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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022030658
(43)【公開日】2022-02-18
(54)【発明の名称】信号伝送装置
(51)【国際特許分類】
H03M 7/40 20060101AFI20220210BHJP
H04N 21/2383 20110101ALI20220210BHJP
H03M 7/30 20060101ALN20220210BHJP
【ＦＩ】
H03M7/40
H04N21/2383
H03M7/30 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020134800
(22)【出願日】2020-08-07
(71)【出願人】
【識別番号】000114226
【氏名又は名称】ミハル通信株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100144749
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 正英
(74)【代理人】
【識別番号】100076369
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 正治
(72)【発明者】
【氏名】三輪 昌寛
(72)【発明者】
【氏名】田原 雅史
(72)【発明者】
【氏名】山野 直樹
【テーマコード（参考）】
5C164
5J064
【Ｆターム（参考）】
5C164GA03
5C164SB23P
5C164SB41S
5C164UB23S
5C164YA21
5J064AA02
5J064BA09
5J064BC16
5J064BC26
5J064BD02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】通信回線で伝送される高周波信号を、高いデータ圧縮率で圧縮しても信号品質の劣化が少なく、伝送路中にデータの損失が生じても伸長可能な可逆圧縮技術を提供する。
【解決手段】圧縮伸長手段を含む送受信システムにおいて、送信側は、送信する高周波信号をデジタル化するアナログデジタル変換手段、デジタル化されたデジタル信号から生成されるサンプルデータが示す振幅値の出現偏りに基づいて当該振幅値の量子化に用いる圧縮量を決定する圧縮量決定手段、決定された圧縮量に基づいてサンプルデータを圧縮して圧縮データを生成する圧縮手段及び圧縮データを伝送する伝送手段を備える。圧縮手段は、サンプルデータが示す振幅値に基づいて振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定したビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮し、圧縮データを生成する。
【選択図】図３
【解決手段】圧縮伸長手段を含む送受信システムにおいて、送信側は、送信する高周波信号をデジタル化するアナログデジタル変換手段、デジタル化されたデジタル信号から生成されるサンプルデータが示す振幅値の出現偏りに基づいて当該振幅値の量子化に用いる圧縮量を決定する圧縮量決定手段、決定された圧縮量に基づいてサンプルデータを圧縮して圧縮データを生成する圧縮手段及び圧縮データを伝送する伝送手段を備える。圧縮手段は、サンプルデータが示す振幅値に基づいて振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定したビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮し、圧縮データを生成する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信側から受信側へ伝送路を介して高周波信号を送信する信号伝送装置において、
送信側は受信側へ送信する高周波信号をデジタル化するアナログデジタル変換手段と、デジタル化されたデジタル信号からサンプルデータ生成手段によって生成されるサンプルデータが示す振幅値の出現偏りに基づいて当該振幅値の量子化に用いる圧縮量を決定する圧縮量決定手段と、決定された圧縮量に基づいて前記サンプルデータを圧縮することで前記送信側に送信すべき圧縮データを生成する圧縮手段と、生成された圧縮データを伝送する伝送手段を備え、
前記圧縮手段は、前記サンプルデータが示す振幅値に基づいて当該振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定されたビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮して前記受信側に送信すべき圧縮データを生成し、
受信側は、送信側から受信した圧縮データを伸長／解凍するする伸長手段と、当該伸長手段で伸長したデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号として生成する生成手段とを備え、
前記伸長手段は、前記送信側の位置情報決定手段で決定されたビット位置情報をもとに伸長開始位置を特定し、伸長開始位置特定手段によって特定された位置から圧縮データを伸長し、伸長されたデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号としてのアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする信号伝送装置。
送信側は受信側へ送信する高周波信号をデジタル化するアナログデジタル変換手段と、デジタル化されたデジタル信号からサンプルデータ生成手段によって生成されるサンプルデータが示す振幅値の出現偏りに基づいて当該振幅値の量子化に用いる圧縮量を決定する圧縮量決定手段と、決定された圧縮量に基づいて前記サンプルデータを圧縮することで前記送信側に送信すべき圧縮データを生成する圧縮手段と、生成された圧縮データを伝送する伝送手段を備え、
前記圧縮手段は、前記サンプルデータが示す振幅値に基づいて当該振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定されたビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮して前記受信側に送信すべき圧縮データを生成し、
受信側は、送信側から受信した圧縮データを伸長／解凍するする伸長手段と、当該伸長手段で伸長したデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号として生成する生成手段とを備え、
前記伸長手段は、前記送信側の位置情報決定手段で決定されたビット位置情報をもとに伸長開始位置を特定し、伸長開始位置特定手段によって特定された位置から圧縮データを伸長し、伸長されたデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号としてのアナログ信号に変換する、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項2】
請求項１記載の信号伝送装置において、
圧縮手段は、振幅の大きさに対して不要なビットを圧縮する信号処理し、圧縮したビット数を先頭に示すことで、先頭から次の信号の位置を特定し、伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにする、
ことを特徴とする信号伝送装置。
圧縮手段は、振幅の大きさに対して不要なビットを圧縮する信号処理し、圧縮したビット数を先頭に示すことで、先頭から次の信号の位置を特定し、伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにする、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項3】
請求項２記載の信号伝送装置において、
伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにする、
ことを特徴とする信号伝送装置。
伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにする、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項4】
請求項２記載の信号伝送装置において、
不要なビットが、上位ビットである、
ことを特徴とする信号伝送装置。
不要なビットが、上位ビットである、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の信号伝送装置において、
送信側は、圧縮手段によって圧縮されたデジタルデータをイーサネットフォーマットに変換するフォーマット変換手段と、前記フォーマット変換手段によってフォーマット変換されたパケットデータを伝送する伝送手段を備え、
受信側は、前記伝送手段から受信した前記パケットデータを圧縮されたデジタルデータに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段から出力されたデジタルデータ信号を伸長／解凍する伸長手段を備えた、
ことを特徴とする信号伝送装置。
送信側は、圧縮手段によって圧縮されたデジタルデータをイーサネットフォーマットに変換するフォーマット変換手段と、前記フォーマット変換手段によってフォーマット変換されたパケットデータを伝送する伝送手段を備え、
受信側は、前記伝送手段から受信した前記パケットデータを圧縮されたデジタルデータに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段から出力されたデジタルデータ信号を伸長／解凍する伸長手段を備えた、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項6】
請求項５記載の信号伝送装置において、
データフォーマット変換手段は、イーサネットの規格が採用されている、
ことを特徴とする信号伝送装置。
データフォーマット変換手段は、イーサネットの規格が採用されている、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項7】
請求項５記載の信号伝送装置において、
データフォーマット変換手段は、イーサネットの規格のペイロード部分からデジタルデータを抽出する信号処理を具備する、
ことを特徴とする信号伝送装置。
データフォーマット変換手段は、イーサネットの規格のペイロード部分からデジタルデータを抽出する信号処理を具備する、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項8】
請求項１又は請求項２記載の信号伝送装置において、
送信側は、圧縮手段によって圧縮されたデジタルデータをイーサネットフォーマットに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段によって変換されたパケットデータを符号化する符号化手段と、当該符号化手段によって符号化されたパリティパケットデータを伝送する伝送手段を備え、
受信側は、前記伝送手段から受信した前記パリティパケットデータを復号し誤りを訂正する復号化手段と、当該復号化手段から出力したパケットデータをデジタルデータに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段から出力されたデジタルデータ信号を伸長／解凍する伸長手段を備えた、
ことを特徴とする信号伝送装置。
送信側は、圧縮手段によって圧縮されたデジタルデータをイーサネットフォーマットに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段によって変換されたパケットデータを符号化する符号化手段と、当該符号化手段によって符号化されたパリティパケットデータを伝送する伝送手段を備え、
受信側は、前記伝送手段から受信した前記パリティパケットデータを復号し誤りを訂正する復号化手段と、当該復号化手段から出力したパケットデータをデジタルデータに変換するフォーマット変換手段と、当該フォーマット変換手段から出力されたデジタルデータ信号を伸長／解凍する伸長手段を備えた、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項9】
請求項８記載の信号伝送装置において、
符号化手段は、圧縮したビット数を示す部分がデータ欠落してもデータ数の情報を復元する復元手段と、次のデータの位置が、データ欠落によって見失われることを回避する復号化手段を備える、
ことを特徴とする信号伝送装置。
符号化手段は、圧縮したビット数を示す部分がデータ欠落してもデータ数の情報を復元する復元手段と、次のデータの位置が、データ欠落によって見失われることを回避する復号化手段を備える、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の信号伝送装置において、
高周波信号は、単数又は複数のチャンネルの信号が合成された信号であり、これら高周波信号がデジタル化されたデジタル信号の振幅を表す数値の出現に偏りがある、
ことを特徴とする信号伝送装置。
高周波信号は、単数又は複数のチャンネルの信号が合成された信号であり、これら高周波信号がデジタル化されたデジタル信号の振幅を表す数値の出現に偏りがある、
ことを特徴とする信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、信号伝送装置に関するものであり、具体的には、ヘッドエンドシステムにおける、送信側（送信器）と受信側（受信器）との間の通信回線で伝送される高周波信号の圧縮及び伸長又は解凍処理に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ケーブルネットワークのセンター局ヘッドエンドに設置されるヘッドエンド装置は、一般に、アンテナや自主番組を混合して光伝送路に送信する送信器と、光伝送網から信号を受信して広帯域高周波信号へ戻す受信器と、高周波信号を分配する分配システムで構成される。送信器の構成は、高周波信号又は放送信号を受信して各チャンネルごとにレベルを安定させたり不要成分を抑圧したりした後に各チャンネルを合成する構成や、変調方式や周波数を変更して合成する構成をとる。前者はパススルー方式、後者はトランスモジュレーション方式と呼ばれる。受信装置は、パススルー方式では、光変調信号を高周波信号へ戻して受像装置へ伝送する構成をとる。トランスモジュレーション方式では、セットトップボックスで受信し、変調方式を受像機が受信できる方式へ再変調して受像機へ伝送する構成をとる。またセンター局のヘッドエンドから一度サブセンターや配信局へと光伝送し、再度送信する中継送信方式の構成をとることが知られている。
【0003】
これに対し、近年、イーサネット網を利用したネットワークでは、単一の送信器に対して、複数の受信器を光インターフェースによって接続可能なセンター、サブセンターが一般的である。光インターフェースを備えているセンターでは、インターフェースの標準規格として、ギガビットイーサネット以外にも、さまざまな規格が策定されている。それらの規格に準拠した光インターフェースを介して、デジタル化した高周波信号を伝送する。
【0004】
送信器と受信器とを接続するネットワークでは、センター局の帯域幅の拡大、マルチチャンネル化、４Ｋ８Ｋのような高精細大容量信号等によって、大量のトラヒックが生じ、必要となる伝送容量が急激に増大する。大量のトラヒックは、例えば、送信器と受信器との間に多数の光ファイバを敷設することによって収容可能であるが、その敷設工事には高いコストが要求される。また、波長分割多重（ＷＤＭ）によって多数のネットワークを多重することも考えられるが、光トランシーバ等の装置コストが増大する。特許文献１にあるように、変調方式の変換等も考えられるが、端末装置のコストが増大することが考えられる。
【0005】
コスト増大を抑えつつ、大量のトラヒックをイーサネット網で収容するため、送信器と受信器との間で、高周波信号を圧縮して伝送する技術が検討されている（特許文献２）。特許文献２では、ＢＢＵとＲＦＵとの間で伝送される、デジタル化されたベースバンド信号のサンプルを圧縮するためのいくつかの方法が提案されている。具体的には、ハフマン符号化による圧縮、ベースバンド信号サンプルの一次又は高次の差分の計算及びその符号化による圧縮、サンプルレート、サンプル幅、バンド幅、及び変調タイプのうち少なくとも一つに基づく圧縮等が提案されている。例えば、ハフマン符号化による圧縮では、ベースバンド信号のサンプル値系列を用いてサンプル値の出現頻度を予め求め、サンプル値の出現頻度が高いほど、そのサンプル値に短い符号を割り当てることで、サンプルの圧縮を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１２－６０３０３号公報
【特許文献2】特表２０１１－５２６０９５号公報
【特許文献3】ＷＯ２０１７／１１００２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献２に記載のような技術では、以下のような課題がある。例えば、上述のようにハフマン符号化によってデータ圧縮を行う場合、信号に対応するサンプル値の頻度分布を利用するため、低遅延を達成できる反面、非可逆圧縮を利用しているために、信号の圧縮率が高まれば信号対雑音比が劣化し、低くなると信号対雑音比が向上するが伝送容量が大きくなってしまうという問題がある。また圧縮率が低くても非可逆圧縮された信号を伸長／解凍しても元の信号に戻らないとう問題がある。
【0008】
これまでの圧縮方式において、送信側と受信側で同じ信号対雑音比を保つ圧縮手段で複数の搬送波を同時に含むマルチキャリアのような信号の振幅の偏りが一定でない信号を最適に圧縮することができなかった。具体的には、広帯域信号又はマルチキャリアとなる信号の振幅値の出現確率密度分布は、低い値に集中するようなガウス分布であったり、ある関数特性をもたない分布として出現し、それらの算出に大きなコストがかかってしまう問題があった。
【0009】
無線優先通信や放送に用いられる高周波信号は、一般的に冗長性がなくなるように電力拡散を用いて変調されており、複数の搬送波によって情報伝送を行っている。
他にも可逆圧縮の、予測符号化、ランレングス法を適用する方式があり、予測符号化では、周囲のデータと比較し、次の値を予測し、実際の値との差分をハフマン符号などで符号化する方式だが、電力拡散されている高周波信号をアナログデジタル変換したのち、その振幅と位相情報となったＩＱデータに用いても周囲のデータは時間軸上で連続であり、予測困難な場合があり、実際の値を送信せざるを得ず情報圧縮の可能性が期待できない。
ランレングスでは、ＩＱデータ事態が数値データのために、アルファベット等の連続する単語もしくは文章の冗長性を利用する方式では、電力拡散された変調信号に対しては適さない。
他にも可逆圧縮の、予測符号化、ランレングス法を適用する方式があり、予測符号化では、周囲のデータと比較し、次の値を予測し、実際の値との差分をハフマン符号などで符号化する方式だが、電力拡散されている高周波信号をアナログデジタル変換したのち、その振幅と位相情報となったＩＱデータに用いても周囲のデータは時間軸上で連続であり、予測困難な場合があり、実際の値を送信せざるを得ず情報圧縮の可能性が期待できない。
ランレングスでは、ＩＱデータ事態が数値データのために、アルファベット等の連続する単語もしくは文章の冗長性を利用する方式では、電力拡散された変調信号に対しては適さない。
【0010】
更に、イーサネット網のようなネットワークでは他のデータの流入やジッタ等の雑音により、圧縮された伝送途中のデータが損失して伸長／解凍できなくなってしまう場合があった。
【0011】
本発明は上述の課題に鑑みて開発されたものであり、本発明の解決課題は、ヘッドエンドシステムにおける送信器と受信器との間の通信回線で伝送される高周波信号を、圧縮に伴う信号品質の劣化が少なく、より高いデータ圧縮率で圧縮し、伝送路中でデータの損失が生じても伸長することが可能な可逆圧縮技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、伝送路を介して接続された受信器と送信器とを備えるヘッドエンドシステムであって、前記送信器は、前記受信器へ送信する高周波信号に対応するデジタル信号をサンプルデータとして生成する生成手段と、前記生成手段によって生成されるサンプルデータが示す振幅値の出現偏りに基づいて当該振幅値の量子化に用いる圧縮量を決定する手段と、前記圧縮量に基づいて前記サンプリングデータを圧縮することで前記送信器に送信すべき圧縮データを生成する圧縮手段とを備え、前記受信器は、圧縮データを伸長する伸長手段と、伸長したデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号として生成する生成手段とを備える。更に、前記送信器は、前記生成手段によって生成されるサンプルデータが示す振幅値に基づいて当該振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定されたビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮して前記受信器に送信すべき圧縮データを生成する圧縮手段を備える。前記受信器は、ビット位置情報をもとに伸長開始位置を特定する特定手段と、特定手段によって特定された位置から圧縮データを伸長する伸長手段とを備え、伸長されたデジタルデータに対応する高周波信号を放送信号として生成する生成手段とを備える。
【0013】
前記送信器の入力信号は、マルチチャンネルを含む広帯域な信号であって、可逆圧縮手段を備え、圧縮後に誤り訂正を備え、前記伝送手段の途中でデータが損失しても圧縮されたデータを伸長する伸長手段を備える。
【発明の効果】
【0014】
本発明は次のような効果がある。
（１）高周波信号に対応するデジタル信号をサンプルデータとして生成し、生成されたサンプルデータが示す振幅値に基づいて当該振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定されたビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮するので、当該ビット位置情報をもとに伸長開始位置を特定することができるので、確実に可逆伸長ができる。圧縮したビット数を先頭に示すことで、先頭から次の信号の位置を特定するので、精度高い可逆伸長が可能となる。
（２）圧縮手段が、振幅の大きさに対して不要なビットを圧縮する信号処理し、伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにするので、圧縮に伴う信号品質の劣化が少なく、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低減しない。特に、必要データに影響の少ない上位ビットを削除してデータ圧縮した場合は、圧縮に伴う信号品質の劣化がなく、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が変化しない。
（３）符号化手段は、圧縮したビット数を示す部分がデータ欠落してもデータ数の情報を復元する復元手段と、次のデータの位置が、データ欠落によって見失われることを回避する復号化手段を備えるので、伝送途中でデータが損失（欠落）しても復元性が高い。
（４）シングルキャリア、マルチキャリアに関わらず、信号の振幅に偏りがある場合には、信号対雑音比を保ちながら可逆圧縮して信号を伝送することができる。
（１）高周波信号に対応するデジタル信号をサンプルデータとして生成し、生成されたサンプルデータが示す振幅値に基づいて当該振幅値の量子化処理に用いるビット位置情報を決定し、決定されたビット位置情報を付加した後に量子化処理を行ってサンプルデータを圧縮するので、当該ビット位置情報をもとに伸長開始位置を特定することができるので、確実に可逆伸長ができる。圧縮したビット数を先頭に示すことで、先頭から次の信号の位置を特定するので、精度高い可逆伸長が可能となる。
（２）圧縮手段が、振幅の大きさに対して不要なビットを圧縮する信号処理し、伝送容量が高周波伝送帯域の２倍となるサンプリングレートと、振幅ビット幅の乗算となる容量に対して、その伝送容量よりも小さくなるようにするので、圧縮に伴う信号品質の劣化が少なく、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低減しない。特に、必要データに影響の少ない上位ビットを削除してデータ圧縮した場合は、圧縮に伴う信号品質の劣化がなく、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が変化しない。
（３）符号化手段は、圧縮したビット数を示す部分がデータ欠落してもデータ数の情報を復元する復元手段と、次のデータの位置が、データ欠落によって見失われることを回避する復号化手段を備えるので、伝送途中でデータが損失（欠落）しても復元性が高い。
（４）シングルキャリア、マルチキャリアに関わらず、信号の振幅に偏りがある場合には、信号対雑音比を保ちながら可逆圧縮して信号を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】ヘッドエンドシステムの構成例を示すブロック図。
【図2】送信器と受信器の構成ブロック図。
【図3】本発明の実施形態１の圧縮伸長手段を含む送受信システムの説明図。
【図4】本発明の実施形態１から３のマルチチャンネル高周波信号の入力手段、合成手段を示す図。
【図5】本発明の実施形態１から３の広帯域高周波信号の入力手段を示す図。
【図6】本発明の実施形態１から３のマルチチャンネルデジタル信号の合成手段を示す図。
【図7】本発明の実施形態２のネットワークに適したデータフォーマットへ変換する変換手段を示す図。
【図8】本発明の実施形態３の誤り訂正符号を付加する伝送手段を示す図。
【図9】本発明の圧縮手段のイメージを示す図。
【図10】本発明において圧縮されたデータの一例の説明図。
【図11】本発明において圧縮されたデータの他例の説明図。
【図12】本発明において誤り訂正手段の一例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の説明はあくまでも本発明の実施例である。本発明はこれら実施例に限られるものではなく、発明の課題を解決できれば他の構成、作用であってもよい。
【0017】
【0018】
［ヘッドエンドシステムの構成］
図１は、本実施形態に係るヘッドエンドシステム１００の構成例を示すブロック図である。ヘッドエンドシステム１００は、ネットワークに接続されたセンター１２００と、受信処理等を実行する複数の受信器を備えるサブセンター１４００を備える。センター１２００には、地上や衛星から無線によって伝播された高周波信号を受信するアンテナ１００１と、センターや他から送信される放送信号を受信する受信部と、それら信号を混合する混合部を含むヘッドエンドが設けられる。さらに、マルチチャンネル化、広帯域化した信号を受信し、伝送する送信器１２０１が設けられる。サブセンター１４００では、送信器から送信されたデータを受信する受信器１４０１と再送信するためのヘッドエンドシステムと電気光変換器（Ｅ／Ｏ）１４０２が設けられる。Ｅ／Ｏの出力には更にアナログ光伝送路やネットワークが設けられ、加入者宅の受像器や音声映像再生録音装置、データ送受信端末に接続される。センター１２００から加入者宅１８００へ直接信号伝送しても良い。その場合は、加入者宅の近くもしくは加入者宅内に受信器１８０１を設置して、受像器１８０２で受信する。
図１は、本実施形態に係るヘッドエンドシステム１００の構成例を示すブロック図である。ヘッドエンドシステム１００は、ネットワークに接続されたセンター１２００と、受信処理等を実行する複数の受信器を備えるサブセンター１４００を備える。センター１２００には、地上や衛星から無線によって伝播された高周波信号を受信するアンテナ１００１と、センターや他から送信される放送信号を受信する受信部と、それら信号を混合する混合部を含むヘッドエンドが設けられる。さらに、マルチチャンネル化、広帯域化した信号を受信し、伝送する送信器１２０１が設けられる。サブセンター１４００では、送信器から送信されたデータを受信する受信器１４０１と再送信するためのヘッドエンドシステムと電気光変換器（Ｅ／Ｏ）１４０２が設けられる。Ｅ／Ｏの出力には更にアナログ光伝送路やネットワークが設けられ、加入者宅の受像器や音声映像再生録音装置、データ送受信端末に接続される。センター１２００から加入者宅１８００へ直接信号伝送しても良い。その場合は、加入者宅の近くもしくは加入者宅内に受信器１８０１を設置して、受像器１８０２で受信する。
【0019】
図１では送信器１２０１に対して一つのもしくは複数の受信器１４０１、１８０１が接続されている。一つもしくは複数の受信器は、ネットワーク１３００を介して接続可能である。受信器１４０１と受信器１８０１は同じ構成である。以下において、受信器１００４と記載した場合は受信器１４０１を示す場合も、受信器１８０１を示す場合も、両者を示す場合もある。
【0020】
ネットワーク１３００は、送信器１２０１と受信器１００４とを結ぶ通信回線であり、本実施形態では、ギガビットイーサに準拠した光回線（ネットワーク）として構成される。送信器１２０１と受信器１００４とは、ネットワーク１３００を介して、デジタル化された高周波信号を伝送する。
【0021】
図２は、ヘッドエンドシステム２００における送信器１００３及び受信器１００４の構成例を示すブロック図である。図１の送信器１２０１と図２の送信器１００３は同じ構成であり、送信器１００３と記載した場合は送信器１２０１をも示す。
【0022】
送信器１００３は、アンテナ１００１と接続されるとともにアナログデジタル変換手段（ＡＤＣ）１００６、圧縮手段（データ圧縮手段）１００７、伝送手段１１００、伸長手段１００８、デジタルアナログ変換手段（ＤＡＣ）１００９、及び受像器１００５を備える。伝送手段１１００は、図１のネットワーク１３００、１６００と同様の構成である。伝送手段１１００と記載した場合はネットワーク１３００、１６００をも示す。送信器１００３は、アナログデジタル変換手段１００６と圧縮手段１００７を備える。受信器１４００は、伝送手段１１００を介して、受信器１００４側の伸長手段１００８と接続されている。
【0023】
図３では、送信器１００３と受信器１００４の間の信号処理について示す。送信器１００３と受信器１００４を実行する手段は、クロックに基づいて動作を行う、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いても良い。それ以外にも、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＡＲＭ（Acorn Reduced instruction set computer Machine）やＳｏＣ（System On-a-Chip）等を用いてもよい。図３のアナログデジタル変換手段１１、圧縮手段１３、伝送手段１４、伸長手段１５、デジタルアナログ変換手段１７は図２のアナログデジタル変換手段１００６、圧縮手段１００７、伝送手段１１００、伸長手段１００８、デジタルアナログ変換手段１００９と同等である。
【0024】
図２の圧縮手段１００７、伸長手段１００８の構成については、図９以降を用いて後述する。図２では、本構成の主たる部分について示した。図示されていないが、圧縮手段１００７の前段に、受信した高周波信号に対応するデジタルデータの信号処理を行う信号処理手段１２、１６があってもよい。信号処理手段１２、１６は、デジタルデータを直交復調によりＩＱ信号へ分離する機能を備え、デジタルデータのサンプリング周波数を変更するリサンプリング手段、信号レベルを一定にする自動利得制御手段（ＡＧＣ）、不要信号を抑圧するデジタルフィルタ手段、マルチチャンネル信号を同時に扱うマルチチャネル処理手段、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のクロック速度以上のサンプリング周波数を扱う信号処理手段を備える。
ヘッドエンドシステム２００の圧縮手段１００７、伸長手段１００８は、高周波信号に対応するデジタルデータに対して、さらに直交復調後の振幅と位相を表すI信号及びＱ信号のそれぞれのデジタルデータに対して、個別に後述する処理を実行することが可能である。
ヘッドエンドシステム２００の圧縮手段１００７、伸長手段１００８は、高周波信号に対応するデジタルデータに対して、さらに直交復調後の振幅と位相を表すI信号及びＱ信号のそれぞれのデジタルデータに対して、個別に後述する処理を実行することが可能である。
【0025】
図２のアナログデジタル変換手段（ＡＤＣ）１００６は、入力された高周波信号をサンプリング処理及び量子化処理によって、アナログ信号からデジタル信号に変換して、サンプルデータとして出力する。なお、ＡＤＣ１００６は、サンプリング周波数Ｆｓでサンプリング処理を行うとともに、サンプル幅（量子化ビット数）Ｎビットで量子化処理を行う。ＡＤＣ１００６から出力されたサンプルデータは、圧縮手段１００７に入力される。このように、ＡＤＣ１００６は、高周波信号に対応するデジタル信号を、サンプルデータとして生成する。
【0026】
圧縮手段１００７は、入力されたサンプルデータに対して、１サンプル当たりＮビットのサンプルデータを１サンプル当たりＭビットのサンプルデータ（圧縮データ）に変換（圧縮）する圧縮手段を実行する。即ち、圧縮手段１００７は、圧縮率（データ圧縮率）Ｍ／Ｎの圧縮処理を実行する。圧縮手段１００７から出力されたＭビットの圧縮データは、伝送手段１１００を介して伸長手段１００８に送信される。
【0027】
図２の送信器１００３から伝送手段１１００を介して受信器１００４によって受信された圧縮データは、伸長手段１００８に入力される。伸長手段１００８は、入力された圧縮データに対して、１サンプル当たりＭビットのサンプルデータを１サンプル当たりＮビットのサンプルデータに変換（伸長）する伸長処理を実行する。伸長手段１００８から出力されたＮビットのサンプルデータは、図示されていない信号処理手段によって、デジタルデータに変換される。デジタルデータに対応した高周波信号がデジタルアナログ変換手段１００９によって生成され、放送信号として受像器１００５に送信される。
【0028】
図４から図６は、高周波信号の状態を示している。送信器１００３の構成には、様々な構成があり、マルチチャンネルのため帯域が広い構成、サンプリング周波数が高いため帯域が広い構成、デジタル信号化されたのちに合成され帯域が広い構成等が考えらえるが、それに限らないのは言うまでもない。図４の搬送波（キャリア）は、複数のキャリアを広い帯域のシングルキャリアとして受信して、広い帯域のサンプリング周波数を用いてアナログデジタル変換手段を通しても良い。
【0029】
図５は、複数の周波数変換手段を用いて、一つの搬送波を合成してアナログデジタル変換手段を行いマルチキャリアとする構成を示す。本発明では複数の周波数変換手段を用いて、一つの搬送波を合成してアナログデジタル変換手段を行いマルチキャリアとしてもよい。
【0030】
図６は、複数の周波数変換手段と複数のアナログデジタル変換手段を行った後、合成手段を通してマルチキャリアとする構成を示す。本発明では、複数の周波数変換手段と複数のアナログデジタル変換手段を行った後、合成手段を通してマルチキャリアとしてもよい。
【0031】
［圧縮伸長手段］
図９から図１１をもとに圧縮伸長手段について説明する。図９は、本発明の構成を示している。１０１は高周波信号、１０２は圧縮される領域、１０３は横軸である時間軸ｔ、１０４縦軸である振幅軸Ａ、１０５は高周波信号をアナログデジタル変換した振幅の分解幅、１０６は高周波信号をアナログデジタル変換した時間軸のサンプリング幅である。本発明では、１サンプルごとに同じ情報を示すサインビットを圧縮することで、圧縮前は１０５と１０６の掛け算したデータ数を伝送するが、圧縮後は１０２領域を圧縮することができる。図１０で説明する削減したビット数を表すｙによってそのデータの位置が示されるため、伸長／解凍が可能である。
図９は簡単のために、５ビットで表現されているが実際の信号では、５ビットでは十分な信号対雑音比が取れない。また、圧縮の効果は少なくなるため１６ビット程度の振幅分解幅１０５が選択される。
図９から図１１をもとに圧縮伸長手段について説明する。図９は、本発明の構成を示している。１０１は高周波信号、１０２は圧縮される領域、１０３は横軸である時間軸ｔ、１０４縦軸である振幅軸Ａ、１０５は高周波信号をアナログデジタル変換した振幅の分解幅、１０６は高周波信号をアナログデジタル変換した時間軸のサンプリング幅である。本発明では、１サンプルごとに同じ情報を示すサインビットを圧縮することで、圧縮前は１０５と１０６の掛け算したデータ数を伝送するが、圧縮後は１０２領域を圧縮することができる。図１０で説明する削減したビット数を表すｙによってそのデータの位置が示されるため、伸長／解凍が可能である。
図９は簡単のために、５ビットで表現されているが実際の信号では、５ビットでは十分な信号対雑音比が取れない。また、圧縮の効果は少なくなるため１６ビット程度の振幅分解幅１０５が選択される。
【0032】
例えば、図９の高周波信号は、－１６から＋１５の値で示される。図９の場合、１サンプルごと出力されるデータの１０進値は、０、３、５、６、７、７、７、７、６、５、３、０、－２、－５、－７、－９、・・・・となる。
振幅分解幅１０５に１、３、７、１５、－２、－４、－８、－１６が示されている。これは、ビットに対応する数値範囲を示している。例えば、０と１は、ＬＳＢのみで示される。１２は４ビットで表されるため、例えば８～１５の振幅値を得た場合は４ビット必要となることを示す。つまり、信号の振幅値が図９の振幅分解幅で、最大振幅値の半分であれば、１ビット、１／４であれば、２ビット、１／８であれば３ビット圧縮することができる。
振幅分解幅１０５に１、３、７、１５、－２、－４、－８、－１６が示されている。これは、ビットに対応する数値範囲を示している。例えば、０と１は、ＬＳＢのみで示される。１２は４ビットで表されるため、例えば８～１５の振幅値を得た場合は４ビット必要となることを示す。つまり、信号の振幅値が図９の振幅分解幅で、最大振幅値の半分であれば、１ビット、１／４であれば、２ビット、１／８であれば３ビット圧縮することができる。
【0033】
図１０と図１１は、本発明の構成のデータを送信する形態に変更した状態を示す。図１０では、図９の１サンプルの振幅値をビット表現し、各ビットがシリアルに整列されていることを示す。デジタルデータ１ビットごと順番に送信、あるいは送信用のメモリに蓄えられる。最初のデータ位置は受信したのちに、既製（イーサネット）のフォーマットであればフレームの先頭を示すヘッダ情報から取得可能であり、独自のフォーマットであればヘッダ情報を装加する。
具体的には、先頭サンプル位置２０１、第２サンプル位置２０２、第３サンプル位置２０３を示す。２０４は送信データ全体を示す。圧縮情報ビットｙ２０５は振幅値情報ビット２０７が何ビット圧縮されているかを示し、サインビット情報ｓ２０６は信号の符号を表す。
具体的には、先頭サンプル位置２０１、第２サンプル位置２０２、第３サンプル位置２０３を示す。２０４は送信データ全体を示す。圧縮情報ビットｙ２０５は振幅値情報ビット２０７が何ビット圧縮されているかを示し、サインビット情報ｓ２０６は信号の符号を表す。
【0034】
図１１は、直行復調後のＩＱ信号やＩＱ信号に対応するＩＱデジタルデータ、他のチャンネルのペアとなる信号を圧縮した場合にそのペアを崩さないように、送信する形態に変更する状態である。例えば、ＩＱ信号の場合、サンプル２１０とサンプル２１１がペアとなり、サンプル２１２とサンプル２１３がペアとなるため、先頭位置がｙによって示されることで、ペアが崩れない。
【0035】
先頭サンプル位置２０１から第２サンプル位置２０２までのデータがアナログデジタル変換手段１００６（図２）で得られた１サンプルのデータである。アナログデジタル変換手段１００６から受信した高周波信号に対応するデジタルデータの振幅値に注目し、１サンプルごと不要な上位ビット（ＭＳＢ：Most significant bit）を圧縮する。ビットをｂｉｔと表記することもある。ここで、下位ビット側（ＬＳＢ：Least significant bit）を圧縮すると信号対雑音比が劣化してしまうが、小さな信号の上位ビットを圧縮することで、信号対雑音比の劣化は起こらない例えば、高周波信号をデジタル化したのち、十分な信号対雑音比を確保する信号フォーマットを、下記のように２の補数１３ビットとする。これ以外の信号フォーマットであってもよい。
【0036】
ｓ．ｘｘｘ ｘｘｘｘ ｘｘｘｘ
「ｓ」はサインビット、「ｘ」は非整数部、「．」は少数点位置である。
「ｓ」はサインビット、「ｘ」は非整数部、「．」は少数点位置である。
【0037】
２の補数とは、信号の正負を示すビットｓと自然数を示すビットｘが分かれており、８ビットであれば次のように表す。ｓｘｘｘ ｘｘｘｘ。０から０１１１ １１１１までが正の数値で、１０００ ００００から １１１１ １１１１までが負の数値である。
ここで、
＋１を示す２進数は００００ ０００１である。
－２を示す２進数は１１１１ １１１０である。つまり、マイナス側は、数値の絶対値が大きくなるほど、自然数を表すｘ部分が小さくなる。＋１の時、ＬＳＢの１以外はサインビットｓと同じ値が連続する。－２の時、ＭＳＢの０以外は、サインビットｓと同じ値が連続する。
ここで、
＋１を示す２進数は００００ ０００１である。
－２を示す２進数は１１１１ １１１０である。つまり、マイナス側は、数値の絶対値が大きくなるほど、自然数を表すｘ部分が小さくなる。＋１の時、ＬＳＢの１以外はサインビットｓと同じ値が連続する。－２の時、ＭＳＢの０以外は、サインビットｓと同じ値が連続する。
【0038】
振幅値が１３ビットで表される数値の１／（２ｙ）より小さい時、図１０の第２サンプル位置２０２から第３サンプル位置２０３のように、整数ビットｘ２０７を可変する。
ｙによって次の１３ビットの最大信号対雑音比７８ｄＢに対して、データ伝送容量を圧縮しても、信号対雑音比を劣化させない手段である。
ｙによって次の１３ビットの最大信号対雑音比７８ｄＢに対して、データ伝送容量を圧縮しても、信号対雑音比を劣化させない手段である。
【0039】
次に、構成例を用いて具体的に圧縮と伸長について記載する。
本発明の構成例１は、１３ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ビット。１ｄｅｇｉｔ当り１ｂｉｔ ７／１６ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例２は、１３ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り２ｂｉｔ １４／１６ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例３は、１６ｂｉｔ＋４ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り１ｂｉｔ １５／２０ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例４は、１６ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り２ｂｉｔ １５／１９ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例５は、ｘｂｉｔ＋ｙｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当りｚｂｉｔ （ｘ－Ｙ）／（ｘ+ｙ）ｂｉｔ圧縮と一般化する。ここで、Ｙ＝ｚ×（0,1,2…2y)である。
本発明の構成例６は、ｘｂｉｔ＋ｙｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当りｚｂｉｔ （ｘ－Ｚ）／（ｘ＋ｚ）ｂｉｔ圧縮可能。ここで、Ｚ＝Const。Constは、一定値を表す。
本発明の構成例１は、１３ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ビット。１ｄｅｇｉｔ当り１ｂｉｔ ７／１６ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例２は、１３ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り２ｂｉｔ １４／１６ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例３は、１６ｂｉｔ＋４ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り１ｂｉｔ １５／２０ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例４は、１６ｂｉｔ＋３ｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当り２ｂｉｔ １５／１９ｂｉｔ圧縮する。
本発明の構成例５は、ｘｂｉｔ＋ｙｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当りｚｂｉｔ （ｘ－Ｙ）／（ｘ+ｙ）ｂｉｔ圧縮と一般化する。ここで、Ｙ＝ｚ×（0,1,2…2y)である。
本発明の構成例６は、ｘｂｉｔ＋ｙｂｉｔの圧縮数ｂｉｔ。１ｄｅｇｉｔ当りｚｂｉｔ （ｘ－Ｚ）／（ｘ＋ｚ）ｂｉｔ圧縮可能。ここで、Ｚ＝Const。Constは、一定値を表す。
【0040】
構成例１では、１３ビットで信号の振幅を表現する。
例えば、yyys. xxxx xxxx xxxxとする。
信号の振幅値ｘを１２ビット、プラスとマイナスを表すサインビットをｓとする。ｙを圧縮数ビット、又は圧縮情報ビットとする。信号の範囲は＋４０９５～－４０９６である。
例えば、yyys. xxxx xxxx xxxxとする。
信号の振幅値ｘを１２ビット、プラスとマイナスを表すサインビットをｓとする。ｙを圧縮数ビット、又は圧縮情報ビットとする。信号の範囲は＋４０９５～－４０９６である。
【0041】
例えば、振幅の値が、＋１００の場合４０９５～１２９までのビットは不要になるため、上位８～１２ビットを、圧縮すると５ビット圧縮される。したがって、下記のように表現される。符号中のカンマは、説明のために用い実際には存在しない。（）１０は１０進数、（）２は２進数を表す。
(5,0,100)１０＝（101,0,1100100）２
伸長する場合は、上位に５ビットをｓと同じ符号をつければよい。伸長後、
（0,000001100100）２
(5,0,100)１０＝（101,0,1100100）２
伸長する場合は、上位に５ビットをｓと同じ符号をつければよい。伸長後、
（0,000001100100）２
【0042】
例えば、振幅が、－３０００の場合、圧縮可能なビットはないため、000,1,010001001000
例えば、振幅が、－５１１の場合、圧縮可能ビットは、１１～１２ビットである。
（2,1,512）１０＝（011,1,1000000000）２
伸長後は、ｓをｙの分上位に付加する。（1,111000000000）２
ｙの範囲は、０～７であるため、最大７ビットの圧縮が可能である。
構成例２では、１ｄｅｇｉｔあたり２ビットを表す。
例えば、振幅が、－５１１の場合、圧縮可能ビットは、１１～１２ビットである。
（2,1,512）１０＝（011,1,1000000000）２
伸長後は、ｓをｙの分上位に付加する。（1,111000000000）２
ｙの範囲は、０～７であるため、最大７ビットの圧縮が可能である。
構成例２では、１ｄｅｇｉｔあたり２ビットを表す。
【0043】
例えば、振幅が－３００の場合９～１２ビット圧縮可能となる。
（001,1,10 1101 0100）２
このとき先頭の１＝２ビットのため、伸長すると、（1,111011010100）２
よって、最大で１４ビットまで圧縮できる。ｓを抜いたｘは１２ビットのため、ｙ＝７は数値がｘ＝０の時にｓも圧縮することに利用する。また、２、４、６、８、１０、１２ビット毎の圧縮になるため、５ビット圧縮できるような場合でも４ビットとなる。Ceilは床関数を表し、小数点以下を繰り下げする。
（001,1,10 1101 0100）２
このとき先頭の１＝２ビットのため、伸長すると、（1,111011010100）２
よって、最大で１４ビットまで圧縮できる。ｓを抜いたｘは１２ビットのため、ｙ＝７は数値がｘ＝０の時にｓも圧縮することに利用する。また、２、４、６、８、１０、１２ビット毎の圧縮になるため、５ビット圧縮できるような場合でも４ビットとなる。Ceilは床関数を表し、小数点以下を繰り下げする。
【0044】
例えば、振幅が１２６の場合、（ceil(5/2),0,126）１０＝（010,0,01111110）２
伸長すると、（0,000001111110）２
構成３では、１６ビットの高い信号対雑音比を確保しつつ４ビット付加することで、最大レベルの時は圧縮できずデータ容量は増加するが、振幅値が小さい場合は、可逆圧縮しつつ１５ビット（ｓ以外のビット）をすべて圧縮可能である。信号としては、４０９５～－４０９６範囲の信号は圧縮率１倍以下となり、３２７６７～４０９６、－４０９７～－３２７６８の範囲では、４～１倍より大きくなる。ＯＦＤＭやマルチキャリアのような大きな振幅が頻繁に発生しない信号の圧縮の可能性が高まる。
伸長すると、（0,000001111110）２
構成３では、１６ビットの高い信号対雑音比を確保しつつ４ビット付加することで、最大レベルの時は圧縮できずデータ容量は増加するが、振幅値が小さい場合は、可逆圧縮しつつ１５ビット（ｓ以外のビット）をすべて圧縮可能である。信号としては、４０９５～－４０９６範囲の信号は圧縮率１倍以下となり、３２７６７～４０９６、－４０９７～－３２７６８の範囲では、４～１倍より大きくなる。ＯＦＤＭやマルチキャリアのような大きな振幅が頻繁に発生しない信号の圧縮の可能性が高まる。
【0045】
構成例４は、１ｄｅｇｉｔ当たり２ビットを割り当てることで、構成３の最大レベルの時の圧縮率低下を抑えた。
【0046】
構成例５は、構成１から構成４を一般化した記述である。伝送情報ｘ、圧縮情報ｙ、サインビットをｓとする。また、ｙの１ｄｅｇｉｔに割り当てられるビットをｚとすると、圧縮可能なデータは、（ｙ［ｂｉｔ］＋ｓ＋（ｘ[ｂｉｔ]-Ｙ[ｂｉｔ]））／（ｙ＋ｓ＋ｘ），Ｙ=ｚ×(0,1,2…2y)となる。
【0047】
構成例６は、圧縮ビット数を一定にした場合にはｙを１ビット付加とすることで圧縮したかどうかかを示す。ｙによってデータ圧縮率の低下を防ぐ手段である。
【0048】
例えば、ｚ＝６、ｘ＝１４、ｙ＝１とする。ｘが２５５以下の場合は、圧縮が可能となり、
1,s,11111111 伸長→ s,sssss111111111
0,s,0000010000000 伸長→ s,00000100000000
となる。
1,s,11111111 伸長→ s,sssss111111111
0,s,0000010000000 伸長→ s,00000100000000
となる。
【0049】
圧縮手段のあとに、符号化器を装備することで、伝送路で欠落したデータを復元し、最適に伸長／解凍する。
例えば畳み込み符号、線形符号、ブロック符号、ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査）符号等を用いたり、イーサネットのような伝送路では、Ｐｒｏ－ＭＰＥＧＦＥＣ等があげられる。
例えば畳み込み符号、線形符号、ブロック符号、ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査）符号等を用いたり、イーサネットのような伝送路では、Ｐｒｏ－ＭＰＥＧＦＥＣ等があげられる。
【0050】
［誤り訂正符号化手段］
本発明の構成例を、図１２を用いて説明する。圧縮手段の出力を記憶手段に送信する。記憶手段では、図１２のように行列形式にデータを配置する。図１２の３０１は圧縮後のデータを示し、図内のｙ、ｓ、ｘは、前述のビットに対応する例である。圧縮データ３０１に対して、横方向（列方向３０４）に排他論理和を行った系列を列パリティ３０２とする。図１２の圧縮データ３０１の縦方向（行方向３０５）に排他論理和を行った系列を行パリティ３０３とする。３０１の並べ方は、行列の大きさが分かっていれば、ｙによって次のデータ位置が分かっているため、一つのサンプル値が次の行へわたっていても可能である。
伸長に使用する圧縮データは３０１であるが、列パリティ３０２と行パリティ３０３を同時に送信する。３０６は記憶手段の最初の位置（行，列）＝（１，１）、３０７は記憶手段の最後の位置（５，５）を示す。このように、３０４の列方向にデジタルデータ、３０５の行方向に記憶手段の深さを表し、行列であらわすことも可能である。例えば、図１２の（２，４）は０である。実際に送信されるデジタルデータは３０２と３０３を含む。
本発明の構成例を、図１２を用いて説明する。圧縮手段の出力を記憶手段に送信する。記憶手段では、図１２のように行列形式にデータを配置する。図１２の３０１は圧縮後のデータを示し、図内のｙ、ｓ、ｘは、前述のビットに対応する例である。圧縮データ３０１に対して、横方向（列方向３０４）に排他論理和を行った系列を列パリティ３０２とする。図１２の圧縮データ３０１の縦方向（行方向３０５）に排他論理和を行った系列を行パリティ３０３とする。３０１の並べ方は、行列の大きさが分かっていれば、ｙによって次のデータ位置が分かっているため、一つのサンプル値が次の行へわたっていても可能である。
伸長に使用する圧縮データは３０１であるが、列パリティ３０２と行パリティ３０３を同時に送信する。３０６は記憶手段の最初の位置（行，列）＝（１，１）、３０７は記憶手段の最後の位置（５，５）を示す。このように、３０４の列方向にデジタルデータ、３０５の行方向に記憶手段の深さを表し、行列であらわすことも可能である。例えば、図１２の（２，４）は０である。実際に送信されるデジタルデータは３０２と３０３を含む。
【0051】
［誤り訂正復号化手段］
次に、受信器１００４で（１，１）から（６，５）までのデータを受信した際に、仮に（１，１）から（５，５）の横方向排他論理和と縦方向排他論理和が受信した３０２と３０３と異なる場合、データにエラーがあることが分かるため、修正を行うことが可能である。この手段の説明では、３０１の各要素（行，列）の一つ一つが０か１の論理値であったが、それらが一つのまとまったパケットデータ等に拡張することは容易である。
次に、受信器１００４で（１，１）から（６，５）までのデータを受信した際に、仮に（１，１）から（５，５）の横方向排他論理和と縦方向排他論理和が受信した３０２と３０３と異なる場合、データにエラーがあることが分かるため、修正を行うことが可能である。この手段の説明では、３０１の各要素（行，列）の一つ一つが０か１の論理値であったが、それらが一つのまとまったパケットデータ等に拡張することは容易である。
【0052】
［送信処理］
圧縮手段１００７から出力されたサンプルデータ（圧縮データ）は、圧縮情報付加が付加される。圧縮情報ｙ２０５は、入力された圧縮データに、受信側となる受信器１００４の伸長手段１００８ における伸長処理で用いる制御情報（圧縮情報）を付加し、伝送手段１１００を介して受信器１００４に送信する。この制御情報には、振幅情報ｘ２０７の圧縮したビット数ｙ２０５よって特定された圧縮量示す情報が含まれる。
圧縮手段１００７から出力されたサンプルデータ（圧縮データ）は、圧縮情報付加が付加される。圧縮情報ｙ２０５は、入力された圧縮データに、受信側となる受信器１００４の伸長手段１００８ における伸長処理で用いる制御情報（圧縮情報）を付加し、伝送手段１１００を介して受信器１００４に送信する。この制御情報には、振幅情報ｘ２０７の圧縮したビット数ｙ２０５よって特定された圧縮量示す情報が含まれる。
【0053】
以上説明したように、本実施形態によれば、振幅値に偏りがあれば、偏った部分に対応する量子化ビットに対し圧縮処理が行われるため、圧縮前の振幅値と圧縮後の振幅値との誤差をなくすことができる。したがって、本実施形態によれば、振幅値の偏りや信号対雑音比に応じてデータ圧縮に用いる圧縮可能な上位ビットを適応的に制御することによって、圧縮処理に伴う信号品質の劣化（即ち、量子化雑音）をなくし、高い圧縮率で高周波信号を圧縮することが可能となる。
【0054】
なお、圧縮情報ｙ２０５は、最小で１サンプル単位で更新していくことが可能である。このため、圧縮処理及び解凍処理に起因した処理遅延量を、低く抑える（例えば１００ｎｓ以下）ことが可能である。例えば、高周波信号をデジタル化する、アナログデジタル変換手段１００６のサンプリングレート（１０００Msps）の１０サンプル分で更新可能である。
【0055】
（第２の実施形態）
図７に本発明の第２の実施形態を示す。図７の図３に対する変更点は、データフォーマットの変換手段５１と受信器内のデータフォーマット変換手段５２である。
圧縮手段を行ったあと、伝送手段に応じてデータの保存形状を変更する。例えば、イーサネットの場合は、ＩＥＥＥ８０２．３等に準じた既製のデータフォーマットに変換し、ヘッダが付加される。また、レイヤーごと異なるヘッダとなっても良い。ＣＰＲＩのような特殊な伝送フォーマットに合わせることも可能である。ここで、ｙがデータの先頭にあり、圧縮したビット数を表現しているので、データの位置を把握することができる。イーサネットのような１フレームが決まっている場合、フレームの先頭を見つけることは容易であるため、フレームの先頭からデータを読み出せばよい。
図７に本発明の第２の実施形態を示す。図７の図３に対する変更点は、データフォーマットの変換手段５１と受信器内のデータフォーマット変換手段５２である。
圧縮手段を行ったあと、伝送手段に応じてデータの保存形状を変更する。例えば、イーサネットの場合は、ＩＥＥＥ８０２．３等に準じた既製のデータフォーマットに変換し、ヘッダが付加される。また、レイヤーごと異なるヘッダとなっても良い。ＣＰＲＩのような特殊な伝送フォーマットに合わせることも可能である。ここで、ｙがデータの先頭にあり、圧縮したビット数を表現しているので、データの位置を把握することができる。イーサネットのような１フレームが決まっている場合、フレームの先頭を見つけることは容易であるため、フレームの先頭からデータを読み出せばよい。
【0056】
（第３の実施形態）
図８に本発明の第３の実施形態を示す。図８の図７に対する変更点は、符号化手段６１と復号化手段６２である。
実施形態３では、既製もしくは独自のフォーマットに変換されたデータに対し誤り訂正符号化をすることで、伝送手段でデータ損失が起きた場合でもデータの欠落を保護することができる。
図８に本発明の第３の実施形態を示す。図８の図７に対する変更点は、符号化手段６１と復号化手段６２である。
実施形態３では、既製もしくは独自のフォーマットに変換されたデータに対し誤り訂正符号化をすることで、伝送手段でデータ損失が起きた場合でもデータの欠落を保護することができる。
【0057】
本発明の好ましい実施形態を示して説明したが、本発明がこれらの実施形態だけに限定されることはなく、本発明の請求項に記載の精神及び範囲から離脱することなく、変更、変形、修正、置換及び均等物追加が可能である。
【符号の説明】
【0058】
１１ アナログデジタル変換手段
１２ 信号処理手段
１３ 圧縮手段
１４ 伝送手段
１５ 伸長手段
１６ 信号処理手段
１７ デジタルアナログ変換手段
２１ 周波数変換手段
２２ サンプリングレート変換手段
３１ 周波数変換手段
３２ 合成手段
４１ 周波数変換手段
４２ デジタルアナログ変換手段
４３ 合成手段
５１ データフォーマット変換手段
５２ データフォーマット変換手段
６１ 符号化手段
６２ 復号化手段
１００ ヘッドエンドシステム
１０１ 高周波信号
１０２ 圧縮領域
１０３ 時間軸ｔ
１０４ 振幅軸Ａ
１０５ 振幅の分解幅
１０６ サンプリング幅又は標本化幅
２００ ヘッドエンドシステム
２０１ 先頭サンプル位置（第１サンプル先頭位置）
２０２ 第２サンプル位置
２０３ 第３サンプル位置
２０４ 送信データ全体
２０５ 圧縮情報ビット、圧縮数ビット
２０６ サインビット
２０７ 伝送情報ビット（高周波信号に対応したデジタルデータ）
２１０ 第１サンプル
２１１ ２１０とペアとなる異なる第１サンプル
２１３ 第２サンプル（又は２１０とペアとなる異なる第１サンプル）
２１４ ２１３とペアとなる異なる第２サンプル（又は２１０とペアとなる異なる第１サンプル）
３０１ メモリ構造例
３０２ 列パリティ
３０３ 行パリティ
３０４ 列方向、信号データ
３０５ 行方向、メモリ深さ
３０６ アドレス（１，１）番目データ例
３０７ アドレス（５，５）番目データ例
１００１ アンテナ
１００２ 放送信号
１００３、１２０１ 送信器
１００４、１４０１、１８０１ 受信器
１００５、１８０２ 受像器、音声映像再生録音装置、データ送受信端末
１００６ アナログデジタル変換手段
１００７ 圧縮手段
１００８ 伸長手段
１００９ デジタルアナログ変換手段
１１００ 伝送手段
１２００ センター
１３００ ネットワーク、通信回線、伝送路（伝送手段）
１４００ サブセンター
１４０２ Ｅ／Ｏ（電気光変換手段）
１６００ ネットワーク、通信回線、伝送路（伝送手段）
１７００ 加入者 受信器設置場所（１００５）
１８００ 加入者 加入者宅
１２ 信号処理手段
１３ 圧縮手段
１４ 伝送手段
１５ 伸長手段
１６ 信号処理手段
１７ デジタルアナログ変換手段
２１ 周波数変換手段
２２ サンプリングレート変換手段
３１ 周波数変換手段
３２ 合成手段
４１ 周波数変換手段
４２ デジタルアナログ変換手段
４３ 合成手段
５１ データフォーマット変換手段
５２ データフォーマット変換手段
６１ 符号化手段
６２ 復号化手段
１００ ヘッドエンドシステム
１０１ 高周波信号
１０２ 圧縮領域
１０３ 時間軸ｔ
１０４ 振幅軸Ａ
１０５ 振幅の分解幅
１０６ サンプリング幅又は標本化幅
２００ ヘッドエンドシステム
２０１ 先頭サンプル位置（第１サンプル先頭位置）
２０２ 第２サンプル位置
２０３ 第３サンプル位置
２０４ 送信データ全体
２０５ 圧縮情報ビット、圧縮数ビット
２０６ サインビット
２０７ 伝送情報ビット（高周波信号に対応したデジタルデータ）
２１０ 第１サンプル
２１１ ２１０とペアとなる異なる第１サンプル
２１３ 第２サンプル（又は２１０とペアとなる異なる第１サンプル）
２１４ ２１３とペアとなる異なる第２サンプル（又は２１０とペアとなる異なる第１サンプル）
３０１ メモリ構造例
３０２ 列パリティ
３０３ 行パリティ
３０４ 列方向、信号データ
３０５ 行方向、メモリ深さ
３０６ アドレス（１，１）番目データ例
３０７ アドレス（５，５）番目データ例
１００１ アンテナ
１００２ 放送信号
１００３、１２０１ 送信器
１００４、１４０１、１８０１ 受信器
１００５、１８０２ 受像器、音声映像再生録音装置、データ送受信端末
１００６ アナログデジタル変換手段
１００７ 圧縮手段
１００８ 伸長手段
１００９ デジタルアナログ変換手段
１１００ 伝送手段
１２００ センター
１３００ ネットワーク、通信回線、伝送路（伝送手段）
１４００ サブセンター
１４０２ Ｅ／Ｏ（電気光変換手段）
１６００ ネットワーク、通信回線、伝送路（伝送手段）
１７００ 加入者 受信器設置場所（１００５）
１８００ 加入者 加入者宅
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】