CN118019016A - 用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质，其中，所述方法实现了：针对单个卫星的跳波束通信场景，将为每个小区提供服务的同一跳波束分为两种不同类型的跳波束：一种用来广播小区级控制信息，另一种用来发送或者传输通信的服务；通过分别调整这两种类型跳波束的信息来进行对跳波束的切换周期内小区上的覆盖时间进行协调；并且针对每个小区，能够根据该小区当前的通信业务疏密情况动态调整跳波束信息，从而实现为多个小区内的用户终端的跳波束通信资源提供动态调度，提高了卫星通信资源的利用率。

Description

用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质。
背景技术
在非地面网络（NTN）通信中，用户终端与卫星之间进行通信的波束（beam）通常是较宽的波束。非地面网络为了提供用户终端全时域全覆盖的通信环境，相比地面通信一个卫星的宽波束通常会覆盖一大片地球表面中的多个小区。每个小区都会被至少一个波束覆盖，因此每个小区的位置又被成为一个波位。这种全覆盖的缺陷是没有考虑各个小区中的负载平衡，不论负载量的多少都提供了相同的覆盖性能，因此会增加卫星侧的功耗，从而降低无线资源的利用率。
现代卫星通信技术中采用了大量的点波束以代替宽波束覆盖。点波束之间通过时间切片来划分，即在同一时刻点波束只会服务于一个小区。图1示出了常用技术中的一种用于卫星通信的跳波束管理的示例图。如图1所示，一个卫星的点波束1在t0-t1时间服务小区1，点波束2在t1-t2时间服务小区2，点波束3在t2-t3时间服务小区3。并且在切换周期P后再次切换使用点波束1服务小区1。这种通过时间切换使用不同的点波束去服务不同小区的技术，又被称为“跳波束”技术。“跳波束”技术能够动态的分配卫星通信及带宽资源，使用跳波束在不同小区之间进行切换，是根据每个小区的业务密度来决定的。具体地，当业务密度高于一个阈值时可以认为是一个业务密集小区，而当业务密度低于上述阈值时可以认为是一个业务稀疏小区。对于业务密集小区，卫星波束驻留的时间长；对于业务稀疏小区，卫星波束驻留的时间短。
针对跳波束技术，存在以下问题：
1、卫星通信的其中一个场景是为偏远、无地面基站覆盖的地区（例如高山、沙漠、海洋）提供通信服务。这些区域的通信业务密度通常较低，因此波束驻留时间短。该区域内的用户终端一旦错过了波束驻留期间，将等候一个切换周期P才能进行通信。
2、虽然根据业务密度确定波束驻留时间，但是周期性的切换是一种固定的模式，灵活性降低。在图1中，例如小区1只有在t0~t1时间内有波束覆盖，但是在t1~t3时间内仍然可能有小区1中的用户存在通信需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质。以解决现有技术中存在的问题，具有至少一个优点：能够为多个小区内的用户终端提供动态调度，提高卫星通信的资源利用率。
根据本发明的一方面，本发明的实施例提供了一种用于卫星通信的跳波束管理方法，应用于网络侧，所述方法包括：
将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
进一步地，所述将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区的步骤包括：
按照地球表面上的区域属性对地球表面进行分区，并对每一个分区配置一个用户活跃系数，以及对每一个分区配置时间活跃系数；
针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数；
在所述活跃用户数大于或者等于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务密集型小区，在所述活跃用户数小于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务稀疏型小区。
进一步地，所述针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数的步骤包括：
根据下式计算该小区在特定时间段的活跃用户数：
Na=nα/>β；
其中，Na表示活跃用户数，n表示该小区的常驻人口数，α表示用户活跃系数，β表示时间活跃系数。
进一步地，为每个小区配置周期性的跳波束信息包括第一跳波束信息和第二跳波束信息，所述第一跳波束信息和所述第二跳波束信息分别包括下列信息中的至少一项：
（1）跳波束的识别标识；
（2）跳波束首次到达并服务该小区的时间；
（3）跳波束服务该小区的持续时间；
（4）跳波束的切换周期；
（5）跳波束的载波信息。
进一步地，对于每个小区的所述第一跳波束，根据该小区在每个特定时间段的活跃用户数配置其承载信号的发送周期；
对于每个小区的所述第二跳波束，根据该小区在每个特定时间段的业务疏密情况的列表，配置其服务该小区的持续时间。
进一步地，所述第一跳波束上还承载有与其对应的所述第二跳波束信息。
进一步地，所述针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置的步骤包括：
在跳波束的切换周期内，根据该小区在特定时间段预估的活跃用户数以及该小区的当前实际通信业务需求量，通过衡量该小区的当前实际的活跃用户数超出预估的活跃用户数的比例，对已配置的跳波束信息进行相应的调整；
在衡量出所述比例为正值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长；
在衡量出所述比例为负值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短。
进一步地，所述方法还包括：
将所述已配置的跳波束服务该小区持续时间与衡量出的所述比例相乘，分别得到对应的跳波束服务该小区的延长调整时间和对应的跳波束服务该小区的缩短调整时间。
进一步地，所述方法还包括：
配置对应跳波束服务该小区的延长调整时间的第一调整系数，并将所述第一调整系数与对应跳波束服务该小区的延长调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标延长调整时间；
以及配置对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的第二调整系数，并将所述第二调整系数与对应跳波束服务该小区的缩短调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标缩短调整时间；
在跳波束的切换周期内，通过调整所述第一调整系数和所述第二调整系数的值，使得所有对应跳波束服务该小区的延长调整时间的目标延长调整时间之和与所有对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的目标缩短调整时间之和的绝对值相等。
进一步地，所述方法还包括：
针对业务稀疏型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间不发生变化，仅针对所述第二跳波束服务该小区的持续时间被缩短；
针对业务密集型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长或者缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间和所述第二跳波束服务该小区的持续时间相应的被延长或者缩短。
根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供了一种用于卫星通信的跳波束管理装置，应用于网络侧，所述装置包括：
划分模块，用于将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
配置模块，用于为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
调整模块，用于针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的用于卫星通信的跳波束管理方法。
在本发明提供的用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质中，针对单个卫星的跳波束通信场景，将为每个小区提供服务的同一跳波束分为两种不同类型的跳波束（第一跳波束和第二跳波束）：一种用来广播小区级控制信息，另一种用来发送或者传输通信的服务；通过分别调整这两种类型跳波束的信息来进行对跳波束的切换周期内小区上的覆盖时间进行协调；并且针对每个小区，能够根据该小区当前的通信业务疏密情况动态调整跳波束信息，从而实现为多个小区内的用户终端的跳波束通信资源提供动态调度，减少了卫星侧的功耗的同时，还避免了跳波束资源的浪费，提高了卫星通信资源的利用率。
进一步地，对于每个小区的第一跳波束，可以根据小区中每个特定时间段的活跃用户数来配置相关同步信号的发送周期，从而可以通过降低信号的发送频率来换取节省功率消耗的增益。对于每个小区的第二跳波束的持续时间需要根据小区业务疏密情况的列表进行配置，从而可以有效避免跳波束资源的浪费。
另外，在发明中，根据每个小区所属的业务分区类型，通过对为其服务的第一跳波束和第二跳波束分别采用不同的控制方法，从而使得对于跳波束资源管理的灵活性更高，进一步地提高了卫星通信资源的利用率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1示出了常用技术中的一种用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图2示出了本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理方法的流程示意图。
图3示出了本发明一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图4示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图5示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图6示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图7示出了本发明另一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
图8示出了本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理装置的结构框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件电路或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微指示器装置中实现这些功能实体。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2示出了本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理方法的流程示意图。
参考图2，本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理方法，应用于网络侧，具体包括以下步骤：
步骤S10，将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
步骤S20，为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
步骤S30，针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
以下将具体描述步骤S10至步骤S30。
在步骤S10中，将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区。
示例性地，按照地面上的区域属性对地球表面进行分区，并对每一个分区配置一个活跃用户系数，以及对每一个分区配置时间活跃系数；
针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数；
在所述活跃用户数大于或者等于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务密集型小区，在所述活跃用户数小于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务稀疏型小区。
具体地，可以将地球表面分区为大型城市区域，中型城市区域，小型城市区域，农村乡镇区域，山地区域，海洋区域，沙漠区域等。例如，对每一个分区配置一个活跃用户系数α，并分别获取每块区域的通信资源请求大小，以及设定阈值作为分区标准；也可以按照每个区域的属性设置，并对每一个分区配置一个活跃用户系数，在上述的区域划分类别中，可以认为活跃用户系数满足大型城市区域>中型城市区域>小型城市区域>农村乡镇区域>山地区域>海洋区域>沙漠区域。另外可以进行更细粒度的区域划分，例如大型城市可以分为千万级人口城市和百万级人口城市，本发明对此不作限制。
例如，对每一个分区配置时间活跃系数β。由于地球表面上的每一个分区都会经历昼夜交替，活跃用户系数α也会发生变化，例如对于某一个分区，在白天的活跃用户数通常高于夜晚的活跃用户数。可以将一天中的24小时按照中时区（零时区）的时间划分为多个时间段，每一个时间段配置一个时间活跃系数。表1是一个时间活跃系数的配置示例。具体地，将一天中的24小时按照中时区的时间划分为4个时间段（晚上0点至早上6点，早上6点至中午12点，中午12点至下午6点，下午6点至晚上0点）。对于中时区，根据作息时间配置时间活跃系数。而对于东8区而言，由于存在时差，时间活跃系数将发生相应的变化。
表1 时间活跃系数的配置示例
另外，在每一个分区中设置所有的通信小区（下文称为小区）的每一个小区中的用户活跃系数和时间活跃系数与分区相同。具体地，例如分区1为大型城市分区，用户活跃系数为α1，时间活跃系数为β1；分区2为小型城市分区，用户活跃系数为α2，时间活跃系数为β2。大型城市分区中包含小区C1m(m=1,2,…M)，小型城市分区中包含小区C2n（n=1,2,…N）。那么，对于大型城市分区中的所有M个小区，用户活跃系数均为α1，时间活跃系数均为β1；对于小型城市分区中的所有N个小区，用户活跃系数均为α2，时间活跃系数均为β2。
示例性地，确定每一个小区为业务密集小区还是业务稀疏小区的步骤包括：
针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数，在所述活跃用户数大于或者等于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务密集型小区，在所述活跃用户数小于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务稀疏型小区。
根据下式计算该小区在特定时间段的活跃用户数：
Na=nα/>β；
其中，Na表示活跃用户数，n表示该小区的常驻人口数，α表示用户活跃系数，β表示时间活跃系数。
网络侧通过一个列表可以管理小区的业务疏密情况。如果由于人口迁移、城市发展，上述的参数可能发生改变，那么小区的业务疏密情况会发生变化，网络侧需要更新列表。在本发明中，我们认为小区的业务疏密情况为一个相对平稳的状态，因此不涉及到小区的业务疏密情况管理列表的更新。具体的管理列表如下表2所示：
表2 小区的业务疏密情况管理列表
需要指出的是，对小区进行分类（业务密集型小区或是业务稀疏型小区）可以使用更细的粒度。具体的，网络侧使用多个阈值（thr_1, thr_2,… thr_k），通过判断活跃用户数Na与阈值之间的关系，可以获得密集业务小区群（第一密集小区，第二密集小区等），以及获得稀疏业务小区群（第一稀疏小区，第二稀疏小区等）。
在步骤S20中，为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务。
示例性地，在本发明实施例中，将为每个小区服务的跳波束分为第一跳波束和第二跳波束，其中，使用第一跳波束为该小区的用户终端提供与卫星进行同步、用于小区搜索、用户定位等服务。具体的，用户终端通过第一跳波束上的资源接受SIB（SystemInformation Block，系统消息）、MIB（Master Information Block，主信息块）、SSB（同步信号块）以及PRS（Positioning Reference Signal，定位参考信号），以实现首次小区接入或者是用户通过下行PRS信号进行定位。使用第二跳波束为该小区的用户提供与卫星进行通信的服务。具体的，用户终端可以通过第二跳波束接受下行的控制信息和数据信息，以及发送上行的请求和数据信息。
示例性地，为每个小区配置周期性的跳波束信息包括第一跳波束信息和第二跳波束信息，所述第一跳波束信息和所述第二跳波束信息分别包括下列信息中的至少一项：
（1）跳波束的识别标识；
（2）跳波束首次到达并服务该小区的时间；
（3）跳波束服务该小区的持续时间；
（4）跳波束的切换周期；
（5）跳波束的载波信息。
需要指出的是，上述跳波束的配置时是周期性的。
例如某一小区被配置的第一跳波束信息为（beamID1，τ1，T1，P1，C1），被配置的第二跳波束信息为（beamID2，τ2，T2，P2，C2）。则表示识别标识为beamID1的第一跳波束将在系统时间τ1到达并服务该小区，服务该小区的持续时间为T1，使用的载波为C1。当到达τ1+T1时刻时，第一跳波束将发生切换，不再服务该小区。在τ1+P1时刻时，识别标识为beamID1的第一跳波束将再次开始服务该小区。而识别标识为beamID2的第二跳波束将在系统时间τ2到达并服务该小区，服务该小区的持续时间为T2，使用的载波为C2。当到达τ2+T2时刻时，第二跳波束将发生切换，不再服务该小区。在τ2+P2时刻时，识别标识为beamID2的第二跳波束将再次开始服务该小区。
进一步地，对于每个小区的所述第一跳波束，根据该小区在每个特定时间段的活跃用户数配置其承载信号的发送周期；对于每个小区的所述第二跳波束，根据该小区在每个特定时间段的业务疏密情况的列表，配置其服务该小区的持续时间。
具体地，对于每个小区的第一跳波束，由于其主要承载同步以及定位等周期性信号，可以根据小区中每个特定时间段的活跃用户数来配置相关同步信号的发送周期。例如在一个时间段内，通过第一跳波束在某一稀疏小区中发送的同步信号的周期更长，就可以通过降低信号的发送频率来换取节省功率消耗的增益。对于每个小区的第二跳波束的持续时间需要根据小区业务疏密情况的列表进行配置。例如，对于业务密集小区，第二跳波束需要更长时间的持续服务该小区；反之对于业务稀疏小区，第二跳波束可以只在一个较短的持续时间服务该小区。
图3示出了本发明一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
示例性地，如图3所示，小区1为业务密集型小区，小区2为业务次密集型小区，小区3为业务稀疏型小区。因此，第二跳波束分别服务上述三个小区的持续时间满足关系：T1>T2>T3。
基于为各小区配置的第一跳波束和第二跳波束的信息，卫星使用第一跳波束为该小区的用户终端提供与卫星进行同步、用于小区搜索、用户定位等服务；使用第二跳波束为该小区的用户终端提供与卫星进行通信的服务。对于第一跳波束上发送的同步信号，与地面通信类似，都需要在既定的时频资源（帧号，子帧号，符号，物理资源块）上进行发送。除此之外，第一跳波束上还需要承载第二跳波束的信息（上述的beamID，τ，T，P，C）。用户终端在成功搜索到小区后，需要从服务该小区的第一跳波束切换到第二跳波束，然后进行后续的通信业务。
在步骤S30中，针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
示例性地，所述针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置的步骤包括：
在跳波束的切换周期内，根据该小区在特定时间段预估的活跃用户数以及该小区的当前实际通信业务需求量，通过衡量该小区的当前实际的活跃用户数超出预估的活跃用户数的比例，对已配置的跳波束信息进行相应的调整；
在衡量出所述比例为正值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长；
在衡量出所述比例为负值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短。
具体地，对于任一个小区在一个特定的时间段，网络侧都有一个预定的活跃用户数Na。在一个跳波束的服务周期内，根据通信业务可以计算出实际的用户活跃数。可以用/>衡量实际的活跃用户数和预设的活跃用户数的比例，当/>为正值且大于一个阈值/>，或者/>为负值且超过一个阈值/>时，可以认为根据预估的活跃用户数配置给该小区的跳波束持续时间需要延长或者缩短。
图4示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
示例性地，如图4所示，网络侧分别使用波束1、波束2和波束3为小区1、小区2和小区3提供服务。在一个切换周期内，波束1、波束2和波束3各自服务小区的持续时间分别为T1，T2和T3。网络侧根据各个小区实际的通信业务量评估对应跳波束的持续时间是否需要调整。对于小区1，若评估出实际活跃用户数与预估的活跃用户数的比例ρ大于一个预设的阈值ρ_(0+)，则需要为小区1提供更长时间的跳波束覆盖；而对于小区2，若评估出实际活跃用户数与预估的活跃用户数的比例ρ小于一个预设的阈值ρ_(0-)，则需要为小区2缩短跳波束的服务时间。在图4中，经过上述的评估，在下一个跳波束的切换周期中波束1为小区1服务的持续时长为T1+ΔT，波束2为小区2服务的持续时长为T2-ΔT。
进一步地，所述方法还包括：将所述已配置的跳波束服务该小区持续时间与衡量出的所述比例相乘，分别得到对应的跳波束服务该小区的延长调整时间和对应的跳波束服务该小区的缩短调整时间。
也即，上述ΔT的设定与实际活跃用户数与预估的活跃用户数的比例相关，即跳波束需要延长服务的时间，与实际的活跃用户数超出预估的活跃用户数的百分比呈正相关。
进一步地，为保证跳波束切换周期不变，从而可以保证后续的同步不会受到影响。所述方法还包括：配置对应跳波束服务该小区的延长调整时间的第一调整系数，并将所述第一调整系数与对应跳波束服务该小区的延长调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标延长调整时间；
以及配置对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的第二调整系数，并将所述第二调整系数与对应跳波束服务该小区的缩短调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标缩短调整时间；
在跳波束的切换周期内，通过调整所述第一调整系数和所述第二调整系数的值，使得所有对应跳波束服务该小区的延长调整时间的目标延长调整时间之和与所有对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的目标缩短调整时间之和的绝对值相等。
具体地，可以设置ΔT=Tρ/>ω，其中ω为调整系数。调整系数的作用是当一些跳波束的服务时间延长，而一些跳波束的时间缩短，但是总计的时间不能覆盖一个切换周期时，对调整跳波束的ΔT进行进一步的微调。
图5示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。图6示出了本发明又一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
在一些实施例中，如图5所示，在第一个切换周期（t0~t3）内，通过实际的活跃用户数与预估的活跃用户数分别计算出小区1和小区2的比例和/>。利用公式：ΔT=T/>，计算调整时间，分别获得小区1的服务延长时间ΔT1（ΔT1=T1/>）和小区2的服务缩短时间ΔT2（ΔT2=T2/>）。在该示例中，由于ΔT1>ΔT2，导致第二个切换周期（t3~t7）的总时长为T1+ΔT1+T2-ΔT2+T3，比预定的切换周期总时长T1+T2+T3更大。这样在时间上发生了整体偏移，影响后续的时间同步。通过调整系数使得ΔT1（ΔT1=T1/>）与ΔT2（ΔT2=T2/>）的总时长不变，可以保证后续的同步不会受到影响；示例性，可将图5中的ΔT2变大，例如将小区2的跳波束首次服务时间延迟到t5时刻。
在另一些实施例中，如图6所示，在第一个切换周期（t0~t3）内，通过实际的活跃用户数与预估的活跃用户数分别计算出小区1和小区2的比例ρ1和ρ2。利用公式：ΔT=Tρ，计算调整时间，分别获得小区1的服务延长时间ΔT1（ΔT1=T1/>ρ1）和小区2的服务缩短时间ΔT2（ΔT2=T2/>ρ2）。在该示例中，由于ΔT1<ΔT2，导致第二个切换周期（t3~t7）的总时长为T1+ΔT1+T2-ΔT2+T3，比预定的切换周期总时长T1+T2+T3更小。这样出现了跳波束空缺的时间段，导致资源的浪费。在本实施例中，通过调整系数使得ΔT1（ΔT1=T1/>ρ1/>ω1）与ΔT2（ΔT2=T2/>ρ2/>ω2）拼接成与原本的总时长保持一致，从而可以避免跳波束资源的浪费。
在本发明实施例中，根据每个小区所属的业务分区类型（业务密集型小区或是业务稀疏型小区），对为其服务的第一跳波束和第二跳波束分别采用不同的控制方法。
进一步地，所述方法还包括：针对业务稀疏型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间不发生变化，仅针对所述第二跳波束服务该小区的持续时间被缩短；也即，在这种情形下，有可能第一跳波束还滞留在当前小区，而第二跳跳波束已经跳到了下一个小区。
针对业务密集型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长或者缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间和所述第二跳波束服务该小区的持续时间相应的被延长或者缩短。
示例性地，对于业务稀疏型小区，尤其是多个时间段处于业务稀疏状态的山地、海洋和沙漠分区，上述关于跳波束的时间调整可能会造成小区内用户终端服务质量大幅下降的影响。通常的，业务稀疏型小区容易发生出现的大幅变化而引起跳波束的服务时间的调整。而在上述的业务稀疏型小区，虽然业务密度低，但是对于通信的需求可能更高。因为在业务密集型地区，例如城市，即使没有跳波束提供卫星通信，但是小区内的用户终端仍可以通过地面站进行通信。然而在山地、海洋和沙漠分区，一旦长时间失去跳波束的服务覆盖，由于没有地面基站提供通信，需要等待一个切换周期跳波束才能重新回到该小区提供通信服务。因此，针对于业务稀疏地区，如果跳波束的服务时间被缩短，则只针对第二跳波束。因为第二跳波束用于用户数据的通信，而保证第一跳波束维持原有的服务时长，保证用户终端可以正常的接受下行同步，进行小区搜索和接入，以及使用PRS信号进行定位。
在本实施例中，由于对业务密集型小区和业务稀疏型小区的第一跳波束的配置不同，因此，可在第一跳波束发送的系统级消息中指示小区业务疏密状态，表示后续第一跳波束是否发生变化。
图7示出了本发明另一实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理的示例图。
示例性地，如图7所示，波束1和波束2均为业务密集型小区1提供服务，其中，波束1为第一跳波束，波束2为第二跳波束。波束3和波束4为业务稀疏型小区2提供服务，其中，波束3为第一跳波束，波束4为第二跳波束。在第一个切换周期（t0~t2）内，通过计算实际的活跃用户数和预估的活跃用户数的比值，判断需要对小区1延长跳波束服务时间，对小区2缩短跳波束服务时间。由于小区2是业务稀疏型小区，因此，只缩短小区2的第二跳波束的服务时间，而不缩短小区2的第一跳波束的服务时间。在第一跳波束发送广播系统消息SIB中，同时发送小区业务疏密状态。当用户终端首次接入小区并获取上述业务疏密状态后，如果是业务稀疏型小区，则第一跳波束不会发生变化。即用户终端始终基于原有的第一跳波束的信息（beamID2，τ2，T2，P2，C2）接受波束上的信号。因此，在图7中，对于服务业务稀疏型小区2的波束，作为第一跳波束的波束3仍然在服务第一小区的跳波束持续了T1时间后，即在t4时刻开始服务小区2。而作为第二跳波束的波束4调整ΔT后缩短了服务时间，从t5开始服务小区2。
在这种情况下，出现了不同小区间波束覆盖时间的重叠，例如图7中的t4~t5。为了防止在这一段重叠时间内波束间的干扰，如果小区1和小区2在地理位置上相距较远，那么服务小区1的跳波束（跳波束1和跳波束2）与服务小区2的跳波束3可以使用相同或相近的载波。如果小区1和小区2在地理位置上相距较近，那么服务小区1的跳波束（跳波束1和跳波束2）与服务小区2的跳波束3需要使用互不干扰的载波。
采用本发明实施例提供的用于卫星通信的跳波束管理方法能够实现：
针对单个卫星的跳波束通信场景，将为每个小区提供服务的同一跳波束分为两种不同类型的跳波束（第一跳波束和第二跳波束）：一种用来广播小区级控制信息，另一种用来发送或者传输通信的服务；通过分别调整这两种类型跳波束的信息来进行对跳波束的切换周期内小区上的覆盖时间进行协调；并且针对每个小区，能够根据该小区当前的通信业务疏密情况动态调整跳波束信息，从而实现为多个小区内的用户终端的跳波束通信资源提供动态调度，减少了卫星侧的功耗的同时，还避免了跳波束资源的浪费，提高了卫星通信资源的利用率。
进一步地，对于每个小区的第一跳波束，可以根据小区中每个特定时间段的活跃用户数来配置相关同步信号的发送周期，从而可以通过降低信号的发送频率来换取节省功率消耗的增益。对于每个小区的第二跳波束的持续时间需要根据小区业务疏密情况的列表进行配置，从而可以有效避免跳波束资源的浪费。
另外，在发明中，根据每个小区所属的业务分区类型，通过对为其服务的第一跳波束和第二跳波束分别采用不同的控制方法，从而使得对于跳波束资源管理的灵活性更高，进一步地提高了卫星通信资源的利用率。
根据本发明的又一方面，本发明实施例提供一种用于卫星通信的跳波束管理装置。
图8示出了本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理装置的结构框图，应用于网络侧，如图8所示，所述装置200包括：
划分模块210，用于将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
配置模块220，用于为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
调整模块230，用于针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
针对单个卫星的跳波束通信场景，上述装置200通过将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区，并将为每个小区提供服务的同一跳波束分为两种不同类型的跳波束（第一跳波束和第二跳波束）：一种用来广播小区级控制信息，另一种用来发送或者传输通信的服务；通过分别调整这两种类型跳波束的信息来进行对跳波束的切换周期内小区上的覆盖时间进行协调；并且针对每个小区，能够根据该小区当前的通信业务疏密情况动态调整跳波束信息，从而实现为多个小区内的用户终端的跳波束通信资源提供动态调度，提高了卫星通信资源的利用率。
应理解，所述装置中的其他方面及效果可参见前述的用于卫星通信的跳波束管理方法实施例中的内容，此处不再赘述。
在另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前面所描述的任一用于卫星通信的跳波束管理方法。
对上述步骤的具体限定和实现方式可以参看前述的用于卫星通信的跳波束管理方法的实施例，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上对本发明实施例所提供的用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种用于卫星通信的跳波束管理方法，应用于网络侧，其特征在于，所述方法包括：
将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
2.如权利要求1所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区的步骤包括：
按照地球表面上的区域属性对地球表面进行分区，并对每一个分区配置一个用户活跃系数，以及对每一个分区配置时间活跃系数；
针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数；
在所述活跃用户数大于或者等于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务密集型小区，在所述活跃用户数小于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务稀疏型小区。
3.如权利要求2所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数的步骤包括：
根据下式计算该小区在特定时间段的活跃用户数：
Na=nα/>β；
其中，Na表示活跃用户数，n表示该小区的常驻人口数，α表示用户活跃系数，β表示时间活跃系数。
4.如权利要求1所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，
为每个小区配置周期性的跳波束信息包括第一跳波束信息和第二跳波束信息，所述第一跳波束信息和所述第二跳波束信息分别包括下列信息中的至少一项：
（1）跳波束的识别标识；
（2）跳波束首次到达并服务该小区的时间；
（3）跳波束服务该小区的持续时间；
（4）跳波束的切换周期；
（5）跳波束的载波信息。
5.如权利要求4所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，
对于每个小区的所述第一跳波束，根据该小区在每个特定时间段的活跃用户数配置其承载信号的发送周期；
对于每个小区的所述第二跳波束，根据该小区在每个特定时间段的业务疏密情况的列表，配置其服务该小区的持续时间。
6.如权利要求4所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，
所述第一跳波束上还承载有与其对应的所述第二跳波束信息。
7.如权利要求1所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置的步骤包括：
在跳波束的切换周期内，根据该小区在特定时间段预估的活跃用户数以及该小区的当前实际通信业务需求量，通过衡量该小区的当前实际的活跃用户数超出预估的活跃用户数的比例，对已配置的跳波束信息进行相应的调整；
在衡量出所述比例为正值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长；
在衡量出所述比例为负值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短。
8.如权利要求7所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述已配置的跳波束服务该小区持续时间与衡量出的所述比例相乘，分别得到对应的跳波束服务该小区的延长调整时间和对应的跳波束服务该小区的缩短调整时间。
9.如权利要求8所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
配置对应跳波束服务该小区的延长调整时间的第一调整系数，并将所述第一调整系数与对应跳波束服务该小区的延长调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标延长调整时间；
以及配置对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的第二调整系数，并将所述第二调整系数与对应跳波束服务该小区的缩短调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标缩短调整时间；
在跳波束的切换周期内，通过调整所述第一调整系数和所述第二调整系数的值，使得所有对应跳波束服务该小区的延长调整时间的目标延长调整时间之和与所有对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的目标缩短调整时间之和的绝对值相等。
10.如权利要求8或9所述的用于卫星通信的跳波束管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对业务稀疏型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间不发生变化，仅针对所述第二跳波束服务该小区的持续时间被缩短；
针对业务密集型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长或者缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间和所述第二跳波束服务该小区的持续时间相应的被延长或者缩短。
11.一种用于卫星通信的跳波束管理装置，应用于网络侧，其特征在于，所述装置包括：
划分模块，用于将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；
配置模块，用于为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；
调整模块，用于针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的用于卫星通信的跳波束管理方法。
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