[发明专利]低轨卫星TDMA静中通系统的返向链路时延估计方法

说明书

本申请提供一种透明转发低轨卫星TDMA静中通系统的返向链路时延估计方法，包括步骤：预先计算卫星/主站传输时延与星历时间的函数和卫星/端站传输时延与星历时间的函数；根据返向突发到达主站目标时隙的期望星历时间，估算出返向突发到达卫星的星历时间；根据卫星/主站传输时延与星历时间的函数、卫星/端站传输时延与星历时间的函数以及返向突发到达卫星的星历时间，分别估算出返向上行链路和返向下行链路的自由空间传输时延，并将二者相加，得到返向链路的自由空间传输时延。本方法采用了基于线性近似的外推估计法，计算简便；在卫星星历信息准确的条件下，可以获得良好的估计性能。

技术领域

本发明涉及TDMA卫星通信系统的时间同步技术，尤其涉及一种透明转发低轨卫星TDMA静中通系统的返向链路时延估计方法。

背景技术

TDMA系统的全网时间同步包含两个部分：前向链路时间同步和返向链路时间同步。返向链路时间同步的作用是实现返向突发的到达时间(ToA)同步，即端站对时间基准偏移量和返向链路传输时延进行估计和补偿，以使其发送的返向突发能够准确落入目标时隙。

广义的返向链路传输时延包含以下四个部分：返向链路的发送侧处理时延、返向链路的接收侧处理时延、星上处理时延和返向链路的自由空间传输时延。对于透明转发卫星而言，星载转发器仅对信号进行滤波、放大、变频等简单处理，其时延远小于返向链路的自由空间传输时延，因此可以忽略。而返向链路的发送侧处理时延和接收侧处理时延均可以根据具体的处理机制准确地估计。因此，估计返向链路传输时延的关键是估计返向链路的自由空间传输时延。

如图1所示，在透明转发卫星TDMA通信系统中，返向链路是一条从端站到卫星，再到主站的传输链路，由返向上行链路和返向下行链路两部分组成。其中，返向上行链路是指从端站到卫星的传输链路，返向下行链路是指从卫星到主站的传输链路。因此，只要分别估计出返向上行链路和返向下行链路的自由空间传输时延，然后将二者相加，就可以得到返向链路的自由空间传输时延。

在低轨卫星通信系统中，由于卫星的位置是随时间变化的，所以返向链路不是一条固定不变的传输链路，它是随时间变化而变化的。准确估计返向链路自由空间传输时延的首要前提是正确找到待估计的返向链路是哪一条。

对于静中通场景，因为主站和端站的位置都是固定不变的，所以返向链路由卫星的位置唯一确定。而卫星的位置是时间的函数，因此，只要确定了返向突发到达卫星的时间，就能够确定相应时刻卫星的位置，进而唯一地确定传输返向突发的返向链路。举例，如图1所示，返向突发BF[n]在t″_n时刻从端站发出，在t′_n时刻到达卫星，随后被卫星转发给主站。在t′_n时刻，卫星的位置是P(t′_n)，因此，传输BF[n]的返向链路就是R→P(t′_n)→H。综上所述，确定返向突发到达卫星的时间是准确估计返向链路自由空间传输时延的关键。

发明内容

为了解决上述相关现有技术问题，本发明提供一种透明转发低轨卫星TDMA静中通系统的返向链路时延估计方法，该方法采用了基于线性近似的外推估计法，计算简便；在卫星星历信息准确的条件下，可以获得良好的估计性能。

为了实现本发明的目的，本发明拟通过以下技术方案实现：

一种透明转发低轨卫星TDMA静中通系统的返向链路时延估计方法，包括步骤：

S1、建立直角坐标系t-O_tn-τ′_SAT/HUB(t)，以星历时间t为横坐标，并以返向突发BF[n]到达主站目标时隙的期望星历时间t_n为横坐标原点；以卫星/主站间的传输时延τ′_SAT/HUB(t)为纵坐标，并以0为纵坐标原点；