CN103843289A - 用于qam调制器频道复制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种内容分发系统允许多个频道在多个电视机上播放，而不需要使用遥控器分别调谐所述电视机，该遥控器有可能干扰环境中的附近电视机上正在广播的频道。调制器动态地复制频道的输出，由此允许多个电视机被静态地调谐到固定频道。于是，调制器能够复制输出，使得单个输入MPEG-2传输流能够向所需电视机中的每个电视机送出多个频道和子频道。

Description

用于QAM调制器频道复制的方法和装置
相关申请的交叉引用
本发明要求在2011年9月27日提交的、序列号为61/539,535、名称为“METHOD AND APPARATUS FOR QAM MODULATOR CHANNEL DUPLICATION”的美国临时专利申请在35U.S.C.§119(a)下的权益，特别地，通过引用将其教导并入本文。
技术领域
本发明涉及调制器、正交幅度调制(QAM)信号以及对QAM调制器的使用。更具体地，本发明涉及对与传输流(如，MPEG-2传输流)一起使用的QAM信号的动态修改，使得能够利用来自QAM调制器的单个传输流将多个QAM频道发送给多个视频显示设备。
背景技术
许多环境下，存在多个视频显示设备，如电视机(TV)，但是仅布置了几个调谐器/接收器用于向TV发送音频和视频。体育酒吧是这种环境的典型例子，但是也存在许多其他这种例子，特别在下述情况下：需要向环境中的不同位置发送不同的频道或子频道，但是为了节省成本仅提供有限数目的接收器。
例如，在体育酒吧环境中，酒吧招待希望能够控制每个电视上的内容，而不必使用单个或多个电视遥控器，因为使用电视遥控器可能会导致相邻的电视也改变频道。因此，在体育酒吧中使用遥控器现在需要步行到每台电视前利用特定遥控器来改变频道，这可能会导致附近的其他电视机也改变频道。
经常放置在具有多个电视的环境(如体育酒吧)中的一种这样的接收器(尽管可能存在很多这样的接收器)是
Figure BDA0000483070680000011
COM1000内容分发系统(其是由本申请和发明的拥有人TECHNICOLOR公司设计和制造的)，其是能够调谐和转录高达24个电视频道的卫星电视接收器系统，并且其调谐和解调MPEG-2传输流，以便通过例如QAM调制器设备或网际协议(IP)数据分发系统(如IPTV系统)在环境中进一步分发。
Figure BDA0000483070680000021
COM1000对于具有多个电视的环境(如酒店、体育酒吧等)是理想的。
Figure BDA0000483070680000022
COM1000包括QAM调制器卡或板，其接收解调出的MPEG-2传输流用于进一步分发。该卡被表示为QAM24调制器，并且它从以太网端口接收MPEG-2传输分组，然后将该MPEG-2传输分组调制在12个载波频率之一上。每个输入流导致一个输出QAM调制频道(如，有线电视频道50-1)。然而，在不使用每个电视各自的遥控器来控制内容的情况下，目前的内容分发系统不允许各个接收器在每台电视上播放单独的内容。
需要设计一种系统，其允许在具有多个电视的环境下独立地播放和控制内容，而无需使用各个电视的遥控器。现有技术迄今尚未满足这样的需求。
发明内容
本发明的内容分发系统允许将多个电视节目和频道输出给环境中的多个电视机中，从而消除了使用遥控器来改变频道的要求，并且消除了潜在的对邻近电视机的干扰。本发明允许调制器动态地重复频道的输出，从而允许多个电视机均能够静态地调谐到固定频道。然后，调制器能够复制输出，使得单个输入MPEG-2传输流能够向所需电视机中的每个电视机送出多个频道和子频道。
为了实现这些结果，提供了根据本发明的系统和方法。用于显示内容的系统包括：接收器，用于从源接收数据，以及输出其中具有数据分组的传输流；调制器，其将所述传输流调制在频率上，以产生多个输出频道，所述多个输出频道可被静态调谐到相应的多个固定频道，以允许不同的输出被不同的设备接收；缓冲器，用于响应于直接存储器访问请求来接收所述数据分组；以及处理器，用于创建针对响应于所述直接存储器访问请求接收到的一组传输分组的描述符，并且指示所述内容将被静态调谐到所述固定频道中的哪个频道以便输出给所述设备之一。
根据本发明的显示内容的方法包括以下步骤：拷贝从媒体接收到的分组化的数据，并且确定所述分组化的数据是否出现在数据传输请求的列表上；当确定已经拷贝的数据分组不对应于当前数据传输请求时，向所述列表添加数据传输请求，以创建更新的数据传输列表；以及根据所述更新的数据传输列表来转发所述数据分组，以供显示。
通过结合附图来阅读下面的对本发明的优选实施例的详细描述，将最佳地理解本发明，下面首先简要描述附图。
附图说明
图1是根据本发明的内容分发系统的框图。
图2是根据本发明的利用创造性的DMA处理的内容分发系统和调制器的优选实施例的框图。
图3是根据本发明提供的优选方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图，在附图中类似的附图标记指代类似的单元，在图1中，在10处示出了根据本发明的内容分发系统的优选实施例。卫星下载信号20，该信号20被输入到接收器30，接收器30解调该信号并产生MPEG-2传输流40，MPEG-2传输流40具有分组(优选为用户数据报协议(UDP)分组)，所述分组包含要分发到环境的数据和视频节目。优选地，通过以太网链路50将MPEG-2传输流40传输给QAM调制器60，QAM调制器60根据本发明的原理来调制MPEG-2传输流50。尽管本发明的优选实施例利用QAM调制器和MPEG-2传输流，但是本领域技术人员应该理解：其他种类的调制器同样也是可用的，并且许多不同类型的传输协议也是可用的。因此，VSB调制器、QPSK调制器、OFDM调制器以及它们的等价都被本发明涵盖。而且，IP信令传输流、DVB传输流、MPEG-4传输流、ARIB传输流以及它们的等价也被本发明涵盖。
优选地，QAM调制器60将MPEG-2传输流40调制在12个载波频率之一上。每个输入流40得到输出QAM调制频道，该输出QAM调制频道通过同轴电缆70输出并且使用分路器80进行分路。以这种方式，QAM调制器60允许动态复制输出频道，使得每个电视90可被静态调谐到固定的频道，如频道50-1、50-2、50-3等等，从而不需要针对每个频道各自利用单独的遥控器来进行调谐，并且允许不同的节目在不同的电视机90上播放，而不干扰附近的正使用遥控器进行调谐以提供所期望的不同节目的其他电视机。可选地，提供PC Web浏览器100，其与接收器30交互，用于控制实现这些结果所需的数据编程以及提供用于执行内容分发系统10的功能的其他功能。
参考图2，QAM调制器60支持12个QAM流150，其中每个QAM流具有多达12个视频频道。每个视频频道140可以具有20Mbps的比特率以及必须被缓冲的高达500ms的抖动。如果将单独的FIFO用于每个频道，存储缓冲器要求是：144个频道*20Mbps*0.5秒/每字节8比特=180MB字节的缓冲存储器。然而，应当认识到，分布式系统通常具有有限的缓冲器，并且因此仅具有有限的存储器容量。示例COM100系统仅具有64MB的DDR存储器。针对每个频道使用单独的FIFO还要求将每个传输分组拷贝到FIFO中以及然后再拷贝出FIFO。
为了克服这些问题，本创造性系统10采用了新的缓冲模型，其减少了缓冲所需的存储器量，并减少了移动传输分组所需的CPU负载。当在调制器60的输入端口处接收以太网分组时，由以太网直接存储器访问(DMA)120自动地将以太网分组放置进单个循环缓冲器110。然而，将传输分组留在公共循环缓冲器110中，而不是基于视频频道将传输分组拷贝进不同的FIFO。针对UDP分组中的每组传输分组来创建描述符155。该描述符指示传输分组在公共循环缓冲器110中的存储器位置160和字节数。
替代立即将传输分组移动到FIFO中，将该描述符放置在链表130中。这允许将公共循环缓冲器110用作所有频道140的抖动缓冲器。由于QAM256流的最大数据速率为38.8Mbps，缓冲存储器的要求是：12个Qam流*38.8Mbps/Qam流*0.5秒/每字节8比特=29.1MB的DDR存储器。由于不需要将分组拷贝到每个频道的单独FIFO中，该解决方案还降低了传输分组必须被拷贝的次数。
向QAM调制器60提供复制频道的能力允许单个MPEG-2传输分组出现在多个QAM频率上，并且还允许将多个子频道静态调谐到每个电视90上的固定的数字有线频道。然后可以命令COM24接收器30调谐到DirecTV频道(如果例如DirecTV是服务提供商，但是也可以访问其他提供商)，并且向QAM调制器60输出IP封装的MPEG-2传输流。
QAM调制器60的输入40是单节目传输流(SPTS)，但是QAM调制器60的输出是QAM调制的多节目传输流(MPTS)。这需要针对每个频道进行PID重新映射并且创建唯一节目映射表(PMT)，以定义每个频道的PID。QAM调制器的输入UDP端口直接控制输出哪个QAM频道和子频道。
复制输入频道需要：修改每个不同输出的分组PID，以及创建不同的PMT。优选地，使用DMA将分组传输给QAM调制块。在DMA完成之后，然后针对另一DMA向不同的QAM调制块调度该分组，犹如该分组也是在不同UDP端口上从以太网连接器接收的那样。这允许分组在链表130中从一个UDP输入端口“链接”到下一个UDP输入端口，直到输入频道已被复制所需的次数。
系统10由此实现了以下处理：该处理允许多个电视接收器均被静态设置，使得不需要使用遥控器来改变每个电视的节目。为了实现该结果并且实施图2的DMA传输，首先通过使用接收DMA引擎从以太网MAC读取包含MPEG-2传输分组在内的UDP分组，以将以太网分组复制到循环缓冲器110中的主存储器。然后，CPU分析目的地UDP端口号，以向正确的待处理DMA请求的列表130添加新条目。针对每个QAM载波150(多达12个)的每个子频道140(多达12个)存在一个待处理DMA请求的链表130，总共144个可能的待处理DMA链表。DMA引擎使用待处理DMA请求链表130(其存储在RAM块中)。待处理DMA请求将分组放进循环缓冲器FIFO135中。然后，在137处，由QAM调制器60读取FIFO135中的数据，并且将该数据发送给A/D转换器139，以便最终输出给内容接收设备(例如电视)。尽管在优选实施例中使用了FIFO和循环缓冲器，本领域技术人员应该理解，在本创造性系统中可以使用适于存储DMA请求的任何类型的缓冲存储器。
然后，完成所有完整的DMA请求并且以太网分组的大小被记住，同时保持跟踪循环缓冲器中存在多少个分组的计数器递增。然后从130中取出新DMA请求，并且启动该新DMA请求。在优选实施例中，链表130中包含指向最终需要被DMA但是还没有调度DMA的分组的描述符。此外，存在已经启动但是还没有完成DMA硬件的DMA请求的单独列表(图2中未示出)。
参考图3，根据本发明的用于分配静态频道或子频道的优选方法开始于步骤170。在步骤180中，从媒体源(例如以太网端口50)读取数据分组，但是应该认识到，可以使用其他数据源，如互联网、可下载的媒体、DVD光盘、蓝光光盘、或分组化数据的其他来源。此外，还应该理解，根据本发明不仅仅是可以调制和输出视频节目和内容，还可以调制和输出其他内容。数据程序、游戏、计算机程序、音频频道、无线通信都是根据本发明可以调制和输出的内容类型。而且，除了视频显示器之外的许多不同类型的设备可以接收内容。例如，音频接收器、计算机、网络设备、分布式网络和其它设备和系统也可以接收根据本发明创建的输出调制信号。
在步骤190，数据分组被复制到存储器中，该存储器优选地是循环缓冲存储器110。在步骤200，读取所接收的UDP分组的目的地UDP端口号，以确定输出QAM索引并且插入待处理DMA请求中。在步骤210，访问待处理DMA请求的列表，随后在步骤220中确定待处理DMA请求的链表是否为空。如果为空，则在步骤230中该方法停止。
然而，如果在步骤220中确定存在当前DMA请求，则在步骤240中，在先DMA请求必须被完成，并且将与当前DMA请求关联的数据分组DMA传输到附着到QAM调制器的FIFO135。在步骤250中，如果正在复制当前频道，则将附加的DMA请求作为新的DMA请求添加到待处理的DMA请求的链表130中，并且该方法在步骤230停止。类似地，从QAM调制器60输出与根据该链表存储的每个DMA请求相关联的分组。
本领域技术人员还应该理解，QAM调制器60包括中央处理单元(CPU)，其适于执行本文所教导的用于完成本发明的优选实施例的必要步骤，以及其他必要的数据处理和步骤。当执行这些必要步骤时，CPU担当专门编程用于执行这些步骤和功能的专用计算机。
QAM调制器60的CPU(优选Nios II CPU)分析循环缓冲器110中的下一个以太网分组以确定分组类型，并且通过分析目的地UDP端口号将MPEG-2传输分组放进到正确的链表130中。具有端口0x200-0x2ff的UDP分组被用于控制QAM调制器60的边缘QAM和查询其状态。
具有端口“Qam索引*16+频道索引”的UDP分组包含188个字节长的MPEG-2传输分组。在每个UDP分组中存在多达七个MPEG-2传输分组。将MPEG-2传输分组放置在链表130中。12个QAM流中的每个流包含12个频道构成的阵列。每个频道都具有MPEG-2分组的链表。存在关于哪个QAM流具有待处理的分组的位图(12比特整数)。在QAM流内，存在关于哪个频道具有待处理分组的位图。
Nios II CPU查看哪些FIFO具有可用空间以及哪些链表具有数据，然后调度DMA请求。存在关于哪些FIFO具有可用空间的位图(12比特整数)。在再次分析第一QAM流之前，向每个QAM流给予调度DMA的机会，以及在QAM流内，在再次分析第一频道之前，向每个频道给予调度DMA的机会。对QAM流和频道的循环防止一个QAM流或频道使得其他频道的数据发生延迟。然后，DMA请求进入待处理DMA请求的链表。
在又一优选实施例中，PC100可以发送命令给COM24接收器30，COM24接收器30然后将命令发送给QAM调制器60，或者PC100可以直接将命令发送给QAM调制器60以动态改变复制QAM调制器正在接收的哪些MPEG-2传输流，并动态地改变所希望的目的地QAM载波和子频道。单个输入频道可被复制多次，使得单个MPEG2传输流可被复制多达23次，使得24个不同的电视(每个电视静态调谐到不同的虚拟频道)将全部显示相同的视频内容。例如，如果体育酒吧具有六个调谐器/接收器但是具有24个电视，则QAM调制器可以像交换矩阵那样动作，以控制将哪个输入MPEG-2传输流发送给哪个输出虚拟频道，使得每个电视机可以静态调谐到固定频道。
由此，本发明的内容分发系统允许将多个电视节目和频道输出到环境中的多个电视机，从而不再需要使用遥控器来改变频道，并且消除了潜在的对相邻电视机的干扰。使用本创造性QAM调制器和DMA处理，本发明允许调制器动态地复制频道的输出，从而允许将多个电视机静态地调整到固定频道。然后，调制器可以复制输出，使得单个输入MPEG-2传输流可以向所需电视机中的每个电视机送出多个频道和子频道。
因此已经描述了根据本发明的内容分发系统的某些优选实施例。尽管已经描述和公开了优选实施例，但是本领域技术人员应该明白，在本发明精神和范围内可以做出修改。所附权利要求旨在覆盖所有这样的修改。

Claims (20)

1.一种调制器，包括：
输入，用于接收与内容对应的数据分组；
缓冲器，用于响应于直接存储器访问请求来存储所述数据分组；
描述符模块，用于针对在所述缓冲器中存储的分组来创建描述符，所述描述符指示每个分组在所述缓冲器中的位置以及每个分组在所述缓冲器中的长度；
存储器，用于在列表中存储由所述模块针对所述缓冲器中的每个分组所创建的描述符；以及
输出，用于输出由所述描述符来识别的分组，以进一步使用所述内容。
2.根据权利要求1所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：拷贝块，用于向所述缓冲器拷贝所述数据分组，以及用于确定所述数据分组是否出现在所述存储器中的所述列表上。
3.根据权利要求2所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：数据传输块，用于当已经确定所述拷贝块已经拷贝的数据分组不对应于当前数据传输请求时，向所述列表添加数据传输请求，以及用于创建已更新的数据传输列表。
4.根据权利要求3所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：转发模块，用于根据所述已更新的数据传输列表来转发所述数据分组，以用于输出。
5.一种显示内容的方法，包括以下步骤：
拷贝从媒体接收到的分组化的数据，以及确定所述分组化的数据是否出现在数据传输请求的列表上；
当确定已经拷贝的数据分组不对应于当前数据传输请求时，向所述列表添加数据传输请求，以创建已更新的数据传输列表；以及
根据所述已更新的数据传输列表来转发所述数据分组，以用于输出。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：针对从所述媒体接收到的数据分组中的每个数据分组来创建描述符，以描述每个接收到的数据分组的长度和位置。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：在所述列表上存储与每个数据分组相对应的每个描述符。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述添加步骤还包括以下步骤：向所述列表添加新的描述符，以创建已更新的列表。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：根据所述已更新的列表来转发所述数据分组，供进一步使用。
10.一种用于显示内容的系统，包括：
接收器，用于从源接收数据，以及输出其中具有数据分组的传输流；
调制器，将所述传输流调制在频率上，以产生多个输出频道，所述多个输出频道能够被静态调谐到相应的多个固定频道，以允许不同的输出被不同的设备所接收；
缓冲器，用于响应于直接存储器访问请求来接收所述数据分组；以及
处理器，用于针对响应于所述直接存储器访问请求所接收的传输分组的组来创建描述符，并且指示所述内容将被静态调谐到所述固定频道中的哪个固定频道，以向所述设备之一输出。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述调制器包括：
输入，用于接收与内容对应的数据分组；
缓冲器，用于响应于直接存储器访问请求来存储所述数据分组；
描述符模块，用于针对在所述缓冲器中存储的分组来创建描述符，所述描述符指示每个分组在所述缓冲器中的位置以及每个分组在所述缓冲器中的长度；
存储器，用于在列表中存储由所述模块针对所述缓冲器中的每个分组所创建的描述符；以及
输出，用于输出由所述描述符来识别的分组，以进一步使用所述内容。
12.根据权利要求11所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：拷贝块，用于向所述缓冲器拷贝所述数据分组，以及用于确定所述数据分组是否出现在所述存储器中的所述列表上。
13.根据权利要求12所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：数据传输块，用于当已经确定所述拷贝块已经拷贝的数据分组不对应于当前数据传输请求时，向所述列表添加数据传输请求，以及用于创建已更新的数据传输列表。
14.根据权利要求13所述的调制器，其中，所述描述符模块包括：转发模块，用于根据所述已更新的数据传输列表来转发所述数据分组，以用于输出。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述输出包括：多个存储器单元，用于存储与所述数据分组对应的描述符，使得所述数据分组和所述描述符能被转发给输出设备，使得所述输出设备能够静态地接收所述数据分组。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括：分路器，其与调制器通信，用于将所述数据分组分路到多个子频道中。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述分路器将所述数据分组分路到多个子频道，能够向内容设备静态地输出所述多个子频道中的每一个子频道。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，分路器将所述数据分组分路到十二个子频道中。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述调制器包括正交幅度调制器。
20.根据权利要求20所述的系统，其中，所述数据分组包括视频数据分组。
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