[发明专利]面向高通量卫星的多信关站跳波束同步方法及系统

说明书

本发明公开了面向高通量卫星的多信关站跳波束同步方法及系统。首先地面信关站组主要包括网络控制中心、主信关站和多个从信关站，每个信关站进行业务信号以及同步控制信号的产生。然后，跳波束卫星载荷中的前向链路转发器将每个信关站发送的业务信号和控制信号分离，其中业务信号送给后端的功率放大链路，同步控制信号送给跳波束控制器进行处理，跳波束控制器对多个信关站的同步控制信号进行解析和时间比对，提取从信关站与主信关站的时间误差，同时根据解析出来的跳波束控制指令对跳波束后端的开关链路进行控制。该方法波束跳变同步流程简单，同步时间快，星上处理简单可靠，且不依赖具体的业务通信体制。

技术领域

本发明涉及面向高通量卫星的多信关站跳波束同步方法及系统，该方法主要用于基于星上透明转发的跳波束系统，属于卫星通信技术领域。

背景技术

随着互联网应用的发展，全球范围内对宽带卫星通信服务需求逐年增加，特别是伴随着云计算、物联网及5G等技术的应用不断深入，卫星广域覆盖的特点逐步凸现，对卫星通信系统的容量需求将呈井喷式增长，而需要支持的信息服务类型也将层出不穷。为了应对这种需求的变化，卫星通信技术正在逐步向高通量卫星(HTS，High ThroughputSatellite)通信系统方向发展。

“高通量卫星”是指通过点波束、赋形波束及频率复用等技术，在同等轨道和频谱条件下，能够提供比传统卫星高出数倍至数十倍容量的新型卫星。该类系统的典型技术特点是：卫星采用多波束技术对服务区进行波束交叠覆盖，在提高无线链路质量的同时实现了空间维度上的分割；以此为基础，系统采用多次频率复用提高单颗卫星的通信容量；信关站与用户波束簇之间紧密耦合，完成两跳通信，使得多信关站分享同一颗卫星的通信资源。形成信关站在空间上的隔离，再次实现信关站链路的频率复用。通过以上技术的使用，高通量卫星通信系统的总通信容量得到成倍、数十倍的提升，使其提供给用户的业务成本快速下降。

目前，HTS卫星通信系统的发展中面临的问题主要集中在两个方面，一是如何进一步提高系统通信容量以提供更多的通信资源；二是如何提升系统灵活性以满足各种应用场景和可能出现的各种通信应用需求。2010年欧洲航天局(ESA：European Space Agency)支持巴塞罗那自治大学联合德国宇航中心开展相关的研究工作，提出了跳波束技术的设想并从理论上证明了提升系统容量的可行性，至此，跳波束技术被广大相关研究机构关注，被确定为了新一代HTS系统的关键技术。

HTS系统中跳波束是一种特殊的载荷设计方式，星载天线是全覆盖的多波束天线，但转发器资源在多个波束之间分时共用，本质上是信号在不同波束之间按需分时跳变，从用户使用角度上看是一个跳波束系统，图1给出了典型跳波束系统及转发器工作原理示意图。

跳波束系统能够有效提升HTS系统的通信容量，并提升业务应用的灵活性，但跳波束系统效能的发挥必须解决好全系统的跳波束同步问题，具体包括信关站前向业务信号和卫星波束切换之间的同步以及多个信关站之间的跳波束时间基准同步。图2给出了信关站前向业务信号和卫星波束切换之间的失步引起的波束跳变混乱的示意，图3给出了多个信关站之间的跳波束失步时引起的波束间干扰示意。

国外相关文献重点研究跳波束的优点及其对系统容量的提升分析上，给出了较粗的转发器框图，针对HTS系统使用时多信关站之间的跳波束同步方案并没有详细研究。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供面向高通量卫星的多信关站跳波束同步方法及系统，以较低的星上处理复杂度实现了波束跳变控制与时间同步的高效融合

本发明的技术解决方案是：面向高通量卫星的多信关站跳波束同步方法，所述高通量卫星包括网络控制中心、主信关站和多个从信关站，网络控制中心与多个信关站之间具备信息互通能力，实现多个信关站之间的波束控制协调，该方法步骤如下：