河南商丘 BPC 授时码协议与分析
0. 背景
商丘低频时码发播台是一个位于中国河南省商丘市虞城县的时码发播台，呼号BPC。该发播台由中国科学院国家授时中心和西安高华科技有限公司在2002年4月25日设立。频率 68.5 kHz，功率约 90 kW。
1. 授时码协议分析
注：以下内容来自于发明专利CN 1667528A。
1.1. 基础信息
此协议将 1 分钟分为 3 个帧，每个帧 20 秒。
每个帧内包含多个方波信号，方波信号共有四种，如下表所示：
| 方波信号持续时间 | 代表的数字（四进制） | 代表的数字（二进制） |
|---|---|---|
| 0.1 秒 | 0 | 00 |
| 0.2 秒 | 1 | 01 |
| 0.3 秒 | 2 | 10 |
| 0.4 秒 | 3 | 11 |
1.2. 帧结构
下图是专利中给出的帧结构示意图：
每帧包含以下标识符或信息：P0、P1、P2、时、分、星期、P3、日、月、年、P4。
每帧的开始标识是 P0 ，时间为每分钟的 0 秒、20 秒、40 秒，例如 00:00:00、00:00:20、00:00:40。
P0 不具有任何方波信号，即 P0 不具有脉冲，用于帧与帧的隔开。
P1 为帧标志，P1＝0（方波持续 0.1 秒）表示此信号为本分钟的第1秒，P1＝1（方波持续 0.2 秒）表示此信号为本分钟的第21秒，P1＝2（方波持续 0.3 秒）表示此信号为本分钟的第41秒。
P2 为预留位。用于需要要扩充信息，默认为 0 （即脉冲 0.1 秒），目前暂时未查到扩充信息。
帧的第 3 秒和第 4 秒用于表示时，分别是时的二进制的高 2 位和低 2 位。例如第 3 秒的脉冲为 2 （01，脉冲 0.3 秒），第 4 秒的脉冲为 3 （11，脉冲 0.4 秒），则表示时为二进制的 0111，即十进制的 7。
帧的第 5 秒、第 6 秒、第 7 秒用于表示分，分别是分的二进制的高 2 位、中间 2 位和低 2 位。例如第 5 秒的脉冲为 1 （01，脉冲 0.2 秒），第 6 秒的脉冲为 2 （10，脉冲 0.3 秒），第 7 秒的脉冲为 3 （11，脉冲 0.4 秒），则表示分为二进制的 011011，即十进制的 27。
帧的第 8 秒和第 9 秒用于表示星期，星期的二进制的高 2 位和低 2 位。例如第 8 秒的脉冲为 0 （00，脉冲 0.1 秒），第 9 秒的脉冲为 2 （10，脉冲 0.3 秒），则表示星期为二进制的 0010，即十进制的 2，即星期二。对应关系如下表所示：
| 第8秒、第9秒 | 二进制 | 星期 |
|---|---|---|
| 00 | 0000 | 星期日 |
| 01 | 0001 | 星期一 |
| 02 | 0010 | 星期二 |
| 03 | 0011 | 星期三 |
| 10 | 0100 | 星期四 |
| 11 | 0101 | 星期五 |
| 12 | 0110 | 星期六 |
帧的第 10 秒用于表示 P3，P3 包括上午/下午信息、与偶校验位。偶校验包含位为第 1 秒到第 9 秒，包含内容为 P1、P2、时、分、星期。具体信息如下表所示：
| P3 | 上午 | 下午 |
|---|---|---|
| 1数为偶数 | 0（00） | 2（10） |
| 1数为奇数 | 1（01） | 3（11） |
帧的第 11 - 13 秒用于表示日，日的二进制的高 2 位、中间 2 位和低 2 位。例如第 11 秒的脉冲为 1 （01，脉冲 0.2 秒），第 12 秒的脉冲为 2 （10，脉冲 0.3 秒），第 13 秒的脉冲为 3 （11，脉冲 0.4 秒），则表示日为二进制的 011011，即十进制的 27。
帧的第 14 - 15 秒用于表示月，月的二进制的高 2 位和低 2 位。例如第 14 秒的脉冲为 0 （00，脉冲 0.1 秒），第 15 秒的脉冲为 1 （01，脉冲 0.2 秒），则表示月为二进制的 0001，即十进制的 1。
帧的第 16 - 18 秒用于表示年，年被拆分为最高位、高位、中间位、低位。此处的16 - 18秒表示的是年的高位、中间位和低位。例如第 16 秒的脉冲为 0 （00，脉冲 0.1 秒），第 17 秒的脉冲为 1 （01，脉冲 0.2 秒），第 18 秒的脉冲为 2 （10，脉冲 0.3 秒），则表示年为二进制的 0000110（假设最高位是0），即十进制的 6，则年为 2006 年。
帧的第 19 秒用于表示 P4，P4 包含年的最高位和偶校验位，偶校验包含位为第 11 秒到第 18 秒，包含内容为日、月、年。具体信息如下表所示：
| P4 | 年最高位为0 | 年最高位为1 |
|---|---|---|
| 1数为偶数 | 0（00） | 2（10） |
| 1数为奇数 | 1（01） | 3（11） |
2. 举例说明
图中帧状态的时间编码为：0021033021021030101，即：
即 P1 脉冲发生时间为：2004 年 03 月 09 日，星期二，午前 09 时 15 分 01 秒。
3. 授时码局限
3.1. 千年虫
可以看到，本协议用 7 位表示了年，即最大表示到 127 ，即 2127 年。因此，就目前情况来看，本协议无法表示 2128 年及以后的时间。事实上，某手表厂商表明在2100年后，目前制作的手表将无法获取电波进行对时。
可以考虑使用预留位 P2 来扩充年的表示位数，由7位扩充到 9 位后，可以表示到 511 年，即 2511 年。
3.2. 非公益导致的法律问题
2006年2月，国家授时中心与高华公司签订合作协议书，约定由高华公司全额出资3000万元在河南省商丘市建设低频时码发播台。
2007年7月，BPC商丘授时台建成并对外发播后，高华公司开发了专用的解码芯片，用以接收BPC商丘授时台发射的低频时码授时信号，并在此基础上生产、销售电波表。与此同时，声望公司也自行接收了BPC商丘授时台发射的低频时码授时信号，生产、销售电波表。
2009年底，高华公司一纸诉状将声望公司告到陕西省西安市中级人民法院。高华公司认为，从2007年7月1日BPC商丘授时台建成并正式对外发播后，声望公司未经其许可，擅自使用BPC商丘授时台发出的低频时码授时信号，生产、销售电波表，并在互联网和钟表行业进行相关宣传活动，侵犯其合法权益。
西安中院经审理认为，根据国家授时中心和高华公司所签订的系列协议，高华公司为BPC商丘授时台的实际出资人，高华公司与国家授时中心对该台拥有财产所有权；高华公司不享有BPC低频时码的著作权；高华公司对BPC低频时码无线电信号享有进行电波钟（表）开发生产的独家使用权。声望公司在未经许可且未交纳使用费情况下，进行电波钟（表）的商业性生产经营，侵犯了高华公司对BPC低频时码无线电信号享有进行电波钟（表）开发生产的独家使用权。2010年9月，西安中院对此案作出一审判决，判令声望公司立即停止侵权，赔偿高华公司20万元。
从上面可以看出来，商丘 BPC 授时码协议的使用需要先获得授权，否则会引发法律问题。而其他国家的授时码协议，例如 DCF77、WWVB、JJY 等，都是公益性质的，可以自由使用。