СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ ВРЕМЕННЫХ ЗАДЕРЖЕК В МОДУЛЯТОРАХ ПЕРЕДАТЧИКОВ С УПРАВЛЯЕМОЙ ЛИНИЕЙ ЗАДЕРЖКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MEASURING RESULTING TIME DELAYS IN MODULATORS OF TRANSMITTERS WITH CONTROLLED DELAY LINE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к одночастотной сети цифрового телевизионного вещания SFN, Single Frequency Network, стандарта второго поколения DVB-T2.
Для синхронизации работы передатчиков в одночастотных сетях цифрового вещания SFN в настоящее время используется Глобальная система позиционирования GPS (Global Positioning System), а также Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС, обеспечивающая высокостабильную опорную частоту возбудителей передатчиков 10 МГц и тактовые импульсы сигнальных процессоров от источника прецизионных синхросигналов с частотой 1 Гц (1pps).
Источником информационного сигнала является шлюз на выходе Федерального или Регионального Центров мультиплексирования.
Передатчики SFN сети работают в одном телевизионном канале, излучая синхронно и синфазно высокочастотные модулированные колебания, несущие единый информационный сигнал.
Важным требованием является обеспечение равенства временных задержек информационного сигнала от источника до антенн передатчиков.
Время обработки информационного сигнала в модуляторах передатчиков различной мощности, а также различных производителей может существенно отличаться.
При объединении таких передатчиков в SFN сеть информационный сигнал на приеме разрушается, т.е. из-за разброса временных задержек информационного сигнала в модуляторах передатчиков SFN сеть становится неработоспособной.
Известен способ тестирования временных задержек в модуляторах передатчиков, предназначенных для работы в SFN сети. Способ опубликован в документе «Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)». DVB Document A133, June 2010, c. 102-103».
При оценке задержек модуляторов передатчиков на их вход подается поток T2-MI, в котором информация в символе Р1 преамбулы каждого суперкадра заменена нулями (NULL P1 преамбулы). В результате на выходе модуляторов формируется радиоимпульсный высокочастотный сигнал. На месте нулевого символа Р1 наблюдается пауза в выходном сигнале, позволяющая оценить задержку сигнала в модуляторах.
Недостатком способа является то, что он предназначен для сравнения задержек однотипных модуляторов в лабораторных условиях при отсутствии возможности измерения величины задержки с включенной на входе модулятора управляемой линии задержки.
Наиболее близким по технической сущности прототипом является «Метод измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2», «Т-Comm - Телекоммуникации и транспорт». Том 8, №9, 2014, с. 46-48. Авторы: Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Известный метод предназначен для его использования в сети SFN оснащенной передатчиками различных производителей с большим разбросом временных задержек информационного сигнала в модуляторах, а также возможным разбросом задержек в каналах передачи данных.
Для измерения результирующих задержек каждый из передатчиков комплектуется на аппаратном уровне управляемым ключом, формирующим на входе передатчика из поступающего потока данных низкочастотные видеоимпульсы. Управление ключом осуществляется с помощью низкочастотного генератора, который задает длительность видеоимпульсов и частоту их следования. В результате на выходе модулятора формируются высокочастотные радиоимпульсы.
Сформированный сигнал подается на детекторы огибающих видео- и радиоимпульсов, соответственно на входе - на низкочастотный детектор, а на выходе - на высокочастотный детектор.
Импульсы с выходов первого и второго детекторов поступают на логическую схему «ИЛИ», к выходу которой подключен осциллограф, позволяющий измерять результирующую временную задержку Т информационного сигнала в модуляторе передатчика.
С целью выравнивания результирующих временных задержек информационного сигнала на входе модулятора включена управляемая линии задержки. Диапазон возможного изменения задержек определяется величиной разброса сетевых задержек и задержек обработки информационного сигнала в модуляторах передатчиков, включенных в состав SFN сети.
Недостатком известного метода измерений задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2 является то, что отсутствует фазовая синхронизация моментов коммутации потока T2-MI управляемым ключом с параметрами последовательности суперкадров.
Отмеченный недостаток приводит либо к неустойчивой работе модулятора и ухудшению точности измерений при тестировании, либо к его полной неработоспособности.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение высокой точности измерений при тестировании и калибровке временных задержек информационного сигнала в передатчиках с управляемой линией задержки на входе модулятора.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующая предложенный способ измерения результирующих временных задержек в модуляторах с управляемой линией задержки; на фиг. 2 - графическое изображение временных диаграмм в соответствующих точках устройства, поясняющих способ измерения результирующих задержек.
На представленных фигурах введены следующие обозначения:
1 - формирователь тестового сигнала (ФТС),
2 - управляемая линия задержки (УЛЗ),
3 - модулятор (МОД),
4 - детектор огибающей высокочастотного сигнала (ДВЧ),
5 - логическая схема "ИЛИ" (ИЛИ),
6 - буфер опорного сигнала (БОС),
7 - опорный генератор (ОГ),
8 - первый вход логической схемы "ИЛИ",
9 - второй вход логической схемы "ИЛИ",
10 - выход логической схемы "ИЛИ",
11 - входной поток T2-MI,
12 - вход сигнала 1pps от источника прецизионных сигналов,
13 - выход модулятора к тракту усиления мощности,
Т1 - задержка опорного сигнала, соответствующая началу преамбулы Р1 суперкадра,
Т2 - задержка выходного тестового сигнала относительно сигнала 1pps,
Т3 - результирующая временная задержка в модуляторе передатчика с управляемой линией задержки на его входе.
Сущность предлагаемого способа измерения результирующих временных задержек в модуляторах с управляемой линией задержки заключается в том, что коммутация входного потока осуществляется синфазно с началом суперкадров заменой битовой информации в символе Р1 преамбулы каждого суперкадра на нулевую в потоке T2-MI в формирователе тестового сигнала, выполняющего роль ключа на программном уровне, и сравнением импульсов на выходе модулятора с опорным сигналом, задержанным относительно сигнала 1pps в буфере опорного сигнала на величину, равную метке времени.
Сформированные опорные импульсы (фиг. 2а), отстоящие от сигнала 1pps на время Т1, соответствующее метке времени, т.е. началу преамбулы Р1 суперкадра, подаются на первый вход 8 схемы «ИЛИ». В выходном высокочастотном сигнале модулятора с помощью высокочастотного детектора огибающей формируются импульсы, отстоящие от опорного сигнала на время Т2, которые подаются на второй вход 9 схемы «ИЛИ» (фиг. 2b). В результате на выходе 10 схемы «ИЛИ» формируется периодический сигнал, состоящий из пары импульсов (фиг. 2с), расстояние между которыми определяет результирующую задержку Т3 информационного сигнала в модуляторе, и включенной на его входе управляемой линии задержки. Период повторения сигнала, состоящего из пары импульсов, определяется длительностью суперкадра.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить высокую точность измерений при тестировании и калибровке временных задержек информационного сигнала в передатчиках, входящих в состав сети, т.е. позволяет решить поставленную задачу.
Предлагается также устройство, реализующее предложенный способ измерения результирующих временных задержек в модуляторах передатчиков различных производителей с большим разбросом задержек.
Новизна предлагаемого устройства заключается в том, что в него введен формирователь тестового сигнала, на вход которого подают стандартный поток T2-MI, выход которого подключен к входу управляемой линии задержки, а также последовательно соединенные опорный генератор, на вход которого подают прецизионный сигнал 1pps, выход которого подключен к входу буфера опорного сигнала, выход которого подключен к первому входу логической схемы «ИЛИ».
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.
На вход 11 устройства (фиг. 1) подается стандартный поток T2-MI, состоящий из информационных символов и специальных символов, обеспечивающих передачу информационного сигнала, устойчивый прием и декодирование телевизионных программ в зоне обслуживания передатчика. Символы в потоке T2-MI объединены в кадры, которые, в свою очередь, объединяются в суперкадры, обеспечивающие синхронную работу передатчиков в сети SFN с помощью меток времени, устанавливаемых в шлюзе Центра Формирования Мультиплекса.
Метка определяет момент времени начала суперкадра, т.е. начала преамбулы суперкадра - символа Р1, который в штатном режиме служит прежде всего для синхронизации и идентификации потока при приеме.
В режиме тестирования осуществляется коммутация входного потока синфазно с началом суперкадров заменой битовой информации в символе Р1 преамбулы каждого суперкадра на нулевую в потоке T2-MI в формирователе тестового сигнала 1, выполняющего роль ключа на программном уровне.
Коммутация входного потока T2-MI в формирователе тестового сигнала 1 осуществляется с целью получения на выходе модулятора паузы в высокочастотном сигнале на интервале времени, соответствующем преамбуле суперкадра с учетом задержек в модуляторе 3 и в управляемой линии задержки 2.
Сформированный радиоимпульсный сигнал поступает на детектор огибающей высокочастотного сигнала 4, выход которого подключен ко второму входу 9 логической схемы «ИЛИ» 5 для сравнения величины задержки суперкадра выходного сигнала относительно опорного сигнала на первом входе 8 схемы «ИЛИ».
Формирование опорного сигнала осуществляется путем задержки сигнала от опорного генератора 7 в буфере 6 на величину, соответствующую значению метки времени в потоке T2-MI. Стабильность опорного сигнала определяется стабильностью источника прецизионного сигнала 1pps, поступающего на вход 12 устройства.
В режиме тестирования выход модулятора 13 отключен от тракта усиления мощности ВЧ сигнала в передатчике, поскольку символ Р1, обеспечивающий синхронизацию и идентификацию потока при приеме, обнулен.
Для тестирования и калибровки временных задержек информационного сигнала в передатчиках на выходе схемы «ИЛИ» 10 включают индикатор, на который наносят визуальный шаблон, соответствующий выявленной максимальной задержке информационного сигнала в передатчиках сети, по которому с помощью управляемой линии задержки проводят калибровку задержек тестируемого передатчика.
Рассмотренный выше принцип работы блок-схемы устройства (фиг. 1), реализующей предложенный способ измерения результирующих временных задержек в модуляторах с управляемой линией задержки, а также приведенное ранее описание временных диаграмм в соответствующих точках устройства (фиг. 2), поясняющее способ измерения результирующих задержек, позволяют сделать следующие выводы:
- предложенный способ тестирования передатчиков, входящих в состав сети, является новым, явно не следует из уровня техники, имеет изобретательский шаг, т.к. добавлены новые стадии:
- фазовая синхронизация моментов коммутации потока T2-MI в формирователе тестового сигнала, выполняющего роль ключа на программном уровне, с параметрами последовательности суперкадров и привязка опорного сигнала к сигналу 1pps и метке времени;
- предложенное устройство является также новым и имеет изобретательский шаг, т.к. использованы новые элементы и их связи: формирователь тестового сигнала, опорный генератор, синхронизированный с сигналом 1pps, буфер опорного сигнала;
- предложенные способ и устройство промышленно применимы и осуществимы, позволят перейти от локального цифрового ТВ вещания к сетевому SFN с передатчиками различных производителей при большом разбросе задержек в модуляторах и каналах передачи данных.
Литература
1. Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2). DVB Document A133, June 2010, c. 102-103.
2. Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Метод измерений и калибровки задержек сигнала в передатчиках стандарта DVB-T2. T-Comm - Телекоммуникации и транспорт, том 8, №9, 2014, с. 46-48.
3. Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Синхронизация информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ-вещания. Электросвязь, №9, 2014, с. 24-28.
4. Одночастотная сеть. Патент РФ №2475987, кл. H04L 27/26.
5. Узел и система для синхронной сети. Патент РФ №2529015, кл. H04J 3/06.