JPH03283931A - 放送用デジタル音声信号伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は放送用デジタル音声信号伝送方式に関するも
ので、特に受信環境が悪い場合でも音声信号の大幅な欠
落やノイズによる損失を出来得る限り軽減するように工
夫されたものである。

（従来の技術） 従来テレビジョン放送システムにおいて、デジタル音声
信号を伝送する方式としては次のような方式がある。。

地上系・・・ヨーロッパのＮＩＣＡＭ　７２８方式衛星
系・・・日本のＢＳ方式、米国のビデオサイファ一方式
、欧州のＤ−ＭＡＣ方式 上記のいずれの方式についても次のようなことが言える
。

■音声信号の時間軸データを量子化、圧縮し、て伝送し
ている。

■不良受信環境におけるメディア機能維持の積極的な対
策が施されていない。

即ち、時間軸データに誤りを生じた場合に一般的な復調
出力となる「インパルス性雑音」を例えばフィルタリン
グにより除去できたり、あるいはモノラルモード受信が
出来、ノイズ影響を軽減するような積極的なシステム設
計を、送信側で対策することは行われていない。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、従来の放送システムは、送信側を含め
たメディア維持機能がなく、受信側の消極的な対策（例
えばミューティング、フィルタリング等）である。しか
し、現在の放送システムは、有料化の傾向にあり、受信
環境によりメディア機能が完全に不能となることは出来
るだけ回避しなければならないという要望が強い。

そこでこの発明は、メディア維持機能がすぐれており信
頼性の高い放送用デジタル音声信号伝送方式を提供する
ことを目的とする。

さらにまた、この方式で実施されるシステム構成もでき
るたけ簡単に実現できるように工夫した放送用デジタル
音声信号伝送方式を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、送信側において アナログデジタル変換された時間領域の音声信号デジタ
ルデータを周波数領域のデジタルデータに変換する手段
と、この手段の出力デジタルブタを圧縮量子化し、情報
量低減のための可変長符号化を行いインターリーブ処理
を行ったデータを得る手段と、この手段からのデータを
低周波側のデータと高周波側のデータとに別けて、低周
波側のデータには誤り訂正符号を付加して第１と第２の
伝送経路に送出する手段とを具備し、受信側において 第１と第２の伝送路からの信号をそれぞれ受信してディ
ンターレリーブを施す第１と第２のディンターレリーブ
手段と、第１の伝送路側のディンターレリーブされた低
域側データの誤り訂正を行う手段と、この手段における
誤り検出数をデータフレームごとに係数する手段と、前
記低域側のデータが一方の入力部に供給される合成手段
と、第２の伝送路側のディンターレリーブされたデータ
が入力され、前記誤り検出数が所定数以上であればディ
ンターレリーブされた高域側データが前記合成手段に入
力するのを阻止し、前記誤り検出数が所定数以内であれ
ばディンターレリーブされた高域側データが前記合成手
段に入力するのを許容する制御手段と、前記合成手段か
ら得られたデータを周波数軸かから時間軸に変換する手
段と、時間軸変換されたデータをアナログ信号に変換す
るデジタルアナログ変換手段とを具備するものである。

（作用） 上記の手段によれば、伝送するデータは音声信号の時間
軸データの量子化、圧縮信号ではなく周波数軸データの
量子化、圧縮信号となる。これによりデータ圧縮の効率
がよく、帯域分割処理のデジタルフィルタか不要という
利点がある。次に伝送するデータは、重み付けとして重
要データ（低中域データ）と補助データ（高域データ）
とに分けられて別の伝送路で伝送される。そして補助デ
ータは伝送劣化により誤り訂正能力が重要データよりも
弱く、つまり重要データの誤り訂正能力が強くされて伝
送される。受信側では、重要データの誤り数がフレーム
内で多い場合には、補助データを破棄してメディア機能
の維持を重要視するようにしている。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。送信すべき音声信
号は、ダ入力端子１０を介してアナログデジタル（Ａ／
Ｄ）変換部１１に入力されデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換部１１は、サンプリングクロックｆ　ｓ　−
３２ＫＨｚで１４ビツトの直線量子化（例えばＰＣＭ処
理）を行い、４４８　ｋｂｐｓで出力する。Ａ／Ｄ変換
部１１の出力データは、時間窓処理部１２に入力される
。時間窓処理部１２は、時系列量子化データ１０２４サ
ンプルを単位として処理し、データ列の両端部（１２８
サンプルＸ２）は前後の系列のデータとオーバーラツプ
される。

そしてこのオーバラップ部分には、窓特性、つまりレイ
ズドコサイン係数をか乗じられる。

第２図は、上記の時間窓処理を施した場合のデータ列を
示し、１０２４サンプルの左右の両端部には、コサイン
係数が乗じられている。中央の７６８サンプルは係数１
が乗じられている。同様に、隣の１０２４サンプルの両
端にも、レイズドコサイン係数が乗じられているので、
オーバーラツプ部分はトータルでは係数１が乗じられて
いるのと等価である。このように時間窓処理を施す理由
は、次に処理する時間軸周波数軸変換処理において、デ
ータの歪みやインパルスノイズが発生するのを抑圧する
ためである。

時間窓処理部１２の出力は、時間軸周波数軸変換部１３
に入力される。この時間軸周波数軸変換部１３は、１０
２４サンプルの時間軸データを、１０２４サンプルの周
波数軸データに配列し直す。この配列では、分解能は、
約１６Ｈｚの分解能となる。

第３図は、さらに周波数軸上のサンプルを、オクターブ
で分割したフォーマットを示している。

１０２４サンプルを周波数軸上で分割する場合、聴感上
のオクターブ単位で割り当てると、６オクタ一ブ程度と
なり、その高域側の成分（８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚ　）を
表現するために、約５１２サンプルが割り当てられる。

この５１２サンプルで現される１オクターブは、非常に
多くのデータ量を要していることになる。第３図から見
ても分かるように、中域（４ＫＨｚ〜８ＫＨｚ）の１オ
クターブは、２５Ｂサンプルで良く、さらにこれよりも
低い側の１オクターブは１２８サンプルでよいことにな
る。

上記のように周波数軸上に変換された信号は、次の符号
化処理部１４に入力される。この符号化処理部において
は、上記のようにオクターブ単位でのブロックが形成さ
れ、各ブロックの量子化が行われる。ブロックにおける
サンプルデータは、６ビツトレンジの可変量子化ステッ
プで量子化される。さらに、６ビツトで表される−３１
〜＋３２の６４レベルのデータに対しては、可変長符号
割り付けが行われる。この符号割り付けに際しては予め
設定した割り付は表が用いられる。これにより、各サン
プルは大幅なデータ圧縮が施されたことになる。これに
より符号化処理部１４から出力されるデ＝りは、１１２
ＫｂｐＳ以下のデータに圧縮されて出力される。

ここで、周波数軸上に変換してデータ圧縮した場合の量
子化ノイズと、時間軸上のデータを圧縮した場合の量子
化ノイズについて考えてみる。

第４図は、伝送音声信号スペクトルを、そのレベルと周
波数の対数軸上で表している。周波数軸上に変換されて
圧縮されたデータの場合は、量子化ノイズにスペクトル
包絡によるウェイトが加わるために、第４図の斜線で示
すレベル以下となる。

しかし、時間軸上のデータ圧縮では量子化ノイズは、点
線で示すように、周波数に関係なく一定である。図の横
軸には、オクターブ単位での周波数（対数軸で示してい
るために第３図の場合と異なり等間隔となっている）を
示しているが、データ量を最も必要とする、中域、高域
のオクターブでは時間軸上でのデータ圧縮ではＳ／Ｎが
非常に悪く、周波数軸上でのデータ圧縮のほうが格段と
Ｓ／Ｎが優れていることがわかる。

上記のごとく符号化処理された信号は、次段の帯域分離
部１５に入力される。

帯域分離部１５においては、中、低域データを誤り訂正
コード付加及びフレーム構成部１６に供給するとともに
、高域データを誤り検出コード付加及びフレーム構成部
１７へ供給する。誤り訂正コード付加及びフレーム構成
部１６では、第３図及び第４図に示した８ＫＨｚ以下の
データに相当する中、高域データに対して誤り訂正コー
ドを付加し、また、フレームｌ同期ビットなどを付加し
て第１の伝送路に送出する。従って、この伝送信号は、
誤り訂正コードを用いてデータ誤りがある場合はこれを
した検出して訂正されることが可能である。

一方、誤り検出コード付加及びフレーム構成部１７にお
いては、データの誤りを検出するためのコードが付加さ
れ、さらにフレーム同期ビットなどが付加されて伝送さ
れる。誤り検出コード及びフレーム構成部１７の処理は
、誤り訂正コード付加及びフレーム構成部１６の処理よ
りも簡易的であり、伝送された信号もデータの誤りを検
出できる程度に止められている。

第１、第２の伝送路については、各種の実施例が可能で
あるが、この方式では、後述するように例えばテレビジ
ョン信号の映像キャリアの直交変調波と、割り当てライ
ンを利用している。

入力端子２１には、第１の伝送路からの信号が入力され
、入力端子２２には第２の伝送路からの信号が人力され
る。伝送信号は、データの大きな欠落があってもこれを
修復できるようにインターリーブ処理が施されて伝送さ
れてくる。従って、入力端子２１及び２２の信号は、そ
れぞれまず、ディンターレリーブ部２３．２４に入力さ
れてインターリーブ状態が解除される。

ディンターレリーブ回路２３の出力は、誤り訂正部２５
に入力され、ディンターレリーブ回路２４の出力は、誤
り検出部２６に入力される。誤り訂正部２５は、誤り訂
正コードを用いて入力信号の誤り訂正を行うが、誤り検
出部２６は入力信号の誤りを検出するのみである。よっ
て、回路規模としては誤り検出部２６の方が、誤り訂正
部２５に比べて格段と簡素となっている。誤り検出部２
６においてデータ誤りが検出された場合は、その検出フ
ラッグはエニーカウンタ２７に入力される。このエラー
カウンタ２７は、エラー数がある一定値以上になると、
スイッチ２８を制御して、誤り検出部２６から出力され
たデータの出力経路を断とする。また、誤り検出数が一
定値以内である場合は、スイッチ２８をオンして高域の
データが合成合成器２９に導入されるように制御する。

この合成器２・９には、！誤り訂正部２５からの中、高
域のデータも入力されている。

合成器２９の出力は、復号部３０に入力される。

復号部３０は、符号化処理部１４に対応するもので、圧
縮されているデータを元のデータに復号する部分である
。そして復号されたデータは、周波数時間軸変換部３１
に人力され、時間軸データに変換される。このように変
換されたデータは、デジタルアナログ変換部３２におい
てアナログ信号に変換されて出力される。

この実施例は上記の如く構成される。

このシステムでは、伝送するデータは音声信号の時間軸
データの量子化、圧縮信号ではなく周波数軸データの量
子化、圧縮信号となる。これによりデータ圧縮の効率が
よく、帯域分割処理のデジタルフィルタが不要という利
点（構成の簡素化）がある。次に伝送するデータは、重
み付けとして重要データ（低中域データ）と補助データ
（高域データ）とに分けられて別の伝送路で伝送される
。

そして補助データは伝送劣化により誤り訂正能力が重要
データよりも弱く、つまり重要データの誤り訂正能力か
強くされて伝送される。受信側では、重要データの誤り
数がフレーム内で多い場合には、補助データを破棄して
メディア機能の維持を重要視するようにしている。この
システムで、重要データと補助データの両方に同等な誤
り訂正能力を持たせた伝送方式も考えられる。しかし、
両方の系統に複雑な誤り訂正処理を施す場合、送信側、
受信側のコストが大きくなる。そこでこのシステムでは
、重要データ側の系統にのみ、誤り訂正能力を持たせ、
補助データ側の系統は誤り検出能力を持たせるに止めて
いる（構成の簡素化）。さらに構成の簡素化という面か
らみると、第３図、第４図に示したように、補助データ
側は非常にデータ量が多い。このようなデータに対して
、誤り訂正符号を付加したり、また、誤り訂正処理をす
る必要がないという点を考えれば、このシステムのよう
に周波数軸変換して帯域分離すること自体が構成の簡素
化に有用であるといえる。

また、このシステムでは、補助データの誤り数が多い（
雑音が多い）場合は、補助データを破棄して重要データ
のみを採用するようにしている。

補助データを破棄した場合、データが失われるのである
から、音質が低下するように考えられがちであるが、現
実には第３図、第４図で説明したように、補助データと
しての高域データは、聴感上の性質（オクターブ）から
考慮すると、８ＫＨｚ以上の成分であり、これが消失さ
れてもほとんど問題はない。この点から本システムは、
周波数領域上での音声データの特質を生かしたシステム
といえる。

また、補助データの誤りが一定数以下の場合は、当然雑
音も含むことになる。しかしこの段階のデータは、時間
軸上のデータではなく周波数軸上のデータである。しか
も、ブロック毎の誤り検出を行った結果によるデータ（
１０２４サンプルに相当する分）である。このために、
周波数軸時間軸変換部３１において時間軸上のデータに
変換すると、雑音は広帯域インパルス雑音と異なり、エ
ネルギー分散された雑音となる可能性が高く、耳障りと
なる確率が非常に低いものとなる。

補助データの系統としては、上記のように音声信号の高
域成分、ステレオ信号のＲＬ差信号の高域成分などであ
ってもよい。ステレオ信号の場合、重要データにもステ
レオ情報が含まれるので、受信環境が悪い場合でも、ス
テレオというメディア機能を失うことかない。

次に、第１、第２の伝送路について説明する。

このシステムでは、伝送路として、映像信号のＡＭ−Ｖ
ＳＢ伝送キャリアの直交キャリアを用いている。この直
交キャリアに対して、伝送データによるデュオバイナリ
−変調を施すものである。

この場合、ＮＴＳＣ方式の瞬時データレートは、（４／
７）ｆｓｅ　−２，０４５５Ｍｂｐｓ　（ｒｓｃ　：色
副搬送波周波数）であるが、このうちの２４１．５６Ｋ
ｂｐｓを音声データ伝送路として使用し、１フレーム当
たり３８ラインを重要データ（誤り訂正符号付き）、１
フイールド当たり１２ラインを補助データ（誤り検出符
号のみ）用に割り当てるものである。これにより、本シ
ステムにおける音声データは、映像信号の中に織り込ま
れて伝送されることになる。また、この伝送データを取
り出すには、映像信号から再生された同期タイミング信
号を用いて抽出タイミングパルスを得ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、メディア維持機
能がすぐれており信頼性が高く、さらにまた、システム
構成も簡単に実現でき。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は時間窓処理部の動作を説明するために示したサンプル
配列説明図、第３図及び第４図は時間軸周波数軸変換さ
れたデータの説明図である。 １１・・・アナログデジタル変換部、１２・・・時間窓
処理部、１３・・・時間軸周波数軸変換部、１４・・・
符号化処理部、１５・・・帯域分離部、１６・・・誤り
訂正コード付加及びフレーム構成部、１７・・・誤り検
出コード付加及びフレーム構成部、２３．２４・・・デ
ィンターレリーブ部、２５・・・誤り訂正部、２６・・
・誤り検出部、２７・・・カウンタ、２８・・・スイッ
チ、２９・・・合成部、３０・・・復号部、３１・・・
周波数軸時間軸変換部、３２・・・デジタルアナログ変
換部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送信側において アナログデジタル変換された時間領域の音声信号デジタ
   ルデータを周波数領域のデジタルデータに変換する手段
   と、 この手段の出力デジタルデータを圧縮量子化し、情報量
   低減のための可変長符号化を行いインターリーブ処理を
   行ったデータを得る手段と、 この手段からのデータを低周波側のデータと高周波側の
   データとに別けて、低周波側のデータには誤り訂正符号
   を付加して第１と第２の伝送経路に送出する手段とを具
   備し、 受信側において 第１と第２の伝送路からの信号をそれぞれ受信してディ
   ンターレリーブを施す第１と第２のディンターリーブ手
   段と、 第１の伝送路側のディンターリーブされた低域側データ
   の誤り訂正を行う手段と、 この手段における誤り検出数をデータフレームごとに係
   数する手段と、 前記低域側のデータが一方の入力部に供給される合成手
   段と、 第２の伝送路側のディンターリーブされたデータが入力
   され、前記誤り検出数が所定数以上であればディンター
   リーブされた高域側データが前記合成手段に入力するの
   を阻止し、前記誤り検出数が所定数以内であればディン
   ターリーブされた高域側データが前記合成手段に入力す
   るのを許容する制御手段と、 前記合成手段から得られたデータを周波数軸かから時間
   軸に変換する手段と、 時間軸変換されたデータをアナログ信号に変換するデジ
   タルアナログ変換手段とを具備したことを特徴とする放
   送用デジタル音声信号伝送方式。