[发明专利]低轨卫星TDMA静中通系统的前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静中通系统的前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；根据主站发送前向信息的星历时间，估算出前向信息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前向信息到达卫星的星历时间，分别估算出前向上行链路和前向下行链路的自由空间传输时延，并将二者相加，得到前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静中通系统的前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。前向链路时间同步的作用是实现网络时钟参考(NCR)同步，即建立端站计时系统与主站计时系统之间的映射关系，进而达到端站通过本地计时系统识别主站时隙位置的目的。

前向链路传输时延一般包含：前向链路的发送侧处理时延、前向链路的接收侧处理时延、星上处理时延和前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，其时延远小于前向链路的自由空间传输时延，可以忽略；前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，本申请主要讨论前向链路自由空间传输时延的估计方法。

透明转发卫星TDMA通信系统中的前向链路是一条从主站到卫星，再到端站的传输链路，由前向上行链路和前向下行链路两部分组成，如图1所示。其中，前向上行链路是指从主站到卫星的传输链路，前向下行链路是指从卫星到端站的传输链路。通过分别估计出前向上行链路和前向下行链路的自由空间传输时延，并将二者相加，即可得到前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，所以前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。准确估计前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前向链路是哪一条。

在静中通场景中，主站和端站的位置固定不变，前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，若是确定了前向信息到达卫星的时间，就能确定相应时刻卫星的位置，进而唯一确定传输前向信息的前向链路。在如图1所示的场景中，前向信息D[n]在t_n时刻从主站发出，在t′_n时刻到达卫星，随后被卫星转发给端站。在t′_n时刻，卫星的位置是P(t′_n)，传输D[n]的前向链路就是H→P(t′_n)→R。

因此，确定前向信息到达卫星的时间是准确估计前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静中通系统的前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静中通系统的前向链路时延估计方法，包括步骤：

S1、以星历时间t为横坐标，并以发送前向信息D[n]的星历时间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，建立直角坐标系