数字卫星电视授时系统大环时延测量方法
【专利摘要】一种数字卫星电视授时系统大环时延测量方法，由信号同步、纳秒级时间戳产生方法、大环时延测量与修正步骤组成。本发明通过标记电视信号中特殊标识位的收发时间，生成纳秒级时间戳的方法测量大环时延，采用测量大环时延数据建立数学模型，可以推导任意时刻的大环时延，提高了测量的准确性和可靠性。
【专利说明】数字卫星电视授时系统大环时延测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信【技术领域】，具体涉及到用时间戳对数字卫星电视信号大环时延的测量。
【背景技术】
[0002]数字卫星电视高精度授时是利用现有数字卫星电视系统传递高精度时间信息的一种授时手段。卫星电视系统主要由三部分构成:上行地球站、星载转发器和下行接收站。其中，转发电视信号的地球同步卫星距离地面约3.6万千米，电视信号从上行地球站发射至卫星，再经卫星转发器转发回地面时延约250毫秒。
[0003]对实现数字卫星电视百纳秒级精度授时，需要精确测量和修正电视信号的传播时延。传播时延主要分为上行时延和下行时延。对于上行时延的估计可通过测量电视信号大环时延计算获得，因此大环时延的测量精度直接影响电视授时的精度。
[0004]上世纪八十年代，在模拟电视系统基础上实现了将标准时间信息插入电视信号的方法，通过对接收的电视信号进行解调，即可得到发播时的标准时间信息。但是，随着数字广播标准的出台以及技术推广，模拟电视信号逐渐被数字卫星电视信号所取代。由于信号体制发生了重大改变，原有模拟电视的授时方法已经不能继续使用，原有模拟电视信号中所搭载的授时信号也随之终止。在目前的电视传输标准和体制下，利用现有电视信号，并且在不改变现有电视信号结构的情况下，如何精确测量电视信号大环时延，以及在测量过程中出现数据异常时，如何准确估计和预测大环时延等问题亟需解决。是实现数字卫星电视高精度授时系统的关键问题之一。目前国内外对该问题研究甚少，未发现相关文献报道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供了一种测量精度高、准确性高、可靠性好、抗干扰能力强的数字卫星电视授时系统大环时延测量方法。
[0006]解决上述问题所采用的技术方案它是由下述步骤组成:
[0007](I)信号同步
[0008]在数字卫星电视系统上行地面站调制器的串行异步接口中取出速率为270兆比特每秒的码流信号，对信号完成同步过程如下:
[0009]I)通过串行数字接收器进行时钟恢复，完成位同步。
[0010]2)将位同步后的原始数据依次放入一个50位的移位寄存器，检测这50位数据中是否有连续的两个特殊控制字符K28.5为0011111010或1100000101 ;若有，则以该编码作为接收的数据码字节的边界，即将以后的数据每隔10比特归为一个字节，完成字节同步，进入步骤3);若无，重复步骤2)。
[0011]3)每个传输流包为188个字节的固定长度，包头的同步字节是0x47，对应的10比特编码为“1110000101”或“0001110101”；首先寻找一个0x47码字，若相隔187字节的码字也是0x47，认为后一个0x47码字是传输流包的同步字节，完成传输流包同步；否则重新寻找0x47码字。
[0012](2)纳秒级时间戳产生方法
[0013]I)将原子钟的IOMHz频率信号倍频至200MHz的频率信号，每个时钟周期为5纳秒，计数器计数值N范围为O~199999999，计数器值从零开始，每个周期计数器值加1，累加至199999999，计数器值置零，计数器的计数周期为I秒，分辨率为5纳秒。
[0014]2)提取出包头同步字节0x47中的第七位到第八位的上升沿，用该上升沿记录计数器的值N。该传输流包所对应的时刻ts为NX 5纳秒。将该值存入寄存器I中。
[0015]3)提取包头同步字节0x47后的第5字节到第11字节，存储至寄存器2中；对寄存器2中数据转换为ASCII码，恢复成原传输数据；寄存器2中的第四位数据为节目时钟参考值标志位，若为零，返回步骤2);若为1，表明该传输包含有节目时钟参考，将寄存器2中第2字节到第7字节数据与寄存器I中的ts编码生成纳秒级时间戳，纳秒级时间戳前6字节为节目时钟参考值，后4字节为ts。
[0016](3)大环时延测量与修正
[0017]将纳秒级时间戳产生方法步骤(2)所得纳秒级时间戳，记作发送时间戳，存入先进先出的存储器A中，存储器A的大小为100字节。
[0018]I)地面接收端通过卫星天线接收来自卫星的下行信号，经解调、输出270兆比特每秒的异步串行码流信号，进行信号同步、纳秒级时间戳产生，得到时间戳记作接收时间戳，该步骤的信号同步方法与信号同步步骤(1)完全相同，纳秒级时间戳产生方法与纳秒级时间戳产生方法(2)完全相同；将传输流包中同步头的第七位到第八位的上升沿所对应的时刻记作tr。
[0019]2)用步骤I)接收时间戳中的节目时钟参考值作为关键字在存储器A中寻找相同节目时钟参考值的发送时间戳。若不匹配，丢弃该接收时间戳，等待下一接收时间戳；若找到，将发送时间戳和接收时间戳对应的时刻值相减，得到大环时延测量值:
【权利要求】
1.一种数字卫星电视授时系统大环时延测量方法，其特征在于它是由下述步骤组成: (1)信号同步 在数字卫星电视系统上行地面站调制器的串行异步接口中取出速率为270兆比特每秒的码流信号，对信号完成同步过程如下: 1)通过串行数字接收器进行时钟恢复，完成位同步； 2)将位同步后的原始数据依次放入一个50位的移位寄存器，检测这50位数据中是否有连续的两个特殊控制字符K28.5为0011111010或1100000101 ;若有，则以该编码作为接收的数据码字节的边界，即将以后的数据每隔10比特归为一个字节，完成字节同步，进入步骤3);若无，重复步骤2)； 3)每个传输流包为188个字节的固定长度，包头的同步字节是0x47，对应的10比特编码为“1110000101”或“0001110101”；首先寻找一个0x47码字，若相隔187字节的码字也是0x47，认为后一个0x47码字是传输流包的同步字节，完成传输流包同步；否则重新寻找0x47码字； (2)纳秒级时间戳产生方法 1)将原子钟的IOMHz频率信号倍频至200MHz的频率信号，每个时钟周期为5纳秒，计数器计数值N范围为O~199999999，计数器值从零开始，每个周期计数器值加1，累加至199999999，计数器值置零，计数器的计数周期为I秒，分辨率为5纳秒； 2)提取出包头同步字节0x47中的第七位到第八位的上升沿，用该上升沿记录计数器的值N。该传输流包所对应的时刻ts为NX 5纳秒。将该值存入寄存器I中； 3)提取包头同步字节0x47后的第5字节到第11字节，存储至寄存器2中；对寄存器2中数据转换为ASCII码，恢复成原传输数据；寄存器2中的第四位数据为节目时钟参考值标志位，若为零，返回步骤2);若为1，表明该传输包含有节目时钟参考，将寄存器2中第2字节到第7字节数据与寄存器I中的ts编码生成纳秒级时间戳，纳秒级时间戳前6字节为节目时钟参考值，后4字节为ts ； (3)大环时延测量与修正 将纳秒级时间戳产生方法步骤(2)所得纳秒级时间戳，记作发送时间戳，存入先进先出的存储器A中，存储器A的大小为100字节； 1)地面接收端通过卫星天线接收来自卫星的下行信号，经解调、输出270兆比特每秒的异步串行码流信号，进行信号同步、纳秒级时间戳产生，得到时间戳记作接收时间戳，信号同步方法与信号同步步骤(1)完全相同，纳秒级时间戳产生方法与纳秒级时间戳产生方法(2)完全相同；将传输流包中同步头的第七位到第八位的上升沿所对应的时刻记作仁； 2)用步骤I)接收时间戳中的节目时钟参考值作为关键字在存储器A中寻找相同节目时钟参考值的发送时间戳。若不匹配，丢弃该接收时间戳，等待下一接收时间戳；若找到，将发送时间戳和接收时间戳对应的时刻值相减，得到大环时延测量值:
【文档编号】H04N21/242GK103986943SQ201410241032
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】向渝, 华宇, 许林生, 董道鹏, 武晓亮, 王善和, 刘晓龙 申请人:中国科学院国家授时中心