SE521462C2 - Förfarande och anordning för sändning av information i ett telekommunikationssystem - Google Patents

Description

20 25 30 35 521 452 2 mottagaren i en annan sändtagare. Signalerna som överförs från sändaren har en första samplingsfrekvens. Mottagaren sparar dessa signaler i en uppspelningsbuffert med denna samplingsfrekvens men spelar upp dem med en andra samplingsfrekvens. När den första fiekvensen med vilken signalerna sparas i uppspelningsbufferten är högre än den andra fiekvensen, vilken är uppspelningsfrekvensen, finns det en risk att uppspelningsbufierten fylls med sampel och då kommer inte det att finnas plats för efterkommande sampel, dvs. fiall buffert. När den första frekvensen är lägre än den andra kan uppspelningsbufferten hamna i en situation utan sampel, dvs. tom buffert.

I cellulära system tillhandahåller systemet en exakt tidsreferens som styr samplingsfrekvensen för alla terminaler anslutna till nätet. Med derma exakta tidsreferens och faslåsta loopar ”Phase Locked Loops 0°LLs)”, vilka styr samplingsfiekvensen, kommer inte situationen med tom eller full buffert att uppstå. Med PLL teknik kan t.ex. samplingshastigheten styras. I fall bufferten växer spelar den upp snabbare, vartefter bufferten återgår till sitt normalvärde.

Samplingshastigheten korrigeras hela tiden beroende på storleken på bufferten.

För att kompensera för skillnaden i samplingshastighet mellan den sändande sidan och den mottagande sidan, skulle tidsutsträckning kunna användas för att ge en stimulus med samma varaktighet på den mottagande sidan som stimulus hade på den sändande sidan. Hur mycket signalerna skall sträckas ut beror på skillnaden i samplingsfiekvensen mellan den sândande sidan och den mottagande sidan/sidorna. Tidsutsträckningen betyder att en stimulus av N sampel byts ut mot ett med M sampel. Genom att göra denna tidsutsträclcning på ett lämpligt sätt kommer inte full buffert eller tom buffert att uppstå.

Det finns olika sätt att göra denna tidsutsträckning. I EP ansökan 0680033, visas en lösning att sträcka ut en talsignal i tiden. Denna lösning tar ett talstimulus med en första varaktighet och ändrar detta talstimulus till en andra varaktighet. En lösning att hitta omvandlingsfaktorn mellan den första och den andra varaktigheten ges ej.

En annan lösning för att sträcka ut en signal i tiden visas i ”Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics” (sid 291) av Mark Kahrs och Karlheinz Brandenburg, publicerad av ”Kluwer Acadernic Publishers”, 1998, London. Denna metod är inte signalberoende utan den tar en godtycklig signal bestående av N sampel och ersätter den med en annan signal bestående av M sampel. Denna lösning på tidsutsträclming ger inte heller omvandlingsfaktorn. 10 15 20 25 30 35 521 462 För närvarande tar de flesta tillverkare av lP-telefoniutrustning inte hänsyn till att sainplingsífrekvensen kan vara olika mellan den sändande sidan och den mottagande sidan.

Därför finns inga lösningar tillgängliga.

Ett annat område av intresse för IP-telefoni är precisa mätningar av total försening mellan två terminaler. För att kunna ge exakt resultat av de totala mätningarna finns det behov av att kompensera för klockskevning, dvs. skillnaden i klockfiekvens mellan den sändande sidan och den mottagande sidan. I en artikel av Moon S, Skelly P, Towsley D, ”Estimation and Removal of Clock Skew from Network Delay Measurements”, Technical report 98-43, Department of Computer Science, University of Massachusetts vid Amherst, oktober 1998, anges olika förfaranden att uppskatta skillnaden i klockfrekvens mellan datorn vid sändning och mottagning. Uppskattningen utförs på den mottagande sidan och förfarandena använder alla tidsstäinplingaina från RTP och mätningar av ankomsttiden för paketen.

Ett annat sätt att extrahera skillnaden i klockfrekvens, liknande det ovan beskrivna förfarandet, är skyddat av Nippon Telegraph & Telephone Corporation i den japanska patentansökan JP-lO145345. Genom sändning av information om överföringstiden tillsammans med data (eller tal) till mottagaren och genom att använda sig av mätningar av mottagningstiden på den mottagande sidan, kan frekvensförhållandet mellan de två terminalerna beräknas.

Lösningarna som föreslås i ovannämnda förfaranden ger en tillfredsställande uppskattning av klockskevningen, men inte tillräckligt snabbt. Förfarandet beskrivet i JP-l0l45345 antar att uppskattningen av 'frekvensförhällandet sker under samtalet. Uppskattningsförfarandet är emellertid långsam och en full/tom buffertsituation kan redan ha uppstått under denna tid, med hörbara artefakter som resultat.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför ett förfarande och en anordning att tillhandahålla en snabbare uppskattning av klockskevningen för att undvika fördröjningar och/ eller avbrott i överföringen fiän sändare till mottagare.

REDoGöRELsE FÖR UPPFnvNmGEN I förfarandet enligt uppfinningen, sänds datainformation mellan åtminstone två sändtagare i ett telekommunikationssystem. Datainforrnationen överförs från sändaren i en sändtagare till 10 15 20 25 30 35 J» t” 521 462 4 mottagaren i en eller flera andra sändtagare i form av digitala signaler med en given samplingsfiekvens. Signalema spelas upp av mottagaren på ett kontrollerat sätt. Förfarandet kännetecknas i huvudsak av uppskattning av sändarens sainplingshastighet på den sändande sidan i en sändtagare, överföring av uppskattningen till den mottagande sidan i en annan sändtagare och styrning av uppspelad datainforrnation på den mottagande sidan genom att använda sig av uppskattningen av samplingshastigheten på den sändande sidan för att undvika fördröjningar och/eller avbrott i presentationen.

Uppfinningen är särskilt väl lämpad i samband med paketbaserade nät vari datainfonnationen sänds mellan sändtagarna i telekommunikationssystemet i form av paketdataramar såsom ljudrarnar. Vanligtvis innefattar sändtagama både en sändare och en mottagare, men uppfinningen täcker naturligtvis också sådana fall där data sänds från en sändtagare vilken endast arbetar som sändare och datainfonnationen mottages i en sändtagare vilken endast arbetar som en mottagare. Kommunikationen är vanligtvis en interaktiv kommunikation men uppfinningen kan också anpassas till tex. situationer, såsom envägskommunikation och kommunikation med många sändtagare.

När det är fiågan om tvåvägskommunjkation finns det många olika utföringsfonner avseende överföringen av uppskattningarna och hur de används i kommunikationen.

I en utfiåringsfonn där en tvåvägskommunikation utförs mellan åtminstone två sändtagare, utförs förfarandet så att en uppskattning av sändarens samplingsfrekvens utförs på den sändande sidan i en ßrsta sändtagare, uppskattningen överförs till den mottagande sidan i en andra sändtagare, uppspelningen av mottagna data styrs på den mottagande sidan i den andra sândtagaren genom att använda samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan i den första sändtagaren, en uppskattning av samplingsfrekvensen på den sändande sidan i den andra sändtagaren utförs på den sändande sidan i den andra sändtagaren, uppskattningen av samplingsfiekvensen på den sändande sidan i den andra sändtagaren överförs till den mottagande sidan i den första såndtagaren, och uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan i den första sändtagaren genom användande av samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan i den andra sändtagaren. 10 15 20 25 30 521 4-62 l en annan utföringsform kan kommunikation mellan åtminstone två sändtagare utföras så att en uppskattning av sändarens samplingsfrekvens utförs på den sändande sidan i en första sändtagare, uppskattningen överförs till den mottagande sidan i en andra sändtagare, uppspelningen av mottagna data styrs på den mottagande sidan i den andra sändtagaren genom att använda samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan i den första sändtagaren, uppskattningen av samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan i den första sändtagaren används i överföringen av meddelande från den andra sändtagaren till den första sändtagaren i kommunikationen mellan sändtagarna.

I den föredragna utföringsformen av uppfinningen, sker styrning av uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan, genom att skillnaden mellan den uppskattade samplingshastigheten på den sändande sidan och uppskattningen av mottagarens samplingsfrekvens kompenseras genom ett förfarande för omvandling av samplingshastighet.

Sagda förfarande för omvandling kan' vara en känd metod, tex. ett förfarande vari antal sampel i paketramama ändras. Förfarandet kan, tex. vara det som refereras tidigare, dvs. det såsom visas i ”Applications of Digital Signal Processing to Audio and Acoustics” (sid 291) av Mark Kahrs och Karlheinz Brandenburg.

I en annan föredragen utföringsform, sker styrningen av uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan genom att synkronisera den uppskattade samplingshastigheten på den sändande sidan med mottagarens sainplingshastighet. Detta förfarande kräver vanligtvis en stabil frekvensreferens. Synlcroniseringen kan utföras med någon känd metod, t.ex. genom den tidigare Omnämnda PPL-metoden fór cellulära system. Överföring av uppskattningen kan utföras under tiden en uppkoppling sker, vilket är det föredragna alternativet eller, alternativt under sessionen. Uppskattningen finns i normala rapporter i vilket fall uppskattningen kan finnas i rapporterna skickade med RTCP protokollet och/eller Överförd som separata rapporter i egna paket.

Dessa förfaranden är avsedda att användas för uppskattning av samplingsfrekvens för att förbättra kompensationen för full/tom buffert i uppspelningsbufferten. . . - . . . 10 15 _20 25 30 521 4:52 l uppfinningen kan varje terminal kontinuerligt uppskatta sin egen samplingsfiekvens, Ä. När ett samtal initieras, eller när helst det behövs, överförs uppskattningen till den andra terrninalen eller de andra terminalerna. Den korrekta samplingsfrekvensen är nu tillgänglig för den mottagande sidan redan vid uppkopplingen och den kan användas direkt för styrning av uppspelningsbufferten, dvs. det förekommer ingen initial fördröjning tills det att uppskattningen tillgänglig.

Uppskattningen av samplingshastigheten utförs i form av en beräkning baserad på den beräknade tiden mellan två tidpunkter och antalet sampel som har samplats mellan dem.

Dessa tidpunkter är med fördel två tidpunkter för synkronisering. En tidpunkt för tidssynkronisering kan vara en sådan tidpunkt, vari en vårdklocka i sändtagaren t.ex. synkroniseras med en extern klocka. Tiden kan också mätas mellan två levererade ramar av paketdata, t.ex. ljudrarnar.

En tickande klocka i centralenheten (CPU) kan användas för att mäta tidsvärdet mellan två tidpunkter genom beräkning av antalet tickningar mellan tidpunkterna. Det nominella antalet tickningar per sekund är givet av en systemkonstant, beroende på den nominella kristallfrekvensen, vilken är fi-ekvensen given av datorns processor.

Det verkliga antalet tickningar per seklmd uppskattas med en långtidsstabil tidsreferens och datorklocka. Den långtidsstabila tidsreferensen kan vara en synkroniserad värdklocka. Det verkliga antalet tickníngar per sekund kan uppskattas som en funktion av tidsskillnaden mellan två datorklockvärden och tidsskillnaden mellan två tidsreferensvärden. I en utföringsform beräknas antalet tíckningar per sektmd som ett glidande medelvärde av de senaste uppskattningarna.

När status på ingångsbuñerten (och eventuellt också utgångsbufferten) mäts före en uppskattning, tidpunkter, frekvensuppskattningen helst direkt genom tidsskillnaden mellan tidsvärden hos två kontinuerligt eller i samband med specifika sker tidpunkter för synkronisering och tidsskillnaden mellan två tidsreferensvärden vid samma tidpunkter. Uppskattningen kan också utföras som ett glidande medelvärde av de senaste uppskattningama. 10 15 20 25 30 _. _.. 521 465,2 7 Uppskattningsprocessen enligt uppfinningen utförs helst kontinuerligt så att bästa möjliga uppskattning hela tiden är tillgänglig.

Anordningen enligt uppfinningen vilken innefattar åtminstone två sändtagare i ett telekommunikationssystem och kännetecknas i huvudsak av organ för uppskattning av sändarens samplingsfrekvens på den sändande sidan i en sändtagare, organ för överföring av uppskattningen till den mottagande sidan i en annan sändtagare, och organ för styrning av uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan med hjälp av samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan för att undvika fördröjningar och/eller avbrott i presentationen (uppspelníngen på den mottagande sidan).

I en föredragen utfóringsform innefattar organet 'för styrning av uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan, organ för uppskattning av mottagarens samplingsfrekvens och organ för att utföra en kompensering av skillnaden i de uppskattade samplingsfrekvenserna på de sändande och mottagande sidorna genom ett förfarande för omvandling av samplingshastígheten.

Organet för uppskattningen av samplingshastigheten på den sändande sidan innefattar företrädesvis en beräkningsenhet ”Calculation Unit (CCU)” för beräkning av CPU:ns tickningar per sekund och en enhet för uppskattning av samplingsfiekvens ”Sampling Frequency Estimation Unit (SEU)”. i Organet för överföring av uppskattningen till den mottagande sidan innefattar en enhet för disnibuering av samplingsfi-ekvens ”Sampling Frequency Distribution Unit (SDU)”, vilken är gränssnittet mellan överföringsprotokollen och uppskattningsenhetema (CCU, SEU).

Uppfinningen kan användas för kontinuerlig uppskattning av samplingsfrekvensen i en terminal och överföring av denna information till de mottagande tenninalerna, så att bättre algoritmer ñr bufferthantering kan användas. Följaktligen uppnås bättre ljudkvalitet.

Dessutom kan uppskattningen av verkligt antal CPU-ticlcningar per sekund hos värden distribueras till andra tillämpningar. Dessa har sedan tillgång till en mer exakt tidsinformation, som tillhandahålls genom uppskattningen. av CPLl-tickriingar per sekund. 10 15 20 25 30 1 , ~ . » . . 521 4<>2 8 Uppfinningen är särskilt användbar i realtidstillätnpningar med en periodicitet, typiskt ljud och video. Dessa tillämpningar tar en talram eller en bild med givna intervaller. F ördröjningen i sändning måste hållas låg eftersom det är interaktiva tillämpningar. l det följande beskrivs uppfinningen i detalj genom nâgra föredragna uttöringsformer och några figurer vilka inte är avsedda att begränsa uppfinningen, vars omfång definieras av patentkraven. Uppfinriingen är t.ex. applicerbar på paketöverföring generellt, även ifall det i uttöringsfonnerna refereras till ljudramar, vilka är ett exempel på en lämplig tillämpning.

Också ordet innefattande skall uppfattas så att det inte utesluter andra möjliga komponenter eller särdrag.

KORT FIGURBESKRIVNW G Figur 1 är ett flödesschema över nâgra föredragna utföringsfonner av förfarande enligt uppfinningen, Figur 2 är en schernatisk bild av anordningen enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING Följande terminologi används för att närmare beskriva uppfinningen i detalj. I en terminal hos en värddator finns flera olika klockor tillgängliga: Samplingsklockan f, är en klocka vilken alstras på ljudkortet i fall ljud sänds och den är separerad från datorns egen klocka. Ljudkortet är en signalmottagande enhet som tar sampel vid givna tidsintervall. Samplingsklockan arbetar med diskreta ökande heltalstidsvärden och varje steg motsvarar ett samplingsintervall, T,_ Samplingsintervallet är den inverterande sainplingsfrekvensen, FS.

Centralenhetens klocka (CPU), tc, är datorns egen klocka. Den arbetar med diskreta ökande heltalsvärden. Ett steg kallas ofia ”en tickning” och i denna tillämpning sägs CPU-klockan vara en ”tickande” klocka. En tillämpning kan använda CPU-klockan för att mäta tiden mellan två tidpunkter. Genom att läsa värdet på t” vid två olika tillfällen kan antalet tickningar mellan dem beräknas. Den exakta tiden mellan dessa två tidpunkter kan sedan uträknas ifall antalet tickningar per sekund är känt. I en dator tillhandahålls denna genom en a, systernkonstant, TC, vilken beräknas från den nominella kristallfrekvensen i processorn. Det lO 15 20 25 30 35 521 4a2 , verkliga antalet tickningar per sekund, T c, är emellertid inte tillgängligt, eftersom det verkliga antalet t. ex. beror på tillverkningen och förhållanden under vilka processorn används.

Värdklockan, th, ger tiden i år, månad, dag, timme, minuter, sekunder och nlilcrosekunder.

Den styrs vanligtvis av CPU-klockan, men kan synkroniseras med en extern klocka.

Synkroniseringen kan göras genom ”the Network Time protocol (NT P)”. NTP används i ett datornät för att tillåta datorer i nät att synkronisera sina klockor med ”Universal time Coordinated time (UTC time)”. UTC-tiden, vilken är densamma som Greenwich Mean Time (GMT), är en tidsskala baserad på atomklockor och därför har den en bra stabilitet och noggrannhet. Ett annat exempel på synkronisering med en extern källa är det globala positionsbestämmande systemet ”the Global Positioning System (GPS)”. En GPS-mottagare kan installeras och användas i en arbetsstation för att synkronisera th till den stabila tidsskalan som tillhandahålls av GPS.

I fall värdtiden inte justeras kommer avvikelsen från den verkliga tiden att öka med tiden. När värdklockan justeras kommer avvikelsen att bli mindre jämfört med avvikelsen hos en icke justerad klocka, närhelst mätning sker. Den optimala tiden att utföra mätningar är emellertid direkt efter det att värdklockan har justerats till den extern tidsreferensen.

Den ”verkliga” klockan, tt, är tiden som tillhandahålls av NTP eller GPS.

Figur 1 är ett flödesscherna över några av de föredragna utföringsforrnerna a, b och c av uppfinningen. l) Stegen enligt den första utföringsformen av uppfinningen visas med bokstaven ”a” i figur l.

Uppskattningsprocessen börjar på den sändande sidan i en sândtagare i ett telekommunikationssystem såsom visas i steg l i figur 1. Steg 1 är gemensamt för alla de tre visade utföringsformerna av uppfinningen.

Samplingsfrekvensen kan uppskattas på olika sätt, tex. b...oende på huruvida det finns en möjlighet till mätning av buffertens status för att få reda på hur många sampel som finns tillgängliga för att tas fram till tillämpningen. I den första och andra utföringsforrnen enligt uppfinningen antages att det inte finns någon möjlighet att bestämma buffertens status. I dessa . , . . . 1 10 15 20 25 30 . . . - . - 521 4-62 lO första och andra uttöringsformer, uppskattas samplingsfrekvensen genom användning av de tidpunkter då bufferten levererar paketramar i tillämpningen. När t. ex. ljudramar levereras till tillämpningen, har de vanligtvis en bestämd blockstorlek, t.ex. antalet sampel såsom behövs som invärde till en talkodningsenhet.

Ett noggrant och snabbt sätt för att i enlighet med uppfinningen uppskatta samplingsfrekvensen på den sändande sidan, t.ex. samplingsfrekvensen på ljudkortet, är att använda tre osynkroniserade serier av tidpunkter. Den första serien är den ovannämnda CPU- tickningsräknaren vilken kontinuerligt ökas med tiden. Den andra serien är uppdateringen av värdklockan genom den extema tidsreferensen visad i steg 2 i figur 1. Den tredje serien av tidpunkter sker vid mottagning av datapaketen, t.ex. när ljudkortet levererar ljudramar till tillämpningen.

För att få den bästa möjliga uppskattningen av sarnplingsfrekvensen hos mottagaren, utförs följande steg i den första uttöringsformen av uppfirmingen: När data tas emot, uppskattas antalet CPU-tickningar sedan det sista datapaketet levererats.

Den bästa möjliga uppskattningen av antalet av CPU-tickningar per sekund, f c: uppnås genom att göra uppskattningen vid tidsögonblick när värdklockan är synkroniserad med den externa tidsreferens såsom visas i steg 2 i figur 1. iåntalet CPU-tickningar per sekund, i , kan också uppskattas under en mycket lång period som ett bakgrundsjobb i en terminal.

Exempelvis kan râlcnandet av antalet CPU-tickningar per sekund börja redan då terminalen startas (ej visat).

Sålunda kan f, uppskattas som en funktion av t: , vilken är tiden i värdklockan th när uppskattningsprocessen startades, såsom visas i steg 1 i figur 1, t.ex. tiden då datorn sätts på, tf, vilken är tiden i värdklockan th när den synkroniserades till en extern klocka, såsom visas i steg 2 i figur 1 (steg 2 är gemensamt för två av de visade utföringsfonnerna av uppfinningen), t.ex. vid den nzte NTP- eller GPS- uppgraderingen vid tidpunkten n, få , vilken är tiden i CPU-klockan när uppskattningsprocessen startades, såsom visas i steg 1 i figurLoch _ 10 15 20 25 30 ,. n» -'> “- 11 521 4-6 tj, vilken är tiden i CPU-klockan, när värdklockan synkroniserades till en extern klocka, såsom visas i steg 2 i figiir 1 ovan.

Olika algoritmer kan användas för att beräkna såsom visas i steg 3 í figur l. Algoritmen kan generellt beskrivas som T1=f(fo,r”o,fm,r',.) fo, = tiden i CPU-klockan vid tidpunkten m t°,, = tiden i CPU-klockan vid tidpunkten n f", = tiden i den verkliga klockan vid tidpunkt m f" = tiden i den verkliga klockan vid tidpunkt n Eftersom th synkroniseras till tt, kan t' användas i ekvationen istället rör th.

Därefter beräknas uppskattningen av antalet CPU-tickningar per sekund, såsom visas i steg 4a i figur 1. Funktionen kan vara f(r”,,,, fo, fo, fo) = (f, - fo) / (fo - fo) vari fm, fo, fm, f", fo och fo definieras som ovan. Nedsänkt index definierar tidpunkten och upphöjt index refererar till klockan. Även andra funktioner kan övervägas. Till exempel kan Ä beräknas som ett glidande medelvärde av det senaste uppskattningama enligt ekvationen f; = Z külli, där k(n) är vikten hos den nzte uppskatmingen (det är fördelaktigt att ge olika mätningar olika vikter beroende på när mätningen utfördes. Vanligtvis ges de senaste mätningarna större vikt.

Summan av vikterna ska bli l), tå' _tC n n-l ï-I n n-l *il ll 10 15 20 25 30 , . | , H 521 4-62 12 där tidpunkten n-l betecknar en tidpfi vid en tidpunkt före tidpunkten av vid tidpunkten n och sålunda är t” - t,f_, skillnaden mellan datorklockans värde vid dessa tidpunkter och Il t' -tfH tidsskillnaden mellan den synkroniserade värdklockans värden (den verkliga tidens I! värden) vid de samma tidpunkterna.

Ifall uppdatering av TC sker vid den tidpunkt då den externa tidsreferensen justeras, erhålls den mest noggranna tiden för uppskattningen. Ifall en godtycklig tid används, kommer uppskattandet av f: inte att ha samma exakthet. Företrädesvis utförs uppskattningsprocessen kontinuerligt när datorn sätts på. Då ett samtal initierats kommer en exakt uppskattning av l: att vara tillgänglig.

I steg Sa, noteras antalet sampel i ett datapaket. När det t.ex. är en fiåga om ljudramar är antalet känt, efiersorn paketen är av en bestämd längd. Ifall paket storleken varierar, kan antalet beräknas genom att läsa av hur många sampel varje paket består av och att ta med dessa värden i beräkningen, vilket ger ytterligare en variabel. Med det uppskattade värdet av f: och antalet sampel i en ram, erhålls samplingsfrekvensen såsom visas i steg 6a genom t.ex. ñljande funktion. ä ___ N(n-m)~ (fÃ-fÃJ/Ä där m i n och N är rarnstorleken, m och n är diskreta tidpunkter.

Här är t°n värdet av CPU-klockan vid leverans av det nzte paketet och r°m är motsvarande för leverans av det rnzte paketet.

Den uppskattade samplingsfiekvensen överförs i steg 7, t.ex. genom användning av RTCP protokoll, till den mottagande sidan i en annan sändtagare. Paketet ifråga kan vara av typen tillämpningsdefinierat RTCP (APP). I denna pakettyp finns ett tält fór tillämpningsberoende data vilket kan innehålla den uppskattade samplingsfrekvensen, men i detta fall måste rapporterna utökas med profilspecifika tillägg enligt Schulzrinne, H., med flera, ”RTPr A transport protokoll for Real-Time Applications”, RFC 1889, IETF, januari 1996.

Lll lO 15 20 25 30 .m i- 521 4 (i f- 13 l steg 8 uppskattas den egna samplingsftekvensen i mottagaren med samma förfaranden och en kompensation av skillnaden i de uppskattade samplingsfiekvenserna på de mottagande och sändande sidorna utförs genom ett förfarande för omvandling av samplingshastighet.

F örfarandet för omvandling kan vara ett känt förfarande, Lex. ett förfarande vari mängden sampel ändras i paketrarnama. Förfarandet kan tex. vara det som tidigare nämnts dvs. det såsom beskrivs i ”Applications of Digital Signal Processing to Audio and Aucoustics” (sid 291) av Mark Kahrs och Karlheinz Brandenburg. i, 99' 2) Stegen i den andra utföringsformen av uppfinningen indikeras med bokstaven c 1 figur 1.

I det andra utföringsexernplet kan uppskattningen utföras utan användning av tidpunkterna för tidssynkroniseringen. Även i det andra utföringsfonnen av uppfinningen uppskattas samplingsfrekvensen genom att mäta tiden mellan två olika raintidpunkter, eftersom mätning av buffertens status ej utförs eller inte kan utföras beroende pâ operativsysternets och ljudkortets konstruktion. Ifall tiden mellan de tidpunkter då värdsynlcronisering sker är större än tidmätningen, kommer emellertid felet i uppskattningen vara lika stort som felet i den osynkroniserade värdklockan.

I steg 2c identifieras leverans av data, Lex. ljudmmar, till tillämpningen. Tiden mellan två ramtidpunkter mäts sedan i steg 3c, varefter samplingsfrekvensen, f, , kan uppskattas genom beräkning såsom visas i steg 4c, Lex. fi-ån ekvationen ~ N(n-m) F =_-- X rf -z,',', där tf - tf, är skillnaden mellan tidpunkt (värdklockans tider) för anländande av två dataramar vid tidpunkten n respektive m, N är mängden av sampel i en ram, n är ramnumret vid tidpunkten n, och m är ramnumret vid tidpunkten m 10 15 20 25 30 521 4st 14 Därefter fortsätter förfarandet såsom i steg 7 och 8 i det första utfóringsexemplet beskrivet OVäIl. 3) Den tredje uttöringsfonnen av uppfinningen kräver möjlighet att kunna mäta ljudbuffertens status. Denna utfóringsfonn indikeras med bokstaven ”b” i figur l.

Så fort tidssynkronisering sker, såsom visas i steg 2, kommer den mest riktiga tiden för värdklockan th att bli tillgänglig. Eftersom th synlqoniseras mot f, kan t' användas i ekvationen istället för th. Vid dessa tidpunkter mäts statusen på bufferten, i steg 4b, och saniplingsfiekvensen kan beräknas baserat på tiden mellan de tidpunkter då synkronisering sker och antalet sampel som har samplats mellan dem.

Olika algoritmer kan användas fór att beräkna F , S såsom visas i steg 5b, och en lämplig algoritm kan uttryckas F; :fiflsmfm fm, där funktionen, med vilken F; uppskattats i steg 6b kan vara flfm, f", fm, år) = (fn- fo) /(f,.- fo) vari f, är tiden i sampelklockan vid tidpunkten n, fo är tiden i sampelklockan vid tidpunkten 0, Lex. när uppskattningen startat, f” är tiden i värdklockan vid synkronisering vid tidpunkten n (den ”verkliga” klockan), tto är tiden i värdklockan vid synkronisering vid tidpunkten 0 (den ”verkliga” klockan).

Andra ftmktioner kan även beaktas. Till exempel kan f beräknas som ett glidande S medelvärde över de senaste uppskattningatna i enlighet med ekvationen n n-l 10 15 20 25 30 521 C, f 4D 2 15 där tidsvärdena definieras som ovan, där upphöjt s avser sampelklockan, där upphöjt t avser den verkliga klockan, och där nedsänkningarna indikerar olika tidpunkter vilket har förklarats tidigare och k(n) är vikten för den nzte uppskattningen.

För att få den bästa uppskattningen, bör beräkningen göras då värdklockan synkroniseras.

Därefter följer förfarandet stegen 8 och 9 i den första utföringsformen beskriven ovan. 4) l en fiärde utfóringsfonn av uppfinningen (ej visad) finns det ytterligare en möjlighet att uppskatta samplingsfrekvensen, f, , vilken utförs utan synkronisation av värdklockan till en yttre källa.

Tillsammans med uppskattningen kan också klockskevning mellan den verkliga klockan och värdklockan räknas ut. Genom att beräkna frekvensskillnaden mellan dessa klockor, kan denna information användas för att justera läsvärdtiden sedan den senaste Ifall 'frekvensskillnaden mellan den verkliga klockan och värdklockan beräknas genom justerad värdtid, kan samplingsfrekvensen beräknas. Med värdklockkonigeiingen. informationen om klockskevningen mätt med värdklockan mellan ramen n och m, kan tiden kompenseras så att den verkliga tiden erhålls. Såsom i fallet med uppskattningen behöver denna process utföras kontinuerligt för att få den bästa uppskattningen.

Ett exempel på en algoritm för att beräkna samplingsfiekvensen är ~_ N f kuf-ff.) där N är mängden sampel och k är korrektionsfaktom mellan realtid och värdklocktid, och tidsskillnaden är definierad som ovan.

Figur 2 visar en anordning enligt uppfinningen för att utföra förfarandet.

Anordningen innefattar en beräkningsenhet för CPU-tickningar ”Ticks Calculating Unit (CCU)”. Beräkningsenheten har hänvisningsbeteckning l i figur 2. Beräknjngsenheten 1 l0 15 20 521 462 16 använder en tidsstabil tidsreferens, matad från en extern källa, tex. NTP eller GPS, för att beräkna ett uppskattat värde av antalet CPU-tickningar per sekund, lnsignal till beräkníngsenheten (CCU) är en långtidsstahil tidsreferens och f, vilket är värdet i CPU-klockan såsom beskrivits enligt ovan. Tidsreferensen kan, tex. vara ett värde i en synkroniserad värdklocka, th, såsom beskrivits ovan. Ifall NTP eller GPS används för synkronisering av zh till f, kommer tídsbasen, tillhandahällen av värdklockan, att ha god noggrannhet över en lång tid. Utsignal från CCU är Det uppskattade i skickas vidare till en enhet för uppskattning av sarnplingsfrekvensen Unit (SEU)”, samplingsfrekvens (= samplingshastigheten), SEU skulle kunna använda andra värden än ”Sarnpling Frequency Estimation vilken uppskattar ljudkortets ~ TC för att uppskatta samplingsfiekvensen såsom beskrivits ovan i anslutning till figur l. SEU har hänvisningsheteckning 2 i figur 2.

Uppskattningen av samplingsfrekvensen vidarebefordras till en enhet för distribuering av sainplingsfrekvensen ”Sampling Frequency Distribution Unit (SDU)” vilken visas med hänvisningsbeteckning 3 i figur 2. SDU 3 är gränssnittet mellan övertöringsprotokollen 4 och enheten föruppskattning 2. Den överför terminalens egen samplingsfiekvens till de lämpliga protokollen, vilka t.ex. kan vara T CP/IP protokoll, och tar emot samplingsfrekvensen från andra terminaler (ej visade) för vidare befordran till mottagaren 5.

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 521 4ffs2 17 PATENTKRAV

1. Förfarande för överföring av information mellan minst två terminaler i ett telekommunikationssystem, varvid terrninalen innefattar sändtagare, varvid informationen överförs från en forsta terminal av sändtagare till en eller flera andra terminaler i sändtagare i form av digitala signaler, vilka har en given samplingsfrekvens vars signaler spelas upp på den mottagande sidan på ett kontrollerat sätt, innefattande de följande stegen: a) (1) uppskattning av sändarens samplingsfrekvens i den första terminalen; b) (7) överföring av uppskattningen till d en andra terminalen i sy stemet; o ch c) (8) s tyming av uppspelning av mottagna data på den andra terrninalen, genom användning av sändarens samplingsfrekvens uppskattad i den första terrninalen, kännetecknat av att uppskattningen av sändande samplingsfrekvens i steget a) (2, 2c, 3a-c, 4a-c, 5a-b, 6a-b) utförs genom att beräkna olika tidsvärden för olika tidpunkter vilka tidsvärden används för beräkning av sändarens samplingsfrekvens (4a, 6a-b).

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att i steg c), styrningen av uppspelning av mottagna data på den mottagande sidan genom användning av samplingshastigheten uppskattad på den sändande sidan utförs genom uppskattning av mottagarens samplingsfrekvens på den mottagande sidan och genom att utföra en kompensering av skillnaden i uppskattad samplingsfrekvens hos de sändande och mottagande sidorna genom ett forfarande för omvandling av sarnplingshastigheten.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att steg a) innefattar beräkning av tidsvärdet baseras på den uppmätta tiden mellan två tidpunkter och antalet sampel som har samplats mellan dem.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av mätning av tidsvärdet utföras mellan två tidpunkter för tidssynkronisering.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av tidssynkronisering av en värdklocka (2) sker mot en extern klocka.

6. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av mätning av tidsvärdet utföras mellan två leveranser av paketdataramar. 10 15 20 25 30 35 521 fí-šši! 18

7. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av stegen: mätning av tidsvärdet mellan två tidpunkter sker genom användning av en tickande klocka i centralenheten (CPU); - läsning av tidsvärdet på CPU-klockan sker vid två olika tillfällen; - uppskattning av antalet tickningar mellan tidpunktema, och - beräkning av d et v erkliga tidsvärdet m ellan tidpunktema genom användande av antalet tickningar per tidsenhet.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av uppskattning av antalet tickningar per sekund sker med en lång tidsstabil tidsreferens och CPU-klockan.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av mätning av den långa tidsstabila tidsreferensen sker i en synkroniserad värdklocka.

10. F örfarande enligt krav 9 , k ännetecknat av b eräkning av antalet tickningar p er se kund sker med en funktion av tidsskillnaden mellan två CPU-klockvärden vid specifika tidpunkter och tidsskillnaden mellan två tidsreferenser vid samma tidpunkter.

11. ll. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av beräkning av antalet tickningar per sekund fås med ett glidande medelvärde över några av de senaste uppskattningama.

12. Förfarande enligt något av kraven 1-1 1, kännetecknat av steg a) utförs vid en tidpunkt för tidssynkronisering.

13. Förfarande enligt något av kraven 1-12, kännetecknat av mätning av status på ljudkortsbufferten (4b) sker före uppskattningen, kontinuerligt eller i samband med specifika tidpunkter.

14. Förfarande enligt krav 13, kännetecknat av steg a) utförs genom att använda tidsskillnaden mellan tidsvärden vid två synkroniseringstidpunkter och tidsskillnaden mellan två tidsrcferensvärden vid sainma tidpunkter.

15. Förfarande enligt något av kraven 1-14, kännetecknat av steg a) beräknas som ett glidande medelvärde över några av de senaste uppskattningarna. lO 15 20 25 30 4 (f, 2 521 19

16. Förfarande enligt något av kraven 1-15, kännetecknat av uppskattningen utförs kontinuerligt.

17. Förfarande enligt något av kraven 1-16, kännetecknat av steg a) utförs i en tvåvägskommunikation mellan minst två terminaler på ett sådant sätt att - uppskattning av en första sändares samplingsfrekvens utförs i en första terminal i en första såndtagare; - uppskattningen överförs till den andra tenninalen; - uppspelning av mottagna data styrs på den andra terminalen i den första sändares samplingsfrekvens; - uppskattningen av en andra sändares samplingsfrekvens uppskattas av den andra terminalen i en andra sändtagare; och - uppskattningen av en andra sändarens samplingsfrekvens överförs till den första tenninalen i den första sändtagare av att information skickas mellan sändtagama.

18. Förfarande enligt något av kraven l-17, kännetecknat av att uppskattningen av sändande samplingsfrekvens i steg a) finns i normala rapporter i standardstyrda paket och/eller överförd som separata rapporter i egna paket.

19. Förfarande enligt krav l-l8, kännetecknat av att informationen sänds i form av paketdataramar.

20. Förfarande enligt krav 19, kännetecknat av att paketdataramama är ljudramar.

21. Anordning för överföring av information mellan minst två terminaler i ett telekommunikationssystem, varvid tenninalen innefattar sändtagare, varvid informationen överförs från en första terminal av sändtagare till en eller flera andra terminaler av sändtagare i form av digitala signaler, vilka har en given samplingsfrekvens vars signaler spelas upp på den mottagande sidan på ett kontrollerat sätt, varvid anordningen innefattande: första organ för uppskattning av sändarens samplingsfrekvens i en första terminal i en sändtagare i systemet; andra organ för överföring av uppskattningen till en andra terminal i systemet förbundet med det första organet; och tredje organ för styrning av uppspelning av mottagna data på den andra terminalen genom användandet av sändarens samplingsfrekvens uppskattad 10 5 2 'l 4 šš 2 20 i den första terminalen förbundet med det andra organet, kännetecknat av att det första organet innefattar: - en första enhet för beräkning (1) av CPU:ns tickningar per sekund, och - en andra enhet för uppskattning av samplingsfrekvensen (2) förbunden med den första enheten för att undvika fördröjningar i presentationen.

22. Anordning enligt krav 21, kännetecknat av att det första organet innefattar en tredje enhet för distribuering av samplingsfrekvensen (3) som är förbunden med den andra enheten, varvid den tredje enheten är gränssnitt mellan överföringsprotokollen (4) och första samt andra enhetema.