專利名稱：基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，尤其涉及一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線數(shù)字廣播技術(shù)是通信技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，可以提高廣播網(wǎng)的覆蓋質(zhì)量，擴(kuò)大廣播網(wǎng)的覆蓋范圍。
在實(shí)際應(yīng)用中，若直接采用地面覆蓋，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護(hù)成本都很大；若采用直接衛(wèi)星覆蓋，農(nóng)村和偏遠(yuǎn)山區(qū)可以直接接收，在城市中無(wú)遮攔區(qū)域也可以直接接收，但對(duì)于城市中建筑遮擋比較多的地方，其覆蓋效果很不理想，因此，對(duì)于這些覆蓋質(zhì)量差的區(qū)域，必須采用地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的模式進(jìn)行覆蓋。
現(xiàn)有技術(shù)中采用地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行無(wú)線數(shù)字廣播的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該無(wú)線數(shù)字廣播系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、以及數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)。在數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)中，信源數(shù)據(jù)調(diào)制器將信源編碼器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，再通過(guò)Ku波段發(fā)射機(jī)以Ku波段發(fā)射到衛(wèi)星上。衛(wèi)星對(duì)接收到的Ku波段進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。衛(wèi)星以S波段直接向數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)中的終端解調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)信源數(shù)據(jù)，同時(shí)，衛(wèi)星還以Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)信源數(shù)據(jù)。以Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)的信源數(shù)據(jù)由增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星天線接收后，再以S波段轉(zhuǎn)發(fā)給終端解調(diào)器。終端解調(diào)器對(duì)接收到的S波段的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，再由信源解碼器進(jìn)行解碼，之后發(fā)送給對(duì)應(yīng)的移動(dòng)終端。
在上述無(wú)線數(shù)字廣播系統(tǒng)中，地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器是呈網(wǎng)狀分布的，各個(gè)地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器接收同一衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的Ku波段的信源數(shù)據(jù)，并以S波段轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的終端解調(diào)器。對(duì)于終端解調(diào)器來(lái)說(shuō)，其同時(shí)接收衛(wèi)星直接轉(zhuǎn)發(fā)的S波段的信源數(shù)據(jù)和通過(guò)增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的S波段的信源數(shù)據(jù)。由于衛(wèi)星中存在晶體的偏移，或者地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的處理延時(shí)等多種原因，可能導(dǎo)致衛(wèi)星直接轉(zhuǎn)發(fā)的S波段數(shù)據(jù)與地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的S波段數(shù)據(jù)在到達(dá)終端解調(diào)器時(shí)存在頻率，碼和時(shí)間的偏差，對(duì)于終端解調(diào)器來(lái)說(shuō)，這些偏差將直接導(dǎo)致其不能正確的解調(diào)信源數(shù)據(jù)。
針對(duì)上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中在無(wú)線數(shù)字廣播系統(tǒng)增加單頻網(wǎng)適配器和GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))等關(guān)鍵設(shè)備，借助于這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的頻率同步、時(shí)間同步和碼同步。
通過(guò)利用GPS設(shè)備提供精確的秒脈沖信號(hào)，由數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)利用單頻網(wǎng)適配器對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行巨幀處理，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)接收到轉(zhuǎn)發(fā)下來(lái)的數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行解巨幀處理，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)間同步和碼同步。
針對(duì)頻率同步的要求，從GPS設(shè)備得到基準(zhǔn)頻率和秒脈沖信號(hào)，用GPS設(shè)備的基準(zhǔn)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)每部地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所有的級(jí)聯(lián)振蕩器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)載波頻率的同步。
可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)載波同步、時(shí)間同步和碼同步都依賴于獨(dú)立的GPS設(shè)備，而在實(shí)際應(yīng)用中，一旦缺失了GPS設(shè)備的信息，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)由于沒(méi)有進(jìn)行同步而處于癱瘓狀態(tài)。這時(shí)，即使是有人工干預(yù)也是無(wú)濟(jì)于事的。而且，采用GPS設(shè)備進(jìn)行同步，也導(dǎo)致系統(tǒng)成本的增加，使各地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器之間的組網(wǎng)聯(lián)調(diào)更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)及其方法。
基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為信源編碼器與信源數(shù)據(jù)調(diào)制器、業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器、Ku波段發(fā)射機(jī)相接，信源數(shù)據(jù)調(diào)制器與Ku波段發(fā)射機(jī)相接，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為衛(wèi)星天線與地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器相接，信源解碼器與終端解調(diào)器相接，衛(wèi)星分別與衛(wèi)星天線，終端解調(diào)器相接。
所述的業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與PN碼擴(kuò)頻通道系統(tǒng)時(shí)刻封裝器、Ku波段上變頻器相接，系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與信源數(shù)據(jù)系統(tǒng)時(shí)間戳封裝器相接。
地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段下變頻模塊與數(shù)據(jù)通路模塊、S波段上變頻和功率放大模塊相接，數(shù)據(jù)通路模塊與同步模塊相接。
數(shù)據(jù)通路模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段數(shù)據(jù)解調(diào)模塊與數(shù)據(jù)S波段編碼模塊、數(shù)據(jù)S波段調(diào)制模塊相接。
同步模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為載波頻率和相位同步跟蹤模塊與PN碼同步和跟蹤模塊、時(shí)間同步跟蹤模塊、同步發(fā)送控制模塊相接。
基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法包括如下步驟1)數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼；2)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整；3)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時(shí)間信息啟動(dòng)接收系統(tǒng)。
所述的系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系是系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)于PN碼周期的整數(shù)倍。信源數(shù)據(jù)與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼之間的關(guān)系是信源數(shù)據(jù)與PN碼按設(shè)定的幅度比疊加發(fā)射。
數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整方法包括如下步驟1)根據(jù)對(duì)信源數(shù)據(jù)定時(shí)和相位跟蹤完成系統(tǒng)載波頻率和相位的同步捕獲；2)根據(jù)對(duì)接收到的PN碼進(jìn)行全相關(guān)或部分相關(guān)計(jì)算進(jìn)行PN碼的同步捕獲；3)根據(jù)對(duì)接收到的信源數(shù)據(jù)的定時(shí)和相位跟蹤完成載波頻率和相位的跟蹤，根據(jù)接收到的PN碼的完成碼相位的跟蹤。
本發(fā)明中，在數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)中增加發(fā)射反映系統(tǒng)時(shí)間信息的PN碼，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)其接收到的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)接收到的PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在不增加接收系統(tǒng)設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的同步，不僅節(jié)省了系統(tǒng)建設(shè)的開(kāi)支，也提高了系統(tǒng)通信的可靠性和方便性。


圖1是基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)電路框圖；圖2是本發(fā)明的業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器的電路框圖；圖3是本發(fā)明的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的電路框圖；圖4是本發(fā)明的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器中數(shù)據(jù)通路模塊的電路框圖；圖5是本發(fā)明的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器中同步模塊的電路框圖；圖6是本發(fā)明中無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法流程圖；圖7是本發(fā)明中數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)疊加發(fā)送的數(shù)據(jù)包與PN碼的幅度比示意圖；圖8是本發(fā)明中數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)進(jìn)行載波頻率與碼的同步調(diào)整的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中，通過(guò)在發(fā)射系統(tǒng)的上行信道中同時(shí)疊加發(fā)射數(shù)據(jù)包和PN碼，接收系統(tǒng)根據(jù)信源數(shù)據(jù)的跟蹤完成系統(tǒng)載波頻率和相位的恢復(fù)和根據(jù)PN碼相關(guān)和跟蹤完成碼同步，兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)整個(gè)無(wú)線數(shù)字廣播系統(tǒng)的時(shí)間同步和碼同步。
如圖1所示，基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為信源編碼器與信源數(shù)據(jù)調(diào)制器、業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器、Ku波段發(fā)射機(jī)相接，信源數(shù)據(jù)調(diào)制器與Ku波段發(fā)射機(jī)相接，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為衛(wèi)星天線與地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器相接，信源解碼器與終端解調(diào)器相接，衛(wèi)星分別與衛(wèi)星天線，終端解調(diào)器相接。
其中，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)包括信源數(shù)據(jù)調(diào)制器，用于將信源編碼器輸出的編碼信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出至Ku波段發(fā)射機(jī)和業(yè)務(wù)/同步激勵(lì)器；信源編碼器，用于對(duì)信源數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并輸出至信源數(shù)據(jù)調(diào)制器；業(yè)務(wù)/同步激勵(lì)器，用于接收信源數(shù)據(jù)調(diào)制器發(fā)送來(lái)的信源數(shù)據(jù)，并將信源數(shù)據(jù)以及生成的系統(tǒng)時(shí)間打包，與生成的PN碼疊加發(fā)送至Ku波段發(fā)射機(jī)；Ku波段發(fā)射機(jī)，用于在上行的業(yè)務(wù)信道發(fā)射接收到業(yè)務(wù)/同步激勵(lì)器打包的數(shù)據(jù)包和信源數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出的信源數(shù)據(jù)，在上行的同步信道發(fā)射接收到的業(yè)務(wù)/同步激勵(lì)器發(fā)送來(lái)的PN碼擴(kuò)頻的系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)或通過(guò)PN碼的組合表示的系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)。如下面的詳細(xì)解釋中未對(duì)PN碼做明確說(shuō)明，那么PN碼的表述指的就是PN碼擴(kuò)頻的系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)或通過(guò)PN碼的組合表示的系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)。
所述衛(wèi)星用于向數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)接收到的信源數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)包、以及PN碼。
所述數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)包括地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器，用于接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信源數(shù)據(jù)、以及PN碼，并根據(jù)接收到的PN碼進(jìn)行系統(tǒng)載波與碼的同步調(diào)整，再根據(jù)同步后解調(diào)數(shù)據(jù)包確定的系統(tǒng)時(shí)間信息發(fā)送信源數(shù)據(jù)信息至終端解調(diào)器；終端解調(diào)器，用于接收轉(zhuǎn)發(fā)的信源數(shù)據(jù)信息，并對(duì)接收到的信源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解調(diào)輸出；信源解碼器，用于對(duì)終端解調(diào)器輸出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼。
上述系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射信源數(shù)據(jù)信息時(shí)，同時(shí)疊加發(fā)射反映系統(tǒng)時(shí)間的PN碼，這樣，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)就可以根據(jù)該P(yáng)N碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整，并且利用信源數(shù)據(jù)完成載波頻率的調(diào)整，在經(jīng)過(guò)上述載波頻率與碼的同步調(diào)整后，解調(diào)數(shù)據(jù)包，從中獲得系統(tǒng)時(shí)間信息，所有的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器根據(jù)此系統(tǒng)時(shí)間信息向終端解調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的同步。
如圖2所示，所述的業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與PN碼擴(kuò)頻通道系統(tǒng)時(shí)刻封裝器、Ku波段上變頻器相接，系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與信源數(shù)據(jù)系統(tǒng)時(shí)間戳封裝器相接。
如圖3所示，地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段下變頻模塊與數(shù)據(jù)通路模塊、S波段上變頻和功率放大模塊相接，數(shù)據(jù)通路模塊與同步模塊相接。
如圖4所示，數(shù)據(jù)通路模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段數(shù)據(jù)解調(diào)模塊與數(shù)據(jù)S波段編碼模塊、數(shù)據(jù)S波段調(diào)制模塊相接。
數(shù)據(jù)解調(diào)模塊用于實(shí)現(xiàn)從載波中提取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行解碼；數(shù)據(jù)S波段編碼模塊用于將解碼后的數(shù)據(jù)按照S波段所要求的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行編碼。例如，按照CDM或者OFDM進(jìn)行編碼。
如圖5所示，同步模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為載波頻率和相位同步跟蹤模塊與PN碼同步和跟蹤模塊、時(shí)間同步跟蹤模塊、同步發(fā)送控制模塊相接。
載波頻率和相位同步跟蹤模塊，用于根據(jù)接收到的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)頻率和相位的同步和跟蹤；PN碼同步和跟蹤模塊，用于根據(jù)接收到的PN碼進(jìn)行碼的同步捕獲及跟蹤；時(shí)間同步跟蹤模塊，用于將本地時(shí)鐘跟蹤到的發(fā)射源時(shí)鐘，將不同的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行時(shí)間統(tǒng)一，得到系統(tǒng)時(shí)間；同步發(fā)送控制模塊，用于將接收到的數(shù)據(jù)根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明還提供一種無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法，如圖6所示，包括如下步驟步驟101，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼。
本發(fā)明中，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)將上行信道分為業(yè)務(wù)信道和同步信道，在業(yè)務(wù)信道中發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間的數(shù)據(jù)包，在同步信道中發(fā)射PN碼擴(kuò)頻的系統(tǒng)時(shí)間或通過(guò)PN碼組合所表述的系統(tǒng)時(shí)間。
所述系統(tǒng)時(shí)間可以通過(guò)PN碼的周期來(lái)表示，即系統(tǒng)時(shí)間可以對(duì)應(yīng)于PN碼周期的整數(shù)倍。例如，當(dāng)采用12位的PN碼時(shí)，該P(yáng)N碼的周期為212-1，即4095個(gè)碼片時(shí)間，那么，系統(tǒng)時(shí)間可以等于該P(yáng)N碼周期，即4095個(gè)碼片的時(shí)間。
本步驟中，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射數(shù)據(jù)包及對(duì)應(yīng)的PN碼時(shí)，將數(shù)據(jù)包與PN碼按設(shè)定的幅度比同時(shí)疊加發(fā)射，其幅度比可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)定。例如，圖5中所示，數(shù)據(jù)包的幅度為1，PN碼的幅度也為1，那么，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)在疊加發(fā)射數(shù)據(jù)包及PN碼時(shí)，可取PN碼幅度的0.1倍與數(shù)據(jù)包疊加發(fā)射。
步驟102，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到的信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整。
數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)將數(shù)據(jù)包與PN碼按設(shè)定的幅度比疊加后發(fā)射到衛(wèi)星上，衛(wèi)星將接收到數(shù)據(jù)包與PN碼轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)。
本步驟102中，可具體包括如下步驟步驟201，對(duì)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)的載波頻率和相位同步捕獲。
本步驟中，根據(jù)信源數(shù)據(jù)所提取的定時(shí)誤差信息和相位誤差信息，完成對(duì)接收系統(tǒng)頻率的同步捕獲和相位的同步捕獲。
具體為通過(guò)對(duì)信源數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包)接收中定時(shí)誤差的提取并且補(bǔ)償?shù)较到y(tǒng)時(shí)鐘的生成中就可以完成系統(tǒng)頻率的同步；通過(guò)對(duì)信源數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包)接收中相位誤差的提取并且補(bǔ)償?shù)讲蓸拥玫降男旁磾?shù)據(jù)的矢量表示中，就可以得到相位的同步捕獲。然后把補(bǔ)償后的信源數(shù)據(jù)的矢量結(jié)果交由碼捕獲模塊進(jìn)行同步捕獲。
步驟202，對(duì)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)的碼進(jìn)行同步捕獲。
在整個(gè)系統(tǒng)中，碼和載波頻率一般采用兩套晶體來(lái)進(jìn)行，因此，在采用PN碼的相關(guān)峰進(jìn)行晶體時(shí)鐘捕獲時(shí)，不但會(huì)受到載波不同步的影響，同時(shí)也會(huì)受到PN碼不同步的影響。PN碼的不同步往往會(huì)導(dǎo)致相關(guān)峰的峰值不高，并在非相關(guān)峰的位置上產(chǎn)生抖動(dòng)，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的跟蹤和時(shí)間系統(tǒng)同步，就必須先調(diào)整通信系統(tǒng)的碼同步。
本步驟中，根據(jù)對(duì)接收到的PN碼進(jìn)行全相關(guān)或部分相關(guān)計(jì)算進(jìn)行PN碼的同步粗捕獲。
具體為對(duì)接收到的PN碼進(jìn)行全相關(guān)或部分相關(guān)計(jì)算，當(dāng)PN碼完全同步時(shí)，固定周期的相關(guān)峰值會(huì)持續(xù)保持捕獲時(shí)的數(shù)量級(jí)，也即完成了PN碼的同步捕獲。也可以通過(guò)解擴(kuò)接收的擴(kuò)頻數(shù)據(jù)幀的幀頭檢測(cè)標(biāo)識(shí)PN碼的同步捕獲。
PN碼在I和Q通道上都有分量，為了得到精確的相關(guān)峰，可以采用兩個(gè)通道相關(guān)峰平方和相加的形式，用公式表示為Peakf=Ipeak2+Qpeak2,]]>式中，Peskf為當(dāng)前的相關(guān)峰值，Ipeak為當(dāng)前I通道的相關(guān)峰值，Qpeak為當(dāng)前Q通道的相關(guān)峰值。在某一頻率f下的相關(guān)峰為I和Q兩路相關(guān)平方和的最大值Peakf。
在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)采用逐點(diǎn)計(jì)算的方法，即在每個(gè)PN碼的周期內(nèi)都計(jì)算一點(diǎn)，這樣，完成整個(gè)計(jì)算過(guò)程要進(jìn)行PN碼的整個(gè)周期次的PN碼周期。同時(shí)，考慮的系統(tǒng)不同步的情況下，相關(guān)峰的位置會(huì)發(fā)生前后移動(dòng)，因此，在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，可以每次計(jì)算2個(gè)PN碼的周期次周期。以采用12位的PN碼為例，就需計(jì)算2×4095×4095個(gè)碼元時(shí)間。
當(dāng)碼長(zhǎng)比較長(zhǎng)時(shí)，只要用能夠得到解調(diào)擴(kuò)頻信息所需的碼片長(zhǎng)度做相關(guān)即可，不需要全碼片的長(zhǎng)度，以采用12位的PN碼為例，如果使用512個(gè)碼片長(zhǎng)度做相關(guān)就可以達(dá)到所要求的擴(kuò)頻增益，那么就只需計(jì)算2×512×4095個(gè)碼元時(shí)間。
使用上述的相關(guān)峰值檢測(cè)的方法在上述計(jì)算確定的碼片時(shí)間內(nèi)就可以完成PN碼的捕獲。
步驟203，對(duì)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)的碼及載波頻率和相位進(jìn)行同步跟蹤。
經(jīng)過(guò)上述各步驟中對(duì)載波頻率及碼的同步調(diào)整后，接收系統(tǒng)中載波頻率及碼與發(fā)射系統(tǒng)的載波頻率及碼基本同步，但是，由于接收系統(tǒng)存在晶體的漂移，接收系統(tǒng)中得到的PN碼相關(guān)峰的周期與PN碼的理論周期還存在著一定的差異，因此，必須進(jìn)行碼同步跟蹤和載波同步跟蹤，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
通過(guò)步驟201中所描述的載波頻率和相位的跟蹤方法保持兩者的跟蹤穩(wěn)定，并且把跟蹤補(bǔ)償完的結(jié)果用于信源數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)包)的解調(diào)、PN碼的跟蹤和擴(kuò)頻數(shù)據(jù)的解擴(kuò)使用。
對(duì)于碼跟蹤，以碼捕獲后每次相關(guān)產(chǎn)生的IQ路數(shù)據(jù)通過(guò)碼偏鑒別器提取誤差，送入環(huán)路濾波后補(bǔ)償?shù)酱a產(chǎn)生器的相位和頻率輸入上，調(diào)整碼相位與解擴(kuò)源數(shù)據(jù)相對(duì)位置保證碼相位的同步跟蹤狀態(tài)。
經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)的碼及載波頻率的同步跟蹤后，接收系統(tǒng)就可以正確接收及解調(diào)其接收到的信源數(shù)據(jù)。
步驟103，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時(shí)間信息啟動(dòng)接收系統(tǒng)。
在經(jīng)過(guò)步驟102的載波同步和碼同步調(diào)整后，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)可以接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來(lái)的數(shù)據(jù)包，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解調(diào)。
解調(diào)數(shù)據(jù)包可得到系統(tǒng)時(shí)間信息，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)中的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器根據(jù)上述系統(tǒng)時(shí)間信息設(shè)定編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)刻，并將編碼數(shù)據(jù)按照設(shè)定的發(fā)送時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的同步。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求
1.一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)，其特征在于它包括數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為信源編碼器與信源數(shù)據(jù)調(diào)制器、業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器、Ku波段發(fā)射機(jī)相接，信源數(shù)據(jù)調(diào)制器與Ku波段發(fā)射機(jī)相接，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為衛(wèi)星天線與地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器相接，信源解碼器與終端解調(diào)器相接，衛(wèi)星分別與衛(wèi)星天線，終端解調(diào)器相接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)，其特征在于所述的業(yè)務(wù)同步激勵(lì)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與PN碼擴(kuò)頻通道系統(tǒng)時(shí)刻封裝器、Ku波段上變頻器相接，系統(tǒng)時(shí)刻產(chǎn)生器與信源數(shù)據(jù)系統(tǒng)時(shí)間戳封裝器相接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)，其特征在于所述的地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段下變頻模塊與數(shù)據(jù)通路模塊、S波段上變頻和功率放大模塊相接，數(shù)據(jù)通路模塊與同步模塊相接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)通路模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為Ku波段數(shù)據(jù)解調(diào)模塊與數(shù)據(jù)S波段編碼模塊、數(shù)據(jù)S波段調(diào)制模塊相接。
5.如權(quán)利要求3所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)，其特征在于所述的同步模塊內(nèi)部模塊的連接關(guān)系為載波頻率和相位同步跟蹤模塊與PN碼同步和跟蹤模塊、時(shí)間同步跟蹤模塊、同步發(fā)送控制模塊相接。
6.一種使用如權(quán)利要求所述系統(tǒng)的基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法，其特征在于，包括如下步驟1)數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼；2)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整；3)數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時(shí)間信息啟動(dòng)接收系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法，其特征在于，所述的系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系是系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)于PN碼周期的整數(shù)倍。
8.如權(quán)利要求6所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法，其特征在于，所述的信源數(shù)據(jù)與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼之間的關(guān)系是信源數(shù)據(jù)與PN碼按設(shè)定的幅度比疊加發(fā)射。
9.如權(quán)利要求6所述的一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步的方法，其特征在于，所述的數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整方法包括如下步驟1)根據(jù)對(duì)信源數(shù)據(jù)定時(shí)和相位跟蹤完成系統(tǒng)載波頻率和相位的同步捕獲；2)根據(jù)對(duì)接收到的PN碼進(jìn)行全相關(guān)或部分相關(guān)計(jì)算進(jìn)行PN碼的同步捕獲；3)根據(jù)對(duì)接收到的信源數(shù)據(jù)的定時(shí)和相位跟蹤完成載波頻率和相位的跟蹤，根據(jù)接收到的PN碼的完成碼相位的跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器的無(wú)線數(shù)字廣播同步系統(tǒng)及其方法。所述地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器中增加設(shè)置了用于根據(jù)信源數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率和相位鎖定和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼同步調(diào)整的同步模塊。所述方法包括如下步驟數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的PN碼；數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行碼的同步調(diào)整；數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時(shí)間信息啟動(dòng)接收系統(tǒng)。本發(fā)明在數(shù)字信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)中增加發(fā)射反映系統(tǒng)時(shí)間信息的PN碼，數(shù)字信號(hào)接收系統(tǒng)根據(jù)其接收到信源數(shù)據(jù)進(jìn)行載波頻率和相位的同步調(diào)整和根據(jù)PN碼進(jìn)行的碼同步調(diào)整，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步。
文檔編號(hào)H04H1/00GK101030805SQ20071006720
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者鐘杰, 海波, 趙民建, 梁小芃 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 北京華信泰機(jī)電設(shè)備有限公司