卫星通信系统及卫星通信系统接入的方法

摘要

本申请提供一种卫星通信系统及卫星通信系统接入的方法，涉及卫星通信技术领域。一种卫星通信系统接入的方法，包括：卫星载荷信令处理单元通过信令波束向覆盖小区发送第一广播消息，所述第一广播消息包括星历消息；卫星终端根据所述第一广播消息调整波束指向，上报所在的服务小区的小区ID；所述卫星载荷信令处理单元根据所述小区ID，调度业务波束覆盖所述服务小区；所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统。根据本申请实施例的技术方案，信令波束和业务波束独立设计，并通过广播信道和业务波束随路控制信道的信令内容交互，解决卫星终端随机接入过程中，星历同步问题和多用户管理问题。

说明书

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，具体而言，涉及一种卫星通信系统及卫星通信系统接入的方法。

背景技术

传统卫星通信系统多采用资源预分配的工作模式为用户提供点到点数据传输服务，无法支持海量用户的随机接入和星上资源灵活动态按需分配。DVB-S2X标准提供了物理层和MAC层协议，但是缺少多用户管理高层协议。5G NR技术为地面移动通信用户提供了接入和多用户管理解决方案，尚不能很好的支持低轨卫星互联网用户的接入和多用户管理。

发明内容

基于此，本申请提供了一种卫星通信系统及卫星通信系统接入的方法，可用于低轨卫星互联网终端初始随机接入和多用户管理。

根据本申请的一方面，提供了一种卫星通信系统接入的方法，包括：卫星载荷信令处理单元通过信令波束向覆盖小区发送第一广播消息，所述第一广播消息包括星历消息；卫星终端根据所述第一广播消息调整波束指向，上报所在的服务小区的小区ID；所述卫星载荷信令处理单元根据所述小区ID，调度业务波束覆盖所述服务小区；所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统。

根据一些实施例，前述方法还包括：所述服务小区按地理区域划分，位置固定，所述服务小区内的卫星终端由当前时刻所述服务小区的服务卫星提供业务传输宽带服务。

根据一些实施例，所述卫星载荷信令处理单元根据所述小区ID，调度业务波束覆盖所述服务小区，包括：所述卫星载荷信令处理单元发送用于所述服务小区的第二广播消息和系统消息。

根据一些实施例，所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统，包括：所述卫星终端发起接入申请；所述卫星终端与所述卫星载荷信令处理单元之间建立无线资源控制RRC连接。

根据一些实施例，所述卫星终端发起接入申请之后，还包括：所述卫星载荷信令处理单元接收申请后通过信令波束发送第一广播消息包括所述卫星星历；所述卫星终端上报所述小区ID。

根据一些实施例，在所述卫星终端与所述卫星载荷信令处理单元之间建立无线资源控制RRC连接之后，还包括：所述卫星载荷信令处理单元与核心网进行交互，对所述卫星终端进行消息初始化；所述核心网对所述终端进行认证鉴权。

根据一些实施例，所述核心网对所述终端进行认证鉴权之后，还包括：所述核心网向所述卫星载荷信令处理单元发起初始上下文建立请求；所述卫星载荷信令处理单元对所述卫星终端进行能力查询和资源配置；所述卫星载荷信令处理单元对所述核心网的初始上下文建立请求进行响应，从而完成所述卫星终端在所述核心网的接入注册；所述卫星终端收到所述核心网的接入许可，转入业务平面，与所述核心网之间建立承载从而进行数据包发送和接收。

根据一些实施例，所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统，还包括：所述卫星终端向所述卫星载荷信令处理单元申请资源；所述卫星载荷信令处理单元根据卫星多用户管理策略，分配波束资源给所述卫星终端所在的服务小区，所述波束资源包括所述业务波束的指向、功率、带宽。

根据一些实施例，所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统，还包括：所述卫星载荷信令处理单元同时分配所述业务波束内的无线资源给所述小区内的卫星终端，所述业务波束内的无线资源包括时域资源和/或频域资源。

根据本申请的一方面，提供了一种卫星通信系统，包括：所述卫星通信系统采用信令波束和业务波束独立设计的方案，基于信令波束和业务波束进行卫星终端接入和多用户管理；所述信令波束实现广域静态覆盖，发送包括星历的同步广播消息；所述业务波束随路收发系统广播消息与控制信令。

根据示例实施例，本申请采用信令波束和业务波束独立设计，并通过广播信道和业务波束随路控制信道的信令内容交互，可以实现卫星终端随机接入。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统接入方法的流程图。

图3示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统接入方法的信令交互图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

传统卫星通信系统基于DVB系列标准，适用于单星卫星通信系统，不适用星座通信系统，无法支持海量用户的随机接入，缺少多用户管理高层协议。当前3GPP Release 16标准适用于地面移动通信系统，不能直接用于低轨卫星互联网星座系统。本申请提供了一种卫星通信系统及卫星通信系统接入的方法，信令波束和业务波束独立设计，并通过广播信道和业务波束随路控制信道的信令内容交互，适用于低轨卫星互联网终端初始随机接入。另外，也可以实现多用户管理。

下面将参照附图，对根据本申请实施例的一种卫星通信系统及卫星通信系统接入方法进行详细说明。

术语说明：

覆盖区：一般指卫星信号所覆盖地面的区域。

服务小区：指卫星广播业务所服务的行政区域。

波束：指由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状。

波束区：是指卫星发射天线的半功率波束与地面相交所给出的区域。在一般情况下，它几乎与覆盖区吻合。

波位：一般指波束在方位或者俯仰中的某个角度覆盖的位置。

运控中心：是指挥卫星工作的枢纽，负责向卫星发出各种指令，安排卫星工作程序，控制卫星运行姿态，指挥传感器工作及信息的传输，以及控制星载仪器与地面接收站的工作配合等。

图1示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统示意图。

如图1所示，根据本申请示例实施例的卫星通信系统由接入网101和承载网102两个相对独立的体系构成。

接入网101由卫星终端103、波位104等组成。

承载网102由卫星105、运控中心106等组成。

服务小区按地理区域划分，与所述波位104对应，位置固定，所述服务小区内的所述卫星终端103由当前时刻所述服务小区的所述卫星105提供业务传输宽带服务。

所述卫星105之间有星间链路107连接时，通过星间链路收发消息。

所述卫星105之间没有星间链路107连接时，可通过馈电链路108连接，通过信关站（核心网）中继收发消息。

图2示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统接入方法的流程图。

如图2所示，在S201，卫星通过信令波束发送第一广播消息。

根据示例实施例，所述卫星通过载荷信令处理单元收发并处理信息；所述卫星发送广播消息范围为当前时刻所述卫星信令覆盖区，包含卫星终端所在服务小区；所述第一广播消息包括星历消息。

在S202，所述卫星终端根据所述第一广播消息调整波束指向，上报所在的所述服务小区的小区ID。

根据示例实施例，所述卫星终端调整波束指向，用以跟踪所述卫星；所述卫星终端通过信令波束上报所述服务小区的小区ID。

在S203，所述卫星载荷信令处理单元根据所述小区ID，调度业务波束覆盖所述服务小区。

根据示例实施例，所述业务波束与所述信令波束相互独立，所述服务小区广播消息和系统消息通过所述业务波束随路收发。

在S204，所述卫星终端通过所述业务波束的随路控制信道的信令接入所述卫星通信系统。

根据一些实施例，接入所述卫星通信系统的申请由所述卫星终端发起，所述卫星终端与所述卫星间按简化的接入流程建立RRC连接。

例如，所述简化的接入流程包括：所述卫星终端发起接入申请之后，所述卫星载荷信令处理单元接收申请，通过所述信令波束发送第一广播消息；所述卫星终端根据所述第一广播消息通过所述信令波束上报所述小区ID。

根据一些实施例，在接入过程中，所述卫星载荷信令处理单元与信关站（核心网）交互，对所述卫星终端进行认证鉴权；所述卫星终端提出资源申请，所述卫星载荷信令处理单元根据卫星多用户管理策略，分配所述业务波束资源给所述卫星终端所在的服务小区同时分配所述业务波束内无线资源至所述小区内各所述卫星终端。

根据一些实施例，所述卫星终端收到所述信关站（核心网）的接入许可，转入业务平面，与所述信关站（核心网）之间建立承载从而进行数据包发送和接收。

图3示出根据本申请示例实施例的一种卫星通信系统接入方法的信令交互图。

如图3所示，在S301，卫星通过信令波束向覆盖小区发送第一广播消息，所述第一广播消息包括星历消息。

在S302，卫星终端同步卫星星历，根据所述第一广播消息调整波束指向，向所述卫星发送服务请求信息，上报所在的服务小区ID。

前述步骤S301、S302通过信令波束完成。

在S303，所述卫星根据所述卫星终端上报的服务小区位置，调度业务波束覆盖所述卫星终端所在的所述服务小区。

根据一些实施例，所述卫星通过所述业务波束向所述服务小区随路发送第二广播消息。

在S304，所述卫星终端接收到所述第二广播消息后，向所述卫星发送系统消息获取请求。

在S305，所述卫星向所述卫星终端通过所述业务波束随路发送发送系统消息。

在S306，所述卫星终端向所述卫星发送接入系统的申请，并请求建立RRC连接。

根据一些实施例，所述卫星终端发起接入申请之后，所述卫星载荷信令处理单元接收申请，通过所述信令波束发送第一广播消息包括所述卫星星历。所述卫星终端根据所述第一广播消息通过所述信令波束上报所述小区ID。

在S307，所述卫星载荷信令处理单元处理所述卫星终端接入系统的请求，并通过所述业务波束下发信息。

在S308，所述RRC连接建立完成，所述卫星终端向所述卫星发送网络注册请求。

在S309，所述卫星载荷信令处理单元将所述卫星终端传送的请求信息初始化，推送至所述信关站（核心网）。

在S310，所述信关站（核心网）接收所述卫星传送的信息，对所述卫星终端进行认证鉴权，确认连接的安全性。

在S311，所述信关站（核心网）向所述卫星发送初始上下文建立请求。

在S312，所述卫星与所述卫星终端进行信息交互。

根据一些实施例，所述卫星载荷信令处理单元对所述卫星终端进行能力查询，所述卫星终端向所述卫星载荷信令处理单元申请资源。所述卫星载荷信令处理单元根据卫星多用户管理策略，分配所述业务波束资源给所述卫星终端所在的服务小区同时分配所述业务波束内无线资源至所述小区内各所述卫星终端。

在S313，所述卫星载荷信令处理单元对所述信关站（核心网）的初始上下文建立请求进行响应，从而完成所述卫星终端在所述信关站（核心网）的接入注册。

在S314，所述卫星终端收到所述信关站（核心网）的接入许可，转入业务平面，与所述信关站（核心网）之间建立承载从而进行数据包发送和接收。

前述步骤S303至S314主要通过业务波束完成。

根据本申请的一些实施例，采用了基于信令波束和业务波束独立设计，并通过广播信道和业务波束随路控制信道的信令内容交互的方法，通过对3GPP Release 16标准进行轻量化和适应性改进，解决卫星功率受限和高动态条件下，基于用户时延约束的终端接入和多用户管理问题，从协议体制设计的角度，为卫星接入网与5G地面系统网络深度融合提供了一种接入组网解决方案。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。