CN102439885B - 用于以灵活时分复用传输多个信息信号的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

最初应省略每个时分复用处理在随后传输循环中要传输的信息信号部分的精确数据速率分析。相反，基于随后数据速率的高精确的估计值，从相同业务的当前时间片到随后时间片，在当前传输循环中传输相对等待时间(ΔT)的估计值。在随后传输循环中，可以设置实际数据速率，其可以偏离各个信息信号的估计数据速率，其结果是随后传输循环的预测时间片边界可以偏移。然而，时间片边界的潜在偏移取决于多个边界条件。随后传输循环的时间片不可以在其发信号的估计开始时间之前开始。在恒定数据速率的情况下，估计时间片结构和实际时间片结构相同，使得在这种情况下，所提出的构思利用时间分片的优点和效率。

Description

用于以灵活时分复用传输多个信息信号的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于以可利用的统计多路复用(尤其以统计时分复用)传输多个信息信号的构思，例如，用于在数字视频广播系统中传输视听内容的构思。
背景技术
在DVB-H系统(DVB-H＝手持数字视频广播)中，可以经由具有准恒定比特或数据速率的传输通道以时分复用方式在传送流中传输多种多媒体服务(特别为数字视频信号)。例如，如果每个视频信号被分配固定数据或编码速率，则根据编码的信息信号，节目提供者将被迫在有时很昂贵的传输容量和可以针对临界场景实现的画面质量之间找到平衡。偶尔，数据或压缩速率将不能够满足这种情况，并且细节比较丰富的场景可能经受质量的损失。另一方面，通过固定地分配编码速率，其还会发生分配的编码速率超过当前场景所需的编码速率的情况，因此，浪费了编码速率或成本。
根据当前的画面内容，视频编码器要求不同等级的数据和/或编码速率以确保例如高质量的电视传输。例如，体育广播通常要求较高的数据速率，因为与例如谈话节目或新闻广播(具有相对静态的画面内容)相比其画面内容包含大量的动作。传输细节丰富并包括许多动作的场景需要特别高的数据速率。
例如，视频编码和/或压缩方法基于诸如所谓的混合编码器的预测，该混合编码器对于画面执行运动补偿的或者画面内的预测，并随后对预测结果进行例如基于熵的压缩。这意味着，画面内和/或画面间的相似性被用于进行预测。根据画面内容，所述预测通过改变成功度来进行工作。因此，根据预测的质量，残留信号将会更大或更小。较大的残留信号要求大量的比特用于编码。相反，运动补偿的编码还要求作为辅助信息的比特用于编码，使得更复杂的预测不必导致提高的压缩速率。总之，可以对于可用的各种数据速率(因此针对各种压缩速率)找到理想的画面质量或者速率与质量之间的理想折中。可用速率与可实现画面质量之间的关系取决于信号。因此，对于不同的场景，要求不同的压缩率或数据速率用于编码，以实现相同的目标画面质量。
节目的数量或者节目提供商的数量越大，所有节目同时要求非常大的数据速率来用于编码的可能性越小。如果经由具有恒定总数据速率的通道在传送流中传输多种信息信号(尤其是视频)，则可以在向各个业务分配数据速率的过程中采用数据速率中的所述差异。
为此，可以根据所谓的静态复用动态地配置DVB-H网络的各个数据速率。这涉及分配数据速率，使得编码速率与画面质量之间的比率变得最佳。该方法是合作的，并且要求各个业务的数据速率的总和总是保持小于可用的总数据速率。取代向每个信息信号分配固定的数据速率，静态复用分析将传输的画面材料的内容并根据预测特性向经由具有恒定总数据速率的通道在传送流中共享传输的多个信息信号分配不同的各个数据速率。取代向每个视频分配要求的最大数据速率，由此可以利用明显减小的每个视频的平均数据速率进行操作而不减小感觉到的画面质量。因此，可以以这种方式减小画面的总损失。
在诸如DVB-H接收机的移动终端处接收视频或信息信号应不会明显地导致其电池在非常短的时间内耗尽。例如，对于DVB-T系统(DVB-T＝数字视频地面广播)，整个数据流必须总是在可以访问诸如TV节目的数据流内所包含的任意业务之前被解码。通过DVB-H，使用所谓的时间分片技术，其中，只接收数据流的一部分或者时间片，其包含刚刚选择的业务或节目的数据。通过DVB-H，由此以纯时分复用方式来执行不同业务的合并或复用，其中，在压缩数据包或时间片中周期性地发送每个业务的信息信号。因此，没有连续地发射各个业务，而仅仅是有时且以相应高数据速率来发射，并且有时候根本没有发射。然后，多个业务的时分复用将产生连续的数据流，其具有例如如图7所示的准恒定数据速率。
图7示出了具有恒定平均数据速率BR的连续数据流700。数据流700表示MPEG传送流，其由组织成时间片702的MPEG-2-兼容(MPEG-运动图像专家组)基本数据流组成。图7示出节目专用信息和元数据704(PSI/SI)不能使用时间分片方法。此外，没有指定针对时间片702的各个业务的固定(例如，重复)分配或者其固定幅度或持续时间，即使在许多DVB-H复用中总是使用这种固定结构。与信息信号相关的时间片702的持续时间总是取决于将在所述时间片内传输的各个业务的当前数据包的大小。例如，如果视频信号目前要求相对较高的编码速率，则可与视频信号相关的时间片702将具有相应较长的持续时间。
由于图7所示的可变时间片结构，数据流700的接收机必须具有传输至其的时间片702的精确位置和结构，使得各个广播业务的顺序数据流可以根据其进行重建。对于DVB-H，所谓的delta-T(ΔT)方法被用于该目的。其包括在每个时间片702内传输通知接收机何时可接收相同业务的下一时间片的相对等待时间ΔT。系统使得信令等待时间在几微秒到大约30秒的范围内(参见图8)。
在接收机内，输入的时间片702被缓存并随后以恒定速率读出(以各个业务的平均数据或编码速率)。时间片702的持续时间通常在几百微秒的范围内，而根据ΔT，时间片之间的接收机的切断时间可以为很多秒(参见上述内容)。根据接通/切断时间的比率，与DVB-T相比，可以节约大于90％的功率。对于该目的，时间分片假定充足数量的业务或信息信号以尽可能有效。
在DVB-H系统中，基于网际协议(IP)来传输信息信号或业务。该协议能够实现与其他网络的简单连接。MPEG-2传送流702用作物理载体。通过使用现有的适应协议(所谓的多协议封装(MPE))来实现传送流内IP数据的嵌入。为了保护传送流700干扰无线电通道的效果，DVB-H附加地包括采取错误保护(MPE-FEC)，其在通过MPE封装IP数据之前在IP数据流的层应用。通过该机制，接收功率通常被提高，尤其是移动接收的可靠性，并且会由于例如接收点处的多路径传播和所产生的破坏性干扰而发生较强的脉冲状干扰。
MPE-FEC非常类似于时间分片和MPE。这三种技术可相互直接进行调节，并且一起形成所谓的DVB-H编码译码器。通过时间分片方法将来自各种源的IP数据流复用为独立的基本流。对于每个独立的基本流分别计算错误保护MPE-FEC并进行相加。这之后是将IP数据包封装为所谓的多协议封装的部分(section)，随后嵌入传送流。
关于时间行为，ΔT方法的缺点在于DVB-H业务的数据或编码速率仅可以对于各个业务的未来时间片进行改变。算法延迟结果对应于各个业务的时间片的距离。在恒定速率业务的情况下，该缺点不是相关的。在这种情况下，业务的负载数据可以被立即封装并组合到时间片中。
然而，例如，这对于利用可变数据/编码速率的业务(诸如统计复用)是不同的。由于偏移信令，这种业务必须根据所分配的时间片的重复速率来延迟。为了能够在目前传输循环的时间片中指示达到随后传输循环的相应时间片的各个相对等待时间ΔT，理想地，随后传输循环的时间片结构(即，时间片开始时间和/或时间片持续时间)必须已经被识别。最终，业务的数据速率要求可以从一个时间片改变为其随后时间片，其结果是与当前的传输循环相比，对于随后传输循环可以产生完全不同的时间片结构。
为了知道未来的数据速率要求或编码速率要求并由此知道随后时间片结构，对于统计复用来说，预先必须已经对信息信号进行分析。这会导致相当多的等待时间。图9的时序图示出了这种情况。
图9示出了对于发射机侧上的业务输入的基本流900的处理的时间序列。数据流900被分为部分N-1、N、N+1。部分N的数据将在时间片902-N内传输，以及部分N+1的数据将在随后时间片902-(N+1)内传输。可以从图9看出，数据流部分N+1的数据速率分析904-(N+1)必须通过时间上分别在前的部分的数据被发送的时间片(即，时间片902-N)来完成。这是因为如上所述的达到随后时间片902-(N+1)的相对等待时间被集成到时间片902-N中的事实。因此，对于部分N的数据速率分析必须已经通过时间片902-(N-1)的时间片开始时间TN-1完成，部分N+1的数据速率分析必须已经通过时间片902-N的时间片开始时间TN完成等。这在基本流900的数据部分N、N+1的到达与相应的再生时间或时间片开始时间TN或TN+1之间导致相对较长的等待周期TL。
上述长等待周期TL实际上与统计复用的目的相抵触。
发明内容
因此，本发明的目的是提供与现有技术相比能够减小数据输入和再生时间之间的等待周期的构思。所提供的构思还旨在提高接收机的能量效率。
通过具有权利要求1的特征或者通过如权利要求14的方法来实现该目的。
本发明的发现在于，可以以下方式实现上述目的：初始省略将在随后传输循环内传输的信息信号部分的精确数据速率分析或编码速率分析，而是基于所述随后数据或编码速率的高度精确估计值，在当前传输循环的时间片内传输相对等待时间ΔT的估计值。然而，可以在随后传输循环中设置实际数据或编码速率(其可以偏离各个信息信号的估计数据速率)，其结果是随后传输循环的预测时间片边界会偏移。然而，时间片边界或时间片开始时间的可能移位受多个边界条件的约束。重要的是，在其发信号的估计开始时间之前，没有开始随后传输循环的时间片。以这种方式，另一方面可以确保接收机将不会“错过”为其指定的时间片。另一方面，通过时间片结构非常精确的估计，可以实现时间片不在比先前发信号的时间明显迟的时间点处开始，其结果是可以节省接收功率，这是因为接收机不必显示其接收时间(这种可能性很小)。这主要应用于仅在相对较慢的速率而不同的各个业务的数据或编码速率。对于恒定的数据速率，估计的时间片结构和实际的时间片结构甚至相同，使得在这种情况下，所引入的构思获得了时间分片的效益和效率的所有优点。
更一般地，可以规定通过对于从传输循环到传输循环的所有信息信号保持恒定的数据速率估计器的输入量(诸如信息信号本身和/或编码速率与质量之间的比率和/或编码速率与数据速率成本之间的比率)，相对等待时间确定的估计值与实际等待时间匹配，使得来源于其的估计时间片开始时间与随后传输循环的实际时间片开始时间精确地一致。因此，在这种情况下，通过非常早地接通接收机，在接收机侧没有浪费功率。
等效地，输入信息信号的持续时间与估计或实际的编码速率一起分别生成在各个时间片内传输的估计或实际的数据量。因此，还可以说估计数据量或确定实际数据量。
根据各个业务的当前实际要求的的数据速率以及根据各个数据速率的成本来影响传输循环的各个时间片之间的数据速率的重新分配。该成本可以为技术成本(诸如计算功率)，而且还可以为货币成本。这种依赖性是必须的，因为每个业务偏离各个估计背离来试图尽可能扩展其时间片以得到可能用于其的最大利益，即，实际上不能假设服务提供商的无限合作，这是数据速率形成根据要求增加或减小数据速率或时间片长度的动机的原因。注意，在重新分配的过程中，无论其在时间片结构内的位置，所有的时间片差不多相等，即，每个时间片在重新分配中具有与其他时间片相同的可用于其的可能性或程度。
本发明的实施方式提供了根据时分复用在当前和随后传输循环中的多个当前和随后时间片内传输多个信息信号的装置。本发明的装置包括估计器，被配置为对于每个信息信号估计数据速率(信息信号可以该数据速率在跟随目前时间片的时间片内被编码)，以获得随后传输循环的估计时间片结构。此外，该装置包括处理器，被配置为对于每个信息信号并基于估计时间片结构确定表示信息信号的随后时间片的估计开始时间的相对等待时间。提供时间片结构，其被配置为基于信息信号的实际数据速率向随后时间片的每个时间片分配实际开始时间以获得实际时间片结构，其对于实际数据速率可偏离当前传输循环中的数据速率估计器所估计的数据速率。时间片结构被配置为选择随后时间片的大于或等于分别估计的开始时间的实际开始时间。
在只有缓慢可变数据速率或者估计和实际数据速率良好匹配的情况下，估计和实际时间片结构近似相同。在恒定数据速率或者估计和实际数据速率完美匹配的情况下，估计和实际时间片结构相同，使得接收机可以以最大功率效率进行操作。即，估计器越好，估计和实际值之间的偏差越小，使得接收机将不会在时间片之前或仅在时间片边缘之前被接通。
因此，通过本发明，比依赖于所发信号的ΔT值精度的接收机所需的接收功率相比，统计复用的优势可以与时间分片和ΔT方法的优势相结合而不浪费更多的接收功率。
本发明的有利实施是从属权利要求的主题。
附图说明
以下将结合附图更加详细地说明本发明的实施方式，其中：
图1示出了根据本发明实施方式的以灵活时分复用传输多个信息信号的方法；
图2示出了根据本发明实施方式的灵活时分复用中的多个信息信号的示意性表示；
图3示出了根据本发明实施方式的用于以灵活时分复用传输多个信息信号的装置的框图；
图4示出了时间片开始时间的偏移的示意性表示；
图5示出了根据本发明实施方式的灵活复用系统的示意性表示；
图6示出了根据本发明实施方式的灵活复用技术的时序图；
图7示出了DVB-H复用的架构的实例；
图8示出了来自欧洲电信标准ETSIEN302304的ΔT信令；以及
图9示出了传统统计复用中具有可变数据速率的业务的时间流的实例。
具体实施方式
首先，参照图1和图2描述本发明的基本构思。为此，图1示出了根据统计时分复用传输多个信息信号的发明方法100的示意性流程图。将通过图2更加详细地说明图1的方法100的各个方法步骤。
假设传送流200，其中，通过多个(I个)业务提供商以时分复用配置或传输时间片Bi[.](i＝1，...，I)。以连续的传输循环{...，Z[n-1]，Z[n]，Z[n+1]，...}配置时间片Bi[.]。
在图1所示的本发明方法100的第一步骤102中，对于第n个传输循环的I个时间片Bi[n](i＝1，...，I)中的每个，估计数据速率ri[n](i＝1，...，I)，通过其各个信息信号(根据业务i)预期在跟随当前时间片Bi[n]的第(n+1)个传输循环的时间片Bi[n+1]内传输。这产生随后传输循环的Z[n+1]的估计时间片结构。该估计时间片结构包括随后时间片Bi[n+1](i＝1，...，I)的估计时间片持续时间和/或时间片开始时间。
在另一步骤104中，基于随后传输循环Z[n+1]的估计时间片结构，对于I个信息信号的每个的当前传输循环Z[n]确定表示第i个信息信号的随后时间片Bi[n+1]的估计开始时间的相对等待时间ΔTi[n]。
在随后的步骤106中，随后时间片Bi[n+1](i＝1，...，I)中的每个均具有分配给其的实际开始时间Ti[n+1]和实际数据速率reff，i[n+1](i＝1，...，I)，从而获得随后传输循环Z[n+1]的实际时间片结构。实际数据速率reff，i[n+1]可以在向下和向上方向上偏离已经在传输循环Z[n]中估计和传输的数据速率ri[n]。在步骤106中，选择实际开始时间Ti[n+1]，使得随后时间片Bi[n+1]的实际开始时间Ti[n+1](i＝1，...，I)中的每个均大于或等于先前在每种情况下估计的开始时间 T ^ i [ n + 1 ] ( i = 1 , . . . , I ) . 即， T i [ n + 1 ] ≥ T ^ i [ n + 1 ] = T i [ n ] + Δ - T i [ n ] . 换句话说，这意味着时间片Bi[n+1]从未在先前时间片Bi[n]内发信号的其开始时间之前开始。
在只有缓慢可变数据速率reff，i[n](i＝1，...，I)或者估计和实际数据速率ri[n]、reff，i[n](i＝1，...，I)良好匹配的情况下，估计和实际时间片结构几乎相同，即，在恒定数据速率或者估计和实际数据速率完美匹配的情况下，估计和实际时间片结构相同，即，使得接收机可以最大功率效率操作。即，估计102越好，估计和实际值ri[n]、reff，i[n]和Ti[n]、之间的偏差分别越小，使得接收机不会在时间片Ti[n](i＝1，...，I)之前或者仅在时间片Ti[n](i＝1，...，I)边缘之前接通。自然地，如果估计或预测102相应地提供精确的估计值，则还可以应用快速可变数据速率，即，两个连续循环Z[n]、Z[n+1]之间的变化。
在以下段落中更加详细地描述本发明的构思之前，首先应说明该说明书中使用的数学符号：
I：DVB-H复用中业务的数目
{S1，S2，...，Si，...，SI}：DVB-H复用的业务量
{B[1]，B[2]，...，B[n]，...}：DVB-H复用中所有业务的时间片的时间线性序列量
{Bi[1]，Bi[2]，...，Bi[n]，...}：属于业务Si的所有时间片的时间线性序列量
r[n]：时间片B[n]的发信号的速率要求
reff[n]：时间片B[n]的有效数据速率
rw[n]：时间片B[n]的期望速率
Jmax：时间片的开始的最大时间抖动
ΔT[n]：与发信号的开始相比时间片B[n]的开始的延迟
ΔTmax[n]：与时间片B[n]的发信号的开始相比最大可能的延迟
Δt[n]：时间片B[n]的时间片长度的时间变化
计算时间片Bi[n]的线性时间片数目
确定与时间片B[n]相关的业务的数目
确定时间片数目而不考虑业务的时间片
c：传输容量的每秒成本
u[n]：相关业务在时间片B[n]时的效用函数(支付函数)
现在将通过图3描述用于根据时分复用在当前和随后传输循环Z[n]、Z[n+1]中传输多个当前和随后时间片Bi[n]、Bi[n+1](i＝1，...，I)中的多个信息信号301-i(i＝1，...，I)的装置300。
装置300包括估计器或预测器302，其被配置为对于信息信号301-i中的每个估计数据速率r[f(i；n+1)]，利用该数据速率，跟随当前时间Bi[n]的时间片Bi[n+1]中的信息信号301-i大概通过相关的编码器304-i(i＝1，...，I)进行编码以获得随后传输循环Z[n+1]的估计时间片结构。
装置300包括处理器306，其被配置为基于估计时间片结构或估计数据速率r[f(i；n+1)](i＝1，...，I)对于信息信号301-i中的每个确定表示随后时间片Bi[n+1]的估计开始时间的相对等待时间ΔTi。
还提供了时间片构建器308，其被配置为基于信息信号301-i的实际数据速率reff[f(i；n+1)]向随后时间片Bi[n+1]中的每个分配实际开始时间Ti[n+1]，以获得实际时间片结构，实际数据速率reff[f(i；n+1)]可能偏离通过传输循环Z[n]中的数据速率估计器302所估计的数据速率r[f(i；n+1)](i＝1，...，I)。时间片构建器308被配置为选择大于或等于在先前传输循环Z[n]中估计的开始时间的随后时间片Bi[n+1]的实际开始时间Ti[n+1]，使得实际开始时间从不在估计开始时间之前到达。即，Ti[n+1]≥理想地，即，当r[f(i；n+1)]＝reff[f(i；n+1)]时，可以应用
传输循环Z[n+1]中的信息信号301-i被编码器304-i(i＝1，...，I)实际编码的实际数据速率reff[f(i；n+1)]由期望或优选的数据速率rw[f(i；n+1)]以及各种进一步的边界条件来产生，这将在以下进行说明。
根据实施方式，处理器306由此被配置为基于与当前时间片相关的信息信号301-i的实际数据速率reff[f(i；n)]向当前时间片Bi[n]中的每个分配实际开始时间Ti[n]，以获得当前时间片的实际时间片结构，实际数据速率reff[f(i；n)]可能偏离通过先前传输循环Z[n-1]中的估计器302所估计的数据速率r[f(i；n)]，从而基于随后传输循环Z[n+1]的估计时间片结构和当前传输循环Z[n]的实际时间片结构确定信息信号中的每个的相对等待时间ΔTi[n]。
根据实施方式，处理器308还被配置为合并已经在相关信息信号301-i的当前时间片Bi[n]中确定的相对等待时间ΔTi[n]中的每个，以将它们传输至远程侧接收机用于由复用的时间片Bi[n](i＝1，...，I)产生的复用信号。因此，与传输ΔT值的传统系统相比，这是目前关于在当前传输循环Z[n]中还未知的实际ΔT值的估计值，因为还没有分析随后循环Z[n+1]的对应信号部分。这使得在信号部分的输入与时间片内它们的编码版本的传输之间具有较短的等待周期。
即使本发明的构思能够在时间上使先前估计的时间片开始时间Ti[n+1]向后移动(稍后进行解释)，ΔT值的估计尽可能精确，并由此开始时间Ti[n+1](i＝1，...，I)的估计尽可能精确是有利的，因为其仅具有接收机能够以功率有效方式进行工作的小偏差的估计值
根据实施方式，数据速率估计器302被配置为至少基于先前和/或当前实际数据速率{reff[f(i；1)]，reff[f(i；2)]，...，reff[f(i；n)]}、先前和/或当前优选数据速率{rw[f(i；1)]，rw[f(i；2)]，...，rw[f(i；n)]}以及信息信号301-i的先前估计和/或发信号的数据速率{r[f(i；1)]，r[f(i；2)]，...，r[f(i；n)]}为随后时间片Bi[n+1]估计信息信号301-i的数据速率r[f(i；n+1)]。其可以为临时的预测器，通过观察第i个信息信号301-i的所有信息信号的过去速率要求，输出在下一时间片Bi[n+1](i＝1，...，I)内所需的要求的估计值。估计值r[f(i；n+1)]可取决于第i个信息信号301-i(i＝1，...，I)的过去的发信号的数据速率、过去的期望数据速率和过去的实际数据速率。
根据实施方式，可通过以下说明来实现预测估计器302，例如：
这里，r[f(i；n)]指定当前时间片Bi[n]的发信号的数据速率(已经在循环Z[n-1]中估计)，并且r[f(i；n+1)]指定第i个业务Si的随后时间片的估计数据速率。rw[f(i；n)]是时间片Bi[n]的优选数据速率，而reff[f(i；n)]是时间片Bi[n]的最终分配或实际数据速率。补偿因子α∈[0；1)调整错误补偿的程度。
本领域的技术人员应容易理解，通过等式(1)描述的预测估计器302仅是示例性的，并且完全可能以不同方式实现。在专用文献中已知用于实施预测器的算法，这是没有在这里详细描述它们的原因。如已经多次强调的，估计值r[f(i；n+1)](i＝1，...，I)的质量对于可在接收机处实现的功耗来说是决定性的。
本发明的实施方式实现灵活的时分复用，其中，原则上可能在特定限制内改变各个时间片Bi[n]的数据量，即使已经通过ΔT方法(ΔTi[n-1])将关注的时间片开始时间Ti[n]或它们的估计值用信号通知接收机。本发明的构思基于时间片Bi[n]到相邻随后时间片Bi+1[n]、Bi+2[n]等中的可能扩展。本发明的构思允许在特定限制内重新分配各个服务或信息信号301-i的数据速率。
下面可通过简单的实例说明时间片扩展：可以分别预期业务S2和S3的时间片，它们在预期传输循环内直接相互跟随。如果发现先前确定和发信号(即，在先前传输循环中)的业务S2的数据速率对于当前时间片来说太慢且相同地业务S3的数据速率太高，则S2的时间片的持续时间可以扩展特定量。在这种情况下，S2能够传输预期数据，且S3的数据速率可以降低到较低水平。然而，对于S3，这伴随着S3的时间片的开始迟于先前所发信号的缺点。在这种情况下，接收机期望业务S3立刻被启动，因此将浪费接收功率。
在又一实例中，可以假设S3的数据速率最后总没有改变。在该实例在，通过S4来代替提供S2所要求的附加数据速率。S4的时间片紧跟在S3的时间片的后面。在这种情况下，
●可以扩展S2的时间片
●然后可以通过扩展的时间间隔整体偏移S3的时间片，以及
●由此可以缩短S4的时间片。
在图4中示出了这些示例性情况。在该实例中，也可以成功地重新分配数据速率。对于S3和S4，产生分别在时间表后面Δt3和Δt4的时间片的开始。两个不同业务之间数据速率的交换变得明显，在时间表后面再生所有中间业务(这里：S3)的时间片。
以下段落将提供作为不同时间片之间数据速率交换基础的条件的说明。
为此，预期其估计开始时间已经通过ΔT方法发信号至接收机的连续时间片B[1]，...，B[n]，...的时间记录。对于每个时间片B[n]，通过值Δt[n]来改变时间片持续时间。因此，通过值Δt[n]来改变时间片持续时间。这导致与时间片B[n]的估计开始时间的以下偏差：
ΔT [ n ] = Σ j = 1 n - 1 Δt [ j ] - - - ( 2 )
作为用于进一步的随后观察的边界条件，时间片B[n]必须从不在其估计或发信号的开始时间之前开始的事实导致以下结果：
ΔT [ n ] ≥ 0 ∀ n ∈ N - - - ( 3 )
如果上述数据速率的重新分配被认为是由博弈论定义的博弈，则明显地，为了获得最大利益，博弈中的所有参与者必须合作，这是因为每个参与者的最佳策略在于将它们的时间片扩展最大量以能够提供尽可能大的数据速率。为了避免该约束合作作为用于功能灵活复用的先决条件，因此引入以下限制规则用于重新分配数据速率：
1.如果时间片B[f(i；n)]被扩展Δt[f(i；n)]，则对于业务Si可补偿随后时间片B[f(i；n+1)]内的所述扩展，即，随后时间片B[f(i；n+1)]的所列时间片持续时间应大于Δt[f(i；n)]。为此，根据实施方式配置时间片构建器308，以向当前时间片B[f(i；n)]中的每个分配实际开始时间和实际数据速率reff[f(i；n)](其可与先前估计的数据速率r[f(i；n-1)]存在偏差)，以及只有在随后时间片B[f(i；n+1)]的估计持续时间大于差分持续时间Δt[f(i；n)]时将当前时间片的持续时间改变差分持续时间Δt[f(i；n)]。
2.确定当前时间片长度的实际变化Δt[f(i；n)](即，差分持续时间)，同时通过以下等式观察不等式(3)：
Δt[f(i；n)]＝max(Δtw[f(i；n)]-max(Δtw[f(i；n-1)]；0)]；-ΔT[f(i；n)])(4)
在上下文中，Δtw[f(i；n)]指定当前时间片B[f(i；n)]的期望和优选差分持续时间。根据实施方式，例如，直接取决于当前时间片B[f(i；n)]的优选数据速率rw[f(i；n)]的优选差分持续时间又由诸如每数据速率单位的价格的数据速率成本产生。这将在以下更加详细地进行说明。业务Si的各个第一时间片B[f(i；0)]的优选差分持续时间Δtw[f(i；0)]可被假设为0，即，Δtw[f(i；0)]＝0。为了实现等式(4)，根据实施方式，配置时间片构建器308以将差分持续时间Δt[f(i；n)]确定为由当前时间片的优选数据速率得到的差分持续时间Δtw[f(i；n)]、由先前时间片的优选的数据速率得到的差分持续时间Δtw[f(i；n-1)]以及与先前传输帧中估计的开始时间相比较的实际开始时间T[f(i；n)]的延迟ΔT[f(i；n)]的函数。
等式(4)大概描述了两个连续时间片B[f(i；n-1)]和B[f(i；n)](或者B[f(i；n)]和B[f(i；n+1)])之间的数据速率交换。如果先前时间片B[f(i；n-1)]已经扩展了Δtw[f(i；n-1)]，则根据等式(4)，从当前期望的差分持续时间Δtw[f(i；n)]中减去该扩展持续时间。这可以解释为在随后时间片B[f(i；n)]中解决先前时间片B[f(i；n-1)]的数据速率债务的效果。因此，如果先前时间片被扩展(Δtw[f(i；n-1)]＞0)，则根据等式(4)，从当前时间片B[f(i；n)]的期望扩展Δtw[f(i；n)]中减去该扩展时间以获得时间片长度的实际变化Δt[f(i；n)]。时间片长度的实际变化Δt[f(i；n)]当然也可以为负，这对应于时间片B[f(i；n)]的缩短。此外，等式(4)表示当前时间片B[f(i；n)]不能被缩短得大于总延迟ΔT[f(i；n)]从而不违反不等式(3)，即，Δt[f(i；n)]≥-ΔT[f(i；n)]。因此，根据实施方式，配置时间片构建器308，以选择信息信号的时隙B[f(i；n)]的差分持续时间Δt[f(i；n)]要长于传输循环的先前时间片的负累积总延迟时间-ΔT[f(i；n+1)]。
3.对于每个时间片B[f(i；n)]定义时间片的开始的最大可能延迟ΔTmax[f(i；n)]，对于所有n已知所述延迟。例如，可以根据各个业务Si的抖动缓冲器的容量利用来确定该最大可能延迟ΔTmax[f(i；n)]。因此，没有时间片B[f(i；n)]应该被允许延迟大于ΔTmax[f(i；n)]。当考虑到相邻时间片的已知和估计偏移时，进一步的边界条件导致实际变化Δt[f(i；n)]：
Δt [ f ( i ; n ) ] ≤ min m = f ( i ; n ) + 1 f ( i ; n + 1 ) ( ΔT max [ m ] - Δ T ~ [ m ; n ] ) ∀ i ∈ [ 1 ; N ] , n ∈ N - - - ( 5 )
为了实现不等式(5)，必须相应地选择时间片持续时间的期望变化Δtw[f(i；n)]。即，基于不等式(5)，各种业务Si(i＝1，...，I)可以在彼此之间交换数据速率以满足由每个时间片和每个传输循环的所述不等式表示的边界条件。函数表示辅助函数，其估计相邻时间片的进一步偏移，即，还没有发生的偏移。使n为当前时间片的数目，以及使m为相邻时间片的数目，其偏移将被估计。在这种情况下，通过以下等式定义函数：
Δ T ~ [ m ; n ] = Σ l = 1 m - 1 Δ t ~ [ l ; n ]
prev ( n ) = f ( f s - 1 ( n ) ; f n - 1 ( n ) - 1 )
因此，不等式(5)与等式(6)结合表明每个时间片最大仅可以扩展到对于传输循环中的相邻时间片没有超过其最大可能延迟ΔTmax的这种程度。在的估计中，当然考虑到已知的先前预期或改变的时间片的时间片变化(1≤n)以及传输循环的仍然变化的时间片(1＞n且prev(1)＜n)。对于仍然预期的时间片B[m]，根据先前传输循环的时间片的变化来确定该变化的对应估计值所述f对应于相关业务该估计基于在当前传输循环中将再生或返回先前传输循环中减去或增加的数据速率的假设。因此，在根据等式(5)或(6)的估计中，也采用数据速率借用的原则。
4.可选地，向其应用max(Δtw[f(i；n-1)]；0)＜ΔT[f(i；n)]的每个时间片B[f(i；n)]也可以被缩短，即，Δtw[f(i；n)]＜0。这里，不等式(3)必须再次被期望为边界条件，通过插入等式(4)产生最小预期时间变化Δtw[f(i；n)]：
Δtw，min[f(i；n)]＝max(Δtw[f(i；n-1)]；0)-ΔT[f(i；n)](7)
如以上所述，等式(7)表示必须不能选择时间片长度的变化Δt[f(i；n)]，使得根据精确表示此的等式(7)，时间片B[f(i；n)]可在其先前发信号的或估计的开始时间Δtw，min之前开始。
上面的规则1-4表明
a)每个时间片B[f(i；n)]可以从其自身未来时间片B[f(i；n+1)]提前与通过它们的抖动缓冲器被其他业务补偿的一样多的数据速率，
b)已经在每个时间片期间累积的延迟ΔT[n]可部分或全部通过缩短其他业务的时间片长度来补偿。
如已经表明的，根据实施方式，由通过编码器304-i期望或优选的数据速率rw[f(i；n)]和例如每数据速率单位的价格形式的数据速率成本的相互影响来产生时间片长度的期望变化Δtw[f(i；n)]。即，根据实施方式，时间片构建器308被配置为根据当前要传输的信息信号301-i和数据速率成本设置传输循环的实际数据速率reff[f(i；n)]中的每个。
时间片长度的变化Δt[f(i；n)]将被分配支付函数。对于业务Si(其扩展时间片Bi[n]或B[f(i；n)])，将定义负支付函数。该负支付对所有业务Sj(j≠i)以相等部分支付(正的)。然而，如果时间片被缩短(Δt[f(i；n)]＜0)，则现在传输较少比特的业务将获得与偏移的减小等价的支付。
这将在以下说明比例成本函数。可以为每秒传输时间指定恒定价格c。如果属于业务Si的时间片B[n]扩展了Δt[n]，则其他业务将接收用于在B[f(i；n)]和B[f(i；n+1)]之间传输的所有时间片的以下支付，即，
u[x]＝c·Δt[n](8)
如果多个时间片扩展叠加，则从中得到以下支付函数：
u [ n ] = c · Σ x = 1 n - 1 Δt [ x ] = c · ΔT [ n ] - - - ( 9 )
可以从等式(8)确定其时间片被扩展的业务的(负)支付函数：
u[n]＝-c·Δt[n]·(f(i；n+1)-f(i；n))(10)
如果时间片缩短，即(Δt[n]＜0)以及如果现有的总偏移由此完全或部分地被补偿，则进行缩短开支的业务将接收附加支付用于补偿：
u [ n ] = - Δt [ n ] ΔT [ n ] · c · Σ m = n + 1 ∞ Δ T ~ [ m ; n ] - - - ( 11 )
因此，每时间片的总支出产生：
根据本发明的实施方式，时间片构建器308由此被配置为根据在相关时间片内实际传输的信息信号301-i和数据速率成本c设置实际数据速率reff[f(i；n)]中的每个。当信息信号301-i的时间片B[f(i；n)]被缩短(Δt[f(i；n)]＜0)时，每个信息信号301-i可以计入取决于数据速率成本c的值u[f(i；n)]，并且当信息信号301-i的时间片B[f(i；n)]被扩展，即，Δt[f(i；n)]＞0时，可以减去取决于数据速率成本的值u[f(i；n)]。
在图5中总体示出用于以灵活复用传输多个信息信号301-i的整个系统。
在图5中，通过实例对于三个业务表示系统。编码器304-i向预测器块302-i传输关于输入信息信号301-i的所需状态数据，使得可以执行如先前所描述的数据速率估计。基于该数据速率估计，随后计算进一步的ΔT值。例如，它们通过DVB-H复用器503集成为比特流，并随后被传送至DVB-H终端。为此，编码器304-i可经由时间片构建器308在DVB-H时间片分割中执行短期改变。如图5所示，块308可被设计为中央单元，或者其可以被设计为分散型。即，时间片构建器308可以在各个服务提供商之中分离，使得每个业务提供商(重新)构建其相关的时间片，然而同时考虑仍然将被执行的各个其他业务的已知过去或估计的重新构建(参见等式(6))。因此，在这种情况下，至少将要求分散型重新构建的连接。在每种情况下，在重新分配的过程中观察先前已经通过实例描述的边界条件和规范。
通过单个编码器304-i启动每个重新分配。原则上，启动编码器可以在时间片的扩展和缩短之间选择。利用上面定义的支付函数μ[.]的帮助，编码器304-i可以确定时间片扩展和/或缩短的成本和/或好处。以这种方式，其具有可用于控制其自身数据速率要求的评价工具。
所提出的发明构思缩短了起初参照图9描述的等待周期或端到端延迟TL，使得必须知道实际数据速率分离的时刻被移动更接近于实际有效支付数据的再生时间。在图6中示出了这种关系。
图6示出了分裂为各个信息信号部分N-1，N，N+1，N+2，...的信息信号301-i。对于信息信号部分N，可以看出，与起初描述的图9相比，完成第N个信息信号部分的数据速率分析602-N的时刻被移动更接近于第N个时间片的再生时间TN。这是因为数据速率分析602-(N+1)不需要在再生时间TN处用于随后信息信号部分N+1而相反对于部分N+1执行将在时间片N内传输的ΔT值的估计102、104的事实。该估计成本较低且不要求随后信息信号部分N+1，而是如已经描述的可以通过使用过去和当前的信息信号部分来执行(等式(1)和(2))。
最后，应注意，通过符合标准的终端(例如，DVB-H终端)，可以以完全透明的方式处理由该发明构思生成的比特流。
例如，可以在以下描述的数据速率交易系统中利用所介绍的发明构思。在这种系统中，类似于市场，经由交易系统在信息信号和网络的供应者之间分配网络内(尤其是DVB-H网络内)的数据速率。具有数据速率获取设备或软件代理以及数据速率分配设备或数据速率代理的交易平台被用于控制各个信息信号供应者的数据速率。交易平台中的参与者为软件代理或数据速率获取设备。代表信息信号供应者，它们与复用的数据速率进行交易，以这种方式，它们获取用于分配给它们的信息信号业务的传输容量。
应注意，本发明不限于所说明的设备的各个部件或过程，因为所述部件和方法可以变化。这里所使用的术语仅仅用于描述具体实施方式，它们不用于限制目的。如果在说明书和权利要求中使用数量或不定冠词，它们也指多个所述元件，除非清楚地通过总的上下文表示，反之亦然。
虽然DVB-H网络尤其适合于本发明的构思(因为DVB-H以IP数据报的形式传输任意数据流)，但本发明的构思不限于DVB-H网络。
具体地，应注意，根据情况，本发明的构思还可以以软件实施。该实施可以在数字存储介质上，具体为DVD、CD或者具有可与可编程计算机系统和/或微控制器合作以执行以灵活复用传输多个信息信号的相应方法的电可读控制信号的盘。通常，本发明因此还存在于计算机程序产品中，当计算机程序产品在计算机和/或微控制器上运行时，其具有存储在机器可读载体上的用于执行本发明方法的程序码。换句话说，本发明由此可以实现为计算机程序，当计算机程序在计算机和/或微控制器上运行时，其具有用于执行该方法的程序码。

Claims (13)

1.一种用于根据循环时分复用传输多个信息信号(301-i)的装置(300)，包括：
估计器(302)，被配置为至少基于所述信息信号的先前和/或当前实际数据速率(reff[f(i；n-1)]；reff[f(i；n)])来对于每个所述信息信号(301-i)估计数据速率(ri[n]；r[f(i；n+1)])，所述信息信号能够以所述数据速率在跟随当前时间片(Bi[n]；B[f(i；n)])的时间片(Bi[n+1]；B[f(i；n+1)])内被编码；
处理器(306)，被配置为对于每个所述信息信号(301-i)并基于估计数据速率(ri[n]；r[f(i；n+1)])，确定表示所述信息信号(301-i)的随后时间片(Bi[n+1])的估计开始时间的相对等待时间(△T)；以及
时间片构建器(308)，被配置为基于所述信息信号(301-i)的实际数据速率(reff,i[n]；reff[f(i；n+1)])向每个所述随后时间片(Bi[n+1]；B[f(i；n+1)])分配实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])，以使
所述实际数据速率(reff,i[n]；reff[f(i；n+1)])能够偏离由所述估计器(302)估计的数据速率(ri[n]；r[f(i；n+1)])，并且
所述随后时间片的每个所述实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])大于或等于各自的估计开始时间
其中，所述估计器被配置为如果所述随后时间片的所述实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])等于各自估计的开始时间，那么接收器能够以最大功率效率操作。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器(306)被配置为确定所述相对等待时间(△T)，使得如果所有所述信息信号的估计数据速率(ri[n]；r[f(i；n+1)])和实际数据速率(reff,i[n]；reff[f(i；n+1)])没有相互不同，则所述随后时间片(Bi[n+1])的估计开始时间和实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])完美符合。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器(306)被配置为将每个确定的相对等待时间(△Ti[n])集成到相关信息信号(301-i)的当前时间片(Bi[n])中以将它们传输至接收机。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计器(302)被配置为基于估计数据速率、实际数据速率和所述随后时间片的优选的信息信号的数据速率为所述随后时间片(Bi[n+1])估计信息信号(301-i)的数据速率(reff[f(i；n+1)])。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为向每个所述当前时间片(B[f(i；n)])分配实际开始时间和可能与先前估计的数据速率(reff[f(i；n-1)])不同的实际数据速率(reff[f(i；n)])，以及仅当所述随后时间片(B[f(i；n+1)])的估计持续时间大于差分持续时间(△t[f(i；n)])时将当前时间片的持续时间改变所述差分持续时间(△t[f(i；n)])。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为将所述差分持续时间(△t[f(i；n)])确定为由当前时间片的优选数据速率得到的差分持续时间(△tw[f(i；n)])、由先前时间片的优选的数据速率得到的差分持续时间(△tw[f(i；n-1)])以及与先前传输循环中估计的开始时间相比实际开始时间(T[f(i；n)])的延迟(△T[f(i；n)])的函数。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为根据所述信息信号(301-i)的实际数据速率(reff[f(i；n+1)])向每个所述随后时间片(B[f(i；n+1)])分配差分持续时间(△t[f(i；n+1)])，以在每种情况下获得所述实际开始时间(T[f(i；n)])，所分配的差分持续时间(△t[f(i；n+1)])取决于所述信息信号的所述随后时间片的优选差分持续时间(△tw[f(i；n+1)])和所述当前时间片(B[f(i；n)])的优选差分持续时间(△tw[f(i；n)])。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为选择信息信号的时间片(B[f(i；n)])的差分持续时间(△t[f(i；n)])以大于传输循环的在时间上在前的时间片的负累积的总延迟时间(-△T[f(i；n+1)])。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为选择信息信号的时间片(B[f(i；n)])的差分持续时间(△t[f(i；n)])以小于所述时间片的最大可能延迟时间(△Tmax[f(i；n)])，所述最大可能延迟时间取决于与所述信息信号相关的抖动缓冲器的大小。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为将随后传输循环中的每个所述实际数据速率(reff[f(i；n+1)])分别设置为将在所述随后传输循环中传输的信息信号以及数据速率成本的函数。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述时间片构建器(308)被配置为当所述信息信号(301-i)的时间片(B[f(i；n)])被缩短时为每个所述信息信号(301-i)计入取决于数据速率成本(c)的值(u[.])，以及当所述信息信号的时间片(B[f(i；n)])被扩展时减去取决于所述数据速率成本的值(u[.])。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，包括所述当前时间片和所述随后时间片的当前传输循环和随后传输循环在每种情况下都为DVB-H传输循环。
13.一种用于根据循环时分复用传输多个信息信号(301-i)的方法(100)，包括：
对于每个所述信息信号(301-i)，至少基于所述信息信号的先前和/或当前实际数据速率((reff[f(i；n-1)])；reff[f(i；n)])来估计(102)数据速率(ri[n]；r[f(i；n+1)])，各信息信号能够以所述数据速率在跟随当前时间片(Bi[n]；B[f(i；n)])的时间片(Bi[n+1]；B[f(i；n+1)])内被编码；
对于每个所述信息信号(301-i)并基于估计数据速率(ri[n]；r[f(i；n)])，确定(104)表示所述信息信号的随后时间片(Bi[n+1]；B[f(i；n+1)])的估计开始时间的相对等待时间(△T)；以及
向每个所述随后时间片(Bi[n+1]；B[f(i；n+1)])分配(106)实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])和实际数据速率(reff,i[n]；reff[f(i；n+1)])，以使
所述实际数据速率能够偏离所述估计数据速率，并且
所述随后时间片的每个所述实际开始时间(Ti[n+1])大于或等于各自的估计开始时间
其中，所述估计被执行为如果所述随后时间片的所述实际开始时间(Ti[n+1]；T[f(i；n+1)])等于各自估计的开始时间，那么接收器能够以最大功率效率操作。
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