KR101011350B1 - 수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법 및 이를위한 수신 장치 - Google Patents

수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법 및 이를위한 수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)을 위한 수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법에 관한 것이며, 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)은 송신 장치의 시스템 클록을 통해 동기화된 샘플링 주파수(fabtast)로의 샘플링에 의해 송신 장치에서 발생되며, 데이터 스트림의 샘플링 주파수(f'abtast)는 수신 장치에서 검출되고, 프로그램 클록 레퍼런스 카운터는 데이터 스트림의 샘플링 주파수로 동기화된다.
샘플링 주파수, 데이터 스트림, 동기화 유닛, 수신 장치

Description

수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법 및 이를 위한 수신 장치{Method for creating a system clock in a receiver device and corresponding receiver device}
본 발명은 디지털 데이터 스트림용 수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 데이터 스트림은 송신 장치에서 아날로그 신호(예컨대 오디오 또는 비디오)를 각각 하나의 샘플링 주파수로 샘플링함으로써 발생되거나 또는 디지털 데이터(예컨대 서브 타이틀)로서 제공된다.
디지털 멀티미디어 시스템에서, 예컨대 비디오 및 오디오 데이터와 데이터 채널 등과 같은 개별 데이터 스트림들은 상이한 샘플링률로 디지털화된다. 그 후 상응하는 디지털 데이터 스트림들은 공통의 클록 베이스를 갖지 않는다. 개별 데이터 스트림들의 전송 후, 이들을 수신 유닛 내에서 다시 동기화할 수 있기 위해서는, 개별 샘플링률을 위한 공통의 클록 베이스 및 개별 데이터 스트림들을 서로 정렬하기 위한 동기화점이 필요하다.
동화상 전문가 그룹 표준(Moving-Picture-Expert-Group-Standard;MPEG)에 의해, 비디오- 및 오디오 데이터 스트림용 코딩 기술 외에도, 각각의 패킷화된 기본 데이터 스트림들(PES)의 개별 데이터 패킷들을 추후에 식별해서 그들 간의 정확한 시간 관계로 나타내기 위해, 코딩된 데이터 스트림들을 패킷화하기 위한 구문적(syntactic) 및 의미적(semantic) 규칙이 규정되었다.
MPEG 표준은 예컨대 D Teichner의 방송 및 영화 기술의 MPEG-2-표준(제 48권, 4호, 1994, 페이지 155 - 163)에 설명되어 있다. 이 경우, MPEG 시스템은 코딩 및 디코딩을 위한 단독 타임 베이스 레퍼런스를 전제로 한다. 이를 위해 송신기 및 수신기에는 90kHz의 주파수에 기초한 카운터, 소위 프로그램 클록 레퍼런스 카운터(PCR)가 제공된다. 수신기에서 프로그램 클록 레퍼런스 카운터(PCR)의 실제 계수에 대한 데이터 패킷의 프레젠테이션 시점을 설명하기 위해, 소위 프레젠테이션 타임 스탬프(PTS)가 송신기 내의 90kHz 카운터로부터 유도되어 각각의 기본 데이터 패킷에 부가된다.
송신기의 시스템 클록(fsender)은 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 값의 연속 전송에 의해 수신기에 전송된다. 상기 시스템 클록은 시스템 주파수에 의해 직접 작동된다. 개별 데이터 스트림들(오디오, 비디오)을 상호 동기화하기 위해, 프로그램 클록 레퍼런스 카운터(PCR)가 필요하다. 이를 위해 시스템 클록(fsender)은 프로그램 클록 레퍼런스 카운터의 카운트 주파수로 분할되어 프로그램 클록 레퍼런스 카운터에 제공된다. 그 후 PCR 카운터의 계수는 PTS 형태의 숫자값으로서 PES의 개별 데이터 패킷에 삽입된다. 전송을 위해, 오디오, 비디오, 데이터 채널 등을 위한 상이한 PES 및 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 값들은 공통 데이터 스트림, 즉 트랜스포트 데이터 스트림으로 통합된다.
수신 장치 내에서 트랜스포트 스트림으로부터 재구성된, 상이한 개별 데이터 스트림을 동기화할 때의 문제점은, 전체 시스템 내의 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 값이 일정하게 지연되어 송신 장치로부터 수신 장치로 전달되어야 하는 것이다. 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 값 및 그것들의 시간 간격을 기초로, 수신 장치에서 송신기의 시스템 클록(fSender)을 재구성할 수 있다. 수신 장치의 상기 시스템 클록(STC)은 수신기측 STC 카운터(시스템-타임-클록)를 클록킹한다. 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 입력값과 STC 카운터의 계수 사이의 차이를 기초로, 시스템 클록(STC)의 주파수는 업데이트된다. 동시에 상기 시스템 클록(STC)은 다양한 데이터 스트림(오디오, 비디오, 데이터 채널)들을 위한 수신기측 샘플링 주파수(f'Audio, f'Video, f'Daten)를 생성하기 위해 사용된다. 이로써 상기 스트림들은 송신 장치의 상응하는 샘플링 주파수(fAudio, fVideo, fDaten)와 동일한 주파수를 갖는다.
개별 데이터 스트림들의 상호 동기화를 위해, 상기 데이터 스트림들은 그들의 PTS 플래그에 의해 시스템 클록 카운터(STC)의 공통 타임 베이스에 대해 정렬된다. 이 경우 데이터 스트림의 각각의 데이터들의 출력 시점은 시스템 클록 카운터를 이용하여 출력 버퍼로부터 그리고 개별 데이터 스트림을 위한 각각의 PTS 플래그로부터 별도로 결정된다.
송신기와 수신기 사이에서 시스템 주파수를 동기화할 때의 문제점은, 수신 장치 내에서 시스템 클록(STC)을 적절하게 다시 얻기 위해서는, 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 값이 일정하게 지연되어 송신 장치로부터 수신 장치로 전달되어야 하는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 시스템 클록 레퍼런스 카운터의 전송 없이 또한 이로써 시스템 클록의 생성 없이도, 수신 장치 내에서 디지털 데이터 스트림을 위한 STC 카운터를 생성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 전제부에 따른 방법에 있어서 본 발명에 따라,
- 수신 장치 내에서 데이터 스트림의 샘플링 주파수(f'abtast)를 검출하고,
- 데이터 스트림의 샘플링 주파수로 STC 카운터를 동기화함으로써 달성된다.
수신 장치의 STC 카운터가 하나의 데이터 스트림의 검출된 샘플링 주파수로 동기화됨으로써, 송신 장치의 고유의 시스템 클록이 회복될 필요 없이 모든 데이터 스트림들을 위한 하나의 공통 타임 베이스가 제공된다. 따라서, 종래의 방법과 달리, 수신 유닛의 STC 카운터는 회복된 샘플링 주파수에 의해 제어되고, 회복된 시스템 클록에 의해 제어되지 않는다.
이 경우, 수신 유닛의 STC 카운터의 증분은, 프로그램 클록 레퍼런스(PCR)의 주파수와 상응하는 데이터 스트림의 샘플링 주파수 간의 비율로부터 결정되도록 조정되어야 한다. 증분은 일정하게 조정될 수 있으며, 공칭 프로그램 클록 레퍼런스 (PCR)와 공칭 샘플링 주파수의 비율은 한 번만 계산되어 입력된다.
그러나 상기 증분은 반복적으로 업데이트될 수도 있다. 이를 위해서는, 프로그램 클록 레퍼런스를 식별하기 위한 기본 데이터 스트림 내의 현재 플래그와, 시스템 클록(STC)의 현재 카운터의 계수 사이의 차이가 계산되는 것이 바람직하다. 그리고 나서 시스템 클록(STC)의 증분은 각각 계산된 차이에 따라 보정된다.
오디오-, 비디오- 및 데이터 채널들과 같은 다수의 상이한 데이터 스트림을 처리하기 위해, 샘플링 주파수는 선택된 단 하나의 데이터 스트림으로부터 검출되며 상이한 데이터 스트림들은 공통의 STC 카운터에 의해 동기화된다.
상기 샘플링 주파수가 기본 데이터 스트림으로부터 검출되는 것이 특히 바람직하며, 상기 기본 데이터 스트림은 사용 가능한 데이터 스트림의 최대 샘플링 주파수를 갖는다. 오디오 비주얼 시스템에서 샘플링 주파수는 일반적으로 오디오 데이터 스트림으로부터 검출된다.
수신 장치의 다른 바람직한 실시예는 종속항에 기재된다.
도 1은 본 발명에 따른, 디지털 데이터 스트림용 수신 장치의 블록도.
도 2는 증분이 일정한 경우 시간에 대한 STC 카운터의 값을 도시한 그래프.
도 3은 증분이 보정된 경우 시간에 대한 STC 카운터의 값을 도시한 그래프.
도 4는 디지털 데이터 스트림을 위한 종래의 송신 장치의 블록도.
도 5는 디지털 데이터 스트림을 위한 종래의 수신 장치의 블록도.
본 발명은 하기에서 첨부된 도면에 의해 더 자세히 설명된다.
도 1은 디지털 데이터 스트림을 위한 본 발명에 따른 수신 장치를 블록도로서 도시한다. 예컨대 MPEG 표준에 따라 구성된 트랜스포트 데이터 스트림(T)을, 공지된 방식으로 상이한 데이터 내용을 위한 기본 데이터 스트림(E), 즉 비디오 기본 데이터 스트림(V-E)과 오디오 기본 데이터 스트림(A-E)으로 디멀티플렉스하고 디패킷화하기 위해, 수신 장치는 트랜스포트 스트림 디멀티플렉서 및 디패킷타이저(1)를 포함한다. 또한, 트랜스포트 데이터 스트림 디멀티플렉서 및 디패킷타이저(1)는 패킷화된 기본 데이터 스트림으로부터 프레젠테이션 타임 스탬프들(PTS)을 추출하기 위해 사용되며, 상기 프레젠테이션 타임 스탬프들에 의해 개별 데이터 패킷들은 적절한 시점에 공통의 STC 카운터에 의한 동기화를 통해 구성되어 디스플레이될 수 있다.
또한, 비디오 데이터 스트림(V-E)과 오디오 데이터 스트림(A-E)을 위한 공지된 디코더(2a, 2b)가 제공된다. 디코더(2a, 2b)의 출력부에는 비디오 원데이터(V-R)와 오디오 원데이터(A-R)가 제공될 수 있다. 비디오 원데이터(V-R)와 오디오 원데이터(A-R)는 각각 하나의 일시 메모리(3a, 3b) 내에 버퍼되며, 출력 제어 유닛(4)에 의해 STC 카운터와 PTS 비교를 통해 제어되어 각각 디지털 아날로그 컨버터(5a, 5b)에 제공되고, 상기 컨버터는 원데이터(V-R 및 A-R)에 대한 상응하는 샘플링 주파수(f'Video 및 f'Audio)로 클록킹된다. 클록킹은 한편으로 회복된 샘플링 주파수(f'Audio)를 이용하여 오디오에 대해, 다른 한편으로 샘플링 주파수(f'Video)를 이용하여 별도의 클록 소스(6)로 비디오에 대해 이루어진다. 비디오 데이터는 이어서 아날로그 데이터로서 모니터(7)에서 재생되고, 아날로그 오디오 데이터는 스피커(8)에서 재생된다.
STC 카운터를 생성하기 위해, 유닛(9)에서 공지된 방식으로 데이터 스트림들 중 하나, 즉 예컨대 오디오 기본 데이터 스트림(A-E)(f'Audio)의 샘플링 주파수(f'abtast)가 검출되어 STC 카운터(10)를 위한 클록으로서 사용된다. 카운팅 유닛(10)에서는 시작값(S)으로부터 프로그램 클록값이 카운트된다. 시작값(S), 예컨대 오디오 PTS 값의 로딩은 바람직하게는 각각 하나의 오디오 프레임의 시작시 로딩 신호(L)에 의해 이루어진다.
시스템 클록(STC)의 증분(SW)은 예컨대 일정한 분할기에 의해 조정된다. 상기 증분(SW)은 공칭 프로그램 클록 레퍼런스(PCR) 대 기본 데이터 스트림(E)의 공칭 샘플링 주파수(fAbtast)의 비율로부터 결정되며, 상기 기본 데이터 스트림은 STC 카운터의 증분에 사용된다.
MPEG에 기초한 시스템의 경우 오디오 데이터 스트림(A-E)의 샘플링 주파수는 예컨대 48kHz이며, 비디오 데이터 스트림(V-E)의 샘플링 주파수는 25Hz, 즉 초당 25 이미지이다. 시스템 클록(fSender)은 27MHz로 설정되므로, 이로부터 도출된 프로그램 클록 레퍼런스(PCR)는 분할기 비율 1 대 300을 기초로 90kHz로 규정된다. 동기화 유닛(10)의 증분(SW)은 오리지날-프로그램 클록 레퍼런스(PCR)와 샘플링 주파수의 비율, 즉 90kHz : 48kHz = 1.875에 상응한다. 상기 동기화 유닛은 소수 자리를 처리하기 위해, 정수 카운터가 아니라 바람직하게는 고정 소수점 카운터로서 실현된다.
시작값(S)은 원래 송신 유닛에서 시스템 클록 레퍼런스 플래그에 의해 정해지므로, STC 카운터도 수신 유닛에서 초기화되어야 한다. 이를 위해 PTS 플래그가 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)의 내부에서 사용되며, 상기 데이터 스트림의 샘플링 주파수는 동기화 유닛(10)의 카운터를 증분시키기 위해 사용된다. 부가적으로, 부정확하게 설정된 증분(SW)으로 인한 동기화 유닛(10)의 카운터의 "유출(running off)"을 방지하기 위해, 동기화 유닛(10)의 카운터는 PTS 플래그에 의해 규칙적으로 재보정(recalibrate)된다. 이는 바람직하게는 새로운 프레임의 출력이 시작되는 시점에, 즉 PTS 플래그를 저장하는 시간 간격에 따라 이루어진다.
고정 설정된 증분(SW)의 경우, 동기화 유닛(10)의 카운터는, 실제 샘플링 주파수(f'Abtast)와 공칭 샘플링 주파수(fAbtast) 사이의 편차로 인해서 유출되므로, 전술한 동기화 유닛(10)의 카운터의 재보정은 STC 카운터 계수의 스킵을 야기한다. 이는 도 2에 도시된다. 상기 도면에서 일점쇄선으로 도시된, STC 카운터의 이상적인 설정값은 시간이 지나면서 STC 카운터의 실제값과 차이가 난다. 증분(SW)이 정확하면, 실제값 그래프는 엄격하게 선형이 된다.
따라서, 도 3에서 시간에 대한 STC 카운터의 값이 그래프로 도시된 바와 같이, 동기화 유닛(10)의 카운터의 증분(SW)은 반복적으로 조정된다. 이를 위해 STC 카운터의 실제값과 일점 쇄선으로 도시된 STC 카운터의 설정값 사이의 차이가 연속적으로 계산되며, 증분(SW)은 오디오 프레임(N)의 처리 후 상기 차이에 따라 보정된다.
도 4는 디지털 데이터 스트림을 위한 종래의 송신 유닛의 블록도를 도시한다. 송신 유닛은 시스템 클록(fSender)을 발생시키기 위한 중앙 클록 제너레이터(11)를 포함한다. 시스템 클록 주파수(fSender)는 예컨대 MPEG-송신 장치에서 27MHz이다.
상기 시스템 클록(fSender)은 PCR 연장 카운터(17)에 의해 1 대 300의 비율로 분할된다. 1 대 300으로 분할된 신호는 PCR 카운터(13)를 제어한다. PCR 카운터와 PCR 연장 카운터는 함께 시스템 클록 레퍼런스 카운터를 형성한다. PCR 카운터(13)의 값은 프레젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 도출하기 위해서 인코더 및 패킷 타이저(16a, 16b)에 전송된다. 시스템 클록 레퍼런스 카운터는 트랜스포트 스트림 제너레이터(14)에 전송된다. 트랜스포트 스트림 제너레이터(14)에서는 패킷화된 비디오 및 오디오 기본 데이터 스트림(A-E 및 V-E)이 다중화되고, 시스템 클록 레퍼런스 카운터-플래그(PCR 및 PCR 연장)가 트랜스포트 스트림(T) 내로 삽입된다. 트랜스포트 스트림(T)의 상응하는 구조는 MPEG-표준에서 충분히 규정된다.
패킷화된 비디오 및 오디오 기본 데이터 스트림(A-E 및 V-E)을 발생시키기 위해 아날로그 비디오 신호(V) 및 오디오 신호(A)는 아날로그 소스(15)로부터, 아날로그 비디오 신호에 대해 규정된 샘플링률(fVideo)로 그리고 아날로그 오디오 신호에 대해 규정된 샘플링률(fAudio)로 각각 인코더와 패킷타이저(16a, 16b) 내에서 샘플링되고 압축되어 패킷화된다.
도 5는 종래의 수신 장치를 도시하며, 상기 장치는 트랜스포트 데이터 스트림 디멀티플렉서(1), 디코더, 디패킷타이저(2a, 2b), 및 데이터 스트림을 동기화하고 디스플레이하기 위한 출력 제어 유닛(18)을 포함한다.
이 경우 시스템 클록은 전환 유닛(19) 내에서 시스템 클록 레퍼런스 플래그(PCR)와 PCR 연장으로부터 회복되며 이로부터 시스템 주파수(f'System)가 회복되고, 상기 시스템 주파수는 송신기의 시스템 클록(fSystem)에 상응한다. 그러나 시스템 클록 레퍼런스 플래그는 연속하는 플래그들의 시간 간격이 상기 플래그들의 차이와 동일하도록 전체 시스템 내에서, 일정하게 지연되어 송신 유닛으로부터 수신 유닛으로 전달되어야 한다. 시스템이 시스템 클록 레퍼런스 플래그의 전달을 위한 일정한 엔드 투 엔드 딜레이(end-to-end delay)를 보장하지 않는 경우, 수신 장치는 더 이상 작동하지 않는다.

Claims (13)

  1. 디지털 데이터 스트림(E)용 수신 장치의 시스템 타임 클록(STC) 카운터를 발생시키기 위한 방법으로서, 데이터 스트림은 송신 장치에서 송신 장치의 시스템 클록에 의해 동기화된 각각의 샘플링 주파수(fAbtast)로 샘플링됨으로써 발생되는, 수신 장치의 시스템 타임 클록(STC) 카운터를 발생시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 데이터 스트림의 샘플링 주파수(f'Abtast)를 수신 장치에서 검출하고, 상기 STC 카운터를 상기 데이터 스트림의 샘플링 주파수로 동기화하고,
    상기 STC 카운터의 증분이 설정되고, 상기 증분은 프로그램 클록 레퍼런스(PCR)와 상기 샘플링 주파수(fAbtast)의 비율로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치의 시스템 타임 클록 카운터를 발생시키기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 증분은 공칭 샘플링 주파수(fAbtast)를 기초로 일정하게 설정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치의 시스템 타임 클록 카운터를 발생시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링 주파수의 검출을 위해 사용된, 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)의 현재 프레젠테이션 타임 스탬프(PTS)와 상기 STC 카운터의 현재 카운터 계수가 비교되고, 상기 비교 결과에 따라 상기 STC 카운터의 증분이 보정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치의 시스템 타임 클록 카운터를 발생시키기 위한 방법.
  5. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플링 주파수(f'Abtast)는 데이터 스트림으로부터 검출되며, 상기 데이터 스트림은 사용 가능한 데이터 스트림 의 최대 샘플링 주파수(fAbtast)를 갖는 것을 특징으로 하는 수신 장치의 시스템 타임 클록 카운터를 발생시키기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)은 동영상 전문가 그룹 표준(MPEG)에 따라 압축된 비디오 및 오디오 데이터 스트림인 것을 특징으로 하는 수신 장치의 시스템 타임 클록 카운터를 발생시키기 위한 방법.
  7. 패킷화된 기본 데이터 스트림(E) 내에서 트랜스포트 데이터 스트림(T)을 디멀티플렉스하기 위한, 그리고 STC 카운터의 초기화를 위해 프레젠테이션 타임 스탬프(PTS) 식별용 플래그들을 추출하기 위한 트랜스포트 데이터 스트림 디멀티플렉서(1), 데이터 스트림의 샘플링 주파수(f'Abtast)를 정확히 검출하기 위한 유닛(9), 및 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)으로부터 얻어진 데이터 스트림을 동기화하기 위한 출력 제어 유닛(18)을 구비한 수신 장치에 있어서,
    동기화 유닛(10) 내에서 상기 샘플링 주파수(f'Abtast)를 이용해서 상기 STC 카운터가 동기화되고,
    상기 동기화 유닛(10)은 상기 STC 카운터의 증분(SW)을 설정하도록 형성되며, 상기 증분(SW)은 프로그램 클록 레퍼런스(PCR)와 공칭 샘플링 주파수(fAbtast)의 비율로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 증분(SW)은 상기 공칭 샘플링 주파수(fAbtast)를 기초로 일정하게 설정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 동기화 유닛(10)은, 상기 샘플링 주파수의 검출을 위해 사용된, 상기 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)의 상기 현재 프레젠테이션 타임 스탬프(PTS)와 상기 STC 카운터의 현재 카운터 계수를 비교하도록 그리고 상기 비교 결과에 따라 상기 STC 카운터의 증분(SW)을 보정하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  11. 제 7 항, 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상이하게 패킷화된 다수의 기본 데이터 스트림(V-E, A-E)에 대해, 상이하게 패킷화된 기본 데이터 스트림(V-E, A-E) 중 선택된 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)으로부터 샘플링 주파수(f'Abtast)를 검출하기 위한 유닛(9), 및 모든 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)을 동기화된 상기 STC 카운터로 동기화하기 위한 출력 제어 유닛(18)이 형성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 샘플링 주파수(f'Abtast)는 상기 기본 데이터 스트림(E)으로부터 검출되며, 상기 기본 데이터 스트림은 상기 패킷화된 사용 가능한 기본 데이터 스트림(V-E, A-E)의 최대 샘플링 주파수(fAbtast)를 갖는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  13. 제 7 항, 제 9 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신 장치는, 동영상 전문가 그룹 표준(MPEG)에 따라 압축된 비디오 및 오디오 데이터 스트림들인, 상기 패킷화된 기본 데이터 스트림(E)을 처리하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
KR1020047020081A 2002-06-12 2003-05-30 수신 장치의 시스템 클록을 발생시키기 위한 방법 및 이를위한 수신 장치 KR101011350B1 (ko)

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