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数字卫星电视节目传输中PCR颤抖产生的原因及其解决办法_调制器_时钟

少女玫瑰心 2024-12-31 12:43:44 0

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在 MPEG-2编码器中有单一的共同系统时钟(27MHz),此时钟用来产生指示音频和视频的精确显示和解码时序的韶光标签,同时可用来指示在抽样瞬间系统时钟韶光的瞬市价。
正是编码器中共同系统时钟的涌现,以及解码器中时钟的重新天生和韶光标签的精确利用,才为解码器中操作的精确同步供应了基准。
在 图1所示的TS 层中,TS头信息包含了节目时钟参考(PCR),用于规复出与编码端同等的系统时序时钟(STC)。

在TS包头的调度字段,共有48bit用于PCR值传输,包括 33 位的PCR_base、6位的预留和9位的PCR_extension。

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2.2PCR的插入机制

由于标准数字视频旗子暗记(625行50Hz或525行59.94Hz)以27MHz时钟为基准, 那么节目时钟也便是27MHz。
9 位的PCR_extension计数器和33位的PCR_base计数器一贯在事情中,节目复用器的输出在码流速率掌握模块的驱动下按照恒定比特率输出单节目码流(SPTS)。
假设SPTS 的码率为:M bit/s, 按照MPEG-2标准哀求,每间隔100ms必须发送一次PCR(如果是系统复用后,DVB标准推举为40ms)。
那么可以打算每间隔:0.1×M bit就要插入一个 PCR。
详细的插入步骤为:按照标准规定,PCR_extension的末了一个bit作为韶光基准,PCR 插入掌握单元会不断以 0.1×M为递减计数标准,当该递减计数器变为 0 的一瞬间,复用器输出模块对42 位的计数器采样,并且瞬时插入到该TS包的 PCR 调度字段。
一个循环完成后,连续进行下一个循环。

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(图片来自网络侵删)

在解码阶段,PCR的核心浸染便是使解码器的系统时钟(STC)能锁定于编码器,使得两个端点的时钟偏差不至于由于韶光的积累而变革过大,导致解码器无法精确同步视音频解码。

当新节目的 PCR 到达解码器时,须要更新韶光基点,解码器 STC(实际是计数器)就被置位。
常日第一个从解复用器中解出的 PCR 被直接装入到 STC 计数器,其后 PLL 闭环操作。
每当一个新节目的 PCR 到达解码器时,此值被认为是锁相环的参考频率,用来与 STC 确当前值比较,产生的差值经由脉宽调制后被输入低通滤波器并经放大,输出掌握旗子暗记用来掌握振荡器(VCO)的瞬时频率,VCO 输出的频率是在 27MHz 旁边振荡的旗子暗记,作为解码器的系统时钟。
27MHz 时钟经由波形整理后输入到计数器中,产生当 前的 STC 值,其 33bits 的 90kHz 部分用于和 PTS/DTS 比如,产生解码和显示的同步旗子暗记。
PCR-Base 的浸染是在解码器切换节目时,供应对解码器 PCR 计数器的初始值,以让该 PCR 值与 PTS、 DTS 最大可能地达到相同的韶光出发点。
PCR_extension 的浸染是通过解码器真个锁相环电路改动解码器的系统时钟,使其达到和编码器同等的27MHz。

2.3PCR抖动产生的缘故原由

PCR值抖动的紧张缘故原由有:

时钟的溘然变革再复用时对 PCR 的修正传输码率的变革传输网络的抖动等2.3.1时钟变革

正常的PCR取样时钟为27MHz,单个时钟周期为37ns,因此 PCR 的插入精度不得大于37ns。
如果由于某种缘故原由取样时钟变为26MHz或28MHz,则单个时钟周期为 38.5ns 或 35.7ns,一定引起PCR 抖动。

2.3.2节目复用或再复用

节目复用或再复用过程中须要产生或再生PCR。
复用器中的PCR 插入机制应能确保TS流中PCR的准确位置,从而插入精确的数值,该点的任何打算缺点将会导致 PCR 的不准确。

2.3.3PCR在TS流中传输时造成的损伤

假设吸收机中的TS 时钟是空想的,由于传输系统中的定时漂移,PCR在到达吸收机/再复用器韶光上的任何变革会在吸收时钟样值与本地时钟样值间产生完备相同的变革差值,这种差值会对 PLL和再生时钟产生同样的影响。

2.3.4传输码率的变革

如果码流均匀的从编码器传送到解码器,则每个包的传输时延都同等为 Tdelay。
但是如果码流经由复用器或调制器,而复用器或调制器的传输码率又与调制器不一样,则可能由于排队问题造成每个包到达解码器的时延不一致,从而引入抖动。

3.PCR抖动实例与办理方法3.1PCR抖动实例

山东教诲电视台地球站在进行仿照旗子暗记转数字化后,产生了PCR抖动,其抖动严重超标,PCR到达间隔超出了40ms,其抖动幅度达到243us,大大超出了500ns的上限指标,以至于造成北京歌华有线无法正常解除本台节目。

其PCR间隔和PCR 抖动均超标,间隔超标不是很严重,最大间隔为41.866ms,超出间隔上限(40ms)0.866ms,而PCR抖动超标严重,其最大值为-243.126us,远远超出了抖动上限(500ns),此为造成北京歌华有线无法正常解码的真正缘故原由。

基于前面的理论剖析,同时结合我站的实际设备情形,经由剖析得出,我站PCR抖动严重超标的缘故原由是由传输码流的变革引起的。
由于本站所采取的编码器为DIVICOM的MV12,其网管软件中,对编码器码流的掌握精度不足,造成其输出的码流与调制器的码流不匹配,从而引起了码流的变革。
详细剖析如下:

本站调制器输出的符号率为4.34Symbol/s,其纠错办法为前向纠错3/4,里德所罗门编码为RS(188,204),调制办法为QPSK,其打算方法如下:

即调制器的速率为5.99941176Mbps。
由于在MV12 编码器中对传输流的输出精度只能掌握到小数点后的两位,以是当时对编码器的输出速率只能设置为5.99Mbps,从而造成编码器和调制器速率的不匹配。

当编码器速率低时,调制器会在原有的码流中间插入空包以补充编码器速率的不敷。
在目前的输出符号率下,发送一个空包的韶光为:

此打算值十分靠近于实测值,实测值为243.126。

从上面的打算和实测结果可以看出,PCR的大抖动便是由于编码器和调制器速率不匹配,调制器插入空包造成的。

3.2办理方法

针对涌现的问题以及测试和剖析结果,我们得出了以下两种办理方案:

手动设置网管,使编码器的输出码率无限靠近于调制器的码率。
在实际设置中,我们将编码器的输出码率设置为5.999412Mbps(最大可设为小数点后六位)。
通过调制器的设置,使其对编码器的低速码流不采取插空包的形式。
本台采取的为Newtech调制器,详细操作为:将NEWTECH/2277调制器的base processing 菜单的选项由原来的stuffing状态改为MPEG-RA状态。

从测试结果可以看出,调度后,PCR抖动在-150—-+150us之间,知足-500—–+500us的技能指标。
PCR重复间隔均在40ms以下,知足技能哀求。

从实际的吸收效果来看,吸收机可以流畅地解出本台的电视节目旗子暗记,无马赛克征象产生,技能问题得到办理。

4.结论

本文从MPEG-2编码事理入手,详细剖析了PCR的插入事理,阐述了PCR在数字电视旗子暗记传输中所起到的主要浸染并指出了可能造成PCR抖动超标的几个缘故原由。

针对本台地球站所涌现的PCR抖动超标的问题,本文从理论和测试两方面进行了细致的研究和剖析,终极得出:造本钱站PCR抖动超标的真正缘故原由为编码器和调制器码流的不匹配。

基于剖析的结果,本文提出了两种办理方案:

调度编码器的码流输出使之无限靠近于调制器的码流。
对调制器的基带处理办法进行重新设置,使其对编码器输出的低速码流不进行插空包的事情。

两种方案的履行结果表明,其均有效的办理了PCR抖动超标的问题,是两种行之有效的好方法,对同类问题的办理具有辅导浸染。

5.参考文献钟玉琢,王琪,赵黎,等.MPEG2 运动图像压缩编码国际标准及 MPEG 的新进展[M].北京:清华 大学出版社,2002卢冠明 宗昉 编著 [M]《数字电视事理》 北京:机器工业出版社,2004.1.1刘修文 编著 [M]《数字电视有线传输技能》 北京:电子工业出版社,2002.9田建柏 《数字电视传输流 PCR 抖动剖析及MPEG-II解码器仿真测试》查小亚 张树春 《传输流中 PCR 的抖动缘故原由及办理方案》

原文:数字卫星电视节目传输中PCR抖动产生的缘故原由及其办理办法

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