Hd無線電廣播單頻率網(wǎng)絡中的分離的平臺的同步的制作方法
【專利說明】HD無線電廣播單頻率網(wǎng)絡中的分離的平臺的同步
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01310426204.7、申請日為2009年12月3日、發(fā)明名稱為“HD無線電廣播單頻率網(wǎng)絡中的分離的平臺的同步”的分案申請(其首次申請的申請?zhí)枮?00980153210.1、申請日為2009年12月3日、發(fā)明名稱為“HD無線電廣播單頻率網(wǎng)絡中的分離的平臺的同步”)的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及無線電廣播系統(tǒng)，更具體而言，涉及包括多個發(fā)射器的這樣的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]iBiquity Digital Corporat1n HD Rad1?系統(tǒng)被設計成允許從當前模擬調幅(AM)和調頻(FM)收音機平穩(wěn)演變到完全數(shù)字的帶內(nèi)信道上(IB0C)系統(tǒng)。此系統(tǒng)在現(xiàn)有的中頻(MF)和特高頻(VHF)無線頻帶中從陸地發(fā)射器向移動便攜式固定接收器輸送數(shù)字音頻和數(shù)據(jù)服務。廣播公司可以利用新的更高質量且更加強健的數(shù)字信號同時持續(xù)傳輸模擬AM和FM，使得其自身以及他們的聽眾能夠從模擬變換為數(shù)字無線電，而同時保持他們的當前頻率分配。
[0004]該設計通過提供三種新的波形類型:混合、擴展混合、以及全數(shù)字，來提供向數(shù)字廣播系統(tǒng)過渡的靈活手段?；旌闲秃蛿U展混合型保留了模擬FM信號，而全數(shù)字類型卻不。所有三種波形類型都符合當前分配的頻譜輻射屏蔽。
[0005]數(shù)字信號是使用正交頻分復用(0FDM)來調制的。0FDM是一種并行調制方案，其中，數(shù)據(jù)流調制同時傳輸?shù)拇罅空蛔虞d波。0FDM是固有靈活的，輕松地使得邏輯信道能夠映射到不同的子載波組。
[0006]國家無線電系統(tǒng)委員會，由全國廣播工作者協(xié)會和消費電子協(xié)會贊助的標準設置組織，在2005年9月采用了命名為NRSC-5A的IB0C標準。通過引用的方式并入本公開中的NRSC-5A以及其更新NRSC-5B，闡述了對于通過AM和FM廣播信道廣播數(shù)字音頻和輔助數(shù)據(jù)的要求。該標準以及其引用文檔包含對于RF/傳輸子系統(tǒng)以及傳輸和服務復用子系統(tǒng)的詳細說明?？梢詮腘RSC的網(wǎng)站http://www.nrscstandards.0rg/SG.asp獲得該標準的副本。iBiquity的HD Rad1?技術是NRSC-5IB0C標準的一種實現(xiàn)。關于HD Rad1 ?技術的更進一步的信息可以在hdrad1.com和www.1biquity.com找到。
[0007]典型的HD無線電廣播實現(xiàn)將內(nèi)容聚合和音頻編解碼器分割為通常被稱為導出器的東西。導出器將通常處理主要節(jié)目服務(MPS)的源和音頻編碼，S卩，在模擬信道上鏡像的數(shù)字音頻。饋送給導出器的可以是導入器，該導入器聚合除MPS以外的輔助節(jié)目。然后，導出器產(chǎn)生無線電廣播數(shù)據(jù)包，以及將那些數(shù)據(jù)包轉發(fā)到激勵器平臺的調制解調器部分或激勵器，激勵器平臺通常被稱為激勵器引擎(exgine)。
[0008]在某些情況下，期望將HD無線電廣播系統(tǒng)實現(xiàn)為單頻率網(wǎng)絡(SFN)。一般而言，單頻率網(wǎng)絡或SFN是其中幾個發(fā)射器通過同一個頻道同時發(fā)送同一個信號的廣播網(wǎng)。模擬FM和AM無線電廣播網(wǎng)以及數(shù)字廣播網(wǎng)可以以這種方式操作。SFN的一個目標是增大覆蓋區(qū)域和/或縮小中斷概率，因為總的接收到的信號強度可以在覆蓋由于地形而丟失和/或遮蔽嚴重的位置增大。
[0009]SFN的另一個目標是有效利用無線電頻譜，與在每一個服務區(qū)域使用不同的傳輸頻率的傳統(tǒng)的多頻網(wǎng)絡(MFN)傳輸相比，使得能夠提供更多的無線節(jié)目。在多頻網(wǎng)絡中，為國家廣播業(yè)務建立了數(shù)以百計的站；因此，使用了很多頻率。在多個頻率上同時傳輸節(jié)目會使當在覆蓋區(qū)域之間傳播時常常記不住重調諧他們的收音機的聽眾產(chǎn)生混淆。
[0010]SFN的一種簡化形式可以通過低功耗同頻道中繼器或增強器來實現(xiàn)，中繼器或增強器被用作填隙發(fā)射器。在美國，F(xiàn)M增強器和轉換器是特殊類別的FM站，它們接收完全服務FM站的信號，并將那些信號傳輸或重新傳輸?shù)揭蝗灰彩怯捎诘匦位蚱渌蛩貙⒉粫闹餍盘柦邮盏搅钊藵M意的服務的區(qū)域。最初，F(xiàn)M增強器是主站的同一頻率上的轉換器。在1987年之前，F(xiàn)M增強器被FCC限制為使用直接的無線(off-air)接收和重新傳輸方法(即，中繼器)。FCC規(guī)則改變允許使用幾乎任何信號傳送方法以及直到20%的他們轉播的完全服務站的最大允許的有效輻射功率的功率級。經(jīng)過此規(guī)則變化，F(xiàn)M增強器現(xiàn)在基本上是SFN的子類。許多國內(nèi)廣播公司當前利用FM增強器來填充或延伸覆蓋區(qū)域，特別是在諸如舊金山之類的山地。
[0011]在重疊的覆蓋區(qū)域，SFN傳輸可以被視為多路徑傳播的精確形式。無線電接收器接收同一信號的多個回波，這些回波之間的結構性的或破壞性干擾(也稱為自干擾)可能會導致衰落。這是有問題的，因為衰落是選頻的(而不是平衰落)，因為回波的時間分散可能會導致符號間干擾(ISI)。
[0012]當接收器位于一個以上的發(fā)射器的范圍內(nèi)時，好的接收準則包括相對信號強度和總的傳輸延遲。相對信號強度基于接收器的位置描述了兩個或更多個傳輸信號的關系，而總的傳輸延遲是計算出來的從信號離開演播室位置的時刻到它到達接收器的時刻的消逝的時間間隔。這種延遲會基于特定的演播室發(fā)射器鏈路的信號通路在不同發(fā)射器之間有所不同。
[0013]在HD無線電系統(tǒng)的SFN實現(xiàn)中，一個導出器可以與許多激勵器引擎組合使用，以改進覆蓋。發(fā)明人已經(jīng)觀察到對滿足下列對于HD無線電廣播系統(tǒng)中的單頻率網(wǎng)絡的操作的要求的系統(tǒng)和方法的需要。
[0014]對于諸如HD無線電廣播系統(tǒng)之類的基于0FDM的系統(tǒng)，發(fā)射器必須輻射不是完全一樣但是相同的播放信號。如此，子載波的頻率和相位必須被輻射為非常高的容差。0FDM系統(tǒng)中的載波之間的任何頻率偏移都導致符號間干擾和在頻域中的感覺到的多普勒頻移。對于HD無線電系統(tǒng)，頻率偏移預計在?20Hz內(nèi)。另外，單獨的子載波頻率必須同時出現(xiàn)。每一個發(fā)射器都必須在相同時間輻射相同的0FDM符號，以便數(shù)據(jù)在時域中是同步的。這種同步在很大程度上取決于保護時間間隔，該保護時間間隔管理基于0FDM系統(tǒng)可以容忍的最大延遲或回波。它還影響發(fā)射器之間的最大距離。0FDM接收器定期對預定的時間長度內(nèi)的接收到的信號進行采樣。在這些采樣時間之間(在保護時間間隔期間)，接收器忽略任何接收到的頻率。對于HD無線電廣播系統(tǒng)，每一個0FDM符號都必須時間對準到75 μ sec內(nèi)，以便使FM系統(tǒng)正確地操作。優(yōu)選地，對準在10 μ sec內(nèi)。
[0015]另一個要求是，單獨子載波必須對于每一個符號都承載相同的數(shù)據(jù)。換言之，來自不同的發(fā)射器的子載波必須是“位準確的”。這意味著，對于SFN中的每一個節(jié)點，從導出器在發(fā)射位置處接收到的數(shù)字信息必須包含相同的位(即，MPS數(shù)字音頻、節(jié)目服務數(shù)據(jù)(PSD)、站信息服務(SIS)，以及高級應用服務(AAS)或其它數(shù)據(jù)都必須是相同的)。此外，信息還必須由每一個激勵器引擎以相同的方式處理，使得對于網(wǎng)絡的每一個傳輸節(jié)點，輸出波形是相同的。
[0016]還期望構成網(wǎng)絡的各種設備異步操作，以便設備可以上線或離線，而不要求整個網(wǎng)絡被復位。必須在獨立的節(jié)點重新啟動(即，可以獨立于所有其它節(jié)點使SFN中的每一個節(jié)點下線和上線，而不會影響系統(tǒng)性能)期間保持上文所描述的定時準確性和“位準確性”。SFN的每一個節(jié)點還都必須具有調節(jié)傳輸延遲以解決傳播延遲并能夠調諧SFN的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]在第一方面，本發(fā)明提供了一種廣播方法，包括:使用第一發(fā)射器來發(fā)送包括與第一 GPS脈沖信號同步的多個數(shù)據(jù)幀的信號，在第一遠程發(fā)射器處接收信號，在第一遠程發(fā)射器處將幀同步于第二 GPS脈沖信號，以及將同步幀從遠程發(fā)射器傳輸?shù)蕉鄠€接收器。還提供了實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
[0018]在另一方面，本發(fā)明提供了一種廣播系統(tǒng)，包括:第一發(fā)射器，用于發(fā)送包括與第一GPS脈沖信號同步的多個數(shù)據(jù)幀的信號；以及第一遠程發(fā)射器，包括用于使幀同步于第二GPS脈沖信號并用于將同步幀傳輸?shù)蕉鄠€接收器的電路。
[0019]在另一方面，本發(fā)明提供了使廣播系統(tǒng)中的平臺同步的方法，包括:在基發(fā)射器和多個遠程發(fā)射器處接收主時鐘信號，在主時鐘信號中的第一時鐘脈沖之前的預定時間間隔內(nèi)在基發(fā)射器處開始音頻采樣，將音頻樣本組合為音頻幀，在第一時鐘脈沖之后發(fā)生的絕對層1幀編號時間，開始將音頻幀從基發(fā)射器傳輸?shù)竭h程發(fā)射器，在遠程發(fā)射器處接收音頻幀，以及從對應于絕對層1幀編號時間的音頻幀的時間開始，從遠程發(fā)射器傳輸音頻幀。
【附圖說明】
[0020]圖1是單頻率網(wǎng)絡的示圖。
[0021]圖2是單頻率網(wǎng)絡的框圖。
[0022]圖3是無線電廣播系統(tǒng)的框圖。
[0023]圖4是導出器和激勵器引擎/激勵器的某些部分的框圖。
[0024]圖5是導出器