低轨星座卫星通信系统中站间同步方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113489529A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202110841457.5(22)申请日2021.07.26(71)申请人南京熊猫汉达科技有限公司地址210014江苏省南京市秦淮区联合村3号(72)发明人丁亚南鲍峰陆天爱刘剑锋(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)H04W56/00(2009.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称低轨星座卫星通信系统中站间同步方法(57)摘要本发明公开了一种低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，该方法具体为：信关站的地面基站根据星历数据计算传输延时，实时调整收发定时，使得地面基站与星载基站在星上上下行定时对齐；星载基站和地面基站根据星历数据计算共同相对参考点的多普勒频移，实时调整收发频率偏差，使得星载基站和地面基站在相对参考点的频率一致；该机制同样适应于搭载透明与处理转发载荷的中高轨道卫星的星载基站、地面基站的时间频率同步。本发明实现了星载基站和地面基站之间的信号同步，终端通过简单的同步过程即可实现再同步，极大简化了终端的实现复杂度。CN113489529ACN113489529A权利要求书1/1页1.一种低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，具体如下：信关站的地面基站根据星历数据计算传输延时，实时调整收发定时，使得地面基站与星载基站在星上上下行定时对齐；星载基站和地面基站根据星历数据计算共同相对参考点的多普勒频移，实时调整收发频率偏差，使得星载基站和地面基站在相对参考点的频率一致。2.根据权利要求1所述的低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，所述地面基站与星载基站在星上上下行定时对齐，具体如下：运控系统通过测控站获得低轨星座所有卫星的星历数据，地面基站利用星历数据计算卫星在设定时刻相对地面的距离、传输延时，实时调整地面基站收发起始时刻，使馈电链路上下行信号收发起始时刻在卫星上对齐，从而使得卫星用户链路信号收发起始时刻对齐。3.根据权利要求1所述的低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，所述星载基站和地面基站在相对参考点的频率一致，具体如下：地面基站利用星历数据计算卫星在设定时刻相对于公共参考点的多普勒频移，从而实时调整地面基站收发频率，使卫星用户链路上传输的信号在参考点上同步，实现信关站的地面基站发出的信号在卫星上保持时间和频率同步。4.根据权利要求1、2或3所述的低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，利用全球定位授时系统，地面基站与星载基站实现时钟源的同步，时钟源产生相同的时间基准信号。5.根据权利要求4所述的低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，地面基站根据卫星S的星历信息，计算地面基站与卫星S之间的传输延时Tdelay，并调整信关站的收发起始时刻，假设当前信关站的时间基准为Tbase，其中发送起始时刻为TXof＝Tbase‑Tdelay，接收起始时刻为RXof＝Tbase+Tdelay，计算与卫星S或者用户波束中心点之间的多普勒频偏Foffset，并调整地面基站的收发频率；星载基站根据当前的时间基准进行上下行帧定时，同时根据卫星S的星历数据计算与用户波束中心点之间的多普勒频偏Foffset，并预补偿星载基站每个波束收发信号的频率。6.根据权利要求4所述的低轨星座卫星通信系统中站间同步方法，其特征在于，时间基准信号为1PPS。2CN113489529A说明书1/4页低轨星座卫星通信系统中站间同步方法技术领域[0001]本发明属于卫星通信技术领域，特别是一种低轨星座卫星通信系统中站间同步方法。背景技术[0002]1.低轨星座卫星通信系统[0003]低轨星座卫星通信系统是通过低轨星座进行信号转发的卫星通信系统。目前世界上在建或已经建设完成的低轨星座卫星通信系统主要有starlink、O3B、OneWeb、Telesat等，我国主要有虹云、鸿雁等系统。一般来说，低轨星座卫星通信系统由空间段、地面段、应用段三部分组成，如图1所示。[0004](1)空间段[0005]空间段由低轨道卫星星座组成。卫星星座是发射入轨能正常工作的卫星的集合，通常是由一些卫星环按一定的方式配置组成的一个卫星网。低轨道卫星星座是若干个低轨道卫星组成的低轨卫星网，如图2所示。[0006]低轨卫星搭载处理与透明转发通信载荷，如图3所所示。每种载荷处理不同的用户波束，支持相同的通信体制，处理载荷包含了射频信号收发、基带处理、高层协议处理等完整基站的功能，称之为“星载基站”，透明载荷仅实现了用户链路信号到馈电链路信号的变频与放大功能，需地面信关站中基站配合才能够完成射频信号收发、基带处理