CN1195437A - 用于音频信号和视频信号传输的带宽动态配置 - Google Patents

用于音频信号和视频信号传输的带宽动态配置 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于在多通道多载波传输系统(60)内动态配置多个槽的方法及装置。这些槽可被顺序地或非顺序地配置。用于每个槽的数据传输速率保持恒定,而多个槽可配置给单个用户服务(75)。每个载波信号包括关于与传输系统(60)相关的所有另外载波的头信息,以识别对用户服务(75)的槽配置。在一个替换实施例中,提供了一种沿具有固定带宽的分立通道以时分多路复用(526)方式传输一个或多个视频和音频编码信号(518、520、522、524)的编码和传输系统(500)。多个音频通道可与相关的单个视频通道同时地发送,反之亦然。时分多路复用音频/视频信号(523)可在单个载波或多个载波(528、530)上被发送。

Description

用于音频信号和视频信号传输的带宽动态配置
涉及的预先申请
本发明涉及1995年8月16日提交的预先申请，其系列号为60/002l,445，并要求其优先权。
发明领域
本发明总地涉及用于动态配置传输带宽资源的方法及装置。通过使用多通道、多载波(MCMC)的传输方案使可获得的带宽利用达到最大程度。每个载波传输定额容量被下分成较小的槽，即从一个槽到多个槽，它们能被动态地配置及多路传输，以利于任何规模的用户。多载波被用来在发送频谱可得到部分上传送配置数据槽。至少每个载波上的一个信息槽将被用于控制信息，以使得通道或业务能配置在这个专门的载波上。此外，可使用分开的服务来提供全系统的转换或管理功能。其结果是，用户可找到任何的用户线路，甚至通道或服务配置已改变也是如此。该传输方案允许用户具有广泛灵合性，并同时也可最大程度地使用可获得的传输频谱。
在一个替换实施例中，本发明总地涉及用于至少传输一个具有至少两个与其相关的数字编码音频信号的数字编码视频信号的方法及装置。根据该替换实施例，该视频和音频数字信号通过时分多路复用被组合，以产生包含沿至少两个固定带宽通道传输的数据包的组合音频/视频位流，由此维持在给定通道中数据包之间的已知固定延时。
发明背景
传输系统可获得的带宽是一种有价值的商品，随着愈来愈多的用户及应用聚集到该频谱，其商品的价值将继续增加。其结果是，最大程度地使用可获得的带宽成为工业上重要的事情。至今，还未能提供能适应用户灵活性并结合到最大程度使用可获得的带宽的系统。
目前的技术允许二进制基带信号调制成射频(RF)信号，以便传播并解调回基带。如图1中所示，基带信号，进入调制器3并转换成RF信号，用于通过天线5、7发送和接收。解调器9将接收的信号转换成基带信号11。该传输方案被公知为每载波单通道(SCPC)。
调制器通过各种各样的调制技术将基带信号从二进制信号转换成频谱信号。通常的调制技术包括二相移键控(BPSK)及四相移键控(QPSK)。BPSK具有接近每1千位(KB)1千赫兹(KHZ)的转换率。QPSK具有接近每1KB0.5KHZ的转换率。因此，QPSK更加有效，它在相似的频带宽度上可传输近似两倍的信息位。但是，当数据转换率增加时存在噪音性能的牺牲。这就限制了通过具有更高数据转换率的调制技术增加带宽使用的效率。
如图2中所示，SCPC系统对于每个基带输入信号14、16产生分开的RF载波信号13，15。图3表示对于载波信号13、15的功率与频率关系的曲线图，其中每个信号占据独立的中心频率17、19及独立的带宽21、23。因为每个通道(具有一个独立的载波)在频谱上占据了不同的空间，故这种SCPC系统对于多通路系统是固有地无效的。
参照图4，为了使效率提高到最大程度，在每个载波信号之间的空间25必须减至最小。但是，如图5中所示，如果该空间过于减小，这些载波信号的边缘或“裙边”27则会彼此覆盖或干扰。这可能导致RF信号的有误差及噪音的解调。另一种方式是，如图6中所示，其裙边27可以通过滤波而切除，但是该原始载波信号的一部分就被排除了。但在解调时，这部分会以误差或噪音再重现。
目前的技术还包括如图7所示的每载波多通道(MCPC)的系统。借助这种系统，多个二进制基带信号(或通道)31、33通过多路转换器35多路组合、然后馈入调制器37。被发送的RF信号接着被解调(通过39)及被分解(通过41)成其分量基带信号43、45。如图8(a)及8(b)所示，单独的载波--它们可能由SCPC系统中的信号31、33产生一将具有可能的噪音裙边覆盖49，及集合的带宽47。通过将这些信号组合起来，所产生的RF信号如图8(b)所示，它具有相匹配的带宽51但携带更多的信息(例如多出位数高达20％)，并具有更小的噪音，这是由于相应带宽51上载波信号的更有效使用引起的。因此，MCPC系统固有地比SCPC系统更有效。
虽然MCPC系统可能更有效，但由于现有的传输系统缺乏灵活性，它们常常以非常低效的方式使用。例如，为了获取将两个(或更多)信号复合在一起的收益，信息通常必须被传送或传输回到最终发生MCPC多路组合及发送的设施。这种实施被公知为：“回送”信息。参照图9(a)，它表示一个具有载波信号57的曲线图的SCPC系统56。图9(b)表示一个MCPC系统58，它使信号57与回送信号55相组合，产生出MCPC载波信号59。图10展示回送的相对无效；不仅在频谱上使用了信号59的带宽，并且也使用了信号55的带宽。因此，使用多载波来产生一个MCPC信号是相对无效的，尤其当使用回送时，因为最终使用了比MCPC系统单独使用的频带宽度更宽的频带宽度。
本申请人已认识到需要一种多通道多载波的系统(MCMC)，它更为灵活并允许所有规格的用户能进入该系统。每个载有多通道的多载波能在可获得的频谱上传播，于是使带宽使用达到最大程度。每个载波将载有头控制信息，它将使对所有可能通道的配置及进入能在所有可能载波上传播。
现有的传输系统以卫星及有线电视(TV)应用的方式传播音频及视频数据。图23表示一个示范的音频/视频传输系统，它包括一个音频/视频编码器400，该编码器与一个统计重多路转换器402相通信，后者又接着与调制器404相通信。编码器400接收沿输入线401及403的音频和视频信号，并分别沿线406和408输出编码的音频及视频数据包。统计重多路转换器402组合音频及视频数据包(根据图25中所示格式)，并沿线412将其作为组合位流数出。该组合位流经由调制器404通过天线418被发射到远方的目的地。设置了反馈线410及414来维持编码器400、重多路转换器402及发送组件404的数据传输率之间所需的定时关系。
被发射的位流由解调器接收，及音频和视频数据包被分离及解码成分开的音频和视频数据流。这些被解码的数据流被处理及显示给终端的观众。一种这样的数据分离及解码系统已被LSI加里福尼亚逻辑公司推出(模件号L64007，MPEG-2传送数据分离器)。由LSI逻辑公司推出的该系统遵守国际标准ISO/IEC 13818-1MPEG-2的系统规格。如图25所示，该组合位流450由多个数据包452组成，其中每个包括一个数据部分454及一个“指示时间标记”456(以下详细解释)。如图25所示，统计多路转换器402(图23)以非均匀方式交替布置音频及视频数据包。作为例子，单个音频数据包458后可跟随两个视频数据包460及462，再后面跟随交替的音频及视频数据包464-472。该统计重多路转换器402控制音频及视频数据包458-472相组合的次序。
编码器400在每个数据包452内设置指示时间标记456，以使得在数据下游端能使音频及视频信号之间同步及重新对准。每个时间标记456表示相对参考时间Tr的时间偏移，在该时间上相应的音频或视频数据包被播放显示。
但是，传统的音频/视频编码和解码获得有限的成功。这种现有的系统不能够以最佳方式来将多个音频及视频信号组合成单个组合位流。如上所述，传统的系统使用统计重多路转换器402来组合音频及视频数据包。
图26表示由统计重多路转换器产生的一个示范组合位流，该转换器从多个音频及视频编码器接收输入信号。在图26的例中，假定使用了三个音频及视频编码器，表示为编码器A、B和C。根据传统的技术，该统计重多路转换器以统计方式组合来自这多个编码器A-C的音频及视频数据包(如图26中所示)。因此，属于一个专门视频编码器或一个专门音频编码器的数据包可被来自不同编码的几个数据包分隔开。被单个编码器产生的时间标记代表一个偏移量，它在一个仅足够引起单个编码器的音频及视频数据包之间的最大延时的时间间隔上被再设置成新的参考时间。因此，从两个或多个编码器统计地混合的数据包超过了在参考时间之间的时间间隔。因而，统计重多路转换器必须调节每个指示时间标记以计算出由于使用多个编码器引起的延时增加。这些修改的时间标记用标号480-494来表示。
但是，上述的统率多路混合处理过于地复杂、慢速因此是不理想的。发明目的
本发明具有各种实施例，它们实现以下一个或多个特征和目的：
本发明的一个目的是提供一种多通道、多载波传输系统，它具有可动态配置的基带信号槽(或通道)以适应任何规格的服务。
本发明的另一目的是提供一种多通道、多载波传输系统，其中每个载波可被动态地配置，以使频谱上的带宽利用达到最大程度。
本发明的又一目的是提供一种多频道、多载波传输系统，其中每个载波包括头信息，该头信息可进入一系列载波上的所有服务。
本发明的另一目的是提供一种多频道、多载波传输系统，其中每个载波包括头信息，该头信息可提供进入一系列载波上的所有服务，及其中附加服务空间被配置给这样的任务、如信息传送、服务识别及服务控制。
本发明的又一目的是提供一种用于对与多数字音频信号一起的至少一个数字视频信号进行数字编码及发送的系统。
本发明的一个从属目的是提供一种音频/视频编码及发送系统，它以时分多路复用形式传输与单视频信号有关的多音频信号。
本发明的另一目的是提供一种数字编码及发送系统，它能通过维持来自不同编码器的数据包之间的固定延时来避免调节每个编码器内产生的指示时间的标记。
本发明的又一目的是提供一种数字编码及发送系统，它将固定的带宽分配给每个待发送的音频及视频信号。
本发明概述
所公开的本发明通过提供一种灵活及高效的传输系统克服了上述现有传输系统的不足。本发明提供了一种多通道、多载波传输系统，它具有能组合形成任何规模服务的可动态配置槽(或通道)。这些槽可有序地或无序地被配置。与整个系统的数据速率相比，每个槽的数据速率相对地小。这允许每个用户仅购买及使用对于专门应用所必须的位数。当用户需要改变时，这些槽可被动态地重配置，而不影响系统的效率、用户使用的方便性而不影响不同用户所使用的另外槽。
每个载波信号包括关于与传输系统相关的另外所有载波的预定头信息。这允许所有服务(例如槽的配置组合)能被设置，而不管哪个载波信号包括待被设置的该服务。因此，多个服务--每个由一个或多个槽组成-可以在多个载波信号上分布开并被传输。当使用多个载波工作时，每个载波信号可被动态地调谐，以填充传输频谱中可获得的空间，这样，最大地使用所有可获得传输带宽。
在一个替换实施例中，提供了一种对至少一个视频信号及至少两个相关的音频信号进行数字编码及发送的方法和装置。根据该替换实施例，一个视频编码器与至少两个音频编码器一起被放置。这些音频及视频编码器产生相应的音频及视频位流，其中每个位流包括多个包含数据段的数据包。这些音频及视频位流被提供给一个多路转换器，它执行时分复用，以将音频和视频位流组合成一个组合音频/视频位流。该组合音频/视频位流包括至少两个独立的固定带宽的通道，用于分开地发送视频及音频位流中指定的一种位流。一个调制器发送该组合的音频/视频位流。根据上述替换实施例，在单个通道内的各数据包之间保持固定延时，由此来避免需要对可由各编码器产生的任何指示时间的标记的调节。
对于本技术领域的熟练技术人员，在考虑了以下本发明的详细说明时，将会对本发明的其它特征及优点更加明白。
附图的简单要说明
图1是说明每载波单通道(SCPC)传输方案的框图；
图2是说明由两个单独的SCPC传输方案产生两个单独载波信号的框图；
图3是图2中两个载波信号的功率相对频率的曲线图；
图4是表示需要最小化两信号之间频率间隔的两个示例载波信号的功率相对频率的曲线图；
图5是其中频率间隔已被最小化至载波信号裙边相重叠时的两个示例载波信号的功率相对频率的波形图；
图6是其中裙边被滤去的一个示例载波信号的功率相对频率的曲线图；
图7是表示每载波多通道传输方案的框图；
图8(a)是表示对于给定带宽裙边重叠的两个示例载波信号的功率信号的功率相对频率的曲线图；
图8(b)是在调制前已被多路混合的图8(a)中两个示例载波信号的功率相对频率的曲线图；
图9(a)表示一个SCPC系统的框图及对于具有给定带宽的载波信号所产生的功率相对频率的曲线图；
图9(b)表示与一个用于回送的SCPC系统一起的一个MCPC系统的框图，及所产生的MCPC发生信号的功率相对频率的曲线图；
图10是图9(b)的MCPC信号及SCPC信号的功率相对频率的曲线图；
图11表示具有多个输入及输出通道的MCPC系统的框图；
图12表示图11的MCPC系统的多路转换器及信号分离器部分的框图，该系统具有配置给不同服务的不同通道；
图13表示图11的MCPC系统的多路转换器及信号分离器部分的框图，该系统具有配置给另外服务的另外通道；
图14是表示允许用户基于全系统设置和使用专门服务的信息类型的表；
图15是一个载波信号的功率相对频率的曲线图，该信号具有给定的中心频率及带宽，它包括图13及14的服务；
图16是表示具有四个槽及用于跨过多于一个槽的服务的次级多路转换器的一个MCPC系统的框图；
图17是表示图16的MCPC系统位流模式及所产生的多槽服务位流的表；
图18是表示两个不能进入的带宽区域及在不能进入区域之间的可获得空间中定位的三个载波信号的功率相对频率的曲线图；
图19是表示具有相应于图18的载波信号的多服务的多通道、多载波传输方案的框图；
图20是允许用户设置及使用图18及19的MCMC系统上的专门服务的信息类型的表；
图21是如在MCMC系统的一个实施例中使用的多路转换器结构的框图；
图22是如在MCMC系统的一个实施例中使用的一个接收机构型的框图；
图23表示一个示范的传统音频/视频编码及发送系统的框图；
图24表示根据本发明的音频/视频编码系统的一个替换实施例的框图；
图25表示由图23的传统系统发送的组合音频/视频位流中的一部分；
图26表示根据图23的系统产生的用于多音频及视频编码器的一个示范组合音频/视频位流；
图27表示由本发明的图24中替换实施例的系统产生的一个示范组合音频/视频位流；
图28表示与本发明的图24中替换实施例联合使用的一个示范解码器的框图。
优选实施例的详细描述
现在参照图11，它表示具有多个输入通道61及多个输出通道63的一个MCPC系统60。如同其它的MCPC系统那样，一个多路转换器65将各个通道组合成单个位流，后者被输入调制器67。该调制器67将该位流转换成RF信号69，该RF信号输入到解调器71并被转换成二进制信号。该二进制信号输入到分离器73，它将信号分离成它的分量通道63。
虽然一个MCPC系统60的每个通道可处理从大到小的各种数据速率，但该优选实施例对于每个通道使用相对小的固定数据速率。参照图12，它更详细地表示MCPC系统60的多路转换器及分离器部分。为了举例说明起见，对于多个通道61(序号O至N)，每个通道(或槽)以每秒8千位(KBS)工作。这允许服务75被修改成每个用户所需的规模及数据速率。例如服务1使用四个槽以给予用户32KBS的容量。服务2仅使用1个槽以给予8KBS的容量。类似地，服务3也仅使用1个槽以给予8KBS的容量。
对于服务的槽配置不一定按顺序。如图13所示，服务N81跨过槽1(83)、槽2(85)、槽4(89)及槽6(93)，由此产生了具有32KBS数据速率容量的服务。服务W97跨过槽3(87)及槽5(91)，由此产生具有16KBS数据速率容量的服务。然后将槽数据输入多路转换器99并调制成RF信号及解调回二进制(未示出)。接着将解调的二进制信号输入分离器101，用于分离到适当的槽和服务数据。
图15表示所产生的载波信号110，它是由图13的MCPC系统产生并发送的。信号110以频率fc111为中心并具有由113指示的带宽(BW)。载波信号110包括所有的多路转换槽信息，如果服务的设置已知时，该槽信息能被分离出。
图14表示能使用户基于全系统设置和使用专门的服务的信息类型表(例如槽配置表，以及载波中心频率和带宽)。最好一个专门载波的中心频率及带宽是已知的，以便接收及解调该载波信号。并且，最好多路转换的槽(对于该专门载波)的总数是已知的，以利于对解调的位流解码。选择地，中心频率、带宽和/或多路转换的总槽数可使用相关信息、如带宽及相似信息来计算。对于每个服务，用于该专门服务的总槽数应是已知的，以及所使用的具体槽数也就是公知的。如图1 4所示，服务N可以在中心频率fc及带宽bw上设置及解调。在该MCPC系统中槽的总数目为8。服务N使用的总槽数为4、即槽号1、2、4及6，给出32KBS的数据速率容量。类似地，作为同一载波的一部分，服务W可以在中心频率fc及带宽bw上设置及解调。同样，在该MCPC系统中的总槽数为8。服务w使用的总槽数为2，即槽号3和5，给出16KBS的数据速率容量。
利用该信息表，用户可设置及使用专门的载波信号上发送的服务。在该优选实施例中，用于专门载波上每个服务的槽在指定的硬布线槽被作为辅助头信息来传输。虽然该指定的槽可以是用于每个MCPC系统的任意总槽数，该优选实施例将零号槽103硬布线为用于这种槽配置信息的合适位置。因此，当解调如上构成的任何载波信号时，用户可以通过观察零号槽数据来分离槽数据，并获得该专门载波内所有服务的“图”。然后利用该“图”，可以数字地重组建及检索出该载波上的所有服务。
现在参照图16，为了对于任何专门的服务使用多于1个的槽(即使是有顺序的或无顺序的)，使用了一组次级多路转换器来划分信号使其减少到每个具体槽的数据速率。在该实施例中，该MCPC系统120具有四个槽，每槽具有8KBS的数据速率。零号槽123、143预定用于槽配置数据。输入基带信号121(或服务)具有16KBS的数据速率并使用初级多路转换器130上的无顺序槽127及128。次级多路转换器132被用来将16KBS信号划分成两个8KBS的、如施加在槽124、126上的位流。
实质上，次级多路转换器的作用象一个交换开关134。通过在两个槽124、126之间来回地转换，由于交替地将输入位划分到两个不同方向，该16KBS位流被减半成8KBS位流。较大的系统(未示出)可具有更多的输入线，进入到多路转换器及分离器装置。因此，在大量的输入线之间必须产生交替转换，并随服务配置的改变或更新可编程地改变。这种在多输入线之间选择的、交替的转换能容易地通过这样的装置如设计用于该任务的场可编程门阵列(FPGA)或可编码逻辑阵列(PLA)来实现。
初级多路转换器130的作用也如同一个交换开关136。多路转换器130通过每个槽123、124、125及126向下进行开关转换，并这样地将四个8KBS位流组合成一个32KBS的位流138。位流138被调制、作为RF信号被发送，及然后解调(未示出)回32KBS信号139。所产生的解调的32KBS信号139被馈入到初级分离器140，它类似地起到一个交换开关147的作用，将32KBS信号分成每个8KBS的四个槽143、144、145及146。次级分离器150通过槽144及146连接。分离器150的作用也如同一个交换开关152，并在槽144、146的8KBS位流之间交替转换以将它们组合成一个生成的16KBS信号154。
图17以表的形式展示了初级和次级多路转换器及分离器的交替转换作用。也参照图16，解调的32KBS信号139包括如行161指示的位序列。该位序列161通过分离器140的交换作用被反复地划分到四个槽(序号0至3)，如由行163所示。各位流最终由标号Sb s的服务位组成，如160所示。根据该符号，其上标b代表在第一多路转换器上采样一系列槽(0至3)所进行的时间序号。因此b也代表由每个槽产生的行进位序号。下标s代表具体的槽序号
使用该符号将传输位流139的各位分配到每个槽0至3(元素143-146)，如行165所示。当多路转换器140的交替转换作用进行时，输入位流139的每位被顺序地、重复地分配给每个槽。例如，槽1(元素144)将具有位流S0 1、S1 1、S2 2…等(见元素156)。因此，在四个现有槽上出现的可获得的数据位将是：S0 0、S0 1、S0 2、S0 3、S1 0、S1 1、S1 2、S1 3、S2 0、S2 1、S2 2、S2 3、…等。通过在槽1和3(元素144、146)上连接次级分离器150，通过该分离器150的交替转换作用使两个8KBS位流组合成16KBS服务位流。如行167所示，该产生的位流将包括：S1 1、S0 3、S1 1、S1 3、S2 1、S2 3、…等。
使用上述原理，一个多通道、多载波(MCMC)传输系统在使用可获得的带宽上变得愈加有效。借助这种MCMC系统，可通过多个MCPC系统配置多个服务。现在参考图19，它表示一个MCMC系统的例子。在该例中，表示出三个MCPC系统170、172、174，它们产生RF载波频率171、173、175。作为例子，每个MCPC系统的每个多路转换器/分离器具有四个槽。
服务1(SV1)使用MCPC系统170的初级多路转换器220的槽1和2(元素191及192)。因此使用一个次级多路转换器222来划分两个槽之间的SV1。SV2使用MCPC系统170的初级多路转换器220的槽3(元素193)。SV3使用MCPC系统172的初级多路转换器230的槽1(元素195)。SV4使用MCPC系统172的初级多路转换器230的槽2和3(元素196及197)。因此使用一个次级多路转换器232来划分两个槽之间的SV4。SV5使用MCPC系统174的初级多路转换器240的槽1、2和3(元素199、200和201)。因此使用一个次级多路转换器242来划分三个槽之间的SV5。
并参照图18，初级多路转换器220、230及240的输出被调制进三个单独的载波信号171、173及175。在图18上，表示出两个不能使用(或已使用)的带宽区域300及302。作为结果，载波信号171被调谐成具有中心频率f1(元素191)及带宽bw1(元素192)，由此使信号171适于传输信号部分300前面的频谱。载波信号173被调谐成具有中心频率f2(元素193)及带宽bw2(元素194)，以使得信号173适于传输信号300及302之间的频谱。载波信号175被调谐成具有中心频率f3(元素195)及带宽bw3(元素196)，以使得信号175适于传输信号302后面的频谱。
通过将被MCMC系统所使用的每个载波频率调谐到适于在频谱上可得到的传输带宽以内，频谱的利用可达最大程度。然后由相应的解调器226、236及246解调载波信号171、173、及175。接着将解调的基带信号输入到它们各自的初级分离器228、238及248中。如上所述，输出槽250至261上的服务位被次级多路转换器229、239和249多路组合并重建出服务1至5(SV1至SV5-180、182、184、186及188)。
该优选实施例也使用了一个完整的服务--这里以服务1为例--用于各种管理及“家务”任务。对该管理服务所配置的槽数可根据所考虑的专门MCMC系统的需要而变化。该服务中的位可以用来执行以下功能：在需要时对(或从)一专门用户卸载(或装载)软件；在MCMC系统或团体内的服务或载波的字母数字识别；根据需要对MCMC系统中的各种服务进行开或关；和/或对如包含在零号槽数据中的槽配置表提供修改号。
对于传输软件，MCMC网络主体可对其用户提供用于与MCMC系统互联的周期性升级软件。通过对此任务配置单独的位，服务的用户可最小地受到这种升级的影响。这将会促进网络主体对有关软件的继续开发并容易产生更优化的系统性能及带宽的节省。
类似地，服务1的数据可提供MCMC网络内各种服务的字母数字名称。这常常对用户或服务用户来说，比服务号或另外更微小的识别手段有用得多。
偶尔地，整个服务可能需要开或关，以用于维修和/或记帐的目的。服务1的数据可对MCMC网络内的各种服务提供个别化的控制。
对于槽配置表修改序号，零号槽--具有其槽配置表--将总能在任何具体的解调及分离的载波信号上的相同位置中被找到，由此对用户了解具体的载波信号起到一个“航标”的作用。但是，当许多用户的需要改变时，包括各种MCMC服务的其余槽可动态地改变及重配置。其结果是槽配置表将被修改并带有它的新修改序号。如上所指出的，管理服务(例如服务1)将表示其最新修改号。如果用户以槽配置表的旧版操作，则零号槽可被解码以在所需的基础上提供最新的槽配置信息。
如上面详细描述的，使用了零号槽(输入槽190、194、198及输出槽250、254、258)来用于槽配置数据信息，它将使用户能在每个专门的载波内设置、解调及重建各种服务。当与服务1的数据组合时，由用户可快速地得出MCMC系统的全“图”。在操作时，本公开的装置将根据需要在零号槽及服务1的数据之间内部地来回转换，并携带关于带内载波通道的数据(见图21及22)，用于处理。
例如，在系统起动时，将获得指定的载波及通过带内载波通道处理零号槽数据。一旦取得了用于该载波的槽配置表，该系统便自动地转换，来处理服务1的数据。服务1的数据能提供MCMC系统的全系统“图”，和/或能提供上述另外的服务1的功能。但是，如果槽配置表的修改号改变了，该系统将自动地转换回读零号槽数据，直到获得新的更新的槽配置表为止。其结果是，服务1为对于带内载波通道数据的“稳态”状态。仅当获得新载波或当槽配置表改变时，带内载波通道将携带零号槽新数据，以便处理。
参照图20，它表示对该具体系统设置及重建所有MCMC载波信号上所必需的零号槽数据和/或服务1数据的类型的示例表。零号槽将携带用于每个具体载波的槽配置数据。服务1的数据将提供关于该MCMC系统中所有载波的中心载波频率及载波带宽这样的全系统数据。如果需要的话，通过这两个数据源之间的内部转换，可以比仅在一个数据通道安排所有这些数据更有效地收集及维持一整套的的全系统信息(如图20中所示)。通过对该系统提供该全“图”，可以动态地配置及重配置任何服务，而不会影响用户在一具体的MCMC传输系统内寻找所有服务的能力。
因而，本发明的MCMC传输系统提供了：通过在传输频谱上可获得的带宽传输数据的一种有效且通用的方式。本发明利用了在调制及发送作为载波信号的信息以前多路组合多个信息通道的优势。因此，本发明允许所有规格的用户仅使用它们所需的特定量的数据传送能力。从而，个别的服务其规模可从一个槽的基本数据速率(例如8KBS)一直达到整个MCMC传输系统的全部能力。此外，本MCMC系统使用多载波信号来传输被配置的数据服务。一个头数据槽预设在每个载波信号中，它提供该载波中所有服务的位置。也可对系统管理和/或全系统转换设置单独的一个服务(例如一个或多个槽)。
现在参照图21，它表示如使用在本公开的MCMC系统的优选实施例中的多路转换器结构的框图。一个微处理机300用来控制输入服务数据流。对该微处理机300附设的硬件包括一个用于程序存储的闪速存储器318、一个用于存储变量及处理操作的RAM320，及用于存储参数的NV存储器322。虽然任何微处理机可能适于执行这种控制，但该优选实施例使用了摩托罗拉68302，并因为它的优越指令系统、数据处理能力、合理的价格及现有的成套开发工具，而作此选择。
该微处理机300将关于上述槽配置表的信息写入双端口RAM318。如以上详细描述的，该槽配置表包括关于各个载波中心频率、载波带宽、及用于每个服务的槽的信息(例如“格式信息”)。这种格式信息可从各种源进入微处理机。该优选实施例使用被称为网络管理系统(NMS)316的单独计算机系统来征集并管理该格式信息。该NMS316使用Windows应用程序来向操作人员访问及接收格式信息。然后该格式信息通过串行RS232数据线317被输入微处理机300。
如该实施例所示，端口A至XX(元素301至306)代表用于个别服务的输入口(以下称服务端口)，它们由一个或多个数据槽(如上述的8KBS槽)组成。由于每个服务端口可由一个或多个数据槽组成，每个服务端口根据对具体服务端口的具体服务指定的数据槽号具有其本身的时钟速率。例如，使用五个8KBS槽的服务端口将比仅使用一个8KBS槽的服务端口具有更高的时钟速率(例如40千赫兹)。如同另外的同步系统那样，该实施例使用每位一个时钟周期。该控制数据通过带内控制通道324保持及发送，该通道携带从零号槽搜集的、及管理服务(以上以服务1为例)的信息。
服务端口301-306通过一系列FIFO(先进先出)缓冲器307-312依次进入多路转换控制装置308。FIFO输出以由多路转换控制所需次序通过母线313进入该多路转换控制装置308。该多路转换器所需次序是MCMC系统的信息格式的函数。如上所述，这种多路转换器的控制及处理是通过可编程序装置、例如FPGA来实现的。然后，该FIFO缓冲后的服务端口数据通过多路转换控制器308被多路混合成一个组合数据流314，它被输出到一个调制器(未示出)，用于调制及发送给一个相应的接收机。
现在参照图22，它表示用于本公开的MCMC系统的优选实施例中的接收机结构的框图。在该结构中，解调器350将发送来的载波信号(未示出)转换成组合数据流352，它输入到分离控制单元354。如同以上的多路转换器那样，该分离控制也是通过FPGA设备来实现的。
该解调器350通过微处理机356来控制。如同多路转换器的结构那样，附设于该单独微处理机356的硬件包括一个用于程序存储的闪速存储器358，一个用于存储变量及处理器操作的RAM360，及一个用于存储参数的NV存储器362。同样，由于与上述类似的理由及优点使用摩托罗拉68302。
该微处理机356从带内控制通道来搜集由分离控制器354供应的格式信息数据(例如零号槽及管理服务1的信息)。该格式信息以槽配置表的形式被写入到双端口RAM366中。然后该分离控制器354从双端口RAM366读该槽配置表数据并使用该数据，以便正确地将该解调位流352分离成各个服务。一旦正确地信号分离，这些服务便作为各个服务端口A-F(元素368-373)输出。由于与多路转换器匹配，每个服务端口可由一个或多个数据槽组成，且每个服务端口根据对具体服务端口的该具体服务所指定的数据槽数具有其本身的时钟速率。如果现在已接收并解码了，该具体系统的MCMC服务现在可通过服务端口368-373来取得。
图24表示本发明的一个替换实施例。在图24的实施例中，设置系统500来对多个彼此有关的音频及视频信号进行编码及发送。该系统500包括多个编码器502-508，它们从线510-516接收相应的输入。在线510-516上的输入信号可以是模拟或数字的。如果输入信号代表数字信号，编码器502-508可包括A/D转换器以提供数字输入信号。这些在线510-516上的输入信号也代表音频及视频信号的任何组合。
作为例子，在线510上的输入信号可代表一个视频信号，而在线512-516上的其余输入信号代表音频信号。或者，在线512-516上的音频信号可以与线510上的视频信号相关。例如，512-516的每个线可带有一个以不同语言播送的电视节目、体育事件等的语音部分。于是，线510可携带一个电影的视频信号，而线512则携带该电影的英语音频信号，线514携带该电影的法语音频信号，及线516携带该电影的德语音频信号。
或者，输入线510-516可携带音频及视频信号的任何所需组合，例如一个音频信号与三个视频信号、一个视频信号与四个音频信号、两个视频信号与六个音频信号及类似的组合。
为了解释起见，该替换实施例考虑使用在线510上的单个视频信号及在线512-516上的带有各种语言音频信号的多个有关音频信号。
编码器502-508在线518-524上输出作为如上述格式化的打包位流的编码音频和视频信号。该打包数据的各个位流被提供给多路转换器526，它组合各输入信号并形成在线532上输出的一个组合位流。该多路转换器526以时分多路复用的形式组合来自线518-524的数据包并形成组合的位流550(图27)。该组合位流被提供给调制器528，后者通过线530将组合位流输出。或者，编码器、多路转换器及调制器包含内部存储器及缓冲器，以便暂存数据。数据将以先进先出的方式被传送到该暂时存储器中并从其中读出。
设置了控制线534-542作为对传输速率的反馈控制，即将数据包从编码器502-508传输到多路转换器526及从多路转换器526传送到调制器528。或者，由远程的处理机(未示出)来控制编码器、多路转换器及调制器的传输速率及定时。
接着，进行对图27的讨论，它表示由多路转换器526基于时分多路复用技术产生的一个示例组合位流550。该组合位流550包括多个数据组555，其中每个包括分配给每个编码器502-508的单个槽或通道554。
在操作期间，多路转换器526访问用于每个线518-524的多路转换器的内部存储器/缓冲器，以获得包含与每个输入线518-524有关的单个数据包的一组数据包。多路转换器526以时分多路复用方式组合该组数据包，如图27中所示。相继的槽554从分配的输入线518-524接收相应的数据包。因此，一个数据组555的每个槽包括用于每个编码器502-508的单个数据包556-562。或者，每个数据包556-562包括一个指示时间标记564-570。这些指示时间标记564-570代表相对于所述相应编码器502-508的内部定时器的偏移。
一旦在多路转换器526中形成了数据组555，该数据组556就被传送到调制器528。此后，多路转换器526产生数据包574-580的下一数据组572。该程序可在整个操作上持续地重复。
虽然图24的优选实施例中表示出四个编码器，但应理解，可以使用任意数目的编码器。数据槽554的每个数据组555、572将被修改成包括每编码器一个槽。
图28总地表示根据本发明的一个解码系统600。该解码系统600包括一个分离器602，它接收作为其输入的组合位流604。该分离器602分离数据包556-562的每个数据组555(图27)。分离器602沿着相应的输出线606及608发送来自数据组555中单个槽554的数据包。
更具体地，解码器分离器602包括用于输入数据组555的每个槽554的一个输出口610-616。对于给定数据组555，该分离器602将来自槽#1的数据包输出给第一端口(例如610)，将来自槽#2的数据包给第二端口(例如端口612)，等等。解码系统600可将解码器618及620通过开关609及611连接到分离器602的预定输出口。被连接的输出口对应于包含所需数据的组合位流中的槽554。
在图28的例中，最好是解码来自第一及第三编码器(图24中502及506)的数据流。从而，解码器618及620分别沿着到输出口610及614的线606和608连接在开关609和611上。
参照图27，解码器618解码每个数据组555的第一槽内的所有数据包556。解码器620解码在第三槽553内接收的所有数据包560。解码器618及620可分别沿着线622及624输出相应的解码位流的模拟量信号。这些模拟信号被提供给一个显示器626，由它向观众播出相应的音频和视频信息。
作为例子，当组合位流604包括单个视频信号(例如相应于一个电影片)及多个音频信号(例如相应于用多种语言记录的电影声道)，解码器618将解码视频信号，而解码器620解码用于所需语言(例如英语、法语、德语等)的相关音频信号。于是，显示器626可用法语声道播放电影。另一方式是，通过将解码器620连接到端口612及616中的一个上，显示器626也可用不同语言输出声道信号。
根据以上所解释的例子，本发明的该优选实施例能使多个以不同语言的音频信号与单个相关的视频信号一起传输。因此，避免了对每个音频信号传输单独的视频信号的需要。
虽然以上仅描述了本发明的几个替换实施例，但本技术领域的普通熟练技术人员将理解，在不偏离本发明的中心精神和范围的情况下这些实施例可以被修改及变化。因此，上述各实施例无论从哪方面看均是说明性的，而非限制性，本发明的范围是由附属权利要求书限定的，而非由上述说明限定，及在与权利要求书的意义及限界等同范围内的所有变化将应包含在其中。

Claims (25)

1.用于动态配置传输带宽资源的方法，所述方法包括以下步骤：
从具有预定数据服务传输率的用户服务接收数据；
在传输带宽资源内确定多个槽，每个所述槽代表具有预定数据通道传输速率的通道；
基于所述数据服务传输速率及所述数据通道传输速率动态地对用户服务配置所述槽；及
根据所述动态配置步骤发送从所述槽的所述用户服务接收的数据。
2.根据权利要求1的方法，还包括使用所述槽中的一个槽来携带识别所述服务中所述槽的配置的槽转换信息。
3.根据权利要求1的方法，还包括将定义每个服务与一个或多个相关槽之间关系的配置图作为辅助头信息发送的步骤。
4.根据权利要求1的方法，其中所述定义步骤包括用不同的数据通道传输速率动态地定义所述通道。
5.根据权利要求1的方法，其中所述定义步骤包括以固定的公共数据通道传输速率定义所述通道。
6.根据权利要求1的方法，其中所述配置步骤包括对单个第一槽配置至少第一服务和对第二及第三槽配置至少第二服务。
7.根据权利要求1的方法，其中所述配置步骤顺序地配置所述槽。
8.根据权利要求1的方法，其中所述配置步骤非顺序地配置所述槽。
9.根据权利要求1的方法，其中第一用户服务具有服务传输速率并被配置第一及第二槽，该第一及第二槽分别具有接近所述服务传输率之一半的槽传输率。
10.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
将从至少一个所述用户服务接收的数据划分成至少两个位流，它们被配置给不同的槽；及
来自所有用户的位流组合进一个组合位流的被配置槽，所述划分及组合步骤是基于所述动态配置步骤执行的。
11.根据权利要求1的方法，还包括保持描绘服务及槽之间关系的槽配置表的步骤。
12.根据权利要求1的方法，还包括当至少一个用户服务传输率改变时更新及重配置服务之间的槽的步骤。
13.一种多通道、多载波传输系统，用于在动态配置的传输带宽资源上传输来自多个用户服务的数据，所述系统包括：
多个输入通道，用于以预定服务数据速率携带用户服务数据；
多路转换器，用于将来自所述输入通道的服务数据组合成包括数据槽的组合位流，所述槽的每个代表具有预定数据通道传输率的输出通道；
调制器，用于将所述组合位流转换成RF信号；及
槽配置器，它与所述输入通道通信，用于根据所述用户服务及所述槽的传输速率将输入通道及相关的槽动态地配置给所述用户服务。
14.根据权利要求1的系统，其中所述槽配置器包括至少一个开关，用于在至少两个所述输入通道之间划分来自至少一个用户服务的数据。
15.根据权利要求13的系统，其中所述槽配置器产生一个定义用户服务和通道之间关系的图。
16.根据权利要求13的系统，还包括一个槽配置表，用于存储每个用户服务及对其配置的槽之间的转换关系。
17.根据权利要求13的系统，还包括一个开关，用于在多个输入通道中划分来自第一用户的数据，所述槽配置器将第二用户服务连接到单个输入通道。
18.根据权利要求13的系统，其中所述槽配置器将所述输入通道顺序地配置给用户服务。
19.根据权利要求13的系统，其中所述槽配置器将所述输入通道非顺序地配置给用户服务。
20.根据权利要求13的系统，其中当至少一个用户服务的服务传输速率改变时，所述槽配置更新及重配置用户服务之间的槽。
21.一种用于数字地编码及传输数字视频信号及相关数字音频信号的系统，所述系统包括：
至少一个视频编码器，用于接收及编码数字信号以提供编码的视频位流；
至少一个第一音频编码器，用于接收及编码至少一个音频位流，所述音频位流与所述视频位流相关；
多路转换器，用于时分多路复用沿至少两个单独的输入通道接收的所述视频位流及所述音频位流，以产生包含至少两个固定带宽通道的组合音频/视频位流：及
调制器，用于传输所述组合音频/视频位流。
22.根据权利要求21的系统，其中所述音频及视频编码器分别地将每个音频及视频位流打包进音频和视频数据包，它们包含相对于与时分多路操作无关地产生的不同音频和视频参考时间的指示时间标记，所述多路转换器将所述音频和视频数据包相组合而不改变所述指示时间标记。
23.根据权利要求21的系统，其中所述多路转换器输出至少第一视频通道上的所述视频位流并输出至少第一及第二音频通道上的第一及第二音频位流，所述第一视频通道及所述第一和第二音频通道彼此不重叠且互不相交。
24.根据权利要求21的系统，其中所述调制器在单个载波信号上发送包含所有所述音频及视频通道的组合位流。
25.根据权利要求21的系统，其中所述调制器在多个载波信号上发送所述组合位流。
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