CN101674127B - 一种多频时分多址卫星通信***复合型同步控制方法 - Google Patents

一种多频时分多址卫星通信***复合型同步控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多频时分多址卫星通信***复合型同步控制方法，它涉及卫星通信领域中的同步控制技术。它采用辅助测距与自测距结合方法，能有效实现***的快速初始捕获定时，并有效解决了大量地球站同时入网问题；采用设计的主站辅助闭环控制和自发自收闭环控制结合的方法，有效实现了具有不同发射与接收能力的多类型地球站的精确同步保持定时。本发明具有入网速度快，同步控制方式多，能够适应多类型站型同网工作，不受网络容量限制等优点，特别适用于基于卫星透明转发器通信的多频时分多址网状组网***。

Description

一种多频时分多址卫星通信***复合型同步控制方法
技术领域
本发明涉及多频时分多址(MF-TDMA)卫星通信领域中的同步控制方法，特别适用于基于卫星透明转发器通信的MF-TDMA网状组网的***。
背景技术
MF-TDMA卫星通信***具有灵活的接入和交换能力，灵活的网络结构和虚拟子网能力，高效的卫星资源利用率和网络扩展能力，可以较好地满足中速率节点间以及以数据业务为主的用户间组网通信，在国内外卫星通信中逐渐被广泛应用，它是一种采用频分和时分相结合的二维多址方式，利用频率跳变发送和接收、变速率以及虚电路技术可以实现大小终端间针对业务种类及站型的灵活组网。
然而，由于MF-TDMA卫星通信***易于通过扩展载波数进行扩容，而且通过设置各载波的不同速率以支持大量不同大小类型地球站同网工作。在网络规模较大时，存在同时入网困难或入网时间很长的问题。另外，不同大小类型地球站具有不同的发射与接收能力，采用传统TDMA***中的方法难以实现所有站的同步保持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中不足之处而提供一种能进行快速初始捕获、适应多类型站型同步保持的MF-TDMA通信***复合型同步控制方法。本发明利用MF-TDMA卫星通信***的载波跳变发送与接收、各类时隙信道(参考、控制、测距、数据)的使用方式等特点，各地球站在进行初始捕获前根据通信能力、互通关系及通信日志等自行确定同步控制方式。通过主站辅助、本站自发自收多种方式结合实现各站的同步控制。具有***内各站快速初始捕获定时和具有不同发射与接收能力的各类地球站的精确同步保持定时，并有效解决了大量地球站同时入网问题。本发明具有入网速度，同步控制方式较多，能够适应多类型站型的同网工作，不受网络容量的限制等优点。
本发明的目的是这样实现的，包括步骤：
初始捕获阶段
①各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，获得测距时隙信息、本站自由时隙信息；
②根据卫星通信业务站入退网记录、收发通信速率能力、预置的发送概率和预置的判断规则，卫星通信业务站各自在测距时隙、本站自由时隙内发送测距突发信号；
③各卫星通信业务站根据卫星通信主站反馈给卫星通信业务站测距突发信号的测距定时误差信息、卫星通信业务站接收本站发送的测距突发信号获得测距定时误差信息，各卫星通信业务站判断测距定时误差值是否超过设定的门限值，若测距定时误差值超过门限值则根据测距定时误差调整本站的发送定时值，重复①到③过程，直到测距定时误差小于设定的门限值为止；若测距定时误差值未超过门限值，则不调整本站的发送定时值，初始捕获阶段结束，转入同步保持阶段；
同步保持阶段
④各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，根据帧计划在分配给本站的控制时隙内发送控制突发信号，在分配给本站的数据时隙内发送数据突发信号；
⑤卫星通信主站接收各卫星通信业务站发送的控制突发信号，根据预置规则，反馈给规则指定的卫星通信业务站控制突发信号的定时误差信息，预置规则未指定的卫星通信业务站接收本站发送的数据突发信号获得定时误差信息，各大小类型卫星通信业务站根据定时误差信息调整本站的发送定时值；通信过程中，进行④、⑤步骤，不断调整本站的发送定时值；
进行多频时分多址卫星通信***复合型同步控制。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明采用了辅助测距与自测距结合方法，提高了多站同时入网速度。
2、本发明采用设计的主站辅助闭环控制和自发自收闭环控制结合的方法，能够适应多类型站型的同网工作，且基本不受网络容量的限制。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
图2是本发明的多载波帧结构示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明包括1、在帧计划的配合下综合利用各类时隙信道，2、同步控制方式的确定，3、初始捕获设计，4、同步保持设计。
多载波帧结构如图2所示，图2是本发明多载波帧结构示意图。***在各载波的数据时隙中都设置自由数据时隙。若业务站长时间在本站值守载波上没有业务传输，则主站将为其定期分配一个自由数据时隙信道。业务站获得自由数据时隙信道后，若有非实时业务传输，则可传输业务数据；若没有业务数据传输，则发送哑数据。本发明中具有自发自收能力的站利用该自由数据时隙实现地球站的同步控制功能。
不具有自发自收能力的站采用主站辅助同步控制方式。利用控制时隙信道和参考时隙信道实现。主站检测业务站发送的控制突发，提取同步误差，通过参考突发将误差信息传送回业务站，实现业务站的闭环控制。
初始捕获通过测距完成。测距的目的是通过发送测距突发来探测本站发送的突发是否落在指定位置，并通过与参考突发位置的比较来发送时刻的误差。利用获得的误差值修正RTT值达到突发信号准确排列的目的。为了防止对其它站造成干扰或保证测距的实现，在发送测距突发前需要获得本站与卫星间的往返链路时延(RTT)的近似值。近似RTT值得获得方式有：1利用地球站位置与卫星位置进行估算2上次退网前存储的RTT值3主站RTT值来近似。测距利用测距时隙或数据时隙来完成，地球站从帧计划中获得时隙后，以一定概率发送测距突发。收端收到测距突发获得相应的偏差，根据偏差值对RTT值进行修正，直到满足误差要求为止。
同步保持利用控制时隙或数据时隙，采用前述的主站辅助或自发自收闭环方式实现。
本发明工作流程如图1所示，图1是本发明的工作流程图，包括步骤如下：
初始捕获阶段
①各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，获得测距时隙信息、本站自由时隙信息。
②根据卫星通信业务站入退网记录、收发通信能力、预置的发送概率和预置的判断规则，卫星通信业务站各自在测距时隙、本站自由时隙内发送测距突发信号。实施例预置的发送概率为0.2，预置的判断规则为卫星通信业务站在值守载波具有自发自收能力且退网时间小于1天时，卫星通信业务站在本站自由时隙内发送测距突发信号，否则卫星通信业务站在测距时隙内以预置的概率发送测距突发信号。
③各卫星通信业务站根据卫星通信主站反馈给卫星通信业务站测距突发信号的测距定时误差信息、卫星通信业务站接收本站发送的测距突发信号获得测距定时误差信息。实施例各卫星通信业务站判断测距定时误差值是否超过设定的门限值，若测距定时误差值超过门限值则根据测距定时误差调整本站的发送定时值，重复①到③过程，直到测距定时误差小于设定的门限值为止；若测距定时误差值未超过门限值，则不调整本站的发送定时值，初始捕获阶段结束，转入同步保持阶段。
同步保持阶段
④各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，根据帧计划在分配给本站的控制时隙内发送控制突发信号，在分配给本站的数据时隙内发送数据突发信号。
⑤卫星通信主站接收各卫星通信业务站发送的控制突发信号，根据预置规则，反馈给规则指定的卫星通信业务站控制突发信号的定时误差信息，预置规则未指定的卫星通信业务站接收本站发送的数据突发信号获得定时误差信息，各大小类型卫星通信业务站根据定时误差信息调整本站的发送定时值。实施例预置规则为判断卫星通信业务站在各自值守载波上是否具有自发自收能力，若有则该卫星通信业务站为预置规则指定的站，若没有则该卫星通信业务站为预置规则未指定的站；通信过程中，进行④、⑤步骤，不断调整本站的发送定时值。
进行多频时分多址卫星通信***复合型同步控制。

Claims (1)

1.一种多频时分多址卫星通信***复合型同步控制方法，其特征在于包括步骤：
初始捕获阶段
①各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，获得测距时隙信息、本站自由时隙信息；
②根据卫星通信业务站入退网记录、收发通信速率能力、预置的发送概率和预置的判断规则，卫星通信业务站各自在测距时隙、本站自由时隙内发送测距突发信号；
③各卫星通信业务站根据卫星通信主站反馈给卫星通信业务站测距突发信号的测距定时误差信息、卫星通信业务站接收本站发送的测距突发信号获得测距定时误差信息，各卫星通信业务站判断测距定时误差值是否超过设定的门限值，若测距定时误差值超过门限值则根据测距定时误差调整本站的发送定时值，重复①到③过程，直到测距定时误差小于设定的门限值为止；若测距定时误差值未超过门限值，则不调整本站的发送定时值，初始捕获阶段结束，转入同步保持阶段；
同步保持阶段
④各卫星通信业务站接收卫星通信主站发送的参考突发信号，解析参考突发信号携带的帧计划信息，根据帧计划在分配给本站的控制时隙内发送控制突发信号，在分配给本站的数据时隙内发送数据突发信号；
⑤卫星通信主站接收各卫星通信业务站发送的控制突发信号， 根据预置规则，反馈给规则指定的卫星通信业务站控制突发信号的定时误差信息，预置规则未指定的卫星通信业务站接收本站发送的数据突发信号获得定时误差信息，各大小类型卫星通信业务站根据定时误差信息调整本站的发送定时值；通信过程中，进行④、⑤步骤，不断调整本站的发送定时值；
其中，步骤 ②中预置的判断规则为卫星通信业务站在值守载波具有自发自收能力且退网时间小于1天时，卫星通信业务站在本站自由时隙内发送测距突发信号，否则卫星通信业务站在测距时隙内以预置的概率发送测距突发信号；
其中，步骤 ⑤中预置规则为判断卫星通信业务站在各自值守载波上是否具有自发自收能力，若有则该卫星通信业务站为预置规则指定的站，若没有则该卫星通信业务站为预置规则未指定的站。 
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