一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002]依靠地面中轉(zhuǎn)的通信方式，若地震，森林火災(zāi)等原因造成地面設(shè)施破壞，或者在地面設(shè)施無法覆蓋的邊遠(yuǎn)地區(qū)，都將造成通信困難，甚至無法實(shí)現(xiàn)通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)以其覆蓋面廣，不受氣候條件及地理因素限制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事通信，抗震救災(zāi)，邊遠(yuǎn)地區(qū)通信等領(lǐng)域。
[0003]時分復(fù)用(TDM)是目前常用的一種衛(wèi)星通信復(fù)用方式，時分復(fù)用的前提是全網(wǎng)時鐘定時同步。也即主站或小站發(fā)送的突發(fā)到達(dá)衛(wèi)星的時刻點(diǎn)與幀計(jì)劃表中包含的時刻信息在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處保持一致，以防止由于定時誤差發(fā)生突發(fā)沖突，或者收不到突發(fā)等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)通信。因而，能夠快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備的全網(wǎng)時鐘同步(NCR)，對成功進(jìn)行衛(wèi)星通信至關(guān)重要。
[0004]主站與小站在建立連接及通信過程中，受獨(dú)立時鐘，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器與地球相對運(yùn)動等因素的影響，主站與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器及小站與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸延時是不斷變化的。
[0005]全網(wǎng)時鐘同步過程，也就是對主站和小站接收和發(fā)送時刻不斷校驗(yàn)的過程。系統(tǒng)中，載波資源通過幀計(jì)劃表被劃分為時隙，幀計(jì)劃表依據(jù)網(wǎng)絡(luò)時鐘參考(NCR)制定，主站和小站使用載波資源時必須與NCR保持同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步方法。該方法能夠快速、精確的實(shí)現(xiàn)主站和小站的全網(wǎng)時鐘同步，實(shí)時糾正由于主站與小站時鐘相互獨(dú)立，相對運(yùn)動等造成的定時誤差。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)全網(wǎng)時鐘同步方法，它包括主站全網(wǎng)時鐘同步步驟和小站全網(wǎng)時鐘同步步驟；
[0008]所述的主站全網(wǎng)時鐘同步步驟包括以下子步驟:
[0009]Sll:主站上電初始化，本地時鐘計(jì)時器NCR開始計(jì)數(shù)；
[0010]312:在1〖1時刻，主站發(fā)送幀計(jì)劃表中NCR的參考突發(fā)；
[0011 ] S13:經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中轉(zhuǎn)后，在t_rx時刻，主站接收到該參考突發(fā)；
[0012]S14:計(jì)算主站與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的主站傳輸延時；
[0013]S15:環(huán)路濾波，跟蹤主站傳播延時變化規(guī)律，計(jì)算下一次參考突發(fā)的延時時間；
[0014]S16:確定在兩次參考突發(fā)之間的業(yè)務(wù)信道的準(zhǔn)確發(fā)送和接收時刻點(diǎn)；
[0015]所述的小站全網(wǎng)時鐘同步步驟包括以下子步驟:
[0016]S21:小站上電初始化，本地時鐘計(jì)時器NCR開始計(jì)數(shù)；
[0017]S22:在tO時刻捕獲到主站發(fā)送的NCR_0時刻的參考突發(fā)，從該參考突發(fā)中獲得小站校驗(yàn)突發(fā)到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的幀計(jì)劃表中的NCR_cO值；
[0018]S23:通過GPS提前測量小站與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的小站傳輸延時，根據(jù)該傳輸延時和校驗(yàn)突發(fā)NCR_cO值確定小站發(fā)送校驗(yàn)突發(fā)的時刻點(diǎn)；
[0019]S24:小站在步驟S23確定的時刻點(diǎn)發(fā)送校驗(yàn)突發(fā)；
[0020]S25:主站接收到校驗(yàn)突發(fā)，根據(jù)接收時刻點(diǎn)、NCR_cO值及主站傳輸延時計(jì)算出小站定時偏移量，并通過突發(fā)將所述小站定時偏移量發(fā)送給小站；
[0021 ] S26:小站接受突發(fā)，將校驗(yàn)值累加至小站傳輸延時，得到精確的小站傳輸延時；
[0022]S27:環(huán)路濾波，跟蹤小站傳播延時變化規(guī)律，預(yù)計(jì)下一次主站發(fā)送參考突發(fā)的時間；
[0023]S28:確定在兩次參考突發(fā)之間業(yè)務(wù)突發(fā)準(zhǔn)確的發(fā)送和接收時刻點(diǎn)。
[0024]所述的環(huán)路濾波采用二階環(huán)路濾波器單元實(shí)現(xiàn)。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:通過上述主站與小站的全網(wǎng)時鐘同步流程，即可實(shí)現(xiàn)整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的全網(wǎng)時鐘同步。由于該基于協(xié)議的全網(wǎng)時鐘同步，對主站和小站的傳輸延時在每個參考突發(fā)周期內(nèi)均會進(jìn)行時鐘同步校驗(yàn)，且采用了環(huán)路濾波器的延時跟蹤單元使得主站和小站相互獨(dú)立的時鐘系統(tǒng)，不會隨著主站和小站的相對移動，或者鐘偏的影響導(dǎo)致時鐘網(wǎng)絡(luò)的誤差超過系統(tǒng)的保護(hù)間隔，甚至出現(xiàn)無法通信的情況。
【附圖說明】
[0026]圖1為主站與小站傳播延時示意圖；
[0027]圖2為主站和小站時鐘同步過程示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明主站全網(wǎng)時鐘同步步驟流程圖；
[0029]圖4為本發(fā)明小站全網(wǎng)時鐘同步步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0031]全網(wǎng)時鐘同步(NCR)，用于保證主站和小站使用的幀計(jì)劃表中包含的時刻信息在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處保持一致，使得接收通道能夠按照幀計(jì)劃表的指示，在確定的時間窗口接收突發(fā)信號。圖1表示了一個主站和一個小站的傳播延時示意圖。dt(主)為主站到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸延時，dt(小)為小站到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸延時。主站在本地時間為to-dt(主)時刻發(fā)射突發(fā)，那么該突發(fā)到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時刻為to，與幀計(jì)劃表中的時刻相一致;突發(fā)到達(dá)小站時刻為to+dt(小)。當(dāng)小站按幀計(jì)劃表指示，需在突發(fā)起始tl時隙發(fā)射突發(fā)時，小站應(yīng)在tl-dt(小)時刻發(fā)射突發(fā)。該突發(fā)到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處的時刻為tl，與幀計(jì)劃表規(guī)定的時刻一致，該突發(fā)到達(dá)主站時刻為tl+dt(主)。
[0032]進(jìn)行衛(wèi)星通信時，主站和小站內(nèi)部均包含一個時鐘計(jì)數(shù)器，主站時鐘計(jì)數(shù)器和小站時鐘計(jì)數(shù)器相互獨(dú)立。通過控制突發(fā)發(fā)射時刻，使主站和小站發(fā)射的突發(fā)到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處的時間為幀計(jì)劃表中描述的時間。幀計(jì)劃表中描述的NCR與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處的時間同步。主站和小站時鐘同步過程如圖2所示。
[0033]主站上電初始化后，時鐘計(jì)數(shù)器處于一直計(jì)數(shù)狀態(tài)。假定幀計(jì)劃表中的O時刻出現(xiàn)時，即NCR在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處為O時，主站時鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值為??ΜΕ。
[0034]若幀計(jì)劃表指示主站在NCR= NCRO時發(fā)射前向參考突發(fā)，則主站將在NCR0_dt (主)時刻發(fā)射參考突發(fā)，經(jīng)過主站到轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸延時dt (主)后，參考突發(fā)在NCRO時刻到達(dá)轉(zhuǎn)發(fā)器。由于主站時鐘計(jì)數(shù)器與轉(zhuǎn)發(fā)器處NCR存在固有偏差??ΜΕ，主站應(yīng)在本地時鐘計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為??ΜΕ-dt(主)+NCR0時發(fā)射該參考突發(fā)。參考突發(fā)經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器到小站傳輸延時dt (小)后，到達(dá)小站。突發(fā)到達(dá)小站時，轉(zhuǎn)發(fā)器處的NCR值為NCRO+dt(小)，小站時鐘計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為tO ο小站時鐘計(jì)數(shù)器與轉(zhuǎn)發(fā)器處NCR之間的偏差為:t0-NCR0-dt (小)。
[0035]若幀計(jì)劃表指示小站在NCR= NCRl時刻發(fā)射突發(fā)，則小站將在NCRl-dt(小)時刻發(fā)射突發(fā)，經(jīng)過小站到轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸延時dt(小)后，突發(fā)在NCRl時刻到達(dá)轉(zhuǎn)發(fā)器。由于小站本地時鐘計(jì)數(shù)器與轉(zhuǎn)發(fā)器處NCR之間存在偏差，偏差為t0-NCR0-dt (小)，故小站應(yīng)在本地時鐘計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為t0+NCRl-NCR0-2*dt(小)時發(fā)射該突發(fā)。該突發(fā)經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)器到主站