CN114269005B - 卫星通信系统的通信方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种卫星通信系统的通信方法、装置、设备及可读存储介质，该方法包括：通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。在本申请实施例中，通过业务波束就能完成用户的接入和数据通信，能有效的降低卫星的功耗，并提供用户的通信接入和数据传输服务，突破了卫星系统的功耗受限瓶颈。

Description

卫星通信系统的通信方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，具体涉及一种卫星通信系统的通信方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
近年来，卫星通信和地面移动通信结合已经变成一种重要的技术趋势，卫星通信可以采用星载基站或者通过和地面信关站建立通信连接，从而支持广域覆盖。卫在传统卫星通信中，存在多种卫星波束工作方式，一种是固定波束，即波束的指向是固定的，但随着卫星的移动而移动，从而在地面上形成连续覆盖；第二种是采用跳波束，此时波束的指向是可以动态变化的，波束可以基于需要在不同的地理位置进行波束覆盖。在上面两种波束的工作基础上，可以进一步的设计系统方案，比如控制波束是固定的，业务波束采用跳波束。
由于卫星的功耗和体积受限，对于大容量通信存在较大的限制。传统的控制波束由于在时间上连续覆盖，而且又需要保持一定的信噪比支持用户的接入，使得卫星控制波束的功耗必须维持在一定的水平，在卫星总功耗受限的条件下，控制波束功耗过大必然影响业务波束的通信业务处理。
现有技术的控制波束的覆盖范围较大，而业务波束的覆盖范围较小，在关闭控制波束后无法用业务波束及时可靠的提供数据通信服务，因此亟需一种新的技术来完成有效的波束管理和终端接入，既能减少卫星的功耗，又能为终端提供及时有效的服务。
发明内容
本申请实施例的一个目的在于提供一种卫星通信系统的通信方法、装置、设备及可读存储介质，解决在关闭控制波束后如何提供数据通信服务的问题。
第一方面，提供一种卫星通信系统的通信方法，应用于终端，包括：
通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
可选地，所述方法还包括：
获取上行波束的配置信息，所述配置信息是所述网络侧设备通知的，或者协议约定的；
根据所述配置信息，确定所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
可选地，所述方法还包括：
以全球导航卫星系统时间为基准，确定帧或时隙边界，通过上行定时预补偿实现所述终端和所述网络侧设备时间同步；
和/或，
通过所述终端和网络侧设备的位置信息，以及星历信息进行多普勒频率估计和频率补偿。
可选地，所述通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号，包括：
如果所述终端有发送数据的需求，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，周期性的侦听所述网络侧设备发送的寻呼消息；
当检测到有效的所述寻呼消息后，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，如果所述终端的位置发生变化，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，基于周期性的位置上报机制，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号。
可选地，所述接入请求信号携带所述终端的位置信息和/或波束方向。
可选地，所述接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
可选地，所述接入请求信号包括以下一项或多项：物理随机接入信道、上行参考信号、上行数据信道。
第二方面，提供一种接入方法，应用于网络侧设备，包括：
接收终端在上行波束发送的接入请求信号；
在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
可选地，所述方法还包括：
发送上行波束的配置信息，所述配置信息中包括所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
可选地，所述方法还包括：
根据所述接入请求信号中携带的所述终端的位置信息和/或波束方向，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
或者，
根据所述接入请求信号的接收信号的强度，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
或者，
基于不同的波束方向对所述接入请求信号进行轮询检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；
或者，
对所述接入请求信号采用多级波束检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；
或者，
对所述接入请求信号采用基带接入波束匹配检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域。
可选地，所述网络侧设备接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
第三方面，提供一种卫星通信系统的通信装置，应用于终端，包括：
第一发送模块，用于通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
第一处理模块，用于通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
第四方面，提供一种终端，包括：第一处理器，第一收发机和第一存储器；
第一收发机，用于在第一处理器的控制下接收和发送数据；
所述第一处理器，用于读取所述第一存储器中的程序并执行以下操作：通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
第五方面，提供一种卫星通信系统的通信装置，应用于网络侧设备，包括：
接收模块，用于接收终端在上行波束发送的接入请求信号；
第四处理模块，用于在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
第六方面，提供一种网络侧设备，包括：第二处理器，第二收发机和第二存储器；
第二收发机，用于在第二处理器的控制下接收和发送数据；
所述第二处理器，用于读取所述第二存储器中的程序并执行以下操作：接收终端在上行波束发送的接入请求信号；在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
第七方面，提供一种可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现包括如第一方面所述的方法的步骤。
在本申请实施例中，通过业务波束就能完成用户的接入和数据通信，能有效的降低卫星的功耗，并提供用户的通信接入和数据传输服务，突破了卫星系统的功耗受限瓶颈。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请实施例的卫星通信系统的通信方法的流程图之一；
图2为本申请实施例的卫星通信系统的通信方法的流程图之二；
图3为本申请实施例的接入波束和业务波束工作原理示意图；
图4为本申请实施例的激活态和非激活态的转换的示意图；
图5为本申请实施例的PRACH资源集合与地理区域的映射关系示意图；
图6为本申请实施例的通信装置的示意图之一；
图7为本申请实施例的终端的示意图；
图8为本申请实施例的通信装置的示意图之二；
图9为本申请实施例的网络侧设备的示意图。
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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，说明书以及权利要求中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B，表示包含单独A，单独B，以及A和B都存在三种情况。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例提供的技术方案可以适用于多种系统，尤其是5G系统。例如适用的系统可以是全球移动通讯(Global System of Mobile communication，GSM)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，WCDMA)系统、时分同步CDMA(Time Division SynchronousCode Division Multiple Access，TD-SCDMA)系统、通用分组无线业务(general packetradio service，GPRS)系统、长期演进(long term evolution，LTE)系统(含TD-LTE和FDDLTE)、高级长期演进(long term evolution advanced，LTE-A)系统、通用移动系统(universal mobile telecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwideinteroperability for microwave access，WiMAX)系统、5G新空口(New Radio,NR)系统等。这多种系统中均包括终端设备和网络设备。系统中还可以包括核心网部分，例如演进的分组系统(Evloved Packet System,EPS)、5G系统(5GS/5GC)等。
参见图1，本申请实施例提供一种卫星通信系统的通信方法，该方法的执行主体可以为终端，具体步骤包括：步骤101和步骤102。
步骤101：通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
可以理解的是，网络侧设备可以是设置在飞行器上的基站，例如，星载基站；或者，也可以是设置在地面的基站，即地面基站，终端发送的信号先到达卫星，再由卫星的信号处理设备转发到给地面基站。
步骤102：通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
在本申请实施例中，所述方法还可以包括：
获取上行波束的配置信息，所述配置信息是所述网络侧设备通知的，或者协议约定的；根据所述配置信息，确定所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
在本申请实施例中，接入请求信号的信号格式和采用的物理信道及信号类型有直接关系，不同的信号类型可以采用不同的信号格式；接入请求信号的发送频率主要指发送信号的载波频率，如果发送信号在一个频带内有多个候选发送子带的情况，也包含子带的频率指示信息，发送频率对应的频率资源信息；发送时间指的是接入请求信号的发送时间窗口信息，具体对应某一个时刻或一个时间段。
在本申请实施例中，以全球导航卫星系统(GNSS)时间为基准，确定帧或时隙边界，终端和网络设备都以一个相同的时间点定义信号帧的起始时间，以保证终端发送接入请求信号的时间窗口和网络侧是同步的。由于卫星和地面终端相距较远，上行定时的偏差可以通过上行定时预补偿技术实现和网络侧设备的时间同步；和/或，通过所述终端和网络侧设备的位置信息，以及星历信息进行多普勒频率估计和频率补偿。
在本申请实施例中，所述通过上行波束向网络侧设备发送上行接入请求，包括以下任意一种方式：
方式1：如果所述终端有发送数据的需求，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
方式2：当所述终端在非激活态时，周期性的侦听所述网络侧设备发送的寻呼消息；当检测到有效的所述寻呼消息后，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
方式3：当所述终端在非激活态时，如果所述终端的位置发生变化，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
方式4：当所述终端在非激活态时，基于周期性的位置上报机制，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号。
在本申请实施例中，所述接入请求信号携带所述终端的位置信息和/或波束方向。
在本申请实施例中，所述接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
在本申请实施例中，所述接入请求信号包括以下一项或多项：物理随机接入信道(PRACH)、上行参考信号、上行数据信道。
进一步的，接入请求信号可以携带终端的位置信息，比如接入请求信号可以采用多级发送，第一级携带粗略的位置信息，后续的接入请求信号携带更精确的位置信息，网络侧设备通过多次检测，从而判断出终端的具体位置。
在本申请实施例中，通过业务波束就能完成用户的接入和数据通信，能有效的降低卫星的功耗，并提供用户的通信接入和数据传输服务，突破了卫星系统的功耗受限瓶颈。
在本申请实施例中，用于承载上行接入请求信号的上行波束承担终端请求网络接入的功能，也可以称之为接入波束，而业务波束主要用于终端的接入控制和数据传输功能，可以基于用户位置网络定点进行发送。
参见图2，本申请实施例提供一种卫星通信系统的通信方法，该方法的执行主体可以为网络侧设备，例如星载基站，具体步骤包括：步骤201和步骤202。需要指出的是，网络侧设备也可以是地面基站，即地面卫星通信基站接收处理终端发送经卫星转发的通信信号。
步骤201：通过上行波束接收终端发送的接入请求信号；
步骤202：在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
在本申请实施例中，所述方法还包括：发送上行波束的配置信息，所述配置信息中包括：接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
在本申请实施例中，可以通过以下方式确定终端所在的波束方向或地理区域：
方式1：根据所述接入请求信号中携带的所述终端的位置信息和/或波束方向，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
方式2：根据所述接入请求信号的接收信号的强度，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
方式3：基于不同的波束方向对所述接入请求信号进行轮询检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；
方式4：对所述接入请求信号采用多级波束检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域。
为了检测出终端所在的区域，网络可以多次检测，比如第一次用宽波束检测，第二次采用窄波束检测，逐级判断出终端所在的波束方向或者地理区域。
方式5：对所述接入请求信号采用基带接入波束匹配检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域。
在本申请实施例中，所述接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
在本申请实施例中，通过业务波束就能完成用户的接入和数据通信，能有效的降低卫星的功耗，并提供用户的通信接入和数据传输服务，突破了卫星系统的功耗受限瓶颈。
参见图3，网络包含上行波束和业务波束，上行波束用于终端的上行信号发送，业务波束用于数据通信，也用于发送寻呼信号，进一步包括上行波束和下行波束。终端有数据发送请求时，在上行波束中发送接入请求信号；网络在检测到终端的发送接入请求信号后，调度一个业务波束服务终端，然后执行终端接入过程，进行后续的数据通信服务。
实施例1：终端的工作状态定义，激活态和非激活态：
为了支持终端能利用上行波束发送接入请求信号然后接入到激活状态，需要至少设定两个终端工作状态，称为激活态和非激活态。
激活态：终端在激活态时，和网络进行数据通信，而且保持和网络的同步，通过卫星的业务波束和网络保持通信连接。
非激活态：在非激活态时，终端处于待机状态，仅周期性的监听寻呼消息，或者地理位置有变化时才启动网络接入请求。
参见图4，状态转换：
(1)从激活状态到非激活状态：
终端在激活状态时，主要进行数据传输，如果数据传输完毕时，将会回到非激活态。
(2)从非激活状态到激活状态：
终端在无数据传输时，将处于非激活态，在满足下列3个条件之一时，将回到激活状态：
a)终端接收到寻呼消息。
b)终端的位置发生了移动。
c)终端有上行数据需要发送。
实施例2：接入请求信号的设计。
终端在初始开机和有数据消息发送时，需要首先发送接入请求信号，网络侧在检测到终端的接入请求信号后，并判断出终端的位置，然后调度一个业务波束服务于该用户，完成接入和数据通信过程。
接入请求的类型：接入请求信号用于通知网络有用户需要接入网络，因此，上行PRACH、上行参考信号或者上行数据信道都可以用于上行接入请求指示。
接入请求信号的位置指示：
方式1：对接入请求信号进行分组，通过时、频、码域进行消息区分，使得其携带位置信息
方式2：接入请求信号不携带位置信息，但是网络通过接收波束的消息处理分辨出终端的位置。
当接入请求信号为随机接入信道PRACH时，如果需要指示终端的位置信息，首先需要对位置信息进行标识，比如采用经纬度的绝对指示方法或者采用相对位置指示方法，即终端相对于服务卫星的相对位置信息。然后对PRACH进行编码，不同的时、频、码等信息代表不同的地理位置，建立PRACH的资源和地理位置(地理区域)的一一映射关系，粗略的，也可以建议PRACH资源和波束方向的一一映射关系，参见图5。
进一步的，接入请求信号可以采用多级发送，第一级携带粗略信息，后续的接入请求信号携带更精确的位置信息，网络通过多次检测，从而判断出终端的具体位置信息。
实施例3：接入请求信号的同步。
当终端希望接入网络时，需要首先发送接入请求信号，此时终端与网络没有建立同步，因此需要进行额外的同步操作以保证网络能接收到终端的消息。终端首先基于GNSS的消息进行终端位置的定位，获得终端的位置信息。
时间同步：终端基于星历信息判断出卫星的轨道位置，然后基于卫星的轨道位置和终端的位置计算出终端与卫星的距离，基于距离推导出定时同步偏差信息，终端在发送上行消息时首先进行定时补偿，使得发送消息在卫星基站接收侧或者地面站接收时能和网络保持时间同步。
网络和终端采用以GNSS时间为基准进行帧定时，基于一个绝对时间点，产生系统帧号索引，网络和终端都以该帧号确定帧边界和时隙边界，从而保持帧同步。这里的帧可以指的是一个无线帧，或者包含帧和子帧等多级帧定义。
频率同步：终端基于星历信息判断出卫星的轨道位置，然后计算出终端与卫星的方向夹角，进一步计算出卫星的多普勒偏移值。终端在发送上行消息时首先进行频率补偿，使得发送消息在卫星基站接收侧或者地面站接收时能和网络保持频率同步。
在上行消息发送时，还存在晶振的频率偏差，可以通过提高终端和卫星的晶振稳定度的约束来缩小终端和卫星基站的频率偏差。同时，增大上行发送请求消息的子载波间隔，以对抗上行消息的晶振频率偏差。
晶振误差的解决办法：
(1)以GNSS的频率为基准，调整发送信号的载频；
(2)网络广播卫星基站或者信关站的晶振偏差；
(3)终端基于网络通知终端和网络的晶振偏差历史信息进行发送信号的频率调整。
实施例4：网络对接入请求信号的接收。
网络对上行接入请求的消息的接收，可以采用两种方法。
方法1：网络周期性的接收接入请求信号，并在不同的波束方向进行轮询，当判断出接收消息的强度超过一定的门限值，或者检测处理后的门限值超过一定阈值，网络判断出终端所在的波束，进而判断出终端所在的波束方向和地理区域；
方法2：网络周期性的接收接入请求信号，采用全向波束进行接收，然后再用基带消息进行波束匹配，当判断出接收消息的强度超过一定的门限值，或者检测处理后的门限值超过一定阈值，网络判断出终端所在的波束，进而判断出终端所在的波束方向和地理区域；
方法3：网络周期性的接收接入请求信号，采用上行波束进行接收，当检测出终端发送的接入请求信号所携带的位置信息后，判断终端所处的地理区域或波束方向；
为了检测出终端所在的区域，网络可以多次检测，比如第一次用宽波束检测，第二次采用窄波束检测，逐级判断出终端所在的位置区域。
实施例5：寻呼消息的发送和接收。
终端在非激活态时，如果有其它用户想与该终端通信，可以通过网络发送寻呼消息。由于终端在非激活态时，不侦听网络的广播消息，因此无法保持网络的下行同步，在接收寻呼消息前，需要首先侦听网络的同步和广播消息，进而接收寻呼消息。
寻呼消息的发送和接收步骤：
(1)网络基于用户的位置和网络的呼叫请求，调度一个或多个业务波束，发送同步消息、广播信道和寻呼信道到终端所处的位置。
(2)终端在非激活态时周期性的醒来侦听网络的寻呼消息，如果发现有寻呼消息，则进入到激活态，开始接入网络和通信过程，否则回到非激活态；
(3)为了提高终端的检测成功率，寻呼消息需要发送多次；相对应的，可以多次发送同步消息和广播信道。
为了减少终端醒来的功率消耗和不必要的检测过程，网络在发送寻呼之前可以发送唤醒消息，当终端检测到唤醒消息后，确定有新的寻呼信息，终端则继续侦听寻呼消息，检测到寻呼消息后，进入到RRC建立和连接过程。
实施例6：终端位置移动的报告。
终端处于非激活态时，为了保证网络可以准确的寻呼，终端需要周期性上报位置信息给网络，或者终端的位置超过上次位置的一定距离门限后，终端上报位置信息给网络。
当需要上报位置信息给网络时，终端需要在上行波束发送接入请求信号，当网络检测到终端的发送信号后，调度一个业务波束服务于该用户，然后启动终端接入过程。
由于业务波束的覆盖范围较小，因此寻呼用户的时候网络必须事先获得用户的位置信息。同时，为了减少网络的寻呼资源和终端的耗电，网络在特定的时间窗口寻呼用户，终端也在特定的时刻监控寻呼消息。寻呼周期的配置需要考虑终端响应的时延、网络的开销和终端的耗电等多个因素，而且由于卫星的移动会带来较大的同步问题，终端每次检测网络的寻呼消息时，需要提前进行同步，因此在权衡多种因素后可以设置合理的寻呼周期。
参见图6，本申请实施例提供一种卫星通信系统的通信装置，应用于终端，该装置600包括：
第一发送模块601，用于通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
第一处理模块602，用于通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
在本申请实施例中，装置600还包括：
获取模块，获取上行波束的配置信息，所述配置信息是所述网络侧设备通知的，或者协议约定的；
第二处理模块，用于根据所述配置信息，确定所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。在本申请实施例中，装置600还包括：第三处理模块，用于以全球导航卫星系统时间为基准，确定帧或时隙边界，通过上行定时预补偿实现所述终端和网络侧设备时间同步；
和/或，
通过所述终端和网络侧设备的位置信息，以及星历信息进行多普勒频率估计和频率补偿。
在本申请实施例中，第一发送模块601进一步用于：如果所述终端有发送数据的需求，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；或者，当所述终端在非激活态时，周期性的侦听所述网络侧设备发送的寻呼消息；当检测到有效的所述寻呼消息后，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；或者，当所述终端在非激活态时，如果所述终端的位置发生变化，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；或者，当所述终端在非激活态时，基于周期性的位置上报机制，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号。
在本申请实施例中，所述接入请求信号携带所述终端的位置信息和/或波束方向。
在本申请实施例中，所述接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；和/或，所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
在本申请实施例中，所述接入请求信号包括以下一项或多项：物理随机接入信道、上行参考信号、上行数据信道。
本发明实施例提供的通信装置，可以执行上述图1所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
参见图7，本申请实施例提供一种终端，该终端700包括：第一收发机701和第一处理器702和第一存储器703；
所述第一收发机701在所述第一处理器702的控制下发送和接收数据；
所述第一处理器702读取第一存储器703中的程序执行以下操作：通过上行接入波束向网络侧设备非地面基站发送接入请求信号；通过所述非地面基站网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
本发明实施例提供的终端，可以执行上述图1所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
参见图8，本申请实施例提供一种卫星通信系统的通信装置，应用于网络侧设备，该通信装置800包括：
接收模块801，用于接收终端在上行波束发送的接入请求信号；
第四处理模块802，用于在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
在本申请实施例中，所述通信装置还包括：
第二发送模块，用于发送上行波束的配置信息，所述配置信息中包括所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
在本申请实施例中，所述通信装置还包括：第五处理模块，用于根据所述接入请求信号中携带的所述终端的位置信息和/或波束方向，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；或者，根据所述接入请求信号的接收信号的强度，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；或者，对所述接入请求信号基于不同的波束方向进行轮询检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；或者，对所述接入请求信号采用多级波束检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；或者，对所述接入请求信号采用基带接入波束匹配检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域。
在本申请实施例中，所述网络侧设备接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
参见图9，本发明实施例提供一种网络侧设备，该网络侧设备900包括：第二收发机901和、第二处理器902和第二存储器903；
所述第二收发机901在所述第二处理器902的控制下发送和接收数据；
所述第二处理器902读取第二存储器903中的程序执行以下操作：接收终端在上行波束发送的接入请求信号；在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程。
本发明实施例提供的网络侧设备，可以执行上述图2所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述图1或图2所示方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
结合本发明公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于核心网接口设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、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。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种卫星通信系统的通信方法，应用于终端，其特征在于，包括：
在未从网络侧设备接收到广播信号和/或同步信号的情况下，通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率；
通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取上行波束的配置信息，所述配置信息是所述网络侧设备通知的，或者协议约定的；
根据所述配置信息，确定所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以全球导航卫星系统时间为基准，确定帧或时隙边界，通过上行定时预补偿实现所述终端和所述网络侧设备时间同步；
和/或，
通过所述终端和网络侧设备的位置信息，以及星历信息进行多普勒频率估计和频率补偿。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号，包括：
如果所述终端有发送数据的需求，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，周期性的侦听所述网络侧设备发送的寻呼消息；
当检测到有效的所述寻呼消息后，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，如果所述终端的位置发生变化，则通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号；
或者，
当所述终端在非激活态时，基于周期性的位置上报机制，通过所述上行波束向所述网络侧设备发送接入请求信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入请求信号携带所述终端的位置信息和/或波束方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接入请求信号包括以下一项或多项：物理随机接入信道、上行参考信号、上行数据信道。
8.一种接入方法，应用于网络侧设备，其特征在于，包括：
在未向终端发送广播信号和/或同步信号的情况下，接收终端在上行波束发送的接入请求信号；
在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程；
其中，所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
发送上行波束的配置信息，所述配置信息中包括所述接入请求信号的信号格式、发送频率和/或发送时间。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述接入请求信号中携带的所述终端的位置信息和/或波束方向，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
或者，
根据所述接入请求信号的接收信号的强度，确定所述终端所在的波束方向或地理区域；
或者，
基于不同的波束方向对所述接入请求信号进行轮询检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；
或者，
对所述接入请求信号采用多级波束检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域；
或者，
对所述接入请求信号采用基带接入波束匹配检测，确定所述终端所在的波束方向或者地理区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述网络侧设备接入请求信号的时域资源或时域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的频域资源或频域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系；
和/或，
所述接入请求信号的码域资源或码域资源集合与所述终端的位置信息和/或波束方向具有映射关系。
12.一种卫星通信系统的通信装置，应用于终端，其特征在于，包括：
第一发送模块，用于在未从网络侧设备接收到广播信号和/或同步信号的情况下，通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；
第一处理模块，用于所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率；
第一处理模块，用于通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
13.一种终端，其特征在于，包括：第一处理器，第一收发机和第一存储器；
第一收发机，用于在第一处理器的控制下接收和发送数据；
所述第一处理器，用于读取所述第一存储器中的程序并执行以下操作：在未从网络侧设备接收到广播信号和/或同步信号的情况下，通过上行波束向网络侧设备发送接入请求信号；所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率；通过所述网络侧设备在检测到所述接入请求信号后调度的业务波束，进行接入和数据通信过程。
14.一种卫星通信系统的通信装置，应用于网络侧设备，其特征在于，包括：
接收模块，用于在未向终端发送广播信号和/或同步信号的情况下，接收终端在上行波束发送的接入请求信号；
第四处理模块，用于在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程；
其中，所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率。
15.一种网络侧设备，其特征在于，包括：第二处理器，第二收发机和第二存储器；
第二收发机，用于在第二处理器的控制下接收和发送数据；
所述第二处理器，用于读取所述第二存储器中的程序并执行以下操作：在未向终端发送广播信号和/或同步信号的情况下，接收终端在上行波束发送的接入请求信号；在检测到所述接入请求信号的情况下，调度业务波束与所述终端进行接入和数据通信过程；其中，所述终端在发送接入请求信号时，基于卫星位置信息、GNSS时间和预定的帧配置，自主确定时间和频率补偿值，调整发送所述接入请求信号的定时和频率。
16.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现包括如权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
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