卫星通信方法、卫星及卫星系统

摘要

本申请涉及卫星通信方法、一种卫星和一种卫星系统，其中卫星通信方法可以包括：以时间片为周期利用第一点波束分时逐一覆盖第一波位组内的波位，并与所述波位内的卫星终端OFDM通信；所述利用第一点波束分时逐一覆盖第一波位组内的波位，并与所述波位内的卫星终端OFDM通信，包括：在第一波位的波位服务时间内，利用第一点波束与所述第一波位内的卫星终端OFDM通信；在第二波位的波位服务时间内，利用所述第一点波束与所述第二波位内的卫星终端OFDM通信。

说明书

技术领域

本申请属于卫星通信领域，特别涉及一种卫星通信方法、一种卫星和一种卫星系统。

背景技术

目前，现有的多点波束宽带卫星系统多采用固定方式分配星上功率、带宽等资源。这种资源的分配方式不够灵活，容易造成卫星性能受限。降低了卫星容量，降低了卫星系统的工作效率与竞争力。

现有的跳波束方案不能支持OFDM波形调制技术，基于DVB系列标准，无法兼容OFDM波形。同时先用方案一般适用于单星卫星通信系统，而无法适用星座通信系统。现有方案中卫星与地面通信系统的兼容性差。难以满足要求。

发明内容

基于此，本申请提供了一种卫星通信方法，包括：以时间片为周期利用第一点波束分时逐一覆盖第一波位组内的波位，并与所述波位内的卫星终端OFDM通信；所述利用第一点波束分时逐一覆盖第一波位组内的波位，并与所述波位内的卫星终端OFDM通信，包括：在第一波位的波位服务时间内，利用第一点波束与所述第一波位内的卫星终端OFDM通信；在第二波位的波位服务时间内，利用所述第一点波束与所述第二波位内的卫星终端OFDM通信。

可选地，预设波位包括所述第一波位和所述第二波位中的至少一个；所述预设波位的波位类型可以包括：空闲波位、待激活波位、激活波位和超级波位中的至少一项；预设波位的波位服务时间根据所述预设波位的波位类型设置。

进一步地，所述预设波位的波位服务时间根据所述预设波位的波位类型设置，可以包括：如果预设波位为空闲波位，则预设波位服务时间为零；

如果所述预设波位为待激活波位，则所述预设波位服务时间为一个最小调度单元；如果所述预设波位为激活波位，则所述预设波位的波位服务时间根据预设点波束一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定；如果所述预设波位为超级波位，则所述预设波位的波位服务时间根据所述激活波位服务时间、所述预设点波束一个时间片内的最小调度单元数、所述待激活波位数、所述激活波位数、所述超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如激活波位的波位服务时间可以由下式确定：

其中，

超级波位的波位服务时间可以由下式确定：

其中，

可选地，所述最小调度单元可以为一个子帧时长。

可选地，所述最小调度单元也可以为一个时隙。

可选地，所述每个点波束一个时间片内的最小调度单元数根据最小调度单元和终端接收广播消息周期确定。

进一步地，所述预设点波束一个时间片内的最小调度单元数根据最小调度单元和终端接收广播消息周期确定，可以包括：

其中，

可选地，时间片可以根据系统帧时长和系统帧数量中的至少一项确定。

进一步地，所述时间片根据系统帧时长和系统帧数量中的至少一项确定，可以包括：

其中，

可选地，所述时间片可以大于所述卫星通信口空用户面最大延时。

可选地，还可以包括：利用第二点波束分时逐一覆盖第二波位组内的波位，并与所述波位内的卫星终端OFDM通信。

可选地，时间片可以根据所述第一波位组和所述第二波位组中至少一项的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定。

进一步地，所述时间片根据所述第一波位组和所述第二波位组中至少一项的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定，可以包括：所述时间片大于等于所述第一波位组的非空闲态波位数量与终端接收广播消息周期的乘积；所述时间片大于等于所述第二波位组的非空闲态波位数量与终端接收广播消息周期的乘积。

可选地，所述第一波位组的终端接收广播消息周期为5mS、10mS、20mS、40mS、80mS和160mS中的一项；所述第二波位组的终端接收广播消息周期为5mS、10mS、20mS、40mS、80mS和160mS中的一项。

本申请还提供了一种卫星，包括：至少一个地面通信单元，其中每个所述地面通信单元利用点波束分时覆盖预设波位组中的至少一个波位，并与所述波位内的卫星终端通信；波位服务时间确定单元，用于确定至少一个波位的波位服务时间，所述波位服务时间为所述波位被所述点波束覆盖的时长；时间片确定单元，用于确定时间片，所述时间片为所述点波束分时覆盖预设波位组中的至少一个波位的周期。

进一步地，所述波位服务时间确定单元可以根据预设波位的波位类型确定所述预设波位的波位服务时间。

更进一步地，波位类型包括：空闲波位、待激活波位和激活波位和超级波位中的至少一项；所述根据预设波位的波位类型确定所述预设波位的波位服务时间可以包括：如果预设波位为空闲波位，则预设波位服务时间为零；如果所述预设波位为待激活波位，则所述预设波位服务时间为一个最小调度单元；如果所述预设波位为激活波位，则所述预设波位的波位服务时间根据预设点波束一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定；如果所述预设波位为超级波位，则所述预设波位的波位服务时间根据激活波位服务时间、预设点波束一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如：激活波位的波位服务时间可以根据下式确定：

其中，

超级波位的波位服务时间可以根据下式确定：

其中，

可选地，所述最小调度单元可以为子帧时长。

可选地，所述最小调度单元也可以为时隙时长。

可选地，所述每个点波束一个时间片内的最小调度单元数可以根据最小调度单元和终端接收广播消息周期确定。

进一步地，所述每个点波束一个时间片内的最小调度单元数根据最小调度单元和终端接收广播消息周期确定，可以包括根据下式确定每个点波束一个时间片内的最小调度单元数：

其中，

可选地，所述时间片确定单元根据系统帧时长和系统帧数量中的至少一项确定所述时间片。

进一步地，所述时间片确定单元根据系统帧时长和系统帧数量中的至少一项确定所述时间片，可以包括根据下式所述时间片：

其中，

T

可选地，所述时间片大于所述卫星通信口空用户面最大延时。

可选地，所述时间片确定单元根据至少一个波位组中的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定所述时间片。

进一步地，所述时间片确定单元根据至少一个波位组中的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定所述时间片，包括：所述时间片大于等于所述卫星对应的每一个波位组的非空闲态波位数量与终端接收广播消息周期的乘积。

进一步地，所述至少一个波位组的终端接收广播消息周期为5mS、10mS、20mS、40mS、80mS和160mS中的一项。

本申请还提供一种卫星通信系统，包括：地面区域，划分为至少一个波位；至少一个前述的卫星，分时覆盖所述地面区域中的至少一个波位；至少一个卫星终端，设置于所述地面区域。

利用上述卫星通信方法、卫星及卫星系统，可以通过利用OFDM通信参数设置跳波参数。从而可是使得OFDM技术与跳波束技术完美结合。使得多点波束宽带卫星能够利用OFDM波形与地面卫星终端通信。该通信方式与店面卫星通信系统之间有着较好的兼容性。从而可以减少通信系统中的信号转换设备，从而可以降低通信系统的系统复杂度降低成本。

同时该卫星由于采用了跳波束技术，可以灵活地再分配包括功率和带宽在内的星上资源。优化配置星上资源，从而可以提高星上资源的利用率。提高卫星容量，提高了卫星系统的工作效率和竞争力。

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示出了本申请的一个实施例卫星通信方法的流程示意图。

图2示出了本申请的另一实施例卫星的组成示意图。

图3示出了本申请的另一实施例卫星系统的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本申请的一个实施例卫星通信方法的流程示意图。

如图1所示，方法1000可以是一种利用卫星与预设地面区域内的卫星通信终端OFDM通信的方法。

如图1所示，在S110中，可以把预设地面区域划分为至少两个波位。其中每个波位可以是该地面区域的子区域。可选地，各个波位可以大小相等，且形状相同。可选地，各个波位的面积可以各不相等，或者各个波位的形状也可以各不相同。可选地，至少一个波位的形状可以是六边形、四边形、三角形、圆形或者其他形状。

可选地，可以把上述至少两个波位分组为至少一个波位组。可选地，各个波位组所包括的波位数量可以相等，也可以不相等。可选地，每一波位组所包括的波位可以是集中分布的一簇波位。也可以是松散分布的至少两个波位。不同波位组所包括的波位也可以交错分布。

如图1所示，在S120中可以利用至少一个点波束分时覆盖前述预设地面区域。可以利用每个点波束分时覆盖一个波束组内的各个波位。该点波束可以是一段时间内卫星与指定波位之间通信电波的集合。可选地，波束的数量与波位组的数量可以一致。

可以以预设时间片为周期，利用至少一个点波束分别分时逐一覆盖至少一个波位组内的波位。并为该至少一个波位组内的波位内的卫星终端提供服务。例如可以利用第一点波束分时逐一覆盖第一波位组内的至少一个波位，与该至少一个波位组内的卫星终端通信，该至少一个波位内的卫星终端提供服务。可选地，该服务可以包括语音通话服务、卫星定位服务、音/视频传输服务以及网络信息传输服务等。可以在以预设时间片为周期分时覆盖第一波位组内的至少一个波位。

比如第一波位组可以包括波位bp

其中，波位服务时间T

可选地，预设地面区域还可以包括第二波位组。第二波位组可以包括波位bp

可选地地面区域还可以包括第M波位组，其中M可以是≥2的整数。第M波位组可以包括波位bp

可选地，可以上述时间片及各个波位的波位时间可以根据OFDM通信参数确定。一般来说OFDM波形在时域上的划分，从小到大依次是OFDM符号、时隙、子帧、系统帧。

从OFDM的物理层资源调度分析可以看出，无论是控制信道、业务信道的最小调度单元都可以包含在一个时隙(Slot)结构内。带有服务小区信息的广播消息(SSB)也在一个时隙(Slot)内位置固定。

一个时隙(Slot)内可以包含全部的广播信道资源分配、控制信道资源分配和业务信道资源分配。可以将时隙(Slot)作为跳波束的基本调度单元。考虑到空口时间同步的最小精度为1ms，也就是一个子帧(Subframe)的时长。最小调度单元可以是一个子帧。

当以子帧的时长为最小调度单元时，最小调度单元可以是1mS。可选地，也可以以时隙为最小调度单元。在以120KHz的子载波间隔设置时，一个时隙(Slot)的长度为125μS，即最小调度单元可以是125μS。在以240KHz的子载波间隔设置，一个时隙(Slot)的长度为62.5μS，即最小调度单元可以是62.5μS。

可选地，可以根据以上各个波位的波位类型，确定以上各个波位的波位服务时间。可选地，以上各个波位的波位类型可以包括空闲波位、待激活波位、激活波位和超级波位中的至少一项中。

例如，如果预设波位的波位类型为空闲波位，则该预设波位的波位服务时间可以为零。其中预设波位可以是前述任意一个波位。

如果预设波位的波位类型为待激活波位，则该预设波位的波位服务时间可以是一个最小调度单元。其中最小调度单元可以是子帧的时长，也可是时隙的时长。

如果预设波位为激活波位，则预设波位的波位服务时间可以根据一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如可以利用下式确定激活波位服务时间。

其中，

如果预设波位为超级波位，则预设波位服务时间可以根据所述激活波位的波位服务时间、所述每个点波束一个时间片内的最小调度单元数、所述待激活波位数、所述激活波位数、所述超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如可以利用下式确定超级波位服务时间。

其中，

可选地，可以根据系统帧时长和系统帧数量确定时间片。例如可以利用下式确定时间片。

其中，

可选地，卫星通信口空用户面最大延时确定时间片。比如可以确定时间片为大于卫星通信口空用户面最大延时的一个时间长度。

可选地，可以根据前述波位组中的至少一个的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定前述时间片。比如该时间片可以大于等于每个波位组内非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期的乘积。即

其中，

至少一个波位组的终端接收广播消息周期

其中，N

可选地，时间片的确定可以兼顾考虑每个波位的终端接收广播消息周期

图2示出了本申请提供的一个实施例卫星的组成示意图。

如图2所示，卫星2000可以包括：地面通信单元21、波位服务时间确定单元22和时间片确定单元23。

其中，地面通信单元21可以用于利用点波束分时覆盖预设波位组中的至少一个波位。并可以与所覆盖波位内的卫星终端通信，为其提供服务。该服务可以包括语音通话服务、音/视频传输服务、网络通信服务和卫星定位服务等。可选地，卫星2000可以包括一个地面通信单元，也可以包括两个或者两个以上地面通信单元。其中每个地面通信单元可以分时覆盖一个波位组内的各个波位。

可以设置覆盖指定波位的时间长度为该波位的波位服务时间。如图2所示，波位服务时间确定单元22可以用于确定至少一个波位的波位服务时间。其中波位服务时间为波位被点波束覆盖的时长。可选地，在指定波位的波位服务时间内，地面通信单元21可以采用凝视技术，持续稳定地利用点波束覆盖该波位。

可选地，波位服务时间确定单元22可以根据OFDM通信参数确定波位服务时间。一般来说OFDM波形在时域上的划分，从小到大依次是OFDM符号、时隙、子帧、系统帧。

从OFDM的物理层资源调度分析可以看出，无论是控制信道、业务信道的最小调度单元都可以包含在一个时隙(Slot)结构内。带有服务小区信息的广播消息(SSB)也在一个时隙(Slot)内位置固定。

一个时隙(Slot)内可以包含全部的广播信道资源分配、控制信道资源分配和业务信道资源分配。可以将时隙(Slot)作为跳波束的基本调度单元。考虑到空口时间同步的最小精度为1ms，也就是一个子帧(Subframe)的时长。最小调度单元可以是一个子帧。

当以子帧的时长为最小调度单元时，最小调度单元可以是1mS。可选地，也可以以时隙为最小调度单元。在以120KHz的子载波间隔设置时，一个时隙(Slot)的长度为125μS，即最小调度单元可以是125μS。在以240KHz的子载波间隔设置，一个时隙(Slot)的长度为62.5μS，即最小调度单元可以是62.5μS。可选地，波位服务时间确定单元22可以根据依据OFDM参数计算得到的最小调度单元取得定波位服务时间。

可选地，波位服务时间确定单元22可以根据波位的波位类型确定该波位的波位服务时间。例如：波位类型包括空闲波位、待激活波位和激活波位和超级波位中的至少一项。例如：

其中某一点波束对应的空闲波位、待激活波位和激活波位和超级波位四种波位的波位服务时间可以依次分别为

对于空闲波位，其波位服务时间可以为零。对于待激活波位，其波位服务时间可以为一个最小调度单元。对于激活波位，其波位服务时间可以根据预设点波束一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如激活波位的波位服务时间可以根据下式确定：

其中，

对于超级波位，其波位服务时间可以根据激活波位的波位服务时间、每个点波束一个时间片内的最小调度单元数、待激活波位数、激活波位数、超级波位数和所述最小调度单元中的至少一个确定。例如超级波位的波位服务时间可以根据下式确定：

其中，

如图2所示，时间片确定单元23可以用于确定时间片。其中时间片可以是点波束轮转周期。时间片可以由波位组内各个波位的波位服务时间总和。卫星2000可以以时间片为周期，周期性工作。在每个工作周期内卫星2000可以分时覆盖波位组内的各个波位。

可选地，时间片确定单元23可以根据OFDM参数确定时间片。进一步地，时间片确定单元23可以根据前述依据OFDM参数确定的最小单元确定时间片。可选地，时间片确定单元23可以根据系统帧时长和系统帧数量中的至少一项确定时间片。比如可以依据下式确定时间片：

其中，

可选地，时间片确定单元23可以根据卫星通信口空用户面最大延时确定时间片。比如确定的时间片需大于卫星通信口空用户面最大延时。

可选地，时间片确定单元23可以根据至少一个波位组中的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期确定时间片。比如时间片可以大于等于卫星2000服务的每一个波位组内的非空闲态波位数量和终端接收广播消息周期乘积。其中，各个波位组的终端接收广播消息周期为5mS、10mS、20mS、40mS、80mS和160mS中的一项。终端接收广播消息周期越小，波位内各个卫星终端的耗电越高，但是各个卫星终端的通信质量越好。终端接收广播消息周期越大，波位内各个卫星终端的耗电越低，但是各个卫星终端的通信质量越差。可以根据下式确定终端接收广播消息周期：

其中，N

可选地，可以根据最小调度单元确定每个点波束一个时间片内的最小调度单元数。比如可以利用下式确定最小单元数：

其中，

时间片的设置需要兼顾考虑每个波位的广播消息周期

图3示出了本申请提供的另一实施例卫星通信系统的组成示意图。

如图3所示卫星通信系统30000可以包括地面区域32、卫星311和卫星终端331。

卫星311可以是前述任意一种卫星。其中地面区域32可以是卫星311提供服务的地面区域。卫星311可以是地球同步卫星，固定地服务地面区域32。卫星311也可以不是地球同步卫星，仅在飞经地面区域32上空时服务地面区域32。

可选地，地面区域32可以划分为多个波位。如示例实施例所示，地面区域32可以划分为7个波位，分别为波位321-327。上述各个波位的大小和形状可以均相同，也可以各不相同。如示例实施例所示，波位321-327中的至少一个可以是正六边形。可选地，各个波位的形状也可以是正方形、三角形，或者其他形状。

可选地，波位321-327可以划分为至少一个波位组。比如：波位321和波位322可以为第一波位组。波位323、波位324和波位325可以为第二波位束组。波位326和波位327可以是第三波位组。可选地，每个波位组内的波位可以是相邻的波位。每个波位组的各个波位也可以相互间隔的波位。

可选地，卫星311可以包括至少一个地面通信单元(未示出)。其中每个地面通信单元可以利用点波束分时覆盖至少一个波位。如示例实施例所示，卫星311的地面通信单元可以利用3个点波束分别分时覆盖第一波位组、第二波位组和第三波位组。如示例实施例所示，该三个点波束分别为波束3111、3112和3113。其中，点波束3111正在覆盖第一波束组内的波位321，点波束3112正在覆盖第一波位组内的波位323，点波束3113正在覆盖第三波位组内的波位327。

其中每个波位对应一个波位服务时间。在当前波位的波位服务时间内，卫星311采用凝视技术覆盖当前波位，并与当前波位内的至少一个卫星终端(比如波位321内的卫星终端331)通信，为该至少一个卫星终端提供卫星服务。在当前波位的波位时间结束时，可以把点波束切向当前波束组内的另外一个波位。并可以在对应的波位服务时间内凝视该波位。可以在预设时间片为周期的时间段内，利用点波束轮流覆盖对应波束组内的波位。可选地，每个点波束的轮转周期可均相同，也可以各不相同。

在至少一个波位内可以存在至少一个卫星终端。如示例实施例中，波位321内可以存在卫星终端331。卫星终端331可以在波位321内自由移动。可选地，卫星终端331也可以跨波位移动。在卫星311凝视波位321时，卫星终端331可以与卫星311通信，接受卫星311提供的服务。可选地，卫星终端331可以包括至少一个计时器。比如卫星终端331可以包括服务计时器

i＝0,…,(N

可选地，系统3000还可以包括卫星312以及其他的卫星。这些卫星中的至少一个可以是前述至少一种卫星。可选地卫星311、卫星312以及其他卫星可以相互通信连接组成卫星星座。该卫星星座内的卫星可以相互通信转发信息。

可选地，系统3000还可以包括运控中心341。运控中心341可以与卫星星座内的卫星通信，并可以获取各个卫星的状态信息、服务信息，以及可以控制卫星星座内的各个卫星。

利用上述卫星通信方法、卫星及卫星系统，可以通过利用OFDM通信参数设置跳波参数。从而可是使得OFDM技术与跳波束技术完美结合。使得多点波束宽带卫星能够利用OFDM波形与地面卫星终端通信。该通信方式与店面卫星通信系统之间有着较好的兼容性。从而可以减少通信系统中的信号转换设备，从而可以降低通信系统的系统复杂度降低成本。

同时该卫星由于采用了跳波束技术，可以灵活地再分配包括功率和带宽在内的星上资源。优化配置星上资源，从而可以提高星上资源的利用率。提高卫星容量，提高了卫星系统的工作效率和竞争力。

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。