CN109217964B - 一种已调波数字化传输的同步广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种已调波数字化传输的同步广播方法，包括：从至少两个基站点获取已调制调频信号，将已调制调频信号进行数字化处理，获得数字射频信号；将数字射频信号加入同步时钟，计算出各个基站点的时间延时，确定出基站点之间的交叠覆盖区域，基于交叠覆盖区域和所述时间延时，接收数字射频信号。本发明实施例成功实现了已调波数字信号的精准同步。

Description

一种已调波数字化传输的同步广播方法

技术领域

本发明实施例涉及无线电传输技术领域，尤其涉及一种已调波数字化传输的同步广播方法。

背景技术

利用无线电波传输信息，覆盖范围大，成本低，是信息传播的首选方法。特别是数字化以后，其优势更加明显。随着广播电视业务的迅猛发展，广播电视频道资源供需矛盾日益突出，如何解决频道资源相对短缺问题，有效合理地开发利用无线电频率资源，从而满足广播电视日益增长的需求，已成为我国广播电视频率管理面临的主要课题。

然而，无线电频率资源有限，信息传播量的增长却在大爆炸，如何在有限的可用的频段内传播更多的量，一种解决方法是重复使用这些可用的频段。重复使用同一频段在实际应用中带来的不只是覆盖范围的扩大，同样产生了相互干扰，减小了有效传播，广电DTMB(地面数字电视广播)、CDR(数字音频广播)各个广播电视发射台之间也严重存在这种现象。

可见，有效缓解频率资源短缺的现状，有效解决同频无线电视信号相互干扰的问题，是当前无线电传输技术领域的研发重点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题和缺陷，本发明实施例中提供一种已调波数字化传输的同步广播方法，以实现已调波数字信号的精准同步。

为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明实施例提供一种已调波数字化传输的同步广播方法，包括：

从至少两个基站点获取已调制调频信号；

将所述已调制调频信号进行数字化处理，获得数字射频信号；

将所述数字射频信号加入同步时钟，计算出各个基站点的时间延时；

确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域；

基于所述交叠覆盖区域和所述时间延时，接收所述数字射频信号。

可选地，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出场强差在指定的保护场强范围内的电磁波相干区。

可选地，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出两个所述基站之间的等时延区和等场强区；

基于所述等时延区和等场强区，确定出等时延区和所述等场强区相重合的区域，作为所述交叠覆盖区域。

可选地，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出两个所述基站在同一时间，接收同一载频的所述数字射频信号时，两个所述基站之间的同步相干区的最长距离，小于等于所述两个基站之间跨距的17％。

可选地，还包括：

基于所述交叠覆盖区域，在同一时间，接收同一载频的所述数字射频信号。

可选地，所述将所述数字射频信号加入同步时钟，包括：

确定出所述数字射频信号的信号周期；

根据所述信号周期，确定出该信号的指定相位差；

根据所述指定相位差，对应加入同步时钟。

可选地，根据所述指定相位差，对应加入同步时钟，包括：

确定出指定相位差内包含的至少一个相位角；

确定出指定相位差内包含的脉冲序列；

依照所述脉冲序列，为每个脉冲信号依次对应加入一个时间戳。

可选地，所述数字射频信号包括射频数字化包帧结构。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种已调波数字化传输的同步广播方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的一种已调波数字化传输的同步广播方法的相干区示意图。

具体实施方式

无线电频率资源是军队、民航、移动通讯、广播电视、电力通讯、水利、森林等等各行业相继争夺的资源。本发明的发明人认为，若想有效利用频率资源，可以考虑提高无线电频率的重复利用率。然而在有限的频率资源状况下，电视发射台还要避免同频、邻频、镜像、本振和中频差拍等干扰。特别是同频无线电视信号相互干扰的问题。那么，从解决同频干扰问题入手，实现同一节目同一频道较大地域的同频传输和覆盖就可以有效解决频率资源短缺的现状。

本发明的发明人基于多年的无线电传输领域的技术经验，认为若想有效利用频率资源，可以考虑提高无线电频率的重复利用率。从这一思路延展，发明人研究开发了基于射频数字同步技术RFDS(Radio Frequency Digital Synchronization，射频数字同步)的一种已调波数字化传输的同步广播方法，该方法将已调波高频取样数字化后加入同步时钟，自动计算各基站点时延，实现精准同步，使基站交叉覆盖场相干区较小。该方法可有效抗干扰，通过实现微波信号的精准同步传输，提高无线广播电视频率的使用效率，进而获得节约频率资源的良好技术效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

术语解释：射频数字同步技术(Radio Frequency Digital Synchronization，简称RFDS)是将已调波高频取样数字化后加入同步时钟，传输到广播电视多个发射台站，各发射台站自动计算时延，进行时延调整，实现精准同步，有效减少交叉覆盖场的相干区。RFDS技术能大幅度提高有效场强覆盖区，提高频率使用效率，节约频率资源，提高覆盖质量。

图1是本发明实施例提供的一种已调波数字化传输的同步广播方法的流程示意图。

结合图1可知，本发明实施提供的一种已调波数字化传输的同步广播方法，主要包括如下几个步骤：

S101，从至少两个基站点获取已调制调频信号。

模拟调频同步广播方式的特点是“同调制”、时基系统内置与传输系统，便于维护使用。其缺点是信号传输过程为模拟传输，且经过多次变频处理，信号损伤大、会影响立体声调频信号的信噪比和分离度等指标。本发明实施例要解决的问题就是信源“克隆”，把高频已调波传输到各个发射台做到同频、同相。因此本发明实施例提供同步传输方法信号从从至少两个基站点获取已调制调频信号之后，对信号做进一步处理，保障其传输的稳定性和可量化。

S102，获取已调制调频信号之后，将已调制调频信号进行数字化处理，获得数字射频信号。

以音频信号为例，获取已调制调频信号之后，先经过数字延时器(抽样量化后变换成数字信号，再缓冲输出，实现信号延时，再反变换的模拟IF调频信号)，再进行送入激励器。说明一下，Infrared Frequency，指红外频率。从中心站到各个发射台站的传输路径不同，可以造成到达各台站已调制调频信号的时延差，通过调整发射台的数字延时器，可以使各台站实现同步播出。如果相邻两个发射台播出功率不同，造成相关区不在两个台站的中间区域，也可以调整数字延时器的时延参数，使两个台站到达相关区的信号延时满足标准的要求。其延时设置一般以信号路径距中心站最远的台站为参考基础，其它台站在相应调整时延参数，保证整个调频同步广播系统的“同相”。

调制是传输前完成的工作，传送的是已调制信号，在微波传输过程中，不进行解调处理，只是进行信号变频，到达各发射台的信号的调制度不会发生变化，其信号传输方式保证了“同调制”。

S103，将数字射频信号加入同步时钟，计算出各个基站点的时间延时。

该步骤中的将数字射频信号加入同步时钟，包括：确定出数字射频信号的信号周期，根据信号周期，确定出该信号的指定相位差，根据指定相位差，对应加入同步时钟。

其中，根据指定相位差，对应加入同步时钟，包括：确定出指定相位差内包含的至少一个相位角，确定出指定相位差内包含的脉冲序列，依照脉冲序列，为每个脉冲信号依次对应加入一个时间戳。

S104，确定出基站点之间的交叠覆盖区域。

两个同步广播的调频发射台在交叠覆盖区(即场强差在保护场强范围内的电磁波相干区)所产生的干涉现象跟多径干涉没有本质的区别。但是会因为场强更加接近而使驻波的峰谷电平差更加显著，甚至会出现很窄的谷电平接近零的区域。当谷点电平低于接收机门限电平时，会出现严重的噪声和因两个载波的相位抖动而产生的“呼噜”声。在相干区，这样的谷点呈现半波长间隔的空间分布。这种相干波的驻波效应是基本的物理现象，象多径干涉效应一样是不可能消除的。如果不采用同步技术，在整个相干区内，即使场强很高也会因时延差、频偏差、调制度差导致严重失真而无法保证接收质量。

采用同步技术的目的是保证相干区内场强高于接收门限的地方接收质量都能达到标准认可的水平，而改善驻波影响的唯一方法是保证最低可用场强，使大部分驻波谷点的场强高于接收门限。

其中，确定出基站点之间的交叠覆盖区域，包括：确定出场强差在指定的保护场强范围内的电磁波相干区。

也可以理解为确定出两个基站之间的等时延区和等场强区。基于等时延区和等场强区，确定出等时延区和等场强区相重合的区域，作为交叠覆盖区域。

在有关相干区的确立问题上，本发明的发明人对10个典型同频电磁波干扰场强区的上万个数据采集点的数据采集汇总，经过计算和分析，建立了计算机仿真系统。利用该仿真系统，实际数据验证了相干区内的干扰度最小。

下面是利用该仿真系统获得的主要参数指标。

载波同步场强计算方法：

公式中ω_c是载波频率；θ_c是载波相位；IF是中频已调波；t是时间常数。

运用算法可以较快解决实验产生数据的分析。

准载波同步的分析方法：

接收端收到的信号(Rfout)经过低通滤波器后其输出仅剩余中频分量：

比较准载波同步跟载波同步两种情况，我们发现通过本振信号的发射与接收提取的方法来实现的完全载波同步方法能够较好的消除由于相位噪声而产生的信号失真，相比较于传统的准载波同步方法具有更好的信号传输效果，是重大的进步。

同频在服务区中电磁波叠加分析方法：

采用的是载波同步的方式，利用上述公式可以得到用户接收信号输出结果为：

相干区的设置和调节受实际条件的限制比较多。台站位置的选择与设计、地形的影响、覆盖目标的范围等因素会对同步覆盖区的场型产生影响。可以通过调整天线的方向性、发射机输出功率、数字延时器的时延，根据我们的需要，将相干区调整到无人区或人口密度低的地区。并尽可能减小相干区的面积。

当如果基站的载频与其它不相同，即各自有独立的调制器，那信号叠加的情况会更复杂，可利用上述方法优化站点。

图2图本发明实施例的一种已调波数字化传输的同步广播方法的相干区示意图。图2示出了同步的相干区，在两个同节目、同功率发射台使用同一频率工作情况下，仅仅同频时，两台中间场强差在一定范围内将由于干扰而不能正常收听，这个范围约占两台跨距的37％；锁相同频后，这个场强差便会改善为6dB，即干扰范围下降到约占两台跨距的17％。采用时间延时技术，经时延调整使相干区内已调波同相，并保证调制度相同以后，即等时延区跟等场强区重合，则可以使相干区内的失真最小。

确定出基站点之间的交叠覆盖区域，包括：确定出两个基站在同一时间，接收同一载频的数字射频信号时，两个基站之间的同步相干区的最长距离，小于等于两个基站之间跨距的17％。

S105，基于交叠覆盖区域和时间延时，接收数字射频信号。

基于交叠覆盖区域，在同一时间，接收同一载频的数字射频信号。这里的数字射频信号包括射频数字化包帧结构。需要说明的是，本发明实施例的时间戳是在数字信号基础上，以脉冲为基准量衡量加入的，即一个脉冲，对应加进一个时间戳。成功实现了将时钟精准地附加到每个包帧上。此种方式和效果是以模拟信号为基础加入时间戳不可能达到的精准程度。本发明实施例实现了将各种载波采样后的数据量化以及数据包帧结构优化。此外，本发明实施例还具有一下技术优势：

实现了微波传输信道的时钟同步处理精准的技术目的，解决了广播电视节目无线覆盖中的精准同步的技术问题。

提供了射频已调波数字化的数据优化的方法，实践证明多点发射台的覆盖相干区的同步覆盖效果良好。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，包括：

从至少两个基站点获取已调制调频信号；

将所述已调制调频信号进行数字化处理，获得数字射频信号；

将所述数字射频信号加入同步时钟，计算出各个基站点的时间延时；

确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域；

基于所述交叠覆盖区域和所述时间延时，接收所述数字射频信号；

其中，将所述已调制调频信号进行数字化处理，获得数字射频信号，具体步骤如下：获取已调制调频信号之后，先经过数字延时器，再送入激励器；

其中，所述将所述数字射频信号加入同步时钟，包括：确定出所述数字射频信号的信号周期；根据所述信号周期，确定出该信号的指定相位差；根据所述指定相位差，对应加入同步时钟；

其中，根据所述指定相位差，对应加入同步时钟，包括：确定出指定相位差内包含的至少一个相位角；确定出指定相位差内包含的脉冲序列；依照所述脉冲序列，为每个脉冲信号依次对应加入一个时间戳。

2.根据权利要求1所述的已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出场强差在指定的保护场强范围内的电磁波相干区。

3.根据权利要求1或2所述的已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出两个所述基站点之间的等时延区和等场强区；

基于所述等时延区和等场强区，确定出等时延区和所述等场强区相重合的区域，作为所述交叠覆盖区域。

4.根据权利要求1或2所述的已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，所述确定出所述基站点之间的交叠覆盖区域，包括：

确定出两个所述基站点在同一时间，接收同一载频的所述数字射频信号时，两个所述基站点之间的同步相干区的最长距离小于等于两个所述基站点之间跨距的17%。

5.根据权利要求1所述的已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，还包括：

基于所述交叠覆盖区域，在同一时间，接收同一载频的所述数字射频信号。

6.根据权利要求1所述的已调波数字化传输的同步广播方法，其特征在于，所述数字射频信号包括射频数字化包帧结构。