CN115441930A

CN115441930A - 一种通信终端及其通信方法

Info

Publication number: CN115441930A
Application number: CN202211031698.4A
Authority: CN
Inventors: 汤凯
Original assignee: Hubei Xingji Shidai Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Xingji Shidai Technology Co Ltd
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2022-12-06
Also published as: WO2024040868A1

Abstract

本发明涉及一种通信终端及其通信方法。该终端至少包括：第一天线阵列，用于发射第一波束并且通过实时调整所述第一波束的指向来跟踪第一卫星；以及第二天线阵列，用于发射第二波束并且通过实时调整所述第二波束的指向来跟踪第二卫星，其中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别设置在所述终端的不同侧面且呈正交排列。根据本发明，能够解决手机无法与卫星直接保持通信的问题，而且能够解决手机与卫星连接后通信速率较低的问题。

Description

一种通信终端及其通信方法

技术领域

本发明涉及卫星移动通信技术，具体地涉及一种与卫星进行通信的通信终端以及通信方法。

背景技术

现有技术中，手机与低轨通信卫星还不能直接建立通讯连接。而且，由于手机尺寸较小，比起大规模雷达相控阵来说，天线无法做到高增益，天线增益估算约为12.8dBi左右，据此推算，在单个低轨卫星波束为 10 个用户服务的一般情况下，下载速率约为 100Kbps。比起现有技术下，采用单独大面积相控阵天线组成的卫星通信地面接收端，实际下载速率可达150Mpbs，差距很大。

然而，采用含有大面积相控阵天线的卫星通信地面接收端的这种卫星通信接入方式，对手机用户的限制过大，无法在远离专有地面接收终端的地方使用卫星通信服务，造成了通信资源的浪费和用户使用的不便。

发明内容

本公开的实施例旨在提供一种可以同时连接两个或两个以上卫星的通信终端及其通信方法。

本公开的实施例的通信终端至少包括：

第一天线阵列，用于发射第一波束并且通过实时调整所述第一波束的指向来跟踪第一卫星；以及

第二天线阵列，用于发射第二波束并且通过实时调整所述第二波束的指向来跟踪第二卫星。

可选地，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别设置在所述终端的不同侧面且呈正交排列。

可选地，所述第一天线阵列与所述第一卫星之间通过建立第一通信链路进行数据通信，所述第二天线阵列与所述第二卫星之间通过建立第二通信链路进行数据通信。

可选地，所述第一通信链路和所述第二通信链路之间采用MP-TCP技术进行协作。

可选地，所述第一通信链路和所述第二通信链路之间相互隔离。

可选地，所述通信终端包括多个第一应用和多个第二应用，所述第一通信链路用于在所述终端和所述第一卫星之间传输多个所述第一应用的第一数据，所述第二通信链路用于在所述终端和所述第二卫星之间传输多个所述第二应用的第二数据。

可选地，当所述第一数据链路或者所述第二数据链路切换成禁止的状态时，所述第一天线阵列或者所述第二天线阵列通过调整波束的指向来跟踪第三卫星并且建立与所述第三卫星之间的第三通信链路。

本公开实施例的通信方法，在通信终端上实现该通信方法，包括以下步骤：

所述通信终端的第一天线阵列发射第一波束，调整所述第一波束的指向来跟踪第一卫星，以在所述第一天线阵列和所述第一卫星之间建立第一通信链路；以及

所述通信终端的第二天线阵列发射第二波束，调整所述第二波束的指向来跟踪第二卫星，以在所述第二天线阵列和所述第二卫星之间建立第二通信链路。

可选地，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别设置在所述终端的不同侧面并且呈正交排列。

可选地，所述通信终端包括多个第一应用和多个第二应用，所述第一通信链路用于在所述通信终端和所述第一卫星之间传输多个所述第一应用的第一数据，所述第二通信链路用于在所述通信终端和所述第二卫星之间传输多个所述第二应用的第二数据。

可选地，进一步包括以下步骤：

当所述第一数据链路或者所述第二数据链路切换成禁止的状态时，所述第一天线阵列或者所述第二天线阵列调整波束的指向以跟踪第三卫星并且建立与所述第三卫星之间的第三通信链路。

本公开实施例的计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的通信方法。

本公开实施例的计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器配置成存储计算计算指令，所述处理器配置成在运行所述计算机指令时执行所述通信方法。

附图说明

图1是表示根据本公开的实施例的与卫星进行通信的手机终端的结构示意图。

图2是表示根据本公开的实施例的手机终端与卫星进行通信的示意图。

图3是表示根据本公开的实施例的手机终端通过第一通信链路和第二通信链路与卫星A和B进行通信的通信数据时序图。

图4是表示根据本公开的实施例的与卫星进行通信的通信方法的流程示意图。

图5是表示根据本公开的实施例的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到，相同的原理可等效地应用于所有类型的通信终端及其通信方法并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。

而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

诸如“具备”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元（模块）和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元（模块）和步骤的情形。

在说明本公开的实施例的与卫星进行通信的通信终端及其通信方法之前，先对一些相关的技术用语进行简单说明。

（1）相控阵天线: 通过控制阵列天线中辐射单元的馈电相位来改变方向图形状的天线。

（2）Starlink:一项通过低地轨道卫星网，提供覆盖全球的高速互联网接入服务。

（3）MP-TCP: Multi Path TCP，由互联网工程任务组（IETF）Multi Path TCP工作组研发，其目的是允许传输控制协议（TCP）连接使用多个路径来最大化信道资源使用。

常见的卫星通信系统包括用户设备(user equipment，UE)和网络设备。用户设备也可以被称为终端设备、用户终端、终端、移动台等。网络设备可包括一个或多个卫星或地面站设备，地面站设备也可以被称为核心网设备。卫星可以为低地球轨道(low earthorbit，LEO)卫星(或称为低轨卫星)、非静止轨道(non-geostationary earth orbit，NGEO)卫星等。

本公开实施例中的终端是可以是静止的或者移动的，终端还可以被本领域技术人员称为移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、用户设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持设备、用户代理、移动客户端、客户端或者一些其它适当的术语，终端也可以是手机、个人数字助理（PDA）、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、平板电脑、膝上型计算机、无绳电话或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备或可穿戴设备，虚拟现实(virtualreality，VR)终端设备、增强现实(augmented reality，AR)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self-driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端、5G网络或者未来通信网络中的终端设备等。

地面站设备例如为现有的移动通信架构(如5G网络的3GPP接入架构)的核心网(core network，CN)中的设备或未来移动通信架构中的核心网中的设备。

在以下的实施例中以手机终端作为终端的一个示例进行说明。

如图1所示，本公开的实施例与卫星进行通信的手机终端100至少包括：

第一天线阵列110，用于发射第一波束111并且通过实时调整所述第一波束111的指向来跟踪第一卫星；以及

第二天线阵列120，用于发射第二波束121并且通过实时调整所述第二波束121的指向来跟踪第一卫星。

其中，第一天线阵列110和第二天线阵列120分别设置在手机终端100的不同侧面且呈正交排列。第一天线阵列110和第二天线阵列120设置在在手机终端100的不同侧面且呈正交排列的基础上，可选地，进一步地使得第一天线阵列110和第二天线阵列120尽量设置为远离对方，例如，作为一个示例，第一天线阵列110设置在手机终端100的上侧面的尽量靠左侧而第二天线120设置在手机终端110的右侧面的尽量靠下侧，以使得两者尽可能地远离而防止产生干扰。

如上所述，通过第一天线阵列110和第二天线阵列120设置在手机终端100的不同侧面且呈正交排列，能够最大限度地增加天线隔离程度，避免不同波束之间互相产生干扰，由此能够确保手机终端100在不同使用姿态下的信号连接质量。

而且，在手机终端100设置至少两组天线阵列，通过实时调整天线阵列的波束的指向，以使得跟踪卫星，这里是利用了波束成形技术产生自动跟踪接入卫星的能力，并且，在本公开实施例中，在多波束情况下能够支持同时与多颗卫星连接，即手机终端100可以同时连接不同的卫星，也可以在不同的多个卫星之间进行切换（下文将参照图2描述切换过程）。

当用户使用手机终端100与卫星建立通信连接时，首先进行连接卫星的选择过程，具体地，确定附近所有可用的卫星的信号强度，将它们的信号强度进行排序，确认出信号强度最优的卫星作为首选的服务卫星。图2中，在卫星轨道上示例了存在三颗卫星：卫星A、卫星B以及卫星C，此时，手机终端100根据信号强度选中的卫星为卫星A与卫星B。

其中，手机终端100的第一天线阵列110（图2中未图示）通过发出的第一波束111，与卫星A建立第一通信链路L1，第二天线阵列120（图2中未图示）通过发出的第二波束121，与卫星B建立第二通信链路L2。

作为一个示例，第一通信链路L1和第二通信链路L2之间采用MP-TCP技术进行协作。

作为另一示例，利用不同的手机应用（APP）来隔离第一通信链路L1和第二通信链路L2，例如，不同的手机应用的数据通过不同的通信链路进行收发。这里，对于该另一示例进行具体说明。图3是表示根据本公开的实施例的手机终端通过第一通信链路和第二通信链路与卫星A和B进行通信的通信数据时序图。

如图3所示，手机终端100包括第一应用UE1和第二应用UE2，第一通信链路L1用于通信连接手机终端100与卫星A并且用于收发所述第一应用UE1的第一数据，第二通信链路L2用于通信连接手机终端100与卫星B并且用于收发第二应用UE2的第二数据。另外，图3中的ACK （Acknowledge character）是指确认字符，在数据通信中，是接收站发给发送站的一种传输类控制字符，它表示发来的数据已确认接收无误，在TCP/IP协议中，如果接收方成功的接收到数据，那么会由接收方回复给发送方ACK。

可见，在图3的情况下，能够利用不同的应用来隔离第一通信链路L1和第二通信链路L2，这样在多波束情况下能够支持手机终端100同时与多颗卫星连接，并且能够防止相互间产生干扰。

另一方面，当手机终端100与第一卫星A和第二卫星B进行数据通信时，如果第一卫星A或者第二卫星B在连接时切换至禁止状态，比如卫星主动声明暂停服务，或者用户终端检测出误码率较高（信号质量大于3s或者5s，达到低质量阈值），此时手机终端100与第一卫星A和第二卫星B进行连接的第一链路L1或者第二链路L2将重新进行连接卫星的选择过程，第一天线阵列110或第二天线阵列120调整其波束指向于可用的第三卫星C，并建立新的通信连接即第三链路L3。

因此，如上所述，当已经建立通信连接的某个通信链路不可用或信号质量差时，手机终端100可以自适应调整天线阵列的波束使得指向其它可用的卫星，并建立新的通信连接，由此能够为手机终端100同时连接不同卫星或在不同卫星之间切换时的无缝通信做保障。

如图4所示，本公开的实施例的与卫星进行通信的通信方法包括以下步骤：

步骤S100：所述终端的第一天线阵列发射第一波束，调整所述第一波束的指向来跟踪第一卫星，以在所述第一天线阵列和所述第一卫星之间建立第一通信链路；

步骤S200：所述终端的第二天线阵列发射第二波束，调整所述第二波束的指向来跟踪第二卫星，以在所述第二天线阵列和所述第二卫星之间建立第二通信链路；以及

步骤S300：在当所述第一数据通信或者所述第二数据通信切换成禁止状态时，所述第一天线阵列或者所述第二天线阵列调整波束的指向以跟踪第三卫星并且建立与所述第三卫星之间的第三通信链路。

这里，在本公开实施例中只要具备步骤S100和步骤S200就已经能够实现本发明的与卫星进行通信的通信方法。而步骤S300是优选步骤，其设置的目的在于，为了在第一数据通信或者第二数据通信切换成禁止状态的情况下能够与第三卫星进行通信连接。

其中，所述第一通信链路和所述第二通信链路之间采用MP-TCP技术进行网络协作。

其中，所述第一通信链路和所述第二通信链路之间相互隔离。

其中，所述终端包括第一应用和第二应用，通过所述第一通信链路收发所述第一应用的第一数据，通过所述第二通信链路收发所述第二应用的第二数据。

如上所述，本公开的实施例的与卫星进行通信的终端及其通信方法，通过在终端上设置多个天线阵列（至少两个天线阵列）并且通过实时调整天线阵列的波束的指向，以跟踪卫星，通过波束成形技术产生自动跟踪接入卫星的能力，且在多波束情况下能够支持同时与多颗卫星连接，而且能够为终端同时连接不同卫星或在不同卫星之间切换时的无缝通信做保障。

因此，本公开的实施例的与卫星进行通信的终端及其通信方法能够解决手机无法与卫星直接保持通信，且能够解决连接后通信速率较低的问题。

图5是表示根据本公开的实施例的计算机设备的结构框图。

如图5所示，本公开的实施例还提供了一种计算机设备200，包括存储器210和处理器220，其中，存储器210配置成存储计算指令，处理器220配置成在运行所述计算机指令时执行上述任意一项实施例提供的与卫星进行通信的通信方法。

存储器210可以是各种由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器，电可擦除可编程只读存储器，可擦除可编程只读存储器，可编程只读存储器，只读存储器，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

处理器220可以是中央处理单元或者现场可编程逻辑阵列或者单片机或者数字信号处理器或者专用集成电路等具有数据处理能力和/或程序执行能力的逻辑运算器件。一个或多个处理器可以被配置为以并行计算的处理器组同时执行上述通信方法，或者被配置为以部分处理器执行上述通信方法中的部分步骤，部分处理器执行上述通信方法中的其它部分步骤等。

计算机指令包括了一个或多个由对应于处理器的指令集架构定义的处理器操作，这些计算机指令可以被一个或多个计算机程序在逻辑上包含和表示。

该计算机设备200还可以连接各种输入设备(例如用户界面、键盘等)、各种输出设备(例如扬声器等)、以及显示屏等实现计算机设备与其它产品或用户的交互，本文在此不再赘述。

以上例子主要说明了本发明的通信终端及其通信方法。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1. 一种通信终端，其特征在于，至少包括：

2.如权利要求1所述的通信终端，其特征在于，

所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别设置在所述通信终端的不同侧面且呈正交排列。

3.如权利要求2所述的通信终端，其特征在于，

所述第一天线阵列与所述第一卫星之间通过建立第一通信链路进行数据通信，

所述第二天线阵列与所述第二卫星之间通过建立第二通信链路进行数据通信。

4.如权利要求2所述的通信终端，其特征在于，

所述第一通信链路和所述第二通信链路之间采用MP-TCP技术进行协作。

5.如权利要求2所述的通信终端，其特征在于，

所述第一通信链路和所述第二通信链路之间相互隔离。

6.如权利要求5所述的通信终端，其特征在于，

所述通信终端包括多个第一应用和多个第二应用，

所述第一通信链路用于在所述通信终端和所述第一卫星之间传输多个所述第一应用的第一数据，

所述第二通信链路用于在所述通信终端和所述第二卫星之间传输多个所述第二应用的第二数据。

7.如权利要求3所述的通信终端，其特征在于，

当所述第一数据链路或者所述第二数据链路切换成禁止的状态时，所述第一天线阵列或者所述第二天线阵列通过调整波束的指向来跟踪第三卫星并且建立与所述第三卫星之间的第三通信链路。

8. 一种通信方法，在通信终端上实现该通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，

所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别设置在所述通信终端的不同侧面并且呈正交排列。

10.如权利要求9所述的通信方法，其特征在于，

11.如权利要求9所述的通信方法，其特征在于，

所述第一通信链路和所述第二通信链路之间相互隔离。

12.如权利要求11所述的通信方法，其特征在于，

所述通信终端包括多个第一应用和多个第二应用，

13.如权利要求9所述的通信方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

14.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8~13任意一项所述的通信方法。

15.一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器配置成存储计算计算指令，其特征在于，所述处理器配置成在运行所述计算机指令时执行如权利要求8~13任意一项所述的通信方法。