[發(fā)明專利]一種多波束低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)預(yù)切換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110058292.4
• 申請(qǐng)日: 2021-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN112821941B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐倫;李子煜;宋艾遙;孫移星;朱丹青;梁承超;陳前斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種多波束低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)預(yù)切換方法，屬于微信衛(wèi)星通信領(lǐng)域，包括步驟1，終端接入衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)后，登記上報(bào)位置信息；步驟2，衛(wèi)星判斷是否需要進(jìn)行星間波束切換，若需要?jiǎng)t轉(zhuǎn)發(fā)至地面控制中心，若不需要?jiǎng)t在衛(wèi)星側(cè)進(jìn)行星內(nèi)波束切換。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)依據(jù)星歷信息及終端位置信息預(yù)測(cè)切換時(shí)刻及向目標(biāo)波束預(yù)留資源時(shí)刻；步驟3，目標(biāo)波束預(yù)留信道資源后，通過(guò)源波束轉(zhuǎn)發(fā)至終端；步驟4，終端待預(yù)切換時(shí)刻達(dá)到后，直接接入目標(biāo)波束，完成切換。本發(fā)明通過(guò)衛(wèi)星軌跡的可預(yù)測(cè)性，能夠簡(jiǎn)化切換信令流程、提高切換成功率及用戶通信體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域，涉及一種多波束低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)預(yù)切換方法。

背景技術(shù)

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為地面通信系統(tǒng)的補(bǔ)充，具有更低的傳播時(shí)延和更高的吞吐量等不可替代的優(yōu)勢(shì)，被看作是5G通信的重要組成部分。不同于普通陸地通信網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)具有固定不變的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌湫亲\(yùn)行遵循軌道信息。衛(wèi)星運(yùn)行的周期性和可預(yù)測(cè)性通常被研究衛(wèi)星切換的學(xué)者們忽略。如何利用預(yù)測(cè)信息實(shí)現(xiàn)多波束的切換優(yōu)化，以降低呼叫中斷概率是值得研究的問(wèn)題。

現(xiàn)有的預(yù)測(cè)切換策略中，終端獨(dú)立于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他方式定期更新衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)，終端需要進(jìn)行大量的計(jì)算從而預(yù)測(cè)切換時(shí)刻，不僅未考慮到終端的能耗和工程實(shí)際情況，還忽略多波束覆蓋模型對(duì)預(yù)測(cè)切換時(shí)刻的影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于考慮斜投影下多波束對(duì)終端覆蓋模型并預(yù)測(cè)切換時(shí)刻，提供一種基于終端位置信息的多波束低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)預(yù)切換的方法，以簡(jiǎn)化切換信令流程，提高切換成功率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種多波束低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)預(yù)切換方法，包括以下步驟：

S1：終端接入并登記注冊(cè)；

S2：衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)預(yù)切換決策；

S3：切換準(zhǔn)備；

S4：切換執(zhí)行。

進(jìn)一步，步驟S1中所述終端接入并登記注冊(cè)具體包括以下步驟：

S11：終端接入衛(wèi)星后，利用GPS功能，將自身的位置信息添加至注冊(cè)信令中，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中登記注冊(cè)；

S12：終端向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)登記注冊(cè)時(shí)，在衛(wèi)星端根據(jù)終端接入的波束號(hào)判斷終端是否會(huì)發(fā)生星間切換，若即將發(fā)生星間切換，則交由地面控制中心進(jìn)行星間波束切換決策；反之，則由衛(wèi)星進(jìn)行星內(nèi)波束間切換決策。

進(jìn)一步，步驟S2中所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)預(yù)切換決策包括以下步驟：

S21：衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)星座系統(tǒng)的星下點(diǎn)軌跡方程及星歷信息，利用波束相對(duì)于衛(wèi)星星下點(diǎn)的方向固定且靜止的性質(zhì)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取每顆衛(wèi)星中每個(gè)波束的波束中心點(diǎn)；

S22：建立斜投影模式下單波束對(duì)終端的覆蓋時(shí)間模型；通過(guò)已知的信息，即終端坐標(biāo)、當(dāng)前波束中心點(diǎn)坐標(biāo)及切換時(shí)刻波束中心點(diǎn)坐標(biāo)，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中對(duì)切換時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算；

S23：考慮終端在波束內(nèi)均勻分布時(shí)的平均駐留時(shí)間，以平均駐留時(shí)間為基準(zhǔn)向目標(biāo)波束發(fā)送信道資源預(yù)留消息，減少預(yù)留信道的時(shí)間。

進(jìn)一步，步驟S21中所述波束中心點(diǎn)的獲取，包括以下步驟：

S211：已知衛(wèi)星經(jīng)緯度及衛(wèi)星中每個(gè)天線指向即半俯仰角；由衛(wèi)星與波束的空間幾何關(guān)系得到每層波束的地心角為每層波束的中心點(diǎn)與星下點(diǎn)的距離表示為其中，α_i為第i層波束的地心角，β_i為第i層波束的半俯仰角，R_e為地球半徑，h為衛(wèi)星軌道高度，d_i為第i層波束的波束中心點(diǎn)與星下點(diǎn)之間的距離；