專利名稱：：地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器及無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，尤其涉及一種地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器，及無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：無線數(shù)字廣播技術(shù)是通信技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，應(yīng)用這項技術(shù)，可以提高廣播網(wǎng)的覆蓋質(zhì)量，擴大廣播網(wǎng)的覆蓋范圍。在實際應(yīng)用中，若直接采用地面覆蓋，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本和維護成本都很大；若采用直接衛(wèi)星覆蓋，農(nóng)村和偏遠山區(qū)可以直接接收，在城市中無遮攔區(qū)域也可以直接接收，但對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，對于這些覆蓋質(zhì)量差的區(qū)域，必須采用地面增補轉(zhuǎn)發(fā)的模式進行覆蓋。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中采用地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器進行無線數(shù)字廣播的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該無線數(shù)字廣播系統(tǒng)包括數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、以及數(shù)字信號接收系統(tǒng)。在數(shù)字信號發(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)進行調(diào)制，再通過Ku波段發(fā)射機以Ku波段發(fā)射到衛(wèi)星上。衛(wèi)星對接收到的Ku波段進行轉(zhuǎn)發(fā)。衛(wèi)星以S波段直接向數(shù)字信號接收系統(tǒng)中的終端解調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)信源數(shù)據(jù)，同時，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)器對接收到的S波段的信源數(shù)據(jù)進行解調(diào)，再由信源解碼器進行解碼，之后發(fā)送給對應(yīng)的移動終端。在上述無線數(shù)字廣播系統(tǒng)中，地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器是呈網(wǎng)狀分布的，各個地面增補轉(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)給對應(yīng)的終端解調(diào)器。對于終端解調(diào)器來說，其同時接收衛(wèi)星直接轉(zhuǎn)發(fā)的S波段的信源數(shù)據(jù)和通過增補轉(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，或者地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器的處理延時等多種原因，可能導(dǎo)致衛(wèi)星直接轉(zhuǎn)發(fā)的S波段數(shù)據(jù)與地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的S波段數(shù)據(jù)在到達終端解調(diào)器時存在頻率，碼和時間的偏差，對于終端解調(diào)器來說，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)。針對上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中在無線數(shù)字廣播系統(tǒng)增加單頻網(wǎng)適配器和GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系統(tǒng))等關(guān)鍵設(shè)備，借助于這些設(shè)備實現(xiàn)系統(tǒng)的頻率同步、時間同步和碼同步。通過利用GPS設(shè)備提供精確的秒脈沖信號，由數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)利用單頻網(wǎng)適配器對發(fā)送的數(shù)據(jù)流進行巨幀處理，數(shù)字信號接收系統(tǒng)接收到轉(zhuǎn)發(fā)下來的數(shù)據(jù)流后，進行解巨幀處理，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的時間同步和碼同步。針對頻率同步的要求，從GPS設(shè)備得到基準(zhǔn)頻率和秒脈沖信號，用GPS設(shè)備的基準(zhǔn)頻率來驅(qū)動每部地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所有的級聯(lián)振蕩器，進而實現(xiàn)載波頻率的同步?？梢钥闯觯F(xiàn)有技術(shù)中對載波同步、時間同步和碼同步都依賴于獨立的GPS設(shè)備，而在實際應(yīng)用中，一旦缺失了GPS設(shè)備的信息，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)由于沒有進行同步而處于癱瘓狀態(tài)。這時，即使是有人工干預(yù)也是無濟于事的。而且，采用GPS設(shè)備進行同步，也導(dǎo)致系統(tǒng)成本的增加，使各地面增補轉(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)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器及無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)和方法，通過在數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)中疊加用于識別系統(tǒng)時間的PN碼(PseudonoiseCode,偽隨機噪聲碼)，在數(shù)字信號接收系統(tǒng)中根據(jù)此PN碼進行整個系統(tǒng)的同步。本發(fā)明所述地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器包括上變頻模塊、下變頻模塊、上變頻和功率放大模塊、以及數(shù)據(jù)通路模塊，還包括同步模塊；所述同步模塊包括PN碼同步和跟蹤模塊，用于根據(jù)接收到的PN碼進行碼的同步捕獲及跟蹤；時間同步跟蹤模塊，用于將本地時鐘跟蹤到的發(fā)射源時鐘，將不同的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器進行時間統(tǒng)一，得到系統(tǒng)時間；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)時間進行定時轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明還提供一種無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)，包括數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、以及數(shù)字信號接收系統(tǒng)；所述數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)向衛(wèi)星發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼；所述數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率及碼同步調(diào)整，并根據(jù)解調(diào)得到的系統(tǒng)時間信息啟動接收系統(tǒng)。上述數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)設(shè)置有業(yè)務(wù)/同步激勵器，用于接收信源數(shù)據(jù)調(diào)制器發(fā)送來的信源數(shù)據(jù)，并將信源數(shù)據(jù)以及生成的系統(tǒng)時間打包，與生成的PN碼疊加發(fā)送至Ku波段發(fā)射機。上述業(yè)務(wù)/同步激勵器內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)封裝裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)拆分模塊，用于將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；包頭信息生成模塊，用于生成標(biāo)識上述數(shù)據(jù)包的包頭信息；數(shù)據(jù)封裝模塊，用于將上述包頭信息添加在對應(yīng)的數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)之前。本發(fā)明還提供一種無線數(shù)字廣播同步的方法，其步驟包括步驟一，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼；步驟二，數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)接收到的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率與碼的同步調(diào)整；步驟三，數(shù)字信號接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時間信息啟動接收系統(tǒng)。上述步驟一中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射數(shù)據(jù)包時對數(shù)據(jù)進行封裝，其步驟具體包括步驟101，將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；步驟102，在每個數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)之前添加對應(yīng)的包頭標(biāo)識信息。上述步驟二中，數(shù)字信號接收系統(tǒng)進行系統(tǒng)載波頻率與碼的同步調(diào)整的方法，包括如下步驟步驟201，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行同步粗捕獲；步驟202，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼進行同步粗捕獲；步驟203，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行二次同步調(diào)整；步驟204，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼及載波頻率進行同步跟蹤。本發(fā)明中，在數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)中增加發(fā)射反映系統(tǒng)時間信息的PN碼，數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)其接收到的PN碼進行載波頻率和碼的同步調(diào)整，從而實現(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)備的情況下實現(xiàn)了系統(tǒng)的同步，不僅節(jié)省了系統(tǒng)建設(shè)的開支，也提高了系統(tǒng)通信的可靠性和方便性。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無線數(shù)字廣播的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中的無線數(shù)字廣播的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明中地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)數(shù)據(jù)封裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明中無線數(shù)字廣播同步的方法流程圖6為本發(fā)明中數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射數(shù)據(jù)包時對數(shù)據(jù)包進行封裝的方法流程圖7為本發(fā)明中數(shù)字信號發(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8為本發(fā)明中數(shù)字信號接收系統(tǒng)進行載波頻率與碼的同步調(diào)整的方法流程圖。具體實施例方式本發(fā)明中，通過在發(fā)射系統(tǒng)的上行信道中同時疊加發(fā)射數(shù)據(jù)包和PN碼，接收系統(tǒng)根據(jù)PN碼實現(xiàn)整個無線數(shù)字廣播系統(tǒng)的時間同步和碼同步。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。如圖2所示，本發(fā)明所述無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)包括數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、以及數(shù)字信號接收系統(tǒng)。其中，數(shù)字信號發(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進行調(diào)制，并將調(diào)制的數(shù)據(jù)信號輸出至KU波段發(fā)射機和業(yè)務(wù)/同步激勵器；信源編碼器，用于對信源數(shù)據(jù)進行編碼，并輸出至信源數(shù)據(jù)調(diào)制器；業(yè)務(wù)/同步激勵器，用于接收信源數(shù)據(jù)調(diào)制器發(fā)送來的信源數(shù)據(jù)，并將信源數(shù)據(jù)以及生成的系統(tǒng)時間打包，與生成的PN碼疊加發(fā)送至Ku波段發(fā)射機;上述PN碼包括時間周期數(shù)信息和衛(wèi)星頻差信息，還可以進一步包括同步標(biāo)識信息、驗證標(biāo)識信息和數(shù)據(jù)分類信息，或者進一步包括幀頭信息、校驗信息和數(shù)據(jù)分類信息。其中，所述的.-時間周期數(shù)信息包括PN碼中的時鐘計數(shù)和PN碼的累計周期數(shù)信息。這里所述的時鐘計數(shù)信息為根據(jù)PN碼生成的時鐘產(chǎn)生的記錄時鐘數(shù)，以表示某一特定系統(tǒng)時間的信息；衛(wèi)星頻差信息是由于衛(wèi)星時鐘頻率漂移而產(chǎn)生的與基準(zhǔn)時鐘頻率的頻差信息。后述數(shù)字信號接受系統(tǒng)中的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器可根據(jù)此衛(wèi)星頻差信息來修正其發(fā)射頻率。根據(jù)上述PN碼包含的時間周期數(shù)信息和衛(wèi)星頻差信息，再加上同步標(biāo)識信息、驗證標(biāo)識信息和數(shù)據(jù)分類信息，或加上幀頭信息、校驗信息和數(shù)據(jù)分類信息，就可以在數(shù)字信號接收系統(tǒng)中實現(xiàn)PN碼的同步。上述同步標(biāo)識信息用于對PN碼進行同步標(biāo)識，上述驗證標(biāo)識信息用于進一步確定幀同步的起始位置，上述幀頭信息用于表示本幀的開始，上述校驗信息用于對PN碼進行校驗，上述數(shù)據(jù)分類信息用于表示系統(tǒng)密匙等其他指令信息，提供系統(tǒng)加密等其他擴展信息，該數(shù)據(jù)分類信息可以為預(yù)留項。下表1中表示了上述PN碼中包含的信息內(nèi)容。表1<tablecomplextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>所述業(yè)務(wù)/同步激勵器對信源數(shù)據(jù)及系統(tǒng)時間進行打包，具體的，該業(yè)務(wù)/同步激勵器內(nèi)還設(shè)置有數(shù)據(jù)封裝裝置。如圖4所示，所述的數(shù)據(jù)封裝裝置包括數(shù)據(jù)拆分模塊，用于將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；所述數(shù)據(jù)拆分模塊根據(jù)數(shù)據(jù)映射方式將接收到的數(shù)據(jù)拆分為包含相應(yīng)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包。所述數(shù)據(jù)拆分模塊從SPI(系統(tǒng)分組接口)接口接收到一個時隙的數(shù)據(jù)之后，將數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)部分按照180字節(jié)長度進行拆分，不同映射方式數(shù)據(jù)長度不同，故可拆分出的包數(shù)不同。表2列出了不同映射方式下可拆分出的包數(shù)。表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>包頭信息生成模塊，用于生成標(biāo)識上述數(shù)據(jù)包的包頭信息；所述包頭信息具體包括包頭信息指示標(biāo)識、數(shù)據(jù)包頻點標(biāo)識、數(shù)據(jù)包字節(jié)長度標(biāo)識、數(shù)據(jù)包發(fā)送時間標(biāo)識、及數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識。其中，所述數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識包括發(fā)送數(shù)據(jù)包的時隙標(biāo)識、字節(jié)交織器同步標(biāo)識、配置變更指示標(biāo)識。數(shù)據(jù)封裝模塊，用于將上述包頭信息添加在對應(yīng)的數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)之前。仍如上述舉例，數(shù)據(jù)拆分模塊將數(shù)據(jù)拆分得到多個180字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)封裝模塊在拆分后的每個數(shù)據(jù)包的所有字節(jié)之前，都添加所述包頭信息生成模塊生成的包頭信息。Ku波段發(fā)射機，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)/同步激勵器發(fā)送來的PN碼。所述衛(wèi)星用于向數(shù)字信號接收系統(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)字信號接收系統(tǒng)包括地面增補轉(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進行系統(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，用于接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信源數(shù)據(jù)信息，并對接收到的信源數(shù).據(jù)信息進行解調(diào)輸出；信源解碼器，用于對終端解調(diào)器輸出的數(shù)據(jù)信息進行解碼。上述系統(tǒng)中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射信源數(shù)據(jù)信息時，同時疊加發(fā)射反映系統(tǒng)時間的PN碼，這樣，數(shù)字信號接收系統(tǒng)就可以根據(jù)該PN碼進行載波頻率與碼的同步調(diào)整，在經(jīng)過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)時間信息，所有的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器根據(jù)此系統(tǒng)時間信息向終端解調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，從而實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的同步。如圖3所示，本發(fā)明中所述的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器包括上變頻模塊、下變頻模塊、上變頻和功率放大模塊、以及數(shù)據(jù)通路模塊，還包括同步模塊。其中，數(shù)據(jù)通路模塊包括數(shù)據(jù)碼和載波頻率跟蹤模塊，數(shù)據(jù)解調(diào)模塊以及數(shù)據(jù)S波段編碼模塊；所述數(shù)據(jù)碼和載波頻率跟蹤模塊，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的碼同步和跟蹤以及載波頻率的同步和跟蹤；數(shù)據(jù)解調(diào)模塊用于實現(xiàn)從載波中提取數(shù)據(jù)，并進行解碼；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)格式進行編碼。例如，按照CDM或者OFDM進行編碼。下變頻模塊，用于將接收到的載波頻率變頻中頻，以方便后續(xù)實現(xiàn)解調(diào)。上變頻模塊，用于將解調(diào)得到的數(shù)據(jù)變頻到S波段發(fā)送出去。上變頻和功率放大模塊，用于完成將S波段的編碼上變頻至S波段或要求波段并按照系統(tǒng)要求功率發(fā)射。所述同步模塊由PN碼同步和跟蹤模塊、時間同步跟蹤模塊、同步發(fā)送控制模塊組成，其中，PN碼同步和跟蹤模塊，用于根據(jù)接收到的PN碼進行碼的同步捕獲及跟蹤；時間同步跟蹤模塊，用于將本地時鐘跟蹤到的發(fā)射源時鐘，將不同的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器進行時間統(tǒng)一，得到系統(tǒng)時間；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)時間進行定時轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明還提供一種無線數(shù)字廣播同步的方法，如圖5所示，包括如下步驟步驟101，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼。本發(fā)明中，數(shù)字信號發(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)時間的數(shù)據(jù)包，在同步信道中發(fā)射與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼。所述PN碼包括對PN碼中的時鐘數(shù)和PN碼的累計周期數(shù)進行計數(shù)的時間周期數(shù)計數(shù)信息，以及對衛(wèi)星晶體的頻差進行標(biāo)識的頻差信息。這里所述的時鐘數(shù)信息為根據(jù)PN碼生成的時鐘產(chǎn)生的記錄時鐘數(shù)，以表示某一特定系統(tǒng)時間的信息。根據(jù)上述PN碼包含的信息，再加上同步標(biāo)識信息、驗證標(biāo)識信息和數(shù)據(jù)分類信息，或再加上幀頭信息、校驗信息和數(shù)據(jù)分類信息，就可以在數(shù)字信號接收系統(tǒng)中實現(xiàn)PN碼的同步。所述系統(tǒng)時間可以通過PN碼的周期來表示，即系統(tǒng)時間可以對應(yīng)于PN碼周期的整數(shù)倍。例如，當(dāng)采用12位的PN碼時，該PN碼的周期為212-1，即4095個碼片時間，那么，系統(tǒng)時間可以等于該PN碼周期，即4095個碼片的時間。本步驟中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射數(shù)據(jù)包時需要對數(shù)據(jù)進行封裝，如圖6所示，步驟包括步驟201，將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；本步驟201中，根據(jù)數(shù)據(jù)映射方式將接收到的數(shù)據(jù)拆分為包含相應(yīng)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包。步驟202，在每個數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)之前添加對應(yīng)的包頭標(biāo)識信息。所述包頭信息具體包括包頭信息指示標(biāo)識、數(shù)據(jù)包頻點標(biāo)識、數(shù)據(jù)包字節(jié)長度標(biāo)識、數(shù)據(jù)包發(fā)送時間標(biāo)識、及數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識。其中，所述數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識包括發(fā)送數(shù)據(jù)包的時隙標(biāo)識、字節(jié)交織器同步標(biāo)識、配置變更指示標(biāo)識。仍如前述舉例，數(shù)據(jù)被拆分為多個180字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包后，本步驟202中，在拆分后的每個數(shù)據(jù)包的所有字節(jié)之前，都添加該數(shù)據(jù)包對應(yīng)的包頭信息。本步驟中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)在發(fā)射數(shù)據(jù)包及對應(yīng)的PN碼時，將數(shù)據(jù)包與PN碼按設(shè)定的幅度比同時疊加發(fā)射，其幅度比可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況設(shè)定。例如，圖7中所示，數(shù)據(jù)包的幅度為l，PN碼的幅度也為1，那么，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)在疊加發(fā)射數(shù)據(jù)包及PN碼時，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)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)接收到的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率與碼的同步調(diào)整。數(shù)字信號發(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)字信號接收系統(tǒng)。如圖8所示，本步驟102中，可具體包括如下步驟步驟301，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行同步粗捕獲。本步驟中，根據(jù)設(shè)定頻率范圍內(nèi)PN碼進行全相關(guān)運算得到的相關(guān)峰最大值所對應(yīng)的頻率，進行載波頻率的同步粗捕獲。具體為，在設(shè)定的頻率范圍對接收系統(tǒng)進行掃頻，即在不同的頻率下，接收系統(tǒng)利用與發(fā)射系統(tǒng)的PN碼對應(yīng)的PN碼副本與PN碼進行全相關(guān)運算，得到相關(guān)峰。例如，采用-400KHz400KHz的頻率范圍對系統(tǒng)進行掃頻。此處的PN碼副本與發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的PN碼的生成公式相同，這也就保證了接收系統(tǒng)進行全相關(guān)運算的PN碼與發(fā)射端的PN碼相同。由于載波頻率的不同步，PN碼在I和Q通道上都有分量，為了得到精確的相關(guān)峰，可以采用兩個通道相關(guān)峰平方和相加的形式，用公式表示為<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage13</formula>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/下的相關(guān)峰為I和Q兩路全相關(guān)平方和的最大值/^、。由于發(fā)射系統(tǒng)的載波頻率和接收系統(tǒng)的載波頻率存在偏差，在不同的偏差下，得到的相關(guān)峰在幅度值上存在差異，通過調(diào)整本地載波頻率或在基帶數(shù)據(jù)上進行預(yù)置頻率，使得相關(guān)峰的幅度值達到最大范圍內(nèi)。這個預(yù)置頻率或接收系統(tǒng)載波的調(diào)整頻率即為發(fā)射系統(tǒng)載波頻率與接收系統(tǒng)載波頻率的大致偏差A(yù)fi。根據(jù)上述得到的大致偏差A(yù)5即可使接收系統(tǒng)的載波頻率與發(fā)射系統(tǒng)的載波頻率實現(xiàn)基本同步，即實現(xiàn)了對接收系統(tǒng)載波頻率的同步粗捕獲。步驟302，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼進行同步粗捕獲。在整個系統(tǒng)中，碼和載波頻率一般采用兩套晶體來進行，因此，在采用PN碼的相關(guān)峰進行晶體時鐘捕獲時，不但會受到載波不同步的影響，同時也會受到PN碼不同步的影響。PN碼的不同步往往會導(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，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的跟蹤和時間系統(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)對接收到的PN碼進行全相關(guān)計算進行PN碼的同步粗捕獲。具體為對接收到的PN碼進行全相關(guān)計算，當(dāng)PN碼完全同步時，連續(xù)兩次出現(xiàn)相關(guān)峰的時間距離即為PN碼的理論周期，也即完成了PN碼的同步粗捕獲。當(dāng)接收端的接收速度比較慢時，其連續(xù)相關(guān)峰的距離會大于PN碼的一個理論周期；反之，當(dāng)接收端的接收速度比較快時，其連續(xù)相關(guān)峰的距離會小于PN碼的一個理論周期。在進行全相關(guān)計算時采用逐點計算的方法，即在每個PN碼的周期內(nèi)都計算一點，這樣，完成整個計算過程要進行PN碼的整個周期次的PN碼周期。同時，考慮的系統(tǒng)不同步的情況下，相關(guān)峰的位置會發(fā)生前后移動，因此，在進行全相關(guān)計算時，可以每次計算4個PN碼的周期次周期。以采用12位的PN碼為例，就需計算4X4095X4095個碼元時間。根據(jù)本地PN碼相關(guān)峰的距離與PN碼理論周期的差值，可以反映出本地PN碼與發(fā)射系統(tǒng)PN碼的頻率差。例如，采用12位的PN碼時，計算得到本地PN碼相關(guān)峰的距離為4050個碼元時間，則可以根據(jù)公式△f=(4095-4050)/(4095X4095)可以計算出本地PN碼與發(fā)射系統(tǒng)PN碼的頻率偏差，將此計算得到的頻率偏差寫入本地PN碼生成頻率中，使得本地PN碼的頻率與發(fā)射系統(tǒng)PN碼頻率更加接近。上述計算本地碼的相關(guān)峰過程中，采用兩個通道相關(guān)峰平方和相加的形式，用公式表示為<formula>complexformulaseeoriginaldocumentpage15</formula>式中，Pesk為當(dāng)前的相關(guān)峰值，I一為當(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。在上述確定的PN碼頻率基礎(chǔ)上繼續(xù)進行PN碼的全相關(guān)計算，可以繼續(xù)確定本地PN碼的相關(guān)峰的距離，即確定本地PN碼的生成頻率。例如，再次確定的本地PN碼的相關(guān)峰的距離為4070個碼元時間，那么，根據(jù)公式△f=(4095-4070)/(4095X4095)可以確定本地PN碼頻率與發(fā)射系統(tǒng)PN碼頻率的更小的頻率偏差范圍，并可以根據(jù)此次計算得到的頻率偏差調(diào)整本地PN碼的頻率。按上述方法對本地PN碼進行多次調(diào)整，可以使本地PN碼相關(guān)峰的周期接近于PN碼的理論周期，從而完成PN碼的同步粗捕獲。步驟303，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行二次同步調(diào)整。本步驟中，根據(jù)設(shè)定頻率范圍內(nèi)PN碼進行全相關(guān)運算得到的相關(guān)峰最大值所對應(yīng)的頻率，進行載波頻率的二次同步調(diào)整。由于PN碼的相關(guān)峰同時受到碼同步和載波同步的雙重影響，因此，系統(tǒng)在進行上述的碼同步粗捕獲以后，還需對載波頻率進行二次同步，以保證載波頻差小于PN碼的1/4周期。接收系統(tǒng)進行載波頻率二次同步是在上述碼同步粗捕獲和載波頻率粗捕獲基礎(chǔ)上進行的，其主要目的是得到較為精確的頻率差值，減少噪聲的影響。接收系統(tǒng)在進行載波頻率二次同步時，在小于載波頻率粗捕獲時的頻率偏差范圍內(nèi)進行掃頻。例如，在頻率偏差為士lOKHz的范圍進行掃頻。接收系統(tǒng)在上述頻率偏差范圍內(nèi)進行掃頻，以實現(xiàn)對載波頻率的二次同步的過程與前述對載波頻率進行同步粗捕獲的方法相同，在此不再贅敘。經(jīng)過對載波頻率的二次同步，可以獲得更為精確的頻差A(yù)f2，通過此頻差△f2可計算出接收系統(tǒng)的載波頻率，從而實現(xiàn)了接收系統(tǒng)載波頻率的二次同步調(diào)整。步驟304，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼及載波頻率進行同步跟蹤。經(jīng)過上述各步驟中對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，必須進行碼同步跟蹤和載波同步跟蹤，以實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。根據(jù)相關(guān)峰的位置差時時調(diào)整接收系統(tǒng)晶體的相位，并根據(jù)多次調(diào)整相位的累積值，來計算接收系統(tǒng)晶體碼同步的頻率誤差，并調(diào)整使得最終相關(guān)峰的周期和PN的理論周期時時保持一致，從而實現(xiàn)碼的同步跟蹤。例如，以采用4個碼元周期為例，根據(jù)全相關(guān)找到相關(guān)峰的位置，調(diào)整本地PN碼副本的相位，使得相關(guān)峰出現(xiàn)在所計算4個碼元的中間位置。在此種模式下，相關(guān)計算只是并行的計算4個連續(xù)相位，即計算4個碼元的相關(guān)峰。由于相關(guān)峰是周期性出現(xiàn)的，每當(dāng)本地碼元完成一個PN碼周期以后，在4個碼元內(nèi)會出現(xiàn)一個相關(guān)峰，由于時鐘的漂移，相關(guān)峰的位置可能會出現(xiàn)一些偏差，向前或向后移動時間A^。根據(jù)時間Ar與系統(tǒng)相位延遲的關(guān)系，相位偏差A(yù)4)用公式表示為△=△T/T*2π根據(jù)上式可以得到系統(tǒng)的碼生成晶體的相位偏差，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)誤差的影響，系統(tǒng)將相位偏差的1/4反饋給碼生成晶體的相位補償環(huán)，同時累積相位誤差值，直到相位累積值達到某一個比較大的值時，將其轉(zhuǎn)化為頻率誤差，并將其值反饋給碼生成晶體的頻率補償環(huán)，這樣實現(xiàn)了系統(tǒng)碼的同步跟蹤。在進行碼的同步跟蹤后，為保證系統(tǒng)解調(diào)還需要做系統(tǒng)的載波同步跟蹤。載波頻率比碼的頻率高很多，故對載波相位同步相對比碼同步困難，但方法與上述碼的同步跟蹤類似，也可采用科斯塔鎖相環(huán)等其他鎖相跟蹤方式。下面介紹的是我們所進行的載波頻率跟蹤方法。在上述碼的同步跟蹤過程中己經(jīng)實現(xiàn)了相關(guān)峰的跟蹤，即PN碼的相關(guān)峰始終在計算的4個碼元的PN碼之內(nèi)。載波不同步所導(dǎo)致的直接結(jié)果是相關(guān)峰的轉(zhuǎn)動，其相位角為-cj>=atan2(lpeak，Qpeak)，其中，Ipeak和Qpeak分別為I支路和Q支路相關(guān)峰的峰值，at肪2表示反正切運算，小為(Qpeaic/Qpeak)的反正切值，其值域為(_兀，兀)，若4>的結(jié)果為正，則表示從I軸逆時針旋轉(zhuǎn)的角度，若小的結(jié)果為負，則表示從I軸順時針旋轉(zhuǎn)的角度。因此，若要實現(xiàn)載波同步跟蹤，并且相位穩(wěn)定，就需要相位角4)為一確定的常值4>0。載波相位角的差值^4>=4>-4>0，將A4)/4反饋給載波的相位環(huán)，然后根據(jù)公式計算載波相位角差值之和4>sum。再根據(jù)公式T=nXTpn，計算n個相關(guān)峰的時間周期之和T，式中，n為相關(guān)峰次數(shù)，T^為PN碼周期。當(dāng)^sum大于一確定的常值小,時，將平均相位角速度差值A(chǔ)"=4>sum/T作為載波頻率偏差反饋量寫入載波頻率跟蹤環(huán)。經(jīng)過對數(shù)字信號接收系統(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)時間信息啟動接收系統(tǒng)。在經(jīng)過步驟102的載波同步和碼同步調(diào)整后，數(shù)字信號接收系統(tǒng)可以接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來的數(shù)據(jù)包，并對接收到的數(shù)據(jù)包進行解調(diào)。解調(diào)數(shù)據(jù)包可得到系統(tǒng)時間信息，數(shù)字信號接收系統(tǒng)中的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器根據(jù)上述系統(tǒng)時間信息設(shè)定編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送時刻，并將編碼數(shù)據(jù)按照設(shè)定的發(fā)送時刻進行發(fā)送，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的同步。盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(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節(jié)和這里示出與描述的圖例。權(quán)利要求1.一種地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器，包括上變頻模塊、下變頻模塊、上變頻和功率放大模塊、以及數(shù)據(jù)通路模塊，其特征在于，還包括同步模塊；所述同步模塊包括PN碼同步和跟蹤模塊，用于根據(jù)接收到的PN碼進行碼的同步捕獲及跟蹤；時間同步跟蹤模塊，用于將本地時鐘跟蹤到的發(fā)射源時鐘，將不同的地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器進行時間統(tǒng)一，得到系統(tǒng)時間；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)時間進行定時轉(zhuǎn)發(fā)。2.—種無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)，包括數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星、數(shù)字信號接收系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)向衛(wèi)星發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼；所述數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率及碼同步調(diào)整，并根據(jù)解調(diào)得到的系統(tǒng)時間信息啟動接收系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PN碼包括時間周期數(shù)信息和衛(wèi)星頻差信息。4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PN碼還包括同步標(biāo)識信息、驗證標(biāo)識信息和數(shù)據(jù)分類信息，或幀頭信息、校驗信息和數(shù)據(jù)分類信息。5.如權(quán)利要求2或3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)設(shè)置有業(yè)務(wù)/同步激勵器，用于接收信源數(shù)據(jù)調(diào)制器發(fā)送來的信源數(shù)據(jù)，并將信源數(shù)據(jù)以及生成的系統(tǒng)時間打包，與生成的PN碼疊加發(fā)送至Ku波段發(fā)射機。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述業(yè)務(wù)/同步激勵器內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)封裝裝置，該裝置包括-數(shù)據(jù)拆分模塊，用于將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；包頭信息生成模塊，用于生成標(biāo)識上述數(shù)據(jù)包的包頭信息；數(shù)據(jù)封裝模塊，用于將上述包頭信息添加在對應(yīng)的數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)乙目"7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)拆分模塊根據(jù)數(shù)據(jù)映射方式將接收到的數(shù)據(jù)拆分為包含相應(yīng)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包。8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述包頭信息包括包頭信息指示標(biāo)識、數(shù)據(jù)包頻點標(biāo)識、數(shù)據(jù)包字節(jié)長度標(biāo)識、數(shù)據(jù)包發(fā)送時間標(biāo)識、及數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識。9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識包括發(fā)送數(shù)據(jù)包的時隙標(biāo)識、字節(jié)交織器同步標(biāo)識、配置變更指示標(biāo)識。10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號接收系統(tǒng)中，地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器接收衛(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進行系統(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)時間信息發(fā)送信源數(shù)據(jù)信息至終端解調(diào)器。11.一種無線數(shù)字廣播同步的方法，其特征在于，步驟包括步驟一，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼；步驟二，數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)接收到的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率與碼的同步調(diào)整；步驟三，數(shù)字信號接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時間信息啟動接收系統(tǒng)。12.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，系統(tǒng)時間對應(yīng)于PN碼周期的整數(shù)倍。13.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)將數(shù)據(jù)包與PN碼按設(shè)定的幅度比疊加發(fā)射。14.如權(quán)利要求11或12或13所述的方法，其特征在于，所述PN碼包括時間周期數(shù)信息和衛(wèi)星頻差信息。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述PN碼還包括同步標(biāo)識信息、驗證標(biāo)識信息和數(shù)據(jù)分類信息，或幀頭信息、校驗信息和數(shù)據(jù)分類信息。16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射數(shù)據(jù)包時對數(shù)據(jù)進行封裝，步驟包括步驟101，將接收到的數(shù)據(jù)拆分為至少一個包含有設(shè)定字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包；步驟102，在每個數(shù)據(jù)包中的所有字節(jié)之前添加對應(yīng)的包頭標(biāo)識信息。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述步驟101中，根據(jù)數(shù)據(jù)映射方式將接收到的數(shù)據(jù)拆分為包含相應(yīng)字節(jié)長度的數(shù)據(jù)包。18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述步驟102中，包頭標(biāo)識信息包括包頭信息指示標(biāo)識、數(shù)據(jù)包頻點標(biāo)識、數(shù)據(jù)包字節(jié)長度標(biāo)識、數(shù)據(jù)包發(fā)送時間標(biāo)識、及數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)包傳輸指示標(biāo)識包括發(fā)送數(shù)據(jù)包的時隙標(biāo)識、字節(jié)交織器同步標(biāo)識、配置變更指示標(biāo)識。20.如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述步驟二中進行同步調(diào)整的方法，包括如下步驟步驟201，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行同步粗捕獲；步驟202，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼進行同步粗捕獲；步驟203，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的載波頻率進行二次同步調(diào)整；步驟204，對數(shù)字信號接收系統(tǒng)的碼及載波頻率進行同步跟蹤。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述步驟201中，根據(jù)設(shè)定頻率范圍內(nèi)PN碼進行全相關(guān)運算得到的相關(guān)峰最大值所對應(yīng)的頻率，進行載波頻率的同步粗捕獲。22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述步驟202中，根據(jù)對接收到的PN碼進行全相關(guān)計算進行PN碼的同步粗捕獲。23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述步驟203中，根據(jù)設(shè)定頻率范圍內(nèi)PN碼進行全相關(guān)運算得到的相關(guān)峰最大值所對應(yīng)的頻率，進行載波頻率的二次同步調(diào)整。全文摘要本發(fā)明公開了一種地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器及無線數(shù)字廣播同步的系統(tǒng)和方法。所述地面增補轉(zhuǎn)發(fā)器中增加設(shè)置了用于根據(jù)接收到的PN碼進行載波頻率和碼同步調(diào)整的同步模塊。所述方法包括如下步驟數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射包含信源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間的數(shù)據(jù)包，以及與系統(tǒng)時間對應(yīng)的PN碼；數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)接收到的PN碼進行系統(tǒng)載波頻率與碼的同步調(diào)整；數(shù)字信號接收系統(tǒng)解調(diào)接收到的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)其中的系統(tǒng)時間信息啟動接收系統(tǒng)。本發(fā)明中，通過在數(shù)字信號發(fā)射系統(tǒng)中增加發(fā)射反映系統(tǒng)時間信息的PN碼，數(shù)字信號接收系統(tǒng)根據(jù)其接收到的PN碼進行載波頻率和碼的同步調(diào)整，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的同步。文檔編號H04B7/185GK101197607SQ20061016193公開日2008年6月11日申請日期2006年12月8日優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日發(fā)明者梁小芃,波海,飛邢申請人:北京華信泰機電設(shè)備有限公司