一种用于列车实时接收卫星广播的方法 【技术领域】
本发明涉及卫星广播领域，特别涉及一种用于列车实时接收卫星广播的方法。背景技术 在列车上收听连续清晰的实时广播一直是人们梦寐以求的愿望，数字卫星声音 广播系统的出现使人们看到了实现愿望的可能性。 不过，如何既能够在隧道等卫星信号 被遮挡的地方保持声音的连续性，又能够尽量少地影响其实时特性，一直都是数字卫星 声音广播技术人员亟需攻克的技术难题。
为了克服卫星阴影区的这种影响，一种常用的做法是引入时间分集机制 ：如图 1 所示，其中，上面方框的表示实时信号，下面的方框表示延时将声音信号进行延迟 τ0 信号，实时信号作为延时信号的备份，接收机播出延时信号，当发生信号中断时，接收 机从备份的实时信号中提取有效数据，通过码流拼接，解决较短时间信号遮挡造成的接 收中断。
但是，由于实际环境中的山区隧道经常是接续出现的，在这种一路实时、一路 延时构成的时间分集广播方案中，几乎只能依靠把延时加长的方法才能对抗因连续遮挡 造成的信号接收中断。 然而，一味加大两路码流之间的延时，虽然可部分解决信号接收 中断的问题，但是较长的节目延时会影响节目的实时性。 而且现实环境中很可能会出现 大量连续的短时遮挡，只依靠增加延时是很难解决的，因此这种方法并不可取。
发明内容
本发明提供一种简单有效的用于列车实时接收卫星广播的方法，用以解决现有 技术中存在的列车在实际穿越多隧道时，接收信号中断，不能保证旅客的收听效果，或 节目延时较长，影响节目实时特性的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种实时接收卫星广播的方法，所述方法包 括以下步骤 ：
接 收 终 端 接 收 的 广 播 信 号 包 括 实 时 信 号、 第 1 路 延 时 信 号、 第 2 路 延 时 信 号、 ......、第 n-1 路延时信号和第 n 路延时信号 ；
将总延时时间 τ0 分为 n 个时间段，各个时间段分别为第 1 路延时信号、第 2 路 延时信号、 ......、第 n-1 路延时信号和第 n 路延时信号的延时时间 ；
所述实时信号、第 1 路延时信号、第 2 路延时信号、 ......、第 n-1 路延时信号为 第 n 路延时信号的备份，所述接收终端播放第 n 路延时信号，当发生信号中断时，所述接 收终端通过从实时信号、第 1 路延时信号、第 2 路延时信号、 ......、第 n-1 路延时信号和 第 n 路延时信号中进行数据拼接，进行广播 ；其中， n 为整数，且 n≥2。
进一步，将总延时时间 τ0 均分为 n 个时间段，每路延时信号之间的延时时间为 总延时时间 τ0 的 1/n。
本发明有益效果如下 ：本发明通过增加时间分集码流的路数，从而在不改变总体延时的条件下，有效地改善了系统抗短时遮挡的性能，从而使列车旅客在隧道等遮挡 密集区也能不间断地收听到卫星实时广播。 附图说明 图 1 为现有技术的单路延时时间分集机制的示意图 ；
图 2 为本发明实施例的一种双路延时时间分集机制的示意图 ；
图 3 为一种单路延时双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况下信号损失时长 t 随信号延 时 τ0 变化的函数分布图 ；
图 4 为本发明实施例的一种单路延时双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况下信号损失 时长 t 随延时 τ0 信号及延时 τ0/2 信号分别变化的函数分布图 ；
图 5 为本发明实施例的一种双路延时双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况下信号损失 时长 t 随信号延时 τ0 变化的函数分布图 ；
图 6 是单路延时双隧道 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 情况下，信号损失时长 t 随信号延时 τ0 变化的函数分布图 ；
图 7 为 本 发 明 实 施 例 的 一 种 单 路 延 时、 双 隧 道 情 况 下， 且 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 时，信号损失时长 t 分别随延时 τ0 信号及
延时 τ0/2 信号变化的函数分布图 ；
图 8 为 本 发 明 实 施 例 的 一 种 双 路 延 时、 双 隧 道 情 况 下， 且 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 时，信号损失时长 t 随 τ0 变化的函数分布 图；
图 9 为 本 发 明 实 施 例 的 一 种 三 路 延 时、 双 隧 道 情 况 下， 且 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 时，信号损失时长 t 随 τ0 变化的函数分布 图。 具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。 以下实施例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例就是在现有技术的基础上，对目前的时间分集技术进一步进行了改 进，通过增加时间分集码流的路数，从而在不改变总体延时的条件下，有效地改善了系 统抗短时遮挡的性能。
如图 2 所示，最上面的方框表示实时信号，下面的方框依次表示延时 τ0/n、 2τ0/n、 ......、 (n-1)τ0/n 和 τ0 的延时信号。 本实施例实时接收卫星广播的方法包括 以下步骤 ：接收终端接收的广播信号包括实时信号、第 1 路延时信号、第 2 路延时信 号、 ......、第 n-1 路延时信号和第 n 路延时信号，每路延时信号之间的延时时间为总延 时时间 τ0 的 1/n，即 τ0/n ；其中，所述实时信号、第 1 路延时信号、第 2 路延时信 号、 ......、第 n-1 路延时信号为第 n 路延时信号的备份 ；接收终端播放第 n 路延时信号， 当发生信号中断时，接收终端通过同时从 n+1 路广播信号中进行数据拼接，进行广播 ； 其中， n 为整数，且 n≥2。
本发明的具体实现是这样的。 以 n ＝ 2 为例，如图 2 所示，其中，上端的方框表示实时信号，中间的方框表示延时 τ0/2 信号，最下面的方框表示延时 τ0 信号。 在一 路实时、一路延时码流情形基础上，再增加一路延时节目作为备份，接收终端从三路码 流中进行数据拼接。 为了保持总延时 τ0 不变，相应的每路码流之间延时可以降低为总 延时的一半，即 τ0/2。 对于延时 τ0 信号，缺失的码流可以同时从实时和延时 τ0/2 信 号里面找齐，从而保证节目播放正常。 由于码流俩俩之间的延时降低为 τ0/2，保证信号 接收不中断的条件得以大幅度放宽。
下面我们就用最常见的列车穿越双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 为例进行分析，看一 下双路延时方案对比单路延时方案下的性能提升幅度。 列车穿越时间分别为 τ1 和 τ2， 两座隧道之间的信号正常时间为 τ12。
图 3 是单路延时双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况下，信号损失时长 t 随信号延时 τ0 变化的函数分布图。 可以看到，如果信号延时 τ0 的取值条件满足 τ0≥τ1+τ2+τ12 或者 τ12≥τ0≥max(τ1， τ2) 就可以实现信号无丢失 t ＝ 0。
图 4 在图 3 基础上增加了一路延时 τ0/2 信号，图 4 中，用实线条表示信号损失 时长 t 随延时 τ0 信号变化的函数分布图 ；用点划线表示信号损失时长 t 随延时 τ0/2 信 号变化的函数分布图。 很容易看出，当 τ0≥τ1+τ2+τ12、 τ12≥τ0≥max(τ1， τ2) 以及 2τ12≥τ0≥2max(τ1， τ2) 时，信号损失时长 t ＝ 0。 而当 2max(τ1， τ2)≥τ0≥τ12 以 及 τ1+τ2+τ12≥τ0≥2τ12 时，由于两路备用信号之间的互补性，即使两路都有所损失， 只要两路中损失的不是同一位置的码流，信号就无损失。 经过综合分析，当 2max(τ1， τ2)≥τ0≥τ12 以及 τ1+τ2+τ12≥τ0≥2τ12 时，信号损失时长也为零。
总之，对于双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况，两路延时信号就足以把信号损失时 长压缩到最优情况。 两路延时信号损失时长 t 随 τ0 变化的函数为 ：
图 5 是双路延时双隧道 max(τ1，τ2)≤τ12 情况下，信号损失时长 t 随信号延时 τ0 变化的函数分布图。 信号不丢失 t ＝ 0 的条件为 τ0≥max(τ1， τ2)。
可见，双路延时下信号不丢失的条件 τ0≥max(τ1， τ2)，比单路延时下的条件 τ0≥τ1+τ2+τ12 或者 τ12≥τ0≥max(τ1，τ2) 要宽松许多。 双路延时方案的性能较单路 延时方案有了较大提升。
两路延时系统极大地提高了列车的接收性能，但是在一些情况下信号还是会有 少量丢失。
我们再以双隧道 min(τ1，τ2)≤τ12≤max(τ1，τ2)≤τ12+min(τ1，τ2) 为例。
图 6 是单路延时双隧道 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 情况下，信号损失时长 t 随信号延时 τ0 变化的函数分布图。
图 7 在图 6 基础上增加了一路延时 τ0/2 信号，图 7 中，用实线条表示信号损失 时长 t 随延时 τ0 信号变化的函数分布图 ；用点划线表示信号损失时长 t 随延时 τ0/2 信号 变化的函数分布图。
由此可见，对于双隧道 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1， τ2)≤τ12+min(τ1， τ2) 情况，两路延时信号损失时长 t 随 τ0 变化的函数坐标表示如图 8 所示。 可以看到，两路
延时系统大大降低了信号损失时长，但是信号在 2τ12≤τ0≤2max(τ1，τ2) 区间还是有少 量丢失。
不 过， 我 们 可 以 沿 着 增 加 延 时 路 数 的 思 路 继 续 进 行 推 导， 看 一 下 三 路 延 时 信 号 条 件 下 系 统 抗 遮 挡 性 能 的 提 升 幅 度。 如 图 9 所 示， 对 于 双 隧 道 min(τ1， τ2)≤τ12≤max(τ1，τ2)≤τ12+min(τ1，τ2) 情况，三路延时信号可以把信号损失时长压 缩到最优情况。
从以上的分析可以看出，随着延时路数 n 的增大， τ0 的取值范围也越来越宽 松。 通过增加时间分集码流的路数，在不改变总体延时的条件下，可以扩大有效地改善 系统抗短时遮挡的性能。 当然，码流路数的增多会对系统软硬件实现、信号传输速率、 码流存储容量等各方面提出更高的要求。 一般来说，采用两路延时方案已经可以较大 幅度地改善系统抗遮挡性能，同时多增加的一路码流也不会对卫星信号传输容量造成影 响，只要在原先一路延时信号的基础上，再增加一路延时信号，将各路延时时间设为总 延时时间的一半，即可实现，无需在硬件设备上进行改进，大大降低了改进成本，提高 了改进速度。
本发明结合了现有的列车实时接收卫星广播时间分集技术的一些特点，并在此 基础上进行了改进，通过增加时间分集码流的路数，从而在不改变总体延时的条件下， 有效地改善了系统抗短时遮挡的性能。 考虑到了目前系统的系统软硬件实现、信号传输 速率、码流存储容量等各方面的要求，采用了以两路延时为代表的 n 路延时方案，在兼 顾卫星信号传输容量的同时，在新增码流容量对传输无影响的前提下，大幅度改善了系 统抗遮挡的性能，从而使列车旅客在隧道等遮挡密集区也能不间断地收听到卫星实时广 播。 本发明所提出的以两路延时为代表的 n 路延时时间分集技术将极大提升列车实时接 收卫星广播系统的性能，是世界范围内数字卫星声音广播领域的一项重大技术创新和突 破。 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的 精神和范围。 这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的 范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。