專利名稱：活動(dòng)圖像工程組程序時(shí)鐘基準(zhǔn)抖動(dòng)、頻率偏移及漂移率測(cè)量的制作方法
背景技術(shù)：
根據(jù)ISO/IEC 13818-1中所提出的規(guī)范，可以為相對(duì)于標(biāo)稱程序STC頻率(27MHz)的頻率偏差定義一個(gè)如圖3所示的極限屏蔽區(qū)。頻率偏移是解碼器側(cè)STC的實(shí)際值和標(biāo)稱頻率之間的差。對(duì)于27MHz，其極限被設(shè)為+/-810Hz或歸一化為+/-百萬(wàn)分之30。頻率變化率或漂移率是程序的STC的頻率隨時(shí)間變化的速度，即所述頻率對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)或相位對(duì)于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)。對(duì)于27MHz程序STC，其極限設(shè)置為75mHz/秒，或?qū)τ?7MHz的STC頻率、歸一化為百萬(wàn)分之10/小時(shí)。相位容差設(shè)置為+/-500納秒，它表示PCR值相對(duì)于根據(jù)其在TS中的時(shí)間位置而應(yīng)該具有的值的最大誤差。
對(duì)STC實(shí)行關(guān)于頻率偏移和漂移率的極限，因?yàn)镾TC是通過(guò)對(duì)應(yīng)的PCR范圍的各種值來(lái)表示的。它們包括程序STC的影響和PCR計(jì)算中的任何可能誤差。500納秒的極限不是針對(duì)程序STC的，而是針對(duì)表示PCR值相對(duì)于其在TS中的位置的精確度的。當(dāng)然，PCR誤差完全等效于在解碼點(diǎn)使用PCR值重構(gòu)STC時(shí)的相位和抖動(dòng)誤差。
一種用于測(cè)試程序STC頻率誤差、漂移率和PCR抖動(dòng)的方法在ISO/IEC13818-9，1996中有說(shuō)明。這種測(cè)試每次完成一個(gè)程序的測(cè)試。其過(guò)程利用了PCR值的圖表，后者表示發(fā)送數(shù)據(jù)的程序STC時(shí)間對(duì)PCR到達(dá)時(shí)間的曲線，如

圖1所示。到達(dá)時(shí)間繪制在X軸上，表示接收裝置處的精確時(shí)間。PCR值繪制在Y軸上。一條線性回歸線與N個(gè)樣值擬合，所述回歸線的斜率減1就是所述的頻率偏移。抖動(dòng)被定義為所述回歸線之上/下的PCR值的垂直距離。
這種方法存在要確定N應(yīng)該是多大才累積到足夠的樣值的問(wèn)題。如果N太大，則當(dāng)采用直線曲線擬合而非二次擬合時(shí)，低頻定時(shí)微擾(即，游走)會(huì)導(dǎo)致過(guò)大的抖動(dòng)測(cè)量值。對(duì)于線性擬合，采用此直線的斜率來(lái)估算頻率偏移。但是，由于頻率偏移常常漂移或游走，所以抖動(dòng)值可能會(huì)因這些游走效應(yīng)而過(guò)分的大。因?yàn)檫@些值遠(yuǎn)超出抖動(dòng)規(guī)范，而解碼器的鎖相環(huán)(PLL)要跟蹤它們，所以如果漂移率低于極限，則它們就無(wú)關(guān)緊要。因此它們不應(yīng)包含在抖動(dòng)測(cè)量中，而應(yīng)該相對(duì)于漂移率單獨(dú)確定其值。反之亦然，漂移率的測(cè)量-抖動(dòng)規(guī)范內(nèi)的較小的定時(shí)變化可能常常遠(yuǎn)超出漂移率的規(guī)范，因?yàn)樗c定時(shí)或相位誤差的二階倒數(shù)成比例。因此，應(yīng)該對(duì)漂移率的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行低通濾波，以排除具有可接受的抖動(dòng)極限內(nèi)的峰值變化的定時(shí)誤差。最好還進(jìn)行二次曲線擬合，以驗(yàn)證與頻率漂移率的順從性，但是如果N太小，則抖動(dòng)極限內(nèi)的定時(shí)變化會(huì)使漂移率估算值總是超出規(guī)范。如果PCR沒(méi)有獲得足夠的規(guī)律性，則再生的STC可能會(huì)抖動(dòng)或漂移。甚至接收裝置/解碼器可能不再鎖定。
在TS接口點(diǎn)可見(jiàn)的定時(shí)效果可以按照?qǐng)D2所示的進(jìn)行建模。這是解碼器/再分多路復(fù)用器和通信網(wǎng)絡(luò)的一種理想化模型。解碼器中模型的各部件是針對(duì)用于特定程序流的PCR的，而網(wǎng)絡(luò)中的各部件涉及整個(gè)TS。
此模型包括系統(tǒng)時(shí)鐘頻率振蕩器，它具有標(biāo)稱頻率F(如27MHz)，但是其實(shí)際頻率卻按照函數(shù)fdev(p，t)偏離此標(biāo)稱頻率。這種函數(shù)依賴于時(shí)間(t)，且針對(duì)單個(gè)的程序流(p)。它表示對(duì)于標(biāo)稱頻率的頻率偏移，而所述標(biāo)稱頻率根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該居于兩個(gè)指定的容差之間。漂移率是fdev(p，t)隨時(shí)間的變化率。漂移率也應(yīng)該低于按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的極限。
系統(tǒng)時(shí)鐘頻率振蕩器驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生理想化PCR計(jì)數(shù)Np，i的PCR計(jì)數(shù)器，其中(p)指特定的程序流，(i)指TS中的比特位置。對(duì)其加上一個(gè)由PCR誤差源產(chǎn)生的值Mp，i，從而得到TS中見(jiàn)到的PCR值Pp，i。這些值之間的簡(jiǎn)單關(guān)系為Pp，i＝Np，i+Mp，i在編碼器的輸出端，TS是以恒定比特率Rnom傳輸?shù)?。遠(yuǎn)離該編碼器的通信網(wǎng)絡(luò)通過(guò)引入可變延遲J(i)從其標(biāo)稱到達(dá)時(shí)間改變MPEG分組的到達(dá)時(shí)間，所述延遲是TS中第i個(gè)比特以秒為單位的延遲。標(biāo)稱到達(dá)時(shí)間根據(jù)Rnom和TS中比特索引來(lái)計(jì)算。實(shí)際到達(dá)時(shí)間A(i)的方程式為A(i)＝i/Rnom+D+J(i)D是一個(gè)常量，表示時(shí)間原點(diǎn)和比特索引原點(diǎn)為隨機(jī)的，且整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)平均延遲。J(i)表示網(wǎng)絡(luò)延遲中的抖動(dòng)，在整個(gè)時(shí)間段中其平均值被定義為0-以此設(shè)定D的值。J(i)+Mp，I為總的PCR抖動(dòng)，后者具有MPEG標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定的最大誤差規(guī)范。
最好選用用于確定頻率偏移、漂移率和抖動(dòng)的恒定帶寬法，使得所有測(cè)量系統(tǒng)在指定的帶寬下、依靠相同的程序PCR測(cè)量相同的值。同樣，恒定帶寬測(cè)量結(jié)果還具有關(guān)于MPEG解碼器中復(fù)原的STC如何響應(yīng)PCR誤差的物理意義，因?yàn)榻獯a器通常具有恒定的帶寬，且獨(dú)立于PCR到達(dá)間隔或PCR平均速率而運(yùn)行。
所期望的是一種采用可選的恒定的測(cè)量帶寬基于非均勻PCR到達(dá)時(shí)間和可變PCR速率來(lái)測(cè)量MPEG PCR抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率的方法。
配合所附權(quán)利要求書和附圖閱讀下面詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)本發(fā)明的目的，優(yōu)點(diǎn)和其他新潁的特征將有較清晰的理解。
圖2是說(shuō)明MPEG傳輸流中程序流的PCR值變化源的模型方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的頻率偏移、漂移和抖動(dòng)屏蔽區(qū)的圖表視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量頻率偏移、漂移和抖動(dòng)的測(cè)量濾波器的簡(jiǎn)化的一般示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明用于測(cè)量頻率偏移、漂移和抖動(dòng)的鎖相環(huán)(PLL)表示法的方框圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明用于推導(dǎo)一組差分方程式的等效于圖5所示電路的等效電路的方框圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明用于推導(dǎo)一組差分方程式的、采用最小均方一階和二階估算子的等效電路的方框圖。
圖8a和8b分別是根據(jù)本發(fā)明微分器加低通濾波器和雙微分器加低通濾波器與有限脈沖響應(yīng)(FIR)線性和二次回歸濾波器的比較。
本發(fā)明的詳細(xì)描述描述兩種用于測(cè)量由所傳輸PCR確定的MPEG系統(tǒng)定時(shí)時(shí)鐘(STC)的頻率偏移、頻率漂移率和抖動(dòng)的方法，每種方法都以一組適合于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單差分方程式的形式來(lái)描述。它們實(shí)現(xiàn)一種對(duì)獨(dú)立于PCR速率的非均勻取樣數(shù)據(jù)起作用的恒定帶寬濾波器。如圖4所示，每種方法具有兩個(gè)預(yù)估時(shí)間輸入(1)來(lái)自MPEG傳輸流(TS)的給定程序流的已解碼PCR值PCR(n)；和(2)所述給定程序流的兩PCR值之間的PCR間隔PCR_int(n)，這兩個(gè)PCR值是借助于異步精密基準(zhǔn)振蕩器根據(jù)這些PCR到達(dá)時(shí)間測(cè)量的。每種方法具有單獨(dú)的控制參數(shù)一作為抖動(dòng)和游走之間分界頻率的測(cè)量帶寬(BW)-它是可選的和恒定的，且獨(dú)立于平均PCR速率。每種方法具有三個(gè)離散時(shí)間輸出測(cè)量結(jié)果(1)STC頻率偏移FO(n)；(2)STC頻率漂移率DR(n)；以及(3)PCR抖動(dòng)Jit(n)。
第一種方法的方程式是從圖5所示的數(shù)字模擬混合鎖相環(huán)(PLL)模型推導(dǎo)出的，其中的三個(gè)輸出參數(shù)是從結(jié)果反饋控制系統(tǒng)中的多個(gè)不同點(diǎn)提取的。附加的高通濾波和定標(biāo)被添加到Jit(n)，以改善游走分量的分離效果，并將輸出定標(biāo)為每秒的時(shí)間單位。附加的低通濾波被添加到FO(n)和DR(n)，以提高對(duì)抖動(dòng)分量的抑制。從所述PLL模型推導(dǎo)出一組有效差分方程，使得可以借助于可選的恒定的帶寬獨(dú)立地從非均勻PCR到達(dá)時(shí)間測(cè)量頻率偏移、漂移率和抖動(dòng)。
圖5中所示的II類PLL具有兩理想的積分器-數(shù)字累加器和壓控振蕩器。這就在相位減法的輸出端產(chǎn)生二階高通閉合環(huán)響應(yīng)。因此，在所述環(huán)帶寬之下，所述響應(yīng)把與漂移率成比例，而在所述環(huán)帶寬之上，所述響應(yīng)與抖動(dòng)成比例。把一階高通濾波器加到抖動(dòng)測(cè)量中，以消除漂移率的影響。相反，把低通濾波器加到漂移率輸出中，以從測(cè)量值中消除抖動(dòng)的影響。最好采用對(duì)原始數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些濾波器，因?yàn)樗鯬CR速率是取樣值速率，所以要確定平均PCR速率，并調(diào)整系數(shù)，以便大致地保持正確的測(cè)量濾波帶寬和控制環(huán)阻尼。有可能利用自激振蕩器和已解碼的PCR值把PLL轉(zhuǎn)換為由測(cè)量的PCR間隔驅(qū)動(dòng)的完整取樣系統(tǒng)，從而使所述帶寬獨(dú)立于非均勻PCR速率，且測(cè)量值可以用軟件進(jìn)行計(jì)算，而無(wú)需顯式壓控振蕩器。
電壓控制晶體振蕩器(VCXO)可以由具有精確度為百萬(wàn)分之0.1的自激振蕩恒溫晶體振蕩器(OCXO)和以+/-百萬(wàn)分之30范圍鎖定VCXO的FLL構(gòu)成。如果需要的話，它可以用來(lái)將頻率偏移輸出校準(zhǔn)到百萬(wàn)分之0.1的精確度。另外，VCXO可以單獨(dú)使用，其頻率誤差或偏移通過(guò)施加一個(gè)已知的精確的頻率、然后從測(cè)量結(jié)果減去所述誤差來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。這里以DSP和模擬信號(hào)處理混合方法的形式描述了PLL實(shí)現(xiàn)方案。
也可以從具有雙重閉合環(huán)響應(yīng)的PLL模型推導(dǎo)出一組有效差分方程，以便可以通過(guò)可選的固定的帶寬獨(dú)立于非均勻PCR到達(dá)時(shí)間來(lái)測(cè)量頻率偏移、漂移率和抖動(dòng)。這種用于推導(dǎo)所述方程式的等效電路如圖6所示。PCR(n)值被輸入到微分器，接著來(lái)自所述微分器的輸出被輸入到非均勻取樣間隔的二階低通濾波器。同時(shí)也輸入到所述二階低通濾波器的是上次接收的PCR(n-1)中的對(duì)應(yīng)的PCR_int(n)。濾波器的輸出y(n)乘以總開(kāi)環(huán)直流增益Godc，從而獲得歸一化的頻率，該歸一化頻率減1就推算出雙極性頻率偏移FO。兩個(gè)連續(xù)樣值的濾波輸出y(n)和y(n-1)被輸入到第二微分器以得出抖動(dòng)誤差輸出J(n)，然后將抖動(dòng)誤差輸出J(n)既輸入到一階低通濾波器以推算出漂移率DR(n)、又輸入到高通濾波器以推算出抖動(dòng)Jit(n)。根據(jù)所述電路，推算出此差分方程y(n)＝2*y(n-1)-y(n-2)-(y(n-1)-N1*y(n-2))*5.932*BW*PCR_int(n)+(PCR(n)-PCR(n-1))/Fo其中Fo為27MHz，BW是以赫茲為單位的測(cè)量帶寬，以及N1恒等于1/(1+pi*BW/60)。根據(jù)y(n)、頻率偏移FO(n)為y(n)*Godc-1，其中Godc恒等于(1-N1)*5.932*BW。抖動(dòng)Jit(n)變成Jit(n)＝A1*(Jit(n-1)+J(n)-J(n-1))，其中J(n)＝y(tǒng)(n)-y(n-1)以及A1為exp(-2*pi*BW*0.68/30)。最后，漂移率DR(n)為A2*DR(n-1)+(Godc/Tp)*J(n)，其中Tp為1/(2*pi*.01)以及A2為exp(-1/30*Tp)。這樣，以固定帶寬0.01Hz對(duì)DR(n)進(jìn)行后濾波，y(n)被初始化為1/Godc，以便將調(diào)整時(shí)間最小化。
第二種方法是從對(duì)關(guān)于PCR值的簡(jiǎn)單二階時(shí)間方程式的最小均方(LMS)頻率偏移估算子(線性項(xiàng)系數(shù))和LMS漂移率估算子(二次項(xiàng)系數(shù))的線性濾波逼近推導(dǎo)出來(lái)的。所得到這些差分方程式產(chǎn)生與前述方法中類似的結(jié)果，但是計(jì)算稍簡(jiǎn)單些。
假定PCR_AT(n)為采用精確基準(zhǔn)時(shí)鐘的各個(gè)接收的PCR(n)值的測(cè)量到達(dá)時(shí)間，則下列的方程式定義了在Fstc的各周期的具有程序解碼器STC頻率偏移、漂移率和抖動(dòng)的各項(xiàng)的期望的PCR(n)值PCR(n)＝a+PCR_AT(n)*Fstc+(PCR_AT(n))＾2*c+∈(PCR_AT(n))最后一項(xiàng)是作為時(shí)間的函數(shù)的抖動(dòng)。PCR_AT(n)是因到達(dá)時(shí)間抖動(dòng)和PCR(n)編碼誤差的綜合效果而加入PCR(n)的隨機(jī)變量。它假定為零均值的、獨(dú)立的、相同分布的隨機(jī)變量，是相當(dāng)逼真的。因此，PCR(n)值本身是I.I.D.隨機(jī)變量，a是與基準(zhǔn)振蕩器有關(guān)的初始相位誤差，F(xiàn)stc為系統(tǒng)定時(shí)時(shí)鐘頻率以及c為漂移率的一半(因?yàn)槠坡?Hz/s)為相位的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù))DR＝2*c。已知的理想系統(tǒng)時(shí)鐘頻率Fo＝27MHz被減去，以便求出所述STC頻率偏移，并且通過(guò)除以Fo而將這些項(xiàng)歸一化。由于STC漂移率相對(duì)于可允許的頻率偏移值通常非常小、且通常喜歡把它包括在頻率偏移測(cè)量中，所以該方程式可以被簡(jiǎn)化，以便分析頻率偏移b，而無(wú)需漂移率項(xiàng)c。漂移率和更高階導(dǎo)數(shù)影響頻率偏移值，而不是以消除的更高階分量來(lái)定義頻率偏移。
PCR_err(n)＝a+PCR_AT(n)*b+∈(PCR_AT(n))秒其中b＝(Fstc-Fo)/Fo。抖動(dòng)項(xiàng)現(xiàn)在屬于以秒為單位的抖動(dòng)，a是以秒為單位的初始相位偏移，以及b是無(wú)量綱比率形式的STC頻率偏移。這個(gè)方程式忽略漂移率，是允許根據(jù)系數(shù)a和b的估算值來(lái)確定數(shù)據(jù)的線性回歸或直線擬合、以便將因抖動(dòng)而產(chǎn)生的均方差最小化的關(guān)于PCR(n)的方程式。這提供兩個(gè)結(jié)果第一，確定STC頻率偏移FO為b的LMS估算值；第二，按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)所建議的，通過(guò)扣除由b和初始相位值a引起的FO影響而確定所述抖動(dòng)。
為了確定計(jì)算直線擬合所要的PCR(n)值的數(shù)量，需要將線性回歸分析與線性濾波處理進(jìn)行比較。這樣，可以求出對(duì)PCR(n)數(shù)據(jù)的線性擬合取均值的有效帶寬，從而得到一個(gè)平均PCR速率，其中暫時(shí)假定這些PCR(n)值是在均勻的平均速率下獲得的。由于所采用的樣值數(shù)量巨大，所以所述均勻速率的假設(shè)在此場(chǎng)景下是合理的，以便在MPEG標(biāo)準(zhǔn)的極小漂移率容限百萬(wàn)分之10/小時(shí)所設(shè)定的約束內(nèi)合理地估算FO。一旦確定濾波器響應(yīng)較好地逼近直線擬合回歸分析，就可以為非均勻取樣數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)恒定帶寬濾波處理方法，而所述非均勻取樣數(shù)據(jù)本身是瞬時(shí)樣值間隔的函數(shù)，以便設(shè)計(jì)出一種與PCR速率無(wú)關(guān)的恒定帶寬測(cè)量方法。這是很重要的，因?yàn)榭梢詫⑦B續(xù)更新的濾波處理過(guò)程機(jī)械化，從而求出PCR抖動(dòng)、STC頻率偏移和漂移率的有效和一致的估算值，用于與MPEG標(biāo)準(zhǔn)所公布的極限進(jìn)行比較。再者，由于測(cè)量的帶寬是恒定的，所以可以利用基于STC漂移率和PCR精確度規(guī)范的歸一化分界頻率來(lái)確定與MPEG解碼器中復(fù)原STC時(shí)鐘特征有直接關(guān)系的有效和歸一化的濾波器帶寬。線性回歸分析令TO是由基準(zhǔn)時(shí)鐘確定的平均PCP間隔，并假定各均勻到達(dá)時(shí)間的間隔為TO秒。
PCR_err(n)＝a+b*To*n+ε(n*To)秒給定N個(gè)PCR值的樣值，a和b的最小均方(LMS)估算值則由矢量B給出B＝[a；b]；B＝T-1*(N*NT)-1*(NT*X)其中T-1＝[1，0；0，TO-1]；(N*NT)-1＝[2(2N+1)，-6；-6，12/(N+1)]*(1/(N(N-1)))(NT*X)＝[∑n＝1-NPCR_err(n)；∑n＝1-NPCR_err(n)*n].
初始相位按如下確定a＝2/(N*(N-1)*TO){∑n＝1-NPCR_err(n)*(2N+1-3n)}.
N個(gè)均勻間隔的樣值的頻率偏移估算值為b＝6/(N*(N-1)*TO){∑n＝1-NPCR_err(n)*(2n/(N+1)-1)}.二次回歸分析在未忽略STC頻率漂移率的情況下，求出系數(shù)c的LMS二次曲線擬合和估算值，其中c＝(STC頻率漂移率)/2＝DR/2PCR_err(n)＝a+b*TO*n+c*TO2*n2+ε(n*TO)秒B＝[a；b；c]＝T-1(N*NT)-1(NT*X)；T-1＝[1，0，0；0，TO-1，0；0，0，TO-2]；(N*NT)-1＝[3(3(N+1)+2)，-18(2N+1)，30；-18(2N+1)，{12(2N+1)(8N+11)}/{(N+1)(N+2)}，-180/(N+2)；30，-180/(N+2)，180/{(N+1)(N+2)}]/{N(N-1)(N-2)}；(NT*X)＝[∑n＝1-NPCR_err(n)；∑n＝1-NPCR_err(n)*n；∑n＝1-NPCR_err(n)*n2].
N個(gè)均勻間隔的樣值的頻率漂移率的LMS估算值則為DR＝60/{N(N-1)(N-2)TO2}*∑n＝1-NPCR_err(n){6n2/{(N+1)(N+2)}-6n/(N+2)+1}.
這兩個(gè)LMS估算子線性回歸的頻率偏移和二次回歸的頻率漂移率，可以以有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先把關(guān)于FIR濾波器的頻率偏移的LMS估算描述為z和取均值的PCR值的數(shù)量N的函數(shù)Hr(z，N)＝6/{N(N-1)TO}*Z-N*∑k＝0-(N-1)Zk{2(k+1)/(N+1)-1}.
用于估算FO的樣值數(shù)量為N＝Pr/(2*BW)，其中Pr為平均PCR速率，TO為1/Fs以及BW為測(cè)量帶寬。因而，作為范例，N＝對(duì)(Pr/(2*BW))弱取整＝125個(gè)樣值，其中Pr＝24，BW＝0.1Hz。接著將FIR濾波器描述為z的函數(shù)，頻率漂移率的估算值為Hdr(z，N)＝{60/(N(N-1)(N-2)TO2)}z-N∑k＝0-N-1{(6(k+1)2)/((N+1)(N+2))-(6(k+1))/(N+2)+1}
為了進(jìn)行比較，將帶寬BW的二階遞歸巴特沃斯低通濾波器與微分器級(jí)聯(lián)。在圖8a中，把遞歸LPF和微分器的級(jí)聯(lián)響應(yīng)與FIR LMS頻率偏移估算子進(jìn)行比較。漂移率FIR響應(yīng)如圖8b所示，其中N＝對(duì)(Pr/(21/2*Bw)弱取整＝在平均PCR速率為Pr時(shí)FIR濾波器所處理的樣值數(shù)量。
為了進(jìn)行比較，在圖8b中，把與兩個(gè)微分器級(jí)聯(lián)的帶寬BW的三階遞歸巴特沃斯LPF與FIRLMS漂移率估算子進(jìn)行比較。
根據(jù)上述分析，均勻取樣數(shù)據(jù)的線性和二次回歸非常逼近于與簡(jiǎn)單微分器級(jí)聯(lián)的二階線性、遞歸濾波處理。給定平均PCR速率的估算值Pr，替代N個(gè)樣值的線性回歸分析的等效遞歸濾波器處理方法的帶寬BW為BW＝Pr/(2*N)，而對(duì)于二次遞歸為BW＝Pr/d(21/2*N)。可以由關(guān)于如上所示的微分器和巴特沃斯LPF濾波器的差分方程組來(lái)構(gòu)建這些等效處理方法。因?yàn)檫@些等效遞歸濾波器只需要兩個(gè)先前PCR值的存儲(chǔ)器和相對(duì)少量的乘法/加法，所以它們非常易于計(jì)算，于是可以使用產(chǎn)生恒定帶寬測(cè)量結(jié)果的單個(gè)處理器同時(shí)處理多個(gè)程序PCR。利用根據(jù)為從結(jié)果中排除漂移率分量而進(jìn)行的所述濾波處理和施加HPF而得到的估計(jì)值，可以通過(guò)減去估算的PCR值來(lái)確定由頻率偏移引起的PCR抖動(dòng)。
第二種方法的等效電路如圖7所示。PCR_int(n)是從PCP_AT(n)時(shí)間推算出的，從PCR(n)值的微分中減去，經(jīng)歸一化，從而產(chǎn)生PCR(n)誤差值Foo(n)。Foo(n)被輸入到包括導(dǎo)數(shù)函數(shù)和二階低通濾波器的第一線性LMS估算子，得出頻率偏移FO(n)。此頻率偏移被輸入到包括導(dǎo)數(shù)函數(shù)、微分器和一階低通濾波器的第二二次LMS估算子，得出漂移率DR(n)。此頻率偏移乘以PCR_int(n)，從PCR(n)誤差值中減去其結(jié)果，得出瞬時(shí)抖動(dòng)值JJ(n)。然后此瞬時(shí)抖動(dòng)值經(jīng)具有一階低通濾波器并后接一階高通濾波器的級(jí)聯(lián)濾波器處理，得出PCR抖動(dòng)Jit(n)。所得到的差分方程式為FO(n)＝PCR_int(n)*(π*BW)2*Foo(n)*E(n)+2E(n)*FO(n-1)-E(n)2*FO(n-2)其中Foo(n)＝[PCR(n)-PCR(n-1)]/Fo-PCR_int(n)；E(n)＝exp[-PCR_int(n)*π*BW](exp(-x)-1-x+x2/2-x3/3)；DR(n)＝E(n)*DR(n-1)+π*BW*[FO(n)-FO(n-1)]；JJ(n)＝Foo(n)-FO(n)*PCR_int(n)；Jit(n)＝E(n)*{JJ(n)-JJ(n-1)+2*Jit(n-1)-E(n)*Jit(n-2)].
因此，本發(fā)明提出了一種根據(jù)以非均勻時(shí)間間隔和可選、恒定的帶寬獲得的PCR值、采用一組差分方程式確定MPEG PCR抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率的方法，其中所述帶寬是將游走與抖動(dòng)分離的頻率，而所述的一組差分方程式是或者從II類鎖相環(huán)或者從LMS一階和二階估算子推導(dǎo)出來(lái)的。
權(quán)利要求
1.一種用于以可選、恒定的測(cè)量帶寬基于非均勻PCR到達(dá)時(shí)間和可變PCR速率來(lái)測(cè)量程序時(shí)鐘基準(zhǔn)(PCR)抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率的方法，所述方法包括下列步驟利用異步精密基準(zhǔn)振蕩器測(cè)量PCR到達(dá)時(shí)間之間的間隔；獨(dú)立于所述可變PCR速率，確定所述可選、恒定的測(cè)量帶寬，所述確定的可選、恒定測(cè)量帶寬在抖動(dòng)和游走之間劃出一個(gè)頻率范圍；以及以一組差分方程式的形式、計(jì)算作為所述PCR到達(dá)時(shí)間之間的間隔、各個(gè)PCR到達(dá)時(shí)間處的所述PCR值和所述確定的可選恒定測(cè)量帶寬的函數(shù)的所述PCR抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率。
2.權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所述差分方程組是從數(shù)字模擬混合鎖相環(huán)(PLL)模型推導(dǎo)出的，其中所述抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率是從所述PLL的所述反饋控制系統(tǒng)中不同點(diǎn)提取的。
3.權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所述差分方程組是從對(duì)所述PCR值的最小均方(LMS)頻率偏移和簡(jiǎn)單二階時(shí)間方程式的LMS漂移率估算子的線性濾波逼近推導(dǎo)出的。
全文摘要
一種采用可選、恒定的測(cè)量帶寬基于非均勻PCR到達(dá)時(shí)間和可變PCR速率來(lái)測(cè)量MPEG PCR抖動(dòng)、頻率偏移和漂移率的方法。以在抖動(dòng)和游走之間劃出的頻率范圍確定所述可變,恒定測(cè)量帶寬。對(duì)于每個(gè)接收到的PCR值,根據(jù)當(dāng)前PCR值的到達(dá)時(shí)間和上一個(gè)到達(dá)時(shí)間確定PCR間隔。把所述PCR值、間隔和確定的帶寬輸入到一組差分方程,所述差分方程或者是從數(shù)字模擬混合PLL模型推導(dǎo)出的、其中所述頻率偏移、漂移率和抖動(dòng)是從所述PLL反饋控制系統(tǒng)中的不同點(diǎn)提取的,或者是從對(duì)所述PCR值的最小均方(LMS)頻率偏移和簡(jiǎn)單二階時(shí)間方程式的LMS漂移率估算子的線性濾波逼近推導(dǎo)出的。
文檔編號(hào)H04L7/00GK1340971SQ01123060
公開(kāi)日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月19日
發(fā)明者D·G·貝克 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司