JP4266387B2 - 地上デジタル放送用送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、日本における地上デジタル放送用送信装置および受信装置に係り、特に、送受信に際して階層パラメータを切り替える方式の送信装置および受信装置に関する。

日本における地上デジタル放送は、表１に示す諸元をもつ狭帯域のＯＦＤＭ信号を基本単位（以下、ＯＦＤＭセグメントと呼ぶ）とし、これを幾つか組み合わせて１つのＯＦＤＭ信号を構成している。地上デジタルテレビジヨン放送の場合は１３個のＯＦＤＭセグメンで、また、地上デジタル音声放送の場合は１個もしくは３個を組み合わせて構成する。

ＯＦＤＭセグメントには、キャリア間隔の異なる（従って、キャリア間隔の逆数である有効シンボル長の異なる）モード、ガードインターバル長、誤り訂正（畳み込み符号の符号化率）、時間インターリーブの深さ、キャリア変調方式などの伝送パラメータに関し複数の選択肢が用意されている。

これらのうち、モードとガードインターバル長は１つのＯＦＤＭ信号を構成するＯＦＤＭセグメントに対しては同一の値とする必要があるが、誤り訂正、時間インターリーブの深さ、キャリア変調方式はＯＦＤＭセグメントごとに異ならせて設定することが可能であり、１つのＯＦＤＭ信号に異なる伝送パラメータの信号が混在する階層伝送とすることができる（以下、ＯＦＤＭセグメントごとに設定可能なこれら３つの伝送パラメータを階層パラメータと呼ぶ）。

ＯＦＤＭセグメントごとに設定可能な階層パラメータに関し、同一の階層パラメータのＯＦＤＭセグメントをまとめて１つの階層が構成される。テレビジョン放送の場合は、上述したように、１３個のＯＦＤＭセグメントで構成されるので、原理的には最大１３階層まで設定できることになるが、日本の地上デジタルテレビジョン放送方式では階層数を最大３に制限している。また、地上デジタル音声放送の場合、３個のＯＦＤＭセグメントで構成される場合について２階層に限定している。

図１は、日本の地上デジタル放送用送信装置の系統を示している。図１において、多重化部１から多重フレーム化されたＭＰＥＧ−２トランスポートストリーム（以下、ＴＳと呼ぶ）が出力される、ＴＳは外符号化を考慮して２０４バイトのＴＳパケット（以下、ＴＳＰと呼ぶ）を基本単位としこれが連続する信号である。ＴＳは、外符号化部２で外符号化された後、階層分割部３でパケット単位で各階層に割り振られ、エネルギー拡散、バイトインターリーブを経て畳み込み符号化部４で階層別に畳み込み符号化され、さらに、ＯＦＤＭ変調部５においてＯＦＤＭ変調（キャリア変調、時間軸インターリーブ、周波数インターリーブ、およびＯＦＤＭフレーム化）される。

ＯＦＤＭフレームは時間軸方向に２０４シンボルで構成され、多重フレームの信号は１ＯＦＤＭフレームで伝送される（厳密には、次に説明するインターリーブのためデータ量は同じであるが内容は一致しない）。また、ＯＦＤＭフレーム化の際に復調の基準となるパイロット信号やＴＭＣＣと呼ばれる制御信号が組み込まれる。ＯＦＤＭ信号の各セグメントの階層パラメータは、このＴＭＣＣで受信装置に伝達される。各階層パラメータは、この多重およびＯＦＤＭフレームの境界で設定を切り替えることが可能であり、ＴＭＣＣでは、現在の階層パラメータに加え切り替わり後の階層パラメータを受信側に伝送するとともに、階層の切り替わりの１５フレーム前からカウントダウンで切り替わりを知らせる。

図２は、図１中のＯＦＤＭ変調部５の系統を示している。ところで、送信装置では、バイトインターリーブ部６、キャリア変調部８中のビットインターリーブ部７、および時間インターリーブ部９で、インターリーブ方式として畳み込みインターリーブ方式を用いており、受信装置でそれぞれをデインターリーブしている（受信装置の系統を示す図３、図４に、上記インターリーブ部６，７，９に対応するデインターリーブ部が符号６′、キャリア復調部８′中のビットデインターリーブ部７′、および９′でそれぞれ示されている）。また、符号１０はＯＦＤＭフレーム構成部を示している。

図５（ａ），（ｂ）は、送信装置、受信装置における畳み込みインターリーブ、畳み込みデインターリーブの動作をそれぞれ示している。図５（ａ），（ｂ）に示すように、送信装置における畳み込みインターリーブは、ビットあるいはバイト単位にデータをスイッチして深さの異なるバッファを通過させることで、データの並び順を変更する。また、受信装置におけるデインターリーブは、送信側のインターリーブバッファとは深さが対称となるように構成されており、送、受合わせての遅延量を等しくすることで、インターリーブされたデータを元の並び順序に復元する。

しかし、受信側での時間デインターリーブが、ＯＦＤＭフレームの途中から行われた場合、データの損失・破損等が発生するという問題がある。

本発明の目的は、地上デジタル放送用送信装置および受信装置において、上述した問題を解決するべく、時間デインターリーブ時に生じるデータの損失・破損を少なくするようにした地上デジタル放送用送信装置および受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明地上デジタル放送用送信装置は、地上デジタル放送用送信装置において、該装置は、時間インターリーブ部による遅延を、遅延補正シンボル数によって規定された値に従って、時間インターリーブとモードに応じて遅延量が送、受合わせてフレームの整数倍の遅延となるように遅延補正する手段を備えることを特徴とする。

また、本発明は、地上デジタル放送用送信装置によって送信された送信電波を受信する地上デジタル放送用受信装置としても特徴付けられる。

本発明によれば、地上デジタル放送用送信装置及び受信装置において、時間デインターリーブ時に生じるデータの損失・破損を少なくすることができる。

以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。表２、表３は、階層パラメータの切り替え時に、本発明によって処理の変更が必要となる部分を送信装置と受信装置に関してそれぞれ示している。表２から、送信装置（図１、図２参照）では、階層パラメータの切り替え時に処理の変更が必要となる部分は、バイトインターリーブ部６、畳み込み符号化部４、キャリア変調部８、時間インターリーブ部９、およびＯＦＤＭフレーム構成部１０であることが分かる。また、表３から、受信装置（図３、図４参照）では、階層パラメータの切り替え時に処理の変更が必要となる部分は、時間デインターリーブ部９′、キャリア復調部８′、畳み込み復号化部４′、および、バイトデインターリーブ部６′であることが分かる。

表２、表３に示した階層パラメータの切り替え時に影響のある処理部に関して、各処理部のバッファ等の切り替え時の動作手続き、および各処理部への入力信号の切り替えフレームポイントと出力信号の切り替えフレームポイントの対応について規定する。なお、表２、表３から明らかなように、実際の階層パラメータの切り替え時には、複数の処理部が切り替わるが、これは各処理部の切り替え動作を組み合わせることで実現できる。

また、データが消失、破損する量を明確にすることで、ＴＳ生成時にデータ消失・破損分を考慮に入れることができる。

畳み込みインターリーブ、デインターリーブは、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明したように、深さの異なるバッファをスイッチすることにより行われ、以下の説明では、図５（ａ），（ｂ）に破線で囲んで示すように、インターリーブバッファのそれぞれのバッファをまとめて送、受で対称となる三角形１１，１１′によって簡略に表現する。

以下に、本発明による送信装置、受信装置の各部の切り替え処理について説明する。
１−１．バイトインターリーブ部（送信側）の切り替え処理図６は、バイトインターリーブ部の構成を示している。図６において、バイトインターリーブ部は、遅延補正バッファとバイト畳み込みインターリーブとから構成され、遅延補正バッファは、表４に示すように、モード、階層パラメータのキャリア変調方式、畳み込み符号化率とその階層を構成するセグメント数によって値が規定されており、送、受合わせて１フレームとなるようになっている。

図７は、バイトインターリーブ部の動作を示している。いま、この図７に従い、バイトインターリーブ部の動作について考える。ここで、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、多重フレームをエネルギー拡散した後にバイトインターリーブ部へ入力されるフレームを示し、いま、フレームＣの先頭で階層パラメータの切り替えが生じたとする。すなわち、切り替えフレームポイントをフレームＣの先頭とする。バイトインターリーブ処理により、各フレームはバッファに残っている前のフレームのデータと混ざることになる。例えば、フレームＢの一部のデータは、バイトインターリーブの遅延補正バッファとインターリーブバッファに残っているフレームＡのデータとインターリーブされる。このときの出力をフレームＢＡと表わす。フレームＢの残りのデータはバイトインターリーブの遅延補正バッファとインターリーブバッファに残る。

階層パラメータが変更されるときに、送信装置側では、表４に従い１フレームの大きさに適合するようにバイトインターリーブ部の遅延補正バッファの大きさが変わる。切り替え処理は、フレームＣがバイトインターリーブ部にすべて入った直後、フレームＤがバッファに入る直前に行う。このとき、遅延補正バッファは、まだ切り替え前のバッファ量であるため、フレームＣの１フレームのデータ量との整合が取れていない。

図８（ａ），（ｂ）は、バイトインターリーブ部の構成の２例をそれぞれ示している。遅延補正バッファは、フレームＣの１フレームのデータ量との整合が取れていないため、図８（ａ）に示すように、本来のバイトインターリーブ部より前段にバイトデータ補正部１２を配置してデータ量の補正を行う。いま仮に、図７に示すように、フレームＣのデータ量がフレームＢより大きい場合、インターリーブ部に入力しきれないフレームＣとフレームＢの差分データを、バイトデータ補正部１２の蓄積用バッファ１３にバッファリングして蓄える。この差分のデータ量は、バイトインターリーブ部の切替え時に増加する遅延補正バッファの量と同じであるため、切り替え補正部にバッファリングしてあるデータをそこに挿入し整合をとる。

また、切り替え後のデータ量の方が小さい場合、フレームＢとフレームＣの差分データだけインターリーブ部に入力すべきデータが不足するため、その不足分を、バイトデータ補正部１２のダミーデータ発生部１４からダミーデータを発生させることで遅延補正バッファを埋める。この差分データの量は切り替え時に減少する遅延補正バッファ量と同じであるため、ダミーデータの入っている余分なバッファを削除しデータ量の整合をとる。このような処理の結果、図７に示す出力信号が得られる。ここで、バイトインターリーブ後の切り替えフレームポイントはフレームＤＣの先頭になる（図７参照）。

バイトインターリーブ部があらかじめ表４の最大値以上の遅延補正バッファ量を持ち、その遅延補正バッファの読み出しと書き込みのアドレスを制御することで、上記と同等の出力が得られる。このようなバイトインターリーブ部の構成例を図８（ｂ）に示す。なお、切り替え前後の階層パラメータによって、遅延補正バッファの大きさの変更が発生しない場合でも、入出力信号の切り替えフレームポイントは上述と同様の関係になるものとする。

１−２．バイトデインターリーブ部（受信側）の切り替え処理図９は、バイトデインターリーブ部の構成を示している。図９において、バイトインターリーブ部は、送信側で図６の構成のバイトインターリーブ部によって処理を行うことにより、図１０に示すように、階層パラメータの切り替え時に、このバイトデインターリーブ部はバッファのクリアなど特殊な切り替え動作を行わないで復号化することができる。また、入出力信号の切り替えフレームポイントは、入力信号はフレームＤＣの先頭にある時、出力信号では、フレームＣの先頭になる。

１−３．階層数が増える場合地上デジタルテレビジョン方式では、階層数が増える場合が考えられる。増えた階層の送信側におけるバイトインターリーブ部の処理を図１１に示す。増えた階層のバイトインターリーブ部は、入力ストリームに適した遅延補正バッファが準備され、バッファは初期値Ｎで初期化されている。出力ストリームとしてフレームＣＮ、ＤＣ、ＥＤが得られるが、切り替えフレームポイントは、フレームＤＣの先頭であるので、フレームＣＮは階層合成部（図２参照）で廃棄されることになるが、畳み込み符号化部とキャリア変調部のバッファ初期値クリアのために階層合成部までは伝送される。

一方、受信側では、図１２に示すように、フレームＤＣ、ＥＤが入力される前に、初期値Ｎで初期化されたデインターリーブバッファが準備される。出力信号は、図示のように、最初の１フレーム目が正しく伝送されていない。ＴＳはこの点を考慮して生成する必要がある。

１−４．階層数が減る場合次に、階層数が減る場合に、減る階層の送信側におけるバイトインターリーブ部の処理を図１３に示している。いま、入力信号は、フレームＺ，Ａ，Ｂで終了するものとする。送信側において、フレームＢが入力された後、仮想的にフレームＮが入力されたとし、バイトインターリーブ部の遅延補正バッファとインターリーブバッファに残っているフレームＣのデータを送り出すようにする。これは、バイトインターリーブ部の構成例を示す図８（ａ）のダミーデータ発生部１４において、仮想フレームＮに相当するデータを発生させることで実現可能である。その結果、送信装置から図１３に示す出力信号が得られ、従って、受信装置においては、図１４に示すように、フレームＺ，Ａ，Ｂを正しく復号化することができる。

２−１．畳み込み符号化部（送信側）の切り替え処理畳み込み符号化部は、図１５に示すように、１／２畳み込み符号化部とパンクチュアド化部とで構成されている。また、図１６に１／２畳み込み符号化部の回路構成例を、表５にパンクチュアー化パターンをそれぞれ示している。いま、バイトインターリーブ部の出力信号フレームＢＡ，ＣＢ，ＤＣが入力され、フレームＤＣの先頭が、切り替えフレームポイントであるとする。このとき、１／２畳み込み符号化部は切り替え前後で処理は変わらず、パンクチュアド化部がフレームＤＣの先頭からパンクチュアー化パターンを変更する。この結果、フレームＢＡ′，ＣＢ′，ＤＣ′が出力され、切り替えフレームポイントはフレームＤＣ′の先頭になる。

このとき、１つ前のフレームＣＢに含まれるバイトインターリーブ前のフレームＣに含まれていた一部のデータは、前の階層パラメータの畳み込み符号化率で符号化されている点に注意する必要がある。特に、畳み込み符号化率が高くなる方向に切り替える場合（例えば、５／６から１／２に切り替える場合など）、切替りの最初のフレームの一部のデータが前の符号化率で符号化されるため、伝送特性が弱くなってしまうので、ＴＳ上の番組は、階層パラメータが切替る次のフレームから切り替える方が安全である。

２−２．畳み込み復号化部（受信側）の切り替え処理畳み込み復号化部は、図１７に示すように、デパンクチュアド化部と１／２ビタビ復号化部とで構成されている。いま、入力信号の切り替えフレームポイントがフレームＤＣ′の先頭であったとすると、フレームＤＣ′の先頭でデパンクチュアー化パターンを変更する。その結果、出力信号の切り替えフレームポイントはフレームＤＣの先頭となる。１／２ビタビ復号化部は切り替え前後で処理の変更をしなくても復号化することができるが、特に、切替り時はＴＳＰの同期バイトであるＯｘ４７の固定パターンを利用し、１／２ビタビ復号化処理を一旦終端すると、畳み込み符号化率の違いによる誤りの伝播を防ぐことができる。

２−３．階層数が増えるとき送信側は、１−３．項で説明した出力信号ＣＮ，ＤＣ，ＥＤからはじまるフレームが入力信号となる。実際には伝送されないフレームＣＮが１／２畳み込み符号化部に入力されることにより、１／２畳み込み符号化部のバッファの初期値がクリアされ、フレームＤＣ以降は問題なく処理される。

２−４．階層数が減るとき送信側は、１−３．項で説明した出力信号ＡＺ，ＢＡ，ＮＢで終わるフレームが入力信号となる。１／２畳み込み符号化部のバッファに最後に残るデータは、最終フレームＮＢのＮＵＬＬの部分であるため、そのデータは破棄されても、特に問題はない。

３．キャリア変調部（送信側）
キャリア変調部は、図１８に示すように、遅延補正部、ビットインターリーブ部、および変調マッピング部で構成されている。ビットインターリーブ部は、各変調方式に対してそれぞれ図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように回路構成が規定されている。また、遅延補正部（遅延補正バッファ）の大きさは、表６に示すようにモード、キャリア変調方式、および階層を構成するセグメント数によって規定され、送、受合わせて２シンボルの遅延となるようになっている。この２シンボルの遅延を見込んで、送信信号では、ビットインターリーブ処理後にフレームの境界を２シンボル分だけ前にずらす。いま、フレームＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚがキャリア変調部に入力されたとして、そのうちフレームＸ，Ｙについての信号処理をみると、キャリア変調部の出力のフレームＹ′，Ｚ′にはそれぞれ先頭の２シンボルに前のフレームのデータが混ざっている。さらに２シンボル分だけフレームの先頭をずらすことで、フレームＹ′′，Ｚ′′が出力される。

３−１．キャリア変調部の切り替えキャリア変調部においてキャリア変調パラメータが変わると、ビットインターリーブの遅延補正バッファの大きさ、インターリーブバッファの構成（大きさと数）、変調マッピングが変わる。

いま、図２０に示すように、フレームＷ，Ｘ，Ｙ，Ｚがキャリア変調部に入力され、フレームＹの先頭を切り替えフレームポイントとし、キャリア変調方式を１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り替えるものとする。このとき、１６ＱＡＭのキャリア変調部のバッファに残っているフレームＸの最後の２シンボルの一部のデータは伝送されない。一方、切り替え後のＱＰＳＫのビットインターリーブバッファは初期化（値Ｎとする）されている。従って、フレームＹ′の先頭の２シンボルには、ＱＰＳＫのキャリア変調部のバッファの初期値Ｎが混ざることになる。これにより、フレーム同期が２シンボルずれるため、出力信号のフレームＸ′′の最後の２シンボルについては、フレームＹの先頭の２シンボルの一部と、バッファの初期値ＮがＱＰＳＫマッピングされたデータとなっている。なお、出力信号の切り替えフレームポイントは、図２０に示すように、フレームＹ′′の先頭となる。

３−２．キャリア復調部（受信側）の切り替え図２１に示すように、３−１．項で説明した出力データが受信装置に入力されたとき、切り替えフレームポイントはＹ′′となる。フレームＸ′′を１６ＱＡＭでデマッピングするため、ＱＰＳＫでマッピングされた最後の２シンボルのデータは正しく復号化できない。つまり、フレームＸの最後の２シンボルのデータは正しく復号化できないことになる。続いて受信機側で切り替えが行われるＹ′′が入力されるとき、ビットデインターリーブ部を切り替えるため、１６ＱＡＭのビットデインターリーブバッファに残っているフレームＹの最初の２シンボルの一部は出力されない。また、ＱＰＳＫのビットデインターリーブバッファは初期値Ｎに初期化されているため、フレームＹの始めの２シンボルに初期値Ｎが混入し、正しく復号化できない。なお、出力信号の切り替えフレームポイントは、図２１に示すように、フレームＹの先頭であり、フレーム切り替えの前後２シンボルが正しく復号化できない。

３−３．キャリア変調部（送信側）の切り替え方法切り替え前のフレームの破損をなくし、切り替え後の始めの２シンボルの誤りのみにする方法について説明する。図２２は、キャリア変調を１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り替える方法を例に示している。図２２に示すように、切り替え時には、切り替え前と切り替え後の両方のキャリア変調部を並行して動作させ、出力はスイッチにより選択する。切り替え直後のフレームＹは、切り替え後のキャリア変調部に入力され、切り替え前のキャリア変調部にダミーデータ補正部１５からの出力データを入力する。キャリア変調部の出力は、始めの２シンボルについては切り替え前のキャリア変調部を選択し、それ以降は切り替え後のキャリア変調部に切り替える。

これにより、切り替え前の時間インターリーブ部のバッファに残っていたフレームＸの一部のデータが出力され、切り替え後のキャリア変調部の初期化されたバッファの中身をフレームＹの一部のデータに更新することができる。このようにして、切り替え前のフレームの破損をなくし、切り替え後の始めの２シンボルの誤りのみにすることができる。

図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上述のキャリア変調の切り替えを実施したときのデータの流れを、入力信号、キャリア変調後の出力信号、同期の２シンボルずれ後の出力信号の順にそれぞれ示している。

３−４．受信装置の切り替え受信側では、図２４に示すように、３−２．項で説明したのと同様の処理を行う。いま、送信側において３−３．項で説明した処理が行われた信号が入力されたとき、フレームＸ′′が復号化され、フレームＸが出力される。続いてフレームＹ′′が入力されたとき、受信装置の構成を切り替える。このとき、ビットデインターリーブバッファにフレームＸ′′のダミーデータが残っている。フレームＹについては、３−２．項で説明したのと同様、先頭の２シンボルのデータにはバッファの初期値が出力されるため、正しいデータを復号化することができない。

３−５．階層構成が増えるとき送信側において、入力信号をＸ，Ｙ，Ｚで始まるフレームとし、出力信号をフレーム同期を２シンボルずらした後のフレームＸ′′，Ｙ′′，Ｚ′′であるとする。Ｘはバイトインターリーブで発生した伝送されないフレームであるため、入力信号の切り替えフレームポイントはＹとなる。従って、出力信号の切り替えフレームポイントはＹ′′となる。また、フレームＸによって、ビットインターリーブバッファの初期値がクリアされるので、出力信号Ｙ′′フレーム以降は問題なく伝送される。

受信側においては、３−４．項で説明したのと同様、ビットデインターリーブバッファの初期値が先頭の２シンボルのデータに出力されるため、その分、正しく復号化することはできない。

３−６．階層構成が減るとき送信側において、入力信号がＸ，Ｙ，Ｚで終わるフレームであるとすると、切り替えフレームポイントは、最終のＺフレームの最後となる。また、出力信号を、フレーム同期を２シンボルずらした後のフレームＸ′′，Ｙ′′，Ｚ′′であるとすると切り替えフレームポイントはＺ′′の最後となる。いま、何らの処理も施さないものとすると、最終のフレームＺのうちの２シンボルがビットインターリーブバッファに残る。また、フレーム同期が２シンボルずらされることにより、フレームＺ′′の最後の２シンボルが不足する。そこで、３−３．項で説明した図２２中に示されるダミーデータ補正部１５により、２シンボル分のデータを追加し、ビットインターリーブバッファ内のデータをフレームＺの後に追加する。これにより、フレームＺ′′は正しく伝送することができる。

以上により、切り替え前のフレームは破損なく受信することができる。一方、切り替え後のフレームについては先頭の２シンボルが破損するので、元のＴＳは、その点を考慮して構成する必要がある。２シンボルのデータはバイトインターリーブにより分散され、伝送誤りがなければリードソロモンで誤り訂正可能な範囲内に収まる。しかし、この期間の信号は伝送誤りに対する耐性が弱くなっていることに注意する必要がある。

４．時間インターリーブ部の切り替え図２５（ａ），（ｂ）は、時間インターリーブ部（送信側）の構成およびモデル化した図をそれぞれ示している。また、図２６（ａ），（ｂ）は、時間デインターリーブ部（受信側）の構成およびモデル化した図をそれぞれ示している。時間インターリーブ部は、図２５（ａ）に示すように、遅延補正バッファと時間インターリーブバッファとで構成されている。時間インターリーブ部は、また、表７に示すように、時間インターリーブの長さとモードに対し遅延補正シンボル数が規定されていて、送、受合わせて遅延時間がフレームの整数倍となるようになっている。

また、時間インターリーブ部はバッファ量がキャリア番号に対し単調に増加、減少してはいないが、以後の説明では図２５（ｂ）に示すようにモデル化する。また、時間インターリーブ処理への入力フレームをα₁ ，α₂ ，--- ,β₁ ，β₂ ，--- として、フレームβ₁ の先頭で時間インターリーブの切り替わりが発生するものとする。このとき、フレームα_i は切り替わり前のフレーム、フレームβ_i は切り替わり後のフレームを表す。また、フレームα_i は表６における送、受の遅延フレーム数がＬ、フレームβ_i は送、受の遅延フレーム数がＬ′の時間インターリーブであるとする。

また、時間デインターリーブ部は、図２６（ａ）に示すように、時間デインターリーブバッファから構成されている。この時間デインターリーブ部に関しても、以後の説明では図２６（ｂ）に示すようにモデル化する。

４−１．時間インターリーブ部切り替えの第１の方法時間インターリーブの長さを切り替える場合の信号処理の一例を、送、受の遅延量が増えるときと減るときに対応して図２７と図２８にそれぞれ示している。すなわち、図２７では、切り替え前よりも切り替え後の方が、遅延フレーム数が大きくなる場合（Ｌ＜Ｌ′）、また、図２８では、遅延フレーム数が小さくなる場合（Ｌ＞Ｌ′）である。時間インターリーブ部の切り替えはＬフレーム後、つまりフレームα_i のデータがすべて時間インターリーブ処理のバッファから出力された後とする。これにより、切り替え前のフレームαは破損なく送信される。一方、時間インターリーブの構成切り替え後、バッファの初期値Ｎが、Ｌ′フレームにわたって出力信号に混在してしまう。以上の結果、図２７、図２８に示す出力が得られ、切り替えフレームポイントもそれぞれ図示の位置となる。

４−２．時間インターリーブ部切り替えの第２の方法図２９、図３０は、時間インターリーブ切り替え後に、バッファの初期値Ｎを出力信号に混在させないで時間インターリーブを切り替える方法を示している。ここに、図２９は切り替え前より切り替え後のほうが遅延フレーム数が大きくなる場合、図３０は切り替え前より切り替え後のほうが遅延フレーム数が小さくなる場合にそれぞれ対応している。図２９、図３０に遅延補正バッファ、インターリーブバッファとして示すように、あらかじめこれらのバッファを切り替え前と切り替え後につい両方用意しておく。データは両方のバッファに入力しておき、切り替え時にはバッファの出力をスイッチすることにより行う。フレームの切り替えは、４−１．項で説明したのと同様、Ｌフレーム後、すなわち、フレームαのデータがすべて時間インターリーブ処理のバッファから出力された直後とする。これにより、切り替え前のデータαは破損なく送信される。一方、時間インターリーブの構成切り替え後のバッファも初期値が十分クリアされ、初期値Ｎを含まない出力が得られ、切り替えフレームポイトンもそれぞれ図示の位置となる。

４−３．時間デインターリーブ部切り替えの方法受信側における時間デインターリーブ部の切り替えは、送信されてくるフレームの切り替えフレームポイントで切り替えるが、以下では、送信側で上述の４−１．項で説明した第１の方法により時間インターリーブ部切り替えが行われた場合と、４−２．項で説明した第２の方法により時間インターリーブ部切り替えが行われた場合とに分けて説明する。

４−３−１．送信側で、第１の方法により時間インターリーブ部切り替えが行われた場合の時間デインターリーブ部切り替えの方法第１の方法、すなわち、図２７、図２８の処理により得られた出力信号の受信処理を図３１、図３２にそれぞれ示している。切り替わりのフレームで受信装置は時間デインターリーブを切り替える。このときバッファは初期値Ｎで初期化されている。その結果、切り替え前のフレームαは正しく復号することができる。しかし、入力信号中の初期値Ｎと全体バッファの初期値Ｎのため、切り替え後の遅延フレーム数Ｌ′だけ破損したフレームが出力される。例えば、図３１に示すように、遅延フレーム数がＬ＝２からＬ′＝４へと長くなる場合、Ｌ′＝４の破損が生じる。すなわち、β₁ ，β₂ の２フレームが破損し、正しくないフレームが２フレーム挿入される。また、図３２に示すように、遅延フレーム数がＬ＝４からＬ′＝２へと短くなる場合、Ｌ′＝２の破損フレームが出力される。しかし、受信信号では、２フレームの損失が発生し、β₁ ，β₂ ，β₃ ，β₄ の４フレームが正しく受信できない点に注意する必要がある。

４−３−２．送信側で、第２の方法により時間インターリーブ部切り替えが行われた場合の時間デインターリーブ部切り替えの方法第２の方法、すなわち、図２９、図３０の処理により得られた出力信号の受信処理を図３３、図３４にそれぞれ示している。切り替わりのフレームで受信装置は時間デインターリーブを切り替える。このときバッファは初期値Ｎで初期化されている。送信信号には初期値Ｎが含まれていないため、送信側の切り替え時に切り替え後の遅延補正バッファに入っていたデータ（図２９に示すβ₂ の一部、および図３０に示すβ₄ の一部）は、破損を起こさない。従って、送、受の遅延時間が増える場合も減る場合も、上述の４−３−１．項で説明した方法に比べて切り替え後の遅延補正バッファ分だけ破損が少なく切り替えが行われる。

４−４．時間デインターリーブバッファの値を継承する切り替え方法これまでは、受信側で時間インターリーブを切り替える時、前のバッファのデータを廃棄していたが、ここでは、これを有効利用し、受信出力の破損フレームを小さくする方法を説明する。

まず、切り替え前の時間デインターリーブバッファの内容を、切り替え後において時間デインターリーブバッファに利用する方法を示す。

時間インターリーブ長が長くなる場合、送信側は上述した第２の方法、すなわち、４−２．項で説明した方法で時間インターリーブを切り替える。図３５は、図２９の出力信号が入力されたとき、すなわち、時間インターリーブの遅延フレーム数がＬ＝２からＬ＝４に切り替わる切り替え処理を示している。切り替え動作は、切り替えフレーム（β₃ β₂ β₁ α₃ α₂ ）を受信したときに行われる。図３６は、受信装置の時間デインターリーブバッファの動作を示している。

時間デインターリーブバッファの切り替えは、〔外１〕の（１）に従って切り替え前の時間デインターリーブバッファの内容を利用する。すなわち、切り替え前の時間デインターリーブの各バッファの値をＢ（ｉ，ｊ）とし、切り替え後の各バッファの値をｂ（ｉ，ｋ）とするとき、０≦ｊ＋２０４×（Ｉ′−Ｉ）／２＜Ｉ′×（９５−ｍ_i ）の範囲において切り替えるときには、ｂ（ｉ，ｊ＋２０４×（Ｉ′−Ｉ）／２）にＢ（ｉ，ｊ）の値を入れる。ここで、（Ｉ′−Ｉ）／２は表７における、送、受遅延フレーム数の切り替え前後の差を表わしている。この処理は、切り替え後のフレームを受信したときに正しくフレームβ₂ β₁が出力できるように、切り替え前の時間デインターリーブバッファからβ₂ β₁の一部分を抜き出して切り替え後のバッファに代入している。その結果、図３５に示すように、値が初期値のままのＮに相当する部分（（Ｌ′−Ｌ）フレーム）は正しくないフレームが出力されるが、β₁ ，β₂ は正しいフレームが出力される。ただし、Mode３のＩ＝１の場合は上述の式が適用できないため、いまここで説明している切り替え方法を適用することができない。

図３７は、遅延量がＬ＝４からＬ′＝２に変わる場合を例に、遅延時間が短くなる場合の送信側の構成方法を示している。送信側における切り替わり時の動作は、基本的には、図３０に示したのと同じであるが、切り替えのＬ−Ｌ′フレーム前（図３７では２フレーム前）から切り替え後のバッファへのデータ入力を停止させる。そして、フレームβ₅ の先頭がきたら切り替え後のバッファへの挿入を再開するとともに、データの出力を切り替え前から切り替え後のバッファに切り替える。その結果、図示の出力結果が得られる。

図３８は、受信側における切り替え動作を示している。図３８に示すように、受信側の切り替えは、フレームβ₅ β₂ β₁ を受信したときに行われ、図３９に示す受信装置の時間デインターリーブバッファの動作に基づき、また、上述した切り替え前の時間デインターリーブバッファの内容〔外１〕の（２）に従って、０≦ｊ＜Ｉ′×（９５−ｍ_i ）においてｂ（ｉ，ｊ）にＢ（ｉ，ｊ）の値を入れることにより行う。これにより、切り替え前のバッファの内容をすべて切り替え後に利用することができ、フレームβ₁ ，β₂ は正しく復号することができる。しかし、出力信号からＬ−Ｌ′フレームは消失する。図示の例では、フレームβ₃ ，β₄ が消失している。なお、時間インターリーブ部（図３７参照）の出力の切り替えフレームポイントをＬ−Ｌ′だけ前にずらすことにより、時間デインターリーブの出力の切り替えフレームポイントの直後を消失フレームとすることができる。つまり、切り替えフレームポイントとフレームの不連続ポイントとを一致させることができる。図３８に示す例では、β1 ，β₂ が消失フレームとなり、β₃ 以降を正しく復号することができるようになる。

また、受信側において、４−３．項で説明した方法でバッファを初期化する場合は、図４０に示す出力が得られる。図３７に示す信号の送り方では、図３８に示すように、時間デインターリーブの出力は、β₃ ，β₄ が消失してしまうという問題がある。そこで、図４１に、消失するフレームにあらかじめ送信側でＮＵＬＬフレームを挿入する方法を示す。これにより、図３８の受信方法でも消失するフレームをなくすことができる。

なお、送信側において、階層パラメータの変更によって時間インターリーブ構成に変更が発生しない場合でも、入力信号の切り替わりフレームポイントに対する出力信号の切り替えフレームポイントは、上述の各例におけると同様、切り替り前のデータがすべて時間インターリーブ処理のバッファから出力された後とする。受信側においても、上述と同様に受信信号の切り替えフレームポイントに従う。

以上説明したように、時間インターリーブを切り替えるときデータの破損、消失が発生するため、この点を考慮して、ＴＳを構成する必要がある。

５．ＯＦＤＭフレーム構成の切り替えの影響ＯＦＤＭフレームは、図４２および図４３に示すように、パイロットとデータのシンボル配置が同期変調部と差動変調部で異なる構成となっている。このため、切り替えによってキャリア変調が同期変調部から同期変調部へと変わるとき（例えば、キャリア変調方式が１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに変わるとき）は、その構成は変わらないが、キャリア変調が同期変調部から差動変調部、あるいは差動変調部から同期変調部に変わったときにＯＦＤＭフレームの構成が変わる。

また、図４４に示すように、入力信号の切り替えフレームポイントとＯＦＤＭフレームの切り替えフレームポイントとは一致している。前項まで、各処理部で切り替え位置は、切り替え前のデータを含むフレームの最終フレームの次のフレームの先頭となるようにしている。従って、切り替え前の時間インターリーブの遅延フレーム数をＬとすると、Ｌフレーム＋２シンボルにわたり、切り替え後の変調方式で変調されたデータが、切り替え前のＯＦＤＭフレームに含まれていることになる。特に、切り替え時にＯＦＤＭフレーム構成が変わるときには、同期系（例えば、１６ＱＡＭ）で変調されたシンボルが差動変調部のシンボルで送られてしまう。また、差動変調部で変調されたシンボルが同期変調部のシンボルで送られてしまうため、正しく復調することができず、この分、切り替え後のフレームに誤りが混入することになる。したがって、これらの点を考慮してＴＳを構成する必要がある。

６．階層全体への影響以上説明した４．項（時間インターリーブ部および時間デインターリーブ部の切り替え）、および５．項（ＯＦＤＭフレーム構成の切り替え）では、セグメント単位で階層パラメータ切り替えの処理を規定した。そのため、図４５に示すように、階層パラメータが切り替わる際に階層を構成するセグメント数が変わらないときは、セグメント単位で発生するデータの破損、消失はその階層のセグメントにすべて共通に発生する。すなわち、図４５では、Ａ階層で時間インターリーブ長の変更時に発生するデータの破損・消失はＡ階層を構成する各セグメント（０〜４）で共通に発生する。これに対し、階層パラメータの切り替わりで階層を構成するセグメント数が変わるとき、セグメントによって切り替え処理が異なるため、データの破損・消失も異なってくる。

例えば、いま、図４６に示すように、Ａ階層の時間インターリーブ長とＢ階層の時間インターリーブ長が異なっており、階層パラメータ切り替わり時にＡ階層が２セグメント増え、その分Ｂ階層のセグメント数が減るとする。セグメント０〜４までは、パラメータが変更されないので破損・消失は起こらないが、切り替え後のセグメント５，６では少なくとも時間インターリーブによる遅延時間差分の破損・消失が起こる。この階層パラメータ切り替え後の破損・消失は、時間デインターリーブ以降の復号化処理によりＡ階層すべてのセグメント内のデータに影響が及ぶことに注意する必要がある。

デジタル放送用送信装置の系統を示している。 図１中のＯＦＤＭ変調部の系統を示している。 デジタル放送用受信装置の系統を示している。 デジタル放送用受信装置の系統を示している。 送信装置、受信装置における畳み込みインターリーブ、畳み込みデインターリーブの動作をそれぞれ示している。 バイトインターリーブ部の構成を示している。 バイトインターリーブ部の動作を示している。 バイトインターリーブ部の構成の２例をそれぞれ示している。 バイトデインターリーブ部の構成を示している。 送信側で図６の構成のバイトインターリーブ部によって処理を行うことによる受信側における効果を示している。 バイトインターリーブ部における増えた階層の処理を示している。 階層数が増えた場合、受信側では、フレームＤＣ、ＥＤが入力される前に、初期値Ｎで初期化されたデインターリーブバッファが準備されることを示している。 バイトインターリーブ部における減る階層の処理を示している。 階層数が減る場合、受信装置において、フレームＺ，Ａ，Ｂを正しく復号化することができることを示している。 畳み込み符号化部の構成を示している。 １／２畳み込み符号化部の回路構成例を示している。 畳み込み復号化部の構成を示している。 キャリア変調部の構成を示している。 図１８中のビットインターリーブ部の回路構成を示している。 １６ＱＡＭからＱＰＳＫへのキャリア変調方式の切り替えを示している。 キャリア復調部の切り替えを示している。 キャリア変調を１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り替える方法を示している。 キャリア変調の切り替えを実施したときのデータの流れを示している。 受信装置の構成の切り替えを示している。 時間インターリーブ部の構成およびモデル化した図をそれぞれ示している。 時間デインターリーブ部の構成およびモデル化した図をそれぞれ示している。 時間インターリーブの長さを切り替える場合の信号処理の一例を、送、受の遅延量が増えるときに対応して示している。 時間インターリーブの長さを切り替える場合の信号処理の一例を、送、受の遅延量が減るときに対応して示している。 時間インターリーブ切り替え後に、バッファの初期値Ｎを出力信号に混在させないで時間インターリーブを切り替える方法を示している。 時間インターリーブ切り替え後に、バッファの初期値Ｎを出力信号に混在させないで時間インターリーブを切り替える方法を示している。 図２７の処理により得られた出力信号の受信処理を示している。 図２８の処理により得られた出力信号の受信処理を示している。 図２９の処理により得られた出力信号の受信処理を示している。 図３０の処理により得られた出力信号の受信処理を示している。 図２９の出力信号が入力されたときの切り替え処理を示している。 受信装置の時間デインターリーブバッファの動作を示している。 遅延量がＬ＝４からＬ′＝２に変わる場合を例に、遅延時間が短くなる場合の送信側の処理を示している。 受信側における切り替え動作を示している。 受信装置の時間デインターリーブバッファの動作を示している。 受信側においてバッファを初期化した場合に得られる出力を示している。 図３７の送信側の処理では消失してしまうフレームに、あらかじめＮＵＬＬフレームを挿入する方法を示している。 ＯＦＤＭフレームの差動変調部におけるパイロットとデータのシンボル配置を示している。 ＯＦＤＭフレームの同期変調部におけるパイロットとデータのシンボル配置を示している。 入力信号の切り替えフレームポイントとＯＦＤＭフレームの切り替えフレームポイントとは一致していることを示している。 ＯＦＤＭフレーム構成の切り替えによって、Ａ階層で時間インターリーブ長の変更時に発生するデータの破損・消失はＡ階層を構成する各セグメントで共通に発生することを示している。 ＯＦＤＭフレーム構成の切り替えによって、Ａ階層が２セグメント増え、Ｂ階層のセグメント数が減るとすると、セグメント０〜４までは破損・消失は起こらないが、セグメント５，６では少なくとも時間インターリーブによる遅延時間差分の破損・消失が起こることを示している。

符号の説明

１ 多重化部
２ 外符号化部
３ 階層分割部
４ 畳み込み符号化部
４′ 畳み込み復号化部
５ ＯＦＤＭ変調部
６ バイトインターリーブ部
６′ バイトデインターリーブ部
７ ビットインターリーブ部
７′ ビットデインターリーブ部
８ キャリア変調部
８′ キャリア復調部
９ 時間インターリーブ部
９′ 時間デインターリーブ部
１０ ＯＦＤＭフレーム構成部
１１ 三角形
１２ バイトデータ補正部
１３ 蓄積用バッファ
１４ ダミーデータ発生部
１５ ダミーデータ補正部

Claims (1)

1. 地上デジタル放送用送信装置において、該装置は、時間インターリーブ部による遅延を、遅延補正シンボル数によって規定された値に従って、時間インターリーブ長とモードに応じて遅延量が送、受合わせてフレームの整数倍の遅延となるように遅延補正する手段を備えることを特徴とする地上デジタル放送用送信装置。

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