一种卫星通信方法及装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种卫星通信方法及装置。

背景技术：

随着卫星通信技术的发展和边远地区高速宽带业务的需要，采用卫星为高铁、飞机、轮船、边远地区提供高速宽带上网业务成为广泛被采用的方案。

卫星通信的频率资源从较低的L波段、S波段，发展到高频的K，Ku，Ka波段。高频段的雨衰大，但是波长小，天线增益高，可用带宽大，可以克服其他缺点，因此得到新一代静止轨道卫星通信系统的广泛应用。

列车，尤其是高铁列车的乘客对于移动通信需求很大。传统采用沿线部署基站进行覆盖的方法成本很高，因此采用卫星通信进行铁路列车，尤其是高铁线路的广域覆盖成为有吸引力的选择。

此外，随着相控阵天线技术的成熟，直接采用相控阵技术作为卫星地面站天线已经可行。相控阵天线可以采用波束赋形方法对运动的低轨道卫星进行跟踪。不需要额外的稳定平台，可以应用于如列车等多种运动平台，是一大优势。

然而，由于卫星到地面距离远，信道衰减大，另外高频率的卫星通信，要求从卫星到地面站的直射路径作为传输信道，但是，安装在列车上的相控阵天线随着列车在线路上的运动，难以避免会受到沿路的各种障碍物的影响，包括山川，楼宇，立交桥，站台等等。因此，在列车上部署的单一地面站相控阵天线跟踪卫星也会因为到卫星的直射路径受到遮挡，而使得列车地面站到卫星的通信中断，从而导致列车上的用户不能使用通信服务。即使是由多个星座组成的低轨道卫星通信系统，由于铁路上各种遮挡，也有可能导致多个卫星都没有直射路径，或者切换时间太短导致通信中断。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种卫星通信方法及装置，使得列车车厢上的相控阵天线即使在与卫星的直达通信路径被遮挡的情况下，仍然能够保持与卫星的双向通信服务。

为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

依据本发明实施例的一个方面，提供了一种卫星通信方法，包括：

检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果；

当检测结果为是时，确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线，所述第二相控阵天线与卫星之间的第二直达通信路径未被遮挡，且所述第一相控阵天线与第二相控阵天线之间建立有第一通信链接；

通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息。

其中，上述方案还包括：

向所述列车的其他车厢上部署的其他相控阵天线，发送所述第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果；以及，

接收所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

其中，上述方案中，所述确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线，包括：

根据所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果，确定直达通信路径未被遮挡的相控阵天线；

从所确定的相控阵天线中，选择一个相控阵天线，作为所述第二相控阵天线。

其中，上述方案中，所述通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息的步骤，包括：

通过所述第一通信链接，向所述第二相控阵天线发送第一信号，以通过所述第二直达通信路径将所述第一信号转发给卫星；以及，

在所述第一通信链接上，接收所述第二相控阵天线转发的第二信号。

其中，上述方案中，在所述第一直达通信路径未被遮挡时，所述方法还包 括：

通过第二通信链接，接收第三相控阵天线发送的第三信号，并通过所述第一直达通信路径将所述第三信号转发给卫星，其中，所述第三相控阵天线与卫星之间的直达通信路径被遮挡，且所述第二通信连接为所述第一相控阵天线与所述第三相控阵天线之间建立的通信链接；以及，

在所述第一直达通信路径上，接收卫星发送给所述第三相控阵天线的第四信号，并通过所述第二通信链接，将所述第四信号转发给所述第三相控阵天线。

其中，上述方案中，所述检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果的步骤，包括：

接收卫星发射的卫星信号，并检测所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平；

根据所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平，获得第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

其中，上述方案中，所述第一通信链接是通过调整所述第一相控阵天线的相控阵单元相位，形成多个波束，并控制所述多个波束中的部分波束指向所述第二相控阵天线而建立形成的。

依据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种卫星通信装置，包括：

检测模块，用于检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果；

确定模块，用于当所述检测模块的检测结果为是时，确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线，所述第二相控阵天线与卫星之间的第二直达通信路径未被遮挡，且所述第一相控阵天线与第二相控阵天线之间建立有第一通信链接；

第一通信模块，用于通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息。

其中，上述方案中，所述装置还包括：

发送模块，用于向所述列车的其他车厢上部署的其他相控阵天线，发送所述第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果；

接收模块，用于接收所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫 星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

其中，上述方案中，所述确定模块包括：

确定单元，用于根据所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果，确定直达通信路径未被遮挡的相控阵天线；

选择单元，用于从所确定的相控阵天线中，选择一个相控阵天线，作为所述第二相控阵天线。

其中，上述方案中，所述第一通信模块包括：

第一通信单元，用于通过所述第一通信链接，向所述第二相控阵天线发送第一信号，以通过所述第二直达通信路径将所述第一信号转发给卫星；

第二通信单元，用于在所述第一通信链接上，接收所述第二相控阵天线转发的第二信号。

其中，上述方案中，所述装置还包括：

第二通信模块，用于通过第二通信链接，接收第三相控阵天线发送的第三信号，并通过所述第一直达通信路径将所述第三信号转发给卫星，其中，所述第三相控阵天线与卫星之间的直达通信路径被遮挡，且所述第二通信连接为所述第一相控阵天线与所述第三相控阵天线之间建立的通信链接；

第三通信模块，用于在所述第一直达通信路径上，接收卫星发送给所述第三相控阵天线的第四信号，并通过所述第二通信链接，将所述第四信号转发给所述第三相控阵天线。

其中，上述方案中，所述检测模块包括：

检测单元，用于接收卫星发射的卫星信号，并检测所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平；

获取单元，用于根据所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平，获得第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

其中，上述方案中，所述第一通信链接是通过调整所述第一相控阵天线的相控阵单元相位，形成多个波束，并控制所述多个波束中的部分波束指向所述第二相控阵天线而建立形成的。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例的卫星通信方法，通过实时检测部署于列车上的各个相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡，并且在被遮挡时，确定与该被遮挡的相控阵天线之间建立有通信链接的，且直达通信路径未被遮挡的另一相控阵天线，并通过相控阵天线之间的通信链接及未被遮挡的相控阵天线与卫星之间的直达通信路径，转发被遮挡的相控阵天线与卫星之间的通信消息。

因而，本发明实施例的卫星通信方法，能够使得任意车厢上的相控阵天线即使被环境遮挡，仍然可以保持与卫星之间的双向通信，从而满足用户的使用需求。

附图说明

图1表示本发明实施例的卫星通信方法的流程图；

图2表示本发明实施例中列车上的多个相控阵天线星形链接示意图；

图3表示本发明实施例中列车上的多个相控阵天线链式链接示意图；

图4表示本发明实施例中列车上部分相控阵天线被环境遮挡时的示意图；

图5表示本发明实施例的卫星通信装置的结构框图；

图6表示本发明实施例的确定模块的结构框图；

图7表示本发明实施例的第一通信模块的结构框图；

图8表示本发明实施例的检测模块的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

依据本发明实施例的一个方面，提供了一种卫星通信方法，首先，检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果；接着，当检测结果为是时，确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线，所述第二相控阵天线与卫星之间的第二 直达通信路径未被遮挡，且所述第一相控阵天线与第二相控阵天线之间建立有第一通信链接；最后，通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息。

由于列车上的若干车厢具有一个或多个相控阵天线，且列车长度达数百米，因此，多个部署在不同车厢外的相控阵天线就会有一些不被环境遮挡到达卫星的直达通信路径，有一些则被环境遮挡了到达卫星的直达通信路径。由于列车车顶区域的多个相控阵天线间沿车体方向的无线链路不会受影响，因而没有被环境遮挡到达卫星直达通信路径的相控阵天线就可以通过转发方式，将卫星信号转发给受到环境遮挡的相控阵天线及其地面站。

如图1所示，该方法包括：

步骤S11、检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果。

本发明实施例的卫星通信方法，适用于设置有多个相控阵天线的列车上，且若干车厢具有一个或多个相控阵天线，固定在车顶或者列车的较高位置上。此外，由于卫星到地面距离远，信道衰减大，另外随着卫星通信频率的增高，从卫星到地面站的传输信道要求直射路径(即直达通信路径)，因而每个相控阵天线均具有与卫星的直达通信路径。

此外，在列车的运动过程中，难以避免会受到沿路的各种障碍物的影响，包括山川，楼宇，立交桥，站台等等，从而使得列车上的部分相控阵天线与卫星之间的直达通信路径被遮挡。

其中，相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡，具有相应的检测方法，例如，当相控阵天线到达卫星的直达通信路径被环境遮挡时，相控阵天线会检测到来自卫星的信号电平下降到无法解调的水平，或者无法正确解调来自卫星的信号。这一检测方法是现有技术，通常可以通过几种不同方式实现，如检测卫星载波功率，检测卫星公用控制信道的周期广播消息等。

此外，通过步骤S11获取第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果后，第一相连阵天线需要将该检测结果发送给列车上的其他相控阵天线，并且接收其他相控阵天线发送的其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果，使得列车上的多个相控阵天线之间均 可了解彼此是否被环境遮挡，进而利于当第一相控阵天线被遮挡时，查找与第一相控阵天线之间建立有第一通信链接，且未被遮挡的第二相控阵天线；当第一相控阵天线未被遮挡时，查找与第一相控阵天线之间建立有第二通信链接，且被遮挡的第三相控阵天线。其中，上述所述的其他相控阵天线包括第二相控阵天线和第三相控阵天线。

步骤S13、当检测结果为是时，确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线。

其中，所述第二相控阵天线与卫星之间的第二直达通信路径未被遮挡，且所述第一相控阵天线与第二相控阵天线之间建立有第一通信链接。

具体地，步骤S13包括：

根据所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果，确定直达通信路径未被遮挡的相控阵天线；

从所确定的相控阵天线中，选择一个相控阵天线，作为所述第二相控阵天线。

其中，从确定的直达通信路径未被遮挡的相控阵天线中选择第二相控阵天线的方法，可以采用随机选取的方式，或者根据相控阵天线的负载，选择负载最小的，且未被遮挡的相控阵天线作为第二相控阵天线，来转发被遮挡的第一相控阵天线的卫星信号。

步骤S15、通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息。

其中，相控阵天线与卫星之间的通信是双向的，即相控阵天线需要向卫星发送某些信号，并接受卫星发射的信号。因此，当第一直达通信路径被遮挡时，需要通过所述第一通信链接，向所述第二相控阵天线发送第一信号，以通过所述第二直达通信路径将所述第一信号转发给卫星；并通过与第二相控阵天线之间的第一通信链接，接收卫星发生的第二信号。

此外，当第一直达通信路径未被遮挡时，第一相控阵天线可直接通过第一直达通信路径与卫星进行通信，或者作为转发天线，转发第三相控阵天线与卫星之间的通信消息。

即，通过第二通信链接，接收第三相控阵天线发送的第三信号，并通过所 述第一直达通信路径将所述第三信号转发给卫星，其中，所述第三相控阵天线与卫星之间的直达通信路径被遮挡，且所述第二通信连接为所述第一相控阵天线与所述第三相控阵天线之间建立的通信链接；以及，

在所述第一直达通信路径上，接收卫星发送给所述第三相控阵天线的第四信号，并通过所述第二通信链接，将所述第四信号转发给所述第三相控阵天线。

其中，相控阵天线之间的通信链接，可通过短距离波束建立，例如第一相控阵天线与第二相控阵天线之间的第一通信链接是通过调整所述第一相控阵天线的相控阵单元相位，形成多个波束，并控制所述多个波束中的部分波束指向所述第二相控阵天线而建立形成的。

具体地，举例来说：如图4所示，比如列车有三个车厢3，且每个车厢3上各有一个相控阵天线2，假设每个相控阵天线2都可以形成三个波束，则每个相控阵天线2都将自己的一个波束指向卫星1，构成与卫星1之间的直达通信路径，同时可以将多余的两个波束指向其他两个相控阵天线2，或者指向车头、车尾的相控阵天线2，只用多余的一个天线指向相邻的车厢3上的相控阵天线2。由于相控阵天线2是一个多面体(比如四面体)，因而无论列车在转弯或者上下坡时，位于车顶的天线总是可以至少通过波束链接到相邻车厢3上的相控阵天线2。这样A，B，C三个相控阵天线就构成一个链式传输通道，如果A，B相控阵天线已经被大山4遮挡，无法接收和发送卫星信号，而C没有被遮挡，则C可以C->B，C->B->A等方式将A，B的卫星信号进行转发。其中，已经存在多种现有转发技术，包括单纯的模拟转发(工作原理类似直放站)，数字转发等，此处不再赘述。

此外，对于相控阵天线之间的通信链接，可形成星形链接，如图2所示，以任一车厢3上的相控阵天线2为出发点，将该相控阵天线2形成的多个波束中的部分波束分别指向其他相控阵天线2。当然，也可如上述举例中所述构成链式链接，如图3所示，每一个车厢3上的相控阵天线2均与相邻相控阵天线2之间形成一个通信链接。当然，如图2和图3所示，无论是星形链接，还是链式链接，每一个相控阵天线2均存在一个指向卫星1的波束，即每一个相控阵天线2均与卫星1之间具有一个直达通信路径。

此外，对于相控阵天线之间构成的通信链接的具体形式，并不局限于链式 链接和星形链接。

综上所述，本发明实施例的卫星通信方法中，在第一相控阵天线的直达通信路径被遮挡时，可通过与第一相控阵天线建立有第一通信链接，且直达通信路径未被遮挡的第二相控阵天线，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息；并在第一相控阵天线的直达通信路径未被遮挡时，直接通过与卫星之间的直达通信路径进行通信，或者作为转发天线，为被遮挡，且与第一相控阵天线之间建立有第二通信连接的第三相控阵天线转发通信消息。

因此，在被环境遮挡了到达卫星的直达通信路径情况下，只要还有一个车厢上的相控阵天线与卫星的直达通信路径未被遮挡，就可以保证整个列车所有车厢的双向通信服务，从而满足列车上用户的通信需求。

实施例二

依据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种卫星通信装置，如图5所示，该卫星通信装置500，包括：

检测模块501，用于检测部署于一列车的第一车厢上的第一相控阵天线与卫星之间的第一直达通信路径是否被遮挡，获得一检测结果；

确定模块507，用于当所述检测模块501的检测结果为是时，确定一部署于所述列车的第二车厢上的第二相控阵天线，所述第二相控阵天线与卫星之间的第二直达通信路径未被遮挡，且所述第一相控阵天线与第二相控阵天线之间建立有第一通信链接；

第一通信模块509，用于通过所述第一通信链接和第二直达通信路径，转发第一相控阵天线与卫星之间的通信消息。

可选地，所述装置还包括：

发送模块503，用于向所述列车的其他车厢上部署的其他相控阵天线，发送所述第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果；

接收模块505，用于接收所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

可选地，如图6所示，所述确定模块507包括：

确定单元5071，用于根据所述其他相控阵天线发送的所述其他相控阵天线与卫星之间的直达通信路径是否被遮挡的检测结果，确定直达通信路径未被 遮挡的相控阵天线；

选择单元5072，用于从所确定的相控阵天线中，选择一个相控阵天线，作为所述第二相控阵天线。

可选地，如图7所示，所述第一通信模块509包括：

第一通信单元5091，用于通过所述第一通信链接，向所述第二相控阵天线发送第一信号，以通过所述第二直达通信路径将所述第一信号转发给卫星；

第二通信单元5092，用于在所述第一通信链接上，接收所述第二相控阵天线转发的第二信号。

可选地，如图5所示，所述装置还包括：

第二通信模块511，用于通过第二通信链接，接收第三相控阵天线发送的第三信号，并通过所述第一直达通信路径将所述第三信号转发给卫星，其中，所述第三相控阵天线与卫星之间的直达通信路径被遮挡，且所述第二通信连接为所述第一相控阵天线与所述第三相控阵天线之间建立的通信链接；

第三通信模块513，用于在所述第一直达通信路径上，接收卫星发送给所述第三相控阵天线的第四信号，并通过所述第二通信链接，将所述第四信号转发给所述第三相控阵天线。

可选地，如图8所示，所述检测模块501包括：

检测单元5011，用于接收卫星发射的卫星信号，并检测所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平；

获取单元5012，用于根据所述卫星信号的电平是否小于卫星信号的预设解调电平，获得第一直达通信路径是否被遮挡的检测结果。

可选地，所述第一通信链接是通过调整所述第一相控阵天线的相控阵单元相位，形成多个波束，并控制所述多个波束中的部分波束指向所述第二相控阵天线而建立形成的。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。