CN1173516C - 用于传送灵活的多路复用信号的传输系统 - Google Patents

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Abstract

在MPEG-2传输系统中，多个节目(其中每个包括多个基本流)被多路复用器(8)复用为传送流。传送流被发射装置(10)经过传输媒介(16)发射到接收机(18)。在接收机(18)，信号被接收装置(12)解调，并被解复用装置(14)解复用。为了能找到组成一个节目的不同的基本流，要使用几个表。这种可随时间而改变的表被存在于传送流中的信息所更新。这些表由版本号识别以能够区分它们的不同版本。版本号不必是连续号码。在现有技术中，传输系统的过滤必须在所有可能的版本号上执行以发现表的更新。在根据本发明的传输系统中，过滤只需通过选择与以前版本号不同的部分来执行。

Description

用于传送灵活的多路复用信号的传输系统
本发明涉及用于从发射机传送多路复用信号到接收机的传输系统，该多路复用信号包括至少一个载有关于多路复用信号信息的信息区段，接收机包括用于估算该信息区段的估算装置。该估算装置被安排来用于选择带有与预定的符号值序列相对应的符号值的信息区段，接收机进一步包括处理装置，用于根据存在于被选择的信息区段中的信息去处理多路复用信号。
本发明还涉及与这样一个传输系统一起使用的接收机、解码器、传输方法、接收方法和解码方法。
根据上面的序言的传输系统在MPEG-2，DVB，JSAT传送解复用器，初级技术手册(由LSI Logic出版，文件号DB14-000007，Draft30-7-1996，pp.4-12-4-15.)中是已知的。
正在或已经标准化的数字广播系统是基于所谓MPEG-2传送流的。MPEG-2传送流提供以一种非常灵活的方法传送数字视频信号和其它信号(例如相关的音频或与其有关的数据信号)的可能性。MPEG-2传送流是基于188字节的传送分组的，它载有多个所谓基本流。每个基本流由所谓分组ID(PID)识别。这个基本流可以是(被编码的)视频流、音频流、及诸如条件接入或电子节目指南(EPG)功能所需的相关数据信号。
节目和相应基本流之间的关系由多个表定义。首先是节目映射表(PMT)，其中存储着传送流中的每个节目和相关音频和视频信号的PID之间的关系。其次是节目联系表(PAT)，其中存储由传送流传送的节目的序号。另外，PAT为每个节目提供载有其节目映射表各个项的基本流PID。最后，是条件接入表(Conditional access table)(CAT)，它保持着可被使用的条件系统的不同类型，和条件接入PID、表的ID以及与其有关的表的ID的组合之间的关系。
这些表存储于接收机中，由信息区段中承载的信息所初始化和更新。这些信息区段也用一个PID来识别，用于PAT的PID是“00”，用于CAT的PID是“10”，用于PMT的PID存放在PAT中的相应于将被实际解码的节目的位置上。
当编号为i的节目要被解码时，必须从传送流中重建PMT表。解码器从节目联系表中读取节目序号i的PID。利用该PID，PMT的所有元素从传送流中被读取，利用这些元素建立完整的PMT。如果PMT被建立，解复用器就可以找到多路复用信号中的基本流。
有时在多路复用信号的传输期间，由于该多路复用信号的改变，PMT必须被更新。这可能由节目和/或基本流的增加所引起。这个变化由节目联系表中的项的被改变的版本号指示。为了能够发现版本号已经改变的PAT项，接收机必须执行过滤操作来区分所有可能的版本号。由于为PAT的版本号保留了5个比特，所以可能有32个不同的版本号。对每个PAT项，这需要32个过滤操作，这导致了大量的计算。
根据本发明的传输系统的目的是提供根据前面序言能减少估算量的一种传输系统。
因此，本发明的特征在于该估算装置被安排用于选择具有一些不同符号值的信息区段，这些符号值与另外的预定序列的符号值不同。
通过只选择(过滤)具有改变了的符号值(例如版本号)的信息区段，就可能检测到由信息区段(例如PAT)所承载的信息更新的发生，而不用对所有可能的符号值(例如版本号)进行过滤。这大大减少了计算量。可以看到，本发明的范围不限于上面的例子，本发明可用于每一种其中的多路复用信号组成的变动需要传送给接收机的传输系统。
本发明的一个实施例是：信息区段被安排用于识别与条件接入消息相对应的符号序列，并且处理装置被安排用于当该字符串不同于与该条件接入消息相对应的以前的字符串时，就改变条件接入消息的值。在条件接入的系统中，经常把一个变化的控制字按固定间隔传送，在接收机中，接收信号使用下一个条件接入控制字的期望值来进行滤除，为了得到下一个条件接入控制字的期望值，接收机包括一个状态机，它存储与该状态机的状态有关的条件接入控制字。如果状态机在传输开始时需要被初始化，则第一个条件接入控制字被接收，并且通过存储于接收机中的表，状态机的相应状态就可以找到。接下来促使状态机进入相应于接收到的条件接入控制字的状态。可能发生这种情况，即当需要让状态机初始化时却收到了下一个条件接入控制字，这会导致状态机的错误状态。通过只过滤具有不同于以前值的条件接收控制字，可以完全免去状态机从而大大增加系统可靠性。
本发明现在将参考附图来进行说明，附图为：
图1，根据本发明的传输系统。
图2，根据本发明传输系统中的解复用器的实施例。
图3，实现根据图2的区段过滤器30、33、34、和37的可编程处理器的流程图。
图4，用于根据图1的传输系统中的条件接入系统。
图5，实现根据图5的区段过滤器62的可编程控制器的流程图。
在根据图1的传输系统中，数字视频信号被加到发射机2中的视频编码器4的输入端。数字音频信号被加到发射机2中的音频编码器6的输入端。视频编码器4的输出和音频编码器6的输出连接到复用器8的相应输入端。数据信号加到复用器8的另一个输入端。
复用器8的输出连接到传输装置10的输入端上。传输装置10的输出连接到发射机2的输出端上。发射机2的输出经过传输媒介16连接到接收机18上。
接收机18的输入连接到接收装置12的输入端上。接收装置12的输出连接到解复用器14的输入端上。解复用器14的第一个输出连接到视频解码器20的输入端上。解复用器14的第二个输出连接到音频解码器24的输入端上。解复用器14的第三个输出连接到时钟校正电路22的输入端上。定时校正电路22的第一个输出连接到视频解码器20的定时输入端上。定时校正电路22的第二个输出连接到音频解码器24的定时输入端上。在视频解码器20和音频解码器24的输出端上可以得到被解码的视频和音频信号。
在附图的说明中，假设音频和视频信号根据MOEG-2标准被编码。进一步假设被编码的音频和视频信号根据MPEG-2传送流被多路复用。
在视频编码器4中，输入的视频信号被编码以产生代表(被压缩的)视频信号的基本流。如果使用分级编码，一个视频信号可以被多于一个的基本流所代表。在音频编码器6中输入的音频信号被编码以产生一个或多个基本流。音频信号可以被一个基本流所代表，或者，在多语传输情况或传输多个说话者音频信号的情况下，被一个或多个基本流所代表。被编码的音频和视频信号被多路复用器8复用为MPEG-2传送流。数据信号(例如代表传真信息或其它涉及数据信号的节目)也被复用到MPEG-2传送流中。
多路复用器8的输出信号被传输装置10变换成适于经传输媒介16传输的信号。被传输装置10执行的这些操作包括用纠错码对输入信号编码，和根据合适的调制方法调制被编码的输入信号。这样的传输装置的一个例子在数字视频广播标准(DVB)中有所描述。
在接收机18中从传输媒介16接收的信号被接收装置12解调。被解调的信号被纠错解码器解码以得到基本无错的复用信号。这个复用信号被解复用器14通过利用载于信息区段中的信息进行解复用。
解复用器14输出的视频信号被视频解码器20解码为准备播放的视频信号。涉及视频信号的数据信号(例如子标题信号)可从解复用器14被传送到视频解码器20。
解复用器14输出的被编码的音频信号被音频解码器24解码。解复用器14输出的定时参考信号被变换成视频解码器20和音频解码器24的定时信号。这个定时信号用于确保节目的音频和视频信号之间的同步。另外由解复用器14提供的数据信号可以用于例如PC机提供因特网接入。
在根据图2的解复用器14中，其输入连接到标头处理器26的输入端上和选择器28的输入端上。标头处理器26的输出连接到选择器28的输入端上。选择器28的载有代表信息区段信号的第一个输出连接到在这里作为估算装置的区段过滤器30、区段过滤器34、区段过滤器33、以及区段过滤器37的输入端上。
载有表示区段序号的信号SECT.NO的区段过滤器30的第一个输出连接到PAT表存储器32的第一个输入上。载有表示PMT的一个项的PID的信号PMPID的区段过滤器30的第二个输出连接到PAT表存储器32的第二个输入端上。PAT表存储器32的输出连接到区段过滤器34的第二个输入端上。区段过滤器34的输出连接到PMT表存储器36的第一个输入端上。要选择的代表节目序号的信号PROGRAM NR加到PMT表存储器36的第二个输入。载有表示所选节目基本流PID的PAT表存储器36的输出连接到在这里作为流选择器38的处理装置的第一个输入端上。
选择器28的第二个输出连接到流选择器38的第二个输入上。在流选择器38的输出上可以得到代表所选节目的基本流。
标头处理器产生一个信号，它指明目前输入的分组是否代表信息区段(它可以是PSI区段或自定义区段)或是否代表其它类型的分组。在出现信息区段的情况下，分组(包括标头)传递到区段过滤器30、33、34和37。如果出现载有音频和视频有效负荷的PES分组，则该分组被传送到流选择器38。区段过滤器30选择所有这样的信息区段(PSI分组)：其中符号值，在此为PID值，等于符号的预定序列(PSI分组)，在此为0值。从这些分组中，代表PAT表区段的区段序号被提取出来并传送到PAT表存储器。节目序号和相应节目映射PID也传送到PAT表存储器32。
如果在PAT表存储器32中已经可以得到PAT表，就没有任何必要把接收节目联系区段传送到PAT表存储器。只有发生PAT表更新时，节目联系区段才需再传送到PAT表存储器32。PAT的更新可以由符号值的另外的预定序列的新值所检测到，此新值在此为由节目联系区段承载的版本号的新值。这个版本号并不总是在以前版本号上加一个增量的序号。
在根据现有技术的传输系统中，必须对每个可能的版本号执行过滤操作以检测载有PAT更新(区段)的节目联系区段的存在。因为在MPEG-2标准中可能有32个不同的版本号，就需要32个过滤操作。
在根据本发明的传输系统中，如果信息区段(节目联系区段)中的符号所代表的版本号不同于实际使用的PAT表的版本号，信息区段(的一部分)就被传送到PAT存储器。检测版本号不同于以前的版本号只需要一个过滤操作。这导致区段过滤器的计算复杂性大大减少。
节目联系区段被传送到PAT存储器32，直到这个表被完全更新。如果字段current-next-indicator指示要用的表是最近被传送的一个，PAT的更新就完成了。完成PAT的更新以后，当前有效表的版本号被调整到接收到的值。
对应于存在节目联系表存储器32中的节目的PMT区段的PID被传送到区段过滤器34。区段过滤器34用这个PID值选择从节目流中建立节目映射表所需的节目映射区段。节目映射区段载有关于把节目映射到基本流的信息。这意味着节目映射区段为传送流中的每个节目传送载有该节目的音频、视频和数据信号的基本流的PID值。被区段过滤器34选择的节目映射区段被传送到PMT存储器36。如前面关于PAT的叙述，PMT可以在节目的传输期间被更新。这个更新根据与更新PMT相同的发明思想来实施。
PMT表存储器36响应指明节目序号的控制信号而传送该节目所需的所有基本流的PID值。这些PID值存放于流选择器38中，它使用PID值从传送流中提取基本流。
用表来保持有规则地更新的信息的思想也可用于有关按条件接收系统和用于使用户能够控制基本流的所谓DSM-CC信息和所谓DVB-SI(业务)信息。条件接入区段的PID具有固定值“01”。条件接入区段带有基本流的PID值，在其中可找到每个所用条件接入系统的所谓EMM和ECM的条件接入字。与条件接入有关的区段的PID值存储于条件接入表(CAT)存储器35中。除了EMM和ECM字外，关于条件接入系统的附加信息也可以在这些条件接入区段中传送。
在图3的流程图中，被编号的指令具有以下意义：
编号  符号                 意义
40    BEGIN                程序开始，对所用变量初始化
42    READ TS_PID          传送流中的当前区段的PID被读出
44    READ SECT.HEAD       传送流中的当前区段的标头被读出
46    CHECK TS_PID AND     校验区段PID的值和区段标头中相关
      SECT.HEAD            字段是否满足过滤器要求。
48    UPDATE INFO？        校验表是否需要更新
50    INFO→TABLE          从被选区段读出的信息被传送到要被
                           更新的表中
52    UPDATE COMPLETE？    校验表是否已完全更新
54    SIGNAL→TABLE        更新的完成被通知给表存储器，处于活
      ADAPT VERSION        动状态的表的版本号被更新
56    END                  程序结束，控制被传送给呼叫处理
过滤程序从指令40开始，相关变量被初始化。在指令42当前可用信息区段的PID被读出。在指令44中当前可用信息区段的标头被读出。
在指令46中，根据本发明的过滤操作被执行。这是通过根据以下表达式计算Boolean值F而完成的。F＝(TS_PID＝SF_PID)&&(PosValue&PosMask＝SectionHeader&PosMask)&&(NegValue&NegMask≠SectionHeader&NegMask)
表达式的第一部分表示从传送流读出的PID区段的PID的比较。对于区段过滤器30，值SF_PID等于“00”。区段过滤器34对所有在PAT表存储器32中发现的SF_PID的值进行过滤，指明载有与不同节目相对应的基本流的PID值的区段的PID值。对区段过滤器33，SF_PID的值等于“01”，对于区段过滤器37，SF_PID值等于在DVB标准中描述的不同类型DVB-SI信息的PID值。
表达式的第二部分与由区段标头中的Pos值所指示的某些区段是否存在的检测有关。这个区段可以是例如由信息(PSI)区段或节目序号的标头的第一个字节所代表的表的ID，表的ID可用于区分由相同PID的信息区段所承载的不同表的信息。对于区段过滤器30，表的ID值等于“00”。对于区段过滤器34，表的ID值是“01”，对于区段过滤器33，表的ID等于“02”。在只需要选择表的ID值的情况下，PosMask的值等于“FF000000”。PosValue等于“00XXXXXXXXXXXXXX”，其中X表示对于区段过滤器30的随意值。对于区段过滤器33和34这些值分别是“01XXXXXXXXXXXXXX”和“02XXXXXXXXXXXXXX”。
表达式的第三部分与信息区段标头的给定字段中变化的检测有关。如前所述，这可以是表的版本号。在版本号的情况下，NegValue等于当前正使用的表的版本号。NegMask的值是“00000000003E0000”。
在指令48中，校验当前处理信息区段中的信息是否要传送到相应表中。这个校验通过比较F和逻辑值1来执行。如果F等于“0”，区段中信息不能送入表中，程序在指令56结束。如果F等于“1”，在指令50中，相关信息送入相应的表存储器中。
在指令52中，校验该表的更新是否完成。这可用例如累计已收到区段的序号并将这个值与区段标头中的字段last_section_numberd中的值再加1进行比较来检测。如果这两个值相等，就将其在指令54中通知表存储器，这使得在current_next_indicator从“0”变为“1”时可允许使用该表。另外，在指令54中变量NegValue被设置为等于最后收到的区段的版本号。
在根据图4的条件接入系统58(它可以被用于根据图1的传输系统中)，MPEG传送流加到解扰器60的输入端和区段过滤器62的第一个输入端。过滤器62的输出连接到智能卡64的第一个输入端。智能卡64的第一个输出连接到过滤器62的第二个输入上。智能卡64的第二个输出连接到解扰器60的第二个输入端上。控制信号加到智能卡64的第二个输入端。在解扰器60的输出端上，可得到被解扰的传送流。
解扰器被安排用于从其输入的加扰传送流中得到经解扰的传送流。为使能够解扰，从智能卡定期地传送控制字到解扰器。为了使未经授权而获得节目的难度增大，控制字不是固定的，而是由智能卡64从由传送流中提取的加密的随时间而变的控制信息中计算而得。过滤器62被安排用于从传送流中过滤和提取控制信息，并把它们传送到智能卡64中。控制信息由具有可从PMT存储器36(图2)中的条件接入描述字段中读出的PID的条件接入区段来传送。PID和任选的表的ID组成符号值的预定序列。
在DAVIC1.2说明书的第10部分所描述的传输系统中，区段过滤器使用一个状态机来决定下一个控制信息的期望值。这个状态机的一个问题是它的初始化。在现有技术的系统中，第一个可用的控制信息是从传送流中提取的。状态机的相应状态通过查找一个把控制信息映射到该状态的表来找到。然后状态机被促使进入所找到的状态。有可能在状态机被设置为正确状态之前下一个控制信息已经存在，导致状态机失去同步。根据本发明的发明思想，状态机可以完全省却，而过滤器62被安排用于传送所有不同于前一个的控制信息。在这个方案中，符号值的另外的预定序列由最近收到的控制消息的值组成。在这个方法中，过滤器62执行与状态机相同的过滤操作而没有初始化问题。
在根据图5的程序中，被编号的指令具有如下意义：
编号  符号                       意义
66    BEGIN                      程序开始，变量初始化
68    READ TS_PID                当前PSI区段的PID被读出
70    READ FILTER BYTES          要被过滤的字节从当前PSI区段
                                 读出
72    CHECK TS_PID AND FILTER    传送流PID和要被过滤的字节与
      BYTES                      参考值比较
74    CHANGED FILTER BYTES？     校验要被过滤的字节是否被改变
76    ADAPT PATTERN              要被过滤的字节的参考值被改写
78    INFO→SMART CARD           由当前PSI区段承载的信息被传
                                 送到智能卡64
80    END                        程序结束，控制被传送给呼叫程序
在根据图5的程序的指令66中程序启动，变量被初始化。在指令68中当前信息区段的PID被读出。在指令70中要被过滤的字节从当前信息区段中被读出。在指令72中PID值和被过滤字节(例如表的ID、表的ID扩展和专用条件接入消息)的值与相应的参考值比较。得到的结果是布尔值G。G的值根据下式得到：G＝(TS_PID＝CA_PID)&&(PosMask&PosValue＝PosMask&SectionHeader)&&(NegMask&FILTER_BYTES≠NegMask&PREVIOUS_FILTER BYTES)
对包含要被过滤的字节的信息区段的部分加上合适的屏蔽，就可从信息区段中找出过滤字节。在指令74中，计算出G的值。如果G等于0，表明在带有相应于CA_PID的PID的信息区段和相应于PosValue的标头上没有找到要被过滤的字节的变化，程序在指令80结束。否则，在指令76，要被过滤的字节的当前值就作为要被过滤的以前字节而被存储起来供以后使用。在指令78中，当前PSI区段的条件接入消息被传送到智能卡以作进一步处理。

Claims (8)

1.用于接收多路复用信号的接收机，该多路复用信号包括至少一个载有关于多路复用信号的信息的信息区段，接收机包括用于估算该信息区段的估算装置，该估算装置被安排来用于选择带有与预定的符号值序列相对应的符号值的信息区段，接收机进一步包括处理装置，用于根据存在于被选择的信息区段中的信息去处理多路复用信号，其特征在于，该估算装置被安排用于选择具有一些不同符号值的信息区段，这些符号值与另外的预定序列的符号值不同。
2.根据权利要求1的接收机，其特征在于，多路复用信号包括多个诸如视频流、数据流和数据信号的基本流，其每一个与一个由该多路信号承载的节目相关，接收机包括用于存储节目和多个基本流之间的对应关系的装置，并且处理装置被安排用来依照在信息区段中发现的信息来更新节目和多个基本流之间的对应关系。
3.根据权利要求1的接收机，其特征在于，该估算装置被安排来用于选择一些具有与另外的预定序列的符号值不同的符号值的信息区段，该另一预定序列的符号值包括以前接收的信息区段所承载的符号值。
4.一个传输系统，它包括一个用于发送一个多路复用信号的发射机和一个用于接收所述多路复用信号的接收机，该多路复用信号包括至少一个载有关于多路复用信号的信息的信息区段，所述接收机包括用于估算该信息区段的估算装置，该估算装置被安排来用于选择带有与预定的符号值序列相对应的符号值的信息区段，接收机进一步包括处理装置，用于根据存在于被选择的信息区段中的信息去处理多路复用信号，其特征在于，该估算装置被安排用于选择具有一些不同符号值的信息区段，这些符号值与另外的预定序列的符号值不同。
5.根据权利要求4的传输系统，其特征在于，多路复用信号包括多个诸如视频流、数据流和数据信号的基本流，其每一个与一个由该多路信号承载的节目相关，接收机包括用于存储节目和多个基本流之间的对应关系的装置，并且处理装置被安排用来依照在信息区段中发现的信息来更新节目和多个基本流之间的对应关系。
6.根据权利要求4的传输系统，其特征在于，该估算装置被安排来用于选择一些具有与另外的预定序列的符号值不同的符号值的信息区段，该另一预定序列的符号值包括以前接收的信息区段所承载的符号值。
7.用于对包括至少一个载有关于多路信号信息的信息区段的多路复用信号进行解复用的一种方法，该方法包括估算该信息区段，选择带有与预定的符号值序列相对应的符号值的信息区段，该方法进一步包括根据存在于所选信息区段中的信息去处理多路信号，其特征在于，该方法包括选择具有一些不同符号值的信息区段，这些符号值与另外的预定序列的符号值不同。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，多路复用信号包括多个基本流，其每一个与由该多路信号承载的一个节目相关，该方法包括存储节目和多个基本流之间的对应关系，并根据在信息区段中发现的信息去更新节目和多个基本流之间的对应关系。
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