CN114070378A - 采用跳波束进入卫星通信网络的过程 - Google Patents

Abstract

本公开涉及采用跳波束进入卫星通信网络的过程。本发明涉及一种进入卫星通信网络的方法，所述卫星通信网络包括至少一个卫星，所述卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在该跳波束机制中，跳帧定义至少一个卫星的天线波束配置，其中，跳帧的资源(101、102、103)被保留用于形成定向进入波束，该定向进入波束专用于用户终端进入或重新进入卫星通信网络，至少两个定向进入波束具有不同的瞄准方向。本发明还涉及被配置为实现所述方法的卫星、用户终端和通信网络。

Description

采用跳波束进入卫星通信网络的过程

技术领域

本发明涉及卫星通信传输领域，并且更具体地涉及当通过跳波束(beam-hopping)机制组织卫星通信网络的通信时进入用户终端的卫星通信网络的方法。本发明可应用于对地静止卫星和非对地静止卫星。

背景技术

进入卫星通信网络是卫星通信系统的主要功能。关注用户终端(或卫星通信终端)首次进入卫星通信网络、以及在长时间丢失连接的情况下重新进入网络两者。其性能(进入或重新进入系统花费的时间)有助于网络的总体性能。

卫星通信用户终端进入卫星通信网络的过程是本领域技术人员众所周知的过程。它通常包括两个阶段：

-第一阶段，在该阶段中，用户终端在时间和频率上与卫星同步并收集信令数据，所述信令数据包括关于上行链路帧的结构的信息，以便能够在针对该目的提供的时间发送连接请求(登录)，以及

-第二阶段，在该阶段中，用户终端从任务片段接收具有连接信息的连接响应并向网络注册。

然后，在了解用户终端的存在和需要的情况下，通信网络能够将其资源归属于其发送。下面，卫星在地球上照射到的最大区域将被称为该卫星的覆盖区域。覆盖区域的大小取决于卫星的高度以及该卫星的一个或更多个天线的特性。

在基于一个或更多个多点对地静止卫星提供其覆盖区域的连续覆盖的通信网络的情况下，进入网络很简单，因为卫星的位置是已知的并且用户终端已与卫星进行无线电连接(不管该用户终端在覆盖区域内的位置如何)。然后，用户终端可以在利用数据业务发送的信令数据的基础上，开始用于进入网络的标准过程，该标准过程包括与卫星进行同步和注册。

在照射全部其覆盖区域的非对地静止卫星的情况下，例如在处于LEO或MEO卫星的星座中的卫星的情况下(LEO和MEO分别是近地球轨道和中地球轨道的缩写)，卫星的位置是未知的，或者通过诸如星历表之类的信息获知，该星历表的精度不足以使用户终端的天线直接指向卫星。在这种情况下，已知诸如铱卫星通信系统之类的系统，在该系统中，用户终端不具有方向性很强的天线。这种低方向性降低了链路预算，并因此降低了发送的性能。此外，用户终端的发射可以部分地沿对地静止弧的方向取向，这通过监管约束而被禁止用于旨在用于某些频带中的LEO或MEO卫星的发送。

另选地，对于使用定向天线的用户终端，已知在进入网络之前进行搜索和跟踪卫星的位置的步骤。对卫星的搜索在高度和方位角两方面进行，并且根据情况，还在频率和/或极化方面进行。该搜索复杂化并减慢了用户终端到网络的进入。

如果卫星在其覆盖区域中仅提供部分覆盖，并且如果用户终端位于未覆盖区域中，则用户终端不再可能进入卫星通信网络中。这种特殊的情况出现在使用跳波束进行发送的卫星的情况下，所述跳波束包括根据用户的需求来照射地理点。然后，可以避开(turnoff)未被活动用户使用的某些点；存在于避开区域中的用户终端与卫星之间没有允许这些用户终端执行进入网络的过程的无线电链路。

该问题的一个已知解决方案包括使用特定频带进入网络，覆盖卫星的所有覆盖区域的天线波束被用于这些发送。可以选择频带，以避免在对地静止弧的方向上发射的问题。然而，该解决方案需要将附加设备插入到卫星中以及用于在覆盖区域中的各处可用的频带(频率调节问题)中。此外，大天线波束的使用降低了无线电链路的增益。该问题的另一个解决方案包括定义为了进入卫星通信网络而保留的时间间隔，在该时间间隔期间，卫星使用天线波束覆盖其整个覆盖区域。该解决方案也不令人满意，因为在卫星的整个覆盖区域内，有用带宽的大部分被用于进入网络，因此不能用于发送数据业务，并且因为来自卫星的具有大天线波束的发送会降低无线电链路的增益。

因此，本发明的一个目的是，提供允许在对地静止卫星或非对地静止卫星仅提供其覆盖区域的部分覆盖的情况下实施用于进入网络的过程的方法，因为所述对地静止卫星或非对地静止卫星使用跳波束。

本发明的另一个目的是，所描述的方法允许终端以少量的时间进入网络，并且该进入对网络容量的影响很小。

最后，本发明的另一个目的是，在非对地静止卫星的情况下，该方法允许快速获取卫星的位置，并且不涉及在对地静止弧的方向上的发射。

发明内容

为此，本发明描述了一种进入卫星通信网络的方法，该卫星通信网络包括至少一个卫星，其中，通信是根据跳波束机制组织的，在所述跳波束机制中，跳帧定义至少一个卫星的天线波束配置。在根据本发明的方法中，保留跳帧的资源以用于形成定向进入波束，该定向进入波束专用于用户终端进入或重新进入卫星通信网络，该定向进入波束中的至少两者具有不同的瞄准方向。

根据一个实施方式，所述定向进入波束被用于由卫星发送关于用户终端进入或重新进入卫星通信网络的请求的发送方式的信息和用于由一个或更多个用户终端发送对进入或重新进入卫星通信网络的请求。

有利地，为了形成定向进入波束而保留的跳帧资源的量和布置是可动态调整的。

在一个实施方式中，定向进入波束被配置为使得跳帧的波束提供到卫星的所有覆盖区域的无线电链路。

在一个实施方式中，至少一个卫星是非对地静止卫星。在这种情况下，定向进入波束被配置成能够以基本恒定的仰角从地球看到。

有利地，能够从地球看到定向进入光束的仰角介于10°至30°之间，优选地介于15°至25°之间，并且更优选地基本上等于20°。

有利地，定向进入波束被配置成使得多个定向天线波束覆盖基本上小于180°的角孔径。

有利地，定向进入波束被取向成使得进入或重新进入卫星通信网络的用户终端的发射不在对地静止弧的方向上发送。

有利地，寻求进入卫星通信网络的用户终端被配置成，通过使该用户终端的天线波束指向与进入波束的仰角相对应的仰角并通过仅按方位角搜索非对地静止卫星来搜索该卫星。有利地，用户终端使用关于卫星的位置的信息来减少按方位角搜索空间。

本发明还涉及一种卫星通信网络中的卫星，该卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在跳波束机制中，跳帧定义卫星的天线波束配置。在根据本发明的卫星中，跳帧的资源被保留用于形成定向进入波束，该定向进入波束专用于用户终端进入或重新进入卫星通信网络，该定向进入波束中的至少两者具有不同的瞄准方向。

本发明还涉及一种用户终端，该用户终端被配置成进入或重新进入卫星通信网络，该卫星通信网络包括至少一个非对地静止卫星，该卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在跳波束机制中，跳帧定义至少一个非对地静止卫星的天线波束配置，跳帧的资源被保留用于形成定向进入波束，定向进入波束专用于用户终端进入或重新进入卫星通信网络，定向进入波束中的至少两者具有不同的瞄准方向，定向进入波束被配置成能够以基本恒定的仰角从地球看到。根据本发明，用户终端被配置成通过以下方式进入或重新进入卫星通信网络：

-将用户终端的天线波束的仰角取向成定向进入波束的仰角，并且通过仅按方位角搜索卫星的位置，

-发送进入或重新进入卫星通信网络的请求。

最后，本发明涉及一种卫星通信网络，该卫星通信网络包括如上所述的至少一个卫星、以及至少一个用户终端。

附图说明

通过阅读以下非限制性描述并借助通过示例给出的附图，将更好地理解本发明，并且其它特征、细节和优点将变得更加明显。

图1例示了根据本发明的一个实施方式的用于进入卫星通信网络的方法中的一系列波束跳帧；

图2a例示了在非对地静止卫星情况下的本发明的一个实施方式中的卫星天线的总辐射方向图；

图2b示意性地示出了在非对地静止卫星的情况下的本发明的一个实施方式中的卫星天线的辐射方向图，；

图2c示出了在根据本发明的方法的一个实施方式中的用于进入网络的跳帧中的资源分配；

图2d示出了在根据本发明的方法的一个实施方式中的用于进入网络的跳帧中的资源分配；

图3例示了根据本发明的一个实施方式的用户终端进入卫星通信网络的方法的实现；

图4a示出了作为卫星通信波束的仰角的函数的极地轨道中的LEO卫星的照射持续时间；

图4b示出了作为卫星通信波束的仰角的函数的倾斜轨道中的LEO卫星的照射持续时间；

图5是示出卫星与用户终端之间的交换序列的图表，用于根据本发明的一个实施方式使用户终端进入网络。

具体实施方式

本发明描述了用户终端进入卫星通信网络的方法，该卫星通信网络包括使用跳波束的至少一个对地静止卫星或非对地静止卫星。

跳波束是卫星通信中非常常用的一种机制。它允许经由被划分成时间间隔的帧(称为跳帧)的定义，对卫星覆盖进行完全和瞬时重配置。每个时间间隔与一个或更多个天线波束配置相关联。利用一个或更多个频率和一个或更多个极化，使用有源天线(为了同时照射多个点，通常允许多个定向波束并行形成)或者多个定向天线形成这些波束。跳帧根据需要被动态地定义，以便尽可能好地服务于网络的所有参与者。它们可以以两个输入表的形式表示，两个输入表将形成的天线波束配置和卫星的天线端口与每个时间间隔相关联。

根据本发明的方法包括：通过根据卫星在跳帧的某些资源中形成定向天线波束，将这些专用资源用于用户终端到网络的进入。通过定向天线波束意味着波束仅覆盖卫星的覆盖区域的一部分这一事实，这允许增加卫星和用户终端之间的链路增益。根据卫星和用户终端之间的通信是在上行链路上还是在下行链路上发生，确定进入波束是发送波束还是接收波束。它们不用于用户终端和卫星之间的数据业务(有用数据)的发送，而是用于发送允许用户终端到网络的进入/重新进入的信令信息。该信息可以是在下行链路上的关于卫星的位置的信息(例如，天文历表)、以及允许用户终端发送连接请求的信息(例如，关于广播信道的信息)。

图1例示了根据本发明的一个实施方式的用于进入卫星通信网络的方法中的一系列波束跳帧。形成被划分成多个时间间隔TS1、TS2、…、TSM的跳帧。图1的列是卫星的各种天线端口Ant 1、Ant 2、…、Ant N。每跳帧的时间间隔的数量以及天线端口的数量仅通过例示给出。在跳帧中，对于每个时间间隔，一个天线波束配置与各个端口相关联。

本发明包括：在跳帧内保留波束101、102和103以用于形成定向波束，这允许终端进入卫星通信网络，这些波束被称为进入波束。其余跳帧不受根据本发明的方法的影响。在图1的示例中，进入波束被保留在第一天线端口上的每个跳帧的第一时间间隔中。然而，专用于进入网络的波束的频率可以增加以便加速进入网络，或者可以减少以消耗更少的资源。专用于进入网络的波束必须规律地分布或在同一天线端口上：它们的分布是自由的，并且只取决于所追求的性能。它们也可能是当卫星的资源可用时形成的临时(ad hoc)波束。因此，进入波束在跳帧中的分布是根据用户终端进入网络的时间与对网络容量的影响之间的折衷而产生的。

举例来说，在包括24个天线端口的卫星中，将16ms的跳帧划分为16个1ms的时间间隔，每帧保留一个进入波束导致系统的总容量下降非常小，约为0.26％。

有利的是，进入波束可以全部使用相同的载波频率(或有限数量的载波频率)和/或相同的极化，以便简化用户终端搜索卫星的步骤。

由卫星形成的进入波束是定向波束，该定向波束指向卫星的覆盖区域中的一个特定地理区域，从而向卫星未覆盖的区域的终端间歇地提供无线电链路。该区域的大小取决于发送所需的增益、专用于进入网络的资源量、卫星的相对速度以及在进入网络的时间方面所需的性能。为了增加天线增益，进入波束具有不同的瞄准方向。

相对于已知系统(在这些系统中，跳帧的时间间隔被用于终端到网络的进入，并且在此期间，卫星使用非定向天线以便覆盖其整个覆盖区域)，根据本发明的方法使用定向天线波束，该定向天线波束可以与覆盖了覆盖区域的其它部分的其它定向波束并行地形成，如图1所示。因此，根据本发明的方法的实现使得系统容量的减少比已知方法少得多。此外，它还具有能够将进入波束定义成与专用于业务的波束处于同一频带中的优点，从而解决了频带分配的问题以及卫星和用户终端所需的附加硬件的问题。

在第一实施方式中，将进入波束定义成依次照射卫星的覆盖区域中的各个卫星通信点。以这种方式，卫星的覆盖区域中的各个点都会被周期性地覆盖。位于未被覆盖的点中的用户终端与卫星的无线电链路必然具有周期，该周期被用于执行进入网络的标准过程。

在另一实施方式中，将进入波束定义成一个接一个地照射未由跳帧的业务波束服务的地理区域。在这种情况下，位于卫星所覆盖的区域中的用户终端基于业务波束中交换的信令数据来进入网络，而位于卫星的业务波束所覆盖的区域外部的用户终端在进入波束指向它们时才访问无线电链路。

在这两个实施方式中，业务波束和进入波束允许间歇性地覆盖卫星的所有覆盖区域，并因此允许位于其覆盖区域内的任何用户进入网络，即使该用户未被业务波束所覆盖。

在另一实施方式中，特定于非对地静止卫星的情况，进入波束是具有恒定仰角的天线波束，即，从地面上看形成了条带的波束，在该条带中，当用户终端将其天线指向与所选仰角相对应的仰角时，该用户终端与卫星之间具有无线电链路。由于卫星的天线的辐射方向图的形状，恒定仰角的概念应具有一定裕度，并且设定仰角周围可能存在微小变化。

图2a例示了在非对地静止卫星的情况下的本发明的一个实施方式中的卫星天线的总辐射方向图。该表示在卫星的参照系中给出：它表示卫星的覆盖区域，并给出作为该覆盖区域中的波束方向和仰角方向的函数的等效辐射各向同性功率水平。最暗的区域对应于最高功率的区域。在图2a中，卫星具有天线波束201，天线波束201的功率约集中在卫星的参照系中的约20°的恒定仰角上，以用于等于向北约150°的方位的角孔径。

使用具有恒定仰角的天线波束具有多个优点：

-与星座中的所有卫星的运动相关联，它允许系统地且规律地覆盖几乎其所有覆盖区域，并因此给业务波束未覆盖的用户终端提供进入网络的机会；

-它允许卫星通信终端仅通过扫描方位轴上的空间来确定卫星的位置，从而消除了对卫星通信终端的波束形成和/或其机械运动的限制，并且减少了寻找卫星所花费的时间，因此减少进入网络的时间。此外，由于卫星的仰角已知，因此用户终端可以使用方向性非常强的天线波束，这改善了链路预算；

-卫星的天线波束是定向的，这增加了卫星与可见用户终端之间的无线电链路的增益；

-卫星的天线波束可以被取向，以防止用户终端在对地静止弧的方向上发射。

为了改善网络进入波束的链路预算，本发明提出将进入波束划分成多个波束，所述多个波束具有不同的瞄准方位角方向，并且一起覆盖波束201的所有角孔径。

图2b示意性地示出了这样一个实施方式，其中，具有恒定仰角的进入波束被划分成多个独立的子波束。在本示例中，进入波束被划分成四个子波束211、212、213和214，四个子波束211、212、213和214具有相同的仰角但不同的瞄准方向，以与图2a情况类似地覆盖所有角孔径。

本实施方式允许进入波束的方位角的角孔径被限制，并因此改善了链路预算。在图2b的示例中，将进入波束划分成四个子波束允许链路预算增加约6dB。子波束的数量可以根据链路预算的预期增加以及对系统的总容量的预期影响来设定。

图2c和图2d示出了在根据本发明的方法的一些实施方式中的在一个或更多个跳帧中分配资源的各种实施方式。在图2c中，子波束211至214在每帧内形成。为此，在每帧内，分别将资源221至224归属于(attribute to)子波束211至214。与图1的实施方式相比，进入波束的分配对网络的总容量的影响然后被乘以4，但是容量的减少仍然小于现有技术方法中的情况。应当注意，在跳帧内分配的资源的布置并不重要：它们可以在给定时间间隔内被相同地归属于单独天线端口，或者可以使用任何其它配置。

在图2d中，分别归属于进入波束211至214的形成的资源231至234被分配在各个跳帧中。在图2d中，四个子波束分布在两个连续的帧中。与图2c的实施方式相比，对网络的容量的影响被减小，但是用户终端可观测卫星的时间被除以2。

图2c和图2d中给出的帧定义仅为举例说明，并且本领域技术人员将能够根据其操作要求，并且特别是根据进入波束中的预期增益、卫星的可见的持续时间以及对网络的总容量的预期影响来容易地修改这些定义。此外，归属于进入波束的形成的资源的分布可以被动态地调整，例如，以便在传播条件不利的区域(例如赤道周围、或气象条件不利时)中形成更多波束，以改善链路预算。例如，可以定义8个进入波束(遍布两个连续帧每帧分配四个)用于赤道附近的发送，而仅定义4个进入波束(遍布两个连续帧每帧分配两个)用于纬度为50°以上的发送。

图3例示了在非对地静止卫星的情况下的根据本发明的一个实施方式的用户终端进入卫星通信网络的方法的实现。非对地静止卫星301(例如，在方向302上的倾斜轨道中运动的LEO卫星)被配置成形成具有恒定仰角的天线波束303，天线波束303在地面上的覆盖区被显示为条带304，条带304因地球的曲率而弯曲。地面上的覆盖区304对应于形成的进入子波束的总和，以便覆盖大方位角，同时受益于高天线增益，如图2b所示。条带304的宽度取决于卫星的高度和天线波束的孔径。区域304与卫星301同时运动。因此，寻求进入卫星通信网络且其天线被定位在正确仰角处的用户终端305在一时间期间与卫星301之间是无线电可见的，该时间取决于卫星的速度、卫星的高度、进入波束的配置、所选择的仰角的角度以及所形成的进入子波束的数量。例如，对于形成对用户终端而言具有约20°的仰角沿南北轴线具有4°孔径的进入波束的非对地静止LEO卫星，地面上的覆盖区304的宽度大于300km。如果卫星以7.4km/s的速度在极地轨道上运动，卫星将可以看到指向20°仰角的用户终端约40秒。用户终端可以使用该时间通过仅按方位角扫描天空来检测卫星，以用于随后执行进入网络的过程(同步和注册)。

进入波束的仰角和孔径是根据卫星的运动选择的，以增加用户终端的可见时间并最大化天线增益。图4a和图4b示出了作为关于进入波束的仰角做出的选择的函数的持续时间，在该持续时间内，利用沿着南北轴线4°孔径的天线波束，用户终端对于以7.4km/s速度运动的非对地静止LEO卫星可见。图4a假设卫星在约1000km高度的极地轨道上运行，而图4b假设卫星在约1200km高度的倾斜轨道上运行。在给定应用的情况下，当所包括的仰角被选择为介于15°至25°之间时，波束的宽度304始终大于300km。

理想情况下，由非对地静止卫星发送的具有恒定仰角的天线波束的角孔径沿其在地面上的覆盖区的小轴线为几度，通常是-3dB角孔径小于10°，通常为约4°到5°，并且覆盖360°的方位角，以便向尽可能多数量的用户终端提供无线电链路。然而，监管方会考虑禁止用户终端在某些频带内在对地静止弧的方向上发射。为此，将有利地选择专用于进入网络的子波束，以使其具有整体上略小于180°且朝向极点的方位角孔径角。这是图2b中的示例，其中对应于四个子波束211至214的进入波束具有方位角约为150°的孔径。这种配置可以避免用户终端在地球的一部分中沿对地静止弧的方向发射。

通过在非对地静止卫星行进期间改变由各个进入子波束形成的等效进入波束的取向，在进入网络过程期间，用户终端的发射在与对地静止弧相反的方向上系统地执行。例如，对于极地轨道上的卫星，具有恒定仰角的波束可以被修改如下：

-当卫星从赤道向北极方向运动时，各种进入子波束形成朝向南极(即，在卫星后方)取向的等效进入波束；

-当卫星从北极向赤道方向运动时，各种进入子波束形成朝向南极(即，卫星前方)取向的等效进入波束；

-当卫星从赤道向南极方向运动时，各种进入子波束形成朝向北极(即，在卫星后方)取向的等效进入波束；

-当卫星从南极向赤道方向运动时，各种进入子波束形成朝向北极(即，在在卫星前方)取向的等效进入波束。

无论它是在极地轨道还是在倾斜轨道上，通过在旋转周期期间至少切换四次，将等效进入波束取向到极点方向，从而避免卫星通信终端在对地静止弧方向上发射。

在极点附近，当与对地静止弧相对应的区域之外的区域对于卫星通信终端来说不可见时，卫星可以将等效定向进入波束取向成朝向卫星的前部和朝向卫星的后部两者，或通过使卫星倾斜来修改波束的取向，以便在地面上实现更大的可见覆盖区域。

图5是在具有恒定仰角的进入波束的非对地静止卫星并且用户位于未被卫星覆盖的区中的情况下，根据本发明的一个实施方式的用户终端进入电信网络的序列的图表。此图表是仅通过说明给出的一个实施方式。

卫星在专用于进入网络的跳帧资源中形成具有恒定仰角的天线波束，该进入波束在至少两个不同的方向上取向。有利地，进入天线波束被配置以便覆盖大但优选地基本上小于180°的所有方位角，诸如图2b中所示的子波束。卫星使用这些波束来发送信令信息511(例如，允许用户终端确定其位置和星座中的其它卫星的位置的星历表)、以及允许用户终端通过网络发送连接请求的信息(例如，起作用的信道和/或时间间隔)。

就其部分而言，用户终端被配置成使用具有定向天线波束的天线来检测502卫星，并仅按方位角寻找卫星的位置，所述定向天线波束以与进入波束相对应的仰角来取向。

有利的是，当卫星被配置成定向进入波束以避免用户终端在对地静止弧的方向上发射时，用户终端可以仅在与对地静止弧相反的方向上以小于180°的方位角搜索卫星。

有利的是，为了加速对卫星的搜索，用户终端可以使用存储器中存储的关于卫星位置的信息来减小按方位角搜索区域。例如，该信息可以是允许其重建卫星的位置的星历表。在这种情况下，用户终端能够以相当精确的方式计算其方位角，这允许其将搜索限制在卫星的预期位置周围。然而，星历表具有非常短的有效持续时间(几个小时)。有利地，本发明提出使用RAAN信息(RAAN是上升节点的赤经的首字母缩写)，从而给出向北运动穿过赤道的卫星的角度。该信息允许确定卫星的轨道，并相应地限制按方位角搜索区域。RAAN信息具有比星历表长得多的有效持续时间(大约几年)。因此，就处理操作而言，搜索卫星位置的速度更快并且成本更低，这就为进入网络本身的过程腾出了时间。

一旦检测到卫星，用户终端就收集卫星发送的信令数据，并且尤其是星历表和关于连接方式的信息。

星历表允许用户终端在可见周期期间跟踪卫星在其运动期间的位置，因此即使用户终端的天线是非常有方向性的，也能与卫星保持无线电联系。有关连接方式的信息允许它了解专用于发送连接请求的时间和信道。

然后，用户终端能够向卫星发出连接请求512。卫星将此请求发送给任务中心，任务中心记录用户终端的存在、允许或不允许用户终端加入网络、注册用户终端并将网络参数(例如IP地址)归属于用户终端。然后，卫星向用户终端发送响应513、关于该用户终端在网络中的注册状态及其网络参数的信息。

一旦已经执行了这些步骤，用户终端就向卫星通信网络进行注册，并且负责定义波束-跳帧的网络管理者在其后续指定期间将该用户终端考虑在内。

图5所示的所有交换可以在专用于进入网络的跳帧的单个资源上执行，或者在卫星可见的一个或更多个通道期间在多个专用资源上执行。

根据对地静止卫星的发明的方法的操作的不同之处在于波束没有恒定仰角，并且不必发送与卫星的位置相关的信息，也不必执行搜索卫星的步骤502。

因此，根据本发明的进入电信网络的方法包括：在波束-跳帧中被保留用于进入/重新进入网络的资源，在进入/重新进入网络期间，网络的至少一个卫星被配置成具有以下定向天线波束：

-该定向天线波束被取向成与业务波束一起使得卫星的整个覆盖区域与卫星之间具有无线电链路；或者

-该定向天线波束被形成为，使得针对非对地静止卫星网络，进入波束以恒定仰角从地球可观测到。

在根据本发明的进入方法中，进入波束可以与业务波束并行定制，并且在同一频带中。

对于非对地静止卫星，根据本发明的方法将进入波束划分成在不同的跳帧资源上以方位角发送的具有较小角孔径的多个波束，以改善链路预算。有利的是，可以将波束取向成使得用户终端不在对地静止弧的方向上发射。

本发明还涉及一种卫星，该卫星包括用于形成天线波束的装置，并且该卫星被配置成使用跳帧的专用资源来形成定向进入波束，并且涉及包括这样的卫星的卫星通信网络。根据一个实施方式，这是被配置成将进入波束取向成使得这些进入波束以基本上恒定的仰角从地球可见的非对地静止卫星的问题。

本发明还涉及一种卫星用户终端，该卫星用户终端被配置成，通过利用进入波束的给定仰角定位该卫星用户终端的天线并通过仅按方位角进行空间扫描，来搜索非对地静止卫星的存在。该用户终端被配置成一旦已经检测到卫星，就收集连接信息，并发送进入/重新进入卫星通信网络的请求。

Claims (13)

1.一种进入卫星通信网络的方法，所述卫星通信网络包括至少一个卫星(301)，所述卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在所述跳波束机制中，跳帧定义所述至少一个卫星的天线波束配置，所述方法的特征在于，保留所述跳帧的跳帧资源(101、102、103、221、222、223、224、231、232、233、234)以用于形成定向进入波束(211、212、213、214)，所述定向进入波束(211、212、213、214)专用于用户终端(305)进入或重新进入所述卫星通信网络，所述定向进入波束(211、212、213、214)中的至少两个定向进入波束具有不同的瞄准方向。

2.根据权利要求1所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述定向进入波束被用于由所述卫星发送(511)关于用户终端进入或重新进入所述卫星通信网络的请求的发送方式的信息、以及由一个或更多个用户终端发送(512)对进入或重新进入所述卫星通信网络的请求。

3.根据前述权利要求中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，为了形成定向进入波束而保留的所述跳帧资源的量和布置是能够动态调整的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述定向进入波束被配置为使得所述跳帧的波束提供到所述卫星的所有覆盖区域的无线电链路。

5.根据权利要求1和3中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述至少一个卫星是非对地静止卫星(301)，并且其中，所述定向进入波束(211、212、213、214)被配置成能够以基本恒定的仰角从地球看到。

6.根据权利要求5所述的进入卫星通信网络的方法，其中，能够从地球看到所述定向进入光束的所述仰角被包括在10°至30°之间，优选地在15°至25°之间，并且更优选地基本上等于20°。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述定向进入波束被配置成使得多个定向天线波束(211、212、213、214)覆盖基本上小于180°的角孔径。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述定向进入波束被取向成使得进入或重新进入所述卫星通信网络的用户终端的发射不在对地静止弧的方向上被发送。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的进入卫星通信网络的方法，其中，寻求进入所述卫星通信网络的用户终端(305)被配置成，通过使所述用户终端(305)的天线波束指向与所述进入波束的仰角相对应的仰角并且通过仅按方位角搜索所述至少一个非对地静止卫星来搜索(502)所述至少一个非对地静止卫星。

10.根据权利要求9所述的进入卫星通信网络的方法，其中，所述用户终端使用关于所述卫星的位置的信息来减少所述用户终端的方位角搜索空间。

11.一种卫星通信网络中的卫星(301)，所述卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在所述跳波束机制中，跳帧定义所述卫星的天线波束配置，所述卫星的特征在于，所述跳帧的资源(101、102、103)被保留用于形成定向进入波束(211、212、213、214)，所述定向进入波束(211、212、213、214)专用于用户终端进入或重新进入所述卫星通信网络，所述定向进入波束中的至少两个定向进入波束具有不同的瞄准方向。

12.一种用户终端(305)，所述用户终端(305)被配置成进入或重新进入卫星通信网络，所述卫星通信网络包括至少一个非对地静止卫星(301)，所述卫星通信网络的通信是根据跳波束机制组织的，在所述跳波束机制中，跳帧定义所述至少一个非对地静止卫星的天线波束配置，所述跳帧的资源(101、102、103)被保留用于形成定向进入波束(211、212、213、214)，所述定向进入波束(211、212、213、214)专用于用户终端进入或重新进入所述卫星通信网络，所述定向进入波束中的至少两个定向进入波束具有不同的瞄准方向，所述定向进入波束被配置成能够以基本恒定的仰角从地球看到，所述用户终端的特征在于，所述用户终端被配置成通过以下方式进入或重新进入所述卫星通信网络：

-将所述用户终端的天线波束的仰角取向(502)成所述定向进入波束的仰角，并且仅按方位角搜索所述卫星的位置，

-发送(512)进入或重新进入所述卫星通信网络的请求。

13.一种卫星通信网络，其特征在于，所述卫星通信网络包括至少一个根据权利要求11所述的卫星以及至少一个根据权利要求12所述的用户终端。

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