張生玥

摘要：多波束衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)要求關(guān)口站能夠?qū)崟r的跟蹤小傾角衛(wèi)星移動帶來的多普勒頻移，同時要求關(guān)口站與終端在前向、返向鏈路均要在衛(wèi)星上達(dá)到系統(tǒng)所要求的標(biāo)稱頻率。本文提出了多波束衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的一體化頻率同步方法，解決了星地一體化以及關(guān)口站與終端之間的頻率同步問題。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星移動通信；頻率同步；星地一體化

一、頻率同步要求

對于關(guān)口站來說，收發(fā)頻率與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)頻率之間的偏差主要由兩方面因素造成：衛(wèi)星多普勒漂移帶來的多普勒頻差、關(guān)口站晶振漂移引入的頻差。頻率同步主要包含兩個部分：補(bǔ)償發(fā)送頻率，使發(fā)送頻率在衛(wèi)星上達(dá)到系統(tǒng)所規(guī)定的標(biāo)稱頻率；跟蹤接收頻率，使接收機(jī)可以有效地對接收信號進(jìn)行解調(diào)。

對于終端來說，收發(fā)頻率與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)頻率之間的頻差主要由三個方面因素造成：終端時鐘源晶振漂移引入的頻差、衛(wèi)星多普勒漂移帶來的多普勒頻差、終端運動帶來的多普勒頻差。在終端運行的各個階段都要能夠?qū)︻l率進(jìn)行實時跟蹤估計。

二、星地同步方法

衛(wèi)星小傾角扭“8”字運動會帶來星地之間的鏈路頻率漂移隨著時間周期性的變化，以天通一號衛(wèi)星為例，衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器有C-S用戶鏈路鉸鏈和C-C饋電鏈路鉸鏈，用戶S頻段的頻率漂移大概在±2k左右。關(guān)口站可以通過如下的方法對星地延遲進(jìn)行跟蹤：

（1）通過測控手段得知衛(wèi)星相對于關(guān)口站所在地點波束中心的多普勒頻移值，由于關(guān)口站固定，衛(wèi)星相對于關(guān)口站S頻段多普勒頻移值記為FSDop，衛(wèi)星相對于信關(guān)站的C頻段的多普勒頻移為FCDop。

（2）關(guān)口站發(fā)送一組C-C的信號和一組C-S的信號，發(fā)送信號我們分別記為TX_PSS和TX_GFR，接收信號RX_PSS和RX_GFR，如下圖1所示：

這樣就完成了關(guān)口站與衛(wèi)星之間的頻差跟蹤。

三、終端與關(guān)口站之間的頻率同步

天通一號衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，終端在空閑模式和接入模式完成頻率同步，使得其與關(guān)口站之間的頻率誤差在容限范圍以內(nèi)。

1、空閑模式頻率同步：

終端通過搜索捕獲頻率控制信道FCCH，該信道為一個雙chirp信號，通過搜索該信號能夠獲得頻率信息和定時信息，然后通過FCCH和BCCH（廣播控制信道）的固定時隙關(guān)系來駐扎在BCCH載波上。

終端在發(fā)送接入突發(fā)時，要先對衛(wèi)星引起的多普勒頻移預(yù)校正。為此關(guān)口站進(jìn)行測控預(yù)測出每個點波束中心位置的衛(wèi)星多普勒頻移往返值，并通過BCCH下發(fā)。

2、初始接入過程中的頻率同步：

定義：BCCH的標(biāo)稱接收頻率為FB，

接入突發(fā)發(fā)送頻率為FRH；

比例因子；

由于衛(wèi)星運動帶來的波束中心多普勒頻移為；

終端接收檢測到的總多普勒頻移為；

終端的校頻過程如圖2所示。

終端在發(fā)送突發(fā)信號之前，首先通過相應(yīng)波束的BCCH邏輯信道來獲取接入突發(fā)的發(fā)送頻率、波束中心點的往返多普勒頻移信息。初始接入時，終端使用該值作為發(fā)送頻率補(bǔ)償。

關(guān)口站接收終端發(fā)送的接入突發(fā)信號，估計出終端相對于點波束中心的路徑往返多普勒頻移，并發(fā)送給終端。終端在后續(xù)的發(fā)送中就可以使用新的頻率校正值。

結(jié)語：

多波束衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)需要衛(wèi)星與關(guān)口站、關(guān)口站與終端之間做到嚴(yán)格的頻率同步。本文提供了一種多波束衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)星地一體化頻率同步方法，著力解決了衛(wèi)星小傾角運動、終端與衛(wèi)星之間的頻率同步問題。

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