一种上行探测参考信号传输方法及设备与流程

1.本公开涉及通信技术领域，具体涉及一种上行探测参考信号传输方法及设备。


背景技术：

2.低轨卫星（low earth orbitsatellite，leo）的飞行高度一般不低于500公里，因此其在地面的覆盖面积超过百平方公里，所以不需要频繁的下行波束方向切换。然而，地面终端的覆盖面积相对较小，因此，为了确保正常通信，地面终端的上行波束需要频繁切换波束方向。
3.在现有技术中，每一次进行上行波束方向切换时，地面终端均需要发送覆盖全部波束方向的上行探测参考信号，以供低轨卫星选择最优波束方向。此方法需要占用大量时频资源，造成时频资源开销较大。


技术实现要素：

4.针对现有技术中“每一次进行上行波束方向切换时，地面终端均需要发送覆盖全部波束方向的上行探测参考信号，以供低轨卫星选择最优波束方向。此方法需要占用大量时频资源，造成时频资源开销较大”的问题，本公开提出了一种多波束通信方法及设备。
5.第一方面，本公开实施例中提供了一种上行探测参考信号传输方法，包括：获取上行波束预测配置信息；根据所述上行波束预测配置信息确定至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；使用所述至少一个目标上行波束方向发送至少一个上行探测参考信号。
6.进一步的，所述上行波束预测配置信息包括以下的一个或多个：所述上行探测参考信号对应的周期偏转方向和所述上行探测参考信号的时频资源。
7.进一步的，还包括：获取初始上行探测参考信号波束方向。
8.进一步的，还包括：接收物理层信令或媒体接入控制层信令，所述物理层信令或所述媒体接入控制层信令包括激活信息，所述激活信息包括所述初始上行探测参考信号波束方向。
9.进一步的，还包括：使用所述初始上行探测参考信号波束方向发送初始上行探测参考信号。
10.进一步的，若所述上行探测参考信号被配置为周期发送，所述上行波束预测配置信息包括周期参数，根据所述上行波束预测配置信息确定目标上行波束方向，包括：根据所述周期参数计算所述上行波束方向；或者，若所述上行探测参考信号被配置为非周期发送，根据所述上行波束预测配置信息
确定目标上行波束方向，包括：根据来自于主站的上行探测参考信号调度指令和所述上行波束预测配置信息计算所述上行波束方向。
11.进一步的，若发送多个上行探测参考信号，所述使用所述至少一个目标上行波束方向发送至少一个上行探测参考信号包括：获取多个上行探测参考信号资源配置，所述多个上行探测参考信号资源配置所指示的时频资源各不相同；根据每个所述上行探测参考信号的发送帧确定相应上行探测参考信号对应的目标上行波束方向；使用所述至少一个目标上行波束方向及相应时频资源分别发送相对应的上行探测参考信号。
12.进一步的，还包括：在发送所述上行探测参考信号后，接收来自于主站的确认信息，其中，所述确认信息用于指示主站选择的上行波束方向。
13.进一步的，还包括：获取多个预定义的波束方向或预编码矩阵的索引标识，所述索引标识与预定义的所述波束方向或所述预编码矩阵一一对应，所述索引标识用于确定所述上行波束预测配置信息中的至少一个信息；所述上行波束预测配置信息包括周期偏转方向，所述周期偏转方向包括一定时间内偏转的索引标识数，其中，所述一定时间包括一周期或x个帧，x为大于或者等于1的自然数。
14.第二方面，本公开实施例中提供了一种上行探测参考信号传输方法，包括：向次站发送上行波束预测配置信息，其中，所述次站用于根据所述上行波束预测配置信息至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；使用上述至少一个目标上行波束方向接收至少一个上行探测参考信号。
15.进一步的，还包括：发送初始上行探测参考信号波束方向。
16.进一步的，还包括：发送物理层信令或媒体接入控制层信令，所述物理层信令或所述媒体接入控制层信令包括激活信息，所述激活信息包括所述初始上行探测参考信号波束方向。
17.进一步的，还包括：使用所述初始上行探测参考信号波束方向接收初始上行探测参考信号。
18.进一步的，还包括：若所述上行探测参考信号被配置为周期发送，所述上行波束预测配置信息包括周期参数；若所述上行探测参考信号被配置为非周期发送，发送上行探测参考信号调度信令。
19.进一步的，若接收多个上行探测参考信号，所述使用所述至少一个目标上行波束方向接收至少一个上行探测参考信号包括：向所述次站发送多个上行探测参考信号资源配置，所述多个上行探测参考信号资
源配置所指示的时频资源各不相同，其中，所述次站根据每个所述上行探测参考信号的发送帧确定相应上行探测参考信号对应的目标上行波束方向；使用所述至少一个目标上行波束方向及相应时频资源分别接收相对应的上行探测参考信号。
20.进一步的，还包括：在接收来自于次站的上行探测参考信号后，发送确认信号，其中，所述确认信息用于指示主站选择的上行波束方向。
21.进一步的，还包括：发送多个预定义的波束方向或预编码矩阵的索引标识，所述索引标识与预定义的所述波束方向或所述预编码矩阵一一对应，所述索引标识用于确定所述上行波束预测配置信息中的至少一个信息；所述上行波束预测配置信息包括周期偏转方向，所述周期偏转方向包括一定时间内偏转的索引标识数，其中，所述一定时间包括一周期或x个帧，x为大于或者等于1的自然数。
22.第三方面，本公开实施例中提供了一种上行探测参考信号传输方法，所述方法应用于通信系统，所述通信系统包括主站和次站，所述方法包括：所述主站向所述次站发送上行波束预测配置信息；所述次站根据所述上行波束预测配置信息确定至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；所述次站使用所述至少一个目标上行波束方向发送至少一个上行探测参考信号。
23.第四方面，本公开实施例中提供了一种次站，所述次站包括处理器和收发器；所述收发器获取上行波束预测配置信息；所述处理器根据所述上行波束预测配置确定至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；所述收发器使用所述至少一个目标上行波束方向发送至少一个上行探测参考信号。
24.第五方面，本公开实施例中提供了一种主站，所述主站包括收发器，所述收发器向次站发送上行波束预测配置信息，其中，所述次站用于根据所述上行波束预测配置信息确定至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；所述收发器使用所述至少一个目标上行波束方向接收至少一个上行探测参考信号。
25.第六方面，本公开实施例中提供了一种通信系统，所述通信系统包括主站和次站；所述主站向所述次站发送上行波束预测配置信息；所述次站根据所述上行波束预测配置信息确定至少一个目标上行波束方向，所述至少一个目标上行波束方向少于全部上行波束方向；所述次站使用所述至少一个目标上行波束方向发送至少一个上行探测参考信号。
reference signal），低轨卫星111在收到多个srs信号之后，对多个srs信号分别进行测量，确定出信道质量最优的波束方向，并将最优波束方向通知地面终端131。在每一次波束切换时，地面终端131均需要发送多个srs信号，由于上行波束切换频繁发生，此方法耗费大量上行时频资源。
43.为至少部分地解决发明人发现的现有技术中的问题而提出本公开。
44.本公开中，提出了至少具有1个波束的地面终端，地面终端通过至少1个数字处理通路处理发送和接收信号，每一路通路信号通过可控相位的阵列天线实现可控波束方向。如图3所示，地面终端131具有波束#a和波束#b，波束#a与低轨卫星111的波束#1链接，从而地面终端131与低轨卫星111进行通信。地面终端131可以自由控制波束#a和波束#b的方向，且波束#a波束#b可同时于低轨卫星111进行通信。
45.图3中地面终端具有的波束数量仅为示意，地面终端可以具有任意数量的波束。
46.在本公开的一个可选实施例中，低轨卫星111发送配置信息至终端131，配置信息包括srs信号对应的周期偏转方向周期偏转方向和srs信号的时频资源中的至少一个。地面终端131在接收到配置信息后，按照配置信息提供的周期偏转方向和时频资源中的至少一个计算发送srs信号所需的波束方向。
47.通过上述实施例的方案，使用配置信息可预测最佳波束方向的大致位置，因此使用少量波束方向发送少量srs信号即可找到最佳波束方向，节约时频资源。
48.可选的，所需的波束方向为初始方向加周期偏转方向与周期数的乘积。
49.可选的，周期数可依据时频资源计算。
50.可选的，初始方向为固定值，或由低轨卫星111通知地面终端131。低轨卫星111向地面终端131发送初始srs信号的波束方向，初始srs信号的波束方向可以在配置信息中发送，也可通过单独的信令发送。例如通过物理层信令（l1 signaling）或媒体接入控制层信令（mac signaling）发送一个激活指示，该指示包含初始srs信号的波束方向。地面终端131在接收到激活指示后，根据指示的波束方向发送srs信号，并且，根据配置信息中的周期偏转方向参数，计算之后每一次发送srs信号的波束方向。其中，周期偏转方向的含义为，每过预定数量的帧或预定的时间后，对波束方向增加一个偏转量。
51.若地面终端131被配置为周期发送srs信号，则在发送帧按照上述方法计算出发射方向并发送对应的srs信号。若地面终端131被配置为基于调度发送srs信号，则在收到来自于低轨卫星111的调度指令后，依据指令得到发送帧并依据发送帧按照上述方法计算出发射方向。
52.可选的，低轨卫星111在接收到来自于地面终端131的srs信号后，发送确认信息，指示主站选择的上行波束方向。在一种可选实施方式中，低轨卫星111指示的上行波束方向为地面终端发送srs信号的方向，确认信息为1bit信息，0表示当前方向不可用，1表示当前方向可用。在一种可选实施方式中，低轨卫星111指示的上行波束方向不是地面终端发送srs信号的方向，确认信息中指示了其他波束方向。
53.图4示出根据本公开的实施例的配置信息传输示意图。低轨卫星111通过一个数据帧发送了配置信息，地面终端131收到该配置信息后，将配置信息存在本地存储器里。该配置信息包括上行探测参考信号对应的周期偏转方向、所述上行探测参考信号的时频资源、初始方向（仰角）中的至少一个。
54.图5示出根据本公开的实施例的激活信息传输示意图。地面终端131在非配置信息所在帧的其他帧（第n帧）收到了激活信息。在一种可选实施方式中，激活信息通过物理层或mac层信令发送。在该激活信息中，指示了一个srs发送的初始仰角或初始方向。地面终端131此时根据激活信息发送srs信号。
55.图6示出根据本公开的实施例的波束方向调整示意图。如图6所示，在一种可选实施方式中地面终端131被配置一个周期发送的srs信号，其中第n帧时发送的周期srs信号的仰角为第一仰角（），在第n k帧地面终端按预计的周期发送第二个srs信号，此时该信号的仰角为第二仰角（），不等于。
56.可选的，两者的关系是通过配置信息中指示的预测方法获得的：其中为配置的单个周期的偏移量，即周期偏转方向，例如周期偏转方向为每1帧偏转5
°
；k为经过的周期数。例如，第一仰角为10
°
，为5
°
，k为10，此时第二仰角为60
°
。
57.图7示出根据本公开的实施例的波束方向调整示意图。如图7所示，在帧#n k中，低轨卫星111在下行帧中发送了非周期srs触发信号，地面终端131在接收到非周期srs触发信号之后发送非周期srs信号。
58.可选的，非周期srs触发信号为1bit信令，用于调度一个非周期的srs信号。其中仰角2和仰角1的计算关系如下：其中为配置的一定时间内的偏移量，可用周期偏转方向表示，也可用单独的偏转参数表示。
59.可选的，一定时间内的偏移量通过帧表示，每m帧偏移，k为非周期srs发送帧的帧编号减去初始srs发送帧的帧编号后，计算其相对于m的倍数，其中m为大于或者等于1的自然数。例如m为1，为5
°
，初始仰角为10
°
，初始帧编号为1，发送帧编号为11，此时为60
°
。
60.可选的，一定时间内的偏移量通过秒表示，每m秒偏移。
61.可选的，一定时间内的偏移量可以通过毫秒、分钟、微秒等时间单位表示。
62.通过上述实施例的方案，地面终端可通过配置信息和发送帧计算理论的最优波束方向，因此使用一个波束方向发送一个srs信号即可找到最佳波束方向，节约时频资源。
63.在上述实施例中，地面终端在一个波束方向发送一个srs信号，虽然低轨卫星的轨道是可以预测的，但是在实际运行中具有存在偏差的可能，偏差会导致地面终端预测的波束方向并非最优波束方向。这种偏差往往较小，所以地面终端不需要在全部波束方向发送srs信号。
64.因此，在本公开的另一种可选实施例中，低轨卫星111接收多个波束方向的srs信号来确定最优波束方向。在配置信息或单独的资源配置中，低轨卫星111配置多个srs资源，
在激活步骤中，低轨卫星111激活多个使用不同波束方向发送的srs信号。例如，使用第n帧至第n m帧发送m个不同波束方向的初始srs信号，在激活之后的第n k帧至第n k m帧发送m个不同波束方向的周期或非周期srs信号。
65.如图8所示，其中m=1，地面终端131在帧#n和帧#n 1使用不同波束方向发送两个初始srs信号。在第n k帧，地面终端131被调度发送周期或非周期srs信号，并在第n k帧和第n k 1帧使用不同波束方向发送两个周期或非周期srs信号。其中波束方向通过发送帧和配置信息计算，计算方法可参照上述实施例。
66.可选的，低轨卫星111在接收到来自于地面终端131的多个srs信号后，发送确认信息，指示主站选择的上行波束方向，主站可选择一个或多个波束方向。在一种可选实施方式中，低轨卫星111指示的上行波束方向为地面终端发送srs信号的方向，当波束方向的数量为2时，确认信息为1bit，0表示第一波束方向可用，1表示第二波束方向可用。在一种可选实施方式中，低轨卫星111指示的上行波束方向不是地面终端发送srs信号的方向，确认信息中指示了其他波束方向。在一种可选的实施方式中，当波束方向的数量为4时，确认信息为多个bit，00表示第一波束方向可用，11表示第二波束方向可用，10表示第三波束可用，01表示第四波束方向可用。在一种可选实施方式中，确认信息为多个bit，采用bit mapping的方式对可用波束方向进行指示，当波束方向为2时，01为第一波束可用，10为第二波束方向可用，11为两个波束方向均可用。其他常用方式均可用于指示可用波束。
67.在上述实施例中，使用少量波束方向和时频资源就可以判断出最优波束方向，既节约了时频资源，又能提高了通信系统的健壮性。
68.在本公开的一种可选实施例中，配置信息不通过波束倾角的方式进行控制，而是通过波束标识或预编码矩阵标识的方式对波束方向进行控制。相比计算真实的倾角，通过波束方向的标识来管理双波束链接的方法更易于实现。这是由于仰角的计算涉及到位置的换算，且在发送时数据量较大，而使用波束成形的波束方向或预编码矩阵的标识与其仰角是关联的，且发送时使用的数据量较小，如使用二进制编码000代表第一方向，使用001代表第二方向。
69.表1波束方向abcde波束索引12345如表1所示，对多个波束方向进行索引，其中多个波束方向为离散的波束方向，且对应于低轨卫星111扫过地面终端过程中地面终端131的上行发送波束方向。设置偏转周期参数n，对应于每间隔m个帧的周期，偏转n个索引方向，其中n和m为正整数。通过对n和m的配置，地面终端131在发送周期srs和非周期srs时，均可以计算出对应的发射波束方向。地面终端131和低轨卫111星之间对应的关系如图9所示，且和表1中的波束索引对应。具体的波束编号是基于3维空间的波束方向，尽管示例中使用的是a-e的顺序编号。并且，具体的配置可能使用更多个波束标识和索引，且不局限于字母或数字。例如，一个低轨卫星可视窗口为10分钟，并且低轨卫星配置了10000个波束方向。则按照一个线性的计算，每个波束方向持续有效时间为10*60*1000/10000=60ms。因此可以设置m=60、n=1，此时轨控频率最高。也可以设置m=120、n=2来降低偏转频率。
70.波束标识可以为十进制数、二进制数、四进制数、八进制数、阿拉伯字母、英文字母
等。在通信过程中，低轨卫星将波束方向与标识之间的索引表或对应表发送至地面终端，在通信过程中，低轨卫星还可以将m和n发送至终端。例如，在通信开始时，低轨卫星111将具体的波束方向和标识之间的索引表发送至地面终端131，并在之后的通信过程中，通知地面终端131m和n的具体值，m和n可随时由低轨卫星111进行更改。
71.在本公开的一种可选实施例中，提供一种地面终端，该地面终端至少具备处理器和收发器，收发器用于获取上述实施例中提及的配置信息和激活信息中的至少一个，收发器还用户发送上述实施例中提及的srs信号；处理器用于计算上述实施例中提及的波束方向。在一种可选的实施方式中，地面终端还具备存储器，存储器用于存储上述实施例中提及的配置信息和激活信息中的至少一个。
72.本公开的一种可选实施例中，提供一种卫星，该卫星至少具备收发器，收发器用于发送上述实施例中提及的配置信息、激活信息和确认信息中的至少一个，收发器还用于接收上述实施例中提及的srs信号。上述所有实施例中，提及低轨卫星仅是示例，其他具有相似通信特性，即按预定轨道移动的特性的设备均可以使用上述所有实施例中提及的方法与终端沟通。
73.上述所有实施例中描述的轨道参数和调整量仅为示例，可以使用其他参数执行相同的方法。
74.上述实施例描述的方法不限于在低轨卫星系统中使用，其他飞行器也可以使用上述实施例中描述的方法。
75.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
76.描述于本公开实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过可编程硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
77.作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中电子设备或计算机系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
78.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。