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，本领域普通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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，说明书以及权利要求中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B，表示包含单独A，单独B，以及A和B都存在三种情况。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本文所描述的技术不限于5G新空口(New Radio，NR)，并且也可用于各种无线通信系统，诸如长期演进型(Long Time Evolution，LTE)/LTE的演进(LTE-Advanced，LTE-A)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、时分多址(Time DivisionMultiple Access，TDMA)、频分多址(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)、单载波频分多址(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，SC-FDMA)和其他系统。

术语“系统”和“网络”常被可互换地使用。CDMA系统可实现诸如CDMA2000、通用地面无线电接入(Universal Terrestrial Radio Access，UTRA)等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)和其他CDMA变体。TDMA系统可实现诸如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)之类的无线电技术。OFDMA系统可实现诸如超移动宽带(Ultra Mobile Broadband，UMB)、演进型UTRA(Evolution-UTRA，E-UTRA)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、Flash-OFDM等无线电技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)的部分。LTE和更高级的LTE(如LTE-A)是使用E-UTRA的新UMTS版本。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、LTE-A以及GSM在来自名为“第三代伙伴项目”(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)的组织的文献中描述。CDMA2000和UMB在来自名为“第三代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。本文所描述的技术既可用于以上提及的系统和无线电技术，也可用于其他系统和无线电技术。

本发明实施例提供一种卫星通信系统，包括：至少一个卫星星座，所述卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型；其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的终端通信。

在本发明实施例中，卫星星座可以是地球静止轨道(GEO)星座、中地球轨道(MEO)星座和低地球轨道(LEO)星座。

参见图2a～图2l，依据每颗卫星的波束类型的不同，卫星通信系统的星座构型和通信方式将有着多样的实现方式。

方式一：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个透明转发的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2a。

方式二：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个透明转发的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2b。

方式三：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2c。

方式四：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2d。

方式五：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2e。

方式六：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2f。

方式七：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个透明转发的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2g。

方式八：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个透明转发的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2h。

方式九：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个透明转发的数据波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2i。

方式十：每颗卫星使用多个透明转发的控制波束和多个透明转发的数据波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2j。

方式十一：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个透明转发的数据波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间没有星间链路，参见图2k。

方式十二：每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个透明转发的数据波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路，参见图2l。

可以理解的是，一个卫星的多个数据波束可以对应不同的载波或同一个载波的不同带宽部分。这里的载波指具有一个特定频带宽度的频段，并以该频段的中心频率表示，称之为频点。

在一些实施方式中，所述控制波束对应主载波，所述数据波束对应辅载波，或者所述控制波束和数据波束被配置为使用同一载波的不同带宽部分。

可选地，控制波束用于以下一项或多项组合：(1)用户接入和驻留、(2)系统信息广播、(3)数据波束激活和去激活、(4)上行定时调整、(5)用户移动性管理。

在一些实施方式中，所述控制波束支持的信道或信号包括以下一项或多项组合：

(1)下行同步信道(主同步信号(Primary Synchronization Signal，PSS)/辅同步信号(Secondary Synchronization Signal，SSS))；

(2)物理广播信道(Physical Broadcast Channel，PBCH)；

其中，PSS、SSS和PBCH信道负责下行同步。

(3)物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)；

其中，PRACH信道负责上行接入。

(4)物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel，PUCCH)；

其中，PUCCH信道负责肯定确认(Acknowledgement，ACK)/否定确认(NegativeACKnowledge，NACK)、信道状态信息(Channel State Information，CSI)、调度请求(Scheduling Request，SR)等信息的传递。

(5)物理下行控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)；

其中，PDCCH信道负责调度信息的发送。

(6)物理上行数据共享信道(Physical Uplink Shared Channel，PUSCH)；

(7)物理下行数据共享信道(Physical Downlink Shared Channel，PDSCH)；

其中，PDSCH和PUSCH信道进行低速数据传输。

(8)小区参考信号(Cell Reference Signal，CRS)；

其中，CRS进行时频同步追踪和多普勒频移估计、下行信道解调。

(9)解调参考信号(Demodulation Reference Signal，DMRS)；

其中，DMRS进行PUSCH解调和频偏纠正。

(10)信道探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)；

其中，SRS进行上行定时同步和频偏估计、上行信道质量指示(Channel QualityIndicator，CQI)估计。

(11)相位追踪参考信号(Phase-tracking reference signals，PT-RS)。

其中，PT-RS用于随机相位追踪。

在一些实施方式中，所述数据波束用于数据业务的传输和/或调度。

在一些实施方式中，所述数据波束支持的信道或信号包括以下一项或多项组合：

(1)同步跟踪参考信号(Tracking RS，TRS)；

其中，TRS实现下行快速同步。

(2)物理随机接入信道(PRACH)；

其中，PRACH信道起到辅助上行频率校准等作用，其设计可以和控制波束不同。主要原因为数据波束的信噪比范围比控制波束更好，PRACH信号的长度可以相应的减小。

(3)物理上行控制信道(PUCCH)；

(4)物理下行控制信道(PDCCH)；

(5)物理上行数据共享信道(PUSCH)；

(6)物理下行数据共享信道(PDSCH)；

(7)小区参考信号(CRS)；

(8)解调参考信号(DMRS)；

(9)信道探测参考信号(SRS)；

(10)相位追踪参考信号(PT-RS)。

对于上述PUCCH/PDCCH、PUSCH/PDSCH、CRS、DMRS、SRS、PT-RS，数据波束下的各信道在功能和设计原理上和控制波束一致，主要的差异是在参数上有些不同。

在一些实施方式中，数据波束上的控制信道和业务信道的资源指示，可以通过控制波束来进行。

在一些实施方式中，每种波束类型的带宽和功率是静态或动态配置的。相对于固定波束的卫星通信系统，本发明实施例的卫星通信系统能够依据系统的容量和速率需求来灵活地调配各种类型波束的带宽和功率，使得系统能够支撑高容量高速率。

示例性地，所述控制波束的带宽和功率基于系统容量需求静态或动态配置，多个控制波束之间进行频率复用；或者，所述数据波束的带宽和功率基于数据传输需求静态或动态配置，多个数据波束之间进行频率复用。

在一些实施方式中，需要实现连续覆盖的控制波束通过多个连续的固定波束实现，或者，所述控制波束采用多个不连续的固定波束通过时分扫描方式实现。可以理解的是，上述连续是指多个固定波束的角度连续，或者是指多个固定波束投影到地面的覆盖区域连续。

在一些实施方式中，所述数据波束依据用户的速率需求动态产生。比如，数据波束的频率在系统带宽内和控制信道占用的频带外静态或动态分配。

在一些实施方式中，所述数据波束和所述控制波束可以分别配置不同的频段，也就是，控制波束和数据波束可以分别对应不同的频段。

可以理解的是，当终端的数据波束被配置了多个频段时，可以采用类似于4G或5G中载波聚合技术，例如，数据波束中起控制作用的以下信道以及相应的信号：比如物理随机接入信道、物理上行接入信道、物理上行控制信道、物理下行控制信道等仅在其中一个频段上配置，而用于传输数据的信道以及相应的信号，比如物理上行数据共享信道、物理下行数据共享信道等可以在多个频段上都进行配置。

其中，多个数据波束中配置了起控制作用信道的波束成为主数据波束，上行方向的主数据波束与下行方向的主数据波束构成配对关系，以便于控制信道混合自动重传请求技术的采用。同时，主数据波束被配置在预定义的频段或带宽上，也有利于波束上承载的控制信令的快速解调。

在一些实施方式中，所述卫星的多个数据波束对应不同的载波或同一载波的不同带宽部分。

在本发明实施例中，通过每颗卫星支持多种波束类型，不同波束类型支持不同功能，不同波束类型的带宽和功率可以静态或动态配置，使得卫星通信系统既能够支持大容量又能够满足特定用户的高速率需求。

参见图3，本发明实施例提供一种通信方法，该方法的执行主体可以为网络侧设备，比如，信关站(地面信关站)，具体步骤包括：步骤301。

步骤301：将卫星通信系统中的卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息通知给终端；其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的终端通信。

在本发明实施例中，卫星支持至少两种波束类型，包括：控制波束和数据波束。

在本发明实施例中，卫星可以是透明转发模式，也可以是星上处理模式。

在本发明实施例中，卫星之间可以没有星间链路，也可以有星间链路。

在一些实施方式中，图3所示的方法还可以包括：采用静态或者动态的方式配置不同波束类型的工作带宽和/或功率。

在一些实施方式中，图3所示的方法还可以包括：通知终端在服务小区的数据波束(辅助载波)配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

在一些实施方式中，图3所示的方法还可以包括：激活或去激活数据波束。

在本发明实施例中，通过每颗卫星支持多种波束类型，不同波束类型支持不同功能，使得卫星通信系统既能够支持大容量又能够满足特定用户的高速率需求。

参见图4，本发明实施例提供一种通信方法，该方法的执行主体可以为终端，具体步骤包括：步骤401。

步骤401：从卫星通信系统中的网络侧设备接收卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息；其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的所述终端通信。

在一些实施方式中，图4所示的方法还包括：获取服务小区的数据波束配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

在本发明实施例中，终端允许对配置的数据波束进行无线资源管理(RadioResource Management，RRM)测量(RSRP、RSRQ等)。

在本发明实施例中，终端初始接入到控制波束(主载波)中，建立无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接，上报用户位置信息。

在本发明实施例中，当终端存在上行数据传输需求时，向网络发送数据发送请求信息。

在本发明实施例中，终端支持在数据波束下的上下行同步，在下行使用新增的同步跟踪参考信号来实现下行快速同步，在上行使用PRACH信道辅助上行频率较准或者重新建立上行同步。

在本发明实施例中，终端支持对数据波束的去激活。

在本发明实施例中，通过每颗卫星支持多种波束类型，不同波束类型支持不同功能，不同波束类型的带宽和功率可以静态或动态配置，使得卫星通信系统既能够支持大容量又能够满足特定用户的高速率需求。

下面以上述方式十二，即每颗卫星使用多个星上处理的控制波束和多个透明转发的数据波束和多个星上处理的数据波束，卫星与卫星之间有星间链路为例，介绍本发明实施例的卫星通信方法和过程。

星座中的每颗卫星具有3种波束类型，其中宽波束所属控制波束进行了地理区域上的连续覆盖，每个波束对应1个小区；透明转发点波束和星上处理点波束所属数据波束未进行地理区域上的连续覆盖，依据终端的速率需求动态地产生。

终端开机后，首先侦听控制波束的广播系统信息，然后接入到控制波束小区。如果没有数据发送，进入非激活态，驻留在网络中；当有数据发送或者侦听到寻呼信号时，终端重返连接态，并激活数据波束，开始数据发送；当数据发送完后，回退到控制波束。

为了支持高速数据传输，高增益点波束负责用户的数据调度和传输，点波束采用与宽波束不同的频段，控制波束是主载波，数据波束是辅载波。当用户存在数据需求时，控制信令通过主载波激活辅载波，在辅载波波束激活后，用户在辅载波波束进行数据传输；当数据传输完毕，网络对用户在辅载波的连接进行去激活，仅和主载波保持连接。

对于没有信关站的区域，终端使用的数据波束为星上处理类型的数据波束；对于有信关站的区域，终端使用的数据波束可以是星上处理类型的数据波束，也可以是透明转发类型的数据波束，还可以是星上处理类型的数据波束和透明转发类型的数据波束的联合。

如图5所示，卫星1所在位置没有合适的信关站连接，卫星2所在位置有信关站连接，卫星1所在覆盖范围内有终端A与其通信，卫星2所在覆盖范围内有终端B和终端C与其通信。则终端A的数据将经由用户链路到卫星1再经由星间链路到卫星2再经由馈电链路到信关站；终端B的数据将经由用户链路到卫星2再经由馈电链路到信关站；终端C的数据将经由用户链路到卫星2后直接由卫星2进行处理。

控制波束和数据波束共享系统的工作带宽和发射功率，每种波束的具体工作带宽和发射功率可以采用静态或者动态的配置方式。如果选择静态配置，则预先划分好控制波束的工作带宽和发射功率、数据波束的工作带宽和发射功率，为终端服务的每颗卫星均具有相同配置。如果选择动态配置，则控制波束的工作带宽和发射功率、数据波束的工作带宽和发射功率依据小区负荷等情况发生变化，为终端服务的多颗卫星具有不同配置。其中，控制波束的多个频点之间采用频率复用的方式，数据波束的多个频点之间可以同频或者采用频率复用的方式。

参见图6，本发明实施例提供一种通信装置，应用于网络侧设备，该装置600包括：

第一发送模块601，用于将卫星通信系统中的卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息通知给终端；

其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的终端通信。

可选地，所述装置600还包括：

配置模块602，用于采用静态或者动态的方式配置不同波束类型的工作带宽和/或功率。

可选地，所述装置600还包括：

第二发送模块603，用于通知所述终端在服务小区的数据波束配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

可选地，所述装置600还包括：处理模块604，用于激活或去激活数据波束。

本发明实施例提供的通信装置，可以执行上述图3所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

参见图7，本发明实施例提供一种网络侧设备，该网络侧设备700包括：第一收发机701和第一处理器702；

所述第一收发机701在所述第一处理器702的控制下发送和接收数据；

所述第一处理器702读取存储器中的程序执行以下操作：将卫星通信系统中的卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息通知给终端；

其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的终端通信。

可选地，所述第一处理器702读取存储器中的程序执行以下操作：采用静态或者动态的方式配置不同波束类型的工作带宽和/或功率。

可选地，所述第一处理器702读取存储器中的程序执行以下操作：通知所述终端在服务小区的数据波束配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

可选地，所述第一处理器702读取存储器中的程序执行以下操作：激活或去激活数据波束。

本发明实施例提供的通信装置，可以执行上述图3所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

参见图8，本发明实施例提供一种通信装置，应用于终端，该装置800包括：

第一接收模块801，用于从卫星通信系统中的网络侧设备接收卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息；

其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的所述终端通信。

可选地，所述装置800还包括：

第二接收模块802，用于获取服务小区的数据波束配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

本发明实施例提供的通信装置，可以执行上述图4所示方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

参见图9，本发明实施例提供一种终端，该终端900包括：第二收发机901和第二处理器902；

所述第二收发机901在所述第二处理器902的控制下发送和接收数据；

所述第二处理器902读取存储器中的程序执行以下操作：从卫星通信系统中的网络侧设备接收卫星星座中的每颗卫星支持至少两种波束类型的相关信息；其中，所述至少两种波束类型包括：控制波束和数据波束，所述控制波束和所述数据波束分别被配置为使用不同频段与覆盖区内的所述终端通信。

可选地，所述第二处理器读取存储器中的程序执行以下操作：获取服务小区的数据波束配置信息，所述数据波束配置信息包括：波束频率配置和/或波束方向。

可选地，所述终端允许对配置的数据波束进行无线资源管理测量。

可选地，所述终端初始接入到控制波束中，建立无线资源控制连接，上报用户位置信息。

可选地，所述终端支持在数据波束的上行和下行同步，在下行使用新增的同步跟踪参考信号来实现下行同步，在上行使用PRACH信道辅助上行频率较准或者重新建立上行同步。

可选地，所述终端支持对数据波束的去激活。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能存取的任何可用介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明实施例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，本发明实施例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。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、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发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。