JPH11308203A - クロック再生装置 - Google Patents

クロック再生装置

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JPH11308203A
JPH11308203A JP11536898A JP11536898A JPH11308203A JP H11308203 A JPH11308203 A JP H11308203A JP 11536898 A JP11536898 A JP 11536898A JP 11536898 A JP11536898 A JP 11536898A JP H11308203 A JPH11308203 A JP H11308203A
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恵一 白須賀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークジッタ吸収のために付加された
時間情報およびクロック再生のために付加された時間情
報を含むパケット信号を受信し、ネットワークジッタの
影響を与えずにクロック再生する簡単な信号受信装置を
得る。 【解決手段】 ソースパケットヘッダ除去/タイムスタ
ンプ抽出装置12でデータを後段のMPEG2 TS デマルチ
プレクサ7に転送した時点のサイクルタイマ5の示す値
と、ソースパケットヘッダ除去/タイムスタンプ抽出装
置12で抽出したタイムスタンプとの差の情報から、MP
EG2 TS デマルチプレクサ7で抽出したプログラムクロ
ックリファレンス(PCR )を補正する。この処理により
ネットワークジッタの影響をクロック再生ループ13,
7,11に及ぼさなくすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パケット信号受
信装置に設けられて、受信したパケットの復元に必要な
クロックを再生するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、例えばIEEE1394、ISO/IEC 1381
8-1,-2および3 、HD DIGITAL VCR CONFERENCE PART4 Sp
ecifications of MPEG DATA Transmission for Consume
r-UseDigital Interface に準拠した各装置で構成され
た従来の信号受信装置の構成を示すブロック図で、高速
シリアルバスIEEE1394バス上のMPEG2トランスポートス
トリームを受信するための装置である。
【0003】図において、1は高速転送帯域をもつがジ
ッタを含むIEEE1394バス、2はIEEE1394バス1上を伝送
されたパケットを受信するIEEE1394インターフェース、
3は受信したパケットのペイロードであるMPEG2トラン
スポートストリームを再構成するためにバッファリング
するためのFIFOメモリ、4は再構成したペイロードを後
段に出力するタイミングを示すタイムスタンプを抽出す
るタイムスタンプ抽出装置、5はローカルの24.576MHz
のクロックでカウントアップされるサイクルタイマで、
定期的にIEEE1394インターフェース2で検出する絶対時
間情報によりサイクルタイマ5が校正される。
【0004】6はタイムスタンプ抽出装置4で抽出した
タイムスタンプの値と、サイクルタイマ5の値が一致し
たタイミングをタイムスタンプ抽出装置4に通知する出
力タイミング制御装置、7はMPEG2トランスポートスト
リームデマルチプレクサ(以下、「MPEG2 TS デマルチ
プレクサ」という)で、27MHz のシステムクロックを再
生するためにMPEG2トランスポートストリーム中に含ま
れているプログラムクロックリファレンス(PCR)を抽
出する。
【0005】タイムスタンプ抽出装置4は出力タイミン
グ制御装置6からの転送通知を受信すると、再構成され
たMPEG2トランスポートストリームをMPEG2 TS デマルチ
プレクサ7に出力する。8はローカルカウンタで、クロ
ックリカバリされた27MHz のシステムクロックでインク
リメントされる。9はVCXO制御装置で、27MHz のシステ
ムクロックを再生するためにPCR とローカルカウンタ8
の値の情報をもとにVCXO10をコントロールし、クロッ
クリカバリを実現する。MPEG2のデータはMPEG2TS デマ
ルチプレクサ7からさらに後段のMPEG2 A/Vデコーダ1
1に転送される。
【0006】上記のシステムにおいて、出力タイミング
制御装置6で、タイムスタンプで指定されたタイミング
になったことを知らせる通知が来るまでタイムスタンプ
抽出装置4でペイロードをバッファリングしておくこと
で、IEEE1394バス上のジッタを吸収することができ、後
段の27MHz システムクロックの再生にジッタの影響をあ
たえることなく、正確にクロック再生がなされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の処
理では、出力タイミング制御装置がMPEG2 トランスポー
トストリームをMPEG2 TS デマルチプレクサに転送する
タイミングを通知する。そのタイミングの検出のため
に、サイクルタイマの値とタイムスタンプ抽出装置で抽
出したタイムスタンプの値を常に比較する処理が必要に
なる。この処理をソフトウエアで実現する場合、常に比
較演算をやり続けなければいけないので、この処理に要
する負荷が大きくなり、他のソフトウエア処理のパフォ
ーマンスに大きな影響を及ぼすことになる。
【0008】また、比較演算の結果が一致したとき、瞬
時にMPEG2 TS デマルチプレクサにデータを転送しなけ
れば27MHzのクロックリカバリに影響を及ぼすので、高
速なCPUが必要となる。他方、ハードウエアで出力タ
イミング制御装置を実現すると、余分な32bitの比較演
算回路が必要になる。さらにサイクルタイマの値がタイ
ムスタンプの値と等しくなるまでの期間、タイムスタン
プ抽出装置でデータを保持しておかなければならいた
め、余分なバッファが必要になる。
【0009】この発明は、上記のような課題の解決を目
的としてなされたもので、ソフトおよびハードウエアい
ずれで構成しても、簡単な構成で正確なクロック再生を
実行できるクロック再生装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るクロック
再生装置においては、ジッタが存在する伝送路を経由し
たパケット信号を受信する装置のクロック再生装置であ
って、上記パケットのペイロードを抽出する手段と、上
記パケットから上記伝送路の伝送路絶対時間情報を検出
する手段と、その伝送路絶対時間情報で定期的に時刻あ
わせがなされる絶対時刻計時手段と、上記ペイロードに
含まれるデータを正確に再生するために必要な上記ペイ
ロードに含まれるデータ転送基準時刻情報を抽出する手
段と、上記ペイロードに含まれるデータを正確に再生す
るためのクロックを再生するのに必要なクロック再生基
準時刻情報を抽出する手段と、上記ペイロードを上記ク
ロック再生基準時刻情報抽出手段に転送した絶対時刻を
検出する転送時刻検出手段と、上記転送時刻情報、上記
データ転送基準時刻情報および上記クロック再生基準時
刻情報から上記データを正確に再生するのに必要なクロ
ックを再生するための制御信号発生手段と、再生された
クロックでカウントアップされるローカル時刻計時手段
で構成されたものである。
【0011】また、制御信号発生手段において、転送時
刻検出手段からの転送時刻情報とデータ転送基準時刻情
報から、クロック再生基準時刻情報を補正することによ
り制御信号を発生するものである。
【0012】さらにまた、制御信号発生手段において、
転送時刻検出手段からの転送時刻情報とデータ転送基準
時刻情報から、ローカル時刻計時手段からのカウンタ値
を補正することにより制御信号を発生するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態1.通信システムは、送信装置と受信装置を
備えていて、送信装置からはMPEG2 トランスポートスト
リームをリアルタイムに高速で転送するために、IEEE13
94バス1を介して伝送する。このために図5に示す形式
で信号が送出されるようになっている。IEEE1394バス上
をMPEG2トランスポートストリームを送信する際に、ま
ずIEEE1394バス上のジッタを吸収するために受信側でそ
のパケットを受信側のMPEG2 TS デマルチプレクサにど
のタイミングで転送すべきかを指定するソースパケット
ヘッダ(SPH) と呼ばれるタイムスタンプをMPEG2トラン
スポートストリームの各パケットの先頭に付加し、ソー
スパケットを構成する。
【0014】さらにIEEE1394バスの帯域を有効に使用す
るために、このソースパケットを転送レートに応じて複
数個に分割し、ヘッダを付加してIEEE1394パケットを構
成する。さらにIEEE1394バス上には、125μs 毎にサ
イクルスタートパケットと呼ばれるバス上の絶対時間情
報を載せたパケットが送信される。またMPEG2トランス
ポートストリームは、図6のように1パケット188バ
イトで構成され、受信側で送信側のシステムクロックを
正しく再生できMPEG2ストリームを正しく再生できるよ
うにするために、プログラムクロックリファレンス(PC
R )を含んでいる。
【0015】図1はこの発明の実施の形態1である受信
装置を示すもので、図において、1はMPEG2トランスポ
ートストリームをペイロードとするIEEE1394入力パケッ
ト信号である。2はIEEE1394パケット構造からペイロー
ドを抽出するIEEE1394インターフェース、3はペイロー
ドである分割されたMPEG2トランスポートストリームを
再構成するためのFIFOメモリ、12はソースパケットヘ
ッダ除去/ タイムスタンプ抽出装置で、SPH を抽出除去
し、後段のMPEG2 TS デマルチプレクサにMPEG2トランス
ポートストリームを転送する。
【0016】7はMPEG2 TS デマルチプレクサで、PCR
を抽出してMPEG2 A/V デコーダ11へMPEG2ストリーム
を転送する。5はサイクルタイマで、IEEE1394インター
フェース2で検出したサイクルスタートパケットから絶
対時間情報により125μs毎に更正されるIEEE1394の
絶対時刻を計時する。13はサイクルタイマ、タイムス
タンプ保持装置で、ソースパケットヘッダ除去/タイム
スタンプ抽出装置12で抽出したSPH を保持し、さらに
ソースパケットヘッダ除去/タイムスタンプ抽出装置1
2からMPEG2 TS デマルチプレクサ7にMPEG2トランスポ
ートストリームを転送したときのサイクルタイマ値を保
持する。
【0017】8はクロック再生された27MHz のシステム
クロックでカウントされるクロック再生のためのローカ
ルカウンタ、10は27MHz のVCXO、9はVCXO10を制御
するVCXO制御装置、14はPCR 補正/差分計算装置で、
サイクルタイマ、タイムスタンプ保持装置13からの各
情報とMPEG2 TS デマルチプレクサ7から抽出したPCRよ
りPCR を補正し、ローカルカウンタ8のカウンタ値との
差分を求めてVCXO制御装置9に転送し、27MHzシステム
クロック再生のためのフェーズドロックループ(PLL)
を構成する。
【0018】ソースパケットヘッダ除去/タイムスタン
プ抽出装置12では、従来技術のようにMPEG2トランス
ポートストリームをSPHが表す時刻までバッファリング
せずに即、MPEG2 TS デマルチプレクサ7に転送する。
このためMPEG2 TS デマルチプレクサ7に入力されるMPE
G2トランスポートストリームには、1394バスを伝送して
きたことによるジッタが除去されず含まれている。この
ためMPEG2 TS デマルチプレクサ7で抽出されるPCR に
もジッタが含まれており、これをそのままリファレンス
としてクロックリカバリに使用すると、誤ったクロック
リカバリをしてしまうことになる。
【0019】そこで、このジッタを補償する手段が必要
となる。MPEG2 TS デマルチプレクサ7には、その前段
でジッタ吸収のための時間管理およびバッファリング処
理がされずにMPEG2トランスポートストリームが入力さ
れる。このため抽出したPCR値は、本来届くべき時刻よ
りも早めに抽出されることになる。
【0020】従来技術では図4のVCXO制御装置9におい
てローカルカウンタ値と抽出したPCRの値を比較し、そ
の差分値に応じて27MHzVCXO10が発生する周波数をコ
ントロールする。もし早めに抽出されたPCR をそのまま
従来技術と同じ処理をVCXO制御装置9で行うと、PCR 値
は、本来検出されるべきタイミングより早めに抽出され
ているので、ローカルカウンタ値と比べて大きな値にな
っているはずであるので、ローカルカウンタをインクリ
メントする27MHz クロック周波数が遅いと判断し、27MH
zVCXO10の出力周波数を上げる制御をしてしまうこと
になる。
【0021】しかし、実際は27MHzのシステムクロック
周波数が低かったわけでなく、バッファリングされずに
本来到着するタイミングより早めにMPEG2トランスポー
トストリームがMPEG2 TS デマルチプレクサ7に入力さ
れたのが原因である。この問題を補償するために、どれ
だけ早く抽出されてしまったかを図1のPCR補正/差分
計算装置14で計算し、その分の値だけPCR 値に加算し
てPCR値を補正することで対応できる。
【0022】この処理をPCR補正/差分計算装置14が
以下のようににPCR補正を行う。図2において、δは139
4バス上の最大遅延時間、ti は、188バイトのMPEG
トランスポートパケットに4バイトのタイムスタンプ
(Tstmpi=ti+δ) を付加し、192バイトのソースパ
ケットをIEEE1394バス上に送信する時刻、tcyciは受信
側で1トランスポートパケットが再構成されMPEGデマル
チプレクサに転送した時刻、tjiは1394バスによる伝送
ジッタとする。
【0023】PCR補正/差分計算装置14で下式に従っ
てジッタ量に応じたPCR 補正を行う。補正したPCRi値を
PCRcoriとし、PCRi値およびPCR補正/差分計算装置14
で補正したPCRcori値を時刻換算した値をそれぞれt
PCRi、tPCR_coriとし、以下の補正を行う。 tPCR_cori=tPCRi+tji ………………………(1) ここでtjiは図2より tjt=tcyci−ti ………………………(2) となる。Tstmpiは送信時刻tiに最大遅延時間δを加え
た値なので、 Tstmpi=ti+δ ………………………(3) となる。よって(2)式、(3)式より tjt=tcyci−(Tstmpi−δ) ………………………(4) となる。
【0024】PCR 補正/差分計算装置14では、時間的
に隣り合うPCR 値およびローカルカウンタ値のそれぞれ
の変化量ΔPCR、ΔLMの値を求め、VCXO制御装置9で
は、その誤差量に応じた制御電値を発生する。この計算
では、PCRの代わりに補正したPCR 値を用いる。そこで
ΔPCRcoriの時刻換算値、tPCR_coriを(1),(4)
を用いて求めると、 ΔtPCR_cori=tPCR_cori−tPCR_cori-1 ={tPCRi+tcyci−(Tstmpi−δ)} −{tPCRi-1+tcyci-1−(Tstmpi-1−δ)} =(tPCRi−tPCRi-1)+(tcyci−tcyci-1) −(Tstmpi −Tstmpi-1 ) =ΔtPCRi+Δtcyc−ΔTstmp …………(5) となる。
【0025】よって、PCR 補正/差分計算装置14で
は、(5)式のようにMPEG2 TS デマルチプレクサ7か
らのPCR値からΔPCRの時刻換算値ΔtPCRを、サイクル
タイマ、タイムスタンプ保持装置13からΔtcyc、Δ
stmpを計算し(5)式に代入してΔtPCR_coriを求
める。
【0026】さらにPCR補正/差分計算装置14でロー
カルカウンタ値と補正したPCR値との差分を求め、VCXO
制御装置9で(6)式に従いVCXOコントロール電圧V
ctrlを発生する。 Vctrl=G(ΔtPCR_cor−ΔtLMC i ) ………… (6) ここでGはゲイン、ΔtLMCはローカルカウンタ値の時
刻換算値である。(6)式に従って発生されるコントロ
ール電圧によって27MHzVCXO10は正確にシステムクロ
ックを再生することができる。
【0027】このような構成となっているからMPEG2 TS
デマルチプレクサ7へMPEG2トランスポートストリーム
を転送するタイミングを監視する必要がなく、従来技術
では必要だったSPHの値とサイクルタイマの値を逐次比
較する手段が必要ない。このためソフトウエアで構成し
た場合には、SPHとサイクルタイマ値を常時比較する処
理が不要となり、また高速なCPUが不要となる。一方
ハードウエアで構成した場合であっても、余分な比較演
算回路が不要となり、また余分なバッファも不要とな
る。
【0028】実施の形態2.図3では図1のPCR補正/
差分計算装置14の代わりにLMC 補正/差分計算装置1
5を使用した受信装置である。図3のソースパケットヘ
ッダ除去/タイムスタンプ抽出装置12では、従来技術
のようにMPEG2トランスポートストリームをSPH が表す
時刻までバッファリングせずに即、MPEG2 TS デマルチ
プレクサ7に転送する。このためMPEG2 TS デマルチプ
レクサ7に入力されるMPEG2トランスポートストリーム
には、1394バスを伝送してきたことによるジッタが除去
されず含まれている。このためMPEG2 TS デマルチプレ
クサ7で抽出されるPCRにもジッタが含まれており、こ
れをそのままリファレンスとしてクロックリカバリに使
用すると誤ったクロックリカバリをしてしまうことにな
る。
【0029】そこでこのジッタを補償する手段が必要と
なる。MPEG2 TS デマルチプレクサ7にはその前段でジ
ッタ吸収のための時間管理およびバッファリング処理が
されずにMPEG2 トランスポートストリームが入力され
る。このため抽出したPCR値は、本来届くべき時刻より
も早めに抽出されることになる。従来技術では図4のVC
XO制御装置9においてローカルカウンタ値と抽出したPC
R の値を比較し、その差分値に応じて27MHzVCXO10が
発生する周波数をコントロールする。
【0030】もし早めに抽出されたPCR をそのまま従来
技術と同じ処理をVCXO制御装置9で行うと、PCR値は、
本来検出されるべきタイミングより早めに抽出されてい
るので、ローカルカウンタ値と比べて大きな値になって
いるはずであるので、ローカルカウンタをインクリメン
トする27MHzクロック周波数が遅いと判断し、27MHzVCXO
10の出力周波数を上げる制御をしてしまうことにな
る。
【0031】しかし、実際は27MHzのシステムクロック
周波数が低かったわけでなく、バッファリングされずに
本来到着するタイミングより早めにMPEG2トランスポー
トストリームがMPEG2 TS デマルチプレクサ7に入力さ
れたのが原因である。この問題を補償するために、どれ
だけ早く抽出されてしまったかを図3のLMC補正/差分
計算装置15で計算し、その分の値だけローカルカウン
タ値を減算してローカルカウンタ値を補正することで対
応できる。
【0032】この処理をLMC補正/差分計算装置15が
以下のようにローカルカウンタ補正を行う。補正した時
刻計測カウンタ値の時刻換算した値をtLMCcori、タイ
ムスタンプ値を時刻換算した値をtstmpiとし以下の補
正を行う。 tLMCcori =tLMCi− tji …………………(7) となる。(7)式に(4)式を代入すると tLMCcori =tLMCi−tcyci−(Tstmp−δ) ……………(8) となる。
【0033】図3のLMC補正/差分計算装置15では時
間的に隣り合うPCR値およびローカルカウンタ値のそれ
ぞれの変化量ΔPCR 、ΔLMCの値の誤差を求め、VCXO制
御装置9では、その誤差量に応じた制御電圧を発生す
る。この計算では、LMCの代わりに補正したLMC値を用い
る。そこでΔtLMCcoriの時刻換算値、ΔtLMC_cori
(8)式を用いて求めると、 ΔtLMC_cori=tLMC_cori−tLMC_cori-1 ={tLMCi−tcyci+(Tstmpi−δ)} −{tLMCi-1−tcyci-1+(Tstmpi-1 −δ)} =(tLMCi−tLMCi-1)−(tcyci−tcyci-1) +(Tstmpi−Tstmpi-1) =ΔtLMCi−Δtcyc−ΔTstmp …………(9) となる。
【0034】よって、ローカルカウンタ値からΔLMCの
時刻換算値ΔtLMCを、図3のサイクルタイマ/タイム
スタンプ保持装置13からΔtcyc、ΔTstmpを計算し
上式に代入してΔtLMC_coriを求める。
【0035】さらにLMC補正/差分計算装置15でロー
カルカウンタ値と補正したPCR値との差分を求めVCXO制
御装置9で(10)式に従いVCXOコントロール電圧V
ctrlを発生する。 Vctrl=G(ΔtPCR−ΔtLMC_cori) ………… (10) ここでGはゲイン、ΔtLMCはローカルカウンタ値の時
刻換算値である。(10)式に従って発生されるコント
ロール電圧によって27MHzVCXO10は正確にシステムク
ロックを再生することができる。
【0036】このような構成となっているからMPEG2 TS
デマルチプレクサ7へMPEG2トランスポートストリーム
を転送するタイミングを監視する必要がなく、従来技術
では必要だったSPH の値とサイクルタイマの値を逐次比
較する手段が必要ない。このためソフトウエアで構成し
た場合には、SPHとサイクルタイマ値を常時比較する処
理が不要となり、また高速なCPUが不要となる。一方
ハードウエアで構成した場合であっても、余分な比較演
算回路が不要となり、また余分なバッファも不要とな
る。
【0037】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、MPEG2 TS デマルチプレクサへMPEG2 ト
ランスポートストリームを転送するタイミングを監視す
る必要がなく、従来技術では必要だったSPHの値とサイ
クルタイマの値を逐次比較する手段が必要ない。このた
めソフトウエアで構成した場合には、SPHとサイクルタ
イマ値を常時比較する処理が不要となり、また高速なCP
Uが不要となる。一方ハードウエアで構成した場合であ
っても、余分な比較演算回路が不要となり、また余分な
バッファも不要となる。このように簡単な構成でありな
がら正確にクロック再生を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示すブロック構成
図である。
【図2】 実施の形態1のMPEG2 トランスポートパケッ
トの送信受信方法の説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態2を示すブロック構成
図である。
【図4】 従来の信号受信装置の構成を示すブロック図
である。
【図5】 パケット信号受信装置に入力するMPEG2トラ
ンスポートストリームをペイロードとするIEEE1394パケ
ットの構成図である。
【図6】 MPEG2トランスポートパケットのフォーマッ
ト図である。
【符号の説明】
1 IEEE1394バス、2 IEEE1394インターフェース、3
FIFOメモリ、4 タイムスタンプ抽出装置、5 サイ
クルタイマ、6 出力タイミング制御装置、7MPEG2 TS
デマルチプレクサ、8 ローカルカウンタ、9 VCXO
制御装置、10 27MHzVCXO 、11 MPEG2 A/V デコー
ダ、12 ソースパケットヘッダ除去/タイムスタンプ
抽出装置、13 サイクルタイマ、タイムスタンプ保持
装置、14 PCR補正/差分計算装置、15 LMC補正/
差分計算装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジッタが存在する伝送路を経由したパケ
    ット信号を受信する装置のクロック再生装置であって、 上記パケットのペイロードを抽出する手段と、 上記パケットから上記伝送路の伝送路絶対時間情報を検
    出する手段と、 その伝送路絶対時間情報で定期的に時刻あわせがなされ
    る絶対時刻計時手段と、 上記ペイロードに含まれるデータを正確に再生するため
    に必要な上記ペイロードに含まれるデータ転送基準時刻
    情報を抽出する手段と、 上記ペイロードに含まれるデータを正確に再生するため
    のクロックを再生するのに必要なクロック再生基準時刻
    情報を抽出する手段と、 上記ペイロードを上記クロック再生基準時刻情報抽出手
    段に転送した絶対時刻を検出する転送時刻検出手段と、 上記転送時刻情報、上記データ転送基準時刻情報および
    上記クロック再生基準時刻情報から上記データを正確に
    再生するのに必要なクロックを再生するための制御信号
    発生手段と、 再生されたクロックでカウントアップされるローカル時
    刻計時手段で構成されたことを特徴とするクロック再生
    装置。
  2. 【請求項2】 制御信号発生手段において、転送時刻検
    出手段からの転送時刻情報とデータ転送基準時刻情報か
    ら、クロック再生基準時刻情報を補正することにより制
    御信号を発生することを特徴とする請求項1記載のクロ
    ック再生装置。
  3. 【請求項3】 制御信号発生手段において、転送時刻検
    出手段からの転送時刻情報とデータ転送基準時刻情報か
    ら、ローカル時刻計時手段からのカウンタ値を補正する
    ことにより制御信号を発生することを特徴とする請求項
    1記載のクロック再生装置。
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