【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は通信システムにおけるデータ受信装置、特に画像通信システムにおけるデータ誤りや欠落等に起因した画像品質の低下を改善する機能に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、テレビ電話システム、テレビ会議システム、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ：Video On Dem
and ）システム等といった動画像伝送システムの実現に向け、動画像符号化方法の国際標準化が進められており、代表的な国際標準規格として、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．
２６１、Ｈ． ２６３やＩＳＯ国際標準ＭＰＥＧ１、２、
４（Moving Picture Experts Group）などが知られている。 動画像を符号化して伝送する場合、伝送中に誤りが発生すると、受信側では符号データを正しく復号することができなくなる。 特に国際標準化方式の多くは可変長符号を用いているため、誤りが発生した符号語だけでなく、その後に連続する多くの符号語も正しく復号できなくなる。 【０００３】ただし、永久に復号できなくなることを回避するために、符号語の組合せでは絶対に発生しないユニークな符号語（以下、同期符号と呼ぶ）を定期的に符号データ中に挿入している。 復号器はその同期符号を検出することによって同期を回復し、その後の符号語を復号することが可能となる。 【０００４】図２に動画像符号化における同期符号の挿入位置の例を示す。 ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ． ２６３においては、図２に示すようにＰＳＣ（Picture Start Code）とＧＯＢ（Group of Block）の２種類の同期符号を使用している。 各フレームの先頭にはＰＳＣを挿入し、フレームの部分ブロックであるＧＯＢ（Group of Block）の先頭にはＧＢＳＣ（Group of Block Start Code ）を挿入する。 ここで、ＧＯＢは複数のＭＢ（マクロブロック）
行からなる符号化の単位であり、図２の実線で囲まれた部分である。 【０００５】ＰＳＣは２２ビットの符号語であり、0000
0000 0000 0000 1 00000 で表される。 またＧＢＳＣは１７ビットの符号語であり、0000 0000 0000 0000 1 で表される。 この２種類の同期符号は、はじめの１７ビットまでが同じ符号語であり、実質的には１７ビットの１
つの同期符号として考えることができる。 【０００６】なお、かかる技術を説明した文献として、
「安田浩編著，マルチメディア符号化の国際標準，丸善，ｐｐ８４−９７（１９９１）．」がある。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】符号データは一連の符号語の系列（以下、ビットストリームと呼ぶ）で構成されているが、伝送する時にはこのビットストリームをそのまま送受信するのではなく、下層のシステムレイヤによって音声やデータなどの他のメディアと多重化するために短いデータに分割される。 また、伝送路によっては、さらに細分割されて伝送されることもある。 すなわち、一連のビットストリームは、有限の長さのデータ単位（以下、パケットと呼ぶ）に分割されて伝送される。
なお、パケットは制御信号のヘッダ部とペイロード部からなり、分割されたデータはペイロード部に収められる。 【０００８】伝送路がＬＡＮなどのように帯域保証がない場合は、パケットが伝送中に欠落することもある。 また、電話回線のように帯域保証されている場合でも、パケット単位で誤り処理を行なうプロトコルを用いる場合には、誤り訂正できないパケットは廃棄されることもある。 従って動画像の復号器は、到着したパケットだけを並べて連結したビットストリームを復号することになる。 【０００９】通常の動画像の復号器は、ビットストリームのどこでパケット分割されても良いように設計されている。 図３にビットストリームの内容とは無関係な位置でパケット化を行う例を示す。 この場合、例えばパケット２が欠落すると、パケット２に含まれる部分が復号できないだけでなく、符号語の切れ目がずれて同期が回復できなくなり、受信できたＧＯＢ３の後半部分も復号できなくなる。 また、復号器によってはパケットの境界位置を利用しないで復号するものもあり、図３のようにパケット１とパケット３が連結されてビットストリームを再構成してしまうと、ＧＯＢ３の後半部分は、ＧＯＢ２
だと勘違いして誤って復号されることもある。 いずれにしても復号器は次のＧＢＳＣを検出し、ＧＯＢ４から正しい復号を再開することになる。 【００１０】一方、ビットストリームの内容を反映してパケット化を行なうことも可能である。 図４に１つのＧ
ＯＢを１つのパケットに収納してパケット化を行う例を示す。 この場合、受信できたパケットのデータは全て復号できるようになるため、復号できない範囲が少なくなり、符号化効率が向上する。 【００１１】上述したように、同期符号は同期がずれても確実に検出できるように、他の符号語の組合せからは発生しないようなユニークなビット列で符号語を構成する必要があり、Ｈ． ２６３では１７ビットとやや長いビット列が必要となる。 今後、新しい動画像符号化方式が開発されて、より多くの符号語が定義されると、より長い同期符号が必要となる可能性がある。 しかし、長い同期符号は、符号化効率の低下を招くだけでなく、１ビットでも誤ると検出できないため、伝送誤りに対する耐性が低くなるという問題がある。 【００１２】図４に示した様に、１つのＧＯＢを１つのパケットに収納することを必須条件として限定すると、
同期符号はパケットの先頭にだけ存在することになる。
従って、同期を回復するためにはパケットの先頭を検出すれば良く、同期符号を付加する必要性は低くなる。 しかしながら、パケットをさらに細分割して伝送するシステムでは、先頭のセグメントが欠落する可能性がある。
図５にパケットの細分割の例を示す。 この場合、２番目のセグメントの先頭がパケットの先頭となるため、もし同期符号を付加していなかった場合、２番目のセグメントの先頭ビットを同期位置であると勘違いし、復号誤りの原因となる。 従って、１つのＧＯＢを１つのパケットに収納することに限定しても、同期符号を省略することはできない。 【００１３】また、動画像符号化方式は画像伝送以外の他のアプリケーションにも共通して用いられるため、パケット化という伝送特有の条件により符号語の割り当てを変更することは現実的ではない。 例えば、画像をディスクなどの記録媒体に蓄積する場合は、パケットに分割せずに１本のビットストリームとして扱うため、同期符号は従来通り長いビット長が必要となる。 【００１４】以上のことから、同期符号に割当てる符号語を変えずに、長いビット長を有する同期符号の伝送誤りに対する耐性を高めるデータ受信装置が望まれており、また、使用状況に応じて同期符号の誤り耐性強度を変更できるデータ受信装置が望まれている。 【００１５】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解決するため、あらかじめ定められた符号長ｎの同期符号から始まる符号化単位を１つのパケットのペイロードとして送受信する伝送システムで用いるデータ受信装置において、以下のように構成したことを特徴とする。 すなわち、受信したパケットのペイロードから先頭ｎビット列を切り出す同期符号切り出し部と、先頭ｎビット列と同期符号とのハミング距離を算出するハミング距離算出部と、ハミング距離をあらかじめ定めた判定閾値ｍ（０
≦ｍ≦ｎ）と比較することにより、先頭ｎビット列が同期符号であるか否かを判定する同期符号判定部と、受信したパケットのペイロードの符号データを復号化する復号化部とを備えるものである。 この復号化部は、切り出されたビット列が同期符号であると判定された場合は、
パケットのペイロードの先頭から、その判定した同期符号の符号長と同じ長さのビット列を除いた符号データを復号化するものである。 【００１６】また、同期符号が複数定義されていて、それらの同期符号毎にあらかじめ定められた符号長ｎｋの同期符号から始まる符号化単位を１つのパケットのペイロードとして送受信する伝送システムで用いるデータ受信装置においては、受信したパケットのペイロードの先頭から各同期符号の符号長ｎｋと同じ長さのビット列をそれぞれ切り出す同期符号切り出し部と、同期符号切り出し部が切り出した複数のビット列と複数の同期符号とのハミング距離をそれぞれ算出するハミング距離算出部と、複数のハミング距離とあらかじめ定めた複数の判定閾値ｍｋ（０≦ｍｋ≦ｎ）と比較して、複数のビット列のいずれかが同期符号のいずれかであるか否かを判定する同期符号判定部と、受信したパケットのペイロードの符号データを復号化する復号化部とを備えるものである。 この復号化部は、切り出されたビット列が同期符号のいずれかであると判定された場合は、パケットのペイロードの先頭から、その判定した同期符号の符号長と同じ長さのビット列を除いた符号データを復号化するものである。 【００１７】このように、受信装置において、パケットの先頭のビット列が同期符号と完全に一致しなくても、
閾値より近い符号である場合には同期符号であると認識することにより、同期符号の誤り耐性が向上する。 また、閾値を変化させることにより、同期符号の符号割り当てを変えることなく、状況に応じて同期符号の誤り耐性強度を変更することが可能となる。 【００１８】 【発明の実施の形態】 （Ａ）＜第１の実施形態＞ 以下、第１の実施形態に係るデータ受信装置の構成、動作及び効果について、図面を参照しながら説明する。 【００１９】第１の実施形態の特徴は、同期符号に誤りが発生した場合でも、誤りビット数があらかじめ定められた閾値以下であれば、誤りがあったとしても同期符号として検出できるようにした点である。 また、データ送信装置として、あらかじめ定められた長さｎの同期符号からはじまる符号化単位を１つのパケットのペイロードに収めて送信するデータ送信装置を使用するものとする。 さらに、データの送受信に使用される同期符号は１
種類である。 【００２０】＜第１の実施形態の構成＞図１に、第１の実施形態に係るデータ受信装置の機能構成図を示す。 図１において、データ受信装置１００は、符号データ受信部１０１と、同期符号切り出し部１０２と、ハミング距離算出部１０３と、同期符号判定部１０４と、復号化部１０５と、復号結果出力部１０６から構成されている。 【００２１】符号データ受信部１０１は、符号化されたデータをデータ送信装置から受信するものであり、１つのパケットのペイロードに収納されているデータを１つの符号化単位として同期符号切り出し部１０２および復号化部１０５へ渡すものである。 同期符号切り出し部１
０２は、符号データ受信部１０１から受けた符号化単位の先頭の長さｎのビット列（ｎは同期符号の符号長である）を切り出し、切り出したｎビットのデータをハミング距離算出部１０３へ渡すものである。 【００２２】ハミング距離算出部１０３は、同期符号切り出し部１０２から受けた符号化単位の先頭から切り出したｎビットのデータと、同期符号に割り当てられた符号語の差異をハミング距離として算出するものであり、
算出されたハミング距離を同期符号判定部１０４へ渡す。 同期符号判定部１０４は、ハミング距離算出部１０
３から受けたハミング距離とあらかじめ定めた判定閾値ｍを比較し、先頭ｎビットが同期符号であるか否かを判定し、その判定結果を復号化部１０５へ渡す。 なお、判定閾値ｍは０≦ｍ≦ｎの任意の値であり、伝送システムの状況に応じてユーザにより変更が可能である。 【００２３】復号化部１０５は、同期符号判定部１０４
が同期符号であると判定した時に、符号データ受信部１
０１から入力された符号データのうち、先頭ｎビットを除いた符号データを復号化し、復号データを復号結果出力部１０６へ送る。 また、同期符号判定部１０４が同期符号でないと判定した時は、その符号化単位の符号データは復号せずに廃棄する。 復号結果出力部１０６は、復号化部１０５から受けた復号データを出力するものである。 【００２４】＜第１の実施形態の動作＞次に、第１の実施形態に係るデータ受信装置の動作を図６のフローチャートを用いて説明する。 【００２５】符号データ受信部１０１は、データ送信装置から送信された符号データの１つのパケットのぺイロードを符号化単位として切り出し（Ｓ１１）、同期符号切り出し部１０２は、その符号化単位から先頭ｎビットを切り出す（Ｓ１２）。 ハミング距離算出部１０３は、
符号化単位から切り出した先頭ｎビットのデータと同期符号のハミング距離を算出する（Ｓ１３）。 同期符号判定部１０４は、ハミング距離とあらかじめ定めた判定閾値ｍを比較し、ハミング距離が判定閾値ｍ以下の場合は、先頭ｎビットのデータを同期符号と同一とみなす判定をし、処理をＳ１５に進める。 また、ハミング距離が判定閾値ｍより大きい場合は、先頭ｎビットのデータを同期符号と異なると判定し処理をＳ１６に進める（Ｓ１
４）。 【００２６】まず、先頭ｎビットのデータを同期符号と同一とみなす判定をした場合は、復号化部１０５は、その同期符号を含む符号化単位（ぺイロード）から同期符号である先頭ｎビットを削除した符号データを復号化する（Ｓ１５、Ｓ１７）。 次に、先頭ｎビットのデータが同期符号でないと判定した場合は、復号化部１０５はその同期符号を含む符号化単位の符号データを復号せずに廃棄する（Ｓ１６）。 【００２７】第１の実施形態に係るデータ受信装置において、データ伝送中に誤りが発生しない場合は、受信したパケットのペイロードから取り出した符号化単位の先頭には必ず同期符号が挿入されている。 従って、符号化単位の先頭ｎビットと同期符号とのハミング距離は必ず０になる。 従って、判定閾値ｍと比較した場合に、先頭ｎビットは同期符号と判定され、符号化単位から先頭ｎ
ビット除いた符号データを正常に復号することができる。 【００２８】データ伝送中に誤りが発生した場合は、符号化単位の先頭ｎビットに誤りが発生する可能性がある。 従来のデータ受信装置は、同期符号に１ビットでも誤りが発生すると、同期符号として復号できないため、
その位置での同期回復ができずに、誤りの発生した同期符号を含む符号化単位を廃棄せざるを得ない。 しかし、
本発明では判定閾値ｍ以下の誤りは無視し、同期符号として復号するため、先頭ｎビットの同期符号より後の符号データを廃棄せずに復号することが可能となる。 例えば、Ｈ． ２６３では同期符号長ｎ＝１７ビットであり、
0000 0000 0000 0000 1で表される。 ここで判定閾値ｍ
＝３とすると、３ビットの誤りまで許容される。 従って、0010 0100 1000 0000 1のように３ヶ所誤った場合でも同期符号として復号される。 【００２９】また、データ伝送中にパケットをさらにセグメントに細分割して伝送する場合には、パケット中の先頭セグメントが欠落する可能性があり、同期符号でない符号が符号化単位の先頭に来ることがある。 その場合には、先頭のｎビットと同期符号とのハミング距離が判定閾値ｍより大きくなるため、同期符号でないと判定し、その同期符号を含む符号化単位の符号データは復号せずに廃棄する。 これにより、同期符号でない所から復号が再開することがなく、復号誤りを回避できる。 【００３０】通常、同期符号は他の符号語の組合せでは発生しないユニークな符号語のうち符号長ができるだけ短い符号語が割り当てられているため、同期符号とハミング距離ｍだけ離れた符号が発生する可能性は否定できなくなる。 特にｍを大きい値にするとその可能性が高くなり、復号誤りを誘発してしまう。 しかしながら、同期符号の判定はパケットの先頭ｎビットだけを用いて行なうため、その可能性は低く抑えられている。 【００３１】一方、同期符号自体に誤りが発生する可能性はかなり高いため、ｍビット以下の誤りを許容して同期符号を救済する方が、誤り耐性の効果が高い。 特に、
パケットをセグメント細分割しないような伝送路では、
パケットの先頭には必ずｎビットの同期符号が挿入されているため、判定閾値ｍをｎと同じ値にすることも可能である。 従って、伝送路の条件や誤りの状態によって、
判定閾値ｍを変更することにより、同期符号の最適な誤り耐性が実現できる。 【００３２】＜第１の実施形態の効果＞以上のように、
第１の実施形態によれば、同期符号の誤りビット数が、
あらかじめ定めた判定閾値ｍビット以下であれば誤りを許容し同期符号とするため、同期回復される可能性が高くなる。 また、判定閾値ｍを変更することで、同期符号の誤り耐性強度を容易に調節することが可能となる。 【００３３】（Ｂ）＜第２の実施形態＞ 第１の実施の形態に係るデータ受信装置においては、データの送受信に使用される同期符号は１種類であったが、第２実施形態においては複数の同期符号が定義されている場合のデータ受信装置の構成、動作について図面を参照しながら説明する。 なお、第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成図と同様であるので図１を用いて説明する。 しかし、詳細な動作が異なる構成については、異なる符号を用いて説明する。 同様な動作を行う構成については図１と同一の符号を付与する。 複数の同期符号が定義されている場合は、各々の符号長は同一ではなく異なる。 従って、判定閾値もそれぞれ異なる値をあらかじめ設定することができる。 【００３４】＜第２の実施形態の構成＞同期符号切り出し部２０２は、符号データ受信部１０１から受けた符号化単位の先頭から、複数定義されている同期符号の各符号長ｎ kと同一長さのビット列を切り出し、切り出した複数のビット列をハミング距離算出部２０３へ渡す。 ハミング距離算出部２０３は、同期符号切り出し部２０２
から受けた複数の切り出したビット列と、複数の同期符号に割当てられた符号語のハミング距離をそれぞれ算出し、算出されたハミング距離を同期符号判定部２０４へ渡す。 同期符号判定部２０４は、ハミング距離算出部２
０３から受けたそれぞれのハミング距離と判定閾値ｍ k
を比較し、切り出したビット列が同期符号であるか否かを判定するものであり、判定結果を復号化部１０５へ渡す。 【００３５】＜第２の実施形態の動作＞次に、第２の実施形態に係るデータ受信装置の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。 ここでは、第１の実施形態と同様の動作については図６と同一の符号を付与し、異なる動作についてのみ説明する。 【００３６】同期符号切り出し部２０２は、符号データ受信部１０１から受けた符号化単位（ぺイロード）から、複数の同期符号の符号長にあわせて先頭からビット列を切り出す（Ｓ２１）。 ハミング距離算出部２０３
は、符号化単位から切り出した複数のビット列と複数の同期符号のハミング距離をそれぞれ算出する（Ｓ２
２）。 【００３７】同期符号判定部２０４は、それぞれのハミング距離と判定閾値ｍ kを比較し、ハミング距離が判定閾値ｍ k以下の場合は、切り出したビット列を同期符号候補とし、候補の数によりＳ２４とＳ２５に処理がわかれる。 ハミング距離が判定閾値ｍ kより大きい場合は、
同期符号と異なるためＳ１６に処理を進める（Ｓ２
３）。 ハミング距離と判定閾値ｍ kを比較した結果、複数種類のうち、いずれか１つの同期符号であると判定された場合はその候補の同期符号に特定する（Ｓ２４）。 【００３８】また、複数の同期符号が候補にあがった場合は、複数の候補同士のハミング距離の差を求め（Ｓ２
５）、ハミング距離に差があった場合は、ハミング距離が最も近い同期符号に特定する（Ｓ２６）。 ハミング距離に差が無く、ハミング距離も等しい同期符号が複数存在する場合は、同期符号の符号長が最も長い方の同期符号に特定する（Ｓ２７）。 同期符号判定部２０４で同期符号が特定した時は、符号化単位（ペイロード）からその特定した同期符号の符号長と同一長さのビット列を削除する（Ｓ２８）。 【００３９】２種類以上の同期符号が割り当てられている場合でも、その同期符号が発生する位置が予めわかっているような場合には、同期符号が１種類の場合と同じ処理で良い。 例えば、フレームの先頭の同期符号と、部分ブロックの先頭の同期符号の２種類が割り当てられている場合で、各フレームは常に一定の数の部分ブロックに分割される場合には、フレーム同期符号とブロック同期符号がどの順序で到着するかは自明となる。 【００４０】（Ｃ）他の利用形態 （１）上述の各実施形態において説明したデータ受信装置は、ハードウェアによって実現してもソフトウェアによって実現しても良い。 （２）また、上述の各実施形態においては、被伝送データを動画像データを例に挙げて説明したが、被伝送データは、音声データであっても、２値データであっても良い。 【００４１】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、あらかじめ定められた長さｎの同期符号からはじまる符号化単位を１つのパケットのペイロードとして伝送することに限定し、符号化単位の先頭のｎビットと同期符号を比較することによって、同期符号の検出を行なうことにしたため、同期符号のビット誤りを判定閾値ｍ以下まで許容でき、同期符号の誤り耐性を向上できる。 また、判定閾値ｍを変更することにより、簡単に同期符号の誤り耐性強度を調節できるため、伝送路の種類や誤り状況に合わせて誤り耐性強度を設定することが可能となる。 【図面の簡単な説明】 【図１】第１および第２の実施形態のデータ受信装置の機能構成を示すブロック図である。 【図２】動画像符号化における同期符号の挿入位置の例を示す概念図である。 【図３】符号ビットストリームのパケット化の例（１）
を示す概念図である。 【図４】符号ビットストリームのパケット化の例（２）
を示す概念図である。 【図５】パケットの細分割の例を示す概念図である。 【図６】第１の実施形態のデータ受信装置の動作を示すフローチャートである。 【図７】第２の実施形態のデータ受信装置の動作を示すフローチャートである。 【符号の説明】 １００・・データ受信装置、１０１・・符号データ受信部、１０２、２０２・・同期符号切り出し部、１０３、
２０３・・ハミング距離算出部、１０４、２０４・・同期符号判定部、１０５・・復号化部、１０６・・復号結果出力部。 フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−8175（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−101532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ，ＤＢ名) H04L 7/08 H04L 12/56 H04N 7/24 |
