[发明专利]一种卫星通信终端数字时钟同步方法及装置

说明书

本发明一种卫星通信终端数字时钟同步方法及装置，方法包括：根据主站在设定时间间隔内连续发送的时间信息，计算出主站时钟和终端数字时钟的频率差，及根据频率差利用频率调整算法计算出一频率调整值，并根据频率调整值控制终端数字时钟输出频率，以实现与主站时钟的频率同步；将获取最新的主站时钟与设定的链路延时相加得到主站时间，并将此时间加载至本地时间，实现本地时间与主站时钟的时间同步。装置包括：主站时间获取模块、调整控制模块和数字频率变换模块、加载控制模块。本发明大幅度提高了时钟同步的收敛速度、精度和鲁棒性，结构简单，易于实现，可快速地达到主站时钟与本地时钟同步的目的。

技术领域

本发明属于通信信号处理技术领域，涉及一种卫星通信终端数字时钟同步方法及装置。

背景技术

随着市场需求的扩大，卫星通信产业正在飞速发展，用户日益增多。为充分利用通信卫星上的转发器带宽资源，TDMA制式被多个主流卫星通信协议所采用。TDMA制式的核心则是各个终端与主站的时钟同步。时钟同步的优劣在很大程度上影响着系统的带宽利用率。时钟同步包含两个方面——时钟频率同步和时间同步。

由于卫星通信终端分布范围广，温度、经纬度和气压变化大，导致各个终端晶振初始频率差交大，导致终端运行过程中，温度变化范围较大，导致时钟抖动较大。若不进行时钟同步，则为避免由于时钟抖动导致的频谱重叠，可采用较大的保护间隔，主站将终端发送包到达时刻与期望时刻的偏差，反馈给终端，终端根据反馈信息进行补偿的方法来实现时钟同步。这样大大的浪费了珍贵的卫星带宽资源，且稳定性不高，特别在终端初次登录时，由于主站并未获得任何时刻偏差，需要较大的保护间隔和调整时间。或者在硬件上采用高精度晶振或GPS时钟同步模块，为终端提供高精度时钟，但这样又加大了终端成本。

发明内容

发明所要解决的课题是，如何利用较少的卫星带宽资源快速地实现在卫星通信中终端和主站之间时钟同步，及提高收敛速度、精度和鲁棒性。

用于解决课题的技术手段是，提出一种卫星通信终端数字时钟同步方法及装置，采用全数字模式，达到主站时钟与本地时钟同步的目的。

本发明提出的一种卫星通信终端数字时钟同步方法，包括如下步骤：

根据主站在设定时间间隔内连续发送的时间信息，计算出主站时钟和终端数字时钟的频率差，及根据频率差利用频率调整算法计算出一频率调整值，并根据频率调整值控制终端数字时钟输出频率，以实现与主站时钟的频率同步；

实现与主站时钟的频率同步后，将获取最新的主站时钟与设定的链路延时相加得到主站时间，并将此时间加载至本地时间，实现本地时间与主站时钟的时间同步。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述方法中对频率同步持续调整，且时间同步仅进行一次。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述方法中频率调整算法包括二分法和比例积分控制算法，其中所述二分法控制模块用于控制终端数字时钟输出频率使频率偏差收敛，在达到设定的二分法调整次数后切换为比例积分控制模块控制终端数字时钟输出频率使频率差保持在设定的矫正范围内。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，其特征在于，所述方法中主站设定的时间间隔为30至64ms。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述方法中设定的矫正范围为主站时钟的1ppm范围内。

本发明提出的一种卫星通信终端数字时钟同步装置，包括：

主站时间获取模块，用于获取主站在设定时间间隔内连续发送的时间信息计算出主站时钟，以及主站在频率同步后的最新主站时钟；