一种卫星通信终端快速接入方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星通信终端快速接入方法及系统，终端侧的初始接入过程包括：接收卫星侧生成的SSB集合，并对SSB集合中的待扫描波束设置波束的扫描优先级；根据波束的扫描优先级，从待扫描波束中选取扫描优先级在前的若干个待扫描波束；对若干个待扫描波束按照优先级依次进行扫描，获取终端上行随机接入的最优波束，完成终端侧快速的初始接入，在保证波束增益的前提下，通过设置波束的扫描优先级来减少终端需扫描的波束进而降低接入时延，避免因接入时延较大而导致随机接入失败，从而保证地面终端能够快速有效的与卫星进行信息交互。面终端能够快速有效的与卫星进行信息交互。面终端能够快速有效的与卫星进行信息交互。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星通信终端快速接入方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信领域，具体涉及一种卫星通信终端快速接入方法及系统。

技术介绍

[0002]随着5G通信系统开始大规模商用部署，6G作为下一代移动通信系统，目标在于满足未来十年后的社会通信需求。卫星通信网络作为6G的主干关键技术，能够作为地面通信的补充，形成空天地一体化的立体通信网络，实现高空、外太空、远洋、深海、山区、沙漠等地区的无缝全球覆盖。
[0003]卫星通信按照轨道高度可以划分为低地球轨道卫星(LEO)、中地球轨道卫星(MEO)、同步地球轨道卫星(GEO)等。低轨道卫星LEO具有相对于中高轨卫星具有传输时延小，路径损耗低，频率复用能力强，卫星体积小，研制成本低等优势。因此，近年来，随着一网公司OneWeb系统，SpaceX公司的Starlink系统等国外LEO宽带卫星通信系统的商用，以及国内的“虹云”，“行云”，“鸿雁”等LEO通信系统的论证和建设，基于LEO卫星星座的通信系统研究和建设进入了一个快速发展阶段。
[0004]目前，大多数卫星通信系统采用多波束天线，尤其是高通量卫星通信系统采用多波束覆盖来达到Gbps量级以上的传输速率。卫星覆盖的区域被划分为多个波束区域，这使得卫星能够进行频率复用，从而提升系统容量。
[0005]卫星的波束指向一般采用固定不动的配置，每个波束对应的覆盖区域会随着卫星的移动而同时移动，而地面终端的移动速度相对于LEO卫星的移动速度可以忽略，从而使得固定或者移动地面终端会出现频繁的波束切换。对于LEO系统，低轨卫星具有很高的移动速度，能够达到7km/s～8km/s，这使得终端用户在业务传输过程中会出现多次的波束切换。
[0006]LEO卫星通信系统典型的波束切换周期在秒量级范围内，在这种情况下，如果不能及时的完成服务波束的切换，将会导致通信业务的中断，并且频繁的波束切换会带来大量的信令开销。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是如何缩短终端接入网络的时延，目的在于提供一种卫星通信终端的快速接入方法，在5G与卫星通信相融合的通信系统中，在保证波束增益的前提下，通过设置波束的扫描优先级来减少终端需扫描的波束进而降低接入时延，避免因接入时延较大而导致随机接入失败，从而保证地面终端能够快速有效的与卫星进行信息交互。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]一种卫星通信终端快速接入方法，终端侧的初始接入过程包括：
[0010]S1、接收卫星侧生成的SSB集合，并对SSB集合中的待扫描波束设置波束的扫描优先级；
[0011]S2、根据波束的扫描优先级，从待扫描波束中选取扫描优先级在前的若干个待扫
描波束；
[0012]S3、对若干个待扫描波束按照优先级依次进行扫描，获取终端上行随机接入的最优波束，完成终端侧快速的初始接入。
[0013]在卫星通信系统中，地面端接入系统时，通常地面端需要根据卫星的移动进行波束的切换，如果不能在波束切换周期内完成服务波束的切换，将会导致通信业务的中断，终端通过SSB扫描来获取后续上行随机接入的最优波束时，可能会因为接入时延较大而导致随机接入失败，由于随机接入最优波束的获取时延主要决定于终端侧波束数目和传输时延，而该波束的获取应尽量保证实时性，否则可能出现在获取最优波束的时刻，实际最优波束已经发生变化的情况，从而使得终端侧接入失败，并且为了保证高波束增益在终端侧通常采用窄波束，而窄波束的使用又增加了终端侧固定扫描范围内的波束数量，从而增加了接入时延，因此本方案通在保证波束增益的前提下，通过在终端侧设置波束的扫描优先级来减少待扫描波束，快速获取后续上行随机接入的最优波束，从而降低终端的初始接入时延；避免因接入时延较大而导致随机接入失败，从而保证地面终端能够快速有效的与卫星进行信息交互。
[0014]进一步地，为了进一步减少整个初始接入波束扫描时延，在卫星侧生成SSB集合时，对每个SSB进行多次扫描，包括对SSB中的PSS，SSS，PBCH采用不同的波束进行扫描，这样在卫星侧将一个SSB进行多次波束扫描与在终端侧减少需要扫描的波束相结合，从卫星侧和终端侧两个方面同时降低波束扫描时延，进而缩短终端接入网络的时延，保证地面终端能够快速有效的随机接入通信系统中与卫星进行信息交互。
[0015]进一步地，S1中设置波束的扫描优先级时，扫描优先级的设置方式包括：在对波束进行扫描前进行设定，或者在波束扫描过程中通过实时计算进行设定。
[0016]进一步地，在对波束进行扫描前根据历史信息或辅助信息对波束的扫描优先级进行设定，历史信息包括上次接入的最优波束信息，辅助信息包括星历信息和终端定位信息。
[0017]进一步地，在扫描过程中通过实时计算设置波速的扫描优先级的过程为：
[0018]从待扫描波束中的第一个波束开始，根据接收到的第一个波束的扫描和接收信息，扫描和接收信息包括接收能量/功率、波束ID、波束空间指向等，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，预判时保证下一次扫描的波束逐步趋近于最优波束，得到第二个需要扫描的波束；
[0019]结合第一个波束和第二个需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，得到第三个需要扫描的波束；
[0020]结合第一个波束、第二个需要扫描的波束和第三个需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，得到第四个需要扫描的波束；
[0021]重复上述过程，根据前面已确定的需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，并确定下一个需要扫描的波束，直到获得最优波束，从而实现动态的对波束的扫描优先级的设置。
[0022]进一步地，S2中选取扫描优先级在前的若干个待扫描波束，若所述若干个待扫描波束为L个，则可将L配置为固定值，或者根据接收到的波束信号能量强度设置门限，选取满足门限条件的波束对L进行确定。
[0023]本专利技术相应地提供一种卫星通信终端快速接入系统，包括卫星发射装置、终端接
收装置，终端接收装置包括优先级设置模块、波束选取模块、波束扫描模块，其中，
[0024]所述卫星发射装置用于在卫星侧生成SSB，并将SSB集合发送给终端侧；
[0025]所述优先级设置模块根据接收到的SSB集合，对SSB集合中的待扫描波束设置波束的扫描优先级；
[0026]所述波束选取模块根据波束的扫描优先级，从待扫描波束中选取扫描优先级在前的若干个待扫描波束；
[0027]所述波束扫描模块对若干个待扫描波束按照优先级依次进行扫描，获取上行随机接入的最优波束，完成终端侧快速的初始接入卫星侧。
[0028]进一步地，卫星发射装置在生成SSB集合时，对每个SSB中的PSS，SSS，PBCH采用不同的波束进行扫描。
[0029]进一步地，扫描优先级的设置方式包括：在对波束进行扫描前根据历史信息或辅助信息对波束的扫描优先级进行设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信终端快速接入方法，其特征在于，终端侧的初始接入过程包括：S1、接收卫星侧生成的SSB集合，并对SSB集合中的待扫描波束设置波束的扫描优先级；S2、根据波束的扫描优先级，从待扫描波束中选取扫描优先级在前的若干个待扫描波束；S3、对若干个待扫描波束按照优先级依次进行扫描，获取终端上行随机接入的最优波束，完成终端侧快速的初始接入。2.根据权利要求1所述的一种卫星通信终端快速接入方法，其特征在于，卫星侧生成SSB集合时，对每个SSB进行多次扫描，包括对SSB中的PSS，SSS，PBCH采用不同的波束进行扫描。3.根据权利要求1所述的一种卫星通信终端快速接入方法，其特征在于，S1中设置波束的扫描优先级时，扫描优先级的设置方式包括：在对波束进行扫描前进行设定，或者在波束扫描过程中通过实时计算进行设定。4.根据权利要求3所述的一种卫星通信终端快速接入方法，其特征在于，在对波束进行扫描前根据历史信息或辅助信息对波束的扫描优先级进行设定，历史信息包括上次接入的最优波束信息，辅助信息包括星历信息和终端定位信息。5.根据权利要求3所述的一种卫星通信终端快速接入方法，其特征在于，在扫描过程中通过实时计算设置波速的扫描优先级的过程为：从待扫描波束中的第一个波束开始，根据接收到的第一个波束的扫描和接收信息，扫描和接收信息包括接收能量/功率、波束ID、波束空间指向，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，预判时保证下一次扫描的波束逐步趋近于最优波束，得到第二个需要扫描的波束；结合第一个波束和第二个需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，得到第三个需要扫描的波束；结合第一个波束、第二个需要扫描的波束和第三个需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，得到第四个需要扫描的波束；重复上述过程，根据前面已确定的需要扫描的波束的扫描和接收信息，对下一个需要进行扫描的波束ID进行预判，并确定下一个需...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘蒲，刘亿亮，曾令昕，李丽仙，
申请(专利权)人：重庆两江卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：