专利名称：用于减少传输数据流中的程序时钟基准漂移的装置和方法
技术领域：
本发明涉及根据MPEG(移动图像专家组)在ATM(异步传输模式)系统上传输MPEG信号时，减小MPEG信号的程序时钟基准漂移的方法和装置，同时此发明涉及具有此装置的MPEG解码器。
在作为移动图象存储/传输标准的MPEG2系统标准中，STC(系统时钟)用于将音频和视频信号进行编码的编码器以及将编码变换成音频和视频信号的解码器中。当STC与对应于主缓冲区中压缩编码的DTS(解码时间标签)相等时，解码器开始利用主缓冲区中的编码进行解码操作。另外，当STC变得与对应于解码后数据的PTS相等时，解码器开始在重排序缓冲区中输出解码数据。SCR和PCR作为一种时间标签，用于同步解码器中的STC和编码器中的STC。根据MPEG2标准，PCR的传输间隔要设定为100毫秒或更小。
另外，在MPEG2系统中，TS是一种传输流。TS流由每个长度为188字节的定长的包组成，这个结构是建立在信号通过ATM或数字广播系统传输的假设上而采用的。有效载荷和适配域被分配为一个部分，而不是作为TS包的包头。适配域具有传输比如说PCR或类似信息的作用，还有填充作用。
在ATM上传输MPEG信号的系统是一种公知的MPE OVER ATM系统。当ATM上传输一个TS时，TS被送入AAL中以便被处理成ATM信元。一个AAL1信元、一个AAL2信元、一个AAL5信元组合成一个ATM信元。要将TS处理成ATM信元，可以考虑一个TS被处理成五个AAL5信元的情形，两个TS被处理成八个AAL5信元的情形，以及三个TS被处理成十二个AAL5信元的情形。与这些情形有关，强行规定发送方及接收方都要支持处理两个TS包被处理成八个AAL5信元的格式。
JPA-9-116563所揭示的MPEG2数据传输装置可以进行码流处理，极大地减小了根据传输包系统将MPEG2数据传送给ATM通道的传输处理时间，同时可以考虑到时间因素而准确地再生数据。
另外，因为排除了通过ATM通信通道互相连接的两个传输装置间漂移的影响，JPA-9-64874所揭示的数据传输方法和数据传输系统可以实现高品质的数据传输。
另外，当传输的视频信号的时钟与网络无关时，JPA-7-66814所揭示的ATM时钟再生装置应用于宽带ISDN(B-ISDN)，它可以再生时钟，抑制接收方由于对时间标签的差异取整产生的残留积累而造成的漂移。
再另外，JPA-8-321836所揭示的多媒体数据传输中用于分割和时间同步的装置和方法是为了改善多媒体数字数据码流的分割和时间同步。
如图2A和2B所示，在通过ATM传输MPEG码流的MPEG over ATM系统中，两个传输码流被处理成AAL5的八个ATM。另一方面，在接收方，当接收了八个ATM信元后，将重新组合成两个传输包，因此，这两个传输包结合成了如图2C所示的数据串。因此，根据PCR是插入了数据串的第一个包还是第二个包之中，将把它的位置从原始位置转移，所以STC中以PCR为基础将发生漂移。
此发明的目的是提供一个MPEG解码器和一种减小漂移的方法和装置，即使在接收的MPEG over ATM信号中的程序时钟基准的位置是变化的情况下，它们也可以产生减小了漂移的系统时钟。
根据此发明的第一个方面，这里提供一种装置来减小在异步传输模式(ATM)下传输的运动图象专家小组(MPEG)信号中传输码流的程序时钟基准的漂移，它包括如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0成立，将PCR校正为PCR-(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0不成立，将PCR校正为PCR+(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ不成立，不对PCR进行校正。在这里，PCR代表接收到的程序参考时钟，STC代表当接收到程序时钟基准时的系统时钟，T代表MPEG编码器的输出终端上传输一个数据包的时间，δ代表装置的输入终端上传输一个数据包的时间，Δ代表可接受的范围。
根据此发明的第二个方面，这里提供一个装置，减小在ATM上传输MPEG信号中传输码流的程序时钟基准的漂移，它包括检测传输数据包的接收时间的偏移的检测装置，这些数据包包含了考虑到正常接收时间而定的预定量的时钟基准；以及当检测到偏移时通过预定量校正程序参考时钟的方法。
根据此发明的第三个方面，这里提供包含了此发明第一和第二方面的装置的MPEG解码器。
根据此发明的第四个方面，这里提供一个方法，减小在ATM上传输MPEG信号中传输码流的程序时钟基准的漂移，它包括如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0成立，将PCR校正为PCR-(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0不成立，将PCR校正为PCR+(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ不成立，不对PCR进行校正。在这里，PCR代表接收到的程序参考时钟，STC代表当接收到程序时钟基准时的系统时钟，T代表MPEG编码器的输出终端上传输一个数据包的时间，δ代表装置的输入终端上传输一个数据包的时间，Δ代表可接受的范围。
根据此发明的第五个方面，这里提供一种方法，减小在ATM上传输MPEG信号中传输码流的程序时钟基准的漂移，它包括检测传输数据包接收时间的偏移的步骤，这些数据包包含了考虑到正常接收时间而定的预定量的时钟基准；以及当检测到偏移时通过预定量校正程序参考时钟的步骤。
接收此发明的PCR漂移减小装置产生的程序时钟基准时，MPEG解码器中包含的系统时钟再生器可以再生出不受程序时钟基准的计时错误影响的系统时钟，因为程序时钟基准的计时错误可以被此发明的漂移减小装置校正，因而没有漂移。
图1是展示在此发明的实施例中，减小ATM上传输MPEG系统的信号程序时钟基准漂移的方法的流程图；图2A到2.C为在此发明和以前的现有技术中，在ATM网络中传输数据流时数据流格式变化的示意图；图3为在此发明的实施例中，在ATM上传输MPEG信号的数据流中减小程序时钟基准的漂移的装置的结构的示意图4为根据此发明的用于在ATM网络上传输MPEG信号时用来减小程序时钟基准漂移的M，并附带参考图表下面将参考相应附图对本发明的最佳实施例进行描述。[第一实施例]在解释用来在ATM上传输的MPEG信号时减小传输码流的程序时钟基准漂移的方法和装置之前，先解释含有减小漂移装置的MPEG解码器。
如图4所示，MPEG解码器包含减小漂移的装置(PCR漂移减小器1)；视频缓冲器2；视频解码器3；重排序缓冲器4；音频缓冲器5；音频解码器6和STC再生器7。视频缓冲器2包括传输码流缓冲器21，多路缓冲器22和基本码流缓冲器23。音频缓冲器5包括传输码流缓冲器51和主缓冲器52。STC再生器7包括减法器71，低通滤波器(LPF)72，压控震荡器(VCO)73和STC计数器74。多路缓冲器22和基本码流缓冲器构成了视频解码的一个主缓冲器。
传输码流缓冲器21和51在传输码流包单元中处理码流，它们长度为512字节，这样可以存储多达两个传输码流包。传输码流缓冲器21和51输出传输码流包的数据字节(即根据泄漏包模式的被打包的基本数据流(PES))。多路缓冲器22吸收在多路复用过程中产生的漂移，执行具有PES附加量的缓冲，输出基本数据流，并输出DTS及PTS。基本数据流缓冲器23用于支持视频解码器件并具有视频缓冲核查器的功能。虽然主缓冲器52和用于视频解码的主缓冲器相似，但是主缓冲器没有视频缓冲校验的功能。
视频解码器3将那些采用运动补偿双向内帧编码系统压缩的代码解码来再生视频信号。重排序缓冲器4将帧的顺序从解码顺序调整到暂时顺序。音频解码器6解子带编码系统的编码来再生音频信号。
减法器71从STC计数器74中输入的STC值里减去从用来减小PCR漂移的PCR减小器1中输入的PCR值。减法器71的输出值提供给LPF72，而LPF72的输出值提供给VCO73。STC计数器对VCO73提供的时钟记数。
如上所述，当STC与DTS相同时，视频解码器开始解码操作，当STC与PTS相同时，重排序缓冲器开始输出视频信号。[第二实施例]接下来将解释在ATM系统上传输MPEG信号时用于减小传输码流的程序时钟漂移的方法。
一对传输码流以一串数据的形式到达PCR漂移减小器1。图2所述的一个包的串传输时间δ是一个已知值，是由硬件决定的。
图1展示了在ATM系统上传输MPEG码流时，根据此发明实施例采用的一种用于减小传输信号程序时钟漂移的方法。
首先，步骤S101，以一串数据的形式接收PCR。
接下来，步骤S102，确认接收到的PCR是属于串数据中的第一个传输数据包还是第二个传输数据包。此确认基于｜PCR-STC｜是否大于T-δ-Δ的判断上。
在这个判决不等式中，PCR代表接收到的程序时钟基准，STC代表当接收到PTR时，MPEG解码器里的系统时钟，T代表图2A所述MPEG编码器一方传输数据包用的时间长度，T代表图2C所示的接收/解码器方接收串数据类型传输数据包用的时间长度，Δ代表一个可接受的范围。
如果步骤S102的判断结果为真，则继续步骤S103，若不成立，则继续步骤S106。
在步骤S106中，不对PCR进行校正，也就是说，将PCR＇赋给PCR后继续步骤S107。
在步骤S103中，如果PCR-STC是正数，则继续步骤S104，否则继续步骤S105。
在步骤S104中，将PCR-(T-δ)的值赋给PCR＇，然后流程进入步骤S107。在步骤S105中，将PCR+(T-δ)赋给PCR＇，然后进入步骤S107。在步骤S107中，用PCR＇再生STC。
根据初始条件，有可能有两种情况，一种是STC是基于串数据中第一个传输数据包中的PCR，另一种情况是STC是基于串数据中第二个传输数据包中的PCR。
在第一种情况下，当PCR是在接收到的串数据中的第一个传输数据包中时，处理流程是如下顺序S101-S102-S106-S107；同样在第一种情况下，当PCR是在接收到的串数据的第二个传输数据包里时，处理流程为S101-S102-S103-S104-S107。
在后一种情况下，当PCR是在接收到的串数据中的第二个传输数据包中时，处理流程是如下顺序S101-S102-S106-S107；同样在第二种情况下，当PCR是在接收到的串数据的第一个传输数据包里时，处理流程为S101-S102-S103-S105-S107。[第三实施例]图3显示了根据第三实施例在ATM系统上传输MPEG信号时用于减小传输码流程序时钟基准漂移的装置的结构。这个用于减小漂移的装置就是图4所示的PCR漂移减小器。在图3中，参考数字301代表了一个PCR检测电路，用于检测PCR接收并在检测时激活检测脉冲；参考数字300代表了一个PCR抽取电路，它用检测脉冲作触发得到PCR的值；参考数字302代表了一个抽样/保持电路，用于在检测脉冲有效时接收STC和对STC采样；参考数字303代表了一个减法器，用于从PCR中减去抽样的STC；参考数字304代表了一个取绝对值电路，用于对减法器303的输出结果取绝对值；参考数字305代表一个比较器，用于比较304输出的绝对值和T-δ-Δ值的大小；参考数字306代表一个比较器，用于比较减法器303的输出结果和0的大小；参考数字307代表一个加法器，用于将T-δ的值与PCR相加；参考数字308代表一个减法器，用于从PCR中减去T-δ的值；参考数字309代表一个选择器，用于根据比较器306的输出来决定是选择加法器307的输出还是选择减法器308的输出；参考数字310代表一个选择器，用来根据比较器305的输出来决定是选择PCR还是选择选择器309的输出。
S102步骤中的判断是由采样/保持电路302、减法器303、取绝对值电路304和比较器305来完成的。S103步骤中的判断是由采样/保持电路302、减法器303和比较器306来完成的。根据两个判断结果由选择器309和310来选择将PCR、PCR-(T-δ)还是PCR+(T-δ)赋给PCR＇。
这里，前面描述的｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ的判断应作如下考虑假设相关的硬件支持传输速率高达60Mbps，则δ等于25μsec。如果PCR的间距为100ms并且系统时钟为27MHz，那么每100msec的δ等于25μsec被转化为一秒系统中的250μsec。这里，27MHz的周期为37nsec。因此，δ对应于37nsec/250μsec的偏差大约为150ppm。当PCR没有漂移时，即使在最大电压和最小电压的情况下，STC再生器7中使用的压控震荡器的震荡频率最大变化1ppm。因此，当PCR和STC之间有几ppm或更多的偏差时，可以确定是由PCR的漂移引起的。因此，完全可以判断｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ是否成立，因为不等式右边的T-δ-Δ等于相应的那几ppm。
如上所述，根据此发明，当MPEG传输流被打包处理成ATM系统的AAL5传输时，在MPEG解码器可以将抑制了漂移的系统时钟很好的重新生成。
权利要求
1．在异步传输模式下传输运动图象专家小组(MPEG)信号时，用于减小传输码流的程序时钟基准漂移的装置，其特征在于它包括如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0成立，将PCR校正为PCR-(T-δ)的装置；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0不成立，将PCR校正为PCR+(T-δ)的装置；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ不成立，不对PCR进行校正。在这里，PCR代表接收到的程序参考时钟，STC代表当接收到程序时钟基准时的系统时钟，T代表MPEG编码器的输出终端上传输一个数据包的时间，δ代表装置的输入终端上传输一个数据包的时间，Δ代表可接受的范围。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于这里(T-δ-Δ)的设定值比程序时钟基准和系统时钟的差值要大，这里的系统时钟和程序时钟基准定义在这样一种特定情况下即系统时钟为产生系统时钟的压控震荡器的震荡频率范围的边界值，并且程序时钟基准的接收计时没有漂移发生。
3．在ATM系统上传输MPEG信号时，用于减小程序时钟漂移的装置，其特征在于它包括检测传输数据包的接收时间偏移的装置，这些数据包包含了考虑到正常接收时间而定的预定量的时钟基准；以及当检测到偏移时通过预定量校正程序参考时钟的装置。
4．根据权利要求3所述的装置，其特征在于这里所述的检测装置是通过判断MPEG解码器的系统时钟和程序时钟基准之间的差值是否大于特定情况下MPEG解码器的系统时钟和程序时钟基准之间的差值来完成的，这种特定情况为系统时钟为产生系统时钟的压控震荡器的震荡频率范围的边界值，并且程序时钟基准的接收计时没有漂移发生。
5．根据权利要求1所述的装置，其特征在于其包含MPEG解码器，
6．根据权利要求3所述的装置，其特征在于其包含MPEG解码器，
7．在ATM系统上传输MPEG信号时，用于减小程序时钟基准漂移的方法，其特征在于它包括如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0成立，将PCR校正为PCR-(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ成立，并且sign(PCR-STC)＞0不成立，将PCR校正为PCR+(T-δ)的步骤；如果｜PCR-STC｜＞T-δ-Δ不成立，不对PCR进行校正。在这里，PCR代表接收到的程序参考时钟，STC代表当接收到程序时钟基准时的系统时钟，T代表MPEG编码器的输出终端上传输一个数据包的时间，δ代表装置的输入终端上传输一个数据包的时间，Δ代表可接受的范围。
8．如权利要求7所述的方法，其特征在于这里(T-δ-Δ)的设定值比程序时钟基准和系统时钟的差值要大，这里的系统时钟和程序时钟基准定义在这样一种特定情况下即系统时钟为产生系统时钟的压控震荡器的震荡频率范围的边界值，并且程序时钟基准的接收计时没有漂移发生。
9．在ATM系统上传输MPEG信号时，用于减小程序时钟漂移的方法，其特征在于它包括检测传输数据包的接收时间的偏移的步骤，这些数据包包含了考虑到正常接收时间而定的预定量的时钟基准；以及当检测到偏移时通过预定量校正程序参考时钟的步骤。
全文摘要
本发明揭示的是在ATM系统上传输MPEG信号时,用于减小程序时钟基准漂移的方法,它包括:如果丨PCR－STC丨>T－δ－△成立,并且sign(PCR－STC)>0成立，将PCR校正为PCR－(T－δ)的步骤;如果丨PCR－STC丨>T－δ－△成立,并且sign(PCR－STC)>0不成立,将PCR校正为RCR+(T－δ)的步骤;如果丨PCR－STC丨>T－δ－△不成立,不对PCR进行校正。
文档编号H04N7/24GK1222818SQ9812496
公开日1999年7月14日 申请日期1998年11月25日 优先权日1998年11月25日
发明者大崎文理 申请人:日本电气株式会社