JP4092705B2 - ストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、動画像や音声、あるいはその他のディジタル信号が、例えばＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式に従って符号化および多重化された時系列のデータを、ディジタルネットワークなどの伝送路を介して伝送するストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法に関する。
従来より、メディア信号の組合せ、例えば１つのテレビジョン番組を構成する動画像や音声その他のディジタル信号について、これらを多重化して１本の多重化ストリームとし、ディジタル衛星放送やＡＴＭ・ＩＰネットワークなどのディジタル伝送媒体を介して伝送するシステムが存在している。例えば、ＭＰＥＧ−２符号化されたビデオやオーディオその他の信号を、それぞれ１８８バイトの固定長パケット（トランスポートストリームパケット）に収容し、それらのパケットを混合して１本の多重化ストリーム（トランスポートストリーム）とする方法が、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されており、このトランスポートストリームを使用してＭＰＥＧ−２符号化情報を多重伝送するシステムが広く用いられている。
図１４は、従来における多重化ストリームを伝送する一般的な系の構成図である。
符号化装置１において、映像や音声その他の付加情報信号は、対応するエンコーダ１０１〜１０３により圧縮および符号化が行われる。多重化器１０４は、これらのエレメンタリーストリーム（メディア別のストリーム）をパケット化して多重化し、１本の多重化ストリームとして出力する。
この時、各メディアを同期させるための時刻情報として、発振器１０５によって駆動されるクロックカウンタ１０６の値が使用される。使用方法の一つ目は、クロックカウンタ１０６の現在の値が、時刻基準参照値として多重化ストリームに埋め込まれる。二つ目は、各メディアを復号すべき時刻、および提示すべき時刻が、タイムスタンプとして付加される。
符号化装置１において、映像や音声その他の付加情報信号は、対応するエンコーダ１０１〜１０３により圧縮および符号化が行われる。多重化器１０４は、これらのエレメンタリーストリーム（メディア別のストリーム）をパケット化して多重化し、１本の多重化ストリームとして出力する。
この時、各メディアを同期させるための時刻情報として、発振器１０５によって駆動されるクロックカウンタ１０６の値が使用される。使用方法の一つ目は、クロックカウンタ１０６の現在の値が、時刻基準参照値として多重化ストリームに埋め込まれる。二つ目は、各メディアを復号すべき時刻、および提示すべき時刻が、タイムスタンプとして付加される。
符号化装置１から多重化ストリームを受け取った送信装置２は、これをパケットないしセルのペイロードに格納し、ディジタル伝送網３を介して受信装置４へ伝送する。受信装置４は、受信したパケットないしセルのペイロードから多重化ストリームを取り出し、復号装置５へ供給する。
復号装置５は、多重化ストリームを受け取り、分離器５０４で各メディア別のエレメンタリーストリームに分離して、対応するデコーダ５０１〜５０３に供給する。さらに、分離器５０４は、多重化ストリームに埋め込まれた時刻基準参照値が到着した瞬間に、当該時刻基準参照値を基準時刻再生器５０７に供給する。
復号装置５は、多重化ストリームを受け取り、分離器５０４で各メディア別のエレメンタリーストリームに分離して、対応するデコーダ５０１〜５０３に供給する。さらに、分離器５０４は、多重化ストリームに埋め込まれた時刻基準参照値が到着した瞬間に、当該時刻基準参照値を基準時刻再生器５０７に供給する。
デコーダ５０１〜５０３は、クロックカウンタ５０６を逐次参照し、クロックカウンタ５０６の値が前述のタイムスタンプ（当該メディアを復号すべき時刻、および提示すべき時刻を示す）と同一になった瞬間に、当該メディアの復号および提示を行う。従って、クロックカウンタ５０６の値は、符号化装置１にあるクロックカウンタ１０６の値が正確に再現されたものでなければならない。例えば、クロックカウンタ１０６の値と比較して、クロックカウンタ５０６の値が次第に遅れたとすると、デコーダ５０１〜５０３によるメディアの復号および表示が次第に遅れて、受信装置４および復号装置５内部のバッファには未復号のストリームが次第に蓄積して、ついにはバッファのオーバランを来たす。逆の場合には、バッファのアンダーランが生じる。
そのため、基準時刻再生器５０７は、分離器５０４から供給される時刻基準参照値をもとに、符号化装置１にあるクロックカウンタ１０６の値が、正確にクロックカウンタ５０６で再現されるように制御を行う。
そのため、基準時刻再生器５０７は、分離器５０４から供給される時刻基準参照値をもとに、符号化装置１にあるクロックカウンタ１０６の値が、正確にクロックカウンタ５０６で再現されるように制御を行う。
図１５は、図１４における基準時刻再生器の動作説明図である。
分離器５０４から供給された時刻基準参照値と自己のクロックカウンタ５０６との差分、すなわち誤差を演算して、急激な周波数変動を防ぐための低域通過フィルタ５０８を通じてＤ／Ａ変換器５０９でアナログ電圧信号に変換し、ＶＣＯ５０５へ当該電圧信号を供給する。ＶＣＯ５０５は、印加する電圧により発振周波数を制御できる電圧制御発振器であって、自己のクロックカウンタ５０６が時刻基準参照値に比べて遅れ気味の場合には発振周波数を上昇させる方向に、進み気味の場合には発振周波数を減少させる方向にそれぞれ制御される。このようにして、復号装置５のクロックカウンタ５０６には、符号化装置１のクロックカウンタ１０６と同一の時刻が再生される。このような時刻再生機構を、一般的にＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）と呼んでいる。
分離器５０４から供給された時刻基準参照値と自己のクロックカウンタ５０６との差分、すなわち誤差を演算して、急激な周波数変動を防ぐための低域通過フィルタ５０８を通じてＤ／Ａ変換器５０９でアナログ電圧信号に変換し、ＶＣＯ５０５へ当該電圧信号を供給する。ＶＣＯ５０５は、印加する電圧により発振周波数を制御できる電圧制御発振器であって、自己のクロックカウンタ５０６が時刻基準参照値に比べて遅れ気味の場合には発振周波数を上昇させる方向に、進み気味の場合には発振周波数を減少させる方向にそれぞれ制御される。このようにして、復号装置５のクロックカウンタ５０６には、符号化装置１のクロックカウンタ１０６と同一の時刻が再生される。このような時刻再生機構を、一般的にＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）と呼んでいる。
ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１で規定されているＭＰＥＧ−２トランスポートストリームでは、時刻基準参照値をＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）としてトランスポートストリームパケット（以下、ＴＳパケットと呼ぶ）に付加し、１００ミリ秒以内の間隔で送信することが規定されている。
ＰＣＲは、時間解像度２７ＭＨｚの時刻値を４２ビットで表示する。ＰＣＲの基本部３３ビットが時間解像度９０ｋＨｚの値を示し、拡張部９ビットは時間解像度２７ＭＨｚの値を０〜２９９の値で示す。すなわち、２７ＭＨｚでカウントアップされる拡張部の値が３００に達した時点で、拡張部の値は０にリセットされ、基本部の値が１つインクリメントされる。
ＰＣＲは、時間解像度２７ＭＨｚの時刻値を４２ビットで表示する。ＰＣＲの基本部３３ビットが時間解像度９０ｋＨｚの値を示し、拡張部９ビットは時間解像度２７ＭＨｚの値を０〜２９９の値で示す。すなわち、２７ＭＨｚでカウントアップされる拡張部の値が３００に達した時点で、拡張部の値は０にリセットされ、基本部の値が１つインクリメントされる。
ＴＳパケットは、符号情報をメディア別に収めた１８８バイト固定長のパケットである。ＰＣＲの付加に際しては、ＰＣＲ専用のＴＳパケットを用意するか、あるいはビデオなどのＴＳパケットにＰＣＲを付加して送信される。当該ＴＳパケットにＰＣＲ情報が含まれる判断基準は、
(1)当該ＴＳパケットのＰＩＤ（パケットＩＤ）が、ＰＣＲを付加することを事前に示し合わせたＰＩＤであること、
(2)アダプテーションフィールド制御（２ビット）の上位１ビットが「１」であること、
(3)アダプテーションフィールド長の値が１以上であること、
(4)ＰＣＲフラグが「１」であること、
であり、以上の条件を満たすＴＳパケットにＰＣＲが含まれる。
図１６は、ＴＳパケット中の各フィールドの位置を示した配置図の例である。
この例では、ＰＣＲ専用のＴＳパケットを用いている。メディア毎のＴＳパケット（１８８バイト）中に、ＰＣＲ専用のパケットがある。ＰＣＲを含むパケットにおける各フィールドは、図のような構成をとる。
(1)当該ＴＳパケットのＰＩＤ（パケットＩＤ）が、ＰＣＲを付加することを事前に示し合わせたＰＩＤであること、
(2)アダプテーションフィールド制御（２ビット）の上位１ビットが「１」であること、
(3)アダプテーションフィールド長の値が１以上であること、
(4)ＰＣＲフラグが「１」であること、
であり、以上の条件を満たすＴＳパケットにＰＣＲが含まれる。
図１６は、ＴＳパケット中の各フィールドの位置を示した配置図の例である。
この例では、ＰＣＲ専用のＴＳパケットを用いている。メディア毎のＴＳパケット（１８８バイト）中に、ＰＣＲ専用のパケットがある。ＰＣＲを含むパケットにおける各フィールドは、図のような構成をとる。
このように、ＭＰＥＧ−２に代表される多重化ストリームの符号化・復号システムにおいては、符号化装置１と復号装置５の時刻を同期させる手法が用意されている。
しかしながら、この同期手法を有効に動作させるためには、符号化装置１から復号装置５までの伝送遅延が常に一定でなければならない。換言すれば、符号化装置１から出力される多重化ストリームは、そのままの時刻間隔を保持して復号装置５に入力される必要がある。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１では、ＰＣＲの伝送遅延揺らぎは±０．５μｓｅｃを超えてはならないと規定されている。
しかしながら、一般的にディジタル伝送網３を介してパケットないしセルを伝送する際には、その遅延時間が一定とならず不規則に変動する、いわゆる遅延揺らぎを生じることが知られている。そして、これらの遅延揺らぎを受けた多重化ストリームをそのまま復号装置５に入力すると、前述のＰＬＬ回路によりＶＣＯ５０５の発振周波数が不規則に揺らぎ、クロックカウンタ５０６で正確な時刻が再生できない。また、ＶＣＯ５０５の発振周波数は、アナログ映像出力を生成する回路の基準クロックとしても用いられるため、その結果として、出力画像の歪や色ずれなどの問題を引き起こすことが指摘されている。
しかしながら、この同期手法を有効に動作させるためには、符号化装置１から復号装置５までの伝送遅延が常に一定でなければならない。換言すれば、符号化装置１から出力される多重化ストリームは、そのままの時刻間隔を保持して復号装置５に入力される必要がある。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１では、ＰＣＲの伝送遅延揺らぎは±０．５μｓｅｃを超えてはならないと規定されている。
しかしながら、一般的にディジタル伝送網３を介してパケットないしセルを伝送する際には、その遅延時間が一定とならず不規則に変動する、いわゆる遅延揺らぎを生じることが知られている。そして、これらの遅延揺らぎを受けた多重化ストリームをそのまま復号装置５に入力すると、前述のＰＬＬ回路によりＶＣＯ５０５の発振周波数が不規則に揺らぎ、クロックカウンタ５０６で正確な時刻が再生できない。また、ＶＣＯ５０５の発振周波数は、アナログ映像出力を生成する回路の基準クロックとしても用いられるため、その結果として、出力画像の歪や色ずれなどの問題を引き起こすことが指摘されている。
そこで、この不規則な遅延揺らぎを吸収するために、例えばＰＬＬ回路を利用することが考えられる。しかしながら、大きな遅延揺らぎをＰＬＬ回路のみで吸収しようとすると、時定数を大きくとらなくてはならず、同期に長い時間を要してしまう、という問題がある。
また、受信装置４にバッファを持ち、遅延揺らぎを平滑化した上で復号装置５に伝達する各種の手法が提案されている。平滑化の代表的な手法としては、アダプティブクロック方式が知られている。
アダプティブクロック方式では、ネットワークから受信したデータを一旦ＦＩＦＯバッファに格納する。そして、ＦＩＦＯバッファ内に滞留するデータが常に一定量（通常は、全バッファ量の半分）に保たれるように、ＦＩＦＯバッファからの読み出し速度を調整する。このようにして遅延揺らぎが平滑化されるが、その結果として、短周期の遅延揺らぎを平均化して出力しているに過ぎず、遅延揺らぎの長周期成分が残留することになる。その結果、ＰＣＲの伝送遅延揺らぎを±０．５μｓｅｃに抑えることはできない、という問題がある。
また、受信装置４にバッファを持ち、遅延揺らぎを平滑化した上で復号装置５に伝達する各種の手法が提案されている。平滑化の代表的な手法としては、アダプティブクロック方式が知られている。
アダプティブクロック方式では、ネットワークから受信したデータを一旦ＦＩＦＯバッファに格納する。そして、ＦＩＦＯバッファ内に滞留するデータが常に一定量（通常は、全バッファ量の半分）に保たれるように、ＦＩＦＯバッファからの読み出し速度を調整する。このようにして遅延揺らぎが平滑化されるが、その結果として、短周期の遅延揺らぎを平均化して出力しているに過ぎず、遅延揺らぎの長周期成分が残留することになる。その結果、ＰＣＲの伝送遅延揺らぎを±０．５μｓｅｃに抑えることはできない、という問題がある。
その他にも、ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２２２．０付属書Ｊには、ジッタ吸収のために受信装置側にバッファを持ち、揺らぎを吸収した後に復号装置へ伝達する手法が記載されている。しかしながら、ジッタを除去する具体的な制御方法については記述されていない。
また、ＡＴＭ回線などで供給される網共通クロックを使用する方法も考えられる。網共通クロックは、１つのクロック発振源から全端末に一斉に配信され、揺らぎや誤差を生じない。この網共通クロックを使用して、例えば網共通クロックを基にＰＣＲと同じ時間解像度（２７ＭＨｚ）のクロックを各端末で生成し、送信装置はこのクロックとＰＣＲとの差分を多重化ストリームに載せて送ることで、受信装置では、この差分情報を基にバッファで遅延を吸収したり、ＰＣＲの値を書き換えてジッタを補正することができる。しかしながら、ＰＣＲと同じ時間解像度のクロックを発生させるためにＰＬＬ回路が必要であること、複数のチャネルの複数ＰＣＲに対応するためにはパケットのＩＤ番号を識別して個別に情報を管理しなくてはならないこと、あるいは符号化装置がリセットしてＰＣＲが不連続となった場合には、送信装置と受信装置のジッタ補正装置もリセットして初期動作を繰り返さなくてはならないため、装置規模が大きくなったり、動作が不安定になったりするという問題があった。
また、ＡＴＭ回線などで供給される網共通クロックを使用する方法も考えられる。網共通クロックは、１つのクロック発振源から全端末に一斉に配信され、揺らぎや誤差を生じない。この網共通クロックを使用して、例えば網共通クロックを基にＰＣＲと同じ時間解像度（２７ＭＨｚ）のクロックを各端末で生成し、送信装置はこのクロックとＰＣＲとの差分を多重化ストリームに載せて送ることで、受信装置では、この差分情報を基にバッファで遅延を吸収したり、ＰＣＲの値を書き換えてジッタを補正することができる。しかしながら、ＰＣＲと同じ時間解像度のクロックを発生させるためにＰＬＬ回路が必要であること、複数のチャネルの複数ＰＣＲに対応するためにはパケットのＩＤ番号を識別して個別に情報を管理しなくてはならないこと、あるいは符号化装置がリセットしてＰＣＲが不連続となった場合には、送信装置と受信装置のジッタ補正装置もリセットして初期動作を繰り返さなくてはならないため、装置規模が大きくなったり、動作が不安定になったりするという問題があった。
そこで、本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、多重化ストリームをパケットないしセル化してディジタル伝送網経由で伝送する送信装置および受信装置において、遅延揺らぎによる時刻基準参照値の揺らぎを補正して復号装置に供給する機構を、小さな装置規模で実現できるストリーム送信装置および受信装置、ならびに送受信方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のストリーム送信装置および受信装置は、送信装置および受信装置内に共通のクロックを受けて動作する同期計時器を有し、送信装置では多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値に、同期計時器の時刻を付加情報として添えて伝送し、受信装置では付加情報が示す時刻と自己の同期計時器の時刻との差分値を基に多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値を書き換える。
また、送信装置と受信装置の同期計時器に含まれるクロックカウンタは、共通のクロックを分周した信号によりカウントアップされる基本部と内部の発振器でカウントアップされる拡張部で構成される。
また、符号化装置から出力される多重化ストリーム中の付加情報パケットを示すビット列を含むパケットを検出し、当該パケットにおける付加情報パケットを示すビット列を書き換える違反パケットフィルタを設ける。
このように、同期計時器におけるクロックカウンタの基本部は、網共通クロックを基にして動作し、拡張部はＰＣＲと同一の内蔵発振器を基にして動作するため、送信側と受信側で誤差を生じることがなく、かつＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの時間解像度の時刻情報を生成することができる。従って、同期計時器の時刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時計として用いることができる。
また、送信装置と受信装置の同期計時器に含まれるクロックカウンタは、共通のクロックを分周した信号によりカウントアップされる基本部と内部の発振器でカウントアップされる拡張部で構成される。
また、符号化装置から出力される多重化ストリーム中の付加情報パケットを示すビット列を含むパケットを検出し、当該パケットにおける付加情報パケットを示すビット列を書き換える違反パケットフィルタを設ける。
このように、同期計時器におけるクロックカウンタの基本部は、網共通クロックを基にして動作し、拡張部はＰＣＲと同一の内蔵発振器を基にして動作するため、送信側と受信側で誤差を生じることがなく、かつＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの時間解像度の時刻情報を生成することができる。従って、同期計時器の時刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時計として用いることができる。
本発明によれば、ディジタル伝送網を介して伝送した多重化ストリームについて、遅延揺らぎによる時刻基準参照値の誤差を修正して復号装置に伝達することができるため、遅延揺らぎに起因する復号画像の色ずれや歪の問題を解消することができる。
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例を示す送信装置および受信装置を用いた多重化ストリーム伝送システムの構成図である。
送信装置２において、多重化ストリーム送信部２０１が従来の送信装置（図１４の送信装置２に相当）と同等の機能を提供し、この前段に付加情報重畳部２０２を設置する。また、受信装置４においては、多重化ストリーム受信部４０１が従来の受信装置（図１４の受信装置４に相当）と同等の機能を提供し、この後段に時刻基準参照値補正部４０２を設置する。
以下、付加情報重畳部２０２および時刻基準参照値補正部４０２の詳細な動作について説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例を示す送信装置および受信装置を用いた多重化ストリーム伝送システムの構成図である。
送信装置２において、多重化ストリーム送信部２０１が従来の送信装置（図１４の送信装置２に相当）と同等の機能を提供し、この前段に付加情報重畳部２０２を設置する。また、受信装置４においては、多重化ストリーム受信部４０１が従来の受信装置（図１４の受信装置４に相当）と同等の機能を提供し、この後段に時刻基準参照値補正部４０２を設置する。
以下、付加情報重畳部２０２および時刻基準参照値補正部４０２の詳細な動作について説明する。
図２は、図１における送信装置の具体的構成図である。
網共通クロック２１１は、送信装置２と受信装置４が共通して得ることができるクロックである。図２では、網共通クロック２１１はディジタル伝送網３（具体的には、ＡＴＭ網）から供給され、多重化ストリーム送信部２０１を通じて得られるものとする。同期計時器２１０は、この網共通クロック２１１に同期して、ＰＣＲと同一の時間解像度である２７ＭＨｚで計時を行うものである。
網共通クロック２１１は、送信装置２と受信装置４が共通して得ることができるクロックである。図２では、網共通クロック２１１はディジタル伝送網３（具体的には、ＡＴＭ網）から供給され、多重化ストリーム送信部２０１を通じて得られるものとする。同期計時器２１０は、この網共通クロック２１１に同期して、ＰＣＲと同一の時間解像度である２７ＭＨｚで計時を行うものである。
図３は、図２における同期計時器の詳細構成図である。
同期計時器２１０において、クロックカウンタの拡張部２１７ｅは２７ＭＨｚの時間解像度を持ち、ＰＣＲと同一の９ビット長を持つ。一方、クロックカウンタの基本部２１７ｂは９０ｋＨｚの時間解像度を持ち、ビット長は想定される遅延揺らぎの最大値に対してカウンタのクリアが起こらない程度とする。例としては、遅延揺らぎの最大値を±１００ｍｓｅｃとすると、９０ｋＨｚの時間解像度で１００ｍｓｅｃは１３ビット程度に相当するから、基本部２１７ｂは１５ビット程度を用意するとよい。
同期計時器２１０において、クロックカウンタの拡張部２１７ｅは２７ＭＨｚの時間解像度を持ち、ＰＣＲと同一の９ビット長を持つ。一方、クロックカウンタの基本部２１７ｂは９０ｋＨｚの時間解像度を持ち、ビット長は想定される遅延揺らぎの最大値に対してカウンタのクリアが起こらない程度とする。例としては、遅延揺らぎの最大値を±１００ｍｓｅｃとすると、９０ｋＨｚの時間解像度で１００ｍｓｅｃは１３ビット程度に相当するから、基本部２１７ｂは１５ビット程度を用意するとよい。
発振器２１３は、２７ＭＨｚの周波数を発生し、クロックカウンタの拡張部２１７ｅをカウントアップさせる（２１４）。ＡＴＭ網より供給される１９．４４ＭＨｚの網共通クロック２１１は、先ず分周器２１２において１／２１６に分周され、９０ｋＨｚの信号となってクロックカウンタの基本部２１７ｂをカウントアップする（２１６）とともに、拡張部２１７ｅをゼロにリセットする（２１５）。この一連の動作により、クロックカウンタの拡張部２１７ｅは、０〜２９９の範囲で２７ＭＨｚの計時を繰り返すとともに、基本部２１７ｂが９０ｋＨｚでカウントアップされる。
いま、発振器２１３の発振周波数のずれが、ＭＰＥＧ−２符号化器で基準時刻を発生する発振器の許容偏差と同等の±３０ｐｐｍ（ｐｅｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）程度であるとすると、３００カウント中の誤差は１０−２カウントにとどまるため、クロックカウンタの拡張部２１７ｅが一時的に２９９を超える値となったり、２９９に達しないままゼロにリセットされたりすることはない。
このように、同期計時器２１０におけるクロックカウンタの基本部は、１９．４４ＭＨｚの網共通クロックを基にして動作し、拡張部はＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの内蔵発振器を基にして動作するため、送信側と受信側で誤差を生じず、かつ、ＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの時間解像度の時刻情報を作り出すことができる。従って、同期計時器２１０および４１０の時刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時計として用いることができる。
そして、外部からの参照に応じて、それぞれのクロックカウンタから時刻情報２１８を読み出して、現在時刻２２３として出力する。
このように、同期計時器２１０におけるクロックカウンタの基本部は、１９．４４ＭＨｚの網共通クロックを基にして動作し、拡張部はＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの内蔵発振器を基にして動作するため、送信側と受信側で誤差を生じず、かつ、ＰＣＲと同一の２７ＭＨｚの時間解像度の時刻情報を作り出すことができる。従って、同期計時器２１０および４１０の時刻情報を時刻基準参照値修正のための正確な時計として用いることができる。
そして、外部からの参照に応じて、それぞれのクロックカウンタから時刻情報２１８を読み出して、現在時刻２２３として出力する。
さて、符号化装置１で生成される多重化ストリームは、映像信号や音声信号などのビットストリームがパケット化されて時分割多重されている。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されたＭＰＥＧ−２トランスポートストリームの場合、１８８バイトのＴＳパケットが時分割多重されている。多重化ストリーム受取器２２０は、このパケット入力を受けて、１箇のパケットをバッファＡ２３０に格納する。同時に、パケットを受け取った瞬間に受信タイミングパルス２２１を出力する。スイッチ２２２は、受信タイミングパルス２２１を受け取ると、同期計時器２１０から現在時刻２２３を読み出して、バッファＢ２３１に格納する。このように、バッファＡ２３０とバッファＢ２３１には、多重化ストリームのパケット１箇とその入力時刻が対になって格納される。
時刻基準参照値検出器２４０は、バッファＡ２３０に格納されたパケットに時刻基準参照値が含まれるか否かを判断し、判定信号２４１を出力する。ＴＳパケットの場合、
(1)アダプテーションフィールド制御（２ビット）の上位１ビットが「１」であること、
(2)アダプテーションフィールド長の値が１以上であること、
(3)ＰＣＲフラグが「１」であること、
を検出する。上記(1)〜(3)が全て真であるときはＰＣＲを含み、そうでないときはＰＣＲを含まない。
(1)アダプテーションフィールド制御（２ビット）の上位１ビットが「１」であること、
(2)アダプテーションフィールド長の値が１以上であること、
(3)ＰＣＲフラグが「１」であること、
を検出する。上記(1)〜(3)が全て真であるときはＰＣＲを含み、そうでないときはＰＣＲを含まない。
付加情報混合器２５０は、判定信号２４１に従って動作する。判定信号２４１が偽の（時刻基準参照値を含まない）場合には、バッファＢ２３１の時刻情報は破棄し、バッファＡ２３０に含まれるパケットを取り出して、多重化ストリーム送信部２０１に転送する。判定信号２４１が真（時刻基準参照値を含む）の場合には、先ずバッファＢ２３１の時刻情報を基に付加情報パケットを生成して多重化ストリーム送信部２０１に転送し、続いてバッファＡ２３０に含まれるパケットを取り出して多重化ストリーム送信部２０１に転送する。
図４は、付加情報パケットのフォーマットとして、ヌルパケットを使用した場合の例を示す図である。
符号化装置１により生成される一般的なヌルパケットでは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定に従って、ユニット開始表示フィールドおよびスクランブル制御フィールドのいずれも値は「０」である。そこで、付加情報パケットはヌルパケット（１８８バイト）の形態をとりながらも、ユニット開始表示フィールドないしスクランブル制御フィールドのいずれかの値を「１」とすることで、一般的なヌルパケットとの区別を可能にする。ここでは、スクランブル制御フィールドの上位１ビットを「１」としている。そして、ヌルパケットのペイロード部に、バッファＢ２３１から読み出した時刻情報（基本部および拡張部）を収容する。
符号化装置１により生成される一般的なヌルパケットでは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定に従って、ユニット開始表示フィールドおよびスクランブル制御フィールドのいずれも値は「０」である。そこで、付加情報パケットはヌルパケット（１８８バイト）の形態をとりながらも、ユニット開始表示フィールドないしスクランブル制御フィールドのいずれかの値を「１」とすることで、一般的なヌルパケットとの区別を可能にする。ここでは、スクランブル制御フィールドの上位１ビットを「１」としている。そして、ヌルパケットのペイロード部に、バッファＢ２３１から読み出した時刻情報（基本部および拡張部）を収容する。
図５は、図４に示す付加情報パケットと、時刻基準参照値を含むパケットとの順序関係を示す配置図である。
付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケットとの関係は、図５に示すように、付加情報パケット、時刻基準参照値を含むパケットの順序で連続して伝送される。
一連の動作が終了したならば、再び多重化ストリーム受取器２２０から１箇のパケットをバッファＡ２３０に格納し、同様の処理を繰り返し行う。多重化ストリーム送信部２０１は、多重化ストリームのパケットを通信路符号化してディジタル伝送網３に送り出す。
付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケットとの関係は、図５に示すように、付加情報パケット、時刻基準参照値を含むパケットの順序で連続して伝送される。
一連の動作が終了したならば、再び多重化ストリーム受取器２２０から１箇のパケットをバッファＡ２３０に格納し、同様の処理を繰り返し行う。多重化ストリーム送信部２０１は、多重化ストリームのパケットを通信路符号化してディジタル伝送網３に送り出す。
図６は、本発明の受信装置の具体的な構成図である。
図６においても、網共通クロック４１１はディジタル伝送網３（具体的には、ＡＴＭ網）から供給され、多重化ストリーム受信部４０１を通じて得られるものとする。同期計時器４１０は、この網共通クロック４１１に同期して、ＰＣＲと同一の時間解像度である２７ＭＨｚで計時を行うものである。
受信装置４のうちの時刻基準参照値補正部４０２は、バッファ４３０、付加情報パケット検出器４４０、多重化ストリーム送出器４８０、入力スイッチ４２０、出力スイッチ４７０、時刻基準参照値読出器４６１、時刻基準参照値補正器４６３、時刻基準参照値書戻器４６４、時刻差分演算器４５０、同期計時器４１０、および時刻情報レジスタ４４２から構成される。
図６においても、網共通クロック４１１はディジタル伝送網３（具体的には、ＡＴＭ網）から供給され、多重化ストリーム受信部４０１を通じて得られるものとする。同期計時器４１０は、この網共通クロック４１１に同期して、ＰＣＲと同一の時間解像度である２７ＭＨｚで計時を行うものである。
受信装置４のうちの時刻基準参照値補正部４０２は、バッファ４３０、付加情報パケット検出器４４０、多重化ストリーム送出器４８０、入力スイッチ４２０、出力スイッチ４７０、時刻基準参照値読出器４６１、時刻基準参照値補正器４６３、時刻基準参照値書戻器４６４、時刻差分演算器４５０、同期計時器４１０、および時刻情報レジスタ４４２から構成される。
図７は、図６における同期計時器の詳細構成図である。
図３の同期計時器２１０とほぼ同様の動作を行うが、「初期セット」機構を持つ点のみが図３と異なる。外部から初期セット４４３の値が与えられると、クロックカウンタの基本部４１７ｂに該当値がセットされる。ただし、拡張部４１７ｅにはセットされない。
図３の同期計時器２１０とほぼ同様の動作を行うが、「初期セット」機構を持つ点のみが図３と異なる。外部から初期セット４４３の値が与えられると、クロックカウンタの基本部４１７ｂに該当値がセットされる。ただし、拡張部４１７ｅにはセットされない。
図８は、図６の時刻基準参照値補正部における処理フローチャートである。
バッファ４３０は、多重化ストリームパケットが１箇だけ格納できる容量を持っている（新たなパケットの入力により、バッファの内容は上書きされる）。また、入力スイッチ４２０および出力スイッチ４７０は、スイッチを閉じる（オンにする）毎に多重化ストリームパケットを１箇ずつ入出力する機能を有する。
送信装置２よりディジタル伝送網３を経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信部４０１で通信路復号化される。このようにして得られた多重化ストリームは、先ず入力スイッチ４２０が閉じられ、１箇のパケットがバッファ４３０に導かれる（ステップＳ１）。次に、付加情報パケット検出器４４０は、バッファ４３０に格納されたパケットが付加情報パケットか否かを判別する（ステップＳ２）。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されたヌルパケットを使用する本例においては、当該パケットがヌルパケットであり、かつスクランブル制御フィールドの上位１ビットが「１」であれば、付加情報パケットと判断される。
バッファ４３０は、多重化ストリームパケットが１箇だけ格納できる容量を持っている（新たなパケットの入力により、バッファの内容は上書きされる）。また、入力スイッチ４２０および出力スイッチ４７０は、スイッチを閉じる（オンにする）毎に多重化ストリームパケットを１箇ずつ入出力する機能を有する。
送信装置２よりディジタル伝送網３を経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信部４０１で通信路復号化される。このようにして得られた多重化ストリームは、先ず入力スイッチ４２０が閉じられ、１箇のパケットがバッファ４３０に導かれる（ステップＳ１）。次に、付加情報パケット検出器４４０は、バッファ４３０に格納されたパケットが付加情報パケットか否かを判別する（ステップＳ２）。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されたヌルパケットを使用する本例においては、当該パケットがヌルパケットであり、かつスクランブル制御フィールドの上位１ビットが「１」であれば、付加情報パケットと判断される。
バッファ４３０の内容が付加情報パケットでない場合には、出力スイッチ４７０が閉じられ、バッファ４３０に格納されたパケットを取り出して多重化ストリーム送出器４８０に伝達し（ステップＳ３）、一連の動作を終了する。
バッファＡ４３０の内容が付加情報パケットの場合には、付加情報パケット検出器４４０はバッファ４３０に格納されたパケットから時刻情報を読み出し、基本部と拡張部をそれぞれ時刻情報レジスタ４４２に格納する（ステップＳ４）。
なお、受信装置４が稼動し始めてから初めて到着した付加情報パケットであった場合に限り（ステップＳ５）、クロックカウンタの「初期セット」を行う（ステップＳ６）。すなわち、時刻情報レジスタ４４２のうち基本部の値を、クロックカウンタの基本部４１７ｂにセットして、一連の動作を終了する。
バッファＡ４３０の内容が付加情報パケットの場合には、付加情報パケット検出器４４０はバッファ４３０に格納されたパケットから時刻情報を読み出し、基本部と拡張部をそれぞれ時刻情報レジスタ４４２に格納する（ステップＳ４）。
なお、受信装置４が稼動し始めてから初めて到着した付加情報パケットであった場合に限り（ステップＳ５）、クロックカウンタの「初期セット」を行う（ステップＳ６）。すなわち、時刻情報レジスタ４４２のうち基本部の値を、クロックカウンタの基本部４１７ｂにセットして、一連の動作を終了する。
既に「初期セット」作業が済んでいる場合には、入力スイッチ４２０が閉じられ、多重化ストリーム受信部４０１から得られる次のパケット１箇をバッファ４３０に格納する（ステップＳ７）。図５に示すように、付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケットは連続しているから、バッファ４３０に格納されたパケットは時刻基準参照値を含んでいる。
ただし、ディジタル伝送網３の伝送損失によるパケットロスが原因で、付加情報パケットに続くパケットに時刻基準参照値が含まれない可能性がある。そのため、時刻基準参照値を含むか否かを確認して（ステップＳ８）、万が一時刻基準参照値が含まれない場合には、ステップＳ９をスキップして時刻基準参照値の補正動作を中止し、出力スイッチ４７０を閉じてバッファ４３０に格納されたパケットを取り出し、多重化ストリーム送出器４８０に伝達して（ステップＳ１０）、一連の動作を終了する。
異常がない場合には、時刻基準参照値を補正するための動作を行う（ステップＳ９）。
ただし、ディジタル伝送網３の伝送損失によるパケットロスが原因で、付加情報パケットに続くパケットに時刻基準参照値が含まれない可能性がある。そのため、時刻基準参照値を含むか否かを確認して（ステップＳ８）、万が一時刻基準参照値が含まれない場合には、ステップＳ９をスキップして時刻基準参照値の補正動作を中止し、出力スイッチ４７０を閉じてバッファ４３０に格納されたパケットを取り出し、多重化ストリーム送出器４８０に伝達して（ステップＳ１０）、一連の動作を終了する。
異常がない場合には、時刻基準参照値を補正するための動作を行う（ステップＳ９）。
時刻基準参照値を補正する動作の詳細な流れを、以下に説明する。
(1)時刻基準参照値読出器４６１は、バッファ４３０に格納されたパケットの時刻基準参照値を読み出して出力する。具体的には、ＴＳパケットのＰＣＲフィールドからＰＣＲの値を読み出す。
(2)時刻差分演算器４５０は、同期計時器４１０より得られる現在時刻４１５の値から、時刻情報レジスタ４４２の値を減算し、差分値４５１として出力する。それぞれの値は基本部と拡張部から構成されるので、差分値の演算は、基本部の１が拡張部の３００に相当することを考慮して行われる。差分値４５１は符号付きの値となって、後述のように、多重化ストリームが伝送中に受けた遅延揺らぎ（２７ＭＨｚの時間解像度で計測した値）に相当する。
(3)時刻基準参照値補正器４６３は、時刻基準参照値４６２の値（具体的には、ＰＣＲの値）に差分値４５１を加算する。
それぞれの値は基本部と拡張部とから構成されるので、この演算も基本部の１が拡張部の３００に相当することを考慮して行われる。これにより、多重化ストリームが伝送中に受けた遅延揺らぎに対応して、時刻基準参照値４６２が補正される。
(1)時刻基準参照値読出器４６１は、バッファ４３０に格納されたパケットの時刻基準参照値を読み出して出力する。具体的には、ＴＳパケットのＰＣＲフィールドからＰＣＲの値を読み出す。
(2)時刻差分演算器４５０は、同期計時器４１０より得られる現在時刻４１５の値から、時刻情報レジスタ４４２の値を減算し、差分値４５１として出力する。それぞれの値は基本部と拡張部から構成されるので、差分値の演算は、基本部の１が拡張部の３００に相当することを考慮して行われる。差分値４５１は符号付きの値となって、後述のように、多重化ストリームが伝送中に受けた遅延揺らぎ（２７ＭＨｚの時間解像度で計測した値）に相当する。
(3)時刻基準参照値補正器４６３は、時刻基準参照値４６２の値（具体的には、ＰＣＲの値）に差分値４５１を加算する。
それぞれの値は基本部と拡張部とから構成されるので、この演算も基本部の１が拡張部の３００に相当することを考慮して行われる。これにより、多重化ストリームが伝送中に受けた遅延揺らぎに対応して、時刻基準参照値４６２が補正される。
なお、これに加えて、時刻基準参照値補正器４６３は、時刻基準参照値４６２から常に一定の値を減算する機能が追加されてもよい。これは、復号装置５において、デコーダ５０１〜５０３のバッファに滞留するストリームの量を増加し、バッファのアンダーランを生じ難くする作用がある。この作用について、以下に説明する。
映像、音声など複数のメディア情報が多重化されたストリームでは、複数メディアを同期再生するために、それぞれのメディア情報を復号、ないし提示するタイミングを指定したタイムスタンプが存在する。例えば、ＭＰＥＧ−２ストリームでは、復号タイミングであるＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）、および提示タイミングであるＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）が、映像情報や音声情報のそれぞれに付加される。
映像、音声など複数のメディア情報が多重化されたストリームでは、複数メディアを同期再生するために、それぞれのメディア情報を復号、ないし提示するタイミングを指定したタイムスタンプが存在する。例えば、ＭＰＥＧ−２ストリームでは、復号タイミングであるＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）、および提示タイミングであるＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）が、映像情報や音声情報のそれぞれに付加される。
ＭＰＥＧ−２復号装置５のクロックカウンタ５０６（図１４参照）には、時刻基準参照値ＰＣＲを基に再生した基準時刻（デコーダのシステムクロック）が存在するが、この基準時刻の値がＤＴＳないしＰＴＳが示す値になった瞬間に、該当する映像情報および音声情報を復号ないし提示することを意味している。このようにして、例えば人が会話する場面において、口の動きと音声とがずれたりすることなく、複数メディアの同期再生が可能になる。基準時刻（デコーダのシステムクロック）の値がＤＴＳないしＰＴＳが示す値になるまでの期間、多重化ストリームはデコーダ５０１〜５０３のバッファに滞留し、復号の開始を待つ。
ここで、ＰＣＲの値から常に一定値を減算した場合、ＰＣＲの値と、ＤＴＳおよびＰＴＳの値の間隔がより広がることになる。すなわち、基準時刻（デコーダのシステムクロック）の値がＤＴＳないしＰＴＳが示す値になるのを待つために、デコーダ５０１〜５０３のバッファに滞留する多重化ストリームの量がより多くなる。
伝送遅延揺らぎが復号装置５に与える影響として、一つには、これまで述べてきたＰＣＲの揺らぎに起因してシステムクロックが揺らぐ問題、もう一つには、多重化ストリームの到着の一時的な遅れが原因でデコーダ５０１〜５０３のバッファが空になり（バッファアンダーラン）、復号すべきデータが未到着であるため符号化を停止せざるを得なくなる問題がある。ここで、デコーダ５０１〜５０３のバッファに滞留する多重化ストリームの量を増加させれば、バッファアンダーランが起こる可能性をより小さくできる。
このように、ＰＣＲの値から常に一定値を減算することにより、復号装置のバッファアンダーランの可能性を減少させ、その結果として、遅延揺らぎの影響を抑えることができる。
伝送遅延揺らぎが復号装置５に与える影響として、一つには、これまで述べてきたＰＣＲの揺らぎに起因してシステムクロックが揺らぐ問題、もう一つには、多重化ストリームの到着の一時的な遅れが原因でデコーダ５０１〜５０３のバッファが空になり（バッファアンダーラン）、復号すべきデータが未到着であるため符号化を停止せざるを得なくなる問題がある。ここで、デコーダ５０１〜５０３のバッファに滞留する多重化ストリームの量を増加させれば、バッファアンダーランが起こる可能性をより小さくできる。
このように、ＰＣＲの値から常に一定値を減算することにより、復号装置のバッファアンダーランの可能性を減少させ、その結果として、遅延揺らぎの影響を抑えることができる。
(4)時刻基準参照値書戻器４６４は、補正された時刻基準参照値を、バッファ４３０に格納されたパケットの時刻基準参照値フィールド（具体的には、ＴＳパケットのＰＣＲフィールド）に書き戻す。
図８に戻り、最後に、出力スイッチ４７０を閉じてバッファ４３０に格納されたパケットを取り出し、多重化ストリーム送出器４８０に伝達して（ステップＳ１０）、一連の動作を終了する。なお、時刻差分演算器４５０以降、多重化ストリーム送出器４８０からパケットが出力されるまでは、処理時間が一定となる構成（ハードウェアによる構成など）を採用する。
一連の動作が終了したならば、再びステップＳ１に戻り、入力スイッチ４２０から１箇のパケットがバッファ４３０に格納されて、同様の処理を繰り返し行う。
図８に戻り、最後に、出力スイッチ４７０を閉じてバッファ４３０に格納されたパケットを取り出し、多重化ストリーム送出器４８０に伝達して（ステップＳ１０）、一連の動作を終了する。なお、時刻差分演算器４５０以降、多重化ストリーム送出器４８０からパケットが出力されるまでは、処理時間が一定となる構成（ハードウェアによる構成など）を採用する。
一連の動作が終了したならば、再びステップＳ１に戻り、入力スイッチ４２０から１箇のパケットがバッファ４３０に格納されて、同様の処理を繰り返し行う。
図９は、本発明における時刻基準参照値から遅延揺らぎの影響が補正される仕組みの説明図である。
図９において、例えば時刻情報が「１００：１０」と表記されている場合には、時刻情報の基本部が１００、拡張部が１０であることを意味している。
図９（Ａ）は、１つ目の付加情報パケットが送られた場合を示している。
いま、図９（Ａ）において、送信側のクロックカウンタ２１２が‘１００：０’の時に、ＰＣＲの値‘０：０’を含むＴＳパケットが入力されたとする。その結果、ディジタル伝送網３上では、「‘１００：０’」の付加情報パケットと、ＰＣＲ「‘０：０’」を含むＴＳパケットの２つが伝送される。
受信側では、最初に受けた付加情報パケットであるから、クロックカウンタ４１２の基本部に「‘１００’」を初期セットする（４４３）。クロックカウンタ４１２の拡張部は、その構造上、網共通クロックを２１６分周した９０ｋＨｚによりリセットされることが決定されているため、拡張部を初期セットすることはできない。ここでは、初期セットを行った際の拡張部の値がたまたま１０であったとする。この影響については後述する。
クロックカウンタ４１２の基本部は、初期セットされた値‘１００’を起点とし、網共通クロック４１１を２１６分周した９０ｋＨｚによってカウントアップされる。ＰＣＲ「‘０：０’」を含むＴＳパケットは、そのまま復号装置５へ出力される。
図９において、例えば時刻情報が「１００：１０」と表記されている場合には、時刻情報の基本部が１００、拡張部が１０であることを意味している。
図９（Ａ）は、１つ目の付加情報パケットが送られた場合を示している。
いま、図９（Ａ）において、送信側のクロックカウンタ２１２が‘１００：０’の時に、ＰＣＲの値‘０：０’を含むＴＳパケットが入力されたとする。その結果、ディジタル伝送網３上では、「‘１００：０’」の付加情報パケットと、ＰＣＲ「‘０：０’」を含むＴＳパケットの２つが伝送される。
受信側では、最初に受けた付加情報パケットであるから、クロックカウンタ４１２の基本部に「‘１００’」を初期セットする（４４３）。クロックカウンタ４１２の拡張部は、その構造上、網共通クロックを２１６分周した９０ｋＨｚによりリセットされることが決定されているため、拡張部を初期セットすることはできない。ここでは、初期セットを行った際の拡張部の値がたまたま１０であったとする。この影響については後述する。
クロックカウンタ４１２の基本部は、初期セットされた値‘１００’を起点とし、網共通クロック４１１を２１６分周した９０ｋＨｚによってカウントアップされる。ＰＣＲ「‘０：０’」を含むＴＳパケットは、そのまま復号装置５へ出力される。
次に、図９（Ｂ）は、２つ目の付加情報パケットが送られた場合を示している。図９（Ｂ）においては、送信側のクロックカウンタ２１２が‘２００：０’の時に、ＰＣＲ‘１００：０’を含むＴＳパケットが入力されたとする。その結果、ディジタル伝送網３上では「‘２００：０’」の付加情報パケットと、ＰＣＲ「‘１００：０’」を含むＴＳパケットの２つが伝送される。ここで、ディジタル伝送網３上の遅延揺らぎにより、パケットの到着が１０：０の時間遅れたとする。
この場合、ＰＣＲが「‘１００：０’」のままＴＳパケットを復号装置５へ転送すると、復号装置５が遅延揺らぎの影響を受ける。従って、遅延揺らぎを補正するためには、パケットの到着が遅れた分を補正し、ＰＣＲに１０：０を加えて「‘１１０：０’」として復号装置５へ転送しなければならない。
さて、パケットの到着が１０：０遅れたため、クロックカウンタ４１２の値は‘２１０：１０’になっている。その結果、時刻差分演算器４５０は、クロックカウンタ４１２の値から付加情報パケットの値を減算し、値‘１０：１０’を得る。時刻基準参照値補正器４６３は、読み出したＰＣＲの値‘１００：０’に‘１０：１０’を加算して‘１１０：１０’とし、書き戻す。このようにして、遅延揺らぎ分を補正した時刻基準参照値が、復号装置５へ伝達される。
この場合、ＰＣＲが「‘１００：０’」のままＴＳパケットを復号装置５へ転送すると、復号装置５が遅延揺らぎの影響を受ける。従って、遅延揺らぎを補正するためには、パケットの到着が遅れた分を補正し、ＰＣＲに１０：０を加えて「‘１１０：０’」として復号装置５へ転送しなければならない。
さて、パケットの到着が１０：０遅れたため、クロックカウンタ４１２の値は‘２１０：１０’になっている。その結果、時刻差分演算器４５０は、クロックカウンタ４１２の値から付加情報パケットの値を減算し、値‘１０：１０’を得る。時刻基準参照値補正器４６３は、読み出したＰＣＲの値‘１００：０’に‘１０：１０’を加算して‘１１０：１０’とし、書き戻す。このようにして、遅延揺らぎ分を補正した時刻基準参照値が、復号装置５へ伝達される。
ここで、正しくは「‘１１０：０’」として復号装置５へ転送されるべきところを、「‘１１０：１０’」に書き換えられてしまったのは、図９（Ａ）においてクロックカウンタ４１２の拡張部をセットしていない影響である。しかしながら、図９（Ｃ）に示すように、２つ目以降の全ての付加情報パケットの処理において、この誤差は一定値で持続する。誤差が常に一定値であることから、遅延揺らぎの除去という本発明の目的では、２つ目以降の処理においてこの誤差が悪影響を及ぼすことはない。
なお、以上の説明においては、符号化装置１内部の発振器によって生成されるＰＣＲと、同期計時器２１０により生成される現在時刻が、双方とも正確に２７ＭＨｚであることが前提となっている。しかしながら、実際にはこれらは正確な２７ＭＨｚではなく、若干の誤差を含むことが考えられる。以下に、この影響について述べる。
ＡＴＭ網で供給される網共通クロックは、原子時計などの信頼性の高いクロック供給源を持ったＡＴＭ網の使用を前提とし、ほぼ正確な２７ＭＨｚが得られるものとする。これに対して、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定においては、符号化装置の持つ発振器は±３０ｐｐｍ、すなわち２７ＭＨｚ±８１０Ｈｚ以内の偏差が許容されている。
ＡＴＭ網で供給される網共通クロックは、原子時計などの信頼性の高いクロック供給源を持ったＡＴＭ網の使用を前提とし、ほぼ正確な２７ＭＨｚが得られるものとする。これに対して、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定においては、符号化装置の持つ発振器は±３０ｐｐｍ、すなわち２７ＭＨｚ±８１０Ｈｚ以内の偏差が許容されている。
いま、符号化装置の持つ発振器の偏差が、規定内で最大の２７ＭＨｚ±８１０Ｈｚであったとする。このとき、本発明の装置において、ｊ（秒）の遅延揺らぎが起き、ＰＣＲの値をｊ（秒）だけ書き換えたとすると、書き換えたＰＣＲの値に含まれる誤差は（８１０／２７×１０６）×ｊ（秒）となる。
この誤差を、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定である±０．５μｓｅｃ以内に抑えるためには、
（８１０／（２７×１０６））×ｊ≦０．５×１０−６
ｊ≦０．０１６
となり、１６ミリ秒以内の遅延揺らぎに対しては、本発明による方式でＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定を満たす遅延揺らぎ吸収が可能である。
この誤差を、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定である±０．５μｓｅｃ以内に抑えるためには、
（８１０／（２７×１０６））×ｊ≦０．５×１０−６
ｊ≦０．０１６
となり、１６ミリ秒以内の遅延揺らぎに対しては、本発明による方式でＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定を満たす遅延揺らぎ吸収が可能である。
なお、１６ミリ秒以内の遅延揺らぎを起こす網においても、多重化ストリーム受信部４０１と、時刻基準参照値補正部４０２との間に、例えば前述のアダプティブクロック方式に基づく遅延揺らぎ吸収機構を設けることができる。アダプティブクロック方式によって遅延揺らぎを数百マイクロ秒まで平滑化し、続いて本発明による時刻基準参照値補正部４０２でＰＣＲの値を書き換えることにより、大きな遅延揺らぎを起こす網においても、本発明による方式を適用することができる。
上記の実施例では、一つの符号化装置１から供給される一本の多重化ストリームを、一つの復号装置５に供給する系について記述したが、実際の送信装置２および受信装置４においては、符号化装置１および復号装置５を接続するコネクタを複数設け、複数本の多重化ストリームを伝送できるようにする場合も考えられる。その際に、複数本の多重化ストリームそれぞれに対して遅延揺らぎ補正機能を提供するため、一般的には上述した付加情報重畳部２０２および時刻基準参照値補正部４０２を複数持つ必要がある。しかしながら、本発明においては、同期計時器２１０および４１０は各装置に１つだけあればよく、その分ハードウェアコストを抑えることができる。
さらに、同期計時器２１０および４１０が、多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値に同期して動作する構成をとった場合（例えば、最初に得た時刻基準参照値をクロックカウンタ２１２および４１２にセットする等）、多重化ストリームにおいて時刻基準参照値が途切れたり不連続になったりすると、遅延揺らぎ吸収動作を中止して、同期計時器２１０および４１０を再同期しなければならない。さらに、複数チャネルに複数の時刻基準参照値を持つ多重化ストリームの場合には、そのそれぞれを識別して（例えば、ＴＳパケットのパケットＩＤ番号で識別して）、個別の処理を行わなくてはならない。
これに対して、本発明における同期計時器２１０および４１０は、多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値とは独立して動作するため、多重化ストリームにおいて時刻基準参照値が不連続となった場合にも、遅延揺らぎ吸収動作を継続することができる。また、複数チャネルに複数の時刻基準参照値が存在する多重化ストリームであっても、ＩＤ番号などによって個別のチャネルを区別する必要がなく、遅延揺らぎ補正を一括して処理できる。
これに対して、本発明における同期計時器２１０および４１０は、多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値とは独立して動作するため、多重化ストリームにおいて時刻基準参照値が不連続となった場合にも、遅延揺らぎ吸収動作を継続することができる。また、複数チャネルに複数の時刻基準参照値が存在する多重化ストリームであっても、ＩＤ番号などによって個別のチャネルを区別する必要がなく、遅延揺らぎ補正を一括して処理できる。
（第２の実施例）
図１０は、本発明の第２の実施例を示す付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケットとの位置関係図である。
図１０と第１の実施例の図５とを比較すると、図２の付加情報混合器２５０から出力されるパケットの送信順序が逆順となっている。すなわち、時刻基準参照値を含むパケット、付加情報パケット、の順序で送信されるものとする。
図１０は、本発明の第２の実施例を示す付加情報パケットと時刻基準参照値を含むパケットとの位置関係図である。
図１０と第１の実施例の図５とを比較すると、図２の付加情報混合器２５０から出力されるパケットの送信順序が逆順となっている。すなわち、時刻基準参照値を含むパケット、付加情報パケット、の順序で送信されるものとする。
図１１は、本発明の第２の実施例を示す受信装置の構成図である。
図１１と第１の実施例の図６に示した受信装置４とを比較すると、次の３点のみが異なっている。すなわち、
（ａ）多重化ストリームパケットを格納するバッファを、バッファＡ４３０およびバッファＢ４３１の２つに増設したこと、
（ｂ）入力スイッチ４２０および出力スイッチ４３０に、上記の２つのバッファを切り替えてパケット入出力するための選択機能を追加したこと、
（ｃ）付加情報パケットフィルタ４７５を設置したこと、このフィルタは、バッファＡ４３０から出力されるパケットが付加情報パケットか否かを判定し、付加情報パケットであれば当該パケットを破棄する機能を持つ。
図１１と第１の実施例の図６に示した受信装置４とを比較すると、次の３点のみが異なっている。すなわち、
（ａ）多重化ストリームパケットを格納するバッファを、バッファＡ４３０およびバッファＢ４３１の２つに増設したこと、
（ｂ）入力スイッチ４２０および出力スイッチ４３０に、上記の２つのバッファを切り替えてパケット入出力するための選択機能を追加したこと、
（ｃ）付加情報パケットフィルタ４７５を設置したこと、このフィルタは、バッファＡ４３０から出力されるパケットが付加情報パケットか否かを判定し、付加情報パケットであれば当該パケットを破棄する機能を持つ。
図１２は、図１１における受信装置の動作フローチャートである。
送信装置２よりディジタル伝送網３を経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信部４０１で通信路復号化される。このようにして得られた多重化ストリームは、先ず入力スイッチ４２０が閉じられ、１箇のパケットがバッファ４３０に導かれる（ステップＳ２１）。次に、付加情報パケット検出器４４０は、バッファ４３０に格納されたパケットが時刻基準参照値を含むか否かを判別する（ステップＳ２２）。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されたヌルパケットを使用する本例においては、当該パケットがヌルパケットであり、かつスクランブル制御フィールドの上位１ビットが「１」であれば、付加情報パケットと判断される。付加情報パケットの場合には、バッフア４３０からパケットを出力し、フィルタ４７５で破棄される（ステップＳ２３）。
送信装置２よりディジタル伝送網３を経由して到着した信号は、多重化ストリーム受信部４０１で通信路復号化される。このようにして得られた多重化ストリームは、先ず入力スイッチ４２０が閉じられ、１箇のパケットがバッファ４３０に導かれる（ステップＳ２１）。次に、付加情報パケット検出器４４０は、バッファ４３０に格納されたパケットが時刻基準参照値を含むか否かを判別する（ステップＳ２２）。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１に規定されたヌルパケットを使用する本例においては、当該パケットがヌルパケットであり、かつスクランブル制御フィールドの上位１ビットが「１」であれば、付加情報パケットと判断される。付加情報パケットの場合には、バッフア４３０からパケットを出力し、フィルタ４７５で破棄される（ステップＳ２３）。
続くパケットをバッファＢ４３１に格納する（ステップＳ２４）。付加情報パケット検出器４４０は、バッファＢ４３１の内容が付加情報パケットか否かを判別する（ステップＳ２５）。付加情報パケットの場合には、付加情報パケット検出器４４０はバッファ４３１に格納されたパケットから時刻情報を読み出し、基本部と拡張部をそれぞれ時刻情報レジスタ４４２に格納する（ステップＳ２８）。付加情報パケットでない場合には、バッファＡ４３０からパケットを出力する（Ｓ２６）とともに、バッファＢ４３１からもパケットを出力する（ステップＳ２７）。受信装置４が稼動し始めてから初めて到着した付加情報パケットであった場合に限り（ステップＳ２９）、クロックカウンタ４１２に時刻情報レジスタ４４２のうちの基本部の値を初期セットする（ステップＳ３０）。付加情報パケットでない場合には、時刻基準参照値の補正動作を行う（ステップＳ３１）。
次に、バッファＡ４３０からパケットを出力する（ステップＳ３２）。
次に、バッファＡ４３０からパケットを出力する（ステップＳ３２）。
（第３の実施例）
図１３は、本発明の第３の実施例を示す送信装置の一部の構成図である。
本実施例においては、第１の実施例および第２の実施例の図２と比較して、多重化ストリーム受取器２２０とバッファＡ２３０との間に、違反パケットフィルタ２２５を設置する点のみが異なっている。
違反パケットフィルタ２２５は、符号化装置１から入力された多重化ストリームパケットの中に、付加情報パケットと混同するようなパケットが存在した場合、当該パケットを強制的に書き換える機能を持っている。
図１３は、本発明の第３の実施例を示す送信装置の一部の構成図である。
本実施例においては、第１の実施例および第２の実施例の図２と比較して、多重化ストリーム受取器２２０とバッファＡ２３０との間に、違反パケットフィルタ２２５を設置する点のみが異なっている。
違反パケットフィルタ２２５は、符号化装置１から入力された多重化ストリームパケットの中に、付加情報パケットと混同するようなパケットが存在した場合、当該パケットを強制的に書き換える機能を持っている。
一例として、第１の実施例および第２の実施例の図４と同様に、付加情報パケットとして、スクランブル制御フィールド上位１ビットを「１」としたヌルパケットを使用する場合を挙げる。ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定に従い、符号化装置１が出力するヌルパケットのスクランブル制御フィールドは‘００’である。しかし、符号化装置１がＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１の規定に反して、スクランブル制御フィールドが‘００’ではないヌルパケットを生成する可能性も考えられる。この場合、受信装置４において付加情報パケットとの区別が不可能となり、装置の動作が異常となる。
そこで、違反パケットフィルタ２２５は、スクランブル制御フィールドが‘００’ではないヌルパケットが符号化装置１から入力された場合には、当該フィールドを強制的に‘００’に書き換える。これにより、受信装置４における付加情報パケットとの混同を防ぎ、装置を安定に動作させることができる。
なお、第３の実施例において、送信装置の他の動作については、第１および第２の実施例と同様であるので、説明を省略する。
そこで、違反パケットフィルタ２２５は、スクランブル制御フィールドが‘００’ではないヌルパケットが符号化装置１から入力された場合には、当該フィールドを強制的に‘００’に書き換える。これにより、受信装置４における付加情報パケットとの混同を防ぎ、装置を安定に動作させることができる。
なお、第３の実施例において、送信装置の他の動作については、第１および第２の実施例と同様であるので、説明を省略する。
１：符号化装置、２：送信装置、３：ディジタル伝送網、４：受信装置、５：復号装置、２０１：多重化ストリーム送信部、２０２：付加情報重畳部、４０１：多重化ストリーム受信部、４０２：時刻基準参照値補正部、２１０：同期計時器、２１１：網共通クロック、２２０：多重化ストリーム受取器、２３０，２３１：バッファＡ，Ｂ、２４０：時刻基準参照値検出器、２５０：付加情報混合器、２２２：スイッチ、２２１：受信タイミングパルス、２１２：分周器、２２３：現在時刻、２１７ｂ：クロックカウンタ（基本部）、２１７ｅ：クロックカウンタ（拡張部）、２１８ｂ：時刻情報（基本部）、２１８ｅ：時刻情報（拡張部）、４１１：網共通クロック、４１０：同期計時器、４４２：時刻情報レジスタ、４４１：時刻情報、４４０：付加情報パケット検出器、４３０：バッファ、４２０：入力スイッチ、４７０：出力スイッチ、４８０：多重化ストリーム送出器、４６１：時刻基準参照値読出器、４６２：時刻基準参照値、４６３：時刻基準参照値補正器、４６４：時刻基準参照値書戻器、４５０：時刻差分演算器、４４３：初期セット、４５１：差分値、４１５：現在時刻、４１２：分周器、４１７ｂ：クロックカウンタ（基本部）、４１７ｅ：クロックカウンタ（拡張部）、４１３：発振器、４１４，４１６：カウントアップ、４１８ｂ：時刻情報（基本部）、４１８ｅ：時刻情報（拡張部）、４７５：付加情報パケットフィルタ、４３１：バッファＢ、２２５：違反パケットフィルタ。
Claims (7)
- 一つ以上のディジタル信号のビットストリームがパケット化されて時分割多重化され、かつ時刻基準参照値が付加された多重化ストリームをディジタル伝送網を介して伝送するストリーム送信装置において、
受信装置と共通のクロック信号をカウントして動作する同期計時器と、
時刻基準参照値を含むパケットの到来時刻を前記同期計時器から取得し、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１で規定されるヌルパケットの形態であるがユニット開始表示フィールドもしくはスクランブル制御フィールドのいずれかの値が１でペイロード部に前記到来時刻を格納した付加情報パケットを生成し、該付加情報パケットを、前記時刻基準参照値を含むパケットと連続で送信する付加情報生成手段と
を具備することを特徴とするストリーム送信装置。 - 一つ以上のディジタル信号のビットストリームがパケット化されて時分割多重化され、かつ時刻基準参照値が付加された多重化ストリームをディジタル伝送網を介して受信するストリーム受信装置において、
送信装置と共通のクロック信号をカウントして動作する同期計時器と、
送信装置から送信されたパケットから、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１で規定されるヌルパケットの形態であるがユニット開始表示フィールドもしくはスクランブル制御フィールドのいずれかの値が１でペイロード部に前記時刻基準参照値を含むパケットの到来時刻を格納した付加情報パケットを検出して当該到来時刻を読み出した後、当該パケットを破棄する付加情報読み出し手段と、
時刻基準参照値を含むパケットを検出して、時刻基準参照値を読み出す時刻基準参照値読み出し手段と、
前記付加情報読み出し手段から得た到来時刻と前記同期計時器から取得した時刻の差分を演算する時刻差分演算手段と、
該時刻差分演算手段で得た差分値を、前記時刻基準参照値に加算することで遅延揺らぎの影響を補正する時刻基準参照値補正手段と、
補正した時刻基準参照値をパケットに書き戻して出力する時刻基準参照値書き戻し手段とを備えることを特徴とするストリーム受信装置。 - 請求項１に記載のストリーム送信装置であって、
前記同期計時器が使用する共通のクロック信号は、網共通クロック信号を用いることを特徴とするストリーム送信装置。 - 請求項２に記載のストリーム受信装置であって、
前記同期計時器が使用する共通のクロック信号は、網共通クロック信号を用いることを特徴とするストリーム受信装置。 - 請求項１もしくは請求項３のいずれかに記載のストリーム送信装置であって、
符号化装置から出力される前記多重化ストリーム中の付加情報パケットを示すビット列を含むパケットを検出し、当該パケットにおける付加情報パケットを示すビット列を書き換えるパケットフィルタ手段を備えたことを特徴とするストリーム送信装置。 - 一つ以上のディジタル信号のビットストリームがパケット化されて時分割多重されるとともに、時刻基準参照値が付加された多重化ストリームをディジタル伝送網を介して伝送するストリーム送受信方法において、
送信装置および受信装置の双方に備えられた同期計時器が、共通のクロック信号をカウントして動作し、
送信装置では、時刻基準参照値を含むパケットの到来時刻を前記同期計時器から取得し、ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１で規定されるヌルパケットの形態であるがユニット開始表示フィールドもしくはスクランブル制御フィールドのいずれかの値が１でペイロード部に前記到来時刻を格納した付加情報パケットを生成し、該付加情報パケットを、前記時刻基準参照値を含むパケットと連続で送信し、
受信装置では、前記付加情報パケットを検出して前記到来時刻を読み出した後、当該付加情報パケットを破棄し、かつ時刻基準参照値を含むパケットを検出して、該時刻基準参照値を読み出し、前記読み出した到来時刻と同期計時器から取得した時刻の差分を演算し、該差分値を時刻基準参照値に加算することで、遅延揺らぎの影響を補正し、補正した時刻基準参照値をパケットに書き戻して出力することにより、ディジタル伝送網で生じた伝送遅延の揺らぎに対応して、受信した多重化ストリームに含まれる時刻基準参照値を修正することを特徴とするストリーム送受信方法。 - 請求項６に記載のストリーム送受信方法であって、
前記同期計時器は基本部と拡張部からなり、
基本部は、共通のクロック信号、ないしそれを一定値で分周した分周信号によりカウントアップされ、
拡張部は、内蔵された発振器によりカウントアップされ、前記基本部をカウントアップする信号と同一の信号によりリセットされることを特徴とするストリーム送受信方法。
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