CN107592662A - 一种卫星系统通信的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星系统通信的方法、装置及系统，基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输，系统能够与已有其他的卫星移动通信系统较好的共存，同时，在区域波束内采用宽带CDMA方式，降低发射通道数量达到省电效果；在点波束内采用FDMA+TDMA方式，在未使用的业务时隙时间内关闭全部发射通道达到省电效果。

Description

一种卫星系统通信的方法、装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及通信的技术领域，尤其涉及一种卫星系统通信的方法、装置及系统。

背景技术

卫星移动通信由于受地面设备和地理环境影响较小，因此，在航空航天、远洋运输、防灾减灾、特种通信等方面应用广泛。但适合开展全球卫星移动通信的频谱资源非常有限，随着卫星移动通信需求的增加，频谱资源紧缺的矛盾日益突出，甚至成为制约卫星移动通信发展的主要瓶颈。现有的适合开展卫星移动通信业务的频段基本已被各类卫星通信系统瓜分完毕，新系统新业务的发展受到了极大的制约。

新系统从最初的设计阶段就必须考虑与已有系统的兼容。由于现有卫星系统多为频分多址(frequency division multiple access,FDMA)，载波带宽一般为几十～几百KHz，在此前提下较为有效的兼容方式应该为新系统要想方设法寻找当前地区已有卫星通信系统空闲的载波频率资源开展业务，并根据干扰情况对所使用的资源做出及时调整。但系统的同步信息、广播或其他控制信令信息，一方面不具备感知空闲载波资源的条件，另一方面如果其所占用的频率资源不断调整，终端的同步和解调将面临极大的挑战。可行的方法为利用直接扩频的方式，提供较高的扩频增益来降低功率谱密度以达到不对其他系统造成有害干扰的目的，并且能够抵抗其他系统的合理干扰，以保证系统信息的及时传递。

另外，卫星通信载荷一般相对终端距离几百公里至几万公里，链路损耗巨大。同时，为了保证用户业务的顺利开展，通信系统需要提供必要的链路预算余量。为了解决大路损条件下为用户提供可靠的服务问题，有效的手段就是提高卫星载荷或终端设备的天线增益。但大量面向用户应用的终端面临着小型化、便携等问题，所以终端增益受到各种制约，提高卫星通信载荷的天线增益就变成了最为可行且有效的手段。

高增益的卫星通信载荷天线一般有两种解决方案，一种是采用反射面天线方式，另一种是采用低增益天线单元构成相控阵天线的方式。反射面天线具备增益高、带宽大、简单、可靠、低成本等优点，目前在轨卫星大量使用了反射面天线作为载荷天线的方案。但是，反射面天线面临着体积大、重量高、灵活性差等缺点，在某些应用场景下面临巨大的使用困难。相控阵天线虽然设计实现较为复杂且成本较高，但其较小的体积重量，特别是快速响应形成灵活可变波束的优势都是反射面天线难以比拟的。随着集成电路技术和工艺的进步，多单元相控阵天线越来越成为卫星移动通信业务主要选择。

随着相控阵天线的广泛应用，特别是大规模相控阵天线在卫星通信系统上的应用，功耗越来越成为系统实现过程中需要面对的问题。

在满足多系统兼容性约束的前提下，适应卫星应用场景，合理降低系统功耗是每个系统设计之初就将面对的挑战。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种卫星系统通信的方法及装置，旨在解决如何满足多系统兼容性约束的前提下合理降低系统功能的问题。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种卫星系统通信的方法，所述方法包括：

所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

优选地，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，包括：

所述基站使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

优选地，所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输，包括：

所述基站使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

优选地，所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，还包括：

在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

第二方面，一种卫星系统通信的方法，所述方法包括：

终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

所述终端根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

所述终端通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

优选地，所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，还包括：

所述终端以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

第三方面，一种卫星系统通信的装置，所述装置包括：

发送模块，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

传输模块，用于将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

优选地，所述发送模块，用于：

使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

优选地，所述传输模块，用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

优选地，所述装置还包括：

关闭模块，用于基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

第四方面，一种卫星系统通信的装置，所述装置包括：

搜索模块，用于终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

第一获取模块，用于接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

第二获取模块，用于根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

传输模块，用于通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

优选地，所述装置还包括：

监听模块，用于所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

第五方面，一种卫星系统通信的系统，所述系统包括基站和终端；

所述基站，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；

所述终端，用于开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

优选地，所述基站还用于：

使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

优选地，所述基站还用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

优选地，所述基站还用于：

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

优选地，所述终端还用于：

所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的方法、装置及系统，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务，系统能够在与已有其他的卫星移动通信系统较好的共存，同时，在区域波束内采用宽带CDMA方式，降低发射通道数量达到省电效果；在点波束内采用FDMA+TDMA方式，在未使用的业务时隙时间内关闭全部发射通道达到省电效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种下行频道示意图；

图3是本发明实施例提供的一种相控阵多数天线形成的上下行点波束覆盖示意图；

图4是本发明实施例提供的一种时频资源的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种某相控阵少数天线形成的下行区域波束覆盖示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的方法的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的装置的功能模块示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的装置的功能模块示意图；

图10是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的方法的流程示意图。

如图1所示，所述卫星系统通信的方法包括：

步骤101，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

具体的，设定系统采用两种方式与现有同频段卫星通信系统进行兼容。如图2所示，图2中白色窄带载波为系统业务载波，用来传送用户业务数据。斜线宽带载波为系统低功率信令载波，用来传送下行同步信息、下行控制信令信息以及下行点波束识别码信息。灰色载波为可能存在的其他已有卫星通信系统载波。首先为了便于终端的同步捕获和接入，同步信号、系统广播信息以及其他重要的控制信令信息采用码分多址(Code DivisionMultiple Access，CDMA)技术，以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送。

优选地，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，包括：

所述基站使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

具体的，下行区域波束采用宽带CDMA多址方式，部分发射天线参与赋形，其它阵内未使用的通路关闭，达到省电效果。

步骤102，所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

具体的，高速业务信号采用窄带频分多址(frequency division multipleaccess，FDMA)形式寻找当前可用空闲频点进行传输并及时调整。这样，宽带信号以高扩频低功率谱密度发射，保证在不对已有其他系统造成有害干扰的前提下，能够抵抗已有其他系统的干扰；窄带信号利用已有其他系统空闲频点传输可以不受功率谱密度限制。

优选地，所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输，包括：

所述基站使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

具体的，采用区域波束发送下行同步及控制信令信息，点波束发射业务信息。区域波束为相控阵内少数天线激励形成，点波束为相控阵多数天线激励形成。多数天线描述了使用阵列中较多的天线数量为点波束赋形得到较高增益；少数天线描述了使用阵列中较少的天线数量为区域波束赋形，一是区域波束不需要很高的增益，二是区域波束长时间发射使用较少天线通路有利于省电。

首先，为了保证高速业务速率的链路预算，使用相控阵多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，如图3所示，以获得最大的相控阵天线阵列收发增益。用户的业务数据在点波束内，以窄带FDMA形式传输。并且，将业务载波划分成若干时隙，在载波内部用户以时分多址(time division multiple access，TDMA)方式进行接入。

下行点波束大量发射天线参与赋形，FDMA+TDMA的接入方式一方面可以满足多系统兼容要求，合理利用现有卫星通信系统的空闲频点，未使用时隙时间内，关闭发射通路，达到省电效果，如图4中白色窄带载波为系统业务载波，每个载波划分为多个时隙，用来承载用户控制和接入信息以及传送用户业务数据。斜线宽带载波为系统低功率信令载波，用来传送下行同步信息、系统广播信息、下行控制信令信息等。灰色载波为低功率点波束识别码信息，用户用来在接入之前或切换过程中判断自己所处的点波束。

其次，同步信道、系统广播信道、下行控制信令信道等下行同步和接入控制信息需要每帧发送。并且，为了降低发射功率满足不对其他系统造成有害干扰的要求，更好的利用宽带扩频CDMA技术的优点，需要发射机始终处于工作状态。以上几点要求同步及接入控制信息不能在载波内部时分发送。考虑到宽带载波以低功率谱密度发射且速率较低，降低了系统对发射天线阵增益的要求。同时，同步信息、系统广播信息等多为整星或整个系统的通用信息，没有必要采用点波束重复发送。基于以上几点，本发明提出了以相控阵内少数天线部分激励形成低增益广覆盖的区域波束，如图5所示，发送同步及接入控制信息的方案，达到省电要求。

针对频谱资源的紧缺，需要在卫星通信系统设计时充分考虑多系统兼容性问题。空闲频点的感知和业务资源的合理避让可以较好的解决这一问题。同时，由于下行同步和信令信息不具备空闲频点监测感知条件，且为了方便终端的捕获和解调，下行同步信号、系统广播信息及重要的信令信息应该尽可能以固定的资源、固定的模式发送。这一点可以采用低发射功率、直接扩频的方式得以保证。但是，直接扩频方式需要发射机长时间处于开机状态，而卫星系统受制于体积、重量、成本等约束，一般对与整星功耗有着严格的要求。通信系统载荷功耗占用最大的部分应该就是载荷发射机，发射机中主要的耗能单元就是射频发射通路，尤其是功放部件。现有卫星通信设备及方案，特别是基于相控阵天线的设备及方案均对系统省电设计考虑较少。一般针对发射机省电的考虑多针对如何提升放大器效率。考虑技术限制、卫星平台的约束等因素，提升放大器效率的代价较大且结果不是特别理想。尤其是实际发射功率较额定目标发射功率低很多时，功放效率将急剧恶化。另一方面，因为卫星通信系统作为已有地面通信系统的有效补充，主要面向特定区域重点客户应用，应用场景必定是广覆盖结合区域热点的模式。卫星发射机的峰值功耗只会出现在某些热点地区或热点时刻，系统面临着长时间的低容量运行情况。其中系统低容量时的省电方案，应该为设计的重中之重。显著降低卫星通信系统低容量工作时的功耗，将为卫星系统设计、制造、运营等提供极大便利。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的方法，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务，系统能够在与已有其他的卫星移动通信系统较好的共存，同时，在区域波束内采用宽带CDMA方式，降低发射通道数量达到省电效果；在点波束内采用FDMA+TDMA方式，在未使用的业务时隙时间内关闭全部发射通道达到省电效果。

参考图6，图6是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的方法的流程示意图。

如图6所示，所述卫星系统通信的方法包括：

步骤601，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

步骤602，所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；

步骤603，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

具体的，利用TDMA特点，在系统未处于满容量运行时，可以将发射机在空闲时隙时段内设定为关闭状态，达到省电目的。由于卫星通信系统长时间处于满容量运行的概率较小，系统大部分时间处于非热点、较空闲状态，利用该方案可以极大降低系统发射机功耗。

一种移动通信卫星系统帧长10ms。相控阵天线共128阵元，其中点波束由全部阵元赋形形成，区域波束由其中16阵元赋形形成。下行区域波束及点波束覆盖范围如图3、5所示。其中点波束内采用FDMA+TDMA的多址方式，分10个时隙发送用户业务数据，载波带宽200KHz。每个点波束可以支持8个200KHz载波。系统根据当前干扰情况实时分配具体载波频点。区域波束采用CDMA多址方式发射同步信道和广播信道，512倍扩频，3.84M码片速率，占用5MHz信号带宽。区域波束512倍扩频，可以提供27dB扩频增益，能够满足ITU定义低于噪声电平6％的信号不对已有系统造成有害干扰的要求，同时能够抵抗较强外系统干扰。

为了保证终端在接收区域波束下行同步信道及广播信道的同时能够获得自身所处点波束信息，宽带CDMA载波前1ms时段采用点波束低功率发射，承载各个波束的识别码。宽带CDMA载波1ms可以承载3840个码片。假定点波束簇内共有16个点波束，可选取16个16扩频OVSF码重复240次作为16个点波束识别码。解调是可以利用16点的快速哈达玛变换完成16个点波束识别码的解调。理论上，识别码可以提供10*log10(3840)＝35.8dB的扩频增益，保证终端能够正确捕获点波束信息。

具体下行帧结构如图4所示。其中白色、灰色部分为点波束发射，斜线部分为区域波束发射。

实际工作时，射频发射机特别是功放部分为系统最大的耗能部分。功放器件静态的功耗一般较大，如何降低小信号发射或无信号发射时功放的功耗是省电的重中之重。为了简单起见，我们假定射频发射通路功耗与实际发射功率无关，根据图4的帧结构及相控阵波束生成方式，设定单通道功耗5瓦，则系统满容量发射时，发射通道总功耗为5*128＝640瓦。

当系统空载时，点波束窄带TDMA载波停止发射，系统仅存宽带载波。宽带载波前1ms的识别码为128通路发射，功耗5*128/10＝64瓦。宽带载荷后9ms的同步及控制信息为16通路发射，功耗5*16*9/10＝72瓦。此时系统功耗为136瓦。

当系统容量处于10％时，系统占用全部区域波束资源和点波束1个时隙的资源。此时区域波束功耗5*16*9/10＝72瓦，点波束功耗为5*128/10＝64瓦，系统合计功耗136瓦。

当系统容量处于50％时，系统占用全部区域波束资源和点波束5个时隙的资源。此时区域波束功耗5*16*5/10＝40瓦(考虑点波束以占用所有通路前5ms，区域波束的16个通路前5ms时间段功率不应重复计算)，点波束功耗为5*128*5/10＝320瓦，系统合计功耗360瓦。

由上可见，系统采用少数天线资源承载下行同步及控制信息，同时采用部分时隙承载业务数据信息的方式能够起到较好的省电效果。

参考图7，图7是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的方法的流程示意图。

如图7所示，所述卫星系统通信的方法包括：

步骤701，终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

具体的，系统区域波束只存在于下行，用于用户接入系统过程中建立同步、接收下行信息之用。为了保证降低终端发射EIRP要求，用户上行接入信息仍需要在上行高增益点波束内发送。这就需要解决用户在发送上行接入信息之前如何识别自身所处哪个点波束的问题。为了解决这一问题，本发明提出了在宽带CDMA载波中为各个点波束信号开辟一个时隙发送点波束识别码信号的方案，如图4所示。

步骤702，所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

具体的，各个点波束的识别码信号采用CDMA的多址方式，终端根据接收到的各个码字的功率强度判断当前处于哪个上下行点波束覆盖范围内，并且可以为波束切换提供可靠依据。该信号同样使用低功率谱密度发射，一方面可以保证不对其他系统造成有害干扰，另一方面保证终端能够在进行同步搜索和接收下行系统信息时识别自身所处的点波束信息，进行上行接入信息的可靠发送。

优选地，所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，还包括：

所述终端以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

另外，各个波束的识别码采用CDMA的方式发送，终端利用快速哈达玛变换(FHT)可以快速同时以极低的代价监测所有波束的识别码信号，极大简化了终端处理。

步骤703，所述终端根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

步骤704，所述终端通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

终端用户在开机后在搜索区域波束同步信号，建立时间同步和频率同步。进一步，接收区域波束广播信息，获得系统信息以及当前各个点波束序列号对应的点波束资源。进一步，搜索点波束识别码信号获得自身所处的最优点波束的点波束序列号。进一步，在最优点波束中完成接入和后续的业务传输。

为了保证上行业务的可靠，降低终端发射功率要求，上行只存在高增益点波束。为了保证终端上行发送接入信息时能够获得自己所在点波束信息，且在点波束切换时刻为波束选择提供可靠依据，在宽带CDMA载波某一时间段内发送各个点波束的波束识别码信号。终端完成同步后或在工作过程中，可以在该识别码时间段内利用快速哈达玛变化技术，以极低的代价同时检测各个点波束的识别码信号功率，作为选择上行接入点波束或小区重选、波束切换等的依据。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的方法，解决了终端在区域波束内完成同步、获取系统信息后，无法确定自身处于哪个点波束，以至不能完成接入流程的问题。同时，该方法也能够较好的为工作时的波束重选和切换提供可靠的依据。

参考图8，图8是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的装置的功能模块示意图。

如图8所示，所述卫星系统通信的装置包括：

发送模块801，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

优选地，所述发送模块801，用于：

使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

具体的，在宽带码分多址的载波中，同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息等通过相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束发送。

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

传输模块802，用于将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

优选地，所述传输模块802，用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

优选地，所述装置还包括：

关闭模块，用于基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的装置，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务，系统能够在与已有其他的卫星移动通信系统较好的共存，同时，在区域波束内采用宽带CDMA方式，降低发射通道数量达到省电效果；在点波束内采用FDMA+TDMA方式，在未使用的业务时隙时间内关闭全部发射通道达到省电效果。

参考图9，图9是本发明实施例提供的另一种卫星系统通信的装置的功能模块示意图。

如图9所示，所述卫星系统通信的装置包括：

搜索模块901，用于终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

第一获取模块902，用于接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

第二获取模块903，用于根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

传输模块904，用于通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

优选地，所述装置还包括：

监听模块，用于所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的装置，解决了终端在区域波束内完成同步、获取系统信息后，无法确定自身处于哪个点波束，以至不能完成接入流程的问题。同时，该方法也能够较好的为工作时的波束重选和切换提供可靠的依据。

参考图10，图10是本发明实施例提供的一种卫星系统通信的系统结构示意图。

如图10所示，所述系统包括基站1001和终端1002；

所述基站1001，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；

所述终端1002，用于开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

优选地，所述基站1001还用于：

使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

具体的，在宽带码分多址的载波中，同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息等通过相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束发送。

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

优选地，所述基站1001还用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

优选地，所述基站1001还用于：

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

优选地，所述终端1002还用于：

所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

本发明实施例提供一种卫星系统通信的系统，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务，系统能够在与已有其他的卫星移动通信系统较好的共存，同时，在区域波束内采用宽带CDMA方式，降低发射通道数量达到省电效果；在点波束内采用FDMA+TDMA方式，在未使用的业务时隙时间内关闭全部发射通道达到省电效果。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种卫星系统通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术通过区域波束以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送，包括：

所述基站使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输，包括：

所述基站使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，还包括：

在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

5.一种卫星系统通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

所述终端根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

所述终端通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，还包括：

所述终端以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

7.一种卫星系统通信的装置，其特征在于，所述装置包括：

发送模块，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；

传输模块，用于将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述发送模块，用于：

所述基站使用相控阵的少数天线单元形成下行低增益广覆盖的区域波束；

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传输模块，用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

关闭模块，用于基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

11.一种卫星系统通信的装置，其特征在于，所述装置包括：

搜索模块，用于终端开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；

第一获取模块，用于接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；

第二获取模块，用于根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；

传输模块，用于通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

监听模块，用于所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。

13.一种卫星系统通信的系统，其特征在于，所述系统包括基站和终端；

所述基站，用于将同步信号、系统广播信息以及对应的控制信令信息采用码分多址技术以低功率密度宽带扩频的方式进行下行发送；将高速业务信号采用窄带频分多址技术寻找当前可用的空闲频点进行传输；

所述终端，用于开机后，搜索区域波束的同步信号，根据所述同步信号完成系统时间和频率同步；接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源；根据所述点波束识别码信号获取所述终端本地所处的最优点波束识别码信号；通过所述最优点波束识别码信号对应的点波束接入资源完成接入流程，并通过对应的业务资源传输业务。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述基站还用于：

在宽带码分多址的载波中，为各个点波束信号设置一个时隙发送点波束识别码信号，所述各个点波束的识别码信号采用码分多址的多址方式发送给终端，以使得所述终端根据接收的各个点波束识别码信号的功率强度，获取覆盖所述终端的当前信号的上行、下行点波束。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述基站还用于：

使用相控阵的多数天线单元形成上下行重叠的点波束对地进行覆盖，获取最大的相控阵天线阵列收发增益；

将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输，以使得终端将业务载波划分成至少一个时隙，在载波内部以时分多址的方式接入。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述基站还用于：

所述基站将用户业务数据通过点波束并以窄带频分多址技术进行传输之后，在所述基站未处于满容量运行的情况下，将发射机在空闲时隙时段的状态设置为关闭状态。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述终端还用于：

所述终端在接收区域波束广播信息，获取当前各个点波束识别码信号对应的点波束接入资源和业务资源之前，以快速哈达玛变换监听所有点波束识别码信号。