminal, erasure correction of the data packet and the parity packet is performed .
また、本発明(請求項6)は、請求項4の前記受信装置における前記消失訂正ステップにおいて、
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正ステップと、
前記送信装置の前記パリティ生成ステップにより生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正ステップと、
前記第2の消失訂正ステップにより生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正ステップにフィードバックするステップを含む。
Further, the present invention (Claim 6 ) is the erasure correction step in the receiver of
A first erasure correction step of performing erasure correction using a parity packet generated at the transmitting terminal;
A second erasure correction step for performing erasure correction using the parity packet generated by the parity generation step of the transmission device;
Feeding back the data packet generated by the second erasure correction step to the first erasure correction step .
また、本発明(請求項7)は、送信装置、受信装置、それらを接続する配信ネットワークからなりFECによる消失訂正機能を有する端末のデータ伝送を行うデータ伝送システムにおける受信装置であって、
消失訂正機能を有する送信端末から送出されたデータパケット、パリティパケットA、及び、前記送信装置で追加生成されたパリティパケットBを、前記配信ネットワークを介して該送信装置から受信するパケット受信手段と、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正手段と、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成手段と、
前記消失訂正手段で消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成手段で再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信手段と、を有する。
Further, the present invention (Claim 7) is a receiving apparatus in a data transmission system that performs data transmission of a terminal having a erasure correction function by FEC comprising a transmitting apparatus, a receiving apparatus, and a distribution network connecting them,
A packet receiving means for receiving a data packet transmitted from a transmission terminal having an erasure correction function, a parity packet A, and a parity packet B additionally generated by the transmission device from the transmission device via the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction means ;
Parity generating means for regenerating a parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
Erasure correction data packets in the erasure correction means, said parity packet A, the parity packets B, having a packet transmitting means for transmitting to the receiving terminal parity packets regenerated by the parity generation means.
また、本発明(請求項8)は、請求項7の前記消失訂正手段において、
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正手段と、
前記送信装置の前記パリティ生成手段により生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正手段と、
前記第2の消失訂正手段により生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正手段にフィードバックする手段を含む。
Further, the present invention (invention 8 ) is characterized in that in the erasure correction means of claim 7 ,
First erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated in the transmission terminal;
Second erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated by the parity generation means of the transmission device;
Means for feeding back the data packet generated by the second erasure correction means to the first erasure correction means;
また、本発明(請求項9)は、送信装置、受信装置、それらを接続する配信ネットワークからなり、前方エラー訂正(FEC)による消失訂正機能を有する送信端末のデータ伝送を行うデータ伝送システムにおけるデータ受信方法であって、
前記受信装置が、
消失訂正機能を有する送信端末から送出されたデータパケット、パリティパケットA、及び、前記送信装置で追加生成されたパリティパケットBを、前記配信ネットワークを介して該送信装置から受信するパケット受信ステップと、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正ステップと、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成ステップと、
前記消失訂正ステップで消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成ステップで再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信ステップと、を行う。
The present invention (Claim 9) includes data in a data transmission system comprising a transmitting device, a receiving device, and a distribution network connecting them, and performing data transmission of a transmitting terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC). A receiving method,
The receiving device is
A packet receiving step of receiving a data packet sent from a transmission terminal having an erasure correction function, a parity packet A, and a parity packet B additionally generated by the transmission device from the transmission device via the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction steps ;
A parity generating step to regenerate the parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
The erasure correction erasure correction data packets in step, the parity packet A, the parity packet B, a packet transmitting step of transmitting a parity packets regenerated by the parity generation step to the receiving terminal, is carried out.
上述のように、本発明によれば、端末が持つ標準的なFEC機能では十分なパケット消失訂正能力が得られない場合であっても、送信装置、受信装置においてFEC処理を追加することで、端末の有するFEC機能との互換性を保ち、より高い消失訂正能力を得ることが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the standard FEC function of the terminal does not provide sufficient packet loss correction capability, by adding FEC processing in the transmission device and the reception device, Compatibility with the FEC function of the terminal can be maintained, and higher erasure correction capability can be obtained.
また、受信装置を持たない受信端末において、FECデコード処理を介さずに、パケットの消失訂正処理を行うことが可能となるため、互換性と低遅延を達成することが可能となる。 In addition, since it is possible to perform a packet loss correction process without a FEC decoding process in a receiving terminal that does not have a receiving apparatus, compatibility and low delay can be achieved.
以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるデータ伝送システムの全体構成図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a data transmission system according to a first embodiment of the present invention.
同図に示すデータ伝送システムは、送信装置10、受信装置30とそれらを接続する配信ネットワーク20により構成され、FECによるパケット消失訂正機能を有する送信端末1から送出したデータを受信端末2,3に伝送する。本発明のデータ伝送システムでは、受信装置30が設置された配信先(受信端末3)と、設置されていない配信先(受信端末2)を混在させることが可能であり、送信装置10から送信されたデータを、直接、受信端末2で受信することも可能である。
The data transmission system shown in FIG. 1 includes a
図2は、本発明の第1の実施の形態における送信装置の構成例である。 FIG. 2 is a configuration example of the transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention.
送信装置10は、パケット受信部11により、送信端末1から出力されたデータパケットとパリティパケットを受信すると同時に、パリティ生成部12によって、データパケットに対してパリティを追加生成する。データパケットと2種類のパリティパケットは、パケット送信部13によって、配信ネットワーク20に送出される。
In the
送信端末1から複数種類のパリティパケットが送信されている場合、本発明における送信装置10は、それらの一部を選択的に破棄し、残りを配信ネットワーク20に送出することが可能である。図2に示す例では、パケット受信部1でパリティa,bを受信しているが、パリティbを破棄し、パリティaを送信装置10内部で生成されたパリティcと共に送信している。この機能により、送信装置10から送信される全データ帯域を、送信端末10から送信される全データ帯域から増加しないように制御を行うことが可能となる。パリティの一部のみを送信した場合には、配信ネットワーク20に直接接続される受信端末2においては、送信された一部のパリティのみを利用して消失訂正を行う。
When a plurality of types of parity packets are transmitted from the
図3は、本発明の第1の実施の形態におけるデータ受信装置の構成例を示している。 FIG. 3 shows a configuration example of the data receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
パケット受信部31により、データパケットと2種類のパリティパケット、すなわち、送信端末1で生成されたパリティパケットcと送信装置10で生成されたパリティパケットa、を配信ネットワーク20から受信する。
The
消失訂正部32は、受信した2種類のパリティパケットを両方用いて、データパケットと送信端末1で生成されたパリティパケットaの消失訂正を行う。この際、復号を演算量が少なくなるように行う。通常、よく使用されるパラメータではパリティパケットa,cを用いた復号を行うことで単純に連接した場合よりも演算量の削減が可能になる効果が得られる。
The
パリティ生成部33は、送信装置10において破棄したパリティパケットbを再生成する。消失訂正されたデータパケットとパリティパケットa、及び、再生成されたパリティパケットbは、パケット送信部34により受信端末3に送信される。これらの機能により、受信端末3は、送信端末1から送出されたデータパケットと全パリティパケットを受信することが可能となり、受信装置30と受信端末3の間で発生するパケット消失を補償することが可能となる。
The
上記のように、本実施の形態によれば、本発明のデータ伝送システムにおける送信装置10は、送信端末1から入力されたパリティパケットを、配信ネットワーク20に送出する機能を有する。このため、受信装置30が介在しない場合でも受信端末3(または2)は消失訂正処理を実行する事が可能であり、端末の有するFEC方式との互換性を保つことが可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
一方、本実施の形態によれば、送信装置10は、データパケットに対してパリティを追加生成する機能を有しており、受信装置30では、送信端末1で生成されたパリティと、送信装置10において生成されたパリティの両方を利用することで、より高い消失訂正能力を達成する。また、送信装置10は、送信端末1から入力されたパリティの一部のみを送信することが可能であるため、配信ネットワーク20の余剰帯域が限られる場合に、データ転送帯域を変えずにパリティを追加生成することが可能である。
On the other hand, according to the present embodiment, the
また、受信装置30においては、符号化パラメータであるLDGM符号のパリティ行列の重みとProMPEG FECの単一ブロック長を比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことで、単純に連接を行った場合よりも演算量を減らして復号を行うことが可能である。さらに、受信装置30においては、送信装置10でパリティを破棄した場合、受信端末3において破棄したパリティを再生する機能を有するため、受信端末3は、本来受信すべき全パリティを受信することが可能である。
In addition, the receiving
[第2の実施の形態]
本実施の形態では、送信装置10において、送信端末1から入力されたパリティを用いて、消失訂正を行うものである。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the
本実施の形態におけるデータ伝送システム構成は前述の第1の実施の形態と同様である。 The data transmission system configuration in the present embodiment is the same as that in the first embodiment.
図4は、本発明の第2の実施の形態における送信装置の消失訂正部の構成を示す。 FIG. 4 shows the configuration of the erasure correction unit of the transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention.
本発明のデータ伝送システムでは、送信装置10は、送信端末1の生成するパリティパケットを利用することにより、送信装置10に入力されたデータパケットとパリティパケットの消失訂正を行うことができる。図4に示した構成例では、消失訂正部120は、データパケットと送信端末1で生成された2つのパリティ、すなわち、パリティパケットa、パリティパケットbを用い、データパケットおよびパリティパケットaの消失訂正を行う。この機能により、送信端末1と送信装置10の間で発生したパケット消失を補償することが可能となり、また、送信装置10におけるパリティ生成33は、消失訂正された完全なデータパケットを対象としてパリティを生成することが可能となる。また、送信装置10から、消失訂正された完全なパリティパケットaのストリームを送出することができる。
In the data transmission system of the present invention, the
上記のように、本実施の形態によれば、本発明のデータ伝送システムにおける送信装置10は、入力されたパリティを用いて消失訂正を行う消失訂正部120を有するため、送信端末と送信装置10間で発生したパケットの廃棄を補償することが可能であり、配信ネットワーク20に対して消失訂正を行ったデータパケットとパリティパケットを送信することができる。さらに、送信装置10のパリティ生成部12には、訂正済のデータパケットシーケンスを入力することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
[第3の実施の形態]
本実施の形態では、映像伝送の標準FEC方式であるProMPEG方式に適用させた場合について説明する。
[Third Embodiment]
In this embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to the ProMPEG system, which is a standard FEC system for video transmission.
図5は、本発明の第3の実施の形態におけるProMPEG方式のFECの機能を有するコーディックを用いた構成例である。 FIG. 5 shows a configuration example using a codec having a ProMPEG FEC function according to the third embodiment of the present invention.
ProMPEGのFEC方式は、パケットを正方状に並べ、縦方向と横方向にパリティ演算を行うことによりパリティを生成する2次元パリティ方式を用いている。ここでは、2つのパリティをそれぞれ、1次元パリティ、2次元パリティと呼ぶ。2つのパリティパケットは、データポートとは別のポートで伝送され、受信端末3は必要なパリティのみを選択することにより、パリティ無し、1次元パリティ、2次元パリティのいずれかの形式で受信処理ができる。 The ProMPEG FEC method uses a two-dimensional parity method that generates parity by arranging packets in a square shape and performing parity operations in the vertical and horizontal directions. Here, the two parities are called one-dimensional parity and two-dimensional parity, respectively. The two parity packets are transmitted through a port different from the data port, and the receiving terminal 3 selects only the necessary parity, so that the reception processing can be performed in any form of no parity, one-dimensional parity, and two-dimensional parity. it can.
本実施の形態におけるデータ伝送システムでは、送信端末1(映像エンコーダ)から出力される1次元パリティと、送信装置10の内蔵FECで生成されたパリティを送信し、2次元パリティパケットは破棄しており、受信装置30において、1次元パリティと内蔵FECのパリティを利用して消失訂正を行った後、データパケットと1次元パリティ、再生成された2次元パリティを受信端末(映像デコーダ)3に送信している。2次元パリティの冗長度が、例えば10%(1次元パリティ)+10%(2次元パリティ)の構成であった場合、送信装置10では、2次元パリティ10%を破棄し、内部で追加生成したパリティ10%を付加することにより、全体のデータ帯域を変えないように伝送を行うことができる。
In the data transmission system in the present embodiment, the one-dimensional parity output from the transmission terminal 1 (video encoder) and the parity generated by the built-in FEC of the
このように、ProMPEG方式では、データと2つのパリティが別ポートで伝送できるため、送信装置10では、パリティの両方、あるいは、片方を選択的に送信することができる。
As described above, in the ProMPEG system, data and two parities can be transmitted through different ports. Therefore, the
上記のように、本実施の形態によれば、本発明のデータ伝送システムは、映像伝送の標準FEC方式であるProMPEG方式に対応することが可能である。ProMPEG方式では、データと2つのパリティが別ポートで伝送されるため、送信装置10では、パリティの両方、あるいは、片方を選択的に送信することができる。
As described above, according to the present embodiment, the data transmission system of the present invention can support the ProMPEG system, which is a standard FEC system for video transmission. In the ProMPEG system, data and two parities are transmitted through different ports. Therefore, the
[第4の実施の形態]
本実施の形態では、送信装置10、受信装置30におけるFEC方式として、LDGM方式を適用した場合について説明する。
[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, a case will be described in which the LDGM scheme is applied as the FEC scheme in the
図6は、本発明の第4の実施の形態におけるLDGM方式を用いた場合のパリティ行列の構成例を示す。同図中の右側の階段行列がLDGM構造を示している。LDGMにおけるパリティ行列は、データパケットに対してチェックノードを計算するランダム疎行列と、チェックノードからパリティを計算する階段行列(対角方向に2行の1を設定した行列)により構成される。 FIG. 6 shows a configuration example of a parity matrix when the LDGM scheme in the fourth embodiment of the present invention is used. The step matrix on the right side of the figure shows the LDGM structure. The parity matrix in LDGM is composed of a random sparse matrix that calculates a check node for a data packet, and a staircase matrix (a matrix in which two rows of 1s are set in a diagonal direction) that calculates parity from the check node.
パリティパケットは、パリティ行列で1となっている位置のデータパケットの排他論理和をとることによりチェックノードのパケットを計算し、さらに、隣接したチェックノードのパケットの排他論理和をとることにより生成される。ここで、パケットの排他論理和は、パケットのデータ同士の排他論理和をとる操作である。消失訂正処理は、パリティ行列内の未知なパケット数が1となった所のパケットのデータ値を、受信済のデータパケット、パリティパケットの排他論理和をとることにより実現することができる。パリティ行列が疎行列であること、及び、演算処理が排他論理和のみであることから、非常に高速に処理を行うことが可能である。
A parity packet is generated by calculating a check node packet by taking an exclusive OR of data packets at
図7は、本発明の第4の実施の形態におけるFECの消失訂正能力の比較例を示し、ProMPEGの1次元パリティ方式と、LDGM方式の消失訂正能力を同じ冗長度10%で比較した例であり、LDGM方式を用いることにより、訂正能力が大きく改善されることがわかる。LDGM方式は、パリティ行列のサイズ(FECの処理ブロック内のパケット数)を大きくとるため、FEC処理における遅延が増大するという問題があるが、本発明のデータ伝送システムでは、受信端末3において、送信端末1側のFECのみを用いて消失訂正要求を行うことも可能であり、低遅延が要求される配信先が混在する場合にも対応が可能である。
FIG. 7 shows a comparative example of the FEC erasure correction capability according to the fourth embodiment of the present invention, in which the ProMPEG one-dimensional parity method and the LDGM method erasure correction capability are compared with the same redundancy of 10%. It can be seen that the correction capability is greatly improved by using the LDGM method. The LDGM system has a problem that the delay in the FEC processing increases because the size of the parity matrix (the number of packets in the processing block of FEC) is increased. However, in the data transmission system of the present invention, the receiving terminal 3 performs transmission. It is also possible to make a erasure correction request using only the FEC on the
上記のように、本実施の形態によれば、本発明のデータ伝送システムは、送受信装置におけるFEC方式として、LDGM方式を用いることが出来る。このため、端末のFEC方式が十分な性能を持たない場合においても、高い消失訂正能力を達成できる。一方、LDGM方式による処理遅延が許容されない配信先では、送信端末のパリティのみを用いることで、受信端末3内での消失訂正のみを用いることが可能である。 As described above, according to the present embodiment, the data transmission system of the present invention can use the LDGM method as the FEC method in the transmission / reception apparatus. For this reason, even when the FEC scheme of the terminal does not have sufficient performance, high erasure correction capability can be achieved. On the other hand, at a delivery destination where processing delay by the LDGM method is not allowed, it is possible to use only erasure correction in the receiving terminal 3 by using only the parity of the transmitting terminal.
[第5の実施の形態]
図8は、本発明の第5の実施の形態における受信装置における消失訂正手段の構成例を示している。
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 shows an example of the configuration of erasure correction means in the receiving apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
同図の例では、消失訂正手段は、送信端末1で生成されたパリティパケットaを用いて消失訂正を行う消失訂正部321Aと、送信端末1で生成されたパリティパケットcを用いて消失訂正を行う消失訂正部321Bの2つの消失訂正手段で構成され、消失訂正部321Bの訂正結果を、消失訂正部321Aにフィードバックすることにより、ターボ復号を行う連接処理の構成をとっている。ここで、2つの消失訂正部321は、いずれの訂正手段によっても消失が訂正されなくなるまで、訂正処理を繰り返し、データパケットと消失訂正されたパリティパケットaを出力する。
In the example of the figure, the erasure correction means performs erasure correction using the
図7には、LDGM方式と前述したProMPEG方式による1次元パリティを組み合わせた場合の消失訂正能力の評価結果も示されている。送信端末1で生成される1次元パリティと、送信端末1において追加生成したLDGM方式のパリティを組み合わせて復号することにより、LDGM方式の消失訂正手段のみを用いた場合と比較して、消失訂正能力が大きく改善されることがわかる。
FIG. 7 also shows the evaluation result of the erasure correction capability when the LDGM method and the above-described ProMPEG method are combined with one-dimensional parity. By combining and decoding the one-dimensional parity generated at the transmitting
上記のように、本実施の形態によれば、本発明のデータ伝送システムにおいて、受信装置30では、送信端末1で生成されたパリティと、送信装置10で生成されたパリティの2種類を連接符号としてターボ復号処理することにより、それぞれを単独で処理した場合より、高い消失訂正の能力を達成する。
As described above, according to the present embodiment, in the data transmission system of the present invention, the receiving
このように、本発明によるデータ伝送装置を用いることにより、送受信端末のFEC機能の互換性を保ちながら、消失訂正能力を大きく向上させることが可能である。 Thus, by using the data transmission apparatus according to the present invention, it is possible to greatly improve the erasure correction capability while maintaining the compatibility of the FEC function of the transmitting and receiving terminals.
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
1 送信端末
2,3 受信端末
10 送信装置
11 パケット受信部
12 パリティ生成部
13 パケット送信部
20 配信ネットワーク
30 受信装置
31 パケット受信部
32 消失訂正部
33 パリティ生成部
34 パケット送信部
110 パケット受信部
120 消失訂正部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記送信装置は、
消失訂正機能を有する送信端末より、データパケットとProMPEG規格に規定される2次元パリティパケットであるパリティパケットAを受信するパケット受信手段と、
前記データパケットに対して、LDGM(Low Density Generation Matrix)形式のパリティ行列によりパリティパケットBを追加生成するパリティ生成手段と、
前記送信端末から受信したデータパケットと、前記パリティパケットAの全部あるいは一部と、前記パリティ生成手段によって生成されたパリティパケットBを前記配信ネットワークに送信するパケット送信手段と、
を有し、
前記受信装置は、
前記配信ネットワークより、前記データパケットと前記パリティパケットA,前記パリティパケットBを受信するパケット受信手段と、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正手段と、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成手段と、
前記消失訂正手段で消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成手段で再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信手段と、
を有することを特徴とするデータ伝送システム。 A data transmission system comprising a transmitting device, a receiving device, a distribution network connecting them, and performing data transmission of a terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC),
The transmitter is
A packet receiving means for receiving a data packet and a parity packet A, which is a two-dimensional parity packet defined in the ProMPEG standard, from a transmission terminal having an erasure correction function;
Parity generation means for additionally generating a parity packet B with a parity matrix in LDGM (Low Density Generation Matrix) format for the data packet;
Packet transmitting means for transmitting the data packet received from the transmitting terminal, all or part of the parity packet A, and the parity packet B generated by the parity generating means to the distribution network;
Have
The receiving device is:
Packet receiving means for receiving the data packet, the parity packet A, and the parity packet B from the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction means ;
Parity generating means for regenerating a parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
And packet transmitting means for transmitting erasure correction data packets in the erasure correction means, said parity packet A, the parity packet B, and parity packets regenerated by the parity generation means to the receiving terminal,
A data transmission system comprising:
前記送信端末から受信した前記パリティパケットAを用いて、データパケット、及び、パリティパケットの消失訂正を行う消失訂正手段を有する
請求項1に記載のデータ伝送システム。 The transmitter is
The data transmission system according to claim 1, further comprising: a erasure correction unit that performs erasure correction of a data packet and a parity packet using the parity packet A received from the transmission terminal.
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正手段と、
前記送信装置の前記パリティ生成手段により生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正手段と、
前記第2の消失訂正手段により生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正手段にフィードバックする手段を含む
請求項1に記載のデータ伝送システム。 The erasure correction means in the receiving device is
First erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated in the transmission terminal;
Second erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated by the parity generation means of the transmission device;
The data transmission system according to claim 1, further comprising means for feeding back the data packet generated by the second erasure correction means to the first erasure correction means.
前記データ伝送システムの送信装置では、
消失訂正機能を有する送信端末より、データパケットとProMPEG規格に規定される2次元パリティパケットであるパリティパケットAを受信するパケット受信ステップと、
前記データパケットに対して、LDGM(Low Density Generation Matrix)形式のパリティ行列によりパリティパケットBを追加生成するパリティ生成ステップと、
前記送信端末から受信したデータパケットと、前記パリティパケットAの全部あるいは一部と、前記パリティ生成ステップによって生成されたパリティパケットBを前記配信ネットワークに送信するパケット送信ステップと、
を行い、
前記データ伝送システムの受信装置では、
前記配信ネットワークより、前記データパケットと前記パリティパケットA,前記パリティパケットBを受信するパケット受信ステップと、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正ステップと、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成ステップと、
前記消失訂正ステップで消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成ステップで再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信ステップと、
を行うことを特徴とするデータ伝送方法。 A data transmission method in a data transmission system comprising a transmission device, a reception device, a distribution network connecting them, and performing data transmission of a transmission terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC),
In the transmission device of the data transmission system,
A packet receiving step of receiving a data packet and a parity packet A, which is a two-dimensional parity packet defined in the ProMPEG standard, from a transmission terminal having an erasure correction function;
A parity generation step of additionally generating a parity packet B with a parity matrix in LDGM (Low Density Generation Matrix) format for the data packet;
A packet transmission step of transmitting the data packet received from the transmission terminal, all or part of the parity packet A, and the parity packet B generated by the parity generation step to the distribution network;
And
In the receiving device of the data transmission system,
A packet receiving step for receiving the data packet, the parity packet A, and the parity packet B from the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction steps ;
A parity generating step to regenerate the parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
Erasure correction data packets in the erasure correction step, the parity packet A, the parity packet B, a packet transmitting step of transmitting a parity packets regenerated by the parity generation step to the receiving terminal,
The data transmission method characterized by performing.
前記送信端末から受信した前記パリティパケットAを用いて、データパケット、及び、パリティパケットの消失訂正を行う
請求項4に記載のデータ伝送方法。 In the transmitter,
5. The data transmission method according to claim 4, wherein erasure correction of a data packet and a parity packet is performed using the parity packet A received from the transmission terminal.
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正ステップと、
前記送信装置の前記パリティ生成ステップにより生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正ステップと、
前記第2の消失訂正ステップにより生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正ステップにフィードバックするステップを含む
請求項4に記載のデータ伝送方法。 In the erasure correction step in the receiving device,
A first erasure correction step of performing erasure correction using a parity packet generated at the transmitting terminal;
A second erasure correction step for performing erasure correction using the parity packet generated by the parity generation step of the transmission device;
The data transmission method according to claim 4, further comprising a step of feeding back the data packet generated by the second erasure correction step to the first erasure correction step.
消失訂正機能を有する送信端末から送出されたデータパケット、パリティパケットA、及び、前記送信装置で追加生成されたパリティパケットBを、前記配信ネットワークを介して該送信装置から受信するパケット受信手段と、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正手段と、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成手段と、
前記消失訂正手段で消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成手段で再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信手段と、
を有することを特徴とする受信装置。 A transmission device, a reception device, a distribution device that connects them, a reception device in a data transmission system that performs data transmission of a terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC),
A packet receiving means for receiving a data packet transmitted from a transmission terminal having an erasure correction function, a parity packet A, and a parity packet B additionally generated by the transmission device from the transmission device via the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction means ;
Parity generating means for regenerating a parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
And packet transmitting means for transmitting erasure correction data packets in the erasure correction means, said parity packet A, the parity packet B, and parity packets regenerated by the parity generation means to the receiving terminal,
A receiving apparatus comprising:
前記送信端末において生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第1の消失訂正手段と、
前記送信装置の前記パリティ生成手段により生成されたパリティパケットを用いて消失訂正を行う第2の消失訂正手段と、
前記第2の消失訂正手段により生成されたデータパケットを前記第1の消失訂正手段にフィードバックする手段を含む
請求項7記載の受信装置。 The erasure correction means includes
First erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated in the transmission terminal;
Second erasure correction means for performing erasure correction using a parity packet generated by the parity generation means of the transmission device;
8. The receiving apparatus according to claim 7, further comprising means for feeding back the data packet generated by the second erasure correction means to the first erasure correction means.
前記受信装置が、
消失訂正機能を有する送信端末から送出されたデータパケット、パリティパケットA、及び、前記送信装置で追加生成されたパリティパケットBを、前記配信ネットワークを介して該送信装置から受信するパケット受信ステップと、
前記パリティパケットBのLDGM形式のパリティ行列の重みと前記パリティパケットAのProMPEG FECの単一ブロックサイズを比較し、小さい値を持つ方から復号処理を行うことにより、データパケットの消失訂正を行う消失訂正ステップと、
前記送信装置で破棄したパリティパケットを再生成するパリティ生成ステップと、
前記消失訂正ステップで消失訂正されたデータパケット、前記パリティパケットA、前記パリティパケットB、前記パリティ生成ステップで再生成されたパリティパケットを受信端末に送信するパケット送信ステップと、
を行うことを特徴とするデータ受信方法。 A data reception method in a data transmission system comprising a transmission device, a reception device, a distribution network connecting them, and performing data transmission of a transmission terminal having a erasure correction function by forward error correction (FEC),
The receiving device is
A packet receiving step of receiving a data packet sent from a transmission terminal having an erasure correction function, a parity packet A, and a parity packet B additionally generated by the transmission device from the transmission device via the distribution network;
Compare the weight of the parity matrix in the LDGM format of the parity packet B with the single block size of the ProMPEG FEC of the parity packet A, and perform the erasure correction to perform the erasure correction of the data packet by performing the decoding process from the smaller value Correction steps ;
A parity generating step to regenerate the parity packets discarded in the previous SL transmitting device,
Erasure correction data packets in the erasure correction step, the parity packet A, the parity packet B, a packet transmitting step of transmitting a parity packets regenerated by the parity generation step to the receiving terminal,
A data receiving method characterized by:
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