CN115276775B - 卫星通信系统中的数据传输方法及装置 - Google Patents

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CN115276775B CN202210942229.1A CN202210942229A CN115276775B CN 115276775 B CN115276775 B CN 115276775B CN 202210942229 A CN202210942229 A CN 202210942229A CN 115276775 B CN115276775 B CN 115276775B
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Abstract

本公开实施例公开了一种卫星通信系统中的数据传输方法及装置，所述方法包括：在卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。该技术方案能够将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低。

Description

卫星通信系统中的数据传输方法及装置
技术领域
本公开涉及卫星通信技术领域，具体涉及卫星通信系统中的数据传输方法及装置。
背景技术
低轨卫星在与地面终端进行数据传输时，由于低轨卫星与地面终端之间的距离较远，数据传输时的时延就会较大，现有的解决该时延问题的数据传输方法如图1所示，包括：在当前帧即帧#n，基站下行向用户设备下发一个下行调度信令11，用户设备下行接收到该下行调度信令11的时刻为该用户设备的当前帧，然后会以该用户设备的当前帧之后的第4帧的起始时刻之前提前定时提前量即2倍传输时延的时刻在物理上行共享数据信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）发送上行数据12，这样该上行数据12就可以在基站的帧#n+4的起始时刻到达该基站，与基站的帧#n+4帧对齐。这是由于在基站的帧#n至帧#n+3内，用户设备拥有足够的时间来准备上行数据并在帧#n+4之前以等于2倍传输时延的提前量发送上行数据12。但是这种方法只适用于传输时延较小（即2倍传输时延小于0.67ms）的通信系统中，而在低轨卫星的卫星通信系统中，低轨卫星与地面终端之间的单向传输时延最小可达到1.6ms。如果要按照上述方法需要让地面终端在第n+4帧之前3.2ms的时间点时发送该上行数据，但是在此时间点处，由于传输时延，地面终端尚未接收到基站在第n帧下发的下行调度信令，因此是无法实现的。
当然，可以设置在n+7帧之前3.2ms时发送上行数据，此时可以实现上述的传输方法，但是，低轨卫星本身由于不可缩短的飞行时间已经造成了严重的传输延迟，如果再增加额外的流程时延会导致即时类应用的体验得不到满足。因此，如何将卫星通信系统中的传输时延压缩到最低，是本领域技术人员需要持续解决和优化的问题。
发明内容
本公开实施例提供一种卫星通信系统中数据传输方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
第一方面，本公开实施例中提供了一种卫星通信系统中数据传输方法，应用于卫星，包括：
在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
进一步地，所述方法还包括：
按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
；
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，为所述控制信令的时间长度，所述/>为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述/>为所述地面终端接收到所述控制信令后准备上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述/>表示向上取整。
进一步地，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述方法还包括：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为，其中，/>，所述/>为预设的正整数，所述/>小于等于/>最小时的k值。
进一步地，所述方法还包括：
按照以下公式计算定时提前量TA：
。
进一步地，在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，包括：在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
进一步地，在当前帧向地面终端发送控制信令，包括：在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端分别指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，所述两个信令包括在介质访问控制MAC层的下行调度信令和在物理层的信令，在所述MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在所述物理层的信令中指示所述定时提前量。
进一步地，所述方法还包括：在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端。
进一步地，所述方法还包括：向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；在发送所述控制信令后，触发所述终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
第二方面，本发明实施例中提供了一种卫星通信系统中数据传输方法，应用于地面终端，包括：
在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
进一步地，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数k，所述在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送所述上行数据；
或者，
所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数时，所述在所述地面终端中所述对齐帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送所述上行数据，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送所述上行数据；所述/>为预设的正整数。
进一步地，所述在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，包括：在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
进一步地，所述在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，包括：在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
进一步地，所述方法还包括：接收所述卫星下发的物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量。
进一步地，所述方法还包括：接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
第三方面，本发明实施例中提供了一种卫星通信系统中数据传输装置，应用于卫星，包括：
第一发送模块，被配置为在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
第一接收模块，被配置为在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
进一步地，所述装置还包括:
第一计算模块，被配置为按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
；
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，为所述控制信令的时间长度，所述/>为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述/>为所述地面终端接收到所述控制信令后准备上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述/>表示向上取整。
进一步地，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述装置还包括第一确定模块，所述第一确定模块被配置为：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为，其中，/>，所述/>为预设的正整数，所述/>小于等于/>最小时的k值。
进一步地，所述装置还包括：
第二计算模块，被配置为按照以下公式计算定时提前量TA：
。
进一步地，所述第一发送模块还被配置为：在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
进一步地，所述第一发送模块还被配置为：在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端分别指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，所述两个信令包括在介质访问控制MAC层的下行调度信令和在物理层的信令，在所述MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在所述物理层的信令中指示所述定时提前量。
进一步地，所述装置还包括：第二发送模块，被配置为在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端。
进一步地，所述装置还包括：第三发送模块，被配置为向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；第一计时模块，被配置为在发送所述控制信令后，触发所述终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；第二计时模块，在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；第二确定模块，被配置为若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
第四方面，本发明实施例中提供了一种卫星通信系统中数据传输装置，应用于地面终端，包括：
第二接收模块，被配置为在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
第四发送模块，被配置为在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
进一步地，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数k，所述第四发送模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据；
或者，
所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数时，所述第四发送模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据；所述/>为预设的正整数。
进一步地，所述第二接收模块还被配置为：在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
进一步地，所述第二接收模块还被配置为：在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
进一步地，所述装置还包括：第三接收模块，被配置为接收所述卫星下发的物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量；第五发送模块，被配置为基于所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量提前发送上行数据。
进一步地，所述装置还包括：第四接收模块，被配置为接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；第三计时模块，被配置为在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；第四计时模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；失同步模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
在一个可能的设计中，上述装置的结构中包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条支持上述装置执行上述对应方法的计算机指令，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的计算机指令。上述装置还可以包括通信接口，用于上述装置与其他设备或通信网络通信。
第五方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任一方面所述的方法。
第六方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储上述任一装置所用的计算机指令，该计算机指令被处理器执行时用于实现上述任一方面所述的方法。
第七方面，本公开实施例提供了一种计算机程序产品，其包含计算机指令，该计算机指令被处理器执行时用于实现上述任一方面所述的方法。
本公开实施例提供的卫星可以在当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送所述上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻需要提前的时间；这样，地面终端接收到该控制信令后相对于该地面终端的对齐帧的起始时刻提前该定时提前量发送该上行数据，该卫星就可以在该卫星的对齐帧内接收到该上行数据，由于该对齐帧是该卫星中当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所以该上行数据就可以在与该卫星的数据帧对齐的情况下最快地到达卫星，将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1为现有的解决时延问题的数据传输方法对应的系统上下行帧的示意图；
图2A为根据本公开一实施方式的低轨卫星星座的示意图；
图2B示出单个低轨卫星对地面终端提供无线通信服务的场景示意图；
图2C为在卫星通信中使用现有数据传输方法时对应的系统上下行帧示意图；
图2D为在卫星通信中使用现有另一数据传输方法时对应的系统上下行帧示意图；
图3示出根据本公开一实施方式的应用于卫星的数据传输方法的流程图；
图4示出根据本公开一实施方式的帧同步流程示意图；
图5示出根据本公开一实施方式的控制信令占用时域资源与图4不同的帧同步流程示意图；
图6示出根据本公开一实施方式的单向传输时延随时间变化的曲线示意图；
图7示出根据本公开一实施方式的计时器的使用方法流程示意图；
图8示出根据本公开一实施方式的定时提前量与对齐帧的参数的发送方式与图7不同的计时器的使用方法流程示意图；
图9示出根据本公开一实施方式的应用于地面终端的随机接入方法的流程图；
图10示出根据本公开一实施方式的数据传输方法的整体流程图；
图11示出根据本公开一实施方式的应用于卫星的数据传输装置的结构框图；
图12示出根据本公开一实施方式的应用于地面终端的数据传输装置的结构框图
图13是适于用来实现根据本公开一实施方式的数据传输方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
首先，在具体介绍本公开实施例的技术方案之前，先对本公开实施例基于的技术背景进行介绍。图2A示出根据本公开一实施方式的低轨卫星星座的示意图，如图2A所示，该星座2由多个轨道21组成，每个轨道21上运行着多个低轨卫星22（也可称为卫星），轨道21在北极点和南极点附近交汇。每个低轨卫星22通过通信链路向一个地面区域提供无线接入服务，其中单个低轨卫星22相对地面保持移动，因此其通信链路覆盖的地面区域随时间改变而改变。图2B示出根据本公开一实施方式的单个低轨卫星对地面终端提供无线通信服务的场景示意图，如图2B所示，地面终端23（包括信关站）和低轨卫星22间通过通信链路24进行双向通信，该信关站接入该低轨卫星后可以提供低轨卫星的遥测控服务，对低轨卫星的星载计算机进行通信和控制，实现温度管理、姿态调整、定位等低轨卫星运行的服务，用户直接使用的地面终端接入该低轨卫星后，就可以接入网络，与网络中的其他设备通信。其中，由于低轨卫星与地面终端之间的传输距离比传统地面蜂窝系统中基站与终端之间的传输距离要大得多。这个长传输距离带来一系列的问题，其中一个问题是传输延迟的增加。在不考虑处理时延的情况下可以按照以下公式计算得到双向传输延迟：
；
其中，d为轨道高度，θ为低轨卫星相对地面终端的仰角，c为真空光速。示例的，在d=500km，θ=30度时，可以计算得到双向传输延迟为6.6ms。
综上，卫星通信系统中的传输时延情况要远比地面蜂窝系统中的情况严峻得多，假设将背景技术中所述的现有的解决该时延问题的数据传输方法应用在卫星通信系统中，如图2C所示，卫星下行在当前帧即帧#n向地面终端下发一个下行调度信令25，卫星想要在帧#n+4接收到地面终端发送的上行数据26，地面终端需要在接收到该下行调度信令25的当前帧之后的第4帧提前2倍的传输时延即提前6.6ms发送该上行数据26，但是如图2C所示，此时地面终端还没有接收到该下行调度信令25，无法发送该上行数据26，故背景技术中所述的现有的解决该时延问题的数据传输方法无法应用在卫星通信系统中。即使如图2D所示，卫星下行在当前帧即帧#n向地面终端下发一个下行调度信令25，地面终端下行接收到该下行调度信令25后即刻向该卫星发送上行数据26，卫星接收到该上行数据26的数据帧无法与卫星的帧对齐，多个地面终端上行发送的各上行数据后就会重叠互相干扰。当然这里可以设置一个较大的调度时延，设置卫星在第n+7帧接收该上行数据，同时设置对应的定时提前量来保证卫星可以在该n+7帧接收到该上行数据，实现上行同步传输。但是，由于卫星本身不可缩短的飞行时间已经造成了严重的传输延迟，如果再增加额外的流程时延会导致即时类应用的体验得不到满足。因此，如何将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低，是本领域技术人员需要持续解决和优化的问题。
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种卫星通信系统中的数据传输方法，卫星在当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧；所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；这样，地面终端接收到该控制信令后相对于该地面终端中对齐帧的起始时刻提前该定时提前量发送该上行数据，该卫星就可以在该对齐帧内接收到该上行数据，由于该对齐帧是该卫星中当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所以该上行数据就可以在与该卫星的数据帧对齐的情况下最快地到达卫星，将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低。
下面通过具体实施例详细介绍本公开实施例的细节。
卫星侧实施例
图3示出根据本公开一实施方式的应用于卫星的数据传输方法的流程图。如图3所示，该数据传输方法包括以下步骤：
在步骤S301中，在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
在步骤S302中，在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
在该实施例中，该卫星为星座构建的卫星通信系统中的任意一个低轨卫星，示例的，该星座可以是图2A所示的星座2，当然，该星座也可以是其他类型的星座，在此不做限制，该地面终端包括任何能够接收卫星信号的地面设备，未必是用户直接使用的设备，还可以是信关站等设备。
在该实施例中，卫星通信系统中，不同地面终端的上行数据到达卫星时要时间对齐，以保证各地面终端之间上行数据的同步性，从而有助于消除各地面终端之间的干扰。各地面终端的上行数据的时间对齐是通过卫星向各地面终端发送定时提前量来实现的，定时提前量的主要目的就是为了消除各地面终端之间不同的传输时延。由于地面终端与卫星之间的距离不同，传输时延也不同，故卫星可以为每个地面终端配置不同的定时提前量。
在该实施例中，为了将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低，使该卫星可以最快接收到各地面终端的上行数据，卫星可以根据地面终端与卫星之间的传输时延来推算得到该控制信令到达该地面终端后，该地面终端即刻发送该上行数据给卫星，会在该当前帧之后的多个数据帧中距离该当前帧最近的哪个数据帧之前达到卫星，推算得到的最近的数据帧就是卫星的对齐帧，这样确定出该卫星的对齐帧后，就可以通过计算相对于所述地面终端中对齐帧的起始时刻需要提前的时间，该定时提前量会使该地面终端在该相对于所述地面终端中对齐帧的起始时刻需要提前的时间发送该上行数据时，该上行数据可以在该卫星的对齐帧的起始时刻到达该卫星。卫星将用于指示所述卫星的对齐帧和定时提前量的控制指令发送给地面终端。
在该实施例中，该卫星可以在该卫星的当前帧将指示该卫星的对齐帧和定时提前量的控制信令中发送给地面终端，在经过单向传输时延后，该地面终端可以在该地面终端的当前帧接收到该控制信令，该卫星的当前帧与该地面终端的当前帧由于传输时延的存在对应的时间并不相同。该地面终端在接收到该控制信令后，可以在该地面终端的对齐帧的起始时刻之前提前该定时提前量发送该上行数据，该地面终端中各数据帧的时间是相对与所述地面终端接收当前帧的时间来确定的，即该地面终端的对齐帧的起始时刻和该卫星的对齐帧的起始时刻并不相同，该上行数据经过相应的传输时延后就会在该卫星的对齐帧的起始时刻到达该卫星，与该卫星的对齐帧对齐，该卫星就可以在该卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
示例的，图4示出根据本公开一实施方式的帧同步流程示意图。如图4所示，该卫星在当前帧即帧#n发送控制信令D1给地面终端，经过单向传输时延Tp后，该地面终端可以在该地面终端的第n帧接收该控制信令D1，该控制信令D1中指示的对齐帧为第n+4帧时，该地面终端以接收到该卫星的帧#n的时刻为该地面终端的第n帧的起始时刻，从该地面终端中的第n帧开始计时，得到第n帧之后的第4帧的起始时刻即为该地面终端的对齐帧即第n+4帧的起始时刻，即该地面终端中各数据帧的时间是相对与所述地面终端接收当前帧的时间来确定的。地面终端从该地面终端的第n+4帧的起始时刻之前提前定时提前量TA发送该上行数据U1，经过单向传输时延Tp后，该上行数据U1就可以在该卫星的帧#n+4的起始时刻到达该卫星，该卫星就可以在该卫星的帧#n+4接收该上行数据。
本实施例中，地面终端接收到该控制信令后可以相对于该地面终端的对齐帧的起始时刻提前该定时提前量发送该上行数据，这样该卫星就可以在卫星的对齐帧内接收到该上行数据，由于该卫星的对齐帧是卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所以该上行数据就可以在与该卫星的对齐帧对齐的情况下最快地到达卫星，将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法还可包括以下步骤：
按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
；
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，为所述控制信令的时间长度，所述/>为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述/>为所述地面终端接收到所述控制信令后准备上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述/>表示向上取整。
该可选的实现方式中，该卫星的对齐帧可以根据该地面终端与卫星之间的传输时延来确定，卫星在当前帧向该地面终端发送该控制信令后，经过卫星与地面终端之间的单向传输时延达到该地面终端，地面终端经过/>时长接收该控制信令后，需要/>的时长准备该上行数据，然后向该卫星发送该上行数据，需要经过单向传输时延/>才能到达该卫星，故可以看出即使该地面终端接收到该控制信令后即刻发送该上行数据也需要在该当前帧之后的/>时长即/>个帧才能到达该卫星，为了保证该上行数据在与该卫星的数据帧对齐的情况下最快地到达卫星，可以对上述的帧的个数进行向上取整操作，得到k，将该当前帧之后的第k帧确定为卫星的对齐帧。
示例的，假设该卫星通信系统中的帧长为1ms，，则该地面终端接收到该控制信令后即刻发送该上行数据也需要在该当前帧之后的第4.3个帧才能到达该卫星，此时为了与卫星的上行帧对齐，该上行数据需要最少延迟0.7ms发送，可以在当前帧之后的第5个帧到达该卫星，与该当前帧之后的第5个帧对齐，当然，如果延迟1.7ms发送，可以在当前帧之后的第6个帧到达该卫星，与该当前帧之后的第6个帧对齐，但是这样的话卫星与终端之间的通信时延就会增加一个帧长的时间，为了将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低，可以按照上述k的计算公式，计算得到/>得到当前帧之后的能够，最快接收到所述上行数据的数据帧为当前帧之后的第5帧。
在该可选的实现方式中，在一种情况下，如图4所示，该控制信令D1对应的物理下行控制信道（Physical Downlink Control Channel，PDCCH）可以只占用了一个帧前的少数的符号，此时；或者，在另一种情况下，如图5所示，该控制信令D1对应的PDCCH占据整个数据帧的特定频带，此时/>=TTI。卫星可以从卫星通信系统的系统配置信息处获取该，在该卫星可以根据该控制信令的精确时长来计算k值，如此可以得到准确的k值。
在该可选的实现方式中，该双向传输时延可以通过随机接入过程中对随机接入导频的到达时间进行测量得到、也可以通过上行跟踪或探测信号的测量得到。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述方法还可包括以下步骤：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为，其中，/>，所述/>为预设的正整数，所述/>小于等于/>最小时的k值。
在该可选实现方式中，该用于指示对齐帧的参数可以为k，假设该卫星在第n帧发送控制信令给地面终端，将用于指示对齐帧的参数k告知该地面终端，则该地面终端经过单向传输时延后可以接收第n帧中的控制信令，地面终端以接收到该第n帧的时间为地面终端中的第n帧，以该地面终端中的第n帧的时间为参考，得到该地面终端中的第n帧之后的第k帧的起始时刻，该地面终端可以在该地面终端中的第n帧之后的第k帧的起始时刻之前提前该定时提前量处发送上行数据，在该时刻发送该上行数据，该上行数据就会在该卫星的第n+k帧的起始时刻到达该卫星，卫星就可以在该卫星的第n+k帧接收该地面终端的上行数据。
在该可选实现方式中，卫星在星座的圆形轨道上运动，对一个地面终端而言，意味着两者的距离会由远及近，再由近及远。图6示出根据本公开一实施方式的单向传输时延随时间变化的曲线示意图，该卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp在该卫星为地面终端提供服务的时间段内会呈现如图6所示的曲线，其中Tpmin为最小时延，Tpmax为最大时延。其中Tpmin发生在该卫星运行至与地面终端的相对仰角最大处的时刻，假设一个卫星的轨道高度为500km，最大仰角不会超过90度，则Tpmin不会小于1.6ms。如果轨道相对地面终端最大仰角为60度，则Tpmin不会小于1.86ms。这意味着无论该卫星处在哪个位置，k值都存在一个最小值。因此，还可以将该用于指示对齐帧的参数设置为，/>。其中/>小于等于/>最小时的k值且为正整数。该/>可以预先存储在地面终端和卫星处，示例的，该/>可以是该卫星设置后，通过上层信令指示给该地面终端的。由于k、/>均为正整数，因此指示/>所需要的比特数要小于k，故使用/>作为指示该对齐帧的参数，可以进一步压缩控制信令的资源开销。该地面终端在第n帧接收到该用于指示该对齐帧的参数/>后，可以在该地面终端中的第n帧之后的第/>帧的起始时刻之前提前该定时提前量处发送上行数据，这样，该上行数据就会在该卫星的第n+k帧的起始时刻到达该卫星，卫星就可以在该卫星的第n+k帧接收该地面终端的上行数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法还可包括以下步骤：
按照以下公式计算定时提前量TA：
。
在该可选实现方式中，该定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻需要提前的时间。该卫星在当前帧发送控制信令给地面终端，将参数k或告知该地面终端，则经过单向传输时延后该地面终端可以接收第n帧中的控制信令，地面终端以接收到该第n帧的时间为地面终端中的第n帧，从该地面终端中的第n帧开始计时，得到该地面终端中的第n帧之后的第k或第/>帧的起始时刻，该地面终端可以在该地面终端中的第n帧之后的第k或第/>帧的起始时刻之前提前该定时提前量TA处发送上行数据，这样，该卫星就可以在该卫星的第n+k帧接收该地面终端的上行数据。该定时提前量的计算公式可以如上所示。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法中的步骤S301，即在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令的步骤，还可包括以下步骤：
在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
在该可选的实现方式中，该控制信令为一个下行调度信令，卫星可以在同一个下行调度信令中指示该卫星的对齐帧和所述定时提前量，由地面终端据此计算上行数据的发送时间，并在该发送时间提前发送该上行数据，使得卫星能够在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
在该可选的实现方式中，地面终端接收到一个下行调度信令后，可以按照该下行调度信令指示的卫星的对齐帧和定时提前量发送之后的上行数据，随着卫星的移动，该卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp会发生变化，k值也会在某一时刻发生跳变，例如从k增加到k+1，此时用于指示卫星的对齐帧的参数k或也会发生变化，而此时意味着根据该k值和单向传输时延Tp确定的定时提前量也同步发生改变，因此在这种情况下，可以选择使用同一个下行调度信令同时更新卫星的对齐帧和定时提前量，效率较高。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法中的步骤S301，即在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令的步骤，还可包括以下步骤：
在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，在介质访问控制MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在物理层的信令中指示所述定时提前量。
在该可选的实现方式中，该控制信令包括一个介质访问控制（Media AccessControl，MAC）层的下行调度信令和一个物理层的信令，可以通过MAC层的下行调度信令指示卫星的对齐帧，如在该MAC层的下行调度信令中携带该用于指示卫星的对齐帧的参数k或该定时提前量可以在物理层的信令中发送。这样，在Tp的变化并不导致k值发生改变，而只使该定时提前量发生变化的情况下，为了减少资源浪费，只需要更新定时提前量即可，由于物理层的信令的下发频率较高，故可以使用物理层的信令来仅为地面终端指示定时提前量的更新，效率较高。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法还可包括以下步骤：
在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的控制信令中发送给所述地面终端。
在该可选的实现方式中，在卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp的变化并不导致k值发生改变，而只使该定时提前量发生变化的情况下，当该定时提前量的变化量（包括增加量或减少量）超过预设阈值时，只需要让地面终端更新该定时提前量，此时，为了减少资源浪费，可以只将变化后的定时提前量携带在所述物理层的控制信令中发送给所述地面终端，效率较高。或者，为了减少物理层的控制信令的资源开销，可以将定时提前量的变化量携带在所述物理层的控制信令中发送给所述地面终端，地面终端根据变化前的定时提前量和该定时提前量的变化量，得到当前的定时提前量，然后基于之前指示的卫星的对齐帧和当前的定时提前量来发送上行数据。当然，若单向传输时延Tp的变化导致用于指示卫星的对齐帧的参数和定时提前量均发生改变，则需要通过两个信令向地面终端指示当前的对齐帧和定时提前量。
在该可选的实现方式中，该预设阈值可以是一个经验值，要保证在该预设阈值内不更新该定时提前量不会对该卫星通信系统的接收性能会造成较大影响。
这里需要说明的是，卫星沿着星座中的轨道运行，与地面终端之间的相对距离在不断变化，两者之间的单向传输时延Tp也会发生变化，相应的，当该Tp变化一定程度后，也会导致卫星的对齐帧发生变化，同时定时提前量必然也会变化，此时卫星需要向地面终端指示变化后的卫星的对齐帧和定时提前量（可以用一个信令指示也可以用两个信令指示），以便该地面终端能够继续进行上行同步传输。
在本实施例的一个可选实现方式中，上述方法还可包括以下步骤：
向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
在发送所述控制信令后，触发所述终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
在该可选的实现方式中，该指示信令可以是高层信令，该高层信令包括MAC层和物理层之上的应用层等高层的信令。
在该可选的实现方式中，卫星沿着星座中的轨道运行时，卫星与地面终端之间的距离会发生变化，这就会导致两者之间的传输时延也会发生改变，在该卫星为该地面终端提供服务期间，该用于指示卫星的对齐帧的参数会发生变化，每次的用于指示卫星的对齐帧的参数只会在一段时间内保持不变，即在该用于指示卫星的对齐帧的参数保持不变的时间段内用于指示卫星的对齐帧的参数才是有效的，故卫星会通过指示信令向地面终端指示一个计时器，该计时器的时长就是该用于指示卫星的对齐帧的参数的有效时长。不同的用于指示卫星的对齐帧的参数可以对应同一个时长的计时器，也可以对应不同时长的计时器，可以根据该不同的用于指示卫星的对齐帧的参数的有效时长确定，由于该卫星的运行轨道是固定的，故可以预先设置不同的用于指示卫星的对齐帧的参数对应的计时器，由该指示信令指示给地面终端。
在该可选的实现方式中，卫星向地面终端下发一个控制信令后，就可以启动该控制信令中用于指示卫星的对齐帧的参数对应的第一计时器，在所述第一计时器计时结束之前，需要下发新的控制信令，卫星可以在第一计时器计时结束之前的下行帧中下发新的控制信令，卫星在下发了新的控制信令后可以启动所述新的控制指令中的用于指示卫星的对齐帧的参数对应的第二计时器，重新开始计时。若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则会使终端进入失同步状态，在该失同步状态下，该地面终端无法发送上行数据，卫星也无法通过调度指示该地面终端发送一个上行数据。此时卫星可以重新获取新的控制信令并下发给所述地面终端，让终端按照该新的控制信令重新进入同步状态，开始发送上行数据。
示例的，图7示出根据本公开一实施方式的计时器的使用方法流程示意图。如图7所示，在第1个帧处，卫星在该第一个帧内通过物理层的信令P1携带该定时提前量并通过MAC层的下行调度信令M1携带该用于指示卫星的对齐帧的参数，该卫星在下发了该第1个帧内的信令后，启动计时器1。在计时器1计时结束前，卫星可以发送了多次通过物理层的信令如P2向地面终端发送定时提前量来对微小的传输时延变化进行修正。在计时器1计时结束前，卫星通过物理层的信令P3和MAC层的下行调度信令M2更新了该用于指示卫星的对齐帧的参数和定时提前量，此时卫星可以启动计时器2，在计时器2到期前，虽然该卫星通过物理层的信令P4向地面终端发送定时提前量，但是没有更新了用于指示卫星的对齐帧的参数，即未下发新的控制信令，因此在计时器2到期后，地面终端进入失同步状态，该失同步状态下的地面终端无法发送上行数据。
图7中的定时提前量是通过物理层的信令发送的，这对卫星和地面终端之间的传输时延始终保持变化的情况是较为有利的。图8中，定时提前量与该用于指示对齐帧的参数通过一个MAC层的一个下行调度信令发送，两者可以封装在不同的MAC控制单元（MAC CE）中。如图8所示，在第1个帧处，卫星在该第1个帧内通过一个下行调度信令PD1指示了定时提前量和对齐帧，该卫星在下发了该第1个帧内的信令后，启动计时器1。在计时器1计时结束前，卫星通过一个下行调度信令PD2更新了该用于指示对齐帧的参数和定时提前量，此时卫星可以启动计时器2，在计时器2到期前，虽然该卫星通过一个下行调度信令PD3向地面终端发送定时提前量，但是没有更新了指示对齐帧的参数，即未下发新的控制信令，因此在计时器2到期后，地面终端进入失同步状态，该失同步状态下的地面终端无法发送上行数据。
终端侧实施例
图9示出根据本公开一实施方式的应用于地面终端的随机接入方法的流程图。如图9所示，该随机接入方法应用于终端，可以包括以下步骤：
在步骤S901中，在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
在步骤S902中，在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
在该实施例中，该卫星为星座构建的卫星通信系统中的任意一个低轨卫星，示例的，该星座可以是图2A所示的星座，当然，该星座也可以是其他类型的星座，在此不做限制，该地面终端包括任何能够接收卫星信号的地面设备，未必是用户直接使用的设备，还可以是信关站等设备。
在该实施例中，卫星通信系统中，不同地面终端的上行数据到达卫星时要时间对齐，以保证各地面终端之间上行数据的同步性，从而有助于消除各地面终端之间的干扰。各地面终端的上行数据的时间对齐是通过卫星向各地面终端发送定时提前量来实现的，定时提前量的主要目的就是为了消除各地面终端之间不同的传输时延。由于地面终端与卫星之间的距离不同，传输时延也不同，故卫星可以为每个地面终端配置不同的定时提前量。
在该实施例中，为了将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低，使该卫星可以最快接收到各地面终端的上行数据，卫星可以根据地面终端与卫星之间的传输时延来推算得到该控制信令到达该地面终端后，该地面终端即刻发送该上行数据给卫星，会在该当前帧之后的多个数据帧中距离该当前帧最近的哪个数据帧之前达到卫星，推算得到的最近的数据帧就是卫星的对齐帧，这样确定出该卫星的对齐帧后，就可以通过计算相对于所述地面终端中的对齐帧的起始时刻需要提前的时间，该定时提前量会使该地面终端在该相对于所述地面终端中对齐帧的起始时刻需要提前的时间发送该上行数据时，该上行数据可以在该卫星的对齐帧的起始时刻到达该卫星。卫星可以将用于指示所述卫星的对齐帧和定时提前量的控制指令发送给地面终端。
在该实施例中，该卫星可以在该卫星的当前帧将指示该卫星的对齐帧和定时提前量的控制信令中发送给地面终端，在经过单向传输时延后，该地面终端可以在该地面终端的当前帧接收到该控制信令，该卫星的当前帧与该地面终端的当前帧由于传输时延的存在对应的时间并不相同。该地面终端在接收到该控制信令后，可以在该地面终端的对齐帧的起始时刻之前提前该定时提前量发送该上行数据，该地面终端中各数据帧的时间是相对与所述地面终端接收当前帧的时间来确定的，即该地面终端的对齐帧的起始时刻和该卫星的对齐帧的起始时刻并不相同，该上行数据经过相应的传输时延后就会在该卫星的对齐帧的起始时刻到达该卫星，与该卫星的对齐帧对齐，该卫星就可以在该对齐帧内接收所述上行数据。
示例的，如图4所示，该卫星在当前帧即帧#n发送控制信令D1给地面终端，经过单向传输时延Tp后，该地面终端可以在该地面终端的第n帧接收该控制信令D1，该控制信令D1中指示的对齐帧 为第n+4帧时，该地面终端以接收到该卫星的帧#n的时刻为该地面终端的第n帧的起始时刻，从该地面终端中的第n帧开始计时，得到第n帧之后的第4帧的起始时刻即为该地面终端的对齐帧即第n+4帧的起始时刻，即该地面终端中各数据帧的时间是相对与所述地面终端接收当前帧的时间来确定的。地面终端从该地面终端的第n+4帧的起始时刻之前提前定时提前量TA发送该上行数据U1，经过单向传输时延Tp后，该上行数据U1就可以在该卫星的帧#n+4的起始时刻到达该卫星，该卫星就可以在该卫星的帧#n+4接收该上行数据。
本实施例中，地面终端接收到该控制信令后可以相对于该地面终端的对齐帧的起始时刻提前该定时提前量发送该上行数据，这样该卫星就可以在卫星的对齐帧内接收到该上行数据，由于该卫星的对齐帧是卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所以该上行数据就可以在与该卫星的对齐帧对齐的情况下最快地到达卫星，将卫星通信系统中的通信时延压缩到最低。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数时，所述步骤S902，即在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据的步骤，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据。
在该可选实现方式中，该用于指示卫星的对齐帧的参数可以为k，假设该卫星在第n帧发送控制信令给地面终端，将用于指示卫星的对齐帧的参数k告知该地面终端，则该地面终端经过单向传输时延后可以接收第n帧中的控制信令，地面终端以接收到该第n帧的时间为地面终端中的第n帧，以该地面终端中的第n帧的时间为参考，得到该地面终端中的第n帧之后的第k帧的起始时刻，该地面终端可以在该地面终端中的第n帧之后的第k帧的起始时刻之前提前该定时提前量处发送上行数据，在该时刻发送该上行数据，该上行数据就会在该卫星的第n+k帧的起始时刻到达该卫星，卫星就可以在该卫星的第n+k帧接收该地面终端的上行数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数时，所述步骤S902，即在所述地面终端中对齐帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据的步骤，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据；所述/>为预设的正整数。
在该可选实现方式中，卫星在星座的圆形轨道上运动，对一个地面终端而言，意味着两者的距离会由远及近，再由近及远。该卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp在该卫星为地面终端提供服务的时间段内会呈现如图6所示的曲线，其中Tpmin为最小时延，Tpmax为最大时延。其中Tpmin发生在该卫星运行至与地面终端的相对仰角最大处的时刻，假设一个卫星的轨道高度为500km，最大仰角不会超过90度，则Tpmin不会小于1.6ms。如果轨道相对地面终端最大仰角为60度，则Tpmin不会小于1.86ms。这意味着无论该卫星处在哪个位置，k值都存在一个最小值。因此，还可以将该用于指示卫星的对齐帧的参数设置为，/>。其中/>小于等于/>最小时的k值且为正整数。该/>可以预先存储在地面终端和卫星处，示例的，该/>可以是该卫星设置后，通过上层信令指示给该地面终端的。由于k、/>均为正整数，因此指示/>所需要的比特数要小于k，故使用/>作为指示该卫星的对齐帧的参数，可以进一步压缩控制信令的资源开销。
在该可选实现方式中，该用于指示卫星的对齐帧的参数可以为，假设该卫星在第n帧发送控制信令给地面终端，将用于指示卫星的对齐帧的参数/>告知该地面终端，则该地面终端经过单向传输时延后可以接收第n帧中的控制信令，地面终端以接收到该第n帧的时间为地面终端中的第n帧，从该地面终端的第n帧开始计时，得到该地面终端中的第n帧之后的第k帧的起始时刻，在该地面终端的第n帧之后的第/>帧的起始时刻之前提前上述的定时提前量处，该地面终端发送上行数据，该卫星就可以在该卫星的第n+k帧接收该地面终端的上行数据。/>
在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤S901，即在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令的步骤，包括：
在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
在该可选的实现方式中，卫星可以在同一个下行调度信令中指示该卫星的对齐帧和所述定时提前量，该地面终端就可以接收一个下行调度信令，并从该一个下行调度信令中获取到该卫星的对齐帧的参数和所述定时提前量。
在该可选的实现方式中，随着卫星的移动，该卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp会发生变化，k值也会在某一时刻发生跳变，例如从k增加到k+1，此时卫星的对齐帧的参数k或也会发生变化，而此时意味着根据该k值和单向传输时延Tp确定的定时提前量也同步发生改变，因此在这种情况下，可以选择使用同一个下行调度信令指示更新卫星的对齐帧和定时提前量，效率较高。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤S901，即在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令的步骤，包括：
在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
在该可选的实现方式中，可以通过MAC层的下行调度信令携带该指示卫星的对齐帧的参数k或，该定时提前量可以通过物理层的信令中发送。这样，在Tp的变化并不导致k值发生改变，而只使该定时提前量发生变化的情况下，为了减少资源浪费，只需要更新定时提前量即可，由于物理层的信令的下发频率较高，故可以使用物理层的信令来仅为地面终端指示定时提前量的更新，效率较高。
在本实施例的一个可选实现方式中，上述方法还可包括以下步骤：
接收所述卫星下发的物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量；
基于所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量提前发送上行数据。
在该可选的实现方式中，在卫星与地面终端之间的单向传输时延Tp的变化并不导致用于指示对卫星的对齐帧的参数发生改变，而只使该定时提前量发生变化的情况下，当该定时提前量的变化量（包括增加量或减少量）超过预设阈值时，只需要让地面终端更新该定时提前量，此时，为了减少资源浪费，可以只将变化后的定时提前量携带在所述物理层的控制信令中发送给所述地面终端，效率较高。或者，为了减少物理层的控制信令的资源开销，可以将定时提前量的变化量携带在所述物理层的控制信令中发送给所述地面终端，地面终端可以接收携带有所述定时提前量的变化量的物理层的信令，并根据变化前的定时提前量和该定时提前量的变化量，得到当前的定时提前量。当然，若单向传输时延Tp的变化导致该用于指示卫星的对齐帧的参数和定时提前量均发生改变，则需要通过两个信令向地面终端指示当前的卫星的对齐帧和定时提前量。
在该可选的实现方式中，该预设阈值可以是一个经验值，要保证在该预设阈值内不更新该定时提前量不会对该卫星通信系统的接收性能会造成较大影响。
这里需要说明的是，卫星沿着星座中的轨道运行，与地面终端之间的相对距离在不断变化，两者之间的单向传输时延Tp也会发生变化，相应的，当该Tp变化值一定程度后，也会导致卫星的对齐帧发生变化，则该用于指示卫星的对齐帧的参数发生变化，同时定时提前量必然也会变化，此时卫星需要向地面终端下发控制信令（该控制信令中携带由卫星的对齐帧的参数和定时提前量，可以包括一个信令也可以包括两个信令），以便该地面终端能够继续进行上行同步传输。
在本实施例的一个可选实现方式中，上述方法还可包括以下步骤：
接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
在该可选的实现方式中，该指示信令可以是高层信令，该高层信令包括MAC层和物理层之上的应用层等高层的信令。
在该可选的实现方式中，卫星沿着星座中的轨道运行时，卫星与地面终端之间的距离会发生变化，这就会导致两者之间的传输时延也会发生改变，在该卫星为该地面终端提供服务期间，该用于指示卫星的对齐帧的参数会发生变化，每次的用于指示卫星的对齐帧的参数只会在一段时间内保持不变，即在该用于指示卫星的对齐帧的参数保持不变的时间段内用于指示卫星的对齐帧的参数才是有效的，故卫星会通过指示信令向地面终端指示一个计时器，该计时器的时长就是该用于指示卫星的对齐帧的参数的有效时长。不同的用于指示卫星的对齐帧的参数可以对应同一个时长的计时器，也可以对应不同时长的计时器，可以根据该不同的用于指示卫星的对齐帧的参数的有效时长确定，由于该卫星的运行轨道是固定的，故可以预先设置不同的用于指示卫星的对齐帧的参数对应的计时器，由该指示信令指示给地面终端。
在该可选的实现方式中，卫星向地面终端下发一个控制信令后，就可以启动该控制信令中用于指示卫星的对齐帧的参数对应的第一计时器，在所述第一计时器计时结束之前，需要下发新的控制信令，卫星可以在第一计时器计时结束之前的下行帧中下发新的控制信令，卫星在下发了新的控制信令后可以启动所述新的控制指令中的用于指示卫星的对齐帧的参数对应的第二计时器，重新开始计时。若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则会使终端进入失同步状态，在该失同步状态下，该地面终端无法发送上行数据，卫星也无法通过调度指示该地面终端发送一个上行数据。此时卫星可以重新获取新的控制信令并下发给所述地面终端，让终端按照该新的控制信令重新进入同步状态，开始发送上行数据。
在该可选的实现方式中，地面终端处于失同步状态后，需要获取新的控制信令，得到新的卫星的对齐帧和定时提前量的指示，才能在此进入同步状态，向卫星发送上行数据。
图10示出根据本公开一实施方式的数据传输方法的整体流程图，如图10所示，该方法应用于卫星和地面终端组成的卫星通信系统中，该方法可以包括以下步骤：
在步骤S101中，卫星按照以下算法确定所述卫星的对齐帧，基于k确定用于指示对齐帧的参数。
；
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，为所述控制信令的时间长度，所述/>为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述/>为所述地面终端接收到所述控制信令后准备上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述/>表示向上取整；
在步骤S102中，按照以下公式计算定时提前量TA：
。
在步骤S103中，卫星在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，该地面终端在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令。
其中，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧的参数和所述地面终端发送所述上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述卫星的对齐帧的参数包括用于确定所述卫星的对齐帧的标识的参数；所述定时提前量为相对于所述地面终端中对齐帧的参数对应的数据帧的起始时刻需要提前的时间。
其中，所述卫星的对齐帧的参数在介质访问控制MAC层的下行调度信令中发送，所述定时提前量在物理层的信令中发送。
在步骤S104中，地面终端在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据，该卫星在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
在步骤S105中，在所述卫星的对齐帧的参数未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端，该地面终端接收所述卫星下发的物理层的信令。
在步骤S106中，该地面终端基于所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量提前发送上行数据。
这里需要说明的是，卫星在卫星的当前帧发送所述控制信令后，会启动该控制信令中的卫星的对齐帧的参数对应的第一计时器；在所述第一计时器计时结束之前，会下发新的控制信令，并在下发该新的控制信令后启动所述新的控制指令中的卫星的对齐帧的参数对应的第二计时器；若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则获取所述新的控制信令并下发给所述地面终端。地面终端则在地面终端的当前帧接收所述控制信令后，也会启动该控制信令中的卫星的对齐帧的参数对应的第一计时器，在所述第一计时器计时结束之前，接收到新的控制信令，则启动所述新的控制指令中的卫星的对齐帧的参数对应的第二计时器；若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。这里该第一计时器和第二计时器的时长由卫星设置后通过指示信令指示给地面终端。
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
根据本公开一实施方式的数据传输装置，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。图11示出根据本公开一实施方式的应用于卫星的数据传输装置的结构框图，如图11所示，该数据传输装置包括：
第一发送模块111，被配置为在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧；所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
第一接收模块112，被配置为在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括:
第一计算模块，被配置为按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
；
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，为所述控制信令的时间长度，所述/>为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述/>为所述地面终端接收到所述控制信令后准备上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述/>表示向上取整。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述装置还包括第一确定模块，所述第一确定模块被配置为：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为，其中，/>，所述/>为预设的正整数，所述/>小于等于/>最小时的 k值。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
第二计算模块，被配置为按照以下公式计算定时提前量TA：
。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一发送模块111还被配置为：
在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一发送模块111还被配置为：
在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端分别指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，所述两个信令包括在介质访问控制MAC层的下行调度信令和在物理层的信令，在所述MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在所述物理层的信令中指示所述定时提前量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
第二发送模块，被配置为在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
第三发送模块，被配置为向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
第一计时模块，被配置为在发送所述控制信令后，触发所述终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
第二计时模块，在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
第二确定模块，被配置为若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
本实施例中应用于卫星的数据传输装置与上述应用于卫星的数据传输方法对应一致，具体细节可以参见上述对数据传输方法的描述，在此不再赘述。
根据本公开一实施方式的数据传输装置，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。图12示出根据本公开一实施方式的应用于卫星的数据传输装置的结构框图，如图12所示，该数据传输装置包括：
第二接收模块121，被配置为在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧；所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间；
第四发送模块122，被配置为在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述第四发送模块122还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据；
或者，
所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数时，所述第四发送模块122还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送上行数据；所述/>为预设的正整数。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第二接收模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第二接收模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
第三接收模块，被配置为接收所述卫星下发的物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量；
第五发送模块，被配置为基于所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量提前发送上行数据。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
第四接收模块，被配置为接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
第三计时模块，被配置为在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
第四计时模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
失同步模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
本实施例中应用于地面终端的数据传输装置与上述应用于地面终端的数据传输方法对应一致，具体细节可以参见上述对数据传输方法的描述，在此不再赘述。
图13是适于用来实现根据本公开实施方式的数据传输方法的电子设备的结构示意图。该电子设备可以是地面终端，也可以是卫星。
如图13所示，电子设备1300包括处理单元1301，其可实现为CPU、GPU、FPGA、NPU等处理单元。处理单元1301可以根据存储在只读存储器（ROM）1302中的程序或者从存储部分1308加载到随机访问存储器（RAM）1303中的程序而执行本公开上述任一方法的实施方式中的各种处理。在RAM1303中，还存储有电子设备1300操作所需的各种程序和数据。处理单元1301、ROM1302以及RAM1303通过总线1304彼此相连。输入/输出（I/O）接口1305也连接至总线1304。
以下部件连接至I/O接口1305：包括键盘、鼠标等的输入部分1306；包括诸如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）等以及扬声器等的输出部分1307；包括硬盘等的存储部分1308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1309。通信部分1309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1310也根据需要连接至I/O接口1305。可拆卸介质1311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1308。
特别地，根据本公开的实施方式，上文参考本公开实施方式中的任一方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行本公开实施方式中任一方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分1309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1311被安装。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (31)

1.一种卫星通信系统中的数据传输方法，其特征在于，应用于卫星，包括：
在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间，所述地面终端的对齐帧为与所述卫星的对齐帧相对应的帧；
在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
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:
按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，k为正整数，所述Tc为所述控制信令的时间长度，所述Tp为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述Tu为所述地面终端接收到所述控制信令后准备所述上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述表示向上取整。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述方法还包括：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为所述k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为Δk，其中，Δk＝k-kmin，所述kmin为预设的正整数，所述kmin小于或等于Tp最小时所述k的值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
按照以下公式计算所述定时提前量TA：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，包括：
在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，包括：
在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端分别指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，所述两个信令包括在介质访问控制MAC层的下行调度信令和在物理层的信令，在所述MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在所述物理层的信令中指示所述定时提前量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
在发送所述控制信令后，触发终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
9.一种卫星通信系统中的数据传输方法，其特征在于，应用于地面终端，包括：
在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间，所述地面终端的对齐帧为与所述卫星的对齐帧相对应的帧；
在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，k为正整数；
或者，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数Δk时，所述在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，包括：
在所述地面终端的当前帧之后的第Δk+kmin帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，所述kmin为预设的正整数。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，包括：
在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，包括：
在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述卫星下发的所述物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
15.一种卫星通信系统中的数据传输装置，其特征在于，应用于卫星，包括：
第一发送模块，被配置为在所述卫星的当前帧向地面终端发送控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间，所述地面终端的对齐帧为与所述卫星的对齐帧相对应的帧；
第一接收模块，被配置为在所述卫星的对齐帧内接收所述上行数据。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一计算模块，被配置为按照以下算法确定所述卫星的对齐帧：
其中，所述当前帧之后的第k帧为所述卫星的对齐帧，k为正整数，所述Tc为所述控制信令的时间长度，所述Tp为所述卫星与所述地面终端之间的单向传输时延，所述Tu为所述地面终端接收到所述控制信令后准备所述上行数据的时长，所述TTI为卫星通信系统中的帧长，所述表示向上取整。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述装置还包括第一确定模块，所述第一确定模块被配置为：
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为所述k；
或者，
确定用于指示所述卫星的对齐帧的参数为Δk，其中，Δk＝k-kmin，所述kmin为预设的正整数，所述kmin小于或等于Tp最小时的所述k的值。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二计算模块，被配置为按照以下公式计算所述定时提前量TA：
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一发送模块还被配置为：
在所述卫星的当前帧使用同一个下行调度信令指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，向所述地面终端指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一发送模块还被配置为：
在所述卫星的当前帧使用两个信令向所述地面终端分别指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量，其中，所述两个信令包括在介质访问控制MAC层的下行调度信令和在物理层的信令，在所述MAC层的下行调度信令中指示所述卫星的对齐帧，在所述物理层的信令中指示所述定时提前量。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二发送模块，被配置为在所述卫星的对齐帧未发生变化，所述定时提前量的变化量超过预设阈值后，将所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量携带在所述物理层的信令中发送给所述地面终端。
22.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三发送模块，被配置为向所述地面终端发送指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
第一计时模块，被配置为在发送所述控制信令后，触发终端设备响应所述控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
第二计时模块，在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，发送新的控制信令，以触发所述终端设备响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
第二确定模块，被配置为若所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未发送所述新的控制信令，则确定所述地面终端处于失同步状态。
23.一种卫星通信系统中数据传输装置，其特征在于，应用于地面终端，包括：
第二接收模块，被配置为在所述地面终端的当前帧接收卫星下发的控制信令，所述控制信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述地面终端发送上行数据的定时提前量，所述卫星的对齐帧为所述卫星的当前帧之后的多个数据帧中能够最快接收到所述上行数据的一个数据帧，所述定时提前量为相对于所述地面终端的对齐帧的起始时刻所述地面终端需要提前发送所述上行数据的时间，所述地面终端的对齐帧为与所述卫星的对齐帧相对应的帧；
第四发送模块，被配置为在所述地面终端的对齐帧的起始时刻之前按照所述定时提前量提前发送所述上行数据，以便所述上行数据在到达所述卫星时与所述卫星的对齐帧同步。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数，所述第四发送模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第k帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送所述上行数据，k为正整数；
或者，
所述控制信令中携带有用于指示所述卫星的对齐帧的参数Δk时，所述第四发送模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧之后的第Δk+kmin帧的起始时刻之前按照定时提前量提前发送所述上行数据，所述kmin为预设的正整数。
25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二接收模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧接收一个下行调度信令，所述下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧和所述定时提前量。
26.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二接收模块还被配置为：
在所述地面终端的当前帧接收一个介质访问控制MAC层的下行调度信令和一个物理层的信令，其中，所述MAC层的下行调度信令用于指示所述卫星的对齐帧，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三接收模块，被配置为接收所述卫星下发的物理层的信令，所述物理层的信令用于指示所述定时提前量的变化量或变化后的定时提前量。
28.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第四接收模块，被配置为接收所述卫星下发的指示信令，所述指示信令用于指示所述地面终端对所述卫星的对齐帧对应参数的有效时长进行计时；
第三计时模块，被配置为在接收到所述控制信令时，启动对所述卫星的对齐帧的第一阶段参数的有效时长的计时；
第四计时模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束前，接收到新的控制信令，响应所述新的控制信令启动对所述卫星的对齐帧的第二阶段参数的有效时长的计时；
失同步模块，被配置为若在所述卫星的对齐帧的第一阶段的参数有效时长结束时，未接收到新的控制信令，则所述地面终端进入失同步状态。
29.一种电子设备，其中，所述电子设备包括存储器和一个或多个处理器；其中，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令；当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行如权利要求1至8或9至14中任一项所述的方法。
30.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至8或9至14任一项所述的方法。
31.一种计算机程序产品，其包括计算机程序，其中，所述计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至8或9至14任一项所述的方法。
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