述卫星轨道信 息推算在上行时间窗口起始时刻T无线信号从用户终端传播到卫星所需时间Td，得到最佳 上行链路信息发送时刻T。； 55, 所述用户终端根据所述时空基准计算上行载波多普勒偏移量Fud; 56, 所述用户终端调整上行链路无线电信号的载波频率，使其最接近Fm-Fud; 57, 所述用户终端在所述最佳上行链路信息发送时刻T。打开上行链路向所述卫星发送 信息； 58, 所述卫星在所述上行时间窗口和预定的上行链路载波频率Fu。接收所述用户终端 发送的信息。
2. 如权利要求1所述的星地同步多址接入方法，其特征在于，所述卫星轨道信息包括 短时卫星轨道信息和长期卫星轨道信息；所述短时卫星轨道信息包括轨道信息参考时刻 Tot，轨道信息参考时刻Tot的卫星位置和速度；所述长期卫星轨道信息为低轨卫星的轨道根 数。
3. 如权利要求1所述的星地同步多址接入方法，其特征在于，步骤S4中所述用户终端 接收所述卫星轨道信息和上行时间窗口信息的方法包括以下步骤： S41，所述用户终端不定时的访问数据服务中心，下载所述卫星轨道信息并存储到本地 存储器； 542, 所述用户终端在接入卫星之前尝试在本地存储器读取所述卫星轨道信息，若本地 存储器中存储有所述卫星轨道信息，则执行步骤S44,否则执行步骤S43 ; 543, 所述用户终端采用盲搜索的方式搜索和捕获卫星下行信号，并执行步骤S45 ; 544, 所述用户终端根据存储的所述卫星轨道信息和所述时空基准计算下行链路的多 普勒频移，并利用该下行链路的多普勒频移搜索和捕获卫星下行信号； 545, 所述用户终端解调卫星下行信号中的信息，获得所述卫星轨道信息，并存储该卫 星轨道信息，返回步骤S44。
4. 如权利要求1所述的星地同步多址接入方法，其特征在于，步骤S4中所述推算在上 行时间窗口起始时刻T无线信号从用户终端传播到卫星所需时间Td的方法包括以下步骤： 547, 根据所述卫星轨道信息和上行时间窗口信息计算卫星在上行时间窗口起始时刻T 的位置; 548, 列出传播方程：I月0--7；)-50-)|-cl； =0，其中c为光速，T-TdS最佳上行链路 信息发送时刻，月σ-κ)为在最佳上行链路信息发送时刻所述用户终端的位置； S49,求解所述传播方程，获得在所述上行时间窗口起始时刻T无线信号从用户终端传 播到卫星所需时间Td。
5. 如权利要求4所述的星地同步多址接入方法，其特征在于，步骤S47中所述计算卫星 在上行时间窗口起始时刻T的位置$0-)的方法包括以下步骤： S471，将卫星在k时刻的位置和速度描述为状态;; 5472, 将轨道信息参考时刻Tot设定为O时刻，初始化Iti:
5473, 根据式（1)式（2)计算由k-Ι时刻定位结果递推得到k时刻态的估计
其中GM、J2、Re、〇^为轨道动力学中与地球相关的参量，r为卫星100到地心的距离； 5474, 重复执行步骤S473,令k = k+Ι，直到k = T，此时;^中的卫星位置即为Ρσ)。
6. 如权利要求4所述的星地同步多址接入方法，其特征在于，步骤S49中求解所述传播 方程的方法包括以下步骤： S491，令/(O = I巧(〇-月(ic)|-c(i-D，其中t = -(T-Td)，tQ= Τ，则计算信号发射时间 !^的问题转化为求解方程f (t) = 0的解； 5492, 在tQ处对f (t)泰勒展开得： f(t) = f(t〇)+f' (t〇) (t-t〇) + 〇 (t-t〇) 其中σ (t-tj表示相比于t-h是小量的项，于是得到：
5493, 基于上述泰勒展开的迭代算法求解t :用h时刻的用户终端位置代替t时刻的用 户终端位置来粗略估计信号的发射时间作为迭代初始值t1:
然后再通过下面的迭代方程迭代出结果：
所有曷⑴以及f'（t)中月⑴项的计算由用户终端自身时空基准得到。
7. -种星地同步多址接入系统，包括：卫星、用户终端和数据服务中心；所述数据服务 中心通过卫星下行链路接收卫星下行链路信息，所述用户终端通过双向卫星链路与所述卫 星通信，所述数据服务中心与用户终端通过地面无线链路互联；所述卫星下行链路信息包 括卫星轨道信息，所述用户终端不定时的通过地面无线链路访问数据服务中心，下载存储 于数据服务中心的卫星轨道信息，并将其存储到位于用户终端的本地存储器。
8. 如权利要求7所述的星地同步多址接入系统，其特征在于，所述卫星包括：卫星时空 基准获取模块、轨道信息和上行时间窗口计算模块以及星载型卫星通信收发机；所述卫星 时空基准获取模块的输出分别与所述轨道信息和上行时间窗口计算模块、星载型卫星通信 收发机连接，用于获得卫星自身时空基准；所述轨道信息和上行时间窗口计算模块的输出 连接所述星载型卫星通信收发机，根据所述卫星自身时空基准计算卫星轨道信息和上行时 间窗口信息，并设定实际上行时间窗口；所述星载型卫星通信收发机调整下行链路无线电 信号的载波频率最接近预定的载波频率Fd。，并在下行链路中广播卫星轨道信息和上行时间 窗口信息，所述星载型卫星通信收发机同时还在所述上行时间窗口和预定的上行链路载波 频率Fu。接收上行链路用户终端发送的信息。
9. 如权利要求7所述的星地同步多址接入系统，其特征在于，所述用户终端包括：用户 型卫星通信收发机、用户终端时空基准获取模块、最佳上行链路信息发送时刻计算模块、上 行和下行载波多普勒偏移量计算模块、用户型地面通信收发机以及轨道信息存储器；所述 用户型卫星通信收发机的输出分别连接到所述轨道信息存储器和最佳上行链路信息发送 时刻计算模块，所述用户型卫星通信收发机在下行卫星通信链路接收卫星轨道信息和上行 时间窗口信息，并将该卫星轨道信息和上行时间窗口信息输出给最佳上行链路信息发送时 刻计算模块和上行和下行载波多普勒偏移量计算模块，所述用户型卫星通信收发机在上行 卫星通信链路调整上行链路无线电信号的载波频率最接近Fue-Fud，并根据最佳上行链路信 息发送时刻T。打开上行链路向卫星发送信息；所述用户型地面通信收发机的输出连接到所 述轨道信息存储器，不定时的通过地面无线链路访问所述数据服务中心，下载卫星轨道信 息，存储到自身本地存储器；所述轨道信息存储器的输出分别连接到所述最佳上行链路信 息发送时刻计算模块、上行和下行载波多普勒偏移量计算模块，所述用户终端时空基准获 取模块的输出分别与所述用户型卫星通信收发机、最佳上行链路信息发送时刻计算模块、 上行和下行载波多普勒偏移量计算模块连接，用于获取用户自身时空基准；所述最佳上行 链路信息发送时刻计算模块的输出连接到所述用户型卫星通信收发机，利用卫星轨道信息 推算在上行时间窗口起始时刻T无线信号从用户终端传播到卫星所需时间Td，并得到最佳 上行链路信息发送时刻T。;所述上行和下行载波多普勒偏移量计算模块的输出连接到所述 用户型卫星通信收发机，根据所述用户终端时空基准获取模块输出的用户自身时空基准计 算上行载波多普勒偏移量Fud。
10. 如权利要求7所述的星地同步多址接入系统，其特征在于，所述数据服务中心包 括：中心型卫星通信接收机、中心型地面通信收发机和中心型轨道信息存储器；所述中心 型卫星通信接收机通过卫星下行链路接收卫星下行链路信息，并将其中的轨道信息存储到 所述中心型轨道信息存储器；所述中心型地面通信收发机与所述用户型地面通信收发机互 联互通，使得所述用户终端可以通过地面无线链路访问所述数据服务中心下载卫星轨道信 息。
【专利摘要】本发明涉及一种星地同步多址接入方法，适用于由多个用户终端和卫星构成的卫星移动通信系统中。本发明提供的星地同步多址接入方法可使用户终端发送到卫星的信号的载波控制在预设的上行频点附近，并实现多个用户终端发送的信号在到达卫星的时间上高度同步，从而有效降低信号间的相互干扰，实现了卫星移动通信系统通信资源的高效利用。
【IPC分类】H04B7-204, H04B7-185
【公开号】CN104852761
【申请号】CN201510278210
【发明人】陈曦, 葛宁, 陆建华, 王嘉博
【申请人】清华大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月27日