具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下对本申请实施例中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

(1)本申请实施例中，名词“网络”和“系统”经常交替使用，但本领域的技术人员可以理解其含义。

(2)本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。

(3)“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

(4)网络设备，是一种为所述终端提供无线通信功能的设备，包括但不限于：5G中的gNB、无线网络控制器(radio network controller，RNC)、节点B(node B，NB)、基站控制器(base station controller，BSC)、基站收发台(base transceiver station，BTS)、家庭基站(例如，home evolved nodeB，或home node B，HNB)、基带单元(BaseBand Unit，BBU)、传输点(transmitting and receiving point，TRP)、发射点(transmitting point，TP)、移动交换中心等。本申请中的基站还可以是未来可能出现的其他通信系统中为终端提供无线通信功能的设备。本申请实施例中以“基站”为例描述。在卫星通信系统中，基站可以分为地面基站，也称之为信关站，或者星载基站，即基站是卫星载荷的一部分。在本申请实施中，“基站”也可以指为地面通信的基站。

(5)终端，是一种可以向用户提供语音和/或数据连通性的设备。例如，终端设备包括具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前，终端设备可以是：手机(mobilephone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self-driving)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端，或智慧家庭(smart home)中的无线终端等。

(6)波束，可对应一个小区或者一个载波或者一个部分带宽(Band Width Part，BWP)。NR小区中，不同BWP的带宽不同，各个BWP的其他物理层信道/信号的配置参数通常独立配置，网络设备可配置给终端不同的BWP，使得终端使用的上下行带宽可变。

一个波束可被指定为上行波束，也可被指定为下行波束，本申请实施例中将被指定为下行的波束称为下行波束，将被指定为上行的波束称为上行波束。上行波束为网络侧上行接收波束，下行波束为网络侧下行发送波束。即，在本申请实施例中，所述的上行波束是从网络侧的角度进行定义的，即基站或者卫星的天线形成的上行接收波束，并不包括终端的上行发送波束。

在卫星通信系统中，卫星的波束信号区分下行发送和上行接收两种，上行波束和下行波束的方向可以独立配置，而且频率和波束的映射关系也可以灵活配置。如图1所示，一个下行波束可仅对应一个上行波束，即下行波束与上行波束一一配对，一个下行波束也可对应多个上行波束。

在卫星通信系统中，根据波束覆盖范围的大小，可将波束区分为“第一波束”和“第二波束”，第二波束的覆盖范围大于第一波束。其中，第一波束也可称为点波束，第二波束也可称为宽波束。在卫星通信系统中，由于上下行发送增益不对称或者卫星波束的实现限制，下行波束通常采用宽波束发送，上行采用宽波束或者窄波束接收。

在上行波束选择以及随机接入方面，地面无线通信系统的波束选择方法由于未考虑卫星通信的特点，因此无法直接应用在卫星通信系统中。卫星通信的终端通常具备位置管理能力，而且卫星波束在频率、方向、阵列管理上比地面通信更为复杂，因此，直接沿用地面通信的上行波束选择方法会带来较大的传输时延和更多的开销。

本申请实施例提出了一种用于卫星通信的随机接入方法，其中在上行波束选择方面，能够基于终端位置进行波束选择，从而可以有效解决终端的波束选择和随机接入的需求。基于本实施例方法，基于终端位置信息进行波束选择，或者基于分组波束进行上行随机接入尝试，其基本原理可以适用于地面移动通信，也可以应用于卫星通信。

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

参见图2，为本申请实施例提供的信息配置流程示意图，该流程中，网络设备可将波束配置信息发送给终端。如图所示，该流程可包括：

S201：网络设备发送至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的物理随机接入信道(Physical Random AccessChannel，PRACH)资源。

其中，上行波束的方向可以用上行波束的角度表示。

该步骤中，网络设备可发送系统消息，其中携带上述波束的配置信息，以便将该配置信息发送给终端。

在一些实施例中，网络设备还可将下行波束和上行波束的对应关系信息通知给终端，比如可以在上述配置信息中包含下行波束和上行波束的对应关系信息。其中，一个下行波束可对应一个或多个上行波束，即一个下行波束可对应一个上行波束集合。

在一些实施例中，网络设备可以针对终端的类型(是否具备卫星定位能力，卫星定位能力也称全球导航卫星系统定位(GNSS)能力)配置不同的PRACH资源集合，也可以配置相同的PRACH资源集合。其中，具有卫星定位能力的终端能获取该终端的定位信息，不具有卫星定位能力的终端无法获取该终端的定位信息。

具体地，网络设备在发送至少一个上行波束的配置信息的过程中，可为能获取定位信息的终端(具有卫星定位能力的终端)和不能获取定位信息的终端(不具有卫星定位能力的终端)配置相同或不同的PRACH资源集合。

S202：终端接收网络设备发送的上述配置信息。

该步骤中，终端可通过侦听网络设备发送的系统消息来获得承载于系统消息中的上述波束配置信息以及PRACH资源分配信息。

终端在上到网络设备发送的上述配置信息后进行保存，以便在随机接入时根据该配置信息选择上行波束进行随机接入。

本申请实施例中，具有卫星定位能力的终端与不具有卫星定位能力的终端，采用不同的方式选择上行波束进行随机接入，下面结合图3对具有卫星定位能力的终端的随机接入流程进行描述，结合图4对不具有卫星定位能力的终端的随机接入流程进行描述。

参见图3，为本申请实施例提供的随机接入流程示意图，该流程描述具有卫星定位能力的终端在随机接入过程中选择上行波束的过程，如图所示，该流程可包括：

S301：终端接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源。

其中，配置信息的相关内容，以及网络设备发送配置信息的方式，可参见前述实施例，在此不再重复。

其中，如果上行波束的方向没有在网络的配置信息中指示，则默认为波束是宽方向的，终端认为配置的上行波束能对该终端所属的地面区域进行覆盖。此时，终端选择其中一个配置的上行波束对应的PRACH资源进行信号发送。

S302：终端根据终端位置以及卫星位置确定对应的上行波束方向。

在一些实施例中，终端可获取终端定位信息以及卫星星历信息，根据所述卫星星历信息确定卫星的位置，并根据终端定位信息以及卫星的位置，确定终端的上行波束方向。

其中，终端可以基于全球定位系统(GPS)或北斗系统等卫星定位系统，获取自身的位置信息。终端可使用终端自己存储的卫星星历信息，也可以基于网络广播获得卫星星历信息，还可以通过离线拷贝等其他方式获取卫星星历信息。通过卫星的星历信息判断出卫星在某一时刻的位置。

S303：终端从上述配置信息所指示的至少一个上行波束中，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束。

在一些实施例中，终端还可接收网络设备发送的下行波束和上行波束的对应关系信息，其中，一个下行波束可对应一个或多个上行波束。终端在选择上行波束时，可根据该对应关系信息确定终端当前选择的下行波束所对应的上行波束集合(一个上行波束集合中包括至少一个上行波束)，并根据确定出的上行波束集合中的上行波束的配置信息，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束。

S304：终端在所选择的上行波束上基于该上行波束对应的PRACH资源发起随机接入。

该步骤中，终端可在选择的上行波束上向网络设备发送PRACH信号(即随机接入请求)，以发起随机接入过程，网络设备对终端的PRACH信号进行检测判断，当信号的强度超过一定门限值时，向终端发送PRACH的响应信号(即随机接入响应)。随机接入过程的实现方法可采用通信协议规定的方法，本申请实施例对此不做限制。

通过上述流程可以看出，网络侧将波束配置信息发送给终端，该波束配置信息指示上行波束的方向、频带以及对应的PRACH资源，使得终端可以根据终端位置以及卫星位置确定对应的上行波束方向，并从至少一个上行波束中，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束以进行随机接入，从而实现了在卫星通信系统中的随机接入，由于终端所选择的上行波束与终端位置相匹配，因此可以保证通信性能。

参见图4，为本申请实施例提供的随机接入流程示意图，该流程描述不具有卫星定位能力的终端在随机接入过程中选择上行波束的过程，当然，该方法也可应用于具有卫星定位能力的终端。如图所示，该流程可包括：

S401：终端接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源。

其中，配置信息的相关内容，以及网络设备发送配置信息的方式，可参见前述实施例，在此不再重复。

S402：终端将上述至少一个上行波束进行分组，一个上行波束分组内包括至少一个上行波束。

在一些实施例中，可基于以下原则进行波束分组：同一上行波束分组内的上行波束具有相同的波束方向、不同的频带；或者，同一上行波束分组内的上行波束具有相同的频带、不同的方向。

S403：终端依次尝试在不同上行波束分组内的上行波束上基于相应的PRACH资源发起随机接入，并当接收到随机接入响应时停止尝试。

该步骤中，终端可上行波束分组内的各上行波束上分别向网络设备发送PRACH信号(即随机接入请求)，以发起随机接入过程，网络设备对终端的PRACH信号进行检测判断，当信号的强度超过一定门限值时，向终端发送PRACH的响应信号(即随机接入响应)。终端在下行波束上约定的时间内分别侦听不同上行波束对应的随机接入响应。终端由于不具备定位能力，因此对上行的波束方向无法直接选择，通过在不同的波束方向或者不同波束占用的频带上发送PRACH信号，网络对终端发送的信号进行检测，从而确定终端所属的波束覆盖范围。

如果终端在一个上行波束分组内的各上行波束上分别向网络设备发送随机接入请求后，在设定时间内没有接收到网络设备发送的随机接入响应，则终端选取下一个上行波束分组，重复上述操作。当终端收到网络设备发送的随机接入响应时，停止上述尝试，即不再选取下一个上行波束分组来发送随机接入请求，而是对当前接收到的随机接入响应进行处理，以完成后续随机接入过程。

随机接入过程的实现方法可采用通信协议规定的方法，本申请实施例对此不做限制。

由于一个上行波束分组中可能包括多个上行波束，如果终端尝试在该上行波束分组内的上行波束发起随机接入的过程中，接收到多个随机接入响应，则可从该多个随机接入响应中选择一个，比如选择其中最早接收到的随机接入响应，并基于该随机接入响应进行后续随机接入过程。

通过以上描述可以看出，对上行波束进行分组，使得终端能够依次尝试在各上行波束分组内的上行波束上发起随机接入，当尝试成功(即接收到网络设备发送的随机接入响应)时，则表明当前所尝试的上行波束分组内的上行波束，其波束方向与终端位置相匹配，从而可以获得与终端位置相匹配的上行波束进行随机接入。上述方法可应用于不具有卫星定位能力的终端。

综上所述，本申请实施例提出了一种卫星通信中上行波束选择的方法，针对终端的定位能力不同，确定不同的上行波束选择策略，可以有效的利用终端的定位能力，快速准确的选择合适的上行波束，进而完成随机接入过程。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种网络设备。该网络设备可以实现前述实施例中网络设备侧的功能。

参见图5，为本申请实施例提供的网络设备的结构示意图。该网络设备可包括：处理模块501、发送模块502、接收模块503。

发送模块502，用于发送至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源；

接收模块503，用于接收终端在所述至少一个上行波束中的一个波束上基于相应的PRACH资源发送的随机接入请求；

处理模块501，用于根据所述随机接入请求向所述终端发送随机接入响应。

在一些实施例中，处理模块501还用于：发送至少一个上行波束的配置信息的过程中，为能获取定位信息的终端和不能获取定位信息的终端配置相同或不同的PRACH资源集合。

在一些实施例中，所述配置信息中的上行波束为网络侧上行接收波束，下行波束为网络侧下行发送波束。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述网络设备，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种终端。该终端可以实现前述实施例中终端侧的功能。

参见图6，为本申请实施例提供的终端的结构示意图。该终端可包括：处理模块601、发送模块602、接收模块603。

接收模块603，用于接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源；

处理模块601，用于根据终端位置以及卫星位置确定对应的上行波束方向；从所述至少一个上行波束中，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束；以及，在所选择的上行波束上基于该上行波束对应的PRACH资源发起随机接入。

在一些实施例中，处理模块601具体用于：获取终端定位信息以及卫星星历信息；根据所述卫星星历信息确定卫星的位置；根据终端定位信息以及卫星的位置，确定所述终端的上行波束方向。

在一些实施例中，接收模块603还用于：接收网络设备发送的下行波束和上行波束的对应关系信息，其中，一个下行波束对应一个上行波束集合；处理模块601具体用于：根据所述对应关系信息确定终端当前选择的下行波束所对应的上行波束集合；根据确定出的上行波束集合中的上行波束的配置信息，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束。

在一些实施例中，所述配置信息中的上行波束为网络侧上行接收波束，下行波束为网络侧下行发送波束。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述终端，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种终端。该终端可以实现前述实施例中终端侧的功能。

参见图7，为本申请实施例提供的终端的结构示意图。该终端可包括：处理模块701、发送模块702、接收模块703。

接收模块703，用于接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息的至少一项，以及对应的PRACH资源；

处理模块701，用于将所述至少一个上行波束进行分组，一个上行波束分组内包括至少一个上行波束；以及，依次尝试在不同上行波束分组内的上行波束上基于相应的PRACH资源发起随机接入，并当接收到随机接入响应时停止尝试。

在一些实施例中，同一上行波束分组内的上行波束具有相同的波束方向、不同的频带；或者，同一上行波束分组内的上行波束具有相同的频带、不同的方向。

在一些实施例中，处理模块701还用于：若接收到多个随机接入响应，则选择所述多个随机接入响应中的一个，并响应选择出的随机接入响应。

在一些实施例中，所述配置信息中的上行波束为网络侧上行接收波束，下行波束为网络侧下行发送波束。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述终端，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种网络设备。该网络设备可以实现前述实施例中网络设备侧的功能。

参见图8，为本申请实施例提供的网络设备的结构示意图。如图所示，该网络设备可包括：处理器801、存储器802、收发机803以及总线接口804。

处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。收发机803用于在处理器801的控制下接收和发送数据。

总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器801代表的一个或多个处理器和存储器802代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。处理器801负责管理总线架构和通常的处理，存储器802可以存储处理器801在执行操作时所使用的数据。

本申请实施例揭示的流程，可以应用于处理器801中，或者由处理器801实现。在实现过程中，信号处理流程的各步骤可以通过处理器801中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器801可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器802，处理器801读取存储器802中的信息，结合其硬件完成信号处理流程的步骤。

具体地，处理器801，用于读取存储器802中的计算机指令并执行图2所示的流程中网络设备实现的功能。

具体地，处理器801可以读取存储器802中的计算机指令，执行以下操作：发送至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源；接收终端在所述至少一个上行波束中的一个波束上基于相应的PRACH资源发送的随机接入；根据所述随机接入请求向所述终端发送随机接入响应。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述网络设备，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

基于相同的技术构思，本申请实施例还提供了一种终端。该终端可以实现前述实施例中终端侧的功能。

参见图9，为本申请实施例提供的终端的结构示意图。

如图所示，该终端可包括：处理器901、存储器902、收发机903以及总线接口904。

处理器901负责管理总线架构和通常的处理，存储器902可以存储处理器901在执行操作时所使用的数据。收发机903用于在处理器901的控制下接收和发送数据。

总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器901代表的一个或多个处理器和存储器902代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。处理器901负责管理总线架构和通常的处理，存储器902可以存储处理器901在执行操作时所使用的数据。

本申请实施例揭示的流程，可以应用于处理器901中，或者由处理器901实现。在实现过程中，信号处理流程的各步骤可以通过处理器901中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器901可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器902，处理器901读取存储器902中的信息，结合其硬件完成信号处理流程的步骤。

具体地，处理器901，用于读取存储器902中的计算机指令并执行图3或图4所示的流程中终端实现的功能。

具体地，处理器901可以读取存储器902中的计算机指令，执行以下操作：接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息中的至少一项，以及对应的PRACH资源；根据终端位置以及卫星位置确定对应的上行波束方向；从所述至少一个上行波束中，选择一个方向与确定出的上行波束方向相匹配的上行波束；在所选择的上行波束上基于该上行波束对应的PRACH资源发起随机接入。

在另一些实施例中，处理器901可以读取存储器902中的计算机指令，执行以下操作：接收网络设备发送的至少一个上行波束的配置信息，所述配置信息指示上行波束的方向、频带信息的至少一项，以及对应的PRACH资源；将所述至少一个上行波束进行分组，一个上行波束分组内包括至少一个上行波束；依次尝试在不同上行波束分组内的上行波束上基于相应的PRACH资源发起随机接入，并当接收到随机接入响应时停止尝试。

在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述终端，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行上述实施例中网络设备所执行的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行上述实施例中终端所执行的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。