数据传输方法、装置、地面终端和卫星与流程

1.本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种数据传输方法、装置、地面终端和卫星。


背景技术：

2.卫星通信系统以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面终端之间通信。基于卫星轨道的类型，一种较为成熟的卫星通信系统是利用地球同步轨道卫星(geo)，这种卫星能够在围绕赤道轨道上空3600千米左右的高度保持对地静止并提供无线接入服务。然而，由于轨道的限制，这种通信系统的系统容量受限、服务区域也无法覆盖到高维度地区。上个世纪提出过一种通过使用中低轨道(leo/meo)卫星组建星座的方式提供全球卫星通信覆盖的想法，如图1所示，并且在全世界范围内掀起一波建设热潮。然而，由于过于高昂的成本以及受限的数字信号处理技术，第一次尝试均以失败告终。近年来，随着商业航天技术的发展，发射成本得到了大幅度的降低。并且数字信号处理技术的成本和算力均得到了较大的进步。因此，基于中低轨道卫星的通信卫星星座计划再次被提出。尽管中低轨道卫星无法与地球保持相对静止，但是通过星座的方式能够理论上能够实现全球的覆盖。并且由于无线通信系统的容量由频率复用系数决定，离地球表面更近的中低轨道卫星能够提供相比geo卫星更多的通信容量。
3.虽然利用中低轨道星座构建全球覆盖的、高容量的通信系统能够快速向欠发达地区提供无线接入能力。但是在高速移动的卫星和地面终端间建立无线链路也面临诸多技术上的挑战，并且这些挑战并不是传统地面蜂窝网络中存在的，因此在现有文献中也较少的被研究过。
4.其中一个问题是由于中低轨道卫星虽然相比地球同步轨道卫星相对地面轨道低了很多，但是仍然比传统地面蜂窝系统的传输距离要大得多。例如4g lte系统中支持的最大小区半径为100km，而中低轨道卫星的轨道多为500km到10000km。在假设卫星轨道为500km，与地面终端的仰角(elevation angle)为30度的情况下，卫星与地面终端的通信距离为1000km。长传输距离会带来一系列的问题，其中一个问题是传输延迟的增加。这个增加一方面是由于信号飞行时间变长带来的，这个部分由于光速的物理限制无法进一步缩短，因为卫星轨道过低会导致与大气层摩擦最终坠毁；另一方面则是由卫星和地面终端之间信号和信令交换流程带来的。在连续传输的情况下，卫星持续为地面终端分配上行和下行的传输资源，则双向传输延迟τ为：
[0005][0006]
其中，d为轨道高度，θ为低轨卫星相对地面终端的仰角，c为真空光速。在一个500km，仰角为30度的情况下，不考虑处理时延迟的情况下实际的双向延迟为6.6ms。这个延迟相比4g lte的双向物理层时延而言是可以接受的。
[0007]
延迟情况较为严重的情况出现在地面终端突发上行传输的情况下，此时地面终端
需要启动一个调度请求的流程，地面终端由于没有上行传输的资源，因此需要发送一个上行资源请求(scheduling request：sr)，中低轨道卫星通过下行控制信令为地面终端分配一个上行传输资源，进一步地面终端通过该上行传输资源发送当前缓存的状态，也就是缓存中存储的上行数据数量，进一步低轨卫星根据缓存状态为地面终端持续分配上行传输资源，直到缓存中的数据被全部发送。按照上述步骤，整个流程共需要16.5ms，这个延迟对目前普遍的互联网业务而言就比较高了。这种长时延的情况一般发生在地面终端首次接入卫星链路时，然而由于频繁切换的卫星或波束，这种上行传输将在地面终端处频繁发生，这对用户体验而言是非常糟糕的。在5g nr技术中，一些技术被提出用来改善时延敏感型的专用业务，其中免调度上行发送(scheduling free uplink transmission)允许用户设备在没有上行资源调度的情况下，在一些预定的资源上发送上行数据。然而，地面蜂窝系统单向传输时延不超过0.4ms，也就是一般而言小于一个数据帧的长度(1ms)。而如上分析，如果中低轨道卫星使用120khz的载波间距，每个子帧1ms，则在单向时延3.3ms的情况下意味着至少3个子帧在空中处于飞行状态。这意味着地面终端在发送一个子帧后，要至少7个子帧后才能得到一次反馈。现有技术中并没有针对这种“空中飞行帧”的问题进行研究。


技术实现要素：

[0008]
有鉴于此，本发明实施例提供了一种数据传输方法、装置、地面终端和卫星，以解决现有技术中卫星通信系统时延高的问题。
[0009]
根据第一方面，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输方法，适用于地面终端，包括：在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0010]
可选地，在获得上行传输许可之前，所述方法还包括：发送缓存状态报告和自主调度信令中的至少一个；其中所述缓存状态报告用于指示所需发送的数据量；所述自主调度信令用于指示所述飞行窗口时间内所述地面终端自主决定的上行传输方式。
[0011]
可选地，所述飞行窗口时间为n个数据帧帧长，所述自主调度信令包括n个比特的比特地图，用于分别指示所述飞行窗口时间对应的帧中发送上行数据包的帧，其中n为大于1的整数。
[0012]
可选地，所述自主发送至少一个上行数据包，包括：在所述飞行窗口时间的第一帧发送第一个上行数据包、以及所述缓存状态报告和所述自主调度信令中的至少一个；在后续帧发送后续上行数据包。
[0013]
可选地，所述方法还包括：判断所需发送的数据量是否能在所述飞行窗口时间内全部发送完成；当所需发送的数据量不能在所述飞行窗口时间内全部发送完成时，发送所述缓存状态报告。
[0014]
可选地，在获得上行传输许可之前，所述方法还包括：发送调度请求。
[0015]
可选地，在所述飞行窗口时间的第一帧发送所述调度请求、所述自主调度信令和第一个上行数据包。
[0016]
可选地，所述方法还包括：在所述飞行窗口时间的任一帧发送所述缓存状态报告；
或者在获得第一个上行调度许可之后发送所述缓存状态报告。
[0017]
可选地，所述方法还包括：在获得上行传输许可后，按照所述上行传输许可指示的上行传输资源发送后续上行数据包。
[0018]
根据第二方面，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输方法，适用于卫星，包括：在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0019]
可选地，所述方法还包括：接收所述地面终端发送的缓存状态报告和自主调度信令中的至少一个；其中所述缓存状态报告用于指示所述地面终端所需发送的数据量；所述自主调度信令用于指示所述飞行窗口时间内所述地面终端自主决定的上行传输方式。
[0020]
可选地，所述方法还包括：当接收到所述缓存状态报告时，向所述地面终端发送上行传输许可。
[0021]
可选地，所述向所述地面终端发送上行传输许可，包括：根据所述缓存状态报告指示的所需发送的数据量和预估的所述飞行窗口时间内发送的数据量获得剩余数据量；根据所述剩余数据量确定所需调度的上行传输资源；根据所需调度的上行传输资源向所述地面终端发送上行传输许可。
[0022]
可选地，所述方法还包括：接收所述地面终端发送的调度请求；根据所述调度请求向所述地面终端发送上行传输许可。
[0023]
可选地，所述方法还包括：在接收到所述地面终端发送的自主调度信令之后，发送所述自主调度信令的确收信令；或者在接收到所述地面终端发送的至少一个上行数据包之后，对各个所述上行数据包分别发送确收信令。
[0024]
根据第三方面，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于地面终端，包括：发送单元，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0025]
根据第四方面，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于卫星，包括：接收单元，用于在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0026]
根据第五方面，本发明实施例提供了一种地面终端，包括：天线，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0027]
根据第六方面，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星，包括：天线，用于在未向
地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0028]
在本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输方法中，地面终端在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，从而能够充分利用飞行窗口时间的资源，整个时延被压缩至单向传输时延这个物理极限之上，大幅降低了中低轨道卫星通信的时延。
附图说明
[0029]
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0030]
图1示出了中低轨道卫星星座的示意图；
[0031]
图2a示出了传统地面蜂窝系统数据传输的时序图；
[0032]
图2b示出了现有技术中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图；
[0033]
图3示出了根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图；
[0034]
图4示出了根据本发明另一实施例的中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图；
[0035]
图5示出了根据本发明另一实施例的中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图；
[0036]
图6示出了根据本发明另一实施例的中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图；
[0037]
图7示出了根据本发明另一实施例的中低轨道卫星通信系统数据传输的时序图。
具体实施方式
[0038]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]
如背景技术部分所述，中低轨道卫星的传输距离比传统地面蜂窝系统要大得多，卫星和地面终端之间信号和信令交换流程会给数据传输带来很大的时延。图2a示出了传统地面蜂窝系统的数据传输的时序图，图2b则示出了中低轨道卫星通信系统的数据传输的时序图，在这里假定一个数据帧帧长为1ms，地面蜂窝系统中信号单向传输时延为0.1ms，中低轨道卫星通信系统中信号单向传输时延为3ms。两者的信号和信令交换流程一样，首先终端上行传输缓存状态报告(buffer status report，bsr)，卫星或基站接收到bsr后依次发送上行传输许可(ul grant1/ul grant2)为终端持续分配上行传输资源，即物理上行共享信道(physical uplink shared channel，pusch)，终端在接收到ul grant1后通过pusch1上行传输数据包，在接收到ul grant2后通过pusch2上行传输数据包。为了简化起见，在下文中，将通过上行传输资源pusch1传输的数据包称为pusch1数据包，将通过上行传输资源pusch2传输的数据包称为pusch2数据包，以此类推，
[0040]
对于图2a的情况从pusch1数据包发送到接收需要1ms，图2b的情况从pusch1数据
包发送到接收需要3ms，两者之间的时延差为2ms，也就是单向传输时延的绝对差。然而，在此之前，从bsr发送到pusch1数据包发送前，图2a的情况需要2ms，而图2b的情况需要8ms，两者之间的时延差为6ms。这是因为在bsr发送后，地面终端和卫星都在等待其在空中飞行的时间，本发明的发明人将信号在空中飞行的时间定义为飞行窗口时间，即从地面终端发送一个信号的时刻至该地面终端接收到该信号的反馈的时刻的时间，飞行窗口时间为地面终端发送一个信号的时间、该信号到达卫星的时间、卫星发送反馈信号的时间、该反馈信号到达地面终端的时间之和。卫星所发送的上行传输许可(ul grant1)也存在同样的空中飞行等待时延。本发明的发明人经研究后发现，在图2b的示例中bsr信号的飞行窗口时间为8个数据帧帧长，由于现有的中低轨道卫星通信系统的数据传输方法对这部分时间缺少足够的利用，从而使得数据传输时延较大。
[0041]
图3示出了根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输时序图，在本实施例中，地面终端在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得卫星发送的上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包。飞行窗口时间是本发明的一个重要概念，其表示从地面终端发送一个信号的时刻至该地面终端接收到该信号的反馈的时刻的时间，飞行窗口时间为地面终端发送一个信号的时间、该信号到达卫星的时间、卫星发送反馈信号的时间、该反馈信号到达地面终端的时间之和。
[0042]
在图3的示例中，仍然假定一个数据帧帧长为1ms，中低轨道卫星通信系统中信号单向传输时延为3ms，即3个数据帧帧长。地面终端的缓存内存储有上行数据，当前没有可用的上行传输资源，在此情况下，地面终端在飞行窗口时间内通过自主选择的上行传输资源，自主发送上行数据包。如图3所示，在飞行窗口时间的第1帧在自主发送第一个上行数据包pusch1，同时还发送bsr和自主调度信令。其中，bsr用于指示地面终端所需发送的数据量，即地面终端的缓存中存储的上行数据量；自主调度信令用于指示飞行窗口时间内地面终端自主决定的上行传输方式，用于在未获得上行传输许可之前，自主选择上行传输资源来发送上行数据包。之后，地面终端在飞行窗口时间的第2至8帧自主发送第二至第八个上行数据包，即pusch2至pusch8数据包。地面终端直到第8帧才接收到卫星发送的上行传输许可ul grant1，也就是说pusch1至pusch8数据包都是地面终端在未获得上行传输许可之前自主发送的，这8个数据包分别在飞行窗口时间第1帧至第8帧发送。
[0043]
对应地，经过3ms的传输时延后，卫星在第4帧时接收到地面终端在第1帧发送的bsr、自主调度信令以及pusch1数据包。此时，卫星并未向地面终端发送上行传输许可。
[0044]
作为一种可选实施方式，若卫星存在可调度的上行传输资源，会根据接收到的bsr为地面终端调度相应数量的上行传输资源。在图3的示例中，卫星根据bsr报告的所需发送的数据量和预估的飞行窗口时间内地面终端发送的数据量，两者相减得到剩余数据量。在获取剩余数据量之后，卫星可以根据剩余数据量确定所需调度的上行传输资源，并根据所需调度的上行传输资源向地面终端发送上行传输许可。图3的示例中，地面终端发送一个信号的时间和卫星发送反馈信号的时间均为1个数据帧帧长，该信号到达卫星的时间和该反馈信号到达地面终端的时间均为3个数据帧帧长，因此图3中的飞行窗口时间为8个数据帧帧长。卫星根据该剩余数据量调度了2个上行传输资源，因此，卫星在第5帧发送了ul grant1，在第6帧发送了ul grant2，并且卫星在第4帧至第11帧分别接收了地面终端在第1
帧至第8帧发送的pusch1至pusch8数据包。
[0045]
卫星在第5帧发送的ul grant1经过3ms的时延之后，地面终端在第8帧接收到ul grant1，从而按照上行传输许可ul grant1指示的上行传输资源puschx1发送后续上行数据包。为了区分调度方式的不同，在图3的示例中，自主调度信令指示的上行传输资源为pusch1至pusch8，卫星发送的上行传输许可指示的上行传输资源为puschx1至puschx2，地面终端能够在第9帧利用卫星发送的上行传输许可ul grant1所指示的上行传输资源来发送puschx1数据包。同样地，卫星在第6帧发送的上行传输许可ul grant2经过3ms的时延之后，地面终端在第9帧接收到ul grant2，从而地面终端能够在第10帧利用卫星发送的上行传输许可ul grant2所指示的上行传输资源来发送puschx2数据包。经过3ms的时延之后，卫星在第12和13帧接收到puschx1和puschx2数据包，从而完成了地面终端缓存内数据的传输。
[0046]
由此可知，地面终端仅在飞行窗口时间内通过自主选择的上行传输资源自主发送上行数据包，超出飞行窗口时间后，则通过卫星的上行传输许可指示的上行传输资源发送后续上行数据包。进一步地，地面终端发送的自主调度信令所能指示的调度区间不超出飞行时间窗口。
[0047]
在本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输方法中，地面终端在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包；相应地，卫星在未向地面终端发送上行传输许可时，接收该地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，从而能够充分利用飞行窗口时间的资源，整个时延被压缩至单向传输时延这个物理极限之上，大幅降低了中低轨道卫星通信的时延。
[0048]
在一种可选实施方式中，自主调度信令所指示的上行传输方式包括在自主调度信令指示的飞行窗口时间对应的帧中哪些帧发送上行数据包。当飞行窗口时间为n个数据帧帧长时，这n个帧期间都可以用来发送上行数据包，自主调度信令同样包括n个比特的比特地图，用于分别指示所述飞行窗口时间对应的帧中发送上行数据包的帧，其中n为大于1的整数。在图3的示例中，飞行窗口时间为8个数据帧帧长，则自主调度信令包括8比特的比特地图，以分别指示飞行窗口时间对应的帧中发送上行数据包的帧。在图3中，进入地面终端缓存的数据量较大，飞行窗口时间的资源小于需要传输的上行数据量，飞行窗口时间内的8个数据帧都发送上行数据包，因此自主调度信令所包括的信息例如为“11111111”，在这里用“1”来表示发送上行数据包的帧，本领域技术人员应当理解，也可以用“0”来表示。对于飞行窗口时间的资源大于需要传输的上行数据量的情况，则可能自主调度信令所包括的信息例如为“00111111”，用于指示第一帧和第二帧内没有数据包发送。
[0049]
在另一种可选实施方式中，上行传输方式包括在飞行窗口时间内对应的帧内的时频资源的分配。由于飞行窗口时间内的上行传输早于第一个上行传输许可(ul grant1)的接收，飞行窗口时间发送的上行数据包均为免调度传输(scheduling free)，因此，上述时频资源分配在系统内预留的、用于免调度传输的资源之内。
[0050]
图4示出了根据本发明另一实施例的根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输时序图，在图4的示例中，仍然假定一个数据帧帧长为1ms，中低轨道卫星通信系统中信号单向传输时延为3ms，即3个数据帧帧长，飞行窗口时间的资源大于需要传输的上
行数据量，只需要6个数据帧就可以将地面终端缓存的数据量发送完毕，卫星无需再为地面终端调度上行传输资源，因此，卫星也无需发送上行传输许可。而对于地面终端侧而言，地面终端判断缓存内的所需发送的数据量是否能在飞行窗口时间内全部发送完成，当能在飞行窗口时间内全部发送完成时，无需发送bsr。地面终端仅在所需发送的数据量不能在飞行窗口时间内全部发送完成时，才需要发送bsr。
[0051]
在图4中，地面终端发送的自主调度信令的帧指示为“11111100”，用于指示飞行时间窗口内的前6个帧发送上行数据包，这6帧内发送的数据将清空地面终端缓存内的数据。在这种情况下，地面终端例如可以为一个小数据包非周期发送的物联网社保。
[0052]
图5示出了根据本发明另一实施例的根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输时序图。与图3所示的实施例不同的是，在图5中，地面终端在获得上行传输许可之前，还向卫星发送调度请求(scheduling request，sr)。
[0053]
进一步地，在图5中，地面终端在飞行窗口时间的第1帧发送调度请求、自主调度信令和第一个上行数据包pusch1。卫星在飞行窗口时间的第4帧接收到该调度请求，并在第5帧发送上行传输许可ul grant1，地面终端在第8帧接收到该上行传输许可ul grant1之后，在第9帧发送当前缓存内剩余的数据，即bsr。
[0054]
图6示出了根据本发明另一实施例的根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输时序图。与图5所示的实施例不同的是，在图6中，地面终端在飞行窗口时间的第1帧即发送bsr，也就是说，地面终端在飞行窗口时间的第1帧同时发送调度请求、bsr、自主调度信令和第一个上行数据包pusch1。本领域技术人员应当理解，地面终端也可以在飞行窗口时间的任一帧发送该bsr。
[0055]
图6示出了根据本发明另一实施例的根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输时序图。与图7所示的实施例不同的是，在图6中，卫星在收到地面终端发送的自主调度信令后，通过预定义的资源匹配或自主调度信令中指示的资源，向地面终端反馈其自主调度信令和/或相关的上行传输数据接收情况。例如，卫星在飞行窗口时间的第4帧接收到自主调度信令后，在下一个帧内发送自主调度信令的确收信令(ack)，该信令也可以指示的pusch1数据包的ack信令。卫星在飞行窗口时间的第5帧接收到pusch2数据包后，在下一帧内发送pusch2数据包的ack信令。虽然图中未示出，卫星可以在每次接收到上行数据包之后，即在下一帧内发送所接收到的数据包的确收信令，从而地面终端能够获知上行数据包已被正确接收。
[0056]
在一种可选实施方式中，上述图3至图7所示的实施例中的sr、bsr、自主调度信令以及对应的上行传输资源是通过上层信令配置的。
[0057]
在一种可选实施方式中，自主调度信令是一个物理层的信令。物理层信令可以是通过一个物理控制信道发送的序列，或者是一个物理控制信道发送的编码后的控制信息。
[0058]
在另一种可选实施方式中，自主调度信令是一个mac层的信令。自主调度信令可以与bsr封装在同一mac控制单元(mac ce)之内或者封装在不同mac控制单元之内(mac ce)。
[0059]
相应地，本发明实施例提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于地面终端，该装置可以包括：
[0060]
发送单元，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数
据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0061]
本发明实施例还提供了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于卫星，包括：接收单元，用于在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0062]
根据本发明实施例的中低轨道卫星通信系统的数据传输装置的具体细节可以对应参阅图3至图7所示的方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0063]
本发明实施例还提供了一种地面终端，包括：天线，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0064]
本发明实施例还提供了一种中低轨道卫星，包括：天线，用于在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。
[0065]
在上述各个实施例中，天线用于接收或发送信号，例如可以为相阵控天线。
[0066]
所述天线受处理器发出的控制指令控制，处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)，或其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0067]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，以实现上述方法实施例中的各个方法步骤。
[0068]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。
[0069]
上述天线、处理器和存储器之间例如可以通过总线或者其他方式连接。
[0070]
上述实施例地面终端和中低轨道卫星的具体细节可以对应参阅图3至图7所示的方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0071]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、
光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0072]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种中低轨道卫星通信系统的数据传输方法，适用于地面终端，其特征在于，包括：在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得上行传输许可之前，还包括：发送缓存状态报告和自主调度信令中的至少一个；其中所述缓存状态报告用于指示所需发送的数据量；所述自主调度信令用于指示所述飞行窗口时间内所述地面终端自主决定的上行传输方式。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述飞行窗口时间为n个数据帧帧长，所述自主调度信令包括n个比特的比特地图，用于分别指示所述飞行窗口时间对应的帧中发送上行数据包的帧，其中n为大于1的整数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自主发送至少一个上行数据包，包括：在所述飞行窗口时间的第一帧发送第一个上行数据包、以及所述缓存状态报告和所述自主调度信令中的至少一个；在后续帧发送后续上行数据包。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：判断所需发送的数据量是否能在所述飞行窗口时间内全部发送完成；当所需发送的数据量不能在所述飞行窗口时间内全部发送完成时，发送所述缓存状态报告。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在获得上行传输许可之前，还包括：发送调度请求。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述飞行窗口时间的第一帧发送所述调度请求、所述自主调度信令和第一个上行数据包。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在所述飞行窗口时间的任一帧发送所述缓存状态报告；或者在获得第一个上行调度许可之后发送所述缓存状态报告。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：在获得上行传输许可后，通过所述上行传输许可指示的上行传输资源发送后续上行数据包。10.一种中低轨道卫星通信系统的数据传输方法，适用于卫星，其特征在于，包括：在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：接收所述地面终端发送的缓存状态报告和自主调度信令中的至少一个；其中所述缓存状态报告用于指示所述地面终端所需发送的数据量；
所述自主调度信令用于指示所述飞行窗口时间内所述地面终端自主决定的上行传输方式。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：当接收到所述缓存状态报告时，向所述地面终端发送上行传输许可。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述向所述地面终端发送上行传输许可，包括：根据所述缓存状态报告指示的所需发送的数据量和预估的所述飞行窗口时间内发送的数据量获得剩余数据量；根据所述剩余数据量确定所需调度的上行传输资源；根据所需调度的上行传输资源向所述地面终端发送上行传输许可。14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：接收所述地面终端发送的调度请求；根据所述调度请求向所述地面终端发送上行传输许可。15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：在接收到所述地面终端发送的自主调度信令之后，发送所述自主调度信令的确收信令；或者在接收到所述地面终端发送的至少一个上行数据包之后，对各个所述上行数据包分别发送确收信令。16.一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于地面终端，其特征在于，包括：发送单元，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。17.一种中低轨道卫星通信系统的数据传输装置，适用于卫星，其特征在于，包括：接收单元，用于在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。18.一种地面终端，其特征在于，包括：天线，用于在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。19.一种中低轨道卫星，其特征在于，包括：天线，用于在未向地面终端发送上行传输许可时，接收所述地面终端在飞行窗口时间内自主发送的至少一个上行数据包，所述至少一个上行数据包是所述地面终端在所述飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源所发送的，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。

技术总结
本发明公开了一种中低轨道卫星通信系统的数据传输方法、装置、地面终端和卫星，其中，适用于地面终端的所述数据传输方法包括：在当前没有可用的上行传输资源情况下，在获得上行传输许可之前，在飞行窗口时间内通过自主选择的至少一个上行传输资源，自主发送至少一个上行数据包，所述飞行窗口时间为从所述地面终端发送信号的时刻至所述地面终端接收到所述信号的反馈的时刻之间的时间。号的反馈的时刻之间的时间。号的反馈的时刻之间的时间。


技术研发人员：谢涛 张俊 王哓龙 金星 时东海 王钊 刘芮 崔龙军
受保护的技术使用者：北京九天微星科技发展有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8