CN116366128A - 一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，属于卫星通信技术领域。本发明在卫星上配置宽波束，地球站开机即可接收宽波束下行广播信号，进行星地链路同步，通过宽波束低速信令信道接入并申请点波束服务，基于分配的点波束宽带信道资源，地球站与信关站、网络管理及控制单元完成入网信令交互；地球站入网后，释放点波束资源，值守在宽波束的低速信令信道上。本发明充分利用了宽波束广覆盖、电控可调点波束近实时可达的高速率传输，在满足随遇接入覆盖性要求的前提下，提高了单星覆盖下地球站的接入数量和接入资源效率。

Description

一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是指一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法。
背景技术
从卫星波束配置角度来看，宽带卫星通信正在从传统单波束向多波束系统发展，通过频率空间复用和点波束功率增强，可以有效提升系统通信容量。目前的GEO高通量卫星（HTS）一般采用固定多点波束和空间频率复用技术，可以很好的解决区域覆盖连续性的问题，但存在较大的资源浪费，特别是面向全球服务时，很多点波束覆盖区域没有用户，资源得不到充分利用。基于电控可调点波束技术可以有效解决用户覆盖和卫星资源高效利用的矛盾。
电控可调点波束具备空间大跨度捷变指向的能力，面向不同区域用户，可以时分方式、近实时的为多个区域用户提供服务。可以根据不同区域业务量需求，为其分配不同的驻留时隙，无用户区域不需要覆盖，在解决广域用户覆盖和服务的同时，提高了卫星资源的利用率。但在地球站开机入网前，系统没有获得地球站的地理位置信息时，单纯依靠卫星电控可调点波束难以解决地球站随遇接入和入网的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，通过宽波束和电控可调点波束联合应用，提高了卫星资源利用率，实现地球站的高效接入。
本发明所采取的技术方案为：
一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，应用于宽带卫星通信系统中，所述宽带卫星通信系统包括地球站、卫星、信关站、网络管理及控制单元，该方法包括以下步骤：
（1）卫星配置电控可调点波束和宽波束，其中，宽波束配置上下行低速信令信道，电控可调点波束支持按需跳变覆盖不同的位置区，并配置高速率信令信道；
（2）地球站开机，跟踪卫星，接收宽波束下行广播信号，完成星地时间及频率同步；
（3）地球站通过宽波束信令信道接入，向网络管理及控制单元发送入网申请信息，申请信息包含入网请求、位置标识；
（4）网络管理及控制单元通过宽波束信令信道向地球站下发电控可调点波束资源分配；
（5）地球站从宽波束信令信道接收电控可调点波束资源分配信息，配置本站波束上下行链路参数，并通过宽波束信令信道向网络管理及控制单元发送资源分配接收应答；
（6）地球站和网络管理及控制单元基于所分配的电控可调点波束宽带信道资源，完成入网信令交互；
（7）地球站入网完成后，释放电控可调点波束宽带信道资源，值守在卫星宽波束的信令信道上。
进一步地，所述卫星为GSO卫星、MEO卫星或LEO卫星，单星配置1个宽波束或多个宽波束，宽波束星下点的投影面积是电控可调点波的30倍以上。
进一步地，所述卫星配置的宽波束为固定对地覆盖或扫描覆盖。
进一步地，所述卫星配置的电控可调点波束能够在任意位置区之间跳变，从一个位置区到另外一个位置区跳变的波束切换时间不大于100ns。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明通过宽波束和电控可调点波束的联合应用，可以提高系统的随遇接入地球站数和入网时效性。
2、本发明基于宽波束广域覆盖优势，支持任意部署的地球站开机后可实时与卫星建立同步，地球站通过宽波束低速信令信道，仅上报位置信息和入网申请信息，降低单个地球站信令交互的容量，可以提升系统随遇接入的地球站用户数。
3、本发明基于电控可调点波束传输速率高、空间大跨度捷变指向覆盖的优势，系统根据地球站上报的位置信息和入网申请信息，按需分配电控可调点波束时隙资源，支持地球站完成信息量大、交互过程多的后续入网流程。此外，电控可调点波束可以按需跳变，对于没有地球站入网需求的区域就无需覆盖，提高了电控可调点波束的资源利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法的场景示意图；
图2是本发明实施例中一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法的流程图。
实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，应用于宽带卫星通信系统中，如图1所示，所述宽带卫星通信系统包括地球站、卫星、信关站、网络管理及控制单元。
如图2所示，该方法包括以下步骤：
（1）卫星配置电控可调点波束和宽波束，宽波束配置上下行低速信令信道；电控可调点波束支持按需跳变覆盖不同的位置区，并配置高速信令信道；
（2）地球站开机，跟踪卫星，接收宽波束下行广播信号，完成星地时间及频率同步；侦听网络获得下行同步；
该步骤考虑卫星配置1个宽波束或多个宽波束两种情况下的不同流程：
情况一：卫星配置1个宽波束：
（2.1）地球站在特定的宽波束下行广播频点盲检同步广播块，根据同步广播块中的同步信号确定系统帧起始位置，并获取小区标识；
（2.2）依据小区标识确定解调参考信号位置，依据此位置确定宽波束广播信道的时频资源位置；
（2.3）解码广播信道，进行频偏估计、相位补偿、信道估计、均衡、译码等操作，解析出广播信道下行系统信息；
（2.4）地球站从该系统消息中获取下行带宽参数、配置参数、时域信息、系统帧号等信息，完成下行同步，驻留到小区，进入空闲态，接收系统信息。
情况二：卫星配置多个宽波束：
（2.1）多个宽波束通过扫描方式对地广播，地球站在特定的宽波束下行广播频点轮询盲检同步广播块，接收同步，完成下行同步，驻留到小区，进入空闲态，接收系统信息；
（3）地球站基于下行接收到的系统信息，发送随机接入申请，网络管理及控制单元为地球站随机接入分配信令信道上下行资源，发送随机接入响应至地球站，地球站完成随机接入过程，完成信令波束上行同步；具体如下：
（3.1）地球站物理层上报小区参考信号接收功率， 地球站高层根据接收功率测量值确定物理随机接入信息的发送载波，此步可配置补充上行链路载波，当测量值低于某个门限且配置了补充上行链路载波的情况下，选择在补充上行链路载波上发送随机接入信道；在随机接入信道中发送随机接入前导码至星载基站；
（3.2）星载基站在接收到前导码时，申请为上行链路调度资源。然后，星载基站通过物理共享信道发送随机接入响应。响应包含前导码标识符、时间调整信息、初始上行链路调度；
（3.3）如果地球站接收响应中的前导码标识符与所发送的前导码标识符一样，则响应成功。 地球站在广播信道上行同步，随后可发送业务点波束调度信息；
（3.4）如果地球站没有在响应窗口内接收到响应或未能验证响应，则响应失败。在这种情况下，如果随机接入尝试次数小于上限（10），则 地球站重试随机接入，否则，随机接入失败；
（4）地球站通过随机接入过程建立的宽波束信令信道接入，向所述网络管理及控制单元发送入网申请信息，申请信息包含入网请求、位置标识等信息；
（5）网络管理及控制单元获得地球站唯一标识符，通过宽波束信令信道向所述地球站下发电控可调点波束资源分配；具体如下：
（5.1）网络管理及控制单元接收到地球站入网申请后获得地球站唯一标识符，通过唯一标识符确认是否允许该终端入网，如果允许入网则统筹资源调度，分配地球站点波束资源；分配的点波束资源通过宽波束信令信道下发至地球站；
（5.2）如果不允许入网，则通过宽波束信令信道向所述地球站下发禁止入网信令；
（6）地球站从宽波束信令信道接收卫星电控可调点波束资源分配信息，配置本站波束上下行链路参数，并通过宽波束信令信道向所述网络管理及控制单元发送资源分配接收应答；
（7）基于分配的所述卫星电控可调点波束宽带信道资源，所述地球站与网络管理及控制单元完成认证、鉴权等入网信令交互；具体如下：
（7.1）网络管理及控制单元接收到资源分配接收应答后，基于地球站唯一标识符调用鉴权服务器；
（7.2）通过电控可调点波束宽带信道，地球站与网络管理及控制单元进行信令交互，完成认证鉴权；
（8）所述地球站入网完成后，释放所述卫星电控可调点波束宽带信道资源，值守在所述卫星宽波束的信令信道上。
至此，整个地球站的随遇接入及入网流程完成。
总之，本发明在以电控可调点波束为主的卫星通信系统中，使卫星配置视场覆盖范围大、链路速率低的宽波束，卫星地球站开机即可接收宽波束下行广播信号，进行星地链路同步，通过宽波束低速信令信道接入并申请点波束服务，基于分配的点波束宽带信道资源，地球站与信关站、网络管理及控制单元完成认证、鉴权等入网信令交互流程；地球站入网后，释放点波束资源，值守在宽波束的低速信令信道上。
该方法充分利用了宽波束广覆盖、电控可调点波束近实时可达的高速率传输，在满足随遇接入覆盖性要求的前提下，提高了单星覆盖下地球站的接入数量和接入资源效率。

Claims (4)

1.一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，应用于宽带卫星通信系统中，所述宽带卫星通信系统包括地球站、卫星、信关站、网络管理及控制单元，其特征在于，包括以下步骤：
（1）卫星配置电控可调点波束和宽波束，其中，宽波束配置上下行低速信令信道，电控可调点波束支持按需跳变覆盖不同的位置区，并配置高速率信令信道；
（2）地球站开机，跟踪卫星，接收宽波束下行广播信号，完成星地时间及频率同步；
（3）地球站通过宽波束信令信道接入，向网络管理及控制单元发送入网申请信息，申请信息包含入网请求、位置标识；
（4）网络管理及控制单元通过宽波束信令信道向地球站下发电控可调点波束资源分配；
（5）地球站从宽波束信令信道接收电控可调点波束资源分配信息，配置本站波束上下行链路参数，并通过宽波束信令信道向网络管理及控制单元发送资源分配接收应答；
（6）地球站和网络管理及控制单元基于所分配的电控可调点波束宽带信道资源，完成入网信令交互；
（7）地球站入网完成后，释放电控可调点波束宽带信道资源，值守在卫星宽波束的信令信道上。
2.根据权利要求1所述的一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，其特征在于，所述卫星为GSO卫星、MEO卫星或LEO卫星，单星配置1个宽波束或多个宽波束，宽波束星下点的投影面积是电控可调点波的30倍以上。
3.根据权利要求1所述的一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，其特征在于，所述卫星配置的宽波束为固定对地覆盖或扫描覆盖。
4.根据权利要求1所述的一种支持宽带卫星通信地球站随遇接入和入网的方法，其特征在于，所述卫星配置的电控可调点波束能够在任意位置区之间跳变，从一个位置区到另外一个位置区跳变的波束切换时间不大于100ns。
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