专利名称：高速移动列车接收数字广播信号的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属数字通讯技术，具体涉及一种在高速移动列车上接收数字广播 信号的方法。
背景技术：
铁路客车上的电视节目实时移动覆盖接收是一个长期未能很好解决的广 播电视覆盖死角，也是一个公众服务项目。
铁路系统多年来选用多种方案，试图解决列车旅客看电视的问题，效果
均不理想。例如曾经提出过的"车载卫星伺服天线"技术方案和"s波段卫
星数字广播系统方案"方案，难以解决的主要问题有移动接收天线伺服跟 踪性能；火车移动多普勒效应的影响使之难以适应列车最大时速300公里/小 时的需求；雨衰以及铁道两侧树林影响接收；山区、隧道以及进入城市高层 建筑对信号接收的遮挡；直播卫星的接收场强在全国难有普适性。而"单一 地面广播方案"又无法解决跨接地区的信号同步问题，且投资又过于庞大， 无法实施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高速移动列车接收数字广播信号的 方法及系统，本发明方法及系统能够使高速行驶的列车稳定接收数字信号， 达到使列车接收的图像质量清晰，图像接收稳定的目的。
本发明方法包含下述内容
1、 在列车行驶沿线设置若干卫星地面分发基站；
2、 通过地面发送装置将同一节目源数字信号插入全局时间标志GPS时钟信息后发送出去；
3、 通过卫星中继将地面发送装置发射的节目源数字信号(TS)，通过
卫星链路，中继传送到分布在列车行驶沿线各区域的地面卫星分发基站；
4、 各区域地面分发基站分别将卫星中继来的数字信号，送入本站发射 机，提取数据流内的时间信息，并对应GPS时钟信息，将数据信号进行频
率、时钟和数据同步后，分别按所在区域特定的频率向空中发射出去；
5、 移动列车按行驶路线依次接收途经区域地面分发基站发出的信号，
将接收到的信号输入到接收机，接收机根据实时接收信号的强度，区域位置 等条件自动切换到与该区域特定使用频率对应的频率，将接收到的信号转换 为视音频信号，输出到列车上的显示终端。
本发明系统设有
地面发送装置，用于将节目源数字信号(TS)插入全局时间标志GPS时 钟信息后发送出去；
卫星中继装置，用于将地面发送装置发送的节目源信号(TS)通过卫星 链路，中继传送到地面；
设置在列车移动沿线的若干地面分发基站，分别用于接收卫星中继来的 数字信号，送入本站发射机，通过提取数据流内的时间信息，并对应GPS 时钟信息，将数据信号进行频率、时钟和数据同步后，以限定本站可使用的 频率向空中发出；
设置在移动列车上的数字信号接收装置根据信号强度，地理位置等条 件自动切换接收频率，将接收到的信号转换为视音频信号，通过线缆输出到 列车上的显示终端。
本发明通过卫星传输建立覆盖列车移动沿线的多频数字电视传输网络， 列车在行进中，可以以接力的形式依次接收沿线分发基站发出的用GPS时钟 定位的信号，使其在广大地域、复杂地形下高速移动中接收的信号精确同 步，从而保证列车接收到稳定、图像清晰的数字信号。针对通常在长距离列车沿线无法找到同一频率来传送电视节目的问题，本发明采用多频数字电视 传输网络进行电视节目的发送，利用各个地区的不同的频率资源来发送同一 电视节目，即移动沿线不同地段的地面分发基站分别采用当地允许的频率发 射电视节目信号，而进入该区域的列车均可根据信号强度，地理位置等条件 自动切换接收频率，接收该区域地面分发基站发出的信号，使列车在行驶沿 线均可收到清晰、稳定的视音频信号。
图1、本发明实施例组网示意图
图2、本发明实施例地面发送装置工作流程图
图3、本发明实施例地面分发基站工作流程图
图4、本发明地面分发基站装置结构示意图
图5、本发明实施例两卫星地面分发基站装置结构示意图
图6、本发明实施例移动列车接收装置工作流程图
图7、本发明实施例移动列车接收装置结构示意图
具体实施例方式
本实施例分为地面节目源发射、卫星中继，地面分发和地面移动接收几 部分。地面节目源发射部分发射插入全局时间标志GPS时钟信息的节目源数 字信号TS，卫星中继部分将节目源数字信号TS通过卫星链路中继传送到各 地面的分发基站。地面分发部分将卫星中继来的数字信号，送入发射机，通 过提取数据流内的时间信息，并对应GPS时钟信息，将数据信号进行频 率、时钟与数据同步后，以当地可用频率向空中发出。地面移动接收部分在 车载移动情况下，接收多频覆盖下的各点发射的实时数字电视信号。
整个系统的工作过程是
参见图2发送节目源的地面发射部分的工作流程为节目源信号经TS 流编码器编码后，通过适配器插入全局时间标志GPS时钟信息，再输入到发 射机，用Ku或C波段通过卫星地球上行站上行至同步地球通讯卫星，通过
6卫星链路发送出去。
卫星中继部分是将插入全局时间标志的节目源数字信号TS通过卫星链 路，中继传送到各地面的分发基站。
上述过程中上星参数KU波段，调制方式4QAM ，占用带宽
8MHz。
在列车行驶沿线设置卫星地面分发基站，接收卫星链路发送的信号，参
见图3，地面分发基站的工作过程为
通过卫星天线用卫星接收机接收卫星链路发出的信号，并将此信号转换
为数字电视信号的数据流(TS流)，输入到发射机；
发射机提取数据流(TS流)内的时间信息，并对应实时接收的GPS时 钟信息，进行频率、时钟和数据同步，再进行变频调制，即将载波频率变为 当地可用频率(由于全国范围内各地区可用频率是不同的，所以需变为所在 区域允许使用的频率)，经功放后送到发射天线；
发射天线将TS流按可用频率发射出去。
由于铁路沿线各地面分发基站根据所在地域不同，所使用的频率也不 同，因而在铁路沿线形成的是多频覆盖网，本例多频网时钟精度为10一8。
图4是卫星分发基站装置结构示意图。
图5是本实施例A、 B两个地面分发基站装置结构示意图。
A地面分发基站通过八木天线接收卫星链路发来的信号，输入到卫星 接收机，转换为数字电视信号数据流再输入到发射机，发射机接有GPS天 线，接收GPS时钟信息将接收的数字电视信号进行频率、时钟和数据同歩， 再变频变为中心频率为750MHz的频率(A地面分发基站所在区域允许使用 的频率)通过装在高塔上的角状发射天线，向列车行驶路轨方向发射出去。
B地面分发基站的接收机通过环状卫星通信天线接收卫星链路发来的 信号，输入到发射机，发射机通过GPS天线接收的时钟信息对电视信号进行 行频率、时钟和数据同步，再变频变为中心频率为720MHz的频率(B地面分发基站所在区域允许使用的频率)，经供分器通过两个架在塔架上的板状 定向天线向列车行驶路轨方向发射出去。
通常地面分发基站可通过架在高塔上的角状天线、鞭状天线、板状天 线等向列车行驶路线方向定向发射信号，以提高信号发射效率。
行驶列车在移动过程中，依次接收多频覆盖下的各点发射的实时数字电 视信号，即进入不同的地区，接收不同频率的数字电视信号，其工作过程如 图6所示
高速移动的列车通过全向天线将接收到地面分发基站发出的信号送到车 载接收机，接收机根据信号强度，地理位置等条件自动切换接收频率，将接 收到的信号解调解码后转换为视音频信号，通过线缆输出到列车上的显示终 端，提供电视节目。
具体过程是高速移动列车接收机根据GPS天线得到实时GPS值，对比 己储存的GPS数据，自动选择当地区域的接收频率，将接收天线接收到的最 强的信号(即最靠近移动列车的地面分发基站发出的信号)进行解调、解码 处理后得到视音频信号，通过线缆送入显示终端。
为在信号较弱情况下对信号进行补偿，车载接收机的RF调谐器必须能 识别被噪声包围的微弱信号数据，具有良好的灵敏度等级(-98dbm)就极其重 要。对移动电视应用来说，采用的是多普勒赫兹(Doppler Hz)衡量的移动性 能是个关键参数。原则上讲，多普勒赫兹值越高，用户就能够在移动速率更 高的交通工具中接收移动电视数据，并仍能保证数据的完整性。
上述实施例可以达到下面的效果
1、 实时地、不间断地传送中央电视台的十几套节目；
2、 不因为道路的隧道涵洞地形等障碍中断传送；
3、 移动车厢内收看到的电视图像质量，不低于VCD标准；
4、 伴音清晰不间断；
5、 克服高速行驶时出现的多普勒效应(频率漂移)；6、 车载终端可以实现有条件接收，在适当的条件下依照有关规定收取节 目收视维护费用；
7、 可以扩展到公路、水路、客运和家用汽车的移动传送。
本发明通过卫星干线覆盖，加以接力网络地面传输数字信号的方法，使 列车移动电视接收系统能够在较大的范围内支持正常、清晰的移动接收数字 广播信号，在高速行驶等不同条件下，以及在隧道和建筑物内等不同环境 下，都能提供出色的画面质量，移动电视在其服务区内视音频质量优良，图
像质量清晰，图像接收稳定；而且方案须具有经济可行性。本发明还可提供 视音频以外的增值业务如数据广播等，通过接力网的建设又可以节省宝贵的 空中频率资源。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限 制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1、高速移动列车接收数字广播信号的方法，其特征在于包含下述内容(1)、在列车行驶沿线设置若干卫星地面分发基站；(2)、通过地面发送装置将同一节目源数字信号插入全局时间标志GPS时钟信息后发送出去；(3)、通过卫星中继将地面发送装置发射的节目源数字信号(TS)，通过卫星链路，中继传送到分布在列车行驶沿线各区域的地面卫星分发基站；(4)、各区域地面分发基站分别将卫星中继来的数字信号，送入本站发射机，提取数据流内的时间信息，并对应GPS时钟信息，将数据信号进行频率、时钟和数据同步后，分别按所在区域特定的频率向空中发射出去；(5)、移动列车按行驶路线依次接收途经区域地面分发基站发出的信号，将接收到的信号输入到接收机，接收机根据实时接收信号的强度、区域位置自动切换到与该区域特定使用频率对应的频率，将接收到的信号转换为视音频信号，输出到列车上的显示终端。
2、 根据权利要求1所述的高速移动列车接收数字广播信号的方法，其 特征在于各区域地面分发基站分别通过卫星天线用卫星接收机接收卫星链 路发出的信号，并将此信号转换为数字电视信号的数据流，输入到发射机； 发射机提取数据流内的时间信息，并对应实时接收的GPS时钟信息，进行 频率、时钟和数据同步，再进行变频调制，以可用频率作载波，经功放后送 到发射天线；发射天线将数据流按该可用频率发射出去。
3、 根据权利要求1所述的高速移动列车接收数字广播信号的方法，其 特征在于移动列车接收机根据GPS天线得到实时GPS值，对比已储存的 GPS数据，自动选择当地区域的接收频率，将接收天线接收到的最强信号进行解调、解码处理后得到视音频信号，通过线缆送入显示终端。
4、 高速移动列车接收数字广播信号的系统，其特征在于设有地面发送装置，用于将节目源数字信号(TS)插入全局时间标志GPS后 发送出去；卫星中继装置，用于将地面发送装置发送的节目源信号(TS)通过卫星 链路，中继传送到地面；设置在列车移动沿线的若干地面分发基站，分别用于接收卫星中继来的 数字信号，送入本站发射机，通过提取数据流内的时间信息，并对应GPS 时钟信息，将数据信号进行频率、时钟和数据同步后，以限定本站可使用的 频率向空中发出；设置在移动列车上的数字信号接收装置根据信号强度，地理位置自动 切换接收频率，将接收到的信号转换为视音频信号，通过线缆输出到列车上 的显示终端。
5、 根据权利要求4所述的高速移动列车接收数字广播信号的系统，其 特征在于所述各地面分发基站的发射机均设有GPS接收天线；所述移动列车的接收装置设有GPS接收天线。
6、 根据权利要求4所述的高速移动列车接收数字广播信号的系统，其 特征在于所述移动列车的接收装置设有GPS接收天线。
7、 根据权利要求4所述的高速移动列车接收数字广播信号的系统，其特征在于所述各地面分发基站通过架在高塔上的角状天线，和/或鞭状天线，和/或板状天线向列车行驶路线方向定向发射信号，
全文摘要
高速移动列车接收数字广播信号的方法及系统，在列车行驶沿线设置若干卫星地面分发基站；通过地面发送装置将同一节目源数字信号插入全局时间标志GPS发送出去；通过卫星中继传送到各地面卫星分发基站；各地面分发基站分别对卫星中继来的数字信号提取时间信息，并对应GPS时钟信息，将数据信号进行频率、时钟和数据同步后，按所在区域特定的频率向空中发射出去；移动列车按行驶路线依次接收途经区域地面分发基站发出的信号，自动切换到与该区域特定使用频率对应的频率，将接收到的信号转换为视音频信号，输出到列车上的显示终端。本发明用多频数字电视传输网络覆盖列车移动沿线的，使列车在行驶沿线均可收到清晰、稳定的视音频信号。
文档编号H04N7/20GK101668191SQ200810210579
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者蒋振伟, 计三猛, 麻文斌 申请人:中广电信有限公司