JP2005130065A

JP2005130065A - トランスポートストリーム多重化装置

Info

Publication number: JP2005130065A
Application number: JP2003361545A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sato; 光晴佐藤
Original assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Current assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】ＰＣＲ値を補正してＰＣＲジッタを低減し得るようにしたトランスポートストリーム多重化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数ＴＳ信号を多重化するトランスポートストリーム多重化装置であって、ＰＣＲ補正用の補正情報である基準時刻を出力する基準時刻生成部２と、ＴＳ信号の一部を基準時刻生成部２による補正情報と置換するか、または付加する補正情報付加部３と、補正情報付加部３の出力信号を一時保持するバッファメモリ部４と、複数のバッファメモリ部４の出力信号を多重化処理する多重化制御部５と、多重化制御部５の出力信号よりＰＣＲを含むＴＳ信号に対して補正情報付加部３で置換または付加した信号と、基準時刻生成部２の出力信号とを比較して補正量を算出して新たなＰＣＲ値に置換するとともに、補正情報付加部２で置換または付加した信号を削除して元の信号に復元するＰＣＲ置換部６とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル伝送技術におけるトランスポートストリーム多重化装置に関し、詳しくは、複数のトランスポートストリームをバッファメモリを通して多重化する際のＰＣＲ（ＰｒｏｇａｒａｍＣｌｏｃｋＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）補正により受信側での安定した受信を可能にしたトランスポートストリーム多重化装置に関するものである。

デジタル伝送技術では、番組を構成する映像、音声、その他のデータの一つ以上のエレメンタリストリームを符号化装置で多重化して単一番組トランスポートストリーム（ＴＳ：ＴｏｒａｎｓｐｏｒｔＳｔｒｅａｍ）とし、さらに複数のＴＳを多重化し、複数番組トランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）を作成して伝送する技術がある。受信側では伝送されたＭＰＴＳを多重分離処理を行って、複数番組トランスポートストリームから複数の単一番組トランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）を取り出し復号装置によって番組を再生する。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２２２．０｜ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１（Ｓｙｓｔｅｍｓ）に従うＭＰＥＧ方式のＴＳには、映像、音声、その他のデータの番組を構成するエレメンタリストリーム（ＥＳ：ＥｌｅｍｅｎｔａｒｙＳｔｒｅａｍ）に加え、ＰＳＩ（ＰｒｏｇｒａｍＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｆｏｍａｔｉｏｎ）と呼ばれる番組特定情報が含まれている。ＳＰＴＳでは、一つの番組の構成情報が含まれ、ＭＰＴＳでは複数の番組の構成情報が含まれる。

ＴＳは、ＥＳやＰＳＩなどの情報が１８８バイトのＴＳパケットに分割され、多重化されたものであり、パケットのヘッダ（４バイト）にはＰＩＤと呼ばれる１３ビットの識別子を有し、ＴＳパケットの内容を識別できるようになっている。また、符号化器と復号化器は共通の基準時刻であるＳＴＣ（ＳｙｓｔｅｍＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）を持っており、符号化器のシステムクロック（２７ＭＨｚ）であるＳＴＣをＴＳのＰＣＲに符号化しＴＳ伝送し、それを復号化器で受信してＰＣＲから同期を取って番組を再生するようになされている。

従来の多重化装置について図６を参照して説明すると、複数の入力ＴＳＡ，Ｂ…がバッファメモリ部１０，１１…にそれぞれ入力されて一時的に蓄えられ、多重化制御部１２が各バッファメモリ部１０，１１…からＴＳパケットを読み出して多重化してＭＰＴＳとして出力する。多重化装置では、バッファメモリ部の何れかからＴＳパケットが順次読み出されて多重化されており、ＴＳパケットが読み出され、次のＴＳパケットが読み出される間、他のＴＳパケットはバッファメモリ部に蓄えられることになる。（特許文献１参照）

特開２００３−２８３５９１号公報（明細書全文，図面全図）

従来の多重化装置では、ＴＳ信号がバッファメモリ部に一時蓄えられて多重化制御部によりＴＳパケットが順次読み出され多重化されており、多重化制御部でのＴＳパケットの読み出しタイミングのずれに起因する遅延時間が発生し、ＰＣＲジッタが発生する。すなわち、遅延したＴＳパケットにＰＣＲが含まれていると、番組のＳＴＣのサンプル値が正確に伝送されないために、ＴＳパケットの遅延時間分だけずれて出力されてＰＣＲジッタが生じることになる。

ＭＰＥＧ−２システム規格では、ＰＣＲを１００ミリ秒以下の間隔で伝送し、±５００ナノ秒以下のジッタにするように規格されており、この規格を満たさなければ、復号化器におけるシステムクロックの再生を困難にし障害を引き起こす。例えば、１パケットを１８８バイトとし、１バイトの処理を２７ＭＨｚ（約３７ナノ秒）のクロックで行う場合、図７を参照して説明すると、ＴＳＣ４がＴＳＣ３に対して１パケット待たされたとすると、ＰＣＲジッタｔは、２７ＭＨｚ×１８８バイト、すなわち遅延時間は約７マイクロ秒となり規格を大きく上回るジッタが生じてしまう。

従来の多重化装置では、ＰＣＲジッタが発生しないようにするために、ＴＳパケットのＰＣＲからシステムクロックを再生する際、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏｏｐ）を利用して、符号化器と同期したシステムクロックを使うことが考えられるが、高精度に再生するためには処理が複雑になり回路規模が増大するといった課題があった。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、ＭＰＥＧ−２規格で構成されるトランスポートストリームをバッファメモリに蓄積しながら多重化するトランスポートストリーム多重化装置において、ＰＣＲ値（時刻基準参照値）を補正してＰＣＲジッタを低減し得るようにしたトランスポートストリーム多重化装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成したものであって、請求項１の発明は、複数のＴＳ信号を多重化するトランスポートストリーム多重化装置において、
ＰＣＲ補正用の補正情報である基準時刻を出力する基準時刻生成部と、
前記複数のＴＳ信号の各ＴＳ信号を受けて該ＴＳ信号の一部を前記補正情報と置換または付加する補正情報付加部と、
前記補正情報付加部の各出力信号を一時保持するバッファメモリ部と、
前記バッファメモリ部の各出力信号を多重化処理する多重化制御部と、
前記多重化制御部の出力信号が入力されたときの現在時刻情報を前記基準時刻生成部から取得し、該現在時刻情報と前記補正情報付加部により置換または付加された前記補正情報とを比較して補正量を算出し、該補正量に基づいて得られた新たなＰＣＲ値を元のＰＣＲ値と置換し、かつ前記置換または付加された補正情報を削除して元の信号に復元するＰＣＲ置換部とを備えたことを特徴とするトランスポートストリーム多重化装置である。

また、請求項２の発明は、前記基準時刻生成部が、ＴＳ信号を作成する符号化器システムクロックと独立した発振器による信号によって、ＰＣＲ補正用の基準時刻を補正情報として出力することを特徴とする請求項１に記載のトランスポートストリーム多重化装置である。

また、請求項３の発明は、前記補正情報付加部が、前記ＴＳ信号に制御情報を付加する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスポートストリーム多重化装置である。

請求項１の発明では、複数のＴＳ信号を多重化するトランスポートストリーム多重化装置において、ＰＣＲ補正用の補正情報である基準時刻を出力する基準時刻生成部と、前記複数のＴＳ信号の各ＴＳ信号を受けて該ＴＳ信号の一部を前記補正情報と置換または付加する補正情報付加部と、前記補正情報付加部の各出力信号を一時保持するバッファメモリ部と、前記バッファメモリ部の各出力信号を多重化処理する多重化制御部と、前記多重化制御部の出力信号が入力されたときの現在時刻情報を前記基準時刻生成部から取得し、該現在時刻情報と前記補正情報付加部により置換または付加された前記補正情報とを比較して補正量を算出し、該補正量に基づいて得られた新たなＰＣＲ値を元のＰＣＲ値と置換し、かつ前記置換または付加された補正情報を削除して元の信号に復元するＰＣＲ置換部とを備えたトランスポートストリーム多重化装置であるので、バッファメモリ部から読み出されたＴＳ信号の多重化制御部による処理時間による遅延時間を考慮してＰＣＲ値を補正して出力され、かつ補正情報は削除されて元の信号、すなわち、規格で定められた１８８バイトのＴＳパケットに復元され、ＰＣＲジッタによる復号化器での障害が解消され、トランスポートストリーム多重化装置の信頼性が向上するという効果を有する。また、本発明は、バッファメモリを使用したレート変換装置などでメモリ読み出しによりＰＣＲが変動する場合にも有効である。

また、請求項２の発明では、前記基準時刻生成部が、ＴＳ信号を作成する符号化器システムクロックと独立した発振器による信号によって、ＰＣＲ補正用の基準時刻を補正情報として出力する請求項１に記載のトランスポートストリーム多重化装置であるので、ＰＣＲ補正基準時刻生成回路の発振器が符号化器システムクロックとは独立しており、複雑な回路構成を必要としないため、全体として回路規模を小さくすることができるという効果を有する。

また、請求項３の発明では、前記補正情報付加部が、前記ＴＳ信号に制御情報を付加する手段を有する請求項１又は２に記載のトランスポートストリーム多重化装置であるので、補正情報付加部が前記ＴＳ信号に対して、制御情報として「１」，「０」による信号補正禁止フラグをＴＳパケットに付加するのみで、補正を必要としないＴＳパケットに対してはＰＣＲ置換部で置換処理等を行う必要がなく、「１」，「０」による有効／無効の判別がなされるので簡単にできるという効果を有する。

以下、本発明に係るＰＣＲ補正が可能なトランスポートストリーム多重化装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のトランスポートストリーム多重化装置の一実施形態を示すブロック図であり、図２〜図５はＰＣＲジッタの低減する補正手段を説明するための説明図である。なお、本発明は、放送事業者から送信される各番組のＴＳを多重化して送信するためのトランスポートストリーム多重化装置であり、符号化器と復号化器の中間に位置する装置である。

図１は、本実施形態の多重化装置１であり、ＭＰＥＧ−２規格により作成したＴＳ信号が入力端子ＩＮから多重化装置１に入力され、複数のＴＳ信号が多重化されて出力端子ＯＵＴから出力される。多重化装置１には、ＰＣＲ補正用の基準時刻生成部２と、補正情報付加部３と、バッファメモリ部４と、多重化制御部５と、ＰＣＲ補正及び補正情報を除去するＰＣＲ置換部６と、基準時刻生成部２にクロック信号を供給する発振器７とが備えられている。

基準時刻生成部２は、符号化器システムクロックとは独立した発振器７などからクロック信号が供給されてＰＣＲ補正のための基準時刻（ＰＣＲ値補正用の補正情報）を生成して補正情報付加部３とＰＣＲ置換部６とに出力している。補正情報付加部３では、入力されたＴＳ信号に対して基準時刻生成部２の出力信号を置換または付加し、また、全パケットに付加すると処理が簡単だがＰＣＲを含まないＴＳ信号に対しては、基準時刻生成部２からの出力信号を付加しないように信号補正禁止フラグを立てることができる。バッファメモリ部４は補正情報付加部３の出力信号を一時記憶して保持する記憶部であり、複数の入力ＴＳに対応して複数設けられている。多重化制御部５は、各バッファメモリ部４からの出力信号を多重化処理して出力する。ＰＣＲ補正及び補正情報を除去するＰＣＲ置換部６は、多重化制御部５の出力信号よりＰＣＲを含むＴＳ信号に対して補正情報付加部３で置換または付加した信号（補正情報）と、ＰＣＲ置換部６に出力信号が入力された時点の基準時刻生成部２の出力信号（基準時刻情報）とを比較して補正量を算出し、ＰＣＲを含むＴＳ信号に対して新たなＰＣＲ値に置換するとともに、補正情報付加部３で置換または付加した信号を削除し、元の信号（規格に則った１８８バイトのＴＳ信号）に復元して出力する。なお、ＰＣＲ置換部６では、ＰＣＲを含まないＴＳパケットに対しては、ＰＣＲ置換部６において置換等の処理を行わないで出力する。

さらに、本実施形態について詳細に説明する。基準時刻生成部２は、発振器７からのクロック信号に基づいて、ＰＣＲ補正用の基準時刻を出力する。この基準時刻は、処理を容易にするためにＭＰＥＧ−２システム規格で規定されているＰＣＲフィールド（４２ビット）と同等の構成とする。すなわち、補正基準時刻は、システムクロック周波数の２７ＭＨｚを単位とするＰＣＲ＿ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ（以下、ＰＣＲ（ｅｘ））を９ビットで符号化する部分と、９０ｋＨｚを単位とするＰＣＲ＿ｂａｓｅ（以下、ＰＣＲ（ｂｓ））を３３ビットで符号化する部分とで構成する。このシステムクロック周波数の２７ＭＨｚは多重化装置から供給され、９０ｋＨｚはシステムクロック周波数の１／３００に分周されて供給される。

ＰＣＲのＰＣＲ（ｂｓ）は３３ビットのフィールドであるが、基準時刻生成部２では、補正を行うに必要な精度が確保できればよく３３ビットより少ないビット数であってもよい。例えば、多重化装置１の遅延量が１ミリ秒であるとすると、補正量も１ミリ秒以下と考えることができる。そこで、９０ｋＨｚ精度では、（ＰＣＲ（ｂｓ））が７ビットで、１．４ミリ秒を表すことができるため少ないビット数で充分に補正することができる。すなわち、基準時刻生成部２の補正用基準時刻情報として必要なビット数は、図２に示したように、ＰＣＲは規格では４２ビットであるが、補正情報１（下位８ビット）と補正情報２（上位８ビット）の１６ビットで充分である。このように補正量が僅かであることを考慮すると、基準時刻生成部２のレジスタ等の補正処理に必要とするビット数を大幅に削減できる。さらに、基準時刻が最大値になった場合には、巡回して０に戻り常に連続するため、特別な制御は不要であり、しかも非常に簡単な回路で構成することができる。

因みに、システムクロック周波数はＭＰＥＧ−２システム規格によって高い精度が求められており、符号化器と復号化器との中間に位置する本実施形態の多重化装置においても同等の精度が求められ、高精度に再生されることが要求されるが、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｌｏｏｐ）によりシステムクロックを再生するのは、処理が複雑になり回路規模が増大する欠点があり、本実施形態のトランスポートストリーム多重化装置では、符号化器と同程度の精度で独立したシステムクロックを持ち、かつ上記のような補正範囲が小さく規格を満たすだけの補正ができればよいことを考慮すれば、従来のような符号化器のシステムクロックをＰＬＬで再生しないとしても、多重化装置と符号化器のシステムクロックの違いはほとんど無いとみなすことができる。仮に、２〜３クロック程度の違いがあったとしても、ＰＣＲジッタとしては１００ナノ秒程度であり大きな問題とはならない。むしろ、処理が簡単になることで回路規模が大幅に小さくすることができるので有効である。

補正情報付加部３は、ＴＳパケットが入力した時の補正用基準時刻を基準時刻生成部２から読み取り、その値を全てのＴＳパケットの先頭にＰＣＲ補正用の補正情報として付加する。先に、図２で説明したように、補正用基準時刻が１６ビットである場合、補正情報１（上位８ビット）と補正情報２（下位８ビット）の領域をバイト単位で分割して２バイトの領域に補正情報を付加すればよい。

一方、ＴＳパケットは、図３に示したように、その１バイト目は同期バイトの領域（１バイト）があり、同期信号（０ｘ４７）が入力されている。同期バイトは、パケット同期を獲得するために利用されるが、多重化装置内での処理には特に重要ではない。そこで、本発明では、図４に示したように、ＴＳパケットの先頭の同期バイトの領域（１バイト）を基準時刻の補正情報の付加領域として利用する。補正情報付加部３による補正情報を付加する領域は２バイトであるので、１８８バイトの入力ＴＳパケット長に１バイトを追加し、かつ同期バイトの１バイトを利用する。このときのパケット長は、１８９バイトのパケット長として扱って基準時刻の補正処理を行う。また、補正用基準時刻が１７ビット以上の場合であっても同様に３バイトに分割して付加することができる。ここで、バイトの順番は特に規定しない。

入力ＴＳパケットは、補正情報付加部３により補正情報が付加されて多重化制御装置５により多重化され、ＰＣＲ補正処理終了後は、後述する多重化制御装置５から出力信号から基準時刻の補正情報が書き込まれた同期バイト領域を同期信号（０ｘ４７）に戻す処理を行う。

さらに、本実施形態では、複数の入力ＴＳ信号がトランスポートストリーム多重化装置１に入力される場合、入力信号毎に何らかの制御をした場合がある。例えば、ある入力信号のＰＣＲ補正は有効にして他の入力信号のＰＣＲ補正は無効にしたい場合がある。そのような場合には、補正情報が入力される領域の一部の領域（１ビット）をＰＣＲ補正の有効／無効制御フラグとして使うことができる。ある入力のＰＣＲ補正を無効にする場合には「０」，有効の場合は「１」として、後段のＰＣＲ置換部６のＰＣＲ補正処理部において、「０」，「１」、すなわち、有効／無効を判断して制御することができる。

また、ある入力のシステムクロックを進めたり遅らせるなどの調整を行う場合には、補正情報の一部のビットをシステムクロックの調整として使うことができる。例えば、調整量制御コードとして２ビットを使い、「００」ならば無調整、「０１」ならば１ミリ秒進める。「１０」ならば１ミリ秒遅らせる。「１１」ならば２ミリ秒遅らせるというような設定ができる。後述のＰＣＲ置換部６のＰＣＲ補正部では、このコード設定に従いＰＣＲ値を大きくしたり小さくすることでシステムクロックを進めたり遅らせたりすることができる。これらの制御には、図５に示すように、補正情報１，２の領域とは別に必要に応じたビット数の制御情報を書き込む領域を用意することもできる。例えば、図４のパケット長の先頭に１バイトを追加して制御情報の領域を設けて、１９０バイトのパケット長として処理する。無論、この付加情報は、出力ＴＳ信号には不必要であるので、ＰＣＲ置換部６の補正情報削除手段によって削除される。

無論、ＰＣＲを含まないＴＳパケットでは、補正情報によるＰＣＲ補正を行う必要がないので、この補正領域を別の目的に使用することができる。例えば、前述したＰＣＲ補正の有効／無効やシステムクロック調整量の制御などに使用してもよい。

バッファメモリ部４では、基準時刻の補正情報等が付加されたＴＳパケットを多重化制御部５から読み出されるまで蓄えられ、多重化制御部５ではバッファメモリ部４に蓄えられたパケットの多重化の制御を行う。パケットが蓄えられているバッファメモリ部４から順番にパケットを出力することで多重化を行って、ＰＣＲ補正及び補正情報を除去するＰＣＲ置換部６に出力される。

ＰＣＲ置換部６には多重化制御部５の出力信号が入力される。ＰＣＲ置換部６では、トランスポートストリーム多重化装置１にＴＳ信号が入力された時点で置換または付加された補正情報（基準時刻生成部２からの補正用基準時刻の情報）と、ＰＣＲ置換部６に入力された時点の基準時刻生成部２から補正用基準時刻とが入力され、ＴＳパケットに付加された補正情報と多重化後の補正用基準時刻との差分から補正値Ｔｄを算出し、ＰＣＲが含まれているＴＳパケットに対して、この補正値Ｔｄを原ＰＣＲに加算して修正したＰＣＲ値に書き換える。補正値Ｔｄの算出は下記の演算式で行うことができる。

但し、上記（１），（２）式において、ＴｉはＴＳパケット入力時刻であり、ＴＳパケット入力時の基準時刻生成部２からの基準時刻が補正情報としてＴＳパケットに付加されている。ＴｏはＴＳパケット出力時刻であり、ＰＣＲ置換部６に入力された時点の基準時刻生成部２からの基準時刻である。ＴｄはＰＣＲ補正値、すなわちＴＳパケット遅延時間である。ＰＣＲｉは原ＰＣＲであり、入力ＴＳパケットに始めに付加されたＰＣＲ値である。（２）式のＰＣＲは補正ＰＣＲであり、出力ＴＳパケットのＰＣＲに書き込まれる補正されたＰＣＲ値である。

ＰＣＲ置換部６では、先ず、遅延時間算出手段による（１）式による演算処理が行われた後、ＰＣＲ値置換手段による（２）式の演算処理が行われ、ＴＳパケットのＰＣＲ領域のＰＣＲ値の置換が行われる。（１）式の演算処理によって、ＰＣＲ補正値（ＴＳパケット遅延時間）Ｔｄが算出されて、ＴＳパケットのＰＣＲ領域に初めから書き込まれているＰＣＲ値（ＰＣＲｉ）にＰＣＲ補正値Ｔｄを加算して新たなＰＣＲを作成し、ＰＣＲｉ値を新たなＰＣＲに置換する。新たなＰＣＲに置換されたＰＣＲを含むＴＳパケットの同期バイトは、補正情報が付加される前の元の同期バイト（０ｘ４７）に書き換えられて、出力端子ＯＵＴより出力される。さらに、ＰＣＲ置換部６には、追加された補正情報等は削除する補正情報削除手段があり、補正情報，制御情報等が削除されて、最終的に１８８バイトのＴＳパケットによる多重化された複合信号が出力される。

本発明は、デジタル放送技術に利用され、例えば、デジタルテレビ放送、地上デジタル放送、デジタル衛星放送、１１０度ＣＳ放送等に利用することができる。

本発明に係るトランスポートストリーム多重化装置の一実施形態を示したブロック図である。ＰＣＲ値を補正するために必要なビット数を示す説明図である。ＴＳパケットの概略を示す説明図である。ＴＳパケットに補正情報を付加した場合のパケット長を示す説明図である。補正情報を付加したＴＳパケットに多重化における制御情報を付加したパケット長を示す説明図である。従来のトランスポートストリーム多重化装置を示すブロック図である。ＰＣＲジッタを説明するための説明図である。

符号の説明

１トランスポートストリーム多重化装置
２基準時刻生成部
３補正情報付加部４バッファメモリ部
５多重化制御部
６ＰＣＲ置換部
７発振部

Claims

複数のＴＳ信号を多重化するトランスポートストリーム多重化装置において、
ＰＣＲ補正用の補正情報である基準時刻を出力する基準時刻生成部と、
前記複数のＴＳ信号の各ＴＳ信号を受けて該ＴＳ信号の一部を前記補正情報と置換または付加する補正情報付加部と、
前記補正情報付加部の各出力信号を一時保持するバッファメモリ部と、
前記バッファメモリ部の各出力信号を多重化処理する多重化制御部と、
前記多重化制御部の出力信号が入力されたときの現在時刻情報を前記基準時刻生成部から取得し、該現在時刻情報と前記補正情報付加部により置換または付加された前記補正情報とを比較して補正量を算出し、該補正量に基づいて得られた新たなＰＣＲ値を元のＰＣＲ値と置換し、かつ前記置換または付加された補正情報を削除して元の信号に復元するＰＣＲ置換部とを備えたことを特徴とするトランスポートストリーム多重化装置。
前記基準時刻生成部は、ＴＳ信号を作成する符号化器システムクロックと独立した発振器による信号によって、ＰＣＲ補正用の基準時刻を補正情報として出力することを特徴とする請求項１に記載のトランスポートストリーム多重化装置。
前記補正情報付加部は、前記ＴＳ信号に制御情報を付加する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスポートストリーム多重化装置。