CN112399541B - 适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置，其中，一种上行功率控制方法包括地面的终端设备接收包含功率调整信息的上行功率控制信息，该功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差；终端设备再根据该上行功率控制信息确定上行传输功率并依据该功率发射信号。该方法实施简单，基于卫星链路的特点对现有机制做出适应性调整，满足该场景下终端设备的实际发射功率需求。

Description

适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置
技术领域
本申请涉及卫星通信领域，并且更具体地，涉及适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置。
背景技术
非地面网络(Non-Terrestrial Networks,NTN)通信，特别是卫星通信，因其具有的广覆盖、强灾害抵抗能力的特性，被纳入3GPP有关标准讨论之中。NTN既可与地面网络同时对某一应用场景进行覆盖、作为地面网络覆盖的增强手段，也可单独为孤立岛屿、偏远地区(如两极、海洋)、航空航天设备等提供服务，还可通过直接对网络边缘或用户设备提供广播或多播服务，而使得5G网络的可扩展性得到极大增强。卫星通信作为NTN中重要的实现形式之一，是天地融合网络的重要组成部分。目前，学术界和工业界都在关注星地融合的通信场景，将非陆地网络与陆地通信无缝连接，实现真正的全球覆盖、全球漫游。
功率控制是在对接收信号强度或信噪比等指标进行评估的基础上，适时改变发射功率来补偿无线信道中的路径损耗和衰落，从而既维持了通信质量，又不会对同一无线资源中其他用户产生额外干扰。另外，功率控制使得发射机的发射功率得到有效控制，从而有效减少电量消耗。在NTN场景中，由于卫星到终端设备的传输时延较大，当终端设备(UserEquipment,UE)接收到卫星下发的功率控制指令时，实际需要的发射功率往往难以满足实际需求，因此亟需更新现有的功率控制机制。
发明内容
本申请提供了适用于非地面网络的上行功率控制方法及装置，可以满足卫星通信场景下地面的终端设备对于发射功率的需求。考虑卫星链路传输时延较大的影响，使终端设备接收的上行链路功率控制信息匹配实际需求。下面将从多个方面介绍本申请的发明内容，容易理解，以下多个方面以及多个方面的实现方式可以互相参考。
第一方面，本申请提供一种用于上行功率控制的方法，该方法包括终端设备接收上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差。所述终端设备基于所述上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据所述上行传输功率发送上行信号。
第二方面，本申请提供一种上行功率控制的方法，该方法包括卫星根据功率调整影响因素确定功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，所述功率调整影响因素包括下述至少一项：终端设备和所述卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。所述卫星发送上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括所述功率调整信息。
第三方面，本申请提供一种卫星通信装置，所述装置包括接收单元，用于接收上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差。处理单元，用于基于所述上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据所述上行传输功率发送上行信号。
第四方面，本申请提供一种卫星通信装置，所述装置包括处理单元，用于根据功率调整影响因素确定功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，所述功率调整影响因素包括下述至少一项：终端设备和所述卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。发送单元，用于发送上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括所述功率调整信息。
在第一方面或第三方面的一些实现方式下，所述功率调整信息基于下述因素中的至少一项确定：所述终端设备和卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。
在第二方面的一些实现方式下，所述卫星发送上行链路功率控制信息之后，所述方法还包括所述卫星根据定时器指示时间发送更新的上行链路功率控制信息，或者所述卫星监测所述终端设备和所述卫星的相对位置，若所述终端设备和所述卫星的相对位置满足预设的阈值条件，则发送更新的上行链路功率控制信息。
在第一方面、第二方面、第三方面或第四方面的一些实现方式下，所述功率调整信息包括下述至少一项：功率调整变化率、功率补偿因子。所述功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率，所述功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数。
在第一方面、第二方面、第三方面或第四方面的一些实现方式下，所述功率调整信息包括第一指示序号，所述第一指示序号用于指示所述功率调整变化率和/或所述功率补偿因子。
在第一方面、第二方面、第三方面或第四方面的一些实现方式下，所述功率调整信息包括功率调整更新因子，所述终端设备基于历史功率调整信息以及所述功率调整更新因子更新所述功率调整变化率和/或功率补偿因子。
在第一方面、第二方面、第三方面或第四方面的一些实现方式下，所述功率调整变化率基于所述终端设备和所述卫星的距离的变化率确定。
在第四方面的一些实现方式下，所述装置还包括监测单元，用于监测定时器指示时间，使所述卫星通信装置发送更新的上行链路功率控制信息，或者用于监测所述终端设备和所述卫星的相对位置，若所述终端设备和所述卫星的相对位置满足预设的阈值条件，使所述卫星通信装置发送更新的上行链路功率控制信息。
第五方面，本申请提供一种用于通信装置，该装置包括处理器，存储器；两者电偶合，该存储器用于存储计算机可读指令或者计算机程序，该处理器用于读取该计算机可读指令或者计算机程序以实现如上述方面及其实现方式中任意一项所述的功率控制方法。
第六方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序指令，当其在计算机上运行时，实现如上述方面及其实现方式中任意一项所述的功率控制方法。
第七方面，本申请提供一种计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述方面及其实现方式中任意一项所述的功率控制方法。
第八方面，本申请提供一种计算机程序，该计算机程序产品被计算机执行如上述方面及其实现方式中任意一项所述的功率控制方法。
在本申请实施例中，卫星通信装置首先根据功率调整影响因素确定功率调整信息，该功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，该功率调整影响因素包括下述至少一项：终端设备和该卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。然后发送包含该功率调整信息的上行链路功率控制信息给地面的终端设备。另一方面，地面的通信装置接收包含该功率调整信息的上行链路功率控制信息，然后基于该上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据该上行传输功率发射信号。本申请技术方案可实施性强，流程简单，基于卫星链路的特点对现有机制做出调整，满足该场景下终端设备的实际发射功率需求。
附图说明
以下对本申请实施例用到的附图进行介绍。
图1是卫星通信系统典型网络架构的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种上行功率控制的方法流程图；
图3是本申请实施例提供的另一种上行功率控制的方法流程图；
图4是某终端设备和某卫星之间的相对位置示意图；
图5是本申请实施例提供的一种按照触发条件更新发射功率调整量的变化率ΔP的方法；
图6是本申请实施例提供的一种卫星通信装置600；
图7是本申请实施例提供的一种卫星通信装置700；
图8是本申请实施例提供的一种通信装置800；
图9是本申请实施例提供的一种通信装置900。
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描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请中使用的术语"部件"、"模块"、"系统"等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。需要说明的是，本申请方法实施例中步骤的编号，只具有标识方法中各步骤的作用，并不限定各编号步骤之间的先后顺序。
为了更好地理解本申请实施例公开的卫星协调通信的网络架构和通信方法，先对本申请实施例的应用场景进行介绍。请参阅图1，首先以卫星通信系统的典型网络架构为例进行介绍，实际卫星通信与此类似。
图1为卫星通信系统典型网络架构的示意图，如图1所示，卫星通信系统100包括终端设备101、卫星基站(或称为卫星、通信卫星)102、地面站103、核心网104(核心网104主要包括用户面功能UPF单元105、接入与移动管理功能AMF单元106、会话管理功能SMF单元107、数据网络108)。终端设备101通过空口接入网络与卫星基站102通信，卫星基站102通过无线链路(NG接口)与地面的核心网104联接。同时，在卫星基站102之间也存在无线链路，通过Xn接口完成卫星基站与卫星基站之间的信令交互和用户数据传输。图1中的各个网元以及接口说明如下：
终端设备101在本申请中可以指用户设备(UE)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备101可以通过空口接入卫星网络并发起呼叫，上网等业务，可以是支持5G新空口(NR，new radio)的移动设备。典型的，终端设备101可以是移动电话、平板电脑、便携式笔记本电脑、虚拟\混合\增强现实设备、导航设备、地面基站(例如：eNB和gNB)和地面站(ground station，GS)、会话启动协议(Session Initiation Protocol，SIP)电话、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、具有卫星通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，5G网络中的终端设备、未来演进的公用陆地移动通信网络(PublicLand Mobile Network，PLMN)或未来的其他通信系统中的终端设备等。
卫星基站102主要为终端设备101提供无线接入服务，调度无线资源给接入的终端设备，提供可靠的无线传输协议和数据加密协议等。卫星基站是指将人造地球卫星和高空飞行器等作为无线通信的基站，例如演进型基站(eNB)和5G基站(gNB)等。卫星基站可以是静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星，也可以是非静止轨道(none-geostationary earth orbit，NGEO)的中轨道(medium earth orbit，MEO)卫星和低轨道(low earth orbit，LEO)卫星，还可以是高空通信平台(High Altitude PlatformStation，HAPS)等。
在本申请实施例中，地面站(ground station)103主要负责转发卫星基站102和核心网104之间的信令和业务数据。地面站一般是指设置在地球表面(包括设置在船舶或者飞机上)上进行人造卫星通信的地面设备。主要由可跟踪人造卫星的高增益天线系统、微波大功率发射系统、低噪声接收系统和电源系统等组成。
核心网(core network)104主要用于用户接入控制、计费，移动性管理，会话管理，用户安全认证，补充业务等。核心网104主要包括用户面功能单元105、接入与移动管理功能单元106、会话管理功能单元107、数据网络108。它由多个功能单元组成，可以分为控制面功能实体和数据面功能实体。接入与移动管理功能单元(AMF，Access and mobilityfunction)106为控制面功能实体，负责用户接入管理，安全认证，还有移动性管理。会话管理功能单元(SMF，Session Management Function)107为控制面的功能实体，负责会话管理，并与AMF相连。用户面功能单元(UPF，User Plane Function)105为数据面功能实体，负责管理用户面数据的传输，流量统计，安全窃听等功能。数据网络108为数据面功能实体，与UPF相连。核心网中还包括其他功能单元，但不再一一列举。
用户设备与卫星基站实现无线通信可以基于包括第五代移动通信系统新空口技术(5GNR，5th generation mobile networks new radio)、长期演进技术(LTE，long termevolution)、全球移动通信系统(GSM，global system for mobile communication)和通用移动通信系统(UMTS，universal mobile telecommunications system)等空口技术。Xn接口是指卫星基站和卫星基站之间的接口，主要用于切换等信令交互。NG接口是指卫星基站和地面站(核心网)之间接口，主要交互核心网的NAS等信令，以及用户的业务数据。
目前的NR协议中，上行功率控制主要包括开环功率控制部分、闭环功率控制部分以及其他调整量部分。此外，为了确保与终端设备的功率能力相符，终端设备会配置最大的输出功率Pcmax。一般来说，上行功率控制P的计算公式可以表达为：
Figure GDA0003615816190000051
其中，开环运行点表示开环功率控制部分的值，闭环偏移量表示闭环功率控制部分的值，其他调整量即除开/闭环功率控制外的其他调整量部分的值。
5G-NR系统中，业务的传输需要基于基站的调度，具体的调度流程是基站发送控制信道，比如PDCCH，该控制信道可以承载使用了不同DCI格式的用于调度PDSCH或者PUSCH的调度信息。该调度信息可以包括如资源分配信息、调制编码方式等控制信息。终端设备在子帧中检测控制信道，并根据检测出来的控制信道中承载的调度信息来进行下行数据信道的接收或上行数据信道的发送。
控制信道PDCCH的调度信息UL DCI指示上行数据PUSCH的发送，DCI中携带了PUSCH的TPC命令字δPUSCH。控制信道PDCCH的调度信息DL DCI指示下行数据PDSCH的接收，DL DCI中携带了PUCCH的TPC命令字δPUCCH。
PUSCH上行共享信道的发射功率通过下式进行确定：
Figure GDA0003615816190000052
其中，f表示使用的载波频段，c表示服务的小区标识，i表示PUSCH的传输周期，j表示配置的参数，l表示功率控制调整状态指数。
PCMAX,f,c(i)表示终端设备UE允许在该载波和服务小区上发射的最大功率；
PO_PUSCH,f,c(j)表示PUSCH物理上行共享信道的初始功率(该参数由小区级高层配置参数与UE级高层配置参数组成)；
Figure GDA0003615816190000053
表示PUSCH的资源分配带宽指示信息；
αf,c(j)＝1表示路径损耗补偿因子；
PLf,c(qd)表示路径损耗估计值；
ΔTF，f，c(i)表示调制方式的偏移量，例如，
Figure GDA0003615816190000054
用于控制在PUSCH中传输信息的功率；
ff，c(i，l)表示PUSCH闭环功率控制的调整参数，其中ff，c(i，l)＝ff，c(i-1，l)+δPUSCH，fc(i-KPUSCH，l)。
卫星通信链路的传输时延较大，当地面的终端设备接收到卫星下发的关于功率控制的指令时，实际需要的上行功率控制的调整量与终端设备接收指令所指示的调整量之间已经存在偏差。通过以上分析发现，现有NR协议中上行功率控制的方法直接移植到卫星通信当中会产生需求功率和指示功率不匹配的情况，无法实现高质量通信，因此需要对上行功率控制的方法进行改进以适应卫星通信链路高时延的特点，补偿由于传输时延大所引起的发射功率调整量偏差问题。
物理随机接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH)是终端设备UE一开始发起呼叫时的接入信道，PRACH的前导信号中配置有终端设备的初始发射功率Pprach,target，路径补偿损耗因子固定为1。如果按照初始配置的发射功率发射PRACH，终端设备没有收到随机接入响应RAR，则终端设备可以选择执行提升发射功率直到PRACH收到RAR为止，或者发射功率达到终端设备配置的最大输出功率Pcmax为止。终端设备与网络侧建立连接后，可以依据本申请提供的技术方法进行物理上行共享信道PUSCH的功率控制。
图2是本申请实施例提供的一种上行功率控制的方法流程图，该方法适用于地面的终端设备，所述方法包括如下步骤：
S101.终端设备接收上行链路功率控制信息，该上行链路功率控制信息包括功率调整信息，该功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差。
S102.该终端设备基于该上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据该上行传输功率发送上行信号。
具体地，该功率调整信息基于下述因素中的至少一项确定：该终端设备和卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。
具体地，该功率调整信息包括下述至少一项：功率调整变化率、功率补偿因子。该功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率；该功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数。
可选的，该功率调整信息包括第一指示序号，该第一指示序号用于指示该功率调整变化率和/或该功率补偿因子。
可选的，该功率调整信息包括功率调整更新因子，该终端设备基于历史功率调整信息以及该功率调整更新因子更新该功率调整变化率和/或功率补偿因子。
可选的，该功率调整变化率基于该终端设备和该卫星的距离的变化率确定。
与终端设备的操作对应，只有卫星能够准确地计算出地面的终端设备实际需要的发射功率并发送给该终端设备，同时在整个卫星通信期间保持发射功率信息的更新才能保证高质量、高可靠的卫星通信链路。
图3是本申请实施例提供的另一种上行功率控制的方法流程图，该方法适用于卫星，所述方法包括如下步骤：
S201.卫星根据功率调整影响因素确定功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，所述功率调整影响因素包括下述至少一项：终端设备和所述卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。
S202.所述卫星发送上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括所述功率调整信息。
可选的，所述卫星发送上行链路功率控制信息之后，所述方法还包括：所述卫星根据定时器指示时间发送更新的上行链路功率控制信息，或者所述卫星监测所述终端设备和所述卫星的相对位置，若所述终端设备和所述卫星的相对位置满足预设的阈值条件，则发送更新的上行链路功率控制信息。
可以理解，卫星侧确定上行发射功率的方法同样适用于终端设备侧的可选特性。
结合上述NR协议中的相关内容，本申请实施例给出了一种确定上行链路功率控制信息的方法，该上行链路功率控制信息包含有功率调整信息。下面将以物理上行共享信道PUSCH发射功率的确定方法为例进行介绍。物理上行共享信道PUSCH发射功率的计算公式：
Figure GDA0003615816190000071
其中，f表示使用的载波频段，c表示服务的小区标识，i表示PUSCH的传输周期，j表示配置的参数，l表示功率控制调整状态指数；
PCMAX,f,c(i)表示终端设备UE允许在该载波和服务小区上发射的最大功率；
PO_PUSCH,f,c(j)表示PUSCH物理上行共享信道的初始功率(该参数由小区级高层配置参数与UE级高层配置参数组成)；
Figure GDA0003615816190000072
表示PUSCH的资源分配带宽指示信息；
αf,c(j)＝1表示路径损耗补偿因子；
PLf,c(qd)表示路径损耗估计值；
ΔTF，f，c(i)表示调制方式的偏移量，例如，
Figure GDA0003615816190000073
用于控制在PUSCH中传输信息的功率；
ff，c(i，l)表示PUSCH闭环功率控制的调整参数；
ΔP表示发射功率调整量的变化率，其表征了在一定时间范围内的功率的变化情况，具体的确定方法将在后文进行介绍。
在物理上行共享信道PUSCH的发射功率不超过终端设备配置的最大输出功率的情况下，通过引入新的参数ΔP，对卫星通信链路传输时延大所导致的发射功率的调整量偏差进行修正。
可选的，在物理上行共享信道PUSCH的发射功率不超过终端设备配置的最大输出功率的情况下，确定物理上行共享信道PUSCH发射功率的计算公式中的各个参数可以转化为调整发射功率变化情况的函数，例如，PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)＝ff，c(i-1，l)+a·ΔP·Δt+c，即调整参数ff，c(i，l)可以是基于调整发射功率变化率的线性函数，a和c表示确定调整参数ff，c(i，l)中的系数，Δt表示预设的单位时间长度。可以理解，基于函数来确定物理上行共享信道PUSCH发射功率的计算公式中的各个参数仅是一种确定形式，还可以通过查表(lookup table)的方式确定，例如，根据不同调整发射功率变化率ΔP查表得到PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)。本申请对所述确定形式进行了举例，但并不限制。
可选的，在物理上行共享信道PUSCH的发射功率不超过终端设备配置的最大输出功率的情况下，确定物理上行共享信道PUSCH发射功率的计算公式中，既可以存在发射功率调整量的变化率ΔP，同时，PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)基于该变化率ΔP来确定。
可选的，在一个具体实施例中，发射功率的计算公式可以继续依照现有NR协议中的公式确定，即
Figure GDA0003615816190000074
但是PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)与上述协议中的闭环功率控制调整参数的确定方式不同，本申请实施例中ff，c(i，l)＝ff,c(i-1，l)+δ，δ表示预设的时间范围(或者单位时间)内上行发射功率的调整量，可选的，δ可以用公式δ＝ΔQ·Δt确定，其中，ΔQ表示调整发射功率的变化率，表征了在一定时间范围内的上行发射功率的变化情况，Δt表示预设的单位时间长度。具体地，可以使ΔQ与本申请实施例中的ΔP的定义保持一致，做到各个实施方案的统一，也可以根据具体的情况对ΔQ的定义做出调整和改变，本申请不进行限制。
发射功率调整量的变化率ΔP跟终端设备和卫星之间的相对位置及变化趋势相关，本申请将示例性的给出终端设备和卫星之间的相对位置及变化趋势的确定方法，可以理解的是所述确定方法并不唯一，可以根据已知条件的变化，结合本申请的方法进行适应性的调整。
图4是某终端设备和某卫星之间的相对位置示意图，图中终端设备A可以基于自身位置与卫星的相对位置信息来计算功率调整变化率ΔP。卫星的轨道面在图4已标出，O表示地心，S表示运行在图示卫星轨道面上的通信卫星，可以认为其运行轨道为圆形轨道，R为地心与卫星轨道的间距(OS)，r为地球半径(OA)，A为地球表面上某终端设备的位置，引入人为确定的参考点A’，A’为终端设备A在卫星轨道面在地球表面投影上的某点。终端设备A和参考点A’之间的关系可以用角度β和θ表述，其中，β为平面夹角(即平面OAA’与卫星轨道面的夹角∠COD)，θ为终端A的轨道面投影角(即OA与OA’之间的夹角∠AOA′)，该角度参数也可以由弧长lAA′＝θr进行等效表示。当前t时刻卫星S与参考点A’之间的地心角用φ(t)＝ωt表示，其中ω表示卫星S与参考点A’的相对角速度，该角度参数也可以由弧长lS′A′＝φ(t)r等效表示。S’(图中未标出)为卫星S与地心O的连线与卫星轨道面在地球表面投影的焦点。这三个角度信息β,θ
Figure GDA0003615816190000081
或其等效信息用于表述终端A与卫星S的相对位置。C和D分别为终端设备A和卫星S在与卫星轨道面垂直的平面上的投影。
根据已知条件：
AC＝r cosθ,OC＝r sinθ (3.1)
SD＝R cosφ(t),OD＝R sinφ(t) (3.2)
因为ΔSAB是直角三角形，有：
SA2＝AB2+SB2 (3.3)
AB2＝CD2＝OC2+OD2-2OC·OD cos∠COD
＝r2sin2θ+R2sin2φ(t)-2Rr sinθsinφ(t)cosβ (3.4)
SB2＝(SD-BD)2＝(SD-AC)2＝(R cosφ(t)-r cosθ)2 (3.5)
Figure GDA0003615816190000082
Figure GDA0003615816190000083
Figure GDA0003615816190000084
l(t)′表示终端设备A与卫星S之间距离的变化率，由于卫星链路的路径损耗与距离相关，传输时延也与距离相关，所以发射功率调整量的变化率可以基于终端与卫星之间的距离的变化率确定。可选的且具体的，ΔP＝b·l(t)′+c，其中b和c是表示确定发射功率调整量变化率ΔP的系数，可选的，b和c可以是常数，可以根据终端设备的能力，卫星的类型，终端设备所处地理位置的特点等信息进行确定。可以理解，基于函数来确定发射功率调整量变化率ΔP仅是一种确定形式，还可以通过查表(lookup table)的方式确定，例如，根据不同终端与卫星之间的距离的变化率l(t)′查表得到发射功率调整量变化率ΔP。本申请对所述确定形式进行了举例，但并不限制。
除了上述确定发射功率调整量变化率ΔP的方法之外，还可以利用其它反应终端设备与通信卫星之间距离的量来进行表示，即ΔP＝d·∈(t)+e，其中∈(t)表示能够反应终端设备与通信卫星之间距离的量，或者能够反应终端设备与通信卫星之间距离的量的组合，d和e可以是常数，具体确定方式可以参考上例。例如，变化率ΔP可以与上行定时调整值进行绑定，即卫星根据上行定时偏差发下指示。可选的，定时提前TA调整实际上也是与上述两者之间距离正相关，距离越大，TA越大，终端与卫星之间的距离的变化率变化越快，相应地，TA的变化率变化越快。因此，可以引入TA调整的变化率来指示发射功率调整量变化率ΔP，两者可以通过函数、查表等映射操作来确定发射功率调整量变化率ΔP。
如何确定终端设备的上行发射功率是与卫星建立高质量通信的关键之一，另外一个关键则是如何通知地面的终端设备进行功率的调整。本申请将结合具体实施例给出相应的方法。
在给出通知方法之前，可以先将功率调整的变化率ΔP进行分类：
情况一、当功率调整的变化率ΔP为UE-specific，即该小区中不同终端设备的功率调整变化率ΔP需要进行区分时，可以由卫星通过控制信道承载的信息告知终端设备需要的上行功率控制参数，其中包括功率调整变化率ΔP。例如：
1.卫星可以通过给地面的终端设备下发一个下行控制信息DCI，该DCI包含指示至少一个序号(index)，该序号对应一个表项，该表项的内容已经在终端侧和网络侧提前约定，或者通过其他方式让终端侧获知表项的内容，该表项指示了上行功率控制参数，其中包括功率调整变化率ΔP。下表中仅示意性列出了为解决本申请方案中的功率调整变化率和/或其等价系数，而确定发射功率的计算公式中的其他系数同样可以通过表项获知，下表没有列出。
表1.功率调整变化率表
Index 1 2 3 … n
coefficient ΔP1 ΔP2 ΔP3 ΔPn
表2.功率调整变化率和/或其等价系数表
Index 1 2 3 … n
Coefficient1 ΔP1 ΔP2 ΔP3 ΔPn
Coefficient2 ΔQ1(δ1) ΔQ2(δ2) ΔQ3(δ3) ΔQn(δn)
注：表中ΔPi，ΔQi，δi是预设常量，i＝{1，2，3，…，n}。例如：ΔPi为1/2,1/3,7/16,8/7,0.25,1.3或10等等。
2.卫星可以通过给地面的终端设备下发一个下行控制信息DCI，该DCI包含指示至少一组控制上行发射功率的参数，所述参数中包括功率调整变化率ΔP和/或者其等价的功率变化量，例如在上述与NR协议相同的发射功率计算公式中的PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)和/或预设的时间范围(或者单位时间)内上行发射功率的调整量δ。所述一组控制上行发射功率的参数中的参数数量应该根据具体的场景和应用条件进行确定，可以理解，一组参数可以至少仅包括一个参数。
例如：DCI指示一组控制上行发射功率的参数，这组参数中仅包含功率调整变化率ΔP，其值为1.3。又例如：DCI指示一组控制上行发射功率的参数，这组参数中包含功率调整变化率ΔP以及其等价量ΔQ，δ。
3.卫星可以通过给地面的终端设备下发一个下行控制信息DCI，该DCI包含指示相对于上一次调整量的更新值，累进后得到当前调整量等。具体地，可以在上次调整量的基础上加上本次DCI信息中指示的更新值。该调整量可以是功率调整变化率ΔP，更新值为ω，则ΔP(i)＝ΔP(i-1)+ω，该调整量也可以是PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)，更新值为δ，则ff，c(i，l)＝ff，c(i-1，l)+δ，或者功率调整变化率ΔP的其他等价形式或者其组合。
情况二、当功率调整的变化率ΔP为Cell-specific，即同一服务小区中的服务的终端设备的功率调整变化率不需要进行区分，可选的，可以让同一小区中的全部终端设备保持相同的功率调整变化率，而不同的小区保持不同的功率调整变化率。可选的，还可以是一个卫星波束对应一个功率调整变化率(功率调整量)，一个卫星波束下的终端设备的功率调整变化率不进行区分，当卫星判断终端设备位于某一个波束小区时发送对应的调整量。可以由卫星通过广播的形式通知终端，例如通过RRC信令下发给地面的终端的设备，其中包括功率调整变化率ΔP。例如：
1.卫星可以通过向地面服务小区广播一个RRC信令，该RRC信令包含指示至少一个序号(index)，该序号对应一个表项，该表项的内容已经在终端侧和网络侧提前约定，或者通过其他方式让终端侧获知表项的内容，该表项指示了上行功率控制参数，其中包括功率调整变化率ΔP。具体形式可以参考DCI包含指示序号的实施例。
2.卫星可以通过向地面服务小区广播一个RRC信令，该RRC信令包含指示至少一组控制上行发射功率的参数，所述参数中包括功率调整变化率ΔP和/或者其等价的功率变化量，例如在上述与NR协议相同的发射功率计算公式中的PUSCH闭环功率控制的调整参数ff，c(i，l)和/或预设的时间范围(或者单位时间)内上行发射功率的调整量δ。所述一组控制上行发射功率的参数中的参数数量应该根据具体的场景和应用条件进行确定，可以理解，一组参数可以至少仅包括一个参数。具体可以参考DCI包含指示一组参数的实施例。
3.卫星可以通过向地面服务小区广播一个RRC信令，该RRC信令包含指示相对于上一次调整量的更新值，累进后得到当前调整量等。具体地，可以在上次调整量的基础上加上本次DCI信息中指示的更新值。该形式可以参考DCI包含指示更新值的实施例。
在给出了上行发射功率的确定方法以及发送方法之后，本申请文件将进一步给出发送上行发射功率相关控制参数的时机。由于卫星相对于地球表面高速运动，为了保证终端设备功率调整量的及时和准确下发，卫星需要按照要求对终端设备的功率调整量，例如发射功率调整量的变化率，进行更新。
以发射功率调整量的变化率ΔP为例进行说明。图5给出了一种按照触发条件更新发射功率调整量的变化率ΔP的方法。卫星首先确定一个初始变化率取值并下发给终端设备，之后，卫星会监测预设的触发条件是否被触发，如果没有触发则继续监测，如果触发则由卫星确定更新的变化率取值并下发给终端设备，使更新后的变化率作为新的初始变化率取值开始新一轮的循环。终端设备则接受该指示确定上行功率补偿值。其中，触发条件可以参考如下方法：
1.在上一个ΔP由卫星下发之后，该卫星立即开始计时，具体地，卫星可以启动一个定时器timer1，当定时器timer1过期后，该卫星立即根据新的相对位置等信息更新一个ΔP值并下发给地面的终端设备，同时重置定时器timer1，开始下一轮计时，依次循环。
2.除按照时间更新ΔP之外，卫星按照预设的条件监测终端设备与卫星在当前时刻下的相对位置关系，当两者的相对位置关系满足触发阈值时，可选的，该触发阈值是预设的距离值，卫星会更新一个ΔP值并下发给地面的终端设备。
结合上述NR协议中的相关内容，本申请实施例又给出了一种上行链路功率控制信息的方法，该上行链路功率控制信息包含有功率调整信息。下面将以物理上行共享信道PUSCH发射功率的确定方法为例进行介绍。物理上行共享信道PUSCH发射功率的计算公式：
Figure GDA0003615816190000111
其中，f表示使用的载波频段，c表示服务的小区标识，i表示PUSCH的传输周期，j表示配置的参数，l表示功率控制调整状态指数；
PCMAX,f,c(i)表示终端设备UE允许在该载波和服务小区上发射的最大功率；
PO_PUSCH,f,c(j)表示PUSCH物理上行共享信道的初始功率(该参数由小区级高层配置参数与UE级高层配置参数组成)；
Figure GDA0003615816190000112
表示PUSCH的资源分配带宽指示信息；
Δαf，c(j)表示路径损耗补偿因子，该路径损耗补偿因子与现有协议中的Δαf，c(j)有所区别。本申请实施例中的Δαf，c(j)是一个可变的常量，由卫星通过消息或信令指示该值，或者由终端设备自行确定；
PLf,c(qd)表示路径损耗估计值；
ΔTF，f，c(i)表示调制方式的偏移量，例如，
Figure GDA0003615816190000113
用于控制在PUSCH中传输信息的功率；
ff，c(i，l)表示PUSCH闭环功率控制的调整参数。
路径损耗补偿因子Δαf，c(j)的确定方法和指示方式可以参考发射功率调整量的变化率ΔP的确定和指示方式。在物理上行共享信道PUSCH的发射功率不超过终端设备配置的最大输出功率的情况下，通过扩展路径损耗补偿因子的取值范围来对卫星通信链路传输时延大所导致的发射功率的调整量偏差进行修正。
可选的，卫星可以下发一个路径损耗补偿因子的序号，该序号对应一个或多个路径损耗补偿因子的取值，具体地，可以参考如表3所示的路径损耗补偿因子表，其中Δαn可以为任意常数。
表3.路径损耗补偿因子表
Index 1 2 … 3 … 4 … n
Δα<sub>f，c</sub>(j) 0 0.1 … 0.5 … 1 … Δα<sub>n</sub>
可选的，卫星也可以根据计算公式确定路径损耗补偿因子后下发该信息。具体地，计算公式Δαf，c(j)＝d·∈′+e，其中d·∈′表示能够反映卫星链路路径损耗的主函数，e表示一个修正补偿量，该值可以为零。
与上文卫星通知地面的终端设备进行功率调整类似，卫星可以在恰当的时机下发终端设备UE需要的路径损耗补偿因子，具体的下发方法可以参考功率调整的变化率ΔP的通知方式。具体的发送时机选择也可以参考上述按照触发条件更新发射功率调整量的变化率ΔP的方法。
图6是本申请实施例提供的一种卫星通信装置600，该装置600可以是一种卫星通信使用的终端设备，也可以是这种终端设备内的通信芯片、通信组件或通信系统。该装置600可以用于执行上述相关的功率控制方法和具体实施例。如图6所示，该装置600包括：接收单元601，处理单元602。
接收单元601，用于接收上行链路功率控制信息，该上行链路功率控制信息包括功率调整信息，该功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差。
处理单元602，用于基于该上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据该上行传输功率发送上行信号。
由于上行功率控制方法已经在此前的具体实施例中进行了介绍，该装置600仅是用于根据程序执行该功率控制方法，因此涉及上行功率控制方法的具体描述，特别是接收单元601接收的功率调整信息可以参考图2对应的方法以及具体实施例的相关部分，此处不再赘述。
图7是本申请实施例提供的一种卫星通信装置700，该装置700可以是一种卫星通信使用的卫星，也可以是这种卫星内的通信芯片、通信组件或通信系统。该装置700可以用于执行上述相关的功率控制方法和具体实施例。如图7所示，该装置700包括：处理单元701，发送单元702。
处理单元701，用于根据功率调整影响因素确定功率调整信息，该功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，该功率调整影响因素包括下述至少一项：终端设备和该卫星的相对位置、上行定时调整值、卫星服务小区的标识。
发送单元702，用于发送上行链路功率控制信息，该上行链路功率控制信息包括该功率调整信息。
可选的，该装置700还包括：监测单元703，用于监测定时器指示时间，使该卫星通信装置700发送更新的上行链路功率控制信息，或者用于监测该终端设备和该卫星的相对位置，若该终端设备和该卫星的相对位置满足预设的阈值条件，使该卫星通信装置700发送更新的上行链路功率控制信息。
有关功率调整信息可以参考图2对应的方法以及具体实施例的相关部分，此处不再赘述。
图8是本申请实施例提供的一种通信装置800，其可以用于执行上述的终端设备执行的上行功率控制方法和具体实施例。如图8所示，所述装置800包括：处理器801，存储器802。
该存储器802和该处理器801电偶合，所述存储器802用于存储计算机可读指令或者计算机程序，所述处理器801用于读取所述计算机可读指令或者计算机程序以实现终端设备执行的上行功率控制方法及具体实施例的相关部分。
可选的，存储器802(Memory#1)可以独立于处理器801之外或者独立于通信装置800之外(Memory#3)，也可以集成到处理器801之中(Memory#3)。
图9是本申请实施例提供的一种通信装置900，其可以用于执行上述卫星侧执行的上行功率控制方法和具体实施例。如图9所示，所述装置900包括：处理器901，存储器902。
该存储器902和该处理器901电偶合，所述存储器902用于存储计算机可读指令或者计算机程序，所述处理器901用于读取所述计算机可读指令或者计算机程序以实现卫星执行的上行功率控制方法及具体实施例的相关部分。
可选的，存储器902(Memory#1)可以独立于处理器901之外或者独立于通信装置900之外(Memory#3)，也可以集成到处理器901之中(Memory#3)。
本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被计算机执行时实现上述任一实施例中的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被计算机执行时实现上述任一实施例中的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序，该计算机程序产品被计算机执行时实现上述任一实施例中的方法。
本申请实施例描述的各示例的单元及方法过程，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
该功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例该方法的全部或部分步骤。

Claims (24)

1.一种上行功率控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
终端设备接收上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差；
所述终端设备基于所述上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据所述上行传输功率发送上行信号；
其中，所述功率调整信息基于所述终端设备和卫星的相对位置、或上行定时调整值确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括下述至少一项：
功率调整变化率，所述功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率；或者
功率补偿因子，所述功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数；
其中，所述功率补偿因子为路径损耗补偿因子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括第一指示序号，所述第一指示序号用于指示所述功率调整变化率和/或所述功率补偿因子。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括功率调整更新因子，所述终端设备基于历史功率调整信息以及所述功率调整更新因子更新所述功率调整变化率和/或功率补偿因子。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于，
所述功率调整变化率基于所述终端设备和所述卫星的距离的变化率确定。
6.一种上行功率控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
卫星根据功率调整影响因素确定功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，所述功率调整影响因素包括终端设备和所述卫星的相对位置、或上行定时调整值；
所述卫星发送上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括所述功率调整信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述卫星发送上行链路功率控制信息之后，所述方法还包括：
所述卫星根据定时器指示时间发送更新的上行链路功率控制信息，或者
所述卫星监测所述终端设备和所述卫星的相对位置，若所述终端设备和所述卫星的相对位置满足预设的阈值条件，则发送更新的上行链路功率控制信息。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括下述至少一项：
功率调整变化率，所述功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率；或者
功率补偿因子，所述功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数；
其中，所述功率补偿因子为路径损耗补偿因子。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括第一指示序号，所述第一指示序号用于指示所述功率调整变化率和/或所述功率补偿因子。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述功率调整信息包括功率调整更新因子，所述终端设备基于历史功率调整信息以及所述功率调整更新因子更新所述功率调整变化率和/或功率补偿因子。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述功率调整变化率基于所述终端设备和所述卫星的距离的变化率确定。
12.一种卫星通信装置，其特征在于，应用于终端设备，所述装置包括：
接收单元，用于接收上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差；
处理单元，用于基于所述上行链路功率控制信息确定上行传输功率，根据所述上行传输功率发送上行信号；
其中，所述功率调整信息基于所述终端设备和卫星的相对位置、或上行定时调整值确定。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括下述至少一项：
功率调整变化率，所述功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率；或者
功率补偿因子，所述功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数；
其中，所述功率补偿因子为路径损耗补偿因子。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括第一指示序号，所述第一指示序号用于指示所述功率调整变化率和/或所述功率补偿因子。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括功率调整更新因子，所述终端设备基于历史功率调整信息以及所述功率调整更新因子更新所述功率调整变化率和/或功率补偿因子。
16.根据权利要求13-15任意一项所述的装置，其特征在于，
所述功率调整变化率基于所述终端设备和所述卫星的距离的变化率确定。
17.一种卫星通信装置，其特征在于，应用于卫星，所述装置包括：
处理单元，用于根据功率调整影响因素确定功率调整信息，所述功率调整信息用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差，所述功率调整影响因素包括终端设备和所述卫星的相对位置、或上行定时调整值；
发送单元，用于发送上行链路功率控制信息，所述上行链路功率控制信息包括所述功率调整信息。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
监测单元，用于监测定时器指示时间，使所述卫星通信装置发送更新的上行链路功率控制信息，或者
用于监测所述终端设备和所述卫星的相对位置，若所述终端设备和所述卫星的相对位置满足预设的阈值条件，使所述卫星通信装置发送更新的上行链路功率控制信息。
19.根据权利要求17或18任意一项所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括下述至少一项：
功率调整变化率，所述功率调整变化率是用于确定预设时间间隔内的补偿功率的变化率；或者
功率补偿因子，所述功率补偿因子是用于补偿卫星通信链路传输时延引起的功率偏差的可变系数；
其中，所述功率补偿因子为路径损耗补偿因子。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括第一指示序号，所述第一指示序号用于指示所述功率调整变化率和/或所述功率补偿因子。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，
所述功率调整信息包括功率调整更新因子，所述终端设备基于历史功率调整信息以及所述功率调整更新因子更新所述功率调整变化率和/或功率补偿因子。
22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，
所述功率调整变化率基于所述终端设备和所述卫星的距离的变化率确定。
23.一种通信装置，其特征在于，所述装置包括：处理器、存储器；
所述存储器与所述处理器电耦合，所述存储器用于存储计算机可读指令或者计算机程序，
所述处理器用于读取所述计算机可读指令或者计算机程序以实现如权利要求1-5或6-11中任意一项所述的上行功率控制方法。
24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序指令，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-5或6-11中任意一项所述的上行功率控制方法。
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