[发明专利]一种通信网络时间同步设备

说明书

本发明公开了一种通信网络时间同步设备，包含发射通道和接收通道，其特征在于所述发射通道对业务数据进行处理输出动态群延迟发射信号，脉冲发射模式为跳时，包含多突发跳时发射模块和可控群延迟发射滤波器；所述接收通道对匹配抽取接收复基带信号进行处理，输出用于询问接收时刻T₁、应答接收时刻T₃测量的精确测量脉冲T_measure，包含单突发定时同步模块、升采样模块和多突发联合同步模块。本发明实现了在硬件逻辑资源受限条件下通过低复杂度高精度的计算达到通信网络时间同步的目的。

技术领域

本发明涉及航空无线通信领域，尤其涉及一种基于联合相关运算的低复杂度高精度的通信网络时间同步设备。

背景技术

航空网络的通信网络时间同步能够解决通信网络内部高精度的相对时间同步问题，为协同探测、协同干扰和协同攻击提供统一的时间基线，再通过导航授时等大范围时空统一手段实现广域空间内各类航空器节点的“时空统一”。往返计时(RTT)同步是一种基于到达时间(TOA)测量的双向比对同步算法。具有时间同步精度高、实时性好和受应用环境影响小的特点，在国际原子时比对、航天测控和雷达等对时间同步精度要求较高的场合获得了广泛的应用。其工作原理为利用双向TOA传递校时信息来校正网络节点间的时间误差，其实施流程如图1所示。

其中，ε为通信网络时间同步误差；T₀为同步询问机发起RTT-I的时刻；T₁为同步应答机测量的其接收到RTT-I波形的时刻；T₂为同步应答机应答RTT-R的时刻；T₃为同步询问机测量的其接收到RTT-R波形的时刻；d₁、d₂分别为RTT-I和RTT-R波形的无线空间传输的时延，受同步端机相对机动影响，二者可能存在一定差距；T_RTT为单次RTT流程的持续时间；P_RTT为同步询问机的最小询问时间间隔。上述参量满足式1、2所示的关系。

T₁＝T₀+d₁+ε (1)

T₃＝T₂+d₂-ε (2)

联立式1、2，可解得：

式3为通信网络时间同步误差(或通信网络时间同步精度)的表达式。分析式3可知，通信网络时间同步的误差主要受由以下三个因素影响：

(1)频率准确度引起的守时误差

同步询问机在单次RTT流程完成时间同步后，在询问时间间隔P_RTT内需要利用本地时钟计数对通信网络内的节点进行守时，其守时误差与单次RTT询问时间间隔P_RTT和频率准确度S有关，需通过减小P_RTT和提高晶振工艺来改善；

(2)相对机动引起的无线空间传输时延误差ε(d)

受航空器相对机动影响，RTT-I波形和RTT-R波形的无线空间传输时延d₁、d₂并不相等。考虑相向/相离飞行的极端情况，d₂-d₁与单次RTT的持续时间T_RTT和航空器相对机动速度有关。该误差不可测量，计算时赋值为0，需通过减小T_RTT或调度航空器进行降速校时处理来改善；

(3)接收定时同步引起的测量误差ε(τ)

同步询问/应答机在单次RTT同步流程中，发射时刻T₀、T₂由发射模块进行测量，与信道、运动环境无关；接收时刻T₁、T₃由接收同步模块进行测量，与波形体制、信道环境和同步算法存在较大的关系。