移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及方法

文档序号:7664184阅读:187来源:国知局
专利名称:移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及方法
技术领域
本发明涉及移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发技术,更具体地 说,涉及移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发站利用异步分发数据进 行同步恢复的同步系统及同步方法。
背景技术
移动多媒体广播系统在30MHz 3000MHz频率范围内,为用户提供大 范围覆盖、支持高质量固定或移动接收的多媒体数字视、音频及数据业务 广播服务。其中,节目信息可以分两路信号进行传输l)节目信源由移动 多媒体调制器进行OFDM调制后,直接通过卫星S波段广播信道向用户提 供大面积广播覆盖。2)节目信源同时通过数据分配网络向各个地面转发器 进行节目分发,并由地面转发器重新进行OFDM调制后,在特定的同步条 件下,在S波段上进行广播,对卫星S波段直接广播信号进行补充覆盖。
由于我国幅员辽阔、卫星信号到达各地的传输延迟相差很大(例如卫 星信号到达北京和上海将具有相差毫秒级的传输延迟),这种延迟将严重 影响整个移动多媒体广播系统的性能,因此,如何克服传输延迟,做到传 输同步是一个十分受到关注的问题。

发明内容
本发明旨在提供移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发站利用异步 分发数据进行同步恢复的同步系统及同步方法,能将多媒体广播卫星分发 系统发射的信道同步地进行转发。
本发明之一方面提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同 步系统,利用异步分发数据进行同步恢复,该移动多媒体广播卫星分发系 统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射调制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及进行OFDM调制,加 上一预定延迟T1后发射给卫星;其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具 有不同的符号速率;卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机 对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机;对于 收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户接收机; 其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同 步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机,使得 所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中,所 述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射 时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过 QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播信道 发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符号在 广播信道的发射时刻的自然时间值;
该地面同步转发系统包括采样同步装置,从QPSK调制后的信号中 恢复釆样时钟,其中所述采样同步装置利用对于存储TS流的FIFO的实时 深度检测得到釆样率误差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复 出釆样时钟;载波同步装置,利用由采样同步装置恢复的釆样时钟作为基 准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;时间同步装置,将 QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之后将OFDM调制信号转发给 用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的,以及由 地面转发应当属于同 一 时刻的0 FD M调制信号,即使得Q PS K信号在地面 转发系统中的总延时等于T1。
本发明之另一方面,提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转 发同步方法,利用异步分发数据进行同步恢复,该移动多媒体广播卫星分 发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射调 制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及进行OFDM调制, 加上一预定延迟T1后发射给卫星;其中QPSK调制和OFDM调制后的信号 具有不同的符号速率;卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机: 对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机;对于收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户接收机; 其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同 步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机,使得 所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中,所 述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射 时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过 QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播信道 发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符号在 广播信道的发射时刻的自然时间值;
该地面同步转发方法包括采样同步步骤,从QPSK调制后的信号中 恢复釆样时钟,其中所述采样同步步骤利用对于存储TS流的FIFO的实时 深度检测得到釆样率误差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复 出采样时钟;载波同步步骤,利用由釆样同步步骤提供的釆样时钟作为基 准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;时间同步步骤,将 QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之后将OFDM调制信号转发给 用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的,以及由 地面转发应当属于同 一 时刻的0 FD M调制信号,即使得Q PS K信号在地面 转发系统中的总延时等于T1。
釆用本发明的技术方案,能够根据移动多媒体广播卫星分发系统的发 射端发射的信号中的卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射时刻,有 效、精确地恢复出同步时钟、同步载波以及同步时间,实现釆样同步、载 波同步和发射时间的同步,保证用户接收机能在同一时刻接收到属于同一 时刻的数据。


在本发明中,相同的附图标记始终表示相同的特征,其中, 图l是用于实现本发明的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同 步系统及同步方法的移动多媒体广播卫星分发系统的结构图2是本发明的移动多媒体广播卫星分发系统中分发数据帧的结构图3是根据本发明的 一 实施例的移动多媒体广播卫星分发系统的地面
转发同步系统的结构图4是根据本发明的一实施例的釆样同步装置的结构图5a是图4所示的釆样同步装置中釆样率误差检测模块的电路结构
图5b是图4所示的釆样同步装置中第一锁相环的电路结构图; 图6是根据本发明的 一实施例的时间同步装置的结构图; 图7是根据本发明的一实施例的移动多媒体广播卫星分发系统的地面 转发同步方法的流程图。
具体实施例方式
移动多媒体广播数据分发系统
在数据分配网络釆用卫星传输方式时,移动多媒体广播数据分发系统 结构如图l所示,闺l所示的多媒体广播数据分发系统100可以实现本发 明的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法。
移动多媒体调制器102将经过信道编码的数据进行OFDM调制,通过 变频放大后由Ku波段直接发送给同步卫星104,再由卫星将OFDM信号 转发到S波段后对地面进行大面积广播覆盖,该卫星信号由地面用户接收 机108接收。参考图l所示的,该移动多媒体调制器102包括Stimi信 道编码装置120,进行信道编码;OFDM激励器122,用于对经过信道编码 的数据进行OFDM调制;第一 Ku波段变频放大器124,将经OFDM调制 的信号通过变频放大后由Ku波段直接发送给同步卫星104。
继续参考图l,经信道编码后的数据同步传送到TDM激励器126,经 过数据封装格式转换和QPSK调制(严格遵循GS/T 17700标准)并插入时 间同步信息后,由第二 Ku波段变频放大器128变频到Ku波段发送给同步 卫星104。卫星104直接以Ku波段将该TDM调制信号发送给地面转发器 106。地面转发器106将接收到的TDM调制信号进行解调,并重新进行 OFDM调制,在特定的同步条件下,在S波段上进行广播,对卫星直接S波段广播信号进行补充覆盖。地面用户接收机108接收由地面转发器106
转发的信号作为对于卫星104发送的S波段信号的补充。
在图1的移动多媒体调制器102的OFDM激励器122中,加入了一个 延迟模块122b。此模块的加入将保证相同时刻的业务信源信息分别调制成 OFDM信号和QPSK信号后,在空间发送时刻上满足一个固定的时间延迟 Tl,这个延迟T1将被地面转发器用以卫星S波段广播信号和转发器S波 段广播信号之间的信号同步。
移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步控制信息插入 移动多媒体广播卫星分发数据根据时隙结构、信号带宽和调制模式等 特性进行数据封装,构成了以19个188字节的分发传输包为单位的分发 数据帧(参见GY/T 220.1-2006,移动多媒体广播,第1部分广播信道 帧结构、信道编码和调制)。其幀结构如图2所示,每个分发数据帧具有 一个21字节的分发数据帧头,位于分发传输包0内,该分发数据帧头内携 带了时隙编号、频点信息、调制模式等各种控制信息。其中有两个控制信 息分别为卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射时刻。卫星分发信 道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符号 在广播信道的发射时刻的自然时间值,标识时间精度为100ns,标识时间 范围为l秒;卫星广播信道发射时刻表示当前O时隙分发数据包第一比特 经过OFDM调制后的符号在广播信道的发射时刻的自然时间值,标识时间 精度为100ns,标识时间范围为1秒。对于分发传输包0-分发传输包18 中的每一个分发传输包,都具有一个5字节的包头。对于分发传输包0来 说,由于具有21字节的分发数据帧头,因此其符号数据的数量是162字 节,其余的分发传输包1-17,其符号数据的数量是183字节。
移动多媒体广播卫星分发系统中的分发数据经过数据封装后,需要进 行速率适配,才能够同卫星QPSK调制的信道传输速率相适配。速率适配 方法为当分发信道需要发送数据包而广播信道的分发传输包还未就位时, 分发信道自动插入适配包发送。适配包同分发传输包大小一样,都是188 字节。由于速率适配是一个根据传输状态随机插入适配包的过程,所以经过适配的数据经过QPSK调制,所形成的符号同适配之前分发数据帧结构 构成了一种异步的关系。
移动多媒体广播卫星分发系统中的地面转发器,需要根据接收到的卫
星QPSK调制信号,基于分发数据帧的数据结构进行釆样频率同步、载波 频率同步和时间同步。由于QPSK调制信号同分发数据帧之间是异步关系,
因此为这种同步造成了困难。本发明旨在提供一种地面转发器利用卫星异 步分发符号进行釆样频率同步、载波频率同步和时间同步的解决方案。
移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统
本发明提供的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统,利 用异步分发数据进行同步恢复,该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端
将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射
调制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及
进行OFDM调制,加上一预定延迟T1后发射给卫星;
其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率;
卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机
对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机;
对于收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户
接收机;
其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行釆样同步、载 波同步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机, 使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中, 所述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发 射时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经 过QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播 信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一 比特经过OFDM调制后的符 号在广播信道的发射时刻的自然时间值;
参考图3所示,该地面同步转发系统300包括
采样同步装置302,从QPSK调制后的信号中恢复釆样时钟,其中釆样同步装置302利用对于存储TS流的FIF 0的实时深度检测得到采样率误 差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复出采样时钟;
载波同步装置304,利用由采样同步装置302恢复的釆样时钟作为基 准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;
时间同步装置306,将QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之 后将OFDM调制信号转发给用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收 到来自卫星转发的,以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号, 即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于Tl。
采样同步装置
在移动多媒体广播系统中,卫星QPSK调制的符号速率是20M (2.5M 的整数倍),而OFDM调制的符号速率是IOM。因此,地面转发转发器需 要恢复出准确的20M采样时钟。
图4式出了上述的图3中采样同步装置的一实施例的结构图,该采样 同步装置302包括 .
天线402,接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK信号符合GS/T 17700 标准;
DVB-S接收机404,对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢 复的釆样时钟将解调得到的第一TS流写入到FIFO中; FIFO 406,存储TS流;
可变速率时钟驱动模块408,提供本地时钟,该可变速率时钟驱动模 块408开始时提供一预定的初始本地时钟;
本地分发数据帧速率恢复装置410,根据可变速率时钟驱动模块提供 的时钟生成经过速率适配后的本地分发数据帧结构,并根据该本地分发数 据帧结构的速率从FIFO 406中读取第二 TS流;
FIFO深度检测装置412,实时检测FIFO深度信息;
釆样率误差检测模块414,根据FIFO深度检测装置输出的FIFO深度 信息检测采样率误差;
第一锁相环416,根据采样率误差检测模块414输出的采样率误差生成釆样率修正值并对可变速率时钟驱动模块408提供的本地时钟进行频率
修正;该修正后的本地时钟作为采样同步装置302恢复出的釆样时钟而输出。
进一步地参考图5a,上述的采样率误差检测模块414包括下述的功能

分段平均装置502,接收FIFO深度检测装置输出的FIFO深度信息, 其中,该分段平均装置502将一段时间内连续检测到的多个FIFO深度信 息进行分段平均,分段的长度为可调参数;
延迟装置504,接收来自分段平均装置502的输出,将经过分段平均 后的FIFO深度信息进行延迟,以进行前后差分计算;
第一加法器506,接收来自分段平均装置502以及延迟装置504的输
出,将经过分段平均后的FIFO深度信息进行前后差分计算,得到的差值作 为釆样率误差输出。
类似地,参考图5b,示出了上述的第一锁相环416的结构。其中C为
可调参数。第一锁相环416的输出驱动本地时钟驱动模块408,根据锁相
原理,可以恢复出精确的系统釆样时钟。
载波同步装置
载波同步装置304,利用由釆样同步装置302恢复的釆样时钟作为基 准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;
在移动多媒体广播系统中,地面转发器首先对Ku波段卫星分发的 QPSK信号进行正确解调。然后将接收到的多媒体广播信源信息重新进行 OFDM调制,并上变频到S波段进行补充广播覆盖。因此,地面转发器需 要恢复出严格的S波段载波信号。
利用采样同步装置获得的准确的20M时钟用于釆样时钟。以20M时 钟作为基准时钟,通过锁相环可以获得精确的S波段载波信号。
时间同步装置
参考图6所示,本发明的时间同步装置306包括接收天线602,接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK信号符合GS/T 17700标准;
DVB-S接收机604,对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢 复的釆样时钟将解调得到的第一 TS流写入到FIFO 606中; FIFO 606,存储TS流;
OFDM调制模块608,根据釆样同步装302置恢复的釆样时钟,生成
经过速率适配后的本地分发数据帧结构,并根据该本地分发数据帧结构的 速率从FIFO 606中读取第二 TS流,对该第二 TS流进行OFDM调制;
发射时刻信息提取模块610,对经过QPSK解调的TS流进行检测,检 测出当前分发数据包的0时隙的第一个比特经过QPSK调制后在卫星地面 站Ku波段发射的第一时刻TQPSK,以及同一个0时隙的第一个比特经过 OFDM调制后在卫星地面站S波段发射的第二时刻ToFDM,其中,该第一时
刻丁qpsk与所述卫星分发信道发射时刻相关,该第二时刻ToFDM与所述卫星
广播信道发射时刻相关;该发射时刻信息提取装置计算所述预定延迟Tl =
丁ofdm - 丁qpsk;
发射延迟控制模块612,计算经OFDM调制模块608调制后的帧在发 射前的延迟时间,该延迟时间计算为延迟时间丁2=丁1- (Tdl+Td2), 其中,Tdi是DVB-S接收机和FIFO的固有接收延迟,Td2为OFDM调制模
块的延迟。
发射天线614,用于发射经调制和延迟后的数据。
在移动多媒体广播系统中,地面转发器转发的S波段OFDM信号应该 和卫星直接广播的S波段OFDM信号同时到达用户接收机。对于地面转发 器设计来说,需要确保转发出去的OFDM信号和接收到的卫星OFDM保持 时间同步。 —
对单个地面转发器来说,卫星转发的Ku波段TDM信号和S波段OFDM 信号具有相同的传输路径,因此具有相同的传输延迟To。在卫星地面站(移 动多媒体调制器),OFDM调制部分加入了 一个延迟模块(延迟时间为Tl), 因此相同的信源信息从OFDM调制链路发送给卫星的时刻比TDM调制链路 晚T1时间每个0时隙的第一个比特经过QPSK调制后在卫星地面站Ku波段发射时刻为TQPSK;同一个O时隙的第一个比特经过OFDM调制后在卫 星地面站S波段发射时刻为To,;那么Tl- T。fdm — Tqpsk。 丁ofdm和丁qpsk
被放入分发数据帧头中。
在地面转发器,只要确保TDM解调-OFDM调制-转发的处理总时间 为T1,就可以满足系统的时间同步要求。本节提供了一种利用发射时刻信 息,进行地面转发器自动时间同步的方法。
发射时刻信息提取模块对QPSK解调输出的TS流进行检测,从分发数 据帧头中检测出当前分发数据包所对应的'0时隙的第一个比特分别经过 QPSK调制和OFDM调制后,在卫星地面站的发射时刻。通过这两个时刻 Tofdm和Tqpsk,就可以计算出当前0时隙在卫星地面站Ku波段和S波段 的发射时刻差Tl。设计DVB-S接收机和FIFO的固有接收延迟为固定值Tdl, 如果OFDM调制模块的延迟Td2也是已知的,那么延迟模块的延迟时间T2 为
T2 = Tl - (Tdl+Td2);
因此,经过延迟模块的延迟适配,可以确保转发器转发的总延迟为 Tdi+Td2 +T2 = T1。
移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法 本发明还提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方 法,利用异步分发数据进行词步恢复,该移动多媒体广播卫星分发系统的 发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射
调制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及 进行OFDM调制,加上一预定延迟Tl后发射给卫星; 其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率; 卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机 对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机; 对于收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户 接收机;
其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行釆样同步、载波同步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机, 使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中,
所述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发 射时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经 过QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播 信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符 号在广播信道的发射时刻的自然时间值;
参考图7所示,该地面同步转发方法700包括
702.采样同步步骤,从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟,其中所 述釆样同步步骤利用对于存储TS流的FIFO的实时深度检测得到釆样率误 差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复出釆样时钟。根据一实 施例,该釆样同步步骤702执行如下接收卫星转发的QPSK信号,其中 该QPSK信号符合GS/T 17700标准;对所接收的QPSK信号进行解调,并 基于自身恢复的采样时钟将解调得到的第一TS流写入到FIFO中;存储TS 流;提供一预定的初始本地时钟;根据所提供的时钟生成经过速率适配后 的本地分发数据帧结构,并根据该本地分发数据帧结构的速率从FIFO中读 取第二TS流;实时检测FIFO深度信息;根据FIFO深度检测装置输出的 FIFO深度信息检测釆样率误差;根据釆样率误差检测模块输出的釆样率误 差,由第一锁相环生成采样率修正值并对本地时钟进行频率修正;该修正 后的本地时钟作为采样同步步骤恢复出的釆样时钟而输出。上述的检测釆 样率误差的过程可进一步包括接收FIFO深度检测装置输出的FIFO深度 信息并将一段时间内连续检测到的多个FIFO深度信息进行分段平均,分段 的长度为可调参数;将经过分段平均后的FIFO深度信息进行延迟,以进行 前后差分计算;将经过分段平均后的FIFO深度信息进行前后差分计算,得 到的差值作为釆样率误差输出。
704.载波同步步骤,利用由釆样同步步骤提供的釆样时钟作为基准时 钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;
706.时间同步步骤,将QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制, 之后将OFDM调制信号转发给用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的,以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信
号,即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。根据本发明的 一实施例,时间同步步骤可实现如下接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK 信号符合GS/T 17700标准;对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身 恢复的釆样时钟将解调得到的第一 TS流写入到FIFO中;存储TS流;根 据釆样同步步骤恢复的釆样时钟,生成经过速率适配后的本地分发数据帧 结构,并根据该本地分发数据帧结构的速率从FIFO中读取第二TS流,对 该第二TS流进行OFDM调制;对经过QPSK解调的TS流进行检测,检测 出当前分发数据包的0时隙的第一个比特经过QPSK调制后在卫星地面站 Ku波段发射的第一时刻TQPSK,以及同一个0时隙的第一个比特经过OFDM
调制后在卫星地面站S波段发射的第二时刻ToFDM,其中,该第一时刻TQPSK
与卫星分发信道发射时刻相关,该第二时刻T0FDM与所述卫星广播信道发 射时刻相关;计算预定延迟Tl = T0FDM-TQPSK;计算经OFDM调制模块调 制后的帧在发射前的延迟时间,该延迟时间计算为延迟时间丁2 = 丁1-(Tdl+Td2),其中,Tdi是DVB-S接收机和FIFO的固有接收延迟,1^2为 OFDM调制模块的延迟。随后发射经调制和延迟后的数据。
需要说明的是,本发明的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同 步方法同样适用上面结合移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系 统所描述的所有细节。
釆用本发明的技术方案,能够根据移动多媒体广播卫星分发系统的发 射端发射的信号中的卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射时刻,有 效、精确地恢复出同步时钟、同步载波以及同步时间,实现釆样同步、载 波同步和发射时间的同步,保证用户接收机能在同一时刻接收到属于同一 时刻的数据。
权利要求
1. 一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统,其特征在于,利用异步分发数据进行同步恢复,该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射调制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及进行OFDM调制,加上一预定延迟T1后发射给卫星;其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率;卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机;对于收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户接收机;其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机,使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中,所述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发射时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符号在广播信道的发射时刻的自然时间值;该地面同步转发系统包括采样同步装置,从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟,其中所述采样同步装置利用对于存储TS流的FIFO的实时深度检测得到采样率误差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复出采样时钟;载波同步装置,利用由采样同步装置恢复的采样时钟作为基准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;时间同步装置,将QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之后将OFDM调制信号转发给用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的,以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号,即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。
2. 如权利要求l所述的地面转发同步系统,其特征在于,所述釆样同 步装置包括天线,接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK信号符合GS/T 17700标准;DVB-S接收机,对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢复的 采样时钟将解调得到的第一TS流写入到FIFO中; FIFO,存储TS流;可变速率时钟驱动模块,提供本地时钟,该可变速率时钟驱动模块开 始时提供一预定的初始本地时钟;本地分发数据帧速率恢复装置,根据可变速率时钟驱动模块提供的时 钟生成经过速率适配后的本地分发数据帧结构,并根据该本地分发数据帧 结构的速率从所述FIFO中读取第二 TS流;FIFO深度检测装置,实时检测所述FIFO深度信息;采样率误差检测模块,根据所述FIFO深度检测装置输出的FIFO深度 信息检测釆样率误差;第一锁相环,根据采样率误差检测模块输出的采样率误差生成釆样率 修正值并对可变速率时钟驱动模块提供的本地时钟进行频率修正;该修正 后的本地时钟作为采样同步装置恢复出的釆样时钟而输出。
3. 如权利要求2所述的地面转发同步系统,其特征在于,所述釆样率 误差检测模块包括分段平均装置,接收FIFO深度检测装置输出的FIFO深度信息,其中, 该分段平均装置,将一段时间内连续检测到的多个FIFO深度信息进行分段 平均,分段的长度为可调参数;延迟装置,接收来自分段平均装置的输出,将经过分段平均后的FIFO 深度信息进行延迟,以进行前后差分计算;第一加法器,接收来自分段平均装置以及延迟装置的输出,将经过分段平均后的FIFO深度信息进行前后差分计算,得到的差值作为釆样率误差输出。
4. 如权利要求l所述的地面转发同步系统,其特征在于,所述时间同步装置从采样同步装置获取采样时钟,该时间同步装置包括接收天线,接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK信号符合GS/T 17700标准;DVB-S接收机,对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢复的 釆样时钟将解调得到的第一TS流写入到FIFO中; FIFO,存储TS流;OFDM调制模块,根据所述釆样同步装置恢复的釆样时钟,生成经过 速率适配后的本地分发数据帧结构,并根据该本地分发数据帧结构的速率 从所述FIFO中读取第二 TS流,对该第二 TS流进行OFDM调制;发射时刻信息提取模块,对经过QPSK解调的TS流进行检测,检测出 当前分发数据包的O时隙的第一个比特经过QPSK调制后在卫星地面站Ku 波段发射的第一时刻Tqpsk,以及降一个0时隙的第一个比特经过OFDM调制后在卫星地面站S波段发射的第二时刻ToFDM,其中,该第一时刻TgpsK与所述卫星分发信道发射时刻相关,该第二时刻T0FDM与所述卫星广播信 道发射时刻相关;该发射时刻信息提取装置计算所述预定延迟Tl =T0FDM一 丁qpsk;发射延迟控制模块,计算经OFDM调制模块调制后的帧在发射前的延 迟时间,该延迟时间计算为延迟时间丁2 = 丁1- (Tdl+Td2),其中,Tdl 是DVB-S接收机和FIFO的固有接收延迟,Td2为OFDM调制模块的延迟;发射天线,发射经调制和延时的数据。
5. 如权利要求l所述的地面转发同步系统,其特征在于,所述卫星分 发信道发射时刻和卫星广播信道发射时刻标识时间精度为100ns,标识时 间范围为l秒。
6. 如权利要求5所述的地面转发同步系统,其特征在于,所述OFDM 调制的符号速率为IOM, QPSK调制的符号速率为20M。
7. —种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法,其特征在 于,利用异步分发数据进行同步恢复,该移动多媒体广播卫星分发系统的 发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射调制成TDM帧后再进行QPSK调制,之后发射给卫星;以及 进行OFDM调制,加上一预定延迟T1后发射给卫星; 其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率; 卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机 对于收到的OFDM调制后的信号,直接通过卫星转发给用户接收机; 对于收到的QPSK调制后的信号,通过地面转发同步系统转发给用户 接收机;其中,该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载 波同步和时间同步处理,重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机, 使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据,其中, 所述QPSK调制后的信号中包括卫星分发信道发射时刻和卫星广播信道发 射时刻,该卫星分发信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经 过QPSK调制后的符号在分发信道的发射时刻的自然时间值;该卫星广播 信道发射时刻表示当前0时隙分发数据包第一比特经过OFDM调制后的符 号在广播信道的发射时刻的自然时间值;该地面同步转发方法包括釆样同步步骤,从QPSK调制后的信号中恢复釆样时钟,其中所述采 样同步步骤利'用对于存储TS流的FIFO的实时深度检测得到釆样率误差, 进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复出釆样时钟;载波同步步骤,利用由釆样同步步骤提供的采样时钟作为基准时钟, 通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;时间同步步骤,将QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之后将 OFDM调制信号转发给用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的,以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号,即 使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。
8. 如权利要求7所述的地面转发同步方法,其特征在于,所述釆样同 步步骤进一步包括接收卫星转发的QPSK信号,其中该QPSK信号符合GS/T 17700标准; 对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢复的采样时钟将解调 得到的第一TS流写入到FIFO中; 存储TS流;提供一预定的初始本地时钟;根据所提供的时钟生成经过速率适配后的本地分发数据帧结构,并根 据该本地分发数据帧结构的速率从FIFO中读取第二 TS流; 实时检测所述FIFO深度信息;根据所述FIFO深度检测装置输出的FIFO深度信息检测釆样率误差; 根据采样率误差检测模块输出的釆样率误差,由第一锁相环生成采样率修正值并对本地时钟进行频率修正;该修正后的本地时钟作为采样同步 步骤恢复出的采样时钟而输出。
9. 如权利要求8所述的地面转发同步方法,其特征在于,所述检测采 样率误差的步骤包括接收FIFO深度检测装置输出的FIFO深度信息并将一段时间内连续检 测到的多个FIFO深度信息进行分段平均,分段的长度为可调参数;将经过分段平均后的FIFO深度信息进行延迟,以进行前后差分计算; 将经过分段平均后的FIFO深度信息进行前后差分计算,得到的差值作 为采样率误差输出。
10. 如权利要求7所述的地面转发同步方法,其特征在于,所述时间 同步步骤以釆样同步步骤获取采样时钟,该对间同步步骤包括接收卫星转发的QPSK信号,该QPSK信号符合GS/T 17700标准;对所接收的QPSK信号进行解调,并基于自身恢复的采样时钟将解调得到的第一TS流写入到FIFO中; 存储TS流;根据所述采样同步步骤恢复的釆样时钟,生成经过速率适配后的本地 分发数据帧结构,并根据该本地分发数据帧结构的速率从FIFO中读取第二 TS流,对该第二TS流进行OFDM调制;对经过QPSK解调的TS流进行检测,检测出当前分发数据包的0时隙 的第一个比特经过QPSK调制后在卫星地面站Ku波段发射的第一时刻 TQPSK,以及同一个0时隙的第一个比特经过OFDM调制后在卫星地面站S波段发射的第二时刻tofdm,其中,该第一时刻丁qpsk与所述卫星分发信道发射时刻相关,该第二时刻T0FDM与所述卫星广播信道发射时刻相关;计 算所述预定延迟Tl - T0FDM - Tqpsk;计算经0 F D M调制模块调制后的帧在发射前的延迟时间,该延迟时间 计算为延迟时间T2 =T1- (Tdl+Td2),其中,Tdl是DVB-S接收机和 FIFO的固有接收延迟,Td2为OFDM调制模块的延迟;发射经调制和延时的数据。
全文摘要
揭示了一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统,利用异步分发数据进行同步恢复,包括采样同步装置,从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟,其中采样同步装置利用对于存储TS流的FIFO的实时深度检测得到采样率误差,进而通过第一锁相环修正时钟频率,从而恢复出采样时钟;载波同步装置,利用由采样同步装置恢复的采样时钟作为基准时钟,通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号;时间同步装置,将QPSK信号解调,延迟后进行OFDM调制,之后将OFDM调制信号转发给用户接收机,使得用户接收机能在同一时刻收到属于同一时刻的OFDM调制信号,使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于预定的延时。还揭示了相应的同步方法。
文档编号H04H20/44GK101442369SQ20071017065
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者刘永强, 宋伯炜, 柳兴权, 虎 王, 胡洪滨, 顾世成, 顾伟峰, 飙 龚 申请人:上海瑞高信息技术有限公司
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