用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及无线通信，具体涉及一种用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、在非地面网络（ntn）通信中，用户终端与卫星之间进行通信的波束（beam）通常是较宽的波束。非地面网络为了提供用户终端全时域全覆盖的通信环境，相比地面通信一个卫星的宽波束通常会覆盖一大片地球表面中的多个小区。每个小区都会被至少一个波束覆盖，因此每个小区的位置又被成为一个波位。这种全覆盖的缺陷是没有考虑各个小区中的负载平衡，不论负载量的多少都提供了相同的覆盖性能，因此会增加卫星侧的功耗，从而降低无线资源的利用率。

2、现代卫星通信技术中采用了大量的点波束以代替宽波束覆盖。点波束之间通过时间切片来划分，即在同一时刻点波束只会服务于一个小区。图1示出了常用技术中的一种用于卫星通信的跳波束管理的示例图。如图1所示，一个卫星的点波束1在t0-t1时间服务小区1，点波束2在t1-t2时间服务小区2，点波束3在t2-t3时间服务小区3。并且在切换周期p后再次切换使用点波束1服务小区1。这种通过时间切换使用不同的点波束去服务不同小区的技术，又被称为“跳波束”技术。“跳波束”技术能够动态的分配卫星通信及带宽资源，使用跳波束在不同小区之间进行切换，是根据每个小区的业务密度来决定的。具体地，当业务密度高于一个阈值时可以认为是一个业务密集小区，而当业务密度低于上述阈值时可以认为是一个业务稀疏小区。对于业务密集小区，卫星波束驻留的时间长；对于业务稀疏小区，卫星波束驻留的时间短。

3、针对跳波束技术，存在以下问题：

4、1、卫星通信的其中一个场景是为偏远、无地面基站覆盖的地区（例如高山、沙漠、海洋）提供通信服务。这些区域的通信业务密度通常较低，因此波束驻留时间短。该区域内的用户终端一旦错过了波束驻留期间，将等候一个切换周期p才能进行通信。

5、2、虽然根据业务密度确定波束驻留时间，但是周期性的切换是一种固定的模式，灵活性降低。在图1中，例如小区1只有在t0~t1时间内有波束覆盖，但是在t1~t3时间内仍然可能有小区1中的用户存在通信需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质。以解决现有技术中存在的问题，具有至少一个优点：能够为多个小区内的用户终端提供动态调度，提高卫星通信的资源利用率。

2、根据本发明的一方面，本发明的实施例提供了一种用于卫星通信的跳波束管理方法，应用于网络侧，所述方法包括：

3、将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；

4、为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；

5、针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。

6、进一步地，所述将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区的步骤包括：

7、按照地球表面上的区域属性对地球表面进行分区，并对每一个分区配置一个用户活跃系数，以及对每一个分区配置时间活跃系数；

8、针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数；

9、在所述活跃用户数大于或者等于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务密集型小区，在所述活跃用户数小于预设阈值的情形下，则确定该小区为业务稀疏型小区。

10、进一步地，所述针对每个小区，根据该小区内的常驻人口数量、用户活跃系数以及时间活跃系数三者的乘积计算该小区在特定时间段的活跃用户数的步骤包括：

11、根据下式计算该小区在特定时间段的活跃用户数：

12、na=nαβ；

13、其中，na表示活跃用户数，n表示该小区的常驻人口数，α表示用户活跃系数，β表示时间活跃系数。

14、进一步地，为每个小区配置周期性的跳波束信息包括第一跳波束信息和第二跳波束信息，所述第一跳波束信息和所述第二跳波束信息分别包括下列信息中的至少一项：

15、（1）跳波束的识别标识；

16、（2）跳波束首次到达并服务该小区的时间；

17、（3）跳波束服务该小区的持续时间；

18、（4）跳波束的切换周期；

19、（5）跳波束的载波信息。

20、进一步地，对于每个小区的所述第一跳波束，根据该小区在每个特定时间段的活跃用户数配置其承载信号的发送周期；

21、对于每个小区的所述第二跳波束，根据该小区在每个特定时间段的业务疏密情况的列表，配置其服务该小区的持续时间。

22、进一步地，所述第一跳波束上还承载有与其对应的所述第二跳波束信息。

23、进一步地，所述针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置的步骤包括：

24、在跳波束的切换周期内，根据该小区在特定时间段预估的活跃用户数以及该小区的当前实际通信业务需求量，通过衡量该小区的当前实际的活跃用户数超出预估的活跃用户数的比例，对已配置的跳波束信息进行相应的调整；

25、在衡量出所述比例为正值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长；

26、在衡量出所述比例为负值且超出预设阈值的情况下，则对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短。

27、进一步地，所述方法还包括：

28、将所述已配置的跳波束服务该小区持续时间与衡量出的所述比例相乘，分别得到对应的跳波束服务该小区的延长调整时间和对应的跳波束服务该小区的缩短调整时间。

29、进一步地，所述方法还包括：

30、配置对应跳波束服务该小区的延长调整时间的第一调整系数，并将所述第一调整系数与对应跳波束服务该小区的延长调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标延长调整时间；

31、以及配置对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的第二调整系数，并将所述第二调整系数与对应跳波束服务该小区的缩短调整时间相乘，得到对应跳波束服务该小区的目标缩短调整时间；

32、在跳波束的切换周期内，通过调整所述第一调整系数和所述第二调整系数的值，使得所有对应跳波束服务该小区的延长调整时间的目标延长调整时间之和与所有对应跳波束服务该小区的缩短调整时间的目标缩短调整时间之和的绝对值相等。

33、进一步地，所述方法还包括：

34、针对业务稀疏型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间不发生变化，仅针对所述第二跳波束服务该小区的持续时间被缩短；

35、针对业务密集型小区，在对已配置的跳波束服务该小区的持续时间在原有的基础上进行延长或者缩短的情况下，针对所述第一跳波束服务该小区的持续时间和所述第二跳波束服务该小区的持续时间相应的被延长或者缩短。

36、根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供了一种用于卫星通信的跳波束管理装置，应用于网络侧，所述装置包括：

37、划分模块，用于将地球表面划分为业务密集型小区和业务稀疏型小区；

38、配置模块，用于为每个小区配置周期性的跳波束信息，其中，为每个小区配置的跳波束包括第一跳波束和第二跳波束，在每个小区内，使用所述第一跳波束广播小区级控制信息，以及使用所述第二跳波束为该小区内的用户终端提供与卫星进行通信的服务；

39、调整模块，用于针对每个小区，根据该小区当前的通信业务疏密情况判断是否需要调整已配置的跳波束信息，并在确定需要调整的情形下，对该小区周期性的跳波束信息进行重配置，随之通过广播消息向该小区内的用户终端进行广播。

40、根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的用于卫星通信的跳波束管理方法。

41、在本发明提供的用于卫星通信的跳波束管理方法、装置及存储介质中，针对单个卫星的跳波束通信场景，将为每个小区提供服务的同一跳波束分为两种不同类型的跳波束（第一跳波束和第二跳波束）：一种用来广播小区级控制信息，另一种用来发送或者传输通信的服务；通过分别调整这两种类型跳波束的信息来进行对跳波束的切换周期内小区上的覆盖时间进行协调；并且针对每个小区，能够根据该小区当前的通信业务疏密情况动态调整跳波束信息，从而实现为多个小区内的用户终端的跳波束通信资源提供动态调度，减少了卫星侧的功耗的同时，还避免了跳波束资源的浪费，提高了卫星通信资源的利用率。

42、进一步地，对于每个小区的第一跳波束，可以根据小区中每个特定时间段的活跃用户数来配置相关同步信号的发送周期，从而可以通过降低信号的发送频率来换取节省功率消耗的增益。对于每个小区的第二跳波束的持续时间需要根据小区业务疏密情况的列表进行配置，从而可以有效避免跳波束资源的浪费。

43、另外，在发明中，根据每个小区所属的业务分区类型，通过对为其服务的第一跳波束和第二跳波束分别采用不同的控制方法，从而使得对于跳波束资源管理的灵活性更高，进一步地提高了卫星通信资源的利用率。