CN101150356A - 一种实现单频网同步的方法和中心发射机、远端发射机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现单频网同步的方法及中心发射机和远端发射机，其特征在于，包括以下步骤：1)设定基准发射时间，并分别获取远端发射机的时延t_n；2)将向所述远端发射机发射信号的时间分别从基准发射时间向前调整t_n后发射信号。由于本方案不使用全球定位系统GPS进行同步，因而简化了单频组网的方法和中心发射机和远端发射机的结构，并增强了单频网的安全性。

Description

一种实现单频网同步的方法和中心发射机、远端发射机

技术领域

本发明涉及通信传输同步技术，特别是一种单频组网同步的方法和中心发射机、远端发射机。

背景技术

单频网(single frequency network，SFN)即单频组网，所谓单频网，即在一定的地理区域内若干部发射机同时在同一个频段上发射同样的信号，以实现对该区域的可靠覆盖。单频网相对于传统模拟电视广播，不需要重复使用特定频率，传送一路信号只需要一个频段，节省频谱资源，同时带来发射分集增益。对于数字电视系统来说，由于它具有强大的抗干扰能力和数字处理能力，单频网是非常有利的扩大覆盖的方式。单频网允许覆盖区的重叠，将大大改善原有覆盖边缘的峭壁效应，提高覆盖质量，扩大覆盖范围。

根据单频组网同步广播的理论研究和实践表明，要做到同节目、同频率、无缝隙的同步覆盖，必须满足以下几点要求：同频：相邻发射机之间的频率差足够小；同时：相邻发射机发出的已调波的时间差足够小；同字：相邻发射机同一时间发送的码流字节必须相同。

系统中实现单频网功能的主要模块是节目网络传送端的单频组网适配器和节目网络接收端的同步系统，这两个模块配合工作即可实现所述单频组网同步要求。

以目前欧洲的数字视频广播联盟标准(Digital VideoBroadcasting，简称DVB-T标准)的单频网为例，针对频率同步要求，其同步的具体方案为：从全球定位系统(GPS)卫星得到基准频率和秒脉冲信号(lpps)，用GPS的基准频率驱动每部发射机内所有的级联振荡器；并通过节目源所在地的单频网适配器在运动图像专家组(Moving Picture Experts Group，MPEG)制定的标准MPEG-2 TS(Transport Stream)码流中加入包含时间标签的兆帧信息包(MIP包)；然后通过初级分布网络(PDN)将节目码流发送到各个远端发射站；各远端发射站的单频网同步系统从码流的MIP包中提取时间标签，对比本地收到的秒脉冲信号，对码流进行附加的延时调整，之后将码流送入调制器，在一个共同的时间发射信号，以实现时间同步。

但是，虽然单频网同步技术及配套设备已比较成熟，但由于使用专门的适配器，且除了数字电视传输系统之外还有一个独立的GPS系统，因而同步系统整体上结构复杂，额外的设备不仅增加了发射成本，而且致使各发射点之间的组网联调更加复杂；另外，在实际中发现，一旦缺失了GPS信息，单频网系统将处于瘫痪状态，人工干预也无法挽救，严重影响系统的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的为提供实现单频网同步的方法和中心发射机、远端发射机，其网络结构简单，安全性大大增强。

一种实现单频网同步的方法，包括以下步骤：

中心发射机分别向远端发射机发送时间戳信号，并根据时间戳信号发出后至返回的经历时间，获取远端发射机的时延t_n；

中心发射机将向所述远端发射机发射信号的时间分别从基准发射时间向前调整t_n后发射信号。

较佳的，所述方法进一步包括：

预先在中心发射机设定基准发射时间。

较佳的，远端发射机接收所述信号进行数据处理后发射所述信号。

所述中心发射机获取远端发射机的时延t_n的过程具体为：

11)中心发射机向各远端发射机周期性定时发送时间戳信号；所述周期由系统根据同步需求进行设定。

12)远端发射机接收时间戳信号，并将所述时间戳信号发回中心发射机；

13)根据中心发射机发送时间戳信号后到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。根据实际情况，所述中心发射机获取远端发射机的时延t_n的过程也可以具体为：

21)中心发射机针对各远端传输机在首次数据传输前向各所述远端发射机发送时间戳信号；

22)远端发射机接收时间戳信号，并将所述时间戳信号发回中心发射机；

23)根据中心发射机发送时间戳信号后到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

较佳的，在中心发射机获取各远端发射机时延后，向所述各远端发射机发送时延通知。

一种实现单频网同步的中心发射机，中心发射机包含中心传输控制模块，其特征在于，

所述中心传输控制模块进一步包含时延获取单元，用于分别获取远端发射机的时延t_n，以及，

发射时间调整单元，用于将向所述远端发射机传输信号的时间分别从基准发射时间向前调整t_n。

较佳的，所述中心传输控制模块进一步包含基准时间设定单元，用于预先设定基准发射时间，或者，

所述中心发射机在所述中心传输控制模块之外，包含基准时间设定单元，用于预先设定基准发射时间。

所述时延获取单元包含第一时间戳发送模块，用于向各远端发射机定时发送时间戳信号；

以及，第一时间戳接收模块，用于接收远端发射机返回的时间戳；

以及，时延计算模块，用于根据中心传输控制模块发送到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

较佳的，所述中心传输控制模块进一步包含时延通知单元，用于将所述各远端发射机的时延t_n通知所述各远端发射机。

一种实现单频网同步的远端发射机，其特征在于，包含远端传输控制模块，用于获取远端发射机的时延t_n。

所述远端传输控制模块包含第二时间戳接收模块，用于接收时间戳信号；

以及，第二时间戳发送模块，用于直接将接收到的所述时间戳信号发回中心传输控制模块。

与现有技术相比，本发明中，由中心发射机获得时延并对发射时间进行调整，远端发射机接收信号后无需再做同步处理而直接发射，即可实现单频组网同步。一方面，由于本方案不需要节目网络传送端的单频组网适配器和节目网络接收端的同步系统，也不需要使用全球定位系统GPS进行同步，因而简化了实现单频网同步的方法，同时简化了中心发射机和远端发射机的结构；另一方面，由于摈弃了单频网对于GPS的依赖，从而消除了单频网的安全隐患，增强了单频网的安全性、可靠性。

附图说明

图1是本发明具体实施例的单频组网系统结构图；

图2是本发明具体实施例一实现单频网同步的方法示意图；

图3是本发明具体实施例三的中心发射机结构示意图

图4是本发明具体实施例三的第一时延获取单元结构示意图

图5是本发明具体实施例四的远端传输控制模块结构示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图，举实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本发明涉及的方法和有关设备，总的构成一种实现单频网同步的系统，如图1所示，包括中心发射机1、远端发射机2、远端发射机3、接收终端4，系统中，中心发射机1包含中心传输控制模块11，远端发射机2包含远端传输控制模块21，远端发射机3包含远端传输控制模块31；

参照图2，即本发明方法的实施例所述系统的同步工作过程，包括以下步骤：

1)时延获取

中心传输控制模块11预先设定基准发射时间，分别获取远端发射机2、3的时延t₂、t₃，具体为：

11)中心发射机1的中心传输控制模块11分别向远端发射机2、3定时发送时间戳信号T；

定时发送具体是指，中心传输控制模块11以系统设定的周期定时向远端发射机2、3发送时间戳信号T，所述周期由系统根据同步需求进行设定。

12)远端发射机2、3的远端传输控制模块21、31接收时间戳信号T，并直接将所述时间戳信号T发回中心传输控制模块11；

13)根据中心传输控制模块11接收到接收时间戳信号T所经历的时间N₂、N₃，分别计算远端发射机2、3的时延t₂、t₃；其计算方法为：

t₂＝N₂/2，

t₃＝N₃/2，

具体的，所述经历的时间N₂、N₃可以用周期乘以经历的时钟周期个数得到，这里经历的时钟周期个数是指中心传输控制模块11从发送时间戳信号T到接收到时间戳信号T所经历的时钟周期个数。为满足同步特性，系统设置所述时钟周期在十纳秒量级，保证系统累计同步误差小于1微秒；

14)中心发射机1分别向将所述远端发射机2、3发射时延通知信号；可以根据情况选择通知或者不通知。

2)时延调整

中心传输控制模块11将向所述远端发射机2、3传输信号的时间分别从基准发射时间向前调整t₂、t₃；

3)接收处理

远端发射机2、3接收所述信号后，直接发射所述信号。直接发射具体是说，远端发射机只需对接收到的信号进行常规接收处理，而不需要进行同步适配的处理。

本实施例一中，与一个中心发射机相联的远端发射机有两个，而根据实际需要，与一个中心发射机相联的远端发射机可以有多个，其实现同步的方法与本实例一相同，无需赘述。

其中，中心传输控制模块11与远端传输控制模块21之间、以及与远端发射机3的传输控制模块31相连接，可以通过光纤、铜缆或者其它介质等，从而将中心发射机1与远端发射机2、远端发射机3分别连接起来。

其中，中心发射机1向所述各远端发射机传输视频广播的传输流(TS)，由远端发射机经过处理后发射出去，最后由终端接收并播放；

或者，中心发射机1将TS流经过调制编码形成数字基带信号，再通过所述光纤或铜缆传输；

或者，中心发射机1将所述数字基带信号通过数模转换，转化成模拟基带信号，再通过所述光纤或铜缆传输；

或者，中心发射机1将所述模拟基带信号通过上变频转换，转化为模拟中频或射频信号，再通过所述光纤或铜缆传输。

上述实施例的同步过程，是周期性的获取时延并时延调整，即进行实时的同步处理，以满足数据信号传输过程中，尤其是实时传送的数据传输过程中的同步要求。

实施例二

本发明的实施例二，是针对各远端发射机，只在首次数据传送开始前进行时延的调整，达到系统同步要求，数据传送过程中不需要进行同步处理。本实施例与实施例一的主要区别在于不是周期性发送时间戳信号并获取时延，而是向远端发射机首次传输数据前发送一次时间戳信号一次性获取时延。时延获取的步骤具体为：

21)在首次数据传送开始前，中心传输控制模块11分别向各远端发射机2、3发送时间戳信号T；

22)远端发射机2、3的远端传输控制模块21、31接收时间戳信号T，并直接将所述时间戳信号T发回中心传输控制模块11；

23)根据中心传输控制模块11从发送到接收时间戳信号T所经历的时间N₂、N₃，计算各远端发射机的时延t₂、t₃；其计算方法为：

t₂＝N₂/2，

t₃＝N₃/2，

具体的，所述经历的时间N₂、N₃可以用计时器得到。24)中心发射机1向将所述各远端发射机发射时延通知信号；可以根据情况选择通知或者不通知。

其它时延调整和接收处理等步骤与前述实施例一相同，在此不赘述。本实施例二中，而根据实际需要，与一个中心发射机相联的远端发射机个数不限定，其实现同步的方法与本实例相同，无需赘述。

实施例三

下面详细介绍实施例三，应用本发明所述方法的一种实现单频网同步的中心发射机，该中心发射机包含中心传输控制模块，参照图3，所述中心传输控制模块至少包含：

时延获取单元，用于分别获取各远端发射机的时延t_n，以及，

发射时间调整单元，用于将中心发射机向所述远端发射机传输信号的时间分别从基准发射时间向前调整所述时延t_n。

具体的，参照图4，所述时延获取单元包含：

第一时间戳发送模块，用于向各远端发射机定时发送时间戳信号；以及，

第一时间戳接收模块，用于接收远端发射机返回的时间戳；以及，

时延计算模块，用于根据中心传输控制模块发送到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

为完成时延调整工作，所述中心传输控制模块还可以包含：基准时间设定单元，用于设定基准发射时间。

根据情况，基准时间设定单元也可以不在中心传输控制模块中，而在中心发射机的其它模块中。

根据情况，所述中心传输控制模块还可以包含：时延通知单元，用于将所述各远端发射机的时延t_n通知所述各远端发射机。

经过中心传输控制模块时延调整后，控制中心发射机在不同的时间点向远端发射机分别发射数据，数据到达远端传输机的时刻是相同的，远端传输机接收到信号后无需同步适配处理即可进行数据的进一步处理。

实施例四

与前面所述中心发射机配合使用的一种实现单频网同步的远端发射机，包含远端传输控制模块，用于获取远端发射机的时延t_n。

参照图5，所述远端传输控制模块包含：

第二时间戳接收模块，用于接收中心发射机发送的时间戳信号；以及，

第二时间戳发送模块，用于直接将接收到的所述时间戳信号发回中心发射机的中心传输控制模块。

本实施例四中，远端发射机接收数据信号后，不需要进行同步适配处理，只需要经过常规处理后即发出信号。

现实中，所述远端发射机可以是单独的发射设备，也可以是与接收终端或其它装置结合在一起的设备，其外部工作结构不影响本发明所要保护的技术方案实质。

与现有技术相比，本方案由中心发射机获得时延并对时延进行调整，远端发射机接收信号后无需再做同步处理直接发射，即可实现单频组网同步；一方面，由于本方案不需要节目网络传送端的单频组网适配器和节目网络接收端的同步系统，也不使用全球定位系统GPS进行同步，因而简化了实现单频网同步的系统和方法，另一方面，摈弃了单频网对于GPS的依赖，消除了单频网的安全隐患，从而并增强了单频网的可靠性。

以上对本发明所提供的一种实现单频网同步的方法和其设备做了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种实现单频网同步的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、中心发射机分别向远端发射机发送时间戳信号，并根据时间戳信号从发出至返回中心发射机所的经历时间，获取远端发射机的时延t_n；

B、中心发射机将向所述远端发射机发射信号的时间分别从基准发射时间向前调整t_n后发射信号。

2.根据权利要求1所述的实现单频网同步的方法，其特征在于，所述步骤A之前进一步包括：

预先在中心发射机设定基准发射时间。

3.根据权利要求1所述的实现单频网同步的方法，其特征在于，所述步骤A中心发射机获取远端发射机的时延t_n的过程具体为：

11)中心发射机向各远端发射机周期性定时发送时间戳信号；所述周期由系统根据同步需求进行设定。

12)远端发射机接收时间戳信号，并将所述时间戳信号发回中心发射机；

13)根据中心发射机发送时间戳信号后到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

4.根据权利要求1所述的实现单频网同步的方法，其特征在于，所述步骤A中心发射机获取远端发射机的时延t_n的过程具体为：

21)中心发射机针对各远端传输机在首次数据传输前向各所述远端发射机发送时间戳信号；

22)远端发射机接收时间戳信号，并将所述时间戳信号发回中心发射机；

23)根据中心发射机发送时间戳信号后到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

5.一种应用权利要求1所述方法的实现单频网同步的中心发射机，中心发射机包含中心传输控制模块，其特征在于，

所述中心传输控制模块进一步包含时延获取单元，用于分别获取远端发射机的时延t_n，以及，

发射时间调整单元，用于将向所述远端发射机传输信号的时间分别从基准发射时间向前调整t_n。

6.根据权利要求5所述的中心发射机，其特征在于，

所述中心传输控制模块进一步包含基准时间设定单元，用于预先设定基准发射时间，或者，

所述中心发射机在所述中心传输控制模块之外，包含基准时间设定单元，用于预先设定基准发射时间。

7.根据权利要求5所述的中心发射机，其特征在于，

所述时延获取单元包含第一时间戳发送模块，用于向各远端发射机定时发送时间戳信号；

以及，第一时间戳接收模块，用于接收远端发射机返回的时间戳；

以及，时延计算模块，用于根据中心传输控制模块发送到接收时间戳信号所经历的时间N，计算各远端发射机的时延t_n，其计算公式为t_n＝N/2。

8.根据权利要求5所述的中心发射机，其特征在于，

所述中心传输控制模块进一步包含时延通知单元，用于将所述各远端发射机的时延t_n通知所述各远端发射机。

9.一种应用权利要求1所述方法的实现单频网同步的远端发射机，其特征在于，包含远端传输控制模块，用于获取远端发射机的时延t_n。

10.根据权利要求9所述的远端发射机，其特征在于，

所述远端传输控制模块包含第二时间戳接收模块，用于接收时间戳信号；

以及，第二时间戳发送模块，用于直接将接收到的所述时间戳信号发回中心传输控制模块。

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