CN112511212B - 一种基于星下点实现tdma的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于星下点实现TDMA的方法及实现该方法的系统，通过将星下点作为参考点的方式，实现卫星时间同步的简易方式，同时满足多个地球站在同一时间点运作的目的。其中，实现方法的系统包括：网控管理单元、主站设备、地球站设备，三者之间，以星下点的参考地球站设备为参考点，利用网控管理单元计算和配置系统整体的参数，主站设备发送链路数据和反向接受地球站的突发数据，实现地球站时钟的同步，进一步实现突发数据的发送在规定时隙内完成的目的。

Description

一种基于星下点实现TDMA的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于星下点实现TDMA的方法及系统，特别是涉及卫星通信技术的领域。

背景技术

随着科学技术的发展，卫星通信在偏远地区、岛屿、森林等区域占有重要的地位。在“万物互联”的趋势下，地球站运作时间的一致性，成了卫星通信过程中，任意时间、任意地点数据交互的基础。

但现有技术中，卫星TDMA技术的实现复杂，且依赖于调制解调芯片的功能，当地球站数量过大时，每个地球站均配备TDMA调制解调器，且TDMA系统实现复杂，对硬件精度要求高，因此将会带来巨大的成本，导致投资较大。同时，卫星到地面地球站的超远距离带来了信号的传输时延，且不同位置的传输延时也不相同，这给地球站之间的同步，也带了不可忽视的问题。

发明内容

发明目的：一个目的是提出一种基于星下点实现TDMA的方法，以解决现有技术存在的上述问题。进一步目的是提出一种实现上述方法的系统。

技术方案：一种基于星下点实现TDMA的方法，包括以下步骤：

步骤一：确定参考地球站；

步骤二：获取距离参数；

步骤三：确定时延；

步骤四：校对设备时间一致。

在进一步的实施例中，所述步骤一进一步为：星下点与卫星连线路上的虚拟地球站为参考地球站，模拟接收主站设备发出的TDM，辅助地球站进行时钟同步。其中所述主站设备前向为FDMA调制器，发送TDM载波，返向是突发解调器，接收地球站突发的载波；所述TDM载波包含控制帧和数据帧两种；所述地球站前向为FDMA解调器，接收TDM载波，返向是突发调制器，在对应时隙内突发载波，还具备GPS/北斗定位，实时将设备所在地的经纬度反馈给设备。

在进一步的实施例中，所述步骤二为：根据选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离l_s，以及地球站所处位置至卫星的距离l_e；其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离。

在进一步的实施例中，所述步骤三为：根据地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ，其中t_Δ的如下表达式所示：

t_Δ＝(l_e-l_s)/c

式中，l_s表示星下点到卫星的距离，l_e表示地球站所处位置至卫星的距离，c表示光速。

在进一步的实施例中，所述步骤四为：根据系统零点与地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，判断数据发送对应时隙中的数据发送时刻，从而根据计算出的发送时刻，校对地球站的时间；

地球站接收到控制帧后，根据当前时刻t₁、地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀；所述地球站当前帧的系统零点t₀为：

t₀＝t₁-t_l-t_Δ+t_w

式中，t₁表示当前时刻，t_Δ表示地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，t_l表示地球站自身的处理时延，t_w表示等待时延；

当前时刻地球站距离当前帧的系统零点的时间Δt为：

Δt＝t₀-t₁＝t_w-t_l-t_Δ

式中，t₁表示当前时刻，t_Δ表示相对时延，t_l表示地球站自身的处理时延，t_w表示等待时延，t₀表示地球站当前帧的系统零点；

比较地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和发送起始保护时间t_p的大小，当t_Δ＞t_p时，地球站在进入分配时隙前发送数据；在第零时隙发送的地球站在系统零点前发送数据；当t_Δ＜t_p时，地球站在各自时隙内，即t_p-t_Δ时刻发送数据；

其中所述等待时延t_w根据当前系统中，地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和每个时隙的发送起始保护时间t_p设置，当t_Δ＞t_p时，t_w＞2t_Δ-t_p；t_Δ＜t_p时，t_w＞t_Δ。

一种基于星下点实现TDMA的系统，用于实现上述所述方法，包括以下模块：

用于获取数据信息的第一模块；

用于处理距离信息的第二模块；

用于确定数据发送时间的第三模块；

用于实现设备统一的第四模块。

在进一步的实施例中，所述第一模块进一步包括数据采集模块、数据存储模块；所述数据采集模块用于获取选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息，具体包括主站设备的FDMA调制器、地球站的FDMA解调器、主站设备的突发解调器、地球站的突发解调器；所述数据存储模块用于存储选定卫星的经纬度计算星下点参考地球站到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息、地球站当前帧的系统零点信息、地球站当前帧的系统零点信息；所述主站设备的FDMA调制器用于发送TDM载波；所述主站设备的突发解调器用于接收地球站突发的载波；所述地球站的FDMA解调器用于接收TDM载波；所述地球站的突发解调器用于在对应时隙内突发载波，同时具备GPS/北斗定位，并实时将设备所在地的经纬度反馈给设备；所述参考地球站是根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站。

在进一步的实施例中，所述第二模块进一步根据第一模块获取到的数据信息进行距离参数的计算，进一步包括距离模块一、距离模块二；所述距离模块一用于计算地球站所处位置至卫星的距离；所述距离模块二用于计算星下点到卫星的距离。

其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离。

在进一步的实施例中，所述第三模块进一步包括用于配置地球站站点数量、返向链路的业务速率、帧周期、时隙周期、等待时延参数的网控管理单元。网控管理单元进一步根据业务速率R_b、支持地球站数量决定返向链路的帧周期T_frame、每帧时隙数N_slot、和时隙周期T_slot。其中每帧时隙数N_slot等于地球站的数量；时隙周期T_slot由业务速率以及返向链路突发数据包的包长L_frame决定，即：

式中，R_b表示业务速率，L_frame表示返向链路突发数据包的包长，T_slot表示时隙周期。

返向链路的帧周期T_frame为：

T_frame＝N_slot×T_slot+t_w

式中，N_slot表示每帧时隙数，T_slot表示时隙周期，t_w表示等待时延，用来保证在第零时隙工作的地球站能正常突发数据。

网控管理单元确定好参数后，分配不同的时隙给地球站，并将配置的参数和时隙规划传递给主站设备。

所述主站设备接收到网控管理单元下发的参数后，根据本地的时钟晶振来产生时钟计数，当时钟计数表示的时间等于T_frame时，发送控制帧，所述控制帧用来提供地球站同步功能，以及网控管理单元提供的时隙分配计划，其余时间发送正常数据帧。返向主站设备根据解调出的数据中的地球站编号，将数据区分，发送到网控管理单元。

在进一步的实施例中，所述第四模块进一步根据根据第三模块中发送的控制帧的时间，当前时刻t₁、相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀，同时，在第零时隙突发数据的地球站接收到同步位后，引入了等待时延t_w来保证第零时隙数据的突发，以及防止错过突发的正确时间。最后，根据本地时钟晶振计数，计数值达到时间差后同步地球站的时间，从而实现时间同步的校对。

有益效果：本发明提出了一种基于星下点实现TDMA的方法及实现该方法的系统，通过将星下点作为参考点的方式，实现卫星时间同步的简易方式，同时满足多个地球站在同一时间点运作的目的。其中，主站设备和地球站均采用的是普通的FDMA卫星调制解调器，没有对调制解调器的其他需求，成本相较于TDMA大大降低。此外整体计算量小，易实现，计算过程并不涉及乘法和除法，FPGA实现简单，同时，还提供了地球站在各自时隙内突发载波的时间计算方法，实现简单，使各时隙的载波的互不干扰。

附图说明

图1为本发明的实现方法流程示意图。

图2为本发明方法步骤的框图。

图3为万物互联下的卫星通信系统示意图。

图4为卫星、星下点与地球站的关系示意图。

图5为返向链路的帧组成示意图。

图6为时间同步过程示意图。

图7为地球站载波突发示意图。

图8为地球站时钟同步流程图。

具体实施方式

本发明通过一种基于星下点实现TDMA的方法及实现该方法的系统，实现根据参考地球站达到地球站时间一致的目的。下面通过实施例，并结合附图对本方案做进一步具体说明。

在本申请中，我们提出了一种基于星下点实现TDMA的方法及实现该方法的系统，其中包含的一种基于星下点实现TDMA的方法，该方法首先根据卫星的位置，确定地球站所处位置至卫星的距离，以及星下点的参考地球站到卫星的距离；其次，计算地球站相对于参考地球站的相对时延；从次，地球站根据接收到的控制帧和相对时延的数值计算系统零点；最后判断对应时隙发送时刻，并实现设备的时间校准同步。

具体为包括以下步骤：

步骤一：确定参考地球站；该步骤根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站为参考地球站，模拟接收主站设备发出的TDM，辅助地球站进行时钟同步。其中所述主站设备前向为FDMA调制器，发送TDM载波，返向是突发解调器，接收地球站突发的载波；所述TDM载波包含控制帧和数据帧两种；所述地球站前向为FDMA解调器，接收TDM载波，返向是突发调制器，在对应时隙内突发载波，还具备GPS/北斗定位，实时将设备所在地的经纬度反馈给设备。

步骤二：获取距离参数；该步骤根据选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离l_s，以及地球站所处位置至卫星的距离l_e；其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离。

以卫星是中兴6A，地球站所在位置是南京为例，θ_s＝125°，θ_L＝119°，φ_L＝32°。可以算出l_s＝35786.045km，l_e＝36944km。

步骤三：确定时延；该步骤根据地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ，其中t_Δ的如下表达式所示：

t_Δ＝(l_e-l_s)/c

式中，l_s表示星下点到卫星的距离，l_e表示地球站所处位置至卫星的距离，c表示光速。在上述卫星是中兴6A，地球站所在位置是南京为例，可以获得相对时延t_Δ＝(l_e-l_s)/c＝3.86ms。

步骤四：校对设备时间一致；该步骤根据系统零点与地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，判断数据发送对应时隙中的数据发送时刻，从而根据计算出的发送时刻，校对地球站的时间；

地球站接收到控制帧后，根据当前时刻t₁、地球站相对于星下点的位置，确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀；所述地球站当前帧的系统零点t₀为：

t₀＝t₁-t_l-t_Δ+t_w

式中，t₁表示当前时刻，t_Δ表示地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，t_l表示地球站自身的处理时延，t_w表示等待时延；

当前时刻地球站距离当前帧的系统零点的时间Δt为：

Δt＝t₀-t₁＝t_w-t_l-t_Δ

式中，t₁表示当前时刻，t_Δ表示相对时延，t_l表示地球站自身的处理时延，t_w表示等待时延，t₀表示地球站当前帧的系统零点；

比较地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和发送起始保护时间t_p的大小，当t_Δ＞t_p时，地球站在进入分配时隙前发送数据；在第零时隙发送的地球站在系统零点前发送数据；当t_Δ＜t_p时，地球站在各自时隙内，即t_p-t_Δ时刻发送数据；

其中所述等待时延t_w根据当前系统中，地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和每个时隙的发送起始保护时间t_p设置，当t_Δ＞t_p时，t_w＞2t_Δ-t_p；t_Δ＜t_p时，t_w＞t_Δ。

基于上述所述方法，进一步提供一种基于星下点实现TDMA的系统实现上述方法，具体包括：

用于获取数据信息的第一模块；该模块进一步包括数据采集模块、数据存储模块；所述数据采集模块用于获取选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息，具体包括主站设备的FDMA调制器、地球站的FDMA解调器、主站设备的突发解调器、地球站的突发解调器；所述数据存储模块用于存储选定卫星的经纬度计算星下点的参考地球站到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息、地球站当前帧的系统零点信息、地球站当前帧的系统零点信息；所述主站设备的FDMA调制器用于发送TDM载波；所述主站设备的突发解调器用于接收地球站突发的载波；所述地球站的FDMA解调器用于接收TDM载波；所述地球站的突发解调器用于在对应时隙内突发载波，同时具备GPS/北斗定位，并实时将设备所在地的经纬度反馈给设备；所述参考地球站是根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站。

用于处理距离信息的第二模块；该模块进一步根据第一模块获取到的数据信息进行距离参数的计算，进一步包括距离模块一、距离模块二；所述距离模块一用于计算地球站所处位置至卫星的距离；所述距离模块二用于计算星下点到卫星的距离。其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离。

用于确定数据发送时间的第三模块；该模块进一步包括用于配置地球站站点数量、返向链路的业务速率、帧周期、时隙周期、等待时延参数的网控管理单元。网控管理单元进一步根据业务速率R_b、支持地球站数量决定返向链路的帧周期T_frame、每帧时隙数N_slot、和时隙周期T_slot。其中每帧时隙数N_slot等于地球站的数量；时隙周期T_slot由业务速率以及返向链路突发数据包的包长L_frame决定，即：

式中，R_b表示业务速率，L_frame表示返向链路突发数据包的包长，T_slot表示时隙周期。

返向链路的帧周期T_frame为：

T_frame＝N_slot×T_s1ot+t_w

式中，N_slot表示每帧时隙数，T_slot表示时隙周期，t_w表示等待时延，用来保证在第零时隙工作的地球站能正常突发数据。

网控管理单元确定好参数后，分配不同的时隙给地球站，并将配置的参数和时隙规划传递给主站设备。

所述主站设备接收到网控管理单元下发的参数后，根据本地的时钟晶振来产生时钟计数，当时钟计数表示的时间等于T_frame时，发送控制帧，例如，如图5所示的返向链路的帧结构，令帧长为1.02s，每帧包含的时隙数n＝10，时隙周期就等于100ms，发送起始保护4ms，数据传输90ms，发送结束保护6ms，等待时延20ms。本地时钟晶振是50MHz，那么Num值就等于5e7。每个时钟周期计数器加1，等于5e7后，清零。

所述控制帧用来提供地球站同步功能，以及网控管理单元提供的时隙分配计划，其余时间发送正常数据帧。返向主站设备根据解调出的数据中的地球站编号，将数据区分，发送到网控管理单元。

以下通过一具体实施例进行阐述，首先，令地球站数量N_slot＝32，返向链路速率R_b＝16kbps，突发数据包的包长L_frame＝2048bit，时隙周期T_slot＝140.8ms，等待时延t_w＝20ms，每帧周期T_frame＝N_slot×T_slot+t_w＝4505.8ms，发送起始保护5.12ms，发送结束保护7.68ms；其次，网控管理单元将上述参数和时隙规划传递给主站设备；最后，主站设备将相关参数和时隙规划写入控制帧，并跟据本地时钟晶振50MHz产生时钟计数，当计数器值等于225,290,000，发送控制帧。

用于实现设备统一的第四模块；该模块进一步根据第三模块中发送的控制帧的时间，当前时刻t₁、相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀，同时，在第零时隙突发数据的地球站接收到同步位后，引入了等待时延t_w来保证第零时隙数据的突发，以及防止错过突发的正确时间。最后，根据本地时钟晶振计数，计数值达到时间差后同步地球站的时间，从而实现时间同步的校对。

如图6所示，主站端发送控制帧后，星下点以及地球站1、2时钟同步情况，接收完控制帧t₁，当前帧的零点t₀也会确定下来。其余的地球站按照星下点的时间校准同步。相比地球站2，地球站1距离星下点较近，先接收完控制帧，到达t₁₁，t₁₁与t₁的时间差主要是距离带来的相对时延t_Δ和信号处理时延t_l。所以t₁₁和t₀的时间差等于t_w-t_l-t_Δ。即地球站1还有t_w-t_l-t_Δ到达系统零点，根据本地时钟晶振计数，计数值达到时间差后，地球站1时钟同步。同样，地球站2以及其他的地球站的同步过程。所有地球站时钟同步后，按照各自的时隙安排发送数据，突发载波。如图7所示，地球站1在第零时隙突发，收到控制帧后，首先判断t_Δ，t_p的大小，当t_Δ＜t_p时，发送时刻t_p-t_Δ在发送保护时间内，此时t_w只要大于t_Δ。当t_Δ＞t_p时，发送时刻在发送保护时间外，还未至t₀。也就是时钟同步前t_Δ-t_p时就需要发送载波，此时t_w＞2t_Δ-t_p，大于t_Δ＜t_p时的t_w。因此为了减小t_w，提高系统效率，可以将离星下点最近的地球站设为第零时隙突发载波，以满足t_Δ＜t_p的条件。

以上述地球站所处之地在南京为例，相对时延为3.86ms，处理时延为1ms，在第零时隙工作，发送起始保护时间为5.12ms，因为3.86＜5.12，t_w的最小值是3.86ms，为了留有余量，t_w的值取4ms。t₁时刻，南京地球站接收完控制帧，距离当前帧的系统零点的时间是0.14ms，进入第零时隙后，发送时刻是在t_p-t_Δ＝0.14ms。所有地球站在各自时隙内突发载波，数据包的前8bit用来表示当前地球站编号，后2040bits为用户数据。

在本发明中，主站设备和地球站均采用的是普通的FDMA卫星调制解调器，没有对调制解调器的其他需求，成本相较于TDMA大大降低。此外整体计算量小，易实现，计算过程并不涉及乘法和除法，FPGA实现简单。同时，本发明实现的以星下点为参考点的TDMA系统，整体系统效率在90％以上，计算简单，且对所使用的调制解调器要求不高，成本低廉，能够满足多地球设备共享卫星资源。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (2)

1.一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，包括：

步骤一：确定参考地球站；星下点与卫星连线路上的虚拟地球站为参考地球站，模拟接收主站设备发出的TDM，辅助地球站进行时钟同步；其中所述主站设备前向为FDMA调制器，发送TDM载波，返向是突发解调器，接收地球站突发的载波；所述TDM载波包含控制帧和数据帧两种；所述地球站前向为FDMA解调器，接收TDM载波，返向是突发调制器，在对应时隙内突发载波，还具备GPS/北斗定位，实时将地球站所在地的经纬度反馈给地球站的控制单元；

步骤二：获取距离参数；根据选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离l_s，以及地球站所处位置至卫星的距离l_e；其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

步骤三：根据地球站相对于星下点的位置，确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ；其中t_Δ的如下表达式所示：

t_Δ＝(l_e-l_s)/c

式中，l_s表示星下点到卫星的距离，l_e表示地球站所处位置至卫星的距离，c表示光速；

步骤四：根据系统零点与地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，判断数据发送对应时隙中的数据发送时刻，从而根据计算出的发送时刻，校对地球站的时间；地球站接收到控制帧后，根据当前时刻t₁、地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀；所述地球站当前帧的系统零点t₀为：

t₀＝t₁-t_l-t_Δ+t_w

式中，t₁表示当前时刻，t_Δ表示地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延，t_l表示地球站自身的处理时延，t_w表示等待时延；

当前时刻地球站距离当前帧的系统零点的时间Δt为：

Δt＝t₀-t₁＝t_w-t_l-t_Δ

比较地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和发送起始保护时间t_p的大小，当t_Δ>t_p时，地球站在进入分配时隙前发送数据；在第零时隙发送的地球站在系统零点前发送数据；当t_Δ<t_p时，地球站在各自时隙内，即t_p-t_Δ时刻发送数据；

其中所述等待时延t_w根据当前系统中，地球站相对于星下点的位置确定地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ和每个时隙的发送起始保护时间t_p设置，当t_Δ＞t_p时，t_w＞2t_Δ-t_p；t_Δ＜t_p时，t_w＞t_Δ。

2.一种基于星下点实现TDMA的系统，用于实现上述权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：

用于获取数据信息的第一模块；

用于处理距离信息的第二模块；

用于确定数据发送时间的第三模块；

用于实现设备统一的第四模块；

所述第一模块包括数据采集模块、数据存储模块；所述数据采集模块用于获取选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息，所述数据存储模块用于存储选定卫星的经纬度计算星下点参考地球站到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息、地球站当前帧的系统零点信息、地球站当前帧的系统零点信息；所述主站设备的FDMA调制器用于发送TDM载波；所述主站设备的突发解调器用于接收地球站突发的载波；所述地球站的FDMA解调器用于接收TDM载波；所述地球站的突发解调器用于在对应时隙内突发载波，同时具备GPS/北斗定位，并实时将设备所在地的经纬度反馈给设备；所述参考地球站是根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站；

所述第二模块根据第一模块获取到的数据信息进行距离参数的计算，包括距离模块一、距离模块二；所述距离模块一用于计算地球站所处位置至卫星的距离；所述距离模块二用于计算星下点到卫星的距离；

其中地球站所处位置至卫星的距离l_e计算方式为：

式中，θ_s表示选定卫星所在的经度，θ_L表示地球站所在的经度，φ_L表示地球站所在的纬度，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

星下点到卫星的距离l_s计算方式为：

l_s＝r-R_e

式中，R_e表示地球的半径，r表示选定卫星到地心的距离；

所述第三模块包括用于配置地球站站点数量、返向链路的业务速率、帧周期、时隙周期、等待时延参数的网控管理单元；网控管理单元根据业务速率R_b、支持地球站数量决定返向链路的帧周期T_frame、每帧时隙数N_slot、和时隙周期T_slot；其中每帧时隙数N_slot等于地球站的数量；时隙周期T_slot由业务速率以及返向链路突发数据包的包长L_frame决定，即：

式中，R_b表示业务速率，L_frame表示返向链路突发数据包的包长，T_slot表示时隙周期；

返向链路的帧周期T_frame为：

T_frame＝N_slot×T_slot+t_w

式中，N_slot表示每帧时隙数，T_slot表示时隙周期，t_w表示等待时延，用来保证在第零时隙工作的地球站能正常突发数据；

网控管理单元确定好参数后，分配不同的时隙给地球站，并将配置的参数和时隙规划传递给主站设备；

所述主站设备接收到网控管理单元下发的参数后，根据本地的时钟晶振来产生时钟计数，当时钟计数表示的时间等于T_frame时，发送控制帧，所述控制帧用来提供地球站同步功能，以及网控管理单元提供的时隙分配计划，其余时间发送正常数据帧；返向主站设备根据解调出的数据中的地球站编号，将数据区分，发送到网控管理单元；

所述第四模块根据第三模块中发送的控制帧的时间、当前时刻t₁、地球站与参考地球站之间的相对时延t_Δ、地球站自身的处理时延t_l和等待时延t_w计算出整个地球站当前帧的系统零点t₀，同时，在第零时隙突发数据的地球站接收到同步位后，引入了等待时延t_w来保证第零时隙数据的突发，以及防止错过突发的正确时间；最后，根据本地时钟晶振计数，计数值达到时间差后同步地球站的时间，从而实现时间同步的校对。