專利名稱：通過封包數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過封包數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)的方法及裝置，特別是一種用于動態(tài)圖象單元組織-2(MPEG-2)數(shù)據(jù)流高速率同步傳輸?shù)姆椒把b置。
諸如數(shù)字電視的數(shù)字式數(shù)據(jù)的傳輸有許多不同的標準。此類標準的例子包括被稱為MPEG-2的動態(tài)圖象單元組織標準與Digi Cipther II標準(由美國伊利諾州芝加哥的通用儀器公司，也是本發(fā)明的受讓人所專有)。Digi Cipher II標準與MPEG-2標準(眾所周知且被視為由國際標準組織(ISO)于文件ISO13818所認可的圖象聲音壓縮規(guī)定)相似且包含其中的各方面。
除了圖象聲音壓縮特性外，MPEG-2規(guī)范也包含一提供與傳輸媒體無關(guān)的編碼技術(shù)的系統(tǒng)“層”，以建立包含一或多個MPEG程序的位元流。MPEG編碼技術(shù)使用一正式語法與一組語義規(guī)則，以建立欲傳輸?shù)奈辉?。該語法與語義規(guī)則包括關(guān)于多工、時鐘恢復、同步與錯誤恢復的規(guī)定。為了說明本發(fā)明，任何與MPEG-2類傳輸流編碼形式相似的數(shù)據(jù)流均被稱為“MPEG-2類傳輸流”。MPEG-2類傳輸流的一個例子(但絕非唯一的)是一符合Digi Cither II標準的數(shù)據(jù)流。其他此類標準將在未來被公布。
MPEG-2傳輸流是針對可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯誤的傳輸情況而設(shè)計的。每個MPEG-2傳輸封包為188位元組固定長度。許多程序(各包含不同的組件)可能被合并入一傳輸流內(nèi)。使用MPEG格式服務(wù)的例子有陸地上的有線電視和衛(wèi)星網(wǎng)廣播的電視服務(wù)，以及對話式的電話基礎(chǔ)服務(wù)。MPEG-2傳輸流的語法與語義由國際標準組織定義，為ISO/IEC13818-1，國際標準，1994年11月13日，標題是“動態(tài)影像與相關(guān)之聲音的一般編碼系統(tǒng)”(Generic Coding of Moving Picturesand Associated AudioSystem)建議書H.2220，與ISO/IEC 13818-2，國際標準，1995年，標題是“動態(tài)影像與關(guān)聯(lián)之聲音的一般編碼影像”(Generic Codingof Moving Pictures and AssociatedAudioVideo)建議書H.262，二者皆包含于此以供參考。根據(jù)MPEG-2標準的規(guī)定，多工是將原始基本流(諸如已編碼的影像與聲音信號)裝入分封基本流(packetizd elementary streamPES)信包，此信包被插入傳輸信包中。如上所述，每個MPEG傳輸信包長度固定為188位元組。第一個位元組為一具備獨特的8位元形式(如01000111)的同步位元組。此同步位元組是用以找出每個傳輸信包的起點。
緊接同步位元組之后是3位元組標題，它包含1位元的傳輸信包錯誤指示器、1位元的有效載荷(payload)單元起始指示器、1位元的傳輸先權(quán)指示器，一13位元的信包識別符號(PID)、一個2位元的傳輸加密控制一2位元的適配欄位(adaptation field)控制與一4位元的連續(xù)計數(shù)器。使用同步位元組與3位元組標題，留下多達184位元組的有效載荷，其用于傳輸通信數(shù)據(jù)。一可選擇使用的適配欄位可跟在標題之后，以載運與MPEG相關(guān)與某個傳輸流或在某個傳輸信包的基本流相關(guān)的專用信息。時鐘回復的規(guī)定(例如程序時鐘基準(program clock referencePCR)與疊接(splicing)控制)是適配欄位所載運的典型信息。將此信息放在適配欄位中，而與其相關(guān)數(shù)據(jù)包封在一起，以便進行再多工與網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃運作。當使用適配欄位時，有效載荷相對變得較短。
PCR是一計數(shù)器，當PCR位元組被插入傳輸流時，其用于反應(yīng)相關(guān)程序的系統(tǒng)時鐘(system time clock STC)的值。解碼器使用PCR以實現(xiàn)解碼器時鐘與編碼器系統(tǒng)時鐘同步。42位元PCR中較低的9位元提供一模數(shù)為(modulo)300的計數(shù)器，其[*125970X萬赫時鐘頻率(系統(tǒng)時鐘頻率)增加。在每個modulo-300翻轉(zhuǎn)時，較高的33位元的計數(shù)增加，所以較高的位元代表以90千赫頻率計數(shù)。如此使得顯示時間標記(presentation time-stamps PTS)與解碼時間標記(decoding time-stamps DTS)可以9千赫的值比較。因為每個由數(shù)據(jù)流所載運的程序或服務(wù)項目可能有其自己的PCR，故程序與服務(wù)可以非同步方式多工化。
程序中聲音、影像與數(shù)據(jù)的同步是使用時間標記方法實現(xiàn)。顯示時間標記與解碼時間標記被插如個別影像與聲音信包的傳輸流中。PTS與DTS信息被解碼器使用，以決定何時解碼與顯示圖片，及何時播放聲音部分。如上所述，PTS與DTS值與由PCR建立的時鐘有關(guān)，但受限于MPEG-2標準，其時間解析度為11.1微秒。此解析度受限于PTS90千赫時脈頻率(由PCR較高的33位元所提供)。此限制可排除下述現(xiàn)象，如數(shù)據(jù)率非為每秒90千位元(kbps)的整倍數(shù)，加重一般高速率數(shù)據(jù)的時間誤差，使用與標準MPEG-2傳輸流中對影像與聲音信息所提供的相同的方法傳輸。
MPEG-2數(shù)據(jù)(如經(jīng)壓縮的影像與聲音數(shù)據(jù))必須被格式化為由一連串PES信包形成的分封基本流(packetized elementarystream PES)。每個PES信包包含一PES標題與其后的有效載荷。PES信包被劃分成數(shù)個連續(xù)的固定長度傳輸信包有效載荷。
PES信包具有可變動且相當長的長度?？蛇x擇的不同的欄位(如顯示時間標記與解碼時間標記)可接在PES的標題之后。當傳輸信包由PES形成時，PES標題與傳輸信包標題并排。一單獨PES信包可能跨越包含許多傳輸信包且PES信包的次部分必須出現(xiàn)在具相同PID值的連續(xù)傳輸信包中。但請注意，這些傳輸信包也可以與具有不同PID值且載運不同基本流的數(shù)據(jù)的其他傳輸信包任意交錯。
影像服務(wù)是經(jīng)由將已編碼的MPEG影像數(shù)據(jù)流放入PES信包，再將PES信包分割以插入傳輸流而進行。每個影像PES信包包含已編碼的影像圖片(被稱為影像存取單元)的全部或一部分。PTS和DTS數(shù)據(jù)被放入PES信包標題，以封包相關(guān)的信息單元。PTS被用來啟動解碼器以展現(xiàn)(如，“顯示”)相關(guān)的信息單元。DTS指示解碼器何時應(yīng)解譯此單元。
所提供的聲音服務(wù)是根據(jù)MPEG標準，使用與PES信包層相同的規(guī)定。PTS數(shù)據(jù)被附在包含聲音框邊界的信包。此邊界被聲音同步字(word)界定。聲音框被定義為二連續(xù)聲音同步字之間的數(shù)據(jù)。
為了從MPEG-2類(如MPEG-2或Digi Cipher II)傳輸流所載運的影像與聲音信號重建電視訊號，需要一解碼器以處理影像信包以輸出至影像解壓縮處理器(video decompression processor VDP)，并處理聲音信包以輸出至聲音解壓縮處理器(audio decompression processor ADP)。在此類傳輸流中傳輸其他種類的數(shù)據(jù)也是可能的。例如，提供如電傳文訊、股票報價與其他信息的服務(wù)的專用數(shù)據(jù)可以當做分離的傳輸信包(從分離的分封基流產(chǎn)生)來載運。非同步數(shù)據(jù)管線也可以被支援，如此的管線可代表從解碼器以RS-232形式的輸出而為一編碼器的等值輸入。此信息服務(wù)傳輸信包將與MPEG影像與聲音信包在諸如經(jīng)由衛(wèi)星和纜線傳輸?shù)淖罱K多路通信中被多工化。
使用MPEGF-2類形式載運同步(isochronous)數(shù)據(jù)是有利的。同步數(shù)據(jù)是在一般規(guī)則時脈邊緣處傳送的高速率數(shù)據(jù)且會和不規(guī)則時脈一同抵達的猝發(fā)性“同步”數(shù)據(jù)不同。如此，同步數(shù)據(jù)載運一跳動式的時脈，且時鐘可由簡單的鎖相回路(phase olock loop PLL)回復。一般而言，同步數(shù)據(jù)部分是數(shù)據(jù)位元以大致正常速率傳輸?shù)牟糠?，其伴隨有一時脈信號。任何偏離正常(同步)速率的情形將被受允許的跳動時脈隱藏。此類數(shù)據(jù)可被用于任何數(shù)目的大范圍數(shù)據(jù)管路。T1數(shù)字(也就是電話數(shù)據(jù)線)數(shù)據(jù)流的傳輸即是一例。此數(shù)據(jù)流速率為1.554百萬元組/每秒。其他應(yīng)用包括一但不局限于一企業(yè)網(wǎng)路數(shù)據(jù)、一般高速數(shù)據(jù)通訊與幾乎任何其他需要持續(xù)延遲數(shù)據(jù)傳輸率(超過使用非同步通訊技術(shù)所能達到或不適于變動延遲)的數(shù)據(jù)服務(wù)。這些應(yīng)用特征是不允許對位元滑移(bit slip)。也就是說，錯誤被容忍，但關(guān)于位元流凈轉(zhuǎn)移的再同步會引起最后數(shù)據(jù)同步的嚴重中斷。
在MPEG-2標準中，顯示時間標記只能以11.1微秒的解析度指向顯示單元(也就是8位元的位元組的數(shù)據(jù)顯示于解碼器)。此限制來自于以被用來產(chǎn)生顯示時間標記的PCR計數(shù)中較高位元建立的90千赫速率。由于是高速同步數(shù)據(jù)，可能必須提高顯示單元的解析度，特別是為了糾正錯誤的目的。明確地說，必須能夠在時間上不含糊地表示顯示單元以支援持續(xù)可變動速率。因此，有利于提高顯示時間標記的時間解析度，而超過標準MPEG-2所提供的解析度。例如，提供一提高PTS時間解析度的結(jié)構(gòu)，以允許同步或類似的數(shù)據(jù)以每秒9.0百萬位元組成或更高的速率傳輸。
需提供一簡化數(shù)據(jù)接收器，以根據(jù)系統(tǒng)時鐘頻率提供適當時脈速率以便從數(shù)據(jù)流還源數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是更有利的。尤其是，需要一結(jié)構(gòu)，以便其中的接收器能夠以任何期望的信息數(shù)據(jù)速率(如從每秒19.2百萬位元組到每秒9百萬位元組)提供時脈供用于通過DDS輸出同步信息數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法與裝置，以傳輸與接收PMEG-2類傳輸流中的數(shù)據(jù)，其應(yīng)具有上述優(yōu)點。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下措施本發(fā)明用以對MPEG-2類傳輸流中高速率同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄍ綌?shù)據(jù)設(shè)在分封基本流(PES)中，在分封基本流有效載荷前還設(shè)有一PES標題；PES有效載荷包含一同步數(shù)據(jù)標題，許多個同步數(shù)據(jù)顯示單元緊接其后。PES中同步數(shù)據(jù)標題與其后的顯示單元排在一起，排列順序同步數(shù)據(jù)標題的第一個位元緊接PES標題的最后一個位元之后。一時脈增加值被插入同步數(shù)據(jù)標題中，指定該同步數(shù)據(jù)速率與基準時脈速率間的差值。此時脈增加值可使同步數(shù)據(jù)速率加強同步數(shù)據(jù)速率由解碼器的基準時脈速率產(chǎn)生。PES被封包成許多個同步數(shù)據(jù)傳輸信包，使得每個傳輸信包的每一個有效載荷位元是同步數(shù)據(jù)顯示單元的第一個位元，且每個信包的最后一個有效載荷位元是同步數(shù)據(jù)顯示單元的最后一個位元。
時間標記(PTS)附加部分存在同步數(shù)據(jù)標題中，以補足一存在PES標題中的標準MPEG-2PTS。PTS附加部分與標準PTS的結(jié)合使得解碼器同步數(shù)據(jù)顯示單元的時間解析度提高。
在圖示的具體實施例中，PTS附加部分存在同步數(shù)據(jù)標題的開頭。PTS附加部分可以得自標準MPEG-29位元PCR附加部分中最有效的8位元。8位元PTS附加部分可與MPEG的標準33位元PTS結(jié)合，以提高同步數(shù)據(jù)顯示時間標記的時間解析度，從MPEG-2標準解析度11.1微秒(90千赫)提高至74毫微秒(13.5百萬赫)，以清楚地決定由同步PTS指定的顯示單元起始時間。
在圖示的具體實施例中，每個同步數(shù)據(jù)顯示單元包含兩個8位元的位元組，所以顯示單元包含16個位元的字。
一增加值存在于同步標題內(nèi)，指定同步數(shù)據(jù)速率對于解碼器中的基準時脈速率的差值。
本發(fā)明的方法，以還原根據(jù)以上所提及的任何一個方法傳輸?shù)耐綌?shù)據(jù)。一PES標題與一同步數(shù)據(jù)標題被放置于一被接收的同步傳輸信包數(shù)據(jù)流中。程序時脈基準(PCR)值被從同步數(shù)據(jù)傳輸信包取出。PCR值被用來還原基準時脈速率。時脈增加值從同步數(shù)據(jù)標題取出，用來根據(jù)基準時脈速率產(chǎn)生同步數(shù)據(jù)速率。同步數(shù)據(jù)以同步數(shù)據(jù)速率被還原。
標準PTS被從PES標題取出。PTS附加部分從同步數(shù)據(jù)標題取出。被取出的標準PTS與PTS附加部分用來決定一正確時間以開始顯示包含于被接收數(shù)據(jù)流的同步數(shù)據(jù)顯示單元。在此圖示的具體實施例中，PTS附加部分存在于同步數(shù)據(jù)標題的開頭，然而，它也可能存在其他地方。PTS附加部分可能來自標準MPEG-29位元PCR附加部分中最有效的8位元。
本發(fā)明提供一種裝置，是一種利用從MPEG-2類傳輸信包中還原同步數(shù)據(jù)的方式，以避免在高速率傳輸中因錯誤而損失傳輸信包的裝置。本發(fā)明的裝置可以找出被接收的同步數(shù)據(jù)傳輸信包流中的分封基本流標題與同步數(shù)據(jù)標題。本發(fā)明的裝置也可以從同步數(shù)據(jù)傳輸信包流取出程序時脈基準(PCR)值。該裝置因應(yīng)于該PCR值而還原一基準時脈速率。本發(fā)明的裝置可以從同步數(shù)據(jù)標題取出一時脈增加值。被取出的時脈增加值與被還原的基準時脈速率被處理以重制同步數(shù)據(jù)速率。該裝置因應(yīng)于被重制的同步數(shù)據(jù)速率還原同步數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的裝置，可從PES標題取出同步數(shù)據(jù)的顯示時間標記，且從同步數(shù)據(jù)標題取出同步數(shù)據(jù)的PTS附加部分。本發(fā)明的一裝置，因應(yīng)于被取出的PTS與PTS附加部分，以決定開始顯示包含于被接收的數(shù)據(jù)傳輸信包流內(nèi)的同步數(shù)據(jù)顯示單元的正確時間。
在本發(fā)明的實施例中，PTS附加部分被從同步數(shù)據(jù)標題的開頭取出，且每個同步數(shù)據(jù)顯示單元的長度為16位元。
本發(fā)明提供一接收器裝置，以從數(shù)據(jù)流還原信息數(shù)據(jù)。該信息以一信息數(shù)據(jù)速率在數(shù)據(jù)流中傳輸。一直接數(shù)字合成時脈根據(jù)系統(tǒng)時脈速率提供多個基準時脈速率。本發(fā)明提供的裝置，以找出被接收的信息數(shù)據(jù)傳輸信包中的信息數(shù)據(jù)標題。本發(fā)明也提供一裝置以從信息標題中取出時脈增加值。時脈增加值指定信息數(shù)據(jù)速率與鎖相系統(tǒng)時脈頻率成精確的比率。DDS時脈因應(yīng)于時脈增加值以信息數(shù)據(jù)速率提供一時脈信號，用以輸出信息數(shù)據(jù)。
增加值以整數(shù)被提供。數(shù)據(jù)流可包含，如MPEG-2類傳輸信包流。在此實施例中，名目系統(tǒng)時脈頻率是27百萬赫。增加值是最接近信息數(shù)據(jù)速率與模數(shù)值N的乘積除以名目系統(tǒng)時脈頻率(也就是27,000,000)的整數(shù)。在一特定具體實施例中，模數(shù)值N等于536,868,000。整數(shù)的增值(結(jié)合被允許的自MPEG名目的27百萬赫系統(tǒng)時脈頻率的30ppm的可變異度)提供一持續(xù)可變動時脈產(chǎn)生器以支援同步數(shù)據(jù)。
附圖簡要說明

圖1基本流數(shù)據(jù)被封裝入傳輸信包的示意圖；圖2圖1中所稱的PES與同步數(shù)據(jù)標題示意圖；圖3組合圖1中傳輸信包的編碼器裝置的方塊圖；圖4是一還原傳輸信包載運的同步數(shù)據(jù)的解碼器裝置的方塊圖。
圖1是顯示不同的數(shù)字服務(wù)元件如何多工化為一串傳輸信包的圖示。多工的達成是通過將諸如已編碼的影像、聲音與數(shù)據(jù)等原始基本流封裝為PES信包，然后將這些PES信包封裝為傳輸信包。此圖僅為一實施例，因為諸如圖示的信包12的PES信包可能轉(zhuǎn)為多于或少于圖示的7個傳輸信包22a-22g。
在圖1的實施例中，一整體被標示為10的基本流包括一串列的數(shù)據(jù)位元流，譬如所示的同步數(shù)據(jù)。請注意，其他種類的數(shù)據(jù)可被提供于基本流中以根據(jù)本發(fā)明的方法傳輸。相似的基本流將被提供，根據(jù)MPEG-2傳輸標準，為壓縮的影像與聲音數(shù)據(jù)。
形成傳輸信包流的第一個步驟是將各類數(shù)據(jù)的基本流包裝為一相對應(yīng)的由連續(xù)PES信包組成的分封基本流(PES)，如圖1所示信包12。每個PES信包包含一PES標題14，其后跟有包含一串固定長度的顯示單元(presentation units PU)18的PES有效載荷。有效載荷包含待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。PES標14包含對處理有效載荷數(shù)據(jù)有用的信息，如根據(jù)MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格的顯示時間標記(PTS)。
根據(jù)本發(fā)明，同步數(shù)據(jù)標題(ISO標題)16緊跟PES標14之后，為PES信包有效載荷的一部分。有效載荷的顯示單元18緊跟ISO標題16之后。ISO標將在下文中詳細說明。
每個PES信包中的標題與有效載荷數(shù)據(jù)被分為獨立的固定長度的傳輸信包22，24，26，各傳輸信包包含一傳輸標題30與有效載荷數(shù)據(jù)36。每個傳輸信包的有效載荷數(shù)據(jù)將包含相對應(yīng)PES信包12中一部分有效載荷數(shù)據(jù)(也就是顯示單元18)，且也會包含PES標題14與ISO標題16，如22a所示。傳輸信包22d是傳輸信包多工20中另一個同步數(shù)據(jù)傳輸信包。此傳輸信包包含一傳輸標題30與有效載荷36。有效載荷中不包含PES標題或ISO標題，因為此傳輸信包是由緊接PES信包內(nèi)之PES標題或ISO標題，因為此傳輸信包是由緊接PES信包內(nèi)之PES標題與ISO標題之后的有效載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變而來。換言之，因為在每個PES信包中只有一個PES標題與一個ISO標題，故只有第一個得自該PES信包的傳輸信包會包含PES標題與ISO標題。由PES信包中得到的其他傳輸信包的有效載荷部分將只包含待傳輸?shù)膶嶋H信息數(shù)據(jù)的部分。
根據(jù)MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格，傳輸信包標題30將包含區(qū)別諸如同步數(shù)據(jù)信包流、影像信包流或聲音信包流等每個傳輸信包流與其他信包流的程序別符(PID)。圖1僅表示同步數(shù)據(jù)傳輸信包22的起源。為了得到影像信包24及聲音信包26，對應(yīng)的基本流(未顯示)被提供，該等基本流以圖1(關(guān)于同步數(shù)據(jù)信包22的形成)中的大致相同方式被包封成PES信包與傳輸信包，不過本發(fā)明中的同步數(shù)據(jù)標題16不存在于影像或聲音傳輸信包中。
每個MPEG-2傳輸信包包含188位元組的數(shù)據(jù)(由至少4位元組的傳輸標題30與可能達184位元組的有效載荷數(shù)據(jù)36形成)。根據(jù)MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格，一例如為8位元組的適配欄位可被提供在傳輸標題30與有效載荷36之間?？勺儎娱L度的適配欄位(adaptation field)可包含如用于解碼器系統(tǒng)時間時脈的同步化的程序時脈基準(PCR)。
許多個同步數(shù)據(jù)信包22a、22b、22c……22g…，與其他信包24a-f…與26a-f…被多工化(如圖1中所示)，以形成傳輸流20，該傳輸流透過通訊頻道從編碼器傳輸至解碼器。解碼器的目的是根據(jù)各個信包的PID值從傳輸流中對不同種類的傳輸信包進行解多工，且選擇性地處理各個同步數(shù)據(jù)、聲音與影像部分以便用來重建電視訊號與還原同步數(shù)據(jù)所表示的數(shù)據(jù)流。
圖2更詳細地顯示PES標題14與ISO標題16。PES標題14根據(jù)MPEG-2系統(tǒng)規(guī)定，包含不同長度與結(jié)構(gòu)信息50。一選擇性的PTS欄位52可能緊跟在可變長度與結(jié)構(gòu)信息50之后。如果PTS被提供，則其對應(yīng)的PTS附加部分會存在于ISO標題16中。如圖2所示，PTS附加部分54最好存在于ISO標題16的開頭，而使其緊跟在PES標題中的PTS52之后。不過，本發(fā)明不限于在ISO標題的開頭提供PTS附加部分。PTS附加部分也可以存在ISO標題的其他部分，只要它能在解碼器被檢測出，以用于將其附加至PTS，以對解碼器的輸出提高顯示同步數(shù)據(jù)的時間解析度。藉由提供例如額外的8個位元在PTS附加部分中，然后被加到MPEG系統(tǒng)規(guī)格所指定的PTS中的33位元，標準MPEG-2解析度11.1微秒可提升到74毫微秒，以清楚地決定由被附加的同步信息PTS指定的正確顯示單元起始時間。
ISO標題也包含不同速率、長度與增加值信息56。更明確地說，速率、長度與增加值信息將包含數(shù)據(jù)速率旗標、同步數(shù)據(jù)標題、長度欄位與增加值欄位，以指定信息數(shù)據(jù)速率(如同步數(shù)據(jù)速率)對于系統(tǒng)時脈頻率的比率。此時脈增加值使解碼器中直接數(shù)位合成時脈以信息數(shù)據(jù)速率提供時脈信號，用于根據(jù)本發(fā)明輸出數(shù)據(jù)傳輸流載運的信息數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明一較好的具體實施例中，每個同步數(shù)據(jù)顯示單元18(圖1)長度為16位元，也就是說，一個包含兩個8位元位元組的字。同步數(shù)據(jù)顯示單元與PES數(shù)據(jù)排成一行，使得同步數(shù)據(jù)標題的第一個位元組緊跟PES標題的最后一個位元組之后。同步數(shù)據(jù)顯示單元與傳輸信包有效載荷排成一行，使得同步數(shù)據(jù)傳輸信包的第一個有效載荷位元組是同步數(shù)據(jù)顯示單元的第一個位元組(緊跟的是任何適配欄位、PES標題與同步數(shù)據(jù)標題欄位)。同步數(shù)據(jù)傳輸信包的最后一個位元組是同步數(shù)據(jù)顯示單元的最后一個位元組。
本發(fā)明的同步數(shù)據(jù)語法的說明如下(使用MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格的正式文法)。MPEG文法為一類似C語言的語法且是一種描術(shù)連續(xù)且可能變動速率的位元序列的方法，而不像計算機C語言中一般指定程序式的程序與其功能。語法的第一行包含語法要素。第二行指供語法要素以位元為單位的長度，第三行標明語法種類。種類有bslbf(位元順序以最左邊位元優(yōu)先(與uimsbf(無正負號整數(shù)最高有效位元優(yōu)先)。符號“isochronous_data_header(){…}”表示大括號中的語法要素是一命名集合，且可在語法的其他地方被調(diào)用，只要使用名稱“isochonous_data_header()”即可。位元結(jié)構(gòu)的條件式可以一般的“if”測試來表示。在C語言中慣用的關(guān)系操作也是有效的?？梢允褂醚h(huán)結(jié)構(gòu)且使用標準的C循環(huán)語法。語法表伴隨一串語義，提供每個先前未定義的語法欄位且限制它們的使用。下列同步數(shù)據(jù)位元流語法與位元流語義代表本發(fā)明采用的一較好的實施例同步數(shù)據(jù)序列語法位元數(shù)助憶<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[isochronous_data_sequence{ Isochronous_data_header(){for(i＝0；i＜N；i++){ Isochronous_data_presentation_unit16 bslbf}}]]></pre>同步數(shù)據(jù)標題為限制每個同步數(shù)據(jù)序列為偶數(shù)個位元組，同步數(shù)據(jù)標題中最后一個被保留的欄位被指定為偶數(shù)個位元組。同步標題題的語法為語法 位元數(shù) 助憶<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[isochronous_data_header{pts_ext8 8bslbfdata_rate_flag1bslbfreserved 3bslbfisochronous_data_header_length4uimsbfif(data_rate_flag){reserved 4bslbfincrement 28 bslbf}reserved nbslbf }]]></pre>同步位元流語義同步序列Isochronous_data_presentation_unit…一同步數(shù)據(jù)的16位元顯示單元，其中第一個位元顯示(輸出)于第二個與其他位元之前。同步標題pts_ext8…一8位元欄位延伸此PES數(shù)據(jù)的PES標題所載運的PTS。此欄位是定義于MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格的9位元PCR附加部分中的最高有效8位元，且根據(jù)本發(fā)明用以提高同步數(shù)據(jù)顯示時間標記的時間解析度，從MPEG-2標準解析度11.1微秒(90千赫)提高至74毫微秒(13.5百萬赫)，以清楚地決定由同步數(shù)據(jù)PTS指定的正確顯示單元起始時間。
data_rate_flag…一個1位元旗標，當被設(shè)為“1”時表示在同步數(shù)據(jù)標題中存在一增加值欄位。
isochronous_data_header_length…一個4位元欄位，表示緊跟此欄位之后且包含保留字的同步數(shù)據(jù)標題的字(16位元)數(shù)，(以16位元為單位強迫同步數(shù)據(jù)標題成為偶數(shù)個位元組，與同步數(shù)據(jù)顯示單元、適配欄位與PES標題合在一起也是偶數(shù)個位元組，此允許同步數(shù)據(jù)傳輸信包被產(chǎn)生而不需任何填補字元，因此提高了效率。)
increment…一個28位元欄位，表示同步數(shù)據(jù)時脈增加值，且當做同步數(shù)據(jù)速率對于鎖相基準時脈(如MPEG-2的27MHz基準)的正確比率。在一較好的實施例中，增加值是增加值＝NINT(同步數(shù)據(jù)速率*536,86,000/nominal_system_clock_frequency)其中nominal_system_clock_frequency被MPEG指定為27百萬赫且“NINT”代表“最接近的整數(shù)”。如上所述，MPEG允許與名目系統(tǒng)時脈頻率有30脈沖位置調(diào)變(ppm)的變異。
reserved…一個n位元欄位的保留字，解碼器不預(yù)設(shè)任何特別值。
圖3的方塊圖中表示一可能用來實施本發(fā)明的編碼器。同步數(shù)據(jù)(如，來自圖2中的基本流)透過端子60被輸入至標題插入階段62(插入組成ISO標題16所需的數(shù)據(jù))。此數(shù)據(jù)來自如，一系統(tǒng)微處理機(未顯示)。PES封包器階段66接收被插入ISO標題的ISO數(shù)據(jù)，并插入PES標題14(從經(jīng)由端子68輸入的PES標題數(shù)據(jù)組成，)。如同ISO標題數(shù)據(jù)，PES標題數(shù)據(jù)來自一系統(tǒng)微處理器或其他本技術(shù)領(lǐng)域中廣為人知的數(shù)據(jù)來源。
同步數(shù)據(jù)時脈訊號經(jīng)由端子65輸入至圖3中編碼器的鎖相回路(PLL)67。PLL可能包含如，一27百萬赫振蕩器與DDS電路以鎖住輸入的時脈訊號(使用依上述方法計算出的最近增加值)。PCR值被當作傳輸適配數(shù)據(jù)，輸入至傳輸信包封包器70(在下文詳細說明)。
一旦ISO標題與PES標題被插入同步數(shù)據(jù)基本流，其后的經(jīng)由端子60輸入的有效載荷數(shù)據(jù)即被分隔而以固定長度顯示單元18的形式跟隨標題之后。其結(jié)果為一連串PES信包12，由PES封包器66輸出至傳輸信包封包器階段70。此時，組成傳輸標題所需的數(shù)據(jù)經(jīng)由端子72以傳統(tǒng)方式接收，且被組成一傳輸標題(相對應(yīng)的有效載荷數(shù)據(jù)被附加上去)。有效載荷數(shù)據(jù)包含來自現(xiàn)在的PES信包的下一個部分的數(shù)據(jù)(也就是，PES標題數(shù)據(jù)、ISO標題數(shù)據(jù)與/或顯示單元)。封包器70的輸出是一串同步數(shù)據(jù)傳輸信包22，每個同步數(shù)據(jù)傳輸信包將包含一傳輸標題與有效載荷，且有可能會或不會包含PES標題與同步數(shù)據(jù)標題信息，而成為有效載荷的一部分。
來自封包器70的同步數(shù)據(jù)傳輸信包可以與分別經(jīng)由端子76與78輸入多工器74的經(jīng)壓縮的聲音信包和影像信包多工化。聲音和影像信包被根據(jù)MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格依本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的方式提供。多工器74將傳輸信包組合成為傳輸信包流20(如圖1中所示)。傳輸信包流在一傳統(tǒng)的調(diào)變器80中調(diào)變，且經(jīng)由衛(wèi)星、纜線或其他存在的通信管道以傳統(tǒng)的傳輸器82傳輸。
圖4表示一來自圖3中編碼器的傳輸多工輸出的接收器(“解碼器”)。傳輸多工經(jīng)由端子90輸入至一解碼器92，且在一傳統(tǒng)的解調(diào)器94中被解調(diào)。一解多工器96從被調(diào)變的傳輸信包流還原聲音信包、影像信包與同步數(shù)據(jù)信包。同步數(shù)據(jù)信包被輸入至標題處理器98，標題處理器98可包含一傳統(tǒng)的被規(guī)則用來從同步數(shù)據(jù)信包流還原PES標題與ISO標題的微處理器。在PTS取出階段102中，PTS被從PES標題取出。在PTS附加部分取出階段104中，根據(jù)本發(fā)明所提供的PTS附加部分被從ISO標題取出。PTS與PTS附加部分在一結(jié)合器106中被結(jié)合，以提供同步數(shù)據(jù)PTS，使高速同步數(shù)據(jù)被正確地及時顯示。一PTS解碼器108從由結(jié)合器106輸出之被延伸附加的同步數(shù)據(jù)PTS取出時間信息。此時間信息被輸入至同步數(shù)據(jù)取出器110，該同步數(shù)據(jù)取出器110也接收來自解多工器96的同步數(shù)據(jù)信包。來自標題處理器98的系統(tǒng)時間信息使取出階段102、104，PTS解碼器108與同步數(shù)據(jù)取出器110生效，以適當?shù)卣页霾⑻幚磉M入各階段的數(shù)據(jù)。同步數(shù)據(jù)取出器110回應(yīng)來自PTS解碼器108的諸PTS以在適當?shù)臅r間顯示各個同步數(shù)據(jù)顯示單元(被還原的ISO數(shù)據(jù))。被顯示的ISO數(shù)據(jù)從ISO同步數(shù)據(jù)取出器110輸出，用以根據(jù)存在數(shù)據(jù)中的信息提供所要的服務(wù)內(nèi)容。
圖4中的解碼器也包含一DDS時脈100，用來提供許多個基準時脈速率(被標題處理器與/或解碼器的其他部分所使用)。來自標題處理器98的系統(tǒng)時間輸出是根據(jù)DDS時脈提供的基準時脈速率中的一個或更多個。這些基準時脈速率是根據(jù)一系統(tǒng)時脈頻率，如MPEG-2系統(tǒng)規(guī)格所指定的系統(tǒng)時脈頻率27百萬赫。為了處理PCR以產(chǎn)生DDS所使用的系統(tǒng)時脈頻率，解碼器包含一用來從同步數(shù)據(jù)傳輸信包取出PCR值的PCR解析器97。被取出的PCR值用來鎖住一產(chǎn)生系統(tǒng)時脈(如，27百萬赫)的鎖相回路99。系統(tǒng)時脈信號被輸入至DDS時鐘100，用來產(chǎn)生上述的基準時脈速率。
為了簡化解碼器，一時脈“增加值”被提供在同步數(shù)據(jù)標題內(nèi)以指定同步數(shù)據(jù)速率對于系統(tǒng)時脈頻率的比率。此增加值被標題器98還原，然后輸入至DDS時脈100，DDS時脈100使用此增加值以為同步數(shù)據(jù)速率提供一時脈訊信號號來顯示同步數(shù)據(jù)。
在同步數(shù)據(jù)標題中提供時脈增加值使得解碼器不需要自己計算此增加值。在使用直接數(shù)字合成時脈的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，解碼器接收一必需的時脈頻率指示器連同待還原的數(shù)據(jù)在一起。時脈頻率指示器拽定要被DDS時鐘合成的實際上的時脈頻率。因為DDS時脈計算現(xiàn)在的系統(tǒng)時脈以產(chǎn)生各種不同的固定時脈頻率，故傳統(tǒng)的解碼器必須先決定所要的時脈頻率對于系統(tǒng)時脈頻率(所要的時脈頻率由其產(chǎn)生)的比率。執(zhí)行此功能所必須的處理硬件增加解碼器的成本與復雜度。
在一數(shù)字電視解碼器中，成本必須維持最低水準，因為可能使用中的數(shù)百萬電視機將各需要一分離的解碼器。經(jīng)由提供一增加值(被DDS時脈直接使用以產(chǎn)生所要的頻率)予解碼器，接收器的復雜度與成本可以被降低。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，提供所要的頻率所必需的增加值的計算主要在編碼器(服務(wù)使用中的數(shù)百萬臺解碼器)處完成。因此，解碼器不需要執(zhí)行此運算。
本發(fā)明所提供的方法與裝置，以傳統(tǒng)MPEG-2類傳輸流中諸如同步數(shù)據(jù)的信息數(shù)據(jù)。同步數(shù)據(jù)在PES標題之后，位于分封基本流的有效載荷部分。PES有效載荷以同步數(shù)據(jù)標題(其后為同步數(shù)據(jù)顯示單元)為起點。在一較好的具體實施例中，顯示單元長度為16位元。顯示單元與分封基本流并排成一行，同步數(shù)據(jù)標題的第一個位元組緊接PES標題的最后一個位元組之后。同步數(shù)據(jù)顯示單元也與載運它們的傳輸信包并排成一行。明確地說，傳輸信包的第一個有效載荷位元組是顯示單元的第一個位元組。傳輸信包的最后一個位元組是顯示單元的最后一個位元組。一獨特的同步數(shù)據(jù)位元流語法被提供以實施本發(fā)明。該語法在同步數(shù)據(jù)標題中提供一時脈增加值，以描述同步數(shù)據(jù)速率對于系統(tǒng)基準的比率，藉此提供額外的數(shù)據(jù)給解碼器，如此可降低接收器的復雜度與成本。
雖然本發(fā)明已經(jīng)被描述與一較好的具體實施例有關(guān)，請注意本發(fā)明可做各種調(diào)整及修正，而不會偏離本申請專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過封包數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)的方法，該方法包含下列諸步驟提供同步數(shù)據(jù)于一分封基本流中，該分封基本流有一分封基本流標題在一分封基本流有效載荷之前，該分封基本流有效載荷包含一同步數(shù)據(jù)標題，其后跟隨多個同步數(shù)據(jù)顯示單元將該同步數(shù)據(jù)標題與其后在該分封基本流中的顯示單元并排成一行，使同步數(shù)據(jù)標題的第一個位元組緊接在分封基本流PES標題的最后一個位元組之后；插入一時脈增加值于該同步數(shù)據(jù)標題內(nèi)，指定該同步數(shù)據(jù)速率對于基準時脈速率的比率，該時脈增加值使得該同步數(shù)據(jù)速率可從解碼器中該基準時脈速率取得；與將該PES包裝成多個同步數(shù)據(jù)傳輸信包，使得每個傳輸信包的第一個有效載荷位元組是一同步數(shù)據(jù)顯示單元的第一個位元組且每個信包的最后一個有效載荷位元組是同步數(shù)據(jù)顯示單元的最后一個位元組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括另一個步驟提供一顯示時間標記PTS附加部分于所述同步數(shù)據(jù)標題內(nèi)以補足PES標題中的標準MPES-2PTS，PTS附加部分與標準PTS的結(jié)合提高解碼器中顯示該等同步數(shù)據(jù)顯示單元的時間解析度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述PTS附加部分在所述同步數(shù)據(jù)標題的開頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述PTS附加部分是一8位元的附加部分，PTS附加部分源自標準MPEG-29位元PCR附加部分中的最高有效8位元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述8位元PTS附加部分與一標準的33位元PTS結(jié)合以提高時間解析度，從約11～微秒到大約74毫微秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述等同步數(shù)據(jù)顯示單元長度各為16位元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述同步數(shù)據(jù)顯示單元長度各為16位元。
8.一種還原權(quán)利要求1所述的方法中的同步數(shù)據(jù)的方法，其特征在于該方法包含下列諸步驟在一被接收的該同步數(shù)據(jù)傳輸信包的數(shù)據(jù)流中找出一PES標題與一同步數(shù)據(jù)標題從該同步數(shù)據(jù)傳輸信包中取出程序時脈基準PCR值；使用PCR值還原所述基準時脈速率；從錯述同步數(shù)據(jù)標題中取出時脈增加值；使用該被取出的增加值而從該基準時脈速率得到該同步數(shù)據(jù)速率；以該同步數(shù)據(jù)速率還原該同步數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在傳輸所述MPEG-2類傳輸流中所述高速率同步數(shù)據(jù)之前，一顯示時間標記PTS附加部分被提供于同步數(shù)據(jù)標題內(nèi)以補足該PES標題中的標準MPEG-2PTS，該PTS附加部分與標準PTS的結(jié)合提高解碼器中顯示該等同步數(shù)據(jù)顯示單元的時間解析度；該用來還原同步數(shù)據(jù)的方法還包含下列步驟從所述PES標題取出標準PTS從所述同步數(shù)據(jù)標題取出PTS與PTS附加部分以決定開始顯示該被接收數(shù)據(jù)流中所含的同步數(shù)據(jù)顯示單元的正確時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述該PTS附加部分在所述同步數(shù)據(jù)標題的開頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述PTS附加部分是源自標準MPEG-29位元PCR附加部分的最高有效8位元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述同步數(shù)據(jù)顯示單元長度各為16位元。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括另外一個將所述PCR值插入所述同步數(shù)據(jù)傳輸信包以用來在解碼器中還原所述基準時脈速率的步驟。
14.一種通過封包數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)的裝置，其包括在被接收的同步數(shù)據(jù)傳輸信包中找出一分封基本流(PES)標題與一同步數(shù)據(jù)標題的裝置；從該同步數(shù)據(jù)傳輸信包流中取出程序時脈基準PCR值的裝置；根據(jù)所述PCR值還原一基準時脈速率的裝置；從所述同步數(shù)據(jù)標題中取出一時脈增加值的裝置；處理所述被取出的時脈增加值與還原的基準時脈速率、以重制所述同步數(shù)據(jù)速率的裝置；與根據(jù)所述被處理裝置得制的同步數(shù)據(jù)速率還原同步數(shù)據(jù)的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，還包括從所述PES標題取出所述同步數(shù)據(jù)中的顯示時間標記PTS的裝置；從所述同步數(shù)據(jù)標題取出同步數(shù)據(jù)中的PTS附加部分的裝置；與根據(jù)所述被取出的PTS與PTS附加部分，以決定開始顯示包含于被接收數(shù)據(jù)傳輸信包流中的同步數(shù)據(jù)顯示單元的正確時間的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述PTS附加部分被從所述同步數(shù)據(jù)標題的開頭中取出。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述同步數(shù)據(jù)顯示單元長度各為16位元。
18.一種從數(shù)據(jù)流還原信息數(shù)據(jù)的解碼器裝置，其特征在于，所述信息被以一信息數(shù)據(jù)速率在數(shù)據(jù)流中被傳輸，解碼器裝置包括一直接數(shù)字合成DDS時脈，以根據(jù)一系統(tǒng)時脈頻率提供多個基準時脈速率在被接收的信息數(shù)據(jù)傳輸包流中找出一信息數(shù)據(jù)標題的裝置；與從所述信息數(shù)據(jù)標題中取出一時脈增加值的裝置，時脈增加值指定信息數(shù)據(jù)速率于所述系統(tǒng)時脈頻率的比率；其中所述DDS時脈根據(jù)時脈增加值，以所述信息數(shù)據(jù)速率提供一時脈訊號，用來輸出所述信息數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述增加值是一整數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)流是一MPEG-2類傳輸流；所述系統(tǒng)時脈頻率為27百萬赫；且所述增加值是最接近信息數(shù)據(jù)速率與一模數(shù)值N的乘積除以27,000,000的整數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述模數(shù)值N等于536,868,000。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述系統(tǒng)時脈頻率有一容許范圍，使得所述DDS時脈能從一系統(tǒng)時脈產(chǎn)生一大致連續(xù)范圍的基準時脈速率，以依所述大致連續(xù)范圍內(nèi)的任何信息速率還原信息。
全文摘要
一種通過封包數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)的方法與裝置，該方法包含下列步驟提供同步數(shù)據(jù)于一分封基本流中，一分封基本流標題放在分封基本流有效載荷之前，分封基本流有效載荷包含一同步數(shù)據(jù)標題，其后跟隨多個同步數(shù)據(jù)顯示單元同步數(shù)據(jù)標題與其后在分封基本流中的顯示單元并排成一行；插入一時脈增加值于同步數(shù)據(jù)標題內(nèi)，指定同步數(shù)據(jù)速率對于基準時脈速率的比率，同步數(shù)據(jù)速率可從解碼器中基準時脈速率取得；與將PES包裝成多個同步數(shù)據(jù)傳輸信包。
文檔編號H04N7/26GK1152825SQ9610718
公開日1997年6月25日 申請日期1996年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月13日
發(fā)明者雷·紐伯, 保羅·莫洛尼 申請人:德來懷通用儀器公司