Изобретение относится к области обработки цифровых сигналов и, в частности, - к системе форматирования последовательности пакетов в пакетированном потоке данных, используемом в системе телевидения высокого разрешения.
Последние разработки в области обработки видеосигналов привели к появлению систем обработки и передачи цифровых сигналов телевидения высокого разрешения. Одна такая система описывается в патенте США N 5168356 Акампора и др. В этой системе поток данных из кодовых слов, включающий в себя кодовые слова, вводимые, как это принято, в соответствии со стандартом сжатия данных, разработанным Группой экспертов по подвижным изображениям (MPEG), поступает в транспортный процессор. Основная функция транспортного процессора сводится к пакованию данных из кодовых слов переменной длины в слова из упакованных данных. Накоплению слов из упакованных данных, называемых пакетом данных, или элементом данных, предшествует заголовок, содержащий, среди другой информации, информацию для идентификации соответствующих информационных слов. Таким образом, выходом транспортного процессора является пакетированный поток данных, содержащий последовательность транспортных пакетов. Формат транспортного пакета повышает вероятность ресинхронизации и восстановления сигнала в приемнике, например, после разрыва сигнала, который может быть вызван нарушением работы канала передачи, по заглавным данным, из которых приемник может определить точки повторного входа в поток данных в условиях потери или повреждения переданных данных.
В системе наземного телевизионного вещания высокого разрешения, предложенный в Соединенных Штатах под названием Гранд Аллайэнс Эйч-Ди-Ти-Ви-систем, для передачи пакетированого потока данных, применяется формат цифровой передачи с частично подавленной боковой полосой (VSB). Система Грэнд Аллайэнс представляет собой предлагаемый стандарт передачи, который находится на рассмотрении Федеральной комиссии в Консультативном комитете Службы передового телевидения. В этой системе данные располагаются в виде последовательности полей данных. Каждая структура поля содержит 313 сегментов: сегмент синхронизации поля (который не содержит фактических данных), сопровождаемый 312 сегментами данных. Каждый сегмент данных содержит информационную компоненту и компоненту прямого исправления ошибок. Компонента синхронизации связана с каждым сегментом данных. Транспортный процессор направляет 188-байтовые пакеты данных фиксированной длины в передающий процессор, который выполняет различные кодирующие операции на каждом пакете данных, выдавая сегменты символов, направляемые в выходной передающий канал. Каждый байт содержит определенное количество символов, например, 4 символа. Описание системы Грэнд Аллайэнс, как она была представлена технической подгруппе Консультативного комитета Службы передового телевидения 22 февраля 1994 г. (предварительный документ), можно найти в сб. "Успехи за 1994 г. Национальной ассоциации вещательных компаний", "Успехи 4-й ежегодной конференции по технике вещания", 20 - 24 марта 1994 г.
Пакеты данных содержат данные, находящиеся в соответствии с ISO-MPEG (Международная организация по стандартизации, Группа экспертов по подвижным изображениям) стандарта MPEG -2 на сжатие данных. Транспортный процессор лишь направляет пакеты данных в передающий процессор, который к каждому сегменту добавляет служебную компоненту обнаружения и прямого исправления ошибок и в начале каждого поля данных, т.е. между каждой группой сегментов поля данных, добавляет служебный сегмент синхронизации поля. Поток данных регулируется таким образом, чтобы осуществлялось выполнение этих операций, поскольку, как указано ниже, компоненты прямого исправления ошибок и сегмент синхронизации поля появляются в разные моменты времени и характеризуются различными длительностями. Существует несколько способов регулирования потока данных для удовлетворения требований передачи на выход символов применительно к данной структуре поля данных. Один такой способ сводится к расчету полезной пропускной способности по тактовой частоте пропускания на выход символов и по введенной служебной информации. В этом случае требуется, чтобы частота тактовых импульсов, используемых для передачи данных из транспортного процессора в передающий процессор, в точности соответствовала скорости вывода данных из передающего процессора. Эта частота не обязательно должна находиться в целочисленном соотношении с тактовой частотой следования символов. Когда соотношение не является целочисленным, для поддержания требуемых соотношений фазы и частоты на входе и на выходе может быть использована цепь фазовой автоматической подстройки частоты. Однако использование цепи фазовой автоматической подстройки частоты является нежелательным, поскольку существенными оказываются стоимость и сложность системы.
Еще один способ сводится к модулированию потока данных, следующего из транспортного процессора в передающий процессор, как бы пакетно-монопольным образом с использованием тактовых импульсов, производных от тактовых импульсов следования символов. В этом случае пакеты, отвечающие стандарту на сжатие данных (MPEG-2) и содержащие 188 байтов данных, вводят в передающий процессор в виде непрерывно следующей пачки, причем пакеты являются разделенными интервалами, в которые для каждого сегмента данных вводится служебная информация о прямом исправлении ошибок, вносимая в поток данных передающим процессором. Однако пакетный поток данных должен быть прерван и задержан на промежуток времени, равный интервал следования сегмента и приходящийся на момент, когда в поток данных должен быть вставлен более длительный сегмент синхронизации поля, который не содержит фактических данных подобно другим пакетам. Изобретатели пришли к выводу, что такой прерванный поток данных не только нежелательно понижает скорость передачи данных, но и также ведет к появлению неравномерных интервалов между пакетами данных. Такие неравномерные межпакетные интервалы значительно усложняют требования к обработке сигнала, что будет отмечено далее при рассмотрении фиг. 5.
В частности, изобретатели пришли к выводу, что такой прерванный поток данных нежелательно усложняет требования на стыковку транспортного процессора с передающим процессором, особенно в отношении синхронизации данных, и со всякой системой, осуществляющей запись пакетированного потока данных. Вполне возможно, что поток данных телевидения высокого разрешения станет подвергаться записи либо на студийном, либо на пользовательском оборудовании. Чтобы были удовлетворены требования на синхронизацию стандарта MPEG, любая записывающая система должна точно воспроизводить временное следование пакетов, включая следование любых неравномерных зазоров между пакетами, которые должны оставаться между пакетами, коль такие зазоры существуют. Это требование значительно повышает сложность схем, необходимых для обеспечения возможности подключения к записывающей системе. Кроме того, любые такие зазоры, производимые передающим процессором, должны сохраняться в демодуляторе приемника.
Устройство сопряжения, находящееся между транспортным процессором и передающим процессором, является важным во многих применениях, например, в телевизионном вещании. В таком случае передающему процессору приходится генерировать и выдавать поля данных, не прерывая их, коль передача уже началась. Телевизионные приемники действуют, основываясь на этом непрерываемом потоке полей данных, включая сегменты синхронизации полей, обеспечивающие синхронизацию. Любое изменение скорости или структуры полей данных во время вещания приведет к потере синхронизации в приемнике. Вещательная студия обычно имеет несколько групп видеомагнитофонов, запрограммированных на автоматическое включение надлежащего исходного материала в установленный момент времени. Эти магнитофоны выдают транспортные пакеты, содержащие информацию, заложенную в транспортных потоках. Каждый магнитофон синхронизирует свой выход, образуя поток данных, поступающих в передающий процессор, которому не разрешается изменять скорость полей или структуру полей. Неравномерные зазоры в потоке пакетов, следующих из транспортного процессора в передающий процессор, ведут к превращению структуры передаваемых полей данных в некое искусственное образование в потоке данных, поступающее на устройство сопряжения, которое будет иметь дело как с пакетом, так и со структурой полей данных. Каждому студийному записывающему аппарату неизбежно потребуются нежелательные усложненные устройства сопряжения, которые синхронизируют подачу ленты на границах следования как пакетов, так и полей. Определенно потребуется дополнительная информация для пропускания потока через устройство сопряжения, или же она должна быть получена путем контроля потока данных в самом устройстве сопряжения. Ленточное устройство сопряжения должно определенно обладать возможностью обнаружения условия синхронизации пакетов, обнаружения поля и обладать достаточной памятью для буферизации структуры полей данных. Дополнительные усложнения появляются при включении предварительно сделанных магнитофонных записей и при вставке программ местного вещания и рекламных сообщений. Эти сложности и другие трудности успешно предопределены в системе, отвечающей принципам настоящего изобретения.
Настоящее изобретение выгодно применять в плане использования системы, предназначенной для обработки пакетированного потока данных, представляющего собой структуру полей данных описанного выше типа, содержащую информацию, поступающую с неравномерной скоростью из-за, например, введения различных типов служебной информации разной продолжительности. В частности, предлагаемая система делает конфигурацию потока данных такой, что структура полей данных оказывается приемлемой для прохождения через процессоры данных в кодере и декодере, в результате чего поток данных обрабатывается без появления швов и без прерывания.
В предлагаемой системе, например, в передатчике/кодере, пакетированный поток данных подвергается обработке для получения выходного потока данных, представляющего собой последовательно идущие структуры полей данных, каждая из которых содержит данные и служебную информацию. Входная цепь вводит поток данных, содержащий пакеты данных, разделенные межпакетными зазорами. Служебная цепь вводит сегмент служебной информации о поле, имеющий длительность, отличную от длительности межпакетных зазоров внутри поля данных. Осуществляющая передачу цепь воспринимает поток данных и служебный сегмент поля, образуя выходной поток данных, представляющий собой последовательность структурных образований из полей данных, каждое из которых включает служебный сегмент поля и поле данных, содержащее группу сегментов данных. Входной поток данных характеризуется неизменными равновеликими межпакетными зазорами и неизменной однородной скоростью следования данных по совокупности структур из полей данных. Равновеликие межпакетные зазоры обеспечивают возможность бесшовной вставки служебной информации без прерывания потока данных.
В соответствии с признаком изобретения применительно к узлу передатчик/кодер пакеты данных считываются в передающем процессоре под воздействием входных (байтовых) тактовых импульсов, следующих с частотой, которая находится в целочисленном соотношении с частотой следования выходных (символьных тактовых импульсов).
В предпочтительном варианте выходной поток символов данных, следующий из передающего процессора, представляет собой последовательность полей данных, каждое из которых содержит совокупность сегментов данных, отвечающих стандарту MPEG, в сочетании со служебными данными для исправления ошибок. Каждому полю данных предшествует сегмент синхронизации поля, несущий служебную информацию иной длительности. Входная тактовая частота следования байтов является четной целочисленной субгармоникой выходной тактовой частоты следования символов. Входные пакеты данных фиксированной длины захватывают фиксированное число входных тактовых импульсов, и каждый пакет отделяется фиксированным равновеликим межпакетным интервалом, захватывающим предписанное число входных тактовых импульсов. Количество тактовых импульсов, приходящихся на межпакетные интервалы, является функцией таких факторов, как количество сегментов поля данных количество символов сегмента данных, продолжительность каждого сегмента данных и продолжительность сегмента синхронизации поля.
Фиг. 1 иллюстрирует некую известную последовательность структур полей данных, содержащих сегменты синхронизации и данных; фиг. 2 изображает блок-схему устройства для обработки пакетированного потока данных;
фиг. 3 и 4 иллюстрируют обработку альтернативных форм сегментов полей данных, показанных на фиг. 1;
фиг. 5 изображает пакетированный поток данных, имеющий неравномерные интервалы между пакетами данных;
фиг. 6 - 11 изображают пакетированные потоки данных, имеющие равномерные интервалы между пакетами данных, согласно принципам настоящего изобретения;
фиг. 12 - блок-схему кодера передатчика, содержащего передающий процессор, воспринимающий пакетированные входные данные, необходимые для подачи выходных символов в выходной процессор для их передачи;
фиг. 13 иллюстрирует спектр телевизионного канала, который может быть использован для пропускания выходных данных, подаваемых системой, изображенной на фиг. 12, относительно обычного спектра телевизионного канала системы Национального комитета по телевизионным системам (НТСЦ);
фиг. 13а изображает общую компоновку приемного устройства;
фиг. 14 - блок-схему приемного аналога передающей кодирующей системы, показанной на фиг. 12;
фиг. 15 и 16 изображают потоки данных, возникающие при обработке пакетированных данных системой, показанной на фиг. 12;
фиг. 17 и 18 изображают потоки данных, возникающие при иной возможной обработке пакетированных данных системой, показанной на фиг. 12.
На фиг. 1 показана структура поля данных, предложенная для использования в системе телевидения высокого разрешения Грэнд Аллайэнс Эйч-Ди-Ти-Ви-систем (the Grand Allrance HDTV system) в США, которая используется в системе обработки пакетированного потока данных. Выходной поток символов данных, представляющий структуру поля данных, выдается передающим процессором 16 (фиг. 2) в ответ на входные пакеты данных, приходящие с предшествующего транспортного процессора 14. Подробно передающий процессор будет показан и описан на фиг. 12. Каждая структура поля данных содержит сегмент синхронизации поля (который не содержит фактических данных), предшествующий группе сегментов поля данных (X). Каждый сегмент поля данных содержит пакетную компоненту, содержащую 188 байтов, причем каждому сегменту данных предшествует компонента синхронизации сегмента и данные сопровождает компонента прямого исправления ошибок. Параметр "Y" обозначает недоступный для данных интервал, имеющийся между каждым пакетом данных, как это будет показано на последующих фигурах. Транспортный процессор передает пакеты входных данных из 188 байтов в передающий процессор, который создает выходные сегменты в символической форме, которые должны поступать в входной передающий канал.
Компонента синхронизации сегментов данных и компонента синхронизации полей обеспечивают возможность тактированного захвата и сопровождения пакетов и символов и фазовой автоматической частоты в приемнике при самых жестких условиях воздействия шумов и помех. Компонента синхронизации сегмента данных из четырех символов является бинарной (двухуровневой), чтобы происходило обязательное восстановление пакетов и тактовой частоты. Она характеризуется строением, которое регулярно повторяется со строго определенной скоростью, обеспечивающей возможность надежного обнаружения в приемнике в условиях воздействия шумов и помех. Символы синхронизации сегментов данных не подвергаются кодированию ни по Риду-Соломону (Reed-Solomon) или решетчатому кодированию, ни перемежающемуся кодированию. Компонента синхронизации поля может содержать псевдослучайные последовательности, и она служит нескольким целям. Она является средством определения начала каждого поля данных и может быть также использована корректором в приемнике в качестве обучающего сигнала сравнения для удаления межсимвольных и иных видов помех. Она также служит средством, по которому приемник может установить, следует ли или не следует использовать режекторный фильтр подавления помех, и она может быть использована для диагностических целей, таких, как измерение характеристик величины отношения сигнала к шуму и величины показателя проходимости канала. Компонента синхронизации поля может быть, к тому же, использована цепями фазового слежения в приемнике для определения параметров работы цепи фазовой автоматической подстройки частоты. Подобно компоненте синхронизации сегмента компонента синхронизации поля не является кодированной в отношении исправления ошибок, не является решетчато кодированной или перемеживающе кодированной. В этом примере поля данных не обязательно отвечают полям с чересстрочной разверткой изображения, которые образуют кадр изображения у телевизионного сигнала в системе Национального комитета по телевизионным системам (НТСЦ).
На фиг. 2 показана общая компоновка блоков обработки сигналов применительно к обработке описанного потока данных. Источник 12 данных направляет байтовые данные, отвечающие стандарту на сжатие данных (MPEG-2), в транспортный процессор 14, который пакует эти байты в слова данных фиксированной длины, которые в конечном итоге превращаются в пакеты данных фиксированной длины (188 байтов). Каждому пакету предшествует заголовок, который содержит информацию, характеризующую источник программы, тип вещания и другую информацию, описывающую и относящуюся к данным, содержащимся, например, в фактических данных связанного с ним пакета. Передающий процессор 16, который подробно будет обсуждаться при рассмотрении фиг. 12, выполняет операции, включая кодирование прямого обнаружения/исправления ошибок, вставку данных о синхронизации поля, решетчатое кодирование для улучшения отношения несущей к шуму, перемеживание для уменьшения появления ошибок данных от воздействия импульсных помех и соотнесение символов. Передающий процессор 16 воспринимает поступающие импульсы тактирования битов SC/2, являющиеся производными от выходных импульсов тактирования символов SC, которые в обоих случаях генерируются здесь же блоком 16. Транспортный процессор 14 также реагирует на тактовые импульсы SC/2. Сигнал "РАЗРЕШИТЬ" (ENABLE), поступающий с передающего процессора 16, позволяет процессору 14 направить процессору 16 пакет данных в 188 байтов в разрешенные интервалы времени и запрещает направлять пакеты данных в неразрешенные интервалы. Поток символов данных, выходящий из блока 16, обрабатывается выходным блоком 18 перед поступлением в выходной канал. Выходной процессор 18 содержит цепь вставки контрольного сигнала, модулятор с частично подавленной боковой полосой и повышающий преобразователь радиочастоты.
На фиг. 3 показана в общем виде обработка одного типа сегмента 20а поля данных блоками 16 и 18 на фиг. 2. Сегмент содержит 188-байтовый транспортный пакет, сжатый по стандарту MPEG-2 и содержащий однобайтовую компоненту синхронизации согласно MPEG, ей предшествует компонента синхронизации однобайтового сегмента, и она сопровождается связанной с ней компонентой прямого исправления ошибок, содержащей 20 байтов контроля четности по Риду-Соломону. Каждый транспортный пакет, как он используется в системе телевидения высокого разрешения Грэнд Аллайэнс, содержит соединительный заголовок из 4 байтов, первый байт которого является байтом синхронизации, обеспечивающим синхронизацию пакета. За ним может следовать необязательный заголовок адаптации, причем остальная часть пакета приходится на фактические данные, отвечающие стандарту MPEG. Этот пример представляет собой предложенную структуру полей данных, имеющую 312 сегментов полей данных (X), символов (S) в расчете на сегмент и компоненту синхронизации сегмента в дополнение к компоненте синхронизации согласно стандарту на сжатие данных (MPEG-2). Однобайтовая синхронизация соотносится с четырьмя символами, прежде чем она окажется промодулированной по типу 2-VSB. 188-байтовый MPEG-пакетный сегмент с прямым кодированием ошибок оказывается (2/3)-решетчато кодированным и соотнесенным до 832 символов, прежде чем подвергнется модуляции типа 8 - VSB. Способы осуществления такой модуляции типов 2-VSB и 8-VSB хорошо известны. Результирующий сегмент 20b поля, поступающий в выходной канал, содержит 4-символьную компоненту синхронизации сегмента, сопровождаемую 832-символьной компонентой поля данных, содержащей компоненту синхронизации по стандарту, и компоненту прямого исправления ошибок.
Устройство, показанное на фиг. 4, аналогично устройству на фиг. 3 за исключением того, что иной является структура входного сегмента 20c. На фиг. 4 компонента синхронизации сегмента заменена компонентой синхронизации, проводимой согласно стандарту MPEG, т.е. используется только одна компонента синхронизации. Это позволяет исключить один байт с образованием 187-байтового MPEG-информационного пакета. После обработки компонента данных/прямого исправления ошибок выходного сегмента 20d содержит в сегменте на четыре символа меньше (828) в сравнении с примером, проиллюстрированным на фиг. 3, поскольку здесь используется только одна компонента синхронизации. У этой системы один байт (8 битов) соответствует четырем символам (2 бита в расчете на символ).
На фиг. 5 изображен предложенный пакетированный поток данных, в соответствии со структурой полей данных, причем каждое поле данных обладает характеристиками, показанными на фиг. 3, т.е. поле имеет 312 сегментов полей и один сегмент синхронизации поля. В частности, каждый сегмент поля данных содержит 188 байтов данных ("пакетных байтов") и 20 байтов прямого исправления ошибок. 188-байтов данных каждого сегмента сопровождаются 188 тактовыми импульсами, и 20 байтов прямого исправления ошибок каждого сегмента сопровождаются 21 тактовым импульсом. Двадцать первый тактовый импульс вводит вставку из компоненты синхронизации сегмента. Когда наступает время введения сегмента синхронизации поля, передача сегментов данных/прямого исправления ошибок должна быть запрещена на интервал в 230 тактовых импульсов, который соответствует интервалу тактирования сегмента (т.е. 21 + 188 + 21 тактовых импульсов). Сегмент синхронизации поля не содержит фактических данных, как это происходит у каждого сегмента пакетных данных. Это прерывание потока данных ведет к появлению нежелательных нечетных интервалов или зазоров между пакетами, как показано. Такой прерывистый поток данных и нечетные межпакетные зазоры усложняют управление сигналом и требования к аппаратуре сопряжения, вводимой между транспортным и передающим процессорами (блоки 14 и 16 на фиг. 2) и понижают также скорость передачи данных. Кроме того, как отмечали ранее, трудно осуществить синхронизацию структуры поля данных, когда производится обратное проигрывание предварительно записанного материала. Неравномерные зазоры между пакетами сильно усложняют задачу записи пакетированного потока данных на студийном и пользовательском записывающем оборудовании, поскольку нечетные межпакетные зазоры должны сохраниться при их появлении, т. е. записывающее оборудование должно верно воспроизводить временной ход пакетов, отвечающих стандарту MPEG. Нечетные зазоры должны сохраняться в выходном сигнале, создаваемом демодулятором в приемнике.
Описанная проблема, обусловленная наличием нечетных пакетных зазоров, учитывается и решается системой согласно настоящему изобретению. Изобретатели пришли к выводу, что в системе передачи пакетированных данных упомянутые выше проблемы могут быть обойдены использованием равномерных межпакетных зазоров, располагающихся в функции от факторов, включающих в себя количество сегментов в расчете на поле данных и длительность служебного сегмента, который должен быть вставлен, такого, например, как сегмент синхронизации поля.
Изобретатели пришли к выводу, что на поток данных из пакетов, разделенных равномерными зазорами, благоприятно влияет использование входной тактовой частоты следования битов, которая является целочисленной субгармоникой тактовой частоты следования символов, в результате чего отпадает необходимость использования цепей фазовой автоматической подстройки частоты. Предлагаемый поток данных может быть реализован в нескольких (а не в какой-то одной специфической) структурах поля данных, если исходить из количества сегментов, приходящихся на поле. Преимуществом является то, что при использовании предлагаемой системы не подвергаются воздействию многие параметры, такие, как контрольная частота сигнала, передаваемого с частично подавленной боковой полосой, скорость следования символов, перемеживание сегментов, кодирование ошибки по Риду-Соломону и компоненты синхронизации. В соответствии с требованиями конкретной системы необходимо управлять количеством сегментов в расчете на поле данных и входную тактовую частоту передающей системы.
Частота тактовых импульсов байтов на входе передающего процессора может быть определена как частота тактовых импульсов символов на входе (SC), разделенная на четное целое число, когда четным является число символов в расчете на сегмент. Однако может быть использовано и нечетное число. Частота тактовых импульсов символов на выходе является функцией количества выходных символов в расчете на поле данных. Количество тактовых импульсов символов в расчете на поле (SC/frield) определяют умножением количества символов в расчете на сегмент (S) на количество сегментов в расчете на поле (X + 1) согласно следующему выражению:
SC/field = S(X + 1)
В этом выражении число "1" объясняется введением сегмента синхронизации поля, связанного с каждым полем. Количество входных тактовых импульсов в расчете на поле (input clock/field) равно количеству сегментов данных в расчете на поле (X), умноженному на сумму, составленную из 188 байтов данных/тактовых импульсов в расчете на пакетный сегмент и количество тактовых импульсов (Y), содержащихся в интервале между пакетами. Таким образом:
input clock/field = X (188 + Y)
При делении тактовой частоты следования импульсов на целое число N получают требуемое частотное соотношение для тактовой частоты следования байтов на входе, обеспечивающей получение равномерного интервала, о чем говорили выше. Таким образом,
из которого следует
и
Y + S/N•X + [(S/N) - 188]
Существует лишь несколько единственно возможных решений, у которых и X и Y являются целыми числами при данном количестве символов S, приходящихся на сегмент. На фиг. 6-7 проиллюстрированы два примера, для которых S = 836 символам и N = 2, т.е. частота тактовых импульсов на входе является половинной гармоникой частоты тактовых импульсов следования символов на выходе. В этих примерах получаются четные величины для целого числа N, поскольку четным является количество символов S. Но в соответствии с требованиями данной системы могут быть также использованы для N и нечетные величины. Примеры, проиллюстрированные на фиг. 6 и 7, относятся к сегменту с удвоенным тактированием, проиллюстрированному на фиг. 3.
Следует заметить, что величина интервала Y между сегментами пакетов данных является достаточно большой для образования интервала, необходимого передающему процессору 16 для последующей вставки требуемого количества служебных байтов кодирования прямого исправления ошибок в расчете на сегмент и служебного сегмента синхронизации поля в расчете на поле без прерывания потока данных. В примере на фиг. 6 между каждым сегментом синхронизации поля располагаются 418 сегментов данных. При значении N, равном двум, тактовая частота на входе равна SC/2, т.е. составляет половину частоты синхронизации символов на выходе SC. Каждый сегментный интервал содержит эквивалент из одного добавочного тактового импульса следования символов, т.е. на входе оказываются два добавочных тактовых импульса с частотой SC/2. По этой причине каждый сегментный интервал содержит 418 + 1 = 419 импульсов входной тактовой частоты SC/2. Поскольку каждый сегмент содержит фиксированное количество байтов данных, равное 188, и связанные со 188 байтами данных тактовые импульсы частоты SC/2, остальная часть каждого сегмента содержит 419 - 188 = 231 импульс входной тактовой частоты SC/2. В частности, каждый межпакетный интервал запрета фактических данных в 231 тактовый импульс отвечает времени, необходимому для вставки служебной информации о прямом исправлении ошибок в расчете на сегмент и служебного сегмента синхронизации поля между полями данных. После обработки всех принадлежащих полю 418 сегментов данных происходит накопление 418 избыточных тактовых импульсов частоты SC/2. Сказанное соответствует 836 импульсам выходной тактовой частоты следования символов SC, которые точно соответствуют времени бесшовной вставки сегмента синхронизации поля между соседними группами сегментов данных, которые составляют соседние поля данных. Эта вставка производится без прерывания потока данных, как это будет подробно изложено ниже для фиг. 12, рассматриваемой совместно с фиг. 15. Кроме того, некоторые свойства фиг. 6 - 11 будут подробно показаны и обсуждены при описании фиг. 12 и 14.
Приемлемой найдена тактовая частота следования символов величиной 10, 762237 МГц. Структура входной тактовой частоты на фиг. 6 отвечает случаю, когда каждое поле данных содержит и компоненту синхронизации сегмента, и компоненту синхронизации согласно стандарту MPEG (как это показано на фиг. 3)- 836 символов в расчете на сегмент и 418 сегментов (данные и информация о прямом исправлении ошибок) между каждым сегментом синхронизации поля. В этом примере отношение N выходной тактовой частоты следования символов у передающего процессора к входной тактовой частоте равно двум. Входная тактовая частота характеризуется прохождением 188 неизменных и однородных тактовых импульсов во время каждого интервала следования байтов пакетных данных и характеризуется прохождением 231 неизменного и однородного тактового импульса во время каждого межпакетного (недоступного для фактических данных) интервала. Группа из 231 тактового импульса обеспечивает достаточное время для того, чтобы без прерывания потока данных передающий процессор мог вставить служебную компоненту кодирования прямого исправления ошибок для каждого сегмента и служебный сегмент синхронизации поля между полями данных.
На фиг. 7 показана аналогичная неизменная и однородная структура прохождения/непрохождения данных, исключая лишь то, что на интервалы между интервалами с пакетными данными приходится 232 тактовых импульса, в этом случае между каждым сегментом синхронизации поя находятся 209 сегментов данных, составляющих половину от количества сегментов в примере (фиг. 6). Пониженное количество 209 сегментов данных может быть использовано, например, там, где выигрыш динамических характеристик может быть получен путем более частого появления компоненты синхронизации поля.
Служебная область для каждого сегмента данных может быть уменьшена использованием только одной компоненты синхронизации, а именно, компоненты синхронизации, отвечающей стандарту на сжатие данных (MPEG-2), поскольку стандарт MPEG-2 устанавливает, что каждый MPEG-пакет начинается с с байта синхронизации. Эта структура сегмента с 832 символами в расчете на сегмент показана на фиг. 4.
На фиг. 8 и 9 показаны структуры входной байтовой тактовой частоты с однородным расположением интервалов прохождения/непрохождения данных, обеспечивающим получение непрерываемого потока данных для поля данных с сегментной структурой, типа показанной на фиг. 4. На фиг. 8 показана предпочтительная структура входной байтовой тактовой частоты для поля данных с 416 интервалами сегментов данных (данные и информация о прямом исправлении ошибок) между каждым интервалом синхронизации поля. В этом случае 188 тактовых импульсов поступления на вход байтов связываются с каждым пакетом данных из 188 байтов, и 229 входных тактовых импульсов связываются с каждым межпакетным интервалом, недоступным для данных, в результате чего на конце каждого поля данных накапливается время, достаточное для того, чтобы передающий процессор мог вставить сегмент синхронизации поля без прерывания потока данных. Эта структура выгодно отличается повышенной скоростью пропускания данных, обусловленной использованием только одной компоненты синхронизации.
Структура тактовой частоты, показанная на фиг. 9, аналогична, за исключением того, что каждое поле данных содержит половинное количество сегментов данных.
Условие, при котором выходная тактовая частота следования символов и входная тактовая частота следования байтов характеризуются целочисленным отношением, равным четырем, проиллюстрировано на фиг. 10 и 11. На фиг. 10 поле данных содержит как компоненту синхронизации сегмента, так и компоненту синхронизации, отвечающую стандарту MPEG (например, как это показано на фиг. 3), 209 сегментов данных между каждым сегментом синхронизации поля и 836 символов в расчете на сегмент. На фиг. 11 показана структура поля данных, использующая только одну компоненту синхронизации (например, как это показано на фиг. 4), 208 сегментов данных между каждым сегментом синхронизации поля и 832 символа в расчете на сегмент. В обоих случаях наблюдается однородная структура прохождения/непрохождения данных с неизменными и однородными зазорами между пакетами данных и непрерывным, непрерываемым потоком данных.
На фиг. 12 показаны дополнительные элементы передачи процессора/кодера 16 (фиг. 2), который действует на входной тактовой частоте при структуре поля данных, включающей как компоненту синхронизации сегмента, так и компоненту синхронизации согласно стандарту MPEG.
В этом примере выходная тактовая частота следования символов (SC) вдвое превышает входную тактовую частоту следования байтов (N = 2), и между каждым сегментом синхронизации поля находятся 418 сегментов данных. В дальнейшем блок-схема фиг. 12 будет рассматривается совместно с диаграммами следования сигнала данных A - F, показанными на фиг. 15, которые изображают участок пакетированного потока данных на некоторых этапах обработки.
Пакетированные данные, отвечающие стандарту на сжатие данных MPEG-2, поступают из транспортного процессора 14 (фиг. 2) в блок 22, который, как известно, производит прямое исправление ошибок (FEC). Входные данные, отвечающие стандарту MPEG, содержит 188 байтов в расчете на сегмент, включая предшествующий байт синхронизации, отвечающий стандарту MPEG, как это показано сигналом A на фиг. 15. Входные данные тактируются при использовании тактовой частоты поступления на вход байтов (SC/2), составляющей половину частоты тактирования символов на выходе (SC). За каждым сегментным интервалом из 188 данных следует межпакетный интервал, недоступный для данных и охватывающий 231 входной тактовый импульс, следующий с частотой SC/2. Каждый сегмент охватывает 419 (т.е. 188 + 231) интервалов, приходящихся на входные тактовые импульсы SC/2 (соответствующие времени, занимаемому 838 импульсами, следующими с тактовой частотой следования символов SC), и между сегментами синхронизации полей располагается 418 сегментов данных. Таким образом, в каждом сегменте данных на один входной тактовый импульс SC/2 оказывается большее, чем сегментов данных, находящихся между сегментами синхронизации полей (419 против 418). Таким образом, 418 добавочных импульсов со входной тактовой частотой SC/2 окажутся накопленными после прохождения поля данных, состоящего из 418 сегментов. Добавочные входные тактовые импульсы в количестве 418 импульсов, следующие с частотой SC/2, отвечают 836 добавочным импульсам тактовой частоты следования символов на выходе (SC). Эти добавочные 836 тактовых импульсов частоты SC в точности соответствуют времени, необходимому для последующего хронирования сегмента синхронизации поля в потоке данных по тактовой частоте следования символов на выходе без прерывания или иного нарушения следования потока данных.
Генератор 24 тактовых импульсов вырабатывает тактовые сигналы (SC, SC/2, SC/4), необходимые системе, включая тактовую частоту SC/2 для транспортного процессора 14 (фиг. 2), необходимую для поддержания синхронизации между транспортным процессором 14 и передающим процессором 16. Подсоединения этих линий следования тактовых импульсов к блокам, которые ими тактируются, не показаны для упрощения чертежа. Блок 30 управления (например, микропроцессор) генерирует сигналы, необходимые для образования полей передаваемых данных со структурой поля данных, описанной выше и такой, которая получается в виде выходных символических данных (сигнал F). Блок 30 управления дополнительно генерирует сигнал "РАЗРЕШИТЬ", который надлежащим образом соотносится со структурой поля данных. Входные байтовые данные в стандарте MPEG для одного поля данных должны быть внесены в память до переключения режима работы памяти из записи в считывание при данной скорости следования полей. Сигнал "РАЗРЕШИТЬ" разрешает одному пакету данных последовать из транспортного процессора в передающий процессор. Сигнал "НАЛИЧИЕ ДАННЫХ" (DATA VALID), генерируемый транспортным процессором в ответ на сигнал РАЗРЕШИТЬ, позволяет транспортной системе произвести задержку на фиксированное число тактовых импульсов до исполнения сигнала "РАЗРЕШИТЬ".
Сигнал "НАЛИЧИЕ ДАННЫХ", поступающий из транспортного процессора 14 в блок 22 прямого исправления ошибок, позволяет блоку 22 считать и обработать входные данные, поступающие с транспортного процессора 14. Этому способствует сигнал "РАЗРЕШИТЬ", поступающий с блока 30 управления, который информирует транспортный процессор о том, что передающий процессор находится в состоянии готовности для составления пакета данных с целью их обработки. Формат входного сигнала A (фиг. 15) у каждого входного сегмента, составленного из интервала данных объемом 188 байтов последующего интервала без данных, определяется форматом сигнала "РАЗРЕШИТЬ". Сигнал "РАЗРЕШИТЬ" позволяет выходному регистру транспортного процессора пропустить пакет во время интервала "НАЛИЧИЕ ДАННЫХ". При отсутствии данных в выходном регистре транспортного процессора направляется пустой пакет, чем обеспечивается однородность строения потока данных. Сигнал "НАЛИЧИЕ ДАННЫХ" подается в ответ на сигнал "РАЗРЕШИТЬ" и сигнал зполненности буфера, выдаваемого выходным регистром и указывающего на то, что буфер содержит определенное количество байтов данных.
Блок 22 прямого исправления ошибок добавляет 20 байтов данных прямого исправления ошибок, как это показано сигналом "B" на фиг. 15, оставляя 211 тактовых импульсов частоты SC/2 в интервале, недоступном для передачи данных. Сигнал "B" параллельно поступает в устройства 26 и 28 хранения сегментов на 65 кбайт, каждое из которых хранит сегменты данных/прямого исправления ошибок, отвечающие полностью заполненным соседним полям данных. Эти блоки попеременно записывают и считывают данные, как бы туда-сюда, делая это со скоростью следования полей данных в ответ на сигнал управления, поступающий с блока 30, в результате чего одна память вписывает сегменты данных/прямого исправления ошибок для какого-то одного поля данных, тогда как другая память считывает сегменты данных/прямого исправления ошибок для предшествующего соседнего поля и наоборот. Оба блока 26 и 28 производят запись в ответ на входные тактовые импульсы частоты SC/2, считывание - в ответ на тактовую частоту SC/4 и выдают на выходе слова объемом в 8 битов (один байт). Сигнал "B" иллюстрирует запись данных на тактовой частоте SC/2, а сигнал "C" - считывание на тактовой частоте SC/4, составляющей половину от скорости записи.
Под воздействием сигнала управления, поступающего с блока 30, сегменты выходных данных/прямого исправления ошибок, следующие из запоминающих устройств 26 и 28, мультиплексируются во временном масштабе следования полей блоком 34 в единый поток данных из слов по 8 битов (1 байт). Этот поток данных содержит последовательность из групп сегментов последовательно следующих полей данных, и он поступает в параллельно-последовательный преобразователь 38 данных. Блок 38 преобразует каждый параллельный 8-битовый байт в группу из 4 слов по 2 бита, которые выходят последовательно. Данные из блока 38 являются (2/3)-решетчато-кодированными (как это принято) блоком 40, который выдает 3 бита (два информационных бита и производный избыточный бит) на каждые 2 входных бита для улучшения характеристик отношения сигнала к шуму. Эти биты появляются согласно определенному алгоритму, примеры которых известны в этой области техники. Кодер 40 действует под влиянием тактовой частоты следования символов SC вместе с блоком 42, который выдает третий бит в соответствии с определенным алгоритмом.
Выходной сигнал решетчатого кодера 40 (сигнал "D" на фиг. 15) содержит последовательность из 3-битовых решетчато-кодированных слов с четырьмя 3-битовыми словами, образующими байт. Каждый сегмент данных содержит 832 символа, обусловленных действием кодера 40 под влиянием в четыре раза более высокой тактовой частоты следования символов SC. Выходной блок 50 тактированный тактовой частоты следования символов SC, соотносит каждое 3-битовое входное слова, поступающее из кодера 40, с одним выходным символом и мультиплексирует во времени эти символы с компонентой синхронизации поля определенной величины, поступающей из блока 48, и с компонентой синхронизации сегмента из четырех символов (сигнал "E"), поступающий из блока 45, образуя выходной поток символических данных. При исполнении блоком 50 функции соотнесения восемь прогрессивно возрастающих численных двоичных выходных величин от 000, 001, 010 ... до 111, поступающих с блока 40, преобразуются в восемь символических уровней -7,-5, -3, -1, +1, +3, +5 и +7. Блок 45 обычно выдает компоненту синхронизации сегмента определенной величины, которая соотносится с определенной символической величиной блоком 50. При желании, компонента синхронизации, отвечающая стандарту MPEG может быть использована вместо компоненты синхронизации сегмента. В таком случае не будет происходить генерирование компоненты синхронизации сегмента блоком 45, и компонента синхронизации, отвечающая стандарту MPEG, будет извлекаться из выходного сигнала блока 22 прямого исправления ошибок и передаваться в блок 50 через блок 45, т.е. она будет поступать в блок 50, минуя основной путь обработки данных.
Сигналы управления запоминающими устройствами 26 и 28, полевым мультиплексором 34, преобразователем 38, генератором синхронизации поля 48 и соотносителем/мультиплексором 50 подаются блоком управления 30, например, микропроцессором. Блок управления 30 подает сигналы разрешения и запрета считывания/записи пакетов, сигналы хронирования для управления операцией перекрестного действия запоминающих устройств 26 и 28 и сигналы переключения скорости следования полей для, к примеру, мультиплексора 34. В частности, блок 30 управляет действием генератора 48 синхронизации поля, осуществляя функцию перекрестного переключения скоростей следования полей между запоминающими устройствами 26 и 28, так, что блок 48 оказывается способным пропускать информацию сегмента синхронизации поля во время следования интервалов определенной длительности, создаваемого между соседними полями данных. Этот интервал определенной длительности появляется в процессе обработки, которая описана и проиллюстрирована для фиг. 15 - 18, в результате чего каждый сегмент синхронизации поля предсказуемо мультиплексируется блоком 50, поступая в поток данных между группами сегментов данных полей без прерывания потока данных.
Выходной поток символических данных, поступающий из мультиплексора 50, иллюстрируется сигналом "F" на фиг. 15. Каждый сегмент этого потока данных включает однородную последовательность из 836 символов, начинающуюся с четырех символов синхронизации сегментов, за которыми следуют четыре символа синхронизации согласно стандарту MPEG-2 и пакет данных согласно стандарту MPEG (включая байты прямого исправления ошибок). Каждый сегмент сигнала "F" для выходного потока данных тактируют 836 тактовых импульса символов. Это на два символьных тактовых импульса меньше 838 символьных тактовых импульсов, которые являются эквивалентным 419 входным тактовым импульсам частоты SC/2 для входного сигнала потока данных "A". Таким образом, каждый выходной сегмент требует на два символьных тактовых импульса меньше (836 против 838) по сравнению с соответствующим входным сегментом. Эти два символьных тактовых импульса, когда накопятся 418 сегментов данных, которые составляют поле данных между сегментами синхронизации поля, точно дают добавочное время, необходимое блоку 50 для тактирования сегмента синхронизации поля в потоке данных по выходной тактовой частоте следования символов. В частности, 836 символьных тактовых импульсов (418 • 2), т.е. то же количество тактовых импульсов, что и используемое для тактирования каждого сегмента данных из 836 символов, имеется в наличии для осуществления бесшовной вставки каждого сегмента синхронизации поля в поток данных без остановки потока данных.
Как видно из сигнала "F", выходной поток символических данных представляет собой непрерывный поток из смежных 836 сегментов символов, из которых для упрощения чертежа показаны только три. Временной интервал T1 обозначает "наложение" двух тактовых частот следования символов, рассматриваемых относительно входного сигнала данных "A". В частности, второй сегмент сигнала "F" начинается сразу в конце первого сегмента, но при этом перед вторым сегментом сигнала "A" входного потока данных следуют два символьных тактовых импульса. Аналогичным образом, временной интервал T1 + T2 обозначает наложение четырех символьных тактовых импульсов относительно сигнала "A". Этот интервал включает накопленный интервал T1 с добавленным к нему интервалом T2, отвечающим двум тактовым импульсам. Интервал T2 происходит из третьего сегмента сигнал "F", начинающегося сразу в конце второго сегмента, но при этом перед соответствующим третьим сегментом входного сигнала потока данных "A" идут два тактовых импульса символов. Дополнительные интервалы тактовой частоты SC T3, T4, T5 и т.д. накапливаются при прохождении последующих сегментов, что происходит до тех пор, пока не произойдет накопление 836 дополнительных символьных тактовых импульсов в конце поля данных из 418 сегментов, в этот момент блоком 50 производится вставка сегмента синхронизации поля в ответ на воздействие тактовой частоты следования символов.
На фиг. 16 изображены сигналы данных A - F, которые сходны с сигналами, показанными на фиг. 15, за исключением того, что на фиг. 16 используется лишь одна компонента синхронизации. Этот альтернативный вариант для варианта воплощения, изображенного на фиг. 6. В этом примере не используется однобайтовая, четырехсимвольная компонента синхронизации сегмента. Вместо этого синхронизация по стандарту MPEG-2 проводится через блок 45 вне основного пути обработки данных, а сегмент синхронизации мультиплексируется в выходной поток данных вместо синхронизации сегмента блоком 50. При сравнении сигналов "F' на фиг. 15 и 16 при последовательном следовании каждого сегмента "спасаются" два добавочных тактовых импульса, что происходит во время интервалов T1, T1 + T2 и т.д., в результате чего получается время, необходимое для вставки сегмента синхронизации поля в конце 416 кадровых сегментов без прерывания потока данных. В этом примере блок управления 30 выдает сегменты, которые содержат 832 символа (т.е. 416 сегментов • 2 символа/сегмент) и 832 тактовых импульса символов, т.е. на два меньше, чем в случае примера, проиллюстрированного на фиг. 15. Таким образом, использование только одной компоненты синхронизации выигрышно повышает скорость пропускания данных.
Примеры, проиллюстрированные на фиг. 17 и 18, аналогичны примерам, изображенным на фиг. 15 и 16 за исключением того, что целое число N, относящееся к частоте тактирования байтов на входе и к частоте тактирования символов на выходе, составляет "4", а не 2. В частности, частота тактирования символов (SC) в четыре раза выше тактовой частоты на входе, в результате чего сигналы "A", "B" и "C" тактируются на частоте SC/4, а не SC/2, как это имеет место на фиг. 15 и 16, и 209 сегментов следует между каждой компонентой синхронизации поля. Пример, изображенный на фиг. 17, относится к использованию как компоненты синхронизации сегмента, так и компоненты синхронизации по стандарту MPEG, а пример на фиг. 18 относится к случаю использования компоненты синхронизации по стандарту MPEG в качестве компоненты синхронизации сегмента.
8-уровневый сигнал символических данных (фиг. 12) поступает с частотой следования в 10.76 миллионов символов в секунду из блока 50 в выходной процессор 18, показанный на фиг. 2, где добавляется небольшой контрольный сигнал к подавленной радиочастотной несущей, чем обеспечивается стойкое к ошибкам восстановление несущей в приемнике при некоторых затрудненных условиях приема. Добавление контрольного сигнала сопровождается добавлением небольшого (дискретного) сигнала постоянного уровня к каждому символу данных и синхронизации видеосигнала. Используя известные способы обработки сигналов, достигают того, что модулятор типа 8-VSB (модулятор 8-уровневого сигнала, передаваемого с частично подавленной боковой полосой), находящийся в выходном процессоре 18, получает решетчато кодированный составной сигнал данных (с контрольным сигналом), фильтрует и спектрально формирует сигнал, пригодный для передачи через стандартный телевизионный канал на 6 МГц, модулирует (преобразует с повышением частоты) сигнал данных на несущую промежуточной частоты и передает результирующий сигнал на радиочастотной несущей. На фиг. 13 изображен (верхняя диаграмма) спектр видеосигнала, модулированного с частично подавленной боковой полосой, в сравнении со стандартным спектром канала на 6 МГц системы Национального комитета по телевизионным системам (НТСЦ), как это показано на нижней диаграмме.
В приемнике сигнала с частично подавленной боковой полосой принятый сигнал обрабатывается радиочастотным органом настройки 110 (фиг. 13а), включающим в себя схемы селекции каналом и смесителя для образования сигнала пониженной частоты. Этот сигнал подвергается фильтрации на промежуточной частоте и синхронному детектированию для получения видеосигнала согласно способам обработки сигналов. Видеосигнал подвергается коррекции блоком 114 для компенсации амплитудных и фазовых возмущений, имевших место в передающем канале, и после этого подвергается решетчатому декодированию, прямому обнаружению/исправлению ошибок и другой обработке сигнала процессором 116 пакетных данных видеосигнала тем же способом, являющимся обратным способу обработки, осуществляемому в передатчике (фиг. 12).
Подробно блок 116 показан на фиг. 14. Декодированный пакетированный видеосигнал из байтовых данных, выходящий из блока 116, обрабатывается декодером 85 транспортных пакетов, который осуществляет обратные операции, выполняемые транспортным процессором 14 (фиг. 2) в передатчике. Данные видеосигнала и сигнала звукового сопровождения, выделенные транспортным декодером 85, соответственно обрабатываются видеоцепями и цепями звукового сопровождения в блоке 122, чтобы получались изображение и звуковая информация, пригодные для воспроизведения.
Приемное устройство обработки данных, показанное на фиг. 14, осуществляет те же операции, что и передающее устройство обработки данных (фиг. 12), но все происходит в обратном порядке. Выходной поток данных приемной системы (вывод байтовых данных по стандарту MPEG) соответствует входному потоку данных передатчика (фиг. 12) (ввод байтовых данных по стандарту MPEG).
На фиг. 14 входной поток символических данных (ввод данных символов) соответствует потоку данных вывода символических данных, создаваемому устройством на фиг. 12. Этот входной поток символических данных содержит сравнительно длительную компоненту синхронизации поля, расположенную между группами пакетов данных меньшей длительности, которые соответственно определяют соседние поля данных. Таким образом, входной сигнал приемника характеризуется неравномерно скоростью поступления данных. Этот входной поток символических данных неравномерной скорости превращается в сигнал вывода байтовых данных по стандарту MPEG, содержащий пакеты данных, поступающие с постоянной и равномерной скоростью и разделенные однородными межпакетными зазорами. Такой выходной поток данных способствует успешной обработке данных и демультиплексированию данных транспортным декодером 85. Как и в случае кодера передатчика, выходной поток байтовых данных равномерной скорости получается бесшовным и следующим без прерывания потока данных, что достигается обработкой данных, которая является обратной обработке в системе передатчик/кодер, описанной для фиг. 12.
Поток символических видеоданных с неравномерной скоростью, получаемый после демодуляции и коррекции, подается в блок 60, который под воздействием символьной тактовой частоты SC производит операции, обратные выполняемым блоком 50 (фиг. 12). Символьная тактовая частота SC идентична символьной тактовой частоте SC, действующей в передатчике. Выходной поток символических данных, образуемый блоком 60, контролируется блоком 78, обнаруживающим появление управляющей информации, проходящей во время следования интервалов синхронизации поля, например, информации о наличии так называемого "обучающего" сигнала, используемой предшествующим корректором блок 114 (фиг. 13а), и информации о селекции мод помимо иной информации. Эта информация извлекается блоком 78 и передается в предшествующие цепи согласно требованию конкретной системы. Блок 78 выдает также маркерный сигнал поля, необходимый управляющему блоку 80 для проведения хронирования скорости полей, о чем будет указано ниже.
Блок 60 соотносит каждый 3-битовый символ с 3-битовым словом, которое является решетчато декодированным в 2-битовое слово декодером 62, действующим вместе с блоком 64. Группы из четырех 2-битовых информационных сов преобразуются из последовательной формы в параллельную форму из 8 битов (1 байт) последовательно-параллельным преобразователем 68. Последовательные слова из преобразователя 68 поступают в попеременное действующие устройства 70 и 72 запоминания сегментов. Эти запоминающие устройства в основном являются таким же, что и устройства 26 (фиг. 12) и 28 запоминания сегментов, за исключением того, что считывание и запись тактируются в обратном порядке, т. е. такты считывания и записи у запоминающих устройств 70 и 72 соответствуют тактам записи и считывания у запоминающих устройств 26 и 28. Сегменты поля данных, хранящиеся в запоминающих устройствах 70 и 72, подвергаются временному мультиплексированию на скорости поля временным мультиплексором 74. Маркерный сигнал поля, выдаваемый блоком 78 для управления генератором 80 сигнала, производит хронирование скорости поля для сигналов управления считыванием/записью, направляемых блоком 80 в запоминающие устройства 70 и 72, и хронирует действие мультиплексора 74. Маркерный сигнал поля заставляет также контроллер 80 не записывать сегмент синхронизации поля в запоминающие устройства 70 и 72, в результате чего образующийся выходной поток данных оказывается свободным от компоненты синхронизации поля.
Блок 74 мультиплексирует пакеты выходных данных из запоминающих устройств 70 и 72 в поток данных сигнала, который является свободным от компоненты синхронизации поля, в результате чего поток данных (вывод байтовых данных по стандарту MPEG) из блоков 74 и 75 следует с неизменной и равномерной скоростью и с неизменными и равномерными междупакетными зазорами. В частности, поток данных, отвечающий выводу байтовых данных по стандарту MPEG в приемник (фиг. 14) схож с потоком данных, отвечающим вводу байтовых данных по стандарту MPEG на входе передающей системы (фиг. 12). Это обусловлено характеристиками приемного входного потока символических данных наряду с выходной байтовой тактовой частотой (SC/2), являющейся целочисленной субгармоникой входной символьной тактовой частоты (SC). Это отвечает обратной связи между входной и выходной тактовыми частотами в передатчике/кодере. Однако как в передатчике, так и в приемнике байтовая тактовая частота (SC/2) является целочисленной субгармоникой символьной тактовой частоты (SC). Процессу образования потока данных с неизменной и однородной скоростью содействует правильный выбор тактовых частот считывания/записи запоминающими устройствами 70 и 72 наряду с мультиплексированием на скорости поля, обеспечиваемым блоком 74. Блок 74 может, при желании, мультиплексировать компоненту синхронизации символов, отбираемую из блока 60 и направляемую блоком 82 в поток данных.
Пакеты по стандарту MPEG, включающие компоненту синхронизации по стандарту MPEG, воссоздаются в приемнике перед попаданием в транспортный процессор 85. Компонента синхронизации по стандарту MPEG должна быть возвращена в поток данных, если ее ранее удалили, и компонента синхронизации должна быть удалена, если ранее ее вставили в поток данных. Эти операции осуществляются синхронным символьным детектором и генератором 82 совместно с мультиплексором 74. Блок 82 воспринимает отсутствие компоненты синхронизации по стандарту MPEG и генерирует такую компоненту, как это требуется. Блок 74 мультиплексирует эту компоненту синхронизации в поток данных. Блок 82 устанавливает также присутствие компоненты синхронизации в потоке данных и делает так, чтобы ее там не было.
Генератор 80 сигнала управления выдает также сигнал "РАЗРЕШИТЬ", который позволяет транспортному декодеру/процессору 85 принимать и обрабатывать поступающие с неизменной и равномерной скоростью пакеты байтовых данных, отвечающие стандарту MPEG, из блока 75 прямого исправления ошибок, например, декодера Рида-Соллмона. Транспортный декодер 85 осуществляет функции, обратные функциям, производимым транспортным процессором 14 в передатчике (фиг. 2), и откликается на байтовую тактовую частоту SC/2, составляющую половину символьной тактовой частоты, задаваемой генератором 86 тактовой частоты. Транспортный процессор 85 содержит различные цепи обработки данных и демультипексирования, включая анализаторы служебной информации, цепи трассировщиков сигнала, реагирующих на поступающую служебную информацию, цепи разуплотнения, производственного согласно стандарту MPEG, и другие процессоры каналов изображения и звукового сопровождения, которые выдают сигналы, отформатированные так, как это требуется видео-звуковому процессору 122 (фиг. 13а).
Хотя в раскрытых предпочтительных вариантах входная байтовая тактовая частота и выходная символьная тактовая частота находятся в целочисленном частотном соотношении, частоты могут находиться и в нецелочисленном соотношении. В большинстве случаев это представляется менее желательным из-за того, что тогда станет необходимо использовать цепи фазовой автоматической подстройки частоты, которые повысят стоимость и сложность системы.
Передающий процессор на входе принимает пакетированный поток данных, содержащий пакеты байтов данных, включающих видеоинформацию, закодированную согласно стандарту, разработанному группой экспертов по подвижным изображениям, Передающий процессор выдает поток символов данных, представляющий собой последовательность полей данных, содержащих группы сегментов данных совместно со связанным с ними сегментами синхронизации поля. Передающий процессор вводит служебную информацию, например информацию по кодированию прямого исправления ошибок, в каждый сегмент данных и между группами сегментов поля данных вводит более длительный служебный сегмент синхронизации поля. Частота тактовых импульсов у байтов на входе передающего процессора (уменьшенная вдвое частота тактовых импульсов у символов SC/2, является целочисленной субгармоникой частоты тактовых импульсов у символов на выходе (SC). Входной поток данных характеризуется наличием неизменных и однородных зазоров между пакетами данных и неизменной равномерной скорости следования данных, чем достигается бесшовность места вставки служебного сегмента синхронизации поля в поток данных без прерывания потока данных, что является техническим результатом. Такая же, но обратная обработка происходит в приемнике. 2 с. и 22 з.п.ф-лы, 18 ил.
| US 5168356 A, 01.12.92 | |||
| US 5231486 A, 24.07.93 | |||
| US 5289276 A, 22.02.94 | |||
| Система передачи и приема информации с пакетной коммутацией | 1988 |
|
SU1690210A1 |
