TW527534B - System and method for generating a real-time signal - Google Patents

Description

527534 五、發明說明（1) 本發明係有關於一用以產生即時信號之系統及方法。 計時性音訊樣本資料流為即時信號之一例，因其必須在 每一個時段輸出一個樣本。一般希望利用模組化系統來處 理這種即時信號，在該模組化系統内，各式處理這些樣本 的獨立站點（stations)係以匯流排相連之。

在電腦系統裏類似像P C I這樣的裁定匯流排（a r b i t r a t e d b u s s e s )，對於相連到匯流排的各獨立站點，是一種很方 便的資訊溝通方式。為處理即時信號，其中一複雜因素係 裁定匯流排為可變遲延匯流排。一般說來，可變遲延匯流 排在輸入站點首先嘗試將資訊提供給匯流排，與接收器收 到資訊二者之間，具有一瞬時（a p r i 〇 r i )性之不可預測延 宏（d e 1 ay )。這種不可預測延宏或係因例如對匯流排接取 之裁定所引起。 由於各種不同的理由，一般希望具體之信號處理實例， 儘量係利用諸如PC的可程式化電腦。然而，在可程式化的 電腦内，該延宕會特別成為不可預測，因為例如像是匯流 排上延宕的計時方面，彳艮大程度由程式來看是不可見的， 其目的為像是不會增加程式設計人員計時處理等的負擔。

即使是計時器的時間數值也不能夠與指令執行時間相 關，因為一般希望該位於站點而用來對輸出即時信號計時 的計時器，只能透過該匯流排而進行連絡，藉以將站點之 間的連絡降至最低。 除此之外，本發明目的在於提供一系統，利用已程式化 之處理器，以及一透過可變遲延匯流排而相遴之輸出站

第5頁 527534 、發明說明 點 ， 來 產 生 即 時 信 號 〇 符 合 本 發 明 之 系 統 係 因 使 用 可 變 遲 延 匯 流 並 無 法 假 定 當 執 行 指 令 時 其 時 點 會 與 樣 本 到 有 任 何 固 定 的 關 連 性 〇 流 排 由 另 外 一 個 站 點 間 數 值 所 指 示 出 的 時 間 這 種 在 執 行 指 令 以 提 定 延 宕 問 題 眾 知 可 藉 的 方 法 而 加 以 解 決 Ο 該 數 值 .， 以 決 定 該 樣 本 應 記 可 製 作 出 相 關 樣 本 抵 缺 而 5 使 用 時 間 戳 記 的 輸 出 計 時 器 所 假 設 之 流 排 y 故 益 0\\\ 法 在 已 知 時 值 Ο 為 克 服 這 個 問 題 點 ， 使 用 預 測 演 算 法 以 載於申请專利範圍第1項（ 排，故處理即時信號之電 透過可變遲延匯流排來提 達該目的地站點之時點， 因此’如果該程式透過可 來讀取時間數值時，則無 點了。 供樣本與樣本抵達兩者之 增加一所謂「時間戳記」 時間戳記代表一時間計數 於輸出站點重製的時間。 達的確定時間。 即表示程式必須要知道由 計時器數值，但因使用可 間點讀到輸出計時器的計 該程式根據信號所定義的 預測計時器數值。該預測 測法的因數與位移值，藉以估、計這些參數 多次讀取輸出計時器的計時器數值，將讀取到之 測值互相比較，並且按照均化預測誤差值來調整 應用到的參數，為例如在某一時間點上的本地時 和在該時間點上輸出計時器所預測的時間數值兩 因數（factors)與位移值（offsets)。該程式透過 腦程式， 供樣本 兩者間具 變遲延匯 法確定時 間的不確 到樣本内 器的時間 該時間戰 輸出站點 變遲延匯 時器數 給定時間 >貝鼻法辛彳 間 <數值，♦ 者之間的 匯流拆來 數值輿預 使用於預 527534 五、發明說明（3) 符合本發明之系統及方法的上述與其他優點·，可藉圖示 加以說明。 圖1顯不一具有匯流排之系統。 圖2顯示一選取時間戳記之流程圖。 圖3顯示一選取時間戳記之細部流程圖。 圖1顯示一具有多個經由匯流排1 〇而連接起來的站點之 系統，例如P C I匯流排。本系統包括一信號源站點丨2，另 外其他的站點14a、b ’以及一連接站點16。該信號源站點 1 2包括一本地時鐘計數器1 2 a。而該連接站點1 6係透過例 如另外其他的匯流排丨7 (例如P1 3 94匯流排）連接到一輸出 站點18。該連接站點16與輸出站點18包含了同步化時鐘計 數器16a、18a。輸出站點18還包括了併有另外的匯流排17 之緩衝記憶體18b，以及時鐘計數器18a。輸出站點18也包 括了併有緩衝記憶體18b之輸出單元18c。 作業時信號源站點1 2會產生一信號源。該信號源將與 出站點1 8互相連接，該輸出站點可重製為一即時性之作 號。該信號源包含有例如於各時間點上週期性發生之^ 數列。 ， 信號源站點1 2將起源信號包裝處理後 fix, ^

序列的部 息（messages)。這些訊息會經由匯流排1〇而被傳送蛀 站點1 6。信號源站點1 2為傳送訊息，需要能夠接取 排1 0。在可變遲延匯流排1 〇内，係於具有瞬時性不箱二 之時間點上獲得該接取。該獲得接取之時間點，係盥、項 像其他站點是否以提出接取請求等因素相 = k件同意

第7頁 527534 五、發明說明（4) --—- 接取該信號源站點1 2後，該訊息即傳送到連接站點丨6，在 此會於預設之時間内將該訊息傳送到輪出站點丨8。 。輸出站點1 8必須知道何時重製這些樣本。此即需要與信 號源站點1 2連接，因為輸出站點丨8的時鐘計數器丨8 &，與 信，源站點1 2的本地時鐘計數器丨2a互相獨立無關。但如 果每次其柃鐘計數器1 8 a僅僅增加一個固定量，輸出站點 1 8就要輸出樣本，那麼當樣本以相對於信號源站點丨2產生 樣本而較低或較高的速率輸出時，就會分別發生緩衝區滿 /盈（overflow)或乾涸（underflow)的狀況。 為避免這種狀況，信號源站點1 2會以時間戳記將訊息相 連起來。在輸出站點1 8，該訊息會被存放於緩衝記憶體 1 8b。輸出站點1 8由訊息讀取時間戳記，並且將讀取到之 時間戳記與時鐘計數器丨8 a内的時鐘計數互相比較。一旦 時鐘計數超過了時間戳記，則訊息會被送到輪出單元 1 8 c，該單元再從訊息内的資訊產生即時信號。 但是這仍然會遺留一個在信號源站點丨2如何選擇時間戳 記的複雜問題，.因為信號源站點最好是只能透過可變遲延 匯流排接取到時鐘計數器1 8 a，所以信號源站點1 2是不可 能決定要對時鐘計數器1 8a的樣本進行取用之時間點。 信號源站點1 2包括一已程式化之處理器來選取時間戳 記’以便輸出站點1 8可依照按信號所定義之時間點來重製 此訊息。 圖2及圖3顯示一用以選取時間戳記之程式流程圖。該程 式包括兩個程序。

527534 五、發明說明（5) 圖2顯示一真實的時間戳記選取程序流程圖在本禾 裏會處理多個訊息。在流程圖的步驟2 1處，處理器在 體内儲存多個信號樣本。這些樣本適用於例如固定間 的時間點ti :ti=tO + i*dt，這些樣本係儲存於記憶體 連續位置，所以記憶體内的位置與由i決定。 、 在下一個步驟22處，處理器收集這些樣本成為一訊 並且決定所要的給定訊息内樣本輸出之時間點。該時 係例如樣本的抵達時間點，再加上一延宏值，該值為 項目之和： * 在信號源站點處理作業之延宕·， * 可變遲延匯流排上傳輸的最差狀態之延宕； * 由連接站點傳送到輸出站點之延宕； * 在輸出站點處理作業之延宕。 對所有的樣本’這些延君均取相同值。 對某一儲存於對應於索引i記憶體位置的樣本，該s 點"siπ係例如以si = sO + i *dt計算之。因此，第二個步 示輸出時間點為s i 。s i的計算為非同步性，因為這個 可在任何合適時間進行，並且只會與記憶體索引i相擇 在第三個步驟23處，表示所要的輸出時間點si值， 處理器加以使用，以便於輸出時間點上計算時鐘計數 1.2a的時鐘計數值之預測值Pi。該預測值Pi以例如像 Pi二a* si+b算式求得，其中a、b將於後文詳述。 在第四個步驟24處，處理器將預測值Pi加上一固定 移值，此因在輸出站點處理作業之延宕，以及任何輸 【序 記憶 距dt 内的 息， 間點 下列 F間 驟表 計算 會被 器 之位 出站 527534 、發明說明（6) 點與取終，^之間的傳輸所需。該加法作業之·結果，會連 同 田作疋B守間截記的訊息被存放起來。接著，在第五個 步驟25處’處理器將測試是否還留有任何訊息，且如果為 是m呈會對這些訊息由第二步驟重複進行。'精後，將 按照訊息p樣本的記憶體位置，或是接收倒由輸出站點送 出之訊息請求兩者，將訊息傳輸出去。 本例中’樣本對映到週期性發生的時間點t i = 10 + i *d t， 該預測值可由P(1)P( —1)a式遞增地求得。，在此，遞增 值是預測Pl唯一所需要的參數。 &第2圖流程圖内的第三個步驟23處，需要預測參數a、 b 〇 第3圖顯不估計這些參數之處理作業流程圖。第一個步 驟31處i處理器對這些參數製作出起始估計值。例如利用 ，過可變遲延匯流排1 0來讀取輸出時鐘計數器1 2a兩次。 这會產生兩個輪出時鐘計數器12a樣本值们、M2。接著， 處理器以f如說在對輸出時鐘計數器12a送出一樣本請求 之後，或是在接收到輸出時鐘計數器1 2a的樣本值時，對 ^，日守知计數器進行取樣這種方式，纟決定相對應於這些 7本值之本地時鐘計數器的時鐘計數值"、t2。由此，& 個起始估计值可以a = (M2—M1)(t2 —ti)和b = —或 ^Ml + M2-a>Ktl+t2)/2來求出。處理器樣本M2指定為一變 數y，載有輸出時鐘計數器最近的先前樣本值，並且 =指定為-變數ty，m有本地時鐘計數器最近的先前樣

527534 五、發明說明（7) 第二個步驟3 2處的流程圖，處理器透過可變·遲延匯流排 1 0讀進輪出時鐘計數器丨2a另外的樣本Mx，並且決定相對 應之本地時鐘計數器的時鐘計數值tx。在第三個步驟33 處’處理器利用目前所測得樣本值Μχ，與其相對應之預測 值（Mpred = a*tx + b)兩者間誤差的均值，由a&b來求得tx， 以對參數a和b值單一或兩者進行調整。 該均值可由計數值增量平均的方式求出，例如 n e w a = 〇 1 d a + f * ( Μ X - M y - ο 1 d a * ( t X -1 y )

其中f為一因數，可設定為常數值，以選用來控制a值變化 的速度。譬如說，如果時鐘計數器的連續樣本值ΐχ、ty之 間距為dt均值，並希望a最好是僅以N (如N =丨〇 )個樣本的時 間刻度改變’則f可設為1 / ( N * d t )。另一方面，以變數 f = l/(tx-tO)，其中t〇為程式開始的時候，並且當 tx-tO>N*dt時，保持f值在1/(Ν*άΐ)。對本發明而言，尤的 精痛值並非很重要，只要該值夠小，以避免用來求取a值 時的表示式，因其遞迴特性所發生相關之穩定性問題。 同樣地，也可以用下式求取b值： new b=old b+f2*(Mx-new a*tx-old b)

其中f 2可譬如說等於丨/ N。然而，在不偏離本發明的产形 下，可以限制於只對a更新而保持b值為常數，或是只^〔 更新而保持a值為常數。如不以簡單形式f*( ···)表示、，以 可以採用較複雜名詞，由多個樣本次數而線性地合 說Μ值’或是使用非線性函數。 ϋ 如果要以週期性的方式取樣，貝Ux — ty會為固定值，且&

第11頁 527534 五、發明說明（8) 可以乘上固定因數的方式來進行更新。即使tx二ty僅為近 似固定，仍然是可以採用固定因數。 在流程圖之第四個步驟34，參數a及/或b之新估計值被 用以取代先前的估計值，故其可用於圖2之第三步驟2 3。 在第四個步驟34後，流程圖以第二個步驟32開始而重覆 進行。原則上，對a及/或b的更新程序會一直進行。如果 必要，當該程式停止傳輸訊息時，更新程序即可被終止。 圖2及3顯示時間戳記的計算程序，以及與程式相平行的 參數估計，但是這些相關的步驟當然也可以單一程式的方 式執行之，並且該單一程式在計算時間戳記之間會對時鐘 值取樣。圖2及3具體實例内很重要的是，從各時鐘計數器 樣本值取得用來計算時間戳記之a、b單一或更多個參數的 估計值，會因此使得相對應之訊息輸出時間，是無關於程 式計算時間戳記的時間。 ..... 某些處理 時鐘頻率的 、tx等樣 種方式，即 式控制時鐘 為df:Q(g*( 鐘的頻率進 則頻率調整 起’並且另 器包括 硬體。 本值的 至少可 頻率， χ -a* ΐχ 行量化 可與如 外再以 有可在程式控制下調整本地時鐘計數器 在該些處理器中，以含納用來求出t j、 本地時鐘計數器頻率調整程式之指令這 部份地體現本發明。如以足夠精確的方 則可調校時鐘頻率，例如像頻率變動值 〜b)，其中a、b為定值，Q為對可調校時 之量化函數。如果量化步驟過於粗輪， 上述之a及/或b的更新程序合併在一 頻率調整因數的倒數來調整a值。

Claims (1)

1. 修正 案號 88121487 六、申請專利範圍 1 . 一種用以輸出即時性信號之信號處理系統，其中該系 統包括 • 一接收站，用以接收定義一樣本的信號，以及用以 就該信號所定義之時間基底而決定所欲之該樣本的輸出時 間點，此輸入站使用該所欲的輸出時間點以決定該樣本時 間戳記之輸入站點； • 可變遲延匯流排； • 一透過該匯流排耦接該接收站之輸出計時器，其中 該輸出計時器與該時間基底非同步； • 一當輸出計時器達到預設與時間戳記相關的時間值 時即輸出該樣本之輸出站； • 一位於該接收站之處理器，被程式化予一程式以自 輸出計時器的未來時間值決定該時間戳記，該未來時間值 之預測係依該輸出時間點，以及至少一個參數而定，但是 對執行於該樣本的該程式之執行時間並無關連，且該程式 經由該匯流排，使用從輸出計時器所讀取的計時器數值， 以均化的方式來對該至少一個參數進行估計。 2 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該程式由位移值 加上位在該時間點並乘以一因數的時間值，以預測該未來 時間值，而該因數及/或該位移值為透過計時器數值均化 而取得之參數值。 3 .如申請專利範圍第2項之系統，其中該因數及/或該位 移值，係以將讀取與預測的計時器數值及/或計時器數遞 增值間的誤差平均化之方式進行調整。

   O:\61\61716-920207.ptc 第14頁 叫Si 雇號 88121487 户>年1月 修正 f、申請專利範圍 4.如申請專 期性連續輸出 前一個時間戳 遞增 5. 抵達 器數 計時 兩者 6 . 值係由計 如申請專 時即由計 值與為這 器數值， 之間的誤 利範圍 時間點 記加上 時器數 利範圍 時器數 些樣本 預測之 差會被 一種用以產生即 欲之 該樣 器未 於該 該程 所讀 進行 間值 7. 個參 接收 相關 輸出 相關 本之 來時 輸出 式之 取的 估計 於該 時， 如申 數值 定義 於該 時間 於非 一時 間值 時間 執行 計時 ， 輸出 即輸 請專 的計 一樣本 信號所 點； 同步於 間戳記 之電腦 點以及 時間並 器數值 計時器 出該樣 利範圍 時器數 第1項之系統 的樣本數列， 遞增值，以計 值均化而得。 第4項之系統 值讀取計時器 所決定時間點 計時器數值和 用以修正該至 時性信號之方 的信號； 定義的時間基 ，其中該信號包括一週 該程式將前一個樣本的 算樣本的時間戳記，該 ，其中該處理器在樣本 數值，並且比較該計時 所預測的輸出計時器之 取樣而得的計時器數值 少一個參數值。 法，該方法包含了 底’決定對於该樣本所 該時間基底的一輸出計時器計算對於 ，而該計算係利用可預測該輸出計時 程式進行，並且該未來時間值是相關 至少一個參數，但是與對於該樣本之 無關連，該程式使用從該輸出計時器 ，以均化的方式來對該至少一個參數 抵達之對應於該時間戳記之預設的時 本。 第6項之方法，其中該至少可估計一 值，係藉由一可變遲延匯流排而被讀

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   六、申請專利範圍 取0 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中該程式預測該未 來時間值為該時間點之時間值乘上一個因數再加位移值， 而該因數及/或位移值乃利用計時器數值均化的方法以估 計求得的參數值。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該信號包括一週 期性連續輸出時間點的樣本數列，該程式將前一個樣本的 前一個時間戳記加上遞增值以計算時間戳記，該遞增值係 由計時器數值均化估計而得。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之方法，其中該輸出計時器的 計時器數值會在樣本抵達時被讀取而得，並且該計時器數 值及/或其遞增值，會與在這些樣本所決定時間點上進行 預測之輸出計時器的計時器數值及/或其遞增值進行比 較，預測之計時器數值和取樣而得的計時器數值及/或它 們的遞增值，之間的誤差會被用以修正該至少一個參數 值0

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