TWI410130B - 降低節目時脈參考抖動之接收器與解調變方法 - Google Patents

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TWI410130B TW097140343A TW97140343A TWI410130B TW I410130 B TWI410130 B TW I410130B TW 097140343 A TW097140343 A TW 097140343A TW 97140343 A TW97140343 A TW 97140343A TW I410130 B TWI410130 B TW I410130B
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Description

降低節目時脈參考抖動之接收器與解調變方法
本發明係關於一種通訊系統中之接收器,尤其是有關於一種通訊系統中之可降低節目時脈參考(Program Clock Reference; PCR)抖動(Jitter)之接收器。
在資料通訊之領域中,當中一受到高度需求之應用是隨選視訊系統(Video-on-Demand)應用中之全動視訊(Full-Motion Video)傳輸。數位視訊地面廣播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial; DVB-T)標準是一種用於地面數位電視之廣播傳輸的DVB歐洲協會標準。這種系統乃利用伴有串接通道編碼(Concatenated Channel Coding)之OFDM調變(即COFDOM)來傳送一經壓縮之數位影音流。其所採用之源頭編碼方法,舉例而言,是動畫專家群(Moving Picture Experts Group; MPEG)標準,代號2(通稱為「MEPG-2」),此標準係由ISO/IEC所發佈之ISO/IEC 13818-1:1996標準所定義。
一MPEG-2傳輸流係牽涉到在長度為188位元之傳輸流封包內之影音資訊傳輸。每一封包係包含一標頭(Head),其包含控制資訊,並包含一酬載(Payload),該酬載係包含影像或聲音資訊。此MPEG-2傳輸流可同時攜載多個不同節目。傳輸流內之每一封包係藉由一包含於該標頭內之封包識別碼(Packet Identifier; PID)來與一節目相關聯。 此標頭係長度乃可變,端視其是否包含一適應欄(Adaptation Field)而定。此適應欄係包含控制資訊,而此控制資訊並不一定得出現在每一個傳輸流封包內。
每一節目之傳輸流係週期性地包含一節目時脈參考(Program Clock Reference; PCR)值於上述之非必需適應欄內。舉例而言,對每4000個視訊傳輸封包而言,此PCR可能於僅出現在當中之10個封包內。PCR是一系統時間時脈之表示,該系統時間時脈係用在該源頭以對該傳輸流內之資料解碼。一特定節目之PCR值可能利用具有相同PID之不同傳輸流來接收。一連串之PCR值可能用來在一通訊通道內之一接收器內重建該系統時間時脈。
MPEG-2傳輸流,舉例而言,可以通過非同步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode; ATM)網路來傳輸,該非同步傳輸模式係用於資料、音訊及影訊之高速封包化傳輸上。用來描述MPEG傳輸系統之參數之一是「PCR抖動」。在理想的通訊通道中,所有的傳輸流封包,以及所有的PCR樣本,在傳輸後皆於一固定時間被接收。然而,在真實的通訊通道中,可能會因不同之通道元件而造成多變之延遲狀況。舉例而言,不同的傳輸流封包可能會在到達終點之過程中,經過不同之網路路徑。到達時間之差異即造成PCR抖動。PCR抖動係於standard ISO/IEC 13818-9:1999內有所描述。
MPEG接收器係藉由對PCR值取樣來使內部時脈與所接收之PCR值相同步。如果PCR值無法足夠規律地到達,則所再生之時脈可能會抖動或漂移。PCR抖動越大,則越難在MPEG接收器內恢復正確之時脈。MPEG接收器甚至會無法鎖定。
降低PCR抖動之傳統技術乃是利用一額外的PCR緩衝器以儲存經解調符號並再以規律次序來加以輸出。然而,所需之PCR緩衝器容量可能會相當大。舉例而言,在64 QAW與編碼率等於7/8之最惡劣情況下,PCR緩衝器的容量可能高達20*199*8*2=60160位元。這造成VLSI實踐上的高昂成本。因此,降低接收器之PCR抖動之對策乃有所必要。
在此係描述一種低成本之接收器與解調變方法,用以降低PCR抖動。
根據一實施例,一種接收器係被提供,其接收一傳輸流,並將該傳輸流解調變成為一最終輸出流。該傳輸流係包括複數個符號,當中至少一符號係攜載有至少一節目時脈參考(Program Clock Reference)值,而該最終輸出流則包括複數個經解調符號,每一該經解調符號係包括複數個封包。該接收器係包括一RS解碼器,其用以將該傳輸流解碼以產生一MPEG封包,一MPEG記憶體以儲存該MPEG封包,以及一解錯亂器,其係以一輸送率來將該MPEG封包從該MPEG記 憶體讀出,並將該MEPG封包解錯亂成為該最終輸出流之該等經解調符號之該等封包當中之一封包。該輸送率係被降低,用以降低該最終輸出流之該等經解調符號之該等封包之訊衝。
根據另一實施例,一種解調變方法係被提供,用以解調變一傳輸流成為一最終輸出流,該傳輸流包括複數個符號,該等符號當中至少之一係攜載至少一節目時脈參考,該最終輸出流包括複數個經解調符號,每一經解調訊號包括複數個封包。該解調變方法係包括:將該傳輸流解碼以產生一MPEG(動畫專家群)封包,儲存該MPEG封包,以及以一傳輸率來讀取該經儲存之MPEG封包,以及將該MPEG封包解錯亂成為該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包當中一封包,其中該傳輸率係降低以使該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包之訊衝降低。
第1圖係一解釋傳輸流之PCR抖動降低狀況之示意圖之一實施例。一傳輸流TS(譬如為MPEG傳輸流)係在無接收PCR抖動操作下來經過解調變程序。如圖所示,此傳輸流TS可由一序列之符號S1 -Sn 形成,其中在此範例中n=3。該等符號S1 -Sn 當中之每一符號Si(1 i 3)可進一步由一序列之封包Pi1 -Pim 形成,其中在此範例中m=8。部份由灰色來表示之封包係包含著PCR內嵌為附屬資料。如圖明白所示,符號S1 -Sn 內之訊衝(Burts),其分別由時間間距Tij 來表示(在此範例中1 j 7),可能造成PCR值所在時間之間發生不同間距之情況,此即 所謂之PCR抖動。時間間距Tij 若越大,則傳輸流TS內之PCR抖動越大。
第1圖係本發明所提供之一經過一種伴有PCR抖動降低操作之解調變程序之傳輸流TS'之示意圖之一實施例。如圖所示,時間間距Tij '(1 i 3以及1 j 7)在此傳輸流TS'內係縮減了,符號S1 '-Sn '因此呈現更均勻之分佈。傳輸流TS'之PCR抖動故而相較傳輸流TS乃有所降低。在此圖所示之實施例中,傳輸流TS'之符號長度TS1 '-TS3 '係大於傳輸流TS之符號長度TS1 -TS3 ,然而兩傳輸流TS之符號週期TS1 至TS3 與TS'之符號週期TS1 '至TS3 '分別相等;以及兩傳輸流TS與TS'之符號週期之符號長度皆等於TP1 至TP3 。然而,在替代實施例中,兩傳輸流TS與TS'之符號週期可以彼此不相等,或是在另外的替代實施例中,兩傳輸流TS與TS'之符號長度可以彼此不相等。依據一用來降低PCR抖動之解調變程序之實施例,可以藉由儲存一序列之已接受位元去交錯處理(bit-deinterleaving)之符號並繼而利用一降低之輸送率(Tbroughput Rate)來讀取該符號序列之方式來降低時間間距Tij ,更多細節係於以下講述。
第2圖係本發明所提供之一接收器200之一方塊示意圖之一實施例。參考第2圖,接收器200可包括一RF(射頻)/數位單元200a,其用以放大及轉換一類比RF訊號至基頻帶,其中該類比RF訊號可經由一天線202來接收,並且將此放大之類比訊號轉換成數位訊號,以及一解調變器200b,其係用以執行解調變程序。在此實施例中之接收 器200,舉例而言,可為一DVB-T接收器,但不限定於此。此外,此實施例中之該RG訊號,舉例而言,可為一MEPG-2傳輸流,但不限定於此。此外,此解調變器200b,舉例而言,可為一OFDM解調變器以執行OFDM解調變程序,然而並不限定於此。
第2圖亦顯示該RF/數位單元200a之一更細部結構之實施例。如圖所示,RF/數位單元可包含一調諧器(Tuner)204、一數位至類比轉換器(ADC)206、一同步器208,以及一自動增益控制器(Automatic Gain Controller; AGC)210。調諧器204可用來放大由該天線202所接收之該類比RF訊號(即一傳輸流),將該經放大類比訊號轉換為一基頻訊號,並過濾該基頻訊號。該ADC 206可用來轉換該基頻訊號至一數位訊號。該同步器208可用來執行數位訊號處理,譬如是畫面同步化、符號同步化,…等等類似程序。該自動增益控制器(AGC)210可已用來控制一接收端之一增益以適於上述數位訊號處理。須注意,現今製造之不同種類之RF/數位單元係為數眾多而不便一一列出。然而,具本領域之技術者應能迅速理解潛在之可能性以及由本處所述之實施例所涵蓋之RF/數位單元200a之實施例。
詳細而言,OFDM解調變器200b可包含一排除器(Eliminator)212、一快速富立葉轉換(Fast Fourier Transform; FFT)單元214,一等化器216,一載波相位及時間追蹤器218、一符號解交錯器(Symbol Deinterleaver)220、一解對映器(Demapper)、一位元解交錯器(Symbol Deinterleaver)224、一維特比解碼器(Viterbi解碼器)226、一封 包解交錯器(Packet Deinterleaver)(外部解交錯器)228、一禮德所羅門(Reed-Solomon; RS)解碼器230,以及一解錯亂器(Descrambler)232。此排除器212係用來消除一防護區間(Guard Interval; GI)以及循環字首(Cyclic Prefix; CP)訊號。該FFT單元214可用來將一時域訊號轉換為一頻域訊號。該等化器216可用來消除放大或傳輸過程所導致之失真。該載波相位及時間追蹤器218可用來追蹤一載波之相位及時間。該符號解交錯器220可用來提供一種在區塊根本上以符號為基礎的解交錯操作。該解對映器222可以用來將上述經符號解交錯而由複數向量(譬如OPSK、16QAM或64QAM)所構成之符號加以轉換為一簡單位元流。該位元解交錯器224可以用來提供以位元為基礎之解交錯操作,亦即,一種在區塊根本上的位元逐一(Bit-Wise)解交錯程序。該Verterbi解碼器226可用來反轉曾經在一傳送器之一內部/迴旋編碼器(Internal/Convolutional Coder)執行過之編碼程序。該封包解交錯器228,可以是一迴旋解交錯器(Convolutional Deinterleaver),該迴旋解交錯器乃執行以封包為基礎之解交錯操作,亦即在每一封包內之位元逐一解交錯操作。該RS解碼器30可以用來反轉曾經在該傳送器之一RS編碼器執行過之編碼程序。更具體而言,該RS解碼器230可以從所接收之204位元之封包來產生188位元之封包。該解錯亂器232可以用來將上述經解碼之資料進行解錯亂,用以移除曾經在該傳送器內所執行之能量分散,從而恢復原始之連續位元流。該解錯亂器232可 以用來將所恢復之連續位元流提供為該解調變器200b之一最終輸出流。
該RS解碼器230可更包括一RS解碼器記憶體2302,該RS解碼器記憶體2302可用來儲存經RS解碼之符號。當RS解碼器230結束對一來自封包之解碼操作時,可以將該經解碼封包儲存於該RS解碼器記憶體2302內,並通知該解錯亂器232開始讀取並解錯亂該經解碼封包。如第1圖之相關說明中所述,該解交錯器232可以用來以一經降低之輸送率來讀取該RS解碼器記憶體2302,俾以達到降低PCR抖動之利益。於較佳的情況下,可以在該RS解碼器記憶體2302內之任何符號於從RS解碼器記憶體2302輸出之前皆不會被下一符號來覆蓋之條件滿足下,將該輸送率最小化。
較佳的情況下,解錯亂器232係動態地使其讀取速率最佳化以使上述最終輸出流之經解調的輸出符號之間的訊衝降至最小,方以能夠適應種種不同之傳輸條件。為了達到此點,解錯亂器232係至少能夠根據傳輸流之傳輸參數來動態地使其讀取速率最佳化,以使得解調過程永遠皆能提供最佳之PCR抖動降低成效。在一DVB-T系統中,傳輸參數可包括畫面數目、群集(Constellation)(譬如為QPSK、16-QAM或64-OAM)、階層資訊(Hierachy Inforamatoin)(是否該資料是於一正常或階層模式下以一額外參數α來編碼)、編碼率(譬如為1/2、2/3、3/4、5/6、7/8)、防護區間(譬如為1/32、1/16、1/8、1/4)、傳輸模式(譬如為 2K或8K),以及單元鑑定(Cell Identification)。該解錯亂器232可以配置為動態地根據這些參數來使其讀取速率最佳化。
第2圖亦顯示這樣的一種實施例,其中該解錯亂器232可以用來動態地對其讀取速率進行最佳化。如圖所示,OFDM解調變器200b可更擁有一TPS(Transmission Parameter Signal(傳輸參數訊號))解碼器234。該TPS解碼器234可以用來從該FFT 214接收一頻率成分,復原所接收之該訊號之特定載波所攜帶之資訊,並提供一表示所復原訊號之TPS訊號STPS 給該解錯亂器。上述資訊可以包括該傳輸流STS 之傳輸參數。該解錯亂器232繼而可以根據該TPS訊號STPS 所攜載之傳輸參數來動態地對其讀取速率進行最佳化。
在一實施例中,為了根據傳輸參數來達成讀取速率之最佳化,該解錯亂器232可以配置為參照至一查表,該查表記錄對應至不同傳輸參數組合之輸送率之最佳值,其中該最佳值係提供最佳之PCR降低成效。較佳上,該最佳值可藉由實際測試與量測來獲得。該查表有種種不同之實踐方式。舉例而言,該查表可以實踐成為一多工器。該多工器可配置來接收該TPS訊號並提供一速率控制訊號以控制該解錯亂器232之讀取速率成為該最佳值。
須注意,於在此所描述之實施例中,輸送率之降低或最佳化並非限定在RS解碼器230與解錯亂器232間實施。僅需要求傳輸率之降低或最小化操作是針對已接受位元解交錯處理之資料符號的讀取操 作來執行。以上實施例中,於RS解碼器230與解錯亂器232之間降低傳輸率之原因係在於如此可擁有最佳之速率性能表現。
然而,具本領域之技術者當可明瞭,第2圖所示之特定態樣與結構係僅用作範例之用,當中所繪示之眾多種變化與修改皆有可能,包含但不限制為第2圖所示之變化形式。實際上,正是所示實施例所提供之獨特PCR降低方法能夠使得眾多可能之變化與修改成為可能。舉例而言,現今所製造之所有不同種類之解調變器係為數眾多而難以一一列出。然而,具本領域之通常技術者當可快速明瞭潛在可能性以及此處所描述實施例之解調變器之實施例所能涵蓋之實施例。於以下圖式中,係提供了數個這類的實施例。
第3圖係本發明所提供之一接收器300之一方塊示意圖之另一實施例,與第2圖之差異之處僅在於位元解交錯器324被往前移,並配置來與該符號解交錯器320連同操作而成為一種所謂之內部解交錯器。其餘細節係與第2圖所描述者類似,故在此為簡明起見而省略之。
第4圖係本發明所提供之一接收器400之一方塊示意圖之更另一實施例,與第2圖之差異之處僅在於解對映器422被移至位於符號解交錯器420之前。其餘細節係與第2圖所描述者類似,故在此為簡明起見而省略之。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些 許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧接收器
200a‧‧‧RF(射頻)/數位單元
200b‧‧‧解調變器
202‧‧‧天線
204‧‧‧調諧器
206‧‧‧同步器
208‧‧‧數位至類比轉換器
210‧‧‧自動增益控制器
212‧‧‧排除器
214‧‧‧快速富立葉轉換單元
216‧‧‧等化器
218‧‧‧載波相位及時間追蹤器
220‧‧‧符號解交錯器
222‧‧‧解對映器
224‧‧‧位元解交錯器
226‧‧‧維特比解碼器
228‧‧‧封包解交錯器
230‧‧‧禮德所羅門解碼器
2302‧‧‧RS解碼器記憶體
232‧‧‧解錯亂器
234‧‧‧TPS解碼器
300‧‧‧接收器
320‧‧‧符號解交錯器
322‧‧‧解對映器
324‧‧‧位元解交錯器
400‧‧‧接收器
420‧‧‧符號解交錯器
422‧‧‧解對映器
424‧‧‧位元解交錯器
P11 -P38 ‧‧‧封包
P11 '-P38 '‧‧‧封包
S1 -S3 ‧‧‧符號
S1 '-S3 '‧‧‧傳輸流
STPS ‧‧‧TPS訊號
T14 -T37 ‧‧‧時間間距
T11 '-T37 '‧‧‧時間間距
TS1 -TS3 ‧‧‧符號長度
TS1 '-TS3 '‧‧‧符號長度
TP1 -TP3 ‧‧‧符號週期
TP1 '-TP3 '‧‧‧符號週期
TS ‧‧‧傳輸流
TS '‧‧‧傳輸流
根據本發明的各種特點、功能以及實施例,皆可以從上述詳細說明,並同時參考所附圖式而達較佳之瞭解,該等圖式係包含:第1圖係一解釋傳輸流之PCR抖動降低狀況之示意圖之一實施例。。
第2圖係本發明所提供之一接收器之一方塊示意圖之一實施例。
第3圖係本發明所提供之一接收器之一方塊示意圖之另一實施例。
第4圖係本發明所提供之一接收器之一方塊示意圖之更另一實施例。
200‧‧‧接收器
200a‧‧‧RF(射頻)/數位單元
200b‧‧‧解調變器
202‧‧‧天線
204‧‧‧調諧器
206‧‧‧同步器
208‧‧‧數位至類比轉換器
210‧‧‧自動增益控制器
212‧‧‧排除器
214‧‧‧快速富立葉轉換單元
216‧‧‧等化器
218‧‧‧載波相位及時間追蹤器
220‧‧‧符號解交錯器
222‧‧‧解對映器
224‧‧‧位元解交錯器
226‧‧‧維特比解碼器
228‧‧‧封包解交錯器
230‧‧‧禮德所羅門解碼器
2302‧‧‧RS解碼器記憶體
232‧‧‧解錯亂器
234‧‧‧TPS解碼器

Claims (11)

  1. 一種接收器,其接收一傳輸流以將該傳輸流解調變成為一最終輸出流,該傳輸流包括複數個符號,該等符號當中至少之一係攜載至少一節目時脈參考,該最終輸出流包括複數個經解調符號,每一經解調訊號包括複數個封包,該接收器係包括:一禮德所羅門解碼器(Reed-Solomon Decoder),配置為將該傳輸流解碼以產生一MPEG(動畫專家群)封包;一MPEG記憶體,配置來儲存該MPEG封包;以及一解錯亂器,配置來以一傳輸率來由該MPEG記憶體讀出該MPEG封包,以及將該MPEG封包解錯亂成為該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包當中一封包,其中該解錯亂器係配置來根據該傳輸流之至少一傳輸參數來調整該傳輸率至一最佳值,該傳輸率係降低以使該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包之訊衝降低。
  2. 如申請專利範圍第1項之接收器,其中該傳輸參數係包括畫面數目、群集、階層資訊、編碼率、防護區間、以及傳輸模式。
  3. 如申請專利範圍第1項之接收器,其中該解錯亂器係配置來根據該傳輸流之傳輸模式與防護區間來調整該傳輸率至該最佳值。
  4. 如申請專利範圍第1項之接收器,其中該解錯亂器係配置來動態地參照一查表來調整該傳輸率,其中該查表係記錄對應至該傳輸流之不同傳輸參數組合之輸送率之最佳值。
  5. 如申請專利範圍第4項之接收器,其中該傳輸率之該等最佳值係經由實際測試與量測來獲得。
  6. 如申請專利範圍第1項之接收器,更包括一傳輸參數訊號解碼器,其配置來產生該等傳輸參數並將該等傳輸參數傳送給該解錯亂器。
  7. 一種解調變方法,用以解調變一傳輸流成為一最終輸出流,該傳輸流包括複數個符號,該等符號當中至少之一係攜載至少一節目時脈參考,該最終輸出流包括複數個經解調符號,每一經解調訊號包括複數個封包,該解調變方法係包括:將該傳輸流解碼以產生一MPEG(動畫專家群)封包;儲存該MPEG封包;以及以一傳輸率來讀取該經儲存之MPEG封包,將該MPEG封包解錯亂成為該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包當中一封包,以及根據該傳輸流之至少一傳輸參數來動態地調整該傳輸率至一最佳值,其中該傳輸率係降低以使該最終傳輸流之該經解調符號之該等封包之訊衝降低。
  8. 如申請專利範圍第7項之解調變方法,其中該傳輸參數係包括畫面數目、群集、階層資訊、編碼率、防護區間、以及傳輸模式。
  9. 如申請專利範圍第7項之解調變方法,其中動態地調整該傳輸率至該最佳值之步驟係根據該傳輸流之傳輸模式與防護區間來實施。
  10. 如申請專利範圍第7項之解調變方法,其中動態地調整該傳輸率至該最佳值之步驟係藉由參照至一查表來實施,其中該查表係記錄對應至該傳輸流之不同傳輸參數組合之輸送率之最佳值。
  11. 如申請專利範圍第10項之解調變方法,更包括經由實際測試與量測來獲得該傳輸率之該等最佳值。
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