CN115175201A - 一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置，该方法为：通过集群业务和单呼业务共用随机接入信道进行卫星集群业务和单呼业务的统一接入控制；采用集群业务借用点波束广播信道方式，实现集群寻呼消息和信道资源分配信息按波束下发，以及集群业务跨星、跨波束寻呼和组呼迟入；集群业务与单呼话音业务使用一致的物理信道，实现卫星移动通信中集群业务与单呼话音业务无线信道资源的统一调配。该装置包括集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH、点波束广播信道CBCH共用、集群业务与单呼业务统一资源分配三个模块。本发明实现了卫星移动通信集群业务与单呼业务共生及单卡双待，可广泛应用于高、低轨卫星移动通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及卫星移动通信技术领域，特别是一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置。
背景技术
数字集群技术从20世纪90年代中期在全球范围内兴起，是集语音调度、电话互联、数据传输、短消息收发等功能于一体的移动通信技术，可满足不同行业用户的调度通信需求。其主要特点是群组通信，一呼百应，集群信道共享，呼叫快速建立，接续时间非常短。国外集群通信已于21世纪初进入到数字集群时代，目前国际上使用的数字集群通信行业标准有APCO-25、EDACS、TETRA和DIMRS（iDEN）等。
卫星集群通信相对地面集群通信发展相对滞后，并且大多数卫星通信系统在设计之初并未进行集群业务与单呼业务的统一设计。铱星卫星通信系统在发展过程中，为满足集群应用需求，后续增加了集群广播呼叫功能。2015年5月，铱星卫星公司联合剑桥咨询公司推出了铱星PTT（Push To Talk，一键通）集群调度系统，该调度系统使用网页方式进行集群广播信道的配置和管理，采用按地域组呼的集群编组方式，铱星集群集中调度中心为全球使用铱星PTT用户进行集群编组服务。
2019年6月17日，铱星卫星公司联合日本ICOM公司推出声称全球第一款卫星（PTT）手持对讲机ICOM IC-SAT100。铱星集群PTT是在铱星卫星电话业务研发和运营之后添加的集群业务，两个业务相互独立，不能同时使用，单呼电话和集群只能二选一；此外，卫星用户注册位于单呼电话业务域，集群域不能统计和获取用户组成员位置，只能采用区域覆盖的方式，这种方式不能最优利用卫星无线资源。
目前，国内外关于卫星移动通信系统中集群业务与单呼业务共生方法方面的研究成果还比较少。其中，专利CN 109257086 B公开了一种卫星集群终端协议栈实现方法，采用卫星集群终端同时保持两个协议栈方式，分别实现常规单呼呼叫和集群组呼呼叫；专利CN109257087 B公开了一种卫星集群实时话音组呼控制方法，通过在移动终端和集群信关站增补集群协议栈，实现集群实时话音通信控制；专利CN 207266013 U 公开了一种卫星通信和集群通信实现可更换设备，采用可拆装的模块以及天线设计，在用户端直接拆装更换天线和模块，以支持卫星通信或集群通信；专利CN 111130622 A公开了一种基于多卫星链路的新型集群通信系统及其通信方法，基于多卫星链路，通过卫星转发，实现终端与指挥调度中心数据的双向传输和交互。但是以上专利均未涉及卫星移动通信集群业务与单呼业务的共生方法研究。国外铱星集群PTT系统是在铱星卫星电话业务研发和运营之后添加的集群业务，两个业务相互独立，不能同时使用，单呼电话和集群只能二选一，也未从根本上实现单呼业务和集群业务的共生。
综上可知，现有卫星集群通信技术多是关于卫星集群终端协议栈实现、卫星集群实时话音组呼控制、基于多卫星链路的集群通信以及小卫星集群的自适应组网等方面，针对卫星移动通信系统集群业务与单呼业务共生系统总体层面的相关技术研究较少，卫星移动通信系统中集群业务与单呼业务共用公共控制信道以及业务信道统一调配的问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置，解决卫星移动通信系统中集群业务与单呼业务共用公共控制信道以及业务信道统一调配问题，实现卫星移动通信集群业务和单呼业务的单卡双待，提高卫星移动通信系统无线资源的利用率。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，该方法包括：
卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制的步骤；
卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息的步骤；
集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配的步骤。
一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，该装置包括：
集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH模块，用于设置卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制；
点波束广播信道CBCH共用模块，用于设置卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息；
集群业务与单呼业务统一资源分配模块，用于设置集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配。
本发明与现有技术相比，其显著优点为（1）通过集群业务和单呼业务共用随机接入信道，实现了卫星集群业务和单呼业务的统一接入控制；（2）采用集群业务借用点波束广播信道方式，解决了集群寻呼消息和信道资源分配信息按波束下发问题，实现集群业务跨星、跨波束寻呼以及组呼迟入；（3）集群业务与单呼话音业务使用完全一致的物理信道，实现了卫星移动通信系统中集群业务与单呼话音业务无线信道资源的统一调配；（4）实现了卫星移动通信集群业务与单呼业务共生，实现了卫星移动终端集群业务和单呼业务单卡双待，可广泛应用于高轨、低轨卫星移动通信系统。
附图说明
图1是集群业务无线链路建立过程示意图。
图2是集群业务与单呼业务资源申请及分配示意图。
具体实施方式
本发明提供一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，该方法包括：
卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制的步骤；
卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息的步骤；
集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配的步骤。
作为一种具体示例，所述卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制的步骤，具体如下：
（1.1）主叫终端发起集群组呼业务时，通过与系统单呼业务共用的随机接入信道RACH向系统网络侧发起集群业务接入申请，并在无线链路建立请求消息的RRCEstablishment Cause字段中将建立原因置为Trunking Call；
（1.2）系统网络侧根据建立原因Trunking Call为主叫终端分配集群信道，并通过集群接入允许信道TAGCH将集群信道资源分配信息下发，主叫终端收到集群信道配置信息后进行物理层和RLC/MAC层的配置，进入系统网络侧分配的集群信道；
（1.3）主叫终端后续的组呼呼叫信令均通过集群信道进行传输。
作为一种具体示例，所述卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，具体如下：
（2.1）在卫星集群通信中，如果一个卫星集群组的成员终端驻留在多颗卫星覆盖下的多个点波束中，系统在发起集群组呼的时候需要寻呼每个相关的点波束；
（2.2）在集群组的成员终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS应向集群组呼寄存器GCR报告当前驻留波束及加入组号这些信息，集群组呼寄存器GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程；
（2.3）系统网络侧在收到集群组呼请求后，通过集群组呼寄存器GCR获取该组号的属性和成员终端的驻留波束情况，并通过每个波束的集群寻呼信道TPCH将包含集群信道信息的集群寻呼消息广播给所有集群组的成员终端，集群寻呼消息使用集群组号码；在一个集群组呼建立成功后，系统继续向驻留该集群组呼成员终端的波束定期发送集群寻呼消息，使进入集群寻呼信道TPCH的成员终端均能够加入组呼，即实现成员终端的组呼迟后接入功能；
（2.4）网络在集群寻呼信道TPCH上寻呼集群组成员时，使用广播的方式进行集群寻呼，并将所有的成员终端迁移到本次业务的集群信道中，网络在寻呼的报文中同时携带组成员的身份信息、分配的无线信道资源信息以及呼叫控制信息；集群寻呼信道TPCH中的所有终端收到集群寻呼消息后首先根据寻呼消息中的身份信息确认自己是否为组成员，在确认自己的组成员身份后，解析寻呼消息中的无线信道资源信息，进行信道迁移和资源配置。
作为一种具体示例，所述统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息，具体如下：
（2.5）集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH是系统集群业务的公共控制逻辑信道，借用系统未使用的点波束广播信道CBCH的位置，即集群业务共用系统的点波束广播信道CBCH，并且允许系统管理员按需动态配置；集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的突发结构、调制解调以及编解码方式与点波束广播信道CBCH保持一致；
（2.6）点波束广播信道CBCH的配置由系统广播信息中的4比特参数SA_CBCH_CONFIG来指示；4比特参数SA_CBCH_CONFIG中最多只能出现3个1，即点波束广播信道CBCH最多占用3个帧对，以使得集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH至少有一个帧对能够使用；SA_CBCH_CONFIG的值取反即为集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的位置。
作为一种具体示例，所述集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配的步骤，具体如下：
（3.1）集群信道包括集群业务信道DTCH和集群信令信道DACCH，二者均为双向信道，集群信令信道DACCH和集群业务信道DTCH同时分配、使用相同的无线信道资源，集群信令信道DACCH以抢占方式占用集群信道，用于信令信息传输；
（3.2）主叫终端在组呼建立过程中由系统直接分配集群信道，并在所分配集群信道上使用集群信令信道DACCH传输信令，使用集群业务信道DTCH传输话音，主叫终端波束内的其他组成员终端与主叫终端使用同一个集群信道；驻留其他波束的组成员，系统在每个对应波束分配一个集群信道；每个集群信道包括上行和下行一对链路，上行链路将分配给讲话集群终端使用，下行链路分配给所有的收话集群终端共用；从主叫用户第一次讲话完毕并释放讲话权开始，组内的任何一个终端能够采用PTT方式申请集群信道的上行链路讲话权，系统通过集群信道的下行链路将话音下发给其他组成员用户；
（3.3）集群信道与单呼信道使用相同的物理信道，即两者的帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务的无线信道资源统一调配。
本发明还提供一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，该装置包括：
集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH模块，用于设置卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制；
点波束广播信道CBCH共用模块，用于设置卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息；
集群业务与单呼业务统一资源分配模块，用于设置集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配。
作为一种具体示例，所述集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH模块，包括A1子单元、A2子单元、A3子单元，其中：
所述A1子单元用于实现以下处理过程：主叫终端发起集群组呼业务时，通过与系统单呼业务共用的随机接入信道RACH向系统网络侧发起集群业务接入申请，并在无线链路建立请求消息的RRC Establishment Cause字段中将建立原因置为Trunking Call；
所述A2子单元用于实现以下处理过程：集群信道资源分配信息下发子单元，用于实现以下处理过程：系统网络侧根据建立原因Trunking Call为主叫终端分配集群信道，并通过集群接入允许信道TAGCH将集群信道资源分配信息下发，主叫终端收到集群信道配置信息后进行物理层和RLC/MAC层的配置，进入系统网络侧分配的集群信道；
所述A3子单元用于实现以下处理过程：主叫终端后续的组呼呼叫信令均通过集群信道进行传输。
作为一种具体示例，所述点波束广播信道CBCH共用模块包括B1子单元、B2子单元、B3子单元、B4子单元，其中：
所述B1子单元用于实现以下处理过程：在卫星集群通信中，如果一个卫星集群组的成员终端驻留在多颗卫星覆盖下的多个点波束中，系统在发起集群组呼的时候需要寻呼每个相关的点波束；
所述B2子单元用于实现以下处理过程：在集群组的成员终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS应向集群组呼寄存器GCR报告当前驻留波束及加入组号这些信息，集群组呼寄存器GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程；
所述B3子单元用于实现以下处理过程：系统网络侧在收到集群组呼请求后，通过集群组呼寄存器GCR获取该组号的属性和成员终端的驻留波束情况，并通过每个波束的集群寻呼信道TPCH将包含集群信道信息的集群寻呼消息广播给所有集群组的成员终端，集群寻呼消息使用集群组号码；在一个集群组呼建立成功后，系统继续向驻留该集群组呼成员终端的波束定期发送集群寻呼消息，使进入集群寻呼信道TPCH的成员终端均能够加入组呼，即实现成员终端的组呼迟后接入功能；
所述B4子单元用于实现以下处理过程：网络在集群寻呼信道TPCH上寻呼集群组成员时，使用广播的方式进行集群寻呼，并将所有的成员终端迁移到本次业务的集群信道中，网络在寻呼的报文中同时携带组成员的身份信息、分配的无线信道资源信息以及呼叫控制信息；集群寻呼信道TPCH中的所有终端收到集群寻呼消息后首先根据寻呼消息中的身份信息确认自己是否为组成员，在确认自己的组成员身份后，解析寻呼消息中的无线信道资源信息，进行信道迁移和资源配置。
作为一种具体示例，所述点波束广播信道CBCH共用模块还包括B5子单元、B6子单元，其中：
所述B5子单元用于实现以下处理过程：集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH是系统集群业务的公共控制逻辑信道，借用系统未使用的点波束广播信道CBCH的位置，即集群业务共用系统的点波束广播信道CBCH，并且允许系统管理员按需动态配置；集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的突发结构、调制解调以及编解码方式与点波束广播信道CBCH保持一致；
所述B6子单元用于实现以下处理过程：点波束广播信道CBCH的配置由系统广播信息中的4比特参数SA_CBCH_ CONFIG来指示；4比特参数SA_CBCH_CONFIG中最多只能出现3个1，即点波束广播信道CBCH最多占用3个帧对，以使得集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH至少有一个帧对能够使用；SA_CBCH_CONFIG的值取反即为集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的位置。
作为一种具体示例，所述集群业务与单呼业务统一资源分配模块包括C1子单元、C2子单元、C3子单元，其中：
所述C1子单元用于实现以下处理过程：集群信道包括集群业务信道DTCH和集群信令信道DACCH，二者均为双向信道，集群信令信道DACCH和集群业务信道DTCH同时分配、使用相同的无线信道资源，集群信令信道DACCH以抢占方式占用集群信道，用于信令信息传输；
所述C2子单元用于实现以下处理过程：主叫终端在组呼建立过程中由系统直接分配集群信道，并在所分配集群信道上使用集群信令信道DACCH传输信令，使用集群业务信道DTCH传输话音，主叫终端波束内的其他组成员终端与主叫终端使用同一个集群信道；驻留其他波束的组成员，系统在每个对应波束分配一个集群信道；每个集群信道包括上行和下行一对链路，上行链路将分配给讲话集群终端使用，下行链路分配给所有的收话集群终端共用；从主叫用户第一次讲话完毕并释放讲话权开始，组内的任何一个终端能够采用PTT方式申请集群信道的上行链路讲话权，系统通过集群信道的下行链路将话音下发给其他组成员用户；
所述C3子单元用于实现以下处理过程：集群信道与单呼信道使用相同的物理信道，即两者的帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务的无线信道资源统一调配。
本发明卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置，关键技术如下：
①卫星移动通信系统中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，实现卫星集群业务和单呼业务的统一接入控制。
②卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，实现集群业务跨星、跨波束寻呼以及组呼迟入，实现组呼成员所在波束集群信道配置信息的统一下发。
③集群业务与单呼话音业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，实现卫星移动通信中集群业务与单呼话音业务无线信道资源的统一调配。
④通过共用随机接入信道、点波束广播信道实现卫星移动通信集群业务与单呼业务共生，实现卫星移动终端集群业务和单呼业务单卡双待。
⑤在卫星集群终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS向集群组呼寄存器GCR报告其当前驻留波束及加入组号等信息，GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本实施例卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，通过共用随机接入信道RACH，实现了集群业务和单呼业务的统一接入；通过共用点波束广播信道CBCH，实现了系统跨星、跨波束集群组寻呼和集群业务信道资源分配信息下发，提高了系统频谱资源利用率；集群业务信道和单呼话音业务信道采用相同的物理信道帧结构设计，实现了系统无线资源管理RRM对集群业务和单呼业务的统一无线资源分配，有效提升了系统无线资源统筹规划调配能力。
（1）集群业务和单呼业务共用RACH信道
主叫集群终端发起集群组呼业务时，通过与系统单呼业务共用的随机接入信道RACH向系统网络侧发起集群业务接入申请，并在无线链路建立请求消息的“RRCEstablishment Cause”字段中将建立原因置为“Trunking Call”，如表 1所示。
系统网络侧根据建立原因“Trunking Call”为主叫终端分配集群信道，并通过集群接入允许信道TAGCH将集群信道资源分配信息下发，主叫终端收到集群信道配置信息后进行物理层和RLC/MAC层相关配置，从而进入系统网络侧分配的集群信道。主叫终端后续的组呼呼叫信令都通过集群信道进行传输。集群业务无线链路建立过程如图1。
表1 RRC Establishment Cause字段
（2）点波束广播信道CBCH共用
在卫星集群通信中，一个集群组的成员终端可能驻留在多颗星覆盖下的多个点波束中，系统在发起集群组呼的时候必须寻呼每个相关的点波束。
在卫星集群终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS应向集群组呼寄存器GCR报告其当前驻留波束及加入组号等信息，GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程。
系统网络侧在收到集群组呼请求后，通过集群组呼寄存器GCR获取该组号的属性和成员终端的驻留波束情况，并通过每个波束的集群寻呼信道TPCH将包含集群信道信息的集群寻呼消息广播给所有集群组成员终端，集群寻呼消息使用集群组号码。在某个集群组呼建立成功后，系统仍要向驻留其成员终端的波束定期发送集群寻呼消息，以便那些刚刚进入集群寻呼信道TPCH的成员终端能够加入组呼，即实现成员终端的组呼迟入功能。
网络在TPCH信道上寻呼集群组成员时，使用广播的方式进行集群寻呼，并将所有的组成员终端迁移到本次业务的集群信道中，因此网络需要在寻呼的报文中同时携带组成员的身份信息、分配的无线信道资源信息以及呼叫控制信息等。TPCH信道中的所有终端收到集群寻呼消息后首先应该根据寻呼消息中的身份信息确认自己是否为组成员，在确认自己的组成员身份后，应解析寻呼消息中的无线信道资源信息，以便进行信道迁移和资源配置。
集群TAGCH和TPCH是系统集群业务的公共控制逻辑信道，借用系统未使用的点波束广播信道CBCH的位置，即集群业务共用系统的CBCH信道，并且允许系统管理员按需动态配置。集群TAGCH和TPCH逻辑信道的突发结构、调制解调以及编解码方式与CBCH逻辑信道保持一致。
点波束广播信道CBCH的配置由系统广播信息中的4比特参数SA_CBCH_ CONFIG来指示。为与集群TAGCH和TPCH共用，4比特参数SA_CBCH_ CONFIG中最多只能出现3个“1”，即CBCH最多占用3个帧对，以保证集群TAGCH和TPCH至少有一个帧对可以使用。SA_CBCH_CONFIG的值取反即为集群TAGCH和TPCH的位置。
假设SA_CBCH_CONFIG参数的bit0为最低有效位比特，则当SA_CBCH_ CONFIG的第[(FN div 2) mod 4]比特为1时，其所对应的FN为CBCH的帧对位置，具体见表2。
表 2 集群TAGCH和TPCH占用CBCH的帧位置
（3）集群业务与单呼业务统一资源分配
集群信道包括集群业务信道DTCH和集群信令信道DACCH，均为双向信道，DACCH和DTCH同时分配、使用相同的无线信道资源，DACCH以抢占方式占用集群信道，主要用于信令信息传输。
主叫集群终端在组呼建立过程中由系统直接分配集群信道，并在该信道上使用信令通道DACCH传输信令，使用话音通道DTCH传输话音，主叫终端波束内的其他组成员终端与主叫终端使用同一个集群信道。驻留其他波束的组成员，系统在每个对应波束分配一个集群信道。每个集群信道包括上行和下行一对链路，上行链路将分配给讲话集群终端使用，下行链路分配给所有的收话集群终端共用。从主叫用户第一次讲话完毕并释放讲话权开始，组内的任何一个终端可采用PTT方式申请集群信道的上行链路讲话权，系统通过集群信道的下行链路将话音下发给其他组成员用户。
集群信道与单呼话音信道使用相同的物理信道，即两者的帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致，集群业务与单呼业务无线信道资源申请及统一分配如图2所示。此设计减少了系统物理信道类型，有效降低了系统网络侧和终端侧设计复杂度；便于系统面向集群业务和单呼业务进行统一的资源调配，提升系统无线资源管理效率。
综上所述，本发明卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法及装置，解决了卫星移动通信系统中集群业务和单呼业务统一接入控制问题；减少了每波束公共控制信道配置数量，显著提高了系统资源利用率；解决了卫星移动通信系统中集群业务和单呼业务信道资源统一调配问题；实现了卫星移动通信系统中集群业务与单呼业务共生；实现了卫星终端集群业务和单呼业务单卡双待，可广泛应用于高轨、低轨卫星移动通信系统。
Claims (10)
1.一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，其特征在于，该方法包括：
卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制的步骤；
卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息的步骤；
集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配的步骤。
2.根据权利要求1所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，其特征在于，所述卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制的步骤，具体如下：
（1.1）主叫终端发起集群组呼业务时，通过与系统单呼业务共用的随机接入信道RACH向系统网络侧发起集群业务接入申请，并在无线链路建立请求消息的RRC EstablishmentCause字段中将建立原因置为Trunking Call；
（1.2）系统网络侧根据建立原因Trunking Call为主叫终端分配集群信道，并通过集群接入允许信道TAGCH将集群信道资源分配信息下发，主叫终端收到集群信道配置信息后进行物理层和RLC/MAC层的配置，进入系统网络侧分配的集群信道；
（1.3）主叫终端后续的组呼呼叫信令均通过集群信道进行传输。
3.根据权利要求2所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，其特征在于，所述卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，具体如下：
（2.1）在卫星集群通信中，如果一个卫星集群组的成员终端驻留在多颗卫星覆盖下的多个点波束中，系统在发起集群组呼的时候需要寻呼每个相关的点波束；
（2.2）在集群组的成员终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS应向集群组呼寄存器GCR报告当前驻留波束及加入组号这些信息，集群组呼寄存器GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程；
（2.3）系统网络侧在收到集群组呼请求后，通过集群组呼寄存器GCR获取该组号的属性和成员终端的驻留波束情况，并通过每个波束的集群寻呼信道TPCH将包含集群信道信息的集群寻呼消息广播给所有集群组的成员终端，集群寻呼消息使用集群组号码；在一个集群组呼建立成功后，系统继续向驻留该集群组呼成员终端的波束定期发送集群寻呼消息，使进入集群寻呼信道TPCH的成员终端均能够加入组呼，即实现成员终端的组呼迟后接入功能；
（2.4）网络在集群寻呼信道TPCH上寻呼集群组成员时，使用广播的方式进行集群寻呼，并将所有的成员终端迁移到本次业务的集群信道中，网络在寻呼的报文中同时携带组成员的身份信息、分配的无线信道资源信息以及呼叫控制信息；集群寻呼信道TPCH中的所有终端收到集群寻呼消息后首先根据寻呼消息中的身份信息确认自己是否为组成员，在确认自己的组成员身份后，解析寻呼消息中的无线信道资源信息，进行信道迁移和资源配置。
4.根据权利要求3所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，其特征在于，所述统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息，具体如下：
（2.5）集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH是系统集群业务的公共控制逻辑信道，借用系统未使用的点波束广播信道CBCH的位置，即集群业务共用系统的点波束广播信道CBCH，并且允许系统管理员按需动态配置；集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的突发结构、调制解调以及编解码方式与点波束广播信道CBCH保持一致；
（2.6）点波束广播信道CBCH的配置由系统广播信息中的4比特参数SA_CBCH_ CONFIG来指示；4比特参数SA_CBCH_CONFIG中最多只能出现3个1，即点波束广播信道CBCH最多占用3个帧对，以使得集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH至少有一个帧对能够使用；SA_CBCH_CONFIG的值取反即为集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的位置。
5.根据权利要求1所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生方法，其特征在于，所述集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配的步骤，具体如下：
（3.1）集群信道包括集群业务信道DTCH和集群信令信道DACCH，二者均为双向信道，集群信令信道DACCH和集群业务信道DTCH同时分配、使用相同的无线信道资源，集群信令信道DACCH以抢占方式占用集群信道，用于信令信息传输；
（3.2）主叫终端在组呼建立过程中由系统直接分配集群信道，并在所分配集群信道上使用集群信令信道DACCH传输信令，使用集群业务信道DTCH传输话音，主叫终端波束内的其他组成员终端与主叫终端使用同一个集群信道；驻留其他波束的组成员，系统在每个对应波束分配一个集群信道；每个集群信道包括上行和下行一对链路，上行链路将分配给讲话集群终端使用，下行链路分配给所有的收话集群终端共用；从主叫用户第一次讲话完毕并释放讲话权开始，组内的任何一个终端能够采用PTT方式申请集群信道的上行链路讲话权，系统通过集群信道的下行链路将话音下发给其他组成员用户；
（3.3）集群信道与单呼信道使用相同的物理信道，即两者的帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务的无线信道资源统一调配。
6.一种卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，其特征在于，该装置包括：
集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH模块，用于设置卫星移动通信中集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH，进行卫星集群业务和单呼业务统一接入控制；
点波束广播信道CBCH共用模块，用于设置卫星移动通信中集群业务借用点波束广播信道CBCH，通过点波束广播方式下发集群业务寻呼消息和集群信道资源分配信息，完成集群业务跨星寻呼、跨波束寻呼以及组呼迟后接入，并且统一下发组呼成员所在波束集群信道配置信息；
集群业务与单呼业务统一资源分配模块，用于设置集群业务与单呼业务使用帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致的物理信道，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务无线信道资源统一调配。
7.根据权利要求6所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，其特征在于，所述集群业务和单呼业务共用随机接入信道RACH模块，包括A1子单元、A2子单元、A3子单元，其中：
所述A1子单元用于实现以下处理过程：主叫终端发起集群组呼业务时，通过与系统单呼业务共用的随机接入信道RACH向系统网络侧发起集群业务接入申请，并在无线链路建立请求消息的RRC Establishment Cause字段中将建立原因置为Trunking Call；
所述A2子单元用于实现以下处理过程：集群信道资源分配信息下发子单元，用于实现以下处理过程：系统网络侧根据建立原因Trunking Call为主叫终端分配集群信道，并通过集群接入允许信道TAGCH将集群信道资源分配信息下发，主叫终端收到集群信道配置信息后进行物理层和RLC/MAC层的配置，进入系统网络侧分配的集群信道；
所述A3子单元用于实现以下处理过程：主叫终端后续的组呼呼叫信令均通过集群信道进行传输。
8.根据权利要求7所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，其特征在于，所述点波束广播信道CBCH共用模块包括B1子单元、B2子单元、B3子单元、B4子单元，其中：
所述B1子单元用于实现以下处理过程：在卫星集群通信中，如果一个卫星集群组的成员终端驻留在多颗卫星覆盖下的多个点波束中，系统在发起集群组呼的时候需要寻呼每个相关的点波束；
所述B2子单元用于实现以下处理过程：在集群组的成员终端入网登记注册、去附着、漫游时，归属用户服务器HSS应向集群组呼寄存器GCR报告当前驻留波束及加入组号这些信息，集群组呼寄存器GCR在集群组号数据库中记录每个波束中所驻留的成员终端数量，用于组呼呼叫中的寻呼过程；
所述B3子单元用于实现以下处理过程：系统网络侧在收到集群组呼请求后，通过集群组呼寄存器GCR获取该组号的属性和成员终端的驻留波束情况，并通过每个波束的集群寻呼信道TPCH将包含集群信道信息的集群寻呼消息广播给所有集群组的成员终端，集群寻呼消息使用集群组号码；在一个集群组呼建立成功后，系统继续向驻留该集群组呼成员终端的波束定期发送集群寻呼消息，使进入集群寻呼信道TPCH的成员终端均能够加入组呼，即实现成员终端的组呼迟后接入功能；
所述B4子单元用于实现以下处理过程：网络在集群寻呼信道TPCH上寻呼集群组成员时，使用广播的方式进行集群寻呼，并将所有的成员终端迁移到本次业务的集群信道中，网络在寻呼的报文中同时携带组成员的身份信息、分配的无线信道资源信息以及呼叫控制信息；集群寻呼信道TPCH中的所有终端收到集群寻呼消息后首先根据寻呼消息中的身份信息确认自己是否为组成员，在确认自己的组成员身份后，解析寻呼消息中的无线信道资源信息，进行信道迁移和资源配置。
9.根据权利要求8所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，其特征在于，所述点波束广播信道CBCH共用模块还包括B5子单元、B6子单元，其中：
所述B5子单元用于实现以下处理过程：集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH是系统集群业务的公共控制逻辑信道，借用系统未使用的点波束广播信道CBCH的位置，即集群业务共用系统的点波束广播信道CBCH，并且允许系统管理员按需动态配置；集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的突发结构、调制解调以及编解码方式与点波束广播信道CBCH保持一致；
所述B6子单元用于实现以下处理过程：点波束广播信道CBCH的配置由系统广播信息中的4比特参数SA_CBCH_ CONFIG来指示；4比特参数SA_CBCH_CONFIG中最多只能出现3个1，即点波束广播信道CBCH最多占用3个帧对，以使得集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH至少有一个帧对能够使用；SA_CBCH_CONFIG的值取反即为集群接入允许信道TAGCH和集群寻呼信道TPCH的位置。
10.根据权利要求9所述的卫星移动通信集群业务与单呼业务共生装置，其特征在于，所述集群业务与单呼业务统一资源分配模块包括C1子单元、C2子单元、C3子单元，其中：
所述C1子单元用于实现以下处理过程：集群信道包括集群业务信道DTCH和集群信令信道DACCH，二者均为双向信道，集群信令信道DACCH和集群业务信道DTCH同时分配、使用相同的无线信道资源，集群信令信道DACCH以抢占方式占用集群信道，用于信令信息传输；
所述C2子单元用于实现以下处理过程：主叫终端在组呼建立过程中由系统直接分配集群信道，并在所分配集群信道上使用集群信令信道DACCH传输信令，使用集群业务信道DTCH传输话音，主叫终端波束内的其他组成员终端与主叫终端使用同一个集群信道；驻留其他波束的组成员，系统在每个对应波束分配一个集群信道；每个集群信道包括上行和下行一对链路，上行链路将分配给讲话集群终端使用，下行链路分配给所有的收话集群终端共用；从主叫用户第一次讲话完毕并释放讲话权开始，组内的任何一个终端能够采用PTT方式申请集群信道的上行链路讲话权，系统通过集群信道的下行链路将话音下发给其他组成员用户；
所述C3子单元用于实现以下处理过程：集群信道与单呼信道使用相同的物理信道，即两者的帧结构、调制解调以及编解码方式完全一致，在卫星移动通信中进行集群业务与单呼业务的无线信道资源统一调配。
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