[发明专利]一种卫星通信系统的高效接入与通信方法及系统

权利要求书

1.一种卫星通信系统的高效接入与通信方法，其特征是：包括如下步骤：

终端通过宽波束接入卫星实现星地通信连接，并对星地通信进行时间同步；

终端通过宽波束完成的星地通信连接建立跳波束的星地通信连接；

对通过跳波束完成的星地通信连接进行时间同步；

根据终端和卫星的运动位置变化，对跳波束进行波位切换；

所述终端通过宽波束完成的星地通信连接建立跳波束的星地通信连接，包括：

终端通过宽波束的上行信令时隙发送通信建链申请，同时上报终端位置信息；

宽波束管理单元将终端建链申请和终端位置信息上报系统资源管理单元，系统资源管理单元根据终端位置信息计算终端所在跳波束波位，根据当前资源占用情况，在可用资源中分配跳波束时隙资源，并生成新的时隙资源分配表下发给宽波束管理单元和跳波束管理单元；

宽波束管理单元将时隙资源分配表通过下行信令信道下发到终端，终端按照时隙分配表，在分配的频率和时隙上收发数据；

跳波束管理单元根据时隙资源分配表，生成跳变计划，并控制跳波束按照跳变计划切换波位；

所述根据终端和卫星的运动位置变化，对跳波束进行波位切换，包括：系统资源管理单元根据终端上报位置及卫星位置，计算终端是否从第一波位即将进入第二波位，如果是，则在第二波位内分配跳波束时隙资源，并生成第二波位时隙资源分配表下发给宽波束管理单元和跳波束管理单元；

宽波束管理单元将第二波位时隙资源分配表通过下行信令信道下发至终端；跳波束管理单元根据第二波位时隙资源分配情况，生成第二波位波束跳变计划，并控制跳波束按照第二波位跳变计划切换波位。

2.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统的高效接入与通信方法，其特征是：所述终端通过宽波束接入卫星实现星地通信连接，并对星地通信进行时间同步，包括：

宽波束管理单元生成上下行帧结构，在下行帧的广播信道中周期性插入时间同步信息发送到终端；

终端通过监听宽波束的广播信道获得时间同步信息和上行同步时隙，并根据时间同步信息、上行同步时隙以及星地传输时延计算出上行信号的发送时刻，并于上行信号发送时刻在上行同步时隙中发送同步校准信号；

宽波束管理单元接收到终端发出的同步校准信号，测量终端同步校准信号到达时刻与星上对应同步时隙之间的偏差，并将偏差值插入下行帧结构中发送；终端收到星上反馈的同步偏差后，调整上行同步时隙发送时刻后再发送同步校准信号，直到宽波束管理单元判断终端的同步偏差小于预设门限，星地通信的时间同步完成。

3.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统的高效接入与通信方法，其特征是：所述对通过跳波束完成的星地通信连接进行时间同步，包括第一同步方法和第二同步方法；

所述第一同步方法为基于宽波束同步时隙进行周期性同步校准；

所述第二同步方法为基于跳波束进行随路同步校准，包括如下步骤：

跳波束管理单元测量终端信号到达时刻与星上对应时隙之间的时间偏差；

跳波束管理单元查找终端对应的下行时隙，并将偏差值插入下行时隙中发送；

终端收到星上反馈的同步偏差后，根据偏差值计算调整所分配的跳波束上行时隙对应的发送时刻；

终端和星上跳波束管理单元在通信期间持续重复以上步骤，保持时间同步。

4.根据权利要求1所述的一种卫星通信系统的高效接入与通信方法，其特征是：所述根据终端和卫星的运动位置变化，对跳波束进行波位切换，还包括：在控制跳波束按照第二波位跳变计划切换波位之后，终端同时在第一波位跳波束时隙和第二波位分配的跳波束时隙上发送和接收数据；

跳波束管理单元如果在第二波位分配的跳波束时隙上接收到终端发送的数据，则判断终端已经进入第二波位覆盖区，将终端的下行数据切换到第二波位分配的下行时隙上发送，在第二波位跳波束时隙对应时刻，跳波束将按照第二波位波束跳变计划跳变到终端即将进入的第二波位；

终端在第二波位分配的跳波束时隙上接收到下行数据，则判断已经进入第二波位覆盖区，停止在第一波位跳波束时隙上发送数据，仅在第二波位分配的跳波束时隙上发送数据；

跳波束管理单元如果在第一波位跳波束时隙上连续设定时间内未接收到终端发送的数据，则判断终端已经完成波位切换，通知系统资源管理单元终端切换完成，系统资源管理单元回收终端第一波位跳波束时隙资源。