专利名称：高速缓存数据以缩短频道转换时间的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及数字通信，尤其涉及在数字通信装置中处理数据以缩短频道转换时间的技术。
背景技术：
传统的电视接收机、如符合国家电视标准委员会(NTSC)协议的模拟电视信号接收机，典型地提供了快速频道转换能力。特别地，这样的接收机是通过转换调谐器频率(即调谐)并获取被调制到调谐器频率上的电视信号(即同步)来实现频道转换的。在这样的接收机中，频道转换操作中最主要的延时是转换调谐器频率时所需的时间。由于NTSC电视信号中水平和垂直同步信息经常出现(即分别为63微秒和33毫秒)，所以获得的图像同步非常快。
近来，像符合高级电视标准委员会(ATSC)协议的数字电视信号接收机这样的数字通信接收机和其他数字设备越来越普遍。不幸的是，这种数字设备中的频道转换过程比上面所述的NTSC过程要慢多了。数字领域中的这种较慢的频道转换时间的一个可能原因是涉及对诸如符合运动图像专家组(MPEG)协议、或其它本领域内已知的处理和/或压缩协议中任一种协议的音频和/或视频数据之类的数据的处理。例如，为了在如数字电视信号接收机这样的装置中实现频道转换，该接收机必须等着通过MPEG传送流来接收节目指定信息(PSI)数据结构，从PSI数据结构中提取出合适的音频和/或视频节目标识符(PID)，然后据此配置传送器与音频和/或视频解码器电路。典型地，在可以开始解码之前，解码器必须等到其识别出正确的起始序列数据。作为这些步骤的结果，频道转换时间会显著延长，对于许多用户而言，该结果是不能接受的。对于在每次进行频道转换时需要接收机从数据流中获取合适的PSI数据结构的系统来说，这尤其是个问题。因此需要一种在数字通信装置中减少执行频道转换操作的必要时间的技术。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种缩短频道转换时间的方法。根据一个典型实施例，该方法包括步骤接收频道转换指令；响应于频道转换指令，高速缓存输入数据流；找出包含在输入数据流中的节目指定信息(PSI)；响应于找到的节目指定信息，将高速缓存数据流送去进行解码。当接收到频道转换指令后马上就出现节目指定信息时，该方法可以有利地缩短频道转换时间，因为系统可以在将高速缓存的数据流传输到传送器和解码器的时候相对快速地存取这样的数据，而不是被迫等待所述信息再次出现。
根据本发明的另一方面，公开了一种数字通信装置。根据一个典型实施例，该装置包括用于响应于频道转换命令，高速缓存输入数据流的存储装置。提供了用于找出输入数据流中包含的节目指定信息(PSI)的处理装置。解码装置响应于处理装置找出的节目指定信息，解码高速缓存数据流。
根据以下与附图相结合的对本发明实施例的描述，本发明的上述和其他特征及优点与得到这些优点和特征的方式将变得更明显，并可以更好地理解本发明，其中图1是适于执行本发明的一个典型装置的框图；图2是用于理解本发明原理的、对所述数据流和其中包括的各种元素进行说明的一幅有代表性的图；以及图3是对根据本发明的典型实施例的步骤进行说明的流程图。
具体实施例方式
这里示出的范例举例说明了本发明的优选实施例，并且这样的范例不能以任何方式被解释为对本发明范围的限制。
现在参照附图，尤其是图1，示出了适于执行本发明的一个典型装置100的框图。为了举例和解释的目的，将装置100示为数字用户线(DSL)机顶盒。但是，本领域熟练技术人员能够明白本发明的原理可以被应用到其他许多装置。装置100的这些元件对于本领域熟练技术人员通常是已知的，并且其将被描述为理解本发明所需的程度。
如图1所示，装置100包括中央处理单元(CPU)101、存储控制器102、高速缓存器103、传送器/解码器块104、闪存105、记录器106、呼叫者识别(ID)模块107、前面板部件(FPA)108、控制器109、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)110、外围控制接口(PCI)插槽111、同步动态随机存取存储器(SDRAM)112、解密块113、数字视频块114、模拟和数字音频块115、模拟复合视频块116、模拟分量视频块117、调制解调器118、接口119和120、输出线121。如图1所示的数据线所指示，图1的上述元件被操作性地耦合。需要注意的是图1中没有示出方向箭头，因为意图是所有数据线都可以是双向的。装置100还可以包括其他元件，如时钟发生器、电源等，为了使描述清楚，其没有在图1中示出。
CPU 101操作为控制具有与本发明相关的各种功能的装置100的各种功能，其将在后面描述。CPU 101例如可以具体为一个集成电路(IC)，如NEC型号VR5432。存储控制器102操作为控制数据在装置100中的存储与提取，并例如可以具体为如NEC型号VRC5477这样的IC。对于数据传输来说，存储控制器102的操作似乎显而易见。相应地，装置100的各种元件可以通过存储控制器102彼此通信。
高速缓存器103根据本发明的原理进行运作，其存储包括输入数据流的数据，这将在下面讨论。高速缓存器103例如可以具体为SDRAM或其他具有64兆字节或更多字节的存储量的存储设备。传送器/解码器块104包括一个传送器(例如解复用器)、一个音频解码器、一个视频解码器、一个或多个应用解码器和一个NTSC编码器。根据一个典型实施例，视频解码器操作为对视频数据流执行MPEG-1和/或MPEG-2解码，音频解码器操作为对音频数据流执行AC-3音频解码。当然，可以提供其他类型的音频和/或视频解码技术。传送器/解码器块104例如可以具体为如BCM7021型这样的IC。
闪存105操作为在装置100操作期间存储数据，并可以例如具有8兆字节或更多字节的存储量。记录器106操作为在装置100操作期间采集数据，以调试任何软件错误。呼叫者ID模块107操作为执行装置100的呼叫者ID功能。FPA 108操作为例如通过手持遥控器、键盘或其他输入设备来接收用户输入。控制器109操作为接收FPA 108的输出并执行装置100的各种控制功能。EEPROM 110操作为以非易失方式来存储数据，如用于转换目的的模拟视频分量数据。PCI插槽111用于供PCI设备插入。SDRAM 112操作为存储包括输入数据流的滤出部分的数据，其将在下面进行讨论。SDRAM 112可以例如具有16兆字节或更多字节的存储量。SDRAM 112和高速缓存器103可以包含于相同的存储器设备或IC中。解密块113为装置100提供一个或多个数据解密功能。
数字视频块114操作为处理和输出数字视频数据。模拟和数字音频块115操作为处理和输出模拟和数字音频数据。模拟复合视频块116操作为处理和输出模拟复合数据。模拟分量视频块117操作为处理和输出模拟分量视频数据。调制解调器118操作为执行调制/解调功能，且根据典型实施例，其为xDSL调制解调器(其中x表示DSL的任意一个版本)。接口119操作为接收通过以太网提供的输入数据流，并可以例如具体是如BCM4413型号的IC。接口120操作为接收通过家庭电话网(HPNA)提供的输入数据流，并可以例如具体是如BCM4100型号的IC。虽然没有在图1中清楚地示出，但是装置100可以适合于接收来自其他类型的有线和/或无线网络的数据，如卫星、因特网、电缆或其他网络。输出线121操作为从装置100向一个或多个外部设备，如打印机或其他设备提供输出。每条输出线121可以例如具体是通用串行总线(USB)。
参见图2，提供了用于理解本发明的原理的有代表性的图200。尤其，图2举例说明了在频道转换操作期间，输入数据流中的节目指定信息(PSI)(即节目相关表(PAT)数据、节目映射表(PMT)数据)和时序头。
如图2所示，PSI块201包括PAT数据和PMT数据，其通常在本领域内都是已知的且在输入数据流中周期出现。在图2中，时间线202表示时间通道，并因此表示出了输入数据流的时序。时序头块203包括如MPEG视频和/或音频时序头这样的时序头数据，其也在输入数据流中周期出现。频道转换块204代表一个频道转换事件。虽然为了简便起见，块201和203在图2中示为连续块，但是应当理解PAT数据、PMT数据和时序头数据在数据流中按分离块出现。根据典型实施例，PAT数据和PMT数据以大约200毫秒的频率出现，时序头数据以大约500毫秒的频率出现。但是，依赖于生成数据流的具体编码器，这个定时可以改变。
接着，装置必须先找到PAT数据，然后找到PMT数据，其提供与所选频道相应的音频和/或视频节目标识符(PID)。利用音频和/或视频PID的解码器必须随后找到所述时序头以开始缓冲和解码操作。在获取并处理时序头之后，接着开始视频/音频输出显示。在图2所示的示例时序中，在数据流中，PAT数据205出现之后紧接着出现由块204表示的频道转换事件。因而，常规装置必须在解码器开始寻找时序头之前，等待数据流中下一PAT数据和PMT数据的出现，以确定想得到的PID。但是，如图2所示，时序头206(即在块203中的第一次出现)出现在下一PAT数据209之前。因此，常规装置必须在能开始解码之前等待下一个时序头207(即在块203中的第二次出现)。结果，频道转换时间变长，这也许是很多用户都不能接受的。
但是，根据本发明，图1的装置100在可以频道转换事件之后马上开始数据高速缓存操作，这能够使频道转换时间减少。例如在图2中，响应于块204的频道转换事件，将流向装置100的输入数据流高速缓存。该高速缓存操作可以高速缓存输入的时序头数据206(即块203中的第一次出现)，以便在获取并处理PAT数据和PMT数据之后，可以将其快速找出。该情况下，一旦获取了PMT和PAT且从中导出了PID后，该装置就在频道转换命令后处理高速缓存的数据以找出最近的时序块。由此，装置100就不必等待下一时序头数据(即块203中的第二次出现)，而是能够迅速地将高速缓存的时序头数据注入到104块的解码器中，使其可以快速开始解码。结果，有利地缩短了频道转换时间。
现在参见图3，示出了根据本发明的典型实施例举例说明各步骤的流程图300。为了示例和解释，根据图1的装置100来描述图3的步骤。因此，图3的步骤仅仅是示范，并不想以任何方式来限制本发明。
步骤301中，用户通过如手持遥控器、键盘等等输入设备来向装置100输入频道转换命令。FPA 108接收频道转换命令，向控制器109输出表示所述命令的相应信号。响应于此，控制器109通过存储控制器102向CPU 101输出表示频道转换命令的控制信号。以该方式，CPU 101检测频道转换命令。
步骤302中，开始数据高速缓存操作。根据典型实施例，CPU 101响应于来自控制器109的控制信号，输出一个控制信号，该控制信号再使得高速缓存器103响应于频道转换命令而开始存储(即高速缓存)输入数据流。正如先前提到过的，输入数据流可以通过有线或无线网络，如DSL、以太网、卫星、电缆、电话或其他包括互联网或局域网(LAN)的网络提供给装置100。
步骤303中，在输入数据流中找出PAT数据。根据典型实施例，CPU 101还输出控制信号(响应于来自控制器109的控制信号)，所述控制信号使块104的传送器过滤输入数据流并由此选择性地将输入数据流中的PAT数据存储在SDRAM112中。就是说，由于PAT数据典型地包括固定的标识数据(例如固定头值)，所以块104的传送器可以从输入数据流中解复用出PAT数据。在从输入数据流中提取出PAT数据并将其存储在SDRAM 112中之后，传送器/解码器块104产生一个控制信号(如中断)。CPU 101检测该控制信号，并作为响应输出另一控制信号，该控制信号使SDRAM 112中的PAT数据被重新取出。
接着，步骤304中，使用重新取出的PAT数据以找出PMT数据。根据一个典型实施例，CPU 101搜索取出的PAT数据以找出PMT数据的标识数据(例如头值)。然后，CPU 101输出包括PMT标识数据的控制信号，其可使块104的传送器过滤输入数据流并由此选择性地将输入数据流中的PMT数据存储到SDRAM11 2中。就是说，块104的传送器基于所述PMT标识数据从输入数据流中解复用出PMT数据，并将所提取出的PMT数据存储到SDRAM 112中。当PMT数据存储在SDRAM 112后，传送器/解码器块104产生一个控制信号(如中断)。CPU 101检测该控制信号，并作为响应输出另一控制信号，该控制信号使SDRAM 112中的PMT数据被重新取出。
根据另一典型实施例，可以通过从高速缓存器103中存储的数据中滤出PMT数据来执行步骤304。在该实施例中，CPU 101还搜索在步骤303中找到的PAT数据以找出PMT数据的标识数据(如头值)，并输出包括PMT标识数据的控制信号，使块104的传送器过滤数据以存储在SDRAM 112中。但是，在该实施例中，CPU 101输出一个控制信号，该信号使高速缓存器103中存储的数据通过块104的传送器输出并传送，以便滤出其中包含的PMT数据以存储在SDRAM 112中。就是说，块104的传送器从高速缓存器103传送来的数据中解复用出PMT数据，并使所提取的PMT数据存储在SDRAM 112中。将PMT数据存储在SDRAM112中之后，传送器/解码器块104产生一个控制信号(如中断)。CPU 101检测该中断信号，并作为响应输出另一控制信号，该控制信号使在SDRAM 112中的PMT数据被重新取出。
步骤304的后一实施例至少有两个变形。根据该实施例的一个变形，CPU 101被编程为总是使用高速缓存器103中的数据以得到PMT数据。根据该实施例的另一个变形，CPU 101被编程为使用或者高速缓存器103中的数据或者输入数据流中的数据以找出PMT数据。根据后一变形，当在步骤303中寻找PAT数据的过程超过了预定时间段时，CPU 101使用高速缓存器103中的数据来找出PMT数据，否则使用输入数据流中的数据。例如，当在步骤303中CPU 101开始搜索PAT数据时，其可以启动一个定时器(或对已经运行的定时器摄取快照)。然后，在重新取出PAT数据后，CPU 101检查该定时器。如果该定时器超过了一个预定的时间段(例如200毫秒)，CPU 101就使用高速缓存器103中的数据来找出PMT数据。可选地，如果该定时器没有超过预定的时间段，则CPU 101就使用输入数据流中的数据来找出PMT数据。
根据上述步骤304的所有实施例，CPU 101从PAT数据中找出PMT数据。另外，可以从输入数据流或者从存储在高速缓存器103中的数据中得到PMT数据。
步骤305中，使用重新取出的PMT数据来找出与所希望得到的音频和/或视频包关联的音频和/或视频PID数据，所述包与步骤301中的频道转换命令相关联的。根据典型实施例，CPU 101搜索该重新取出的PMT数据以找出用于通过步骤301的频道转换命令选择的节目的音频和/或视频PID数据。
步骤306中，将音频和/或视频PID数据载入传送器/解码器块104。根据典型实施例，CPU 101将可应用的音频和/或视频PID数据传送到相应自我配置的传送器/解码器块104中。就是说，块104适于滤出和解码输入数据流中对应于音频和/或视频PID数据的那些部分。一旦将音频和/或视频PID数据载入传送器/解码器块104，块104的音频和/或视频解码器就开始寻找音频和/或视频时序头。
然后，步骤307中，在识别出PID数据并将其载入传送器/解码器块后，将存储在高速缓存器103中的数据送到块104的解码器中进行解码。根据典型实施例，CPU 101输出使高速缓存器103将高速缓存在其中的数据传送到块104的解码器的控制信号，在块104的解码器中找到时序头数据并执行数据解码。当然，在解码了高速缓存数据之后，继续解码输入数据流。
如这里所描述的，本发明可以高速缓存输入时序头数据，使得在获取和处理PAT数据和PMT数据后可以快速找到时序头数据。由此，可以快速开始解码并可以有利地缩短频道转换时间。本发明特别地可以应用于具有或者不具有显示器的各种装置。因此，这里所描述的原理可以应用于包括但不限于电视机、计算机、监视器、手持设备等包括显示设备的各种类型的设备或装置，以及如盒式录像机(VCR)、数字通用盘(DVD)播放器、计算机、视频游戏盒、个人视频录像机(PVR)或其他可以不具有显示设备的装置之类的设备或装置。
虽然本发明被描述为具有优选设计，但是本发明可以进一步在其公开的精神和范围内进行变更。因此本申请想要覆盖采用其总原理的任何对本发明的变形、使用或修正。进一步，本申请想要覆盖的是可以在本技术领域内所公知或惯用的手段范围内偏离本发明目前公开的内容，但仍属于本发明且落入到所附加的权利要求限制的范围。
权利要求
1.一种缩短频道转换时间的方法(300)，包括接收频道转换命令(301)；响应于频道转换命令，高速缓存输入数据流(302)；找出包含于输入数据流中的节目指定信息(PSI)(303/304/305)；以及对找出节目指定信息作出响应，传送高速缓存数据流以进行解码(307)。
2.权利要求1所述的方法(300)，其中节目指定信息(PSI)包括节目相关表(PAT)数据和节目映射表(PMT)数据。
3.权利要求1所述的方法(300)，其中找出节目指定信息(PSI)的步骤包括从所高速缓存的数据流中滤出数据(304)。
4.权利要求3所述的方法(300)，其中从高速缓存数据流中滤出的数据包括节目映射表(PMT)数据。
5.权利要求1所述的方法(300)，进一步包括在高速缓存数据流中找出时序头。
6.权利要求1所述的方法(300)，其中找出节目指定信息(PSI)的步骤包括找出输入数据流中的节目相关表(PAT)数据；利用节目相关表(PAT)数据，找出节目映射表(PMT)数据；以及利用节目映射表(PMT)数据，找出视频节目标识符(PID)数据和音频节目标识符(PID)数据中的至少一个。
7.一种装置(100)，包括存储装置(103)，用于响应于频道转换命令来高速缓存输入数据流；处理装置(101)，用于找出包含在输入数据流中的节目指定信息(PSI)；以及解码装置(104)，用于对处理装置(101)找出节目指定信息作出响应，解码高速缓存数据流。
8.权利要求7的装置(100)，其中节目指定信息(PSI)包括节目相关表(PAT)数据和节目映射表(PMT)数据。
9.权利要求7的装置(100)，进一步包括用于滤出数据的传送装置(104)，且其中处理装置(101)通过由传送装置(104)从高速缓存数据流中滤出数据来找出节目指定信息(PSI)。
10.权利要求9的装置(100)，其中通过传送装置(104)从高速缓存数据流中滤出的数据包括节目映射表(PMT)数据。
11.权利要求7的装置(100)，进一步包括解码装置(104)，用于找出高速缓存数据流中的时序头数据。
12.权利要求7的装置(100)，其中处理装置(101)通过以下方式找出节目指定信息(PSI)找出输入数据流中的节目相关表(PAT)数据、利用节目相关表(PAT)数据找出节目映射表(PMT)数据、以及利用节目映射表(PMT)数据找出视频节目标识符(PID)数据和音频节目标识符(PID)数据中的至少一个。
13.权利要求7的装置(100)，其中装置(100)是数字用户线(DSL)机顶盒。
14.一种缩短频道转换时间的数字通信装置(100)，包括用于接收数据流的装置；用于接收频道转换命令的装置；高速缓存器(103)，操作为存储数据流的一部分；解码器(104)，操作为解码数据流；处理器(101)，与接收装置、高速缓存器和解码器相耦合，用于对接收到频道转换命令作出响应，将紧跟接收的数据流的所述部分存储到该高速缓存器中，响应于频道转换命令，识别想得到的节目指定信息，并对识别出想得到的节目指定信息作出响应，使存储在高速缓存器中的数据流由解码器处理。
15.权利要求14的数字通信装置(100)，其中节目指定信息(PSI)包括节目相关表(PAT)数据和节目映射表(PMT)数据。
16.权利要求14的数字通信装置(100)，进一步包括操作为滤出数据的传送器(104)，且其中处理器(101)操作为通过由传送器(104)从高速缓存数据流中滤出数据来找出节目指定信息(PSI)。
17.权利要求16的数字通信装置(100)，其中通过传送器(104)从高速缓存数据流中滤出的数据包括节目映射表(PMT)数据。
18.权利要求14的数字通信装置(100)，其中解码器(104)进一步操作为找出并处理高速缓存数据流中的时序头数据。
19.权利要求14的数字通信装置(100)，其中处理器(101)操作为通过以下方式找出节目指定信息(PSI)找出输入数据流中的节目相关表(PAT)数据、利用节目相关表(PAT)数据找出节目映射表(PMT)数据、以及利用节目映射表(PMT)数据找出视频节目标识符(PID)数据和音频节目标识符(PID)数据中的至少一个。
20.权利要求14的数字通信装置(100)，其中装置(100)是数字用户线(DSL)机顶盒。
全文摘要
一种装置(100)响应于频道转换事件来执行数据高速缓存操作，其缩短了频道转换时间。根据一个典型实施例，该装置(100)包括一个高速缓存器(103)，操作为响应频道转换命令，高速缓存输入数据流。一个处理器(101)操作为找出包含在输入数据流中的节目指定信息(PSI)。一个解码器(104)操作为对该处理器(101)找出节目指定信息作出响应，解码高速缓存的数据流。
文档编号H04N7/16GK1647499SQ03807711
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月20日 优先权日2002年4月8日
发明者R·V·克拉科拉, D·R·施奈德温德, T·H·琼斯 申请人:汤姆森许可公司