CN115243356A - 一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延；通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差；实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，固定终端按照计算出的发送数据的时间进行数据发送；本发明方法通过本地的方式补偿同步误差，可减少因同步链路帧造成对卫星资源的占用。
Description
技术领域
本发明涉及固定终端卫星通信领域，特别是指一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法。
背景技术
目前，在固定终端卫星通信系统中，上下行链路大多采用时分多址(TDMA)的传输方式。在上下行信号帧结构中，一个超帧包含多个复合帧，一个复合帧包含多个TDMA帧，一个TDMA帧包含多个时隙，一个时隙包含多个符号。上下行信号均采用突发的方式进行传输，不同的突发类型占用不同的时隙数，突发间采用若干个符号作为保护间隔。
假设，固定终端本地时钟长期稳定度为1ppm，符号周期为1/23.4ms，若没有任何补偿的情况下，10秒的时间便可以使定时误差超出1/4的符号周期，长时间累积会导致接收机解调失败。因此，需要频繁地通过上下行的定时同步链路帧进行同步，会占用有限的卫星资源，使卫星资源的使用效率降低。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，能够减少因同步链路帧造成对卫星资源的占用，提高卫星资源利用率。
本发明采用如下技术方案：
一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，包括：
通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延；
通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差；
实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，固定终端按照计算出的发送数据的时间进行数据发送。
具体地，所述通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延，具体包括：
参考终端到固定终端的时间差为：
T2-T1＝T路径+ΔT
固定终端到参考终端的时间差为：
T4-T3＝T路径-ΔT
其中，T1、T2、T3和T4可通过初始定时同步上下行链路帧中获取；
从而，得出传输数据的路径时延为
其中，T1为参考终端发送数据的时间；
T2为固定终端接收到参考终端发送数据的时间；
T3为固定终端发送数据的时间；
T4为参考终端接收到固定终端发送数据的时间；
T路径为参考终端到固定终端之间传输数据的路径时延；
ΔT为参考终端到固定终端之间的因为时钟偏差引起的绝对时间差。
具体地，通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差，其中所述计算固定终端绝对时间差具体为：
参考终端到固定终端的广播时间差为：
T广收-T广发＝T路径+ΔT
其中，T广收和T广发可通过广播信道链路帧中获取，T路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；
从而，ΔT＝T广收-T广发-T路径；
计算出固定终端绝对时间差ΔT，实时补偿固定终端绝对时间差ΔT，使补偿后的绝对时间差为0。
具体地，实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，具体为：
传输路径的时延TN路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；传输路径又包含：固定终端到卫星转发器的路径和卫星转发器到参考终端的路径。得出：
T路径N＝T参考+T固定N
要保障TDMA的数据波形不同时隙的数据不会相会干扰，固定终端发送数据到达卫星转发器的时间要严格按照分配的时隙要求。
第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间为：
TN＝T发N+T固定N
第N个固定终端发送数据的时间为：
T发N＝TN-T固定N
从而得出：
T发N＝TN+T参考-T路径N
T参考为全网一致的卫星转发器到参考终端的时延，在计算时在全网固定终端的发送时间中均减去T参考，同样保证全网固定终端的按规定时隙进行数据发送；进一步可简化为：
T发N′＝TN-TN路径
T固定N为第N个固定终端到卫星转发器的传输路径时延；
TN为第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间；
T发N为理论第N个固定终端发送数据的时间；
T参考为卫星转发器到参考终端的传输路径时延；
T路径N为第N个固定终端到参考终端的传输路径时延；
T发N′为计算出的第N个固定终端发送数据的时间。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延；通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差；实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，固定终端按照计算出的发送数据的时间进行数据发送；本发明方法通过计算并实时补偿固定终端绝对时间差ΔT，消除固定终端与参考终端本地时钟差异造成的误差，实现固定终端与参考终端之间的绝对时间相同，进一步通过发送数据时进行时延补偿实现静止轨道卫星时隙同步通信。通过本地的方式补偿同步误差，可减少因同步链路帧造成对卫星资源的占用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法流程图；
图2为本发明实施例提供的计算参考终端到固定终端之间传输数据的路径时延的传播链路图；
图3为本发明实施例提供的计算固定终端绝对时间差的传播链路图；
图4为本发明实施例提供的计算固定终端发送数据时间的传播链路图。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
本发明提供了一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，通过计算并实时补偿固定终端绝对时间差ΔT，消除固定终端与参考终端本地时钟差异造成的误差，实现固定终端与参考终端之间的绝对时间相同，进一步通过发送数据时进行时延补偿实现静止轨道卫星时隙同步通信。通过本地的方式补偿同步误差，可减少因同步链路帧造成对卫星资源的占用。
如图1为本发明实施例提供的一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法流程图；具体方案包括：
S101：通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延；
如图2，具体地，所述通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延，具体包括：
参考终端到固定终端的时间差为：
T2-T1＝T路径+ΔT
固定终端到参考终端的时间差为：
T4-T3＝T路径-ΔT
其中，T1、T2、T3和T4可通过初始定时同步上下行链路帧中获取；
从而，得出传输数据的路径时延为
其中，T1为参考终端发送数据的时间；
T2为固定终端接收到参考终端发送数据的时间；
T3为固定终端发送数据的时间；
T4为参考终端接收到固定终端发送数据的时间；
T路径为固定终端到参考终端之间传输数据的路径时延；
ΔT为参考终端到固定终端之间的因为时钟偏差引起的绝对时间差。
S102：通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差；
如图3，具体地，通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差，其中所述计算固定终端绝对时间差具体为：
参考终端到固定终端的广播时间差为：
T广收-T广发＝T路径+ΔT
其中，T广收和T广发可通过广播信道链路帧中获取，T路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；
从而，ΔT＝T广收-T广发-T路径；
计算出固定终端绝对时间差ΔT，实时补偿固定终端绝对时间差ΔT，使补偿后的绝对时间差为0。
S103：实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，固定终端按照计算出的发送数据的时间进行数据发送。
如图4，具体地，实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，具体为：
传输路径的时延TN路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；传输路径又包含：固定终端到卫星转发器的路径和卫星转发器到参考终端的路径。得出：
T路径N＝T参考+T固定N
要保障TDMA的数据波形不同时隙的数据不会相会干扰，固定终端发送数据到达卫星转发器的时间要严格按照分配的时隙要求。
第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间为：
TN＝T发N+T固定N
第N个固定终端发送数据的时间为：
T发N＝TN-T固定N
从而得出：
T发N＝TN+T参考-T路径N
T参考为全网一致的卫星转发器到参考终端的时延，在计算时在全网固定终端的发送时间中均减去T参考，同样保证全网固定终端的按规定时隙进行数据发送；进一步可简化为：
T发N′＝TN-TN路径
T固定N为第N个固定终端到卫星转发器的传输路径时延；
TN为第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间；
T发N为理论第N个固定终端发送数据的时间；
T参考为卫星转发器到参考终端的传输路径时延；
T路径N为第N个固定终端到参考终端的传输路径时延；
T发N′为计算出的第N个固定终端发送数据的时间。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (4)
1.一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，其特征在于，包括：
通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延；
通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差；
实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，固定终端按照计算出的发送数据的时间进行数据发送。
2.根据权利要求1所述的一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，其特征在于，所述通过网内参考终端和固定终端的双向链路传输，计算网内参考终端和固定终端的传输路径时延，具体包括：
参考终端到固定终端的时间差为：
T2-T1＝T路径+ΔT
固定终端到参考终端的时间差为：
T4-T3＝T路径-ΔT
其中，T1、T2、T3和T4可通过初始定时同步上下行链路帧中获取；
从而，得出传输数据的路径时延为
其中，T1为参考终端发送数据的时间；
T2为固定终端接收到参考终端发送数据的时间；
T3为固定终端发送数据的时间；
T4为参考终端接收到固定终端发送数据的时间；
T路径为参考终端到固定终端之间传输数据的路径时延；
ΔT为参考终端到固定终端之间的因为时钟偏差引起的绝对时间差。
3.根据权利要求2所述的一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，其特征在于，通过监听参考终端的广播信道，结合网内参考终端和固定终端的传输路径时延，计算固定终端绝对时间差，并实时补偿固定终端绝对时间差，其中所述计算固定终端绝对时间差具体为：
参考终端到固定终端的广播时间差为：
T广收-T广发＝T路径+ΔT
其中，T广收和T广发可通过广播信道链路帧中获取，T路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；
从而，ΔT＝T广收-T广发-T路径；
计算出固定终端绝对时间差ΔT，实时补偿固定终端绝对时间差ΔT，使补偿后的绝对时间差为0。
4.根据权利要求3所述的一种基于绝对时间同步的静止轨道卫星通信同步方法，其特征在于，实时补偿固定终端绝对时间差后，根据固定终端发送数据到达卫星转发器的数据波形时隙要求，计算固定终端发送数据的时间，具体为：
传输路径的时延TN路径已在初始定时同步捕获时计算并保存；传输路径又包含：固定终端到卫星转发器的路径和卫星转发器到参考终端的路径。得出：
T路径N＝T参考+T固定N
要保障TDMA的数据波形不同时隙的数据不会相会干扰，固定终端发送数据到达卫星转发器的时间要严格按照分配的时隙要求。
第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间为：
TN＝T发N+T固定N
第N个固定终端发送数据的时间为：
T发N＝TN-T固定N
从而得出：
T发N＝TN+T参考-T路径N
T参考为全网一致的卫星转发器到参考终端的时延，在计算时在全网固定终端的发送时间中均减去T参考，同样保证全网固定终端的按规定时隙进行数据发送；进一步可简化为：
T发N′＝TN-TN路径
T固定N为第N个固定终端到卫星转发器的传输路径时延；
TN为第N个固定终端发送数据的到达卫星转发器时间；
T发N为理论第N个固定终端发送数据的时间；
T参考为卫星转发器到参考终端的传输路径时延；
T路径N为第N个固定终端到参考终端的传输路径时延；
T发N′为计算出的第N个固定终端发送数据的时间。
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