JP2009543425A - プリアンブル構造を有する圧縮されていないビデオの無線通信のためのシステム及び方法。 - Google Patents

Abstract

圧縮されていないビデオ情報を無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送する方法及びシステムが説明される。圧縮されていないビデオ情報ビットは、受信機から提供され、ビデオ情報ビットは、一つまたはそれ以上のパケットにパケット化される。それぞれのパケット内のデータに先行するプリアンブルが提供され、プリアンブルは、ショートトレーニングシーケンスのセット及びロングトレーニングシーケンスのセットを含む。複数のパケットは、無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送される。一実施例で、ショートトレーニングシーケンスのセットは、７個のショートトレーニングシーケンスを含み、ロングトレーニングシーケンスのセットは、２個のロングトレーニングシーケンスを含み、プリアンブルのトータル長は、５個のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルの長さである。

Description

本発明は、ビデオ情報の無線伝送に係り、特に、圧縮されていない高画質ビデオ情報の無線チャンネルを通じた伝送に関する。

高画質ビデオの急増によって、数Ｇｂｐｓの伝送帯域を要求するＨＤ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）画像を具現するための電子機器（例えば、ＣＥ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）機器）の数が増加している。

装置間にＨＤビデオを伝達する場合において、従来の伝送方法では、ＨＤビデオを伝送帯域が要求するより小さい区間に圧縮する。次いで、画像を再生するために圧縮を解く。ビデオデータを圧縮し、連続的に圧縮を解く過程で、一部のデータが失われるか、またはピクチャーの画質が悪くなりうる。

高画質マルチメディアインターフェース（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＨＤＭＩ）標準では、ケーブルを通じた装置間の圧縮されていないデータの伝送を可能にする。ＣＥ機器の製作者がＨＤＭＩに適用できる装置を開発しているが、圧縮されていないＨＤビデオ信号を伝送できる適切な無線（例えば、高周波）技術は、現在まで存在しない。圧縮されていないＨＤ信号を伝送するための十分な帯域が確保されない状態で多数の装置が連結された場合には、無線近距離通信網（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＬＡＮ）及び類似した技術では、干渉の問題が発生しうる。

２００６.７.１２日付の無線ＨＤ標準リビジョン０.１では、プリアンブルシーケンスが提案された。このようなプリアンブルは、８個の直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）シンボル長である。上位４個のＯＦＤＭシンボルは、時間領域で定義され、パケット検出、フレーム同期化及び自動利得調整（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）トレーニングに使われる。時間領域シーケンスは、２５５長のｍシーケンス（仮想ノイズ）コード生成器からの最大長シフトレジスタシーケンス）から６個の‘０’が付加されて生成され、１.５倍にアップサンプルされる。最終シーケンスは、３８２.５周期を有する半周期である。無線ＨＤ標準の長テーブル１７は、プリアンブルの上位４個のシンボルに関する時間領域値を提供する。下位４個のＯＦＤＭシンボルは、周波数領域で定義され、周波数オフセット及びチャンネル推定に使われる。無線ＨＤ標準のテーブル１８は、プリアンブルの下位４個のシンボルに関する周波数領域値を提供する。時間領域サンプルに変換する前に、周波数領域値に一定の定数が乗じられるが、５、６及び７シンボルの場合には‘１’が乗じられ、８シンボルの場合には‘−１’が乗じられる。時間領域サンプルは、周波数領域値に対応する５１２点のＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を獲得し、第１サンプル前に４４８−５１１サンプル（ＩＦＦＴの出力値のうち、下位６４個のサンプル）を反復することによって、５７６サンプルシンボルを形成する。それぞれのＯＦＤＭシンボルは、約２３０ｎｓの持続時間を有するため、８個のＯＦＤＭシンボルは、総１.８４ｕｓの持続時間を有する。

本発明が解決しようとする目的は、圧縮されていない高画質ビデオ情報を無線チャンネルを通じて効果的に伝送する方法及びシステムを提供することである。

本発明の一実施例では、無線チャンネルを通じて圧縮されていないビデオ情報を受信機から発信機に伝送する伝送方法が存在し、前記方法は、前記送信機から圧縮されていないビデオ情報ビットを提供するステップと、前記ビデオ情報ビットを一つまたはそれ以上のパケットにパケット化するステップと、それぞれのパケット内のデータに先行するプリアンブルを提供するステップと、複数のパケットを無線チャンネルを通じて前記送信機から前記受信機に伝送するステップと、を含み、前記プリアンブルは、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを備える。

前記プリアンブルは、シンボル形成、上向きコンバージョン及び前記伝送より先行して前記パケットに挿し込まれる。

前記プリアンブルのトータル長は、５個のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボル長でありうる。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、２５６サンプルであり、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、５１２サンプルでありうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、７個のショートトレーニングシーケンスを含み、前記ロングトレーニングシーケンスのセットは、２個のロングトレーニングシーケンスを含みうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、所定シーケンスの反復を含み、最後の反復部分は、１８０°回転されたものでありうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、所定シーケンスの反復を含み、最後の反復部分は、１８０°回転されていないものでありうる。

６４長保護間隔が、前記ショートトレーニングシーケンスのセット及び前記ロングトレーニングシーケンスのセットを区分しうる。

前記プリアンブルは、５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含みうる。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を使用して周波数領域で定義され、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を使用して周波数領域で定義されうる。

他の実施例では、圧縮されていない高画質ビデオの無線通信のためのプリアンブル構造を含むシステムが存在し、高画質ビデオストリームに対応する信号パケットを生成するように構成された送信機と、前記圧縮されていない高画質ビデオを代表する前記信号パケットを伝送するように構成された伝送チャンネルと、を備え、それぞれの信号パケットは、ヘッダ部分及びビデオ部分を含み、前記ヘッダ部分は、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを有するプリアンブルで開始する。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義され、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義されうる。

前記プリアンブルのトータル長は、５個のＯＦＤＭシンボル長でありうる。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、２５６サンプルであり、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、５１２サンプルでありうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、７個のショートトレーニングシーケンスを含み、前記ロングトレーニングシーケンスのセットは、２個のロングトレーニングシーケンスを含みうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、所定シーケンスの反復を含み、最後の反復部分は、１８０°回転されうる。

前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、所定シーケンスの反復を含み、最後の反復部分は、１８０°回転されていないものでありうる。

６４長保護間隔が前記ショートトレーニングシーケンスのセットと前記ロングトレーニングシーケンスのセットとを区分しうる。

前記プリアンブルは、５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含みうる。

本発明の他の実施例では、圧縮されていないビデオ情報を無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送するシステムが存在し、前記受信機から圧縮されていないビデオ情報ビットを提供する手段と、前記ビデオ情報ビットを一つまたはそれ以上のパケットにパケット化する手段と、それぞれのパケット内のデータに先行するプリアンブルを提供する手段と、無線チャンネルを通じて複数のパケットを前記送信機から前記受信機に伝送する手段と、を備え、前記プリアンブルは、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを備える。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、２５６サンプルであり、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、５１２サンプルでありうる。

前記プリアンブルは、５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含みうる。

それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義され、それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義されうる。

以前の構造では、１.８４ｕｓの持続期間に８個のＯＦＤＭシンボルが必要である一方、１.１５ｕｓの持続時間に５個のシンボルのみが必要であるため、以前の構造に比べて効率性が高い。

相互相関性処理（続けて加えられるので）が、以前構造に比べて大きいピーク値を産み出す。

ショートシーケンスの定義及びロングシーケンスの定義が簡単であるため、製造者がプリアンブル構造を理解し、対応する受信機を作ることがさらに容易である。

後述する所定の実施例は、本発明の特定の実施例の多様な説明が存在する。しかし、本発明は、請求項によって保護されて定義される多くの他の方法によって具現されうる。本明細書では、図面が参照されて、同じ部分は、同じ識別番号を有する。

以下、本明細書で使われる用語は、本発明の特定の一実施例の説明を記述するために使われているため、ある制限的で限定的な方法で解釈されてはならない。しかも、本発明の一実施例は、多数の技術的特徴を含み、このうちいずれか一つのみがその望ましい属性を代表するか、または本発明を実施するための必須構成要素であるものではない。

一実施例は、圧縮されていないＨＤビデオ情報を無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送する方法及びシステムを提供する。ビデオ情報は、プリアンブルを含むパケットのヘッダに位置する。以下で説明されるプリアンブルは、前述されたプリアンブルよりさらに効果的であり、相関特性において、さらなる結果を有し、具現が容易である。

以下では、本発明の一実施例による無線高画質（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：ＨＤ）ＡＶ（Ａｕｄｉｏ／Ｖｉｄｅｏ）システムを説明する。図１は、本発明の一実施例によるＡＶ装置調整子とＡＶステーションのようなＡＶ装置との間の圧縮されていないＨＤビデオの伝送を具現する無線ネットワーク１００の機能的ブロック図を示す。

他の実施例では、一つまたはそれ以上の装置がＰＣのようなコンピュータでもありうる。ネットワーク１００は、装置調整子１１２、及び装置１ないし装置Ｎの複数のＡＶステーション１１４を備える。

ＡＶステーションは、他の装置との通信のために低速チャンネル１１６を使用しつつ、高速チャンネル１１８を使用しうる。図１で、低速チャンネルは点線で表示され、高速チャンネルは実線で表示される。装置調整子１１２は、他のステーション１１４との通信のために低速チャンネル１１６と高速チャンネル１１８とを使用する。高速チャンネル１１８は、圧縮されていないＨＤビデオの伝送を支援するために、数Ｇｂ／ｓの帯域幅を有するビーム形成によって具現される指向性ビームを通じて単方向ユニキャスト伝送を支援する。例えば、セットトップボックスは、高速チャンネル１１８を通じて圧縮されていないビデオをＨＤＴＶに伝送しうる。実施例によって、低速チャンネル１１６は、最大４０Ｍｂｐｓの帯域幅を有する双方向伝送を支援しうる。低速チャンネル１１６は、主にＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）フレームのような制御フレームの伝送に使われる。例えば、低速チャンネル１１６は、ＡＣＫをＨＤＴＶからセットトップボックスに伝送しうる。また、オーディオや圧縮されたビデオのような一部の低速データが、低速チャンネルを通じて二つの装置の間で直接的に伝送されうる。時間分割多重化（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＤ）は、高速チャンネル及び低速チャンネルに適用される。実施例によっては、任意の一時点で低速チャンネルと高速チャンネルとが伝送に同時に使われないこともある。ビーム形成技術は、低速チャンネル及び高速チャンネルに何れも使われうる。また、低速チャンネルは、全方向伝送が可能でありうる。

一実施例で、装置調整子１１２は、ビデオ情報の受信機（以下では、受信機１１２）であり、ステーション１１４は、ビデオ情報の送信機（以下では、送信機１１４）である。例えば、受信機１１２は、ＷＬＡＮのような家庭無線通信環境内のＨＤＴＶセット内で、ビデオ信号及び／またはオーディオ信号を受信するように具現されうる。送信機１１４は、圧縮されていないビデオまたはオーディオを提供する所でありうる。送信機１１４の一例としては、セットトップボックス、ＤＶＤ再生機または録音機、デジタルカメラ、カムコーダなどが含まれる。

図２は、通信システム２００の一実施例に関する機能的なブロック図を示す。システム２００は、無線送信機２０２及び無線受信機２０４を備える。送信機２０２は、物理階層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ：ＰＨＹ階層）２０６、メディア接近制御階層（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌａｙｅｒ：ＭＡＣ階層）２０８及びアプリケーション階層２１０を備える。同様に、受信機２０４は、ＰＨＹ階層２１４、ＭＡＣ階層２１６及びアプリケーション階層２１８を備える。ＰＨＹ階層は、無線手段に連結された一つまたはそれ以上のアンテナ２０１を通じて、送信機２０２と受信機２０４との無線通信を提供する。

送信機２０２のアプリケーション階層２１０は、ＡＶ前処理モジュール２１１及びＡＶ制御（以下、ＡＶ／Ｃ）モジュール２１２を備える。ＡＶ前処理モジュール２１１は、圧縮されていないビデオの分割のようなＡＶの事前処理を行える。ＡＶ／Ｃモジュール２１２は、ＡＶ性能情報の交換のための公認された方法を提供する。連結を開始する前に、ＡＶ／Ｃモジュールは、使われるＡＶ形式を交渉し、連結が必要なくなれば、ＡＶ／Ｃ命令語は、連結の終了に使われる。

送信機２０２で、ＰＨＹ階層２０６は、ＭＡＣ階層２０８との通信に使われる低速チャンネル２０３、高速チャンネル２０５及び高周波モジュール（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌｅ：ＲＦモジュール）２０７を備える。実施例によっては、ＭＡＣ階層２０８がパケット化モジュール（図示せず）を備えうる。送信機２０２のＰＨＹ／ＭＡＣ階層は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダをパケットに付加し、無線チャンネル２０１を通じてパケットを受信機２０４に伝送する。

無線受信機２０４で、ＰＨＹ／ＭＡＣ階層２１４,２１６は、受信されたパケットを処理する。ＰＨＹ階層２１４は、一つまたはそれ以上のアンテナに連結されたＲＦモジュール２１３を備える。低速チャンネル２１５及び高速チャンネル２１７は、ＭＡＣ階層２１６との通信に使われ、ＲＦモジュール２１３と隣接する。受信機２０４のアプリケーション階層２１８は、ＡＶ後処理モジュール２１９及びＡＶ／Ｃモジュール２２０を備える。一例として、モジュール２１９は、圧縮されていないビデオを生成するためにモジュール２１１の処理方法を逆に行える。ＡＶ／Ｃモジュール２２０は、送信機２０２のＡＶ／Ｃモジュール２１２に相応する方法で動作する。

実施例によっては、全てのパケットがパケットヘッダの一部分であるプリアンブルを含みうる。プリアンブルの処理は、ＰＨＹ階層で行われる。

図３では、本発明によるパケット３００の一実施例が示される。パケット３００は、ＰＬＣＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ３１０、ビデオデータ領域３３０を備える。ＰＬＣＰヘッダ３１０は、プリアンブル３３０及び他のフィールドを備える。一実施例では、他のフィールドは、高速物理階層（Ｈｉｇｈ−Ｒａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ：ＨＲＰ）ヘッダ、ＭＡＣヘッダ及びＭＡＣ拡張ヘッダを備え、ＭＡＣ拡張ヘッダは、ヘッダ検査シーケンス（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｄ：ＨＣＳ）でありうる。一実施例では、ビデオデータ領域３３０は、ＭＰＤＵ（ＭＡＣ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）データ領域、循環重複検査（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ：ＣＲＣ）情報、テールビット及びパッドビットを含む。

図４は、図３で示されたプリアンブル３２０のような本発明によるプリアンブル４００の一実施例を示す。プリアンブル４００は、７個のショートトレーニングシーケンス４１０,４２０及び２個のロングトレーニングシーケンス４４０を備える。一実施例では、それぞれのショートトレーニングシーケンスは、２５６サンプル（それぞれのサンプルは、複素数でありうる。）長であり、ショートトレーニングシーケンスの最後のシーケンス４２０は、ショートトレーニングシーケンスの終了とロングトレーニングシーケンスの開始とを知らせるために１８０°回転される。それぞれのロングトレーニングシーケンスは、５１２サンプル長であり、ショートトレーニングシーケンス４１０,４２０とロングトレーニングシーケンス４４０との間に位置し、周期的前置符号（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ：ＣＰ）と知られた６４サンプルの保護間隔（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＧＩ）４３０を含む。プリアンブル４００のトータル長は、５個のＯＦＤＭシンボル長である（２５６＊７＋６４＋５１２＊２＝２８８０＝５７６＊５）。プリアンブルの持続時間は、５＊２３０ｎｓ＝１.１５ｕｓであり、従来公知のプリアンブルの持続期間１.８４ｕｓと比較して、非常に効果的である。他の実施例では、ショートトレーニングシーケンス及び／またはロングトレーニングシーケンスに関して、他の数のサンプルが使われうる。他の実施例のうち一つでは、ロングトレーニングシーケンス内のサンプルの数がショートトレーニングシーケンス内のサンプルの数の２倍である。

２５６長のショートトレーニングシーケンス４１０が、０の挿入された直交位相便宜変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＱＰＳＫ）信号を利用して、周波数領域で定義される。ＱＰＳＫでは、二つのデータビットを一つのシンボル（複素数）にマッピングする。ＱＰＳＫ信号は、トーン［−１７８：２：−２２：２：１７８］（すなわち、トーンインデックス−１７８,−１７６,…,−２,２,４,…,１７８）上に配置され、０は、他のトーンに挿入される。それぞれのトーンは、５９ＧＨｚないし６１ＧＨｚの帯域幅のように小さいバンドまたは副搬送波を表す。一実施例で、５１２バンドが使われる。ＱＰＳＫ信号は、信号が伝送されるように時間領域でのＰＡＲＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｒａｔｉｏ）と動的範囲（最高値から最低値まで）とを最小化し、獲得成果を改善するための任意探索を通じて獲得される。一実施例で、任意探索は、次のショートトレーニングシーケンスによって生成される。
（外１）

ショートトレーニングシーケンスの最後のシーケンス４２０は、１８０°回転される。これにより、図５のように、相関結果から反転された最高値５２０が発生する。反転された最高値５２０は、プリアンブルのショートシーケンスの終了及びプリアンブルのロングシーケンスの開始を決定するのに助けになりうる。

５１２長のロングトレーニングシーケンス４４０は、２進位相便宜方式（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＢＰＳＫ）信号を利用して生成する。ＢＰＳＫでは、一つのデータビットを一つのシンボルにマッピングする（特殊な複素数＝実数）。ＢＰＳＫ信号シーケンスは、時間領域ＰＡＲＲを最小化するための任意探索によって生成される。周波数領域のシーケンスは、ＯＦＤＭトーンに位置し、これは、次のように定義される。
（外２）

６４サンプルＧＩ ４３０は、チャンネル遅延拡散によって発生するシンボル間干渉を処理するためのロングトレーニングシーケンス４４０の周期的前置符号である。

図５を参照するに、グラフ５００は、１ビット量子化された２５６サンプルのショート長シーケンスの相関結果を表す。グラフ５００のｘ軸は時間遅延を表し、ｙ軸は相関値を表す。ショートシーケンス４１０（図４）を利用すれば、グラフ５００で１ビット量子化された相関性を利用して、ショートシーケンスが非常に優れた相関特性を有するということが分かる。以前のプリアンブル構造を使用することに比べて、さらに容易な検出のための相関ピーク５１０は、グラフ５００上で約５１２の相関値を有する。さらに、以前のプリアンブル構造を使用することに比べて、さらに容易な検出のための反転されたピーク５２０は、グラフ５００上で約−５１２の相関値を有する。

プリアンブル４００（図４）は、以前プリアンブル構造よりさらに高い効率性と、さらによい相関性とを有する。以前の構造では、１.８４ｕｓの持続期間に８個のＯＦＤＭシンボルが必要である一方、１.１５ｕｓの持続時間に５個のシンボルのみが必要であるため、以前の構造に比べて効率性が高い。プリアンブルは、オーバーヘッドと見なされるため、さらに短いプリアンブルを有することがさらに効果的である。他の利点としては、相互相関性処理（続けて加えられるので）が以前構造に比べて、さらに大きいピーク値を有するということである。プリアンブル４００の他の利点は、上位４個のＯＦＤＭシンボルと下位４個のＯＦＤＭシンボルとのための無線ＨＤ標準改正０.１に記載されたレングステーブルと比較して、ショートシーケンスの定義及びロングシーケンスの定義が簡単である。したがって、製造者がプリアンブル構造を理解して対応する受信機を作ることがさらに容易である。例えば、以前の構造を使用することに比べて、プリアンブル４００を使用すれば、必要なトーンがさらに小さい。

図６を参照するに、グラフ６００は、１ビット量子化された３８３サンプルのショート長シーケンスの相関結果を表す。グラフ６００で、ｘ軸は時間遅延を表し、ｙ軸は相関値を表す。グラフ６００は、従来のプリアンブル構造に関する相関結果を示す。相関ピーク６１０は、グラフ６００上でほぼ３８３の相関値を有し、相関ピーク６１５は、３００よりさらに小さい値を有するため、図４及び図５に示されたプリアンブル構造を使用するより検出が難しい。

図７は、図３に示されたプリアンブル３２０のような本発明によるプリアンブル７００の一例を示す。この構造で、最後のショートトレーニングシーケンスは、図４でのシーケンス４２０に行われたように１８０°回転されない。最後のショートシーケンスは、最後のショートシーケンスと最初のロングトレーニングシーケンスとの上位２５６サンプル間の相関を行うことによって検出される。相関で、あるピークが検出されなければ、これは、ショートトレーニングシーケンスの最後と見なされる。

プリアンブル７００は、７個のショートトレーニングシーケンス７１０及び二つのロングトレーニングシーケンス７４０を備える。一実施例で、それぞれのショートトレーニングシーケンスは、２５６サンプル長である。それぞれのロングトレーニングシーケンスは、５１２サンプル長であり、ショートトレーニングシーケンス７１０とロングトレーニングシーケンス７４０との間に位置する６４サンプル保護間隔（ＧＩ）７３０と連結される。プリアンブル７００のトータル長は、５個のＯＦＤＭシンボル長（２５６＊７＋６４＋５１２＊２＝２８８０＝５７６＊５）である。

図８を参照するに、ＰＨＹブロック２０６（図２）で使われるものと同じモジュール、下部システムまたは装置の伝送機チェーン８００が示される。このようなモジュール、下部システムまたは装置がハードウェア、ソフトウェアまたはこの二つの結合によって具現されうるというのは自明である。ビデオ再生機または他の装置からのビデオデータを有するビデオシーケンス８１０は、スクランブラー８１５に入力される。対応するディスクランブリング装置を備えない受信機でデータを理解できないようにするために、スクランブラー８１５は、信号を転位させたり、逆位させたり、それともデータをエンコーディングする。スクランブリングは、本来の信号の抽出を困難にするために、本来の信号に構成要素を追加させるか、または本来の信号の重要構成要素を変更して行われる。後者の例としては、ビデオ信号内の垂直あるいは水平同期パルスを除去または変更することを含みうる。

前進エラー補正（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＦＥＣ）下部システム８２０は、スクランブラーからの出力を受信し、無線データ伝送間エラーに対応する防護を提供する。ＦＥＣ下部システム８２０は、余分データを下部システムに入力されたスクランブルされたデータに付加する。余分データは、追加的なデータを送信機に要請せず、受信機がエラーを検出して補正できるように許容する。重複されたデータをビデオデータに付加するに当たって、ＦＥＣ下部システム８２０は、ＲＳ（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）エンコーダやＣＣ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ）エンコーダのようなエラーコーディングエンコーダを使用しうる。他の実施例では、ＦＥＣ下部システム８２０がＧｏｌａｙエンコーダ、Ｈａｍｍｉｎｇエンコーダ及びＢｏｓｅ、Ｒａｙ−Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ、Ｈｏｃｑｕｅｎｇｈｅｍ（ＢＣＨ）エンコーダを含む多様な他のエンコーダを使用しうるが、これらに限定されるものではない。

ＦＥＣ ８２０の出力は、ビットインターリーバ８２５に送られる。ビットインターリーバ８２５は、ＦＥＣ ８２０から受信されたデータビットのシーケンスを再配列する。ビットインターリーバ８２５は、無線装備を通じて伝送されたビデオデータに追加的なエラー防護を提供する。ビットインターリーバ８２５の出力は、マッパ８３０に送られる。マッパ８３０は、データビットをコンプレックス（ＩＱ）シンボル（周波数領域データ）にマッピングする。コンプレックスシンボルは、前述した無線伝送のためのキャリアの変調に使われる。マッパ８３０は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ及びＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｌｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のような多様な変調技術を使用しうるが、これらに限定されるものではない。一実施例で、マッパ８３０は、ＱＡＭマッパであり、例えば、１６−ＱＡＭマッパまたは６４−ＱＡＭマッパである。ＱＡＭは、二つの搬送波の大きさを変調することによって、データを伝達する変調技術である。二つの波は、一般的にサイン波であり、相互間の角度差が９０°であるため、直交搬送波と称される。“ＱＡＭ”の前についた１６または６４の数字は、マッパがマッピングできるデータビットのグループをマッピングできる総シンボルの数を表す。例えば、１６−ＱＡＭマッパは、４ビットデータを２^４＝１６サンプルに変換する。一般的に、ＱＡＭマッパのための配置一覧表が、そのようなシンボルを表すために使われる。

マッパ８３０の出力は、マッパからのコンプレックスシンボルのシーケンスを再配列するシンボルインターリーバ８３５に伝送される。前述したシンボルインターリーバ８３５は、マッパ８３０の次に位置する。他の実施例で、シンボルインターリーバ８３５は、ＦＥＣ及びマッパ８３０内のビットインターリーバの場所に位置しうる。そのような実施例では、シンボルインターリーバは、所定数のビットをシンボルグループに変更する。例えば、ＱＡＭマッパが４個のデータビットをコンプレックスシンボルとしてマッピングする実施例において、シンボルインターリーバは、４個のデータビットのグループをインターリーブするように構成される。

シンボルインターリーバ８３５がマッパ８３０の後に位置する実施例では、シンボルインターリーバは、マッパ８３０から出力されるシンボルのシーケンスを再配列する。一実施例で、シンボルインターリーバ８３５は、所定の任意の配置順序を採用し、配置順序によってシンボルをインターリーブするランダムインターリーバを含みうる。例えば、ランダムインターリーバは、Ｒａｄｉｘ−２ ＦＦ動作を使用しうる。他の実施例で、シンボルインターリーバ８３５は、ブロックインターリーバを含みうる。ブロックインターリーバは、シンボルのセットを受けて、セット内のいかなるシンボルも重複または削除せずにそれらを再配列する。それぞれのセット内のシンボルの数は、与えられたインターリーバに対して定められている。シンボルのセットでのインターリーバの動作は、シンボルの他の全ての集合での動作と独立的である。

シンボルインターリーバ８３５の出力は、逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）モジュール８４０に送られる。ＩＦＦＴモジュール８４０は、エラー補正、マッピング及びインターリービングモジュールからの周波数領域データを対応する時間領域データに変換する。ＩＦＦＴモジュール８４０は、周波数領域での信号を表す多くのコンプレックスシンボルを等価の時間領域信号に変換する。また、ＩＦＦＴモジュール８４０は、生成された搬送信号が直交することを保証する。ＩＦＦＴモジュールの出力は、受信機の複雑度を低下させるために、周期的前置符号付加器８４５に送られる。周期的前置符号付加器８４５は、保護間隔付加器と称される。周期的前記符号付加器８４５は、ＩＦＦＴ処理された信号ブロック周期的前置符号間隔（または保護間隔）を、その前端部に加える。このような周期的前置信号符号間隔は、原信号ブロック持続時間の１／３２、１／１６、１／８または１／４でありうる。

受信機チェーン８００の現在地点で、プリアンブル４００（図４）のようなプリアンブル８５０がパケット３００（図３）と同じようなパケットに、ＩＦＦＴ処理された信号ブロックに先行するヘッダ３１０の一部に挿入される。プリアンブル８５０は、前述したように、システム２００の設計者によって選択され、システムの全ての装置がそれを理解できるように標準化される。

シンボル形成モジュール８５５は、ＩＦＦＴモジュール８４０、周期的前置信号付加器８４５及びプリアンブル８５０から生成されたパケット信号を挿入し、低域通過フィルタリングを行う。シンボル形成モジュール８５５の出力は、ＩＦＦＴモジュール８４０の出力信号のコンプレックス基底帯域である。上向きコンバータ８６０は、シンボル形成モジュール８５５の出力を中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）に上向き変換する。上向きコンバータ８６０は、上向き変換された信号を高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）に上向き変換するようにさらに構成される。伝送アンテナ８６５の集合は、上向きコンバータ８６０からの結果を無線チャンネル２０１（図２）のような無線装備を通じて受信機に伝送する。伝送アンテナ８６５は、圧縮されていないＨＤビデオ信号の伝送に適したいかなるアンテナシステムやモジュールも含みうる。

図９は、ＰＨＹブロック２０６（図２）で使われるようなモジュール、下部システムまたは装置の受信機チェーン９００を示す。受信機チェーンモジュールは、図８の送信機チェーンでの逆作業を行う。受信機９００は、受信アンテナ９１０での無線チャンネル２１０（図２）を通じて送信機８００の送信アンテナ８６５からのＲＦ信号を受信する。下向きコンバータ９１５は、ＲＦ信号の処理に適した周波数の信号に下向き変換する。次いで、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ（図示せず）は、信号をデジタル信号に変換する。次いで、プリアンブル探索器９２０は、デジタル信号のプリアンブル部分を探し出す。一実施例では、プリアンブル探索器９２０は、相関器及びプリアンブル（図４及び７）でのショートトレーニングシーケンス上で動作できるパケット開始を検索するアルゴリズムを含みうる。探索器９２０によってプリアンブルが確認されれば、現在信号パケットのプリアンブル部分が、後述するチャンネル推定、同期化及びタイミング復旧構成要素９２５に送られる。周期的前置信号除去器９３０は、信号からプリアンブルの周期的前置信号を除去する。一実施例では、チャンネルの遅延拡散によって引き起こされるシンボル間の干渉効果を減らすために、全てのＯＦＤＭシンボルに周期的信号を存在させるために、パケットのビデオ信号部分のための周期的前置信号が存在しうる。このような周期的前置信号は、プリアンブル内の周期的前置信号とは異なる。しかし、プリアンブルに周期的前置信号を付加する目的はまた、チャンネル遅延拡散を処理するものとロングプリアンブルを利用したチャンネル推定をさらに良好にするものとが含まれる。次いで、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）モジュール９３５は、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。デマッパ９４５のために、ＦＦＴ結果を再配列するシンボルデインターリーバ９４０によってＦＦＴモジュール９３５の結果が使われる。デマッパ９４５は、周波数領域信号（コンプレックス信号）を時間領域内のビットストリームに変換する。ビットデインターリーバ９５０は、前述した図８のビットインターリーバ８２５のように、最初のビットストリームシーケンス内のビットストリームを再配列する。

ビットインターリービングの次に、ＦＥＣデコーダ９５５は、ビットストリームをデコーディングすることによって、図８のＦＥＣ ８２０によって付加された余分のもの（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）が除去される。一実施例で、ＦＥＣデコーダは、逆多重化部、多重化部、及び多重化部と逆多重化部との間に位置する複数のＣＣ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ）デコーダを含む。最後に、デスクランブラ９６０は、ＦＥＣデコーダ９５５からの出力を受信し、それをデスクランブリングすることによって、図８の送信機８００から伝送されたビデオデータを再生産する。ビデオ装置９６５は、これからビデオデータを利用してビデオをディスプレイしうる。ビデオ装置の例としては、ＣＲＴテレビ、ＬＣＤテレビ、背面プロジェクションテレビ及びプラズマディスプレイテレビを含みうるが、これらに限定されるものではない。オーディオデータまたは前述した無線ＨＤ ＡＶシステムによってビデオデータと共に同じ方法で処理されて伝送されうるということは自明である。オーディオデータは、他の無線伝送技術を使用して処理または伝送されることもある。スクランブラ９６０、ＦＥＣデコーダ９５５、ビットデインターリーバ９５０、デマッパ９４５、シンボルデインターリーバ９４０、ＦＥＴ ９３５、周期的前置信号除去器９３０、下向きコンバータ９１５及び受信機チェーン９００の受信アンテナ９１０は、対応するスクランブラ８１５、ＦＥＣ ８２０、ビットインターリーバ８２５、マッパ８３０、シンボルインターリーバ８３５、ＩＦＦＴ ８４０、周期的前置信号付加器８４５、上向きコンバータ８６０及び送信機チェーン８００の送信アンテナ８６５と類似しているが、相応する機能を行う。

一実施例で、チャンネル推定、同期化及びタイミング復元構成要素９２５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の一部分のようなデジタル回路を含む。構成要素９２５は、ショートトレーニングシーケンスを処理した後、ロングトレーニングシーケンス（図４及び図７）を処理することによって“チャンネル情報”を抽出する。チャンネル情報は、パケットごとに変化でき、現在チャンネル条件を反映する。無線チャンネルは、部屋内で動く人間や事物のような環境的な要因によって変化することもできる。チャンネル情報は、データ決定に影響を及ぼし、図９の点線によって示された構成要素の一部または全部９３０ないし９６０によって使われる。チャンネル情報は、劣悪な周波数オフセット推定、劣悪なタイミング推定及び自動ゲイン調節を含むショートトレーニングシーケンスを処理することによって獲得される。チャンネル情報は、チャンネル推定、良好な周波数オフセット推定及び良好なタイミング推定を含むロングトレーニングシーケンスを処理することによって得る。

一方、前述した本発明の実施例は、コンピュータで実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現される。

前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）のような記録媒体を含む。

以上、本発明についてその望ましい実施例を中心に説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現されるということが分かるであろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に現れており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

本発明による無線装置間の圧縮されていないＨＤビデオ伝送を具現する無線ネットワークの一実施例に関するブロック図である。 本発明による無線装備を通じた圧縮されていないＨＤビデオの伝送のための通信システムの一実施例に関するブロック図である。 図１及び図２に示されたネットワーク及びシステムで使われるようなパケットの一実施例を示す図である。 図３に示されたパケットで使われたようなプリアンブルの構造に関する一実施例を示す図である。 図４に示されたように、２５６サンプルのショート長シーケンスの１ビット量子化した相関結果に関する一実施例を示すグラフである。 以前プリアンブル構造で使用したように、３８３サンプルのシーケンスの１ビット量子化した相関結果に関する一実施例を示す図である。 図３に示されたパケットで使われたようなプリアンブル構造の他の実施例を示す図である。 図２に示された送信機で使われたような構成要素の送信機チェーンの一実施例に関するブロック図である。 図２に示された受信機で使われたような構成要素の受信機チェーンの一実施例に関するブロック図である。

Claims (26)

1. 圧縮されていないビデオ情報を無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送する方法において、
   前記送信機から圧縮されていないビデオ情報ビットを提供するステップと、
   前記ビデオ情報ビットを少なくとも一つのパケットにパケット化するステップと、
   それぞれのパケット内のデータに先行するプリアンブルを提供するステップと、
   無線チャンネルを通じて複数のパケットを前記送信機から前記受信機に伝送するステップと、を含み、
   前記プリアンブルは、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを備えることを特徴とする伝送方法。
2. 前記プリアンブルは、
   シンボル形成、上向きコンバーション及び前記伝送より先行して前記パケットに挿し込まれることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
3. 前記プリアンブルのトータル長は、
   ５個のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルの長さであることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
4. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、
   ２５６サンプルであることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
5. それぞれのロングトレーニングシーケンスは、
   ５１２サンプルであることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
6. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、７個のショートトレーニングシーケンスを含み、
   前記ロングトレーニングシーケンスのセットは、２個のロングトレーニングシーケンスを含むことを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
7. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、
   所定シーケンスの反復を含み、最後の反復は、１８０°回転されたことを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
8. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、
   所定シーケンスの反復を含み、最後の反復は、１８０°回転されないことを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
9. ６４長保護間隔は、前記ショートトレーニングシーケンスのセットと前記ロングトレーニングシーケンスのセットとを区分することを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
10. 前記プリアンブルは、
    ５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含むことを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
11. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）信号を利用して周波数領域で定義され、
    それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）信号を利用して周波数領域で定義されることを特徴とする請求項１に記載の伝送方法。
12. 圧縮されていない高画質ビデオの無線通信のためのプリアンブル構造を有するシステムにおいて、
    高画質ビデオストリームに対応する信号パケットを生成するように構成された送信機と、
    前記圧縮されていない高画質ビデオを代表する前記信号パケットを伝送するように構成された伝送チャンネルと、を備え、
    それぞれの信号パケットは、ヘッダ部分及びビデオ部分を含み、前記ヘッダ部分は、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを有するプリアンブルで開始することを特徴とするシステム。
13. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義され、
    それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記プリアンブルのトータル長は、
    ５個のＯＦＤＭシンボル長であることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
15. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、
    ２５６サンプルであることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
16. それぞれのロングトレーニングシーケンスは、
    ５１２サンプルであることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
17. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、７個のショートトレーニングシーケンスを含み、
    前記ロングトレーニングシーケンスのセットは、２個のロングトレーニングシーケンスを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
18. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、
    所定シーケンスの反復を含み、最後の反復は、１８０°回転されたことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
19. 前記ショートトレーニングシーケンスのセットは、
    所定シーケンスの反復を含み、最後の反復は１８０°回転されていないことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
20. ６４長保護間隔は、前記ショートトレーニングシーケンスのセットと前記ロングトレーニングシーケンスのセットとを区分することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
21. 前記プリアンブルは、
    ５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
22. 圧縮されていないビデオ情報を無線チャンネルを通じて送信機から受信機に伝送するシステムにおいて、
    前記受信機から圧縮されないビデオ情報ビットを提供する手段と、
    前記ビデオ情報ビットを少なくとも一つのパケットにパケット化する手段と、
    それぞれのパケット内のデータに先行するプリアンブルを提供する手段と、
    無線チャンネルを通じて複数のパケットを前記送信機から前記受信機に伝送する手段と、を備え、
    前記プリアンブルは、ショートトレーニングシーケンスのセットとロングトレーニングシーケンスのセットとを含むことを特徴とする伝送システム。
23. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、
    ２５６サンプルであることを特徴とする請求項２２に記載の伝送システム。
24. それぞれのロングトレーニングシーケンスは、
    ５１２サンプルであることを特徴とする請求項２２に記載の伝送システム。
25. 前記プリアンブルは、
    ５個のＯＦＤＭシンボルのトータル長のための７個の２５６長ショートトレーニングシーケンス、１個の６４長保護間隔及び２個の５１２長ロングトレーニングシーケンスを含むことを特徴とする請求項２２に記載の伝送システム。
26. それぞれのショートトレーニングシーケンスは、ＱＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義され、
    それぞれのロングトレーニングシーケンスは、ＢＰＳＫ信号を利用して周波数領域で定義されることを特徴とする請求項２２に記載の伝送システム。

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