CN1033615C - 编码装置 - Google Patents

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Abstract

本编码装置由数据源(VSS)、编码电路(ENC)及作为监护电路(PPC)一部分的缓冲电路(BUFC)级联组成。监护电路(PPC)在每个测量间隔结束时测量该间隔内的数据输出率，从而确定了所述测得的数据输出率所属的区间。如果数据输出率不满足预定的概率分布，则所产生的告警信号(AL)就会通过选通装置(AG、GC)将一个具有较低输出率的相应时钟信号(CL0-3)加到缓冲电路(BUFC)的读出输入端(RO)，使缓冲电路(BUFC)的数据输出率得到降低。

Description

编码装置
本发明与一种由一个数据源、一个编码电路和一个缓冲电路级联而成的编码装置有关。缓冲电路是监护电路(presentive policingcircuit)的一个组成部分。当数据输出率不满足预定的数据输出率概率分布函数时，监护电路就能降低缓冲电路的数据输出率。
这种编码装置在技术上已为人所知。例如，从在美国莫劳斯顿的包式电视信号讨论会上发表的文章“一种通用的ATM电视信号编码技术”(“Definition of a universal ATM Video Coding Ar-chitecture”by W.Verdiest et al，pudlished in VISICOM 90，Work-shop on Packet Video in Morristown，USA)中可以看到。
在这篇文章中，只是对接在交换网络终端的监护电路作了原理性的介绍，而未详细说明其工作情况。
本发明的目的是提供一种具有上述型式的编码装置，在这种编码装置中的监护电路工作十分有效。
按照本发明，可以达到这个目的。因为，本发明的监护电路有一个统计测量电路，接在编码电路的数据输出端。在每个测量间隔结束时，统计测量电路都要测量这个测量间隔的数据输出率，产生一个指示所测量的数据输出率是属于多个接续的数据输出率区间中的哪一个区间的区间信号，还产生一个指示在下一个测量间隔内缓冲电路的数据输出率是否要暂时降低的告警信号。而且，本发明的监护电路还有一受告警信号控制的数据输出率降低电路，用来控制缓冲电路的读出输入端。
由于这种监护功能对于任何属于同一个数据输出率区间的各个所测得的数据输出率都以相同的方式来控制缓冲器的数据输出率，因此这种监护电路的结构的比较简单，工作非常有效。
应该指出，从以下将称为第一篇刊物的已发表欧洲专利申请NO.0396562(P.Joos et al 2-4)中可以看到一种如上所述的统计测量电路。然而，在该专利申请中，这种统计测量电路用在交换网络的输入端，作为在数据输出率不满足概率分布函数时就将数据丢弃的抑制管理电路的一个部件。
通过结合以下附图对一个实例所作的说明就可以更清楚地看到本发明的上述及其它一些的目的和特点，同时对本发明本身也会有更深入的理解。在这些附图中：
图1为本发明的一种编码装置的原理图；
图2示出了随机变量单元率(cell rate)的互补积累高斯概率分布函数及其阶梯近似，用来说明图1所示的编码装置的工作情况；
图3为图11中所示BUFC和QRC这两个方框的详细电路图；
图4为说明电路QRC工作情况的图。
参照图1。这里所示的编码装置是图象处理系统用户站发射机的一个部件。图象处理系统有一个交换网络(未示出)，上面接有一组这类用户站。这个编码装置以非同步方式产生形式为一系列长度一定的数据包(packet)的信息。这种数据包被称为数据单元(cell)。
编码装置由一个受位的时钟BCL控制的电视信号源VSS、一个编码电路ENC和一个缓冲电路BUFC级联而成。缓冲电路BUFC是监护电路PPC的一个部件，有一个输出端TO。
电视信号源VSS和编码电路ENC具有在已发表的欧洲专利申请NO.89911047.2(W.Verbist et al 5-1-1)中所揭示的类型，该专利申请以下称为第二篇刊物。VSS在其数据输出端VI产生一个电视信号，这个电视信号是一个速率为秒27兆字、字长为8位的多路亮度和色度的数据流，每个字表示了一个象元(图素)的亮度或色度模拟样点的数字值。数据流的各个相继数据字与每个图象的相继各行的相应相继图素有关。
编码电路ENC将这些从VSS输出端VI输出的数据字与信令数据(signalling data)一起进行编码和包化处理，然后以数据单元为单位通过数据输出端TXE3传给监护电路PPC的缓冲电路BUFC。
在缓冲电路BUFC后监护电路PPC还有一个统计测量电路SMC、一个数据单元率减小电路CRRC和一个性能调整电路QRC。CRRC包括一个多路转接器MUX5、一组时钟部件CLO-4和一个由与门AG及选通电路GC组成的选通装置。
统计测量电路SMC的类型是在上述的第一篇刊物中所揭示的那种，但其结构却较为简单，因为加到SMC上的所有数据单元都属于一种相同的通信。图1中只是简略地示出了SMC，它包括一个具有数据单元输入端TXD3和时钟输入端BCL的通用控制电路CC，这两个输入端分别接到ENC和BCL的同各输出端上。控制电路CC还有数据单元率输出端CRS、区间信号输出端SCA-F(在第一篇刊物中以SC表示)和告警输出端O、ALO-3、1。这些告警输出接到多路转换器MUX4的各数据输入端上，而区间信号输出端SCA-F则接到多路转换器MUX4的选择输入端上。MUX4的输出端AL接到与门AG的一个输入端上，而与门AG的第二个输入端则接到多路转接器MUX5的输出端X上。多路转换器MUX5的各数据输入端分别接到0和时钟CLO-4的相应输出端上，而其选择输入端则也接收区间信号输出端SCA-F上。通过选通电路GC，AG的输出端Z及CC的输出端CRS和SCA-F都接到缓冲电路BUFC的读出输入端RO。
缓冲电路BUFC还有一个控制编码性能调整电路QRC的缓冲器填充程度输出端BFL。编码性能调整电路QRC有二个性能控制输出端TEQ和TZQ，这两个输出端接到编码电路ENC的相应同名输入端上。BUFC、QRC和ENC连接成一个对BUFC的输出率调整回路。
在说明图1的监护电路PPC的工作情况之前，首先来看一个图2。这个图与以上提到的第一篇刊物的图4是一样的。
图中，横坐标为数据单元率值CR，纵坐标(对数刻度)为超过这数据单元率值的高斯概率CCP。因此，这个函数就叶做数据单元率的互补(对1)积累高斯概率分布函数。这个分布函数从均值为m＝M/A、标准偏差为S＝S/A的高斯概率分布函数得出，其中：
A为测量间隔宽度(可选)；
M为使上述概率分布曲线均值m的期望值等于M/A的数据单元元数；
S为使上述概率分布曲线标准偏差S的期望值等于S/A的数据单元数。
图2还示出了由点AO至A11组成的阶梯函数，对CCO-CR曲线进行近似。在这些点上、数据单元率分别等于O、(M-S)/A、(M-S/2)/A、…、(M+4S)/A，而相应的互补积累概率则分别为PAO＝1、PA1、PA2、…、PA10、PA11＝0(未示出)。图2中还示出了由上述这些数据单元率定界的数据单元率区间CRI0、CRI1、…、CRI11。数据单元率落在这些区间CRIO至CRI11的概率P0至P11定义如下：
P0＝P[O≤CR≤(M-s)/A]
P1＝P[(M-S)/A＜CR≤(M-S/2)/A]
·
·
·
·
P10＝P[(M+7S/2)/A＜CR≤(M+4S)/A]
P11＝P[CR＞(M+4S)/A]＝0
因此，上述互补积累概率值PAO至PA11可以写成：
PA0＝1
PA1＝P1+P2+P3+4+P5+P6+P7+P8+P9+P10
PA2＝P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+9+P10
PA3＝P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10
…
PA5＝P5+P6+P7+P8+P9+P10
…
PA7＝P7+P8+P9+P10
…
PA9＝P9+P10
PA11＝0
通过四个计数器CRO-3(未详细示出)
统计测量电路SMC能够对图2所示的互补积累概率分布曲线CCP-CR的阶梯近似AO至A11进行监视。这四个计数器具体地说是分别用来监视点A1-A4、A5-A6、A7-A8和A9-A10的概率，只要适当选样各相应的增量值INO-5、IN6-8、IN9-11和IN12-14就能做到，情况在上面提到的第一篇刊物中有所说明。下面简要说明SMC的工作情况。
接收到在测量时间间隔内的最后一个数据单元，SMC就确定数据单元率值，也就是确定在这个测量时间间隔内所收到的数据单元的总数，从而得到这个数据单元率竟究是属于CRI0-11中的哪一个数据单元率区间，然后计数器CR0-3减少/增加为这个数据单元率区间指定的相应减少/增加量。以这种方式处理后，在一个测量间隔结束时可得出的这些计数器CRO-3的内容揭示了在这测量间隔内分别在点A9-10上的概率偏离相应的期望值的情况。具体地说，当在一些点上超过了这些点上的期望概率，则以上提到的告警输出端ALO-3中的一些相应的告警输出端就成为有效。
SMC还确定出所测得的数据单元率是属于数据单元率区间CRI0-2、3-4、5-6、7-8、9-10或11中的哪一个区间，从而使相应的区间信号SCA、SCB、SCC、SCD、SCE或SCF成为有效。根据这些SCA-F信号中成为有效的哪一个区间信号，多路转换器MUX4将告警信号O、AL0、AL1、AL2、AL3、1中相应的那一个告警信号加到其告警输出端AL。
在以上提到的第一篇刊物中，MUX4的输出信号AL是用来控制丢弃数据单元以逼近应该满足的期望概率函数。但是，本监护电路PPC则通过在必要时控制数据单元信号CRS调整以缓冲电路BUFC读出数据单元的速率未保证满足这个功能的。数据单元率信号与编码电路ENC通常用来将数据单元写入BFUC的信号相同。这从以下说明中就可以清楚地看到。
由于区间信号SCA-F还控制着多路转接器MUX5的控制输入端，显然，当确定了所测得的数据单元率是属于数据单元率区间CRIO-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11中的哪一个时，值0或CL0、CL1、CL2、CL3、CL4的输出就相应接到MUX5的输出端X。因为同时还有告警输出0、AL0、AL1、AL2、AL3、1中的一个输出接到MUX4的输出端AL上，因此与门AG输出端Z上的选通信号Z可以用以下布尔函数表示：
Z＝SCB·ALO·CLO+SCC·AL1·CL1+SCD·AL2·CL2+SCE·AL3·CL3+SCF·CL4
这个选通信号Z与数据单元率信号CPS区间信号SCA-F一起加到选通电路GC，从而形成一个读出信号RO，该信号可以用布尔函数表示成：RO＝CRS(SCA+SCB· ALO+SCC· AL1+SCD· AL2+SCE· AL3)+Z
                                              (2)
考虑到式(1)，则式(2)可写成：RO＝SCA·CRS+SCB( ALO·CRS+ALO·CLO)+SCC( AL1·CRS+
AL1·CL1)+SCD( AL2·CRS+AL2·CL2)+SCE( AL3·CRS+
AL3-CL3)+SCF·CL4
从这个式子中可以得出以下结构：
当数据单元率区间CRI为0、1、2(仅SCA为1)时，由于RO＝CRS，数据单元率信号CRS加到BUFC的输入端RO；
当数据单元率区间CRI为11(仅SCF为1)时，由于RO＝CL4，时钟信号CL4加到BUFC的输入端RO；
当数据单元率区间CRI为其它某一个区间(SCB-E中的某一个为1)时，分别根据AL0-3为非有效或有效的情况，CRS或某一个时钟信号CLO-3相应加到RO。
确实，在SCB＝1的情况下(亦即确定为CRI3-4)则有
RO＝ALO·CRS+ALO·CLO
时钟信号CL0、CL1、CL2和CL3的速率分别略小于M/A、(M+S)/A、(M+2S)/A和(M+3S)/A，而CL4的速率则等于(M+S)/A，这些速率值分别是相应数据单元区间CRI3-4、5-6、7-8、9-10和11的最低值。
由上可见，当在一个测量间隔结束时发现数据单元率区间为0-2，则BUFC的读出率不作调整而保持在CRS。对于当数据单元单区间为3-4、5-6、7-8、或9-10，而相应的告警输出为无效时，情况也一个。但是，当数据单元率区间为3-4、5-6、7-8或9-10，而不使用数据单元率信号CRS，而使BUFC的读出率降低到一个小于该区间最低数据单元率的值。最后，当发现数据单元率区间为11时，使数据单元率CRS等于该区间的最低数据单元率值。
通过以上述方式减小和限制缓冲电路BUFC的数据单元读出率CRS，显然就控制了这个缓冲电路输出端TO上的数据单元率，从而保证低于图2概率曲线的阶梯近似。
但是，由于缓冲电路BUFC的读出率减小，存储在这个缓冲电路内的数据单元数就会增加，如果不采取措施的话，就要增加到不能允许的地步。这措施就是采用由缓冲电路BUFC、编码电路ENC和性能调整电路QRC所构成的调整反馈回路。
现在参照较为详细地示出BUFC和QRC情况的图3来对上述调整反馈回路作进一步的说明。BUFC包括一个具有数据输入端TXD3和数据输出端TO的缓冲电路BUF、一个由读出输入端RO控制的读出指示器RP和一个接到TXD3的写入指示器WP。RP和WP分别控制数据单元的读出和写入缓冲器BUF。RP和WP的输出端接到一个计算WP和RP内容之差BFL的减法电路SUB。该差值形成了缓冲器填充程度信号BFL，加到BUFC的同名输出端BFL上。
BUFC的输出端BFL接到性能调整电路QRC的部件—比较器COMP的一个输入端上。COMP的另一个输入端接到存储一个明显的调整电路TRT上。TRT的两个输出端分别输出性能参量TEQ和TZQ。这两个参量是缓冲器填充程度BFC的函数，分别加到ENC的同名输入端。在以上提到的第二篇刊物中对们的作用作了解释。当算出的缓冲器填充程度BFL低于值M时，参量TEQ和TZQ的值不予改变。但是，当BFL超过值M，例如等于n时，比较器COMP就输出一个指示该差值的输出信号，该输出信号由电路TRT用来为参量TEQ和TZQ计算出一个较低的值q，如图4所示，当这两个值较低的参量加到编码器ENC上时，编码器ENC的运行性能就会降低。这样，在编码器ENC的输出端TXD3上所产生的数据单元的输出率得到降低，显然，也就降低了缓冲器填充程度。因此实现了数据单元输出率的调整功能。
虽然以上已结合具体装置对本发明的原则作了说明，但显然可以理解，这说明只是示例性的，并不是作为对本发明的范围的限制。

Claims (13)

1.由一个数据源(VSS)、一个编码电路(ENC)和一个缓冲电路(BUFC)级联而成的编码装置，所述缓冲电路(BUFC)是一个当数据输出率不满足数据输出率的预定概率分布函数(CCP-CR)时使所述缓冲电路的数据输出率降低的监护电路(PPC)的一个部件，所述编码装置的特征是：所述监护电路(PPC)有一个接到所述编码电路(ENC)的数据输出端(TXD3)上的统计测量电路(SMC)在每个测量间隔结束时，所述统计测量电路(SMC)测出该测量间隔的数据输出率(CR)，产生一个指示所测得的数据输出率是属于一组相接的数据输出率区间(BRIO-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11)中的哪个区间的区间信号(SCA-F)，并且还为这个区间产生一个指示在下一个测量间隔内是否必需暂时降低所述缓冲电路(BUFC)的数据输出率的告警信号(AL：0、AL0-3、1)，所述监护电路(PPC)还有一个受所述告警信号(AL)控制的数据输出率减小电路(CRRC)，该电路控制缓冲电路(BUFC)的一个读出输入端(RO)。
2.按权利要求1提出的编码装置，其特征是：对于所述各区间，除了第一个区间(BRI0-2)和最后一个区间(BRI11)外，所述告警信号(AL0-3)的状态指示了所述概率分布函数是否得到满足。
3.按权利要求2提出的编码装置，其特征是：所述第一个区间(BRIO-2)和最后一个区间(BRI11)的最低数据输出率(0、(M+4S)/A)被超过的期望概率分别为1和0，对于所述第一个区间(BRI0-2)和最后一个区间(BRI11)来说，所述告警信号(AL)具有一个分别指示在所述测量间隔结束时从不要求和始终要求降低所述缓冲电路(BUFC)数据输出率的值。
4.按权利要求3提出的编码装置，其特征是：对于各所述区间，除第一个区间(BRI0-2)外，当所述告警信号(AL)为有效时，所述数据输出率减小电路(CRRC)在所述告警信号(AL)和所述区间信号(SCA-F)的控制下将一个相应的时钟信号(CL0-4)加到所述缓冲电路读出输入端(RO)。
5.按权利要求4提出的编码装置，其特征是：对于每个所述区间，除最后一个区间(BRI11)外，所述时钟信号(CL0-3)的输出率小于相应这个区间的最低输出率(M/A、(M+S)/A、(M+2S)/A、(M+3S)/A)。
6.按权利要求4提出的编码装置，其特征是：对于所述最后一个区间(BRI11)，所述时钟信号(CL4)的输出率等于该区间的最低输出率((M+4S)/A)。
7.按权利要求1提出的编码装置，其特征是：所述统计测量电路(SMC)包括一个第一多路转换器(MUX4)，该转换器有分别接到各所述区间的相应告警输出端(0，ALO-3、1)上的数据输入端、一个由所述区间信号(SCA-F)控制的选择输入端和一个输出所述告警信号(AL)的告警输出端(AL)。
8.按权利要求7提出的编码装置，其特征是：所述数据输出率减小电路(CRRC)包括一个第二多路转换器(MUX5)，该转换器具有相应由对于所述第一个区间的0和对于其它各区间的所述时钟信号(CL0-4)控制的数据输入端、一个由所述区间信号(SCA-F)控制的选择输入端和一个通过由所述告警信号(AL)控制的选通装置(AG、GC)接到所述缓冲电路(BUFC)的读出输入端(RO)上的输出端(X)。
9.按权利要求8提出的编码装置，其特征是：所述选通装置包括一个由所述第一、第二多路转换器(MUX4、MUX5)的输出端(AL、X)控制的与门(AG)，该与门(AG)有一个输出端z，它控制着一个还受所述区间信号(SCA-F)和用来从所述缓冲电路(BUFC)正常读出数据的所述数据输出率信号(CRS)控制的选通电路(GS)，所述选通电路(GS)产生一个可以由布尔函数
RO＝CRS(SCA+SCB·ALO+SCC·AL1+SCD·AL2+SCE·AL3)+Z
表示的读出信号(RO)，式中的信号Z是所述与门(AG)的输出信号，可以用布尔函数表示成
Z＝SCB·ALO·CLO+SCC·AL1·CL1+SCD·AL2·CL2+SCE·AL3·CL3+SCF·CL4
10.按权利要求1提出的编码装置，其特征是：所述数据输出率概率分布函数是一个互补积累概率分布的阶梯近似。
11.按权利要求1提出的编码装置，其特征是：所述编码电路(ENC)所产生的所述数据被分成一个个长度固定的数据单元，而所述数据输出率为所述数据单元输出率。
12.按权利要求1提出的编码装置，其特征是：所述缓冲电路(BUFC)和所述编码电路(ENC)形成一个缓冲器输出率调整回路的一部分，该调整回路根据所述缓冲电路(BUFC)的填充程度控制所述编码电路(ENC)的运行性能。
13.按权利要求12提出的编码装置，其特征是：所述缓冲电路(BUFC)包括一个缓冲器(BUF)和测量所述缓冲器(BUF)的填充程度(BFL)的测量装置(SUB)，所述测量装置(SUB)的输出端(BFL)通过一个性能调整电路(QRC)通过一个性能调整电路(QRC)接到所述编码电路(ENC)，当所述缓冲器填充程度超过一个预定值(M)时，所述性能调整电路(QRC)就使所述编码电路(ENC)降低运行性能。
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