基于DVB－S的數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)方法研究

摘 要:我國(guó)數(shù)字衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的發(fā)展要求隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有所提高，力求盡量減少對(duì)GPS等外部授時(shí)系統(tǒng)的依賴。本文針對(duì)基于DVB-S的數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)方法進(jìn)行相應(yīng)的探究，通過分析數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)的基本原理，將數(shù)字電視信號(hào)的節(jié)目時(shí)鐘參考看作時(shí)間標(biāo)志，以此進(jìn)行時(shí)間比對(duì)，并登記相應(yīng)的發(fā)播臺(tái)和接收端時(shí)間戳，促使兩者時(shí)間粗同步，在經(jīng)過處理衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和接收點(diǎn)位置進(jìn)行路徑傳播時(shí)延的處理。

目前，我國(guó)授時(shí)系統(tǒng)中，隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，數(shù)字衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)覆蓋范圍越來越廣，對(duì)電視授時(shí)系統(tǒng)的要求也隨之增高，不再局限的依賴于外部授時(shí)系統(tǒng)。授時(shí)精度較高且擁有大量用戶的數(shù)字電視授時(shí)技術(shù)發(fā)展迅速，在時(shí)間頻率服務(wù)方面，有利于廣播電視服務(wù)系統(tǒng)的完善?，F(xiàn)代無線電廣播系統(tǒng)中的電視系統(tǒng)，在時(shí)頻傳遞與信號(hào)校準(zhǔn)時(shí)，因其自身優(yōu)勢(shì)，在接受電視信號(hào)時(shí)效果顯著，在遠(yuǎn)距離時(shí)頻傳遞與校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域中取得良好的效果。如今數(shù)字電視傳輸國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要有四個(gè)，分別是美國(guó)的ATSC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲的DVB標(biāo)準(zhǔn)，日本的ISDB標(biāo)準(zhǔn)以及中國(guó)的DTMB標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)衛(wèi)星廣播電視傳輸技術(shù)主要有ATSC-A/81、DVB-S、DVB-S2、ISDB-S，進(jìn)行相關(guān)的調(diào)制方式有QPSK、BPSK、8PSK、16APSK、16QAM、32APSK等。我國(guó)在數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸時(shí)主要采用DVB-S傳輸技術(shù)，并基于DVB-S的數(shù)字衛(wèi)星電視進(jìn)行授時(shí)方法的探究。

1　基于DVB- S的數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)基本原理

我國(guó)電視節(jié)目的搜索主要憑借電視發(fā)播系統(tǒng)來完成，而電視發(fā)播系統(tǒng)中的信號(hào)信息則是由授時(shí)電文編碼器、電文編碼及插播以及信號(hào)往返衛(wèi)星閉環(huán)時(shí)延測(cè)量等進(jìn)行傳輸，而電視發(fā)播臺(tái)發(fā)送視頻時(shí)，憑借節(jié)目時(shí)鐘參考（PCR），對(duì)信號(hào)往返衛(wèi)星閉環(huán)時(shí)延進(jìn)行測(cè)量，上述這些環(huán)節(jié)由時(shí)間溯源系統(tǒng)進(jìn)行支持，數(shù)字衛(wèi)星電視地面發(fā)播臺(tái)則操作時(shí)間溯源系統(tǒng)。因此，衛(wèi)星電視進(jìn)行信號(hào)授時(shí)廣播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)時(shí)，首先要在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器輻射范圍內(nèi)進(jìn)行，其次需借助數(shù)字衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)進(jìn)行廣播，而用戶在校對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，則需要搜到某電視臺(tái)的直播信號(hào)，再進(jìn)行時(shí)間上的統(tǒng)一，以便與精確的時(shí)間形成同步。

衛(wèi)星電視進(jìn)行信號(hào)授時(shí)的理念主要是憑借數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)，以PCR作授時(shí)信號(hào)的載體。而信號(hào)發(fā)播臺(tái)進(jìn)行檢驗(yàn)PCR工作需分類進(jìn)行，借助差分接收機(jī)，分別對(duì)發(fā)播信號(hào)的PCR、衛(wèi)星轉(zhuǎn)播信號(hào)的PCR進(jìn)行檢測(cè)提取工作，實(shí)時(shí)登記發(fā)播信號(hào)和接收信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，形成時(shí)間戳，通過編碼，進(jìn)行相關(guān)信號(hào)傳遞。用戶端依據(jù)衛(wèi)星電視信號(hào)提取信號(hào)中的PCR登記接收機(jī)時(shí)間，利用解調(diào)技術(shù)對(duì)授時(shí)電文進(jìn)行操作，得到相關(guān)傳輸信號(hào)信息與衛(wèi)星精細(xì)的星歷數(shù)據(jù)，使用戶端的接收機(jī)和發(fā)播臺(tái)發(fā)布的時(shí)間一致。

2　基于DVB- S的數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步方法

2.1 授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步法中標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間溯源環(huán)節(jié)

授時(shí)工作是指依據(jù)一定的時(shí)間標(biāo)尺，通過相應(yīng)的手段廣播這種標(biāo)尺的時(shí)間數(shù)據(jù)以便用戶采用。我國(guó)在進(jìn)行授時(shí)工作時(shí)，主要的授時(shí)系統(tǒng)是發(fā)送電視發(fā)播臺(tái)的本地時(shí)間，而國(guó)家授時(shí)中心保持的UTC（NTSC）進(jìn)行信號(hào)接收，完成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間溯源工作。當(dāng)前的時(shí)間實(shí)現(xiàn)溯源的方式主要有短波、長(zhǎng)波、衛(wèi)星以及網(wǎng)絡(luò)等。數(shù)字衛(wèi)星電視進(jìn)行信號(hào)授時(shí)主要使用衛(wèi)星雙向時(shí)間比對(duì)方法，將電臺(tái)時(shí)間溯源至NTSC。

2.2 授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步法中數(shù)字電視授時(shí)粗同步環(huán)節(jié)

數(shù)字電視授時(shí)粗同步以數(shù)字電視信號(hào)為載體，將信號(hào)的PCR作為同步時(shí)間標(biāo)記，以時(shí)間戳為媒介進(jìn)行授時(shí)工作。電臺(tái)衛(wèi)星地球站借助本地高精度時(shí)間系統(tǒng)，并在復(fù)用器后端對(duì)PCR進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)登記其準(zhǔn)確的時(shí)間戳，并在授時(shí)電文中寫入時(shí)間戳，然后通過衛(wèi)星廣播鏈路，在授時(shí)電文專用數(shù)據(jù)信道進(jìn)行傳播；用戶端在收到信號(hào)時(shí)對(duì)PCR進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，并憑借接收機(jī)時(shí)間系統(tǒng)登記相應(yīng)的發(fā)播時(shí)間戳以及將接收到信號(hào)的時(shí)間標(biāo)上時(shí)間戳。因此，用戶端將會(huì)獲取每一同樣PCR的時(shí)間，通過相關(guān)的時(shí)間差就可實(shí)現(xiàn)時(shí)間粗同步功能。

2.3 授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步法中精測(cè)數(shù)字電視信號(hào)鏈路時(shí)延環(huán)節(jié)

在數(shù)字電視授時(shí)粗同步的基礎(chǔ)上，在精測(cè)數(shù)字電視信號(hào)鏈路時(shí)延，校準(zhǔn)接收機(jī)時(shí)間，則可實(shí)現(xiàn)精確同步的目標(biāo)。虛擬鐘技術(shù)可將地面原子鐘時(shí)間，經(jīng)過一定的技術(shù)措施轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)發(fā)器出口時(shí)間，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星沒有原子鐘時(shí)卻有原子鐘時(shí)間效果的目的。按照上述步驟進(jìn)行操作便能夠確定衛(wèi)星到用戶的信號(hào)傳輸，以及幾何鏈路時(shí)延，以便順利實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送時(shí)間到用戶接受時(shí)的預(yù)測(cè)。

對(duì)授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步法要結(jié)合實(shí)體進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，證明其可能性?？刹捎肎PS時(shí)間作為參考時(shí)間基準(zhǔn)，反復(fù)檢測(cè)其性能，測(cè)試結(jié)果將考慮時(shí)間基準(zhǔn)之間的誤差。

3　結(jié)語

綜上所述，對(duì)所研究的基于DVB-S的數(shù)字衛(wèi)星電視授時(shí)系統(tǒng)時(shí)間同步方法，可結(jié)合相關(guān)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，如某地方的廣電衛(wèi)星地球站，可依據(jù)相關(guān)研究信息，建立相應(yīng)的驗(yàn)證系統(tǒng)，進(jìn)行該系統(tǒng)性能測(cè)試工作。數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)在傳輸時(shí)間頻率時(shí)其精確度較高，同時(shí)信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)，進(jìn)行相關(guān)測(cè)試可增強(qiáng)其可靠性。