CN101998118B

CN101998118B - 降低节目时钟参考抖动的接收器与解调制方法

Info

Publication number: CN101998118B
Application number: CN 200910170989
Authority: CN
Inventors: 张天心
Original assignee: Himax Technologies Ltd
Current assignee: Himax Technologies Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101998118A

Abstract

本发明揭露一种接收器，其接收一传输流，并将该传输流解调制成为一最终输出流。该传输流包括多个码元，当中至少一码元携载有至少一节目时钟参考(Program Clock Reference)值，而该最终输出流则包括多个经解调码元，每一该经解调码元包括多个封包。该接收器包括一RS解码器，其用以将该传输流解码以产生一MPEG封包，一MPEG存储器以储存该MPEG封包，以及一解扰器，其以一输送率来将该MPEG封包从该MPEG存储器读出，并将该MPEG封包解扰成为该最终输出流的该等经解调码元的该等封包当中的一封包。该输送率被降低，用以降低该最终输出流的该等经解调码元的该等封包的突发脉冲。

Description

降低节目时钟参考抖动的接收器与解调制方法

技术领域

本发明是关于一种通讯系统中的接收器，尤其是有关于一种通讯系统中的可降低节目时钟参考(Program Clock Reference；PCR)抖动(Jitter)的接收器。

背景技术

在数据通讯的领域中，当中一受到高度需求的应用是随选视频系统(Video-on-Demand)应用中的全动视频(Full-Motion Video)传输。数字视频地面广播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial；DVB-T)标准是一种用于地面数字电视的广播传输的DVB欧洲协会标准。这种系统乃利用伴有串接信道编码(Concatenated Channel Coding)的OFDM调制(即COFDOM)来传送一经压缩的数字影音流。其所采用的源头编码方法，举例而言，是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group；MPEG)标准，代号2(通称为「MPEG-2」)，此标准是由ISO/IEC所发布的ISO/IEC 13818-1：1996标准所定义。

一MPEG-2传输流牵涉到在长度为188位的传输流封包内的影音信息传输。每一封包包含一标头(Head)，其包含控制信息，并包含一酬载(Payload)，该酬载包含影像或声音信息。此MPEG-2传输流可同时携载多个不同节目。传输流内的每一封包是通过一包含于该标头内的封包识别码(PacketIdentifier；PID)来与一节目相关联。此标头是长度乃可变，端视其是否包含一适应栏(Adaptation Field)而定。此适应栏包含控制信息，而此控制信息并不一定得出现在每一个传输流封包内。

每一节目的传输流周期性地包含一节目时钟参考(Program ClockReference；PCR)值于上述的非必需适应栏内。举例而言，对每4000个视频传输封包而言，此PCR可能于仅出现在当中的10个封包内。PCR是一系统时间时钟的表示，该系统时间时钟用在该源头以对该传输流内的数据解码。一特定节目的PCR值可能利用具有相同PID的不同传输流来接收。一连串的PCR值可能用来在一通讯信道内的一接收器内重建该系统时间时钟。

MPEG-2传输流，举例而言，可以通过异步传输模式(AsynchronousTransfer Mode；ATM)网络来传输，该异步传输模式用于数据、音频及影讯的高速封包化传输上。用来描述MPEG传输系统的参数之一是「PCR抖动」。在理想的通讯信道中，所有的传输流封包，以及所有的PCR样本，在传输后皆于一固定时间被接收。然而，在真实的通讯信道中，可能会因不同的信道元件而造成多变的延迟状况。举例而言，不同的传输流封包可能会在到达终点的过程中，经过不同的网络路径。到达时间的差异即造成PCR抖动。PCR抖动于standard ISO/IEC 13818-9：1999内有所描述。

MPEG接收器通过对PCR值取样来使内部时钟与所接收的PCR值相同步。如果PCR值无法足够规律地到达，则所再生的时钟可能会抖动或漂移。PCR抖动越大，则越难在MPEG接收器内恢复正确的时钟。MPEG接收器甚至会无法锁定。

降低PCR抖动的传统技术乃是利用一额外的PCR缓冲器以储存经解调码元并再以规律次序来加以输出。然而，所需的PCR缓冲器容量可能会相当大。举例而言，在64QAM与编码率等于7/8的最恶劣情况下，PCR缓冲器的容量可能高达20*199*8*2＝60160位。这造成VLSI实践上的高昂成本。因此，降低接收器的PCR抖动的对策乃有所必要。

发明内容

在此是描述一种低成本的接收器与解调制方法，用以降低PCR抖动。

根据一实施例，一种接收器被提供，其接收一传输流，并将该传输流解调制成为一最终输出流。该传输流包括多个码元，当中至少一码元携载有至少一节目时钟参考(Program Clock Reference)值，而该最终输出流则包括多个经解调码元，每一该经解调码元包括多个封包。该接收器包括一RS解码器，其用以将该传输流解码以产生一MPEG封包，一MPEG存储器以储存该MPEG封包，以及一解扰器，其是以一输送率来将该MPEG封包从该MPEG存储器读出，并将该MPEG封包解扰成为该最终输出流的该等经解调码元的该等封包当中的一封包。该输送率被降低，用以降低该最终输出流的该等经解调码元的该等封包的突发脉冲。

根据另一实施例，一种解调制方法被提供，用以解调制一传输流成为一最终输出流，该传输流包括多个码元，该等码元当中至少之一携载至少一节目时钟参考，该最终输出流包括多个经解调码元，每一经解调码元包括多个封包。该解调制方法包括：将该传输流解码以产生一MPEG(运动图像专家组)封包，储存该MPEG封包，以及以一输送率来读取该经储存的MPEG封包，以及将该MPEG封包解扰成为该最终传输流的该经解调码元的该等封包当中一封包，其中该输送率被降低以使该最终传输流的该经解调码元的该等封包的突发脉冲降低。

附图说明

根据本发明的各种特点、功能以及实施例，皆可以从上述详细说明，并同时参考所附图式而达较佳的了解，该等图式包含：

图1是一解释传输流的PCR抖动降低状况的示意图的一实施例。

图2是本发明所提供的一接收器的一方块示意图的一实施例。

图3是本发明所提供的一接收器的一方块示意图的另一实施例。

图4是本发明所提供的一接收器的一方块示意图的更另一实施例。

[主要元件标号说明]

200～接收器	200a～RF(射频)/数字单元
		200b～解调制器	202～天线
204～调谐器	206～同步器
		208～数字至模拟转换器	210～自动增益控制器
212～排除器	214～快速傅里叶变换单元
		216～均衡器	218～载波相位及时间追踪器
220～码元解交错器	222～解对映器
		224～位解交错器	226～维特比解码器
228～封包解交错器	230～里德所罗门解码器
		2302～RS解码器存储器	232～解扰器
234～TPS解码器	300～接收器
		320～码元解交错器	322～解对映器
324～位解交错器	400～接收器
		420～码元解交错器	422～解对映器
424～位解交错器	P₁₁-P₃₈：封包

P₁₁’-P₃₈’：封包	S₁-S₃：码元
		S₁’-S₃’：传输流	S_TPS～TPS信号
T₁₁-T₃₇：时间间距	T₁₁’-T₃₇’：时间间距
		T_S1-T_S3：码元长度	T_S1’-T_S3’：码元长度
T_P1-T_P3：码元周期	T_P1’-T_P3’：码元周期
		Ts：传输流	Ts’：传输流

具体实施方式

图1是一解释传输流的PCR抖动降低状况的示意图的一实施例。一传输流TS(譬如为MPEG传输流)是在无接收PCR抖动操作下来经过解调制程序。如图所示，此传输流TS可由一序列的码元S₁-S_n形成，其中在此范例中n＝3。该等码元S₁-S_n当中的每一码元Si(1≤i≤3)可进一步由一序列的封包P_i1-P_im形成，其中在此范例中m＝8。部份由灰色来表示的封包系包含着PCR内嵌为附属数据。如图明白所示，码元S₁-S_n内的突发脉冲(Burst)，其分别由时间间距T_ij来表示(在此范例中1≤j≤7)，可能造成PCR值所在时间之间发生不同间距的情况，此即所谓的PCR抖动。时间间距T_ij若越大，则传输流TS内的PCR抖动越大。

图1是本发明所提供的一经过一种伴有PCR抖动降低操作的解调制程序的传输流TS’的示意图的一实施例。如图所示，时间间距T_ij’(1≤i≤3以及1≤j≤7)在此传输流TS’内被缩减了，码元S₁’-S_n’因此呈现更均匀的分布。传输流TS’的PCR抖动故而相较传输流TS乃有所降低。在此图所示的实施例中，传输流TS’的码元长度T_S1’-T_S3’是大于传输流TS的码元长度T_S1-T_S3，然而两传输流TS的码元周期T_S1至T_S3与TS’的码元周期T_S1’至T_S3’分别相等；以及两传输流TS与TS’的码元周期的码元长度皆等于T_P1至T_P3。然而，在替代实施例中，两传输流TS与TS’的码元周期可以彼此不相等，或是在另外的替代实施例中，两传输流TS与TS’的码元长度可以彼此不相等。依据一用来降低PCR抖动的解调制程序的实施例，可以通过储存一序列的已接受位去交错处理(bit-deinterleaving)的码元并继而利用一降低的输送率(Throughput Rate)来读取该码元序列的方式来降低时间间距T_ij，更多细节是于以下讲述。

图2是本发明所提供的一接收器200的一方块示意图的一实施例。参考图2，接收器200可包括一RF(射频)/数字单元200a，其用以放大及转换一模拟RF信号至基频带，其中该模拟RF信号可经由一天线202来接收，并且将此放大的模拟信号转换成数字信号，以及一解调制器200b，其用以执行解调制程序。在此实施例中的接收器200，举例而言，可为一DVB-T接收器，但不限定于此。此外，此实施例中的该RG信号，举例而言，可为一MPEG-2传输流，但不限定于此。此外，此解调制器200b，举例而言，可为一OFDM解调制器以执行OFDM解调制程序，然而并不限定于此。

图2亦显示该RF/数字单元200a的一更细部结构的实施例。如图所示，RF/数字单元可包含调谐器(Tuner)204、数字至模拟转换器(ADC)206、同步器208以及自动增益控制器(Automatic Gain Controller；AGC)210。调谐器204可用来放大由该天线202所接收的该模拟RF信号(即一传输流)，将该经放大模拟信号转换为一基频信号，并过滤该基频信号。该ADC 206可用来转换该基频信号至一数字信号。该同步器208可用来执行数字信号处理，譬如是画面同步化、码元同步化，...等等类似程序。该自动增益控制器(AGC)210可已用来控制一接收端的一增益以适于上述数字信号处理。须注意，现今制造的不同种类的RF/数字单元为数众多而不便一一列出。然而，具本领域的技术者应能迅速理解潜在的可能性以及由本处所述的实施例所涵盖的RF/数字单元200a的实施例。

详细而言，OFDM解调制器200b可包含排除器(Eliminator)212、快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform；FFT)单元214、均衡器216、载波相位及时间追踪器218、码元解交错器(Symbol Deinterleaver)220、解对映器(Demapper)、位解交错器(Symbol Deinterleaver)224、维特比解码器(Viterbi解码器)226、封包解交错器(Packet Deinterleaver)(外部解交错器)228、里德所罗门(Reed-Solomon；RS)解码器230以及解扰器(Descrambler)232。此排除器212用来消除一防护区间(Guard Interval；GI)以及循环前缀(Cyclic Prefix；CP)信号。该FFT单元214可用来将一时域信号变换为一频域信号。该均衡器216可用来消除放大或传输过程所导致的失真。该载波相位及时间追踪器218可用来追踪一载波的相位及时间。该码元解交错器220可用来提供一种在区块根本上以码元为基础的解交错操作。该解对映器222可以用来将上述经码元解交错而由多个向量(譬如OPSK、16QAM或64QAM)所构成的码元加以转换为一简单比特流。该位解交错器224可以用来提供以位为基础的解交错操作，亦即，一种在区块根本上的位逐一(Bit-Wise)解交错程序。该Verterbi解码器226可用来反转曾经在一传送器的一内部/回旋编码器(Internal/Convolutional Coder)执行过的编码程序。该封包解交错器228，可以是一回旋解交错器(ConvolutionalDeinterleaver)，该回旋解交错器乃执行以封包为基础的解交错操作，亦即在每一封包内的位逐一解交错操作。该RS解码器30可以用来反转曾经在该传送器的一RS编码器执行过的编码程序。更具体而言，该RS解码器230可以从所接收的204位的封包来产生188位的封包。该解扰器232可以用来将上述经解码的数据进行解扰，用以移除曾经在该传送器内所执行的能量分散，从而恢复原始的连续比特流。该解扰器232可以用来将所恢复的连续比特流提供为该解调制器200b的一最终输出流。

该RS解码器230可还包括一RS解码器存储器2302，该RS解码器存储器2302可用来储存经RS解码的码元。当RS解码器230结束对一来自封包的解码操作时，可以将该经解码封包储存于该RS解码器存储器2302内，并通知该解扰器232开始读取并解扰该经解码封包。如图1的相关说明中所述，该解交错器232可以用来以一经降低的输送率来读取该RS解码器存储器2302，俾以达到降低PCR抖动的利益。于较佳的情况下，可以在该RS解码器存储器2302内的任何码元于从RS解码器存储器2302输出之前皆不会被下一码元来覆盖的条件满足下，将该输送率最小化。

较佳的情况下，解扰器232动态地使其读取速率最佳化以使上述最终输出流的经解调的输出码元之间的突发脉冲降至最小，方以能够适应种种不同的传输条件。为了达到此点，解扰器232至少能够根据传输流的传输参数来动态地使其读取速率最佳化，以使得解调过程永远皆能提供最佳的PCR抖动降低成效。在一DVB-T系统中，传输参数可包括画面数目、群集(Constellation)(譬如为QPSK、16-QAM或64-OAM)、阶层信息(HierachyInforamatoin)(是否该数据是于一正常或阶层模式下以一额外参数α来编码)、编码率(譬如为1/2、2/3、3/4、5/6、7/8)、防护区间(譬如为1/32、1/16、1/8、1/4)、传输模式(譬如为2K或8K)以及单元鉴定(CellIdentification)。该解扰器232可以配置为动态地根据这些参数来使其读取速率最佳化。

图2亦显示这样的一种实施例，其中该解扰器232可以用来动态地对其读取速率进行最佳化。如图所示，OFDM解调制器200b还可拥有一TPS(Transmission Parameter Signal(传输参数信号))解码器234。该TPS解码器234可以用来从该FFT 214接收一频率成分，复原所接收的该信号的特定载波所携带的信息，并提供一表示所复原信号的TPS信号S_TPS给该解扰器。上述信息可以包括该传输流S_TS的传输参数。该解扰器232继而可以根据该TPS信号S_TPS所携载的传输参数来动态地对其读取速率进行最佳化。

在一实施例中，为了根据传输参数来达成读取速率的最佳化，该解扰器232可以配置为参照至一查表，该查表记录对应至不同传输参数组合的输送率的最佳值，其中该最佳值提供最佳的PCR降低成效。较佳上，该最佳值可通过实际测试与测量来获得。该查表有种种不同的实践方式。举例而言，该查表可以实践成为一多工器。该多工器可配置来接收该TPS信号并提供一速率控制信号以控制该解扰器232的读取速率成为该最佳值。

须注意，于在此所描述的实施例中，输送率的降低或最佳化并非限定在RS解码器230与解扰器232间实施。仅需要求输送率的降低或最小化操作是针对已接受位解交错处理的数据码元的读取操作来执行。以上实施例中，于RS解码器230与解扰器232之间降低输送率的原因是在于如此可拥有最佳的速率性能表现。

然而，本领域技术人员当可明了，图2所示的特定态样与结构是仅用作范例之用，当中所绘示的众多种变化与修改皆有可能，包含但不限制为图2所示的变化形式。实际上，正是所示实施例所提供的独特PCR降低方法能够使得众多可能的变化与修改成为可能。举例而言，现今所制造的所有不同种类的解调制器为数众多而难以一一列出。然而，本领域技术人员当可快速明了潜在可能性以及此处所描述实施例的解调制器的实施例所能涵盖的实施例。于以下图式中，提供了数个这类的实施例。

图3是本发明所提供的一接收器300的一方块示意图的另一实施例，与图2的差异之处仅在于位解交错器324被往前移，并配置来与该码元解交错器320连同操作而成为一种所谓的内部解交错器。其余细节是与图2所描述者类似，故在此为简明起见而省略之。

图4是本发明所提供的一接收器400的一方块示意图的更另一实施例，与图2的差异之处仅在于解对映器422被移至位于码元解交错器420之前。其余细节是与图2所描述者类似，故在此为简明起见而省略之。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种接收器，其接收一传输流以将该传输流解调制成为一最终输出流，该传输流包括多个码元，该等码元当中至少之一携载至少一节目时钟参考，该最终输出流包括多个经解调码元，每一经解调码元包括多个封包，该接收器包括：

一里德所罗门解码器，配置为将该传输流解码以产生一MPEG封包；

一MPEG存储器，配置来储存该MPEG封包；以及

一解扰器，配置来以一输送率来由该MPEG存储器读出该MPEG封包，以及将该MPEG封包解扰成为该最终传输流的该经解调码元的该等封包当中一封包，其中

该输送率被降低以使该最终传输流的该经解调码元的该等封包的突发脉冲降低。

2.根据权利要求1所述的接收器，其中该解扰器被配置来调整该输送率至一最佳值。

3.根据权利要求1所述的接收器，其中该解扰器被配置来根据该传输流的至少一传输参数来调整该输送率至一最佳值。

4.根据权利要求3所述的接收器，其中该传输参数包括画面数目、群集、阶层信息、编码率、防护区间、传输模式以及单元鉴定。

5.根据权利要求2所述的接收器，其中该解扰器被配置来根据该传输流的传输模式与防护区间来调整该输送率至一最佳值。

6.根据权利要求2所述的接收器，其中该解扰器被配置来动态地参照一查表来调整该输送率，其中该查表记录对应至该传输流的不同传输参数组合的输送率的最佳值。

7.根据权利要求6所述的接收器，其中该输送率的该等最佳值是经由实际测试与测量来获得。

8.根据权利要求3所述的接收器，还包括一传输参数信号解码器，其配置来产生该等传输参数并将该等传输参数传送给该解扰器。

9.一种解调制方法，用以解调制一传输流成为一最终输出流，该传输流包括多个码元，该等码元当中至少之一携载至少一节目时钟参考，该最终输出流包括多个经解调码元，每一经解调码元包括多个封包，该解调制方法包括：

将该传输流解码以产生一MPEG封包；

储存该MPEG封包；以及

以一输送率来读取该经储存的MPEG封包，以及将该MPEG封包解扰成为该最终传输流的该经解调码元的该等封包当中一封包，其中该输送率被降低以使该最终传输流的该经解调码元的该等封包的突发脉冲降低。

10.根据权利要求9所述的解调制方法，其中读取该经储存的MPEG封包的步骤还包括动态地调整该输送率至一最佳值。

11.根据权利要求10所述的解调制方法，其中动态地调整该输送率至一最佳值的步骤是根据该传输流的至少一传输参数来实施。

12.根据权利要求11所述的解调制方法，其中该传输参数包括画面数目、群集、阶层信息、编码率、防护区间、传输模式以及单元鉴定。

13.根据权利要求11所述的解调制方法，其中动态地调整该输送率至一最佳值的步骤是根据该传输流的传输模式与防护区间来实施。

14.根据权利要求10所述的解调制方法，其中动态地调整该输送率至一最佳值的步骤是通过参照至一查表来实施，其中该查表记录对应至该传输流的不同传输参数组合的输送率的最佳值。

15.根据权利要求14所述的解调制方法，还包括经由实际测试与测量来获得该输送率的该等最佳值。