专利名称：用于监控公共波网络中发射机的载波频率稳定性的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监控单频率网络中若干发射机载波频率的稳定性的方法。
背景技术：
地面数字无线电和TV(DAB和DVB-T)通过发射机网络，采用数字多载波方法(例如OFDM＝正交频分复用)来发射，该发射机通过单频率网络，以相位同步和频率同步的方式在传输范围内发射。
为了可用频率资源的有效开发，单频网络的所有发射机同时地发射同样的传输信号。除了相位同步之外，在单频率网络内还必须保证各个发射机中要发射的载波频率的同一性(identity)。
DE 199 37 457 A1公开了用于监控单频率网络中各个发射机相位同步性的方法。通过确定两个发射机的信道脉冲响应，借助于传播时间差的测量，记录两个发射机的相位同步事件。如果记录了所测量的两个发射机的传播时间差与用于两个发射机同步操作的基准传播时间差之间的大范围偏差，则发射机以异步方式进行发射。单频率网络的传输范围内的接收站，通过评估信道脉冲响应来确定传播时间差的偏差，并将其传达给两个相位异步的发射机以获得随后的同步。在DE 199 37 457中没有公开用于监控单频率网络内两个发射机中相同载波频率的方法。
在DE 43 41 211 C1中描述了关于同样载波频率的单频率网络中发射机的同步。关于这一点，连同传输数据一起，中央系统同时还向单频率网络的各个发射机发射频率基准符号。该频率基准符号由单频率网络中的每个发射机进行评估，并用来使载波频率与基准频率同步。
该方法具有的缺陷在于这样的事实，载波频率的同步由各个发射机独立地评估。因此，载波频率的频率同步的这种发射机专有的评估可能与某些发射机专有的测量和评估误差相关联，这会造成对参与单频率网络的所有发射机的载波频率的不均匀统一的监控。除此之外是这样的事实，各个独立发射机中载波频率的监控需要借助于时间基准的各个发射机的同步，该时间基准例如通过GPS来由各个发射机接收。根据DE 43 41 211 C1的电路布置中的频率同步最终在调制之前进行。因此不能够排除由发射机的后继功能单元回顾的载波频率的频率位移。所有的这些缺陷都会导致在单频率网络的传输范围内任何地方安置的接收机中，各个发射机的不同载波频率的不期望的接收。
发明内容
因此本发明基于这样的目的，提供用于监控单频率网络中发射机载波频率稳定性的方法和装置，其中由单个测量设备以统一的方式监控各个发射机载波频率的同步性，该测量设备可以被放置在单频率网络传输范围内的任何地方，而无须借助于时间基准的测量设备的同步。
本发明的目的通过具有权利要求1特征的用于监控单频率网络中发射机的载波频率稳定性的方法，以及通过具有权利要求12或13特征的装置来得以实现。在附加权利要求中限定了本发明的有益发展。
与单频率网络相关联的发射机的载波频率的稳定性由单个接收机装置来监控，该接收机装置被置于单频率网络传输范围内的任何地方。该接收机装置最好使用逆复数傅立叶变换，通过传输信道的传输函数，确定所有发射机在两个不同时刻的合计脉冲响应的特性。在将它们的相位位置与单频率网络的基准发射机的两个脉冲响应的相位位置进行比较之后，从两个合计脉冲响应当中屏蔽与每个发射机相关联的脉冲响应。然后确定与每个发射机相关联的两个脉冲响应的相位特性。由这些相位特性再一次推导得出在两个观测时刻之间各个发射机的脉冲响应相对于基准发射机脉冲响应的相位位置的相位位移差。如以下所进行的更为详细的展示，能够由相位位移差的特性计算出相对于单频率网络中基准发射机的载波频率的每个发射机的载波频率位移。
为了获得单频率网络的发射机中永久载波频率位移的明确识别，通过在若干不同的时刻应用逆复数傅立叶变换，用传输信道的传输函数反复地执行所有发射机的合计脉冲响应。在该基础上，反复地计算相对于单频率网络基准发射机的载波频率的每个发射机的载波频率位移，并提供该载波频率位移，以用于后继的求平均值。
如果发射机在两个时刻之间的相位位移差减少到小于-π的值，或者如果发射机在两个时刻之间的相位位移差增加到大于+π的值，则每个发射机在该时间段内的两个时刻之间的相位位移差的值增加了+2*π的值，或者减少了2*π。以这种方式，将相位位移差限制为-π到π之间的值。
通过由适用于接收机装置中传输信道的均衡器的系数，确定传输信道的传输函数的系数，从而得到单频率网络中每个发射机的脉冲响应。这后面继之以逆傅立叶变换的计算。就数字地面TV(DVB-T)而言，通过评估与离散导频载波相关联的OFDM调制的传输信号，可替代地从传输信道传输函数的逆傅立叶变换推导得出每个发射机的脉冲响应。
以下在附图中示出本发明的两个实施例，并对其进行更为详细的描述。
附图如下图1示出根据本发明的装置的功能图，该装置用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性；图2示出时间离散的合计脉冲响应的示例性图形表示；图3示出传输信道的传输函数特性的改变的示例性图形表示；图4A示出解释说明根据本发明方法的第一实施例的流程图，该方法用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性；
图4B示出解释说明根据本发明方法的第二实施例的流程图，该方法用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性；图5A示出根据本发明方法的第一实施例的结果的示例性表示，该方法用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性；图5B示出根据本发明方法的第二实施例的结果的示例性表示，该方法用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性；图6A示出幅度偏差和载波频率偏差的示例性三维图形表示；和图6B示出幅度偏差和载波频率偏差的示例性二维图形表示。
具体实施例方式
以下将基于参照图1至5的两个实施例，对根据本发明用于监控单频率网络中发射机载波频率的稳定性的方法进行描述。
发射机S0，...，Si，...，Sn，例如根据图1的发射机S1、S2、S3、S4和S5中的每一个，发射相同的相位同步和频率同步的信号S(t)，例如在数字无线电和TV的情况下。被置于单频率网络传输范围内的接收机装置E，对接收信号e(t)进行接收，作为与各个发射机S0，...，Si，...，Sn相关联的所有接收信号ei(t)的叠加。该叠加的接收信号e(t)根据方程(1)提供下述时间特性e(t)=Σi=0nei(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔωi*t*s(t-τi)---(1)]]>在以下进行描述的框架之内，将发射机S0定义为单频率网络中的基准发射机的例子。至接收机装置E的传输信道中各个发射机S0，...，Si，...，Sn的衰减和相位失真，以及发射信号S(t)所经历的传播时间，分别与基准发射机S0的衰减和相位失真以及传播时间进行比较。因此，方程(1)中接收机装置E中所接收的基准发射机S0的信号e0(t)，对应于其发射信号s(t)。
根据方程(2)，由作为各个发射机Si的接收信号ei(t)的幅度与基准发射机S0的接收信号e0(t)的幅度之商的衰减比例，推导得出其他发射机S1至Sn的接收信号ei(t)的幅度viVi＝|ei/e0|(2)根据方程(3)，能够由发射机Si的传播时间ti与基准发射机S0的传播时间t0之间的差，计算出发射机S1至Sn的传播时间差τiτi＝ti-t0(3)各个发射机S0至Sn的传播时间差τi基于下述影响-由于各个发射机Si和接收机装置E之间的不同距离而产生的不同传播时间，以及-在到接收机装置E的不同传输距离上，各个发射机Si的传输信号s(t)的不同相位失真。
根据方程(4)，如果各个发射机Si的载波频率ωi相对于基准发射机S0的载波频率ω0出现了差别，那么就接收信号e(t)的相位比例而言，可能会出现发射机Si和基准发射机S0之间的附加相位位移ΔΘiΔΘi＝Θi-Θ0＝ωi*t-ω0*t＝(Δωi+Δω0)*t-ω0*t＝Δωi*t (4)根据方程(4)，各个发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率ω0的载波频率偏差Δωi，带来了与各个发射机Si相关联的接收信号ei(t)的相位位移ΔΘi(t)。
考虑到方程(4)中的相关性，根据方程(5)，变换方程(1)以得到接收信号e(t)的时间特性e(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔΘit*s(t-τi)---(5)]]>根据方程(6)，如果假设用于观测接收信号ei(t)的持续时间ΔtB基本上少于基于各个发射机Si的载波频率位移Δωi的用于接收信号ei(t)的所有相位旋转ΔΘi(t)的持续时间的话，则可以假设接收信号ei(t)的相位位移ΔΘi在该时隙ΔtB内近似地恒定不变。
ΔtB＜＜2*π/max{Δωi} (6)将用于接收信号e(t)的时间特性的方程(5)转换为用于时隙ΔtB的时间范围的方程(7)。
e(t)=s(t)+Σi=1nvi*ejΔΘi*s(t-τi)---(7)]]>图2示出了发射机Si的接收信号ei(t)相对于基准发射极S0的接收信号e0(t)的比例，对于衰减和传播时间之间的关系。
在包括发射机S0至Sn的单频率网络传输信道的传输函数已知的情况下，通过根据方程(8)包括发射机S0，...，Si，...，Sn的各个脉冲响应hSFNi(t)在内的单频率网络传输信道的合计脉冲响应hSFN(t)，能够了解接收信号e(t)hSFN(t)=Σi=0nhSFNi(t)=δ(t)+Σi=1nvi*ejΔΘi*δ(t-τi)---(8)]]>由根据方程(8)的接收信号hSFN(t)的傅立叶变换乘以单频率网络传输信道的传输函数S(ω)，推导得出方程(9)中接收信号e(t)的频谱E(ω)E(ω)=S(ω)*(1+Σi=1nvi*ejΔΘi*e-jωτi)=S(ω)*HSFN(ω)---(9)]]>方程(9)中接收信号e(t)的频谱E(ω)中加上括号的项对应于单频率网络中传输信道的传输函数HSFN(ω)。这由指数之和构成，对于给定时间t，该指数和中带有jωτi项的相位变化提供恒定不变的相位位移ΔΘi＝Δωi*t。
在图3中，通过频率f显示用于具有基准发射机S0和第二发射机Si的单频率网络的传输函数|HSFN(f)|的值。传输函数|HSFN(f)|的值提供周期为1/τ1的周期曲线特性。由于相对于发射机S0的载波频率ω0的发射机S1的载波频率位移Δωi，从而由于发射机S1的接收信号e1(t)相对于基准发射机S0的接收信号e0(t)的相位位移ΔΘi的影响，传输函数|HSFN(f)|的值的特性从时间t＝t1的周期曲线特性(实线)移位到在稍后的时间t＝t2＞t1处的类似周期曲线特性(虚线)。
通过相对于基准发射机S0的载波频率ω0的发射机S1的载波频率位移Δω1，确定用于传输函数|HSFN(f)|的绝对值的特性的位移速率。假设在相位位移ΔΘi完全旋转一周的情况下，相位位移ΔΘi为2*π，则根据使用方程(4)的方程(10)，由用于传输函数|HSFN(f)|的绝对值的特性正好为一个周期，推导得出传输函数|HSFN(f)|的值的特性位移所需的时间tPertPer＝2*π/Δω1＝1/Δf1(10)如果在两个不同时隙ΔtB1和ΔtB2观测传输函数HSFN(f)，那么根据方程(4)，由相对于基准发射机S0的载波频率ω0的发射机Si的载波频率位移Δωi引起的相位位移ΔΘi，在传输函数HSFN(f)中，随着时隙ΔtB1和时隙ΔtB2之间的时间t发生变化，如同它在频率f上的特性一样。对应于传输函数HSFN(f)的根据方程(8)的合计脉冲响应hSFN(t)的特性也以同样的方式发生变化。
在将发射机Si的旋转相位位移ΔΘi(t)从时隙ΔtB1旋转到时隙ΔtB2的情况下，由于合计脉冲响应hSFN(t)的特性的变化，发射机Si的脉冲响应的特性也发生变化，其中发射机Si的载波频率ωi已经相对于基准发射机S0的载波频率ω0进行了移位。因此，根据方程(11)，从时隙ΔtB1的时刻tB1到时隙ΔtB2的时刻tB2，与发射机Si相关联的脉冲响应hSFNi(t)的相位角位移ΔΘi(t)，与相对于基准发射机Si载波频率ω0的发射机Si的载波频率位移Δωi(t)的特性成正比例关系。
ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)＝Δωi(t)*(tB2-tB1) (11)为了简单起见，假设在两个观测时刻tB1和tB1之间的载波频率位移Δωi(t)不发生变化。以这个合理的假设作为条件，将方程(11)变换为方程(12)。
ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)＝Δωi*(tB2-tB1) (12)因此，如图4A所示，从以下提出的程序步骤得到用于监控单频率网络中发射机载波频率稳定性的第一实施例在程序步骤S10中，确定到接收机装置E的单频率网络中各个发射机S0，...，Si，...，Sn的传输信道的传输函数HSFN(f)。为此目的，能够由接收机装置E中集成的均衡器的系数，来确定传输函数HSFN(f)的特性，就适用于该传输信道的均衡器而言，该系数对应于该传输函数HSFN(f)的系数。
在程序步骤S20中，借助于离散逆傅立叶变换，计算在时隙ΔtB1的时刻tB1和ΔtB2的时刻tB2这两个时刻的关联的复数合计脉冲响应hSFN1(t)和hSFN2(t)的特性。关于这一点，包括时间上离散的、复数的、在各个采样时刻t的合计脉冲响应hSFN1(t)和hSFN2(t)。
在程序步骤S30中，在时刻tB1和时刻tB2，从复数的合计脉冲响应hSFN1(t)和hSFN2(t)的两个时间上离散的特性中，滤出在每种情况下与参与到单频率网络中的发射机Si相关联的复数脉冲响应hSFN1(t)和hSFN2(t)的特性。
如以上所提及的，就数字地面TV而言，作为由接收机装置中集成的均衡器的系数来确定传输信道的传输函数HSFN(f)的替代方案，能够由离散载波导频的DVB-T符号，来确定传输信道的传输函数HSFN(f)。
各个发射机Si在时刻tB1和tB2的脉冲响应hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的这些时间离散特性中的每一个，均为复数的数字序列。在程序步骤S40中，通过这些脉冲响应hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的复数特性，确定各个发射机Si在时刻tB1和tB2的相关时间离散的相位特性arg(hSFN1i(t))和arg(hSFN2i(t))。可替代地，在该时刻可以不将脉冲响应分配给这些发射机，并且最初仅计算总的脉冲响应hSFN1(t)和hSFN2(t)。
通过将各个发射机Si在时刻tB1和tB2的脉冲响应hSFN1i(t)和hSFN2i(t)的时间离散相位特性arg(hSFN1i(t))和arg(hSFN2i(t))相减，得到在时刻tB1和tB2之间各个发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)；该相位位移差随时间是恒定不变的，并且与相对于基准发射机S0的发射机Si的时刻tB2的相位位移ΔΘi(tB2)与时刻tB1的相位位移ΔΘi(tB1)之差相对应。在程序步骤S50中，这是根据由方程(8)推导得出的方程(13)来进行计算的ΔΔΘi(tB2-tB1)＝arg(hSFN2i(t))-arg(hSFN1i(t))＝ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1) (13)在某些环境下，在时刻tB1和tB2之间，发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)，可以采用小于-π的值，该值位于容许值域之外。因此，在这样的时间范围内，其中在时刻tB1和tB2之间，发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)采用小于-π的值，在程序步骤S60，根据方程(14)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)增加了2*π的值。
ΔΔΘi(tB2-tB1)＝ΔΔΘi(tB2-tB1)-2*π其中值ΔΔΘi(tB2-tB1)＜＝-π(14)如果在时刻tB1和tB2之间，发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)采用大于+π的值，该值位于容许值域之外，则在程序步骤S65，根据方程(15)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)减少了2*π的值。
ΔΔΘi(tB2-tB1)＝ΔΔΘi(tB2-tB1)-2*π其中值ΔΔΘi(tB2-tB1)＞π (15)根据方程(13)和(14)，在程序步骤S60和S65中执行的对在时刻tB1和tB2之间发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)的限制，保证了在从-π到π的范围之内的明确的相位值。
在程序步骤S70中，根据方程(12)和(13)，由在时刻tB1和tB2之间发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)，推导得出的在时刻tB1和tB2之间相对于基准发射机S0的载波频率ω0的发射机Si的载波频率位移Δωi的特性，根据方程(16)来进行计算。
Δωi＝[ΔΘi(tB2)-ΔΘi(tB1)]/(tB2-tB1)
＝ΔΔΘi(tB2-tB1)/(tB2-tB1) (16)如图5A所示，由于发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率位移Δωi，随着时间t，例如由相位噪声引起的附加相位变化，能够叠加在发射机Si的接收信号ei(t)的相位位移Δθi(t)上，因此应当从在两个观测时刻tB1和tB2之间，发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB2-tB1)中除去这种类型的相位干扰。如图4B所示，在根据本发明用于监控单频率网络中发射机载波频率稳定性的方法的第二实施例中，提供了这种调整。
图4A中所示的第一实施例与图4B中所示的第二实施例的不同之处在于，在程序步骤S50，不仅在观测时刻tB1和tB2之间，还在若干的其他观测时刻tBj和tB(j+1)之间，确定时间间隔ΔtB内发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(ΔtB)，其中根据方程(17)，tBj和tB(j+1)彼此被隔开时间间隔ΔtB。
ΔtB＝tB(j+1)-tBj其中值j＝1，2，3，...(17)为此目的，在程序步骤S20，分别在观测时刻tj和tj+1确定复数的合计脉冲响应hSFN1j(t)和hSFN1(j+1)(t)的时间离散特性。
同样地，在程序步骤S30，从复数的合计脉冲响应hSFNj1(t)和hSFN(j+1)i(t)的两个时间离散特性中，屏蔽在时刻tj和t(j+1)各个发射机Si的复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的时间离散特性。
最终，在程序步骤S40，通过复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的复数特性，确定各个发射机Si在时刻tj和t(j+1)的相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))。
在程序步骤S50，从相位特性arg(hSFN(j+1)i(t))中减去相位特性arg(hSFNji(t))，带来了在时刻tB(j+1)和tBj之间各个发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，该相位位移差对应于相对于基准发射机S0的发射机Si在时刻tB(j+1)的相位位移ΔΘi(tB(j+1))与在时刻tBj的相位位移ΔΘi(tBj)的差。
在程序步骤S60和S65，在时刻tB(j+1)和tBj之间，各个发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)被限制到-π和+π之间的容许值域。
在程序步骤S70，基于来自时刻tB(j+1)和tBj之间，各个发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)而得到的在观测时刻tj和t(j+1)相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，计算发射机Si的载波频率位移Δωij。
在不同的观测时刻刻tj和tj+1，总共jmax个时刻，基于观测时刻tj和tj+1的相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，确定发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率位移Δωij，并进行计算。
然后在程序步骤S80，提供发射机Si相对于基准发射机S0的总共jmax个所计算的载波频率位移Δωij，以用于求平均值，以便消除或最小化上述指定的相位干扰在载波频率位移ΔωI上的影响，例如基于相位噪声干扰的影响。
求平均值也可以以流水线结构的形式来进行，其中在每种情况下都丢弃最旧的值。递归式取平均值是节约存储器的变型。
图5B中示出了发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率位移Δωi的示例性特性。
图1中示出了用于监控单频率网络中若干发射机载波频率的稳定性的装置。
图1中所示的单频率网络例如由五个发射机S1、S2、S3、S4和S5组成。接收机装置E接收发射机S1至S5所发射的信号。接收机装置E被连接至电子数据处理单元1。在用于确定传输信道的传输函数的单元11中，基于接收机装置E从发射机S1至S5接收的发射信号，确定发射机S1至S5到接收机装置E的传输信道的传输函数HSFN(f)。关于这一点，可以利用集成在接收机装置E中的均衡器的系数，就被校准到传输信道的均衡器而言，该系数对应于传输信道的传输函数的系数。
可替代地，就数字地面TV而言，能够通过DVB-T的离散导频载波，确定从发射机S1至S5到接收机装置E的传输信道的传输函数HSFN(f)，由此可以绕过单元11。
在用于执行逆傅立叶变换的后继单元12中，在观测时刻tBj和tB(j+1)，由传输信道的传输函数HSFN(f)，计算复数的合计脉冲响应hSFNj(t)和hSFN (j+1)(t)的时间离散特性。
在用于从合计脉冲响应中屏蔽每个发射机的脉冲响应的后继单元13中，从复数的合计脉冲响应hSFNj(t)和hSFN(j+1)(t)的时间离散特性中，屏蔽在时刻tBj和tB(j+1)，单频率网络中每个发射机Si的复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的时间离散特性。
在用于确定脉冲响应相位特性的后继单元14中，由复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的时间离散特性，计算在时刻tBj和tB(j+1)，脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的时间离散相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN (j+1)i(t))。
在由时刻tj和t(j+1)的脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的时间离散相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))，计算相位位移差和每个发射机相对于基准发射机的载波频率的载波频率位移的后继单元15中，计算在观测时刻tBj和tB(j+1)，发射机Si的相位位移相对于基准发射机S0的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)；该相位位移差对应于在时刻tBj和时刻tB (j+1)，发射机Si相对于基准发射机S0的相位位移ΔΘi(tBj)和ΔΘi(tB(j+1))的差，并且在此基础上，根据所确定的在观测时刻tBj和tB(j+1)的相位位移的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，可以推导得出每个发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率位移Δωij。
在用于所有发射机Si的载波频率位移Δωi的列表和/或图形表示的单元2中，上述发射机被连接至电子数据处理单元1，以列表形式或者以图形形式，显示出每个发射机Si相对于单频率网络中基准发射机S0的载波频率位移Δωi。
关于在图形显示中同时显示发射机Si在给定的观测时刻tBi相对于基准发射机S0的幅度偏差和载波频率偏差，一方面能够提供三维显示，其中时间t作为第一维，相对于基准发射机S0的载波频率ω0的各个发射机Si的频率偏差Δωi作为第二维，最后相对于基准发射机S0的幅度Ai的各个发射机Si的幅度偏差ΔAi作为第三维。如图6A所示，如果在三维图形显示中设置基准发射机S0，规定在时刻t＝0其幅度为A0，则可以通过图形显示中对应于各个幅度和载波频率偏差ΔAi和Δωi的点来表示各个发射机Si。另一方面，如图6B所示，在二维显示的情况下，在横坐标上标绘时间t，在纵坐标上标出各个基准发射机S0的幅度A0，而用与对应于载波频率偏差Δωi的各个发射机Si相关联的点状符号，来表征相对于基准发射机S0的载波频率ω0的各个发射机Si的频率偏差Δωi。在图形显示中，再一次在时间t＝0处，输入基准发射机S0的幅度A0。
本发明并不局限于所提出和描述的示例性实施例。特别地讲，所描述的所有特征都可以自由地相互组合。同时所描述的方法不仅适用于DAB或DVB-T标准的信号，还可以适用于允许SFN的所有标准，尤其包括美国ATSC标准的信号。
权利要求
1.一种监控载波频率稳定性的方法，包括通过根据基准发射机(S0)的接收信号(e0(t))，评估与发射机(Si)的发射信号(si(t))相关联的接收信号(ei(t))的相位位置，来监控单频率网络中若干发射机(S1，…，Si，…，Sn)的相同发射信号(si(t))的载波频率(ωi)的稳定性，所述两个接收信号(e0(t))和(ei(t))都是被位于该单频率网络的传输范围之内的接收机装置(E)接收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于由相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，相对于该基准发射机(S0)的基准载波频率(ω0)，计算(S70)发射机(Si)的载波频率(ωi)的载波频率位移(Δωi)，该相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))由该发射机(Si)的接收信号(ei(t))至少在一个第二观测时刻(tB2)的相位位移(ΔΘi(tB2))和在第一观测时刻(tB1)的相位位移(ΔΘi(tB1))之间的该发射机的载波频率位移(Δωi)引起，该接收信号(ei(t))与相对于和该发射信号(s0(t))相关联的基准发射机(S0)接收信号(e0(t))的发射信号(si(t))相关联。
3.根据权利要求2所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于由相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，相对于该基准发射机(S0)的载波频率(ω0)，计算(S70)发射机(Si)的载波频率(ωi)的载波频率位移(Δωi)之前，执行下列的程序步骤确定(S10)从所述发射机(S1，…，Si，…，Sn)至该接收机装置E的传输信道的传输函数(HSFN(f))，由该传输信道的传输函数(HSFN(f))，分别计算(S20)该传输信道在该第一观测时刻(tB1)的复数的时间离散合计脉冲响应(hSFN1(t))的特性，以及在该第二观测时刻(tB2)的复数的时间离散合计脉冲响应(hSFN2(t))的特性，由在该第一观测时刻(tB1)的复数的合计脉冲响应(hSFN1(t))的特性，以及由在该第二观测时刻(tB2)的复数的合计脉冲响应(hSFN2(t))的特性，为该单频率网络中的每个发射机(Si)分别屏蔽(S30)在该第一观测时刻(tB1)的复数脉冲响应(hSFN1i(t))的特性，以及在该第二观测时刻(tB2)的复数脉冲响应(hSFN2i(t))的特性，为该单频率网络中的每个发射机(Si)确定(S40)在该第一观测时刻(tB1)的复数脉冲响应(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN1i(t)))，以及在该第二观测时刻(tB2)的复数脉冲响应(hSFN2i(t))的相位特性(arg(hSFN2i(t)))，通过从各个发射机(Si)在该第二观测时刻(tB2)的复数脉冲响应(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN2i(t)))中减去在该第一观测时刻(tB1)的复数脉冲响应(hSFN1i(t))的相位特性(arg(hSFN1i(t)))，计算(S50)在该第二观测时刻(tB2)的相位位移(ΔΘi(tB2))和在该第一观测时刻(tB1)的相位位移(ΔΘi(tB1))之间的相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))。
4.根据权利要求3所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于在该相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))下降到值-π或以下的情况下，该相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))被增加(S60)因子2*π，并且在该相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))上升到值π以上的情况下，该相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))被减少(S65)因子-2*π。
5.根据权利要求3或4所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于就数字地面TV而言，由根据正交频分复用(OFDM)方法调制的所述发射机(S1，…，Si，…，Sn)的接收信号(ei(t))的离散导频载波的DVB-T符号，确定从所述发射机(S1，…，Si，…，Sn)到该接收机装置(E)的传输信道的传输函数。
6.根据权利要求3所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于该传输信道在离散的第一观测时刻(tB1)的复数的时间离散合计脉冲响应hSFN1/2(t)的特性的计算(S20)，是利用根据以下公式的傅立叶变换，由该传输信道的传输函数HSFN(f)推导得出hSFN1/2(t)=Σk=0NF-1HSFN(k)*e/2πkt/NF]]>其中HSFN(f)分别表示传输信道的传输函数或频率响应，NF表示用于离散傅立叶变换的采样值的数目，k表示离散频率值，t表示传输信道的时间离散合计脉冲响应的采样时间，以及1/2 分别表示观测时刻tB1或tB2的下标。
7.根据权利要求6所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于为该单频率网络中各个发射机Si计算(S50)相位位移差(ΔΔΘi(tB2-tB1))，是根据以下公式推导得出ΔΔΘi(tB2-tB1)＝arg(hSFN2i(t))-arg(hSFN1i(t))其中i 表示发射机Si的下标arg(hSFN2i(t)) 表示发射机Si在观测时刻tB2的复数脉冲响应hSFN2i(t)的相位特性arg(hSFN1i(t)) 表示发射机Si在观测时刻tB1的复数脉冲响应hSFN1i(t)的相位特性。
8.根据权利要求7所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于相对于该单频率网络中基准发射机的载波频率ω0计算(S70)发射机Si的载波频率位移Δωi，是根据以下公式推导得出Δω1＝ΔΔΘi(tB2-tB1)/(tB2-tB1)其中i表示发射机Si的下标ΔΔΘi(tB2-tB1) 表示单频率网络中发射机Si的相位位置差ΔΔΘi(tB2-tB1)，以及tB1，tB2表示观测时刻
9.根据权利要求8所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于为了获得在若干观测时刻tBj处该单频率网络中发射机Si相对于基准发射机S0的载波频率ω0的永久载波频率位移Δωi的明确识别，反复地执行以下程序步骤计算(S20)在观测时刻tBj和tB(j+1)处复数的时间离散合计脉冲响应hSFNj(t)和hSFN(j+1)(t)的特性，为该单频率网络中的每个发射机Si屏蔽(S30)在观测时刻tBj和tB(j+1)的复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的特性，确定(S40)在观测时刻tBj和tB(j+1)的复数脉冲响应hSFNji(t)和hSFN(j+1)i(t)的相位特性arg(hSFNji(t))和arg(hSFN(j+1)i(t))，为该单频率网络中的每个发射机Si计算(S50)在观测时刻tB(j+1)的相位位移ΔΘj(tB(j+1))和在观测时刻tBj的相位位移ΔΘi(tBj)之间的相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))，在该相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))下降到值-π或以下的情况下，将该相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)增加(S60)因子2*π，在该相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)上升到值π以上的情况下，将该相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))减少(S65)因子-2*π，和计算(S70)在若干观测时刻tBj处发射机Si相对于该单频率网络中基准发射机的载波频率ω0的载波频率位移Δωij，并且在这之后，在观测时刻tBj对在程序步骤(S70)中计算的每个发射机Si相对于该单频率网络中基准发射机S0的载波频率ω0的载波频率位移Δωij求平均值(S80)。
10.根据权利要求9所述的用于监控载波频率稳定性的方法，其特征在于利用递归方法来执行对在程序步骤(S70)计算的每个发射机Si相对于该单频率网络中基准发射机S0的载波频率ω0的载波频率位移Δωij求平均值(S80)。
11.一种用于监控单频率网络中若干发射机(S1，…，Si，…，Sn)的相同发射信号si(t)的载波频率(ωi)的稳定性的装置，包括接收机装置(E)，用于确定单频率网络中的若干发射机(S1，…，Si，…，Sn)到接收机装置E的传输信道的传输函数HSFN(f)的单元(11)，该接收机装置(E)被置于该单频率网络的传输范围之内，用于执行逆傅立叶变换的单元(12)，用于从合计脉冲响应(hSFN(t))中屏蔽每个发射机(Si)的脉冲响应(hSFNi(t))的单元(13)，用于确定每个发射机(Si)的脉冲响应(hSFNi(t))的相位特性(arg(hSFNi(t)))的单元(14)，用于在至少两个不同时刻((tBj，-tBj+1))，计算该发射机(Si)的相位位移(ΔΘi)相对于该基准发射机(S0)的相位位移差ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj)，以及计算每个发射机(Si)相对于基准发射机(S0)的载波频率(ω0)的载波频率位移(Δωi)的单元(15)，和用于表示所计算出的每个发射机(Si)相对于单频率网络中基准发射机(S0)的载波频率(ω0)的载波频率位移(Δωi)的单元(2)。
12.一种用于监控单频率网络中若干发射机(S1，…，Si，…，Sn)的相同发射信号si(t)的载波频率(ωi)稳定性的装置，包括接收机装置(E)，用于由接收信号(ei(t))的导频载波，确定传输函数(HSFN(f))的单元(16)，用于在从合计脉冲响应(hSFN(t))中屏蔽每个发射机(Si)的脉冲响应(hSNi(t))的单元(13)，用于确定每个发射机(Si)的脉冲响应(hSFNi(t))的相位特性(arg(hSFNi(t)))的单元(14)，用于在至少两个不同时刻((tBj-tBj+1))，计算发射机(Si)的相位位移ΔΘi相对于基准发射机(S0)的相位位移差(ΔΔΘi(tB(j+1)-tBj))，以及计算每个发射机相对于该基准发射机(S0)的载波频率(ω0)的载波频率位移(Δωi)的单元(15)，和用于表示所计算出的每个发射机(Si)相对于单频率网络中基准发射机(S0)的载波频率(ω0)的载波频率位移(Δωi)的单元(2)。
13.根据权利要求11或12所述的用于监控载波频率稳定性的装置，其特征在于用于表示所计算出的每个发射机(Si)相对于该基准发射机(S0)的载波频率(ω0)的载波频率位移(Δωi)的单元(2)包括列表和/或图形显示装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于监控公共波网络中若干发射机S
文档编号H04H20/67GK1849760SQ200480025939
公开日2006年10月18日 申请日期2004年10月20日 优先权日2003年11月21日
发明者马丁·霍夫曼斯特, 克里斯多夫·巴勒兹 申请人:罗德施瓦兹两合股份有限公司