專利名稱：等時數(shù)據(jù)通信的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，用于修正通過分組通信網(wǎng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)(isochronous data)的定時差錯，其中至少有一些數(shù)據(jù)包中有時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)什么時候處理數(shù)據(jù)，本發(fā)明還涉及實現(xiàn)這一方法的裝置。
在數(shù)字通信系統(tǒng)里，常常將從發(fā)射裝置發(fā)送給接收裝置的信息分成數(shù)據(jù)包。當(dāng)這些數(shù)據(jù)包通過這一通信系統(tǒng)的時候，它們會被延遲不同長度的一段時間。
通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)要求在發(fā)射裝置和接收裝置之間保持精確的同步關(guān)系，以便保證這一通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。這種等時數(shù)據(jù)可以傳送例如視頻或者音頻業(yè)務(wù)。如果通信系統(tǒng)不能在發(fā)射裝置和接收裝置之間保持同步，可能就無法在傳輸?shù)慕邮斩颂峁┢滟|(zhì)量可以接受的視頻和/或音頻服務(wù)。
這種應(yīng)用的一個實例是傳輸數(shù)字音頻和/或視頻信號，這些信號按照MPEG(移動圖像專家組)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼。播放裝置中MPEG譯碼器的位時鐘必須跟最初按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的裝置里的位時鐘以相同的速率運行。為此，MPEG標(biāo)準(zhǔn)要求編碼裝置在MPEG數(shù)據(jù)的一些數(shù)據(jù)包里插入一個時標(biāo)，這些時標(biāo)叫做程序時鐘基準(zhǔn)(PCR)或者系統(tǒng)時鐘基準(zhǔn)(SCR)。譯碼裝置檢測和讀出PCR或者SCR值，并利用這些值發(fā)送信號給它的內(nèi)部時鐘，控制它的速率。
如果發(fā)送裝置以通信系統(tǒng)接收端應(yīng)用的實時處理所需要的速率發(fā)送數(shù)據(jù)包，而且每一個數(shù)據(jù)包通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)臅r間延遲對于每一個數(shù)據(jù)包而言都相同，那么這樣的定時關(guān)系就能維持。
然而，在實際數(shù)字通信系統(tǒng)里，比方說在IEEE 1394、Hiperlan(高性能無線電局域網(wǎng))、ATM(異步傳輸模式)或者UMTS(通用移動通信系統(tǒng))里，不同數(shù)據(jù)包的延遲時間可能不同。在傳輸MPEG編碼數(shù)據(jù)的情況中，這樣的傳輸延遲變化會導(dǎo)致將錯誤的修正信號提供給譯碼器的內(nèi)部時鐘。
有人建議采用一種方法來解決這種傳輸抖動效應(yīng)，這種方法在接收裝置里采用一個緩沖器，發(fā)送給所述應(yīng)用的收到的數(shù)據(jù)包臨時儲存在這個緩沖器里。然后將這些數(shù)據(jù)包從緩沖器里取出來供接收裝置的應(yīng)用部分使用，或者傳遞給通信系統(tǒng)的下一級，其速率由有在緩沖器中的數(shù)據(jù)量作為一個輸入的一個算法來決定。如果沒有額外的特點，這一方法有一些缺點，包括所需要的緩沖器的大小和成本，以及從緩沖器輸出數(shù)據(jù)的速率的精度。
第5790543號美國專利公開了另一種方法，該方法聲稱能夠解決傳輸抖動問題。這一專利在接收裝置里采用獨立于傳輸時鐘的另一個時鐘，也就是說這個接收機(jī)時鐘不是跟發(fā)射機(jī)時鐘同步的。從數(shù)據(jù)包到達(dá)時刻這另一個獨立時鐘的值之間的差別中減去代表連續(xù)數(shù)據(jù)包的預(yù)期到達(dá)時間中的差的連續(xù)數(shù)據(jù)包的時標(biāo)之間的差別。前一個差別叫做實際的數(shù)據(jù)包到達(dá)時間間隔。據(jù)說這樣相減得到的結(jié)果代表通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)倪^程中數(shù)據(jù)包所經(jīng)歷的抖動。然而，本發(fā)明人相信，這一過程無法得到傳輸數(shù)據(jù)任何抖動的精確修正值。
當(dāng)通信系統(tǒng)中每一個裝置中都有單獨一個時鐘的時候，解決這一傳輸抖動問題的一種方法是用通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包讓這些單獨的時鐘保持同步。為此，發(fā)射裝置可以在一些或者所有同步數(shù)據(jù)包中增加另一個時標(biāo)，這些數(shù)據(jù)包說明從這些數(shù)據(jù)包準(zhǔn)備好供發(fā)送開始一預(yù)定時間間隔以后，發(fā)射裝置中獨立時鐘的值。這個時標(biāo)可以被接收裝置隨后檢測到和讀出來。應(yīng)當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包給應(yīng)用的沒有抖動的正確時間是數(shù)據(jù)包中的時標(biāo)值等于接收裝置中同步時鐘的值的時刻。這一預(yù)定間隔必須使得這一時標(biāo)對應(yīng)于不比接收機(jī)里的當(dāng)前時刻早的一個時刻。這一方法可以用于例如，使用

圖1所示IEC 61883定義的普通等時數(shù)據(jù)包(CIP)格式在IEEE 1394總線上傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)的時候。IEEE 1394總線上的每一個裝置都包括一個24.576 MHz，完全獨立運行的時鐘，它的一個周期長度為40.69ns。這個周期(period)叫做一個“周期(tick)”。在IEEE 1394總線上能夠處理等時數(shù)據(jù)的每一個裝置還包括一個循環(huán)時間寄存器(CTR)，它的格式在圖2中說明，它包括一個32位的當(dāng)前時刻值。這個計數(shù)器被所述24.576MH時鐘每40.69ns更新一次。此外，IEEE 1394中定義的一個機(jī)制將IEEE1394總線上的裝置之一規(guī)定為“主時鐘(Cycle Master)”。為了讓總線IEEE 1394總線上所有裝置的CTR之間保持同步，平均每3072個周期以后，主時鐘都要發(fā)射一個“循環(huán)開始”數(shù)據(jù)包。這個“循環(huán)開始”數(shù)據(jù)包包括主時鐘里CTR的當(dāng)前值。包括一個CTR的一個非主時鐘(non-Cycle Master)裝置收到一個循環(huán)開始數(shù)據(jù)包被解釋為將循環(huán)開始數(shù)據(jù)包中包括的值寫入接收裝置的CTR的一個命令。用CIP格式在IEEE 1394總線上的一個發(fā)送裝置發(fā)送的等時數(shù)據(jù)包，被標(biāo)上了一個時標(biāo)。這個時標(biāo)代表一個固定偏移編碼器或者跟其它等時數(shù)據(jù)源給出供傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)包的時刻發(fā)射裝置中的CTR值的和。當(dāng)接收裝置收到這樣一個數(shù)據(jù)包時，它將這個數(shù)據(jù)包保存在一個緩沖器里，直到該數(shù)據(jù)包的時標(biāo)值等于接收裝置里的CTR值。在這個時候，這一數(shù)據(jù)包可以被接收裝置里的應(yīng)用進(jìn)行處理。顯然，這一方法依賴于CTR絕對值等于IEEE 1394總線上所有具有等時能力的裝置的值，還依賴于固定偏移的值大于發(fā)射裝置和接收裝置之間總的傳輸延遲，這個偏移值被加在時標(biāo)上。用一個通信橋，例如按照IEEEp 1394.1標(biāo)準(zhǔn)，將不同的IEEE 1394總線連接在一起的時候，這些依賴性成為一個嚴(yán)重的問題。在這后一種情況下，雖然這一特定IEEE 1394總線上所有具有等時能力的裝置中的CTR值都按照這一特定總線上主時鐘里的CTR在頻率和絕對值上保持同步，但是不同總線上CTR的絕對值可能不相等。此外，當(dāng)這些數(shù)據(jù)包經(jīng)過IEEE 1394總線之間的橋時，會引入額外的不確定延遲。因此，在IEEEp 1394.1中定義的總線之間的橋里，有必要檢測等時數(shù)據(jù)包中的CIP時標(biāo)，并修改它們以反映橋的相對兩側(cè)CTR值之間的絕對差，以及通過橋傳輸?shù)臅r候等時數(shù)據(jù)包碰到的延遲，以便在接收裝置收到等時數(shù)據(jù)包的時候，這些時標(biāo)仍然能夠代表接收裝置中CTR的一個未來時刻。此外，這一CIP格式通常都包括兩個單獨的時標(biāo)，這兩個時標(biāo)都需要用相同的方式修改。這一方法的缺點包括在橋中修改時間的過程中內(nèi)在的附加延遲、橋的復(fù)雜性和成本所帶來的問題以及它破壞了通信系統(tǒng)根據(jù)由獨立層組成的協(xié)議棧良好工作的OSI模型(圖3)這一事實。
本發(fā)明的一個目的是提供一種通過一個數(shù)據(jù)包通信網(wǎng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)的時候用于修正定時誤差的方法，其中至少一些數(shù)據(jù)包包括時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)的時刻，現(xiàn)有技術(shù)方法中的至少一些缺點被克服。本發(fā)明的另一個目的是提供用于實現(xiàn)這一方法的裝置。
本發(fā)明提供通過數(shù)據(jù)包通信網(wǎng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)的時候修正定時誤差的方法，其中至少一些數(shù)據(jù)包包括時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)的時刻，該方法包括以下步驟a)在等時數(shù)據(jù)包中插入時標(biāo)，這些時標(biāo)涉及一個發(fā)射時鐘的絕對時間，這些時標(biāo)要通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸；b)接收這些數(shù)據(jù)包，檢測和記錄其中的時標(biāo)；c)提供一個接收機(jī)時鐘，這個時鐘在頻率上是同步的，但不一定跟發(fā)射時鐘在絕對時間上相同；d)收到包括一個時標(biāo)的第一個數(shù)據(jù)包的時候，儲存接收機(jī)時鐘的絕對時間值；e)在儲存的接收機(jī)時鐘時間上加上一個時間偏移值，這個偏移值大于或等于連續(xù)收到的數(shù)據(jù)包之間的最大時間變化，以此來確定收到的第一個數(shù)據(jù)包的輸出時刻；f)從隨后收到的每一個數(shù)據(jù)包中的時標(biāo)減去收到的第一個數(shù)據(jù)包的時標(biāo)值；和g)將當(dāng)前數(shù)據(jù)包的時標(biāo)跟第一個數(shù)據(jù)包的時標(biāo)之間的差加到第一個數(shù)據(jù)包的輸出時刻上去，以此來確定當(dāng)前數(shù)據(jù)包的輸出時刻。
這樣，本發(fā)明的方法不依賴于時標(biāo)的絕對值，而是可以在收到第一個數(shù)據(jù)包以后的給定時刻開始處理收到的數(shù)據(jù)包，處理每一個隨后數(shù)據(jù)包的時刻由第一個數(shù)據(jù)包的時標(biāo)跟當(dāng)前數(shù)據(jù)包的時標(biāo)之間的差決定。通過保證接收機(jī)里的時鐘頻率鎖定到發(fā)射機(jī)里的頻率，同時給定時間大于或等于連續(xù)收到的數(shù)據(jù)包之間的時間最大變化，可以保證對收到的數(shù)據(jù)包的處理時刻跟編碼器里的時鐘同步。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的方法，通過通信系統(tǒng)將一個接收裝置跟一個發(fā)射裝置連接起來。能夠接收和處理等時數(shù)據(jù)的接收裝置包括在頻率上同步但絕對值不一定跟發(fā)射裝置里類似的一個時鐘相同的一個時鐘。
發(fā)射裝置將時標(biāo)加到一個等時數(shù)據(jù)流中一些或者所有數(shù)據(jù)包中去，通過通信系統(tǒng)發(fā)送給接收裝置。這些時標(biāo)可以或者代表發(fā)射裝置中時鐘的值，或者代表發(fā)射裝置中時鐘的值跟一個固定常數(shù)偏移的和，這個常數(shù)偏移既可以是正值也可以是負(fù)值。如果采用了這樣一個固定的偏移，本發(fā)明就不要求將這一偏移值傳遞給接收裝置。
接收裝置有用來檢測時標(biāo)并寄存時標(biāo)值的裝置。當(dāng)接收裝置通過通信系統(tǒng)收到等時流的第一個數(shù)據(jù)包時，接收裝置將它內(nèi)部的同步時鐘的時刻t1以及數(shù)據(jù)包中時標(biāo)的值T1寄存起來。然后將這個時標(biāo)放入一個緩沖器里一段時間Δ，這里的時間Δ被選擇成大于或等于這樣一個通信系統(tǒng)里很可能發(fā)生的最大抖動。經(jīng)歷了一段時間Δ以后，將這個數(shù)據(jù)包從緩沖器提供給接收裝置或通信系統(tǒng)的下一級。
當(dāng)接收裝置從通信系統(tǒng)中收到數(shù)據(jù)流的每一個隨后數(shù)據(jù)包的時候，接收裝置在將數(shù)據(jù)包存入寄存器之前，檢測和儲存這個數(shù)據(jù)包的時標(biāo)值Tn。在時刻t1+Δ+(Tn-T1)，從緩沖器輸出這個流中的第n個數(shù)據(jù)包。
這樣，通信系統(tǒng)可能帶來的任何抖動都因為將每一個絕對時標(biāo)跟接收裝置內(nèi)部的時鐘相關(guān)起來而被去掉，這個接收裝置通過通信系統(tǒng)跟發(fā)射裝置里的內(nèi)部時鐘實現(xiàn)同步。
在采用時標(biāo)的通信系統(tǒng)里，本發(fā)明的方法對于克服抖動特別有用，這些時標(biāo)跟一個時鐘的絕對值有關(guān)，利用通信系統(tǒng)上傳輸?shù)男盘?，通信系統(tǒng)中接收裝置里的時鐘在頻率上同步，但在絕對值上不一定同步。特別是，本發(fā)明的方法不需要了解通過所述通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包可能經(jīng)歷的最大延遲值。但是，跟修正抖動的所有現(xiàn)有技術(shù)機(jī)制一樣，這一方法確實需要了解這一數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)包經(jīng)歷的最大和最小延遲之間的差。此外，本發(fā)明的方法不需要在傳輸數(shù)據(jù)包的時候?qū)r標(biāo)進(jìn)行任何修改，也不需要在接收裝置接收數(shù)據(jù)包的時候進(jìn)行任何修改。本發(fā)明的方法具有簡單的優(yōu)點，對于一個流中的一個數(shù)據(jù)包以后的所有隨后數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包都只需要進(jìn)行一次加法運算和減法運算，就能消除所有抖動，并以基本上跟數(shù)據(jù)包在發(fā)射裝置里排隊等待發(fā)射的原始時間關(guān)系相對應(yīng)的時間關(guān)系輸出數(shù)據(jù)包。此外，由于在發(fā)射過程中不需要修改任何時標(biāo)，本發(fā)明完全符合設(shè)計通信系統(tǒng)的分層OSI模型思想。本發(fā)明能夠利用在頻率上通過通信系統(tǒng)保持同步的現(xiàn)成時鐘可靠地消除抖動，從而消除長期漂移。
通過分組通信系統(tǒng)發(fā)送等時數(shù)據(jù)的時候，本發(fā)明還提供用于修正定時誤差的裝置，其中至少一些數(shù)據(jù)包包括時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)什么時候應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)，這些裝置包括在等時數(shù)據(jù)包中插入發(fā)射時標(biāo)的裝置，這些時標(biāo)跟發(fā)射時鐘的絕對時間有關(guān)，它們將通過一個傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)射，這些裝置還包括接收數(shù)據(jù)包并檢測和臨時記錄發(fā)射時標(biāo)的裝置，包括在頻率上但不必在絕對時間上跟發(fā)射時鐘同步的一個接收機(jī)時鐘，包括收到包括發(fā)射時標(biāo)的第一個數(shù)據(jù)包的時候儲存接收機(jī)時鐘絕對值的裝置，將一個給定時間偏移加到儲存的接收機(jī)時鐘時間上去，以確定收到的數(shù)據(jù)包中第一個數(shù)據(jù)包輸出時刻的裝置，這個偏移大于或等于連續(xù)收到的數(shù)據(jù)包之間的最大時間變化，包括從每一個隨后收到的數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)中減去收到的第一個數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)值的裝置，以及儲存當(dāng)前數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)跟第一個數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)之間的差加到第一個數(shù)據(jù)包的輸出時刻上去，以確定當(dāng)前數(shù)據(jù)包輸出時刻的裝置。
這樣的裝置是按照本發(fā)明的一種方法來構(gòu)造的，它能夠利用這一方法以等時方式將數(shù)據(jù)從發(fā)射裝置發(fā)射給接收裝置，而不需要通信網(wǎng)等時工作。
通過對本發(fā)明一個實施方案進(jìn)行的以下說明，同時參考以下附圖，本發(fā)明的以上特點和優(yōu)點以及其它的特點和優(yōu)點將更加顯然。在這些附圖中圖1說明IEEE 1394和IEC 61883標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)包格式；圖2說明循環(huán)時間寄存器的格式；圖3說明通信系統(tǒng)的分層OSI模型；圖4以框圖的形式說明適合于實現(xiàn)本發(fā)明的方法，包括兩個互聯(lián)的IEEE 1394總線系統(tǒng)的一個通信系統(tǒng)；圖5以框圖的形式說明按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼，通過圖4所示通信系統(tǒng)發(fā)射的數(shù)據(jù)的一個源；圖6以框圖的形式說明通過圖4所示通信系統(tǒng)發(fā)射MPEG數(shù)據(jù)的一個發(fā)射裝置；圖7以框圖的形式說明IEEE 1394總線一個主時鐘的一部分；和圖8以框圖的形式說明接收通過通信系統(tǒng)發(fā)射的MPEG編碼數(shù)據(jù)的一個接收裝置。
圖4以框圖的形式說明本發(fā)明的裝置的一個實施方案，其中提供了一種方法，用于通過分組通信系統(tǒng)發(fā)射等時數(shù)據(jù)的時候修正定時誤差。如圖4所示，這個通信系統(tǒng)包括第一條和第二條IEEE 1394總線1和2，它們通過傳輸橋3連接起來。總線1上的系統(tǒng)時鐘通過一個頻率鎖定裝置4跟總線2上的時鐘保持頻率同步。MPEG編碼數(shù)據(jù)5的源被饋入發(fā)射裝置6，該裝置6接收這些MPEG編碼數(shù)據(jù)，并將它插入數(shù)據(jù)包，發(fā)送到總線1上去。總線1上還連接了一個主時鐘7，它將總線1上連接的裝置里的所有時鐘跟主時鐘里的時鐘保持同步。接收機(jī)8跟總線2相連，用于接收發(fā)射裝置6發(fā)射的包括MPEG編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。還有一個主時鐘9跟總線2連接，并決定了跟總線2連接的所有裝置的時鐘，包括接收機(jī)8，用于接收和處理收到的數(shù)據(jù)包。這個主時鐘9在頻率上跟主時鐘7相同，但在絕對時間上不同。在這一實施方案里，數(shù)據(jù)源5將MPEG編碼視頻或者音頻信號饋送給發(fā)射裝置6和包括一個MPEG譯碼器的接收裝置。數(shù)據(jù)用MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼以及接收裝置中包括一個譯碼器對于本發(fā)明來說并不是必需的。例如，接收裝置可以只記錄MPEG或者其它編碼數(shù)據(jù)，中繼給包括這樣一個譯碼器的另一個裝置。
圖5說明MPEG編碼信號源的一個實施方案，它可以用于圖4所示的通信系統(tǒng)里。它包括一個視頻攝像機(jī)50，它的輸出被饋入MPEG編碼器51，它包括一個處理器52、時標(biāo)模塊53和一個時鐘信號發(fā)生器54。MPEG編碼器51的輸出可以直接饋送給輸出端56，這個輸出端跟發(fā)射機(jī)6連接，或者可以用于產(chǎn)生磁帶或者磁盤記錄的一個數(shù)字主記錄，通過磁盤或者磁帶播放機(jī)55播放出來。如上所述，MPEG編碼器51需要在MPEG數(shù)據(jù)的每一個數(shù)據(jù)包上插入一個時標(biāo)，叫做程序時鐘基準(zhǔn)(PCR)或者系統(tǒng)時鐘基準(zhǔn)(SCR)。接收機(jī)檢測到這個時標(biāo)，并用它來保證對MPEG編碼信號的等時譯碼。在用IEEE 1394總線發(fā)射任意數(shù)據(jù)一段不定長度的時間以前，這些MPEG PCR和/或SCR時標(biāo)被插入數(shù)據(jù)流。
發(fā)射裝置6和接收裝置8都是具有等時能力的IEEE 1394裝置，包括一個循環(huán)時間寄存器(CTR)，如上所述，如果在這一通信系統(tǒng)里存在傳輸橋，也就是說如果多個IEEE 1394總線連接在一起，這個循環(huán)時間寄存器通過接收循環(huán)開始數(shù)據(jù)包保持頻率相同，但在絕對時間上不是同步的。每一個裝置內(nèi)的CTR在收到循環(huán)開時數(shù)據(jù)包之間通過自由運行的本地24.576 MHz時鐘繼續(xù)增加。發(fā)射裝置6以MPEG編碼中包括的時標(biāo)直接或間接決定的速率處理MPEG編碼數(shù)據(jù)。發(fā)射裝置的處理包括將以后叫作發(fā)射時標(biāo)的另一個時標(biāo)添加到MPEG編碼數(shù)據(jù)的每一個數(shù)據(jù)包里去。發(fā)射時標(biāo)等于數(shù)據(jù)包在發(fā)射裝置里排隊等待讓通信系統(tǒng)發(fā)射給接收裝置的時刻發(fā)射裝置的CTR值。將這個發(fā)射時標(biāo)添加到每一個數(shù)據(jù)包里去可以是將數(shù)據(jù)包封裝成CIP格式的數(shù)據(jù)包的一部分，這一格式可以是符合IEC61883標(biāo)準(zhǔn)的格式。
圖6用框圖的形式說明適合于完成這一過程的一個發(fā)射裝置。它包括一個輸入端60，數(shù)據(jù)源5的輸出端跟它連接。輸入數(shù)據(jù)流被傳遞給一個CIP處理器61，這個處理器61將MPEG數(shù)據(jù)包封裝成CIP格式的數(shù)據(jù)包。它通過一個時標(biāo)模塊62，這個時標(biāo)模塊62將發(fā)射時標(biāo)插入圖1所示的源數(shù)據(jù)包報頭。然后將這些數(shù)據(jù)包饋給一個IEEE1394處理器，這個處理器的輸出通過一個緩沖器64饋送給跟總線1連接的一個輸出端69。這個發(fā)射裝置6還通過總線1在輸出端68從主時鐘7接收循環(huán)開始數(shù)據(jù)包。這個循環(huán)開始數(shù)據(jù)包被饋送給控制發(fā)射裝置中一個循環(huán)時間寄存器65的一個循環(huán)開始處理器67。這個循環(huán)時間寄存器跟所有其它裝置一樣，由一個自由運行的24.567 MHz時鐘信號同步。循環(huán)時間計數(shù)器的輸出產(chǎn)生一個時鐘信號，它能夠?qū)⒁粋€時標(biāo)增加到數(shù)據(jù)包里，當(dāng)發(fā)射裝置從屬于主時鐘的時候，這個時標(biāo)對于跟總線1連接的所有裝置都有效。
主時鐘的一個實施方案在圖7例說明，它包括被一個24.576 MHz的時鐘71驅(qū)動的一個循環(huán)時間寄存器70。這個循環(huán)時間寄存器70為一個循環(huán)開始發(fā)生器72饋送信號。循環(huán)開始發(fā)生器的輸出通過輸出端73饋送給總線1。所有的從屬循環(huán)時間寄存器都包括一個循環(huán)開始處理器，這個循環(huán)開始處理器檢測循環(huán)開始發(fā)生器72產(chǎn)生的信號并讓從屬單元中的循環(huán)時間寄存器跟，在這一特定情況下，主時鐘7中的循環(huán)時間寄存器，同步。
在發(fā)射裝置6中將發(fā)射時標(biāo)插入一個數(shù)據(jù)包一段時間以后，就可以開始通過通信系統(tǒng)發(fā)射給接收裝置8。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包通過通信系統(tǒng)傳輸時，它會經(jīng)歷任意的延遲，特別是存在任意的橋3連接著不同的IEEE 1394總線的時候。除了通過任意傳輸橋經(jīng)歷的任意延遲以外，在總線接收數(shù)據(jù)包之前，還有可變時間延遲碰到的任意延遲。這一延遲會隨著數(shù)據(jù)包的不同而不同，直到某一最大抖動值，這個最大值可以有任意給定通信技術(shù)指定或者計算出來。使用本發(fā)明的方法時，插入發(fā)射數(shù)據(jù)包的這一發(fā)射時標(biāo)在通信過程中不會被任何隨后的級進(jìn)一步修改。
如上所述，各種互連總線上的時鐘頻率在頻率上保持了同步。但這并不意味著發(fā)射和接收裝置里的循環(huán)時間寄存器都顯示相同的時間。例如，在地球表面上任意地方的時鐘顯然都以同樣的速率精確地往前走，這是由地球的公轉(zhuǎn)速度決定的，但是不同經(jīng)度位置上的絕對時間會不同，比方說格林位置平均時間跟歐洲中部時間相差一個小時。
圖8以框圖的形式說明適合用作接收裝置8的接收裝置的一個實例。它有一個輸入端81，跟總線2連接。這個輸入端從主時鐘9接收循環(huán)開始數(shù)據(jù)包，饋送給循環(huán)開始處理器82，用于讓接收裝置8的循環(huán)時間寄存器83跟主時鐘9中的循環(huán)時間寄存器同步。一個24.576 MHz的時鐘84使循環(huán)時間寄存器83保持同步。輸入81也被饋送給時標(biāo)檢測器85，這個時標(biāo)檢測器85檢測收到的信號中是否存在發(fā)射時標(biāo)。這樣，時標(biāo)檢測器85讀出并記錄數(shù)據(jù)包中發(fā)射時標(biāo)里的值T1，并將這個數(shù)據(jù)包存入緩沖器86。信號中一個時標(biāo)的時間被鎖存到第一個時標(biāo)鎖存器87里，發(fā)射信號流里每一個隨后的時標(biāo)都被鎖存到第二個時標(biāo)鎖存器88里。鎖存器87和88的輸出被饋送給減法器電路89的第一個和第二個輸入端。收到數(shù)據(jù)流的第一個數(shù)據(jù)包時，接收裝置讀出收到數(shù)據(jù)包的時刻循環(huán)時間寄存器的時間t1。這一時間被饋送給一個加法器電路90的第一個輸入端，這個加法器電路90的第二個輸入端接收一個給定偏移值，這個偏移值被選定為大于或等于收到的各種數(shù)據(jù)包之間通信系統(tǒng)引入的最大時間抖動。加法運算的結(jié)果被饋送給一個鎖存器92，作為值T0。對于第一個數(shù)據(jù)包，這個值T0被饋送給比較器93的第一個輸入端，它的第二個輸入端接收循環(huán)時間寄存器83的輸出。這樣，當(dāng)循環(huán)時間寄存器83到達(dá)時刻T0時，第一個數(shù)據(jù)包將被輸出控制器94從緩沖器86輸出，并傳遞給接收裝置中的下一級。
當(dāng)下一個數(shù)據(jù)包到達(dá)接收裝置時，時標(biāo)檢測器85檢測其中的時標(biāo)，將它鎖存到鎖存器88中，并將數(shù)據(jù)包存入緩沖器86里。然后減法器89從正在接收的當(dāng)前數(shù)據(jù)包的時刻Tn值中減去第一個數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)T1值。這一減法運算的結(jié)果被隨后加到時刻T0上去，并提供給比較器93的第一個輸入端。這樣，時刻T0+(Tn-T1)就是循環(huán)時間寄存器83必須在輸出控制器94從緩沖器86讀出數(shù)據(jù)包傳遞給接收機(jī)的隨后級之前達(dá)到的時刻。
顯然，利用這一過程，接收裝置將一段給定時間加到時間t1上去，在這個時刻一個發(fā)射時標(biāo)被檢測出來，就象循環(huán)時間寄存器83中的時間在這個時刻設(shè)置的一樣，并加上一段給定時間，這段時間足以允許通信系統(tǒng)中任意的抖動。然后，當(dāng)循環(huán)時間寄存器達(dá)到時間T0的時候，將緩沖器86中的數(shù)據(jù)包傳遞給接收機(jī)的其余部分，時間T0等于t1+Δ，它就是檢測到第一個數(shù)據(jù)包時標(biāo)的時刻循環(huán)時間寄存器83記錄的時間加上偏移值Δ。當(dāng)每一個隨后的發(fā)射時標(biāo)到達(dá)時，從隨后的發(fā)射時標(biāo)值減去第一個發(fā)射時標(biāo)的值，然后加到時間T0上去，以確定什么時候?qū)?shù)據(jù)包從緩沖器86中讀出。這樣，在任何一級都不需要接收裝置來修改任何發(fā)射時標(biāo)。
因為接收裝置中的循環(huán)時間寄存器83跟發(fā)射裝置里的循環(huán)時間寄存器實現(xiàn)了同步，就基本上按照發(fā)射裝置里處理它們的數(shù)據(jù)包之間的時序關(guān)系將這些數(shù)據(jù)包傳遞給接收裝置中的下一級。絕對時間之間的差別不重要。所有CIP報頭信息或者其它傳輸數(shù)據(jù)包報頭都可以在數(shù)據(jù)包存入緩沖器86之前或者之后從收到的數(shù)據(jù)包中去掉。接收裝置的下一級可以是一個MPEG譯碼器96，它還包括一個時鐘97、一個譯碼電路98、一個時標(biāo)檢測器99和一個鎖存器/減法器100。這個時鐘97是譯碼器時鐘，完全獨立于接收裝置中的循環(huán)時間寄存器和獨立運行的24.576 MHz時鐘。MPEG譯碼器于是可以使用接收到的基本上去除過抖動的數(shù)據(jù)包中的PCR或者SCR，用傳統(tǒng)的方法使譯碼器時鐘基本上跟最初給數(shù)據(jù)編碼的MPEG編碼器中的時鐘速度同步。于是，這一MPEG譯碼器能夠?qū)?shù)據(jù)譯碼，并將數(shù)據(jù)提供給顯示裝置101，顯示裝置101也可以構(gòu)成基本具有正確速率的接收裝置的一部分。
顯然，本發(fā)明中總線1和2上的時鐘需要在頻率上鎖定，但它們不必在絕對時間上鎖定。這要求傳輸橋3包括一個頻率鎖定裝置4，將這兩條不同總線1和2上時鐘的頻率鎖定。這可以通過各種方式來做到。一種方法是以精確規(guī)定的時間間隔發(fā)送不包含任何信息的短脈沖串，從而讓傳輸橋兩側(cè)的時鐘同步。另一種方法是通過橋發(fā)送一則包括時間信息的消息。這一消息可以以相對隨機(jī)的時間間隔發(fā)送，因為每次通過傳輸橋發(fā)送該消息的時候都會導(dǎo)致時鐘采用相同的時間。實施本發(fā)明的時候互連總線上的時鐘如何同步并不重要。僅僅要求這些時鐘應(yīng)當(dāng)在頻率上這樣同步。
盡管介紹本發(fā)明的時候采用了利用IEEE 1394總線結(jié)構(gòu)發(fā)射的MPEG數(shù)據(jù)這樣的實例，但是它并不局限于這樣一種通信系統(tǒng)。它可以用于通過會出現(xiàn)傳輸抖動的任意數(shù)據(jù)包傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸任意的等時數(shù)據(jù)。它還可以用于在編碼和譯碼功能之間時間間隔不精確的場合，這意味著收到的時標(biāo)可能比在接收裝置那里測量的實際時間要早。
對于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員來說顯而易見，可以對上述實施方案進(jìn)行許多的改進(jìn)，上述實施方案只是如何實施本發(fā)明的一個實例。例如，在確定接收機(jī)應(yīng)該開始處理收到的數(shù)據(jù)的時間的時候，有可能將每一個數(shù)據(jù)包的到達(dá)間隔時間加到前一個數(shù)據(jù)包的處理時間上去。在這種情況下，不是儲存這個數(shù)據(jù)流的一個數(shù)據(jù)包的到達(dá)時間，而是有必要儲存前一個數(shù)據(jù)包的到達(dá)時間。
通過閱讀本發(fā)明的這一說明，對于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員而言其它的改進(jìn)也是顯而易見的。這種改進(jìn)可以包括在設(shè)計和使用通信系統(tǒng)及其元器件的過程中大家都知道的其它功能，可以用它們?nèi)〈@里介紹的功能或者跟它們一起使用。雖然這里介紹這一申請的時候羅列了一些功能的組合，但顯然本發(fā)明的范圍還包括這里直接或者隱含的內(nèi)容的所有新功能，也包括這些功能的所有推廣，這對于本領(lǐng)域里的技術(shù)人員而言顯而易見，而不管它是否涉及本發(fā)明中任何權(quán)利要求所聲明的，也不管它是否部分地解決了本發(fā)明解決的技術(shù)問題。本申請人在這里指出，在本申請的處理過程中或者任何將來的進(jìn)一步申請中將會針對這些功能和/或這些功能的組合提出新的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．通過數(shù)據(jù)包通信網(wǎng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)的時候修正定時誤差的一種方法，其中至少一些數(shù)據(jù)包包括時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)的時刻，該方法包括以下步驟a)在等時數(shù)據(jù)包里插入發(fā)射時標(biāo)，這些發(fā)射時標(biāo)跟發(fā)射時鐘的絕對時間有關(guān)，這些時標(biāo)要通過一個傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸；b)接收這些數(shù)據(jù)包，檢測并臨時記錄其中的發(fā)射時標(biāo)；c)提供一個接收機(jī)時鐘，這個接收機(jī)時鐘在頻率上跟發(fā)射時鐘同步，但不必在絕對時間上同步；d)收到包括傳輸時標(biāo)的第一個數(shù)據(jù)包的時候儲存這個接收機(jī)時鐘的絕對時間e)在儲存的接收機(jī)時鐘時間上加上一個給定時間偏移，這個偏移大于或等于連續(xù)收到的數(shù)據(jù)包之間的最大時間變化，以此來確定收到的第一個數(shù)據(jù)包的輸出時間；f)在每一個隨后收到的數(shù)據(jù)包里的發(fā)射時標(biāo)中減去收到的第一個數(shù)據(jù)包的時標(biāo)值；和g)將當(dāng)前數(shù)據(jù)包跟第一個數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)之間的差加到第一個數(shù)據(jù)包的輸出時間上去，以確定當(dāng)前數(shù)據(jù)包的輸出時間。
2．權(quán)利要求1的方法，其中的數(shù)據(jù)是MPEG編碼數(shù)據(jù)，其中的發(fā)射時標(biāo)不同于并獨立于任何MPEG時標(biāo)。
3．權(quán)利要求2的方法，其中的數(shù)據(jù)是用IEC61883規(guī)定的公共等時數(shù)據(jù)包格式發(fā)射的。
4．以上權(quán)利要求中任意一個的方法，其中的通信系統(tǒng)按照IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)工作。
5．權(quán)利要求1～3中任意一個的方法，其中的通信系統(tǒng)按照異步傳輸模式工作。
6．權(quán)利要求1～3中任意一個的方法，其中的通信系統(tǒng)按照通用移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)工作。
7．用于在通過分組通信網(wǎng)傳輸?shù)葧r數(shù)據(jù)時修正定時誤差的裝置，其中至少有一些數(shù)據(jù)包包括時標(biāo)，這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)的時刻，該裝置包括在等時數(shù)據(jù)包中插入發(fā)射時標(biāo)的裝置，這些時標(biāo)跟一個發(fā)射時鐘的絕對時間有關(guān)；包括通過傳輸網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)包的裝置；接收數(shù)據(jù)包并且檢測和臨時記錄其中的發(fā)射時標(biāo)的裝置；包括一個接收機(jī)時鐘，它跟發(fā)射時鐘在頻率上同步但不必在絕對時間上同步；包括收到包括一個發(fā)射時標(biāo)的第一個數(shù)據(jù)包的時候儲存接收機(jī)時鐘的絕對時間的裝置；將給定時間偏移加到儲存的接收機(jī)時鐘時間上去的裝置，這個偏移大于或等于連續(xù)收到的數(shù)據(jù)包之間的最大時間變化，以確定收到的第一個數(shù)據(jù)包的輸出時間；從每一個隨后收到的數(shù)據(jù)包中的發(fā)射時標(biāo)上減去第一個收到的數(shù)據(jù)包的發(fā)射時標(biāo)值的裝置；以及將當(dāng)前數(shù)據(jù)包發(fā)射時標(biāo)跟第一個數(shù)據(jù)包發(fā)射時標(biāo)之間的差加到第一個數(shù)據(jù)包輸出時間上去，以確定當(dāng)前數(shù)據(jù)包的輸出時間的裝置。
8．權(quán)利要求7的裝置，其中插入發(fā)射時標(biāo)的裝置包括一個循環(huán)時間寄存器。
9．權(quán)利要求8的裝置，其中每一個都包括一個循環(huán)時間寄存器的多個發(fā)射和/或接收裝置都跟一條IEEE 1394總線連接，循環(huán)時間寄存器中的一個構(gòu)成一個主時鐘，它發(fā)射一個循環(huán)開始數(shù)據(jù)包給其它的循環(huán)時間寄存器，使它們保持同步。
10．權(quán)利要求9的裝置，其中的通信系統(tǒng)包括傳輸橋連接的多條IEEE 1394總線，其中每一條總線上的主時鐘都在頻率上同步。
11．權(quán)利要求10的裝置，其中的傳輸橋按照IEEE 1394.1標(biāo)準(zhǔn)工作。
12．權(quán)利要求7的裝置，其中的通信系統(tǒng)采用異步傳輸模式。
13．權(quán)利要求7的裝置，其中的通信系統(tǒng)是一個通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)。
14．權(quán)利要求7～13中任意一個的裝置，其中的數(shù)據(jù)是按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼的音頻和/或視頻信號。
15．權(quán)利要求14的裝置，其中的發(fā)射裝置包括一個MPEG編碼器。
16．權(quán)利要求14或者權(quán)利要求15的裝置，其中的接收機(jī)包括一個MPEG譯碼器。
全文摘要
為了通過會引入定時抖動的通信系統(tǒng)傳送等時數(shù)據(jù),為等時數(shù)據(jù)的每一個數(shù)據(jù)包提供了一個時標(biāo),這些時標(biāo)告訴接收機(jī)應(yīng)當(dāng)處理數(shù)據(jù)包的時刻。接收機(jī)記下數(shù)據(jù)流第一個數(shù)據(jù)包的到達(dá)時刻,并在其上加上一個偏移時間,這個偏移時間大于或等于最大抖動,產(chǎn)生一個時間t
文檔編號H04M3/00GK1300517SQ00800548
公開日2001年6月20日 申請日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者M·P·J·巴克爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司