專利名稱：用于監(jiān)控公共波網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機的載波頻率穩(wěn)定性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
地面數(shù)字無線電和TV(DAB和DVB-T)通過發(fā)射機網(wǎng)絡(luò)，采用數(shù)字多載波方法(例如OFDM＝正交頻分復(fù)用)來發(fā)射，該發(fā)射機通過單頻率網(wǎng)絡(luò)，以相位同步和頻率同步的方式在傳輸范圍內(nèi)發(fā)射。
為了可用頻率資源的有效開發(fā)，單頻網(wǎng)絡(luò)的所有發(fā)射機同時地發(fā)射同樣的傳輸信號。除了相位同步之外，在單頻率網(wǎng)絡(luò)內(nèi)還必須保證各個發(fā)射機中要發(fā)射的載波頻率的同一性(identity)。
DE 199 37 457 A1公開了用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中各個發(fā)射機相位同步性的方法。通過確定兩個發(fā)射機的信道脈沖響應(yīng)，借助于傳播時間差的測量，記錄兩個發(fā)射機的相位同步事件。如果記錄了所測量的兩個發(fā)射機的傳播時間差與用于兩個發(fā)射機同步操作的基準(zhǔn)傳播時間差之間的大范圍偏差，則發(fā)射機以異步方式進行發(fā)射。單頻率網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍內(nèi)的接收站，通過評估信道脈沖響應(yīng)來確定傳播時間差的偏差，并將其傳達(dá)給兩個相位異步的發(fā)射機以獲得隨后的同步。在DE 199 37 457中沒有公開用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個發(fā)射機中相同載波頻率的方法。
在DE 43 41 211 C1中描述了關(guān)于同樣載波頻率的單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機的同步。關(guān)于這一點，連同傳輸數(shù)據(jù)一起，中央系統(tǒng)同時還向單頻率網(wǎng)絡(luò)的各個發(fā)射機發(fā)射頻率基準(zhǔn)符號。該頻率基準(zhǔn)符號由單頻率網(wǎng)絡(luò)中的每個發(fā)射機進行評估，并用來使載波頻率與基準(zhǔn)頻率同步。
該方法具有的缺陷在于這樣的事實，載波頻率的同步由各個發(fā)射機獨立地評估。因此，載波頻率的頻率同步的這種發(fā)射機專有的評估可能與某些發(fā)射機專有的測量和評估誤差相關(guān)聯(lián)，這會造成對參與單頻率網(wǎng)絡(luò)的所有發(fā)射機的載波頻率的不均勻統(tǒng)一的監(jiān)控。除此之外是這樣的事實，各個獨立發(fā)射機中載波頻率的監(jiān)控需要借助于時間基準(zhǔn)的各個發(fā)射機的同步，該時間基準(zhǔn)例如通過GPS來由各個發(fā)射機接收。根據(jù)DE 43 41 211 C1的電路布置中的頻率同步最終在調(diào)制之前進行。因此不能夠排除由發(fā)射機的后繼功能單元回顧的載波頻率的頻率位移。所有的這些缺陷都會導(dǎo)致在單頻率網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍內(nèi)任何地方安置的接收機中，各個發(fā)射機的不同載波頻率的不期望的接收。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明基于這樣的目的，提供用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率穩(wěn)定性的方法和裝置，其中由單個測量設(shè)備以統(tǒng)一的方式監(jiān)控各個發(fā)射機載波頻率的同步性，該測量設(shè)備可以被放置在單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍內(nèi)的任何地方，而無須借助于時間基準(zhǔn)的測量設(shè)備的同步。
本發(fā)明的目的通過具有權(quán)利要求1特征的用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機的載波頻率穩(wěn)定性的方法，以及通過具有權(quán)利要求12或13特征的裝置來得以實現(xiàn)。在附加權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的有益發(fā)展。
與單頻率網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射機的載波頻率的穩(wěn)定性由單個接收機裝置來監(jiān)控，該接收機裝置被置于單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍內(nèi)的任何地方。該接收機裝置最好使用逆復(fù)數(shù)傅立葉變換，通過傳輸信道的傳輸函數(shù)，確定所有發(fā)射機在兩個不同時刻的合計脈沖響應(yīng)的特性。在將它們的相位位置與單頻率網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)發(fā)射機的兩個脈沖響應(yīng)的相位位置進行比較之后，從兩個合計脈沖響應(yīng)當(dāng)中屏蔽與每個發(fā)射機相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)。然后確定與每個發(fā)射機相關(guān)聯(lián)的兩個脈沖響應(yīng)的相位特性。由這些相位特性再一次推導(dǎo)得出在兩個觀測時刻之間各個發(fā)射機的脈沖響應(yīng)相對于基準(zhǔn)發(fā)射機脈沖響應(yīng)的相位位置的相位位移差。如以下所進行的更為詳細(xì)的展示，能夠由相位位移差的特性計算出相對于單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機的載波頻率的每個發(fā)射機的載波頻率位移。
為了獲得單頻率網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射機中永久載波頻率位移的明確識別，通過在若干不同的時刻應(yīng)用逆復(fù)數(shù)傅立葉變換，用傳輸信道的傳輸函數(shù)反復(fù)地執(zhí)行所有發(fā)射機的合計脈沖響應(yīng)。在該基礎(chǔ)上，反復(fù)地計算相對于單頻率網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)發(fā)射機的載波頻率的每個發(fā)射機的載波頻率位移，并提供該載波頻率位移，以用于后繼的求平均值。
如果發(fā)射機在兩個時刻之間的相位位移差減少到小于-π的值，或者如果發(fā)射機在兩個時刻之間的相位位移差增加到大于+π的值，則每個發(fā)射機在該時間段內(nèi)的兩個時刻之間的相位位移差的值增加了+2*π的值，或者減少了2*π。以這種方式，將相位位移差限制為-π到π之間的值。
通過由適用于接收機裝置中傳輸信道的均衡器的系數(shù)，確定傳輸信道的傳輸函數(shù)的系數(shù)，從而得到單頻率網(wǎng)絡(luò)中每個發(fā)射機的脈沖響應(yīng)。這后面繼之以逆傅立葉變換的計算。就數(shù)字地面TV(DVB-T)而言，通過評估與離散導(dǎo)頻載波相關(guān)聯(lián)的OFDM調(diào)制的傳輸信號，可替代地從傳輸信道傳輸函數(shù)的逆傅立葉變換推導(dǎo)得出每個發(fā)射機的脈沖響應(yīng)。


以下在附圖中示出本發(fā)明的兩個實施例，并對其進行更為詳細(xì)的描述。
附圖如下圖1示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的功能圖，該裝置用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性；圖2示出時間離散的合計脈沖響應(yīng)的示例性圖形表示；圖3示出傳輸信道的傳輸函數(shù)特性的改變的示例性圖形表示；圖4A示出解釋說明根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例的流程圖，該方法用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性；
圖4B示出解釋說明根據(jù)本發(fā)明方法的第二實施例的流程圖，該方法用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性；圖5A示出根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例的結(jié)果的示例性表示，該方法用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性；圖5B示出根據(jù)本發(fā)明方法的第二實施例的結(jié)果的示例性表示，該方法用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性；圖6A示出幅度偏差和載波頻率偏差的示例性三維圖形表示；和圖6B示出幅度偏差和載波頻率偏差的示例性二維圖形表示。
具體實施例方式
以下將基于參照圖1至5的兩個實施例，對根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性的方法進行描述。
發(fā)射機S0，...，Si，...，Sn，例如根據(jù)圖1的發(fā)射機S1、S2、S3、S4和S5中的每一個，發(fā)射相同的相位同步和頻率同步的信號S(t)，例如在數(shù)字無線電和TV的情況下。被置于單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸范圍內(nèi)的接收機裝置E，對接收信號e(t)進行接收，作為與各個發(fā)射機S0，...，Si，...，Sn相關(guān)聯(lián)的所有接收信號ei(t)的疊加。該疊加的接收信號e(t)根據(jù)方程(1)提供下述時間特性e(t)=Σi=0nei(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔωi*t*s(t-τi)---(1)]]>在以下進行描述的框架之內(nèi)，將發(fā)射機S0定義為單頻率網(wǎng)絡(luò)中的基準(zhǔn)發(fā)射機的例子。至接收機裝置E的傳輸信道中各個發(fā)射機S0，...，Si，...，Sn的衰減和相位失真，以及發(fā)射信號S(t)所經(jīng)歷的傳播時間，分別與基準(zhǔn)發(fā)射機S0的衰減和相位失真以及傳播時間進行比較。因此，方程(1)中接收機裝置E中所接收的基準(zhǔn)發(fā)射機S0的信號e0(t)，對應(yīng)于其發(fā)射信號s(t)。
根據(jù)方程(2)，由作為各個發(fā)射機Si的接收信號ei(t)的幅度與基準(zhǔn)發(fā)射機S0的接收信號e0(t)的幅度之商的衰減比例，推導(dǎo)得出其他發(fā)射機S1至Sn的接收信號ei(t)的幅度viVi＝|ei/e0|(2)根據(jù)方程(3)，能夠由發(fā)射機Si的傳播時間ti與基準(zhǔn)發(fā)射機S0的傳播時間t0之間的差，計算出發(fā)射機S1至Sn的傳播時間差τiτi＝ti-t0(3)各個發(fā)射機S0至Sn的傳播時間差τi基于下述影響-由于各個發(fā)射機Si和接收機裝置E之間的不同距離而產(chǎn)生的不同傳播時間，以及-在到接收機裝置E的不同傳輸距離上，各個發(fā)射機Si的傳輸信號s(t)的不同相位失真。
根據(jù)方程(4)，如果各個發(fā)射機Si的載波頻率ωi相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0出現(xiàn)了差別，那么就接收信號e(t)的相位比例而言，可能會出現(xiàn)發(fā)射機Si和基準(zhǔn)發(fā)射機S0之間的附加相位位移ΔΘiΔΘi＝Θi-Θ0＝ωi*t-ω0*t＝(Δωi+Δω0)*t-ω0*t＝Δωi*t (4)根據(jù)方程(4)，各個發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的載波頻率偏差Δωi，帶來了與各個發(fā)射機Si相關(guān)聯(lián)的接收信號ei(t)的相位位移ΔΘi(t)。
考慮到方程(4)中的相關(guān)性，根據(jù)方程(5)，變換方程(1)以得到接收信號e(t)的時間特性e(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔΘit*s(t-τi)---(5)]]>根據(jù)方程(6)，如果假設(shè)用于觀測接收信號ei(t)的持續(xù)時間ΔtB基本上少于基于各個發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi的用于接收信號ei(t)的所有相位旋轉(zhuǎn)ΔΘi(t)的持續(xù)時間的話，則可以假設(shè)接收信號ei(t)的相位位移ΔΘi在該時隙ΔtB內(nèi)近似地恒定不變。
ΔtB＜＜2*π/max{Δωi} (6)將用于接收信號e(t)的時間特性的方程(5)轉(zhuǎn)換為用于時隙ΔtB的時間范圍的方程(7)。
e(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔΘi*s(t-τi)---(7)]]>圖2示出了發(fā)射機Si的接收信號ei(t)相對于基準(zhǔn)發(fā)射極S0的接收信號e0(t)的比例，對于衰減和傳播時間之間的關(guān)系。
在包括發(fā)射機S0至Sn的單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的傳輸函數(shù)已知的情況下，通過根據(jù)方程(8)包括發(fā)射機S0，...，Si，...，Sn的各個脈沖響應(yīng)hSFNi(t)在內(nèi)的單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的合計脈沖響應(yīng)hSFN(t)，能夠了解接收信號e(t)hSFN(t)=Σi=0nhSFNi(t)=δ(t)+Σi=1nvi*ejΔΘi*δ(t-τi)---(8)]]>由根據(jù)方程(8)的接收信號hSFN(t)的傅立葉變換乘以單頻率網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的傳輸函數(shù)S(ω)，推導(dǎo)得出方程(9)中接收信號e(t)的頻譜E(ω)E(ω)=S(ω)*(1+Σi=1nvi*ejΔΘi*e-jωτi)=S(ω)*HSFN(ω)---(9)]]>方程(9)中接收信號e(t)的頻譜E(ω)中加上括號的項對應(yīng)于單頻率網(wǎng)絡(luò)中傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(ω)。這由指數(shù)之和構(gòu)成，對于給定時間t，該指數(shù)和中帶有jωτi項的相位變化提供恒定不變的相位位移ΔΘi＝Δωi*t。
在圖3中，通過頻率f顯示用于具有基準(zhǔn)發(fā)射機S0和第二發(fā)射機Si的單頻率網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的值。傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的值提供周期為1/τ1的周期曲線特性。由于相對于發(fā)射機S0的載波頻率ω0的發(fā)射機S1的載波頻率位移Δωi，從而由于發(fā)射機S1的接收信號e1(t)相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的接收信號e0(t)的相位位移ΔΘi的影響，傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的值的特性從時間t＝t1的周期曲線特性(實線)移位到在稍后的時間t＝t2＞t1處的類似周期曲線特性(虛線)。
通過相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的發(fā)射機S1的載波頻率位移Δω1，確定用于傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的絕對值的特性的位移速率。假設(shè)在相位位移ΔΘi完全旋轉(zhuǎn)一周的情況下，相位位移ΔΘi為2*π，則根據(jù)使用方程(4)的方程(10)，由用于傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的絕對值的特性正好為一個周期，推導(dǎo)得出傳輸函數(shù)|HSFN(f)|的值的特性位移所需的時間tPertPer＝2*π/Δω1＝1/Δf1(10)如果在兩個不同時隙ΔtB1和ΔtB2觀測傳輸函數(shù)HSFN(f)，那么根據(jù)方程(4)，由相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi引起的相位位移ΔΘi，在傳輸函數(shù)HSFN(f)中，隨著時隙ΔtB1和時隙ΔtB2之間的時間t發(fā)生變化，如同它在頻率f上的特性一樣。對應(yīng)于傳輸函數(shù)HSFN(f)的根據(jù)方程(8)的合計脈沖響應(yīng)hSFN(t)的特性也以同樣的方式發(fā)生變化。
在將發(fā)射機Si的旋轉(zhuǎn)相位位移ΔΘi(t)從時隙ΔtB1旋轉(zhuǎn)到時隙ΔtB2的情況下，由于合計脈沖響應(yīng)hSFN(t)的特性的變化，發(fā)射機Si的脈沖響應(yīng)的特性也發(fā)生變化，其中發(fā)射機Si的載波頻率ωi已經(jīng)相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0進行了移位。因此，根據(jù)方程(11)，從時隙ΔtB1的時刻tB1到時隙ΔtB2的時刻tB2，與發(fā)射機Si相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)hSFNi(t)的相位角位移ΔΘi(t)，與相對于基準(zhǔn)發(fā)射機Si載波頻率ω0的發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi(t)的特性成正比例關(guān)系。
ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)＝Δωi(t)*(tB2-tB1) (11)為了簡單起見，假設(shè)在兩個觀測時刻tB1和tB1之間的載波頻率位移Δωi(t)不發(fā)生變化。以這個合理的假設(shè)作為條件，將方程(11)變換為方程(12)。
ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)＝Δωi*(tB2-tB1) (12)因此，如圖4A所示，從以下提出的程序步驟得到用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率穩(wěn)定性的第一實施例在程序步驟S10中，確定到接收機裝置E的單頻率網(wǎng)絡(luò)中各個發(fā)射機S0，...，Si，...，Sn的傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)。為此目的，能夠由接收機裝置E中集成的均衡器的系數(shù)，來確定傳輸函數(shù)HSFN(f)的特性，就適用于該傳輸信道的均衡器而言，該系數(shù)對應(yīng)于該傳輸函數(shù)HSFN(f)的系數(shù)。
在程序步驟S20中，借助于離散逆傅立葉變換，計算在時隙ΔtB1的時刻tB1和ΔtB2的時刻tB2這兩個時刻的關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)合計脈沖響應(yīng)hSFN1(t)和hSFN2(t)的特性。關(guān)于這一點，包括時間上離散的、復(fù)數(shù)的、在各個采樣時刻t的合計脈沖響應(yīng)hSFN1(t)和hSFN2(t)。
在程序步驟S30中，在時刻tB1和時刻tB2，從復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)hSFN1(t)和hSFN2(t)的兩個時間上離散的特性中，濾出在每種情況下與參與到單頻率網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射機Si相關(guān)聯(lián)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFN1(t)和hSFN2(t)的特性。
如以上所提及的，就數(shù)字地面TV而言，作為由接收機裝置中集成的均衡器的系數(shù)來確定傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)的替代方案，能夠由離散載波導(dǎo)頻的DVB-T符號，來確定傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)。
各個發(fā)射機Si在時刻tB1和tB2的脈沖響應(yīng)hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的這些時間離散特性中的每一個，均為復(fù)數(shù)的數(shù)字序列。在程序步驟S40中，通過這些脈沖響應(yīng)hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的復(fù)數(shù)特性，確定各個發(fā)射機Si在時刻tB1和tB2的相關(guān)時間離散的相位特性arg(hSFN1i(t))和arg(hSFN2i(t))?？商娲?，在該時刻可以不將脈沖響應(yīng)分配給這些發(fā)射機，并且最初僅計算總的脈沖響應(yīng)hSFN1(t)和hSFN2(t)。
通過將各個發(fā)射機Si在時刻tB1和tB2的脈沖響應(yīng)hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的時間離散相位特性arg(hSFN1i(t))和arg(hSFN2i(t))相減，得到在時刻tB1和tB2之間各個發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)；該相位位移差隨時間是恒定不變的，并且與相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的發(fā)射機Si的時刻tB2的相位位移ΔΘi(tB2)與時刻tB1的相位位移ΔΘi(tB1)之差相對應(yīng)。在程序步驟S50中，這是根據(jù)由方程(8)推導(dǎo)得出的方程(13)來進行計算的ΔΔΘi(tB2-tB1)＝arg(hSFN2i(t))-arg(hSFN1i(t))＝ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1) (13)在某些環(huán)境下，在時刻tB1和tB2之間，發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)，可以采用小于-π的值，該值位于容許值域之外。因此，在這樣的時間范圍內(nèi)，其中在時刻tB1和tB2之間，發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)采用小于-π的值，在程序步驟S60，根據(jù)方程(14)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)增加了2*π的值。
ΔΔΘi(tB2-tB1)＝ΔΔΘi(tB2-tB1)-2*π其中值ΔΔΘi(tB2-tB1)＜＝-π(14)如果在時刻tB1和tB2之間，發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)采用大于+π的值，該值位于容許值域之外，則在程序步驟S65，根據(jù)方程(15)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)減少了2*π的值。
ΔΔΘi(tB2-tB1)＝ΔΔΘi(tB2-tB1)-2*π其中值ΔΔΘi(tB2-tB1)＞π (15)根據(jù)方程(13)和(14)，在程序步驟S60和S65中執(zhí)行的對在時刻tB1和tB2之間發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)的限制，保證了在從-π到π的范圍之內(nèi)的明確的相位值。
在程序步驟S70中，根據(jù)方程(12)和(13)，由在時刻tB1和tB2之間發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)，推導(dǎo)得出的在時刻tB1和tB2之間相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi的特性，根據(jù)方程(16)來進行計算。
Δωi＝[ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)]/(tB2-tB1)
＝ΔΔΘi(tB2-tB1)/(tB2-tB1) (16)如圖5A所示，由于發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率位移Δωi，隨著時間t，例如由相位噪聲引起的附加相位變化，能夠疊加在發(fā)射機Si的接收信號ei(t)的相位位移Δθi(t)上，因此應(yīng)當(dāng)從在兩個觀測時刻tB1和tB2之間，發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)中除去這種類型的相位干擾。如圖4B所示，在根據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機載波頻率穩(wěn)定性的方法的第二實施例中，提供了這種調(diào)整。
圖4A中所示的第一實施例與圖4B中所示的第二實施例的不同之處在于，在程序步驟S50，不僅在觀測時刻tB1和tB2之間，還在若干的其他觀測時刻tBj和tB(j+1)之間，確定時間間隔ΔtB內(nèi)發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(ΔtB)，其中根據(jù)方程(17)，tBj和tB(j+1)彼此被隔開時間間隔ΔtB。
ΔtB＝tB(j+1)-tBj其中值j＝1，2，3，...(17)為此目的，在程序步驟S20，分別在觀測時刻tj和tj+1確定復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)hSFN1j(t)和hSFN1(j+1)(t)的時間離散特性。
同樣地，在程序步驟S30，從復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)hSFNj1(t)和hSFN(j+1)i(t)的兩個時間離散特性中，屏蔽在時刻tj和t(j+1)各個發(fā)射機Si的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的時間離散特性。
最終，在程序步驟S40，通過復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的復(fù)數(shù)特性，確定各個發(fā)射機Si在時刻tj和t(j+1)的相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))。
在程序步驟S50，從相位特性arg(hSFN(j+1)i(t))中減去相位特性arg(hSFNji(t))，帶來了在時刻tB(j+1)和tBj之間各個發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，該相位位移差對應(yīng)于相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的發(fā)射機Si在時刻tB(j+1)的相位位移ΔΘi(tB(j+1))與在時刻tBj的相位位移ΔΘi(tBj)的差。
在程序步驟S60和S65，在時刻tB(j+1)和tBj之間，各個發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)被限制到-π和+π之間的容許值域。
在程序步驟S70，基于來自時刻tB(j+1)和tBj之間，各個發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)而得到的在觀測時刻tj和t(j+1)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，計算發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωij。
在不同的觀測時刻刻tj和tj+1，總共jmax個時刻，基于觀測時刻tj和tj+1的相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，確定發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率位移Δωij，并進行計算。
然后在程序步驟S80，提供發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的總共jmax個所計算的載波頻率位移Δωij，以用于求平均值，以便消除或最小化上述指定的相位干擾在載波頻率位移ΔωI上的影響，例如基于相位噪聲干擾的影響。
求平均值也可以以流水線結(jié)構(gòu)的形式來進行，其中在每種情況下都丟棄最舊的值。遞歸式取平均值是節(jié)約存儲器的變型。
圖5B中示出了發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率位移Δωi的示例性特性。
圖1中示出了用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機載波頻率的穩(wěn)定性的裝置。
圖1中所示的單頻率網(wǎng)絡(luò)例如由五個發(fā)射機S1、S2、S3、S4和S5組成。接收機裝置E接收發(fā)射機S1至S5所發(fā)射的信號。接收機裝置E被連接至電子數(shù)據(jù)處理單元1。在用于確定傳輸信道的傳輸函數(shù)的單元11中，基于接收機裝置E從發(fā)射機S1至S5接收的發(fā)射信號，確定發(fā)射機S1至S5到接收機裝置E的傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)。關(guān)于這一點，可以利用集成在接收機裝置E中的均衡器的系數(shù)，就被校準(zhǔn)到傳輸信道的均衡器而言，該系數(shù)對應(yīng)于傳輸信道的傳輸函數(shù)的系數(shù)。
可替代地，就數(shù)字地面TV而言，能夠通過DVB-T的離散導(dǎo)頻載波，確定從發(fā)射機S1至S5到接收機裝置E的傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)，由此可以繞過單元11。
在用于執(zhí)行逆傅立葉變換的后繼單元12中，在觀測時刻tBj和tB(j+1)，由傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)，計算復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)hSFNj(t)和hSFN (j+1)(t)的時間離散特性。
在用于從合計脈沖響應(yīng)中屏蔽每個發(fā)射機的脈沖響應(yīng)的后繼單元13中，從復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)hSFNj(t)和hSFN(j+1)(t)的時間離散特性中，屏蔽在時刻tBj和tB(j+1)，單頻率網(wǎng)絡(luò)中每個發(fā)射機Si的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的時間離散特性。
在用于確定脈沖響應(yīng)相位特性的后繼單元14中，由復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的時間離散特性，計算在時刻tBj和tB(j+1)，脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的時間離散相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN (j+1)i(t))。
在由時刻tj和t(j+1)的脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的時間離散相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))，計算相位位移差和每個發(fā)射機相對于基準(zhǔn)發(fā)射機的載波頻率的載波頻率位移的后繼單元15中，計算在觀測時刻tBj和tB(j+1)，發(fā)射機Si的相位位移相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)；該相位位移差對應(yīng)于在時刻tBj和時刻tB (j+1)，發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的相位位移ΔΘi(tBj)和ΔΘi(tB(j+1))的差，并且在此基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定的在觀測時刻tBj和tB(j+1)的相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，可以推導(dǎo)得出每個發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率位移Δωij。
在用于所有發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi的列表和/或圖形表示的單元2中，上述發(fā)射機被連接至電子數(shù)據(jù)處理單元1，以列表形式或者以圖形形式，顯示出每個發(fā)射機Si相對于單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率位移Δωi。
關(guān)于在圖形顯示中同時顯示發(fā)射機Si在給定的觀測時刻tBi相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的幅度偏差和載波頻率偏差，一方面能夠提供三維顯示，其中時間t作為第一維，相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的各個發(fā)射機Si的頻率偏差Δωi作為第二維，最后相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的幅度Ai的各個發(fā)射機Si的幅度偏差ΔAi作為第三維。如圖6A所示，如果在三維圖形顯示中設(shè)置基準(zhǔn)發(fā)射機S0，規(guī)定在時刻t＝0其幅度為A0，則可以通過圖形顯示中對應(yīng)于各個幅度和載波頻率偏差ΔAi和Δωi的點來表示各個發(fā)射機Si。另一方面，如圖6B所示，在二維顯示的情況下，在橫坐標(biāo)上標(biāo)繪時間t，在縱坐標(biāo)上標(biāo)出各個基準(zhǔn)發(fā)射機S0的幅度A0，而用與對應(yīng)于載波頻率偏差Δωi的各個發(fā)射機Si相關(guān)聯(lián)的點狀符號，來表征相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的各個發(fā)射機Si的頻率偏差Δωi。在圖形顯示中，再一次在時間t＝0處，輸入基準(zhǔn)發(fā)射機S0的幅度A0。
本發(fā)明并不局限于所提出和描述的示例性實施例。特別地講，所描述的所有特征都可以自由地相互組合。同時所描述的方法不僅適用于DAB或DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的信號，還可以適用于允許SFN的所有標(biāo)準(zhǔn)，尤其包括美國ATSC標(biāo)準(zhǔn)的信號。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，包括通過根據(jù)基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的接收信號(e0(t))，評估與發(fā)射機(Si)的發(fā)射信號(si(t))相關(guān)聯(lián)的接收信號(ei(t))的相位位置，來監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)的相同發(fā)射信號(si(t))的載波頻率(ωi)的穩(wěn)定性，所述兩個接收信號(e0(t))和(ei(t))都是被位于該單頻率網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍之內(nèi)的接收機裝置(E)接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，相對于該基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的基準(zhǔn)載波頻率(ω0)，計算(S70)發(fā)射機(Si)的載波頻率(ωi)的載波頻率位移(Δωi)，該相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))由該發(fā)射機(Si)的接收信號(ei(t))至少在一個第二觀測時刻(tB2)的相位位移(ΔΘi(tB2))和在第一觀測時刻(tB1)的相位位移(ΔΘi(tB1))之間的該發(fā)射機的載波頻率位移(Δωi)引起，該接收信號(ei(t))與相對于和該發(fā)射信號(s0(t))相關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)接收信號(e0(t))的發(fā)射信號(si(t))相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于由相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，相對于該基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)，計算(S70)發(fā)射機(Si)的載波頻率(ωi)的載波頻率位移(Δωi)之前，執(zhí)行下列的程序步驟確定(S10)從所述發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)至該接收機裝置E的傳輸信道的傳輸函數(shù)(HSFN(f))，由該傳輸信道的傳輸函數(shù)(HSFN(f))，分別計算(S20)該傳輸信道在該第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)的時間離散合計脈沖響應(yīng)(hSFN1(t))的特性，以及在該第二觀測時刻(tB2)的復(fù)數(shù)的時間離散合計脈沖響應(yīng)(hSFN2(t))的特性，由在該第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)(hSFN1(t))的特性，以及由在該第二觀測時刻(tB2)的復(fù)數(shù)的合計脈沖響應(yīng)(hSFN2(t))的特性，為該單頻率網(wǎng)絡(luò)中的每個發(fā)射機(Si)分別屏蔽(S30)在該第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN1i(t))的特性，以及在該第二觀測時刻(tB2)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN2i(t))的特性，為該單頻率網(wǎng)絡(luò)中的每個發(fā)射機(Si)確定(S40)在該第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN1i(t)))，以及在該第二觀測時刻(tB2)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN2i(t))的相位特性(arg(hSFN2i(t)))，通過從各個發(fā)射機(Si)在該第二觀測時刻(tB2)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN2i(t)))中減去在該第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN1i(t)))，計算(S50)在該第二觀測時刻(tB2)的相位位移(ΔΘi(tB2))和在該第一觀測時刻(tB1)的相位位移(ΔΘi(tB1))之間的相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于在該相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))下降到值-π或以下的情況下，該相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))被增加(S60)因子2*π，并且在該相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))上升到值π以上的情況下，該相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))被減少(S65)因子-2*π。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于就數(shù)字地面TV而言，由根據(jù)正交頻分復(fù)用(OFDM)方法調(diào)制的所述發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)的接收信號(ei(t))的離散導(dǎo)頻載波的DVB-T符號，確定從所述發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)到該接收機裝置(E)的傳輸信道的傳輸函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于該傳輸信道在離散的第一觀測時刻(tB1)的復(fù)數(shù)的時間離散合計脈沖響應(yīng)hSFN1/2(t)的特性的計算(S20)，是利用根據(jù)以下公式的傅立葉變換，由該傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)推導(dǎo)得出hSFN1/2(t)=Σk=0NF-1HSFN(k)*e/2πkt/NF]]>其中HSFN(f)分別表示傳輸信道的傳輸函數(shù)或頻率響應(yīng)，NF表示用于離散傅立葉變換的采樣值的數(shù)目，k表示離散頻率值，t表示傳輸信道的時間離散合計脈沖響應(yīng)的采樣時間，以及1/2 分別表示觀測時刻tB1或tB2的下標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于為該單頻率網(wǎng)絡(luò)中各個發(fā)射機Si計算(S50)相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，是根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出ΔΔΘi(tB2-tB1)＝arg(hSFN2i(t))-arg(hSFN1i(t))其中i 表示發(fā)射機Si的下標(biāo)arg(hSFN2i(t)) 表示發(fā)射機Si在觀測時刻tB2的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFN2i(t)的相位特性arg(hSFN1i(t)) 表示發(fā)射機Si在觀測時刻tB1的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFN1i(t)的相位特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于相對于該單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機的載波頻率ω0計算(S70)發(fā)射機Si的載波頻率位移Δωi，是根據(jù)以下公式推導(dǎo)得出Δω1＝ΔΔΘi(tB2-tB1)/(tB2-tB1)其中i表示發(fā)射機Si的下標(biāo)ΔΔΘi(tB2-tB1) 表示單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機Si的相位位置差ΔΔΘi(tB2-tB1)，以及tB1，tB2表示觀測時刻
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于為了獲得在若干觀測時刻tBj處該單頻率網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射機Si相對于基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的永久載波頻率位移Δωi的明確識別，反復(fù)地執(zhí)行以下程序步驟計算(S20)在觀測時刻tBj和tB(j+1)處復(fù)數(shù)的時間離散合計脈沖響應(yīng)hSFNj(t)和hSFN(j+1)(t)的特性，為該單頻率網(wǎng)絡(luò)中的每個發(fā)射機Si屏蔽(S30)在觀測時刻tBj和tB(j+1)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的特性，確定(S40)在觀測時刻tBj和tB(j+1)的復(fù)數(shù)脈沖響應(yīng)hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))，為該單頻率網(wǎng)絡(luò)中的每個發(fā)射機Si計算(S50)在觀測時刻tB(j+1)的相位位移ΔΘj(tB(j+1))和在觀測時刻tBj的相位位移ΔΘi(tBj)之間的相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))，在該相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))下降到值-π或以下的情況下，將該相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)增加(S60)因子2*π，在該相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)上升到值π以上的情況下，將該相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))減少(S65)因子-2*π，和計算(S70)在若干觀測時刻tBj處發(fā)射機Si相對于該單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機的載波頻率ω0的載波頻率位移Δωij，并且在這之后，在觀測時刻tBj對在程序步驟(S70)中計算的每個發(fā)射機Si相對于該單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的載波頻率位移Δωij求平均值(S80)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的方法，其特征在于利用遞歸方法來執(zhí)行對在程序步驟(S70)計算的每個發(fā)射機Si相對于該單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機S0的載波頻率ω0的載波頻率位移Δωij求平均值(S80)。
11.一種用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)的相同發(fā)射信號si(t)的載波頻率(ωi)的穩(wěn)定性的裝置，包括接收機裝置(E)，用于確定單頻率網(wǎng)絡(luò)中的若干發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)到接收機裝置E的傳輸信道的傳輸函數(shù)HSFN(f)的單元(11)，該接收機裝置(E)被置于該單頻率網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍之內(nèi)，用于執(zhí)行逆傅立葉變換的單元(12)，用于從合計脈沖響應(yīng)(hSFN(t))中屏蔽每個發(fā)射機(Si)的脈沖響應(yīng)(hSFNi(t))的單元(13)，用于確定每個發(fā)射機(Si)的脈沖響應(yīng)(hSFNi(t))的相位特性(arg(hSFNi(t)))的單元(14)，用于在至少兩個不同時刻((tBj，-tBj+1))，計算該發(fā)射機(Si)的相位位移(ΔΘi)相對于該基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，以及計算每個發(fā)射機(Si)相對于基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)的載波頻率位移(Δωi)的單元(15)，和用于表示所計算出的每個發(fā)射機(Si)相對于單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)的載波頻率位移(Δωi)的單元(2)。
12.一種用于監(jiān)控單頻率網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機(S1，…，Si，…，Sn)的相同發(fā)射信號si(t)的載波頻率(ωi)穩(wěn)定性的裝置，包括接收機裝置(E)，用于由接收信號(ei(t))的導(dǎo)頻載波，確定傳輸函數(shù)(HSFN(f))的單元(16)，用于在從合計脈沖響應(yīng)(hSFN(t))中屏蔽每個發(fā)射機(Si)的脈沖響應(yīng)(hSNi(t))的單元(13)，用于確定每個發(fā)射機(Si)的脈沖響應(yīng)(hSFNi(t))的相位特性(arg(hSFNi(t)))的單元(14)，用于在至少兩個不同時刻((tBj-tBj+1))，計算發(fā)射機(Si)的相位位移ΔΘi相對于基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))，以及計算每個發(fā)射機相對于該基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)的載波頻率位移(Δωi)的單元(15)，和用于表示所計算出的每個發(fā)射機(Si)相對于單頻率網(wǎng)絡(luò)中基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)的載波頻率位移(Δωi)的單元(2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的用于監(jiān)控載波頻率穩(wěn)定性的裝置，其特征在于用于表示所計算出的每個發(fā)射機(Si)相對于該基準(zhǔn)發(fā)射機(S0)的載波頻率(ω0)的載波頻率位移(Δωi)的單元(2)包括列表和/或圖形顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控公共波網(wǎng)絡(luò)中若干發(fā)射機S
文檔編號H04H20/67GK1849760SQ200480025939
公開日2006年10月18日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者馬丁·霍夫曼斯特, 克里斯多夫·巴勒茲 申請人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司