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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Übermitteln
von Daten über
einen paketierten Datenstrom, und insbesondere auf die Übertragung
von hochratigen isochronen Daten in einem MPEG-2-Datenstrom. Die
Erfindung sorgt ebenfalls für
die Übermittlung
eines Datentaktzunahmewerts an einen Decodierer, um eine vereinfachte
und kostengünstige
Herangehensweise an die direkte Digitalsynthese (DDS) einer Taktfrequenz
bereitzustellen, die notwendig ist, um Daten von dem paketierten
Datenstrom an dem Decodierer wiederzuerlangen.
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Für den Transport
digitaler Daten wie etwa digitaler Fernsehdaten haben sich verschiedene
Standards herausgebildet. Beispiele derartiger Standards umfassen
den als MPEG-2 bezeichneten Standard der Motion Picture Experts
Group und der der General Instrument Corporation aus Chicago, Illinois,
USA, dem Zessionär der
vorliegenden Erfindung, gehörende
DigiCipher® II-Standard.
Der DigiCipher® II-Standard
ist dem MPEG-2-Standard, der weithin bekannt und als eine von der
Internationalen Normenorganisation (ISO) im Dokument ISO 13818 sanktionierte
Vorgabe zur Video- und Audiokomprimierung anerkannt ist, ähnlich und
umfasst verschiedene Aspekte von diesem.
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Zusätzlich zu
den Video- und Audiokomprimierungsmerkmalen enthält die MPEG-2-Vorgabe auch eine
System-„Schicht", die eine vom Übertragungsmedium
unabhängige
Codiertechnik zum Formen von Bitströmen, die ein oder mehrere MPEG-Programme
enthalten, bereitstellt. Die MPEG-Codiertechnik verwendet eine formale
Grammatik („Syntax") und einen Satz
semantischer Regeln zur Konstruktion von zu übertragenden Bitströmen. Die
Syntax und die semantischen Regeln umfassen Vorkehrungen für Multiplexierung,
Taktrückgewinnung,
Synchronisation und Fehlerresilienz. Für den Zweck dieser Offenbarung
wird jeder Datenstrom, der ähnlich
dem eines MPEG-2-Transportstroms codiert ist, als ein „Transportstrom
des Typs MPEG-2" bezeichnet.
Ein Beispiel, aber keinesfalls der einzige Transportstrom des Typs
MPEG-2, ist ein Datenstrom, der gemäß dem DigiCipher II-Standard
bereitgestellt ist. Es ist zu erwarten, dass in Zukunft andere derartige Standards
veröffentlicht
werden.
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Der
MPEG-2-Transportstrom ist speziell zur Übertragung unter Konditionen,
die Datenfehler erzeugen können,
entworfen. MPEG-Transportpakete
weisen je eine feste Länge
von 188 Byte auf. Viele Programme, jedes mit unterschiedlichen Komponenten,
können
in einem Transportstrom kombiniert werden. Beispiele von Diensten,
die unter Verwendung des MPEG-Formats bereitgestellt werden können, sind
der Fernsehdienstrundfunk über
terrestrische Netze, Kabelfernseh- und Satellitennetze sowie interaktive
Dienste auf der Basis des Fernsprechwesens. Die Syntax und Semantik
des MPEG-2-Transportstroms
sind in der Internationalen Normenorganisation, ISO/IEC 13818-1,
Internationaler Standard, 13. November 1994 mit dem Titel „Generic Coding
of Moving Pictures and Associated Audio: Systems", Empfehlung H.222.0 und ISO/IEC 13818-2,
Internationaler Standard, 1995 mit dem Titel „Generic Coding of Moving
Pictures and Associated Audio: Video", Empfehlung H.262, definiert.
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Eine
Multiplexierung gemäß des MPEG-2-Standard
wird durch das Verpacken roher Elementarströme wie etwa codierten Videos
und Audios zu Paketen des paketierten Elementarstroms (PES), die
dann in Transportpakete eingefügt
werden, erzielt. Wie oben angemerkt, ist jedes MPEG-Transportpaket
in der Länge
auf 188 Byte festgelegt. Das erste Byte ist ein Synchronisationsbyte
mit einem einzigartigen Acht-Bit- Muster,
z. B. 01000111. Das Synchronisationsbyte wird verwendet, um den
Anfang jedes Transportpakets anzuordnen.
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Auf
das Synchronisationsbyte folgt ein Präfix aus drei Byte, das einen
Transportpaket-Fehleranzeiger aus einem Bit, einen Nutzlasteinheits-Startanzeiger aus
einem Bit, einen Transportprioritätsanzeiger aus einem Bit, eine
Paketkennung (PID = Packet Identifier) aus 13 Bit, eine Transportverwürflungs-Steuerung
aus zwei Bit, eine Anpassungsfeldsteuerung aus zwei Bit und einen
Kontinuitätszähler aus
vier Bit umfasst. Die Verwendung des Synchronisationsbyte und des
Präfixes
aus drei Byte lässt
bis zu 184 Byte Nutzlast übrig, welche
die zu übermittelnden
Daten tragen. Ein wahlfreies Anpassungsfeld kann auf das Präfix folgen,
um sowohl auf MPEG bezogene als auch private Informationen zu tragen,
die für
einen gegebenen Transportstrom oder den Elementarstrom von Bedeutung
sind, die in einem gegebenen Transportpaket getragen werden. Vorkehrungen
für eine
Taktrückgewinnung
wie etwa eine Programmtaktreferenz (PCR = Program Clock Reference)
und Spleißsteuerung
sind typisch für
die Informationen, die in dem Anpassungsfeld getragen werden. Indem
derartige Informationen in ein Anpassungsfeld gesetzt werden, werden
sie mit ihren zugehörigen
Daten eingekapselt, um erneute Multiplexier- und Netzverkehrslenkungsabläufe zu erleichtern.
Wenn ein Anpassungsfeld verwendet wird, ist die Nutzlast entsprechend
kürzer.
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Die
PCR ist eine Zählung,
die den Wert des Systemzeittaktes (STC = System Time Clock) für das zugehörige Programm
für den
Zeitpunkt widerspiegelt, zu dem die PCR-Bytes in den Transportstrom
eingefügt wurden.
Der Decodierer verwendet die PCR, um einen Decodiererzeittakt mit
dem Codierersystemtakt zu synchronisieren. Die unteren neun Bit
der 42-Bit-PCR stellen einen Modulo-300-Zähler bereit, der mit einer
Taktrate von 27 MHz (der „Systemtaktrate") inkrementiert wird.
Bei jedem Modulo- 300-Durchlauf
wird die Zählung in
den oberen 33 Bit so inkrementiert, dass die oberen Bits Zählungen
repräsentieren,
die mit einer Rate von 90 kHz auftreten. Das ermöglicht, dass Präsentationszeitstempel
(PTS = Presentation Time Stamp) und Decodierzeitstempel (DTS = Decoding
Time Stamp) unter Verwendung des 90-kHz-Wertes verglichen werden. Da
jedes Programm oder jeder Dienst, das/der vom Datenstrom getragen
wird, seine eigene PCR haben kann, können die Programme und Dienste
asynchron gemultiplext werden.
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Die
Synchronisation von Audio, Video und Daten innerhalb eines Programms
wird unter Verwendung einer Zeitstempelherangehensweise erzielt.
Präsentationszeitstempel
und Decodierzeitstempel werden in den Transportstrom für die separaten
Video- und Audiopakete eingefügt.
Die PTS- und DTS-Informationen werden vom Decodierer verwendet,
um zu bestimmen, wann ein Bild zu decodieren und anzuzeigen und
wann ein Audiosegment zu spielen ist. Wie oben angezeigt, sind die
PTS- und DTS-Werte
an denselben Takt gebunden, der durch die PCR aufgestellt wurde,
sie sind jedoch durch den MPEG-2-Standard auf eine zeitliche Auflösung von
11,1 Mikrosekunden beschränkt.
Diese Auflösung
ist durch die PTS-Auflösung des
90-kHz-Taktens beschränkt,
das durch die oberen 33 Bit der PCR bereitgestellt wird. Diese Einschränkung schließt den Transport von
verallgemeinerten „hochratigen" Daten aus, die gegenüber Zeitablauffehlern
robust sind, z. B. Datenraten, die sich nicht ganzzahlig auf 90
Kilobit/s beziehen, wobei derselbe Ansatz verwendet wird, der in
einem Standard-Transportstrom des Typs MPEG-2 für Video- und Audio-Informationen bereitgestellt
ist.
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MPEG-2-Daten
wie etwa komprimierte Video- und Audio-Daten müssen zu einem paketierten Elementarstrom
(PES) formatiert werden, der aus einer Folge von PES-Paketen gebildet
wird. Jedes PES-Paket umfasst einen PES-Anfangskennsatz, auf den
eine Nutzlast folgt. Dann werden die PES- Pakete in Nutzlasten von aufeinander
folgenden Transportpaketen fester Länge aufgeteilt.
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PES-Pakete
weisen eine variable Länge
auf und sind relativ lang. Verschiedene wahlfreie Felder, wie etwa
die Präsentationszeitstempel
und Decodierzeitstempel, können
auf den PES-Anfangskennsatz folgen. Wenn die Transportpakete aus
dem PES gebildet werden, werden die PES-Anfangskennsätze nach den Transportpaketanfangskennsätzen ausgerichtet.
Ein einzelnes PES-Paket kann sich über viele Transportpakete erstrecken,
und die Unterabschnitte des PES-Pakets müssen in sukzessiven Transportpaketen
mit demselben PID-Wert erscheinen. Es sollte sich jedoch verstehen,
dass diese Transportpakete mit anderen Transportpaketen, die verschiedene
PID aufweisen und Daten von unterschiedlichen Elementarströmen tragen,
beliebig verschachtelt werden können.
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Videodienste
werden getragen, indem codierte MPEG-Videoströme in PES-Pakete gesetzt werden, die
dann zum Einfügen
in einen Transportstrom in Transportpakete aufgeteilt werden. Jedes
Video-PES-Paket enthält das gesamte
oder einen Teil eines codierten Videobilds, das als Video-„Zugriffseinheit" bezeichnet wird. PTS-
und DTS-Daten werden in einen PES-Paketanfangskennsatz gesetzt,
der die zugehörige
Zugriffseinheit einkapselt. Der PTS wird dazu verwendet, den Decodierer
einzuschalten, um die zugehörige
Zugriffseinheit zu präsentieren
(z. B. „anzuzeigen"). Der DTS zeigt
an, wann der Decodierer die Zugriffseinheit decodieren sollte.
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Audiodienste
werden gemäß der MPEG-Standard
unter Verwendung derselben Vorgabe der PES-Paketschicht bereitgestellt.
PTS-Daten werden an den Paketen angebracht, die Audio-Rahmengrenzen
umfassen. Derartige Grenzen werden durch Audio-Synchronwörter definiert.
Ein Audio-Rahmen ist als die Daten zwischen zwei sukzessiven Audio-Synchronwörtern definiert.
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Um
aus den Video- und Audio-Informationen, die in einem Transportstrom
des Typs MPEG-2 (z. B. MPEG-2 oder DigiCipher II) getragen werden,
ein Fernsehsignal zu rekonstruieren, wird ein Decodierer benötigt, um
die Video-Pakete für
die Ausgabe an einen Video-Dekompressions-Prozessor (VDP) und die
Audio-Pakete für
die Ausgabe an einen Audio-Dekompressions-Prozessor
(ADP) zu verarbeiten. Es ist auch möglich, andere Datentypen in
einem derartigen Transportstrom zu übertragen. Zum Beispiel können private Daten
zur Bereitstellung von Diensten wie etwa Teletext, Börsenkursen
und anderen Informationen als separate Transportpakete, die aus
einem separaten paketierten Elementarstrom abgeleitet werden, getragen
werden. Asynchrone Datenpipes können
auch unterstützt
werden; eine derartige Pipe würde
eine RS-232-artige Ausgabe von dem Decodierer mit der entsprechenden
Eingabe an einen Codierer repräsentieren.
Derartige Informationsdienst-Transportpakete würden mit den MPEG-Video- und
Audio-Paketen in einem endgültigen, z.
B. über
Satellit oder Kabel übertragenen
Multiplex gemultiplext.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, unter Verwendung eines Formats des Typs
MPEG-2 ebenfalls „isochrone" Daten zu tragen.
Isochrone Daten sind hochratige Daten, die an den Flanken eines
regelmäßigen Takts geliefert
werden und sich von bündelförmigen „synchronen" Daten unterscheiden,
welche mit einem unregelmäßigen Takt
ankommen können.
Somit tragen isochrone Daten eine Jitter-Spezifikation, und der
Takt kann mit einer einfachen Phasenregelschleife (PLL = Phase Lock
Loop) wiederhergestellt werden. Im Allgemeinen werden bei einer
isochronen Datenkomponente Datenbits im Wesentlichen in regelmäßigen Raten
mit einem begleitenden Takt geliefert. Jegliche Abweichung von der
regelmäßigen (isochronen)
Rate würde
von der erlaubten Jitter-Spezifikation abgedeckt. Derartige Daten
können
für eine
beliebige Anzahl einer großen
Auswahl von „Daten-Pipe"-Anwendungen verwendet
werden. Ein Beispiel ist der Transport des Inhalts eines digitalen T1-(d.
h. Telefondatenleitungs-)Datenstroms. Derartige Datenströme arbeiten
mit 1,554 Mbit/s. Ohne darauf beschränkt zu sein, umfassen andere
Anwendungen geschäftliche
Netzwerkdaten, allgemeine Hochgeschwindigkeits-Datenübermittlungen
und praktisch jeden beliebigen anderen Datendienst, der Datenübertragungsraten
mit konstanter Verzögerung
benötigt,
die jene unter Verwendung asynchroner Übermittlungstechniken allgemein
vorhandenen übertreffen
oder für
variable Verzögerung
nicht geeignet sind. Diese Anwendungen sind durch eine allgemeine
Intoleranz gegenüber „Bitschlupf" gekennzeichnet.
Das heißt,
dass Fehler toleriert werden, dass aber eine Resynchronisation,
die Nettoversetzungen des Bitstroms involviert, große Ausfälle bei
der endgültigen
Datensynchronisation verursacht.
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Bei
dem MPEG-2-Standard können
die Präsentationszeitstempel
auf die Präsentationseinheiten
(d. h. aus 8 Bit bestehende Datenbyte, die dem Decodierer „präsentiert" werden) nur mit
einer Auflösung
von 11,1 Mikrosekunden hinweisen. Diese Einschränkung ergibt sich aus der 90-kHz-Rate, die durch
die oberen Bits der PCR-Zählung
etabliert wird, welche zur Produktion der Präsentationszeitstempel verwendet
wird. Bei isochronen Hochgeschwindigkeits-Daten ist es möglicherweise
nötig,
die Präsentationseinheiten
mit einer höheren
Auflösung
aufzulösen,
insbesondere zum Zweck der Fehlerkorrektur. Spezifisch besteht die
Notwendigkeit, in der Lage zu sein, Präsentationseinheiten zeitlich
unzweideutig zu präsentieren,
um kontinuierlich variable Raten zu unterstützen.
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Dieses
Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Verfahrensschritte sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis
12.
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Das
Ziel wird ferner durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der Ansprüche
14 bis 21.
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Es
ist daher ein Vorteil der Erfindung, die zeitliche Auflösung der
Präsentationszeitstempel
gegenüber derjenigen
zu erhöhen,
die durch eine Standard-MPEG-2-Umsetzung bereitgestellt wird. Es
ist beispielsweise vorteilhaft, ein Modell für die Erhöhung der zeitlichen Auflösung der
PTS bereitzustellen, um den robusten Transport isochroner Daten
oder dergleichen bei Raten von bis zu 0,0 Mbit/s oder mehr zu ermöglichen.
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Es
ist weiterhin ein Vorteil, ein Modell zur Vereinfachung eines Datenempfängers bereitzustellen,
um die geeigneten Taktraten bereitzustellen, die auf einer Systemtaktfrequenz
basieren, um Daten aus einem Datenstrom wiederzuerlangen.
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Insbesondere
ist es ein Vorteil, ein Modell bereitzustellen, bei dem der Empfänger in
der Lage wäre, einen
Takt mit jeder beliebigen gewünschten
Informationsdatenrate, z. B. von 19,2 Kbit/s bis 9 Mbit/s, zur Verwendung
bei der Ausgabe isochroner Informationsdaten über direkte Digitalsynthese
(DDS), bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Übertragen
und Empfangen von Daten in einem Transportstrom des Typs MPEG-2,
der die vorher erwähnten
und andere Vorteile aufweist, bereit.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur robusten Übertragung
von hochratigen isochronen Daten in einem Transportstrom des Typs
MPEG-2 bereitgestellt. Isochrone Daten werden in einem paketierten
Elementarstrom (PES) mit einem einer PES-Nutzlast vorangehenden PES-Anfangskennsatz
bereitgestellt. Die PES-Nutzlast
umfasst einen isochronen Datenanfangskennsatz, gefolgt von einer
Vielzahl von isochronen Datenpräsentationseinheiten.
Der isochrone Datenanfangskennsatz und die Präsentationseinheiten, die innerhalb
des PES folgen, sind ausgerichtet, so dass das erste Byte des isochronen
Datenanfangskennsatzes unmittelbar auf das letzte Byte des PES-Anfangskennsatzes
folgt. Ein Taktzunahmewert, der das Verhältnis der isochronen Datenrate
zu einer Bezugstaktrate spezifiziert, wird in den isochronen Datenanfangskennsatz
eingefügt.
Der Taktzunahmewert ermöglicht
es, die isochrone Datenrate von der Bezugstaktrate an einem Decodierer
abzuleiten. Der PES ist in eine Vielzahl von isochronen Datentransportpaketen
verpackt, so dass ein erstes Nutzbyte jedes Transportpakets das
erste Byte einer isochronen Datenpräsentationseinheit ist und ein
letztes Nutzbyte von jedem der Pakete das letzte Byte einer isochronen
Datenpräsentationseinheit
ist.
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Eine
Präsentationszeitstempel-Erweiterung
(PTS-Erweiterung) ist in dem isochronen Datenanfangskennsatz bereitgestellt,
um einen in dem PES-Anfangskennsatz
bereitgestellten Standard-MPEG-2-PTS zu ergänzen. Die Kombination der PTS-Erweiterung
mit dem standardmäßigen PTS
ermöglicht,
dass die zeitliche Auflösung
zum Präsentieren
der isochronen Datenpräsentationseinheiten
an dem Decodierer erhöht
wird.
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In
einer dargestellten Ausführungsform
wird die PTS-Erweiterung am Anfang des isochronen Datenanfangskennsatzes
bereitgestellt. Die PTS-Erweiterung
kann von den acht höchstwertigen
Bits der standardmäßigen MPEG-2-Neun-Bit-PCR-Erweiterung
abgeleitet werden. Die Acht-Bit-PTS-Erweiterung kann mit dem Dreiunddreißig-Bit-PTS
nach MPEG-Standard kombiniert werden, um die zeitliche Auflösung von
isochronen Datenpräsentationszeitstempeln
von der MPEG-2-Standardauflösung
von 11,1 Mikrosekunden (90 kHz) auf 74 Nanosekunden (13,5 MHz) zur
eindeutigen Bestimmung der korrekten Startzeit für die Präsentationseinheit zu erhöhen, auf
welche von einem isochronen Daten-PTS verwiesen wird.
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In
der dargestellten Ausführungsform
beinhaltet jede isochrone Datenpräsentationseinheit zwei Acht-Bit-Bytes,
so dass die Präsentationseinheiten
Sechzehn-Bit-Wörter
beinhalten.
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Ein
Zunahmewert kann in dem isochronen Datenanfangskennsatz bereitgestellt
werden, wodurch das Verhältnis
der isochronen Datenrate zu einer Bezugstaktrate an dem Decodierer
spezifiziert wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Wiedererlangen von gemäß einem beliebigen der vorher
erwähnten
Verfahren übertragenen
isochronen Daten bereitgestellt. Ein PES-Anfangskennsatz und ein
isochroner Datenanfangskennsatz sind in einem empfangenen Datenstrom
von isochronen Datentransportpaketen angeordnet. Programmtaktreferenz-Werte
(PCR-Werte) werden aus den isochronen Datentransportpaketen extrahiert.
Die PCR-Werte werden verwendet, um die Bezugstaktrate wiederzuerlangen.
Der Taktzunahmewert wird aus dem isochronen Datenanfangskennsatz
extrahiert und zur Ableitung der isochronen Datenrate aus der Bezugstaktrate
verwendet. Die isochronen Daten werden mit der isochronen Datenrate
wiedererlangt.
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Das
standardmäßige PTS
wird aus dem PES-Anfangskennsatz extrahiert. Die PTS-Erweiterung
wird aus dem isochronen Datenanfangskennsatz extrahiert. Der extrahierte
standardmäßige PTS
und die extrahierte PTS-Erweiterung
werden verwendet, um eine korrekte Zeit zum Beginnen der Präsentation
der isochronen Datenpräsentationseinheiten,
die in dem empfangenen Datenstrom enthalten sind, zu bestimmen.
In der dargestellten Ausführungsform
wird die PTS-Erweiterung am Anfang des isochronen Datenanfangskennsatzes bereitgestellt,
obwohl sie alternativ auch an anderer Stelle bereitgestellt werden
kann. Die PTS-Erweiterung kann von den acht höchstwertigen Bits der standardmäßigen MPEG-2-Neun-Bit-PCR-Erweiterung
abgeleitet werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird eine Vorrichtung zum Wiedererlangen von isochronen Daten aus
einem Transportstrom des Typs MPEG-2 bei hohen Datenraten auf eine
Weise bereitgestellt, die gegenüber
dem Verlust von Transportpaketen aufgrund von Fehlern robust ist.
Mittel zum Anordnen eines paketierten Elementarstromanfangskennsatzes
und eines isochronen Datenanfangskennsatzes in einem empfangenen
isochronen Datentransportpaketstrom werden bereitgestellt. Es werden
ebenfalls Mittel bereitgestellt, um Programmtaktreferenz-Werte (PCR-Werte)
aus dem isochronen Datentransportpaketstrom zu extrahieren. Mittel,
die auf die PCR-Werte reagieren, erlangen eine Bezugstaktrate wieder.
Es werden Mittel bereitgestellt, um einen Taktzunahmewert aus dem
isochronen Datenanfangskennsatz zu extrahieren. Der extrahierte
Taktzunahmewert und die wiedererlangte Bezugstaktrate werden verarbeitet,
um die isochrone Datenrate zu reproduzieren. Mittel, die auf die
reproduzierte isochrone Datenrate reagieren, erlangen die isochronen Daten
wieder.
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Es
werden ebenfalls Mittel bereitgestellt, um einen Präsentationszeitstempel
für die
isochronen Daten aus dem PES-Anfangskennsatz
zu extrahieren und um eine PTS-Erweiterung für die isochronen Daten aus dem
isochronen Datenanfangskennsatz zu extrahieren. Mittel, die auf
den extrahierten PTS und die extrahierte PTS-Erweiterung reagieren, werden zum Bestimmen
einer korrekten Zeit zum Beginnen der Präsentation von isochronen Datenpräsentationseinheiten,
die in dem empfangenen Datentransportpaketstrom enthalten sind, bereitgestellt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung wird die PTS-Erweiterung
vom Anfang des isochronen Datenanfangskennsatzes extrahiert, und
die isochronen Datenpräsentationseinheiten
sind alle sechzehn Bit lang.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist eine Empfängervorrichtung
zum Wiedererlangen von Informationsdaten aus einem Datenstrom bereitgestellt.
Die Informationen werden in dem Datenstrom bei einer Informationsdatenrate übertragen.
Ein direkter Digitalsynthese-Takt (DDS-Takt) stellt eine Vielzahl von auf einer
Systemtaktfrequenz basierenden Bezugstaktraten bereit. Mittel zum
Anordnen eines Informationsdatenanfangskennsatzes in einem empfangenen
Informationsdatentransportpaketstrom werden bereitgestellt. Mittel werden
ebenfalls bereitgestellt, um einen Taktzunahmewert aus dem Informationsdatenanfangskennsatz
zu extrahieren. Der Taktzunahmewert spezifiziert das genaue Verhältnis der
Informationsdatenrate zu der Frequenz eines phasenstarren Systemtaktes.
Der DDS-Takt reagiert auf den Taktzunahmewert zum Bereitstellen eines
Taktsignals mit der Informationsdatenrate zur Verwendung beim Ausgeben
der Informationsdaten.
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Der
Zunahmewert wird als eine Ganzzahl bereitgestellt. Der Datenstrom
kann zum Beispiel einen Transportstrom des Typs MPEG-2 beinhalten.
Bei einer derartigen Ausführungsform
ist die nominale Systemtaktfrequenz 27 MHz. Der Zunahmewert ist
die nächste
Ganzzahl zu dem Produkt der Informationsdatenrate und einem durch
die nominale Systemtaktfrequenz (d. h. 27 000 000) geteilten Modulwert
N. In einer spezifischen Ausführungsform
ist der Modulwert N = 536 868 000. Die Ganzzahlen-Zunahmen, kombiniert
mit der erlaubten Variabilität
von 30 ppm von der nominellen MPEG-Systemtaktfrequenz von 27 MHz,
stellen einen kontinuierlich variablen Takterzeuger für die Unterstützung von
isochronen Daten bereit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine diagrammatische Darstellung, die zeigt, wie Elementarstromdaten
in Transportpakete verpackt werden;
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2 stellt
die in 1 bezeichneten PES- und isochronen Datenanfangskennsätze detaillierter
dar;
-
3 ist
ein Blockdiagramm einer Codierervorrichtung zur Zusammenstellung
der in 1 bezeichneten Transportpakete; und
-
4 ist
ein Blockdiagramm einer Decodierervorrichtung zur Wiedererlangung
der isochronen Daten, die von den Transportpaketen getragen werden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
eine diagrammatische Darstellung, die zeigt, wie unterschiedliche,
digitale Dienstkomponenten zu einem Strom von Transportpaketen gemultiplext
werden können.
Multiplexierung wird erzielt, indem rohe Elementarströme wie etwa
codiertes Video und Audio und codierte Daten in PES-Pakete verpackt
und dann in Transportpakete eingekapselt werden. Die Figur ist nur
zur Illustration gedacht, da ein PES-Paket wie etwa das dargestellte Paket 12 aus
mehr oder weniger als den sieben dargestellten Transportpaketen 22a–22g bestehen
kann.
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In
dem Beispiel aus 1 beinhaltet ein Elementarstrom,
der allgemein mit 10 bezeichnet ist, einen seriellen Strom
von Datenbits wie etwa die gezeigten isochronen Daten. Es sollte
sich verstehen, dass andere Datentypen in dem Elementarstrom zur Übertragung
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt werden können. Ähnliche Elementarströme werden
für komprimierte
Video- und Audiodaten gemäß dem MPEG-2-Transportstandard
bereitgestellt.
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Der
erste Schritt bei der Bildung eines Transportpaketstroms besteht
darin, den Elementarstrom für jeden
Datentyp in einen entsprechenden paketierten Elementarstrom (PES)
einzukapseln, der aus aufeinander folgenden PES-Paketen wie etwa
dem dargestellten Paket 12 gebildet ist. Jedes PES-Paket
enthält
einen PES-Anfangskennsatz 14, gefolgt von einer PES-Nutzlast,
die eine Reihe von Präsentationseinheiten
(PE) 18 fester Länge
enthält.
Die Nutzlast beinhaltet die zu übermittelnden
Daten. Der PES-Anfangskennsatz 14 enthält Informationen, die bei der
Verarbeitung der Nutzdaten nützlich
sind, wie etwa den Präsentationszeitstempel
(PTS) gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung folgt auf den PES-Anfangskennsatz 14 ein isochroner
Datenanfangskennsatz (ISO-Anfangskennsatz) 16 als Teil
der PES-Paket-Nutzlast. Die Präsentationseinheiten 18 der Nutzlast
folgen auf den ISO-Anfangskennsatz 16. Der ISO-Anfangskennsatz
wird unten detaillierter beschrieben.
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Der
Anfangskennsatz und die Nutzdaten jedes PES-Pakets sind in individuelle
Transportpakete 22, 24, 26 fester Länge geteilt,
wobei jedes einen Transportanfangskennsatz 30 und Nutzdaten 36 enthält. Die Nutzdaten
jedes Transportpakets enthalten einen Teil der Nutzdaten (d. h.
Präsentationseinheiten 18)
des entsprechenden PES-Pakets 12 und können auch den PES-Anfangskennsatz 14 und
ISO-Anfangskennsatz 16 enthalten, wie bei 22a dargestellt.
Transportpaket 22d ist ein weiteres isochrones Datentransportpaket
in dem Transportpaket-Multiplex 20. Dieses Transportpaket
umfasst einen Transportanfangskennsatz 30 sowie eine Nutzlast 36.
Die Nutzlast umfasst keinen PES-Anfangskennsatz oder ISO-Anfangskennsatz,
weil dieses Transportpaket aus Nutzdaten abgeleitet ist, die dem
PES-Anfangskennsatz und dem ISO-Anfangskennsatz in
dem PES-Paket nachfolgen. Mit anderen Worten, da es pro PES-Paket
nur einen PES-Anfangskennsatz und einen ISO-Anfangskennsatz gibt, enthält nur das
erste von jenem PES-Paket abgeleitete Transportpaket den PES-Anfangskennsatz
und ISO-Anfangskennsatz.
Die Nutzlastsegmente der verbleibenden, von dem PES-Paket abgeleiteten
Transportpakete enthalten nur Anteile der eigentlichen Informationsdaten,
die übertragen
werden sollen.
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Gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe
enthalten die Transportpaketanfangskennsätze 30 die Programmkennung
(PID), die jeden Transportpaketstrom, wie etwa einen isochronen
Datenpaketstrom, einen Videopaketstrom oder einen Audiopaketstrom,
von anderen Paketströmen
unterscheidet. In 1 ist nur die Ableitung der
isochronen Datentransportpakete 22 gezeigt. Um Videopakete 24 und
Audiopakete 26 abzuleiten, sind entsprechende Elementarströme (nicht
gezeigt) bereitgestellt, die in PES-Pakete und Transportpakete im Wesentlichen
auf dieselbe Weise eingekapselt sind, wie in 1 mit Bezug
auf die Bildung der isochronen Datenpakete 22 dargestellt
ist, mit der Ausnahme, dass der isochrone Datenanfangskennsatz 16 der
vorliegenden Erfindung nicht in den Video- oder Audio-Transportpaketen
bereitgestellt ist.
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Jedes
MPEG-Transportpaket enthält
188 Datenbyte, die aus dem Transportanfangskennsatz 30 von mindestens
vier Byte und den Nutzdaten 36, die bis zu 184 Byte sein
können,
gebildet sind. Gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe
kann ein Anpassungsfeld von z. B. acht Byte zwischen dem Transportanfangskennsatz 30 und
der Nutzlast 36 bereitgestellt werden. Das Anpassungsfeld
variabler Länge
kann zum Beispiel die Programmtaktreferenz (PCR) enthalten, die
zur Synchronisation des Systemzeittaktes des Decodierers verwendet
wird.
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Die
Vielzahl von isochronen Datenpaketen 22a, 22b, 22c ... 22g ...,
sowie anderer Pakete 24a–f ... und 26a–f ... wird,
wie in 1 dargestellt, gemultiplext, um den Transportstrom 20 zu
bilden, der über
den Übermittlungskanal
von dem Codierer zum Decodierer übermittelt
wird. Es ist der Zweck des Decodierers, die unterschiedlichen Typen
von Transportpaketen aus dem Transportstrom auf der Basis der PID
der individuellen Pakete zu demultiplexen und dann die isochronen
Daten-, Audio- und Videokomponenten je selektiv zu verarbeiten,
um sie beim Rekonstruieren eines Fernsehsignals und der Wiedererlangung
eines Datenstroms, der durch die isochronen Daten repräsentiert
wird, zu verwenden.
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2 stellt
den PES-Anfangskennsatz 14 und ISO-Anfangskennsatz 16 detaillierter
dar. Der PES-Anfangskennsatz 14 umfasst verschiedene Längen- und
Strukturinformationen 50 gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe. Ein
wahlfreies PTS-Feld 52 kann auf die Längen- und Strukturinformationen 50 folgen.
Falls ein PTS bereitgestellt ist, ist in dem ISO-Anfangskennsatz 16 eine
PTS-Erweiterung als Gegenstück
bereitgestellt. Wie in 2 dargestellt, ist die PTS-Erweiterung 54 vorzugsweise
am Anfang des ISO-Anfangskennsatzes 16 bereitgestellt,
so dass sie unmittelbar auf den PTS 52 in dem PES-Anfangskennsatz
folgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, die
PTS-Erweiterung
am Anfang des ISO-Anfangskennsatzes bereitzustellen. Die PTS-Erweiterung
kann an anderer Stelle in dem ISO-Anfangskennsatz bereitgestellt
werden, solange sie am Decodierer erkannt werden kann, damit sie
zum Anhängen
an den PTS verwendet werden kann, um die zeitliche Auflösung zur
Präsentation
der isochronen Daten an der Ausgabe des Decodierers zu erweitern.
Indem beispielsweise zusätzliche
acht Bits in der PTS-Erweiterung bereitgestellt werden, die zu den
dreiunddreißig
Bits addiert werden müssen,
welche in dem in der Vorgabe des MPEG-Systems spezifizierten PTS bereitgestellt
sind, kann die standardmäßige MPEG-2-Auflösung von
11,1 Mikrosekunden zur unzweideutigen Bestimmung der korrekten Startzeit
für die
Präsentationseinheit
auf 74 Nanosekunden erweitert werden, wobei auf die Startzeit von
einem erweiterten isochronen Daten-PTS verwiesen wird.
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Der
ISO-Anfangskennsatz umfasst ebenfalls verschiedene Raten-, Längen- und
Inkrementinformationen 56. Insbesondere umfassen die Raten-,
Längen-
und Inkrementinformationen einen Datenratenmerker, ein isochrones
Datenanfangskennsatz-Längenfeld
und ein Inkrementfeld, das ein Verhältnis der Informationsdatenrate
(z. B. der isochronen Datenrate) gegenüber einer Systemtaktfrequenz
spezifiziert. Dieser Taktzunahmewert ermöglicht einen direkten Digitalsynthese-Takt
an einem Decodierer, um ein Taktsignal mit der Informationsdatenrate
zur Verwendung bei der Ausgabe von Informationsdaten, die von einem
Datentransportstrom gemäß der vorliegenden
Erfindung getragen werden, bereitzustellen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist jede isochrone Datenpräsentationseinheit 18 (1)
sechzehn Bit lang, d. h. ein Wort aus zwei Acht-Bit-Byte. Die isochronen
Datenpräsentationseinheiten werden
nach der PES-Syntax ausgerichtet, wobei das erste Byte des isochronen
Datenanfangskennsatzes unmittelbar auf das letzte Byte des PES-Anfangskennsatzes
folgt. Isochrone Datenpräsentationseinheiten
werden nach den Transportpaket-Nutzlasten so ausgerichtet, dass
das erste Nutzbyte eines isochronen Datentransportpakets das erste
Byte einer isochronen Datenpräsentationseinheit
ist (nach beliebigen Anpassungs-, PES-Anfangskennsatz- und isochronen Datenanfangskennsatz-Feldern).
Das letzte Byte eines isochronen Datentransportpakets ist das letzte
Byte einer isochronen Datenpräsentationseinheit.
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Die
Syntax isochroner Daten gemäß der vorliegenden
Erfindung ist unten beschrieben, wobei die formale Grammatik verwendet
wird, die von der MPEG-2-Systemvorgabe benutzt wird. Die MPEG-Grammatik
ist eine der C-Sprache ähnliche
Syntax und ist ein Verfahren, das Bitfolgen, die eine kontinuierliche
und möglicherweise
eine variable Rate aufweisen, beschreibt, anstatt ein prozedurales
Programm und seine Funktionen zu spezifizieren, wie in der Computersprache
C. Die erste Spalte der Syntax enthält das Syntaxelement. Die zweite
Spalte gibt die Länge
des Syntaxelements in Bit an, und die dritte Spalte identifiziert
den Syntaxtyp. Die Typen sind bslbf (bit sequence left-most bit
first = zuerst das am weitesten links stehende Bit der Bitfolge)
und uimsbf (unsigned integer most significant bit first = zuerst
das höchstwertige
Bit einer vorzeichenlosen Ganzzahl). Die Schreibweise „isochronous_data_header()
{...}" zeigt an,
dass die Syntaxelemente innerhalb der geschweiften Klammern eine
benannte Gruppe sind und an anderer Stelle in der Syntax aufgerufen
werden können,
indem einfach die Bezeichnung „isochronous_data_header()" verwendet wird.
Ein bedingtes Auftreten von Bit-Strukturen kann mit den gewöhnlichen „wenn"-Tests angezeigt
werden. Die üblichen,
in der C-Sprache wohl bekannten Vergleichsoperatoren sind auch verfügbar. Schleifenstrukturen
sind möglich
und verwenden die Standard-C-Schleifensyntax. Die Syntaxtabelle
wird von einer Semantikgruppe begleitet, wobei für jedes vorher undefinierte
Syntaxfeld Definitionen bereitgestellt und ihrer Verwendung Einschränkungen
auferlegt werden. Die folgende isochrone Datenbitstrom-Syntax und
Bitstrom-Semantik stellen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar:
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-
Isochroner Datenanfangskennsatz:
-
Um
jede isochrone Datenfolge auf eine gerade Anzahl von Byte einzuschränken, ist
spezifiziert, dass das letzte reservierte Feld in dem isochronen
Datenanfangskennsatz eine gerade Anzahl von Byte sein muss. Die
Syntax für
isochrone Datenanfangskennsätze
ist:
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Semantik des isochronen
Datenbitstroms:
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Isochrone Datenfolge:
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Isochronous_data_presentation_unit
(isochrone_Daten_Präsentations_Einheit) – Eine 16-Bit-Präsentationseinheit
isochroner Daten, wobei das erste (linke) Bit vor dem zweiten Bit
präsentiert
(ausgegeben) wird, usw.
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Isochroner Datenanfangskennsatz:
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pts_ext8 – Ein 8-Bit-Feld,
das den PTS erweitert, der in dem PES-Anfangskennsatz dieses PES befördert wird.
Dieses Feld ist die 8 höchstwertigen
Bits der 9-Bit-PCR-Erweiterung, die in der MPEG-2-Systemvorgabe definiert
ist, und wird gemäß der vorliegenden
Erfindung dazu verwendet, die zeitliche Auflösung von isochronen Daten-PTS
von der Auflösung
von MPEG-2-Systemvorgaben von 11,1 Mikrosekunden (90 kHz) auf 74
Nanosekunden (13,5 MHz) zu erweitern, zur unzweideutigen Bestimmung
der korrekten Startzeit für
die Präsentationseinheit,
wobei auf die Startzeit von einem isochronen Daten-PTS verwiesen
wird.
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data_rate_flag
(Daten_Raten_Merker) – Ein
Ein-Bit-Merker, der anzeigt, dass ein Inkrementfeld in dem isochronen
Datenanfangskennsatz vorliegt, wenn er auf „1" gestellt ist.
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isochronous_data_header_length
(isochrone_Daten_Anfangskennsatz_Länge) – Ein 4-Bit-Feld, das die Anzahl
Wörter
(16 Bit) des isochronen Datenanfangskennsatzes anzeigt, die auf
dieses Feld folgen, einschließlich
der reservierten Wörter
(Einheiten von 16 Bit zwingen den isochronen Datenanfangskennsatz
dazu, eine gerade Anzahl von Byte zu haben, was es in Verbindung
mit isochronen Datenpräsentationseinheiten,
Anpassungsfeldern und PES-Anfangskennsatz,
die auch eine gerade Anzahl von Byte haben, ermöglicht, dass isochrone Datentransportpakete
ohne Auffüllbyte
und damit mit einer höheren
Effizienz erzeugt werden können).
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increment
(Inkrement) – Ein
28-Bit-Feld, das den isochronen Datentaktzunahmewert anzeigt und
einen Wert annimmt, der das genaue Verhältnis der isochronen Datenrate
zu einem phasenstarren Bezugstakt beschreibt, z. B. ein 27-MHz-Bezug
nach MPEG-2. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Inkrement:
Inkrement
= NINT(isochrone Datenrate *536 868 000/nominal_system_clock_frequency);
wobei:
nominal_system_clock_frequency
(nominale_System_Takt_Frequenz) von MPEG als 27 MHz spezifiziert
ist und „NINT" die „am nächsten liegende
Ganzzahl" bedeutet.
Wie oben erwähnt,
erlaubt MPEG eine 30-ppm-Variabilität in Bezug
auf die nominale Systemtaktfrequenz.
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reserved
(reserviert) – Ein
n-Bit-Feld reservierter Wörter,
für die
der Decodierer keinen bestimmten Wert annimmt.
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Das
Blockdiagramm aus 3 stellt einen möglichen
Codierer zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung dar. Isochrone
Daten (z. B. vom Elementarstrom 10 – 1) werden über das
Terminal 60 in eine Anfangskennsatzeinfügestufe 62 eingegeben,
welche die Daten einfügt,
die für
die Zusammenstellung des ISO-Anfangskennsatzes 16 benötigt werden.
Diese Daten werden beispielsweise von einem nicht gezeigten Systemmikroprozessor
erhalten. Die ISO-Daten mit dem einfügten ISO-Anfangskennsatz werden von einer PES-Paketierstufe 66 empfangen,
welche den PES-Anfangskennsatz 14 einfügt, der aus PES-Anfangskennsatzdaten
zusammengestellt worden ist, die über das Terminal 68 eingegeben
wurden. Wie bei den ISO-Anfangskennsatzdaten lassen sich die PES-Anfangskennsatzdaten
von einem Systemmikroprozessor oder einer anderen Datenquelle erhalten,
wie auf dem Fachgebiet wohl bekannt ist.
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Ein
isochrones Datentaktsignal wird über
das Terminal 65 in eine Phasenregelschleife (PLL) 67 des Codierers
aus 3 eingegeben. Die PLL kann z. B. einen 27-MHz-Oszillator
und eine DDS-Schaltung beinhalten, um sich an das Eingabetaktsignal
anzukoppeln, wobei sie den wie oben berechneten, am nächsten liegenden
Zunahmewert verwendet. PCR-Werte werden dann von einem PCR-Erzeuger 69 erzeugt.
Die PCR-Werte werden
als Transportanpassungsdaten in einen Transportpaket-Paketierer 70 eingegeben,
der unten detaillierter beschrieben ist.
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Nachdem
der ISO-Anfangskennsatz und der PES-Anfangskennsatz in den Elementarstrom
isochroner Daten eingefügt
worden sind, werden die nachfolgenden, über das Terminal 60 eingegebenen
Nutzdaten segmentiert, um den Anfangskennsätzen in Form von Präsentationseinheiten 18 fester
Länge zu
folgen. Das Ergebnis ist eine Aufeinanderfolge von PES-Paketen 12,
die von dem PES-Paketierer 66 an die Transportpaket-Paketierstufe 70 ausgegeben
werden. An diesem Punkt werden Daten, die zum Zusammenstellen des Transportanfangskennsatzes
benötigt
werden, über
das Terminal 72 auf eine herkömmlichen Weise empfangen und
zu einem Transportanfangskennsatz zusammengestellt, an den als Gegenstück Nutzdaten
angehängt
werden. Die Nutzdaten beinhalten den nächsten Teil von Daten (d. h.
PES-Anfangskennsatzdaten, ISO-Anfangskennsatzdaten und/oder Präsentationseinheiten)
aus dem (den) gegenwärtigen
PES-Paket(en). Die
Ausgabe des Paketierers 70 ist eine Serie isochroner Datentransportpakete 22,
die jeweils einen Transportanfangskennsatz und eine Nutzlast beinhalten
und die als Teil der Nutzlast Informationen bezüglich PES-Anfangskennsätzen und
isochronen Datenanfangskennsätzen
umfassen können.
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Die
isochronen Datentransportpakete vom Paketierer 70 können mit
komprimierten Audiopaketen und Videopaketen, die über Terminals 76 bzw. 78 in
einen Multiplexer 74 eingegeben werden, gemultiplext werden. Die
Audio- und Videopakete werden gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe
bereitgestellt, wie auf dem Fachgebiet wohl bekannt ist. Der Multiplexer 74 stellt
die Transportpakete zu einem Transportpaketstrom 20 zusammen
(wie in 1 gezeigt). Der Transportpaketstrom
wird in einem herkömmlichen
Modulator 80 moduliert und über einen herkömmlichen
Sender 82 über
Satellit, Kabel oder einen anderen bekannten Nachrichtenkanal übertragen.
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4 stellt
einen Empfänger
(„Decodierer") für den Übertragungsmultiplex
dar, der vom Codierer aus 3 ausgegeben
wird. Der Übertragungsmultiplex
wird über
das Terminal 90 in einen Decodierer 92 eingegeben
und in einem herkömmlichen
Demodulator 94 demoduliert. Ein Demultiplexer 96 erlangt
die Audiopakete, Videopakete und isochronen Datenpakete aus dem
demodulierten Transportpaketstrom wieder. Die isochronen Datenpakete
werden in einen Anfangskennsatzprozessor 98 eingegeben,
der einen herkömmlichen Mikroprozessor
beinhalten kann, der dazu programmiert ist, den PES-Anfangskennsatz und
den ISO-Anfangskennsatz aus dem isochronen Datenpaketstrom wiederzuerlangen.
Der PTS wird in einer PTS-Extrahierstufe 102 aus
dem PES-Anfangskennsatz extrahiert. Die erfindungsgemäß bereitgestellte
PTS-Erweiterung wird durch eine PTS-Erweiterungs-Extrahierstufe 104 aus
dem ISO-Anfangskennsatz extrahiert. Der PTS und die PTS-Erweiterung
werden in einem Kombinator 106 kombiniert, um die isochronen
Daten-PTS bereitzustellen, die es ermöglichen, die hochratigen isochronen
Daten zeitlich genau zu präsentieren.
Ein PTS-Decodierer 108 extrahiert die Zeitinformationen
aus den erweiterten, isochronen Daten-PTS, die von dem Kombinator 106 ausgegeben
werden. Diese Zeitinformationen werden in einen isochronen Datenextraktor 110 eingegeben,
der auch die isochronen Datenpakete aus dem Demultiplexer 96 empfängt. System-Zeitinformationen
aus dem Anfangskennsatzprozessor 98 ermöglichen es den Extrahierstufen 102, 104,
dem PTS-Decodierer 108 und dem isochronen Datenextraktor 110,
die jeder Stufe präsentierten
Daten richtig anzuordnen und zu verarbeiten. Der ISO-Daten-Extraktor 110 reagiert
auf die PTS aus dem PTS-Decodierer 108, um die individuellen
isochronen Datenpräsentationseinheiten
(die wiedererlangten „ISO-Daten") zur geeigneten
Zeit zu präsentieren. Die
präsentierten
ISO-Daten werden zur Verwendung bei der Bereitstellung eines gewünschten
Dienstes, der auf den in den Daten verkörperten Informationen basiert,
von dem ISO-Daten-Extraktor 110 ausgegeben.
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Der
Decodierer aus 4 umfasst auch einen DDS-Takt 100,
der verwendet wird, um eine Vielzahl von Bezugstaktraten bereitzustellen,
die vom Anfangskennsatzprozessor und/oder anderen Komponenten des Decodierers
verwendet werden. Der vom Anfangskennsatzkopfprozessor 98 ausgegebene
Systemzeitablauf basiert auf einer oder mehreren Bezugstaktraten,
die von dem DDS-Takt bereitgestellt werden. Diese Bezugstaktraten
basieren auf einer Systemtaktfrequenz, zum Beispiel der gemäß der MPEG-2-Systemvorgabe
dargelegten Systemtaktfrequenz von 27 MHz. Um PCR zu verarbeiten
und dadurch die Systemtaktfrequenz zur Verwendung durch die DDS
zu erzeugen, umfasst der Decodierer einen PCR-Syntaxanalysator 97,
der die PCR-Werte aus den isochronen Datentransportpaketen extrahiert.
Die extrahierten PCR-Werte werden verwendet, um eine Phasenregelschleife 99,
die den Systemtakt (z. B. 27 MHz) erzeugt, fest einzukoppeln. Der Systemtakt
wird in den DDS-Takt 100 zur Verwendung beim Erzeugen der
oben beschriebenen Bezugstaktraten eingegeben.
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Um
den Decodierer zu vereinfachen, ist ein Takt-„Inkrement" in dem isochronen Datenanfangskennsatz
bereitgestellt, um das Verhältnis
der isochronen Datenrate zur Systemtaktfrequenz zu spezifizieren. Dieses
Inkrement wird vom Anfangskennsatzprozessor 98 wiedererlangt
und in den DDS-Takt 100 eingegeben, der das Inkrement dazu
verwendet, ein Taktsignal mit der isochronen Datenrate zur Verwendung
bei der Präsentation
der isochronen Daten bereitzustellen.
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Die
Bereitstellung eines Taktinkrements in dem isochronen Datenanfangskennsatz
umgeht die Notwendigkeit, dass der Decodierer dieses Inkrement selbst
ausrechnen muss. Bei herkömmlichen
Systemen, die einen direkten Digitalsynthese-Takt verwenden, empfängt der
Decodierer einen benötigten
Taktfrequenzanzeiger mit den Daten, die wiederzuerlangen sind. Der
Taktfrequenzanzeiger spezifiziert die tatsächliche Taktfrequenz, die durch
den DDS-Takt synthetisiert werden soll. Da der DDS-Takt einen bestehenden
Systemtakt skaliert, um verschiedene feste Taktfrequenzen zu produzieren,
müssen
herkömmliche
Decodierer zuerst das Verhältnis
der gewünschten
Taktfrequenz zur Systemtaktfrequenz bestimmen, wovon die gewünschte Taktfrequenz
abzuleiten ist. Die Verarbeitungshardware, die notwendig ist, um
diese Funktion auszuführen,
führt beim Decodierer
zu höheren
Kosten und größerer Komplexität.
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Bei
digitalen Fernsehdecodierern müssen
die Kosten so niedrig wie möglich
gehalten werden, da für jedes
der potentiell Millionen von Fernsehgeräten im Bereich ein separater
Decodierer erforderlich ist. Durch Versehen des Decodierers mit
einem Inkrement, das von dem DDS-Takt
direkt benutzt werden kann, um die gewünschte Taktfrequenz zu produzieren,
werden die Kosten und die Komplexität des Empfängers verringert. Bei dem System
der vorliegenden Erfindung wird die Berechnung des Inkrements, das
zum Bereitstellen der gewünschten
Frequenz nötig
ist, zentral am Codierer ausgeführt,
der die Millionen von Decodierern im Bereich bedient. Daher brauchen
die Decodierer diese Berechnung nicht auszuführen.
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Es
versteht sich jetzt, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Übermitteln
von Informationsdaten wie etwa isochrone Daten in einem Transportstrom
des Typs MPEG-2, bereitstellt. Die isochronen Daten folgen auf einen
PES-Anfangskennsatz im Nutzlastteil eines paketierten Elementarstroms.
Die PES-Nutzlast beginnt mit einem isochronen Datenanfangskennsatz,
auf den isochrone Datenpräsentationseinheiten
folgen. In der bevorzugten Ausführungsform
sind die Präsentationseinheiten
sechzehn Bit lang. Die Präsentationseinheiten
sind nach dem paketierten Elementarstrom ausgerichtet, wobei das
erste Byte des isochronen Datenanfangskennsatzes auf das letzte
Byte des PES-Anfangskennsatzes folgt. Die isochronen Datenpräsentationseinheiten
sind ebenfalls nach den Transportpaketen ausgerichtet, die sie tragen. Insbesondere
ist das erste Nutzbyte eines Transportpakets das erste Byte einer
Präsentationseinheit.
Das letzte Byte eines Transportpakets ist das letzte Byte einer
Präsentationseinheit.
Eine einzigartige isochrone Datenbitstrom-Syntax ist bereitgestellt,
um die vorliegende Erfindung umzusetzen. Die Syntax stellt eine
Taktzunahme in dem isochronen Datenanfangskennsatz bereit, um das
Verhältnis
der isochronen Datenrate zu einer Systemreferenz zu beschreiben,
wodurch zusätzliche
Informationen an den Decodierer bereitgestellt werden, die es ermöglichen,
die Komplexität
des Empfängers
und die Kosten zu reduzieren.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben worden ist, sollte es sich verstehen, dass zahlreiche
Anpassungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne
den Bereich der in den Ansprüchen
dargelegten Erfindung zu verlassen.