CN116866959B - 一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法及系统，该方法通过在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延。本发明通过在广播同步信号里面增加一个参数指示该波位下次被信令波束再次被扫描的间隔波位数，从而终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，从而缩短了终端接入的时延。
Description
技术领域
本发明涉及低轨卫星通信技术领域，尤其涉及一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法及系统。
背景技术
低轨卫星的移动速度快，和地面的距离小，可以覆盖的广度不大，但是地面终端通常分布稀疏，且分布的随机性比较强。为了最大限度的满足地面终端的分布特性和低轨卫星的快速移动。通常在低轨卫星通信系统中使用相控阵天线，形成指向不同区域的窄带多波束，通过相控阵的波束捷变能力，把低轨卫星覆盖范围分成不同的波位，让每一个波束对每一个波位进行周期的轮询覆盖，这样就可以对低轨卫星覆盖下的所有终端进行数据通信服务。
为了终端能接入卫星网络并进行数据通信，把低轨卫星的波束分为了信令波束和业务波束。信令波束提供终端的接入服务，业务波束提供终端的数据通信服务。当低轨卫星覆盖一个区域时，并不知道终端的位置，为了终端出现在低轨卫星的覆盖区域中的任何位置都可以接入网络，需要把覆盖区域划分成一个一个的波位，低轨卫星信令波束通过在不同的时刻覆盖每一个波位，从而让每一个波位中的终端都有发起接入的时隙。为了让每一个波位都有足够的时间可以接入，信令波束覆盖每一个波位都持续5毫秒的时间。信令波束轮询每一个波位从而达到覆盖整个低轨卫星的覆盖区域。
对每一个波位大小和位置的划分，需要根据低轨卫星总共覆盖的范围和星上相控阵波束的参数特性，以星下点为参考点，将低轨卫星覆盖区域在地面上的投影按照相对于参考点的不同角度和距离进行排布和划分，并将划分的波位进行编号。当终端在一个波位发起接入时，它需要等到信令波束覆盖到该波位，终端发起接入请求并携带波位编号，当卫星基站收到接入请求以后，通过波位编号知道终端的位置，就可以分配业务波束资源覆盖到终端所在的位置，在信令波束再次覆盖到终端所在波位时，发送接入请求响应消息携带业务波束的信息。当终端收到接入请求响应消息以后，知道了业务波束的参数，就可以通过业务波束进行数据业务服务。
当前存在的问题是，信令波束固定分时扫描低轨卫星覆盖区域下的所有波位，每一个波位的持续覆盖时间是5毫秒，如果有N个波位，则信令波束再次扫描到同样一个波位的时间周期是N*5毫秒。如图1所示，当信令波束扫描波位1时，终端收到了广播的同步信号SSB/SIB1，知道了总共有多少个波位和与星下点的角度和距离，终端和卫星基站同步成功以后，通过信令波束发起接入请求消息。卫星基站收到请求以后，需要等待N*5毫秒，等信令波束再次覆盖波位1时，才能下发接入请求消息响应消息。这样导致了终端接入网络的时延过大，当有些波位没有终端需要接入时，信令波束也在周期性扫描该波位，导致系统资源使用的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法及系统，以解决如何缩短终端接入时延的技术问题。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，通过在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延。
进一步的，一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法包括如下步骤：
S1：在低轨卫星基站内部维护所有波位与该波位服务终端数量的表；
S2：卫星基站通过信令波束，广播同步信号SSB/SIB1；
S3：终端通过自身的位置信息以及时间信息，获取当前所处的波位编号，并通过信令波束发送接入请求消息给卫星基站并携带波位编号；
S4：卫星基站收到接入请求后，根据参数指示再次覆盖到终端所在波位时，发送接入请求响应，并携带业务波束的信息给终端；
S5：终端收到接入请求响应后，进行数据业务服务。
进一步的，步骤S1具体为：在低轨卫星基站内部维护所有波位与该波位服务终端数量的表，当发现波位有多个终端接入时，增加信令波束扫描该波位的频次，将信令波束再次扫描该波位的间隔波位数设置为N个波位。
进一步的，步骤S2具体为：卫星基站通过信令波束，广播同步信号SSB/SIB1，其中，SIB1信号携带新的参数指示波位下次被信令波束扫描的间隔波位数N。
进一步的，步骤S3包括如下子步骤：
S31：终端通过自身的位置信息以及时间信息，同时接收广播星历信息，进行轨道递推，获取当前时刻卫星的位置；
S32：以当前卫星星下点位置作为参考点，终端根据定位系统获取自身位置信息、卫星轨道信息以及时间信息，实时计算出自身相对参考点的角度和距离；
S33：在终端内部维护从相对参考点的角度和距离到波位编号的映射表；
S34：通过映射表找到终端当前所处的波位编号，并通过信令波束发送接入请求信息给卫星基站，并携带该波位编号。
进一步的，步骤S4包括如下子步骤：
S41：卫星基站收到接入请求后，通过波位编号获取终端的位置；
S42：卫星基站遍历波位与该波位服务终端数量的表，发现间隔N个波位时间的波位对应的终端数量为0，则占用该波位的向下调度资源；
S43：卫星基站控制信令波束在间隔N个波位时间后，再次覆盖到终端所在波位时，发送接入请求响应信息，并携带业务波束信息给终端。
进一步的，步骤S5具体为：当终端在间隔N个波位时间以后，开始接收信令波束的下行信息，当收到接入请求响应信息后，获取业务波束的参数，通过业务波束进行数据业务服务。
一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的系统，包括参数指示模块，所述参数指示模块在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延。
一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所述的方法。
一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述所述的方法。
本发明的有益效果在于：本发明通过在广播同步信号里面增加一个参数指示该波位下次被信令波束再次被扫描的间隔波位数，从而终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，从而缩短了终端接入的时延，没有终端存在的波位没有被固定周期的扫描，达到了提高系统资源使用率的目的。
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为现有技术原理图；
图2为本发明原理图。
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。
实施例
参见图2，一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，包括如下步骤：
步骤一，在低轨卫星基站内部维护一个所有波位和该波位服务终端数的表，当发现从波位1有多个终端接入时，就增加信令波束扫描波位1的频次，把信令波束再次扫描该波位的间隔波位数设置为4个波位（可以根据实际情况设置间隔波位个数）。
步骤二，卫星基站通过信令波束，广播同步消息SSB/SIB1，其中SIB1消息携带新的参数指示波位1下次被信令波束再次被扫描的间隔波位数为4，终端和卫星基站同步以后，就知道了再间隔4个波位可以再次收到下行消息。
步骤三，终端通过自身的位置信息以及系统时间信息，同时接受广播星历信息，进行轨道递推，知道了当前时刻卫星的位置，再以当前卫星星下点位置作为参考点，终端根据GPS（北斗）知道自身位置信息、卫星轨道信息以及系统时间信息实时计算出自身相对参考点的角度和距离，终端内部维护从相对参考点的角度和距离到波位编号的映射表，通过映射表可以找到当前所处的波位编号，并通过信令波束发送接入请求消息给卫星基站并携带波位编号1。
步骤四，当卫星基站收到接入请求以后，通过波位编号1知道终端的位置，就可以分配业务波束资源覆盖到终端所在的位置，卫星基站内部有一个波位编号对应接入终端个数的资源表，卫星基站遍历这个表，发现间隔4个波位时间的波位对应的终端个数为0，就可以占用这个波位的向下调度资源，卫星基站就可以控制信令波束在间隔4个波位时间以后，再次覆盖到终端所在波位1时，发送接入请求响应消息携带业务波束的信息给终端。
步骤五，当终端在间隔4个波位时间以后，开始接受信令波束的下行消息，当收到接入请求响应消息以后，知道了业务波束的参数，就可以通过业务波束进行数据业务服务。
本发明还提供了一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的系统，该系统包括参数指示模块，所述参数指示模块在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延。
本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所述的优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述所述的优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法。
基于上述实施例，本发明至少具有以下技术效果：
本发明通过在广播同步信号里面增加一个参数指示该波位下次被信令波束再次被扫描的间隔波位数，从而终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，从而缩短了终端接入的时延，没有终端存在的波位没有被固定周期的扫描，达到了提高系统资源使用率的目的。
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 (6)
1.一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，其特征在于，通过在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延；具体包括如下步骤：
S1：在低轨卫星基站内部维护所有波位与该波位服务终端数量的表；
S2：卫星基站通过信令波束，广播同步信号SSB/SIB1；
S3：终端通过自身的位置信息以及时间信息，获取当前所处的波位编号，并通过信令波束发送接入请求消息给卫星基站并携带波位编号；步骤S3包括如下子步骤：
S31：终端通过自身的位置信息以及时间信息，同时接收广播星历信息，进行轨道递推，获取当前时刻卫星的位置；
S32：以当前卫星星下点位置作为参考点，终端根据定位系统获取自身位置信息、卫星轨道信息以及时间信息，实时计算出自身相对参考点的角度和距离；
S33：在终端内部维护从相对参考点的角度和距离到波位编号的映射表；
S34：通过映射表找到终端当前所处的波位编号，并通过信令波束发送接入请求信息给卫星基站，并携带该波位编号；
S4：卫星基站收到接入请求后，根据参数指示再次覆盖到终端所在波位时，发送接入请求响应，并携带业务波束的信息给终端；步骤S4包括如下子步骤：
S41：卫星基站收到接入请求后，通过波位编号获取终端的位置；
S42：卫星基站遍历波位与该波位服务终端数量的表，发现间隔N个波位时间的波位对应的终端数量为0，则占用该波位的向下调度资源；
S43：卫星基站控制信令波束在间隔N个波位时间后，再次覆盖到终端所在波位时，发送接入请求响应信息，并携带业务波束信息给终端；
S5：终端收到接入请求响应后，进行数据业务服务。
2.如权利要求1所述的一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，其特征在于，步骤S1具体为：在低轨卫星基站内部维护所有波位与该波位服务终端数量的表，当发现波位有多个终端接入时，增加信令波束扫描该波位的频次，将信令波束再次扫描该波位的间隔波位数设置为N个波位。
3.如权利要求2所述的一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，其特征在于，步骤S2具体为：卫星基站通过信令波束，广播同步信号SSB/SIB1，其中，SIB1信号携带新的参数指示波位下次被信令波束扫描的间隔波位数N。
4.如权利要求1所述的一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，其特征在于，步骤S5具体为：当终端在间隔N个波位时间以后，开始接收信令波束的下行信息，当收到接入请求响应信息后，获取业务波束的参数，通过业务波束进行数据业务服务。
5.一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的系统，用以实现权利要求1~4任意一项所述的一种优化低轨卫星基站信令波束扫描的方法，其特征在于，包括参数指示模块，所述参数指示模块在广播同步信号SSB/SIB1中增加参数指示波位下次被信令波束再次扫描的间隔波位数，让终端知道下次再被信令波束扫描的时间点，其中，没有终端存在的波位被没有固定周期的扫描，从而缩短终端接入的时延。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1~4任一项所述的方法。
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