CN113596936B - 一种卫星通信***中波束的切换方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星通信***中波束的切换方法、装置、设备及介质，属于卫星通信技术领域，其中卫星通过多个频段不同的业务波束在其覆盖的多个波位中以跳变的方式进行数据传输，方法包括：对于需要切换波束的终端，卫星在源波束上通过上行调度授权给终端发送波束切换命令，以便于终端在接收到波束切换命令后，根据波束切换命令携带的信息通过目标波束向卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换。根据本发明的方法，卫星不需要给终端配置波束切换所需的参考信号，终端在波束切换过程中也不上报测量信息，而是由卫星直接发起和控制波束切换，从而降低时延，提升数据传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种卫星通信***中波束的切换方法、装置、设备及介质。
背景技术
相比地面移动通信网络，卫星通信***可以实现广域甚至全球覆盖，为全球用户提供无差别的通信服务。同时，地面第五代移动通信(5G)***已具备完善的产业链、巨大的用户群体、灵活高效的应用服务模式等。卫星通信与5G相互融合、取长补短，共同构成全球无缝覆盖的海、陆、空、天一体化综合通信网，满足用户无处不在的多种业务需求，是未来通信发展的重要方向。
而5G***的初衷是应用于地面通信，为了提升数据传输速率，基站会使用多个波束为当前覆盖小区内不同位置的终端提供服务。对于5G***，同一个服务小区使用同一个频段，因此这些波束都使用当前小区的服务频段。在进行多波束管理和切换时，基站会首先根据波束数量为每个波束配置一份参考信号，终端对这些参考信号进行测量评估，然后将测量结果反馈给基站，基站根据测量结果选择最适合这个终端的波束对它进行数据传输服务。
而在低轨宽带卫星通信中，由于单颗卫星的覆盖区域通常较大，为了提升通信性能，卫星会将覆盖的区域划分为多个波位，通常为数百个，卫星使用数个频段不同的业务波束在这数百个波位中通过波束跳变的方式进行服务。对于同一个终端来说，对它进行服务的卫星波束可以根据业务需要切换。终端所在的地理位置和它的波位信息对卫星来说是已知的，但是现有技术中，卫星的波束切换沿用的是传统5G的波束切换方式，这会引入不必要的参考信号发送和测量评估以及测量报告上报，不但增加额外的信令开销，挤占数据传输带宽，而且会增加波束切换时延。
发明内容
针对现有技术存在的卫星的波束切换存在延时以及挤占数据传输带宽的问题，本发明的目的在于提供一种卫星通信***中波束的切换方法、装置、设备及介质。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，本发明提供一种卫星通信***中波束的切换方法，所述卫星通过多个频段不同的业务波束在其覆盖的多个波位中以跳变的方式进行数据传输，所述方法包括：对于需要切换波束的终端，所述卫星在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令，以便于所述终端在接收到所述波束切换命令后，根据所述波束切换命令携带的信息通过目标波束向所述卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换。
优选的，所述波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息。
优选的，所述终端是否需要切换波束的判断步骤包括：判断所述终端在源波束上的数据传输速率是否低于预设的速率阈值，是则判断为需要切换波束，否则不需要切换。
优选的，所述卫星以自控的方式在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令。
另一种优选的，所述卫星以受控的方式在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令。
进一步的，由所述信关站判断终端是否需要进行波束切换；对于需要切换波束的终端，所述信关站向所述卫星发送波束切换指示，所述波束切换指示包括所述终端的标识信息和位置信息；所述卫星在接收到所述波束切换指示后，根据所述波束切换指示携带的信息向所述终端发送所述波束切换命令。
另一方面，本发明还提供一种卫星通信***中卫星波束的切换装置，包括，
判断模块，所述判断模块用于判断终端是否需要进行波束切换；
命令生成模块，所述命令生成模块用于生成波束切换命令，所述波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息，以便于所述终端在接收到所述波束切换命令后，根据所述波束切换命令携带的信息通过目标波束向所述卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换；
以及命令发送模块，所述命令发送模块用于在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送所述波束切换命令。
进一步的，还包括指示生成模块，所述指示生成模块用于生成波束切换指示，所述波束切换指示包括所述终端的标识信息和位置信息，以便于所述卫星在接收到由信关站发送的所述波束切换指示后，根据所述波束切换指示携带的信息向所述终端发送所述波束切换命令。
又一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；其中，所述处理器调用所述存储器中存储的可执行程序代码，执行如上所述的方法。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述的方法。
采用上述技术方案，由于是卫星直接在源波束上通过上行调度授权给终端发送波束切换命令，从而使终端在接收到波束切换命令后根据波束切换命令携带的信息通过目标波束向卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换，能使得卫星不需要给终端配置波束切换所需的参考信号，终端在波束切换过程中也不上报测量信息，而是由卫星直接发起和控制波束切换，从而降低时延，提升数据传输效率。
附图说明
图1为本发明方法的使用场景示意图；
图2为本发明实施例一的方法流程图；
图3为本发明实施例三装置的结构示意图；
图4为本发明实施例四装置的结构示意图；
图5为本发明实施例五设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
一种卫星通信***中波束的切换方法，如图1所示，为卫星通信***的示意图，其中的卫星通过多个频段不同的业务波束在其覆盖的多个波位中以跳变的方式进行数据传输，并且本实施例的方法运行在卫星上，由卫星上搭载的本地处理器或者服务器执行。如图2所示，该方法包括步骤S1和步骤S2。
步骤S1，确定需要切换波束的终端。
其中，终端是否需要切换波束的判断步骤包括：判断终端在源波束上的数据传输速率是否低于预设的速率阈值，是则判断为需要切换波束，否则不需要切换。
步骤S2，对于需要切换波束的终端，卫星在源波束上通过上行调度授权给该终端发送波束切换命令，以便于终端在接收到该波束切换命令后，根据波束切换命令携带的信息通过目标波束向卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换。
其中，波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息，目标波束信息包括终端需要切换的目标波束的频段，目标时间信息包括终端向卫星发送上行数据包的的时间，目标位置信息包括卫星相对于终端的方位。可以理解的是，终端所在的地理位置及其的波位信息对卫星来说是已知的，因此根据卫星运行的星历，在约定终端发送上行数据包的时间点后，即可计算出卫星在该时间点时相对于终端的方位，从而使终端能够在目标波束、目标时间上向目标位置发送上行数据包，卫星在该目标波束上收到终端发送的上行数据包后，即完成卫星波束的切换，该终端后续的上、下行数据均使用该目标波束进行传输。
本实施例中，卫星通过上行调度授权发送给终端波束切换命令后，终端会经过一段时间间隔终端才在后续时隙发送上行数据，因此终端可以利用这段时间间隔进行波束切换操作。
实施例二
其与实施例一的区别在于：在实施例一中，卫星是以自控的方式在源波束上通过上行调度授权给终端发送波束切换命令，而在本实施例中，卫星以受控的方式在源波束上通过上行调度授权给终端发送波束切换命令。
即，由信关站判断终端是否需要进行波束切换；对于需要切换波束的终端，信关站向卫星发送波束切换指示；卫星在接收到波束切换指示后，根据波束切换指示携带的信息向需要切换波束的终端发送上述的波束切换命令。
即，在本实施例中，该方法由信关站和卫星各自执行其中的一部分。
其中，上述的波束切换指示包括需要切换波束的终端的标识信息和位置信息。可以理解的是，相对于卫星实时的获取终端的位置信息、波位信息以及源波束上的传输速率，由信关站获取上述与终端相关的信息、并执行步骤S1中的判断过程的方式，能够有效降低卫星的数据处理量，从而降低对星载设备的要求。
实施例三
一种卫星通信***中卫星波束的切换装置，该装置搭载在实施例一中的卫星上，如图3所示，包括，
判断模块，判断模块用于判断终端是否需要进行波束切换；
命令生成模块，命令生成模块用于生成波束切换命令，波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息，以便于终端在接收到波束切换命令后，根据波束切换命令携带的信息通过目标波束向卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换；
以及命令发送模块，命令发送模块用于在源波束上通过上行调度授权给终端发送波束切换命令。
实施例四
其与实施例三的区别在于：如图4所示，还包括指示生成模块，其与上述的判断模块一同搭载在信关站上，其中，指示生成模块用于生成波束切换指示，波束切换指示包括终端的标识信息和位置信息，以便于卫星在接收到由信关站发送的波束切换指示后，根据波束切换指示携带的信息向终端发送波束切换命令。
实施例五
一种电子设备，如图5所示，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与存储器耦合的处理器；其中，处理器调用存储器中存储的可执行程序代码，执行实施例一或者实施例二中的方法。
实施例六
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行实施例一或者实施例二中的方法。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种卫星通信***中波束的切换方法，所述卫星通过多个频段不同的业务波束在其覆盖的多个波位中以跳变的方式进行数据传输，其特征在于：所述方法包括：对于需要切换波束的终端，所述卫星在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令，以便于所述终端在接收到所述波束切换命令后，根据所述波束切换命令携带的信息通过目标波束向所述卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换；
所述卫星以受控的方式在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令；
由信关站判断终端是否需要进行波束切换；对于需要切换波束的终端，所述信关站向所述卫星发送波束切换指示，所述波束切换指示包括所述终端的标识信息和位置信息；所述卫星在接收到所述波束切换指示后，根据所述波束切换指示携带的信息向所述终端发送所述波束切换命令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述终端是否需要切换波束的判断步骤包括：判断所述终端在源波束上的数据传输速率是否低于预设的速率阈值，是则判断为需要切换波束，否则不需要切换。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述卫星以自控的方式在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送波束切换命令。
5.用于实现权利要求1-4任一项所述方法的一种卫星通信***中卫星波束的切换装置，其特征在于：包括，
判断模块，所述判断模块用于判断终端是否需要进行波束切换；
命令生成模块，所述命令生成模块用于生成波束切换命令，所述波束切换命令包括目标波束信息、目标位置信息和目标时间信息，以便于所述终端在接收到所述波束切换命令后，根据所述波束切换命令携带的信息通过目标波束向所述卫星发送上行数据包，从而完成卫星波束的切换；
以及命令发送模块，所述命令发送模块用于在源波束上通过上行调度授权给所述终端发送所述波束切换命令。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：还包括指示生成模块，所述指示生成模块用于生成波束切换指示，所述波束切换指示包括所述终端的标识信息和位置信息，以便于所述卫星在接收到所述波束切换指示后，根据所述波束切换指示携带的信息向所述终端发送所述波束切换命令。
7.一种电子设备，其特征在于：包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；其中，所述处理器调用所述存储器中存储的可执行程序代码，执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
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