[發明專利]降低單頻網廣播GPS性能要求門限的時間同步系統

無效

• 申請號: 200910048239.5
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101516027A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 馬文峰;歸琳;夏平建;李巖;王喆
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;H04N7/015;H04J3/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種信息技術領域的單頻網時間同步系統，特別是一種降低單頻網廣播GPS性能要求門限的時間同步系統。

背景技術

單頻網(SFN)廣播是目前廣播技術研究的一個熱點。相比于傳統的多頻網廣播來說，單頻網廣播最大的好處就是節省頻率資源和避免復雜的頻譜規劃。多頻網的相鄰發射站之間需要以不同的頻率錯開發射，而單頻網全局只需要一個頻點，因此頻率的節省是顯而易見，并且省卻了地區和地區之間，發射站和發射站之間復雜的頻譜規劃關系。單頻網比多頻網有很多好處，但是一樣也帶來了多頻網沒有遇到的技術難點，其中之一就是同步。單頻網的同步分為信號同步、時間同步和頻率同步等幾種。其中時間同步和頻率同步都需要使用GPS。頻率同步中，GPS起到一個高精度的頻率參考源的作用。在時間同步中，GPS將起到一個高精度的時間參考作用。

現在研究的比較多的SFN主要是DVB-T?SFN、ATSC?SFN以及ADTB-R?SFN。根據ATSC?A/101B、ETSI?101?191和ADTB-R?SFN項目目前進度，這三種系統的頻率同步都采用了以GPS參考時鐘源的解決方案。而在時間同步上：ATSC?SFN采用了DTxP作為同步信息包，DVB-T?SFN采用了MIP作為同步信息包，ADTB-R?SFN采用了SIP作為同步信息包。這些不同的同步信息包都含有所謂的“時間標戳”，每個單頻網中的同步發射站在接受到的TS流中抓到SIP包后將時間標戳抽取出來，并采用相應的算法根據時間標戳算出發射站自身的延時，然后按照延時后的時間將信號發出，以此做到同步發射站發射時間同步。

DVB-T?SFN、ATSC?SFN和現階段的ADTB-R?SFN項目的時間同步方法相似，基本的方法就是將各個發射站的發射時間都調整到一個指定的時間。

經對現有技術的文獻檢索發現，ETSI(European?TelecommunicationsStandards?Institute，歐洲電信標準化組織)于2004年6月發表的技術文獻(Technical?Specification)《Digital?Video?Broadcasting(DVB)；DVBmega-frame?for?Single?Frequency?Network(SFN)synchronization》，該文中提出了一種時間同步的方法，具體為：首先規定了一個最大時延，各個發射站都根據這個最大延時和GPS產生的全網同步的參考秒脈沖調整相應的發射延時。一般說來，如果最大延時設為MDLY，接收到的時間為RCT，時間標戳為STS，N為1秒內系統時鐘周期數，則同步接收到同步信息包之后計算得出的延時為：(MDLY+STS-RCT)mod?N。其不足在于：沒有考慮到GPS不穩定引起的問題，事實上，GPS的性能不是理想的，總是會有頻率不穩、時間偏差和對衛星失鎖的現象發生，即延時控制模塊收到的延時信息不夠理想。

對于單頻網同步來說，GPS所起作用的性能大概包括：頻率準確度，頻率穩定度，1pps授時精度以及GPS失鎖24小時內的頻率穩定度和1pps授時保持精度。對于性能比較好的GPS來說，頻率準確度可達到10^-12(24小時平均)以下，頻率穩定度可達到10^-11(1秒內)以下，1pps的授時精度可小于50ns，在這種情況下，GPS不穩定的穩定基本上很少出現。一些性能一般的GPS，頻率保持穩定度只有10^-8(1秒內)數量級，而秒脈沖的保持精度常常要差到微秒級，且GPS失鎖的概率也比較高。另外，性能一般的GPS受氣候影響也比較到，惡劣的自然環境會讓其性能更加惡化。在這種情況下，GPS不穩定工作的問題就必須要考慮了。因為GPS一旦失鎖，秒脈沖就要差到微秒級，這樣即使GPS失鎖時頻率穩定，通過同步算法計算下來，延時也要差到微秒級，這對應到單頻網交疊區的接收機就是相隔微秒級的0dB多徑，對接收機的性能造成很大的損傷。另外，由于同步發射站很多時候要面對各種自然條件，所以，GPS不穩定帶來的問題將會更明顯。

現在針對GPS不穩定帶來的時間同步的解決方法，基本上就是選擇性能更佳的GPS和改善接收機的對抗多徑的性能。尤其是DVB-T?SFN，由于多載波的解調性能對載波偏差非常敏感，因此對GPS的頻率穩定度要求很高，所以解決GPS不穩定帶來的時間同步問題往往可以和頻率同步一起由選擇高性能GPS解決。但高性能的GPS價格非常高，選擇高性能GPS無異于增加了單頻網的建造成本。

發明內容