[發明專利]低軌衛星TDMA靜中通系統的返向鏈路時延估計方法

有效

• 申請號: 202110972853.1
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113708871B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 賀俊文
• 申請（專利權）人: 四川安迪科技實業有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04B7/185
• 代理公司: 成都誠中致達專利代理有限公司 51280
• 代理人: 曹宇杰

本申請提供一種透明轉發低軌衛星TDMA靜中通系統的返向鏈路時延估計方法，包括步驟：預先計算衛星/主站傳輸時延與星歷時間的函數和衛星/端站傳輸時延與星歷時間的函數；根據返向突發到達主站目標時隙的期望星歷時間，估算出返向突發到達衛星的星歷時間；根據衛星/主站傳輸時延與星歷時間的函數、衛星/端站傳輸時延與星歷時間的函數以及返向突發到達衛星的星歷時間，分別估算出返向上行鏈路和返向下行鏈路的自由空間傳輸時延，并將二者相加，得到返向鏈路的自由空間傳輸時延。本方法采用了基于線性近似的外推估計法，計算簡便；在衛星星歷信息準確的條件下，可以獲得良好的估計性能。

技術領域

本發明涉及TDMA衛星通信系統的時間同步技術，尤其涉及一種透明轉發低軌衛星TDMA靜中通系統的返向鏈路時延估計方法。

背景技術

TDMA系統的全網時間同步包含兩個部分：前向鏈路時間同步和返向鏈路時間同步。返向鏈路時間同步的作用是實現返向突發的到達時間(ToA)同步，即端站對時間基準偏移量和返向鏈路傳輸時延進行估計和補償，以使其發送的返向突發能夠準確落入目標時隙。

廣義的返向鏈路傳輸時延包含以下四個部分：返向鏈路的發送側處理時延、返向鏈路的接收側處理時延、星上處理時延和返向鏈路的自由空間傳輸時延。對于透明轉發衛星而言，星載轉發器僅對信號進行濾波、放大、變頻等簡單處理，其時延遠小于返向鏈路的自由空間傳輸時延，因此可以忽略。而返向鏈路的發送側處理時延和接收側處理時延均可以根據具體的處理機制準確地估計。因此，估計返向鏈路傳輸時延的關鍵是估計返向鏈路的自由空間傳輸時延。

如圖1所示，在透明轉發衛星TDMA通信系統中，返向鏈路是一條從端站到衛星，再到主站的傳輸鏈路，由返向上行鏈路和返向下行鏈路兩部分組成。其中，返向上行鏈路是指從端站到衛星的傳輸鏈路，返向下行鏈路是指從衛星到主站的傳輸鏈路。因此，只要分別估計出返向上行鏈路和返向下行鏈路的自由空間傳輸時延，然后將二者相加，就可以得到返向鏈路的自由空間傳輸時延。

在低軌衛星通信系統中，由于衛星的位置是隨時間變化的，所以返向鏈路不是一條固定不變的傳輸鏈路，它是隨時間變化而變化的。準確估計返向鏈路自由空間傳輸時延的首要前提是正確找到待估計的返向鏈路是哪一條。

對于靜中通場景，因為主站和端站的位置都是固定不變的，所以返向鏈路由衛星的位置唯一確定。而衛星的位置是時間的函數，因此，只要確定了返向突發到達衛星的時間，就能夠確定相應時刻衛星的位置，進而唯一地確定傳輸返向突發的返向鏈路。舉例，如圖1所示，返向突發BF[n]在t″_n時刻從端站發出，在t′_n時刻到達衛星，隨后被衛星轉發給主站。在t′_n時刻，衛星的位置是P(t′_n)，因此，傳輸BF[n]的返向鏈路就是R→P(t′_n)→H。綜上所述，確定返向突發到達衛星的時間是準確估計返向鏈路自由空間傳輸時延的關鍵。

發明內容

為了解決上述相關現有技術問題，本發明提供一種透明轉發低軌衛星TDMA靜中通系統的返向鏈路時延估計方法，該方法采用了基于線性近似的外推估計法，計算簡便；在衛星星歷信息準確的條件下，可以獲得良好的估計性能。

為了實現本發明的目的，本發明擬通過以下技術方案實現：

一種透明轉發低軌衛星TDMA靜中通系統的返向鏈路時延估計方法，包括步驟：

S1、建立直角坐標系t-O_tn-τ′_SAT/HUB(t)，以星歷時間t為橫坐標，并以返向突發BF[n]到達主站目標時隙的期望星歷時間t_n為橫坐標原點；以衛星/主站間的傳輸時延τ′_SAT/HUB(t)為縱坐標，并以0為縱坐標原點；