1.本公开涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种用于低轨物联星座的通信方法、装置及电子设备。
背景技术：2.数字移动通信的快速发展为人类社会的生产和生活带来了全新的信息服务，其中地面蜂窝网络技术是目前移动通信的主要接入类型，并且沿着每十年一代的速度进行演进。例如2020年左右，第5代移动网络(5g)率先在一些发达国家和地区启动了部署工作，为用户带来最高达到10gbps的通信速度。
3.然而，在一些欠发达国家和地区，移动通信服务仍然无法在短期有效触达。这主要是由于当地的通信网络基础设施建设水平较为落后的原因，例如在广阔的非洲地区，仍然有数亿人口无法接入到互联网服务中。使用空中平台提供无线接入服务能够规避建设较为繁重的地面通信基础设施，例如平流层飞行器(highaltitude platform station，haps)或卫星系统提供无线通信服务的方法已经存在较长时间了。对于平流层飞行器的尝试，例如谷歌或软银等开发的气球系统目前仍然由于种种原因无法投入实际的运营。相较而言利用卫星系统向地面直接提供无线通信的方法则已经在长时间内较为成熟了。
4.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卫星(geostationary orbit，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。因此，通过使用中低轨道(low earth orbit，leo)卫星组建星座的方式提供全球卫星通信覆盖的想法在上个世纪就被提出过，并且在全世界范围内掀起一波建设热潮。例如美国globalstar、iridium等卫星星座计划均进行了卫星的发射和商业化的尝试。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。
5.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，基于中低轨卫星的通信卫星星座计划再次被提出。尽管中低轨卫星无法与地球保持相对静止，但是通过星座的方式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leo能够提供相比geo更多的通信容量。
6.虽然利用leo星座构建全球覆盖的、高容量的通信系统能够快速向上述欠发达地球提供无线接入能力。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。例如，在低轨卫星通信系统中，低轨卫星的轨道相对固定，因此一个地面终端在低轨卫星的可视窗口期间的路径损耗将经历从大到小、再从小到大的过程。因此，产生了一种较为容易的通信方式，也即地面终端选择路径损耗最小的时刻向低轨卫星发送自身的小数据包。然而，如果一个区域内的地面终端都在该路径损耗最小的时刻使用发送自身的数
据包，则意味着信道资源中将产生大量的冲突，反而使得传输的效率会大幅度下降。因此，低轨卫星通信中，如何解决同一区域中多个地面终端之间的数据冲突，以及如何提高数据传输效率是当前需要解决的主要技术问题之一。
技术实现要素：7.本公开实施例提供一种用于低轨物联星座的通信方法、装置及电子设备。
8.第一方面，本公开实施例中提供了一种用于低轨物联星座的通信方法，包括：
9.为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
10.将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。
11.进一步地，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
12.将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
13.进一步地，所述为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，包括：
14.基于所述当前低轨卫星在不同时刻相对于所述地面终端的仰角大小，划分多个不同时段；
15.基于所述不同时段内所述地面终端向所述当前低轨卫星发送数据时的平均路径损耗，在所述不同时段内配置不同的随机接入信道资源，以便所述地面终端从所对应的时段选择使用相应随机接入信道资源。
16.进一步地，所述方法还包括：
17.向所述当前低轨卫星覆盖区域内的所述地面终端发送区域划分信息，以便所述地面终端基于所述区域划分信息确定所能够选择的时段。
18.进一步地，所述方法还包括：
19.接收所述地面终端的上报信息，所述上报信息中包括所述地面终端通过向所述低轨卫星发送数据而连续测量得到的路径损耗；
20.基于所述上报信息确定所述地面终端的时段划分信息，以使所述地面终端能够基于所述时段划分信息选择所能够选择的时段。
21.进一步地，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
22.进一步地，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。
23.第二方面，本公开实施例中提供了一种用于低轨物联星座的通信方法，应用于地面终端，包括：
24.从低轨卫星接收地面终端的资源配置信息，所述资源配置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
25.基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个
发送数据。
26.进一步地，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
27.将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
28.进一步地，所述位于不同时段内的随机接入信道资源基于所述地面终端在相应时段向所述低轨卫星发送相同大小数据时所消耗的功率比配置得到。
29.进一步地，所述方法还包括：
30.接收所述低轨卫星发送的区域划分信息；
31.基于所述区域划分信息以及所述地面终端的位置确定所述地面终端对应的时段划分信息；
32.基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：
33.基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
34.进一步地，所述方法还包括：
35.连续测量向所述低轨卫星发送数据时的路径损耗；
36.基于所述路径损耗确定所述地面终端的时段划分信息；
37.将所述时段划分信息上报至所述低轨卫星；
38.基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：
39.基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
40.进一步地，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
41.进一步地，基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：
42.基于所述资源配置信息随机从所述多个随机接入信道资源中选择频谱资源较大的一个信道资源；
43.将待发送的数据复制β2倍之后，利用所选择的信道资源将所述复制后的待发送数据发送至所述低轨卫星；其中所述β2与不同随机接入信道资源之间的频谱资源之比相关。
44.进一步地，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。
45.第三方面，本公开实施例中提供了一种用于低轨物联星座的通信装置，包括：
46.第一配置模块，被配置为为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
47.第一发送模块，被配置为将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。
48.第四方面，本公开实施例中提供了一种用于低轨物联星座的通信装置，包括：
49.第二接收模块，被配置为从低轨卫星接收地面终端的资源配置信息，所述资源配
置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
50.选择模块，被配置为基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
51.所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
52.在一个可能的设计中，上述装置的结构中包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条支持上述装置执行上述对应方法的计算机指令，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的计算机指令。上述装置还可以包括通信接口，用于上述装置与其他设备或通信网络通信。
53.第五方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任一方面所述的方法。
54.第六方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储上述任一装置所用的计算机指令，该计算机指令被处理器执行时用于实现上述任一方面所述的方法。
55.第七方面，本公开实施例提供了一种计算机程序产品，其包含计算机指令，该计算机指令被处理器执行时用于实现上述任一方面所述的方法。
56.本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
57.本公开实施例在用于低轨物联星座的通信方法中，针对地面终端随机接入并发送上行数据的过程，预先将可视周期从时间和/或频率上进行划分得到多个随机接入信道资源，并将该多个随机接入信道资源的资源配置信息发送至低轨卫星所覆盖区域内的地面终端；地面终端在接收到上述资源配置信息之后，可以从多个随机接入信道资源中选择其中一个或多个进行数据发送；由于低轨卫星划分出的多个随机接入信道资源在时间和/或频率上有所不同，而且地面终端选择任意一个信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率相接近，因此地面终端可以随机选择其中任意一个或多个信道进行数据发送，从而解决了已有技术中多个地面终端集中选择路径损耗较小的时刻发送数据，导致发生数据碰撞的问题。
58.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
59.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
60.图1示出了5g nr系统中使用2步随机接入传输小数据包的通信流程示意图；
61.图2示出了已有技术中披露的最大可支持的数据率在整个可视窗口期间的变化示意图；
62.图3示出了低轨卫星通信系统中地面终端选择仰角最大时刻发送小数据包时产生冲突的流程示意图；
63.图4示出了根据本公开一实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的流程图；
64.图5示出了本公开实施例所适用的一种低轨卫星星座的示意图；
65.图6示出本公开实施例所适用的单个低轨卫星对地面终端提供无线接入服务的示意图；
66.图7示出了根据本公开一实施方式在两个时间段的信道资源划分和数据传输效果示意图；
67.图8示出了根据本公开一实施方式中三个地面终端发送导频和资源的关系示意图；
68.图9示出了根据本公开另一实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的流程图；
69.图10是适于用来实现根据本公开一个实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
70.下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。
71.在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
72.另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
73.低轨卫星星座服务的一种重要地面终端为物联网地面终端，该类型的地面终端具有成本低、功耗小、数据量小等特点。物联网地面终端被认为是低轨卫星通信的一个重要应用场景，因为在大量的偏远地区的监控设备都无法利用地面蜂窝系统来实现数据的回传。
74.在现有技术中，物联网地面终端的相关技术研究已经存在很多，其特征总结起来主要包括以下几个方面：
75.1、窄带：使用较窄的频带能降低设备的制造成本同时也能降低设备运行时的功耗。
76.2、小数据包：通过设计小数据包专用的信道，使得物联网地面终端能够更好的适应小数据包的传输。
77.3、海量接入：物联网通信系统也支持海量的地面终端进行同时接入，因此针对性的开发了大量相关的信道设计、传输方法、波形和多址技术等。
78.在3gpp定义的5g nr系统中，支持小数据包传输使用2步随机接入(2step randomaccess)的流程。图1示出了5gnr系统中使用2步随机接入传输小数据包的通信流程示意图。如图1所示，步骤a，终端(user equipment，ue)在向下一代基站(the next generationnode b，gnb)发送基于竞争的随机接入导频后，gnb通过步骤b直接向ue发送冲突解决的相应数据包。这种流程大大缩短了传统的4步随机接入流程(4step randomaccess)，因此被认为能够大幅度提升物联网地面终端的传输时延和功耗开销。这种有效的增益在低轨卫星通信中将进一步得到提升，由于低轨卫星与地面终端的距离较远，
信号的单向传输时延在数毫秒之间。因此，2步随机接入方法在低轨卫星系统中相比4步随机接入法能够节约更多的时延和功耗。
79.然而，在低轨卫星通信系统中，低轨卫星的轨道相对固定，因此一个物联网终端在低轨卫星的可视窗口期间的路径损耗将经历从大到小、再从小到大的过程。这种现象已经被大量的研究所披露，图2示出了已有技术中披露的最大支持速率p
tx
在整个可视窗口期间的变化示意图。在低轨卫星相对地面终端仰角λ达到最大时，两者之间的路径损耗最小，此时也是两者之间理论数据率最高的时刻。由于低轨卫星的轨道具有可预测性，因此在一种较为容易的方式中，物联网地面终端将都选择仰角最大的时刻发送自身的小数据包。如果一个区域内的物联网终端都在该时刻使用2步随机接入的方法发送自身的数据，则意味着随机接入信道将产生大量的冲突，反而使得传输的效率大幅度下降。
80.图3示出了低轨卫星通信系统中地面终端选择仰角最大时刻发送小数据包时产生冲突的流程示意图。如图3所示，在t1时刻，由于三个地面终端与低轨卫星之间的仰角较小，因此路径损耗较大，此时发送上行数据需要较大的功率开销。因此，三个地面终端在t1时刻均保持沉默，对应的物理随机接入信道(physical random access channel，prach)信道空闲。而在t2时刻，地面终端与低轨卫星之间的仰角达到最大，此时路径损耗最小，三个地面终端均选取t2时刻发送上行数据，以实现以最小的功率发送等量的数据。因此，t2时刻的prach信道将被三个导频信号和对应的数据信号占据。尽管地面终端随机选取对应的随机接入导频信道资源和数据信道资源，碰撞概率在t2时刻的信道内仍然大幅度提升了。由于碰撞导致的传输失败意味着信号的重传，因此尽管每个地面终端均选取最优的发射时机，而结果则是所有终端均消耗了更多的能量并遭受更长的时延，这种现象的产生是由于低轨卫星的信道质量具有可预测性导致的，这种可预测性在传统地面蜂窝系统中并不存在，因此这个问题也没有在过往的研究中得到解决。在一个终端数量较少的情况，上述问题可能并不严重。而对于有海量接入需求的应用场景，则有迫切的需要设计一种针对低轨卫星通信系统的通信方法，以解决海量地面终端之间的数据冲突以及数据重传导致更长时延的问题。
81.如果迫使一个地面终端在路损较大的时刻发送上行数据，例如通过信令指示地面终端#1在t1时刻发送随机接入导频和数据，则地面终端#1将消耗更多的能量。这意味着终端#1的电池将相比地面终端#2、地面终端#3更快的枯竭，因此这并不是一个从功率角度公平的策略。尤其是，针对物联网地面终端而言，其设计的原则是尽可能的让所有物联网地面终端拥有一致的电池寿命。
82.为此，本公开发明人发现，通过在时间或频率方向进行扩频或重复发送的方式，地面终端可以以更低的功耗发送相同大小的数据。因此本公开提出了一种用于低轨物联星座的通信方法，该方法包括：为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源；其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。通过本公开上述方法，可以由低轨卫星针对所覆盖区域内的地面终端配置信道资源，由于所配置的信道资源通过对卫星可视窗口从时间和频率两个维度划分成多个不同的信道资源，进而再由地面终端随机选择其中一个或多个进行信道接入，而多个
随机接入信道资源则以地面终端使用不同信道资源发送相同大小数据时所消耗功率相接近为原则进行划分，因此地面终端在接收到低轨卫星的资源配置信息后，选择任意一个信道资源接入信道所消耗的功率相差不大，故而不会导致同一区域内的地面终端集中选择其中一个或多个信道资源的情况，因此解决了低轨卫星通信中地面终端之间的数据冲突问题，进一步提高了数据传输效率。
83.下面通过具体实施例详细介绍本公开实施例的细节。
84.图4示出根据本公开一实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的流程图。如图3所示，该用于低轨物联星座的通信方法包括以下步骤：
85.在步骤s401中，为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源；其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
86.在步骤s402中，将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。
87.本实施例中，当前低轨卫星为低轨卫星通信系统中的任意一个低轨卫星，地面终端为该当前低轨卫星的波束所覆盖区域内的一个或多个地面终端。
88.图5示出本公开实施例所适用的一种低轨卫星星座的示意图。如图5所示，该低轨卫星星座采用了简单的walker polar星座。该星座包括多个轨道，每个轨道上运行着多个低轨卫星，轨道在北极点和南地点附近交汇。低轨卫星通过通信链路向地面一个区域内的地面终端提供无线接入服务。其中单个低轨卫星相对地面保持移动，因此其所覆盖的区域会随时间的改变而改变。
89.图6示出本公开实施例所适用的单个低轨卫星对地面终端提供无线接入服务的示意图。如图6所示，地面终端和低轨卫星间通过服务链路进行双向通信，低轨卫星与地面信关站之间通过馈电链路进行双向通信。此外，地面信关站还提供低轨卫星的遥测控服务，对低轨卫星星载计算机进行通信和控制，实现温度管理、姿态调整、定位等卫星运行的服务。其中，低轨卫星与信关站和地面终端的通信链路载频可以是ka、ku、v波段的无线信号，低轨卫星通过相控阵天线阵列实现的波束成形向地面发送和接收无线信号。
90.在一些实施例中，地面终端可以是任意类型的终端。在另一些实施例中，地面终端可以是低成本、功耗小、数据小、相对地面位置较为固定的设备，并且该类多个地面终端要求在相同时间范围内功耗大致相同。例如该类地面终端可以是物联网地面终端。
91.在一些实施例中，物联网地面终端通过信道资源向低轨卫星发送上行数据时，基于2步随机接入方法。2步随机接入方法可以参见上文中对图1的描述，在此不再赘述。
92.在一些实施例中，本公开实施例提出的用于低轨物联星座的通信方法应用于低轨卫星，当前低轨卫星可以是当前运行本公开实施例提出的用于低轨物联星座的通信方法的卫星，并且当前低轨卫星的可视周期可以理解为在低轨卫星通信系统中的prach信道上，当前低轨卫星与其所覆盖区域内的地面终端进行通信的信道周期。可以理解的是，由于低轨卫星相对于地面保持移动，因此在不同时刻该可视周期可以有所不同。如上文中图2所示的已有技术中，在当前低轨卫星的可视周期内，该当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端基于路径损耗最小而选择在该当前低轨卫星运行至仰角最大时刻向该当前低轨卫星发送上行数据，然而该当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端，如果均以路径损耗最小的方式选
择仰角最大时刻向当前低轨卫星发送上行数据，则会造成多个地面终端的上行位数在相同时段到达当前低轨卫星处，从而导致数据冲撞，低轨卫星无法正确解析每个地面终端的上行数据，进而需要数据重传、丢失等现象，最终造成数据传输效率较低。然而，如果通过配置迫使一些地面终端在路径损耗较大的时刻发送上行数据，又会导致该部分地面终端需要消耗更多的功率来发送数据，如果地面终端为类似物联网地面终端的情况下，会造成一部分物联网地面终端的电池相比于其他物联网地面终端更快的枯竭，这与物联网设备的设计原则相违背。
93.因此，本公开实施例在低轨卫星处，通过对可视周期内的prach信道从时间和/或频率两个维度进行划分，得到多个随机接入信道资源，并基于划分结果生成资源配置信息，该资源配置信息可以由低轨卫星下发至所覆盖区域内的地面终端，以使地面终端随机从多个随机接入信道资源选择其中一个或多个进行数据通信，例如可以发送随机接入导频和上行数据。需要说明的是，多个随机接入信道资源在时间和频率上可以不连续。
94.在一些实施例中，多个随机接入信道资源的时间和/或频率可以不同，多个随机接入信道资源的频谱资源基于其所在时段的路径损耗设置，例如对于路径损耗较大的时段对应的信道资源，可以分配较宽的频带或者较长的时间，使得地面终端在选择该信道资源进行数据发送时，通过扩频或者重复发送的方式发送随机接入导频和上行数据，而对于路径损耗较小时段对应的信道资源，可以分配较窄的频带或者较短的时间，使得地面终端在选择该信道资源时不进行扩频或者不重复发送的方式发送随机接入导频和上行数据。
95.在一些实施例中，低轨卫星相对于地面保持移动，在不同时段低轨卫星波束所覆盖区域内的地面终端与该低轨卫星的仰角有所不同，进而不同时段地面终端向所述低轨卫星发送数据的平均路径损耗也有所不同。基于此，低轨卫星可以在不同时段分配不同的信道资源，并且不同信道资源的频谱资源基于其所在时段的路径损耗设置。可以理解的是，将基于信道资源所在时段的路径损耗设置信道资源的频谱资源，其目的是为了低轨卫星波束所覆盖区域内的任意一个地面终端随机选择其中一个信道资源发送相同大小的数据时，所消耗的路径损耗相接近。
96.在一些实施例中，信道资源的频谱资源的设置可以基于以下条件设置：同一地面终端或者不同地面终端选择不同的随机接入信道发送相同数据量的数据包时所消耗的功率差距在预设范围内，该预设范围可以设置较小，使得各地面终端随机选择其中一个随机接入信道发送相同大小的数据时所消耗的功率相近。
97.假设在低轨卫星仰角最大前后选取一个时段t
d1
，该时段作为地面终端的第一资源时段，该时段内的平均路径损耗记为pl
optimum
。此时如果一个地面终端发送上行数据，则对应的上行发射功率记为pt
optimum
，在t
d1
外的其他时段选取另外一个时段t
d2
，该时段内的平均路径损耗记为pl2，并且
[0098][0099]
此时如果要发送相同的数据包，则地面终端需要的上行发射功率为：
[0100]
pt2＝β2pt
optimum
[0101]
也就是说地面终端需要更多的功率。扩频传输理论显示，在相干解调下，一个信号在发射端使用扩频因子n，则在接收端将获得n倍的处理增益，这意味着使用更多的资源能
够降低上述的功率开销。假设低轨卫星在时段t
d2
内分配的信道资源r
d2
相比最优的t
d1
时段内分配的信道资源r
d1
满足：
[0102][0103]
则可以实现地面终端在两个时间段内发送相同数据所消耗的功率相同。
[0104]
本公开实施例在用于低轨物联星座的通信方法中，针对地面终端随机接入并发送上行数据的过程，预先将可视周期从时间和/或频率上进行划分得到多个随机接入信道资源，并将该多个随机接入信道资源的资源配置信息发送至低轨卫星所覆盖区域内的地面终端；地面终端在接收到上述资源配置信息之后，可以从多个随机接入信道资源中选择其中一个或多个进行数据发送；由于低轨卫星划分出的多个随机接入信道资源在时间和/或频率上有所不同，而且地面终端选择任意一个信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率相接近，因此地面终端可以随机选择其中任意一个或多个信道进行数据发送，从而解决了已有技术中多个地面终端集中选择路径损耗较小的时刻发送数据，导致发生数据碰撞的问题。
[0105]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
[0106]
将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
[0107]
该可选的实现方式中，当前低轨卫星可视周期内的整个信道资源可以从时间和频率两个维度进行划分，使得划分出的多个随机接入信道资源中，不同信道资源之间的时间或者频率不同。
[0108]
在一些实施例中，当前低轨卫星还可以将可视周期划分成多个不同的时段，不同时段之间的信道资源在频率和/或时间两个维度上有所不同，而相同时段内的信道资源可以在频率和/或时间上相同，也可以不同。
[0109]
在本实施例的一个可选实现方式中，步骤s401，即所述为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源的步骤，进一步包括以下步骤：
[0110]
基于所述当前低轨卫星在不同时刻相对于所述地面终端的仰角大小，划分多个不同时段；
[0111]
基于所述不同时段内所述地面终端向所述当前低轨卫星发送数据时的平均路径损耗，在所述不同时段内配置不同的随机接入信道资源，以便所述地面终端从所对应的时段选择使用相应随机接入信道资源。
[0112]
该可选的实现方式中，当前低轨卫星可以基于与地面终端之间的仰角大小，划分多个不同时段，并在多个不同时段内地面终端向低轨卫星发送数据是的平均路径损耗，在不同时段配置不同的信道资源，使得地面终端在对应的时段随机选择一个信道资源发送相同数据量时所消耗的功率相接近，例如功率差距在预设范围之内。
[0113]
需要说明的是，不同时段内的信道资源在时间和/或频率上有所不同，而相同时段内的信道资源在时间和频率上可以相同，当然也可以不同；无论是相同时段的信道资源，还是不同时段的信道资源，所要遵循的原则是不同地面终端或者同一地面终端使用任意一个信道资源发送相同数据量所消耗的功率相接近。
[0114]
图7示出根据本公开一实施方式在两个时间段的信道资源划分和数据传输效果示
意图。如图7所示，假设β2＝2，也即在时段t
d2
内使用相同大小的信道资源发送相同数据量时消耗的功率是时段t
d1
的2倍。因此，在时段t
d2
分配的频谱资源可以是在时段t
d1
内的2倍。地面终端#1在配置的t
d2
和t
d1
内的prach资源内随机选取了t
d1
中的一个资源，使用2步随机接入法发送上行数据；地面终端#2在配置的t
d2
和t
d1
内的prach资源内随机选取了t
d2
中的第二个资源，使用2步随机接入法发送上行数据；地面终端#3在配置的t
d2
和t
d1
内的prach资源内随机选取了t
d2
中的第一个资源，使用2步随机接入法发送上行数据；此时，三个地面终端使用了相接近的上行功率发送了随机接入导频和上行数据，并避免了在同一资源内发生冲突。
[0115]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法进一步还包括以下步骤：
[0116]
向所述当前低轨卫星覆盖区域内的所述地面终端发送区域划分信息，以便所述地面终端基于所述区域划分信息确定所能够选择的时段。
[0117]
该可选的实现方式中，所述区域划分信息包括将所述当前低轨卫星的波束所覆盖的区域划分成的多个子区域，以及每个子区域内的地面终端对应的时段划分信息。由于当前低轨卫星相对地面移动，在不同时刻当前低轨卫星与同一地面终端之间的仰角不同，因此针对不同子区域内的地面终端可以划分不同的时段，并且在不同的时段配置不同的信道资源。而地面终端则可以基于自身的位置信息确定所在子区域以及针对该子区域内的时段划分信息以及资源配置信息随机选择相应时段内的信道资源。该种方式下，地面终端可以具有定位能力，也即能够确定自身的位置信息。
[0118]
假设一个低轨卫星的轨道为500km，相对一个地面终端的仰角在30到60度之间，则两者的距离差在30米左右，根据自由空间衰落模型，其路径损耗在最高处和最低处相差4db左右。因此，将整个可视周期划分为均等的3份，并在除中心段之外的两端设置β＝2可以满足地面终端在任一时刻使用配置的上行资源，均能以较为接近的功率消耗发送相同大小的数据包。
[0119]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法进一步还包括以下步骤：
[0120]
接收所述地面终端的上报信息；所述上报信息中包括所述地面终端通过连续测量向所述低轨卫星发送数据的路径损耗，而计算得到的资源配置信息；
[0121]
步骤s401，即为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源的步骤，进一步包括以下步骤：
[0122]
基于所述上报信息为所述地面终端配置多个随机接入信道资源。
[0123]
该可选的实现方式中，假如地面终端不具有定位能力，例如物联网地面终端由于制造成本的考虑而不具备定位能力，则无法通过上一实施例中基于位置的方法实现时间段的划分，此时地面终端可以根据连续测量路径损耗的方法，自行计算出多个发送资源，并通过信令汇报给低轨卫星。由于物联网设备相对移动性较小，因此一次汇报后就可以周期性的在选取的多个资源中随机选取一个资源发送上行数据。
[0124]
地面终端在连续测量出不同时刻向低轨卫星发送数据时的路径损耗之后，可以根据路径损耗将低轨卫星的可视周期划分成不同的时段，进而将该划分成不同时段的时段划分信息上报给低轨卫星。在一些实施例中，可以基于同一时段内各个时刻的路径损耗相差在一定范围之内为原则划分不同时段。
[0125]
以上述例子说明，假设一个低轨卫星的轨道为500km，地面终端测量出在低轨卫星
的整个可视周期内，其路径损耗在最高处和最低处相差4db左右。因此，可以将整个可视周期划分为均等的3份，并在除中心段之外的两端设置β＝2可以满足地面终端在任一时刻使用配置的上行资源，均能以较为接近的功率消耗发送相同大小的数据包。地面终端向低轨卫星报告该资源配置信息，使得低轨卫星可以基于此为该地面终端配置多个随机接入信道资源，该地面终端可以随机选取低轨卫星所配置的多个随机接入信道资源中的任意一个发送随机上行导频和上行数据。
[0126]
在本实施例的一个可选实现方式中，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
[0127]
该可选的实现方式中，在划分好时段之后，可以在相同时段内配置多个随机接入信道资源，并且每个信道资源的频带宽度和/或时间长度可以相同或不同，而在不同时段内配置的信道资源，其频带宽度和/或时间长度可以不同，不同时段的频带宽度之比与上文中提到的两时段中发送相同数据量而消耗的功率之比相关。
[0128]
图8示出根据本公开一实施方式中三个地面终端发送导频和资源的关系示意图。如图8所示，地面终端在时段t
d2
对应的信道资源通过将随机接入导频(或者上行数据)复制β2倍的方式发送。其中地面终端#1将随机选择的导频1复制了两次并在对应的信道资源发送；地面终端#2将随机选择的导频10复制了两次并在对应的信道资源发送；地面终端#3将随机选择的导频20在对应的信道资源发送。
[0129]
在一些实施例中，如果两时段中发送相同数据量而消耗的功率之比不为整数，可以通过向上求整的方式获得该比值，并复制该比值倍的随机接入导频后在对应的信道资源发送。
[0130]
图9示出根据本公开另一实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的流程图。如图9所示，该用于低轨物联星座的通信方法包括以下步骤：
[0131]
在步骤s901中，从低轨卫星接收当前地面终端的资源配置信息；所述资源配置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
[0132]
在步骤s902中，基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
[0133]
本实施例中，地面终端可以为需要与低轨卫星进行通信的任意一个地面终端，低轨卫星为低轨卫星通信系统中的其中一个低轨卫星，并且该地面终端当前被该低轨卫星的波束所覆盖。
[0134]
在一些实施例中，地面终端可以是任意类型的终端。在另一些实施例中，地面终端可以是低成本、功耗小、数据小、相对地面位置较为固定的设备，并且该类多个地面终端要求在相同时间范围内功耗大致相同。例如该类地面终端可以是物联网地面终端。
[0135]
在一些实施例中，物联网地面终端通过信道资源向低轨卫星发送上行数据时，基于2步随机接入方法。2步随机接入方法可以参见上文中对图1的描述，在此不再赘述。
[0136]
在一些实施例中，本公开实施例提出的用于低轨物联星座的通信方法应用于地面终端，当前地面终端可以是当前运行本公开实施例提出的用于低轨物联星座的通信方法的地面终端。如上文中图2所示的已有技术中，在低轨卫星的可视周期内，该低轨卫星所覆盖
区域内的地面终端基于路径损耗最小而选择在该低轨卫星运行至仰角最大时刻向该低轨卫星发送上行数据，然而该低轨卫星所覆盖区域内的地面终端，如果均以路径损耗最小的方式选择仰角最大时刻向低轨卫星发送上行数据，则会造成多个地面终端的上行位数在相同时段到达低轨卫星处，从而导致数据冲撞，低轨卫星无法正确解析每个地面终端的上行数据，进而需要数据重传、丢失等现象，最终造成数据传输效率较低。然而，如果通过配置迫使一些地面终端在路径损耗较大的时刻发送上行数据，又会导致该部分地面终端需要消耗更多的功率来发送数据，如果地面终端为类似物联网地面终端的情况下，会造成一部分物联网地面终端的电池相比于其他物联网地面终端更快的枯竭，这与物联网设备的设计原则相违背。
[0137]
因此，本公开实施例在低轨卫星处，通过对可视周期内的prach信道从时间和/或频率两个维度进行划分，得到多个随机接入信道资源，并基于划分结果生成资源配置信息，该资源配置信息可以由低轨卫星下发至所覆盖区域内的地面终端，而地面终端在接收到资源配置信息之后，随机从多个随机接入信道资源选择其中一个或多个向低轨卫星发送随机接入导频或上行数据。需要说明的是，多个随机接入信道资源在时间和频率上可以不连续。
[0138]
在一些实施例中，多个随机接入信道资源的时间和/或频率可以不同，多个随机接入信道资源的频谱资源基于其所在时段的路径损耗设置，例如对于路径损耗较大的时段对应的信道资源，可以分配较宽的频带或者较长的时间，使得地面终端在选择该信道资源进行数据发送时，通过扩频或者重复发送的方式发送随机接入导频和上行数据，而对于路径损耗较小时段对应的信道资源，可以分配较窄的频带或者较短的时间，使得地面终端在选择该信道资源时不进行扩频或者不重复发送的方式发送随机接入导频和上行数据。
[0139]
在一些实施例中，低轨卫星相对于地面保持移动，在不同时段低轨卫星波束所覆盖区域内的地面终端与该低轨卫星的仰角有所不同，进而不同时段地面终端向所述低轨卫星发送数据的平均路径损耗也有所不同。基于此，低轨卫星可以为地面终端在不同时段分配不同的信道资源，并且不同信道资源的频谱资源基于其所在时段的路径损耗设置。可以理解的是，将基于信道资源所在时段的路径损耗设置信道资源的频谱资源，其目的是为了低轨卫星波束所覆盖区域内的任意一个地面终端随机选择其中一个信道资源发送相同大小的数据时，所消耗的路径损耗相接近。
[0140]
在一些实施例中，信道资源的频谱资源的设置可以基于以下条件设置：同一地面终端或者不同地面终端选择不同的随机接入信道发送相同数据量的数据包时所消耗的功率差距在预设范围内，该预设范围可以设置较小，使得各地面终端随机选择其中一个随机接入信道发送相同大小的数据时所消耗的功率相近。
[0141]
假设在低轨卫星仰角最大前后选取一个时段t
d1
，该时段作为地面终端的第一资源时段，该时段内的平均路径损耗记为pl
optimum
。此时如果一个地面终端发送上行数据，则对应的上行发射功率记为pt
optimum
，在t
d1
外的其他时段选取另外一个时段t
d2
，该时段内的平均路径损耗记为pl2，并且
[0142][0143]
此时如果要发送相同的数据包，则地面终端需要的上行发射功率为：
[0144]
pt2＝β2pt
optimum
[0145]
也就是说地面终端需要更多的功率。扩频传输理论显示，在相干解调下，一个信号在发射端使用扩频因子n，则在接收端将获得n倍的处理增益，这意味着使用更多的资源能够降低上述的功率开销。假设低轨卫星在时段t
d2
内分配的信道资源r
d2
相比最优的t
d1
时段内分配的信道资源r
d1
满足：
[0146][0147]
则可以实现地面终端在两个时间段内发送相同数据所消耗的功率相同。
[0148]
本公开实施例在用于低轨物联星座的通信方法中，针对地面终端随机接入并发送上行数据的过程，低轨卫星预先将可视周期从时间和/或频率上进行划分得到多个随机接入信道资源，并将该多个随机接入信道资源的资源配置信息发送至低轨卫星所覆盖区域内的地面终端；地面终端在接收到上述资源配置信息之后，可以从多个随机接入信道资源中选择其中一个或多个进行数据发送；由于低轨卫星划分出的多个随机接入信道资源在时间和/或频率上有所不同，而且地面终端选择任意一个信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率相接近，因此地面终端可以随机选择其中任意一个或多个信道进行数据发送，从而解决了已有技术中多个地面终端集中选择路径损耗较小的时刻发送数据，导致发生数据碰撞的问题。
[0149]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
[0150]
将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
[0151]
该可选的实现方式中，当前低轨卫星可视周期内的整个信道资源可以从时间和频率两个维度进行划分，使得划分出的多个随机接入信道资源中，不同信道资源之间的时间或者频率不同。
[0152]
在一些实施例中，当前低轨卫星还可以将可视周期划分成多个不同的时段，不同时段之间的信道资源在频率和/或时间两个维度上有所不同，而相同时段内的信道资源可以在频率和/或时间上相同，也可以不同。
[0153]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述位于不同时段内的随机接入信道资源基于所述地面终端在相应时段向所述低轨卫星发送相同大小数据时所消耗的功率比配置得到。
[0154]
该可选的实现方式中，如上文中所述，由于低轨卫星相对于地面移动，在不同时刻与地面终端的仰角大小不同。因此地面终端在不同时刻向低轨卫星发送相同数据量的数据时所消耗的功率也有所不同。为了使得同一终端在不同时刻或者位于不同位置的不同终端在同一时刻，向低轨卫星发送相同数据量的数据时所消耗的功率相接近，低轨卫星将其可视周期划分成不同时段，并在不同时段内配置不同的信道资源，而信道资源的配置则可以基于在不同时段地面终端发送相同大小的数据时所消耗的功率之比。比如第一时段消耗的功率为第二时段时的2倍，则在第一时段配置的信道资源在时间或频率上为第二时段配置的信道资源的2倍。如果功率之比不为整数，则可以对功率之比向上取整。
[0155]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法进一步还包括以下步骤：
[0156]
接收所述低轨卫星发送的区域划分信息；
[0157]
基于所述区域划分信息以及所述地面终端的位置确定所述地面终端对应的时段
划分信息；
[0158]
所述步骤s902，即基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据的步骤，进一步包括以下步骤：
[0159]
基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
[0160]
该可选的实现方式中，所述区域划分信息包括将所述当前低轨卫星的波束所覆盖的区域划分成的多个子区域，以及每个子区域内的地面终端对应的时段划分信息。由于当前低轨卫星相对地面移动，在不同时刻当前低轨卫星与同一地面终端之间的仰角不同，因此针对不同子区域内的地面终端可以划分不同的时段，并且在不同的时段配置不同的信道资源。而地面终端则可以基于自身的位置信息确定所在子区域以及针对该子区域内的时段划分信息以及资源配置信息随机选择相应时段内的信道资源。该种方式下，地面终端可以具有定位能力，也即能够确定自身的位置信息。
[0161]
假设一个低轨卫星的轨道为500km，相对一个地面终端的仰角在30到60度之间，则两者的距离差在30米左右，根据自由空间衰落模型，其路径损耗在最高处和最低处相差4db左右。因此，将整个可视周期划分为均等的3份，并在除中心段之外的两端设置β＝2可以满足地面终端在任一时刻使用配置的上行资源，均能以较为接近的功率消耗发送相同大小的数据包。
[0162]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法进一步还包括以下步骤：
[0163]
向所述当前低轨卫星覆盖区域内的所述地面终端发送区域划分信息，以便所述地面终端基于所述区域划分信息确定所能够选择的时段。
[0164]
该可选的实现方式中，由于当前低轨卫星相对地面移动，在不同时刻当前低轨卫星与同一地面终端之间的仰角不同，因此针对不同区域内的地面终端可以划分不同的时段，并且在不同的时段配置不同的信道资源。而地面终端则可以基于自身的位置信息确定所在区域以及针对该区域内的配置信息选择的相应时段内的信道资源。该种方式下，地面终端可以具有定位能力，也即能够确定自身的位置信息。
[0165]
假设一个低轨卫星的轨道为500km，相对一个地面终端的仰角在30到60度之间，则两者的距离差在30米左右，根据自由空间衰落模型，其路径损耗在最高处和最低处相差4db左右。因此，将整个可视周期划分为均等的3份，并在除中心段之外的两端设置β＝2可以满足地面终端在任一时刻使用配置的上行资源，均能以较为接近的功率消耗发送相同大小的数据包。
[0166]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述方法进一步还包括以下步骤：
[0167]
连续测量向所述低轨卫星发送数据时的路径损耗；
[0168]
基于所述路径损耗确定所述地面终端的时段划分信息；
[0169]
将所述时段划分信息上报至所述低轨卫星；
[0170]
所述步骤s902，即基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据的步骤，进一步包括以下步骤：
[0171]
基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
[0172]
该可选的实现方式中，假如地面终端不具有定位能力，例如物联网地面终端由于
制造成本的考虑而不具备定位能力，则无法通过上一实施例中基于位置的方法实现时间段的划分，此时地面终端可以根据连续测量路径损耗的方法，自行计算出多个发送资源，并通过信令汇报给低轨卫星。由于物联网设备相对移动性较小，因此一次汇报后就可以周期性的在选取的多个资源中随机选取一个资源发送上行数据。
[0173]
地面终端在连续测量出不同时刻向低轨卫星发送数据时的路径损耗之后，可以根据路径损耗将低轨卫星的可视周期划分成不同的时段，进而将该划分成不同时段的时段划分信息上报给低轨卫星。在一些实施例中，可以基于同一时段内各个时刻的路径损耗相差在一定范围之内为原则划分不同时段。
[0174]
以上述例子说明，假设一个低轨卫星的轨道为500km，地面终端测量出在低轨卫星的整个可视周期内，其路径损耗在最高处和最低处相差4db左右。因此，可以将整个可视周期划分为均等的3份，并在除中心段之外的两端设置β＝2可以满足地面终端在任一时刻使用配置的上行资源，均能以较为接近的功率消耗发送相同大小的数据包。地面终端向低轨卫星报告该资源配置信息，使得低轨卫星可以基于此为该地面终端配置多个随机接入信道资源，该地面终端可以随机选取低轨卫星所配置的多个随机接入信道资源中的任意一个发送随机上行导频和上行数据。
[0175]
在本实施例的一个可选实现方式中，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
[0176]
该可选的实现方式中，在划分好时段之后，可以在相同时段内配置多个随机接入信道资源，并且每个信道资源的频带宽度和/或时间长度可以相同或不同，而在不同时段内配置的信道资源，其频带宽度和/或时间长度可以不同，不同时段的频带宽度之比与上文中提到的两时段中发送相同数据量而消耗的功率之比相关。
[0177]
在本实施例的一个可选实现方式中，基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：
[0178]
基于所述资源配置信息随机从所述多个随机接入信道资源中选择频谱资源较大的一个信道资源；
[0179]
将待发送的数据复制β2倍之后，利用所选择的信道资源将所述复制后的待发送数据发送至所述低轨卫星；其中所述β2与不同随机接入信道资源之间的频谱资源之比相关。
[0180]
该可选的实施例中，低轨卫星在配置信道资源时，基于地面终端在不同时段向低轨卫星发送相同大小数据时所消耗的功率进行配置，并且所配置的不同信道资源的频谱资源大小与该信道资源所在时段对应的功率之比相关。例如两时段中信道资源的频谱资源大小与功率之比成正比。
[0181]
地面终端在选择了相应时段中的信道资源之后，为了能够达到更好的传输效果，可以在频谱资源较大时将所要发送的数据复制β2倍之后进行发送，该β2可以与不同信道资源之间的频谱资源之比(或者信道资源所在时段对应的功率之比)相关，例如，该β2可以为不同信道资源之间的频谱资源之比(或者信道资源所在时段对应的功率之比)，如果不同信道资源之间的频谱资源之比(或者信道资源所在时段对应的功率之比)不为整数时，将其向上取整后得到β2。
[0182]
下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
[0183]
根据本公开一实施方式的用于低轨物联星座的通信装置，该装置可以通过软件、
硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。该用于低轨物联星座的通信装置包括：
[0184]
第一配置模块，被配置为为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源；其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
[0185]
第一发送模块，被配置为将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。
[0186]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
[0187]
将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
[0188]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述第一配置模块，包括：
[0189]
划分子模块，被配置为基于所述当前低轨卫星在不同时刻相对于所述地面终端的仰角大小，划分多个不同时段；
[0190]
第一发送子模块，被配置为基于所述不同时段内所述地面终端向所述当前低轨卫星发送数据时的平均路径损耗，在所述不同时段内配置不同的随机接入信道资源，以便所述地面终端从所对应的时段选择使用相应随机接入信道资源。
[0191]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
[0192]
第二发送模块，被配置为向所述当前低轨卫星覆盖区域内的所述地面终端发送区域划分信息，以便所述地面终端基于所述区域划分信息确定所能够选择的时段。
[0193]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
[0194]
第一接收模块，被配置为接收所述地面终端的上报信息；所述上报信息中包括所述地面终端通过向所述低轨卫星发送数据而连续测量得到的路径损耗；
[0195]
第一确定模块，被配置为基于所述上报信息确定所述地面终端的时段划分信息，以使所述地面终端能够基于所述时段划分信息选择所能够选择的时段。
[0196]
在本实施例的一个可选实现方式中，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
[0197]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。
[0198]
本实施例中的用于低轨物联星座的通信装置与图4所示实施例及相关实施例中的用于低轨物联星座的通信方法对应一致，具体细节可以参见上文中对图4所示实施例及相关实施例的描述，在此不再赘述。
[0199]
根据本公开一实施方式的用于低轨物联星座的通信装置，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。该用于低轨物联星座的通信装置包括：
[0200]
第二接收模块，被配置为从低轨卫星接收地面终端的资源配置信息；所述资源配置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；
[0201]
选择模块，被配置为基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道
资源中的其中一个发送数据。
[0202]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：
[0203]
将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。
[0204]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述位于不同时段内的随机接入信道资源基于所述地面终端在相应时段向所述低轨卫星发送相同大小数据时所消耗的功率比配置得到。
[0205]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
[0206]
第三接收模块，被配置为接收所述低轨卫星发送的区域划分信息；
[0207]
第二确定模块，被配置为基于所述区域划分信息以及所述地面终端的位置确定所述地面终端对应的时段划分信息；
[0208]
所述选择模块，包括：
[0209]
第一选择子模块，被配置为基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
[0210]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述装置还包括：
[0211]
测量模块，被配置为连续测量向所述低轨卫星发送数据时的路径损耗；
[0212]
第三确定模块，被配置为基于所述路径损耗确定所述地面终端的时段划分信息；
[0213]
上报模块，被配置为将所述时段划分信息上报至所述低轨卫星；
[0214]
所述选择模块，包括：
[0215]
第二选择子模块，被配置为基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。
[0216]
在本实施例的另一个可选实现方式中，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。
[0217]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述选择模块，包括：
[0218]
第三选择子模块，被配置为基于所述资源配置信息随机从所述多个随机接入信道资源中选择频谱资源较大的一个信道资源；
[0219]
第二发送子模块，被配置为将待发送的数据复制β2倍之后，利用所选择的信道资源将所述复制后的待发送数据发送至所述低轨卫星；其中所述β2与不同随机接入信道资源之间的频谱资源之比相关。
[0220]
在本实施例的一个可选实现方式中，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。
[0221]
本实施例中的用于低轨物联星座的通信装置与图9所示实施例及相关实施例中的用于低轨物联星座的通信方法对应一致，具体细节可以参见上文中对图9所示实施例及相关实施例的描述，在此不再赘述。
[0222]
图10是适于用来实现根据本公开实施方式的用于低轨物联星座的通信方法的电子设备的结构示意图。
[0223]
如图10所示，电子设备1000包括处理单元1001，其可实现为cpu、gpu、fpga、npu等处理单元。处理单元1001可以根据存储在只读存储器(rom)1002中的程序或者从存储部分1008加载到随机访问存储器(ram)1003中的程序而执行本公开上述任一方法的实施方式中
的各种处理。在ram1003中，还存储有电子设备1000操作所需的各种程序和数据。处理单元1001、rom1002以及ram1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(i/o)接口1005也连接至总线1004。
[0224]
以下部件连接至i/o接口1005：包括键盘、鼠标等的输入部分1006；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分1007；包括硬盘等的存储部分1008；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1009。通信部分1009经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1010也根据需要连接至i/o接口1005。可拆卸介质1011，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1010上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1008。
[0225]
特别地，根据本公开的实施方式，上文参考本公开实施方式中的任一方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行本公开实施方式中任一方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分1009从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1011被安装。
[0226]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、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，路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。
[0227]
描述于本公开实施方式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。
[0228]
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方式中所述装置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。
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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。
技术特征：1.一种用于低轨物联星座的通信方法，其特征在于，包括：为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，包括：基于所述当前低轨卫星在不同时刻相对于所述地面终端的仰角大小，划分多个不同时段；基于所述不同时段内所述地面终端向所述当前低轨卫星发送数据时的平均路径损耗，在所述不同时段内配置不同的随机接入信道资源，以便所述地面终端从所对应的时段选择使用相应随机接入信道资源。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向所述当前低轨卫星覆盖区域内的所述地面终端发送区域划分信息，以便所述地面终端基于所述区域划分信息确定所能够选择的时段。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收所述地面终端的上报信息，所述上报信息中包括所述地面终端通过向所述低轨卫星发送数据而连续测量得到的路径损耗；基于所述上报信息确定所述地面终端的时段划分信息，以使所述地面终端能够基于所述时段划分信息选择所能够选择的时段。6.根据权利要求1-2、4-5任一项所述的方法，其特征在于，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。8.一种用于低轨物联星座的通信方法，应用于地面终端，其特征在于，包括：从低轨卫星接收地面终端的资源配置信息，所述资源配置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个随机接入信道资源采用如下方式划分得到：将所述当前低轨卫星的可视周期内的信道从时间和频率两个维度进行划分得到。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述位于不同时段内的随机接入信道资源基于所述地面终端在相应时段向所述低轨卫星发送相同大小数据时所消耗的功率比
配置得到。11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收所述低轨卫星发送的区域划分信息；基于所述区域划分信息以及所述地面终端的位置确定所述地面终端对应的时段划分信息；基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：连续测量向所述低轨卫星发送数据时的路径损耗；基于所述路径损耗确定所述地面终端的时段划分信息；将所述时段划分信息上报至所述低轨卫星；基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：基于所述时段划分信息以及所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据。13.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，不同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同；相同时段内的随机接入信道资源在时间和/或频率上不同。14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个发送数据，包括：基于所述资源配置信息随机从所述多个随机接入信道资源中选择频谱资源较大的一个信道资源；将待发送的数据复制β2倍之后，利用所选择的信道资源将所述复制后的待发送数据发送至所述低轨卫星，其中所述β2与不同随机接入信道资源之间的频谱资源之比相关。15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述地面终端使用不同的随机接入信道资源发送相同大小的数据时所消耗的功率差距在预设范围内。16.一种用于低轨物联星座的通信装置，其特征在于，包括：第一配置模块，被配置为为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源，其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；第一发送模块，被配置为将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。17.一种用于低轨物联星座的通信装置，其特征在于，包括：第二接收模块，被配置为从低轨卫星接收地面终端的资源配置信息，所述资源配置信息包括所述地面终端能够使用的多个随机接入信道资源，其中位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；选择模块，被配置为基于所述资源配置信息随机选择使用所述多个随机接入信道资源
中的其中一个发送数据。18.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-15任一项所述的方法。19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-15任一项所述的方法。20.一种计算机程序产品，其包括计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-15任一项所述的方法。
技术总结本公开实施例公开了一种用于低轨物联星座的通信方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：为当前低轨卫星所覆盖区域内的地面终端配置多个随机接入信道资源；其中，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源不同，位于不同时段的随机接入信道资源的频谱资源基于所在时段的路径损耗设置；将所述多个随机接入信道资源的资源配置信息下发至所述地面终端，以使所述地面终端随机选择使用所述多个随机接入信道资源中的其中一个。该技术方案能够使得地面终端可以随机选择其中任意一个信道进行数据发送，从而解决了已有技术中多个地面终端集中选择路径损耗较小的时刻发送数据，导致发生数据碰撞的问题。致发生数据碰撞的问题。致发生数据碰撞的问题。
技术研发人员：谢涛
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：2022.07.19
技术公布日：2022/11/1
