CN116567648B - 一种数据波束下的波位图谱生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据波束下的波位图谱生成方法及系统，该方法包括如下步骤：S1：波控模块初始化图谱信息；S2：UE接入数据波束，并上传至波控模块进行识别；S3：波控模块对图谱中是否有波位进行判断，若没有波位，则将图谱全部纳入该波位；若有波位，则进行后续步骤；S4：波控模块对UE接入的波位是否在图谱中进行判断，并根据判断结果选择是否需要修改图谱；S5：将修改后的图谱上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。本发明新增加一个波位时，对于图谱中的大部分波位影响较小，减少了空口通知UE的时间。

Description

一种数据波束下的波位图谱生成方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据波束下的波位图谱生成方法及系统。

背景技术

采用5G制式的卫星通信，卫星上的波束会扫描地面上的网格（网格和波位如没有特别说明，代表同一个意思），只有被扫描到的地面网格，才能与卫星通信。如图1所示，卫星上的波束又分为信令波束和数据波束，信令波束是按照信令波位的编号通过周期性的跳变来扫描地面上的网格，数据波束是根据需要来扫描地面上的网格，且数据波束也是通过来回这些业务网格，这些回扫可以是周期性的，也可以不是周期性的。信令波束和数据波束分别具有多少个波位是提前规划好的，通常信令波束的一个网格和数据波束的一个波位大小，直径，覆盖范围都是不同的。

通常信令波束的波位的数目远远大于数据波束的波位数目。卫星上扫描地面的波位是通过卫星的硬件相控阵来实施的，相控阵一次需要扫描哪些波位，这些波位就组成了波位图谱，确定了图谱，相控阵的扫描也就确定了。

现有技术当中，至少存在以下技术问题：卫星通信中，对于信令波束何时指向地面上的某个波位，以及每次指向时长，以及什么时间再次指向并没有明确规定。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据波束下的波位图谱生成方法及系统，以解决信令波束何时指向地面上的某个波位，以及每次指向时长，以及什么时间再次指向并没有明确规定的技术问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种数据波束下的波位图谱生成方法，包括如下步骤：

S1：波控模块初始化图谱信息；

S2：UE接入数据波束，并上传至波控模块进行识别；

S3：波控模块对图谱中是否有波位进行判断，若没有波位，则将图谱全部纳入该波位；若有波位，则进行后续步骤；

S4：波控模块对UE接入的波位是否在图谱中进行判断，并根据判断结果选择是否需要修改图谱；

S5：将修改后的图谱上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。

进一步的，步骤S1具体为：波控模块根据设计确定数据波束的图谱规格，包括图谱扫描周期、每个波位的服务时长以及最大支持的波位个数。

进一步的，步骤S4具体为：若UE接入的波位在图谱中，则不需要修改图谱，保持图谱不变；若UE接入的波位不在图谱中，则需要修改图谱。

进一步的，当UE接入的波位不在图谱中，需要修改图谱时，还需要判断图谱是否已经达到最大支持量，若图谱已经达到最大支持量，则拒绝UE接入，不再修改图谱。

进一步的，修改图谱的方法为：寻找图谱中服务时长最长的波位进行修改。

进一步的，当图谱中服务时长最长的波位只有1个时，判断该波位是否能平分服务时长，若能平分，则平分该波位的服务时长；若不能平分，则将该波位服务时长向上取整，新接入的波位服务时长向下取整。

进一步的，当图谱中服务时长最长的波位不只1个时，则选取最早进入图谱的波位进行平分，并判断该波位是否能平分服务时长，若能平分，则平分该波位的服务时长；若不能平分，则将该波位服务时长向上取整，新接入的波位服务时长向下取整。

一种数据波束下的波位图谱生成系统，包括UE和波控模块，所述UE用以接入数据波束，并上传至波控模块进行识别；所述波控模块用以初始化图谱信息，并对UE上传的数据波束进行识别、判断后，上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。

本发明的有益效果在于：本发明简单易实施，只和地面规划波位个数相关，以及每个波位的服务时长相关。

本发明新增加一个波位时，对于图谱中的大部分波位影响较小，减少了空口通知UE的时间。（UE所在的波位服务时长发生变化时，需要通过重配或者系统消息通知UE）

本发明在删除图谱中的一个波位时，不会引起图谱中任何波位下的UE消息改变，大大减少软化和硬件的复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为信令波束和数据波束在地面的波位划分图；

图2为信令波束的图谱生成时序图；

图3为本发明流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明中的名称解释：

波位：地面上划分为不同的网格，这些网格覆盖了地面上的全部区域，这些网格简称为波位。

数据波束：数据波束是根据业务需要，动态添加或者删除的。数据波束是为了终端做业务使用。数据波束只扫描特定波位，该特定波位只的是具有相应终端的波位。

图谱：波束在同一时刻只能扫描地面上的某个波位，为了让地面上的波位都能有机会被波束扫描（也就是地面上的终端都能有机会接入网络），需要规划出一种扫描方式，来扫描地面上的网格，而这种扫描方式是通过软硬件来协同工作的，软件需要按照这种方式来处理相应的波位接入请求，硬件需要按照这种方式来指向被扫描的波位。而软硬件协同工作的方式就是需要一个统一的图谱，然后都按照这种图谱来工作。

实施例1

参见图2、图3，一种数据波束下的波位图谱生成方法，包括如下步骤：

S1：波控模块（波束控制模块）根据设计确定数据波束的图谱规格，包括图谱扫描周期、每个波位的服务时长以及最大支持的波位个数；

S2：UE接入数据波束，并上传至波控模块根据接入信息识别对应波位号；（对于某个特定的数据波束而言，为了提高波束的利用效率，波束只需要扫描特殊的波位，该特殊波位包含：正在该波位上做业务的波位，以及正准备在该波位上做接入的波位，该特殊波位可以包含1个或者多个波位，具体大小依据系统设计而定）

S3：波控模块对图谱中是否有波位进行判断，若没有波位，则将图谱全部纳入该波位；若有波位，则进行后续步骤；

S4：波控模块对UE接入的波位是否在图谱中进行判断，并根据判断结果选择是否需要修改图谱；

S5：将修改后的图谱上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。

在本实施例当中，步骤S3中，若没有波位，则表明该图谱是首次添加波位，首次添加则该图谱全部容纳该波位，该图谱对应的周期全部为该波位所有，该波位起始工作时间在图谱中标记为0。

在本实施例当中，步骤S4具体为：若UE接入的波位在图谱中，则不需要修改图谱，保持图谱不变；若UE接入的波位不在图谱中，则需要修改图谱，当UE接入的波位不在图谱中，需要修改图谱时，还需要判断图谱是否已经达到最大支持量，若图谱已经达到最大支持量，则拒绝UE接入，不再修改图谱，也就是说，当图谱没有达到最大支持量时，继续有波位添加，直到新添加的波位个数等于图谱最大支持的波位个数，则不在图谱中添加新的波位了。进一步的，修改图谱的方法为：寻找图谱中服务时长最长的波位进行修改。

具体的，当图谱中服务时长最长的波位只有1个时，则选择该波位进行修改，并把该波位的服务时长尽可能平分，图谱中原来存在的波位服务起始时间保持不变，服务时长尽可能减半，新添加的波位服务起始时长紧领被分配的波位结束时间，服务时长为=原来存在的波位服务时长-平分后原来波位的服务时长。举例说明：如果原来图谱中只存在波位1，起始时间为0，服务时长为20毫秒，则新添加一个波位2，采用平分方法，则每个波位有10毫秒的服务时长，则波位1的起始时间为0毫秒，服务时长为10毫秒，波位2的起始时间为10毫秒，服务时间为10毫秒。进一步的，若新添加的波位，在原有的服务时长上，不能平分每个波位的服务时长。（如每个波位要求的最小服务时为2毫秒，且是2毫秒的整数倍，则原来波位的服务时长10毫秒不能被平分），则保证原来存在的波位服务起始时间不变，服务时长向上取整，新添加的波位服务时长向下取整。 如上例，波位1添加波位2后，波位1的起始时长为0，服务时长为10毫秒，此时再添加一个波位3，则波位3和波位1需要尽可能平分波位1的服务时长10毫秒，但同时又需要满足波位的服务时长为2毫秒的整数倍，则新分配后波位1的起始时长为0毫秒，服务时长为6毫秒，波位3的其实服务时长为6毫秒，服务时长为4毫秒，波位2的起始时间和服务时长保存不变。

具体的，当图谱中服务时长最长的波位不只1个时，则优先选取图谱中最原始存在的波位的服务时长来平分。

具体的，卫星的软件模块包括载荷，硬件模块包括相控阵。

下面描述数据波束的图谱生成举例（假如图谱工作周期为20ms，单个图谱周期为2ms，最大能够容纳10个波位）。

一、根据波束规划：假定该波束下图谱扫描周期为20毫秒，最大支持波位数为10个，每个波位的服务时长为2毫秒的整数倍。

二、UE 从波位1接入该波束。

三、假设该波束下没有图谱，则该波束的图谱周期为波位1独自占有。 该图谱可以用数组表示 int a[10]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1} 表示10个波位都是波位1，每个波位的服务时长2毫秒，一共20毫秒。

四、假如从波位1再接入一个UE，此次波位1已经在图谱中，图谱表示方法不变。

五、假如从波位2接入一个UE，此次需要平分波位1的服务时长，并保存波位1的起始服务时长。此次图谱用数组表示为 int a[10]={1,1,1,1,1,2,2,2,2,2}。

六、假如从波位3新接入一个UE，此次由于波位1和波位2都是10毫秒，都满足服务时长最长的波位，此时选择最先接入的波位1作为平分。此时波位1和波位3可以平分，各自得到5毫秒的服务时长，5毫秒服务时长不满足波位最小服务时长是2毫秒的整数倍，此次最先接入的波位按照向上取整的方法，固波位1的服务起始时间为0毫秒，服务时长为6毫秒，波位3的服务起始时间为6毫秒，服务时长为4毫秒。 此时图谱用数组表示为int a[10]={1,1,1,3,3,2,2,2,2,2}。

七、以此类推，图谱最终表示方法为：

{1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1}, //接入1个波位；

{1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2}, //接入2个波位；

{1, 1, 1, 3, 3, 2, 2, 2, 2, 2},//接入3个波位；

{1, 1, 1, 3, 3, 2, 2, 2, 4, 4}, //接入4个波位；

{1, 1, 5, 3, 3, 2, 2, 2, 4, 4}, //接入5个波位；

{1, 1, 5, 3, 3, 2, 2, 6, 4, 4}, //接入6个波位；

{1, 7, 5, 3, 3, 2, 2, 6, 4, 4}, //接入7个波位；

{1, 7, 5, 3, 8, 2, 2, 6, 4, 4}, //接入8个波位；

{1, 7, 5, 3, 8, 2, 9, 6, 4, 4}, //接入9个波位；

{1, 7, 5, 3, 8, 2, 9, 6, 4, 10} //接入10个波位。

图谱中数字说明：数字1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 是一个波位编号，根据实际规划而定。

八、波控模块把这个图谱信息通知到软硬件。软件通常就是载荷，硬件通常就是相控阵。软硬件按照提前规划好的时机，同时按照相应的图谱来进行工作。

进一步的，当在图谱中删除一个波位时， 网络尽可能的减少和终端的交互，因此删除一个波位时，该波位的服务时长不在分配给图谱中的波位，留着以后新的波位。比如10个波位时： {1, 7, 5, 3, 8, 2, 9, 6, 4, 10}，删除波位9时，图谱为：{1, 7, 5, 3,8, 2, *, 6, 4, 10}，图谱中的剩余波位1,2,3,4,5,6,7,8,10的起始时间和服务时长都不变，当有新增波位11到图谱时候，图谱为{1, 7, 5, 3, 8, 2, 11, 6, 4, 10}。

基于上述实施例，本发明至少具有以下技术效果：

本发明简单易实施，只和地面规划波位个数相关，以及每个波位的服务时长相关。

本发明新增加一个波位时，对于图谱中的大部分波位影响较小，减少了空口通知UE的时间。（UE所在的波位服务时长发生变化时，需要通过重配或者系统消息通知UE）

本发明在删除图谱中的一个波位时，不会引起图谱中任何波位下的UE消息改变，大大减少软化和硬件的复杂度。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种数据波束下的波位图谱生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：波控模块根据设计确定数据波束的图谱规格，包括图谱扫描周期、每个波位的服务时长以及最大支持的波位个数；

S2：UE接入数据波束，并上传至波控模块进行识别；

S3：波控模块对图谱中是否有波位进行判断，若没有波位，则该图谱全部容纳该波位；若有波位，则进行后续步骤；

S4：若UE接入的波位在图谱中，则不需要修改图谱，保持图谱不变；若UE接入的波位不在图谱中，则需要修改图谱；当UE接入的波位不在图谱中，需要修改图谱时，还需要判断图谱是否已经达到最大支持量，若图谱已经达到最大支持量，则拒绝UE接入，不再修改图谱；所述修改图谱的方法为：寻找图谱中服务时长最长的波位进行修改：

当图谱中服务时长最长的波位只有1个时，判断该波位是否能平分服务时长，若能平分，则平分该波位的服务时长；若不能平分，则将该波位服务时长向上取整，新接入的波位服务时长向下取整；

当图谱中服务时长最长的波位不只1个时，则选取最早进入图谱的波位进行平分，并判断该波位是否能平分服务时长，若能平分，则平分该波位的服务时长；若不能平分，则将该波位服务时长向上取整，新接入的波位服务时长向下取整；

S5：将修改后的图谱上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。

2.一种数据波束下的波位图谱生成系统，用以实现权利要求1所述的一种数据波束下的波位图谱生成方法，其特征在于，包括UE和波控模块，所述UE用以接入数据波束，并上传至波控模块进行识别；所述波控模块用以初始化图谱信息，并对UE上传的数据波束进行识别、判断后，上传至卫星的软件模块和硬件模块，所述软件模块按照图谱进行调度，所述硬件模块按照图谱进行扫描。