CN117478195A - 一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法 - Google Patents

一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法：用户终端UE在初始注册时将其当前的波束信息发送给星载基站，星载基站维护用户终端UE的波束跟踪列表，核心网维护用户终端UE的星载基站跟踪列表；星载基站配置SRS‑Config‑IE，并将其发送给用户终端UE，所述SRS‑Config‑IE用于规定用户终端UE传输SRS信号的时频资源和特定的SRS序列参数；用户终端UE在新的星载基站的新波束下，在SRS‑Config‑IE规定的时频资源按照特定的SRS序列参数发送SRS消息，所述SRS消息中携带了新的星载基站编号和波束编号；新的星载基站作为当前星载基站将用户终端UE的星载基站编号发送给核心网，核心网更新卫星跟踪列表。本发明通过复用SRS探测参考信号的时频资源进行UE卫星和波束信息上报，大大减少服务链路信令开销。

Description

一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，具体而言，涉及一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法。
背景技术
相较于地面蜂窝网络，低轨卫星通信系统具有移动速度快、波束覆盖范围大和传输时延长等特点。一方面可能造成频繁的位置更新信令开销，另一方面将导致现有的寻呼容量无法满足寻呼需求，因此，设计适用于卫星通信系统的位置区划分与寻呼机制以降低位置更新信令开销并增强寻呼容量至关重要。
由于位置更新和寻呼是一种相对矛盾的设计，为了减少位置更新信令开销，势必要设计包含多个小区的较大位置区，而目前所使用的覆盖寻呼方法是在位置区范围内的所有小区下发寻呼消息，即寻呼消息要在所有波束都传输一份，导致实际寻呼用户终端UE数目成倍减少。
为解决这一问题，技术标准和文献中先后提出顺序寻呼、并发寻呼、分层寻呼以及基于时间的寻呼、基于移动的寻呼、基于距离的寻呼、基于配置文件或历史数据的寻呼等自适应寻呼方法来进一步缩小寻呼区域，减少寻呼负荷。但是这些方法仍是在多个波束下发寻呼消息，并没有实现精准寻呼。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，减少服务链路信令开销。
本发明解决技术的方案是：一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，该方法包括以下步骤：
S1、用户终端UE在初始注册时将其当前的波束信息发送给星载基站，星载基站维护用户终端UE的波束跟踪列表，核心网维护用户终端UE的星载基站跟踪列表；所述波束跟踪列表中包含UE标识和UE所用的波束编号；卫星跟踪列表中包含UE标识和UE所属星载基站编号；
S2、星载基站配置SRS-Config-IE，并将其发送给用户终端UE，所述SRS-Config-IE用于规定用户终端UE传输SRS信号的时频资源和特定的SRS序列参数；
S3、当用户终端UE未离开当前星载基站覆盖范围，进入当前星载基站的两个波束交叠区域，并满足波束切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新的波束编号发送给当前星载基站，当前星载基站更新用户终端UE的波束跟踪列表；
S4、当用户终端UE进入两个卫星交叠范围，并满足星载基站切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新星载基站编号发送给当前星载基站，当前星载基站将UE信息通过星间链路发送给新的星载基站，所述UE信息包括UE所属星载基站和波束；
S5、新的星载基站配置SRS-Config-IE分配用户终端UE的时频资源和特定的SRS序列参数，并反馈给当前星载基站，当前星载基站再将SRS-Config-IE发送给用户终端UE；
S6、用户终端UE在新的星载基站的新波束下，在SRS-Config-IE规定的时频资源按照特定的SRS序列参数发送SRS消息，所述SRS消息中携带了新的星载基站编号和波束编号；新的星载基站作为当前星载基站将用户终端UE的星载基站编号发送给核心网，核心网更新卫星跟踪列表；
S7、核心网根据用户终端UE的卫星跟踪列表中的星载基站编号向用户终端UE所属的星载基站发送寻呼消息，星载基站根据用户终端波束跟踪列表中的波束编号在相应波束发送寻呼消息。
优选地，所述步骤S3中，RRC激活态的用户终端UE在切换过程中更新波束信息。
优选地，所述步骤S4中，RRC激活态的用户终端UE通过切换过程更新用户终端UE所属的卫星信息。
优选地，所述SRS复用已有的SRS时频资源。
优选地，所述UE标识是为5G-S-TMSI或GUTI等5G标准的标识之一，或者自定义的UE地址。
优选地，所述SRS序列为ZC序列，配置SRS-Config-IE保证同一卫星下同一时频资源序列正交，且能唯一区分用户终端UE。
优选地，所述用户终端通过如下方式在SRS信息中携带星载基站编号和波束编号：
将星载基站编号和波束编号与SRS信息中的ZC序列异或，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息，将该SRS信息在对应的时频资源发送；星载基站接收SRS信号，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息后，查询时频资源、UE和ZC序列的对应关系，将其与对应UE的ZC序列进行异或，即可得到在该SRS中携带的星载基站编号和波束编号。
优选地，所述波束切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前波束覆盖区域广播信号平均信号接收强度小于小区重选门限，并且另一个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于小区重选门限。
优选地，所述基站切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前星载基站覆盖区域当前波束广播信号平均信号接收强度小于小区重选门限，并且另一个星载基站某个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于小区重选门限。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明通过复用SRS(Sounding Reference Signal)探测参考信号的时频资源进行UE所述星载基站和波束信息上报，大大减少服务链路信令开销，又通过分布式星载基站和波束信息存储，减少馈电链路信令开销，减轻了星载基站跟踪列表的位置更新信令开销和波束跟踪列表的寻呼负荷；
(2)、本发明不仅适用于3GPP定义的不同网络架构下的卫星通信系统，同时也适用于地面蜂窝网络，具有普适性。
(3)、本发明基于探测参考信号的UE信息上报不仅可用于寻呼过程，进一步的也可以用于辅助切换以及其它需要定位终端的场景，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中所述UE的注册流程图。
图2为本发明实施例波束间小区重选场景下UE的波束更新过程。
图3为本发明实施例星间小区重选场景下UE的位置更新过程。
图4为本发明实施例波束间、星间切换场景下UE的位置更新过程。
图5(a)为本发明实施例CN发起的寻呼过程。
图5(b)为本发明实施例RAN发起的寻呼过程。
图6为本发明实施例一种精准寻呼的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
为在较大的位置区内仍然能够精准定位UE所在的波束，降低寻呼开销，增强寻呼容量。本发明基于以卫星波束覆盖范围作为跟踪区，公开了一种精准寻呼的方法。如图6所示，其步骤包括：
S1、用户终端UE在初始注册时将其当前的波束信息发送给星载基站，星载基站维护用户终端UE的波束跟踪列表，核心网维护用户终端UE的星载基站跟踪列表；所述波束跟踪列表中包含UE标识和UE所用的波束编号；星载基站跟踪列表中包含UE标识和UE所属星载基站编号；
所述UE标识是为5G-S-TMSI或GUTI等5G标准的标识之一，或者自定义的UE地址。
S2、星载基站配置SRS-Config-IE，并将其发送给用户终端UE，所述SRS-Config-IE用于规定用户终端UE传输SRS信号的时频资源和特定的SRS序列参数；
所述SRS可以复用已有的SRS时频资源。星载基站接收到SRS后，不仅保留信道估计等原有功能，还能够根据此信号获得UE所在属星载基站和波束信息，在实现精准定位UE所处波束的同时减少服务链路信令开销。
所述SRS序列为ZC序列，配置SRS-Config-IE保证同一星载基站下同一时频资源序列正交，且能唯一区分用户终端UE，即同一星载基站下不同波束间的ZC序列集合无交集。
S3、当用户终端UE未离开当前星载基站覆盖范围，进入当前星载基站的两个波束交叠区域，并满足波束切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新的波束编号发送给当前星载基站，当前星载基站更新用户终端UE的波束跟踪列表；
所述波束切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前波束覆盖区域广播信号平均信号接收强度小于波束重选门限，并且另一个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于波束重选门限。
S4、当用户终端UE进入两个星载基站交叠范围，并满足基站切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新星载基站编号发送给当前星载基站，当前星载基站将新星载基站编号通过星间链路发送给新的星载基站；
RRC激活态的用户终端UE则在切换过程中更新波束信息。
所述基站切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前星载基站覆盖区域广播信号平均信号接收强度小于基站重选门限，并且另一个星载基站覆盖区域的平均信号接收强度大于基站重选门限。
本发明改变原有位置信息仅存储于核心网的现状，星载基站和核心网分布式存储UE星载基站编号和波束编号，波束间位置信息变化仅通知到星载基站，以此减少馈电链路信令开销。
S5、新的星载基站配置SRS-Config-IE分配用户终端UE的时频资源和特定的SRS序列参数，并反馈给当前星载基站，当前星载基站再将SRS-Config-IE发送给用户终端UE；
RRC激活态的用户终端UE则通过切换过程更新用户终端UE所属的星载基站信息。
S6、用户终端UE在新的星载基站的新波束下，在SRS-Config-IE规定的时频资源按照特定的SRS序列参数发送SRS消息，所述SRS消息中携带了新的星载基站编号和波束编号；新的星载基站作为当前星载基站将用户终端UE的星载基站编号发送给核心网，核心网更新星载基站跟踪列表；
所述用户终端UE可以采用异或等方式在SRS信息中携带星载基站编号和波束编号：
将星载基站编号和波束编号与SRS信息中的ZC序列异或，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息，将该SRS信息在对应的时频资源发送；星载基站接收SRS信号，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息后，查询时频资源、UE和ZC序列的对应关系，将其与对应UE的ZC序列进行异或，即可得到在该SRS中携带的星载基站编号和波束编号。
S7、核心网根据用户终端UE的星载基站跟踪列表中的星载基站编号向用户终端UE所属的星载基站发送寻呼消息，星载基站根据用户终端波束跟踪列表中的波束编号在相应波束发送寻呼消息。寻呼信息一般用于下行消息到达、系统消息变更或地震海啸预警时。
实施例：
下面将结合具体实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
UE在开机之后，经过小区搜索、随机接入过程，接入到某一星载基站的某一波束小区，波束小区划分是以所述UE所在波束覆盖范围为跟踪区，并参照图1完成以下注册过程。
1.UE向星载基站发送注册请求消息，该消息携带UE标识，波束等。
2.星载基站初始化UE的波束跟踪列表，格式如下：
波束编号 UE标识
1 UE1标识
2 UE2标识
…… ……
3.星载基站向核心网的AMF发送注册请求信息，所述注册请求信息包含UE标识，星载基站标号。
4.AMF根据接收到的注册请求消息，初始化UE的星载基站跟踪信息列表，格式如下：
星载基站编号 UE标识
1 UE1标识
2 UE2标识
…… ……
7.AMF向UE发送注册接收消息，在此过程中，星载基站配置用于确定UE特定SRS时频资源和序列的参数，所配置参数应能确保在同一星载基站下唯一分辨出UE。
8.UE向AMF发送注册完成消息。
UE驻留到该波束小区后，会持续对波束小区进行测量，根据UE所处的状态不同，移动性管理分为以下过程。
1.对于处于RRC非激活态且通过接收的广播消息判定是否还处于该星载基站该波束覆盖范围的UE，参照图2执行以下波束间小区重选过程。
1)当UE测量到当前波束覆盖区域广播信号平均信号接收强度小于小区重选门限，并且另一个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于小区重选门限，执行波束间重选，并将新波束信息携带在SRS消息中一并发送。
2)星载基站接收到该SRS后更新UE所处波束信息。
2.对于处于RRC非激活态且通过接收的广播消息判定进入到新的星载基站星覆盖范围的UE，参照图3执行卫星基站重选过程。
3.对于处于RRC连接态的UE，参照图4执行波束间、星间切换。
1)当UE测量到其平均信号接收强度小于星载基站切换门限；
2a)若UE进行的是星内波束间切换，则直接更新星载基站中UE的波束信息。
2b)若UE进行的是星间切换，则UE与星载基站1、星载基站2间执行切换过程。
3)星载基站2更新UE信息，所述UE信息包括UE对应波束和星载基站信息
4)星载基站2向核心网的AMF发送更新UE信息
5)星载基站2向星载基站1发送删除UE信息
6)核心网AMF收到4)后更新UE星载基站跟踪列表。
7)星载基站1收到5)后删除UE的波束跟踪列表。
在此过程中对由于下行数据到达、系统消息变更或地震海啸预警触发的寻呼，按照UE所处的RRC状态，参照图5(a)和图5(b)执行寻呼过程。
对处于RRC非激活状态(RRC_IDLE)的UE，AMF根据UE的星载基站跟踪列表中UE的卫星编号，向相应的卫星发送寻呼消息。卫星接收到寻呼消息后根据UE的波束跟踪列表中UE所在的波束编号在相应波束内寻呼UE。
对处于RRC激活态状态的UE，卫星根据UE的波束跟踪列表中UE所在的波束编号在相应的波束内寻呼UE。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、用户终端UE在初始注册时将其当前的波束信息发送给星载基站，星载基站维护用户终端UE的波束跟踪列表，核心网维护用户终端UE的星载基站跟踪列表；所述波束跟踪列表中包含UE标识和UE所用的波束编号；卫星跟踪列表中包含UE标识和UE所属星载基站编号；
S2、星载基站配置SRS-Config-IE，并将其发送给用户终端UE，所述SRS-Config-IE用于规定用户终端UE传输SRS信号的时频资源和特定的SRS序列参数；
S3、当用户终端UE未离开当前星载基站覆盖范围，进入当前星载基站的两个波束交叠区域，并满足波束切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新的波束编号发送给当前星载基站，当前星载基站更新用户终端UE的波束跟踪列表；
S4、当用户终端UE进入两个卫星交叠范围，并满足星载基站切换条件时，RRC非激活态的用户终端UE在SRS-Config-IE中规定的时频资源中通过SRS消息将新星载基站编号发送给当前星载基站，当前星载基站将UE信息通过星间链路发送给新的星载基站，所述UE信息包括UE所属星载基站和波束；
S5、新的星载基站配置SRS-Config-IE分配用户终端UE的时频资源和特定的SRS序列参数，并反馈给当前星载基站，当前星载基站再将SRS-Config-IE发送给用户终端UE；
S6、用户终端UE在新的星载基站的新波束下，在SRS-Config-IE规定的时频资源按照特定的SRS序列参数发送SRS消息，所述SRS消息中携带了新的星载基站编号和波束编号；新的星载基站作为当前星载基站将用户终端UE的星载基站编号发送给核心网，核心网更新卫星跟踪列表；
S7、核心网根据用户终端UE的卫星跟踪列表中的星载基站编号向用户终端UE所属的星载基站发送寻呼消息，星载基站根据用户终端波束跟踪列表中的波束编号在相应波束发送寻呼消息。
2.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述步骤S3中，RRC激活态的用户终端UE在切换过程中更新波束信息。
3.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述步骤S4中，RRC激活态的用户终端UE通过切换过程更新用户终端UE所属的卫星信息。
4.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于，所述SRS复用已有的SRS时频资源。
5.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述UE标识是为5G-S-TMSI或GUTI等5G标准的标识之一，或者自定义的UE地址。
6.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述SRS序列为ZC序列，配置SRS-Config-IE保证同一卫星下同一时频资源序列正交，且能唯一区分用户终端UE。
7.根据权利要求6所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述用户终端通过如下方式在SRS信息中携带星载基站编号和波束编号：
将星载基站编号和波束编号与SRS信息中的ZC序列异或，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息，将该SRS信息在对应的时频资源发送；星载基站接收SRS信号，得到携带了星载基站编号和波束编号的SRS信息后，查询时频资源、UE和ZC序列的对应关系，将其与对应UE的ZC序列进行异或，即可得到在该SRS中携带的星载基站编号和波束编号。
8.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述波束切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前波束覆盖区域广播信号平均信号接收强度小于小区重选门限，并且另一个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于小区重选门限。
9.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统中用于精准寻呼的方法，其特征在于所述基站切换条件为：
用户终端UE测量收到的当前星载基站覆盖区域当前波束广播信号平均信号接收强度小于小区重选门限，并且另一个星载基站某个波束覆盖区域的平均信号接收强度大于小区重选门限。
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