CN116321506A - 一种基于5g nr的高通量卫星接入方法与系统 - Google Patents

一种基于5g nr的高通量卫星接入方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于5G NR的高通量卫星接入方法及系统,该方法为:在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。该系统实现所述基于5G NR的高通量卫星接入方法。本发明在不影响现有同步轨道高通量卫星架构的基础上,实现了基于5G标准的卫星终端接入。

Description

一种基于5G NR的高通量卫星接入方法与系统
技术领域
本发明涉及高通量卫星通信、5G NR接入技术领域,特别是一种基于5G NR的高通量卫星接入方法与系统。
背景技术
高通量卫星通信系统是通过多颗高轨卫星进行信号转发的宽带卫星通信系统。目前世界上在建或已经建设完成的高通量卫星通信系统主要有海事卫星、Intesat等,我国主要有中星十六等系统。如图1所示:
一般来说,为了提供用户业务速率,高通量卫星用户侧通常搭载相控阵天线和抛物面天线两种,前者形成窄点波束为用户终端提供高速业务传输服务,为业务波束,后者形成全球信令波束引导用户终端接入,为信令波束,如图2所示。全球波束相对卫星固定不变,但窄点波束可根据用户需求调整波束的指向。
地面段作为高通量卫星通信系统的重要组成部分,完成卫星载荷的管理和高通量卫星通信系统的业务处理、网络管理、运营管理、跨国业务结算等功能,同时负责高通量卫星通信系统与其他系统的互联互通,主要由运行控制中心、全球运营服务中心、分布在全球各地的信关站组成。信关站系统为高通量卫星通信系统提供信令波束和业务波束信号处理功能。
为了降低系统研制成本及研发风险,充分利用地面移动通信已有研发成果,最大程度继承低成本、产业化的移动产业体系,将地面5G移动通信系统移植到高通量卫星通信系统中,已经成为未来的研究方向。然而,在同步轨道高通量卫星系统,全球广播信令波束传输能力弱,无法承载基于5G广播信号及后续信令接入。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于5G NR的高通量卫星接入方法与系统,在不影响现有同步轨道高通量卫星架构的基础上,实现基于5G标准的卫星终端接入。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于5G NR的高通量卫星接入方法,具体包括:
在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
进一步地,所述信标信号为单载波连续扩频信号,传输同步信号、卫星标识、星历信息这些公共信息,卫星终端利用信标信号进行系统初始定时同步,识别接入卫星是否为服务卫星。
进一步地,信标信号由信关站生成,并通过馈电链路经卫星透明转发器广播给所有用户。
进一步地,卫星终端随机接入流程具体如下:
(1.1)卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星系统请求业务波束服务后,立即进入5G广播信号的搜索阶段,并启动随机回退定时器;
(1.2)当搜索到5G广播信号后,卫星终端立即停止随机接入过程和回退定时器,开始5G网络接入;
(1.3)当回退定时器超时后,卫星终端再次向高通量卫星系统发起接入请求,并进入5G广播信号搜索阶段,再次启动随机回退定时器;
(1.4)直到终端接入到卫星5G网络中。
进一步地,当卫星终端需要接入时,通过随机接入信道通知到高通量卫星终端所在位置,由高通量卫星网络系统将可变业务波束调整到用户位置,实现用户接入,具体流程如下:
(2.1)高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入;
(2.2)高通量卫星系统按照固定的接收窗口连续监听随机接入信道,当捕获到用户随机接入信号后,对用户身份进行识别,若为合法用户,则根据卫星终端的位置信息,调整星载相控阵业务波束指向用户所在的位置;若终端用户不是网络有效用户,则丢弃相应的随机接入消息;
(2.3)在业务波束中,高通量卫星系统向用户播发基于5G的广播消息,该广播消息包括同步信号、卫星实时星历信息、系统配置信息、寻呼消息,并合成SIB1消息通过相控阵业务波束广播给用户;
(2.4)卫星终端对系统广播消息进行解调译码,并根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算终端与卫星之间的相对距离和速度,根据PRACH信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿PRACH信道的发射定时和频率偏差,在相控阵业务波束上通过PRACH信道向高通量卫星系统发送MSG-1;
(2.5)高通量卫星系统对PRACH信道进行测量,获得卫星终端的上行频偏和时偏,同时根据用户资源需求向卫星终端分配信道资源,形成RAR消息并通过PDCCH信道发送给卫星终端;
(2.6)卫星终端等待RAR消息,尝试在RAR窗口的时间段内使用相应的RA-RNTI检测PDCCH,若检测到自己的PDCCH,则获取RAR消息中定义的上行定时提前量和频率调整参数,以及上行调度资源信息;
(2.7)卫星终端向高通量卫星系统发送MSG3,MSG3传输RRC建立请求消息,终端根据RAR消息中的上行定时提前量和频率调整参数,实现与信关站系统之间的上行同步,并根据上行调度资源信息在PUSCH信道上发送MSG3;
(2.8)高通量卫星系统向卫星终端发送MSG4,高通量卫星系统接收并解析MSG3中包含的卫星终端标识之后,在PDSCH信道上发送MSG4,卫星终端在PDSCH信道上接收MSG4包含的竞争解决消息并解码,至此,终端完成随机接入过程。
进一步地,步骤(2.1)中所述高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入,具体包括:
卫星终端根据存储设备中的星历数据、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星所在的方位角和俯仰角后,按照规划好的扫描路径调整方位角和俯仰角,扫描信标信号,搜寻卫星信标信号相对最大值;
当搜索到卫星信标相对最大值后,调整卫星终端波束精确指向并开始解析信标信号,更新自身存储的星历数据,并判断当前卫星是否为服务卫星,若当前卫星为服务卫星,则发起随机接入流程;
在随机接入过程中,卫星终端根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星终端与卫星之间的相对距离和速度,根据随机接入信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿随机接入信道的发射定时和频率偏差,向高通量卫星发送随机接入信令,随机接入信令中包括用户的身份信息、终端位置信息。
一种基于5G NR的高通量卫星接入系统,该系统实现任一项所述基于5G NR的高通量卫星接入方法。
进一步地,该系统包括:
设置模块,用于在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
业务波束服务请求模块,用于卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
可变业务波束指向调整模块,功能为:卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
5G广播接收和接入模块,功能为:卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:(1)卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;(2)卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入,其后续流程切换到业务波束完成;(3)在不影响现有同步轨道高通量卫星架构的基础上,实现了基于5G标准的卫星终端接入,解决了高通量卫星系统全球信令波束传输能力弱,无法承载基于5G广播信号及后续信令接入等问题。
附图说明
图1是高通量卫星通信系统组成示意图。
图2是搭载处理与透明转发载荷的卫星示意图。
图3是全球信令波束中搭载的信标信号示意图。
图4是全球信令波束中搭载的接入信号示意图。
图5是卫星终端随遇接入流程图。
图6是终端接入过程示意图。
具体实施方式
本发明一种基于5G NR的高通量卫星接入方法,具体包括:
在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
进一步地,所述信标信号为单载波连续扩频信号,传输同步信号、卫星标识、星历信息这些公共信息,卫星终端利用信标信号进行系统初始定时同步,识别接入卫星是否为服务卫星。
进一步地,信标信号由信关站生成,并通过馈电链路经卫星透明转发器广播给所有用户。
进一步地,卫星终端随机接入流程具体如下:
(1.1)卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星系统请求业务波束服务后,立即进入5G广播信号的搜索阶段,并启动随机回退定时器;
(1.2)当搜索到5G广播信号后,卫星终端立即停止随机接入过程和回退定时器,开始5G网络接入;
(1.3)当回退定时器超时后,卫星终端再次向高通量卫星系统发起接入请求,并进入5G广播信号搜索阶段,再次启动随机回退定时器;
(1.4)直到终端接入到卫星5G网络中。
进一步地,当卫星终端需要接入时,通过随机接入信道通知到高通量卫星终端所在位置,由高通量卫星网络系统将可变业务波束调整到用户位置,实现用户接入,具体流程如下:
(2.1)高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入;
(2.2)高通量卫星系统按照固定的接收窗口连续监听随机接入信道,当捕获到用户随机接入信号后,对用户身份进行识别,若为合法用户,则根据卫星终端的位置信息,调整星载相控阵业务波束指向用户所在的位置;若终端用户不是网络有效用户,则丢弃相应的随机接入消息;
(2.3)在业务波束中,高通量卫星系统向用户播发基于5G的广播消息,该广播消息包括同步信号、卫星实时星历信息、系统配置信息、寻呼消息,并合成SIB1消息通过相控阵业务波束广播给用户;
(2.4)卫星终端对系统广播消息进行解调译码,并根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算终端与卫星之间的相对距离和速度,根据PRACH信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿PRACH信道的发射定时和频率偏差,在相控阵业务波束上通过PRACH信道向高通量卫星系统发送MSG-1;
(2.5)高通量卫星系统对PRACH信道进行测量,获得卫星终端的上行频偏和时偏,同时根据用户资源需求向卫星终端分配信道资源,形成RAR消息并通过PDCCH信道发送给卫星终端;
(2.6)卫星终端等待RAR消息,尝试在RAR窗口的时间段内使用相应的RA-RNTI检测PDCCH,若检测到自己的PDCCH,则获取RAR消息中定义的上行定时提前量和频率调整参数,以及上行调度资源信息;
(2.7)卫星终端向高通量卫星系统发送MSG3,MSG3传输RRC建立请求消息,终端根据RAR消息中的上行定时提前量和频率调整参数,实现与信关站系统之间的上行同步,并根据上行调度资源信息在PUSCH信道上发送MSG3;
(2.8)高通量卫星系统向卫星终端发送MSG4,高通量卫星系统接收并解析MSG3中包含的卫星终端标识之后,在PDSCH信道上发送MSG4,卫星终端在PDSCH信道上接收MSG4包含的竞争解决消息并解码,至此,终端完成随机接入过程。
进一步地,步骤(2.1)中所述高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入,具体包括:
卫星终端根据存储设备中的星历数据、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星所在的方位角和俯仰角后,按照规划好的扫描路径调整方位角和俯仰角,扫描信标信号,搜寻卫星信标信号相对最大值;
当搜索到卫星信标相对最大值后,调整卫星终端波束精确指向并开始解析信标信号,更新自身存储的星历数据,并判断当前卫星是否为服务卫星,若当前卫星为服务卫星,则发起随机接入流程;
在随机接入过程中,卫星终端根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星终端与卫星之间的相对距离和速度,根据随机接入信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿随机接入信道的发射定时和频率偏差,向高通量卫星发送随机接入信令,随机接入信令中包括用户的身份信息、终端位置信息。
一种基于5G NR的高通量卫星接入系统,该系统实现任一项所述基于5G NR的高通量卫星接入方法。
进一步地,该系统包括:
设置模块,用于在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
业务波束服务请求模块,用于卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
可变业务波束指向调整模块,功能为:卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
5G广播接收和接入模块,功能为:卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
本实施例基于5G NR的高通量卫星接入方法及系统,卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务。卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入,其后续流程切换到业务波束完成。
下面从以下两个方面进行详细介绍:
1、全球信令波束接入设计
在传统高通量卫星全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道,如图3所示。
在高通量卫星系统中,由于工作频段较高,卫星终端天线口径较大,用户波束宽度较窄,为了保证终端准确对星,该信号设计为单载波连续扩频信号,传输少量的公共信息如同步信号、卫星标识、星历信息等数据内容,卫星终端可以利用单脉冲闭环跟踪机制提高天线指向精度,也可以利用该信标信号进行系统初步定时同步,识别接入卫星是否为服务卫星。为了实现卫星终端到网络的初始同步,信标信号由信关站生成,并通过馈电链路经卫星透明转发器广播给所有用户。全球信令波束中搭载的接入信号如图4所示。
卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,随机接入信道为一个短时间间隔的突发信号,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争。其接入流程如图5所示,具体如下:
(1)卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星系统请求业务波束服务后,立即进入5G广播信号的搜索阶段,并启动随机回退定时器;
(2)当搜索到5G广播信号后,卫星终端立即停止随机接入过程和回退定时器,开始5G网络接入;
(3)当回退定时器超时后,卫星终端再次向高通量卫星系统发起接入请求,并进入5G广播信号搜索阶段,再次启动随机回退定时器;
(4)直到终端接入到卫星5G网络中。
2、卫星终端5G接入过程
在高通量卫星全球信令波束上配置信标信号和随机接入信道,当卫星终端需要接入时,通过接入信道通知到高通量卫星终端所在位置,由高通量卫星网络系统将可变业务波束调整到用户位置,实现用户接入。结合图6,具体流程如下:
(1)高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入。
卫星终端根据非易失存储设备中的非精准星历数据、本地时间、终端位置等信息,计算卫星所在的方位角和俯仰角后,按照规划好的扫描路径调整方位角和俯仰角,快速扫描信标信号,搜寻卫星信标信号相对最大值;
当搜索到卫星信标相对最大值后,调整卫星终端波束精确指向并开始解析信标信号,更新自身存储的星历数据,并判断当前卫星是否为服务卫星,若当前卫星为服务卫星,则发起随机接入流程;
在随机接入过程中,卫星终端根据卫星实时星历、本地时间、终端位置等信息,计算卫星终端与卫星之间的相对距离和速度,根据随机接入信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿随机接入信道的发射定时和频率偏差向高通量卫星发送随机接入信令,随机接入信令中包括了用户的身份信息、终端位置信息等。
(2)高通量卫星系统按照固定的接收窗口连续不断的监听随机接入信道,当捕获到用户随机接入信号后,对用户身份进行识别,若为合法用户,则根据卫星终端的位置信息,调整星载相控阵业务波束指向用户所在的位置。若终端用户不是网络有效用户,则丢弃相应的随机接入消息。
(3)在业务波束中,高通量卫星系统向用户播发基于5G的广播消息,该广播消息包括同步信号、卫星实时星历信息、系统其他配置信息(如PRACH信道配置及参数)、寻呼消息等,并合成SIB1消息通过相控阵业务波束广播给用户。
(4)卫星终端对系统广播消息进行解调译码,并根据卫星实时星历、本地时间、终端位置等信息,计算终端与卫星之间的相对距离和速度,根据PRACH信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿PRACH信道的发射定时和频率偏差,在相控阵业务波束上通过PRACH信道向高通量卫星系统发送MSG-1。
(5)高通量卫星系统对PRACH信道进行测量,获得卫星终端的上行频偏和时偏,同时根据用户资源需求向卫星终端分配信道资源,形成RAR消息并通过PDCCH信道发送给卫星终端。
(6)卫星终端等待RAR消息,尝试在RAR窗口的时间段内使用相应的RA-RNTI检测PDCCH(DCI),若检测到自己的PDCCH,则获取RAR消息中定义的上行定时提前量和频率调整参数及上行调度资源信息。
(7)卫星终端向高通量卫星系统发送MSG3(RRC Setup Request消息),终端根据RAR消息中的上行定时提前量和频率调整参数,实现与信关站系统之间的上行精确同步,并根据上行调度资源信息在PUSCH信道上发送MSG3。
(8)高通量卫星系统向卫星终端发送MSG4(Contention Resolution),高通量卫星系统接收并解析MSG3中包含的卫星终端标识之后,在PDSCH信道上发送MSG4,卫星终端在PDSCH信道上接收MSG4包含的竞争解决消息并解码,至此,终端完成四步随机接入过程。
本发明在不影响现有同步轨道高通量卫星架构的基础上,实现基于5G标准的卫星终端接入流程,解决高通量卫星系统全球信令波束传输能力弱,无法承载基于5G广播信号及后续信令接入等问题。

Claims (8)

1.一种基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,具体包括:
在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
2.根据权利要求1所述的基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,所述信标信号为单载波连续扩频信号,传输同步信号、卫星标识、星历信息这些公共信息,卫星终端利用信标信号进行系统初始定时同步,识别接入卫星是否为服务卫星。
3.根据权利要求2所述的基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,信标信号由信关站生成,并通过馈电链路经卫星透明转发器广播给所有用户。
4.根据权利要求2所述的基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,卫星终端随机接入流程具体如下:
(1.1)卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星系统请求业务波束服务后,立即进入5G广播信号的搜索阶段,并启动随机回退定时器;
(1.2)当搜索到5G广播信号后,卫星终端立即停止随机接入过程和回退定时器,开始5G网络接入;
(1.3)当回退定时器超时后,卫星终端再次向高通量卫星系统发起接入请求,并进入5G广播信号搜索阶段,再次启动随机回退定时器;
(1.4)直到终端接入到卫星5G网络中。
5.根据权利要求1所述的基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,当卫星终端需要接入时,通过随机接入信道通知到高通量卫星终端所在位置,由高通量卫星网络系统将可变业务波束调整到用户位置,实现用户接入,具体流程如下:
(2.1)高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入;
(2.2)高通量卫星系统按照固定的接收窗口连续监听随机接入信道,当捕获到用户随机接入信号后,对用户身份进行识别,若为合法用户,则根据卫星终端的位置信息,调整星载相控阵业务波束指向用户所在的位置;若终端用户不是网络有效用户,则丢弃相应的随机接入消息;
(2.3)在业务波束中,高通量卫星系统向用户播发基于5G的广播消息,该广播消息包括同步信号、卫星实时星历信息、系统配置信息、寻呼消息,并合成SIB1消息通过相控阵业务波束广播给用户;
(2.4)卫星终端对系统广播消息进行解调译码,并根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算终端与卫星之间的相对距离和速度,根据PRACH信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿PRACH信道的发射定时和频率偏差,在相控阵业务波束上通过PRACH信道向高通量卫星系统发送MSG-1;
(2.5)高通量卫星系统对PRACH信道进行测量,获得卫星终端的上行频偏和时偏,同时根据用户资源需求向卫星终端分配信道资源,形成RAR消息并通过PDCCH信道发送给卫星终端;
(2.6)卫星终端等待RAR消息,尝试在RAR窗口的时间段内使用相应的RA-RNTI检测PDCCH,若检测到自己的PDCCH,则获取RAR消息中定义的上行定时提前量和频率调整参数,以及上行调度资源信息;
(2.7)卫星终端向高通量卫星系统发送MSG3,MSG3传输RRC建立请求消息,终端根据RAR消息中的上行定时提前量和频率调整参数,实现与信关站系统之间的上行同步,并根据上行调度资源信息在PUSCH信道上发送MSG3;
(2.8)高通量卫星系统向卫星终端发送MSG4,高通量卫星系统接收并解析MSG3中包含的卫星终端标识之后,在PDSCH信道上发送MSG4,卫星终端在PDSCH信道上接收MSG4包含的竞争解决消息并解码,至此,终端完成随机接入过程。
6.根据权利要求5所述的基于5G NR的高通量卫星接入方法,其特征在于,步骤(2.1)中所述高通量卫星系统广播全球信标信号,等待卫星终端接入,具体包括:
卫星终端根据存储设备中的星历数据、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星所在的方位角和俯仰角后,按照规划好的扫描路径调整方位角和俯仰角,扫描信标信号,搜寻卫星信标信号相对最大值;
当搜索到卫星信标相对最大值后,调整卫星终端波束精确指向并开始解析信标信号,更新自身存储的星历数据,并判断当前卫星是否为服务卫星,若当前卫星为服务卫星,则发起随机接入流程;
在随机接入过程中,卫星终端根据卫星实时星历、本地时间、终端位置这些信息,计算卫星终端与卫星之间的相对距离和速度,根据随机接入信道的频率估算多普勒频偏和星地往返时延,预补偿随机接入信道的发射定时和频率偏差,向高通量卫星发送随机接入信令,随机接入信令中包括用户的身份信息、终端位置信息。
7.一种基于5G NR的高通量卫星接入系统,其特征在于,该系统实现权利要求1~6任一项所述基于5G NR的高通量卫星接入方法。
8.根据权利要求7所述的基于5G NR的高通量卫星接入系统,其特征在于,该系统包括:
设置模块,用于在高通量卫星的全球信令波束上设置信标信号和随机接入信道;
业务波束服务请求模块,用于卫星终端通过随机接入信道向高通量卫星请求业务波束服务,所有卫星终端共享随机接入信道,通过随机回退竞争机制实现资源竞争;
可变业务波束指向调整模块,功能为:卫星终端利用全球信令波束完成天线指向调整及用户位置信息上报,卫星系统根据用户位置信息来调整可变业务波束指向,为用户提供接入服务;
5G广播接收和接入模块,功能为:卫星系统通过业务波束向用户提供5G广播信号,完成5G卫星系统的广播接收和随机接入。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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