[发明专利]一种基于时分双工的C波段网络收发系统

权利要求书

1.一种基于时分双工的C波段网络收发系统，其特征在于，包括机载端遥测遥控单元，所述机载端遥测遥控单元包括机载端C波段宽带网络收发器和机载端C波段功率放大器，具有入网、退网、参数设置、状态检测功能；

其中，机载端C波段网络收发器通过外部数据接口接收机载数据，而后将机载数据通过模拟信号下行链路发送至地面基站式遥测遥控单元；机载天线接收上行链路模拟信号至机载端C波段功率放大器，而后模拟信号经过放大后输出至机载端C波段宽带网络收发器；机载端C波段宽带网络收发器对射频信号进行解调；将解调后的数字遥控信号通过外部数据接口输出至机载数据处理设备；

还包括地面基站式遥测遥控单元，所述地面基站式遥测遥控单元由地面端C波段宽带网络收发器和基站式C波段功率放大器组成，具有TDD双工数据传输、状态检测、参数设置功能；

其中，地面端C波段宽带网络收发器通过外部数据接口接收地面设备数据，而后将地面数据通过模拟信号上行链路发送至机载端遥测遥控单元；地面天线接收下行链路模拟信号至基站式C波段功率放大器，而后模拟信号经过放大后输出至地面端C波段宽带网络收发器；地面端C波段宽带网络收发器对射频信号进行解调；将解调后的数字遥控信号通过外部数据接口输出至地面数据处理设备；

其中，数据收发的具体流程如下；

从所述机载端遥测遥控单元到所述地面基站式遥测遥控单元：

1、来自机载网络接口设备的数据经网口送入机载端C波段宽带网络收发器；

2、将数据送入数字信号处理单元，进行编码、组帧、调制、波形成型，形成数字IQ信号；

3、数字IQ信号经由双通道DAC变成模拟IQ信号；

4、模拟IQ信号经上变频器将其频谱搬移至C波段；

5、然后经功放功率放大后送入无线链路；

6、地面天线接收机载端遥测遥控单元发出的无线信号，经功放模块的LNA放大后送入下变频器；

7、下变频器将C波段信号变为模拟基带信号；

8、双通道ADC对模拟基带信号进行采样，得到数字IQ信号，并送入数字信号处理单元；

9、数字信号处理单元完成同步、译码、解帧，得到用户数据；

10、用户数据经由以太网端口发往地面网络接口设备；

从所述地面基站式遥测遥控单元到所述机载端遥测遥控单元：

1、来自地面网络设备的数据经网络接口发送到地面端C波段宽带网络收发器；

2、将数据送入数字信号处理单元，进行编码、组帧、调制、波形成型，形成数字IQ信号；

3、数字IQ信号经由双通道DAC变成模拟IQ信号；

4、模拟IQ信号经上变频器将其频谱搬移至C波段；

5、经功放功率放大后送入无线链路；

6、机载天线接收地面基站式遥测遥控单元发出的无线信号，经功放模块的LNA放大后送入下变频器；

7、下变频器将C波段信号变为模拟基带信号；

8、双通道ADC对模拟基带信号进行采样，得到数字IQ信号，并送入数字信号处理单元；

9、数字信号处理单元完成同步、译码、解帧，得到用户数据；

10、用户数据经由以太网端口发往机载网络接口设备；

所述机载端遥测遥控单元与所述地面基站式遥测遥控单元之间设置有时间同步周期修正机制，即，地面基站Slot内的上行数据帧，在完成向机载端C波段宽带网络收发器传输控制数据的同时，兼做周期同步修正时标，空地收发器仅需在两次修正期间内保持短期时间同步即可，同时，TDMA协议设计还预留了保护间隔，即空中无线信号传播时延补偿和各种处理时延的补偿量；

其中，所述时间同步周期修正机制有两种；

其一为IEEE1588实现方式：

IEEE1588实现方式采用在收发器网络前端嵌入板卡，通过IEEE1588协议板卡可以自主实现板卡间自身时钟的时间及时间单位、频率和相位同步，并为收发器内部系统提供1PPS输出方式的时钟修正；IEEE1588板卡选用时间同步设备的高性能双网口IEEE1588板卡，是授时系统核心板卡，支持IEEE1588-2008协议；板卡采用独立FPGA实现，硬件时间戳分辨率5ns，具有流量预测模型消除网络突发流量对授时精度的影响，背靠背授时精度优于50ns，支持web界面设定PTP参数，可选择主钟模式/从钟模式、E2E/P2P、单播/组播多种参数设置；

其二为IRIG-B实现方式：

IRIG-B同步方式存在两种，分别为IRIG-B（DC）和IRIG-B（AC），IRIG-B（AC）为调制后的B码，IRIG-B（DC）为未调制的B码，IRIG-B（DC）码的接口采用TTL接口或RS422接口，机载端C波段宽带网络收发器具有RS422接口，采用IRIG-B（DC）码模式，地面端C波段宽带网络收发器通过RS422接口与IRIG-B（DC）发生器相连获取时间码，通过双向无线链路将时间码发送到机载端遥测遥控单元上，再由机载端C波段宽带网络收发器经过解调后通过RS422接口发送给机载端IRIG-B（DC）接收器，最终实现空地链路的全网同步功能；

时间同步周期修正机制还包括时间同步周期修正的准确性检验步骤，所述准确性检验步骤如下：

将IEEE1588实现方式作为常用时间同步周期修正机制，将IRIG-B实现方式作为检验时间同步周期修正机制；

获取所述常用时间同步周期修正机制下的第一时间同步周期修正结果，获取所述检验时间同步周期修正机制下的第二时间同步周期修正结果；

将所述第一时间同步周期修正结果与所述第二时间同步周期修正结果进行比较判断，得到所述第一时间同步周期修正结果与所述第二时间同步周期修正结果之间的实时偏差值；

获取所述第一时间同步周期修正结果与所述第二时间同步周期修正结果之间偏差值的偏差阈值范围；

将所述实时偏差值与所述偏差阈值范围进行比较判断，若所述实时偏差值落在偏差阈值范围内，则判断第一时间同步周期修正结果正常，否则，判断第一时间同步周期修正结果异常；

当判断第一时间同步周期修正结果异常时，进行时间同步周期修正结果选取步骤，具体如下，

第一时间同步周期修正结果正确性判断：

获取IEEE1588实现方式下板卡间自身时钟的时间及时间单位、频率和相位同步的所有历史数据和对应的第一时间同步周期修正结果的所有历史数据；

将板卡间自身时钟的时间及时间单位、频率和相位同步的所有历史数据作为输入量，将对应的第一时间同步周期修正结果的所有历史数据作为输出量，从而得到第一时间同步周期修正结果预测模型；

将板卡间自身时钟的时间及时间单位、频率和相位同步的实时数据作为输入量，输入至所述第一时间同步周期修正结果预测模型，从而输出一个第一时间同步周期修正结果预测量；

将所述第一时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第一时间同步周期修正结果进行比较判断；

第二时间同步周期修正结果正确性判断：

获取IRIG-B实现方式下IRIG-B（DC）的所有历史数据和对应的第二时间同步周期修正结果的所有历史数据；

将IRIG-B（DC）的所有历史数据作为输入量，将对应的第二时间同步周期修正结果的所有历史数据作为输出量，从而得到第二时间同步周期修正结果预测模型；

将IRIG-B（DC）的实时数据作为输入量，输入至所述第二时间同步周期修正结果预测模型，从而输出一个第二时间同步周期修正结果预测量；

将所述第二时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第二时间同步周期修正结果进行比较判断；

选取步骤：

若所述第一时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第一时间同步周期修正结果匹配，且所述第二时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第二时间同步周期修正结果不匹配，则，以所述第一时间同步周期修正结果为准；

若所述第一时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第一时间同步周期修正结果不匹配，且所述第二时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第二时间同步周期修正结果匹配，则，以所述第二时间同步周期修正结果为准；

若所述第一时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第一时间同步周期修正结果匹配且所述第二时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第二时间同步周期修正结果匹配；若所述第一时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第一时间同步周期修正结果不匹配且所述第二时间同步周期修正结果预测量与实时的所述第二时间同步周期修正结果不匹配；则，进行人工核算。