專利名稱：一種多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多頻時(shí)分多址(MF-TDMA)衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的同步控制方法，特別適用于基于衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器通信的MF-TDMA網(wǎng)狀組網(wǎng)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有靈活的接入和交換能力，靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和虛擬子網(wǎng)能力，高效的衛(wèi)星資源利用率和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力，可以較好地滿足中速率節(jié)點(diǎn)間以及以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的用戶間組網(wǎng)通信，在國內(nèi)外衛(wèi)星通信中逐漸被廣泛應(yīng)用，它是一種采用頻分和時(shí)分相結(jié)合的二維多址方式,利用頻率跳變發(fā)送和接收、變速率以及虛電路技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大小終端間針對(duì)業(yè)務(wù)種類及站型的靈活組網(wǎng)。
然而，由于MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)易于通過擴(kuò)展載波數(shù)進(jìn)行擴(kuò)容，而且通過設(shè)置各載波的不同速率以支持大量不同大小類型地球站同網(wǎng)工作。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，存在同時(shí)入網(wǎng)困難或入網(wǎng)時(shí)間很長的問題。另外，不同大小類型地球站具有不同的發(fā)射與接收能力，采用傳統(tǒng)TDMA系統(tǒng)中的方法難以實(shí)現(xiàn)所有站的同步保持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于避免上述背景技術(shù)中不足之處而提供一種能進(jìn)行快速初始捕獲、適應(yīng)多類型站型同步保持的MF-TDMA通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制方法。本發(fā)明利用MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)的載波跳變發(fā)送與接收、各類時(shí)隙信道(參考、控制、測距、數(shù)據(jù))的使用方式等特點(diǎn)，各地球站在進(jìn)行初始捕獲前根據(jù)通信能力、互通關(guān)系及通信日志等自行確定同步控制方式。通過主站輔助、本站自發(fā)自收多種方式結(jié)合實(shí)現(xiàn)各站的同步控制。具有系統(tǒng)內(nèi)各站快速初始捕獲定時(shí)和具有不同發(fā)射與接收能力的各類地球站的精確同步保持定時(shí)，并有效解決了大量地球站同時(shí)入網(wǎng)問題。本發(fā)明具有入網(wǎng)速度，同步控制方式較多，能夠適應(yīng)多類型站型的同網(wǎng)工作，不受網(wǎng)絡(luò)容量的限制等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括步驟初始捕獲階段
① 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)，解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，獲得測距時(shí)隙信息、本站自由時(shí)隙信息；
② 根據(jù)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站入退網(wǎng)記錄、收發(fā)通信速率能力、預(yù)置的發(fā)送概率和預(yù)置的判斷規(guī)則，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站各自在測距時(shí)隙、本站自由時(shí)隙內(nèi)發(fā)送測距突發(fā)信號(hào)；
③ 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)衛(wèi)星通信主站反饋給衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站測距突發(fā)信號(hào)的測距定時(shí)誤差信息、衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的測距突發(fā)信號(hào)獲得測距定時(shí)誤差信息，各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站判斷測距定時(shí)誤差值是否超過設(shè)定的門限值，若測距定時(shí)誤差值超過門限值則根據(jù)測距定時(shí)誤差調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，重復(fù)①到③過程，直到測距
定時(shí)誤差小于設(shè)定的門限值為止；若測距定時(shí)誤差值未超過門限值，則不調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，初始捕獲階段結(jié)束，轉(zhuǎn)入同 保持階段;同步保持階段
④ 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)，解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，根據(jù)幀計(jì)劃在分配給本站的控制時(shí)隙內(nèi)發(fā)送控制突發(fā)信號(hào)，在分配給本站的數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)突
發(fā)信號(hào)；
⑤ 衛(wèi)星通信主站接收各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站發(fā)送的控制突發(fā)信號(hào)，根據(jù)預(yù)置規(guī)則，反饋給規(guī)則指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站控制突發(fā)信號(hào)的定時(shí)誤差信息，預(yù)置規(guī)則未指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的數(shù)據(jù)突發(fā)信號(hào)獲得定時(shí)誤差信息，各大小類型衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)定時(shí)誤差信息調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值；通信過程中，進(jìn)行④、⑤步驟，不斷調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值；
進(jìn)行多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制。本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明采用了輔助測距與自測距結(jié)合方法，提高了多站同時(shí)入網(wǎng)速度。
2、 本發(fā)明采用設(shè)計(jì)的主站輔助閉環(huán)控制和自發(fā)自收閉環(huán)控制結(jié)合的方法，能夠適應(yīng)多類型站型的同網(wǎng)工作，且基本不受網(wǎng)絡(luò)容量的限制。


圖l是本發(fā)明的工作流程圖。
圖2是本發(fā)明的多載波幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)Dl、圖2，本發(fā)明包括l、在幀計(jì)劃的配合下綜合利用各類 時(shí)隙信道，2、同步控制方式的確定，3、初始捕獲設(shè)計(jì)，4、同步保 持設(shè)計(jì)。
多載波幀結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2是本發(fā)明多載波幀結(jié)構(gòu)示意圖。 系統(tǒng)在各載波的數(shù)據(jù)時(shí)隙中都設(shè)置自由數(shù)據(jù)時(shí)隙。若業(yè)務(wù)站長時(shí)間在 本站值守載波上沒有業(yè)務(wù)傳輸，則主站將為其定期分配一個(gè)自由數(shù)據(jù) 時(shí)隙信道。業(yè)務(wù)站獲得自由數(shù)據(jù)時(shí)隙信道后，若有非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳輸， 則可傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；若沒有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，則發(fā)送椏數(shù)據(jù)。本發(fā)明中 具有自發(fā)自收能力的站利用該自由數(shù)據(jù)時(shí)隙實(shí)現(xiàn)地球站的同步控制 功能。
不具有自發(fā)自收能力的站采用主站輔助同步控制方式。利用控制 時(shí)隙信道和參考時(shí)隙信道實(shí)現(xiàn)。主站檢測業(yè)務(wù)站發(fā)送的控制突發(fā)，提 取同步誤差，通過參考突發(fā)將誤差信息傳送回業(yè)務(wù)站，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)站的 閉環(huán)控制。
初始捕獲通過測距完成。測距的目的是通過發(fā)送測距突發(fā)來探測 本站發(fā)送的突發(fā)是否落在指定位置，并通過與參考突發(fā)位置的比較來 發(fā)送時(shí)刻的誤差。利用獲得的誤差值修正RTT值達(dá)到突發(fā)信號(hào)準(zhǔn)確 排列的目的。為了防止對(duì)其它站造成干擾或保證測距的實(shí)現(xiàn)，在發(fā)送 測距突發(fā)前需要獲得本站與衛(wèi)星間的往返鏈路時(shí)延(RTT)的近似值。 近似RTT值得獲得方式有1利用地球站位置與衛(wèi)星位置進(jìn)行估算2 上次退網(wǎng)前存儲(chǔ)的RTT值3主站RTT值來近似。測距利用測距時(shí)隙 或數(shù)據(jù)時(shí)隙來完成，地球站從幀計(jì)劃中獲得時(shí)隙后，以一定概率發(fā)送測距突發(fā)。收端收到測距突發(fā)獲得相應(yīng)的偏差，根據(jù)偏差值對(duì)RTT 值進(jìn)行修正，直到滿足誤差要求為止。
同步保持利用控制時(shí)隙或數(shù)據(jù)時(shí)隙，采用前述的主站輔助或自發(fā) 自收閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明工作流程如圖1所示，圖1是本發(fā)明的工作流程圖，包括 步驟如下-
初始捕獲階段
① 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)， 解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，獲得測距時(shí)隙信息、本站自由 時(shí)隙信息。
② 根據(jù)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站入退網(wǎng)記錄、收發(fā)通信能力、預(yù)置的發(fā) 送概率和預(yù)置的判斷規(guī)則，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站各自在測距時(shí)隙、本站自 由時(shí)隙內(nèi)發(fā)送測距突發(fā)信號(hào)。實(shí)施例預(yù)置的發(fā)送概率為0.2，預(yù)置的 判斷規(guī)則為衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站在值守載波具有自發(fā)自收能力且退網(wǎng)時(shí) 間小于1天時(shí)，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站在本站自由時(shí)隙內(nèi)發(fā)送測距突發(fā)信 號(hào)，否則衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站在測距時(shí)隙內(nèi)以預(yù)置的概率發(fā)送測距突發(fā)信 號(hào)。
③ 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)衛(wèi)星通信主站反饋給衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站 測距突發(fā)信號(hào)的測距定時(shí)誤差信息、衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的 測距突發(fā)信號(hào)獲得測距定時(shí)誤差信息。實(shí)施例各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站判斷 測距定時(shí)誤差值是否超過設(shè)定的門限值，若測距定時(shí)誤差值超過門限 值則根據(jù)測距定時(shí)誤差調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，重復(fù)①到③過程，直到測距定時(shí)誤差小于設(shè)定的門限值為止；若測距定時(shí)誤差值未超過門 限值，則不調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，初始捕獲階段結(jié)束，轉(zhuǎn)入同步保 持階段。
同步保持階段
④ 各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)， 解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，根據(jù)幀計(jì)劃在分配給本站的控 制時(shí)隙內(nèi)發(fā)送控制突發(fā)信號(hào)，在分配給本站的數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)突 發(fā)信號(hào)。
⑤ 衛(wèi)星通信主站接收各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站發(fā)送的控制突發(fā)信號(hào)， 根據(jù)預(yù)置規(guī)則，反饋給規(guī)則指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站控制突發(fā)信號(hào)的定 時(shí)誤差信息，預(yù)置規(guī)則未指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的數(shù)據(jù) 突發(fā)信號(hào)獲得定時(shí)誤差信息，各大小類型衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)定時(shí)誤 差信息調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值。實(shí)施例預(yù)置規(guī)則為判斷衛(wèi)星通信業(yè)務(wù) 站在各自值守載波上是否具有自發(fā)自收能力，若有則該衛(wèi)星通信業(yè)務(wù) 站為預(yù)置規(guī)則指定的站，若沒有則該衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站為預(yù)置規(guī)則未指 定的站；通信過程中，進(jìn)行 、⑤步驟，不斷調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值。
進(jìn)行多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制。
權(quán)利要求
1、一種多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制方法，其特征在于包括步驟初始捕獲階段①各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)，解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，獲得測距時(shí)隙信息、本站自由時(shí)隙信息；②根據(jù)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站入退網(wǎng)記錄、收發(fā)通信速率能力、預(yù)置的發(fā)送概率和預(yù)置的判斷規(guī)則，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站各自在測距時(shí)隙、本站自由時(shí)隙內(nèi)發(fā)送測距突發(fā)信號(hào)；③各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)衛(wèi)星通信主站反饋給衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站測距突發(fā)信號(hào)的測距定時(shí)誤差信息、衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的測距突發(fā)信號(hào)獲得測距定時(shí)誤差信息，各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站判斷測距定時(shí)誤差值是否超過設(shè)定的門限值，若測距定時(shí)誤差值超過門限值則根據(jù)測距定時(shí)誤差調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，重復(fù)①到③過程，直到測距定時(shí)誤差小于設(shè)定的門限值為止；若測距定時(shí)誤差值未超過門限值，則不調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值，初始捕獲階段結(jié)束，轉(zhuǎn)入同步保持階段；同步保持階段④各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號(hào)，解析參考突發(fā)信號(hào)攜帶的幀計(jì)劃信息，根據(jù)幀計(jì)劃在分配給本站的控制時(shí)隙內(nèi)發(fā)送控制突發(fā)信號(hào)，在分配給本站的數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)信號(hào)；⑤衛(wèi)星通信主站接收各衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站發(fā)送的控制突發(fā)信號(hào)，根據(jù)預(yù)置規(guī)則，反饋給規(guī)則指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站控制突發(fā)信號(hào)的定時(shí)誤差信息，預(yù)置規(guī)則未指定的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站接收本站發(fā)送的數(shù)據(jù)突發(fā)信號(hào)獲得定時(shí)誤差信息，各大小類型衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)站根據(jù)定時(shí)誤差信息調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值；通信過程中，進(jìn)行④、⑤步驟，不斷調(diào)整本站的發(fā)送定時(shí)值；進(jìn)行多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多頻時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復(fù)合型同步控制方法，它涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的同步控制技術(shù)。它采用輔助測距與自測距結(jié)合方法，能有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速初始捕獲定時(shí)，并有效解決了大量地球站同時(shí)入網(wǎng)問題；采用設(shè)計(jì)的主站輔助閉環(huán)控制和自發(fā)自收閉環(huán)控制結(jié)合的方法，有效實(shí)現(xiàn)了具有不同發(fā)射與接收能力的多類型地球站的精確同步保持定時(shí)。本發(fā)明具有入網(wǎng)速度快，同步控制方式多，能夠適應(yīng)多類型站型同網(wǎng)工作，不受網(wǎng)絡(luò)容量限制等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于基于衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器通信的多頻時(shí)分多址網(wǎng)狀組網(wǎng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B7/204GK101674127SQ200910075610
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者冀 劉, 果 吳, 孫晨華, 輝 李, 李冬浩, 趙麗輝, 郝學(xué)坤, 杰 陳 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所