CN101227222A - 移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以两种路径通过卫星转发，地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，该地面同步转发系统包括：采样同步装置，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟；载波同步装置，恢复同步的S波段载波信号；时间同步装置，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号。

Description

移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及方法

技术领域

本发明涉及移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发技术，更具体地说，涉及一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及方法。

背景技术

移动多媒体广播系统在30MHz～3000MHz频率范围内，为用户提供大范围覆盖、支持高质量固定或移动接收的多媒体数字视、音频及数据业务广播服务。其中，节目信息可以分两路信号进行传输：1)节目信源由移动多媒体调制器进行OFDM调制后，直接通过卫星S波段广播信道向用户提供大面积广播覆盖。2)节目信源同时通过数据分配网络向各个地面转发器进行节目分发，并由地面转发器重新进行OFDM调制后，在特定的同步条件下，在S波段上进行广播，对卫星S波段直接广播信号进行补充覆盖。

由于我国幅员辽阔、卫星信号到达各地的传输延迟相差很大(例如卫星信号到达北京和上海将具有相差毫秒级的传输延迟)，这种延迟将严重影响整个移动多媒体广播系统的性能，因此，如何克服传输延迟，做到传输同步是一个十分受到关注的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统，能将多媒体广播卫星分发系统发射的信道同步地进行转发。

根据本发明的一方面，提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机，使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，所述QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，该地面同步转发系统包括：

采样同步装置，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中所述采样同步装置利用长度为L＜L1的部分相关以及2D个同步相关获得精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

载波同步装置，利用由采样同步装置恢复的采样时钟作为基准时钟，通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号；

时间同步装置，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。

根据一实施例，所述采样同步装置包括：天线，接收卫星转发的QPSK信号；下变频器，对接收到的QPSK信号进行下变频；可变速率采样模块，对下变频后信号进行可变速率采样；相关检测模块，对采样后的接收信号进行相关检测，其中，所述相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联；误差检测模块，通过检测较强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差；第一锁相环，根据误差检测模块的输出，反馈到所述可变速率采样模块调整采样的速率。

根据一实施例，所述时间同步装置从采样同步装置获取采样信号，该时间同步装置包括：天线，接收卫星转发的QPSK信号；下变频器，对接收到的QPSK信号进行下变频；相关检测模块，对采样后的接收信号进行相关检测，获取相关峰的位置信息，其中，所述相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联；时间编码信息提取/时钟恢复模块，根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R；QPSK解调模块，对QPSK信号进行解调；时间同步戳检测模块，对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T，延迟模块，确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间；OFDM调制模块，进行周期为T_OFDM的OFDM调制并发射。

根据一实施例，被伪随机序列保护的时间编码信息为256比特。

根据一实施例，所述OFDM调制的符号速率为10M，QPSK调制的符号速率为20M，所述可变速率采样模块的本地振荡频率为40M。

根据一实施例，所述误差检测模块，通过检测相关峰左右两侧的两个次强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差。

根据一实施例，所述采样同步装置和时间同步装置中的相关检测模块包括：长度为L的部分相关电路；2D个并联的同步相关电路，同步接收部分相关电路的输出；选择电路，从2D个同步相关电路中选择最大值，并基于该最大值确定相关峰的位置。

根据一实施例，所述长度为L1的伪随机序列长度为8191，所述部分相关的长度L与预定的误差范围D相关联，L越大，D越小。或者，所述QPSK调制后的信号的同步信息还包括长度为L2的伪随机序列，其中L2＝262143，所述采样同步装置、载波同步装置和时间同步装置基于长度为L2的伪随机序列进行。

根据本发明的另一方面，提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

该地面转发同步方法对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机，使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，所述QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，该地面同步转发方法包括：

采样同步，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中所述采样同步包括：

利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

载波同步，利用由采样同步恢复的采样时钟作为基准时钟，通过恢复同步的S波段载波信号；

时间同步，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1，包括：

利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置；

根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R；

对QPSK信号进行解调；

对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T；

确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间，进行时间为T2的延迟；

进行周期为T_OFDM的OFDM调制并发射。

采用本发明的技术方案，能够根据移动多媒体广播卫星分发系统的发射端发射的信号中的同步信息和时间辍，有效、精确地恢复出同步时钟、同步载波以及同步时间，实现采样同步、载波同步和发射时间的同步，保证用户接收机能在同一时刻接收到属于同一时刻的数据。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是用于实现本发明的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统及同步方法的移动多媒体广播卫星分发系统的结构图；

图2是根据本发明的一实施例的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统的结构图；

图3是根据本发明的一实施例的采样同步装置的结构图；

图4a是图3所示的采样同步装置中部分相关电路的电路结构图；

图4b是图3所示的采样同步装置中同步相关单元的电路结构图；

图5是根据本发明的一实施例所获取的相关峰的示意图；

图6是图3所示的采样同步装置中锁相环的电路结构图；

图7是根据本发明的一实施例的时间同步装置的结构图；

图8是根据本发明的一实施例的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案。

移动多媒体广播数据分发系统

在数据分配网络采用卫星传输方式时，移动多媒体广播数据分发系统结构如图1所示，图1所示的多媒体广播数据分发系统100可以实现本发明的移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步方法。

移动多媒体调制器102将经过信道编码的数据进行OFDM调制，通过变频放大后由Ku波段直接发送给同步卫星104，再由卫星将OFDM信号转发到S波段后对地面进行大面积广播覆盖，该卫星信号由地面用户接收机108接收。参考图1所示的，该移动多媒体调制器102包括：Stimi信道编码装置120，进行信道编码；OFDM激励器122，用于对经过信道编码的数据进行OFDM调制；第一Ku波段变频放大器124，将经OFDM调制的信号通过变频放大后由Ku波段直接发送给同步卫星104。

继续参考图1，经信道编码后的数据同步传送到TDM激励器126，经过数据封装格式转换和QPSK调制(严格遵循GS/T 17700标准)并插入时间同步信息后，由第二Ku波段变频放大器128变频到Ku波段发送给同步卫星104。卫星104直接以Ku波段将该TDM调制信号发送给地面转发器106。地面转发器106将接收到的TDM调制信号进行解调，并重新进行OFDM调制，在特定的同步条件下，在S波段上进行广播，对卫星直接S波段广播信号进行补充覆盖。地面用户接收机108接收由地面转发器106转发的信号作为对于卫星104发送的S波段信号的补充。

在图1的移动多媒体调制器102的OFDM激励器122中，加入了一个延迟模块122b。此模块的加入将保证相同时刻的业务信源信息分别调制成OFDM信号和QPSK信号后，在空间发送时刻上满足一个固定的时间延迟T1，这个延迟T1将被地面转发器用以卫星S波段广播信号和转发器S波段广播信号之间的信号同步。

移动多媒体广播卫星分发数据封装及同步信息插入

参考同样由本申请的申请人提交的中国专利申请号为“200610148385.1”，申请日为：“2006年12月30日”，题为“移动多煤体广播卫星分发数据封装及同步方法”的专利申请。

需要补充说明的是，在移动多媒体广播系统中，根据上述方案进行数据封装及同步信息插入，符号数据帧经过码率复用、信道编码、交织后，调制成QPSK信号。QPSK信号的符号速率为20M。分别在QPSK信号I、Q两路上以20M的速率循环叠加周期长度为8191和262143的伪随机序列(PN1和PN2序列)。其中I路上叠加的PN1信号以扩频保护的形式携带256bit时间编码信息(每个周期长度的PN1序列扩频保护1bit时间编码信息)。根据编码信息中的定义，PN1和PN2序列可以不同的绝对秒时钟(1秒～64秒)进行复位，并且在编码信息中对复位后的第一个PN1序列进行标识。

移动多媒体广播系统中携带的同步时间戳、PN信号以及其扩频保护的时间编码信息，是地面转发器进行系统同步的关键条件。

移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统

本发明提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统，其中，根据上面的描述，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：

调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及

进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；

其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：

对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；

对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，参考图2所示，该地面同步转发系统200包括：

采样同步装置202，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中采样同步装置202利用长度为L＜L1的部分相关以及2D个同步相关获得精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

载波同步装置204，利用由采样同步装置202恢复的采样时钟作为基准时钟，通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号；

时间同步装置206，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。

采样同步装置

参考图3所示，本发明的一实施例的采样同步装置202包括：

天线220，接收卫星转发的QPSK信号。

下变频器222，对接收到的QPSK信号进行下变频。

可变速率采样模块224，对下变频后信号进行可变速率采样；该可变速率采样模块的本地振荡频率为40M。

相关检测模块226，对采样后的接收信号进行相关检测，其中，相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联。参考图4a和图4b，该相关检测模块226包括：长度为L的部分相关电路226a(如图4a所示)；2D个并联的同步相关电路226b(如图4b)所示，同步接收部分相关电路的输出；以及选择电路，从2D个同步相关电路中选择最大值，并基于该最大值确定相关峰的位置。后面会详细描述这些电路结构。如上面所述的，由于分别在QPSK信号I、Q两路上以20M的速率循环叠加周期长度为8191和262143的伪随机序列(PN1和PN2序列)，因此，长度为L1的伪随机序列长度为8191，部分相关的长度L与预定的误差范围D相关联，L越大，D越小。同时，采样同步装置也可以基于长度为L2＝262143的伪随机序列进行。

继续参考图3，该采样同步装置202还包括：

误差检测模块228，通过检测较强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差。根据一实施例，通过检测相关峰左右两侧的两个次强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差，比如图5所示的所获取的相关峰的情况，后面会详细描述。

第一锁相环230，根据误差检测模块228的输出，反馈到可变速率采样模块224调整采样的速率。该第一锁相环230的结构参考图6所示，驱动可变速率采样模块224，对采样频率进行调整，图6中的c1和c2是两个预定的参数。

在移动多媒体广播系统中，卫星TDM-QPSK调制的符号速率是20M，而OFDM调制的符号速率是10M。因此，地面转发转发器需要恢复出准确的20M采样时钟。

如图3所示的采样同步装置，QPSK接收信号经过下变频处理后，由一个可变速率采样模块进行模-数转换。可变速率采样模块可以由压控振荡器(VCXO)+模数转换器(ADC)的形式构成，也可以由自由振荡晶振驱动的模数转换器+数字内插器的形式实现。VCXO的初始频率或自由振荡晶振的频率为40M，是QPSK符号速率的2倍。

相关检测模块将采样后的接收信号和本地生成PN1信号进行相关处理。相关处理可以采用PN1全相关方式计算，但是这样需要8191个寄存器延迟单元和相应的加法器单元，硬件开销较大。因此，本相关检测模块分为两个步骤：同步捕获阶段和同步跟踪阶段。同步捕获阶段的目的是对PN1的位置进行捕获，采用部分相关处理。部分相关依然采用全相关实现结构，只不过相关的长度缩短了。部分相关器如图4a所示，其中L＜8191。

部分相关电路的相关输出峰无法满足精确的定时误差检测。但是部分相关的相关峰却可以大致确定PN1的相对位置(假设误差范围为-D～+D)。在确定了PN1的大概位置后，采用2D个同步相关电路，进行精确相关。单个同步相关电路如图4b所示。

2D个同步相关的输出结果经过一个选择电路选择其中最大的相关峰送给采样钟误差检测模块，用于同步跟踪。此处，误差范围D与部分相关器的长度是相关联的，L越大(越接近8191)，则D的范围越小。

由于PN1是周期性插入的，如果系统中没有采样偏差，那么每隔8191个QPSK符号，最大相关峰都会出现在2D个同步相关器的相同位置，否则意味着系统中存在了采样偏差。可以利用不同PN周期的相关峰位置差来作为采样偏差检测值，驱动锁相环电路。

但是，上面的这种采样偏差检测方法的检测精度较低(当采样偏差较小时，需要很长时间才能检测到位置偏差)。为了能够提供足够精确的同步性能，需要采用下面的检测方法。

由于AD采样工作(40M)在大约2倍QPSK符号速率(20M)上，并且卫星接收信号一般不会受到多径的干扰，因此相关的幅度输出将如图5所示。

P0为最大的相关峰输出幅度，P1和P2分别为P0左右相邻的相关峰幅度。可以采用各个PN相关周期的P1-P2(或P1-P2的变化值)作为采样偏差检测值，驱动锁相环电路。

采样偏差检测值，通过如图6所示的锁相环电路后，驱动VCXO或者数字内插器，对采样频率进行调整。

载波同步装置

载波同步装置204，利用由采样同步装置202恢复的采样时钟作为基准时钟，通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号。

在移动多媒体广播系统中，地面转发器首先对Ku波段卫星分发的QPSK信号进行正确解调。然后将接收到的多媒体广播信源信息重新进行OFDM调制，并上变频到S波段进行补充广播覆盖。因此，地面转发器需要恢复出严格的S波段载波信号。

利用采样同步装置获得的准确的20M时钟用于采样时钟。以20M时钟作为基准时钟，通过锁相环可以获得精确的S波段载波信号。

时间同步装置

参考图7所示，本发明的时间同步装置206包括：

天线260，接收卫星转发的QPSK信号；

下变频器262，对接收到的QPSK信号进行下变频；

相关检测模块264，对采样后的接收信号进行相关检测，其中，相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联。同样参考图4a和图4b，该相关检测模块264包括：长度为L的部分相关电路226a(如图4a所示)；2D个并联的同步相关电路226b(如图4b)所示，同步接收部分相关电路的输出；以及选择电路，从2D个同步相关电路中选择最大值，并基于该最大值确定相关峰的位置。后面会详细描述这些电路结构。如上面所述的，由于分别在QPSK信号I、Q两路上以20M的速率循环叠加周期长度为8191和262143的伪随机序列(PN1和PN2序列)，因此，长度为L1的伪随机序列长度为8191，部分相关的长度L与预定的误差范围D相关联，L越大，D越小。同时，时间同步装置也可以基于长度为L2＝262143的伪随机序列进行。

时间编码信息提取/时钟恢复模块266，根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R。根据一实施例，被伪随机序列保护的时间编码信息为256比特。

QPSK解调模块268，对QPSK信号进行解调。

时间同步戳检测模块270，对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T，参考上面应用的申请文件，该时间同步戳插入在TDM帧的控制字段中。

延迟模块272，确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间。

OFDM调制模块274，进行周期为T_OFDM的OFDM调制，并通过天线276发射。

在移动多媒体广播系统中，地面转发器转发的S波段OFDM信号应该和卫星直接广播的S波段OFDM信号同时到达用户接收机。对于地面转发器设计来说，需要确保转发出去的OFDM信号和接收到的卫星OFDM保持时间同步。

对单个地面转发器来说，卫星转发的Ku波段TDM信号和S波段OFDM信号具有相同的传输路径，因此具有相同的传输延迟TD。在卫星地面站(移动多媒体调制器)，OFDM调制部分加入了一个延迟模块(延迟时间为T1)，因此相同的信源信息从OFDM调制链路发送给卫星的时刻比TDM调制链路晚T1时间。

在地面转发器，只要确保TDM解调-OFDM调制-转发的处理总时间为T1，就可以满足系统的时间同步要求。然而，由于地面转发器实现方法的多样性，很难保证地面转发器的固定延迟。本节提供了一种利用TDM时间同步信息，进行地面转发器自动时间同步的方法。

地面转发器时间同步电路如图7所示。相关检测模块和图3中相同，根据相关峰的极性，可以提取被PN1扩频保护的256bit时间编码信息。PN1根据绝对整数秒时钟(1秒～64秒可调)复位，结合提取出的时间编码信息和相关检测输出，可以准确地确定PN1的复位时刻(整数秒时刻)，从而在地面转发器恢复出整数秒周期内唯一确定的绝对时间T_R。T_R可以标识TDM信号到达地面转发器的绝对时刻。

时间同步戳检测模块对QPSK解调输出的TS流进行检测，当检测到符号数据帧中的时间同步戳时，就可以查出当前时隙的信源数据经过OFDM调制后发射的绝对时间T_T。如果OFDM调制模块的延迟T_OFDM是已知的，并且检测到时间同步戳的时刻所对应绝对时间T_R+T_L，那么延迟模块的延迟时间T₂为：

T₂＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM；

在卫星地面站，移动多媒体调制器确保同步时间戳中携带的OFDM调制转发时刻T_T和相应PN1所标识的绝对时间T_R满足关系：

T_T-T_R＝T_L

因此，经过延迟模块的延迟适配，可以确保转发器转发的总延迟为：

T_L+T2+T_OFDM＝T1。

移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法

本发明还提供一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：

调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及

进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；

其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：

对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；

对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

该地面转发同步方法对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，参考图8所示，该地面同步转发方法800包括：

802.采样同步，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中采样同步包括：

820.利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

822.采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

804.载波同步，利用由采样同步恢复的采样时钟作为基准时钟，通过恢复同步的S波段载波信号；

806.时间同步，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1，包括：

860.利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

862.采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置；

864.根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R；

866.对QPSK信号进行解调；

868.对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T；

870.确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间，进行时间为T2的延迟；

872.进行周期为T_OFDM的OFDM调制并发射。

需要说明的是，本发明的移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法同样适用上面结合移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统所描述的所有细节。

采用本发明的技术方案，能够根据移动多媒体广播卫星分发系统的发射端发射的信号中的同步信息和时间辍，有效、精确地恢复出同步时钟、同步载波以及同步时间，实现采样同步、载波同步和发射时间的同步，保证用户接收机能在同一时刻接收到属于同一时刻的数据。

Claims (10)

1.一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步系统，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：

调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及

进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；

其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：

对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；

对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

其特征在于，该地面转发同步系统对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机，使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，所述QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，该地面同步转发系统包括：

采样同步装置，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中所述采样同步装置利用长度为L＜L1的部分相关以及2D个同步相关获得精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

载波同步装置，利用由采样同步装置恢复的采样时钟作为基准时钟，通过第二锁相环恢复同步的S波段载波信号；

时间同步装置，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1。

2.如权利要求1所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述采样同步装置包括：

天线，接收卫星转发的QPSK信号；

下变频器，对接收到的QPSK信号进行下变频；

可变速率采样模块，对下变频后信号进行可变速率采样；

相关检测模块，对采样后的接收信号进行相关检测，其中，所述相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联；

误差检测模块，通过检测较强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差；

第一锁相环，根据误差检测模块的输出，反馈到所述可变速率采样模块调整采样的速率。

3.如权利要求1所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述时间同步装置从采样同步装置获取采样信号，该时间同步装置包括：

天线，接收卫星转发的QPSK信号；

下变频器，对接收到的QPSK信号进行下变频；

相关检测模块，对采样后的接收信号进行相关检测，获取相关峰的位置信息，其中，所述相关检测包括将采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行同步捕获，获取相关峰的相对位置信息，该同步捕获通过采样后的接收信号与本地生成的长度为L1的伪随机序列进行长度为L的部分相关而实现，其中L＜L1；

根据预定的误差范围D，进行同步跟踪，获取精确的相关峰位置信息，该同步跟踪通过2D个并联的同步相关电路实现，其中，误差范围D与长度L相关联；

时间编码信息提取/时钟恢复模块，根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R；

QPSK解调模块，对QPSK信号进行解调；

时间同步戳检测模块，对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T，

延迟模块，确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间；

OFDM调制模块，进行周期为T_OFDM的OFDM调制并发射。

4.如权利要求3所述的地面转发同步系统，其特征在于，被伪随机序列保护的时间编码信息为256比特。

5.如权利要求4所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述OFDM调制的符号速率为10M，QPSK调制的符号速率为20M，所述可变速率采样模块的本地振荡频率为40M。

6.如权利要求5所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述误差检测模块，通过检测相关峰左右两侧的两个次强的相关峰之间的幅度之差，确定采样偏差。

7.如权利要求6所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述采样同步装置和时间同步装置中的相关检测模块包括：

长度为L的部分相关电路；

2D个并联的同步相关电路，同步接收部分相关电路的输出；

选择电路，从2D个同步相关电路中选择最大值，并基于该最大值确定相关峰的位置。

8.如权利要求7所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述长度为L1的伪随机序列长度为8191，所述部分相关的长度L与预定的误差范围D相关联，L越大，D越小。

9.如权利要求7所述的地面转发同步系统，其特征在于，所述QPSK调制后的信号的同步信息还包括长度为L2的伪随机序列，其中L2＝262143，所述采样同步装置、载波同步装置和时间同步装置基于长度为L2的伪随机序列进行。

10.一种移动多媒体广播卫星分发系统的地面转发同步方法，其中，该移动多媒体广播卫星分发系统的发射端将同一时刻的数据以如下两种方式处理后向卫星发射：

调制成TDM帧后再进行QPSK调制，之后发射给卫星；以及

进行OFDM调制，加上一预定延迟T1后发射给卫星；

其中QPSK调制和OFDM调制后的信号具有不同的符号速率；

卫星将收到的信号以如下的方式转发给用户接收机：

对于收到的OFDM调制后的信号，直接通过卫星转发给用户接收机；

对于收到的QPSK调制后的信号，通过地面转发同步系统转发给用户接收机；

其特征在于，该地面转发同步方法对QPSK调制后的信号进行采样同步、载波同步和时间同步处理，重新进行OFDM调制后转发给所述用户接收机，使得所述用户接收机能在同一时刻接收到应当属于同一时刻的数据，其中，所述QPSK调制后的信号中包括至少由长度为L1的伪随机序列构成的同步信息，以及时间同步戳，该地面同步转发方法包括：

采样同步，从QPSK调制后的信号中恢复采样时钟，其中所述采样同步包括：

利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置，其中D为预定的误差范围；

载波同步，利用由采样同步恢复的采样时钟作为基准时钟，通过恢复同步的S波段载波信号；

时间同步，将QPSK信号解调，延迟后进行OFDM调制，之后将OFDM调制信号转发给用户接收机，使得用户接收机能在同一时刻收到来自卫星转发的，以及由地面转发应当属于同一时刻的OFDM调制信号，即使得QPSK信号在地面转发系统中的总延时等于T1，包括：

利用长度为L＜L1的部分相关进行同步捕获，获取相关峰的相对位置；

采用2D个同步相关进行同步跟踪，获取精确的相关峰的位置；

根据相关峰的极性和位置，提取被伪随机序列保护的时间编码信息，结合QPSK信号中伪随机序列的复位信息，确定伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R；

对QPSK信号进行解调；

对进行QPSK信号解调后的TS流进行检测，当检测到时间同步戳时，确定该数据经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T；

确定延迟的时间T2＝T_T-(T_R+T_L)-T_OFDM，其中T_L是伪随机序列复位周期内的绝对时间T_R的确定时间和经OFDM调制后应被发射的绝对时间T_T的确定时间之间的差，T_OFDM是OFDM调制模块进行OFDM调制的时间，进行时间为T2的延迟；

进行周期为T_OFDM的OFDM调制并发射。

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