非地面网络中的卫星数据提供的制作方法

本公开总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于非地面网络(ntn)中的卫星数据提供的系统和方法。

背景技术：

1、在第三代合作伙伴计划(3gpp)版本8中，指定了演进分组系统(eps)。eps基于长期演进(lte)无线电网络和演进分组核心(epc)。它最初旨在提供语音和移动宽带(mbb)服务，但已经不断演进以扩大其功能。自版本13以来，窄带物联网(nb-iot)和lte-m成为lte规范的一部分，并提供与大规模机器类型通信(mmtc)服务的连接。

2、在3gpp版本15中，指定了5g系统(5gs)的第一版本。这是新一代的无线电接入技术，其旨在服务于诸如增强型移动宽带(embb)、超可靠低时延通信(urllc)和mmtc之类的用例。5g包括新无线电(nr)接入层接口和5g核心网络(5gc)。nr物理层和较高层正在重用lte规范的部分，并且在受到新用例的推动时引入附加组件。

3、在版本15中，3gpp还开始了准备nr在非地面网络(ntn)中操作的工作。该工作是在研究项目“nr支持非地面网络”内执行的，并且产生了tr 38.811[1]。在版本16中，准备nr在ntn网络中操作的工作通过研究项目“nr支持非地面网络的解决方案”继续。与此同时，适配lte以在ntn中操作的兴趣也在增长。因此，3gpp正致力于在版本17中在lte和nr两者中支持ntn。

4、卫星通信

5、卫星无线电接入网通常包括以下组件：

6、·卫星，其是指星载平台。

7、·地面网关，其将卫星连接到基站或核心网络，这取决于架构的选择。

8、·馈线链路，其是指网关和卫星之间的链路。

9、·接入链路，其是指卫星和ue之间的链路。

10、取决于轨道高度，卫星可以被分类为低地球轨道(leo)、中地球轨道(meo)或地球静止轨道(geo)卫星：

11、·leo：典型高度在250至1,500km的范围内，轨道周期在90至120分钟的范围内。

12、·meo：典型高度在5,000至25,000km的范围内，轨道周期在3至15小时的范围内。

13、·geo：高度在约35,786km处，轨道周期为24小时。

14、显著的轨道高度意味着卫星系统的特征在于路径损耗显著高于地面网络中预期的路径损耗。为了克服路径损耗，通常需要接入和馈线链路在视距条件下操作并且ue配备有提供高波束方向性的天线。

15、通信卫星通常在给定区域上产生若干波束。波束的覆盖区通常呈椭圆形，其在传统上被视为小区。波束的覆盖区通常也被称为点波束。点波束可以随着卫星的移动而在地球表面上移动，或者通过由卫星使用以补偿其运动的某种波束指向机制，可以是地球固定的。点波束的大小取决于系统设计，其范围可以从几十公里到几千公里。图1示出了具有弯管转发器的卫星网络的示例架构。

16、与在地面网络中观察到的波束相比，ntn波束可以非常宽并且覆盖由所服务的小区定义的区域之外的区域。覆盖相邻小区的波束将重叠并导致显著水平的小区间干扰。为了克服大水平的干扰，针对ntn的典型方法是为不同的小区配置不同的载波频率和极化模式。

17、贯穿本公开，除非另有明确说明，否则术语“波束”和“小区”可互换使用。尽管本文描述的某些实施例集中在ntn，但本文公开的方法和技术适用于由视距条件支配的任何无线网络。

18、星历数据

19、根据3gpp tr 38.821，应向ue提供星历数据，例如以协助将定向天线(或天线波束)指向卫星并计算正确的定时提前(ta)和多普勒频移。星历数据的内容以及关于如何提供并更新这种数据的过程尚未进行详细研究。

20、可以使用六个参数来完整地描述卫星轨道。具体使用哪个参数集可以由系统设计来决定；许多不同的表示是可能的。例如，天文学中经常使用的参数的选择是集合(a,ε,i,ω,ω,t)。这里，半长轴a和偏心率ε描述了轨道椭圆的形状和大小；倾角i、升交点的赤经ω和近拱点角ω确定了其在空间中的位置，并且历元t确定参考时间(例如，卫星移动通过近拱点的时间)。图2示出了包括这些参数的示例轨道元素。

21、两行元素集(tle)是对针对给定时间点(历元)的地球轨道物体的轨道元素的列表进行编码的数据格式。作为不同参数化的示例，tle使用平均运动n和平均近点角m，而不是a和t。

22、完全不同的参数集是卫星的位置和速度矢量(x,y,z,vx,vy,vz)。这些有时被称为轨道状态矢量。它们可以从轨道元素中导出，反之亦然，因为它们包含的信息是等同的。所有这些表达方法(和许多其他表达方法)都是ntn中要使用的星历数据的格式的可能选择。

23、如果诸如用户设备(ue)的无线设备可以以至少几米的精度确定卫星的位置，这将是期望的[2]。然而，若干研究已经表明，当使用t le的实际标准时，这可能难以实现。另一方面，leo卫星通常具有gns s接收机，并且可以以某个米级精度确定其位置。

24、在研究项目期间讨论并在3gpp tr 38.821中捕获的另一方面是星历数据的有效期。由于大气阻力、卫星的机动、所用轨道模型的缺陷等，卫星位置的预测通常随着所用星历数据的年龄增加而降低。因此，例如，公开可用的tle数据被更新得非常频繁。更新频率取决于卫星及其轨道，并且对于极低轨道上的暴露于强大的大气阻力并需要经常执行校正机动的卫星，更新频率的范围从每周一次到每天多次。

25、因此，虽然看起来可以以所需精度提供卫星位置，但需要注意满足这些要求，例如在选择星历数据格式或用于轨道传播的轨道模型时。

26、星历数据至少包括描述卫星轨道在空间中的形状和位置的五个参数。它还带有时间戳，该时间戳是获得描述轨道椭圆的其他参数的时间。卫星在不久的未来的任何给定时间处的位置可以使用轨道力学从该数据中预测。然而，随着对未来的预测越来越远，该预测的准确性将降低。某个参数集的有效期取决于多种因素如轨道的类型和高度，而且还取决于期望的精度，并且范围从几天到几年。

技术实现思路

1、本公开的某些方面及其实施例可以提供针对这些挑战或其他挑战的解决方案。例如，根据某些实施例，公开了在ntn中提供卫星星历数据的方法和系统。

2、根据某些实施例，一种由无线设备进行的方法包括从网络节点接收与机载或星载系统相关联的数据。该数据包括卫星星历数据和该星历数据的有效期。

3、根据某些实施例，无线设备适于从网络节点接收与机载或星载系统相关联的数据。该数据包括卫星星历数据和该星历数据的有效期。

4、根据某些实施例，一种由网络节点进行的方法包括向无线设备发送与机载或星载系统相关联的数据。该数据包括卫星星历数据和该星历数据的有效期。

5、根据某些实施例，网络节点适于向无线设备发送与机载或星载系统相关联的数据。该数据包括卫星星历数据和该星历数据的有效期。

6、某些实施例可以提供以下技术优点中的一个或多个。例如，一个技术优点可以是，某些实施例使ntn中的网络节点能够优化一次提供给设备的卫星数据量。作为另一示例，某些实施例的技术优点可以是，无线设备可以通过在仅部分卫星数据到期时仅获取到期的卫星数据而不是获取所有卫星数据来优化其操作。这导致更少的网络开销和改进的设备功效，两者都是非常重要的属性。相反，在没有这种星历数据的情况下，由于与非对地静止卫星相关联的大的多普勒频移以及为了检测卫星需要搜索的广阔空间，执行小区搜索和相邻小区测量可能非常昂贵。

7、其他优点对于本领域技术人员可以是明显的。某些实施例可以没有所述优点、或具有所述优点中的一些或全部。