[发明专利]数字卫星电视授时系统大环时延测量方法

权利要求书

1.一种数字卫星电视授时系统大环时延测量方法，其特征在于它是由下述步骤组成：

(1)信号同步

在数字卫星电视系统上行地面站调制器的串行异步接口中取出速率为270兆比特每秒的码流信号，对信号完成同步过程如下：

1)通过串行数字接收器进行时钟恢复，完成位同步；

2)将位同步后的原始数据依次放入一个50位的移位寄存器，检测这50位数据中是否有连续的两个特殊控制字符K28.5为0011111010或1100000101；若有，则以该编码作为接收的数据码字节的边界，即将以后的数据每隔10比特归为一个字节，完成字节同步，进入步骤3)；若无，重复步骤2)；

3)每个传输流包为188个字节的固定长度，包头的同步字节是0x47，对应的10比特编码为“1110000101”或“0001110101”；首先寻找一个0x47码字，若相隔187字节的码字也是0x47，认为后一个0x47码字是传输流包的同步字节，完成传输流包同步；否则重新寻找0x47码字；

(2)纳秒级时间戳产生方法

1)将原子钟的10MHz频率信号倍频至200MHz的频率信号，每个时钟周期为5纳秒，计数器计数值N范围为0～199999999，计数器值从零开始，每个周期计数器值加1，累加至199999999，计数器值置零，计数器的计数周期为1秒，分辨率为5纳秒；

2)提取出包头同步字节0x47中的第七位到第八位的上升沿，用该上升沿记录计数器的值N，该传输流包所对应的时刻t_s为N×5纳秒，将N×5的计算结果存入寄存器1中；

3)提取包头同步字节0x47后的第5字节到第11字节，存储至寄存器2中；对寄存器2中数据转换为ASCII码，恢复成原传输数据；寄存器2中的第四位数据为节目时钟参考值标志位，若为零，返回步骤2)；若为1，表明该传输流包含有节目时钟参考，将寄存器2中第2字节到第7字节数据与寄存器1中的t_s编码生成纳秒级时间戳，纳秒级时间戳前6字节为节目时钟参考值，后4字节为t_s；

(3)大环时延测量与修正

将纳秒级时间戳产生方法步骤(2)所得纳秒级时间戳，记作发送时间戳，存入先进先出的存储器A中，存储器A的大小为100字节；

1)地面接收端通过卫星天线接收来自卫星的下行信号，经解调、输出270兆比特每秒的异步串行码流信号，进行信号同步、纳秒级时间戳产生，得到时间戳记作接收时间戳，信号同步方法与信号同步步骤(1)完全相同，纳秒级时间戳产生方法与纳秒级时间戳产生方法(2)完全相同；将传输流包中同步包头的第七位到第八位的上升沿所对应的时刻记作t_r；

2)用步骤1)接收时间戳中的节目时钟参考值作为关键字在存储器A中寻找相同节目时钟参考值的发送时间戳，若不匹配，丢弃该接收时间戳，等待下一接收时间戳；若找到，将发送时间戳和接收时间戳对应的时刻值相减，得到大环时延测量值：

$\mathrm{\Δ}t=\left\{\begin{array}{cc}{t}_r-t_s& t_r\>t_s\\ t_r-t_s+{10}^9& t_s\>t_r\end{array}\right.$

式中Δt为大环时延测量值，占用四个字节，t_r为接收时间戳中的时刻值，t_s为发送时间戳中的时刻值；是否将Δt存入先进先出的存储器B，按照如下方法决定；

取最近三次测量数据Δt₁,Δt₂,Δt₃，求出预测值若测得大环时延Δt与预测值的残差不大于

$\sqrt{\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{({\mathrm{\Δt}}_i-\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{t})}^2}$

则认为本次测量Δt有效，将Δt存入存储器B中；否则，认为节目时钟参考时间戳异常或Δt异常，丢弃Δt，取预测值作为对应的大环时延，存入存储器B中。