[发明专利]一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法

说明书

本发明公开了一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法，通过用户终端和地面站协同交互，对用户的时间进行同步，包括如下步骤：步骤1，地面站下发系统广播信息；步骤2，用户终端根据系统广播信息完成时间粗同步；步骤3，用户终端与地面站交互消息，通过反馈环路不断校正时间误差，完成时间精同步；步骤4，地面站判断时间同步误差是否小于门限值，若小于门限值，则完成时间同步，否则返回步骤3。本发明通过设计了一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法，解决用户在捷变波束通信系统中的时间同步问题。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法。

背景技术

随着卫星网络的发展，基于卫星网络的应用越来越普遍。卫星网络作为地面网络的重要补充，可为边、散、远的用户提供互联网接入、应急通信等服务。目前大多数卫星通信网络采用固定波束覆盖地表的方式提供服务，即无论当前波束覆盖范围内有无用户通信需求，卫星均以一定的功率发射信号。在这种情况下，若当前波束覆盖范围内并无用户通信需求，卫星发射的功率将被浪费掉，并且固定波束覆盖的方式不能适配不同区域用户业务分布的时变特性，从而不能有效地利用卫星的功率、频率等资源。

随着星载相控阵技术的快速发展，通过相控阵捷变波束提供通信服务，为提升卫星资源利用率提供了一种可行途径。捷变波束将突破传统固定波束覆盖的方式，可根据用户的业务需求按需调度波束提供服务，在有需要的地方调度波束服务，无用户的地方不提供波束照射。因此，具有服务效率高，使用灵活等优点。

在传统通信中大多采用多载波时分多址(MF-TDMA)的方式，即通过不同的时隙区分不同的用户业务，每个用户在各自独立的时隙里发送信号，这样在地面接收端不存在同一时刻叠加多个用户信号情况。因此需要解决的一个重要问题是用户的时间同步问题，即保证不同的用户信号到达地面站的时间按照预先的时隙规划，彼此时间不能交叠串扰。在传统固定波束覆盖的通信系统中，用户和地面站双向不断交互同步消息和时间校正信息，从而逐渐获得时间的精同步。然而在捷变波束通信系统中，捷变波束导致的波束不连续覆盖给信息的双向交互带来了困难，例如：用户终端自身位置精度、收发双方处理时延误差、晶振漂移等因素，会导致多个用户之间的时间不能精确同步。因此，如何设计一种应用于捷变波束卫星通信系统中的多用户时间同步方法，成为通信网络中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有捷变波束通信系统中，捷变波束导致的波束不连续覆盖给信息的双向交互带来的问题，本发明提供一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法，以解决用户在捷变波束通信系统中的时间同步问题。

第一方面，本发明保护一种基于捷变点波束的多用户时间同步方法，通过用户终端和地面站协同交互，对用户的时间进行同步，包括如下步骤：

步骤1，地面站下发系统广播信息；

进一步地，所述系统广播信息中包含系统基本时间和系统时间基准偏差。

其中，所述系统基本时间按照整秒取值；所述系统时间基准偏差为当前波束覆盖时间与整秒之间的差值。

步骤2，用户终端根据系统广播信息完成时间粗同步；

进一步地，所述时间粗同步具体为：用户终端解析系统广播消息获得系统准确时间，并根据系统准确时间校准本地时间，完成时间粗同步。

步骤3，用户终端与地面站交互消息，通过反馈环路不断校正时间误差，完成时间精同步。

进一步地，所述步骤3中具体包括如下步骤：

步骤3.1，多个用户随机延迟发送同步消息，该同步消息的持续时间不超过当前捷变波束帧边界；

进一步地，所述同步消息包含随机延迟时间信息。

其中，所述随机延迟时间信息为捷变波束帧边界与返向信令实际发送之间的时间差。