JP2010538534A - チャネル変更遅延のないスタガーキャスティング - Google Patents

Abstract

先進テレビジョン・システム委員会・デジタル・テレビジョン（ATSC DTV）のモバイルまたはハンドヘルド型装置が、スタガーキャスト形式で送信されるモバイルDTVチャネルを含む信号を受信する受信機を有する。スタガーキャスト形式はFEC（前方誤り訂正）ストリームと、該FECストリームから時間的に遅延された番組内容を伝達するためのエンコードされたストリームとを含む。受信機は受信されたエンコードされたストリームをデコードして番組内容を提供し、受信されたエンコードされたストリームに誤りが検出される場合には、受信されたFECストリームを使って誤りを訂正しようとする。しかしながら、ユーザーが番組またはチャネルを別のスタガーキャスト・ストリームに変更するとき、受信機は、たとえある初期時間期間にわたって受信機よって誤り訂正が厳しく制限されていたとしても、その別のスタガーキャスト・ストリームの受信されたエンコードされたストリームをデコードして新しい番組内容を提供する。

Description

関連出願への相互参照
本願は2007年8月28日に出願された米国仮出願第60/966,431号の利益を主張するものである。

発明の背景
本発明は概括的には通信システムに、より詳細には、たとえば地上波放送、携帯電話（cellular）、無線忠実（Wi-Fi: Wireless-Fidelity）、衛星等の無線システムに関する。

ATSC DTV（Advanced Television Systems Committee Digital Television［先進テレビジョン・システム委員会・デジタル・テレビジョン］）システム（たとえば非特許文献１、非特許文献２参照）はMPEG圧縮されたHDTV（high definition TV［高精細度テレビ］）信号（MPEG2はMoving Picture Expert Group（動画像専門家グループ）（MEPG）-2システム規格（ISO/IEC13818-1）を指す）の伝送について約19Mbits/sec（百万ビット毎秒）をもたらす。よって、単一の物理伝送チャネル（PTC: physical transmission channel）において約４ないし６のテレビ・チャネルが輻輳なしにサポートできる。さらに、このトランスポート・ストリーム内には追加的なサービスを提供するための余剰の帯域幅が残る。実際、MPEG2エンコードおよび先進コーデック（コーダ／デコーダ）技術（H.264またはVC1のような）の導入の両方における改良により、さらなる追加的な予備容量がPTCにおいて利用可能になりつつある。

しかしながら、ATSC DTVシステムは固定した受信のために設計されたものであり、移動環境においては、受信機における１秒以上の期間にわたる信号損失を容易に引き起こしうるフェージングやドップラー効果のため、性能が悪い。これに鑑み、既存のATSC DTVシステムとの後方互換性を維持しながら、モバイル・ハンドヘルド（M/H: mobile and handheld）機器のためのATSC DTVシステムを開発することに強い関心が向けられてきた。

移動環境における性能を改善する一つの方法は、前方誤り訂正（FEC: forward error correction）と組み合わされた時間ダイバーシチ技法を使うことである。前方誤り訂正のいくつかの例は、ブロック符号（たとえばリード・ソロモン、BCH）、畳み込み符号、低パリティ・チェック符号（LDPC）およびターボ符号である。時間インターリーブはブロックまたは畳み込みインターリーブ技法を使って達成できる。FECは、インターリーブ器と組み合わせて使うとき、フェージング・チャネルを通じた通信性能を大幅に改善する。

米国Advanced Television Systems Committee、「ATSC Digital Television Standard」、Document A/53、1995年9月26日 米国Advanced Television Systems Committee、「Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard」、Document A/54、1995年10月4日 ETSI EN 300 744 V1.4.1(2001-01)、「Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television」

残念ながら、これらのシステムは一般に、時間ダイバーシチに比例する時間遅延を受ける。よって、移動テレビ・システムのコンテキストにおけるそのような時間ダイバーシチ技法の負の面の効果は、ユーザーがこの遅延を、チャネルを切り替えるときの長いチャネル変更時間の形で見ることになるということである。これは、ユーザーにとってきわめて不快なものとなりうる。よって、移動テレビ・システムを設計する者は、フェージング保護のための時間ダイバーシチに対して、高速のチャネル変更をトレードオフすることを強いられる。

しかしながら、我々は、放送および端末装置の両方に一組の要件が課されれば、フェージング保護のための時間ダイバーシチおよび高速チャネル変更の両方が達成できることを認識するに至った。

本発明の原理によれば、受信機が、少なくとも一つのエンコードされたストリームおよび誤り訂正ストリームを含むチャネルを受信し、ここで、エンコードされたストリームは誤り訂正ストリームとスタガーされており（staggered）；受信したエンコードされたストリームを、コンテンツを提供するようデコードし；受信したエンコードされたストリーム中の誤りを検出した際には、受信した誤り訂正ストリームを使って受信したエンコードされたストリームを訂正し；異なるチャネルが選択されるとき、その異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームを、ある時間遅延に等しい初期時間期間にわたってその異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームにおける誤りがその異なるチャネルの受信された誤り訂正ストリームによって訂正可能でない場合でも、コンテンツを提供するようデコードし；ここで、その異なるチャネルのエンコードされたストリームは、前記時間遅延だけ前記異なるチャネルの誤り訂正ストリームに関して遅延されている。

本発明のある例示的な実施形態では、先進テレビジョン・システム委員会・デジタル・テレビジョン（ATSC DTV）のモバイルまたはハンドヘルド装置が、スタガーキャスト（StaggerCast）の形で伝送されるモバイルDTVチャネルを含むデジタル多重化物を受信する受信機を有する。具体的には、受信機は、選択された番組、たとえばビデオおよびオーディオのためのコンテンツを伝達するためのエンコードされたストリームと、誤り訂正ストリーム、たとえばFECブロックとを含むスタガーキャスト（StaggerCast）信号を受信する。スタガーキャスティング（StaggerCasting）に関し、エンコードされたストリームは、ある時間遅延だけ誤り訂正ストリームに対して遅延させられる。例示的に、あらゆるスタガーキャスト信号は同じ時間遅延をもつ。受信機は受信したエンコードされたストリームを、選択された番組についてのコンテンツを提供するようデコードし、受信したエンコードされたストリームにおいて誤りが検出された場合には、受信された誤り訂正ストリームを使って誤りを訂正しようとする。しかしながら、ユーザーが番組またはチャネルを異なるスタガーキャスト・ストリームに変更するとき、受信機は、前記時間遅延に等しい初期時間期間にわたってその異なるスタガーキャスト・ストリームの受信されたエンコードされたストリームにおける誤りがその異なるスタガーキャスト・ストリームの受信された誤り訂正ストリームによって訂正可能でない場合でも、コンテンツを提供するようデコードする。

上記に鑑み、また詳細な説明を読むことから明白となるであろうように、他の実施形態および特徴も可能であり、本発明の原理の範囲内にはいる。

本発明の原理に基づくスタガーキャスト・ストリームを示す図である。 本発明の原理に基づく送信機の例示的な実施形態を示す図である。 図２の送信機において形成された例示的な多重化されたストリームを示す図である。 本発明の原理に基づく送信機における使用のための例示的なフローチャートを示す図である。 本発明の原理に基づく装置の例示的な実施形態を示す図である。 本発明の原理に基づく受信機の例示的な実施形態を示す図である。 本発明の原理に基づく受信機における使用のための例示的なフローチャートを示す図である。 本発明の原理に基づく別の例示的なスタガーキャストを示す図である。 本発明の原理に基づく送信機の例示的な実施形態を示す図である。 本発明の原理に基づく受信機の例示的な実施形態を示す図である。

本発明の概念のほかは、図面に示される要素はよく知られたもので、詳細に説明することはしない。たとえば、本発明の概念のほかは、離散マルチトーン（DMT: Discrete Multitone）伝送（直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）または符号化直交周波数分割多重（COFDM: Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing）とも称される）にはなじみがあることを前提とし、本稿で説明はしない。また、テレビジョン放送、受信機およびビデオ・エンコードになじみがあることを前提とし、本稿で説明はしない。たとえば、本発明の概念のほかは、NTSC（National Television Systems Committee［全米テレビジョン・システム委員会］）、PAL（Phase Alternation Lines［位相交替線］）、SECAM（SEquential Couleur Avec Memoire［記憶をもつ逐次カラー］）、ATSC（Advanced Television Systems Committee［先進テレビジョン・システム委員会］）、デジタル・ビデオ放送（DVB: Digital Video Broadcasting）、地上波デジタル・ビデオ放送（DVB-T: Digital Video Broadcasting-Terrestrial）（たとえば非特許文献３参照）、DVB-Hおよび中国デジタル・テレビジョン・システム(GB)20600-2006（Digital Multimedia Broadcasting‐Terrestrial/Handheld (DMB-T/H)）といった現行のおよび提案されているテレビジョン（TV）規格についての勧告になじみがあることは前提とする。ATSC放送信号についてのさらなる情報は、以下のATSC規格において見出せる：非特許文献１補正１および訂正１を含む改訂C版（文書A/53C）および非特許文献２（A/54）。同様に、本発明の概念のほかは、８レベル残留側波帯（8-VSB: eight-level vestigial sideband）、直交振幅変調（QAM: Quadrature Amplitude Modulation）のような他の伝送概念および無線周波（RF: radio-frequency）フロントエンド（低ノイズ・ブロック、チューナー、ダウンコンバータ等のような）、復調器、相関器（correlator）、リーク積分器（leak integrator）および平方器（squarer）のような受信機コンポーネントは前提とされる。さらに、本発明の概念のほかは、単方向転送を通じたファイル送達（FLUTE: File Delivery over Unidirectional Transport）プロトコル、非同期層化符号化（ALC: Asynchronous Layered Coding）プロトコル、インターネット・プロトコル（IP: Internet protocol）およびインターネット・プロトコル・カプセル化（IPE: Internet Protocol Encapsulator）といったプロトコルになじみがあることは前提とし、本稿で説明することはしない。同様に、本発明の概念のほかは、転送ビットストリームを生成するためのフォーマットおよびエンコードの方法（動画像専門家グループ（MPEG）-2システム規格（ISO/IEC13818-1）のような）はよく知られており、本稿で説明することはしない。また、本発明の概念は、従来式のプログラミング技法を使って実装されてもよいことを注意しておくべきであろう。そのような従来式のプログラミング技法については本稿では説明しない。最後に、図面における同様の符号は同様の要素を表す。

図１は、移動DTVシステムのコンテキストにおける本発明の原理に基づくスタガーキャスト放送ストリーム１を示している。スタガーキャスト放送ストリーム１はコンプリートな（complete）または完全な（full）メディア・ストリーム１１および別個のFECストリーム１２を含む。完全なメディア・ストリームは本稿では基本ストリーム（base stream）またはエンコードされたストリームとも称され、これはテレビ番組についてのメディアまたはコンテンツ（たとえばビデオおよび／またはオーディオ）を伝達する。なお、完全なストリーム１１はその完全なストリーム内においてFECデータを伝達するのではないことを注意しておく。よって、この完全なストリーム１１のみをデコードする受信機は、ユーザーに対する表示のためにメディアまたはコンテンツ（たとえばビデオおよび／またはオーディオ）をレンダリングできるものの、チャネル誤りに対する耐性は低くなる。よって、完全なストリーム１１は、FEC保護なしで送られるAないしH（大文字）とラベル付けされたブロックのストリームを含むが、対応するFECデータはFECストリーム１２によって与えられる。FECストリーム１２はcないしj（小文字）とラベル付けされたFECブロック（またはFECデータ）のシーケンスを含む。図１に示されるように、「c」とラベル付けされたFECブロックは、（点線１４で表されるように）ブロック「C」の受信における誤りを訂正するために使われることができるFECデータである。図１から見て取れるように、完全なストリーム１１はFECストリーム１２に関してある時間遅延T_Dだけ遅延されている。ここで、T_D＝t1−t0である。つまり、完全なストリーム１１はFECストリーム１２と時間的にスタガーされている（staggered）のである。

本発明の原理に基づいて、チャネルを変える際、受信機がどのようにして、追加的な遅延を誘導することなく冗長性の利益を享受するかを見るために、再び図１を参照する。時刻t＝t0において、受信機はスタガーキャスト放送ストリーム１の受信を開始する。しかしながら、スタガーキャスティング時間遅延T_Dのため、この時間T_Dの間に最初に受信されるFECブロック「c」および「d」は完全なストリーム１１において伝達されるデータ「A」および「B」には対応しない。受信機は「A」または「B」についてのFECデータをもたないので、受信機はこの時間遅延T_D後、ブロック「C」になるまで誤り訂正ができない。この時間期間T_Dにわたって何の保護もないデータは図１でラベル１５によって表されている。このように、受信機が完全なサービス品質（QoS: Quality of Service）をユーザーに提供するためには、受信機は完全なストリーム１１を処理する前に時間遅延T_Dの間待つ必要がある。残念ながら、これはチャネル変更における遅延を導入する。しかしながら、本発明の原理によれば、受信機は、データ「A」から完全なストリーム１１を再生し、すぐコンテンツをユーザーに見せることを開始する。このようにして、たとえこのデータについて誤り保護がなくてもこのデータが利用可能になるとすぐレンダリングされることができるので、ユーザーは番組（またはチャネル）を切り替える際にチャネル変更遅延を被ることがない。だが時間遅延T_D後、すなわち時刻t＝t1には、受信機は完全なストリーム１１の基本データのみならずFECストリーム１２からの対応するFECデータももつ。したがって、低遅延を維持しながらも、ラベル１６によって表される完全なストリーム１１のブロック「C」で始まるデータについては、冗長性のあらゆる利益がある。

上記の例において、時間ダイバーシチは時間遅延T_Dによって表される。本発明の原理によれば、チャネル変更後、受信機はこの同じ時間区間にわたって時間多様FEC（time diverse FEC）の利益なしでデータを処理する。時間遅延T_Dは、適切なトレードオフを与えるために、調整できる。すべてのスタガーキャスト・ストリームが同じ時間遅延をもつことが想定されているものの、本発明の概念はそれに限定されるものではなく、時間遅延は異なるスタガーキャスト・ストリームの間で変動してもよい。たとえば、あるスタガーキャスト・ストリームは第一の時間遅延T_D1をもってもよく、第二のスタガーキャスト・ストリームは異なる第二の時間遅延T_D2をもってもよい。そのような場合、受信機は関連付けられた番組およびシステム情報を受信し、そのシステム情報が受信されたスタガーキャスト信号についての適切な時間遅延を指示することが想定される。実際、同じチャネル上の遅延T_D自身も固定でなくてもよく、変動できる。変動する遅延の場合、値はたとえば0＜T_D≦T_Dmaxのように制限されることができる。可変遅延は、可変ビットレート（VBR: variable bit rate）コンテンツが一定ビットレート（CBR: constant bit rate）チャネル上で伝達される、あるいはCBRコンテンツがVBRチャネル上で伝達される場合に要求されることがありうる。この場合、FECストリームと基本ストリームを受信機内で再整列または再同期するために、RTP（Real-Time Protocol［リアルタイム・プロトコル］）の特定のフィールドにおいて見出されるシーケンス番号が受信機によって使われることができる。

このように、本発明の原理によれば、受信機は、少なくとも一つのエンコードされたストリームおよび誤り訂正ストリームを含むチャネルを受信し、ここで、エンコードされたストリームは誤り訂正ストリームとずらされており；受信したエンコードされたストリームを、コンテンツを提供するようデコードし；受信したエンコードされたストリーム中の誤りを検出した際には、受信した誤り訂正ストリームを使って受信したエンコードされたストリームを訂正し；異なるチャネルが選択されるとき、その異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームを、ある時間遅延に等しい初期時間期間にわたってその異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームにおける誤りがその異なるチャネルの受信された誤り訂正ストリームによって訂正可能でない場合でも、コンテンツを提供するようデコードし；ここで、その異なるチャネルのエンコードされたストリームは、前記時間遅延だけ前記異なるチャネルの誤り訂正ストリームに関して遅延されている。

ここで図２に目を転じると、本発明の原理に基づく例示的な送信機１００が示されている。本発明の概念に重要な送信機１００の部分のみが示されている。送信機１００はプロセッサ・ベースのシステムであって、図２において破線の四角の形で示されているプロセッサ１４０およびメモリ１４５によって表されるような一つまたは複数のプロセッサおよび付随するメモリを含む。このコンテキストにおいて、コンピュータ・プログラムまたはソフトウェアがプロセッサ１４０による実行のためにメモリ１４５に記憶され、たとえばFECエンコーダ１０５を実装する。プロセッサ１４０は一つまたは複数の記憶プログラム型制御プロセッサを表し、これらは送信機機能専用である必要はない。たとえば、プロセッサ１４０は送信機１００の他の機能をも制御してもよい。メモリ１４５は任意の記憶装置、たとえばランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）などを表し、送信機に内蔵および／または外付けであってよく、必要に応じて揮発性および／または不揮発性である。

図２に示される要素はFECエンコーダ１０５、遅延バッファ１１０、マルチプレクサ（mux）１１５、変調器１２０、アップコンバータ１２５およびアンテナ１３０を含む。パケット形式においてエンコードされたコンテンツ（たとえばMPEG-2エンコードされたビデオおよびオーディオ）を伝達する完全なストリーム１０１がFECエンコーダ１０５および遅延バッファ１１０に加えられる。後者は完全なストリーム１０１を時間遅延T_Dだけ遅延させて完全なストリーム１１を与える。FECエンコーダ１０５は例示的には、すべてのシンボルを繰り返す単純な符号化率（rate）1/2のFEC反復符号である。一般的な形では、FECエンコーダはk個のシンボルを受け取り、N個のシンボルのブロックを与える。ここで、シンボルのうちのN−k個は冗長なシンボルである。FEC符号は、N個のシンボルのうちの任意のk個が受信されればもとのk個のシンボルを再構成することが可能であるという性質をもつ。FECエンコーダ１０５は完全なストリーム１０１を受け取ってFECストリーム１２を与える。

完全なストリーム１１およびFECストリーム１２はマルチプレクサ１１５に加えられる。マルチプレクサ１１５は二つの論理的なチャネル（完全なストリーム１１およびFECストリーム１２）を多重化して、変調器１２０に加えるための多重化ストリーム１１６を与える。多重化されたストリーム１１６の例が図３に示されている。図２に戻ると、変調器１２０は多重化されたストリーム１１６を変調し、結果として得られる信号が、アンテナ１３０を介した移動DTV信号の送信のために、アップコンバータ１２５を介して無線周波数（RF）TVチャネルに上方変換（アップコンバート）される。

ここで図４を参照すると、本発明の原理に基づく送信機１００において使用される例示的なフローチャートが示されている。ステップ１５０では、送信機１００は放送送信のための完全なストリームを受領する。ステップ１５５では、送信機１００は完全なストリームからFECストリームを形成する。ステップ１６０では、送信機１００は完全なストリームを時間遅延T_Dだけ遅延させる。最後に、ステップ１６５において、送信機１００は送信のためのスタガーキャスト・ストリームを形成する。ここで、スタガーキャスト・ストリームはFECストリームおよび遅延された完全なストリームを含む。

なお、一般には、完全なストリーム１１についてかなりの遅延をもつ時間インターリーブ器を使わないことが好ましい。しかしながら、一層良好なフェージング・パフォーマンスが所望される場合には、時間インターリーブがFECストリーム１２に対して使用されることができる。これは受信機によって経験される全体的なチャネル遅延に上乗せするものではない。さらに、上記の例は単純な符号化率1/2のFEC反復符号を用いて例示したが、ずっと洗練された符号を使うこともできる。たとえば、完全に失われた基本データグラムさえ再生できるようにするため、長い符号が使われることができる。この簡単な例は、図１に示される上記の図からの２ブロックに対して作用する3/4FEC符号である。たとえば、たとえ完全なストリーム１１からの両方のブロックCおよびDが失われたとしても、このFEC符号を使えば、FECブロックc+dを使ってこれらの欠けているブロックを再生できる。これを達成するため、t1−t0間隔を１ブロック増やす必要がある。ここでもまた、以前と同様、これはシステムが誤り保護なしで動作するチャネル変更後の時間の長さを増すが、ユーザーが経験するチャネル変更遅延は全く増加しない。

ここで図５を参照すると、本発明の原理に基づく装置２００の例示的な実施形態が示されている。装置２００は、ハンドヘルド、モバイルまたは静止を問わず、任意のプロセッサ・ベースのプラットフォームを表す。たとえば、パソコン（PC）、サーバー、セットトップボックス、携帯情報端末（PDA）、携帯電話、モバイル・デジタル・テレビジョン（DTV）、DTVなどである。これに関し、装置２００は、メモリが付随する一つまたは複数のプロセッサを含む（図示せず）。装置２００は受信機２０５およびディスプレイ２９０を含む。受信機２０５は放送信号２０４を（たとえばアンテナ（図示せず）を介して）受信し、その放送信号を処理してそれからたとえばビデオ・コンテンツを見るためのディスプレイ２９０に加えるためのビデオ信号２０６を復元する。

ここで受信機２０５に目を転じると、本発明の原理に基づく受信機２０５の例示的な部分が図６に示されている。本発明の概念に重要な部分のみが示されている。受信機２０５はプロセッサ・ベースのシステムであり、図６における破線の四角の形で示されているプロセッサ３９０およびメモリ３９５によって表されるような一つまたは複数のプロセッサおよび付随するメモリを含む。このコンテキストにおいて、コンピュータ・プログラムまたはソフトウェアがプロセッサ３９０による実行のためにメモリ３９５に記憶され、たとえばFECデコーダ３２０を実装する。プロセッサ３９０は一つまたは複数の記憶プログラム型制御プロセッサを表し、これらは受信機機能専用である必要はない。たとえば、プロセッサ３９０は受信機２０５の他の機能をも制御してもよい。メモリ３９５は任意の記憶装置、たとえばランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）などを表し、受信機２０５に内蔵および／または外付けであってよく、必要に応じて揮発性および／または不揮発性である。

受信機２０５は復調器３０５、デマルチプレクサ（demux）３１０、遅延バッファ３１５およびFECデコーダ３２０を含む。本発明の概念に重要な部分しか示していない。上述したように、受信機２０５は処理のために放送信号２０４を（たとえばアンテナ（図示せず）を介して）受信する。放送信号２０４はフロントエンド処理（図示せず）によって下方変換（ダウンコンバート）されて受信信号３０４を与える。この受信信号３０４は復調器３０５によって復調されて復調信号３０６（シンボルのストリーム）をデマルチプレクサ３１０に与える。デマルチプレクサ３１０は送信機１００のマルチプレクサ１１５の逆の機能を実行し、FECストリームから完全なストリームを分離する。具体的には、デマルチプレクサ３１０は、完全なストリーム１１の受信されたバージョンに対応する完全なストリーム３１１を与え、またFECストリーム１２の受信されたバージョンに対応するFECストリーム３１２をも与える。この後者は遅延バッファ３１５によって時間的に遅延させられ、遅延FECストリーム３１６を与える。遅延バッファ３１５は、完全なストリームをFECストリームと時間的に揃え直すために、対応する時間遅延T_Dを与える。FECデコーダ３２０は遅延FECストリーム３１および完全なストリーム３１１の両方を受信して出力信号３２１を与える。この出力信号は、省略符号３２５によって表されるように受信機２０５の他の回路（図示せず）によって処理され、そこからたとえばビデオ信号２０６が復元される。

暫時図１に戻って参照すると、受信機立ち上げの時点、あるいはチャネル選択直後には、受信機２０５内の遅延バッファ３１５は、T_Dに等しい時間期間にわたってフラッシュされる、すなわち空である。よって、チャネル変更後のこの初期期間においては、FECデコーダ３２０は関心のあるデータ、たとえばブロック「A」および「B」のためのFECデータを全くもたず、よって単に保護されない完全なストリーム３１１をその出力に、すなわち出力信号３２１としてパススルーさせる。結果として、チャネル変更直後にこの時間区間T_Dの間にチャネル・フェードが起こると、その後デコードされレンダリングされるビデオはこの期間の間アーチファクトを示すことがありうる。最悪ケースのシナリオでは、完全なストリームは、時間t1においてFECチャネルが利用可能になるまでは、デコードするためにさえ十分堅牢でない。この場合、ユーザーはチャネル切り替えにおける遅延を知覚するであろう。しかしながら、これは低頻度なはずで、たいていの場合、ユーザーは、本発明の原理に従ってチャネル変更遅延を経験しないであろう。

時間遅延T_D後には、FECデコーダ３２０は、出力信号３２１を与える際に、FECストリーム３１６内の対応する誤り訂正データを使うことによって、完全なストリーム３１１におけるいかなる検出された誤りをも訂正しようと試みることができる。

ここで図７を参照すると、受信機２０５において使用するための例示的なフローチャートが示されている。電源投入または受信チャネル選択に際して、受信機２０５はステップ４０５においてFECを無効にし、ステップ４１０において、受信した任意の完全なストリームのデコードを開始する。ステップ４１５において、完全なストリームをデコードする間、受信機２０５はいつスタガーキャスティング時間遅延T_Dが経過するかをチェックする（たとえばタイマーからの割り込みを介して）。スタガーキャスティング時間遅延T_Dが経過したら、受信機２０５はステップ４２０でFECを有効にし、そうでなければ受信機２０５はFEC保護で完全なストリームをデコードし続ける。

本発明の原理によれば、いくつかの興味深い変形がある。たとえば、FECエンコードに対してより少数のビットが割かれることができ、FECは、より長いブロックについて訂正する能力をもつより強力な符号と組み合わされ、追加的な帯域幅や遅延要求なしでより優れたパフォーマンスを発揮することができる。この一例は、畳み込み符号、ターボ符号、LDPC符号のような複数のブロックにわたって分散されている誤りを制御する能力をもつブロック符号である。この別の例は、追加的な遅延を被ることなく長いインターリーブ遅延をもって誤り訂正ストリームをインターリーブすることである。これは図８に示されている。図８では、FECストリームのブロックの対がインターリーブされている。これは図８ではブロック「d」の上に位置するブロック「c」によって表されている。このインターリーブの結果として、FECストリームは今や、「ブロック」の継続時間よりも長いフェード（信号のロス）に耐性をもつことができる。このプロセスの論理的な延長は、誤り訂正ストリームのために、データをマトリクスとして編成して行および列のデータ両方のFECパリティを生成するPRO-MPEG様の符号を使うことである。ここでもまた、これが通常被る遅延は、チャネル変更のためには問題ではない。というのも、誤り訂正ストリームは信号より前に放送されるからである。

さらに、完全なストリームをエンコードするためにSVC（scalable video coding［スケーラブル・ビデオ符号化］）を使用できる。SVCでは、典型的にはSVC基本層があり、少なくとも一つのSVC向上層がある。SVC基本層は基本レベルのビデオ解像度、たとえば標準精細度（standard definition）を提供し、任意のSVC向上層はビデオ解像度を上げる。たとえば高精細度（high definition）である。本発明のコンテキストでは、SVC向上層はスタガーキャスティング保護なしで放送されることができ、誤り訂正データ、たとえばFECデータのスタガーキャスティングはSVC基本層に対してのみ提供されることができる。これは、ビットレートの無用な増大なしに、非常に高い信頼性をもってフォールバック（fallback）・ビデオ信号を利用可能にする。

このことは、図９の送信機６００において本発明の原理に従ってさらに例示される。本発明の概念に重要な送信機６００の部分のみが示されている。送信機６００はプロセッサ・ベースのシステムであって、図９において破線の四角の形で示されているプロセッサ６４０およびメモリ６４５によって表されるような一つまたは複数のプロセッサおよび付随するメモリを含む。このコンテキストにおいて、コンピュータ・プログラムまたはソフトウェアがプロセッサ６４０による実行のためにメモリ６４５に記憶され、たとえばFECエンコーダ６１５を実装する。プロセッサ６４０は一つまたは複数の記憶プログラム型制御プロセッサを表し、これらは送信機機能専用である必要はない。たとえば、プロセッサ６４０は送信機６００の他の機能をも制御してもよい。メモリ６１４５は任意の記憶装置、たとえばランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）などを表し、送信機に内蔵および／または外付けであってよく、必要に応じて揮発性および／または不揮発性である。

図９に示される要素はSVCエンコーダ６０６、FECエンコーダ６１５、遅延バッファ６１０、マルチプレクサ（mux）６２０、変調器１２０、アップコンバータ１２５およびアンテナ１３０を含む。ビデオ・エンコードされる前のコンテンツの完全なストリーム６０１がSVCエンコーダ６０５に加えられる。SVCエンコーダ６０５は基本層ストリーム６０３および少なくとも一つの向上層ストリーム６０４を与える。見て取れるように、基本層ストリーム６０３のみがFECエンコーダ６１５に加えられる。基本層ストリーム６０３および向上層ストリーム６０４は遅延バッファ６１０に加えられる。遅延バッファ６１０はSVCエンコードされた信号のすべてのコンポーネント（すなわち、基本層および向上層）を時間遅延T_Dだけ遅延させる。点線の円１１によって表されるような遅延させられたSVC信号（事実上、完全なストリーム１１を表す）はマルチプレクサ６２０に加えられる。FECエンコーダ６１５は例示的には、すべてのシンボルを繰り返す単純な符号化率（rate）1/2のFEC反復符号であるが、本発明の概念はそれに限定されない。マルチプレクサ６２０はすべての論理的なチャネル（完全なストリーム１１およびFECストリーム１２）を多重化し、変調器１２０に加えるための多重化ストリーム６２１を与える。変調器１２０は多重化ストリーム６２１を変調し、結果として得られる信号が、アンテナ１３０を介した移動DTV信号の送信のために、アップコンバータ１２５を介して無線周波数（RF）TVチャネルに上方変換（アップコンバート）される。図４に示される方法は、ステップ１５５がFECストリームをSVCエンコードされた信号の基本層からのみ生成するよう、ストレートな仕方で修正できる。

ここで受信機２０５に目を転じると、SVCで使うための本発明の原理に基づく受信機２０５の例示的な部分が図１０に示されている。本発明の概念に重要な部分のみが示されている。受信機２０５はプロセッサ・ベースのシステムであり、図１０における破線の四角の形で示されているプロセッサ７９０およびメモリ７９５によって表されるような一つまたは複数のプロセッサおよび付随するメモリを含む。このコンテキストにおいて、コンピュータ・プログラムまたはソフトウェアがプロセッサ７９０による実行のためにメモリ７９５に記憶され、たとえばFECデコーダ７２０を実装する。プロセッサ７９０は一つまたは複数の記憶プログラム型制御プロセッサを表し、これらは受信機機能専用である必要はない。たとえば、プロセッサ７９０は受信機２０５の他の機能をも制御してもよい。メモリ７９５は任意の記憶装置、たとえばランダム・アクセス・メモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）などを表し、受信機２０５に内蔵および／または外付けであってよく、必要に応じて揮発性および／または不揮発性である。

受信機２０５は復調器３０５、デマルチプレクサ（demux）７１０、遅延バッファ３１５およびFECデコーダ７２０を含む。本発明の概念に重要な部分しか示していない。上述したように、受信機２０５は処理のために放送信号２０４を（たとえばアンテナ（図示せず）を介して）受信する。放送信号２０４はフロントエンド処理（図示せず）によって下方変換（ダウンコンバート）されて受信信号３０４を与える。この受信信号３０４は復調器３０５によって復調されて復調信号３０６（シンボルのストリーム）をデマルチプレクサ７１０に与える。デマルチプレクサ７１０は送信機６００のマルチプレクサ６２０の逆の機能を実行し、FECストリームから完全なストリームを分離する。具体的には、デマルチプレクサ７１０は、完全なストリーム１１の受信されたバージョンに対応する受信された基本層ストリーム７１１および向上層ストリーム７１２によって表される完全なストリームを与え、またFECストリーム１２の受信されたバージョンに対応するFECストリーム３１２をも与える。この後者は遅延バッファ３１５によって時間的に遅延させられ、遅延FECストリーム３１６を与える。遅延バッファ３１５は、完全なストリームをFECストリームと時間的に再整列させるために、対応する時間遅延T_Dを与える。FECデコーダ７２０は遅延FECストリーム３１および基本層ストリーム７１１の両方を受信して出力信号７２１を与える。今や出力信号７２１によって表される基本層と向上層ストリーム７１２とは、省略符号７２５によって表されるように受信機２０５の他の回路（図示せず）によって処理され、そこからたとえばビデオ信号２０６が復元される。

受信機立ち上げの時点、あるいはチャネル選択直後には、受信機２０５内の遅延バッファ３１５は、T_Dに等しい時間期間にわたってフラッシュされる、すなわち空である。よって、チャネル変更後のこの初期期間においては、FECデコーダ７２０は基本層ストリームの保護のためのFECデータを全くもたず、よって単に保護されない基本層ストリーム７１１をその出力に、すなわち出力信号７２１として素通しにする。時間遅延T_D後には、FECデコーダ７２０は、出力信号３２１を与える際に、FECストリーム３１６内の対応する誤り訂正データを使うことによって、基本層ストリーム７１１におけるいかなる検出された誤りをも訂正しようと試みることができる。図７に示された方法は、SVCエンコードされた信号を受信するための図１０の受信機２０５における使用のために等しく適用可能である。

また、本発明の概念はエンコードされたストリームとしてのオーディオの伝送にも等しく適用される。よって、本発明に基づく上記の装置および方法は、速いチャネル変更を実装するために非スケーラブルおよびスケーラブルな圧縮されたオーディオにも適用される。たとえば、オーディオについては、図１０の装置２０５は今度はスケーラブルな符号化されたオーディオ信号を受信し、信号７１１は今度は受信されたスケーラブルな符号化オーディオ信号の基本層ストリームであり、信号７１２は受信されたスケーラブルな符号化オーディオ信号の向上層である。スケーラブルなオーディオ・コーデックの例はMPEG4-AACスケーラブル・コーデックを含む。

上述したように、本発明の原理によれば、いかなるチャネル変更遅延も被ることなく無線送信ストリームにフェードからの保護を与えるためにスタガーキャスティングが使用される。本発明の概念は、ブロック、たとえば図１のブロック「A」、「B」および「C」のコンテキストで記載したが、本発明はそれに限定されず、実際上、データをブロックに分解する必要性はない。たとえば、冗長なFECストリームおよび畳み込み符号はブロックを必要としない。また、スタガーキャスト・ストリームT_Dの時間オフセットは選択可能なパラメータである。一般に、このオフセットは通常のストリームとスタガーキャスト・ストリームとの間でチャネルの信号品質の相関を失わせるのに十分大きいべきである。換言すれば、「a」が受信できない確率は、「A」が受信できない確率と密接に相関するべきではない。これが時間ダイバーシチの考えである。一般に、T_Dの値が大きいほど、達成される脱相関は大きい。ただし、実際上は数秒のオーダーのオフセットが十分である。このコンテキストにおいて、誤り訂正ストリームと完全なストリームの間で極端に大きな時間オフセット値を選ぶことにはいくつかの欠点がある。第一に、チャネル変更後の保護されないビデオの期間（保護されないというのは伝送誤りを訂正するためにFECデータが利用可能でないという意味で）がより長くなる。一般に、この保護されないビデオの時間の長さはスタガーキャスト・オフセットT_Dに等しい。第二に、受信機においてより大きなメモリ要件（たとえばより大きな遅延バッファ）および可能性としては処理要件が課される。

上記に鑑み、以上は単に本発明の原理を例解するものであり、よって、当業者は、本稿に明示的に記載されてはいなくても本発明の原理を具現するものでありその精神および範囲内である数多くの代替的な構成を考案できるであろうことは理解されるであろう。たとえば、別個の機能要素のコンテキストで例解されていても、それらの機能要素は一つまたは複数の集積回路（IC）において具現されてもよい。同様に、別個の要素として図示されていても、そのような要素の任意のものまたは全部が、たとえば図７などに示されるステップの一つまたは複数に対応する関連するソフトウェアを実行する記憶プログラム制御プロセッサ、たとえばデジタル信号プロセッサにおいて実装されてもよい。さらに、図面のいくつかは、要素が一つに束ねられていることを示唆するかもしれないが、本発明の概念はそれに限定されない。たとえば、図５の装置２００の要素は、その任意の組み合わせにおいて異なるユニットに分散されていてもよい。たとえば、図５の受信機２０５は装置または装置とは物理的に別個であるセットトップボックスのようなボックスまたはディスプレイ２９０を組み込んでいるボックスなどの一部であってもよい。また地上波放送（たとえばATSC-DTV）のコンテキストで記載されたとしても、本発明の原理は他の型の通信システム、たとえば衛星、Wi-Fi、セルラー等にも適用可能であることは注意しておくべきである。実際、たとえ本発明の概念がモバイル受信機のコンテキストで例示されたとしても、本発明の概念は静止受信機にも適用可能である。したがって、付属の請求項によって定義される本発明の精神および範囲から外れることなく、例示的な実施形態に数多くの修正がなされてもよく、他の構成が考案されてもよいことは理解しておくものとする。

Claims (20)

1. 少なくとも一つのエンコードされたストリームおよび誤り訂正ストリームを含むチャネルを受信する段階であって、ここで、前記エンコードされたストリームは前記誤り訂正ストリームに対してずらされている、段階と；
   受信されたエンコードされたストリームを、コンテンツを提供するようデコードする段階であって、受信されたエンコードされたストリーム中の誤りを検出した際には、受信された誤り訂正ストリームを使って受信されたエンコードされたストリームを訂正することを含む段階と；
   異なるチャネルが選択されるとき、前記異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームを、ある時間遅延に等しい初期時間期間にわたって前記異なるチャネルの受信されたエンコードされたストリームにおける誤りが前記異なるチャネルの受信された誤り訂正ストリームによって訂正可能でなくても、コンテンツを提供するようデコードする段階とを有する方法であって；
   前記異なるチャネルのエンコードされたストリームは、前記時間遅延だけ、前記異なるチャネルの誤り訂正ストリームに関して遅延されている、方法。
2. 前記時間遅延が可変である、請求項１記載の方法。
3. 前記誤り訂正ストリームが前方誤り訂正符号である、請求項１記載の方法。
4. 前記エンコードされた信号が、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・ビデオ符号でエンコードされた信号であり、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみである、請求項１記載の方法。
5. 前記エンコードされた信号が、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・オーディオ符号でエンコードされた信号であり、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみである、請求項１記載の方法。
6. コンテンツを伝達するためのエンコードされたストリームを受領する段階と；
   前記エンコードされたストリームを誤りに対して保護するために前記エンコードされたストリームから誤り訂正ストリームを生成する段階と；
   受領されたエンコードされたストリームをある時間遅延だけ遅延させる段階と；
   受信機に送信するための、前記の遅延されたエンコードされたストリームおよび前記誤り訂正ストリームを含むスタガーキャスト・ストリームを形成する段階であって、前記スタガーキャスト・ストリームは、チャネルを変えるときに使うべき前記誤り訂正ストリームからのデータが入手可能でない場合であっても前記の遅延されたエンコードされたストリームをデコードすることによって高速チャネル変更を実行するための受信機における使用のためである、段階とを有する、
   方法。
7. 前記誤り訂正ストリームが前方誤り訂正符号である、請求項６記載の方法。
8. 前記時間遅延が可変である、請求項６記載の方法。
9. 前記エンコードされた信号が、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・ビデオ符号でエンコードされた信号であり、前記生成する段階が、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみであるよう前記誤り訂正ストリームを生成する、請求項６記載の方法。
10. 前記エンコードされた信号が、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・オーディオ符号でエンコードされた信号であり、前記生成する段階が、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみであるよう前記誤り訂正ストリームを生成する、請求項６記載の方法。
11. スタガーキャスティング時間遅延をもつスタガーキャスト信号を表す復調された信号を生成する復調器と；
    前記復調された信号から、エンコードされたストリームおよび誤り訂正ストリームを形成するデマルチプレクサであって、ここで、前記エンコードされたストリームは前記誤り訂正ストリームに対して前記スタガーキャスティング時間遅延だけ遅延されている、デマルチプレクサと；
    前記エンコードされたストリーム中の誤りを訂正するために前記誤り訂正ストリームから導出されるデータを使う誤り訂正デコーダであって、チャネル変更に際して、前記スタガーキャスティング時間遅延に等しい時間期間にわたって誤りを訂正しない誤り訂正デコーダとを有する、
    装置。
12. 前記誤り訂正デコーダが前方誤り訂正デコーダである、請求項１１記載の装置。
13. 前記誤り訂正デコーダに遅延された誤り訂正ストリームを与えるために前記スタガーキャスティング時間遅延に等しいある時間遅延だけ前記誤り訂正ストリームを遅延させる遅延バッファを更に有する、請求項１１記載の装置。
14. 前記エンコードされたストリームが、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・ビデオ符号でエンコードされた信号を表し、前記誤り訂正デコーダが前記エンコードされたストリームの基本層を保護するのみである、請求項１１記載の装置。
15. 前記エンコードされたストリームが、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・オーディオ符号でエンコードされた信号を表し、前記誤り訂正デコーダが前記エンコードされたストリームの基本層を保護するのみである、請求項１１記載の装置。
16. コンテンツを伝達するエンコードされたストリームを遅延させる遅延バッファと；
    前記エンコードされたストリームを誤りに対して保護するために前記エンコードされたストリームから誤り訂正ストリームを生成する誤り訂正エンコーダと；
    前記誤り訂正ストリームおよび遅延されたエンコードされたストリームを多重化して、受信機に送信するための、前記遅延されたエンコードされたストリームおよび前記誤り訂正ストリームを含むスタガーキャスト・ストリームを形成するマルチプレクサであって、前記スタガーキャスト・ストリームは、チャネルを変えるときに使うための前記誤り訂正ストリームからのデータが入手可能でない場合であっても前記の遅延されたエンコードされたストリームをデコードすることによって高速チャネル変更を実行するための受信機における使用のためである、マルチプレクサとを有する、
    装置。
17. 前記誤り訂正ストリームが前方誤り訂正符号である、請求項１６記載の装置。
18. 前記遅延バッファが可変時間遅延を実装する、請求項１６記載の装置。
19. 前記エンコードされたストリームが、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・ビデオ符号でエンコードされた信号であり、前記誤り訂正エンコーダが、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみであるよう前記誤り訂正ストリームを生成する、請求項１６記載の装置。
20. 前記エンコードされたストリームが、基本層および少なくとも一つの向上層をもつスケーラブル・オーディオ符号でエンコードされた信号であり、前記誤り訂正エンコーダが、前記誤り訂正ストリームが前記エンコードされた信号の基本層を保護するのみであるよう前記誤り訂正ストリームを生成する、請求項１６記載の装置。

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