JP2010200372A - データ・デインタリーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 テレビジョン信号受信システムを提供することを目的としている。
【解決手段】 テレビジョン信号受信システムはデインタイービング・ネットワーク（１８）を含んでおり、デインタリービング・ネットワークには、それぞれのメモリ・コントローラ（２０，２５）に関連づけられた第１および第２デインタリービング機能が収められている。これらのデインタリービング機能の一方または他方は、Deinterleaver Select（デインタリーバ選択）制御信号に応答してマルチプレクサ（３０）によって選択されて使用される。デインタリービングは、選択されたデインタリービング機能によってメモリ（３５）の読み／書きアドレシングを制御することにより行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明はディジタル信号処理の分野に関し、さらに具体的には、高精細テレビジョン信号などのテレビション信号をデコード化するシステムに含まれるビデオ信号デインタリーバ（deinterleaver）に関する。

なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国特許出願第０８／３４６，９５０号（１９９４年１１月３０日出願）の明細書の記載に基づくものであって、当該米国特許出願の番号を参照することによって当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。

高精細テレビジョン（high definition television-HDTV）システムのような高度ビデオ信号処理システム（advanced video signal processing system）は、ディジタル信号処理を使用しているのが代表的である。このようなディジタル信号処理の一部として、データはあらかじめ決めたシーケンスに再配列されてから送信され、受信時に元のシーケンスに復元されているのが代表的である。このオペレーションは、あらかじめ決めたシーケンスで時間的にデータを拡散または分散するのに役立ち、伝送中にデータ損失が起こっても、連続するデータの損失が起こらないようになっている。その代わりに損失データは分散されているので、そのデータを隠したり、訂正したりすることが容易化されている。オリジナル・データ・シーケンスを再配列してから送信するために使用される装置は、一般にインタリーバ（interleaver）と呼ばれ、受信時にオリジナル・データ・シーケンスを復元するために使用される装置はデインタリーバ（deinterleaver）と呼ばれている。インタリーブ／デインタリーブを行うプロセスは公知である。スクランブリング（scrambling）は、インタリービングとは対照的に、データをランダム化し、送信信号エネルギを分散することを主目標としている。これは、同一チャネル妨害（co-channel interference）を最小限にして、受信装置におけるタイミング回復を向上するのに役立っている。また、スクランブリングは、受信装置内の等化器（equalizer−イコライザ）によるチャネルひずみ補正（channel distorsion compensation）も容易化している。

インタリービング／デインタリービング・アルゴリズムは種々のものが知られている。例えば、ヨーロッパ衛星システムでは、Forney提案のアルゴリズムが現在採用されている。このアルゴリズムは、「標準バースト・チャネルのバースト訂正コード（Burst-Correcting Codes for the Classic Bursty Channel）」（IEEE Transactions on Communications Technology, vol. COM-19, Oct. 1971）に説明されている。Ramsey提案の別のアルゴリズムは米国で広く使用されているが、これは、「最適インタリーバの実現（Realization of Optimum Interleavers）」（IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-15, May 1970）に説明されている。

特開平４−１４２８１６号公報

本出願の発明者は、例えば、高度テレビジョン信号処理システム（advanced television signal processing system）を例にして説明すると、複数のデインタリービング機能（deinterleaving functions）を集積回路（ＩＣ）などの単一の信号処理デバイスに実装することができ、そうすると利点があることを認識した。本発明の原理によれば、ディジタル信号処理ネットワーク（回路網）は、異なるタイプのデインタリービング機能が組み込まれている適応デインタリービング・ネットワーク（adaptive deinerleaving network）を含んでいる。

開示されている実施例では、選択されたデインタリービング機能は単一メモリの読み／書きアドレシング（read/write addressing）を制御する。これにより、ネットワークのコストと複雑さが低減され、異種のデインタリービング機能を収めているデインタリービング・ネットワークをＩＣ内に実装することが容易化されている。ある特定のアプリケーションで使用されるデインタリービング機能は、例えば、デインタリービング・ネットワークを収めているデバイスの外部に置かれた手段によって選択することも、プログラムされたコントローラによって選択することもできる。さらに、特定のデインタリービング機能のどれが選択されるかは、デインタリーバが使用されているシステムのタイプによって判断される。システムのタイプが異なるのは、使用されるテレビジョン信号伝送方式には様々なタイプのものがあるためである。例えば、米国では、高度テレビジョン信号を伝達するために、ヨーロッパで使用されているものとは異なるタイプの放送衛星システムが使用されている。

ＨＤＴＶ受信システムのうち、本発明の原理によるデインタリービング装置を含んでいる部分を示すブロック図である。 本発明によるデインタリービング装置の別実施例を示す図である。

図１は、ＨＤＴＶ受信装置のうち、本発明の原理によるデインタリービング・ネットワーク（回路網）１８を含んでいる部分を示すブロック図である。送信されてきたＨＤＴＶ信号はアンテナ１０によって受信され、入力プロセッサ１２に入力される。入力プロセッサ１２は、受信した信号を低周波数帯域にダウン・コンバート（down-convert）するためのチューナとＩＦステージを含んでいるのが代表的である。また、自動利得制御、フィルタリング、タイミング／クロック回復ネットワークおよびその他の回路を含んでいる場合もあるが、これらは公知のものである。入力プロセッサ１２からの出力信号は等化器／デモジュレータ１４によって等化され（equalized）、復調される。等化プロセスでは、公知のように、データ・チャネル内のひずみが補正される。デモジュレータ（復調）機能は、ベースバンド・インタリーブ・データを変調入力信号から回復する。この種の等化器（イコライザ）とデモジュレータ（復調器）の機能は公知であり、例えば、LeeおよびMesserschmidt著の参考文献「ディジタル通信」（Kluwer Academic Press, Boston, MA, USA, 1988）に説明されている。

等化器／デモジュレータ１４からのインタリーブされたデータ（インタリーブ・データ）はデインタリービング・ネットワーク１８内のシンクロナイザ（同期化）回路２７に入力されると共に、メモリ３５の信号入力端に入力される。シンクロナイザ回路２７は、インタリーブ・データ信号に含まれるｓｙｎｃ（同期）ワードを検出し、データと同期がとられた出力信号を出力する。この出力信号はデータがいつ始まるかを示している。ｓｙｎｃワード自体はインタリーブされないが、周期的時間間隔で現れる。１つの例として、インタリーブ・データは、ｓｙｎｃワードとそのあとに続く１５データ・ワードを収めている反復データ・ブロックから構成されている。同期化機能は、例えば、バイト認識ロジック（byterecognition logic）とフェーズ・ロック・ループ（phase locked loop）を内蔵しているｓｙｎｃ検出回路によって実行される。バイト認識ロジックはｓｙｎｃバイト・パターンを認識し、フェーズ・ロック・ループはｓｙｎｃバイトを追跡し、ｓｙｎｃバイトがいつ現れるかを示す。従って、シンクロナイザ回路２７は第１および第２アドレス・メモリ・コントローラ２０および２５へ出力信号を送って、マルチプレクサ３０を通してメモリ３５に入力されたアドレス信号を、メモリ３５の信号入力端に入力された入力インタリーブ・データと同期をとる機能を備えている。

デインタリービング・ネットワーク１８は、コントローラ２０があるデインタリービング機能をアルゴリズムの形で実装し、コントローラ２５が別のデインタリービング機能を同じくアルゴリズムの形で実装するように構成されている。例えば、コントローラ２０にRamseyデインタリービング機能を実装させ、コントローラ２５にForneyデインタリービング機能を実装させることができる。これらのデインタリービング機能はロジック・ステート・マシン（logic state machine）として、つまり、ロジック・オペレーションの巡回シーケンスとして実現することができる。この場合、各オペレーションにステート（状態）を割り当てて、シーケンスが入力に応答する能力をもたせることができる。ステート・マシンのオペレーションによって生成される出力は、ステート、以前または現在の入力信号または以前または現在の出力信号を任意に組み合わせたものの関数である。ステート・マシン・オペレーションを実現するために必要とされる論理式はメモリとして働くロジック構造の中に、公知の手法を用いてプログラムされている。

本システムでは、２つのデインタリービング機能はDeinterleaver Select（デインタリーバ選択）信号のステート（状態）に応じて、一度に一つだけが動作する。Deinterleaver Select信号は、種々のソースから得ることができる。好ましくは、この制御信号はプログラムされたコントローラから与えられる。この種のマイクロプロセッサが図１に示されていないのは、図面を簡単にするためである。この制御信号は、例えば、ＨＤＴＶ受信装置に置かれ、デインタリービング・ネットワーク１８の外部に置かれた手操作スイッチ源から得ることもできる。この場合には、スイッチ源からは、選択されたバイナリ・ロジック・レベルがデインタリービング・ネットワーク１８の指定された入力端に直接に入力される。別の方法として、受信したインタリーブ・データ・ストリームから制御信号をデコードすることもできる。

コントローラ２０、２５は読み／書きアドレスと関連づけられたメモリ制御信号（読取り許可、書込み許可、出力許可など）のシーケンスを出力し、これらはマルチプレクサ３０を通してメモリ３５に渡される。メモリ３５は基本的には、共有メモリ（shared memory）であり、２つ（または３以上）のデインタリービング機能のうち選択された１つによって利用される。コントローラ２０、２５からのアドレスと関連メモリ制御信号は、シンクロナイザ２７からの同期信号によって、メモリ３５へ入力されたインタリーブ・データと同期がとられる。マルチプレクサ３０へ入力されたDeinterleaver Select制御信号のステートから、メモリ・コントローラ・ユニット２０，２５のどちらがメモリ・アドレス制御信号をメモリ３５に送ったかが判断される。コントローラ２０，２５はそれぞれのメモリ書込みアドレス制御信号を出力し、入力されたインタリーブ・データは、その入力インタリーブ・データの受信順にメモリ３５のメモリ・ロケーションに書き込まれる。さらに、コントローラ２０，２５はそれぞれのメモリ読取りアドレス信号を出力し、データは所望のデインタリービング順にメモリ３５から読み出される。これは、例えば、選択されたデインタリーバ制御ユニットのステート・マシンが、データをメモリ３５から読み出すために必要なアドレス・シーケンスを出力することよって行うことができる。従って、この例では、オリジナル（デインタリーブされる）データに対応する、メモリからの出力データは、メモリ読取りプロセスの関数として得られる。デインタリービング機能はメモリ書込みプロセスの関数として実行することも、読み書きプロセスの関数として実行することも可能である。

開示しているデインタリービング・ネットワーク１８から得られる利点は、複数のアドレスおよびメモリ・コントローラが関連の（共有）メモリと共に使用されることである。つまり、デインタリーバ機能がいくつ実装され、選択できるかに関係なく、必要になる共有メモリは１つだけである。

メモリ３５からのデインタリーブされたデータ出力はユニット（デスクランブラ）３８によってデスクランブル（descramble）される。デスクランブリングは、デインタリービングとは異なり、データを非ランダム化（de-randomizing）することを主目標としている。データのランダム化は、送信装置の信号エネルギを分散するために送信前に行われる。これは、同一チャネル妨害を最小限にし、受信装置におけるタイミング回復を向上するのに役立つ。これは、また、受信装置内の等化器によるチャネルひずみ補正を容易化する。ユニット３８のデスクランブルされたデータはデコーダ４０によってデコードされる。なお、デコーダ４０は、例えば、リードソロモン（Reed-Solomon）デコーダにすることができる。デコーダ４０からの補正されたデータ・パケットはトランスポート・プロセッサ（transport processor）４４に入力され、そこで各データ・パケットのヘッダが検査され、オーディオ・データとビデオ・データが識別される。トランスポート・プロセッサ４４はオーディオおよびビデオ出力データを、オーディオ／ビデオ・デコーダ４６内の該当するデコーダへ送る。オーディオ／ビデオ・デコーダ４６からのデコードされたオーディオ信号とビデオ信号は、それぞれオーディオ・プロセッサ５２とテレビジョン・ビデオ・プロセッサ５０に入力される。プロセッサ５０と５２は、オーディオ信号とビデオ信号をビデオ／オーディオ再生ユニット５５による再生に合ったフォーマットにする。

本発明の別実施例は図２に開示されている。この実施例では、所望のデインタリービング機能が得られるようにメモリ・コントローラを構成するために必要なデータは、メモリ７０に収められている。メモリ７０には、２つ以上のデインタリービング機能を置いておくことが可能である。このデータ、例えば、アルゴリズムは、データ・ローダ（data loader）７５によってメモリ・コントローラ８０にロードされる。これは、例えば、データ・ローダ７５がデータをメモリ７０から読み取り、そのデータをコントローラ８０内のメモリ・ロケーションに書き込むことによって行うことができる。データ・ローダ７５は、デインタリーバ選択（Deinterleaver Select）制御信号に応答してどのデインタリービング機能をロードするかを選択する。この制御信号は、図１の実施例で説明したように種々のソースから得ることが可能である。データ・ローダ７５は、システムの電源投入時に、あるいはDeinterleaver Select制御信号のロジック・レベルが変更されたときロード・オペレーションを開始する。

インタリーブされた入力データはシンクロナイザ（同期化回路）７３に入力される。シンクロナイザ７３はｓｙｎｃ信号をコントローラ８０へ送り、コントローラ８０が入力インタリーブ・データと同期をとってメモリ・アドレスを生成することを可能にする。同期化機能は図１を参照して説明したとおりである。コントローラ８０は書込みアドレスを出力し、入力インタリーブ・データがインタリーブされた形でメモリ８５に書き込まれるようにする。さらに、コントローラ８０は読取りアドレスを出力し、ストアされたデータがオリジナルのデインタリーブ順にメモリ８５から読み出されるようにする。つまり、メモリ８５の読取りアドレシングは、メモリ７０から得られたデインタリービング・データの関数である。コントローラ８０のアドレス生成機能は、図１を参照して説明したコントローラ２０と２５の場合と同じように動作する。

ＨＤＴＶビデオ信号処理システムの場合について本発明を説明してきたが、本発明は、衛星放送システムや地上放送システムのように、異種のデインタリービング機能が使用されているような他のシステムにも応用可能であることはもちろんである。また、図１と図２を参照して説明してきたエレメントは、種々の方法で配置することが可能であることももちろんである。例えば、コントローラ２０，２５および８０は、マイクロコントローラで実現することも、ディスクリート・ロジック・ネットワーク（discrete logic network）で実現することも可能である。さらに、図１のコントローラ２０と２５は、回路を共有することが可能である。また、図１と図２のコントローラ２０，２５および８０はデインタリービング・アドレス・シーケンシング機能を種々の方法で実現することが可能である。デインタリービング機能は、図１の実施例の場合に説明した読取りサイクル期間にではなく、書込みサイクル期間に実行することが可能である。この書込みサイクル期間のデインタリービングは、データをデインタリーブ順にメモリ３５または８５のロケーションに書き込み、続いてデータを連続するロケーションから読み取って出力することによって行われる。別の方法として、コントローラは書込みオペレーション期間にデータを部分的にデインタリーブし、デインタリービング機能の残りを読取りオペレーション期間に実行することも可能である。

Deinterleaver Select制御信号は、図１における未使用のコントローラを禁止（disable）するために使用することができる。このようにすると、ノイズや電力消費が低減されるので望ましい。また、この制御信号を使用すると、例えば、使用されていないコントローラの出力信号の３ステート・バッファ（tri-state buffer）を禁止することにより、使用されていないコントローラの出力を禁止することもできる。この場合には、使用中のコントローラの出力信号の３ステート・バッファは許可され、使用されていないコントローラのバッファは禁止される。この場合には、マルチプレクサ３０は不要になる。

Deinterleaver Select制御信号は２つ以上使用することが可能である。これが行われるのは、例えば、別々にバッファに置かれた同じ制御信号がコントローラ２０と２５によって使用される場合である。また、このことは、選択できるアドレスおよびメモリ・コントローラが２つ以上（各々は異なるデインタリービング機能を実装している）デインタリービング・ネットワーク１８内に存在するときも可能である。

１０ アンテナ
１２ 入力プロセッサ
１４ 等化器／デモジュレータ
１８ デインタリービング・ネットワーク（回路網）
２０ 第１メモリ・コントローラ
２５ 第２メモリ・コントローラ
２７ シンクロナイザ（同期化）回路
３０ マルチプレクサ
３５ メモリ
３８ デスクランブラ
４０ デコーダ
４４ トランスポート・プロセッサ
４６ オーディオ／ビデオ・デコーダ
５０ テレビジョン・ビデオ・プロセッサ
５２ オーディオ・プロセッサ
５５ ビデオ／オーディオ再生ユニット
７０ メモリ
７３ シンクロナイザ
７５ データ・ローダ
８０ メモリ・コントローラ
８５ メモリ

Claims (1)

1. 放送用高精細テレビジョン信号を受信して処理するシステムに使用される方法であって、
   前記テレビジョン信号を受信するステップと、
   前記テレビジョン信号を復調して復調済みテレビジョン信号を生成するステップと、
   前記復調済みテレビジョン信号から、インタリーブ済みデータ部分および非インタリーブ済みデータ部分を有するインタリーブ済みデータ出力信号を供給するステップであって、該インタリーブ済みデータ部分が、順番が変更されたインタリーブ済みディジタル・ビデオ・データを表し、該非インタリーブ済みデータ部分が周期的な時間間隔で現れる同期データを表す、前記供給するステップと、
   前記インタリーブ済みデータ出力信号内の前記インタリーブ済みディジタル・ビデオ・データを処理できるように前記同期データを認識するステップと、
   前記復調済みテレビジョン信号からデコードされた制御信号に応答して、第１のデインタリービング処理および該第１のデインタリービング処理とは異なる第２のデインタリービング処理のうちの一方を選択するステップと、
   前記選択されたデインタリービング処理で前記インタリーブ済みディジタル・ビデオ・データをデインタリーブして、前記ビデオ・データの順番が復元されたデインタリーブ済み出力信号を生成するステップと、
   前記デインタリーブ済み出力信号を非ランダム化して非ランダム化済みの信号を生成するステップと、
   前記非ランダム化済み出力信号をリードソロモン・デコードしてデコード済み出力信号を生成するステップと、
   前記デコード済み出力信号内のトランスポート・パケットのヘッダを検査してビデオ・データを識別するステップと、
   前記識別されたビデオ・データをビデオ・デコードするステップと、
   を含む、前記方法。
   

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