JP4940998B2

JP4940998B2 - Ｉｐ／ｒｆ変換装置

Info

Publication number: JP4940998B2
Application number: JP2007047088A
Authority: JP
Inventors: 涼猪原; 幸夫堀内
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: JP2008211587A

Description

本発明は、ＩＰマルチキャストを用いた地上デジタル放送の再送信技術におけるＩＰ／ＲＦ変換装置に関する。

現在、地上デジタル放送の早期普及を目的として、主に難視聴地域を対象としたＩＰマルチキャストによる放送波の再送信技術（以下、「ＩＰ再送信」という）に関する検討がなされている。今後、ＩＰ再送信に対応したセットトップボックス（ＳＴＢ）やＬＡＮインターフェースを持つテレビが開発され、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等に代表されるブロードバンドインターネットサービスの利用者が、ＩＰ再送信による地上デジタル放送を視聴可能になることが予想される。

ＩＰネットワークを介して地上デジタル放送信号を配信する従来の代表的な方式は、受信側にＳＴＢを設置してＴＳ信号をそのまま復調する方式である。この方式では、ＭＰＥＧ復調用のＰＣＲクロックの再生は行われていたが、ＯＦＤＭ変調に必要な高精度のＩＦＦＴサンプリングクロックは再生されていない（非特許文献１参照）。

将来的に、ＩＰ再送信された地上デジタル放送をＳＴＢ又はＩＰ対応ＴＶで受信し視聴する場合においても、宅内の各部屋にＬＡＮ配線がなされている戸建住宅およびマンションはまだ少数であり、宅内の任意の部屋でユーザが視聴することは困難である。

地上デジタル放送対応チューナ付テレビも、現在、着実に普及しているものの、これらの買い替え需要が起こるには今後さらに１０数年の時間がかかると考えられる。ビデオレコーダ等のビデオ周辺機器を考慮すると、当面は、現行のＲＦ信号入力を備えたビデオ機器への対応が必須である。

そこで、ＩＰマルチキャストで宅内まで送信された放送信号を再度、地上デジタル放送形式のＲＦ信号とし、既設の宅内同軸配線を利用して配信可能とするＩＰ／ＲＦ変換方式が検討されている。

地上デジタル放送では、放送波出力としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency domain Multiplexing）変調を採用している。ヌル（Ｎｕｌｌ）パケット又はダミーバイト等を付加してビットレートを３２．５０８Ｍｂｐｓに調整した放送ＴＳ（Transport Stream）パケットと呼ばれる信号をＯＦＤＭ変調器に入力する。放送局では、ＭＰＥＧ２エンコード時のＰＣＲ（Program Clock Reference）付加、放送ＴＳパケットへの再多重処理及びＯＦＤＭ変調器の逆フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）処理を、高精度・高安定な共通の発振器を用いて同期させている。これにより、時間的に安定な放送信号を生成し、送信できる。

ＩＰ／ＲＦ変換方式の場合、ＩＰネットワークを介して受信したＩＰ信号から放送ＴＳ信号に相当するデータを抽出し、ＯＦＤＭ信号に再変換する必要がある。ＩＰ信号受信側でローカルに用意するクロック信号と、ＩＰ信号から抽出されるＴＳ信号とは非同期である。従って、バッファのオーバーフローもアンダフローも発生しない安定したＯＦＤＭ変調動作のためには、受信ＴＳパケットから従属同期クロックを生成する必要がある。

演奏所から離れた遠隔地でＯＦＤＭ変調を行う技術として、ＳＴＬ（Studio-Transmitter Link）やＴＴＬ（Transmitter-Transmitter Link）がある。高精度・高安定なクロックをＧＰＳに同期する方法、データと別線を用いてクロックを送信する方法、及び、ＳＤＨ（Synchronous Data Hierarchy）回線を用いた同期系のクロックに演奏所・送信所を同期させる方式などが考えられる（非特許文献２参照）。
「ＩＰマルチキャストを用いたデジタル放送コンテンツ配信技術に関する一検討」，電子情報通信学会技術報告，ＣＳ２００５-６９，ｐｐ．４９-５４，２００５「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」，社団法人電波産業会ＡＲＩＢＳＴＤ-Ｂ３１

非特許文献２に記載の技術は、安価に実現できるものではなく、個人宅内で使用できるような安価なＩＰ／ＲＦ変換装置に利用できるものではない。

本発明は、安価に実現できるＩＰ／ＲＦ変換装置を提示することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るＩＰ／ＲＦ変換装置は、放送ＴＳパケットを搬送するＩＰパケットを受信するＩＰパケット受信装置と、当該ＩＰパケット受信装置で受信されたＩＰパケットから当該放送ＴＳパケットを抽出し、送信側での時間順に整列して出力する放送ＴＳパケット処理装置と、当該放送ＴＳパケット処理装置から供給される当該放送ＴＳパケットから、ＯＦＤＭ変調に必要な同期クロックを抽出し、当該同期クロックと当該放送ＴＳパケットとを同期出力するクロック抽出装置と、当該クロック抽出装置からの当該放送ＴＳパケットを、当該クロック抽出装置からの当該同期クロックに同期してＯＦＤＭ変調するＯＦＤＭ変調装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、ＩＰ再送信された放送ＴＳパケットからＲＦ信号を生成できる。送信側から放送ＴＳパケットに同期したクロックを別系統で伝送する必要が無いので、システム構成が簡潔になり、コストを大幅に低減できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例を使用するＩＰ再送信システムの概略構成ブロック図を示す。図２は、放送ＴＳパケットの構造を示す。図３は、図１に示すＩＰ再送信システムにおける放送ＴＳパケットの変遷を示す。

送信装置１０は、地上デジタル放送波から個々のチャンネルの放送ＴＳパケットを分離する複数の地上デジタルチューナ１２−１〜１２−ｎを具備する。放送ＴＳパケットは、図２に示すように、２０４バイトの固定長であり、１バイトの同期バイト（１６進数表記で”０ｘ４７”）、１８７バイトのデータ部、８バイトのＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial Television Broadcasting）情報、及び８バイトのパリティからなる。ＩＳＤＢ−Ｔ情報部には、受信側で再度ＯＦＤＭ変調を行うための変調パラメータなどの制御情報が含まれている。

ＴＳ／ＩＰ変換装置１４−１〜１４−ｎは、対応するチューナ１２−１〜１２−ｎからの放送ＴＳパケットをＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）パケット化し、更にＩＰパケット化する。例えば、各ＴＳ／ＩＰ変換装置１４−１〜１４−ｎは、図３（１），（２）に示すように、例えば７個の放送ＴＳパケットを１つのＲＴＰパケットにまとめる。各ＲＴＰパケットには、図３（２）に示すように、ＲＴＰヘッダが付加される。各ＴＳ／ＩＰ変換装置１４−１〜１４−ｎは更に、図３（２），（３）に示すように、各ＲＴＰパケットをＩＰパケットに変換する。各ＩＰパケットにはＩＰヘッダが付加される。

各ＴＳ／ＩＰ変換装置１４−１〜１４−ｎで生成されたＩＰパケットは、映像配信サーバ１６に供給される。映像配信サーバ１６は、各ＴＳ／ＩＰ変換装置１４−１〜１４−ｎからのＩＰパケットを、ＩＰ網２０を介して、ユニキャスト、マルチキャスト又はブロードキャストにより、ユーザ宅のＩＰ／ＲＦ変換装置３０に送信する。映像配信サーバ１６は、ＩＰ網２０での伝送エラーに備えて、ＦＥＣ（Forward Error Correction）によりＩＰパケットを誤り訂正符号化する。ＩＰ網２０とＩＰ／ＲＦ変換装置３０との間には、網終端装置又はＩＰルータ等のゲートウエイが介在することもあるが、図１では、省略してある。

ＩＰ／ＲＦ変換装置３０は、ＩＰ網２０を介して送信装置１０から送信されたＩＰパケットを受信する。ＩＰ網２０のジッタにより、各ＩＰパケットは、図３（４）に示すように、時間的に前後してＩＰ／ＲＦ変換装置３０に到達する。これを補償するために、ＲＴＰプロトコルを使用する。

ＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎは地上デジタル放送の各チャンネルに対応して設けられている。ＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎは、特許請求の範囲のＩＰパケット受信装置として機能する。

各ＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎは、対応するチャンネルの受信ＩＰパケットを処理し、ＦＥＣにより伝送エラーを訂正し、ＩＰ網２０でのジッタを解消したパケットを出力する。より具体的には、到着したパケットの欠落と順序入れ替えの発生を検出する。ＦＥＣ処理により欠損パケットを復元する。そして、送信側と同じパケット順となるように、各パケットを再配置する。例えば、ＲＴＰの場合、ＲＴＰヘッダ内のシーケンス番号からパケットの欠損と順序の入れ替えを検出する。ＦＥＣ処理のためにＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎには適当なサイズのバッファが用意されている。このバッファを使って、図３（５）に示すように、ＩＰ網２０内で発生したＲＴＰパケットのジッタが吸収される。

図１では、地上デジタルのチャンネル毎にＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎを設けたが、単一のＩＰ／ＦＥＣ処理装置の後段に、処理済みのＲＴＰパケットをチャンネル毎に対応するタイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎに分配する分配装置を配置してもよい。この場合、単一のＩＰ／ＦＥＣ処理装置とその後段の分配装置が、特許請求の範囲のＩＰパケット受信装置となる。

タイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎは、対応するＩＰ／ＦＥＣ処理装置３２−１〜３２−ｎからのＲＴＰパケットのＲＴＰヘッダからタイムスタンプを抜き出し、当該タイムスタンプに基づく出力タイミングで、図３（６）に示すように、各ＲＴＰパケット内の各受信放送ＴＳパケットを順次、時間的に整列して出力する。これにより、受信放送ＴＳパケットは、送信側の送出間隔とほぼ同じタイミングで再生されたことになる。タイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎは、特許請求の範囲の放送ＴＳパケット処理装置として機能する。

各クロック抽出装置３６−１〜３６−ｎは、対応するタイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎからの受信放送ＴＳパケットからクロックを抽出し、受信放送ＴＳパケットと抽出したクロックとをＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎに出力する。各クロック抽出装置３６−１〜３６−ｎにより抽出又は生成されるクロックは、いわゆる従属同期クロックである。

図４は、クロック抽出装置３６−１〜３６−ｎの概略構成ブロック図を示す。タイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎからの受信放送ＴＳパケットは、バッファ５０と同期バイト検出装置５２に入力する。

バッファ５０は、入力する受信放送ＴＳパケットを逐次、取り込む。このときのバッファ５０の書き込みクロックには、バッファアンダフローが発生しない程度の周波数で動作するローカル発振器を用いるか、前段のタイムスタンプ処理装置３４−１〜３４−ｎからデータを転送するためのインターフェースで用いられるクロックを流用すればよい。

同期バイト検出装置５２は、受信放送ＴＳパケットの先頭１バイトに配置される同期バイトを検出して、トリガー信号をＰＬＬ周波数シンセサイザ５４に出力する。同期バイト検出装置５２に入力する放送ＴＳパケットは、放送局においてＯＦＤＭ変調器に入力されるものと同様の放送ＴＳ形式であり、そのビットレートは３２．５０８（＝５１２×４／６３）Ｍｂｐｓで固定されている。従って、同期バイト検出装置５２の出力するトリガー信号のレートは、１９．９ｋＨｚ（＝５１２×４／６３×１／（２０４ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ））となる。ＰＬＬ周波数シンセサイザ５４は、１９．９ｋＨｚのトリガー信号に同期して、３２．５０８ＭＨｚの従属同期クロックを生成する。

ＰＬＬ周波数シンセサイザ５４の３２．５０８ＭＨｚの出力クロックは、バッファ５０に読出し用クロックとして供給される。即ち、バッファ５０は、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５４の出力クロックに従い、記憶する受信放送ＴＳパケットを読み出す。バッファ５０から読み出された受信放送ＴＳパケットは、対応するＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎに供給される。

ＰＬＬ周波数シンセサイザ５４の出力クロックは、分周器５６にも供給される。分周器５６は、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５４の出力クロックを１／４分周し、周波数８．１２７（＝５１２／６３）ＭＨｚのクロックを生成する。生成されたクロックは、抽出クロック、又は送信側に従属同期したクロックとして、対応するＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎに供給される。

このようにして、送信側に従属同期した８．１２７ＭＨｚのクロックと、このクロックに同期した受信放送ＴＳパケットが、各ＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎに供給される。各ＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎは、対応するクロック抽出装置３６−１〜３６−ｎからの受信放送ＴＳパケットをＯＦＤＭ変調し、放送波と同じＯＦＤＭ信号を生成する。ＯＦＤＭ変調の逆フーリエ変換処理（ＩＦＦＴ）に、対応するクロック抽出装置３６−１〜３６−ｎからの抽出クロックを利用する。これにより、非常に簡易な構成で、放送ＴＳパケットを搬送するＯＦＤＭ信号を生成できる。

混合器４０は、各ＯＦＤＭ変調装置３８−１〜３８−ｎから出力されるＯＦＤＭ信号を混合する。混合器４０の混合結果は、いわゆる、地上デジタル放送のＲＦ信号になっている。混合器４０の出力信号は、例えば、宅内の地上デジタル放送対応の同軸ケーブルを介して各部屋の地上デジタルチューナ又は地上デジタル対応テレビに伝送される。これにより、ＩＰ再送信された地上デジタル放送を各部屋で視聴できる。

ＩＰ網２０での遅延を補償する手段としてＲＴＰを利用する実施例を説明したが、その他の遅延補償手段を利用できることは明らかである。上記実施例では、ネットワークのジッタに対するタイミング補正を行うためのタイムスタンプを使用しているが、他のタイムスタンプ方式を用いてもよい。

送信装置１０が、各放送局から直接、放送ＴＳパケットを受信できる場合、地上デジタルチューナ１２−１〜１２−ｎが不要になることは明らかである。

クロック抽出装置３６−１〜３６−ｎは、ＩＰネットワーク以外の他の伝送手法を用いて放送ＴＳ信号を配信し、遠隔地でＯＦＤＭ変調を行うシステムに適用可能である。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。放送ＴＳパケットの構造を示す図である。本実施例での放送ＴＳパケットの変遷を示す模式図である。クロック抽出装置３６−１〜３６−ｎの概略構成ブロック図である。

符号の説明

１０：送信装置
１２−１〜１２−ｎ：地上デジタルチューナ
１４−１〜１４−ｎ：ＴＳ／ＩＰ変換装置
１６：映像配信サーバ
２０：ＩＰ網
３０：ＩＰ／ＲＦ変換装置
３２−１〜３２−ｎ：ＩＰ／ＦＥＣ処理装置
３４−１〜３４−ｎ：タイムスタンプ処理装置
３６−１〜３６−ｎ：クロック抽出装置
３８−１〜３８−ｎ：ＯＦＤＭ変調装置
４０：混合器
５０：バッファ
５２：同期バイト検出装置
５４：ＰＬＬ周波数シンセサイザ
５６：分周器

Claims

放送ＴＳパケットを搬送するＩＰパケットを受信するＩＰパケット受信装置（３２−１〜３２−ｎ）と、
当該ＩＰパケット受信装置で受信されたＩＰパケットから当該放送ＴＳパケットを抽出し、送信側での時間順に整列して出力する放送ＴＳパケット処理装置（３４−１〜３４−ｎ）と、
当該放送ＴＳパケット処理装置から供給される当該放送ＴＳパケットから、ＯＦＤＭ変調に必要な同期クロックを抽出し、当該同期クロックと当該放送ＴＳパケットとを同期出力するクロック抽出装置（３６−１〜３６−ｎ）と、
当該クロック抽出装置からの当該放送ＴＳパケットを、当該クロック抽出装置からの当該同期クロックに同期してＯＦＤＭ変調するＯＦＤＭ変調装置（３８−１〜３８−ｎ）
とを具備することを特徴とするＩＰ／ＲＦ変換装置。
地上デジタル放送のチャンネル毎に、当該放送ＴＳパケット処理装置、当該クロック抽出装置及び当該ＯＦＤＭ変調装置からなるユニットを具備し、
当該チャンネル毎のＯＦＤＭ変調装置の出力信号を混合する混合器（４０）を更に具備する
ことを特徴とするＩＰ／ＲＦ変換装置。
当該クロック抽出装置は、
当該ＴＳパケット処理装置からの当該放送ＴＳパケットを一時記憶するバッファ（５０）と、
当該ＴＳパケット処理装置からの当該放送ＴＳパケットの同期バイトを検出し、当該放送ＴＳパケットに同期するトリガー信号を出力する同期バイト検出装置（５２）と、
当該トリガー信号に従い、当該バッファに記憶される当該放送ＴＳパケットの読出しに使用されるクロックを生成するクロック生成装置（５４）と、
当該クロック生成装置で生成される当該クロックを所定周波数に分周し、当該同期クロックを出力する分周器（５６）
とを具備し、
当該バッファは、当該クロック生成装置により生成される当該クロックに従い、記憶する放送ＴＳパケットを読み出す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＰ／ＲＦ変換装置。
当該ＩＰパケット受信装置（３２−１〜３２−ｎ）が、当該ＩＰパケットの順序入れ替え処理を行い、伝送エラーを訂正するＩＰ／ＦＥＣ処理装置であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＩＰ／ＲＦ変換装置。
当該放送ＴＳパケット処理装置が、当該ＩＰパケット受信装置（３２−１〜３２−ｎ）の出力信号のタイムスタンプに従い放送ＴＳパケットを、送信側での時間順に整列するタイムスタンプ処理装置であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＩＰ／ＲＦ変換装置。