CN116209063A - 广播波束扫描的方法和通信装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种广播波束扫描的方法和通信装置。卫星根据卫星覆盖区域内波位的人口密度将卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，K个波位组分别与卫星的K个广播波束一一对应，K为大于1的整数，其中，第一波位组包含的波位的个数与第一波位组内的人口密度成反比，第一波位组为K个波位组中的任一波位组，第一波位组包含至少一个波位；卫星使用与第一波位组对应的第一广播波束依次对第一波位组内的波位进行波束扫描。该方法中广播波束的扫描区域可以基于卫星覆盖区域内人口密度进行自适应调整，保证人口密度高的区域可以快速接入。

Description

广播波束扫描的方法和通信装置
技术领域
本申请实施例涉及卫星网络，更具体地，涉及一种广播波束扫描的方法和通信装置。
背景技术
卫星通信等非地面通信网络(non-terrestrial networks，NTN)具有全球覆盖、远距离传输、组网灵活、部署方便和不受地理条件限制等显著优点，已经被广泛应用于海上通信、定位导航、抗险救灾、科学实验、视频广播和对地观测等多个领域。
目前的新无线(new radio，NR)的波束扫描方案，并不适用于NTN系统。在NR系统中，由于每个波束覆盖的角度有限，通过多个波束扫描来覆盖整个小区的服务范围，波束扫描是指在不同时刻，采用不同方向的波束发送同步信号块(synchronization signal andPBCH block，SSB)，完成一次波束扫描所需要的SSB组成了一个SSB突发集，SSB突发集中每个SSB在不同时刻向不同的方向发送，从而达到覆盖小区的目的。而在NTN系统中，广播波束的覆盖是基于波位进行的，即广播波束需要周期性地轮询扫描覆盖区内的所有波位，下发广播消息，由于卫星覆盖面积大，覆盖区域内存在较多波位，星上载荷能力有限，通常广播波束的数目远小于波位数目，因此广播波束需要轮询每个波位，进行时分的覆盖，这样可能导致人口密度大的区域无法快速接入卫星。
发明内容
本申请实施例提供一种广播波束扫描的方法和通信装置，广播波束的扫描区域可以基于卫星覆盖区域内人口密度进行自适应调整，保证人口密度高的区域可以快速接入。
第一方面，提供了一种广播波束扫描的方法，该方法可以由卫星执行，或者，也可以由卫星的组成部件(例如芯片或者电路)执行，对此不作限定，为了便于描述，下面以由卫星执行为例进行说明。
该方法可以包括：卫星根据卫星覆盖区域内波位的人口密度将卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，K个波位组分别与卫星的K个广播波束一一对应，K为大于1的整数，其中，第一波位组包含的波位的个数与第一波位组覆盖区域内的人口密度成反比，第一波位组为K个波位组中的任一波位组，第一波位组包含至少一个波位；卫星使用与第一波位组对应的第一广播波束依次对第一波位组内的波位进行波束扫描。
上述方案中，卫星的广播波束覆盖区域可以基于卫星覆盖区域内人口密度进行自适应调整，保证人口密度高的区域可以快速接入。可以理解，对于人口密度大的波位组(即该波位组对应的广播波束的扫描区域)的波位数相对较少，其对应的广播波束的扫描周期短，接入时延相对较小，对于人口密度小的波位组的波位数相对较多，其对应的广播波束扫描周期长，接入时延相对较大。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，卫星维护的广播波束扫描周期的个数大于或等于1且小于或等于K，其中，第一广播波束的扫描周期为m*t，m为第一波位组包含的波位的个数，t为第一广播波束扫描一个波位所需的时间，t大于0。
上述技术方案中，由于一个卫星具有多个广播波束，每个广播波束对应的波位组中包含的波位的个数可能不同，因此每个广播波束的扫描周期也可能不同，因此卫星可以维护一个或多个广播波束周期。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：卫星根据卫星覆盖区域内的人口密度和/或K个广播波束对应的波位接入成功率重新规划K个广播波束与卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，卫星根据卫星覆盖区域内的人口密度重新规划K个广播波束与卫星的所有波位的映射关系，包括：当第一波位组的覆盖区域内的人口密度在t1时刻与t0时刻的变化比例大于或等于第一阈值，卫星重新规划K个广播波束与卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系，其中，t1大于t0。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一广播波束的同步信号块SSB突发集周期大于或等于第一广播波束的扫描周期。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一广播波束的SSB突发集周期为协议预定义的。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：卫星使用第一广播波束在第一波位发送第一广播信号，第一广播信号包括第一同步信号块SSB和第一SSB对应的CORESET#0和物理下行共享信道PDSCH，第一波位为第一波位组中的任一波位。
上述技术方案中，每个波束的用户，在接收SSB之后，不用等待下一个扫描周期，就可以接着接收CORESET#0和PDSCH上承载的SIB1，获得SIB1中关于接入的信息后，以便通过上行波束发送前导码(preamble)，完成后续的接入流程，这样可以降低接入时延。另外，在一个波位发送完SSB，CORESET#0和PDSCH上承载的SIB1后，再切换下一个波位，由于在一个波位的照亮时间是ms级别，卫星的波束切换单元可以有充足的时间在射频完成波束指向的确定，移相器相位的计算，移相器相位的传输，并在天线的移相器上生效，也即波束切换时间不需要ns级别，利于硬件实现。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当卫星、第一卫星和第一波位的中心点位置形成一条直线时，其中，卫星为非地球同步轨道NGSO卫星，第一卫星为地球静止轨道GEO卫星，第一波位为第一波位组中的任一波位，该方法还包括：卫星根据第一广播波束的同步信号块SSB扫描图样扫描第一波位组中的第二波位，第二波位与第一波位为不同的波位；或，在扫描所述第一波位的时间段内，卫星关闭第一广播波束；或，卫星向第一波位的终端设备发送第一指示信息，第一指示信息包括第一时间，第一时间用于指示终端设备在接收到第一指示信息后，再经过第一时间发送随机接入前导码，终端设备位于第一波位中。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，卫星预测第一广播波束在第一波位发送的SSB为无效SSB，第一波位为第一波位组中的任一波位，该方法还包括：在扫描所述第一波位的时间段内，卫星关闭第一广播波束；或，卫星使用第一广播波束扫描第一波位组中除第一波位的其它波位。
应理解，第一方面的上述任意一种实现方式也可以作为一种单独的实现方式，。
第二方面，提供了一种通信装置，该装置用于执行上述第一方面提供的方法。具体地，该装置可以包括用于执行第一方面或第一方面的任意可能实现方式中的方法的单元和/或模块，如处理单元和/或通信单元。
在一种实现方式中，该装置为卫星。当该装置为卫星时，通信单元可以是收发器，或，输入/输出接口；处理单元可以是至少一个处理器。可选地，收发器可以为收发电路。可选地，输入/输出接口可以为输入/输出电路。
在另一种实现方式中，该装置为用于卫星中的芯片、芯片系统或电路。当该装置为用于卫星中的芯片、芯片系统或电路时，通信单元可以是该芯片、芯片系统或电路上的输入/输出接口、接口电路、输出电路、输入电路、管脚或相关电路等；处理单元可以是至少一个处理器、处理电路或逻辑电路等。
第三方面，提供一种通信装置，该装置包括：包括至少一个处理器，至少一个处理器与至少一个存储器耦合，至少一个存储器用于存储计算机程序或指令，至少一个处理器用于从至少一个存储器中调用并运行该计算机程序或指令，使得通信装置执行第一方面或第一方面的上述任意一种实现方式提供的方法。
在一种实现方式中，该装置为卫星。
在另一种实现方式中，该装置为用于卫星中的芯片、芯片系统或电路。
第四方面，本申请提供一种处理器，用于执行上述各方面提供的方法。
对于处理器所涉及的发送和获取/接收等操作，如果没有特殊说明，或者，如果未与其在相关描述中的实际作用或者内在逻辑相抵触，则可以理解为处理器输出和接收、输入等操作，也可以理解为由射频电路和天线所进行的发送和接收操作，本申请对此不做限定。
第五方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储用于设备执行的程序代码，该程序代码包括用于执行上述第一方面或第一方面的上述任意一种实现方式提供的方法。
第六方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第一方面的上述任意一种实现方式提供的方法。
第七方面，提供一种芯片，芯片包括处理器与通信接口，处理器通过通信接口读取存储器上存储的指令，执行上述第一方面或第一方面的上述任意一种实现方式提供的方法。
可选地，作为一种实现方式，芯片还包括存储器，存储器中存储有计算机程序或指令，处理器用于执行存储器上存储的计算机程序或指令，当计算机程序或指令被执行时，处理器用于执行上述第一方面或第一方面的上述任意一种实现方式提供的方法。
附图说明
图1是适用于本申请实施例的多波束移动卫星通信系统的示意图。
图2是本申请提出的一种广播波束的扫描方法的示意图。
图3是卫星进行广播波束扫描的示意图。
图4是NR系统中广播波束的SSB扫描图样的示意图。
图5是本申请提出的一种NTN系统中广播波束的SSB扫描图样的示意图。
图6是GEO卫星，LEO卫星和干扰波位的中心点形成一条直线的示意图。
图7是干扰波位的中心点与LEO卫星连线偏离GEO卫星形成夹角θ的示意图。
图8是卫星对覆盖区域边缘的波位内的UE发送无效SSB的示意图。
图9是本申请提供的通信装置1000的示意性框图。
图10是本申请提供的通信装置10的示意性结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
本申请的技术方案可以应用于卫星通信系统、高空平台(high altitudeplatform station,HAPS)通信等非地面网络(non-terrestrial network,NTN)系统，例如，通信、导航一体化(integrated communication and navigation,ICaN)系统、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)等。
卫星通信系统可以与传统的移动通信系统相融合。例如：所述移动通信系统可以为第四代(4th generation，4G)通信系统(例如，长期演进(long term evolution,LTE)系统)，全球互联微波接入(worldwide interoperability for microwave access,WiMAX)通信系统，第五代(5th generation，5G)通信系统(例如，新无线(new radio,NR)系统)，以及未来的移动通信系统等。
参见图1，图1是适用于本申请实施例的多波束移动卫星通信系统的示意图。如图1，卫星通过多波束向终端设备提供通信服务，该场景下的卫星为非静止轨道(non-geostationary earth orbit，NGEO)卫星，卫星连接到核心网设备。卫星采用多个波束覆盖服务区域，不同的波束可通过时分、频分和空分中的一种或多种进行通信。卫星通过广播通信信号和导航信号向终端设备提供通信和导航服务。本申请实施例中提及的卫星，也可以为卫星基站，或者为搭载在卫星上的网络侧设备。
本申请实施例中提及的终端设备，包括各种具有无限通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备，具体可以指用户设备(user equipment，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。终端设备还可以是卫星电话、蜂窝电话、智能手机、无线数据卡、无线调制解调器、机器类型通信设备、可以是无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop，WLL)站、个人数字处理(personal digital assistant，PDA)、具有无线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、车载设备或可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，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。
为便于理解本申请实施例，首先对本申请中涉及到的术语作简单说明。
1、SSB：包含主同步信号(primary synchronization signals，PSS)、辅同步信号(secondary synchronization signals，SSS)以及物理广播信道(physical broadcastchannel，PBCH)，为UE提供小区下行同步，以及小区的基本配置信息，其中PBCH中会承载小区的主信息块(master information block,MIB)，MIB中会指示是否有系统信息块类型一(systeminformation block type 1，SIB1)存在。SSB在频域上出现有一定的规律，即隔一定的间隔，就可能出现一个SSB，当UE开机后，可以按照此间隔去搜索小区。
2、NR的波束扫描：NR中频率更高了，高频载波的传输损耗大，需要用波束赋形来增大无线信号的传输距离，由于每个波束覆盖的角度有限，NR通过多个波束扫描来覆盖整个小区的服务范围。波束扫描是指在不同时刻，采用不同方向的波束发送物理信道或者参考信号，一个小区通常需要发送多个SSB来完成一次波束扫描，SSB最多可配置64个方向的波束。
3、SSB突发集：完成一次波束扫描所需要的SSB组成了一个SSB突发集，SSB突发集中每个SSB在不同时刻向不同的方向发送，从而达到覆盖小区的目的。一个SSB突发集中的所有SSB都要在同一个半帧(5ms)内完成发送，也即基站需要在5ms内完成整个覆盖区的扫描，SSB突发集的周期可以是5ms、10ms、20ms、40ms、80ms、160ms，这个周期会在SIB1中指示。当初始小区搜索的时候，UE还没有收到SIB1，会按照默认20ms的周期搜索SSB。
在NTN系统中，广播波束的覆盖是基于波位进行的，也即广播波束需要周期性地轮询扫描覆盖区内的所有波位，下发广播消息。在NTN系统中，存在原来NR系统中未曾遇到的问题。例如，1)卫星覆盖面积大，覆盖区域内存在较多波位，而星上载荷能力有限，通常广播波束的数目远小于波位数目，因此广播波束需要轮询每个波位，进行时分的覆盖；2)5ms内不能完成整个覆盖区的扫描；3)NR系统中SSB突发集的最大周期为160ms可能无法满足NTN系统的需求。
另外，NTN系统具有新的特点：特点一：地球同步轨道(geosynchronous earthorbit，GSO)的干扰规避问题。太空中存在GSO和非GSO(NGSO)卫星，GSO卫星优先级最高，NGSO卫星，例如低轨道(LEO，low earth orbit)卫星需在部署和设计时不能对GSO卫星造成干扰。
特点二：移动性带来的问题。卫星快速运动，卫星覆盖区随着卫星运动产生变化。上一时刻可以覆盖并下发广播消息，下一时刻可能就不在覆盖区内，无法下发下行消息。因此，可能会带来广播消息失效的问题。
因此，NTN直接复用NR的SSB波束扫描，具有一定的问题，需要针对NTN系统，进行相应的适配设计。有鉴于此，本申请提出了一种广播波束的扫描方法，能够适配NTN系统的SSB波束扫描。
参见图2，图2是本申请提出的一种广播波束的扫描方法的示意图。
S201，卫星根据卫星覆盖区域内波位的人口密度将卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，K个波位组分别与卫星的K个广播波束一一对应，其中，K为大于1的整数，第一波位组包含的波位的个数与第一波位组内的人口密度成反比，第一波位组为K个波位组中的任一波位组，第一波位组包含至少一个波位。
可选地，卫星通过地球人口密度分析等方法，获取卫星覆盖区域内各波位的人口密度。
为便于描述，本申请实施例中将卫星的广播波束k服务的波位组记为波位组k，其中，1＜k≤K，其中，K为整数。
S202，卫星使用与第一波位组对应的第一广播波束依次对第一波位组内的波位进行波束扫描。
在分配好K组波束组之后，对应的广播波束需要对本组内的波位进行轮询扫描。例如，广播波束k服务的波束组k内共有m个波位，则该广播波束k按照先后顺序对这m个波位进行轮询扫描，假设每个波位的扫描时间相同，记为t，t大于0，则完成组k内所有波位的一轮扫描需要时间为m*t，即波位组k对应的广播波束的扫描周期为m*t。由于一个卫星具有多个广播波束，每个广播波束对应的波位组中包含的波位的个数可能不同，因此每个广播波束的扫描周期也可能不同，因此，卫星可能需要维护一个或多个广播波束周期，即卫星维护的广播波束扫描周期的个数大于或等于1且小于或等于K。
作为示例，卫星包含K(K≥2)个广播波束，假设每个波位的扫描时间为t，波束#1服务的波位数目为100，波束#2服务的波位数目为200，则波束#1和波束#2分别对应的广播波束周期如表1所示。
表1
广播波束编号 服务波位数目 广播波束周期 服务波位编号
1 100 100*t 1,2,…,100
2 200 200*t 101,102,…300
… … … …
上述方案中，卫星的广播波束的扫描周期可以基于卫星覆盖区域内人口密度进行自适应调整，保证人口密度高的区域可以快速接入。
可以理解，对于人口密度大的波位所在波位组的波位数相对较少，其对应的广播波束的扫描周期短，接入时延相对较小，对于人口密度小的波位所在波位组的波位数相对较多，其对应的广播波束扫描周期长，接入时延相对较大。作为示例，如图3所示，卫星配置了两个广播波束，卫星覆盖区域内的波位分为陆地区域和海洋区域，可以看出，陆地区域的波位较少，海洋区域波位较多。对于此场景，卫星进行广播波束扫描时，两个广播波束所负责的波位数目不同。对于陆地区域波位比较少，人口密度大，分配一个广播波束，以降低扫描周期，减少接入时延；对于海洋区域波位比较多，人口密度小，分配另一个广播波束进行扫描，扫描周期长，接入延迟大，但对于较少需求的海洋，影响可以忽略。
可以理解，由于卫星的移动性，因此卫星还需要实时调整广播波束所对应的波位信息。本实施例中给出两种可能的触发方式：
方式一：基于人口密度变化。当t1时刻广播波束k的覆盖区域内的人口密度与上一次(即t0时刻)的人口密度发生显著变化，需要实时调整K个广播波束所对应的波位组中的波位个数。例如：当广播波束k的覆盖区域内的人口密度在t1时刻与t0时刻相比，变化比例超过或等于门限值X，即(rho_t1－rho_t0)/rho_t0≥X时，重新规划广播波束与具体波位的映射关系，其中，rho_t0表示波位组k在t0时刻的覆盖区域内的人口密度，rho_t1表示波位组k在t1时刻的覆盖区域内的人口密度，其中，t1大于t0。
方式二：基于接入成功率统计。统计每个广播波束对应的波位组中的波位的接入成功率，对于成功率较低的广播波束，减少相关联的波位数目，该广播波束不再服务的这些波位，分配给其他接入成功率高的广播波束进行服务。
此外，如前所述，在NR系统中，SSB突发集周期的取值最小为5ms，最大为160ms，由于卫星覆盖范围内的波位数目较多，广播波束的数目有限，要完成整个覆盖区的扫描，所需的SSB突发集周期可能会超过160ms。举例说明，若卫星覆盖范围内有1200个波束，只配置一个广播波束，每个波位广播波束停留时间为2ms，则完成整个覆盖区的扫描，所需时间为2.4s，即SSB突发集周期远超NR系统最大支持的160ms的范围。因此，为了适配NTN系统，可以对SSB突发集周期进行扩展，扩展方式可能包括以下两种：
方式一：广播波束的SSB突发集周期为协议预定义的。例如，可以对参数ssb-periodicityServingCell增加取值，添加ms1000，ms2000，ms3000，ms4000等。
方式二：增加一个计算公式计算得到SSB突发集周期。例如，参数ssb-periodicityServingCell的取值可以通过计算公式N*T计算得到，其中，N表示广播波束所覆盖的波位数目，T表示广播波束在一个波位的扫描时间，其中，ssb-periodicityServingCell的取值大于或等于N*T。
需要说明的是，由于广播波束在每次扫描波位时，除了发送SSB，还需要发送SIB1消息和星历信息，以帮助该波位的UE接入网络，因此SIB1的周期和SSB的周期一致。NR中的SIB1周期，目前是以160ms的周期调度，为了适配NTN网络，同样需要对SIB1的周期进行扩展，扩展方法参考SSB突发集周期的扩展方式一和方式二。
另外，本申请为适配NTN场景，提出了一种新的SSB扫描图样。NR中SSB扫描图样(pattern)如图4所示所示，也即卫星基站通过波束连续发送不同方向上的SSB，完成覆盖区的扫描，所有SSB扫描完成后，再依次发送所有SSB对应的CORESET#0和物理下行共享信道(physical downlink shared channel，PDSCH)上承载的SIB1。
而本申请提出的NTN系统中SSB pattern的形式如图5所示，在NTN系统中，广播波束在每个波位的服务时间，需完成广播信号的发送，广播波束在每个波位发送SSB之后，就需要发送该SSB对应的CORESET#0和PDSCH上承载的SIB1，帮助用户完成下行同步和获得随机接入等相关信息。其中，SIB1中携带的信息包括系统信息，例如系统参数配置，随机接入资源，波束和频率配置，以及星历信息等。
该方案具体的有益效果有：1)每个波束的用户，在接收SSB之后，不用等待下一个扫描周期，就可以接着接收CORESET#0和PDSCH上承载的SIB1，获得SIB1中关于接入的信息后，以便通过上行波束发送前导码(preamble)，完成后续的接入流程，这样可以降低接入时延；2)在一个波位发送完SSB，CORESET#0和PDSCH上承载的SIB1后，再切换下一个波位，由于在一个波位的照亮时间是ms级别，卫星的波束切换单元可以有充足的时间在射频完成波束指向的确定，移相器相位的计算，移相器相位的传输，并在天线的移相器上生效，也即波束切换时间不需要ns级别，利于硬件实现。
另外，本申请对NR系统中的广播波束的参数进行了适配，可以有效规避GEO干扰和避免广播消息无效的问题。
按照国际电信联盟(international telecommunication union，ITU)《无线电规则》要求，NGSO用户链路使用的下行频率为卫星固定业务频率时，不得对GEO卫星提出保护要求(ITU RR No.5.484A、4.487A)，且不能对GEO业务造成干扰。如图6所示，当GEO卫星，LEO卫星和波位#1(即波位#1为干扰波位)的中心点形成一条直线，在这种场景下，波位#1的终端设备向LEO卫星发送上行信号，会对GEO卫星造成干扰，其中，波位#1为波位组k中的任一波位，波位组k与广播波束k对应。
为了避免对GEO卫星的干扰，LEO卫星在广播波束扫描阶段可以采用三种方案：
1)提前规避方案
LEO卫星设计广播波束的SSB扫描图样，确保GEO卫星，LEO卫星和波位#1的中心点形成一条直线的情况下，LEO卫星扫描其它波位，不会扫描到干扰波位，这样干扰波位的终端设备就不会向LEO卫星发送上行信号，从而规避对GEO卫星的干扰。也就是说，LEO卫星在一条直线的情况下，广播波束k根据广播波束k的SSB扫描图样扫描波位#2，其中，波位#2是波位组k中除波位#1的任一波位。
可选地，LEO卫星根据GEO卫星分布情况，GEO卫星所用频段等信息，LEO星历信息设计广播波束的SSB扫描图样。
2)LEO卫星关闭波束
当已经制定广播波束的SSB扫描图样，且网络设备预测自己将运行到波位#1上方，并即将进行干扰波位的扫描，则网络设备会提前通知LEO卫星在干扰波位的扫描时间段内关闭广播波束k。
可以理解，该方案中的网络设备为LEO卫星基站或搭载在LEO卫星上的网络侧设备。
可选地，网络侧根据GEO卫星分布情况，GEO卫星所用频段等信息，LEO卫星的星历信息，预测LEO卫星将运行到波位#1上方。
可选地，网络设备的通知信息中可以携带波位#1的波位ID，网络设备通过反馈链路将该波位ID发送给LEO卫星，由LEO卫星关闭波位#1对应的广播波束(即波束k)。
可选地，每个波位用比特位指示对应波位的ID。例如：共有32个波位，从0开始编号，则可以用5比特位表示，当波位ID为8，可以用01000表示，当波位ID为30，可以用11110表示，这里不再赘述。
3)LEO卫星指示用户发送物理随机接入信道(physical random access channel，PRACH)的时间
LEO卫星在上述一条直线的情况下仍然进行广播，但在广播消息中携带第一指示信息，第一指示信息中包括第一时间，第一时间用于指示波位#1中的UE在接收到第一指示信息后间隔第一时间后发送PRACH前导码(preamble)的时间，第一时间需满足UE发送PRACH前导码时LEO卫星已经偏离GEO卫星与干扰波位的中心点形成的直线。其中，第一时间offset的具体计算如下所示。
如图6所示，在t0时刻，干扰波位的中心与LEO卫星与GEO卫星位于一条直线，UE发送上行数据会对GEO卫星造成干扰。LEO卫星运行offset＝t1-t0时间后，到达t1，如图8所示，此时干扰波位的中心点与LEO卫星连线的延长线偏离GEO卫星，形成夹角θ(单位为弧度)，该夹角θ表示干扰波位的中心点与LEO卫星在t0时刻与t1时刻所对应的连线的夹角。为了规避对GEO卫星的干扰，该θ角需满足，到达GEO卫星的信号在GEO卫星接收波束的XdB范围外，例如，X的取值可以为3。
下面根据夹角θ来计算第一时间offset，通过三角几何关系，可得t＝hθ/v，其中h为LEO卫星的轨道高度，v表示LEO卫星的运行速度。举例说明，轨道高度为h＝600km，运行速度为v＝7.6km/s，夹角θ＝1*2π/360rad，则可计算得offset＝1.3779s。
可选的，网络设备可以通过以下两种方式通知给UE：
方式一：UE和GEO卫星提前约定好第一时间。
LEO卫星向UE发送第二指示信息，第二指示信息用于指示UE是否对GEO卫星进行干扰规避。具体的干扰规避操作为，UE收到第二指示信息时，如果需要规避，需在第一时间之后发送PRACH前导码。
可选地，网络设备在SIB1消息中增加GSO干扰规避字段(即第二指示信息的一例)。例如：该字段占1bit，0表示不规避，1表示规避，反之亦可，这样UE收到GSO干扰规避指示时，就可以使用约定好的第一时间，进行后续UE的接入。
方式二：第一时间不固定，可动态调整。
可选地，对第一时间进行n比特量化，第一指示信息用于指示量化后的第一时间。例如：采用函数offset_quan＝quantizer(offset_unquan,n)进行量化，其中offset_unquan为网络设备计算的第一时间，offset_quan表示经过n比特量化后的第一时间。
可选地，LEO卫星也可以维护一个表格，根据第一时间确定第一时间对应的索引，第一指示信息用于指示第一时间对应的索引。
最后，卫星覆盖区会随着卫星运动产生变化，若对覆盖边缘的波位内的UE进行广播，发送SSB，由于卫星移动，当卫星向UE发送随机接入响应(random access response)时，可能会出现该UE所在波位已不在卫星覆盖区内，UE无法接收RAR的情况。作为示例，如图8所示，在t0时刻，卫星1可以对波位n进行SSB广播，然后完成覆盖区内其他波位的按序扫描，之后波位n的用户通过上行波束，发送前导码给卫星，并等待在t1时刻接收卫星1下发的RAR。然而在t1时刻，卫星1由于移动，卫星1的覆盖区发生了变化，无法对波位n的UE发送RAR，因此波位n中的UE接入失败，重新发起接入，可能会接入到卫星2。由此可知，卫星1在t0时刻对波位n发送的SSB是无效的。
因此，为了避免卫星发送无效的SSB，可以采用两种方案：
方案一：关闭波束。当已经制定广播波束的SSB扫描图样，且网络设备预测LEO卫星在波位n发送的SSB是无效的，则提前通知LEO卫星关闭波位n对应的广播波束。
可选地，网络设备的通知信息中可以携带波位n的波位ID，网络设备通过反馈链路将该波位ID发送给LEO卫星。
可以理解，该方案中的网络设备为LEO卫星基站或搭载在LEO卫星上的网络侧设备。
方案二：改变波束指向。改变广播波束的扫描方向，对非边缘覆盖区的波位进行扫描，而对逐渐远离卫星的边缘波位(如图8中的波位n)，不进行广播波束的扫描。这样广播波束所服务的波位数目减少，不仅可以避免卫星发送无效的SSB，也可以减小对应广播波束的扫描周期，缩短UE的接入时延。
需要说明的是，上述实施例中的给出方案可以分开单独使用，也可以相互结合使用，本申请对此不作具体限定。
以上对本申请提供的广播波束扫描的方法进行了详细说明，下面介绍本申请提供的通信装置。
参见图9，图9是本申请提供的通信装置1000的示意性框图。通信装置1000包括处理单元1200和发送单元1300。该通信装置1000可实现对应于上文方法实施例中卫星执行的步骤或者流程，例如，该通信装置1000可以为卫星，或者也可以为配置卫星中的芯片或电路。处理单元1200用于执行上文方法实施例中卫星的处理相关操作，发送单元用于执行上文方法实施例中卫星的发送相关操作。
处理单元1200，用于根据卫星覆盖区域内波位的人口密度将卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，K个波位组分别与卫星的K个广播波束一一对应，其中，K为大于1的整数，第一波位组包含的波位的个数与第一波位组内的人口密度成反比，第一波位组为K个波位组中的任一波位组，第一波位组包含至少一个波位；发送单元1300，用于使用与第一波位组对应的第一广播波束依次对第一波位组内的波位进行SSB波束扫描。
可选地，处理单元1200，还用于根据卫星覆盖区域内的人口密度和/或K个广播波束对应的波位接入成功率重新规划K个广播波束与卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系。
可选地，处理单元1200具体用于：当第一波位组在t1时刻与t0时刻对应的覆盖区域内的人口密度的变化比例大于或等于第一阈值，重新规划K个广播波束与卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系，其中，t1大于t0。
可选地，发送单元1300具体用于：使用第一广播波束在第一波位发送第一广播信号，第一广播信号包括第一SSB和第一SSB对应的CORESET#0和物理下行共享信道PDSCH，第一波位为第一波位组中的任一波位。
可选地，当卫星、第一卫星和第一波位的中心点位置形成一条直线时，其中，卫星为非地球同步轨道NGSO卫星，第一卫星为地球静止轨道GEO卫星，第一波位为第一波位组中的任一波位，发送单元1300还用于，使用第一广播波束对第一波位组中的第二波位进行SSB波束扫描，第二波位与第一波位为不同的波位；或，处理单元1200还用于，在扫描第一波位的时间段内，关闭第一广播波束；或，发送单元1300还用于，向第一波位中的终端设备发送第一指示信息，第一指示信息包括第一时间，第一时间用于指示终端设备在接收到第一指示信息后，再经过第一时间发送随机接入前导码。
可选地，处理单元1200预测第一广播波束在第一波位发送的SSB为无效SSB，第一波位为第一波位组中的任一波位，处理单元1200还用于，在扫描第一波位的时间段内，关闭第一广播波束；或，发送单元1300，还用于使用第一广播波束对第一波位组中除第一波位的其它波位进行SSB波束扫描。
可选地，通信装置1000还包括接收单元1100，接收单元1100用于执行上文方法实施例中卫星的接收相关操作。
可选地，发送单元1300和接收单元1100也可以集成为一个收发单元，同时具备接收和发送的功能，这里不作限定。
可选的，在通信装置1000可以为方法实施例中的卫星这种实现方式中，发送单元1300可以为发射器，接收单元1100可以为接收器。接收器和发射器也可以集成为一个收发器。处理单元1200可以为处理装置。
其中，处理装置的功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。例如，处理装置可以包括存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，处理器读取并执行存储器中存储的计算机程序，使得通信装置1000执行各方法实施例中由卫星执行的操作和/或处理。可选地，处理装置可以仅包括处理器，用于存储计算机程序的存储器位于处理装置之外。处理器通过电路/电线与存储器连接，以读取并执行存储器中存储的计算机程序。又例如，处理装置可以芯片或集成电路。
可选地，在通信装置1000可以为安装在卫星中的芯片或集成电路这种实现方式中，发送单元1300和接收单元1100可以为通信接口或者接口电路，例如，发送单元1300为输出接口或输出电路，接收单元1100为输入接口或输入电路。处理单元1200可以为该芯片或集成电路上集成的处理器或者微处理器。在此不做限定。
参见图10，图10是本申请提供的通信装置10的示意性结构图。该装置10包括处理器11，处理器11与存储器12耦合，存储器12用于存储计算机程序或指令和/或数据，处理器11用于执行存储器12存储的计算机程序或指令，或读取存储器12存储的数据，以执行上文各方法实施例中的方法。
可选地，处理器11为一个或多个。
可选地，存储器12为一个或多个。
可选地，该存储器12与该处理器11集成在一起，或者分离设置。
可选地，如图10所示，该装置10还包括收发器13，收发器13用于信号的接收和/或发送。例如，处理器11用于控制收发器13进行信号的接收和/或发送。
作为一种方案，该装置10用于实现上文各个方法实施例中由卫星执行的操作。例如，处理器11用于执行存储器12存储的计算机程序或指令，以实现上文各个方法实施例中由卫星执行的相关操作。例如，实现图2所示实施例中由卫星执行的方法。
此外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得本申请各方法实施例中由卫星执行的操作和/或流程被执行。
本申请还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序代码或指令，当计算机程序代码或指令在计算机上运行时，使得本申请各方法实施例中由卫星执行的操作和/或流程被执行。
此外，本申请还提供一种芯片，所述芯片包括处理器。用于存储计算机程序的存储器独立于芯片而设置，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序，以使得任意一个方法实施例中由卫星执行的操作和/或处理被执行。
进一步地，所述芯片还可以包括通信接口。所述通信接口可以是输入/输出接口，也可以为接口电路等。进一步地，所述芯片还可以包括存储器。
应理解，本申请实施例中的处理器可以是集成电路芯片，具有处理信号的能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。本申请实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件编码处理器执行完成，或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory,RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM,DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM,DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM,ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambusRAM,DRRAM)。
需要说明的是，当处理器为通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件时，存储器(存储模块)可以集成在处理器中。
还需要说明的是，本文描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型存储器。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，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，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、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仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。
所述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。
所述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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种广播波束扫描的方法，其特征在于，包括：
卫星根据所述卫星覆盖区域内波位的人口密度将所述卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，所述K个波位组分别与所述卫星的K个广播波束一一对应，K为大于1的整数，其中，第一波位组包含的波位的个数与所述第一波位组覆盖区域的人口密度成反比，所述第一波位组为所述K个波位组中的任一波位组，所述第一波位组包含至少一个波位；
所述卫星使用与所述第一波位组对应的第一广播波束依次对所述第一波位组内的波位进行波束扫描。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星维护的广播波束扫描周期的个数大于或等于1且小于或等于K，其中，所述第一广播波束的扫描周期为m*t，m为所述第一波位组包含的波位的个数，t为所述第一广播波束扫描一个波位所需的时间，t大于0。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述卫星根据所述第一波位组覆盖区域内的人口密度和/或所述第一波位组的波位接入所述卫星的成功率，重新规划所述K个广播波束与所述卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述卫星根据所述卫星覆盖区域内的人口密度，重新规划所述K个广播波束与所述卫星的所有波位的映射关系，包括：
当所述第一波位组在t1时刻与t0时刻对应的覆盖区域内的人口密度的变化比例大于或等于第一阈值，所述卫星重新规划所述K个广播波束与所述卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系，其中，t1大于t0。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一广播波束的同步信号块SSB突发集周期大于或等于所述第一广播波束的扫描周期。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一广播波束的SSB突发集周期为协议预定义的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述卫星使用与所述第一波位组对应的第一广播波束依次对第一波位组内的波位进行波束扫描，包括：
所述卫星使用所述第一广播波束在第一波位发送第一广播信号，所述第一广播信号包括第一同步信号块SSB和所述第一SSB对应的CORESET#0和物理下行共享信道PDSCH，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，当所述卫星、第一卫星和第一波位的中心点位置形成一条直线时，其中，所述卫星为非地球同步轨道NGSO卫星，所述第一卫星为地球静止轨道GEO卫星，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位，所述方法还包括：
所述卫星使用所述第一广播波束对所述第一波位组中的第二波位进行波束扫描，所述第二波位与所述第一波位为不同的波位；
或，
在扫描所述第一波位的时间段内，所述卫星关闭所述第一广播波束；
或，
所述卫星向所述第一波位的终端设备发送第一指示信息，所述第一指示信息包括第一时间，所述第一时间用于指示所述终端设备在接收到所述第一指示信息后，再经过所述第一时间发送随机接入前导码。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述卫星预测所述第一广播波束在第一波位发送的同步信号块SSB为无效SSB，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位，所述方法还包括：
在扫描所述第一波位的时间段内，所述卫星关闭所述第一广播波束；
或，
所述卫星使用所述第一广播波束对所述第一波位组中除所述第一波位的其它波位进行波束扫描。
10.一种通信装置，其特征在于，包括：
处理单元，用于根据卫星覆盖区域内波位的人口密度将所述卫星覆盖区域内的所有波位分为K个波位组，所述K个波位组分别与所述卫星的K个广播波束一一对应，其中，K为大于1的整数，第一波位组包含的波位的个数与所述第一波位组内的人口密度成反比，所述第一波位组为所述K个波位组中的任一波位组，所述第一波位组包含至少一个波位；
发送单元，用于使用与所述第一波位组对应的第一广播波束依次对所述第一波位组内的波位进行波束扫描。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元维护的广播波束扫描周期的个数大于或等于1且小于或等于K，其中，所述第一广播波束的扫描周期为m*t，m为所述第一波位组包含的波位的个数，t为所述第一广播波束扫描一个波位所需的时间，t大于0。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于根据所述第一波位组覆盖区域内的人口密度和/或所述第一波位组的波位接入所述卫星的成功率，重新规划所述K个广播波束与所述卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
当所述第一波位组在t1时刻与t0时刻对应的覆盖区域内的人口密度的变化比例大于或等于第一阈值，重新规划所述K个广播波束与所述卫星覆盖区域内的所有波位的映射关系，其中，t1大于t0。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一广播波束的SSB突发集周期大于或等于所述第一广播波束的扫描周期。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一广播波束的同步信号块SSB突发集周期为协议预定义的。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述发送单元具体用于：
使用所述第一广播波束在第一波位发送第一广播信号，所述第一广播信号包括第一同步信号块SSB和所述第一SSB对应的CORESET#0和物理下行共享信道PDSCH，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其特征在于，当所述卫星、第一卫星和第一波位的中心点位置形成一条直线时，其中，所述卫星为非地球同步轨道NGSO卫星，所述第一卫星为地球静止轨道GEO卫星，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位，
所述发送单元还用于，使用所述第一广播波束对所述第一波位组中的第二波位进行波束扫描，所述第二波位与所述第一波位为不同的波位；
或，
所述处理单元还用于，在扫描所述第一波位的时间段内，关闭所述第一广播波束；
或，
所述发送单元还用于，向所述第一波位中的终端设备发送第一指示信息，所述第一指示信息包括第一时间，所述第一时间用于指示所述终端设备在接收到所述第一指示信息后，再经过所述第一时间发送随机接入前导码。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元预测所述第一广播波束在第一波位发送的同步信号块SSB为无效SSB，所述第一波位为所述第一波位组中的任一波位，
所述处理单元还用于，在扫描所述第一波位的时间段内，关闭所述第一广播波束；
或，
所述发送单元，还用于使用所述第一广播波束对所述第一波位组中除所述第一波位的其它波位进行波束扫描。
19.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器用于存储计算机程序或指令，所述至少一个处理器用于执行存储器中的所述计算机程序或指令，使得权利要求1至9中任一项所述的方法被执行，或者，使得权利要求2至10中任一项所述的方法被执行。
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，如权利要求1至9中任一项所述的方法被执行，或者，如权利要求10至18中任一项所述的方法被执行。
21.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品中包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，如权利要求1至9中任一项所述的方法被执行，或者，如权利要求10至18中任一项所述的方法被执行。
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