[發明專利]數字衛星電視授時系統大環時延測量方法

有效

• 申請號: 201410241032.0
• 申請日: 2014-05-31
• 公開（公告）號: CN103986943B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 向渝;華宇;許林生;董道鵬;武曉亮;王善和;劉曉龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: H04N21/242
• 分類號: H04N21/242;H04N21/8547
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司61201
• 代理人: 申忠才

1.一種數字衛星電視授時系統大環時延測量方法，其特征在于它是由下述步驟組成：

(1)信號同步

在數字衛星電視系統上行地面站調制器的串行異步接口中取出速率為270兆比特每秒的碼流信號，對信號完成同步過程如下：

1)通過串行數字接收器進行時鐘恢復，完成位同步；

2)將位同步后的原始數據依次放入一個50位的移位寄存器，檢測這50位數據中是否有連續的兩個特殊控制字符K28.5為0011111010或1100000101；若有，則以該編碼作為接收的數據碼字節的邊界，即將以后的數據每隔10比特歸為一個字節，完成字節同步，進入步驟3)；若無，重復步驟2)；

3)每個傳輸流包為188個字節的固定長度，包頭的同步字節是0x47，對應的10比特編碼為“1110000101”或“0001110101”；首先尋找一個0x47碼字，若相隔187字節的碼字也是0x47，認為后一個0x47碼字是傳輸流包的同步字節，完成傳輸流包同步；否則重新尋找0x47碼字；

(2)納秒級時間戳產生方法

1)將原子鐘的10MHz頻率信號倍頻至200MHz的頻率信號，每個時鐘周期為5納秒，計數器計數值N范圍為0～199999999，計數器值從零開始，每個周期計數器值加1，累加至199999999，計數器值置零，計數器的計數周期為1秒，分辨率為5納秒；

2)提取出包頭同步字節0x47中的第七位到第八位的上升沿，用該上升沿記錄計數器的值N，該傳輸流包所對應的時刻t_s為N×5納秒，將N×5的計算結果存入寄存器1中；

3)提取包頭同步字節0x47后的第5字節到第11字節，存儲至寄存器2中；對寄存器2中數據轉換為ASCII碼，恢復成原傳輸數據；寄存器2中的第四位數據為節目時鐘參考值標志位，若為零，返回步驟2)；若為1，表明該傳輸流包含有節目時鐘參考，將寄存器2中第2字節到第7字節數據與寄存器1中的t_s編碼生成納秒級時間戳，納秒級時間戳前6字節為節目時鐘參考值，后4字節為t_s；

(3)大環時延測量與修正

將納秒級時間戳產生方法步驟(2)所得納秒級時間戳，記作發送時間戳，存入先進先出的存儲器A中，存儲器A的大小為100字節；

1)地面接收端通過衛星天線接收來自衛星的下行信號，經解調、輸出270兆比特每秒的異步串行碼流信號，進行信號同步、納秒級時間戳產生，得到時間戳記作接收時間戳，信號同步方法與信號同步步驟(1)完全相同，納秒級時間戳產生方法與納秒級時間戳產生方法(2)完全相同；將傳輸流包中同步包頭的第七位到第八位的上升沿所對應的時刻記作t_r；

2)用步驟1)接收時間戳中的節目時鐘參考值作為關鍵字在存儲器A中尋找相同節目時鐘參考值的發送時間戳，若不匹配，丟棄該接收時間戳，等待下一接收時間戳；若找到，將發送時間戳和接收時間戳對應的時刻值相減，得到大環時延測量值：

$\mathrm{\Δ}t=\left\{\begin{array}{cc}{t}_r-t_s& t_r\>t_s\\ t_r-t_s+{10}^9& t_s\>t_r\end{array}\right.$

式中Δt為大環時延測量值，占用四個字節，t_r為接收時間戳中的時刻值，t_s為發送時間戳中的時刻值；是否將Δt存入先進先出的存儲器B，按照如下方法決定；

取最近三次測量數據Δt₁,Δt₂,Δt₃，求出預測值若測得大環時延Δt與預測值的殘差不大于

$\sqrt{\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{({\mathrm{\Δt}}_i-\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{t})}^2}$

則認為本次測量Δt有效，將Δt存入存儲器B中；否則，認為節目時鐘參考時間戳異常或Δt異常，丟棄Δt，取預測值作為對應的大環時延，存入存儲器B中。