專利名稱：鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別涉及一種鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
單頻網(wǎng)技術(shù)(SFN)是數(shù)字電視技術(shù)擴(kuò)大覆蓋范圍的最優(yōu)方法。所謂單頻網(wǎng)即在一定的地理區(qū)域內(nèi)(市，省，或者甚至是一個(gè)國家)，若干個(gè)發(fā)射機(jī)同時(shí)在同一個(gè)頻段上發(fā)射同樣的無線信號，以實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域的可靠覆蓋。多點(diǎn)發(fā)射對接收機(jī)來說就是復(fù)雜、惡劣的多徑。模擬電視系統(tǒng)存在重影問題，因此只能采用極其耗頻譜資源且頻譜規(guī)劃復(fù)雜的多頻網(wǎng)組網(wǎng)方式(MFN)，來對信號在頻率上隔離，避免覆蓋區(qū)重疊。由于強(qiáng)大的抗干擾能力和便捷的數(shù)字處理能力的支撐，單頻網(wǎng)對數(shù)字電視系統(tǒng)來說就是非常有利的擴(kuò)大覆蓋的方式，允許覆蓋區(qū)重疊將大大改善原有覆蓋邊緣的峭壁效應(yīng)，擴(kuò)大覆蓋范圍。
單頻網(wǎng)的兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)頻率同步，網(wǎng)內(nèi)各發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率要十分精確，即要頻域同步。時(shí)間同步，各發(fā)射機(jī)發(fā)送同一套節(jié)目要保證精確的時(shí)間一致，即要時(shí)域同步。單頻網(wǎng)中多個(gè)發(fā)射臺的覆蓋中存在相干區(qū)域，要求各發(fā)射信號保持嚴(yán)格的同步，否則將產(chǎn)生互相干擾。為了達(dá)到發(fā)射頻率和發(fā)射信號時(shí)域的同步，目前研究的最為廣泛的單頻網(wǎng)系統(tǒng)DVB_SFN采用單頻網(wǎng)適配器和GPS接收機(jī)實(shí)現(xiàn)同步，詳見標(biāo)準(zhǔn)ETSI 101 191。
雖然采用GPS接收機(jī)在分布各地的發(fā)射機(jī)恢復(fù)統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)鐘信號十分方便，但是通常情況下，GPS接收機(jī)需要接收三顆以上運(yùn)行在距離地面20183km處的導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的時(shí)鐘信號，才可保證基準(zhǔn)10MHz時(shí)鐘和1PPS時(shí)間參考的精度，頻率穩(wěn)定度可達(dá)到1E-10量級。如果接收信號受到閃電雷擊、太陽風(fēng)暴等不可抗因素的干擾，GPS接收機(jī)輸出的基準(zhǔn)時(shí)鐘就會受到影響，將直接導(dǎo)致整個(gè)單頻網(wǎng)的服務(wù)區(qū)的覆蓋問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，使其在數(shù)字電視地面廣播單頻網(wǎng)組網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)信號延遲調(diào)節(jié)步長可根據(jù)實(shí)現(xiàn)該單頻網(wǎng)時(shí)所使用的不同標(biāo)準(zhǔn)來確定，即該時(shí)鐘可以是各數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)時(shí)鐘；同時(shí)，簡化單頻網(wǎng)中所使用的GPS設(shè)備，降低建站成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明具體包括如下步驟①在鐵路電視單頻網(wǎng)的適配器配置可產(chǎn)生秒脈沖的GPS，并安裝有一個(gè)本地晶振，頻率穩(wěn)定度要求高于±0.5ppm，該晶振的穩(wěn)定度指標(biāo)決定全網(wǎng)能達(dá)到的頻率穩(wěn)定度指標(biāo)，產(chǎn)生頻率f1，本地高穩(wěn)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器通過該秒脈沖保存至一個(gè)中間變量t1后清零，通過頻率f1計(jì)數(shù)。適配器在實(shí)現(xiàn)原有適配功能之后另外再在要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)TS流中周期插入時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC，寫入計(jì)數(shù)值t1；②在鐵路電視單頻網(wǎng)的同步器配置可產(chǎn)生秒脈沖的GPS，并安裝有一個(gè)本地壓控晶振，頻率穩(wěn)定度要求高于±0.5ppm，該晶振的穩(wěn)定度指標(biāo)決定全網(wǎng)能達(dá)到的頻率穩(wěn)定度指標(biāo)，產(chǎn)生頻率f2，本地高穩(wěn)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器通過該秒脈沖保存至一個(gè)中間變量t2后清零，通過頻率f2計(jì)數(shù)。各同步器在接收到數(shù)據(jù)TS流后，提取時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC和計(jì)數(shù)值t1；③計(jì)算兩個(gè)中間變量t1與t2的差t，即可判斷出適配器時(shí)鐘f1與同步器時(shí)鐘f2間的頻率快慢關(guān)系，并將差值送給外圍的D/A轉(zhuǎn)換芯片，由D/A轉(zhuǎn)換芯片來送出電壓經(jīng)積分電路消除抖動，濾除相噪后，調(diào)節(jié)同步器上的壓控晶振，使該壓控晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘信號f2不斷跟蹤適配器時(shí)鐘f1，達(dá)到鎖定狀態(tài)后完成同步；④重復(fù)上一步驟，使t1與t2的差值t趨近于0，該趨近于0的程度取決于D/A轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度，這個(gè)精度和同步器上壓控晶振的壓控精度一起決定了同步器與適配器之間頻率同步的精確程度。
本發(fā)明在構(gòu)建單頻網(wǎng)時(shí)，鑒于現(xiàn)有DVB-T構(gòu)架單頻網(wǎng)所面臨的問題，可以拋棄由GPS產(chǎn)生的10MHz，僅僅使用秒脈沖信號來作為一個(gè)同步參照基準(zhǔn)，而所有的同步單元的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率則與適配器上由本地晶振所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率實(shí)現(xiàn)精確同頻。這樣，在調(diào)節(jié)各同步發(fā)射點(diǎn)的信號延遲時(shí)，其調(diào)節(jié)步長就由適配器上的本地晶振的頻率決定，而此晶振可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)該單頻網(wǎng)時(shí)所使用的不同標(biāo)準(zhǔn)來確定，即該時(shí)鐘可以是各數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)時(shí)鐘。另外，可以節(jié)約各同步發(fā)射基站的設(shè)備成本，其中所使用的GPS設(shè)備只需要能產(chǎn)生1pps秒脈沖的設(shè)備即可，而無需輸出高精度的10MHz時(shí)鐘。
本發(fā)明的有益效果是能根據(jù)系統(tǒng)最終所使用的不同調(diào)制方式，來確定不同的系統(tǒng)時(shí)鐘，即能夠在適配器上使用不同頻率的高穩(wěn)定度晶振，而非固定的一種頻率，從而就能在調(diào)節(jié)同步發(fā)射機(jī)信號延時(shí)時(shí)能夠調(diào)節(jié)不同的步長，該步長由系統(tǒng)時(shí)鐘來確定，降低所使用的GPS設(shè)備成本。


圖1為按本發(fā)明鐵路電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)鐘處理過程及時(shí)鐘信號饋送方式原理2為按本發(fā)明鐵路電視單頻網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)鐘同步流程圖其中圖2a為在適配器TS流中插入時(shí)鐘標(biāo)戳的流程，圖2b為同步器接收到TS流后從其中得到時(shí)鐘標(biāo)戳并計(jì)算出誤差的流程，圖2c為同步器時(shí)鐘同步電路根據(jù)誤差信號來調(diào)整壓控晶振時(shí)鐘輸出的流程。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示本發(fā)明時(shí)鐘處理過程及時(shí)鐘信號饋送方式原理，以及圖2所示，本發(fā)明時(shí)鐘同步流程來更改鐵路電視單頻網(wǎng)適配器和同步器硬件并編寫程序來實(shí)現(xiàn)功能。
在本實(shí)施例中，如圖2(a)所示，單頻網(wǎng)適配器在完成原有適配功能的硬件基礎(chǔ)上，在本地加上一個(gè)用于產(chǎn)生單頻網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)鐘f1的高穩(wěn)定度晶振來代替原有的由GPS所產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率10MHz，其頻率以及頻率穩(wěn)定度可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要來選擇。單頻網(wǎng)適配器在完成原有適配功能的FPGA程序軟件基礎(chǔ)上，在FPGA程序中加入用于實(shí)現(xiàn)如下功能的程序模塊計(jì)數(shù)器根據(jù)本地高穩(wěn)系統(tǒng)時(shí)鐘不斷計(jì)數(shù)，當(dāng)GPS秒脈沖出現(xiàn)時(shí)，將計(jì)數(shù)值寫入一個(gè)中間變量t1后對計(jì)數(shù)器清零，并判斷當(dāng)前TS包是否該插入時(shí)鐘標(biāo)戳，如是，則在TS數(shù)據(jù)流中插入時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC，同時(shí)在其中寫入中間變量t1的值。最后將TS數(shù)據(jù)流通過光纖衛(wèi)星等數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳出。
如圖2(b)以及圖2(c)所示，改造單頻網(wǎng)同步器的硬件時(shí)鐘電路，加入D/A轉(zhuǎn)換芯片和與適配器同頻率的壓控晶振，其頻率壓控范圍和頻率穩(wěn)定度可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要來選擇，并去除GPS所產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率10MHz輸入電路。在此處，D/A轉(zhuǎn)換芯片可選用12bit串行D/A芯片或其余可實(shí)現(xiàn)相同功能的D/A轉(zhuǎn)換芯片，如需要控制電壓更精確，也可使用16bit串行D/A，其輸出電壓連至壓控晶振的壓控端。
更改單頻網(wǎng)同步器FPGA程序，加入用于實(shí)現(xiàn)以下功能的程序單頻網(wǎng)同步器從光纖衛(wèi)星等數(shù)據(jù)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)接收到由適配器送出的TS數(shù)據(jù)流后，從TS數(shù)據(jù)流中提取時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC和在適配器所插入的計(jì)數(shù)值t1。同步器本地計(jì)數(shù)器根據(jù)由本地壓控晶振產(chǎn)生的同步器本地系統(tǒng)時(shí)鐘f2不斷計(jì)數(shù)t2，當(dāng)同步器接收到GPS秒脈沖時(shí)，將計(jì)數(shù)值寫入一個(gè)中間變量t2后對計(jì)數(shù)器清零。同時(shí)用減法器實(shí)現(xiàn)t1-t2得到誤差值t。再用比較器比較t與預(yù)先設(shè)定的范圍T之間的關(guān)系，這個(gè)范圍T為事先確定的t可能得出的誤差范圍。若t在范圍T之外，則誤差值t無效，丟棄此誤差值t；若t在范圍T之內(nèi)，則誤差值t有效，并送出此誤差值t用于驅(qū)動D/A芯片工作，來調(diào)節(jié)同步器本地壓控晶振頻率輸出。若誤差值t為負(fù)值，說明t1＜t2，即適配器時(shí)鐘頻率慢于同步器時(shí)鐘頻率，D/A芯片輸出給晶振壓控端的電壓會增高，以控制同步器晶振頻率提升；若誤差值t為正值，說明t1＞t2，即適配器時(shí)鐘頻率快于同步器時(shí)鐘頻率，D/A芯片輸出給晶振壓控端的電壓會降低，以控制同步器晶振頻率降低。如此反復(fù)，直至誤差值t趨近于0時(shí)，此時(shí)即實(shí)現(xiàn)了單頻網(wǎng)的適配器與同步器之間的系統(tǒng)頻率同步。
權(quán)利要求
1.一種鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征在于，具體包括如下步驟①在鐵路電視單頻網(wǎng)的適配器配置產(chǎn)生秒脈沖的GPS，并安裝有一個(gè)本地晶振，產(chǎn)生頻率f1，通過時(shí)鐘計(jì)數(shù)器秒脈沖保存至一個(gè)中間變量t1后清零，通過頻率f1計(jì)數(shù)；②在鐵路電視單頻網(wǎng)的同步器配置產(chǎn)生秒脈沖的GPS，并安裝有一個(gè)本地壓控晶振，產(chǎn)生頻率f2，通過時(shí)鐘計(jì)數(shù)器秒脈沖保存至一個(gè)中間變量t2后清零，通過頻率f2計(jì)數(shù)；③計(jì)算兩個(gè)中間變量t1與t2的差t，判斷出適配器時(shí)鐘f1與同步器時(shí)鐘f2間的頻率快慢關(guān)系，并將差值送給外圍的D/A轉(zhuǎn)換芯片處理，達(dá)到鎖定狀態(tài)后完成同步；④重復(fù)上一步驟，使t1與t2的差值t趨近于0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征是，所述的本地晶振，其頻率穩(wěn)定度要求高于±0.5ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征是，所述的適配器在實(shí)現(xiàn)適配功能之后，在要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)TS流中周期插入時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC，寫入計(jì)數(shù)值t1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征是，所述的本地壓控晶振，頻率穩(wěn)定度要求高于±0.5ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征是，所述的同步器，各同步器在接收到數(shù)據(jù)TS流后，提取時(shí)鐘標(biāo)戳CLK_SYNC和計(jì)數(shù)值t1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，其特征是，所述的D/A轉(zhuǎn)換芯片，由其來送出電壓經(jīng)積分電路消除抖動，濾除相噪后，調(diào)節(jié)同步器上的壓控晶振，該壓控晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘信號f2不斷跟蹤適配器時(shí)鐘f1，達(dá)到鎖定狀態(tài)后完成同步。
全文摘要
一種鐵路電視單頻網(wǎng)中系統(tǒng)時(shí)鐘饋送和恢復(fù)方法，包括以下步驟在鐵路電視單頻網(wǎng)的適配器配置可產(chǎn)生秒脈沖的GPS，本地高穩(wěn)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器通過該秒脈沖清零，適配器在TS流中周期插入時(shí)鐘標(biāo)戳，寫入計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值；在鐵路電視單頻網(wǎng)的同步器也配置可產(chǎn)生秒脈沖的GPS，本地系統(tǒng)時(shí)鐘采用壓控晶振驅(qū)動本地計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器通過GPS秒脈沖清零；同步器提取TS流中的時(shí)鐘標(biāo)戳和計(jì)數(shù)值，同時(shí)計(jì)算出該標(biāo)志與前一個(gè)時(shí)延計(jì)數(shù)之間的相對差值，將該差值做一定處理后驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換芯片輸出模擬電壓，該電壓經(jīng)過模擬濾波電路后控制同步器的本地時(shí)鐘，使其輸出頻率與適配器本地系統(tǒng)時(shí)鐘同步，達(dá)到鐵路電視單頻網(wǎng)全網(wǎng)時(shí)鐘統(tǒng)一的目的。
文檔編號H04N7/24GK101072335SQ20071004171
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者歸琳, 陸靖侃, 馬文峰, 施洋, 王黎來 申請人:上海交通大學(xué)