专利名称：适应资料流资料率之方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明系关于一适应资料流资料率，特别是资料封包定向资料流(data packet-oriented data stream)，之方法及相关之装置，资料封包系以第一资料率写入FIFO(先进先出，first in first out)内存以及以第二资料率自该FIFO内存输出。
在许多DMT(离散多音，discrete multi tone)数据传输中，例如调制解调器COFDM(编码正交频分多任务，coded orthogonalfrequency division multiplex″)调变方法，将被传输之资料，举例而言，个别位(bits)或数元组(bytes)，藉由如下之方法而被编码。为了使数据传输更安全，资料，举例而言，如MPEG(动态视讯专家小组，moving picture experts group)资料封包于频道编码时系被提供区块码(block code)而作为外码(external code)及回旋码(convolutional code)而作为内码(inner code)。在此连接中，增加传输安全之冗余位(redundant bits)系被添加至将被传输之资料或信息之位，而被提供以此类型冗余位之资料系伴随着保留快速傅里叶变换(IFFT，inverse fast Fourier transformation)而被调变为大量不同之载波，其中个别的载波可以藉由QPSK(双正交相位变换键控，″quadrature phase shift keying″)，16QAM(正交幅度调变，″quadrature amplitude modulation″)或64QAM而被额外地调变，在此连结中之区别，举例而言，在2k模式(1512载波)及8k模式(6048)间，系被形成以作为大量所使用之载波的功能，因此，由此所造成之OFDM信号会包含大量以调变之载波。
因此，每一个获得之OFDM符号会于特定的时间传送，而此时间被称为“有用时间(usefu1 time)”且系根据分别所使用之传输频宽，而使得，举例而言，8MHz、7MHz及6MHz之传输频宽系已知，而所预期最长之OFDM符号系出现在6MHz频宽，然而，伴随着多路径传播，其亦有可能因回音而减损实际的OFDM信号，为了尽可能的使这个现象维持在最低，则引入一个称为“守卫期间(guard period)”的保护期间，而在这期间中，没有符号被传输，也因此信号有时间短暂地振荡而允许回音逐渐变弱，此守卫期间系为，举例而言，“有用时间”之1/32、1/16、1/8或1/4，其中“守卫期间”及“有用时间”系一起造成个别符号之“符号时间(symbol time)”。
图3系显示于MPEG资料封包之区块处理，举例而言，根据COFDM调变方法之期间资料输出之进程超时(course over time)，其中于图3中可见分别插入之“守卫期间”。而正如之后会更详细介绍，每个OFDM符号之MPEG数据封包数目系取决于个别载波之调变型态，所使用载波之数目以及所使用之编码率。
当接收已根据前述方法而编码或调变之资料或OFDM符号时，数据处理会恰好发生于保留之序列(reverse sequence)上，因此，于实行一回旋解编码及一区块解编码之后，所需之数据(如MPEG数据封包)成为可利用。
而上述COFDM调变方法所会有的问题是此方法系为一区块定向(block-oriented)传输方法，而使得MPEG译码器通常需要连续资料流以确定其功能，特别是其FIFO之功能。而使得也由于此一理由，资料率适应是需要的。
于COFDM接收器输出之资料率可藉由下式而加以计算Xout=CARRIER·1CRATE·bitsCARRIER(1+GUARD)·USEFUL_TIME]]>=bitsCRATE(1+GUARD)·USEFUL_TIME]]>于此关系式中，参数CARRIER系为所使用载波之数目，举例而言，1512或6048，同时，CRATE代表使用于回旋编码之编码率，举例而言，1/2、2/3、3/4、5/6或7/8。随着QPSK调变，bits/CARRIER这个项次其数值为2，伴随而着16QAM调变，其数值为4，伴随着64QAM调变，其数值为6。参数GUARD其系代表“守卫期间”及“有用时间”间之关系，而使得参数GUARD可以有，举例而言，如1/4、1/8、1/16或1/32的数值。参数USEFUL_TIME代表上述之于其中传输一OFDM符号之“有用时间”之持续期间，该“有用时间”于传输频宽8MHz时系为896μs，于传输频宽7MHz时系为1024μs或于传输频宽6MHz时系为1194.7μs。
图4A系显示对各式CRATE、GUARD数值及于8MHz频宽之各式调变方法在COFDM接收器输出之资料率XOUT，图4B及图4C系显示分别对传输频宽7MHz及6MHz在输出资料率之对应数值。在每个例子中，输出资料率系以Mbits/s显示。
从上述之公式可发现，输出资料率系取决于所使用之载波的数目，换言之，取决于所使用之模式(如2k模式或8k模式)。然而，正如前述，每一OFDM符号之MPEG数据封包的数目系为不同，而且，此能从图5的图式中看出。
图5系显示于一固定传输频宽，对各式调变形式及对各式回旋编码率之CRATE数值而言，每一个OFDM符号之MPEG资料封包数目，区别在于8k模式及2k模式。从图5中可发现，每个OFDM符号之MPEG资料封包的数目系依照分别使用模式(2k模式或8k模式)之函数而不同。
使用FIFO内存以适应资料流之资料率系为已知，其中资料或资料封包可以一特定资料率而写入该FIFO内存中，且可以一不同之资料率输出。该FIFO内存可，举例而言，被设计成一双埠RAM内存(dualport RAM memory)之形式。
图6A系显示具有写入资料或资料封包资料DIN之一资料输入终端及输出资料或资料封包DOUT之一资料输出终端的双埠RAM FIFO内存1的例子。当一可变及可构型之时脉信号CLKOUT被使用于输出资料时，写入资料之时脉信号CLKIN系适用于一更进一步之终端，因此资料率可藉由此输出信号CLKOUT之相对应调整而适应为所需之状况。
然而，当使用如图6A所示之排列时的问题是，只有藉由足够大之尺寸分割，FIFO内存1才能确定FIFO列不会溢位(overflow)。另外，于一个及同一个芯片模块上，复数个不同的时脉信号必须被制成可使用，而且，此系于芯片合成及芯片测试期间会完成。再者，双埠RAM FIFO内存需要相对而言较大的芯片面积。
图6B系显示资料率适应之一更进一步已知的可能性。于此，与一在前之模块及一之后之模块5相结合的一FIFO内存1系显示于图6B中。原则上，该FIFO内存1仅为一缓冲FIFO内存(buffer FIFOmemory)，而输入资料DIN另外可于该在前之模块4及该之后之模块5中被区别，而使得，资料进行处理，而于每个例子中，资料因此会于相对应区块处理电路之输出端根据相对应需求而被区分。如图6B所示之排列的优点是，当由于该之后之模块5及之后之功能性区块5而使一额外一致的区别成为可能时，FIFO内存1的操作并不需要如图6A所示之排列一样准确。然而，如图6B所示之排列的缺点却是，当于排列或系统中之资料率通常无法准确地知道并且系取决于该在前之模块4或在前之功能区块4的执行时，FIFO内存1之设计实质上会更为复杂。
本发明之目的在于提供一适应资料流资料率之方法及相对应装置，而使得，尽可能准确之资料率的适应可以尽可能简单的方式达成。
此一目的的达成系藉由根据本发明之具申请专利范围第一项特征之方法及具申请专利范围第八项特征之装置而达成，而每一个附属的申请专利范围则定义出本发明较佳及较具优势的实施例。
本发明系由一资料流之资料封包被写入一FIFO内存及自一FIFO内存输出之事实而加以进行。在此关系中，将资料封包写入FIFO内存及将资料封包字FIFO内存输出可以发生于不同之资料率。
为了达成于FIFO内存输出端所需的资料率，下述之控制回路系以有助于合适之资料率适应的方式执行。
于下一个资料封包输出之前，一预先调整或固定之暂停或时间间隔系被插入每一个输出或输出之资料封包之间，亦即，于每一个输出资料封包后所消逝的一特定时间，另外，其亦监控当FIFO内存于未加载(no-load)时之操作状况。最后，为了使资料封包可以连续的被输出，一个新的有效的暂停数值系依照已被插入于输出自或输出自FIFO内存之两连续未加载间之资料封包间的个别暂停之总和之函数而加以决定并调整。
如果FIFO内存未加载发生时，则会产生一额外的暂停，其较佳地是同样的会被测量，如果FIFO内存于未加载时执行，于两个连续资料封包间之最长或最大的暂停可被确定，而其系符合于被插入输出资料封包间之暂停及未加载所造成之额外暂停的总和，因此，已被插入于输出自FIFO内存之两连续未加载间之资料封包间的个别暂停之总和系与此最大或最长暂停加以比较，以依照被插入于将被连续输出之资料封包间之暂停之一新数值之一函数而作决定。在此关系中，该将被插入于两连续输出资料封包间之暂停之新数值会被依尺寸切割，而使被插入于输出自FIFO内存之两连续未加载间之资料封包间之个别暂停之总和小于两资料封包间之最长或最大暂停(若FIFO未加载时)，其中就此点而言，其对将被考虑之某保留系为明确的，以确保FIFO内存总是能可靠地于未加载执行(并且不能溢位)。另外，藉由考虑一固定程度的保留，其可确保暂停低于一固定程度的最大数值，其中一相对应符号，举例而言，一OFDM符号，之开始亦可经由该暂停而加以确定。
如果该被插入之暂停系较一资料封包的持续期间为长，则数据输出时脉频率可被减少，特别是藉由因子2而被减少，其中在此例子中，为了再一次控制于该FIFO内存输出端之资料率，上述之控制回路必须从一开始再开始。
虽然本发明较佳地是可被用来适应当处理MPEG资料封包时于一COFDM接收器输出处之资料率，本发明当然并不会限制于此较佳区域之应用，但可被用于无论何处对并入一资料封包序列之资料流所需之资料率适应。关于此方面，本发明亦可以，举例而言，被用于ATM资料传送方法(异步传送模式，asynchronous transfer mode)或以太资料传送方法(Ethernet data transfer methods)等中。
本发明将伴随所附之图式做为参考以及一较佳实施例之协助而于之后被更详细地叙述。
图1其系显示根据本发明之装置的一简化方块图，其系基于适应一资料流之资料率之一FIFO内存；图2其系显示如图1所示之实施例中各式信号之进程超时(course over time)，以澄清根据本发明之操作模式；图3其系显示区块处理期间MPEG资料封包之输出的进程超时(course over time)；图4A～图4C其系显示各式传输频宽之一COFDM接收器的输出资料率之例子；图5其系显示于处于8k模式及2k模式之一COFDM接收器之输出端之每个OFDM符号的MPEG资料封包数目的例子；以及图6A～图6B其系显示藉由使用一FIFO内存而达成一资料率适应之已知解决方法的图式。
图1系显示被写入一资料流之资料DIN及从其中输出输出资料DOUT形式的FIFO内存1，在所举例说明之实施例中，其系假设八个个别之位系同时写入及输出。该输入资料DIN可以是，特别是，一COFDM接收器之MPEG资料封包，其中为了接续之处理，资料率将于一MPEG译码器(未显示)中适应。理想上，于此之目标系为了使此型态之MPEG译码器之输入资料流包含伴随着小间隙或暂停之尽可能均匀区分之MPEG资料封包。
如图1所示之该FIFO内存1系藉由一FIFO控制器2所控制，而该FIFO控制器系为适合资料率适应之一控制回路之一组件，并根据于之后会更详细描述之方法而调整于该FIFO内存1输出端之资料率。
一控制信号RW(读/写，Read/Write)系藉由该FIFO控制器而被适用于该FIFO内存1，并且，与一寻址信号ADR(addressing signal)一起而控制对该FIFO内存1之一资料封包写入以及从该FIFO内存1之资料封包输出。该FIFO控制器2系被供以会于写入该FIFO内存1之新资料出现时通知该FIFO控制器2之一信号ND(new data，新资料)，再者，该FIFO控制器2会为了FIFO内存1产生一更进一步之控制信号CS(chip select，芯片选择)，而其为了节省能源，系于有写入FIFO内存1之新资料存在或在FIFO内存1之输出端输出之资料存在时，仅允许对内存之存取。该FIFO控制器2系经由一更进一步之控制信号FE(FIFI空，FIFI empty)而监控该FIFO内存1之未加载是否已经发生，该FIFO控制器2之操作模式正如下所述。
一资料封包系被写入该FIFO内存1并再被输出，在处理中，一固定时间TP系于每个输出资料封包之后消逝，直到下一个资料封包输出时，而为了此一目的，该FIFO控制器2系包含一计数器6以藉由计数相对应之时脉脉冲而监控此时间间隔或暂停。
如果该FIFO内存1之一未加载发生时，系产生一可因此藉由该FIFO内存控制器2而加以测量或侦测之额外暂停TFE，举例而言，伴随着一零计数器之帮助。更甚者，该FIFO控制器2系包含一更进一步之计数器6，其系计数从该FIFO内存之在前的未加载至该FIFO内存1之目前未加载的资料封包数目。
随着此信息之帮助，该FIFO控制器2可以决定已被插入于输出自该FIFO内存1之两连续未加载间之该资料封包之该暂停TP之总和，如下式T∑＝N·TPi于此，N系表示已被输出于该FIFO内存1之该在前未加载之输出资料封包及该目前未加载间的资料封包数目，TPi系表示对在源自该FIFO内存1之输出资料封包上之暂停的目前有效暂停数值(currentvalid pause value)。
再者，该FIFO内存2会确定于该资料封包间FIFO未加载发生时之最大或最长暂停TPmax，其中TPmax＝TPi+TFE藉由比较暂停数值总数T∑及该最大暂停TPmax，该FIFO控制器2可确定，举例而言，如从TP1至TP2(比较图2)之两连续资料封包间之暂停的增大是否为可能，而在此关系中，当调整由下述关系式所支持之两连续资料封包间的暂停时，其系为应考虑者N·TPi＜TPmax换言之，当一暂停增大发生时，由于目前所插入之暂停的总和，及一方面是所选择之暂停增大，而另一方面是两连续FIFO未加载间资料封包之数目所产生之乘积必须小于一FIFO未加载所发生之一暂停增大之该资料封包间所发生之最大暂停。在图2所示之例子中，此即表示下式必须适用N·TP2＜TPmax其中TP2＝TP1+ΔTP于此，ΔTP代表从该目前所插入之暂停TP1开始之所选择之暂停增大。
图2系显示一FIFO未加载发生时，为了获得插入于该资料封包间(比较图2所示之该信号进程INC)之暂停的一新数值TP2，于该FIFO未加载所造成之额外暂停TFE已经终止后，目前所插入之暂停TP1如何被增大。
当选择一新暂停数值时，其明显考虑一固定程度保留以确定FIFO内存经常确实地于未加载运作，不会溢位，以及，另外，该暂停数值不低于某最大暂停TPmax。为图2所示之例子而言，下式因此必须适用N·TP2+REes＜TPmax于此，TRes代表当增大该暂停数值时对保留之考虑。
若于资料封包输出期间，插入于两连续资料封包间之暂停由于一暂停增大而大于一输出资料封包之持续期间时，该FIFO控制器2可以减少特别是该数据输出时脉频率之半(或藉由因子2而减少)。然而，在这个例子中，该FIFO控制器2必须从一开始即以适合之资料率适应开始上述之控制回路，而该资料率适应系原则上对应于两连续资料封包间暂停TP之一适合的适应，以能确保最佳资料率适应。
于图1所示之实施例中，自FIFO内存1输出之资料DOUT系提供至一输出界面3，其系藉由该FIFO控制器2经由一控制信号OC(外部控制，out control)所控制。该输出界面3可以实施一进入一预定资料格式之转换，或如果此为必须，也实施该输出资料之一并联/串联转换。于此，当资料确实地被输出时，其可经由该控制信号OC而被通信至该输出界面3。
正如可由图2之图式所见，对输入资料DIN所出现处的状况而言，举例而言，MPEG资料封包形式，过滤包含复数个MPEG资料封包之讯框可于本发明的帮助下达成。因此，最初所述之该“守卫期间”或保护时间可被移除或消除。
一般而言，为了接续对源自特定讯框将被过滤处所造成之资料的处理，因此本发明基本上较佳地是被使用于该处，举例而言，以一较低之资料率，而使得可达成一“缓冲-过滤-资料率适应(buffer-filter-data rate adaptation)”。
权利要求
1.一种适应一资料流资料率之方法，其中该资料流之资料封包系以一第一资料率写入一FIFO内存(1)，并以一第二资料率而自该FIFO内存(1)输出，其特征在于，该数据封包伴随着该资料封包间之一固定时间暂停(TP)而输出，一发生于该FIFO内存(1)之未加载(no-load)之额外暂停(TPE)系加以侦测，并且该资料封包间之一最大暂停(TFE)系从中加以确定，以及将被插入至将连续输出之资料封包间之该暂停(TP)之数值系根据一对插入于输出自该FIFO内存(1)之两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和与该最大暂停间之比较之一函数而加以调整。
2.如申请专利范围第一项所述之方法，其特征在于该最大暂停系藉由计算插入于该资料封包及作为该FIFO内存(1)之一未加载之一结果的该额外暂停(TFE)间之该暂停(TP)之总和而加以确定。
3.如申请专利范围第一项所述之方法，其特征在于插入输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之数值系加以侦测，输出自该FIFO内存(1)之两连续未加载间之资料封包之数目系加以侦测，以及插入于输出自该FIFO内存(1)之该两连续未加载间之资料封包间之该个别暂停(TP)之总和系藉由将资料封包之该侦测数目乘该暂停(TP)之该侦测数值而加以确定。
4.如申请专利范围第三项所述之方法，其特征在于该暂停(TP)之数值，发生于该FIFO内存(1)之一未加载时之该额外暂停(TFE)的数值，以及输出于该FIFO内存(1)之两连续未加载间之该资料封包的数目系藉由一计数器(6)之帮助而加以侦测。
5.如申请专利范围第一项所述之方法，其特征在于插入于输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之一新数值系加以调整，而使得，起因于此之插入于输出自该FIFO内存(1)之该两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和系小于该FIFO内存(1)之一未加载发生时该最大暂停之该数值。
6.如申请专利范围第五项所述之方法，其特征在于插入于输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停之一新数值系加以调整，因此插入于输出自该FIFO内存(1)之该两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和，加上某保留值后，系小于该资料封包间之该最大暂停的该数值。
7.如申请专利范围第一项所述之方法，其特征在于若该输出资料封包间所插入之该暂停(TP)系大于一资料封包之持续期间时，则伴随着输出自该FIFO内存(1)之该资料封包之该数据之该时脉频率系减半。
8.一种用于适应一资料流资料率之装置，其包含一FIFO内存(1)，资料封包系以一第一资料率写入于其中，且该资料封包系以一第二资料率输出自其中，以及包含一内存控制器(2)以控制该FIFO内存(1)之该资料封包写入以及自该FIFO内存(1)之该资料封包输出，其特征在于，该内存控制器(2)系被设计以控制该FIFO内存(1)，因此该资料封包系自具有该资料封包间之一特定固定暂停(TP)之该FIFO内存(1)输出，该内存控制器(2)系被设计以侦测该FIFO内存(1)之一未加载，该内存控制器(2)为了决定两连续资料封包间之一最大暂停之数值，系被设计以侦测发生该FIFO内存(1)之一未加载时之一额外暂停，以及该内存控制器(2)系以因该插入于输出自该FIFO内存(1)之两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和与该最大暂停之数值间之一比较，而调整将被插入至该FIFO内存(1)之将连续输出之资料封包间之该暂停(TP)之一新数值的方式而加以设计。
9.如申请专利范围第八项所述之装置，其特征在于该内存控制器(2)系被设计以实行根据申请专利范围第一项所述之方法。
10.如申请专利范围第八项所述之装置，其特征在于该内存控制器(2)系包含至少一计数器(6)以侦测插入于输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之现值(current value)，发生于该FIFO内存(1)之一未加载时之该额外暂停，以及该FIFO内存(1)之两连续未加载间输出自该FIFO内存(1)之该资料封包之数目，该内存控制器(2)系藉由将输出自该两连续未加载间之资料封包之侦测数目乘该所插入之暂停(TP)之该侦测现值而加以确定该插入于输出自该FIFO内存(1)之两连续未加载间之该资料封包间之个别暂停(TP)之总和。
11.如申请专利范围第八项所述之装置，其特征在于该内存控制器(2)系加以设计，因此其系调整插入于输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之一新数值，而使得，起因于此之插入于输出自该FIFO内存(1)之该两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和系小于该最大暂停之该数值。
12.如申请专利范围第八项所述之装置，其特征在于该内存控制器(2)系加以设计，因此其系调整插入于输出自该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之一新数值，而使得，起因于此之插入于输出自加上一特定保留数值之该FIFO内存(1)之该两连续未加载间之该资料封包间之该个别暂停(TP)之总和系少于该最大暂停之该数值。
13.如申请专利范围第八项所述之装置，其特征在于，若输出自插入在该FIFO内存(1)之该资料封包间之该暂停(TP)之该数值大于一资料封包之持续期间时，则该内存控制器(2)系被设计以减半该FIFO内存(1)之一资料输出时脉频率。
全文摘要
本案系藉由使用资料流之资料封包能以一第一资料率写入，并以一第二资料率自其输出之一FIFO内存(1)而提出一种适应一资料流之资料率之改善方法及相对应装置。根据本发明，某暂停(T
文档编号G06F5/06GK1505779SQ02809189
公开日2004年6月16日 申请日期2002年4月16日 优先权日2001年4月30日
发明者W·格拉尼, C·曼德尔, W 格拉尼, 露 申请人:因芬尼昂技术股份公司