[发明专利]一种面向业务信息透明转发的星上跳波束同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向业务信息透明转发的星上跳波束同步方法，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

随着卫星通信技术的发展，国外相继发射大容量、高速率的通信卫星，以满足不断增长的卫星宽带通信与广播业务需求。大容量宽带通信卫星系统的特点是广覆盖和大容量，采用多点波束和频率复用等技术，具有较高的系统容量和频谱利用率。目前的多点波束卫星通信系统在载荷设计时各波束的频率复用、射频功率都为固定分配方式。但是，由于波束各覆盖区内的业务需求并不相同，这种固定的载荷设计缺乏足够的灵活性来优化分配卫星资源，造成卫星性能受限，因此各国都在致力于寻求更为灵活的卫星资源分配方式，以期获得更好、更灵活的系统可用容量。

与传统的固定范围点波束通信不同，跳波束通信以时分的形式，在卫星覆盖范围内按照一定跳变规则调整波束方向。跳波束可以根据卫星不同区域的不同业务需求量，合理分配波束资源，当某一区域业务量大时，可以分配多个时隙的波束资源，当业务量小时，可以相应减少该区域的波束时隙，由此来提高整个系统的资源使用效率。另外，跳波束数的使用也有利于提高 HTS卫星多波束天线的C/I值，从而提高整个系统的通信容量。

由于宽带卫星通信前向链路和返向链路业务的不对称性，前向链路是整个系统容量提升的关键，目前的跳波束的研究和应用也主要集中在前向链路上，图1给出了典型的透明转发器跳波束载荷简化框图。由于跳波束的使用，将原来的前向链路连续通信模式改变为突发TDMA通信模式，因此系统同步成为了整个跳波束通信系统的关键。

如果采用星上跳波束时间基准，则对于透明转发器卫星跳波束系统而言，其信关站同步星上的同步流程、载荷及信关站资源开销都比较大，同时，波束跳变的灵活性相对较差。与其不同，如果采用星上同步信关站的方式，通过信关站发送与波束跳变相同步的波束跳变控制信息，星上捕获上该同步控制信息后并解析出波束跳变控制指令，实时切换开关组件实现波束的实时跳变。通过对波束跳变控制信息的传输格式进行优化设计，可以采用简单的星上解调方法实现同步信号的恢复，提高波束跳变控制器的可靠性。

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，针对跳波束的同步并没有详细研究。例如文献1“J. Anzalchi,A.Couchman，“EADS Astrium LtdBeam Hopping in Multi-Beam Broadband Satellite Systems”，2010 5th Advanced Satellite Multimedia Systems Conference and the 11th Signal Processing for Space Communications Workshop”，该文献重点针对跳波束卫星系统和非跳波束卫星系统的通信容量进行了分析比较，给出了多波束卫星跳变系统的载荷功能框图，从其给出的星上载荷框图可以看出，信关站与卫星之间的前向链路采用了星上数字信号处理的方式。文献2“RSM-A air interface，Physical layer specification，Part 2:Frame structure；ETSI TS 102 188-1 V1.1.2 (2004-07)”，该文献是欧洲为宽带卫星通信系统开发的国际标准之一，主要针对星上处理卫星系统，该标准主要在下行链路通过特定的帧结构设计支持卫星通信下行链路的跳波束，跳波束采用地面同步星上的方式，不适合透明卫星转发跳波束系统的使用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对透明转发跳波束卫星系统，给出了一种面向业务信息透明转发的星上跳波束同步方法，通过信关站发送与波束跳变相同步的波束跳变控制信息，星上捕获上该同步控制信息后并解析出波束跳变控制指令，实时切换开关组件实现波束的同步跳变；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。

本发明的技术解决方案是：一种面向业务透明转发体制的跳波束同步方法，该同步方法包括如下步骤：

(1)、信关站根据预设的业务时隙发送业务信息至星上前向链路转发器，并在相同的时隙内发送相应的波束跳变控制信号至星上前向链路转发器，所述波束跳变控制信号超前于相应的波束业务信息固定时间间隔ΔT；所述波束跳变控制信号包括用户星上波束跳变的开关控制信息；