CN100589370C - 一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法，所述移动多媒体广播系统包括移动多媒体广播内容服务器、单频网络中心控制节点和发射机，包括以下步骤：(a)当移动多媒体广播系统单频网络内网元向发射机发送移动多媒体广播数据时，在接口消息中增加发射机的同步发射时间戳，即要求单频网络内所有发射机发射所述数据的具体时间；(b)发射机收到待发送的多媒体数据后，读取接口消息中的同步发射时间戳，判断所述数据是否需要在下一时刻发送，如果不是，则保存所述数据，并对时间进行监视，当从全球定位系统GPS获得的精确时间等于所述数据的同步发射时间戳时，从缓存中取出所述数据并发送。本方法简单，系统容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及数字移动通讯领域，尤其涉及一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法。
背景技术
近年来，数字移动多媒体广播技术和标准发展迅速，例如欧洲的DVB-H(Digital Video Broadcast Handheld，数字视频广播手持式接收)、美国的MediaFLO(Media Forward Link Only，媒体单一前向链路)和中国的CMMB(China Mobile Multimedia Broadcast，中国移动数字多媒体广播)等，为其终端用户提供许多服务内容，如广告、天气预报、新闻、体育节目、综艺、多媒体广播剧、电影等节目，用户可以根据自己的爱好选择移动多媒体广播的服务节目。这些移动多媒体广播都是基于频分复用调制技术，并采用单频网络(SFN，Single Frequency Networks)规划，这种网络规划的主要特点是：由多个不同地点的处于同步状态的无线发射系统(发射基站或者发射机)，在同一时间、同一频率发射同一信号，以实现对一定服务区的可靠覆盖，这有利于频率规划，节省频率资源，提高频谱利用率，所以移动多媒体广播接收系统在同一时刻从不同发射机接收的射频电磁信号是相同的。
由于以上基于频分复用调制技术的移动多媒体广播单频网络，没有采用移动蜂窝通讯的相邻蜂窝间正交隔离方法，所以如果相邻发射机在同一时间、同一频率传送不同的信号，则导致信道间干扰或者频分复用符号(Symbol)间干扰，相邻发射机信号交叉覆盖区域信号质量很差导致终端不能正常接收多媒体服务。
移动多媒体广播单频网络的发射系统是由多个发射机组成，所以需要提供一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法，使单频网络内所有发射机同时发送相同服务信息。申请号为200410003492.6(公开号CN1678068)的中国申请，发明名称为“地面数字电视广播的单频网系统及其实现方法”，公开了一种地面数字电视广播的单频网系统，其在中心发射端，单频网适配器在传输码流中插入MIP包，MIP包中携带与GPS接收机相关的同步时间标签和到各个中继站的系统最大延时等信息。在各个中继站，同步系统检测MIP包，从中读出时间标签和最大延时，测量接收信号延时，计算出附加延时，并按照附加延时适当延迟TS流，使得各个中继站再次发射的信号同步；同步时间标签即STS，第M个大帧中的MIP包的同步时间标签表示第M+1个大帧的实际起始时间与最近的由发射端GPS得到的参考脉冲即1pps之间的差值。
该申请的处理方法与其网络特性相关，通过中继站再次同步，并传递最大延迟时间，计算附加延时。并且，MIP包的时间标签是下一帧起始时间与GPS差值。该申请必须传送至少两个时间(时间戳+最大延时+附加延时)，才能达到同步的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法，能够简单地实现在移动多媒体广播单频网络中发射机同步发射相同多媒体服务信号。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法，所述移动多媒体广播系统包括移动多媒体广播内容服务器、单频网络中心控制节点和发射机，包括以下步骤：
(a)当移动多媒体广播系统单频网络内网元向发射机发送移动多媒体广播数据时，在接口消息中增加发射机的同步发射时间戳，即要求单频网络内所有发射机发射所述数据的具体时间；
(b)发射机收到待发送的多媒体数据后，读取接口消息中的同步发射时间戳，判断所述数据是否需要在下一时刻发送，如果不是，则保存所述数据，并对时间进行监视，当从全球定位系统GPS获得的精确时间等于所述数据的同步发射时间戳时，从缓存中取出所述数据并发送。
进一步地，所述的发射机同步发射时间戳应大于等于网络系统内最大延时、附加延时与控制点发送绝对时间之和，其中，所述网络系统内最大延时是指所述网元到发射机的所有延时时间的最大值，所述附加延时是指特殊延时要求或者系统延时误差等其他因素导致的延时，所述网元发送绝对时间是指所述网元向发射机发送多媒体广播数据的时间。
进一步地，所述网络系统内最大延时的测试方法包括以下步骤：(i)以所述网元作为同步的总控制点，向单频网络内各发射机发送延时测试命令，该命令中包括发送测试命令的时间；(ii)发射机收到所述测试命令后，将收到所述测试命令时的GPS时间记为测试截止时间，计算并保存延时时间；(iii)比较单频网络内所有到发射机的延时，得到网络系统内最大延时。
进一步地，所述步骤(ii)中，所述延时时间为发射机收到命令的测试截止时间与所述网元发送测试命令的时间的时间差。
进一步地，所述步骤(b)中，当GPS时间等于所述数据的同步发射时间戳时，所述移动多媒体广播系统中所有发射机都开始发射所述数据。
进一步地，所述步骤(a)中，每发送一帧数据就发送一个接口消息。
进一步地，前后数据帧的时间戳是连续的，时间差等于系统帧长。
进一步地，所述网元为移动多媒体广播内容服务器或单频网络中心控制节点。
进一步地，所述方法应用于中国移动数字多媒体广播中。
采用本文所述方法，单频网络侧先测试评估并确定系统延时，根据网络侧的测试结果直接给出发射机同步发射机的具体时间，发射机只需要根据GPS(Global Position System，全球定位系统)和发射时间戳即可同步发射。本方法使单频网络内发射机同时发送相同的多媒体广播信号，信道间或者频分复用符号间无干扰，移动终端可以在网络内收到相同的电磁信号，达到单频网络技术要求。更重要的是，本方法简单，系统容易实现，尤其在帧长为每秒整数倍的移动多媒体系统，如CMMB。
附图说明
图1为移动多媒体广播网络侧系统框图；
图2为本实施例移动多媒体广播单频网络同步时序图；
图3为本实施例移动多媒体广播系统无回路网络延时测试示意图；
图4为本实施例发射机的同步发射流程图；
图5为本实施例发射机基本框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细的说明。
移动多媒体广播系统的网络侧主要由移动多媒体广播内容服务器(以下简称内容服务器)、单频网络中心控制节点(以下简称控制节点)和发射系统(发射机)组成，控制节点和发射系统之间传送多媒体的传输媒介有多种，可以是有线，也可以是无线(如卫星和微波)，如图1所示，但是无论传输媒介是什么，单频网络的发射机必须在同一时间内向空中发送相同的电磁信号。
由于单频网络侧内部控制节点到各个发射机之间存在延时，因此本实施例先测试评估并确定系统延时，使每帧数据携带的同步发射时间戳为本帧数据在各发射机同步发射的具体时间，每帧数据到达单频网络内各发射机后先缓存，根据GPS提供的时间，待发射时间一到，各发射机就同步发射。
图2为本实施例移动多媒体广播单频网络同步时序图，其中有3处关键时间点，分别是控制节点发送每帧数据的时间(线1)、单频网络内发射机收到每帧数据的时间(线2)和单频网络内各发射机同步发射时间(线3)。控制节点到发射机的时间为网络侧延时，由于不同传输媒质和路径，导致到达各发射机的时间不同。数据到达各发射机的时间和发射机同步发射的时间之间为发射机缓存时间，由于数据到达发射机的时间不同导致各个发射机之间缓存时间有较大差异，但是根据发射机侧的GPS提供的精确时间和每帧数据携带的同步发射时间戳，使得发射机可以在同步发射时间发射多媒体数据。
移动多媒体广播系统单频网络进行系统延时测试，延时测试方法可以有两种：
1、有回路测试方法，前提条件是移动多媒体广播网络侧有反向链路，即在发射机和控制节点或者内容服务器之间可以互通讯，单频网络从内容服务器或者控制节点向目标发射机发一条延时测试命令，目标发射机收到该命令后不做任何处理，直接返回内容服务器或者控制节点，往返时间的一半就可以作为网络侧延时，但是本方法不适合移动多媒体广播网络使用；
2、无回路测试方法，无回路是指从内容服务器或者控制节点到发射机只有一条下行传输路径，如通过微波方式传送，单频网络从内容服务器或者控制节点向目标发射机发一条延时测试命令，包括发送起始时间，发射机收到该命令后，从GPS获取收到此命令的截至时间，截至时间和起始时间的差值就是网络延时。
本实施例以无回路测试方法为例进行说明，图3为本实施例移动多媒体广播系统无回路网络延时测试示意图，参看图3，本实施例无回路测试方法包括以下步骤：
(a)以控制节点作为同步的总控制点，向单频网络内各发射机发送延时测试命令，该命令中包括发送测试命令的时间和其他信息；
内容服务器也可以作为同步的总控制点。
移动多媒体广播系统无回路网络延时测试命令格式如表1所示。
| 字段名称 | 说明 |
| 命令序号 | 该命令在所有命令中的排序 |
| 发送起始时间 | 无回路测试消息发送的时间 |
| 其他信息 | 控制节点到发射机间接口的其他信息 |
表1
(b)发射机收到该测试命令后，将收到命令时的GPS时间记为测试截止时间；
(c)发射机计算延时时间，并保存(作为发身机属性参数)；
发射机收到命令的测试截止时间与控制节点无回路测试消息发送的时间，二者的时间差为控制节点到发射机的延时时间。
(d)比较单频网络内所有到发射机的延时(延时测试数据的收集可在发射机侧进行人工操作获取或者管理服务器读取)，将网络系统内最大延时作为发射机同步发射的参考点。
本实施例移动多媒体广播发射系统的同步发射方法如图4所示，包括以下步骤：
步骤410，当内容服务器或控制节点向发射机发送移动多媒体广播数据时，在接口消息中增加发射机的同步发射时间戳，即要求单频网络内所有发射机发射该帧数据的具体时间；
接口消息与多媒体广播数据一起发送，接口消息在前，多媒体广播数据紧接着发送。每发送一帧数据就会有一个接口消息，提示发射机何时发射该帧数据。
表2为内容服务器或控制节点到发射机间的接口消息描述。
| 字段名称 | 说明 |
| 本帧数据同步发射时间戳 | 发射机同步发送本帧数据的具体时间 |
| 其他信息 | 控制节点到发射机间接口的其他信息 |
表2
为了达到单频网络内部发射机同步发射，网络侧内部延时设置需要大于等于网络系统内最大延时。确定的发射机同步发射时间戳应大于等于(网络系统内最大延时+附加延时+控制点发送绝对时间)。其中，发射机同步发射时间就是在发射机侧的开始发送处理这些数据的时间，包括信道编码、交织、调制等；网络系统内最大延时是由延时测试得到的；附加延时是指特殊延时要求或者系统延时误差等其他因素导致的延时，也可以等于0，针对实时性要求较高的移动多媒体广播服务，附加延时则尽可能的小；控制点发送绝对时间是指内容服务器或者控制节点向发射机传送多媒体广播数据时的绝对时间(GPS时间)，内容服务器或者控制节点可以预先设定向发射机发送多媒体广播数据的时间，计算好时间戳，待预定时间到时，再向发射机发送数据。
步骤420，发射机收到待发送的多媒体数据后，读取接口消息中的同步发射时间戳，判断该帧数据是否需要在下一时刻发送，如果是，则在下一时刻发射该数据，如果不是，执行下一步；
步骤430，发射机将收到的数据保存到发射机本地缓存中，并对时间进行监视，当从GPS获得的精确时间等于该数据的同步发射时间戳时，则从缓存中取出数据并发送，此时所有发射机都开始发射该数据。
为了保证数据不丢失和服务质量，前后数据帧的时间戳需要连续，并且时间差等于系统帧长，如果前后帧时戳相差不是帧长时间，导致数据覆盖或者断帧。比如CMMB系统帧长为1秒，那么前后数据帧间隔为1秒，发射机侧负责判断时间戳的连续性。
图5为本实施例发射机基本框图，至少包括有缓存、调制单元、GPS、射频单元等，缓存的大小受网络延时影响，但是必须保证每帧多媒体数据在发射前不能丢失，因此发射机需要有较大的缓存临时保存待发射数据。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
例如，为同步增加的发射时间戳，设置位置可以在内容服务器或者控制节点或者单频网络系统中的其他位置，不同的移动多媒体广播网络其网元功能差异和名称也很大，但是设置时间戳的位置必须是能控制单频网络内所有发射机，同时多媒体广播媒体流经过该位置并统一传送到单频网络内发射机。
Claims (9)
1、一种移动多媒体广播发射系统的同步发射方法，移动多媒体广播系统包括移动多媒体广播内容服务器、单频网络中心控制节点和发射机，包括以下步骤：
(a)当移动多媒体广播系统单频网络内网元向发射机发送移动多媒体广播数据时，在接口消息中增加发射机的同步发射时间戳，即要求单频网络内所有发射机发射所述数据的具体时间；
(b)发射机收到待发送的多媒体数据后，读取接口消息中的同步发射时间戳，判断所述数据是否需要在下一时刻发送，如果不是，则保存所述数据，并对时间进行监视，当从全球定位系统GPS获得的精确时间等于所述数据的同步发射时间戳时，从缓存中取出所述数据并发送。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，发射机同步发射时间戳应大于等于网络系统内最大延时、附加延时与控制点发送绝对时间之和，其中，所述网络系统内最大延时是指所述网元到发射机的所有延时时间的最大值，所述附加延时是指特殊延时要求或者系统延时误差等其他因素导致的延时，网元发送绝对时间是指所述网元向发射机发送多媒体广播数据的时间。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网络系统内最大延时的测试方法包括以下步骤：
(i)以所述网元作为同步的总控制点，向单频网络内各发射机发送延时测试命令，该命令中包括发送测试命令的时间；
(ii)发射机收到所述测试命令后，将收到所述测试命令时的GPS时间记为测试截止时间，计算并保存延时时间；
(iii)比较单频网络内所有到发射机的延时，得到网络系统内最大延时。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(ii)中，所述延时时间为发射机收到命令的测试截止时间与所述网元发送测试命令的时间的时间差。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中，当GPS时间等于所述数据的同步发射时间戳时，移动多媒体广播系统中所有发射机都开始发射所述数据。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中，每发送一帧数据就发送一个接口消息。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，前后数据帧的时间戳是连续的，时间差等于系统帧长。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网元为移动多媒体广播内容服务器或单频网络中心控制节点。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于中国移动数字多媒体广播中。
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