CN101485205B - 特别适用于无线ip数据广播的用于控制接收机系统的方法和接收机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别适用于无线IP数据广播网络的控制接收机系统(1)的方法，所述接收机系统(1)包括具有天线(13)的接收机组件(2)和具有播放器单元(8)的主机组件(5)，所述播放器单元(8)具有缓冲器(10)，所述方法包括以下步骤：在所述接收机组件(2)中检测突发分组经由所述天线(13)到达的时刻；从所述接收机组件(2)向所述主机组件(5)传送关于所述检测的信息；经由数据互连(7)，从所述接收机组件(2)向所述主机组件(5)传送所述突发分组的数据；以及在所述主机组件(5)中根据所述信息来调整所述播放器单元(8)的播放速度。

Description

特别适用于无线IP数据广播的用于控制接收机系统的方法和接收机系统

技术领域

本发明涉及特别适用于无线IP(因特网协议)数据广播网络的控制接收机系统的方法和接收机系统，所述接收机系统包括：具有天线的接收机组件以及具有播放器的主机组件，所述播放器带有缓冲器。 

背景技术

本发明特别适用于针对手持设备的数字视频广播(以下称之为DVB-H)。DVB-H是一种用于将数字电视内容引入移动手持设备的标准。DVB-H基于数字地面广播电视(以下称为DVB-T)标准及其IP数据广播模式。移动设备的益处来自于时间分片的引入，时间分片允许接收机仅收听DVB-T流来接收其感兴趣的数据。时间分片是通过对MPEG(“运动图像专家组”)传输流分组进行智能组合来实现的。MPEG传输分组流是对物理层的接口。在DVB-H中，将属于特定IP数据流的分组连续地组合以形成突发。在每个突发中包括时间分片信息，以将从当前突发到发送下一突发的相对时间通知给接收机。然后，接收机可以设置合适的定时器，并在突发之间关闭接收机，从而使其开启时间减少90％以上并节约大量功耗。可选地，接收机可以使用该时间间隔来扫描不同频道，以实现到提供更好信号强度的网络的无缝切换(特别是在接收机运动过程中)。 

针对移动设备的数字电视广播系统的关键特征之一是提供了切换功能，从而允许在移动时中断服务。DVB-H标准支持所谓的同步频率网络(也称为SFN)。同步频率网络在相同频率上从不同发射机同步地广播相同的内容。在接收机处，将从多个发射侧接收到的信号视为多径信号，并将这些信号提供给内建均衡器。同步频率网络对于具有有限频谱(例如具有仅在一个频道(即频率)上运营的牌照)的运营 商而言可能是有利。然而，同步频率网络的第一个缺点在于，当信号受到在同步频率网络中出现的严重多径影响时，接收机不能应对多普勒频移。第二个缺点在于，由于可能期望其提供于位置相关的服务，因此运营商不能改变内容。提供不中断切换的另一种可能是对提供给在不同频率(如果这样的不同频率可以为一个运营商所用)上运行的不同发射机的传输流进行相移。在相移时，包含特定IP流的突发在时间上的相邻频率之间略微偏移。 

接收移动数字电视的困难在于恢复时钟。在简单的双向连接中，当预先记录的内容驻留在服务器上时，拥有其自身时钟的播放器可以控制服务器对音频/视频流(称为A/V流)的播放速度。然而，对于广播的情况，接收机再也不能影响发射机的播放速度，这是由于这将影响其他正在收听的接收机。因此，接收机和对应的源解码器必须以某种方式恢复源编码器的时钟，以防止播放器的内部缓冲器在源解码器的时钟过快时空载运行，或在源解码器时钟过慢时溢出。典型地，源解码器时钟的调整是通过在源解码器侧对A/V流进行插值或抽选来暗中完成的。值得注意的是，源编码器和解码器之间的时钟偏差在百万分之(ppm)几十或至多百万分之几百间变化，通常调整是以最简单的形式，通过时常重复或丢弃帧来完成的。 

特定传输协议和接口标准(如MPEG-TS或IEEE 1394)，确保了多媒体内容的服务质量。这些标准对分组的延迟和抖动(即传送延迟的变化)有具体的要求，并确保分组的到达时刻与一些内部时间戳信息关联。在针对A/V内容传送标准优化过的HiperLAN/2家庭扩展中，引入硬连线信号(hardwired signal)以向A/V源解码器传送定时信息。使用这些机制，A/V源解码器可以容易地恢复发射机的时钟速率。 

对于不能确保延迟的简单的基于IP的传送，使A/V源解码器恢复时钟速率的唯一方法是缓存一些传入分组以容纳抖动，并监控缓冲水平以调整其内部时钟。这种机制类似于延迟锁定环。 

突发的主要缺点是不连续的数据传送以及由这样的系统引入的延迟，在快速频道转换的环境下(也称为快速频道跳转)和在两个以上的网络小区之间切换的情况下尤其如此。传入分组的突发性态使得极其难以在接收机侧实现精确的时钟恢复机制。由于突发期的数量级是秒(如在DVB-H中所用的那样)，因此时钟恢复算法是以更大的缓冲器和/或以稳定性为代价的，这意味着播放速度的变化较大并达到了观看者/收听者可以注意到这些变化的程度。 

缓冲器越大，总延迟越高，对频道转换而言这尤其不利。然而，播放器中的接收缓冲器需要足以缓存整个突发。需要保留附加的安全余量来防止缓冲器空载运行，所述空载运行将导致音频和/或视频内容中的暂停。在正常情况下必须避免空载运行这一现象。 

对于快速频道转换，期望播放器一接收到突发就立即开始播放。出于这一目的，播放器必须找到A/V复用中的同步点(典型地，所谓的I帧)。然而，如果播放器过早启动，则存在在接收到下一突发之前缓冲器为空的风险。 

对于如上所述的基于MPEG传输流相移的切换，需要扩大缓冲器来附加地容纳MPEG传输流相移。相反，对于快速频道转换，由于每次填充缓冲器增加了从按下按钮到显示出实际内容的总延迟，因此期望缓冲器的大小尽可能小。从用户的角度来看，较大的延迟降低了总体系统性能。 

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于控制接收机系统的方法和一种合适的接收机系统，从而使改进的时钟恢复成为可能。 

这个问题是通过如下所述的方法和接收机系统来解决的。 

根据本发明，所述方法包括以下步骤：在所述接收机组件中检测突发分组经由所述天线到达的时刻；从所述接收机组件向所述主机组件传送关于所述检测的信息；经由数据互连，从所述接收机组件向所述主机组件传送所述突发分组的数据；以及在所述主机组件中根据所述信息来调整所述播放器单元的播放速度。 

典型地，由于需要与接收信号同步并实现时间分片，接收机组件包括用于检测传入突发的起始位置的高精度设备。本发明利用该设备，通过向主机组件发送关于传入突发分组的信息，来精确地恢复源编码器的时钟速率。从而将新突发分组的到达时刻通知给主机组件，特别是源解码器。采用这种方式，本发明可以以与从具有内建服务质量特征的传送协议相近的质量实现时钟恢复。因此，可以通过调整数据的播放速度以实现数据的平滑再现而不发生缓冲器溢出或欠载运行，来平衡传送数据中的延迟和可能的抖动。本发明实质上有助于在系统中的延迟方面优化系统性能，因而对感知到的系统性能具有直接影响。此外，本发明易于实现。 

在本发明的优选实施例中，所述信息包括：指示所述检测的、经由信号线传送至所述主机组件的指示符信号。由于绕过相对低速的数据互连，迅速地向主机组件提供与接收机组件处新突发分组的到达相关的信息，因此这实现了恢复时钟的较高精度。因此，可以使用指示符信号的出现与对应数据到达主机组件之间的时间差来精确地测量向主机组件传送数据所需的时段。这种测量可以在主机组件中执行，以精确地恢复源编码器时钟，并调整播放器单元的播放速度。 

优选地，信号线与数据互连分离。具体地，信号线可与主机组件的专用或共享中断线相连。然后，主机组件可以无延迟地对指示符信号做出反应，特别地可以执行中断服务过程。 

在一改进实施例中，在主机组件中接收到所述指示符信号之后，根据当前缓冲水平和目标缓冲水平之间的差来确定误差值，根据所述误差值来调整所述播放速度。采用这种方式，可以实现传统的延迟锁定环，后者直到后续突发分组到达时才能激活。 

有利地，所述信息包括第一标记，所述第一标记在所述数据的起始处被插入所述数据中，其中，通过经由所述数据互连实现的所述数据的所述传送将所述信息的这一部分传送至所述主机组件。因此，可以更快地在数据中识别出突发分组的起始位置。因此，时钟恢复可以更加精确。所述第一标记的至少一部分可以是所述数据的长度。被传送至主机的信息的至少一部分可以是第二标记，所述第二标记在数据的结尾被插入数据之中。因此，可以在数据中更快地识别出突发分组 的结尾。 

在优选实施例中，根据接收到所述第一标记的时刻与接收到所述指示符信号的时刻之间的差来确定处理延时，并根据所述处理延时来调整所述播放速度。这实现了A/V数据的平滑播放。 

如果所述主机组件的时钟与所述接收机组件的时钟同步，或与接收机组件和主机组件的公共时钟源同步，则允许实现其他实施例。 

在这样的实施例中，如果第一标记包括表示所述检测的时刻的时间戳，则可以省略单独的指示符信号。然而，也可以组合使用附加的信号线与带时间戳的标记。在接收机和主机组件直接或间接同步的前提下，这种实施例可以实现高精度的恢复时钟。 

优选地，根据当前时刻与所述时间戳之间的差来确定处理延时，并根据所述处理延时来调整所述播放速度。这是确定处理延时和调整播放速度而无需指示符信号的一种简单方式。 

在针对相移网络的其他实施例中，优选地，在切换的情况下，考虑不同频道的对应突发分组之间的时间偏移来调整播放速度。 

在相移网络的另一实施例中，在准备好目标最小缓冲器之前启动播放器单元，并在执行切换之前减小播放速度。 

在保护A/V缓冲器免于空载运行的同时，本发明有助于主机/应用处理器的系统设计者最小化接收机系统处的延迟。 

附图说明

参照附图，将以示例方式更详细地描述本发明的具体实施例，附图中： 

图1示出了已知接收机系统的示例性配置； 

图2示出了DVB-H中的时间分片的原理； 

图3示出了相移传输的原理； 

图4示出了具有指示符信号线的接收机系统； 

图5示出了缓冲水平、指示符信号和突发的相对定时； 

图6示出了在频道转换之后缓冲水平、指示符信号和突发的相对定时；以及 

图7示出了具有公共时钟源的接收机系统。 

具体实施方式

在图1中以蜂窝电话的典型形式示意性地示出了DVB-H接收机系统1的最典型的划分。接收机组件2主要由调谐器3和DVB-H基带接收机4组成，DVB-H基带接收机4经由数据互连7与蜂窝电话的主机组件5连接，主机组件5包括主机处理器6(也可以是应用引擎)，数据互连7包括该应用领域的典型接口之一(SPI或SDIO)。显示器14和扬声器15与主机组件5连接。接收机组件2负责经由天线13接收空中信号，恢复MPEG传输流，并对IP分组进行解封装。经由数据互连7将IP分组传送至主机组件5。将IP封装的音频/视频内容分别转发至在主机处理器6上运行的媒体播放器单元8以进行解压缩，并将其呈现和显示给显示器14和扬声器15。常见的视频格式是H.264或Windows媒体视频(WMV)。 

图2示出了时间分片的主要原理。在本示例中，以突发形式传送由6个频道组成的DVB-H复用。每个突发携带IP数据报。就IP封装A/V内容而言，每个突发包含的数据量正好占据当前突发和下一突发之间的时间(后者也称为突发期)。因此，接收机系统1必须提供缓冲器，该缓冲器允许来自本地存储器的流，并使用各新突发来重新填充本地存储器。当接收机系统1正在利用存储器播放时，调谐器3和基带接收机4可以完全关闭，从而可以节约功耗。在图2中，针对频道5示出了这一点。 

图3示出了在两个不同频段A和B之间相移的原理。在本示例中，频段B被延迟了相移t。希望从频段A切换到频段B的接收机系统1可以在频段A的RX_off时间内获取频段B中的期望突发的定时。在取决于信号质量参数的给定时刻，接收机可以无缝地从频段A切换至频段B而不丢失IP数据报突发。 

图4示出了根据本发明的基于IP数据广播的接收机系统1的示意框图。接收机组件2负责接收用于IP数据广播(如DVB-H)的空中信号。接收机组件2获取该信号，将其解调并对IP分组进行解封装，该IP分组然后被转发至主机组件5。主机组件包括合适的中间件9，用于检索电 子服务指南。针对每个节目，电子服务指南保存了用于对该节目进行编码的参数相关的信息，包括比特率和到IP地址的映射。将携带所选节目的A/V内容的IP分组从接收机组件2转发至A/V播放器单元8，在A/V播放器单元8中，这些IP分组到达用于传入分组的缓冲器10。A/V播放器单元8利用该缓冲器10进行播放。 

根据本发明，接收机组件2内建有精确的定时检测器11，以检测所接收的突发的起始位置。典型地，由于需要对接收信号进行同步并实现时间分片(即在传送不需要的数据时关闭接收机组件2)，因此在接收机组件2内的某处可以使用这种定时信息。因此，本发明可以受益于此。 

在所示的接收机系统1中，利用指示检测到突发开始的硬连线指示符信号12来辅助时钟恢复。对于所检测到的每个突发，接收机组件2将指示符信号12例如从逻辑低值设置为逻辑高值，所述设置在突发到达天线13时立即执行，或在其到达天线13后经固定时延后执行。这种低-高边沿通过例如中断和对应的中断服务过程触发主机组件5，立即获取当前缓冲水平。然后，可以使用传统的延迟锁定环来控制A/V播放器单元8的播放速度：通过计算缓冲水平与目标值之间的差值，将所获取的缓冲水平与预定目标值进行比较。所计算的差值被称为误差信号。如果该值大于零，则由于缓冲水平大于目标值，因此告知播放器单元8减小其播放速度。如果误差信号为负，则告知播放器单元8增大其播放速度。为了减小抖动，可以对误差信号进行低通滤波。此外，可以确定低通滤波的误差信号的绝对值，使其表达播放速度需要调整的量。可以应用附加装置来限制误差信号或控制播放速度的变化，以防止其可见或者可闻。 

图5示出了在这样的过程期间的定时关系。在从突发到达天线13的时刻起经过恒定延迟D之后，指示符信号12从低变高，从而在包含A/V播放器单元8的主机组件5的处理器6上发出中断。基于该中断，主机组件5获取当前A/V缓冲水平C，并将其与预定目标缓冲水平T进行比较，启动延迟锁定环。通过调整播放器单元8的播放速度，接收机系统1可以防止A/V缓冲器10的最低缓冲水平L因处理延时P和时间分片抖 动而达到零。相反，本发明允许调整最低缓冲水平L的大小，以将时延保持为一最小值，该最小值使频道转换时间保持最小。 

图6示出了频道转换的情况。对于频道转换，可以引入相对于接收到指示符信号12的固定起始延迟S，播放器单元8在该延迟之后开始播放。注意，延迟起始设置了A/V播放器单元8内的初始最低缓冲水平L。在本示例中，用户选择频道5。指示符信号12从低变高，指示接收到突发的起始位置。在某一处理延时P之后，数据被传送至主机组件5，具有A/V内容的IP数据报被转发至A/V播放器单元8，并增大其当前缓冲水平C。自指示符信号12起经过固定的起始延迟S之后，向播放器单元8发出实际播放命令。 

上述过程也可以用于提供用于MPEG传输流相移切换的装置的网络，以确保在A/V缓冲器中始终存在足够的数据。在这种情况下，需要将目标缓冲水平T设置为这样的值：该值确保最低缓冲水平L足够大，能够适应在切换期间发生的相移。在切换之后较晚接收到突发的情况下，这可以防止A/V缓冲器10空载运行。当较晚(较早)地自动接收到来自不同频率的突发时，通过减小(增大)播放器单元8的播放速度，能够再次将缓冲器10自动累积至目标缓冲水平T。 

可以同时针对频道转换后的低延迟和用于MPEG传输流相移网络中的切换的充足的缓冲器余量来优化缓冲器控制的特定组合。由此，假定在频带转换之后，设备不立即进行切换。在这种情况下，参照图6，将恒定起始延迟S保持在足够大的值，以确保在不转换频率时A/V缓冲器10不空载运行。然而，将目标缓冲水平T设置得明显更高一些，使得在下一周期，A/V播放器单元8以减小的播放速度播放，并构建缓冲器10以允许实现相移MPEG传输流的切换。 

图7示出了由向接收机组件2与主机组件5提供公共系统时钟源16的单个时钟来使接收机组件2与主机组件5的时钟同步的情况。另一种未示出的可能是显式地使组件2、5互相同步。在这两种情况下，可以省略指示符信号12。 

公共系统时钟源16确保，接收机组件2中(具体地，DVB-H基带接收机4中)的定时器与主机/应用处理器6中的定时器以相关的时钟频 率运行。为了使这些定时器完全同步，可以引入从基带接收机4到主机组件5的硬连线同步信号，最初使用该信号来传送指定时刻，在后续消息中针对该指定时刻向主机组件5传送指定定时器的值；或引入从主机组件5至基带接收机4的硬连线同步信号，该信号通知基带接收机4将其定时器设置为初始值。在基带接收机4中的定时器与主机组件5中的定时器同步之后，基带接收机4可以通过将定时器值与每个突发传送相关联的方式来将突发的到达通知给主机组件5。在这种情况下，需要清楚地标记突发传送，例如通过突发起始和结束标记，或通过包括数据长度的突发起始标记，以及与突发相关的时间戳来进行标记。 

本发明适用于在网络传输中使用某种突发传送的所有IP数据广播接收机系统1。因此，本发明的应用不仅局限于DVB-H，也可以用于如DXB(“数字扩展广播”)或T-DMB(“陆地数字多媒体广播”)之类的系统。 

参考标记列表 

1接收机系统 

2接收机组件 

3调谐器 

4基带接收机 

5主机组件 

6主机处理器 

7数据互连 

8播放器 

9中间件 

10缓冲器 

11定时检测器 

12指示符信号 

13天线 

14显示器 

15扬声器 

16公共系统时钟源 

C当前缓冲水平 

D恒定延迟 

L最低缓冲水平 

P处理延时 

T目标缓冲水平 

t相移 

Claims (19)

1.一种控制接收机系统(1)的方法，适用于无线IP数据广播网络，所述接收机系统(1)包括具有天线(13)的接收机组件(2)和具有播放器单元(8)的主机组件(5)，所述播放器单元(8)具有缓冲器(10)，所述方法包括以下步骤：

在所述接收机组件(2)中检测突发分组经由所述天线(13)到达的时刻；

从所述接收机组件(2)向所述主机组件(5)传送关于所述检测的信息；

经由数据互连(7)，从所述接收机组件(2)向所述主机组件(5)传送所述突发分组的数据；以及

在所述主机组件(5)中根据所述信息来调整所述播放器单元(8)的播放速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述信息包括指示所述检测的指示符信号(12)，所述指示符信号(12)经由信号线传送至所述主机组件(5)。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在主机组件(5)中接收到所述指示符信号(12)之后，根据当前缓冲水平(C)和目标缓冲水平(T)之间的差来确定误差值，并根据所述误差值来调整所述播放速度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述信息包括第一标记，所述第一标记在所述数据的起始处被插入所述数据中，通过经由所述数据互连(7)实现的所述数据的所述传送将所述信息的这一部分传送至所述主机组件(5)。

5.如权利要求4所述的方法，其中，根据接收到所述第一标记的时刻与接收到所述指示符信号(12)的时刻之间的差来确定处理延时(P)，并根据所述处理延时(P)来调整所述播放速度。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述主机组件(5)的时钟与所述接收机组件(2)的时钟同步，或与接收机组件(2)和主机组件(5)的公共时钟源同步。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述第一标记包括：表示所述检测的时刻的时间戳。

8.如权利要求7所述的方法，其中，根据当前时刻与所述时间戳之间的差来确定处理延时(P)，并根据所述处理延时(P)来调整所述播放速度。

9.如权利要求1所述的方法，其中，如果在相移网络中进行切换，将目标缓冲水平(T)设置为一值，该值使得最低缓冲水平足够大以适应在切换期间发生的相移；当较晚地自动接收来自不同频率的突发时，通过减小所述播放器单元(8)的播放速度，以再次将缓冲器(10)自动累积至目标缓冲水平(T)；当较早地自动接收来自不同频率的突发时，通过增大所述播放器单元(8)的播放速度，以再次将缓冲器(10)自动累积至目标缓冲水平(T)；其中，同时针对频道转换后的低延迟和充足的缓冲器余量，来优化缓冲器的控制，所述充足的缓冲器余量用于相移网络中的切换。

10.一种接收机系统(1)，适用于无线IP数据广播网络，包括：具有天线(13)的接收机组件(2)和具有播放器单元(8)的主机组件(5)，所述播放器单元(8)具有缓冲器(10)，其中：

所述接收机组件(2)检测突发分组经由所述天线(13)到达的时刻；

所述接收机组件(2)向所述主机组件(5)传送关于所述检测的信息；

所述接收机组件(2)经由数据互连(7)向所述主机组件(5)传送所述突发分组的数据；以及

所述主机组件(5)根据所述信息来调整所述播放器单元(8)的播放速度。

11.如权利要求10所述的接收机系统(1)，其中，所述接收机组件(2)经由信号线将指示符信号(12)传送至所述主机组件(5)，所述指示符信号(12)作为所述信息的至少一部分。

12.如权利要求11所述的接收机系统(1)，其中，所述信号线与所述主机组件(5)的中断线连接。

13.如权利要求11或12所述的接收机系统(1)，其中，所述主机组件(5)在接收到所述指示符信号(12)之后，根据当前缓冲水平(C)和目标缓冲水平(T)之间的差来确定误差值，并根据所述误差值来调整所述播放速度。

14.如权利要求11或12所述的接收机系统(1)，其中，所述接收机组件(2)在所述数据的起始处将第一标记插入所述数据中，作为所述信息的至少一部分，并经由所述数据互连(7)将所述信息的这一部分传送至所述主机组件(5)。

15.如权利要求14所述的接收机系统(1)，其中，所述主机组件(5)根据接收到所述第一标记的时刻与接收到所述指示符信号(12)的时刻之间的差来确定处理延时(P)，并根据所述处理延时(P)来调整所述播放速度。

16.如权利要求14所述的接收机系统(1)，其中，所述主机组件(5)的时钟与所述接收机组件(2)的时钟同步。

17.如权利要求14所述的接收机系统(1)，包括：所述接收机组件(2)和所述主机组件(5)两者的公共时钟源(16)。

18.如权利要求15所述的接收机系统(1)，其中，所述第一标记包括表示所述检测的时刻的时间戳。

19.如权利要求18所述的接收机系统(1)，其中，所述主机组件(5)根据当前时刻与所述时间戳之间的差来确定处理延时(P)，并根据所述处理延时(P)来调整所述播放速度。

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