CN117728874A - 由设备驱动的通信切换 - Google Patents

Abstract

本公开涉及由设备驱动的通信切换。通信系统可包括用户装备(UE)设备、卫星和网关。该UE和该网关可执行隐式切换，其中该UE和该网关使用星历数据独立地标识相同的服务卫星，而无需附加信令开销。该UE还可表征其信道条件。当信道条件不足时，该UE可经由对该UE可见的不同卫星向该网关传输显式切换消息。该显式切换消息可包括卫星标识符和锁定位。该网关可使用该卫星标识符来在下一个周期期间经由该不同卫星与该UE传送无线数据。该网关可使用该锁定位来知道在后续周期期间如何执行离开不同周期的切换。以此方式，在该网关不知道该UE处的信道条件的情况下，该UE可指导切换。

Description

由设备驱动的通信切换

本申请要求于2022年9月19日提交的美国专利申请17/948,065号的优先权，该申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及无线通信，包括经由一个或多个卫星进行的无线通信。

背景技术

通信系统用于在用户装备设备之间传送数据。一些通信系统包括在用户装备设备和网关之间无线地传送数据的卫星。每个卫星向位于地球上的对应的覆盖区域内的用户装备设备提供无线网络接入。

卫星可包括非对地静止卫星。如果不小心，则当非对地静止卫星随时间移动时，可能难以确保用户装备设备维持与网关的无线通信。

发明内容

通信系统可包括用户装备(UE)设备、通信卫星的星座、网关和核心网络。通信卫星可包括非对地静止轨道(NGSO)卫星。卫星可向UE设备提供无线通信服务。

UE设备和网关可执行隐式切换操作以就星座中的哪个卫星将在即将到来的通信周期期间充当UE设备的服务卫星达成一致。UE设备和网关都可基于星座的星历数据、UE设备的位置和GPS时间来独立地标识星座中的所有卫星的仰角。然后，UE设备和网关可选择对UE设备可见的所有卫星中具有最高仰角的默认卫星作为服务卫星。UE设备和网关可以这种方式经由新服务卫星独立地且隐式地继续通信。这可允许UE设备和网关隐式地且独立地在卫星之间进行切换，而无需附加控制信令开销。

UE设备还可收集表征其当前信道条件的无线性能度量数据。当信道条件不充分时，UE设备可经由星座中对UE设备可见的不同(例如，非默认)卫星来将显式切换消息传输到网关。显式切换消息可包括与不同卫星相关联的卫星标识符。显式切换消息还可包括锁定位。网关可使用卫星标识符来在下一个周期期间经由不同卫星与UE设备传送无线数据。当锁定位具有第一值时，网关和UE设备可继续经由不同卫星进行通信，直到该不同卫星相对于UE设备设置为止，此时可执行隐式切换。当锁定位具有第二值时，网关和UE设备可进行隐式切换而不等待不同卫星设置，或者可经由新默认卫星传送无线数据，然后进行隐式切换。以此方式，尽管网关对UE设备处的信道条件的了解很少，但是UE设备可以最小开销来指导网关的切换。

附图说明

图1是根据一些实施方案的具有经由通信卫星的星座与网关通信的用户装备设备的例示性通信系统的图。

图2是根据一些实施方案的例示性用户装备设备的示意图。

图3是根据一些实施方案的例示性通信卫星的示意图。

图4是示出根据一些实施方案的例示性通信卫星可如何在覆盖区域内使用不同信号波束进行通信的图。

图5是示出根据一些实施方案的当卫星随时间移动时来自不同卫星的信号波束可如何与用户装备设备重叠的图。

图6是根据一些实施方案的可由用户装备设备和网关执行以执行卫星之间的隐式切换操作的例示性操作的流程图。

图7是示出根据一些实施方案的障碍物可如何阻挡默认卫星与用户装备设备通信的图。

图8是根据一些实施方案的可由用户装备设备执行以指导/控制卫星之间的显式切换操作的例示性操作的流程图。

图9是根据一些实施方案的在执行隐式切换操作时可由一个或多个网关执行的例示性操作的流程图。

图10是根据一些实施方案的可由用户装备设备向一个或多个网关传输的例示性显式切换消息的图。

图11是示出根据一些实施方案的例示性用户装备设备和网关可如何在显式切换操作期间执行离开由用户装备设备选择的新服务卫星的切换的表。

具体实施方式

图1是例示性通信系统38的图。通信系统38(在本文中有时被称为通信网络38、网络38、系统38、卫星通信系统38或卫星通信网络38)可以包括基于陆地的(地面)网关系统，该基于陆地的(地面)网关系统包括一个或多个网关14和一个或多个用户装备(UE)设备10。网关14和UE设备10可以形成地球上的地面网络34的一部分。地面网络34可包括基于地面的无线通信装备22和网络部分18。基于地面的无线通信装备22可包括一个或多个无线基站(例如，用于实现蜂窝电话网络)和/或无线接入点(例如，用于实现无线局域网)。

通信系统38还可包括一个或多个通信卫星12和12G(本文中有时简称为卫星12和12G)的星座32。UE设备10、网关14和星座32可形成非地面网络(NTN)40的一部分，该NTN经由星座32在UE设备10与网关14之间传送信号。星座32在本文中有时可被称为卫星星座32。通信卫星12和12G位于空间中(例如，在地球上方的轨道中)。虽然通信系统38可包括任何期望数量的网关14、任何期望数量的通信卫星和任何期望数量的UE设备10，但为了清楚起见，在图1中仅示出了单个网关14、三个通信卫星和单个UE设备10。通信系统38中的每个网关14可位于地球上的不同的相应的地理位置处(例如，跨不同的区域、州、省、国家、大陆等)。

网络部分18可以可通信地耦接到基于地面的无线通信装备22和通信系统38中的网关14中的每一个网关。网关(GW)14可包括卫星网络地面站，并且因此有时也可被称为地面站(GS)14或卫星网络地面站14。每个网关14可包括一个或多个天线(例如，电子和/或机械可调整的天线)、调制解调器、收发器、放大器、波束形成电路、控制电路(例如，一个或多个处理器、存储电路等)，以及用于传送通信数据的其他部件。每个网关14的部件可以例如被设置在相应的地理位置处(例如，在相同的计算机、服务器、数据中心、建筑物等内)。网关14可经由卫星星座32在地面网络34与UE设备10之间传送通信数据。

网络部分18可包括使用包括有线链路和/或无线链路的通信路径可通信地耦接在一起的任何期望数量的网络节点、终端和/或末端主机。有线链路可包括电缆(例如，以太网电缆、光纤或使用光传送信号的其他光缆、电话电缆等)。网络部分18可包括一个或多个中继网络、网状网络、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、环形网络(例如，光环)、云网络、虚拟/逻辑网络、互联网、这些的组合，以及/或者使用(例如，地球上的)任何期望的网络拓扑耦接在一起的任何其他期望的网络节点。网络节点、终端和/或末端主机可包括网络交换机、网络路由器、光分插复用器、其他复用器、中继器、调制解调器、服务器、网卡、无线接入点、无线基站、UE设备诸如UE设备10，以及/或者任何其他期望的网络部件。网络部分18中的网络节点可包括物理部件，诸如电子设备、服务器、计算机、用户装备等，并且/或者可包括在软件中逻辑地定义并且跨两个或更多个底层物理设备(在其上方)(例如，在云网络配置中)分布的虚拟部件。

网络部分18可包括一个或多个卫星网络操作中心，诸如网络操作中心(NOC)16。NOC 16可以控制与卫星星座32通信的网关14的操作。NOC 16还可控制卫星星座32中的卫星的操作。例如，NOC 16可经由网关14传送控制命令，这些控制命令控制定位操作(例如，轨道调整)、感测操作(例如，使用一个或多个热传感器收集的热信息)和/或由卫星12在空间中执行的任何其他期望的操作。NOC 16、网关14和卫星星座32可以由对应的卫星星座运营商来操作或管理。

通信系统38还可以包括用于控制UE设备10和地面网络34之间经由卫星星座32的无线通信的卫星通信(卫星通讯)网络服务提供商(例如，卫星通讯网络经营商或运营商)。卫星通讯网络服务提供商可以是与控制/操作NOC 16、网关14和卫星星座32的卫星星座运营商不同的实体，或者如果需要，可以是与卫星星座运营商相同的实体。地面网络34中的基于地面的无线通信装备22可以由一个或多个地面网络运营商或服务提供商来操作。地面网络运营商或服务提供商可以是与卫星通讯网络服务提供商不同的实体，或者如果需要，可以是与卫星通讯网络服务提供商相同的实体。

一个或多个网关14可控制卫星星座32在对应的射频通信链路上的操作。卫星星座32可包括任何期望数量的卫星(例如，两颗卫星、四颗卫星、十颗卫星、数十颗卫星、数百颗卫星、数千颗卫星等)，其中三者在图1中示出。如果需要，卫星星座32中的卫星中的两个或更多个卫星可使用卫星到卫星(例如，中继)链路在彼此之间传送射频信号。

星座32可包括一组非对地静止轨道(NGSO)卫星(例如，非对地静止轨道中的卫星)，并且如果需要，可包括一组对地静止轨道(GSO)卫星(例如，对地静止/对地同步轨道中的卫星，有时被称为对地同步卫星或GEO卫星)。如本文所描述的星座32的卫星12是NGSO卫星(例如，卫星12可处于NGSO轨道中并且在本文中有时可被称为NGSO卫星12)。因此，卫星12随时间相对于地球表面移动(例如，以相对于地球表面的速度V)。星座32的卫星12G是GSO卫星(例如，卫星12G可处于GSO轨道中并且在本文中有时可被称为GSO卫星12G)。GSO卫星12G不相对于地球表面移动(例如，在给定卫星高度的情况下，GSO卫星12G可以与地球自转相匹配的速度环绕地球运行)。

GSO卫星12G可在大于约30,000km的轨道高度处环绕地球运行。卫星12可包括在小于约8,000km的轨道高度处的低地球轨道(LEO)卫星(例如，在低地球轨道、倾斜低地球轨道、低地球圆形轨道等中的卫星)、在大约8,000km和30,000km之间的轨道高度处的中地球轨道(MEO)卫星(例如，在中地球轨道中的卫星)、太阳同步卫星(例如，在太阳同步轨道中的卫星)、在苔原轨道中的卫星、在闪电轨道中的卫星、在极地轨道中的卫星和/或在围绕地球的任何其他期望的非对地同步轨道中的卫星。如果需要，卫星12可包括多组卫星，每组卫星在不同类型的轨道中和/或每组卫星在不同的轨道高度处。一般来讲，星座32可包括在轨道或轨道类型的任何期望组合中的卫星。

星座32中的卫星12和12G可使用一个或多个射频通信链路(例如，卫星到用户装备链路)与地球上的一个或多个UE设备10通信。卫星12和12G还可使用射频通信链路(例如，卫星到网关链路)与地球上的网关14通信。射频信号可在IEEE频带，诸如IEEE C频带(4GHz至8GHz)、S频带(2GHz至4GHz)、L频带(1GHz至2GHz)、X频带(8GHz至12GHz)、W频带(75GHz至110GHz)、V频带(40GHz至75GHz)、K频带(18GHz至27GHz)、K_a频带(26.5GHz至40GHz)、K_u频带(12GHz至18GHz)和/或任何其他期望的卫星通信频带中在UE设备10与卫星12/12G之间以及在卫星12/12G与网关14之间传送。如果需要，卫星到用户装备链路与卫星到网关链路可以使用不同的频带。

可以沿前向(FWD)链路方向和/或反向(REV或RWD)链路方向在网关14和UE设备10之间执行通信。在前向链路方向上(有时简称为前向链路)，无线数据经由卫星星座32从网关14传送到UE设备10。例如，网关14可以(例如，使用射频信号28)将前向链路数据传输到卫星星座32中的卫星12中的一者。卫星12可(例如，使用射频信号26)将从网关14接收的前向链路数据传输(例如，以弯管配置中继)到UE设备10。射频信号28沿上行链路方向从网关14传送到卫星12，并且因此在本文中有时被称为上行链路(UL)信号28、前向链路UL信号28或前向链路信号28。射频信号26沿下行链路方向从卫星12传送到UE设备10，并且因此在本文中有时可称为下行链路(DL)信号26、前向链路DL信号26或前向链路信号26。

在反向链路方向上(有时简称为反向链路)，无线数据经由卫星星座32从UE设备10被传送到网关14。例如，UE设备10中的一者可使用射频信号24将反向链路数据传输到星座32中的卫星12中的一者，并且卫星12可使用射频信号30将从UE设备10接收的反向链路数据传输(例如，以弯管配置中继)到对应的网关14。射频信号24沿上行链路方向从UE设备10传送到卫星12，并且因此在本文中有时可称为上行链路(UL)信号24、反向链路UL信号24或反向链路信号24。射频信号30沿下行链路方向从卫星12传送到网关14，并且因此在本文中有时可称为下行链路(DL)信号30、反向链路DL信号30或反向链路信号30。网关14可以在UE设备10和网络部分18之间转发无线数据。网络部分18可以将无线数据转发到地面网络34的任何所需网络节点或终端。

如果需要，UE设备10还可以在可用时通过地面网络无线通信链路36与基于地面的无线通信装备22传送射频信号。当UE设备在基于地面的无线通信装备22的范围内时并且当基于地面的无线通信装备22为UE设备提供对网络部分18的接入(例如，通信资源)时，UE设备10在本文中有时可被称为“在线”或“并网”。当UE设备在线时，UE设备可经由地面网络无线通信链路36与网络部分18中的其他网络节点或终端通信。相反，当UE设备在基于地面的无线通信装备22的范围之外时或者当基于地面的无线通信装备22不为UE设备提供对网络部分18的接入时(例如，当基于地面的无线通信装备22由于断电、自然灾害、业务激增或紧急情况而停用时，当基于地面的无线通信装备22拒绝UE设备接入网络部分18时，当基于地面的无线通信装备22因业务而过载时等)，UE设备10在本文中有时可被称为“离线”或“离网”。

如果需要，UE设备10可包括用于处理卫星到用户装备链路和一个或多个地面网络无线通信链路36上的通信的单独天线，或者UE设备10可包括处理卫星到用户装备链路和地面网络无线通信链路两者的单个天线。地面网络无线通信链路可以是例如蜂窝电话链路(例如，使用蜂窝电话通信协议，诸如4G长期演进(LTE)协议、3G协议、3GPP第五代(5G)新空口(NR)协议等来维护的链路)、无线局域网链路(例如，和/或蓝牙链路)等。

在DL信号26中传送的无线数据在本文中有时可被称为DL数据、前向链路DL数据，或前向链路数据。UL信号28还可以传送前向链路数据(例如，由卫星12在DL信号26中路由到UE设备10的前向链路数据)。在UL信号24中传送的无线数据在本文中有时可被称为UL数据、反向链路UL数据或反向链路数据。反向链路数据可以由UE设备10生成。DL信号30还可以传送反向链路数据。前向链路数据可以由地面网络34的任何期望的网络节点或终端生成。前向链路数据和反向链路数据可包括文本数据，诸如电子邮件消息、文本消息、web浏览器数据、紧急或SOS消息、标识UE设备10的位置的位置消息，或其他基于文本的数据、音频数据诸如语音数据(例如，用于双向卫星语音呼叫)或其他音频数据(例如，流式传输卫星无线电数据)、视频数据(例如，用于双向卫星视频呼叫或流式传输由UE设备10处的网关14传输的视频数据)、云网络同步数据、由在UE设备10上运行的软件应用程序生成或使用的数据、用于在分布式处理网络中使用的数据和/或任何其他期望的数据。UE设备10可以仅接收前向链路数据，可以仅传输反向链路数据，或者可以既传输反向链路数据又接收前向链路数据。每个卫星12/12G可与位于其覆盖区域内的UE设备10(例如，位于地球上与卫星可产生的信号波束重叠的小区内的UE设备10)通信。

通信系统38的卫星通讯网络服务提供商可操作、控制和/或管理卫星通讯控制网络，诸如网络部分18中的核心网络(CN)20。CN 20在本文中有时也可被称为卫星通讯网络区域20、CN区域20、卫星通讯控制器20、卫星通讯网络20或卫星通讯服务提供商装备20。CN 20可在网络部分18的一个或多个网络节点和/或终端(例如，一个或多个服务器或其他末端主机)上实现。在一些具体实施中，CN 20可由分布在跨一个或多个地理区域分布的多个底层物理网络节点和/或终端上的云计算网络形成。因此，CN 20在本文中有时也被称为CN云区域或卫星通讯网络云区域。

CN 20可控制并协调地面网络34的终端与UE设备10之间经由卫星星座32的无线通信。例如，网关14可经由卫星星座32从UE设备10接收反向链路数据，并且可将反向链路数据路由到CN 20。CN 20可对反向链路数据执行任何期望的处理操作。例如，CN 20可标识反向链路数据的目的地，并且可将反向链路数据转发到所标识的目的地。CN 20还可从地面网络34(例如，网络部分18)的一个或多个终端(末端主机)接收用于传输到UE设备10的前向链路数据。CN 20可处理前向链路数据以调度前向链路数据经由卫星星座32传输到UE设备10。CN20可通过为将接收前向链路数据的UE设备中的每个UE设备生成前向链路业务授予来调度前向链路数据以将其传输到UE设备10。CN 20可为网关14提供前向链路数据和前向链路业务授予。网关14可以根据前向链路业务授予(例如，根据实现前向链路业务授予的前向链路通信调度)经由卫星星座32将前向链路数据传输到UE设备10。CN 20可包括、耦接到和/或关联于提供用于递送到UE设备10的内容的一个或多个内容递送网络(CDN)。

UE设备10可以是：计算设备，诸如膝上型计算机、台式计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器或者其他手持式或便携式电子设备；较小的设备，诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、嵌入在眼镜中的设备；或者佩戴在用户头部上的其他装备；或者其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备安装在信息亭或汽车中的系统)、连接无线互联网的语音控制的扬声器、家庭娱乐设备、遥控设备、游戏控制器、外围用户输入设备、无线基站或接入点、实现这些设备中的两个或更多个设备的功能的装备；或者其他电子装备。

如图2所示，UE设备10可包括位于电子设备外壳，诸如外壳42上或其内的部件。外壳42(有时可被称为壳体)可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝、金属合金等)、其他合适的材料、或这些材料的组合形成。在一些情况下，外壳42的部分或全部可由电介质或其他低电导率材料(例如，玻璃、陶瓷、塑料、蓝宝石等)形成。在其他情况下，外壳42或构成外壳42的结构中的至少一些结构可由金属元件形成。

UE设备10可包括控制电路44。控制电路44可包括存储装置，诸如存储电路46。存储电路46可包括硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态随机存取存储器或动态随机存取存储器)等。存储电路46可包括集成在UE设备10内的存储装置和/或可移动存储介质。

控制电路44可包括处理电路，诸如处理电路48。处理电路48可用于控制UE设备10的操作。处理电路48可包括一个或多个处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器、主机处理器、基带处理器集成电路、专用集成电路、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等)。控制电路44可被配置为使用硬件(例如，专用硬件或电路)、固件和/或软件在设备10中执行操作。用于在UE设备10上执行操作的软件代码可被存储在存储电路46上(例如，存储电路46可包括存储软件代码的非暂态(有形)计算机可读存储介质)。该软件代码可有时被称为程序指令、软件、数据、指令、或代码。存储在存储电路46上的软件代码可由处理电路48执行。

控制电路44可用于运行UE设备10上的软件，诸如卫星导航应用程序、互联网浏览应用程序、互联网语音协议(VOIP)电话呼叫应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作系统功能等。为了支持与外部装备进行交互，控制电路44可用于实现通信协议。可以使用控制电路44来实现的通信协议包括：互联网协议、无线局域网(WLAN)协议(例如，IEEE802.11协议—有时称为)、用于其他短距离无线通信链路的协议诸如协议或其他无线个人区域网(WPAN)协议、IEEE 802.11ad协议(例如，超宽带协议)、蜂窝电话协议(例如，3G协议、4G(LTE)协议、5G协议等)、天线分集协议、卫星导航系统协议(例如，全球定位系统(GPS)协议、全球导航卫星系统(GLONASS)协议等)、基于天线的空间测距协议(例如，在毫米和厘米波频率下传送的信号的无线电探测与测距(RADAR)协议或其他期望的距离检测协议)、卫星通信协议或任何其他期望的通信协议。每种通信协议可与对应的无线电接入技术(RAT)相关联，该无线电接入技术指定用于实现该协议的物理连接方法。

UE设备10可以将与卫星星座32中的卫星12中的一个或多个卫星相关联的卫星信息存储在存储电路46上。卫星信息(在本文中有时被称为星历数据或星历信息)可包括标识卫星12的轨道参数/位置(例如，轨道信息、高程信息、高度信息、倾角信息、偏心率信息、轨道周期信息、轨迹信息、赤经信息、赤纬信息、地面轨迹信息等)和/或(例如，相对于地球表面的)速度的卫星历书。例如，该信息可包括双线元素(TLE)。TLE可以标识(包括)关于卫星星座32中的卫星12中的一个或多个卫星的轨道运动的信息(例如，卫星历元、运动的一阶导数和/或二阶导数、阻力项等)。例如，TLE可以是具有包括形成TLE的元素集合的两个行或列的文本文件的格式。控制电路44可使用星历数据来计算、预测或标识卫星12在给定时间点的位置。

UE设备10还可包括支持无线通信的无线电路。无线电路可包括一个或多个天线54和一个或多个无线电部件52。每个无线电部件52可包括以基带频率对信号进行操作的电路(例如，基带处理器电路)、信号发生器电路、调制/解调电路(例如，一个或多个调制解调器)、射频收发器电路(例如，射频发射器电路、射频接收器电路、用于将射频信号降频转换到基带频率或射频与基带频率之间的中间频率和/或用于将在基带频率或中间频率上的信号升频转换到射频的混合器电路等)、放大器电路(例如，一个或多个功率放大器和/或一个或多个低噪声放大器(LNA))、模数转换器(ADC)电路、数模转换器(DAC)电路、控制路径、电源路径、信号路径(例如，射频传输线、中间频率传输线、基带信号线等)、开关电路、滤波器电路和/或用于使用天线54发射和/或接收射频信号的任何其他电路。每个无线电部件52的部件可以安装到相应的基板上或集成到相应的集成电路、芯片、封装或片上系统(SOC)中。如果需要，多个无线电部件52的部件可以共享单个基板、集成电路、芯片、封装件或SOC。

可以使用任何期望的天线结构来形成天线54。例如，天线54可包括具有由环形天线结构、贴片天线结构、倒F型天线结构、缝隙天线结构、平面倒F型天线结构、螺旋天线结构、单极子天线、偶极子天线、这些设计的混合等形成的谐振元件的天线。如果需要，一个或多个天线54可包括由外壳42的导电部分(例如，围绕UE设备10上的显示器的外围延伸的外围导电外壳结构)形成的天线谐振元件。可以调整滤波器电路、切换电路、阻抗匹配电路和/或其他天线调谐部件以随时间推移调整天线54的频率响应和无线性能。如果需要，多个天线54可以被实现为相控阵列天线(例如，其中每个天线形成相控阵列天线(有时也称为相控天线阵列)的辐射器或天线元件)。在这些情况下，相控阵天线可以在信号波束内传送射频信号。相控阵天线中的每个辐射器的相位和/或幅度可以被调整，使得每个辐射器的射频信号相长和相消地干涉以沿特定的指向方向(例如，峰值信号增益的方向)引导或定向信号波束。可以随时间推移调整或引导信号波束。

无线电部件52中的收发器电路可以使用一个或多个天线54来传送射频信号(例如，天线54可以传送用于收发器电路的射频信号)。如本文所用，术语“传送射频信号”意指射频信号的发射和/或接收(例如，用于执行与外部无线通信装备的单向和/或双向无线通信)。天线54可通过将射频信号辐射到自由空间中(或通过居间设备结构诸如介电覆盖层辐射到自由空间)来传输射频信号。除此之外或另选地，天线54可以(例如，通过居间设备结构诸如介电覆盖层)从自由空间接收射频信号。天线54对射频信号的发射和接收各自涉及由天线的操作频带内的射频信号对天线中的天线谐振元件上的天线当前的激励或谐振。

每个无线电部件52可通过一个或多个射频传输线耦接到一个或多个天线54。射频传输线可包括同轴电缆、微带传输线、带状线传输线、边缘耦接的微带传输线、边缘耦接的带状线传输线、由这些类型的传输线的组合所形成的传输线等。如果需要，可以将射频传输线集成到刚性和/或柔性印刷电路板中。如果需要，可以在无线电部件52之间共享射频线中的一个或多个射频线。射频前端(RFFE)模块可插置在射频传输线中的一个或多个射频传输线上。射频前端模块可包括与无线电部件52分开的基板、集成电路、芯片或封装，并且可包括滤波器电路、切换电路、放大器电路、阻抗匹配电路、射频耦合器电路和/或用于对通过射频传输线传送的射频信号进行操作的任何其他期望的射频电路。

无线电部件52可以使用天线54在射频上的不同频带(在本文中有时被称为通信频带或简称为“频带”)内传输和/或接收射频信号。由无线电部件52处理的频带可包括卫星通信频带(例如，C频带、S频带、L频带、X频带、W频带、V频带、K频带、K_a频带、K_u频带等)；无线局域网(WLAN)频带(例如，(IEEE 802.11)或其他WLAN通信频带)诸如2.4GHz WLAN频带(例如，2400MHz至2480MHz)、5GHz WLAN频带(例如，5180MHz至5825MHz)、6E频带(例如，5925MHz至7125MHz)和/或其他频带(例如，1875MHz至5160MHz)；无线个人区域网(WPAN)频带诸如2.4GHz频带或其他WPAN通信频带、蜂窝电话频带(例如，约600MHz至约5GHz的频带、3G频带、4G LTE频带、低于10GHz的5G新空口频率范围1(FR1)频带、介于20GHz和60GHz之间的5G新空口频率范围2(FR2)频带、6G频带等)、介于10GHz和300GHz之间的其他厘米或毫米波频带；近场通信(NFC)频带(例如，13.56MHz)；卫星导航频带(例如，1565MHz至1610MHz的GPS频带、全球卫星导航系统(GLONASS)频带、北斗卫星导航系统(BDS)频带等)；在IEEE 802.15.4协议和/或其他超宽带通信协议下工作的超宽带(UWB)频带；在3GPP无线通信标准族下的通信频带；在IEEE 802.XX标准族下的通信频带；以及/或者任何其他期望的感兴趣的频带。

虽然为了清楚起见，在图2的示例中将控制电路44与无线电部件52分开示出，但无线电部件52可包括形成处理电路48的一部分的处理电路和/或形成控制电路44的存储电路46的一部分的存储电路(例如，可以在无线电部件52上实现控制电路44的部分)。例如，控制电路44可包括基带电路或形成无线电部件52的一部分的其他控制部件。基带电路可例如访问控制电路44(例如，存储电路46)上的通信协议栈以：在PHY层、MAC层、RLC层、PDCP层、SDAP层和/或PDU层处执行用户平面功能；以及/或者在PHY层、MAC层、RLC层、PDCP层、RRC层和/或非接入层处执行控制平面功能。

UE设备10可包括输入-输出设备50。输入-输出设备50可用于允许将数据供应给UE设备10并且允许将数据从UE设备10提供给外部设备。输入-输出设备50可以包括用户界面设备、数据端口设备和其他输入-输出部件。例如，输入-输出设备50可包括触摸传感器、显示器(例如，触敏显示器和/或力敏显示器)、发光部件诸如没有触摸传感器能力的显示器、按钮(机械、电容、光学等)、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、相机、按钮、扬声器、状态指示器、音频插孔和其他音频端口部件、数字数据端口设备、运动传感器(加速度计、陀螺仪和/或检测运动的罗盘)、电容传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器(例如，耦接到显示器以检测施加到显示器的压力的力传感器)、温度传感器等。在一些配置中，键盘、耳机、显示器、指向设备诸如触控板、鼠标和操纵杆以及其他输入-输出设备可使用有线或无线连接耦接到设备10(例如，输入-输出设备50中的一些可为经由有线或无线链路耦接到设备10的主处理单元或其他部分的外围设备)。UE设备10可以由终端用户拥有和/或操作。

图3是通信系统38中的示例性卫星12的图。如图3所示，卫星12可包括卫星支持部件56。支持部件56可包括电池、太阳能电池板、传感器(例如，加速度计、陀螺仪、温度传感器、光传感器等)、引导系统、推进系统和/或与在地球上方的轨道中的支持卫星12相关联的任何期望的部件。

卫星12可包括控制电路58。控制电路58可用于控制卫星12的操作。控制电路58可包括处理电路诸如图2的处理电路48，并且可包括存储电路诸如图2的存储电路46。控制电路58还可以控制支持部件56以调整卫星12在空间中的轨迹或位置。

卫星12可包括天线62和一个或多个无线电部件60。无线电部件60可以使用天线62来传输DL信号26和DL信号30，并且接收图1的UL信号24和UL信号28(例如，在一个或多个卫星通信频带中)。无线电部件60可包括收发器、调制解调器、集成电路芯片、专用集成电路、滤波器、开关、上变频器电路、下变频器电路、模数转换器电路、数模转换器电路、放大器电路(例如，多端口放大器)、波束控制电路等。

天线62可包括任何期望的天线结构(例如，贴片天线结构、偶极子天线结构、单极子天线结构、波导天线结构、八木天线结构、倒F型天线结构、背腔式天线结构、这些结构的组合等)。在一个合适的布置中，天线62可包括一个或多个相控阵天线。每个相控阵天线可包括波束形成电路，该波束形成电路具有耦接到相控阵天线中的每个天线元件的相位和幅度控制器。相位和幅度控制器可以向在对应的天线元件上传送的射频信号提供期望的相位和幅度。每个天线元件的相位和幅度可以被调整，使得由天线元件中的每一个天线元件传送的射频信号相长和相消地干涉，以沿期望的指向方向(例如，朝向地球的角方向，在该角方向射频信号波束呈现峰值增益)产生射频信号波束(例如，点波束)。射频透镜还可以用于帮助沿期望的指向方向引导射频信号波束。每个射频信号波束还呈现对应的波束宽度。这允许每个射频信号波束覆盖地球上的对应区域(例如，地球上与射频信号波束重叠的区域，使得射频信号波束呈现大于该区域/小区内的最小阈值的功率)。如果需要，卫星12可以在多个同时活动的信号波束上传送射频信号。如果需要，卫星12可以将其波束形成操作中的一些或全部卸载到网关14。信号波束在本文中有时可简称为波束。

如果需要，无线电部件60和天线62可以支持使用多重极化的通信。例如，无线电部件60和天线62可以传输和接收具有第一极化(例如，左旋圆极化(LHCP))的射频信号，并且可以传输和接收具有第二极化(例如，右旋圆极化(RHCP))的射频信号。天线62能够以不同的波束指向角产生一组不同的信号波束(例如，其中每个波束与地球上的相应的小区重叠)。该组信号波束可包括传送LHCP信号的信号波束的第一子集(例如，LHCP信号波束)和传送RHCP信号的信号波束的第二子集(例如，RHCP信号波束)。LHCP和RHCP信号波束可以例如使用卫星12上的相应的多端口功率放大器(MPA)来产生。这仅仅是例示性的，并且一般来讲，卫星12可以产生具有任何期望极化的任何期望数量的信号波束。

图4是示出给定卫星12可如何在不同波束上传送射频信号的俯视图(例如，地球表面的鸟瞰视图)。如图4所示，卫星12可在一组波束66(例如，可由卫星12上的天线62形成的一组波束)内传送射频信号。该组可包括任何期望数量的波束66(例如，两个波束、2个至16个波束、十几个波束、数十个波束、数百个波束、数千个波束等)。每个波束66可被定向在不同的相应波束指向方向上。因此，每个波束66可与地球上的不同相应区域(本文中有时被称为点波束、波束覆盖区或覆盖区)重叠。波束66在地球上的覆盖区在图4中示出。与给定波束66的覆盖区重叠的UE设备10有时可被称为在该波束66中、在该波束内或该波束的UE设备。所有波束66可共同覆盖地球上的覆盖区域或区域64。

更远离瞄准线(例如，区域64的中心)定位的波束66可具有更细长或变形的形状，并且因此与更靠近瞄准线定位的波束66相比可覆盖地球上的更多区域。为了使跨区域64的每个波束66具有一致的功率密度，卫星12可在处于较高仰角的波束66(例如，更远离瞄准线的波束)中以比在处于较低仰角的波束66中的传输功率水平更高的传输功率水平来传输射频信号。卫星12可在给定时间在一个或多个波束66内传输和/或接收射频信号。因为卫星12上的功率量是有限的，所以当较少波束66同时活动时，卫星12可形成比当较多波束66并发地活动时具有更多每波束功率的波束66。一般来讲，卫星12可使用空间复用、时间复用和频率复用的任何期望组合来服务不同的波束覆盖区。卫星12可例如执行时分双工波束跳跃操作以在任何给定时间选择性地激活不同波束66，直到区域64中的每个波束66已在给定周期内被激活至少一次为止。该波束跳跃操作可根据规定哪些波束在不同时间活动(例如，每个波束的激活的次序和持续时间(停留时间))的波束跳跃调度来执行。通过在不同时间选择性地激活每个波束，整个区域64可由卫星12以足够高的每波束功率覆盖。

卫星12随时间相对于地球移动。因此，不同卫星12将具有在不同时间与UE设备10重叠的波束66。图5是示出不同卫星12可如何具有在不同时间与UE设备10重叠的波束66的图。如图5所示，UE设备10可位于地球70上。在第一时间，UE设备10可位于第一卫星12-1的波束66-1内。当卫星12-1随时间相对于UE设备10的位置(例如，以速度V)移动时，如果需要，卫星12-1可执行卫星12-1的不同波束之间的切换操作以确保UE设备10保持能够经由卫星12-1通信。然而，最终卫星12-1将没有与UE设备10重叠的波束，并且不同卫星可用于在UE设备10与一个或多个网关之间传送无线数据。

一般来讲，在第一时间，可存在具有不与地球70上的UE设备10重叠的波束66-2的第二卫星12-2。第二卫星12-2也可相对于UE设备10以速度V移动。然而，在第二时间，卫星12-2可能已经移动到使得UE设备10与波束66-2重叠。然后波束66-2和卫星12-2可用于在UE设备10与一个或多个网关之间传送无线数据。改变由UE设备10用于与一个或多个网关通信的活动波束(本文中有时被称为服务波束)可涉及称为切换的过程。

切换可在单个卫星12的波束之间和/或在不同卫星12上的波束之间执行。具有服务波束的卫星在本文中有时可被称为服务卫星。可执行切换操作以改变服务波束，并且如果需要，改变服务卫星以确保当卫星随时间移动时UE设备10能够继续与一个或多个网关通信。由于卫星12相对于地球表面的运动、由于UE设备10相对于地球表面的运动(例如，当UE设备10在运动中时)和/或由于地球围绕其轴线的旋转，UE设备10可随时间进入或离开不同的信号波束。

每个卫星12相对于UE设备10的位置可由相对于UE设备10的地平线68的仰角θ表征。位于小于阈值仰角θTH的仰角θ处的卫星12在本文中有时可被称为不可见卫星(例如，对UE设备10不可见的卫星)。不可见卫星不向UE设备10提供无线服务，或者向UE设备10提供不足的无线性能。这是因为不可见卫星具有到UE设备10的过度路径长度，使得在UE设备与不可见卫星之间传送的UL和DL信号经受过度衰减(例如，当信号穿过地球大气时)。另外，地球表面上的障碍物诸如山脉、丘陵、悬崖或其他景观特征和/或高建筑物、墙壁、家具或其他障碍物更可能阻挡在UE设备与不可见卫星之间传送的UL和DL信号。在图5的示例中，卫星12-3位于小于阈值仰角θTH的仰角处。卫星12-3因此形成UE设备10的不可见卫星。

另一方面，位于大于阈值仰角θTH的仰角θ处的卫星12在本文中有时可被称为可见卫星(例如，对UE设备10可见的卫星)。这些卫星比不可见卫星更可能向UE设备10提供足够的无线能力(例如，由于可见卫星与UE设备10之间的较小路径长度、UE设备10与可见卫星之间的较少大气的存在、障碍物将阻挡可见卫星与UE设备10之间的视线(LOS)路径的低可能性等)。在图5的示例中，卫星12-1和12-2位于大于阈值仰角θTH的仰角θ处。卫星12-1和12-2因此形成UE设备10的可见卫星。阈值仰角θTH在本文中有时也可被称为卫星可见性阈值。阈值仰角θTH可以是例如15度、20度、10度、5度、30度、5度至30度、5度至20度、10度至20度、1度至10度、1度至20度或其他角度。处于最高仰角(例如，处于或最接近90度或瞄准线的仰角)处的可见卫星在本文中有时可被称为UE设备10的默认卫星。

为了开始和维持UE设备10与网关14之间的通信，UE设备10和网关两者都需要共同同意哪个卫星是UE设备10的服务卫星。这是因为UE设备10和网关两者都需要以说明UE设备10与服务卫星之间以及服务卫星与一个或多个网关之间的特定射频传播条件的方式基于卫星星座32中的哪个卫星12是服务卫星来调整UE设备和网关的发射器和/或接收器。作为两个示例，射频传播条件可包括路径长度和多普勒漂移。

随着卫星移动通过空间，不同卫星12将在不同的时间点具有相对于UE设备10和相对于网关的不同路径长度。例如，当向服务卫星传输信号时，UE设备和网关需要使用定时延迟来传输信号，这些定时延迟考虑了所传输的信号在特定时间到达服务卫星的预期位置所花费的时间量(例如，定时延迟可被选择为使得所传输的信号在调度或预期时隙内到达服务卫星)。如果UE设备和网关没有就哪个卫星是服务卫星达成一致，则所传输的信号可能不会以适当的定时延迟传输，从而导致所传输的信号与卫星不正确地同步，并且因此不被正确地接收。

同时，卫星12相对于UE设备和网关的速度可将多普勒漂移引入到所传输的信号，多普勒漂移使信号远离预期频率漂移。当传输信号时，UE设备和网关可对所传输的信号应用频率漂移以补偿多普勒漂移，从而确保在卫星处以调度的或预期的频率接收信号。如果UE设备和网关没有就哪个卫星是服务卫星达成一致，则所传输的信号可能不会以适当的频率漂移传输，从而导致所传输的信号以错误的频率到达卫星并且因此不被正确地接收。用于将信号传输到给定卫星的时间延迟和频率漂移在本文中有时可统称为该卫星的传播参数(例如，在给定UE设备与网关之间的地理间隔的情况下，UE设备与网关很可能对于同一卫星具有不同的传播参数)。

在一些具体实施中，UE设备和网关可通过经由卫星星座32传送附加控制信号来联合同意哪个卫星是或将是服务卫星。然而，卫星12和UE设备10的无线资源通常非常有限。为这种类型的信令分配附加资源会进一步加重已经受约束的通信系统的负担。同时，虽然网关可能具有关于UE设备10的地理位置的知识(例如，经由UE设备10传输到网关的信息和/或卫星星座32的哪个/哪些波束66正在与UE设备10重叠或先前已经与UE设备10重叠的知识)，但是网关通常不具有关于UE设备10处的射频信道条件的实时信息。例如，在UE设备10与一个或多个卫星之间可能存在障碍物或者影响UE设备10利用卫星星座32传送射频信号的其他因素。

一般来讲，UE设备10可通过主动地测量其自己的信道条件(例如，通过从接收自卫星星座32的DL信号收集无线性能度量数据)来知晓这些因素。另一方面，网关14不知道这些因素，除非且直到UE设备10(例如，经由卫星星座32)将向网关通知其信道条件的报告传输到网关14为止。然而，UE设备可能没有足够的资源来将物理层信道反馈信息发送到网关以用于就服务卫星达成一致。因此，可期望提供一种供UE设备10和网关14两者以最小化对系统的受约束资源的影响的方式经由同一服务卫星12传送无线数据的系统或方法。另外，UE设备10和网关14需要能够在这些约束下执行切换操作，使得UE设备和网关继续就服务卫星达成一致，从而在通信会话的整个持续时间期间维持UE设备与网关之间的连续且不中断的无线链路。

为了减轻这些问题，同时允许UE设备10和网关14在通信会话的整个持续时间期间维持不中断的链路，UE设备10和网关14可执行两种不同类型的切换操作：隐式切换操作以及在必要时的显式切换操作。图6是在使用UE设备10和一个或多个网关14执行隐式切换操作时所涉及的例示性操作的流程图。隐式切换操作可用于开始和/或继续UE设备10与一个或多个网关之间的无线通信，而无需UE设备10与网关之间的附加信令开销。

在操作72处，UE设备10可标识卫星星座32中的每个卫星12相对于UE设备的当前位置的当前仰角θ(或在给定未来时间的预期仰角θ)。UE设备10可基于存储在UE设备10处的卫星星座32的星历数据(例如，来自标识卫星轨道参数的TLE或其他信息)、UE设备10的当前位置或预期未来位置(例如，如由卫星导航接收器诸如GPS接收器和/或UE设备10上的一个或多个传感器诸如运动或位置传感器确定的)以及通用时间诸如GPS时间(例如，如从卫星导航接收器所接收的GPS信号标识的)来标识确定每个卫星12的仰角θ。

同时(例如，并发地)，一个或多个网关14可标识卫星星座32中的每个卫星12在UE设备10的位置处的当前仰角θ(或在给定未来时间的预期仰角θ)。网关14可基于存储在网关处的卫星星座32的星历数据、UE设备10的当前位置或预期未来位置、以及通用时间诸如GPS时间来标识每个卫星12的仰角θ。网关14可基于在通信会话开始时经由卫星星座32从UE设备10接收的注册分组而知晓UE设备10的位置。UE设备10可例如将标识其当前位置的信息包括在注册分组中并且可经由卫星星座32将注册分组传输到网关。

在操作74处，UE设备10可标识卫星星座32中的哪些卫星12对UE设备10可见(或预期在给定未来时间可见)。UE设备10可例如消除、移除或滤除对于UE设备10的当前位置处于小于阈值仰角θTH的仰角θ处的(不可见)卫星12。同时，网关14可标识卫星星座32中的哪些卫星12对UE设备10可见(或者预期在给定未来时间可见)。网关14可例如消除、移除或滤除对于UE设备10的当前位置处于小于阈值仰角θTH的仰角θ处的(不可见)卫星12。

在操作76处，UE设备10可选择默认卫星12(例如，具有最高仰角的可见卫星12)作为用于与网关14通信的服务卫星。例如，UE设备10可按仰角对可见卫星12进行分类，并且可选择具有最高仰角的可见卫星12作为服务卫星。同时，网关14可选择默认卫星12(例如，具有最高仰角的可见卫星12)作为用于与UE设备10通信的服务卫星。例如，UE设备10可按仰角来对UE设备10的可见卫星进行分类，并且可选择具有最高仰角的可见卫星作为服务卫星。以此方式，UE设备10和网关14两者均已就UE设备10的服务卫星达成一致，而无需在网关与UE设备之间交换任何附加控制信号。

在操作78处，UE设备10和网关14可经由服务卫星(例如，默认卫星)传送无线数据(例如，一个或多个数据分组)。UE设备10和网关14可使用它们针对服务卫星(例如，默认卫星)的传播参数来传输无线数据。由于UE设备10和网关14已经就相同的服务卫星(例如，默认卫星)达成一致，所以传播参数将在UE设备与网关之间正确地同步，从而确保无线数据在服务卫星、UE设备和网关处的正确接收。

图6的操作72至76可在每个通信周期期间执行，以标识用于下一个通信周期的服务卫星。操作78可在下一个通信周期期间执行，同时针对后续通信周期并发地执行操作72到76。通信周期可以是例如2.56秒或其他值。当默认卫星以及因此服务卫星对于UE设备10改变时，UE设备和网关两者将隐式地就新服务卫星达成一致，并且将因此在下一个周期期间使用新服务卫星的正确传播参数向新服务卫星传输信号(例如，操作78的下一次迭代)。该过程可形成UE设备10从第一服务卫星到第二服务卫星的隐式切换操作(例如，当默认卫星在UE设备10的可见卫星中不再具有最高仰角且因此不再是UE设备10的默认卫星时)。

隐式切换操作在无需UE设备10与网关14之间的任何附加信令的情况下发生(例如，无需经由卫星星座从网关14向UE设备10传输控制消息以指示UE设备10何时切换到经由不同卫星进行通信或指示UE设备切换到哪个卫星，无需经由卫星星座从UE设备10向网关14传输控制消息以指示网关何时切换到经由不同卫星进行通信或指示网关切换到哪个卫星等)。以此方式，可最小化UE设备10维持其与网关14的通信链路所需的资源开销。本文所述的切换过程可附加地或另选地用于使UE设备10在相同卫星的信号波束66之间隐式地或显式地切换(例如，当UE设备在服务卫星的波束之间移动时隐式地更新服务卫星的服务波束，而无需附加信令开销)。

在实践中，可存在UE设备10将不能经由默认卫星与网关14通信(或其中默认卫星另外将为UE设备10提供不足的无线服务)的情形。在这些情况下，不同卫星12可为UE设备提供优良的无线能力。例如，如图7所示，UE设备10可位于障碍物诸如地球上的障碍物80处、邻近或附近。障碍物80可以是丘陵、山脉、建筑物、树、天气或可干扰UE设备10与空间之间的射频传播的任何其他物体或障碍物。

当在该位置时，卫星星座32中的卫星12-1具有仰角θ1，该仰角可以是UE设备10的所有可见卫星的最高仰角。因此，卫星12-1可被选为UE设备10的默认服务卫星(例如，在处理图6的操作时)。然而，卫星12-1的信号波束66-1可能由障碍物80阻挡。这可能干扰在UE设备10处从卫星12-1接收DL信号。UE设备10可从DL信号收集无线性能度量数据以表征其自己的当前信道条件。UE设备10可因此使用无线性能度量数据来检测出卫星12-1未向UE设备10提供最佳无线通信能力。

同时，卫星星座32可包括其他可见卫星，诸如卫星12-4。卫星12-4可具有与UE设备10重叠的信号波束66-4。卫星12-4处于仰角θ2，该仰角低于卫星12-1的仰角θ1。因此，在图6的操作期间，卫星12-4不被选为服务卫星。在诸如默认卫星由障碍物80阻挡的情况下，卫星12-4可能够向UE设备10提供比卫星12-1优越的无线通信服务。然而，只有UE设备10具有关于其信道条件的实时知识。网关通常不具有关于UE设备10处的信道条件的知识或者具有关于UE设备处的信道条件的过时知识。在这些情况下，UE设备10可发起从当前服务卫星(例如，默认卫星诸如卫星12-1)到不同卫星(例如，卫星12-4)的显式切换操作。

图8是使用UE设备10来执行显式切换操作时所涉及的操作的流程图。例如，一旦UE设备10已开始经由其当前默认卫星与一个或多个网关14通信(例如，对于给定周期在图6的操作72至76之后)，就可执行图8的操作。

在操作90处，UE设备10可经由其当前默认卫星与网关14传送无线数据。UE设备10可例如使用其与当前默认卫星相关联的传播参数经由当前默认卫星将数据分组传输到网关14，和/或网关14可使用其与当前默认卫星相关联的传播参数经由当前默认卫星将数据分组传输到UE设备10。当卫星星座32中的卫星随时间移动时，UE设备10和网关14可针对每个即将到来的周期执行隐式切换(例如，图6的操作的迭代)以将服务卫星更新为任何新默认卫星。

在操作92处，UE设备10可从接收自其服务卫星的DL信号收集无线性能度量数据。操作92可例如与操作90并发地执行。无线性能度量数据可表征UE设备10处的射频信道条件(例如，UE设备10与其服务卫星之间的射频传播条件)。无线性能度量数据可包括任何期望的无线性能度量信息，诸如接收信号功率水平、信噪比(SNR)值、错误率值、本底噪声值等。由于网关14远离UE设备10定位，所以网关可能不能够准确地估计UE设备10的当前信道条件。

UE设备10(例如，UE设备10上的一个或多个处理器)可将无线性能度量数据与预先确定的值范围(例如，由阈值上限和/或阈值下限限定的可接受值的范围)进行比较。当无线性能度量数据落在可接受值的范围内(例如，低于阈值上限和/或高于阈值下限)时，这可指示UE设备10与默认卫星之间的最优或无阻挡LOS路径。然后，处理可经由路径94循环回到操作90，并且UE设备10可继续使用默认卫星来与网关14通信。当无线性能度量数据落在可接受值的范围之外(例如，高于阈值上限或低于阈值下限)时，处理可经由路径96从操作92进行到操作98。图8的示例仅为例示性的，并且如果需要，每当UE设备10处的用于与其默认卫星通信的射频信道条件不充分时，处理可从操作90跳到操作98。

在操作98处，UE设备10可通过从(例如，如针对每个周期在图6的操作74处所标识的)该组可见卫星标识新服务卫星来主动发起显式切换操作。新服务卫星可以是对UE设备10可见的(或者将在下一个周期期间可见的)任何期望的卫星。作为一个示例，新服务卫星可以是具有第二高仰角的可见卫星。作为另一个示例，新服务卫星可以是具有与当前服务卫星的仰角相隔至少预先确定的余量的仰角的可见卫星，或者是具有与当前服务卫星的仰角最远的仰角的可见卫星(例如，最小化新服务卫星将由与阻挡当前服务卫星的相同障碍物阻挡的可能性)。在图7的示例中，UE设备10可例如选择卫星12-4来充当新服务卫星。

在操作100处，UE设备10可生成显式切换消息。当UE设备10处于向网络注册的状态时，显式切换消息可以是例如控制消息(例如，反向链路控制消息)，并且当UE设备10处于未向网络注册的状态时(例如，当UE设备10与网络之间的通信链路已被丢弃或丢失时)，显式切换消息可以是签署消息。

显式切换消息可包括卫星标识符。卫星标识符可标识UE设备10已选择卫星星座32中的哪个卫星12作为新服务卫星(例如，星座32中的每个卫星可具有唯一标识符)。显式切换消息还可包括卫星锁定指示符。如果需要，卫星锁定指示符可附加到卫星标识符。卫星锁定指示符可包括一个或多个位。在本文作为示例描述的一个具体实施中，卫星锁定指示符包括单个位，该单个位在本文中有时被称为锁定位LB。UE设备10可使用锁定位来控制网关14在稍后处理中如何执行离开新服务卫星的后续切换。由于锁定位是单个位，因此传输锁定位可消耗尽可能少的传输资源。

在操作102处，UE设备10可经由新服务卫星将显式切换消息传输到网关14。UE设备10可例如在反向链路UL信号中传输(例如，呈控制消息或签署消息形式的)显式切换消息，这些反向链路UL信号是使用相对于UE设备10的新服务卫星的传播参数来传输的。

在操作104处(例如，在后续周期中)，UE设备10可开始通过新服务卫星与网关14(例如，服务先前服务卫星的相同网关或与服务先前服务卫星的网关不同的网关)传送无线数据。UE设备10可例如使用其传播参数经由新服务卫星将数据分组传输到网关14和/或可经由新服务卫星从网关14接收数据分组。UE设备10可继续通过新服务卫星与网关14传送无线数据，直到执行离开新服务卫星的切换操作(例如，由显式切换消息中的锁定位控制的切换操作)为止。这种离开新服务卫星的切换操作可以是在没有附加控制信令开销的情况下执行的隐式切换操作。

图9是使用网关14来执行由UE设备10引导的显式切换操作时所涉及的操作的流程图。例如，一旦UE设备10已开始经由其当前默认卫星与网关14通信(例如，对于给定周期在图6的操作72至76之后)，就可执行图8的操作。

在操作110处，网关14可经由其当前默认卫星与UE设备10传送无线数据。例如，网关14可使用其与当前默认卫星相关联的传播参数经由当前默认卫星将数据分组传输到UE设备10，和/或网关14可经由当前默认卫星从UE设备10接收数据分组。操作110可例如与图8的操作90并发地执行。当卫星星座32中的卫星随时间移动时，UE设备10和网关14可针对每个即将到来的周期执行隐式切换(例如，图6的操作的迭代)以将服务卫星更新为任何新默认卫星，而无需附加控制信令开销。

在操作112处，网关14可经由新服务卫星从UE设备10接收显式切换消息(例如，在由新服务卫星中继的反向链路DL信号中)。网关14可对来自显式切换消息的卫星标识符和锁定位进行解码。接收显式切换消息的网关可以是与在操作110期间通信的网关相同的网关，或者可以是不同的网关。

在操作114处，网关14(例如，在操作110期间通信的相同网关或不同网关)可开始通过新服务卫星与UE设备10传送无线数据。例如，网关14可使用其传播参数经由新服务卫星将数据分组传输到UE设备10和/或可经由新服务卫星从UE设备10接收数据分组。网关14可继续通过新服务卫星与UE设备10传送无线数据，直到执行离开新服务卫星的切换操作(例如，如由显式切换消息中的锁定位控制/信令通知的切换操作)为止。

图10是可由UE设备10传输的例示性显式切换消息的图。如图10所示，显式切换消息116可包括与新服务卫星相关联的卫星标识符SATID和附加到该卫星标识符的锁定位LB。显式切换消息116可以是控制消息或签署消息。卫星标识符SATID和/或锁定位LB可位于显式切换消息116的有效载荷字段或标头字段中。显式切换消息116可包括任何其他期望的信息或数据。

图11包括表118，该表示出了在显式切换操作结束时(例如，当UE设备10处理图8的操作104时，以及当网关14处理图9的操作114时)，UE设备10和网关14可如何执行离开新服务卫星并且到后续服务卫星的切换操作。该切换操作可以是由UE设备10经由对显式切换消息116中的锁定位LB的适当选择来触发和控制的隐式切换操作(例如，在UE设备10与网关之间没有任何进一步的控制信令开销)。

一般来讲，切换操作取决于锁定位LB的状态以及新服务卫星是UE设备10的默认卫星(例如，最高仰角可见卫星)还是非默认卫星(例如，对于即将到来的周期)。UE设备10和网关14都将知道新服务卫星(例如，如由显式切换消息所标识的)是或将是默认卫星还是非默认卫星(例如，根据如在图6的操作72至76期间所处理的星历数据、UE设备10的当前位置以及GPS时间)。UE设备10可将锁定位LB的状态配置为具有第一值(例如，设置值)或第二值(例如，未设置值)以控制/触发如何执行切换操作。锁定位LB的第一值可以是“1”或“0”，而第二值可以是不是第一值的任何值。

如表118的第一行和第一列所示，当新服务卫星是默认卫星并且锁定位具有第一值(例如，被设置)时，UE设备10和网关14可继续经由新服务卫星传送无线数据，直到新服务卫星设置为止。当可见卫星移动到相对于UE设备10的小于阈值仰角θTH的仰角时(例如，当可见卫星变成不可见卫星时)，可见卫星可被称为“设置”。一旦新服务卫星设置，UE设备10和网关14就可回到图6的隐式切换方案以针对即将到来的周期选择后续服务卫星(例如，当前默认卫星可被选择为后续服务卫星)。即使当新服务卫星不再是UE设备10的默认卫星时(例如，因为不同的可见卫星已移动到该可见卫星具有对于UE设备10的最高仰角的位置)，UE设备10也可继续经由新服务卫星通信，直到新服务卫星不再可见为止。

换句话讲，网关14将基于设置的锁定位假设UE设备10想要保持锁定到新服务卫星，只要新服务卫星保持可见。由于UE设备设置锁定位，因此UE设备也知道只要新服务卫星保持可见就保持锁定到新服务卫星。例如，这可通过在没有在新默认卫星被障碍物诸如图7的障碍物80阻挡时丢失通信的风险的情况下允许UE设备经由新服务卫星继续通信来帮助保持UE设备10与网关14之间的通信的连续性。

如表118的第一行和第二列所示，当新服务卫星是默认卫星并且锁定位具有第二值(例如，未被设置)时，UE设备10和网关14可立即回到图6的隐式切换方案以针对即将到来的周期选择后续服务卫星。因此，只要存在UE设备10的新默认卫星(例如，只要存在不同于新服务卫星的处于UE设备10的所有可见卫星的最高仰角的可见卫星)，UE设备10和网关14就可独立地且隐式地切换到经由新默认卫星进行通信(例如，在下一个周期中)，而无需首先等待新服务卫星设置。

如表118的第二行和第一列所示，当新服务卫星不是默认卫星并且锁定位具有第一值(例如，被设置)时，UE设备10和网关14可继续经由新服务卫星传送无线数据，直到新服务卫星设置为止。一旦新服务卫星设置，UE设备10和网关14就可回到图6的隐式切换方案以针对即将到来的周期选择后续服务卫星。即使当新服务卫星不再是UE设备10的默认卫星时(例如，因为不同的可见卫星已移动到该可见卫星具有对于UE设备10的最高仰角的位置)，UE设备10也可继续经由新服务卫星通信，直到新服务卫星不再可见为止。换句话讲，网关14将基于设置的锁定位假设UE设备10想要保持锁定到新服务卫星，只要新服务卫星保持可见。由于UE设备设置锁定位，因此UE设备也知道只要新服务卫星保持可见就保持锁定到新服务卫星。通过设置锁定位，UE设备10可强制网关14锁定到新服务卫星并且继续经由新服务卫星与UE设备10通信直到新服务卫星设置为止，而不管服务卫星是否是或曾经是UE设备10的默认卫星。

如表118的第二行和第二列所示，当新服务卫星不是默认卫星并且锁定位具有第二值(例如，未被设置)时，UE设备10和网关14可继续经由新服务卫星传送无线数据，直到存在UE设备10的新默认卫星为止。一旦存在新默认卫星(例如，除导致UE设备10发出显式切换消息的先前默认卫星之外的、具有比UE设备10的所有其他可见卫星高的仰角的新可见卫星)，UE设备10和网关14就可随后独立地且隐式地开始经由新默认卫星传送无线数据(例如，在下一个周期期间)。即使新服务卫星尚未设置，UE设备10和网关14也可在新默认卫星成为具有对于UE设备10的最高仰角的可见卫星时切换到该新默认卫星。然后，UE设备10和网关14可回到图6的隐式切换操作，以随时间继续更新服务卫星。

换句话讲，网关14将基于未设置的锁定位假设UE设备10不想保持锁定到新服务卫星直到新服务卫星设置为止。由于UE设备传输了未设置的锁定位，因此UE设备也知道切换到新默认卫星而不管新服务卫星是否保持可见。总之，UE设备10和网关14可在没有附加控制信令开销的情况下执行隐式切换。当需要给定UE设备的当前信道条件(网关通常未知UE设备的当前信道条件)时，UE设备10可使用显式切换消息来控制、指导或协调显式切换。在通过新服务卫星传送无线数据之后，锁定位可允许网关和UE设备10切换离开新服务卫星并隐式地且独立地切换到相同的后续服务卫星，而无需进一步的控制信令开销。这可允许即使当UE设备10处的信道条件改变时以及当星座32中的卫星12随时间移动时，UE设备10和网络的其余部分也随时间建立和维持连续的无线链路。

本文所述的一个或多个元件(例如，UE设备10、卫星12、网关14、CN 20等)可收集和/或使用个人可标识信息。众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。

对于一个或多个方面，在前述附图中的一个或多个附图中示出的部件中的至少一个部件可被配置为执行如本文所述的一个或多个操作、技术、过程或方法。例如，如上文结合前述附图中的一个或多个附图所描述的控制电路可被配置为根据本文阐述的示例中的一个或多个示例进行操作。又如，与上文结合前述附图中的一个或多个附图所述的UE、卫星、网关、核心网络、基站、网络元件等相关联的电路可被配置为根据本文示出的示例中的一个或多个示例进行操作。

可提供一种装置(例如，电子用户装备设备、无线基站等)，该装置包括用于执行在本文所述的方法或过程中的任一者所述的或与之相关的一个或多个方法元素的构件。

一个或多个非暂态计算机可读介质，该一个或多个非暂态计算机可读介质包括指令，这些指令在由电子设备的一个或多个处理器执行时，使得电子设备执行本文所述的任何方法或过程的一个或多个元素。

一种装置，该装置包括用于执行在本文所述的任何方法或过程中所述的或与之相关的一个或多个方法元素的逻辑部件、模块或电路。

一种装置，该装置包括：一个或多个处理器和一个或多个非暂态计算机可读存储介质，该一个或多个非暂态计算机可读存储介质包括指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时，使得该一个或多个处理器执行本文所述的方法、技术或过程。

信号、数据报、信息元素、分组、帧、段、PDU、或消息或数据报可根据本文所述的任何示例中所述的方式或与之相关的方式提供。

用数据、数据报、IE、分组、帧、段、PDU或消息编码的信号可根据本文所述的任何示例中所述的方式或与之相关的方式提供。

可提供承载计算机可读指令的电磁信号，其中由一个或多个处理器执行该计算机可读指令将使得该一个或多个处理器执行在本文所述任何示例中所述的或与之相关的方法、技术或过程。

一种计算机程序，该计算机程序包括指令，其中由处理元件执行该程序将使得该处理元件执行在本文所述的任何示例中所述的或与之相关的方法、技术或过程。

可提供根据本文所示和所述的无线网络中的信号。

可提供根据本文所示和所述的在无线网络中通信的方法。

可提供根据本文所示和所述的用于提供无线通信的系统。

可提供根据本文所示和所述的用于提供无线通信的设备。

除非另有明确说明，否则上述示例中的任一者可与任何其他示例(或示例的组合)组合。一个或多个具体实施的前述描述提供了说明和描述，但是并不旨在穷举或将各个方面的范围限制为所公开的精确形式。

根据一个实施方案，提供了一种操作电子设备以经由通信卫星的星座与一个或多个网关通信的方法，该方法包括：在第一周期期间，接收由星座中的第一通信卫星中继的第一无线数据；经由星座中的第二通信卫星向一个或多个网关传输具有与第二通信卫星相关联的标识符的消息，第二通信卫星与第一通信卫星相比处于更低仰角；以及在第一周期之后的第二周期期间，经由第二通信卫星向一个或多个网关传输第二无线数据。

根据另一个实施方案，消息包括锁定标识符。

根据另一个实施方案，锁定标识符包括锁定位。

根据另一个实施方案，锁定位被附加到与第二通信卫星相关联的标识符。

根据另一个实施方案，该方法包括：当锁定标识符具有第一值时，经由第二通信卫星传输第三无线数据，直到第二通信卫星相对于电子设备设置为止，并且一旦第二通信卫星已相对于电子设备设置，就在第三周期期间经由星座中的第三通信卫星传输第四无线数据。

根据另一个实施方案，第三通信卫星在第三周期期间相对于电子设备具有星座中的非对地静止通信卫星的最高仰角。

根据另一个实施方案，该方法包括：当锁定标识符具有不同于第一值的第二值时，在第二通信卫星相对于电子设备设置之前，向第三通信卫星传输第三无线数据，第三通信卫星相对于电子设备具有星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

根据另一个实施方案，锁定标识符被配置为向一个或多个网关信令通知电子设备将继续经由第二通信卫星与一个或多个网关通信，直到第二通信卫星相对于电子设备具有小于阈值仰角的仰角为止。

根据另一个实施方案，消息包括签署消息。

根据另一个实施方案，消息包括控制消息。

根据另一个实施方案，该方法包括：基于第一无线数据生成无线性能度量数据，以及当无线性能度量数据在预先确定的值范围之外时传输消息。

根据一个实施方案，提供了一种操作一个或多个网关以经由通信卫星的星座与电子设备通信的方法，该方法包括：在第一周期期间，经由星座中的第一通信卫星向电子设备传输第一无线数据；从电子设备接收由电子设备传输并由星座中继的消息；以及在第一周期之后的第二周期期间，经由消息所标识的第二通信卫星向电子设备传输第二无线数据。

根据另一个实施方案，该方法包括：当消息中的位具有第一值时，等待直到第二通信卫星已相对于电子设备设置为止，并且然后经由星座中的第三通信卫星向电子设备传输第三无线数据；以及当消息中的位具有第二值时，经由第三通信卫星向电子设备传输第三无线数据，而无需等待直到第二通信卫星已相对于电子设备设置为止。

根据另一个实施方案，第三通信卫星相对于电子设备具有星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

根据另一个实施方案，第一通信卫星在第一周期期间相对于电子设备具有星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

根据另一个实施方案，该方法包括：在第一周期之前的第三周期期间，经由星座中的第三通信卫星向电子设备传输第三无线数据，第三通信卫星在第三周期期间相对于电子设备具有星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

根据一个实施方案，提供了一种操作电子设备以经由一组通信卫星与一个或多个网关通信的方法，该方法包括：在第一周期期间，向星座中的第一通信卫星并且使用与第一通信卫星相关联的第一传播参数传输第一无线数据，第一通信卫星在第一周期期间相对于电子设备具有该组中的通信卫星的最高仰角；以及在第一周期之后的第二周期期间，向星座中的第二通信卫星并且使用与第二通信卫星相关联的第二传播参数传输第二无线数据，第二通信卫星在第二周期期间相对于电子设备具有该组中的通信卫星的最高仰角。

根据另一个实施方案，该方法包括：向一个或多个网关并且经由该组中的第三卫星传输显式切换消息，该显式切换消息指示一个或多个网关在第二周期之后的第三周期期间经由第三通信卫星与电子设备通信。

根据另一个实施方案，该组中的通信卫星是非对地静止卫星。

根据另一个实施方案，消息包括标识第三通信卫星的标识符，并且消息包括锁定位。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种操作电子设备以经由通信卫星的星座与一个或多个网关通信的方法，所述方法包括：

在第一周期期间，接收由所述星座中的第一通信卫星中继的第一无线数据；

经由所述星座中的第二通信卫星向所述一个或多个网关传输具有与所述第二通信卫星相关联的标识符的消息，所述第二通信卫星与所述第一通信卫星相比处于更低仰角；以及

在所述第一周期之后的第二周期期间，经由所述第二通信卫星向所述一个或多个网关传输第二无线数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述消息包括锁定标识符。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述锁定标识符包括锁定位。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述锁定位被附加到与所述第二通信卫星相关联的所述标识符。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括：

当所述锁定标识符具有第一值时，经由所述第二通信卫星传输第三无线数据，直到所述第二通信卫星相对于所述电子设备设置为止，并且一旦所述第二通信卫星已相对于所述电子设备设置，就在第三周期期间经由所述星座中的第三通信卫星传输第四无线数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第三通信卫星在所述第三周期期间相对于所述电子设备具有所述星座中的非对地静止通信卫星的最高仰角。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括：

当所述锁定标识符具有不同于所述第一值的第二值时，在所述第二通信卫星相对于所述电子设备设置之前，向所述第三通信卫星传输所述第三无线数据，其中所述第三通信卫星相对于所述电子设备具有所述星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述锁定标识符被配置为向所述一个或多个网关信令通知所述电子设备将继续经由所述第二通信卫星与所述一个或多个网关通信，直到所述第二通信卫星相对于所述电子设备具有小于阈值仰角的仰角为止。

9.根据权利要求2所述的方法，其中所述消息包括签署消息。

10.根据权利要求2所述的方法，其中所述消息包括控制消息。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述第一无线数据生成无线性能度量数据；以及

当所述无线性能度量数据在预先确定的值范围之外时传输所述消息。

12.一种操作一个或多个网关以经由通信卫星的星座与电子设备通信的方法，所述方法包括：

在第一周期期间，经由所述星座中的第一通信卫星向所述电子设备传输第一无线数据；

从所述电子设备接收由所述电子设备传输并由所述星座中继的消息；以及

在所述第一周期之后的第二周期期间，向所述电子设备并经由所述消息所标识的第二通信卫星传输第二无线数据。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

当所述消息中的位具有第一值时，等待直到所述第二通信卫星已相对于所述电子设备设置为止，并且然后经由所述星座中的第三通信卫星向所述电子设备传输第三无线数据；以及

当所述消息中的所述位具有第二值时，经由所述第三通信卫星向所述电子设备传输所述第三无线数据，而无需等待直到所述第二通信卫星已相对于所述电子设备设置为止。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第三通信卫星相对于所述电子设备具有所述星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一通信卫星在所述第一周期期间相对于所述电子设备具有所述星座中的非对地静止卫星的最高仰角。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

在所述第一周期之前的第三周期期间，经由所述星座中的第三通信卫星向所述电子设备传输第三无线数据，其中所述第三通信卫星在所述第三周期期间相对于所述电子设备具有所述星座中的所述非对地静止卫星的最高仰角。

17.一种操作电子设备以经由一组通信卫星与一个或多个网关通信的方法，所述方法包括：

在第一周期期间，向所述星座中的第一通信卫星并且使用与所述第一通信卫星相关联的第一传播参数传输第一无线数据，其中所述第一通信卫星在所述第一周期期间相对于所述电子设备具有所述组中的所述通信卫星的最高仰角；以及

在所述第一周期之后的第二周期期间，向所述星座中的第二通信卫星并且使用与所述第二通信卫星相关联的第二传播参数传输第二无线数据，其中所述第二通信卫星在所述第二周期期间相对于所述电子设备具有所述组中的所述通信卫星的最高仰角。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

向所述一个或多个网关并且经由所述组中的第三卫星传输显式切换消息，所述显式切换消息指示所述一个或多个网关在所述第二周期之后的第三周期期间经由所述第三通信卫星与所述电子设备通信。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述组中的所述通信卫星是非对地静止卫星。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述消息包括标识所述第三通信卫星的标识符，并且其中所述消息包括锁定位。