專利名稱：恢復系統(tǒng)時鐘的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時鐘恢復系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種接收MPEG-2信號的時鐘恢復系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
ISO運動圖像專家組(MPEG)建立了一種標準，通過這種標準可對數(shù)碼表示的音頻、視頻以及數(shù)據(jù)源進行編碼、傳輸、接收和可靠的解碼。這種標準已在文檔ITU-T H.222.0中公開，標題為“信息技術(shù)——運動圖像及關(guān)聯(lián)音頻的通用編碼系統(tǒng)”。MPEG-2標準能夠以數(shù)據(jù)分組形式傳輸數(shù)字化的音頻和視頻數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)插入到傳輸流中?？蓪Χ鄠€數(shù)據(jù)源進行復用，這樣，用戶能夠共享通信路徑。
為確保音頻、視頻和數(shù)據(jù)能夠可靠地傳輸?shù)浇K端用戶，解碼器時鐘必須與編碼器時鐘同步必須使用編碼器時鐘同步解碼器時鐘。如果沒有這種同步，將會導致視頻信息的跳幀或停滯幀，或者在音頻信息中出現(xiàn)類似的后果。為了使編碼時鐘和解碼時鐘同步，編碼器在傳輸流中插入時間戳，這種時間戳就是所知的節(jié)目時鐘基準(PCR)。解碼器使用這些時間戳來確保將解碼器時鐘同步到解碼器時鐘，從而正確地接收和解碼音頻、視頻和數(shù)據(jù)。
在傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)中，如果傳輸流中沒有攜帶PCR值，解碼器就不能夠估計傳輸速率，無法鎖定信息流，解碼器時鐘不能同步到編碼器時鐘上。
因此，需要一種更靈活的方法來確保在不需要PCR值的情況下，對單個或復用的音頻、視頻和傳輸流進行可靠的解碼。此外，希望這種新方法僅僅需要修改固件，從而能夠使用現(xiàn)有的基于PCR的硬件。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種不需要將PRC值嵌入到信息字節(jié)流的時鐘恢復系統(tǒng)。本發(fā)明通過間歇地傳輸分組計數(shù)和傳輸速率，實現(xiàn)將解碼器時鐘同步到編碼器時鐘。這種新方法僅僅要求改變固件，從而能夠使用現(xiàn)有的基于PCR的硬件。
本發(fā)明的一個實施例涉及再復用，重新評估和更新進站方向的傳輸速率和分組計數(shù)，以將它們插入到輸出流中。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于在通信系統(tǒng)中恢復所接收分組的編碼器時鐘的時鐘恢復裝置，包括 用于檢測數(shù)據(jù)分組計數(shù)信息和傳輸速率信息的分組接收器，所述數(shù)據(jù)分組計數(shù)信息和傳輸速率信息表示所接收的分組的編碼器時鐘； 用于產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘的電壓控制振蕩器，其具有輸入端，所述輸入端允許按照在所述輸入端接收的控制信號的比例調(diào)整系統(tǒng)時鐘的頻率； 用于輸出誤差信號的反饋環(huán)，所述誤差信號表示本地系統(tǒng)時鐘頻率與所表示的編碼器時鐘頻率之間的差異；以及 用于過濾誤差信號以便將其輸入所述電壓控制振蕩器的低通濾波器電路。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所述數(shù)據(jù)分組接收器包括用于輸出時間戳數(shù)據(jù)的分組時鐘提取器，所述時間戳數(shù)據(jù)表示基于所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息的編碼器時鐘；以及 所述反饋環(huán)還包括用于輸出本地時間戳數(shù)據(jù)的計數(shù)器以及用于輸出所述誤差信號的抖動計算器，所述本地時間戳數(shù)據(jù)的值隨系統(tǒng)時鐘周期而增加，所述計數(shù)器具有用于生成輸出值的輸入端，所述誤差信號等于來自所述計數(shù)器的時間戳數(shù)據(jù)與來自所述接收器的時間戳數(shù)據(jù)之間的差異。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所接收的分組是MPEG-2分組。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所述系統(tǒng)時鐘的頻率范圍是從26.999199MHz到27.000810MHz。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所述計數(shù)器是數(shù)字計數(shù)器。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所述數(shù)據(jù)分組接收器從一個或多個所接收的分組的報頭中獲得所述分組計數(shù)信息以及所述傳輸速率信息。
在本發(fā)明所述的時鐘恢復裝置中，所接收的分組是MPEG分組，所述分組計數(shù)信息和傳輸速率信息位于MPEG報頭的報頭部分的適配字段。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種重建系統(tǒng)時鐘的方法，包括 接收數(shù)字化的分組，所述分組包括來自發(fā)送時鐘的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息； 從所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息確定時間戳； 基于控制信號產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘，基于所述本地系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生本地時間戳； 基于所述本地時間戳和所述從所述分組計數(shù)信息和傳輸速率信息確定的時間戳之間的差異產(chǎn)生誤差信號；以及 過濾誤差信號以產(chǎn)生所述控制信號。
在本發(fā)明所述的方法中，所述數(shù)字化的分組是MPEG-2分組。
在本發(fā)明所述的方法中，所述從所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息確定所述時間戳的步驟進一步包括從MPEG-2分組的報頭獲得所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息。
在本發(fā)明所述的方法中，所述從所述分組計數(shù)信息所述和傳輸速率信息確定所述時間戳的步驟進一步包括從MPEG-2分組的報頭的適配字段獲得所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用時間戳信息編碼多個數(shù)據(jù)分組以便在通信系統(tǒng)上傳輸?shù)姆椒?，包? 接收多個數(shù)據(jù)分組； 確定所述多個數(shù)據(jù)分組的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息；以及 將所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息加載到所述多個分組中的一個或多個數(shù)據(jù)分組的報頭部分。
在本發(fā)明所述的方法中，所述分組是MPEG-2分組，所述加載步驟包括將所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息插入到所述數(shù)據(jù)分組的報頭部分的適配字段。
在本發(fā)明所述的方法中，所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息表示所述時間戳信息。
通過以下的描述和附圖，可以更深入地理解本發(fā)明的各種優(yōu)點、各個方面、創(chuàng)新特征、及其實施例的細節(jié)。



下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1A是MPEG-2分組的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1B是節(jié)目映射表(PMT)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是分組的基本流(PES)分組的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是傳統(tǒng)的使用PCR值的系統(tǒng)時鐘恢復電路的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的不使用PCR值的系統(tǒng)時鐘恢復電路的示意圖； 圖5是常規(guī)的使用PCR值的再復用系統(tǒng)的示意圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的不使用PCR值進行再復用的系統(tǒng)的示意圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、不直接發(fā)送PCR時間戳而是產(chǎn)生包含分組計數(shù)和速率信息的數(shù)據(jù)分組的方法； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的恢復系統(tǒng)時鐘的方法； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的再復用多個傳輸流的方法。

具體實施例方式 雖然本發(fā)明是通過特定應用的實施例進行闡述的，但是應當意識到本發(fā)明不局限于這些的實施例。領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將會意識到，其他的修改、應用和實施例也落入本發(fā)明的范圍，本發(fā)明在其他的領(lǐng)域也具有顯著作用。
MPEG-2為提供數(shù)字化視頻、音頻和數(shù)據(jù)源提供分組傳輸。這種數(shù)據(jù)分組是固定的188字節(jié)大小，包括報頭105和有效載荷110。圖1A示出了MPEG-2數(shù)據(jù)分組100的結(jié)構(gòu)。報頭105包括13位的節(jié)目ID字段(PID)115，PID字段115用于將數(shù)據(jù)分組內(nèi)的信息標識為屬于特定的信息流。MPEG-2數(shù)據(jù)分組也包括適配字段120，適配字段120包括一系列旗標以及可選字段，可選字段的存在與否由前面的旗標的值來示出。適配字段120中可定義和攜帶私有用戶數(shù)據(jù)。在常規(guī)的MPEG115中，PCR值125嵌入到MPEG-2傳輸流中，PCR值提供了在解碼器系統(tǒng)中恢復編碼器時鐘的傳統(tǒng)方法。
圖1B是節(jié)目映射表(PMT)130的結(jié)構(gòu)示意圖。PMT 130用于標識特定傳輸流中的視頻、音頻和數(shù)據(jù)內(nèi)容。在典型的實施例中，PMT 130中的一個PID135標識特定節(jié)目的音頻部分，其它PID 135標識該特定節(jié)目的任意視頻或數(shù)據(jù)部分。
在將視頻、音頻和數(shù)據(jù)源打包成固定長度的MPEG-2數(shù)據(jù)分組之前，通常首先將它們打包成分組基本流(PES)。圖2示出了PES分組200的結(jié)構(gòu)。下面的字段是可選嵌入PES分組中的(a)解碼時間戳(DTS)205，表示數(shù)據(jù)分組由解碼器解碼的時間；以及(b)顯示時間戳(PTS)210，用于將視頻和音頻信息的每個單元的顯示時間發(fā)往解碼器系統(tǒng)。為了確保同步，PTS值205和DTS值210源自同一時鐘，該時鐘提供PCR值。
圖3示出了傳統(tǒng)的恢復編碼器時鐘的方法。電路300包括PCR接收器和/減法器310、低通濾波與增益單元315、電壓控制振蕩器320以及計數(shù)器325。在收到傳輸流305后，PCR接收器/減法器310檢測嵌入到傳輸流305中的PCR值，比較計數(shù)器325中的本地時間戳和進站傳輸流305中檢測到的時間戳，基于比較結(jié)果生成誤差信號335，然后發(fā)往低通濾波與增益單元315。低通濾波器和增益單元315的輸出為校正信號340，該輸出端連接到電壓控制振蕩器320。電壓控制振蕩器320的輸出端連接到構(gòu)成反饋環(huán)一部分的計數(shù)器325。如果PCR接收器/減法器310所檢測到的PCR值是初始值，PCR接收器/減法器310產(chǎn)生初始化信號330，用它來初始化計數(shù)器325。如上所述，為了讓傳統(tǒng)電路300正常工作，PCR值必須嵌入到傳輸流305中。
使用圖3的常規(guī)方法之時，傳輸速率是在解碼器一側(cè)使用PCR值生成的，具體如下
i是傳輸流中任何字節(jié)的索引， i′’＜i＜i′。
i′是可應用到將要被解碼的節(jié)目中的包括緊接在program_clock_reference_base字段后面的最后位的字節(jié)的索引。
i″是可應用到將要被解碼的節(jié)目中的包括最近的program_clock_reference_base字段的最后位的字節(jié)的索引。
PCR(i″)是編碼在節(jié)目時鐘基準和系統(tǒng)時鐘單元中擴展字段中的時間。
要注意，i′’＜i＜i′。
如果假定傳輸速率是恒定的，那么，PGR值序列中的任何偏差都可解釋為PCR抖動(jitter)。為了鎖定進站傳輸流305，傳統(tǒng)解碼器必須估計每個PCR值并調(diào)節(jié)本地的鎖相環(huán)(PLL)以吸收(absort)生成的抖動。
除了將PCR值嵌入到傳輸流305并評估每個PCR值之外，本發(fā)明可間歇顯式的傳送傳輸速率，使得解碼器能使用這種顯式的傳輸速率作為鎖定基準來調(diào)節(jié)它的時鐘。傳輸速率的值作為用戶私有數(shù)據(jù)嵌入到MPEG-2數(shù)據(jù)分組的適配域120中。對于承載這種用戶私有數(shù)據(jù)的每個間歇傳送的MPEG-2數(shù)據(jù)分組m，在編碼器上的傳輸速率R(m)計算如下 b＝|n-m|*packet_length*8 R(m)分組m中承載的傳輸速率 b在分組號m和分組n之間傳輸?shù)目偟奈粩?shù) m承載R(m)的分組號 n承載R(m)的分組號 packet_length每個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組中的字節(jié)長度 SC系統(tǒng)時鐘，用Hz表示，27,000,000-801≤SC≤27,000,00+810 Δt(m，n)數(shù)據(jù)分組m和數(shù)據(jù)分組n之間的編碼器采樣時間差，以27 MHz時鐘的一個嘀嗒(tick)為單位。
為了計算編碼器端(在傳輸時)的傳輸速率R(m)，必須選擇分組n。有兩種方法來實現(xiàn)這種選擇。第一種方法是使用前面的包含嵌入的傳輸速率信息的數(shù)據(jù)分組。在這種情況之下，傳輸率等于從接收完包含傳輸率信息的上一分組開始截至到現(xiàn)在總共傳送的比特數(shù)除以傳送這些比特所用的時間。第二種方法是使用從現(xiàn)在開始到開始接收包含傳輸速率信息的下一分組為止所傳送的比特數(shù)除以傳送這些比特所用的時間。只要編碼器和解碼器都使用相同的方法，這兩種方法都是可用的。
在解碼器端，使用本地系統(tǒng)時間計數(shù)器來評估傳輸速率R’(m)。由實際編碼器的傳輸速率R(m)和解碼器所評估的R’(m)之間的差異，以及中間位的總數(shù)b，共同來生成誤差信號，解碼器可使用該誤差信號將自己的時鐘鎖定或同步到編碼器時鐘。正如下面所述的，為本發(fā)明一特定實施例而設計的編碼器可將解碼器時鐘和編碼器系統(tǒng)時鐘之間的誤差縮小到小于1.5微秒。為不同應用而設計的不同實施例可以選擇不同的設計目標。
R’(m)基于本地時間計算得到的傳輸速率 Δt’(m，n)基于解碼器的本地計數(shù)器的采樣時間差
注意在本發(fā)明每個具體設計的實施例中，5×10-7秒可以替換為更大的數(shù)。
如上面的運算式所示，評估的傳輸速率R’(m)的準確度取決于分組號n和m。如果在傳輸過程中，丟棄或添加了數(shù)據(jù)分組，例如在復用過程中就可能出現(xiàn)這種情況，那么，采樣時間間隔就會改變，編碼器和解碼器將不能同步。要解決這個問題，將分組號n和m以及傳輸速率信息顯式的嵌入到傳輸流中。例如，編碼器顯式的在同時還承載有傳輸速率R(m)的分組中發(fā)送數(shù)據(jù)分組號m。
下面的表格展示了基于PCR方法的常規(guī)的系統(tǒng)時鐘恢復與本發(fā)明的嵌入傳輸速率R(m)的方法的PCR_jitter之間的關(guān)系。假設傳輸流的理論傳輸速率為12.5Mbps，所承載的PCR值如下 第一列包括pcr_flag設為1的分組的編號。第二列示出了在對應分組中的PCR_value。第三列是基于傳統(tǒng)MPEG-2算法計算得到的PCR_jitter。第四列是基于數(shù)據(jù)分組號和Δt計算的傳輸速率R’(m)，其中，Δt等于PCR_value的差異。根據(jù)這個實施例，以納秒為單位的PCR_jitter可解釋為傳輸速率抖動。因此，若將R(m)顯式的嵌在傳輸流中，解碼器便能使用R(m)值來恢復系統(tǒng)的時鐘，并調(diào)整其PLL以鎖定到傳輸流上。硬件解碼器通常以毫秒的精度工作，因此，R’(m)的比特每秒的精度是令人滿意的。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的解碼器時鐘恢復電話400的示意圖。該電路包括包含傳輸緩沖器407和計時信息提取器410的數(shù)據(jù)分組接收器406、抖動計算器415、低通濾波器420、電壓控制振蕩器425以及計數(shù)器430。由傳輸緩沖器407接收進站分組流405，該緩沖器407與定時信息提取器410相連。時間信息連接器410連接到抖動計數(shù)器415以及計數(shù)器430的初始化端口。抖動計數(shù)器415的輸出端連接到低通濾波器420。低通濾波器420的輸出端連接到電壓控制振蕩器425。電壓控制振蕩器425的輸出端提供解碼器系統(tǒng)的時鐘輸出端455。電壓控制振蕩器425的輸出端也連接到計數(shù)器430。計數(shù)器430連接到抖動計算器415。如上面所述，這種新方法僅僅要求改變固件，所以能夠使用現(xiàn)有的基于PCR的硬件。
分組接收器406接收MPEG分組405，以及提取基于嵌入的傳輸速率信息和分組技術(shù)信息的時間戳信息440。具體來說，傳輸緩沖器407捕獲傳輸流中的分組以及將相關(guān)的字節(jié)分發(fā)到定時信息提取器410。定時信息提取器410檢測嵌入的傳輸速率信息以及數(shù)據(jù)分計數(shù)信息，并檢測與所接收的分組有關(guān)的編碼器時間戳信息440。如上所討論的，分組的傳輸速率值可作為用戶私有數(shù)據(jù)嵌入到MPEG-2分組的適配字段120中。分組計數(shù)也可作為用戶私有數(shù)據(jù)嵌入到MPEG-2分組的適配字段120中。
編碼器時間戳信息440被傳輸?shù)蕉秳佑嬎闫?15，抖動計算器415基于編碼器時間戳440與從計數(shù)器430獲取的本地時間戳之間的差異產(chǎn)生誤差信號445。為了讓計數(shù)器430能夠準確地讀取，定時信息提取器410在接收到所接收的數(shù)據(jù)流405內(nèi)的初始數(shù)據(jù)串之時便初始化計數(shù)器430。抖動計算器410生成的誤差信號445通過低通濾波器以創(chuàng)建糾正信號450。糾正信號450輸入到電壓控制振蕩器425，從而調(diào)節(jié)電壓控制振蕩器425的頻率直到該頻率與編碼器的時鐘頻率同步為止。電壓控制振蕩器(VCO)425的這種輸出的樣本被反饋到計數(shù)器430。計數(shù)器430和抖動計算器415可稱為反饋環(huán)414，因為它比較基于VCO的輸出455的時間戳與從所接收的分組中提取的編碼器時間戳信息440以創(chuàng)建誤差信號445。誤差信號445用于調(diào)節(jié)VCO 425的頻率。
如上所述，通過定時信息提取器提取display_time、time_offset、transport_rate以及packet_count。在初始化階段，將display_time以及time_offset發(fā)送到本地計數(shù)器430。將transport_rate和packet_count發(fā)送到抖動計算器，并與當前的系統(tǒng)時鐘值一同緩沖存儲?；谙铝懈黜梺碛嬎愣鄤踊蛘`差信號previous_packet_count、previous_system_clock_value、current_packet_count、current_system_clock_value以及current_transport_rate。對所接到的抖動或誤差信號445進行低通濾波，并作為VCO的控制以恢復系統(tǒng)時鐘。下面提供了一種計算誤差信號445的示范公式e e＝((current_packet_count-previous_packet_count)％(232)* 188*8/current_transport_rate+previous_system_clock_value- current_system_clock_value等式(1) 本發(fā)明中為恢復系統(tǒng)時鐘而需要的所有數(shù)據(jù)都將作為用戶私有數(shù)據(jù)承載在適配字段中。當MPEG-2程序同時包括音頻和視頻信息的情況下，本發(fā)明的實施例在時鐘恢復方面發(fā)揮了作用。與其讓特定程序的每個音頻和視頻信息都攜帶自己的時鐘恢復數(shù)據(jù)，不如通過將時鐘恢復描述符(Time RecoveryDescriDtor)放置到特定程序的映像表(PMT)的第一描述環(huán)中來避免這種冗余。這種時間恢復描述符的語法和語義定義如下所示 如上所述，適配字段中的用戶私有數(shù)據(jù)承載了本發(fā)明中為恢復系統(tǒng)時鐘而需要的所有數(shù)據(jù)。下面示出了程序時鐘恢復私有字段(Program TimeRecovery Private Field)，應當注意，當random_access_indicator設為1之時，usr_private_date_flag也必須設為1。
要說明的是，當從壓縮數(shù)據(jù)緩沖器中移除與display_tiime對應的訪問單元之時，解碼器上的系統(tǒng)時鐘(STC)應當設為initSTC，其中，initSTC＝display_time-time_offset。
正常的情況之下，每個隨機訪問單元之間的時間延遲取決于基礎架構(gòu)，可大到1至5秒。但是，為了順利地保證系統(tǒng)時鐘的更新過程，必須至少每隔100毫秒就發(fā)送transport_rate和packet_count信息。因此，即使沒有隨機訪問單元，也必須承載time_recovery_private字段以保證系統(tǒng)時鐘更新過程的完整。所以，即使在random_access_indicator旗標設置位0之時，tiem_recovery_private字段也可能存在。
在一些基礎架構(gòu)中，不需要PES數(shù)據(jù)分組。在這些情況之下，不創(chuàng)建PTS和DTS值。但是，在基本流水平(elementary stream level)知道信息編碼結(jié)構(gòu)之后，初始訪問單元(音頻數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù))的顯示時間之間的關(guān)系相對于所有的連續(xù)訪問單元總是固定的。因此，為能正確顯示和同步數(shù)字化的信息源而需要用到的值是初始的display_time和系統(tǒng)時鐘(STC)的一個初始值。一旦知道了這些初始值，便可生成所有后續(xù)訪問單元的顯示時間。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，在不使用PES數(shù)據(jù)分組的方案中，可傳輸display_time和初始STC的time_offset。
如果基礎架構(gòu)不使用分組基本流(PES)的分組封包，那么，所有的PID都將承載time_recovery_private字段，time_recovery_private字段包括用于互相同步的display_time。但是，僅僅需要一個PID來承載transport_rate、packet_count和time_offset，以用來初始化系統(tǒng)時鐘(STC)。
通過復用，MPEG-2能夠?qū)⒍喾N類型的多媒體信息合并為單個字節(jié)流。一種常見的情況是，服務提供商接受各種源的多個傳輸流，并通過選擇不同源的不同節(jié)目來創(chuàng)建他自己的傳輸流。這種合并要求使用再復用器。圖5示出了常規(guī)的傳輸流的再復用引擎500。圖5中示出了發(fā)送到再復用引擎的傳輸兩個輸入流，即第一輸入流505和第二輸入流510，每個輸入流都承載有嵌入的PCR值。再復用引擎反過來產(chǎn)生一個合并的輸出流515。在再復用引擎中，輸出流不是選自第一輸入流505就是選自第二輸入流510。分組的轉(zhuǎn)發(fā)和丟棄基于輸出傳輸速率和再復用引擎的調(diào)度算法。如果使用調(diào)度算法來保證性能，就不需要調(diào)整輸出傳輸流中的PCR值。因此，PCR值可與第一輸入流505和第二輸入流510的PCR值保持相同。
在本發(fā)明中，輸入傳輸流中沒有承載PCR值。換言之，傳輸速率信息和數(shù)據(jù)分組技術(shù)信息是間歇傳送的。因此，在再復用階段，需要在輸出流中重新評估和更新傳輸速率和分組計數(shù)的值。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的再復用引擎。圖6中示出了輸入再復用引擎的兩個傳輸流，即第一輸入流605和第二輸入流610，每個輸入流都間歇地承載有嵌入的傳輸速率信息和嵌入的數(shù)據(jù)分組計數(shù)信息。再復用引擎反過來產(chǎn)生一個合并的輸出流615。在再復用引擎中，輸出流不是選自第一輸入流605就是選自第二輸入流610。在再復用時，將重新評估和更新傳輸速率信息和數(shù)據(jù)計數(shù)信息并將其重新插入到輸出傳輸流615中。
本發(fā)明一實施例中的誤差處理按照如下方式進行。對于標記的time_base的中斷(discontinuity)，使用以下方法如果設置了中斷標識符，立即計算LSCS1＝display_time-time_offset并加載到STC基準。對于未標記的time_base的中斷，使用以下方法 |LSTC-(display_time-time_ffset)|＞THR，其中，THR是可設置的閾。在這種情況之下，立即計算LSCS1＝display_time-time_offset并加載到STC基準中。
圖7是示出了對數(shù)字通信的數(shù)據(jù)分組進行編碼以在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)牧鞒虉D700。將分組技術(shù)信息和傳輸速率信息與數(shù)字通信分組一同編碼。根據(jù)本發(fā)明，不再需要在數(shù)據(jù)流中發(fā)送PCR信息。數(shù)據(jù)流將不包含PCR信息，雖然數(shù)據(jù)流包含PCR信息是允許的。相反，傳輸速率用于表示抖動。傳輸速率表示一段時間的平均值，而PCR表示瞬間值。在使用傳輸速率和分組計數(shù)(在丟包時發(fā)送)時，其時間段是從包含計時信息的兩個分組之間提取的。將之前的系統(tǒng)時鐘值加上該時間段來計算時間戳。例如，等式(1)提供了這種算法的具體過程。
步驟702中，接收多個數(shù)據(jù)分組，例如MPEG-2數(shù)據(jù)分組。
步驟704中，確定分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。
步驟706中，在傳輸之前，將分組計數(shù)信息和傳輸速率信息加載到數(shù)據(jù)分組中。例如，可以在數(shù)據(jù)分組在發(fā)射器中進行編碼時，將分組計數(shù)信息和數(shù)據(jù)傳輸信息加載到數(shù)據(jù)分組的報頭。更具體地，對于MPEG-2，可將分組計數(shù)信息和數(shù)據(jù)傳輸信息加載到如圖1A所示的MPEG-2報頭105的適配字段120中。
步驟708中，在通信網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)分組以接收和處理。
圖8示出了基于承載分組計數(shù)和傳輸速率信息的數(shù)據(jù)分組重建系統(tǒng)時鐘的流程圖800。但是本發(fā)明不應受流程圖800的步驟的順序的限制。換言之，一些步驟可以同時執(zhí)行，或者以不同的順序執(zhí)行，這都不脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
步驟802中，接收分組，所述分組包含來自編碼時鐘的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。
步驟804中，從所接收的數(shù)據(jù)分組中獲取分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。例如，計時信息提取器410能夠從MPEG數(shù)據(jù)分組中提取分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。在一個實施例中，MPEG流的分組的適配字段120中承載有分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。
步驟806中，從分組計數(shù)信息、傳輸速率信息以及前一本地系統(tǒng)時鐘值確定時間戳。
步驟808中，基于控制信號產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘。例如，VCD 425基于控制信號產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘。步驟808也包括從本地系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生本地時間戳的步驟。
步驟810中，基于從所接收的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息計算得到的時間戳和從本地系統(tǒng)時鐘確定時間戳之間的差別生成誤差信號。例如，抖動計算器415產(chǎn)生誤差控制信號。
步驟812中，過濾誤差信號以產(chǎn)生控制信號。例如，低通濾波器420輸出經(jīng)過濾的誤差信號445以產(chǎn)生控制信號450。
圖9示描述了再復用系統(tǒng)如再復用系統(tǒng)500的操作步驟900。步驟905中，接收信息分組的多個傳輸流，所述信息分組包含分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。步驟910中，更新分組計數(shù)信息和傳輸速率信息。步驟915中，將更新后的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息插入到由傳送的信息分組構(gòu)成的合并的輸出傳輸流中。
最后，應當意識到，本發(fā)明不局限于MPEG-2時鐘恢復應用。例如，系統(tǒng)時鐘的頻率可以是任何的頻率；27MHz的MPEG-2頻率僅僅是一個例子。類似地，使用嵌入的傳輸速率信息和分組計數(shù)信息來恢復時鐘的方法也不限于MPEG-2分組結(jié)構(gòu)，而是可以等效地應用到要求在目的端恢復時鐘的任何傳輸流。更具體地，除了MPEG之外，本發(fā)明還適用于其他的基于分組的通信系統(tǒng)。
總而言之，雖然本文借助實施例對本發(fā)明進行了詳細的描述，但是本發(fā)明并非僅限于這些實施例。顯然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，可在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)對本文內(nèi)容進行修改，但這些修改仍然落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
交叉參考文獻
本申請要求申請日為2006年4月17日、美國臨時專利申請NO 60/792,337的專利優(yōu)先權(quán)，所述專利以引用的方式結(jié)合到本文中。
權(quán)利要求
1、一種用于在通信系統(tǒng)中恢復所接收分組的編碼器時鐘的時鐘恢復裝置，其特征在于，包括
用于檢測數(shù)據(jù)分組計數(shù)信息和傳輸速率信息的分組接收器，所述數(shù)據(jù)分組計數(shù)信息和傳輸速率信息表示所接收的分組的編碼器時鐘；
用于產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘的電壓控制振蕩器，其具有輸入端，所述輸入端允許按照在所述輸入端接收的控制信號的比例調(diào)整系統(tǒng)時鐘的頻率；
用于輸出誤差信號的反饋環(huán)，所述誤差信號表示本地系統(tǒng)時鐘頻率與所表示的編碼器時鐘頻率之間的差異；以及
用于過濾誤差信號以便將其輸入所述電壓控制振蕩器的低通濾波器電路。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘恢復裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分組接收器包括用于輸出時間戳數(shù)據(jù)的分組時鐘提取器，所述時間戳數(shù)據(jù)表示基于所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息的編碼器時鐘；以及
所述反饋環(huán)還包括用于輸出本地時間戳數(shù)據(jù)的計數(shù)器以及用于輸出所述誤差信號的抖動計算器，所述本地時間戳數(shù)據(jù)的值隨系統(tǒng)時鐘周期而增加，所述計數(shù)器具有用于生成輸出值的輸入端，所述誤差信號等于來自所述計數(shù)器的時間戳數(shù)據(jù)與來自所述接收器的時間戳數(shù)據(jù)之間的差異。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘恢復裝置，其特征在于，所接收的分組是MPEG-2分組。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘恢復裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)時鐘的頻率范圍是從26.999199MHz到27.000810MHz。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時鐘恢復裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分組接收器從一個或多個所接收的分組的報頭中獲得所述分組計數(shù)信息以及所述傳輸速率信息。
6、一種重建系統(tǒng)時鐘的方法，其特征在于，包括
接收數(shù)字化的分組，所述分組包括來自發(fā)送時鐘的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息；
從所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息確定時間戳；
基于控制信號產(chǎn)生本地系統(tǒng)時鐘，基于所述本地系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生本地時間戳；
基于所述本地時間戳和所述從所述分組計數(shù)信息和傳輸速率信息確定的時間戳之間的差異產(chǎn)生誤差信號；以及
過濾誤差信號以產(chǎn)生所述控制信號。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字化的分組是MPEG-2分組。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述從所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息確定所述時間戳的步驟進一步包括從MPEG-2分組的報頭獲得所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息。
9、一種使用時間戳信息編碼多個數(shù)據(jù)分組以便在通信系統(tǒng)上傳輸?shù)姆椒?，其特征在于，包?br> 接收多個數(shù)據(jù)分組；
確定所述多個數(shù)據(jù)分組的分組計數(shù)信息和傳輸速率信息；以及
將所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息加載到所述多個分組中的一個或多個數(shù)據(jù)分組的報頭部分。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述分組是MPEG-2分組，所述加載步驟包括將所述分組計數(shù)信息和所述傳輸速率信息插入到所述數(shù)據(jù)分組的報頭部分的適配字段。
全文摘要
本發(fā)明涉及恢復系統(tǒng)時鐘的裝置和方法。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分組通信系統(tǒng)中，例如在MPEG-2中，數(shù)據(jù)流包括節(jié)目時鐘基準(PCR)，以便接收器的編碼器能夠鎖定到數(shù)據(jù)流。本發(fā)明不需要發(fā)送PCR，通過數(shù)據(jù)分組的報頭中傳輸數(shù)據(jù)傳輸速率信息，讓解碼器能夠使用所述傳輸速率作為鎖定基準并調(diào)整自己的鎖相環(huán)。傳輸速率作為用戶私有數(shù)據(jù)通過適配域承載。
文檔編號H04N7/24GK101102496SQ200710097190
公開日2008年1月9日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者江 傅, 楊志杰, 布萊恩·A·亨格, 陳雪敏 申請人:美國博通公司