KR101336841B1

KR101336841B1 - 공통-파 네트워크의 고주파 송신기의 동기화 장치

Info

Publication number: KR101336841B1
Application number: KR1020087022403A
Authority: KR
Inventors: 코르넬리우스 하이네만; 볼프강 봄
Original assignee: 로오데운트쉬바르츠게엠베하운트콤파니카게
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2013-12-04
Also published as: ES2368514T3; JP4709924B2; US8605848B2; US20090252266A1; JP2009532960A; WO2007115626A1; EP2002580A1; BRPI0709904B1; KR20080107413A; DE102006015393A1; EP2002580B1; BRPI0709904A2

Abstract

본 발명에 따르면, 디지털 데이터 스트림(TS)은 주기적 데이터 프레임의 형태로 자국(Z)에서 처음으로 발생되고 ATSC 표준에 따라 동작하고 동일 개별 주파수 상에 동일 데이터를 송신하는 개별 송신기(S1에서 SX)에서 디지털 데이터 스트림의 송신시간을 동기화하기 위해 동기화된 네트워크의 개별 고주파수 송신기(S1에서 SX)로 인가된다. 이때 설정 송신 시간은 자국(Z)에서의 데이터 프레임으로 삽입되는 동기 시간 스탬프 및 자국(Z) 및 송신기(S1에서 SX) 모두에 사용되는 시간 기준으로부터 송신기(S1에서 SX)에서 계산되고, 송신기(S1에서 SX)의 출력(A)에서의 데이터 프레임의 송신은 송신기(S1에서 SX))에 발생되는 시스템 클록(7)에 의해 결정된다. 또한, 각각의 송신기(S1에서 SX)에서의 설정 송신 시간은 송신기의 출력(A)에서의 시스템 클록에 의해 결정된 실제 데이터 프레임 송신 시간과 비교되고, 클록 발생기(7)의 클록 주파수는 시스템 클록에 의해 결정된 실제 송신 시간이 계산된 설정 송신 시간과 대응하도록 상기 비교에 따라 제어 회로에 의해 조정된다.

송신기, 데이터 프레임, 동기 시간 스탬프, 자국, 시스템 클록

Description

공통-파 네트워크의 고주파 송신기의 동기화 장치{Arrangement for synchronising the high-frequency transmitters of a common-wave network}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 장치에 관한 것이다.

미국 및 캐나다, 한국 또는 브라질과 같은 다른 나라에 대해, 지상 고주파 송신기를 통한 디지털 비디오 및 오디오 데이터뿐만 아니라 다른 디지털 데이터의 송신은 ATSC(Advanced Television Systems Comittee, 워싱턴) 표준(ATSC 표준 A/53)에 의해 규제된다. 실제로, 이 표준은 다른 주파수에서 각각 송신하는 디지털 텔레비젼 송신기와 관련하여 거의 독점적으로 지금까지 사용되어 왔다. 최근 수년간, 비교적-가깝게 인접한 지상 텔레비젼 송신기의 증가에 대한 요구는, 미국에서 또한, 데이터 송신을 위한 소위 공통-파 네트워크의 도입을 가져왔고, 몇 개의 송신기는 동일 송신 주파수 및 동일 시간에 동일 네트워크 내에 동일 정보를 송신한다. 정확한 주파수 동기화에 이외에, 이는 또한 정확한 시간 동기화를 요구하여, 디지털 데이터 스트림은 네트워크에서의 모든 송신기에 의한 정확한 동기화로 송신된다.

ATSC 표준의 테두리 안에서 이 시간 동기화를 달성하기 위한 다양한 제안은 이미 존재한다. 이들 제안은 송신기로의 연속적 데이터 스트림으로서 송신되는 디 지털 데이터 스트림을 공급하지 못하는 특성을 공유한다; 대신에, 송신되는 디지털 데이터 스트림은 데이터 프레임의 주기적 연속으로 자국(master station)에서 나누어지고, 사실, 예를 들어, GPS(Global Position System)(GPS를 통해 송신된 10 MHz의 기준 주파수와 함께 1 pps 펄스)로부터 유도된, 시간 기준에 의해 제어된다. 이들 데이터 프레임 내에, 소위 동기 시간 스탬프는 데이터 패킷의 주어진 위치에 삽입된다. 이 방식으로 준비된 데이터 프레임은 이때 적당한 분배 네트워크(케이블, 라디오 채널, 위성 채널 등)를 통해 자국으로부터 개별 고주파수 송신기로 송신된다. 개별 송신기에서, 이들 데이터 프레임은 지연 소자를 가진 단일-처리 유닛에 공급되고, 이들은 ATSC 표준에 따라 부호화되고 변조된다.

또한, 데이터 프레임이 개별 송신기의 출력에서 송신되는, 표준에 따라 결정된 설정 송신 시간은, 사실, 동일 시간 기준과 관련하여 데이터 프레임에 삽입된 동기 시간 스탬프로부터 송신기 내에서 계산되고, 또한 말하자면, 예를 들어, 다시 한번, GPS 시스템의 1 pps 펄스와 관련하여 자국에 사용되었다. 이 방식으로 계산된 설정 송신 시간은 지연 장치 내에서 데이터 프레임의 필요한 지연을 결정한다. 지연 장치에서 지연된 데이터 프레임은 결국 송신기에 제공된 자유-진동하는 클록 발생기에 의해 공급된 시스템 클록과 함께 송신되고, 예를 들어, 다시 한번, 송신기의 출력으로, GPS의 10 MHz 기준 주파수를 통해 동기화되고, 이들은 결국 안테나를 통해 송신된다.

공통-파 네트워크에 대한 ATSC 표준을 확장하기 위한 이들 공지된 제안에 대한 초기 실험은 송신된 신호의 단기 중단이 자주 일어남을 나타내었다. 공지된 제 안은 실제로 모든 신호가 정확하게 서로, 말하자면, 데이터 신호의 프레임 길이와 데이터 전송속도(data rate); 시간 기준(GPS 수신기의 1 pps); 및 송신기 자체에 발생된 클록 발생기의 시스템 클록으로 정확히 동기화된다면 안정한 방식으로 오직 기능을 하고, 송신된 신호는 전송된다. 그러나, 실제로, 이는 종종 그렇지 않으며, 이는 많은 GPS 수신기가 동기 방식으로 기준 주파수 10 MHz 및 1 pps 펄스를 실제로 전달하지 않기 때문이다. 따라서, 지연 장치로부터 데이터 프레임을 판독하기 위해 제공된 "곡선-값(curved value)" 시스템 클록은 100 % 정확성을 가지고 항상 발생될 수 없다. 또한, 자국으로부터 송신기로의 공급 경로는 예를 들어, 도플러 효과의 결과로서, 위성 공급 및 유사한 종류의 경우에, 데이터 전송속도 및 데이터 신호의 프레임 주기를 변경할 수 있다. 결과적으로, 송신기에서 계산되고 지연 소자에서 설정된 지연 시간이 더 이상 정확하지 않지만, 그러나 더 큰 또는 작은 범위로 설정 값에서 벗어난다. 공지된 시스템에 따르면, 새로운 지연 시간이 계산되고 이와 같은 경우에 설정된다. 그러나, 이는 전술된 바와 같이, 관련된 교란으로 전송된 신호의 중단을 가져온다.

그러므로 본 발명의 목적은 이러한 종류의 신호 중단을 확실성을 가지고 피하도록 공통-파 네트워크 구조를 위한 ATSC 표준을 확장하기 위한 공지된 제안을 개선하는 것이다.

이 목적은 특성을 기술하는 것에 의해 청구항 1의 전제부에 기술되어 있는 바와 같이 장치에 기초하여 달성된다. 유리한 또다른 전개가 종속항에 기술되어 있다.

본 발명에 따르면, 임의의 시간 변위가 자동적으로 평준화되도록(lavelled) 송신기에 국부적으로 발생된 시스템 클록은 송신기 내에 공지된 방식으로 계산된 설정(setpoint) 송신 시간과 송신기의 출력에서의 실제 송신 시간과 비교함으로써 간단한 조정 회로(regulating circuit)를 가지고 조정된다. 이런 맥락에서, 시스템 클록에서의 변화는 mHz 범위 내에 있어, 공통-파 네트워크 자체가 교란(disturbance)되지 않는다. 그러나, 이는 ± 10 ms의 범위 내의 시간 오류를 평준화하는데 충분하지 않다. 더 큰 편차에 대해, 시간 지연은 이전과 같이 설계된다. 본 발명에 따른 조정은 신호 중단을 피한다. 실제 송신 시간은 몇 개의 연속적 데이터 프레임 내의 몇 개의 연속적 단계에서 편차의 크기에 좌우되는 계산된 설정 송신 시간으로 다시 조정된다.

본 발명은 예시적인 실시예와 관련하여 개략적 도면에 기초하여 이하 더욱 상세히 설명되어 있다. 도면은 다음과 같다:

도 1은 ATSC 표준에 따른 공통-파 네트워크 동작에 관한 개략적 구조를 나타내고, 본 발명에 따른 조정 회로는 이 맥락에서 사용된 고주파수 송신기의 각각에 할당된다.

도입부에 언급된 공지된 제안에 따라, 송신되는 디지털 데이터 스트림은 예를 들어, 자국(master station)(z)의 MPEG(Moving Pictures Expert Group) 소스(1) 로부터 삽입기(2)로 공급되고, GPS 수신기(3)의 1 pps 펄스 및 이의 10 MHz 기준 주파수에 의해 제어된 방식으로, 데이터 프레임의 주기적 연속의 형태의 데이터 스트림(TS)가 예를 들어 매 데이터 프레임의 마지막 623 번째 전송-스트림 패킷에 개별적으로, 데이터 프레임의 각각에 선택된 데이터 패킷에 삽입된 동기 시간 스탬프와 함께 발생된다. 삽입된 동기 시간 스탬프를 가지는 데이터 프레임의 이 시퀀스는 분배 네트워크(V)를 통해 개별 송신기 S1에서 SX까지 송신되고, 고주파수 신호로 변환되고 안테나로부터 송신된다. 예에서, 하나의 송신기(S1)만이 상세히 도시되어 있다; 그러나, 실제로, 요구되는 만큼의 많은 송신기에 분배 네트워크(V)를 통해 중심 데이터 스트림(TS)을 공급할 수 있다. S1에서 SX까지의 송신기 모두는 동일 송신 주파수를 가지는 동일 패널을 송신한다.

각각의 송신기에서, 데이터 프레임의 유입 스트림은 클록 디커플링(decoupling)을 위한 입력 데이터 버퍼(5)에서 판독되고 이곳으로부터 신호 처리 및 지연 장치(6)로 공급되며, 시스템-클록 발생기(7)를 통해 클록-제어된다.

신호-처리 장치에서, 데이터 프레임의 유입 스트림은 ATSC 표준에 따라 부호화되고 변조되며 이후 고주파수, 중간-주파수 또는 기저대역 신호로서 이 장치(6)의 출력(A)에서 출력하고, 마지막으로 송신을 위해 제공된다. 실질적으로 증폭기, 주파수 변환기 및 장치(6)의 이 출력(A) 뒤에 배치된 유사한 것과 같은 처리 유닛이 일정한 처리 시간을 제공한다.

시스템 클록(7)에 의한 클록 펄스가 제공되는, 지연 장치(6)에서, 데이터 프레임은, 송신기에서 계산된 지연 시간에 의해, 도입부에서 언급된 제안에 따라, 시 간상 지연된다. 지연 시간은 자국에 사용된 시간 기준과 관련하여 데이터 프레임의 동기 시간 스탬프로부터 계산되고, 그 측면에서는, 매 송신기 내의 계산 회로(9)에 GPS 수신기(8)를 통해 재-평가된다. 지연 장치(G)에서의 지연은 이 방식으로 계산된 지연 시간으로 조절된다.

설명된 장치는 ATSC 시스템의 확장에 관해 도입부에 언급된 공지된 제안에 대응하고 또한 임의의 신호 편차의 경우에 지연 시간을 재계산하기 위한 필요성의 결과로서 신호 중단과 관련하여 도입부에 언급된 불이익을 제공한다.

본 발명에 따라, 조정 회로(R)은 매 개별 수신기에 추가로 제공되어 있고, 계산 회로(9)에 계산되어 있는 설정 송신 시간은 신호 처리 및 지연 유닛(6)의 출력(A)에서의 실제 송신 시간과 시간 비교기(10)에서 비교된다. 실제 값과 설정 값 사이의 ㎲ 범위 내의 시간 편차의 경우에, 시스템-클록 발생기(7)에 대한 조절 파라미터는 기결정된 조정 특성과 함께 조정 소자(11)를 통해 발생되고, 시스템 클록이 조정되어 매 송신기에서의 매 데이터 프레임의 송신의 시작은 지연 장치(G)에서 지연을 조절하지 않고 설정 송신 시간을 향해 각각 연속하여 조정된다.

실제 송신 시간이 설정 송신 시간에 의해 지정되는 것보다 수 ㎲ 후에 송신된다고 비교기(10)가 결정한다면, 시스템 클록은 조정 회로(R)를 통해 증가되고 이에 의해 출력 신호를 더 일찍 송신하며; 반대의 경우, 시스템 클록이 수 mHz 만큼 감소된다면 출력 신호는 나중에 송신된다.

조정 소자(11)의 조정 특성은 요구된 바와 같이 선택되어, 예를 들어, 몇 데이터 프레임 이후에만 지정된 편차는 평준화된다. 많은 경우에, 몇 개의 연속적 데 이터 프레임에 결쳐 분배된 비교적 작은 단계에서 이 평준화를 이행하는데 충분하다.

본 발명의 내용에 포함되어 있음.

Claims

자국(Z)에서 발생된 디지털 데이터 스트림(TS)은 데이터 프레임들의 주기적 연속의 형태로 개별 송신기(S1에서 SX)에 공급되고, 설정 송신 시간은 상기 자국 내의 데이터 프레임들로 삽입된 동기화 시간 스탬프 및 상기 자국과 상기 송신기 모두에 사용된 시간 기준으로부터 상기 송신기에서 계산되고, 반면 상기 송신기의 출력(A)에서 데이터 프레임들의 송신이 상기 송신기에서 발생된 시스템 클록에 의해 결정되는, ATSC 표준에 따라 동작하는 공통-파 네트워크의 개별 고주파수 송신기에 디지털 데이터 스트림의 송신 시간을 동기화하고 동일한 주파수에서 동일한 데이터를 각각 송신하는 동기화 장치로서,

상기 송신기(S1에서 SX)의 각각에서의 설정 송신 시간은 상기 송신기의 출력(A)에서 데이터 프레임들의 시스템 클록에 의해 결정된 실제 송신 시간과 비교되고, 이 비교에 따라, 클록 발생기(7)의 클록 주파수는 시스템 클록에 의해 결정된 실제 송신 시간이 계산된 설정 송신 시간과 대응하도록 조정 회로(R)에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 자국(Z) 내에서, 삽입된 동기화 시간 스탬프를 가지는 주기적으로 연속하는 데이터 프레임들은 상기 자국 및 상기 개별 송신기(S1에서 SX)에 모두 사용되는 시간 기준(1 pps)에 의해 제어되는 방식으로 송신되도록 디지털 데이터 스트림으로부터 발생되고 상기 개별 송신기로 분배 네트워크(V)를 통해 송신되며,

상기 송신기 내에, 상기 데이터 프레임들은 지연 유닛(6)에 공급되고, 상기 데이터 프레임들은 설정 송신 시간에 대응하고 시간 기준과 관련하여 동기화 시간 스탬프로부터 계산된 지연 시간만큼 지연되며, 상기 데이터 프레임들은 클록 발생기(7)의 시스템 클록에 의해 제어된 방식으로 송신기의 출력(A)에서 송신되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 송신기에 계산된 설정 송신 시간은 시간 비교기(10)에서 시스템 클록에 의해 결정된 송신기의 출력(A)에서의 데이터 프레임들의 실제 송신 시간과 비교되고, 상기 시스템 클록에 의해 결정된 매 송신기의 출력(A)에서의 데이터 프레임들의 실제 송신 시간이 계산된 설정 송신 시간의 매 경우에 대응하도록 시스템 클록 발생기(7)의 클록 주파수가 조정되는 방식으로 상기 시스템 클록 발생기(7)에 대한 조절 파라미터가 시간 비교기(10) 및 조정 소자(11)를 통해 발생되는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.