用信號發送傳輸時間和/或系統時鐘脈衝的方法及設備與流程

2023-10-28 05:09:40 1

本發明涉及一種用於用信號發送傳輸時間和/或系統時鐘的方法及設備，尤其在數位電視傳輸系統中。

背景技術：
在數位電視傳輸系統中，例如，根據美國的高級電視系統委員會(AdvancedTelevisionSystemsCommittee，ATSC)標準或者根據歐洲中傳統的數字視頻廣播(DigitalVideoBroadcast，DVB)標準，在每種情況下，為了重建或同步廣播電臺所使用的系統時鐘且基於該系統時鐘來確定電視傳輸的每一單個圖像在電視接收器的屏幕上的顯示時間，在與廣播電臺相關聯的總站和個人電視接收器之間傳輸時間信息。在通常用在電視傳輸中的運動圖像專家組(MovingPictureExpertGroup，MPEG)編碼的情況下，在圖像在電視接收器的屏幕上的顯示時間的MPEG編碼的傳輸數據包的節目時鐘基準(ProgramClockReference，PCR)欄位中，在MPEG編碼的傳輸數據包的出現時間標記(PresentationTimeStamp，PTS)欄位中，傳輸廣播電臺所使用的系統時鐘，並且在MPEG編碼的傳輸數據包的解碼時間標記(DecodingTimeStamp，DTS)欄位中，從廣播電臺的總站向電視接收器傳輸圖像在電視接收器中解碼的時間。此外，在廣播電臺的總站和位於總站下遊的輸出適配器之間或在廣播電臺的總站和常見波網絡的各個傳輸站之間傳輸從總站傳輸到個人電視接收器的傳輸數據流的各個MPEG編碼的傳輸數據包的傳輸時間。儘管放置在演播室的視頻或音頻源已產生用於圖像顯示或聲音輸出或者用於圖像解碼或聲音解碼的系統時鐘和時間，其中，將所記錄的視頻數據或音頻數據裝入與所記錄的節目相關聯的傳輸數據流或基本數據流的傳輸數據包或控制數據中，但是在連接到演播室的下遊的總站中產生傳輸數據流的情況下，僅確定各個傳輸數據包的各個傳輸時間。基於與視頻或音頻源相關聯的時鐘源的累積的時鐘脈衝，在視頻或音頻源中獲得系統時鐘，並將該系統時鐘作為時間信息，在傳輸數據流的給定傳輸數據包中或在基本數據流的給定控制數據中傳輸至總站。在總站中，包含系統時鐘的時間信息被裝入傳輸數據流的傳輸數據包中。此外，在總站中，基於與總站相關聯的時鐘源的累積的時鐘脈衝獲得各個傳輸數據包的傳輸時間，並且將這些傳輸時間也作為時間信息存儲在傳輸數據流的給定傳輸數據包中。以這種方式存儲在各個傳輸數據流或基本數據流的時間信息欄位中的系統時鐘的精度以及各個所存儲的傳輸時間的精度，在很大程度上取決於在每種情況下所使用的時鐘源的準確度。儘管視頻或音頻源的時鐘源通常提供良好的平均時鐘準確度，但是不幸的是，在總站的過程計算機中所使用的時鐘源在短時間範圍內僅具有低時鐘精度的特徵。在總站中所使用的時鐘源在長時間範圍內的時鐘精度是相對良好的，這是因為在總站中所使用的時鐘源與基準時鐘源的時間同步，該基準時鐘源在相對較大的時間屏面內具有良好的時鐘精度，例如，具有全球定位系統(GlobalPositioningSystem，GPS)的基準時鐘或網絡時間協議(NetworkTimeProtocol，NTP)伺服器的基準時鐘。從DE102009057362A1得知一種在電視傳輸系統中產生傳輸數據流的方法，其中，相比於在總站中使用的時鐘源，在演播室中所使用的時鐘源提供明顯較差的時鐘精度。在這種背景下，通過插入對長時間範圍負責的NTP伺服器的時鐘，而在短時間範圍內的時鐘精度上改善與總站相關聯的時鐘源(通常僅在長時間範圍內提供高時鐘精度)的時鐘精度。儘管進行了插入，但總站的時鐘源仍提供不期望的相位抖動，這導致與總站相關聯的時鐘源的時鐘精度的品質還是不滿足當今電視傳輸系統在短時間範圍內的要求。

技術實現要素：
因此，本發明的目的在於，提供一種用於產生和傳輸時間信息的方法及設備，上述時間信息尤其為所使用的系統時鐘和傳輸數據流的各個傳輸數據包的準確的傳輸時間，該方法及設備的特徵在於高的時鐘精度或時間精度。通過根據本發明的具有權利要求1的特徵的用信號發送時間和/或時鐘的方法以及通過根據本發明的具有權利要求24的特徵的用信號發送時間和/或時鐘的設備實現上述目的。在各個從屬權利要求中詳細說明了本發明的有利的技術發展。權利要求38或權利要求39涉及相應的電腦程式或電腦程式產品。根據本發明，時間(尤其是單個的傳輸數據包的傳輸時間)和時鐘(尤其是系統時鐘)，不是基於集成在總站中的時鐘源的相對不準確的時鐘而確定的，而是在總站中計算，並且在傳輸數據包中作為時間信息傳輸到每個接收器，在傳輸數據包的傳輸時間的情況下，其被傳輸到輸出適配器或單個的傳輸站，或者，在系統時鐘的情況下，其被傳輸到電視接收器。在這種背景下，根據累積到傳輸時間的時鐘的脈衝數，獲得傳輸數據包中所存儲的時間信息。通過如下方式迭代地實現上述計算：根據上一傳輸的傳輸數據包中所存儲的時間信息，外加累積在兩個傳輸數據包的傳輸時間之間的脈衝數，來計算傳輸數據包中所存儲的時間信息，反過來，通過將兩個傳輸數據包之間的傳輸時間乘以時鐘來獲得上述脈衝數。反過來，兩個傳輸數據包之間的傳輸時間是根據在該傳輸時間中的兩個傳輸數據包之間所傳輸的數據位的個數與傳輸數據流的數據速率的商而獲得的。在本發明的第一優選實施方式中，對於用信號發送系統時鐘的情況，伴隨每種情況下都存儲在單個的傳輸數據包中的時間信息(作為純粹的計算值)的計算，使用在兩個分別連續的在每種情況下都具有集成的時間信息的傳輸數據包的傳輸時間之間所傳輸的數據位的數量、傳輸數據流的數據速率、以及最後所傳輸的具有集成的時間信息的傳輸數據包的時間信息。使用包含在視頻或音頻源中的時鐘源的實時時鐘在總站中所重建的時鐘，作為該計算中所使用的附加值。在本發明的第二優選實施方式中，對於用信號發送傳輸數據包的傳輸時間的情況，為了計算在每種情況下都存儲在單個的傳輸數據包中的時間信息，使用給定的計算值(即每種情況下在兩個連續的具有集成的時間信息的傳輸數據包的傳輸時間之間所傳輸的數據位的數量)、傳輸數據流的數據速率、最後所傳輸的具有集成的時間信息的傳輸數據包的時間信息、以及系統時鐘的標稱值。因此，利用根據本發明的用信號發送所計算的系統時鐘和/或所計算的傳輸時間，消除了根據現有技術的集成在總站中的時鐘源的時鐘不準確性，並且將校正的系統時鐘和相對校正的傳輸時間傳輸到各自的接收器。在用信號發送系統時鐘的情況下，優選地，藉助傳輸數據流的傳輸數據包，利用集成的時間信息，將視頻或音頻源中所呈現的時鐘源的實時時鐘從視頻或音頻源傳輸到總站。出於該目的，將在具有時鐘源的實時時鐘的集成的時間信息的數據包的傳輸時間處所累積的脈衝數作為時間信息，存儲在當前所傳輸的數據包中。使用用於藉助異步串行接口(AsynchronousSerialInterface，ASI)傳輸數字的預先壓縮的視頻數據的MPEG編碼的傳輸數據流，優選地，將在各自的傳輸數據包的傳輸時間處所累積的脈衝數存儲在傳輸數據包的PCR欄位中。使用用於藉助串行數據接口(SerialDataInterface，SDI)傳輸數字的未壓縮的視頻數據的未編碼的基本數據流，在控制數據中傳輸在圖像的數據的傳輸時間處所累積的脈衝數，尤其在同步位模式下，在包含圖像的信息的數據的開端處，控制數據分別被插入基本數據流中。最後，對於藉助音頻工程協會3(AudioEngineeringSociety3，AES3)在基本數據流中傳輸數字的脈衝編碼調製(PulseCodeModulation，PCM)的音頻數據，在控制數據中傳輸在與圖像相關聯的音頻數據的傳輸時間處所累積的脈衝數，尤其在同步位模式下，在包含音頻信息的數據的開端處，控制數據分別被插入基本數據流中。在總站中，優選地，通過如下方式重建在視頻或音頻源中所使用的時鐘源的實時時鐘：將每種情況下都在來自兩個連續的具有集成的時間信息的傳輸數據包或控制數據的時間信息之間的差值除以在位於總站的上遊的輸入適配器中所確定的相關聯的具有集成的時間信息的傳輸數據包或控制數據的接收時間。根據在接收傳輸數據包或控制數據時所累積的輸入適配器中所集成的時鐘源的脈衝數，獲得輸入適配器中的傳輸數據包或控制數據的接收時間，該輸入適配器中所集成的時鐘源的頻率精度大於視頻或音頻源中所提供的時鐘源的頻率精度。由於因該時鐘源的相比於標稱系統時鐘的良好的平均時鐘精度使得視頻或音頻源中所使用的時鐘源在總站中所重建的時鐘導致每種情況下都存儲在單個的傳輸數據包中的用於系統時鐘的信號發送的時間信息的歪曲，因此優選地，將在總站中所重建的時鐘關於其頻率偏移和/或頻率漂移而被限制到傳輸標準所指定的最大頻率偏移值和最大頻率漂移值。在用信號發送傳輸數據包的傳輸時間的情況下，優選地，出於效率原因，將若干傳輸數據包合併以形成傳輸數據包的集群，該集群具有自身的數據頭(數據包頭)，在該數據頭中存儲針對該傳輸數據包的集群所確定的時間信息。在這種方式下，對於集成在集群中的大量的傳輸數據包，僅需傳輸單一的時間信息，而非針對每個單個的傳輸數據包傳輸一個時間信息。優選地，實時傳輸協議(RealtimeTransportProtocol，RTP)數據包用於傳輸數據包的集群，該集群包括給定數量的傳輸數據包。使用傳輸數據包的集群代替單個的傳輸數據包時，優選地，在存儲在每個傳輸數據包的集群中的時間信息的迭代計算中，使用每種情況下在兩個連續傳輸的具有集成的時間信息的集群之間所傳輸的數據位。優選地，藉助本地的面向數據包的網絡(優選地藉助根據網際網路協議(InternetProtocol，IP)工作的面向數據包的網絡)，將傳輸數據包從總站傳輸到位於總站的下遊的輸出適配器。在輸出適配器中，單個傳輸數據包或傳輸數據包(優選地RTP傳輸數據包)的集群被緩存在緩存器中，直到各自的傳輸數據包的傳輸時間。在這種方式下，在本地的面向數據包的網絡中，基於在該網絡中的不同的傳輸容量的強度，獲得單個傳輸數據包或單個傳輸數據包的集群的不同的傳輸延遲。可替選地，藉助本地的面向數據包的網絡，優選地藉助根據網際網路協議工作的面向數據包的網絡，將傳輸數據包從總站直接傳輸到安裝在常見波的網絡中的單個的傳輸站。在等效的方式下，將所接收的傳輸數據包或傳輸數據包(優選地RTP傳輸數據包)的集群緩存在緩存器中，直到各自的傳輸數據包的傳輸時間。優選地，在總站和輸出適配器或單個的傳輸站之間發送傳輸數據包的集群的情況下，在輸出適配器或單個的傳輸站中，根據每種情況下在兩個連續傳輸的傳輸數據包的集群中所傳輸的時間信息的差值與一個集群中所含的傳輸數據包的數量的整數商，計算將要連續傳輸的兩個傳輸數據包的時間信息之間的時間間隔。此外，在發送傳輸數據包的集群的情況下，為了提高在將要連續傳輸的兩個傳輸數據包的傳輸時間之間所確定的時間間隔的準確度，將存儲在表格中的校正值與所確定的時間間隔相加，該校正值取決於在每種情況下都將要傳輸的傳輸數據包在傳輸數據包的集群中的位置和取決於商的小數部分。優選地，從最後傳輸的傳輸數據包的傳輸時間開始，一旦輸出適配器中或傳輸站中所集成的時鐘源的時鐘的累積的脈衝數達到所校正的時鐘脈衝的數量，則在輸出適配器中或傳輸站中發送傳輸數據包，上述時鐘脈衝出現在將要連續傳輸的兩個傳輸數據包的傳輸時間之間的時間間隔內。在短時間範圍內，相比於系統時鐘，輸出適配器中或傳輸站中的時鐘源提供了相對較高時鐘精度，然而在長時間範圍內，相比於系統時鐘，該時鐘源的時鐘精度是相對不符合要求的。為了提高輸出適配器中或傳輸站中的時鐘源在長時間範圍內的時鐘精度，優選地，在控制迴路中，控制集成在時鐘源中的電壓控制的頻率振蕩器的頻率。在該控制迴路中，在緩存器中緩存最長時間的傳輸數據包和在緩存器中緩存最短時間的傳輸數據包之間的與標稱系統時鐘規格相當的時間差被用作為控制值，關於設置值的偏差，將該控制值與初始化時在在緩存器中緩存最長時間的傳輸數據包和在中間存儲器(作為緩存器)中緩存最短時間的傳輸數據包之間的與標稱系統時鐘規格相當的時間差進行比較。因此，不具有純粹的滿級控制，在滿級控制中，將緩存器中的傳輸數據包的數量控制為恆定值，但是可將在緩存器中緩存最長時間和最短時間的傳輸數據包之間的與標稱系統時鐘規格相當的傳輸時間的差值控制為恆定值。如果在長時間範圍內，因集成在輸出適配器中或傳輸站中的時鐘源的相對長期的頻率漂移導致單個的傳輸數據包的加速傳輸或延遲傳輸發生，則通過在緩存器中所緩存的更低或更高數量的傳輸數據包，以及通過在中間緩存器中緩存最長時間和最短時間的傳輸數據包之間的傳輸時間的差值上的減小或增大，這是值得注意的。設置值的偏差上的減小或增大會減小或增大集成在時鐘源中的頻率振蕩器的頻率。這保證了將在中間緩存器中緩存最長時間和最短時間的傳輸數據包之間的傳輸時間的差值控制為在初始化時佔主導地位的恆定差值，因此，長時間範圍內的單個的傳輸時間之間的周期保持為恆定值。緩存器滿級，因此在中間緩存器中緩存最長時間和最短時間的傳輸數據包之間的與標稱系統時鐘規格相當的傳輸時間的差值不是恆定的，這是因為在總站和輸出適配器或傳輸站之間的網絡中的傳輸抖動以及因為在接收傳輸數據包的集群的情況下的緩存器滿級的突增。為了針對在中間緩存器中緩存最長時間和最短時間的傳輸數據包之間的與標稱系統時鐘規格相當的傳輸時間的差值獲得可用的測量值，優選地，在每種情況下，在傳輸數據包的集群的單個的接收時間處確定該值，並且尋求在給定時間間隔上所確定的所有值中的最大值作為最可靠的值。利用傳輸數據包的集群的傳輸時，優選地，中間緩存器包括第一子緩存器和連接到第一子緩存器的第二緩存器，該第一子緩存器用於存儲所接收的傳輸數據包的集群，在第二緩存器中，存儲來自集群的未解包的傳輸數據包，在下個傳輸時間處所傳輸這些傳輸數據包。為了使單個的時間間隔的轉變處的突出的設置值的偏差變得平滑，優選地，在控制器的上遊的控制環路中提供前置濾波器；在疊加有噪聲的情況下，為了使設置值的偏差中的高頻部分變得平滑，例如在控制器的上遊提供平均濾波器。優選地，控制器提供比例控制特性，以便不多餘地損害控制迴路的動態，同時在控制路徑(滿級路徑)的集成特性存在時實現0的控制差。優選地，利用級別限制器將在輸出適配器或傳輸站中所使用的時鐘源的時鐘相比於標稱系統時鐘而存在的時鐘不準確度限制到各自的傳輸標準所指定的最大頻率偏移，該級別限制器連接到控制器的下遊。此外，在控制迴路中，利用邊緣限制器將在輸出適配器或傳輸站中所使用的時鐘源的時鐘相比於標稱系統時鐘而存在的頻率漂移限制到各自的傳...