專利名稱：一種多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復合型同步控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多頻時分多址(MF-TDMA)衛(wèi)星通信領域中的同步控制方法，特別適用于基于衛(wèi)星透明轉發(fā)器通信的MF-TDMA網狀組網的系統(tǒng)。
背景技術：
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有靈活的接入和交換能力，靈活的網絡結構和虛擬子網能力，高效的衛(wèi)星資源利用率和網絡擴展能力，可以較好地滿足中速率節(jié)點間以及以數(shù)據(jù)業(yè)務為主的用戶間組網通信，在國內外衛(wèi)星通信中逐漸被廣泛應用，它是一種采用頻分和時分相結合的二維多址方式,利用頻率跳變發(fā)送和接收、變速率以及虛電路技術可以實現(xiàn)大小終端間針對業(yè)務種類及站型的靈活組網。
然而，由于MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)易于通過擴展載波數(shù)進行擴容，而且通過設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工作。在網絡規(guī)模較大時，存在同時入網困難或入網時間很長的問題。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)中的方法難以實現(xiàn)所有站的同步保持。

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


圖l是本發(fā)明的工作流程圖。
圖2是本發(fā)明的多載波幀結構示意圖。
具體實施方式
參照圖l、圖2，本發(fā)明包括l、在幀計劃的配合下綜合利用各類 時隙信道，2、同步控制方式的確定，3、初始捕獲設計，4、同步保 持設計。
多載波幀結構如圖2所示，圖2是本發(fā)明多載波幀結構示意圖。 系統(tǒng)在各載波的數(shù)據(jù)時隙中都設置自由數(shù)據(jù)時隙。若業(yè)務站長時間在 本站值守載波上沒有業(yè)務傳輸，則主站將為其定期分配一個自由數(shù)據(jù) 時隙信道。業(yè)務站獲得自由數(shù)據(jù)時隙信道后，若有非實時業(yè)務傳輸， 則可傳輸業(yè)務數(shù)據(jù)；若沒有業(yè)務數(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)時隙實現(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 時隙信道和參考時隙信道實現(xiàn)。主站檢測業(yè)務站發(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)務站，實現(xiàn)業(yè)務站的 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)送時刻的誤差。利用獲得的誤差值修正RTT值達到突發(fā)信號準確 排列的目的。為了防止對其它站造成干擾或保證測距的實現(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)星位置進行估算2 上次退網前存儲的RTT值3主站RTT值來近似。測距利用測距時隙 或數(shù)據(jù)時隙來完成，地球站從幀計劃中獲得時隙后，以一定概率發(fā)送測距突發(fā)。收端收到測距突發(fā)獲得相應的偏差，根據(jù)偏差值對RTT 值進行修正，直到滿足誤差要求為止。
同步保持利用控制時隙或數(shù)據(jù)時隙，采用前述的主站輔助或自發(fā) 自收閉環(huán)方式實現(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)務站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號， 解析參考突發(fā)信號攜帶的幀計劃信息，獲得測距時隙信息、本站自由 時隙信息。
② 根據(jù)衛(wèi)星通信業(yè)務站入退網記錄、收發(fā)通信能力、預置的發(fā) 送概率和預置的判斷規(guī)則，衛(wèi)星通信業(yè)務站各自在測距時隙、本站自 由時隙內發(fā)送測距突發(fā)信號。實施例預置的發(fā)送概率為0.2，預置的 判斷規(guī)則為衛(wèi)星通信業(yè)務站在值守載波具有自發(fā)自收能力且退網時 間小于1天時，衛(wèi)星通信業(yè)務站在本站自由時隙內發(fā)送測距突發(fā)信 號，否則衛(wèi)星通信業(yè)務站在測距時隙內以預置的概率發(fā)送測距突發(fā)信 號。
③ 各衛(wèi)星通信業(yè)務站根據(jù)衛(wèi)星通信主站反饋給衛(wèi)星通信業(yè)務站 測距突發(fā)信號的測距定時誤差信息、衛(wèi)星通信業(yè)務站接收本站發(fā)送的 測距突發(fā)信號獲得測距定時誤差信息。實施例各衛(wèi)星通信業(yè)務站判斷 測距定時誤差值是否超過設定的門限值，若測距定時誤差值超過門限 值則根據(jù)測距定時誤差調整本站的發(fā)送定時值，重復①到③過程，直到測距定時誤差小于設定的門限值為止；若測距定時誤差值未超過門 限值，則不調整本站的發(fā)送定時值，初始捕獲階段結束，轉入同步保 持階段。
同步保持階段
④ 各衛(wèi)星通信業(yè)務站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號， 解析參考突發(fā)信號攜帶的幀計劃信息，根據(jù)幀計劃在分配給本站的控 制時隙內發(fā)送控制突發(fā)信號，在分配給本站的數(shù)據(jù)時隙內發(fā)送數(shù)據(jù)突 發(fā)信號。
⑤ 衛(wèi)星通信主站接收各衛(wèi)星通信業(yè)務站發(fā)送的控制突發(fā)信號， 根據(jù)預置規(guī)則，反饋給規(guī)則指定的衛(wèi)星通信業(yè)務站控制突發(fā)信號的定 時誤差信息，預置規(guī)則未指定的衛(wèi)星通信業(yè)務站接收本站發(fā)送的數(shù)據(jù) 突發(fā)信號獲得定時誤差信息，各大小類型衛(wèi)星通信業(yè)務站根據(jù)定時誤 差信息調整本站的發(fā)送定時值。實施例預置規(guī)則為判斷衛(wèi)星通信業(yè)務 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 站為預置規(guī)則指定的站，若沒有則該衛(wèi)星通信業(yè)務站為預置規(guī)則未指 定的站；通信過程中，進行 、⑤步驟，不斷調整本站的發(fā)送定時值。
進行多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復合型同步控制。
權利要求
1、一種多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復合型同步控制方法，其特征在于包括步驟初始捕獲階段①各衛(wèi)星通信業(yè)務站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號，解析參考突發(fā)信號攜帶的幀計劃信息，獲得測距時隙信息、本站自由時隙信息；②根據(jù)衛(wèi)星通信業(yè)務站入退網記錄、收發(fā)通信速率能力、預置的發(fā)送概率和預置的判斷規(guī)則，衛(wèi)星通信業(yè)務站各自在測距時隙、本站自由時隙內發(fā)送測距突發(fā)信號；③各衛(wèi)星通信業(yè)務站根據(jù)衛(wèi)星通信主站反饋給衛(wèi)星通信業(yè)務站測距突發(fā)信號的測距定時誤差信息、衛(wèi)星通信業(yè)務站接收本站發(fā)送的測距突發(fā)信號獲得測距定時誤差信息，各衛(wèi)星通信業(yè)務站判斷測距定時誤差值是否超過設定的門限值，若測距定時誤差值超過門限值則根據(jù)測距定時誤差調整本站的發(fā)送定時值，重復①到③過程，直到測距定時誤差小于設定的門限值為止；若測距定時誤差值未超過門限值，則不調整本站的發(fā)送定時值，初始捕獲階段結束，轉入同步保持階段；同步保持階段④各衛(wèi)星通信業(yè)務站接收衛(wèi)星通信主站發(fā)送的參考突發(fā)信號，解析參考突發(fā)信號攜帶的幀計劃信息，根據(jù)幀計劃在分配給本站的控制時隙內發(fā)送控制突發(fā)信號，在分配給本站的數(shù)據(jù)時隙內發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)信號；⑤衛(wèi)星通信主站接收各衛(wèi)星通信業(yè)務站發(fā)送的控制突發(fā)信號，根據(jù)預置規(guī)則，反饋給規(guī)則指定的衛(wèi)星通信業(yè)務站控制突發(fā)信號的定時誤差信息，預置規(guī)則未指定的衛(wèi)星通信業(yè)務站接收本站發(fā)送的數(shù)據(jù)突發(fā)信號獲得定時誤差信息，各大小類型衛(wèi)星通信業(yè)務站根據(jù)定時誤差信息調整本站的發(fā)送定時值；通信過程中，進行④、⑤步驟，不斷調整本站的發(fā)送定時值；進行多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復合型同步控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多頻時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)復合型同步控制方法，它涉及衛(wèi)星通信領域中的同步控制技術。它采用輔助測距與自測距結合方法，能有效實現(xiàn)系統(tǒng)的快速初始捕獲定時，并有效解決了大量地球站同時入網問題；采用設計的主站輔助閉環(huán)控制和自發(fā)自收閉環(huán)控制結合的方法，有效實現(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。本發(fā)明具有入網速度快，同步控制方式多，能夠適應多類型站型同網工作，不受網絡容量限制等優(yōu)點，特別適用于基于衛(wèi)星透明轉發(fā)器通信的多頻時分多址網狀組網系統(tǒng)。
文檔編號H04B7/204GK101674127SQ200910075610
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權日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, 郝學坤, 杰 陳 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所