JP4797088B2 - 送受信システム及び送受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＳやＢＳなどの衛星方式や地上波方式のデジタル放送における、トランスポートストリームの多重方式の異なるデジタル放送サービスの技術に関するものである。

ＣＡＴＶのデジタル伝送については、１９９５年９月２１日に発表されたテレビジョン学会技術報告（ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．４２）１９頁から２４頁の「電気通信技術審議会暫定方式デジタル有線テレビジョン放送伝送実験」に示されている。この報告によれば、エムペグ２（ＭＰＥＧ２）と呼ばれるデジタル画像圧縮技術によって圧縮された画像などのデジタルデータが多重されたトランスポートストリーム（以下、ＴＳという）と呼ばれる形式のデータ系列とされ、リードソロモン誤り訂正などの信号処理をされ、６４ＱＡＭ（６４値直交振幅変調）と呼ばれるデジタル変調技術によって変調され、約３０Ｍｂｐｓの伝送容量でＣＡＴＶ伝送路へ伝送される。

また、デジタルＣＡＴＶの入力となる多チャネルのデジタル化された映像の配信方式としては、ＣＳデジタル放送があり、その放送については、日経エレクトロニクス１９９６年９月２日号１４９頁の論文「７０近くの多チャンネルを実現する日本初のディジタル衛星放送」に記載されているように、複数のデジタル圧縮（ＭＰＥＧ２）した番組やデータをパケット多重し、スクランブルを掛けて訂正符号化した単一のＴＳをＱＰＳＫのデジタル変調で伝送する。このような単一のＴＳを用いたデジタル放送サービスなどの複数のビットストリームで構成されたデジタルデータを再多重する再多重化装置については、特開平１０−４１９０９に示されている。この公報によれば、単一のＴＳは１８８バイトのＴＳパケットで構成され、ＴＳパケットは１８４バイトのパケットデータと４バイトのパケットヘッダで構成されることが示され、再多重化においてパケットヘッダ内の番組制御情報などを再編集して伝送することで受信端末で複数の放送事業者からのＴＳを同時に受信することを可能にしている。

一方、新しく計画されているＢＳデジタル放送では、従来のＢＳアナログ放送の伝送チャンネル１チャンネルに、複数のデジタル化された放送を伝送し、従来の標準テレビジョン放送だけではなく、高精細テレビジョン放送をも伝送する計画である。ＢＳデジタル放送の伝送については、１９９８年１１月の映像メディア学会誌（ｖｏｌ．５２ Ｎｏ．１１ １９９８）２４頁から３１頁の「ＢＳディジタル放送の方式と設備」に示されている。ＢＳデジタル放送では、約６０Ｍｂｐｓの伝送容量を用いて、一中継器の中で複数の変調方式が使用できることや、映像や音声、データなどのＴＳにフレーム構成を持たせることで複数のＴＳを伝送できるようにし、新しいデータ形式を送る。このデータ形式では、フレーム内の変調方式や複数ＴＳの構成の制御情報伝送には伝送多重制御信号（以下、ＴＭＣＣ信号という）を用いている。ＴＭＣＣ信号は郵政省令第５７号より、ＴＳの同期信号部分を用いて、主信号の前に１フレーム毎（＝４８スロット、１スロット＝２０４バイト）に分割伝送され、１スーパフレーム（＝８フレーム）を周期として伝送される。その構成は郵政省告示第２６０号に示され、伝送モード／スロット情報はデジタル復調手段の選択に用いられ、相対ＴＳ／スロット情報と相対ＴＳ／ＴＳＩＤ対応は希望するＴＳのＩＤ(ＴＳＩＤ)の選択出力に用いる。その他、変更指示番号、緊急情報等の送受信制御情報や拡張情報領域がある。

前述の従来のデジタルＣＡＴＶ技術では、ＢＳデジタル放送で計画されている複数ＴＳ伝送の送出や受信が考慮されていなかったため、１９９９年７月２７日に発表された映像情報メディア学会技術報告（ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４８）の７頁から１２頁の「ケーブルテレビ複数ＭＰＥＧ−ＴＳ多重方式の一提案」ならびに同報告の１３頁から１８頁の「複数ＭＰＥＧ−ＴＳのケーブルテレビ伝送実験」のような提案がなされている。これらの報告では、Ｎ個の１８８バイトで構成されるＴＳパケットを集めて多重フレームとし、先頭のパケットにフレーム内ＴＳ配置情報などを記述するＴＳＭＦヘッダが提案されている。この提案によって、ＢＳデジタル放送の複数ＴＳ信号を効率よくケーブルテレビにも伝送することができる。

特開平１０−４１９０９号公報

テレビジョン学会技術報告（ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．４２） 日経エレクトロニクス１９９６年９月２日号１４９頁の論文「７０近くの多チャンネルを実現する日本初のディジタル衛星放送」 １９９８年１１月の映像メディア学会誌（ｖｏｌ．５２ Ｎｏ．１１ １９９８） 映像情報メディア学会技術報告（ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４８）

上記従来技術では、例えばＣＳデジタル放送をＣＡＴＶ伝送路で再送信する単一ＴＳによる放送サービスを受信する受信装置では、新たに計画されているＢＳデジタル放送のような複数ＴＳを再送信する複数ＴＳ伝送方式には対応しておらず、ＢＳデジタル放送のＣＡＴＶ再送信サービスを受信することは不可能であった。

また、ＢＳデジタル放送のような複数ＴＳに対応したＣＡＴＶ再送信伝送方式は示されているが、ＣＡＴＶにおいてＣＳデジタル放送の単一ＴＳとＢＳデジタル放送の複数ＴＳとを混在してサービスする場合における、受信装置の対応方法については考慮されていなかった。

本発明の課題は、単一のトランスポートストリームを有するＣＳデジタル放送と、複数のトランスポートストリームを有するＢＳデジタル放送とを混在させてＣＡＴＶ伝送路に伝送する場合において、単一ＴＳおよび複数ＴＳの両伝送方式に対応できる受信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、デジタル放送からトランスポートストリーム形式のデジタルデータを選択して、ケーブルテレビのデジタル伝送データ速度に合わせて送信するケーブルテレビのデジタル再送信放送であって、前記トランスポートストリーム形式のデジタルデータを複数多重して伝送する複数トランスポートストリーム（以下、複数ＴＳという）伝送方式手段と、前記トランスポートストリーム形式のデジタルデータを一つのトランスポートストリーム内に多重して伝送する単一トランスポートストリーム（以下、単一ＴＳという）伝送方式手段とを備え、前記複数ＴＳと前記単一ＴＳとが混在して伝送されるケーブルテレビのデジタル再送信放送を受信するケーブルテレビの受信装置であって、前記複数ＴＳ伝送方式において複数ＴＳ多重情報を含むフレームヘッダパケットの有無を検出する手段を備え、前記複数ＴＳ伝送方式と前記単一ＴＳ伝送方式との判別を行う判別手段を備えたケーブルテレビの受信装置とした。

本発明によれば、ＣＡＴＶのデジタル放送サービスにおいて、複数ＴＳと単一ＴＳとを混在させたＣＡＴＶ放送サービスの提供の寄与する受信装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるケーブルテレビのデジタル放送再送信サービスの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の単一ＴＳおよび複数ＴＳの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態の複数ＴＳのフレーム構成例を示す図である。 本発明の一実施形態の複数ＴＳのフレームヘッダの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態の受信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の受信装置内の複数ＴＳと単一ＴＳとを判別する処理フロー例を示す図である。

本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態であるケーブルテレビの複数ＴＳおよび単一ＴＳ伝送方式を混在して送出する場合のシステム構成図である。図１において１００はセンタ局設備、１０１はＢＳデジタル受信アンテナ、１０２はＢＳデジタル信号の伝送ケーブル、１０３〜１０６は局用ＢＳチューナ、１０７、１０８はＴＳ多重装置、１０９、１１０、１１８はＱＡＭ変調器、１１１はＣＳデジタル受信アンテナ、１１２はＣＳデジタル信号の伝送ケーブル、１１３〜１１６は局用ＣＳチューナ、１１７は番組多重装置、１１９は混合器、１２０はＣＡＴＶ伝送路、１２１はＣＡＴＶ加入者宅、１２２は受信装置、１２３はＴＶモニタである。本実施形態によればＣＡＴＶセンタ局にてＢＳデジタル受信アンテナ１０１でＢＳデジタル放送サービスを受信し、伝送ケーブル１０２により局用ＢＳチューナ１０３〜１０６に分配する。局用ＢＳチューナ１０３〜１０６では、複数ＴＳが多重されている中から指定された一つのＴＳを抽出し、ＴＳ多重装置１０７、１０８に入力する。ＴＳ多重装置１０７、１０８では局用ＢＳチューナ１０３〜１０６から入力されたトランスポートストリームを再多重するとともに、ＣＡＴＶの伝送速度に一致するよう速度変換を行う。また、後述する複数ＴＳをフレーム構成とする場合の、スロット割り当て情報を含むフレームヘッダパケットの挿入を行い、ＱＡＭ変調器１０９、１１０へ出力する。ＱＡＭ変調器１０９、１１０では入力された複数ＴＳを多値デジタル変調および所定のキャリア周波数に変調する。

一方、ＣＳデジタル受信アンテナ１１１で受信されたＣＳデジタル放送は、伝送ケーブル１１２により、局用ＣＳチューナ１１３〜１１６に分配される。局用ＣＳチューナ１１３〜１１６では、再送信サービスされる番組の選局が行われ、選局された番組のトランスポートストリームパケットが番組多重装置１１７に出力される。番組多重装置１１７では入力されたトランスポートストリームパケットを多重し、一つのトランスポートストリームを生成する。また、必要に応じてパケットＩＤの付け替えを行い、ＣＡＴＶの伝送速度に合うよう速度変換される。番組多重された単一ＴＳはＱＡＭ変調器１１８に入力され、多値デジタル変調および所定のキャリア周波数に変調される。この変調されたＣＳデジタル再送信信号と、前述したＢＳデジタル再送信信号は、混合器１１９により周波数多重され、ＣＡＴＶ伝送路１２０に出力される。ＣＡＴＶ伝送路１２０に接続した加入者宅１２１ではＣＡＴＶ放送を受信装置１２２で受信し、サービスされている番組を選局し、再生画面をテレビモニタ１２３等により視聴する。

本実施例ではＢＳデジタル放送のＣＡＴＶ再送信を２系統、ＣＳデジタル放送のＣＡＴＶ再送信を１系統で示したが、この数はサービス内容により適宜変わる。また、ＢＳデジタル放送のＴＳ再多重数およびＣＳデジタル放送の番組再多重数も数を限定するものではない。さらに、今後放送が予定されている地上波デジタル放送をセンタ局で受信し、ＣＡＴＶで再送信する方法も本発明に含まれる。

図２は単一ＴＳおよび複数ＴＳのトランスポートストリームの構成例を示したものである。同図（a）はＣＳデジタル再送信の場合の単一ＴＳ２０１の構成で、局用ＣＳチューナ１１３〜１１６で選局された番組１〜番組４（２０２〜２０５）のトランスポートストリームパケットが時間軸多重されている。また、トランスポートストリームパケットの並びは規則的ではなく、多重する各番組の情報量による。同図（b）はＢＳデジタル再送信の場合の複数ＴＳ２０９の構成で、局用ＢＳチューナ１０３〜１０６で抽出されたトランスポートストリーム（図の例ではＴＳ１およびＴＳ２（２１０、２１１））が時間軸多重されている。また、ＴＳの並びは各ＴＳの情報量や、後述するフレーム構成によりスロットに割り付けられる。

図３は複数ＴＳのトランスポートストリームパケットのフレーム構成を示すフレーム構成図である。複数ＴＳでは１８８バイト単位のフレームヘッダパケット３０１と、ｎ個のパケットで１フレームを構成し、ｎ個のパケット中に各ＴＳがデータ量に応じて割り当てられる。フレームヘッダパケット３０１のペイロード領域にはパケット割り当て情報や、割り当てられたトランスポートストリームのＴＳ＿ＩＤ、ＴＳの受信状態等が含まれている。このフレームヘッダパケット３０１の概念図を図４に示す。

フレームヘッダパケット３０１には４バイトのＴＳパケットヘッダ４０２があり、その後にペイロード４０５領域が続き、このペイロード４０５中に前述したスロット割り当て情報、ＴＳ＿ＩＤ、ＴＳの受信状態等が含まれて伝送される。ＴＳパケットヘッダ４０２の先頭はシンクバイト４０３の領域に４７Ｈの値が書き込まれていて、この値を検索することでＴＳパケットの先頭を検出する。また、ＴＳパケットヘッダ４０２の中にはパケットＩＤ４０４領域があり、フレームヘッダパケット３０１にユニークなパケットＩＤ(以下、ＰＩＤという)の値を付与する。このフレームヘッダパケット３０１のＰＩＤを検索することで、複数ＴＳが多重されたトランスポートストリームの中からフレームヘッダパケット３０１を検出することができる。なお、このフレームヘッダパケット３０１の生成および付与はＴＳ多重装置１０７、１０８で行われる。

図５は本発明の実施形態の受信装置１２２の内部構成を示したブロック図である。図中５０２はＲＦ入力端子、５０３はチューナ、５０４はＱＡＭ復調部、５０５はＴＳ分離部、５０６はデマルチプレクサ、５０７はＭＰＥＧデコーダ、５０８は映像信号のＤＡＣ、５０９は映像信号のＮＴＳＣ変換部、５１０はＣＰＵ、５１１はバスライン、５１２は音声信号のＤＡＣ、５１３は高精細映像出力端子、５１４はＮＴＳＣ映像出力端子、５１５は音声出力端子である。周波数多重されたＣＡＴＶ信号は、伝送路１２０からＲＦ入力端子５０２を介してチューナ５０３に入力される。チューナ５０３により周波数の選局が行われ、次にＱＡＭ復調部５０４によりデジタル被変調波が復調される。復調されたデジタル信号はＴＳ分離部５０５に入力される。このＴＳ分離部５０５で複数ＴＳの場合は、指定された一つのトランスポートストリームが選択されて出力される。また、単一ＴＳの場合はそのままスルー出力される。このＴＳ分離部５０５では本発明の特徴である複数ＴＳ，単一ＴＳの判定が行われ、受信装置１２２を制御しているＣＰＵ５１０に通知される。この複数ＴＳ、単一ＴＳの判定は、例えば受信装置１２２の電源投入時の初期化のときや、選局周波数が変化した場合に行われる。ＴＳ分離部５０５の出力はデマルチプレクサ５０６に入力され、視聴者等により選択された番組に関係する情報がトランスポートストリームの中からフィルタリングされて、ＭＰＥＧ方式にデジタル圧縮された映像信号あるいは音声信号とがＭＰＥＧデコーダ５０７に入力される。ＭＰＥＧデコーダ５０７ではデジタル圧縮された映像信号あるいは音声信号を伸長し、映像信号は高速の映像信号ＤＡＣ５０８とＮＴＳＣ変換部５０９に、音声信号は音声信号ＤＡＣ５１２に出力される。映像信号ＤＡＣ５０８では入力されたデジタル映像信号をアナログの高精細映像信号に変換して高精細映像出力端子５１３に出力する。ＮＴＳＣ変換部５０９ではデジタル映像信号をダウンコンバートしてＮＴＳＣ映像信号に変換してＮＴＳＣ映像出力端子５１４に出力する。音声信号ＤＡＣ５１２では音声信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して音声出力端子５１５に出力する。これらの出力端子にＴＶモニタ１２３等を接続することにより視聴者は番組視聴をすることができる。これら各ブロックはＣＰＵ５１０とバスライン５１１によりバス接続されており、ＣＰＵ５１０により一連の制御が行われる。

次に、本発明の特徴であるＴＳ分離部５０５の複数ＴＳ、単一ＴＳの判別方法の一実施形態を説明する。

図６はＴＳ分離部５０５の複数ＴＳ、単一ＴＳの判別方法の一例を説明する処理フローである。まず最初に６０１で全てのループカウンタをゼロクリアする。次に６０２においてトランスポートストリームパケットの先頭を示すシンクバイトの値４７Ｈの検出を行う。４７Ｈが検出されると、６０３においてトランスポートストリームパケットの１パケット分スキップし、６０４でその値が再び４７Ｈであるかどうかの判定を行う。６０４にて判定結果がＮＯ（図中Ｎ）の場合は、トランスポートストリームパケットの先頭ではないと判定し、再び６０１の処理の先頭に戻る。判定がＹＥＳ（図中Ｙ）の場合は、６０５でカウンタ１が所定の回数（Ｎ１回）ループしたかの判定を行う。ループ回数がＮ１に達していない場合（Ｎ）は６０６にてカウンタ１を一つインクリメントし、６０３の先頭に戻る。カウンタ１がＮ１と一致した場合（Ｙ）は６０７に進み、トランスポートストリームパケットのＰＩＤの取得を行う。以上の処理によりトランスポートストリームパケットの先頭である４７ＨをＮ１回連続して検出することにより、連続するトランスポートストリームの中からパケットの先頭を選び出すことができる。なお、ループ回数Ｎ１の値は任意の値であり、値を大きくするとパケット先頭検出の信頼性は向上するが、処理時間が長くなるため３〜５回が適当である。６０７でトランスポートストリームパケットのＰＩＤを取得した後、６０８において取得したＰＩＤが複数ＴＳのフレームヘッダＰＩＤであるかどうかの判定を行う。ＰＩＤがフレームヘッダＰＩＤでない場合（Ｎ）は、６０９でループカウンタ２を一つインクリメントする。次に６１０でカウンタ２のループ回数がＮ２に達しているかどうかの判定を行う。Ｎ２の値は複数ＴＳを構成する１フレーム分のパケット数以上とする。カウンタ２がＮ２の回数に達していない場合（Ｎ）は、６１１において、トランスポートストリームパケットの１パケット分スキップし、６０７の先頭に戻り次のＰＩＤを取得する。カウンタ２がＮ２の回数に達した場合（Ｙ）は、６１９に進みトランスポートストリームパケット中に複数ＴＳに含まれるフレームヘッダパケット３０１が存在しないということで単一ＴＳと判別し、ＣＰＵ５１０に通知を行う。このＣＰＵ５１０への通知手段としては、汎用のＩ／Ｏポートを使用する方法や、バスライン５１１を利用してデータを送信する方法が考えられる。６０８においてフレームヘッダＰＩＤと一致した場合（Ｙ）は、６１２でカウンタ３を一つインクリメントし、６１３にて１フレーム分スキップし、６１４で再びＰＩＤを取得する。次に６１５で取得したＰＩＤがフレームヘッダＰＩＤと一致するかどうかの判定を行う。フレームヘッダＰＩＤと一致しない場合（Ｎ）は、６１６にてカウンタ２およびカウンタ３をクリアし、６０７の先頭に戻る。フレームヘッダＰＩＤと一致した場合（Ｙ）は、６１７にてカウンタ３がループ回数Ｎ３と一致するかどうかの判定を行う。カウンタ３の値がＮ３と一致しない場合（Ｎ）は、６１２の先頭に戻る。カウンタ３の値がＮ３と一致した場合（Ｙ）は、６１８において複数ＴＳと判別し、ＣＰＵ５１０に通知する。この通知方法は前述した単一ＴＳを通知する場合と同様である。また、ループ回数Ｎ３は任意の値であるが、この値を大きくすると処理時間が長くなるため２〜５の値が適当である。

以上説明した処理をＴＳ分離部５０５で行うことにより、ＣＡＴＶ伝送路に複数ＴＳと単一ＴＳとが混在して送信されても受信装置１２２で適切に複数ＴＳおよび単一ＴＳに対応して受信を行うことが可能となる。

１００…センタ局設備、１０１…ＢＳデジタル受信アンテナ、１０２…伝送ケーブル、１０３〜１０６…局用ＢＳチューナ、１０７、１０８…ＴＳ多重装置、１０９、１１０、１１８…ＱＡＭ変調器、１１１…ＣＳデジタル受信アンテナ、１１２…伝送ケーブル、１１３〜１１６…局用ＣＳチューナ、１１７…番組多重装置、１１９…混合器、１２０…ＣＡＴＶ伝送路、１２１…ＣＡＴＶ加入者宅、１２２…受信装置、１２３…ＴＶモニタ、２０１…単一ＴＳ、２０９…複数ＴＳ、３０１…フレームヘッダパケット、４０２…ＴＳパケットヘッダ、４０３…シンクバイト、４０４…パケットＩＤ、４０５…ペイロード、５０２…ＲＦ入力端子、５０３…チューナ、５０４…ＱＡＭ復調部、５０５…ＴＳ分離部、５０６…デマルチプレクサ、５０７…ＭＰＥＧデコーダ、５０８…映像信号ＤＡＣ、５０９…ＮＴＳＣ変換部、５１０…ＣＰＵ、５１１…バスライン、５１２…音声信号ＤＡＣ、５１３…高精細映像出力端子、５１４…ＮＴＳＣ映像出力端子、５１５…音声出力端子。

Claims (5)

1. トランスポートストリームが複数多重され伝送された複数トランスポートストリームとデジタルデータが一つのトランスポートストリーム内に多重された単一トランスポートストリームとを混在させた信号を送信する送信装置と、
   前記送信装置から送信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号を復調する復調手段と、前記復調手段で復調された信号が複数トランスポートストリームであるか単一トランスポートストリームであるかを判別し、複数トランスポートストリームの場合は当該複数トランスポートストリームに含まれる一つのトランスポートストリームを分離する分離手段とを備えた受信装置と、
   を有することを特徴とする送受信システム。
2. 請求項１記載の送受信システムにおいて、
   前記受信装置は、前記分離手段で分離されたトランスポートストリームのデジタルデータ又は前記復調手段で復調された信号に含まれる単一トランスポートストリームのデジタルデータをデコードするデコード手段を備えたことを特徴とする送受信システム。
3. 請求項２記載の送受信システムにおいて、
   前記受信装置は、前記デコード手段でデコードされたデジタルデータをアナログデータに変換するアナログ変換手段とを備えたことを特徴とする送受信システム。
4. トランスポートストリームが複数多重され伝送された複数トランスポートストリームとデジタルデータが一つのトランスポートストリーム内に多重された単一トランスポートストリームとを混在させた信号を送信する送信ステップと、
   前記送信ステップで送信した信号を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで受信した信号を復調する復調ステップと、
   前記復調ステップで復調した信号が複数トランスポートストリームであるか単一トランスポートストリームであるかを判別し、複数トランスポートストリームの場合は当該複数トランスポートストリームに含まれる一つのトランスポートストリームを分離する分離ステップと、を備えたことを特徴とする送受信方法。
5. 単一トランスポートストリームと複数トランスポートストリームとが混在してケーブルにより伝送されるデジタルデータを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたＱＡＭ方式のデジタルデータを復調する復調手段と、
   前記復調手段により復調されたデジタルデータに含まれる前記複数トランスポートストリームのフレームヘッダパケットの有無を検出して前記複数トランスポートストリームと前記単一トランスポートストリームとを判別する判別手段と、
   前記判別手段により単一トランスポートストリームと判別された場合はそのまま出力し、前記判別手段により複数トランスポートストリームと判別された場合は指定された一つのトランスポートストリームのデジタルデータを分離してその分離されたトランスポートストリームを出力するトランスポートストリーム分離手段とを備えたことを特徴とする受信装置。

Images