CN111865459B - 一种下行保持时间同步装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种下行时间同步装置，用于专用回传信道用户端与接收机之间保持时间同步，包括接收机和专用回传信道用户端，所述接收机，用于接收信号并解调出信号中的时间戳信息，将所述时间戳信息与控制信号、时钟信号一起发送给专用回传信道用户端；所述专用回传信道用户端，根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息，完成时间同步。采用了本发明的技术方案，能够保证ATSC3.0标准中的专用回传信道用户端获得时间同步信息从而完成与接收机的同步。

Description

一种下行保持时间同步装置及方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信领域、数字广播电视一种下行保持时间同步装置及方法。
背景技术
ATSC3.0(Advanced Television Systems Committee，美国高级电视业务顾问委员会)的DRC标准(Dedicated Return Channel for ATSC 3.0，以下简称DRC标准)中指出，DRC(Dedicated Return Channel，专用回传信道)用户端需要得到时间同步信息才能正确工作。时间同步信息为ATSC3.0下行标准所描述帧结构中的时间戳信息。现有技术和DRC标准中并未给出ATSC3.0下行标准接收机(以下简称ATSC接收机)与DRC用户端如何完成时间戳信息交互。本专利给出时间戳信息交互的实现方案。本专利关于时间戳信息的获取，DRC用户端、ATSC接收机保持时间同步，提出一套行之有效的下行保持时间同步装置及方法。
发明内容
本发明提供一种下行保持时间同步装置及方法，从而解决DRC用户端如何获取时间戳信息，与ATSC接收机保持时间同步的问题。
依据上述目的，实施本发明的一种下行保持时间同步装置，其特征在于，
包括专用回传信道用户端和接收机，用于专用回传信道用户端与接收机保持时间同步；
所述接收机，用于接收信号并解调出信号中的时间戳信息，将所述时间戳信息与控制信号、时钟信号一起发送给专用回传信道用户端；
所述专用回传信道用户端，根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息，完成时间同步。
可选的，所述接收机接收的信号为数据帧，所述数据帧中包含有前导符号，所述前导符号包括第一前导符号和第二前导符号，所述第一前导符号用于定位帧头，所述第二前导符号包含时间戳信息。
可选的，所述时间戳信息包括62个信号数据，时钟信号包括1个信号数据，控制信号包括1个信号数据。
可选的，所述接收机与专用回传信道用户端间设有用于传输时间戳信息、控制信号、时钟信号的信号线；所述信号线有64根或3根，其中1根用于传输时钟信号，1根用于传输控制信号，剩余的62根或1根用于传输时间戳信息。
依据上述目的，实施本发明的一种下行保持时间同步的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对接收到的信号进行解调，获取信号中包含的时间戳信息；
将所述时间戳信息与控制信号、时钟信号一起发送给专用回传信道用户端；
根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息并进行存储，完成时间同步。
可选的，接收到的所述信号为数据帧，所述数据帧中包含有前导符号，所述前导符号包括第一前导符号和第二前导符号，所述第一前导符号用于定位帧头，所述第二前导符号包含时间戳信息。
可选的，所述时间戳信息包括62个信号数据，时钟信号包括1个信号数据，控制信号包括1个信号数据。
可选的，采用信号线对时间戳信息、控制信号、时钟信号进行传输；所述信号线有64根或3根，其中1根用于传输时钟信号，1根用于传输控制信号，剩余的62根或1根用于传输时间戳信息。
可选的，所述时钟信号为方形波，当所述信号线为64根时，所述控制信号为高有效控制信号，所述时钟信号的上升沿或下降沿在控制信号和时间戳信息持续时间的正中间；当所述信号线为3根时，所述控制信号为低有效控制信号。
可选的，当所述信号线为64根时，选择时钟周期为上升沿、控制信号的数据为1时的时间戳信息为时刻信息；
当所述信号线为3根时，选择时钟周期为上升沿、控制信号的数据为0时的时间戳信息为时刻信息。
可选的，将时间戳信息中的时刻信息减去固定时延得到本地时刻，从而完成时间同步；
所述固定延时为输出时间戳信息的时刻与输出第一前导符号的起始时刻之间的差值。
采用了本发明的技术方案，针对现有技术的不足，下行保持时间同步装置的方法能够保证DRC用户端与ATSC接收机的时间同步。
附图说明
图1是：ATSC3.0数据帧的结构图；
图2是：时间戳传输的结构图；
图3是：时间戳并行传输的结构图；
图4是：时间戳并行传输的时序图；
图5是：时间戳串行传输的结构图；
图6是：时间戳串行传输的时序图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
本发明给出了一种ATSC接收机与DRC(Dedicated Return Channel，专用回传信道)用户端(即DRC设备)之间交互时间戳信息，从而达到同步的方法，以及对应的硬件实现方法。
L1D_time时间戳信息位于ATSC3.0下行标准的帧信号中。如图1所示，给出了符合ATSC3.0下行标准的帧结构。帧包括bootstrap，preamble，subframes。Bootstrap序列(第一前导符号)用于定位帧头，preamble序列(第二前导符号)包含L1D_time等一系列信息，subframes包含帧所需要传输的数据。其中，ATSC3.0下行标准规定，preamble中可以包含L1D_time有关的信号。具体为L1D_time_sec[31:0],L1D_time_msec[9:0],L1D_time_usec[9:0],L1D_time_nsec[9:0]共62位信号。该62位信号表示了该帧所发送时刻的时间戳。发送时刻指bootstrap的起始时刻。
值得注意的是，L1D_time为可选项，即preamble中可以不包含L1D_time相关数据。若要使用DRC，则发射机必须开启L1D_time选项。接收机在收到L1D_time信息后，必须要将其传输给DRC。
ATSC3.0接收机在正确解调preamble信号，得到L1D_time后，需要将其输出给DRC设备。本发明实施例所描述的同步方法要求，输出L1D_time的时刻，与该帧bootstrap的起始时刻之间的时间差为定值。即，接收机处理每一帧preamble信息，输出L1D_time所消耗的时间相同。
如图2所示为本发明实施例中实现时间戳传输的结构图，其中，ATSC3.0接收机指符合ATSC3.0下行标准的接收机，DRC设备指符合ATSC3.0DRC标准的设备。L1D_time为本发明所需要传输的时间戳信息，该信息由ATSC3.0接收机发出，并由DRC设备接收。Clk与Control信号为时钟与协议控制信号，均由ATSC接收机产生，用于辅助L1D_time时间戳信号被正确接收。其中，Clk为占空比50％的时钟信号，频率不做约束；Control信号具体为下文的valid信号和CS信号，valid信号为高有效，CS信号为低有效。
本实施例给出了两种输出L1D_time的具体方法以及对应的Control信号与时序图。
如图3所示，给出了一种并行传输L1D_time的方法，控制信号为一根valid。实施该方法，包括控制信号与时钟信号与62位信息，ATSC接收机与DRC设备之间需要64根信号线。Valid与L1D_time信号属于clk时钟域，即valid与L1D_time持续长度为clk的一个周期，且其寄存器的驱动时钟为clk。为使设计更加可靠，尽量保证clk的上升沿或下降沿在valid和L1D_time持续时间的正中间。
如图4所示，给出了并行传输L1D_time的时序图。在clk上升沿时，DRC将同时抓取valid与L1D_time信号，当valid信号为1时，认为L1D_time信号为有效信号。此时DRC保存下有效的L1D_time信号。使用该方法仅需要1个时钟周期即可完成L1D_time信号传输。
如图5所示，给出了一种串行传输L1D_time的方法。该方法仅需3根ATSC接收机与DRC设备之间的连线，图5中为L1D_time_data,clk,CS(Chip Select片选信号)。该方法将L1D_time时间戳信号拆成62个bit，每个时钟仅仅传输1bit数据，花需要62个周期传完整个L1D_time。CS信号用于表征数据的有效性。这里选用低有效。CS由高到低的时刻为发送L1D_time的时刻。
如图6所示，给出了串行传输L1D_time信号的时序图。在某一时刻，CS从高到低变化，表示L1D_time开始传输。在clk上升沿时，DRC同时查看CS与L1D_time_data信号，若CS为0，则接收并储存L1D_time_data信号。整个接收过程需要62个时钟周期。完成传输后，CS由低变高。DRC将接收到的62位L1D_time_data信号合并成L1D_time信号。
DRC设备接收到L1D_time信号后，完成与ATSC3.0接收机的同步。同步方法为，将L1D_time减去图2中所述固定时延为本地时刻，并使用本地时钟计数。
对于现有技术，ATSC3.0的DRC标准中指出，DRC用户端需要得到时间同步信息才能正确工作，但是并未规定ATSC3.0下行标准接收机与DRC用户端如何完成时间戳信息交互。本发明根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息，从而做到DRC用户端与ATSC接收机保持时间同步。
所属领域的技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (11)

1.一种下行时间同步装置，其特征在于，
包括接收机和专用回传信道用户端，用于专用回传信道用户端与接收机保持时间同步；
所述接收机，用于接收信号并解调出信号中的时间戳信息，将所述时间戳信息与生成的控制信号、时钟信号一起发送给专用回传信道用户端；
所述专用回传信道用户端，根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息，完成时间同步；
所述控制信号为高有效控制信号或低有效控制信号；
所述时钟信号与所述控制信号为时钟与协议控制信号，均由所述接收机产生，用于辅助时间戳信息被正确接收。
2.如权利要求1所述的下行时间同步装置，其特征在于，
所述接收机接收的信号为数据帧，所述数据帧中包含有前导符号，所述前导符号包括第一前导符号和第二前导符号，所述第一前导符号用于定位帧头，所述第二前导符号包含时间戳信息。
3.如权利要求2所述的下行时间同步装置，其特征在于，
所述时间戳信息包括62个信号数据，时钟信号包括1个信号数据，控制信号包括1个信号数据。
4.如权利要求3所述的下行时间同步装置，其特征在于，
所述接收机与专用回传信道用户端间设有用于传输时间戳信息、控制信号、时钟信号的信号线；所述信号线有64根或3根，其中1根用于传输时钟信号，1根用于传输控制信号，剩余的62根或1根用于传输时间戳信息。
5.一种下行保持时间同步的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对接收到的信号进行解调，获取信号中包含的时间戳信息；
将所述时间戳信息与控制信号、时钟信号一起发送给专用回传信道用户端；
根据时钟信号的时钟周期和控制信号的数值，获取时间戳信息中的时刻信息并进行存储，完成时间同步；
所述控制信号为高有效控制信号或低有效控制信号；
所述时钟信号与所述控制信号为时钟与协议控制信号，均由所述接收机产生，用于辅助时间戳信息被正确接收。
6.如权利要求5所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
接收到的所述信号为数据帧，所述数据帧中包含有前导符号，所述前导符号包括第一前导符号和第二前导符号，所述第一前导符号用于定位帧头，所述第二前导符号包含时间戳信息。
7.如权利要求6所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
所述时间戳信息包括62个信号数据，时钟信号包括1个信号数据，控制信号包括1个信号数据。
8.如权利要求7所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
采用信号线对时间戳信息、控制信号、时钟信号进行传输；所述信号线有64根或3根，其中1根用于传输时钟信号，1根用于传输控制信号，剩余的62根或1根用于传输时间戳信息。
9.如权利要求8所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
所述时钟信号为方形波，当所述信号线为64根时，所述控制信号为高有效控制信号，所述时钟信号的上升沿或下降沿在控制信号和时间戳信息持续时间的正中间；当所述信号线为3根时，所述控制信号为低有效控制信号。
10.如权利要求9所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
当所述信号线为64根时，选择时钟周期为上升沿、控制信号的数据为1时的时间戳信息为时刻信息；
当所述信号线为3根时，选择时钟周期为上升沿、控制信号的数据为0时的时间戳信息为时刻信息。
11.如权利要求10所述下行保持时间同步的方法，其特征在于，
将时间戳信息中的时刻信息减去固定时延得到本地时刻，从而完成时间同步；
所述固定时延 为输出时间戳信息的时刻与输出第一前导符号的起始时刻之间的差值。
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