CN110493833A - 一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法 - Google Patents

一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法。该方法解决了星上计算能力受限的缺陷。在传统的切换方案中,用户需要向卫星上报地理位置信息,卫星利用上报的信息结合自身的星历信息,计算出用户将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻,由于星上计算能力有限,当用户数量不断增加,超出了卫星的计算能力,用户切换的失败率会大大提高。本发明提出了一种终端自主切换控制方法,卫星只需要广播自己的星历信息,用户收到卫星的星历信息后,自行计算将要切换至的目标小区与发生切换的时刻,然后将所得信息上报给卫星,由卫星做切换的相关准备。如此一来,卫星的负荷大大降低,从而降低了用户切换的失败率,保证用户通话稳定。

Description

一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法
技术领域
本发明涉及低轨卫星通信技术领域,尤其是当低轨卫星穿过人口数量密集的地区。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展,单纯依赖地面蜂窝通信系统的移动通信方式已无法满足用户对通信质量及业务覆盖范围的迫切要求。在以通信信息服务的灵活性、高效性、多样性及综合性为追求目标的下一代通信网络中,卫星通信系统凭借其优秀的接入能力和有效的全球无线覆盖性能获得了广泛的关注,在与地面蜂窝无线移动通信系统的相互竞争、有机融合的发展历程中,逐渐成为支持未来全球化核心个人通信网络的重要组成部分,占据着独特的战略地位。其中低轨卫星轨道高度较低,使得系统的无线信号衰落大幅降低,并且传播时延小;其次,分布在多条轨道上的低轨卫星通过星间链路组成大型的星座平台,实现了真正意义上的全球无缝覆盖,提高了卫星链路的可用度和分集增益能力;此外,多颗低轨卫星组成的系统借助多址和点波束技术加强了频谱资源的复用率,通过采用灵活的组网结构有效的缓解了卫星过分拥挤的现象。正是这些突出的优势为低轨卫星通信系统的应用开拓了更广阔的发展前景,并作为个人通信系统的强有力补充成为未来移动通信的一个重要发展方向。
低轨卫星移动通信系统现有的切换策略中,为了利用卫星轨道已知的特点,用户需要向卫星上报地理位置信息,卫星结合自身的星历信息,计算出用户发生切换的时刻以及将要切换至的目标小区,然后利用所得结果进行资源预留与指导用户切换。由于星上计算能力有限,当用户数量不断增加,超出了卫星的计算能力,用户的切换将受到严重的影响,用户切换的失败率会大大提高。
发明内容
本发明旨在解决卫星计算能力受限的缺陷,公开了一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法。
为了实现上述发明目的,本发明所采取的技术方案为:
一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法,其特征在于:包括步骤:
(1)低轨卫星定期广播自己的星历信息;所述卫星的星历信息包括卫星的坐标、飞行速度与方向;
(2)用户获取卫星的星历信息,并通过卫星的星历信息,计算生成卫星的两行轨道报;
(3)用户根据生成的两行轨道报并结合自身的地理位置信息,计算出自己将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻,将计算所得的结果上报给卫星;
(4)卫星利用用户上报的信息为该用户在目标小区预留信道资源;
(5)当到达切换时刻时卫星指示用户切换至目标小区。
其中,步骤(2)中用户获取卫星的星历信息时,若用户与卫星已建立连接,则用户直接获得卫星的星历信息;或用户与卫星未建立连接,则用户通过网络获得卫星的星历信息。
其中,在步骤(4)和步骤(5)之间还包括步骤(401):用户测量目标小区的信号强度,当测量的目标小区信号强度达到设定门限值时,转入步骤(5)。
本发明与背景技术相比具有如下优点:
背景技术所提到的切换方法中,卫星接收到用户的地理位置信息,然后结合自身星历信息,分别计算出每个用户将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻。当用户数量不断增加,超出了卫星的计算能力,用户的切换将受到严重的影响,用户切换的失败率会大大提高。而在本发明中,用户将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻都是由用户自身完成计算,卫星只需要根据用户的计算结果进行切换的相关准备与指示切换。因此本发明大大降低了卫星的运算负荷,从而保证了通信的稳定。
附图说明:
图1是本发明的应用场景示例图。
具体实施方式:
以下结合图1对本发明的优选实例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明中,卫星定期广播自己的星历信息,用户接收到卫星的星历信息后,再结合自身的地理位置信息,计算出自己将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻。将计算所得的结果上报卫星,卫星利用用户上报的信息,为该用户预留相关资源。当到达切换时刻,将该用户切换至目标小区,切换成功后将该用户在源小区所占用的资源给释放掉,以便新的用户接入。如此一来,大量的计算工作分摊到每个用户的身上,从而大大降低了卫星的运算负荷,保证了卫星的处理能力。
如图1给出了一种低轨卫星通信系统的应用场景,在该场景中包含了低轨卫星系统、核心网、用户终端,用户当前所在的小区(图中小区A)称为源小区,将要切换到的下一个小区(图中小区B)称为目标小区。
一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法,包括步骤:
(1)低轨卫星定期广播自己的星历信息;其中,卫星星历包括卫星的坐标、飞行速度与方向。
实施例中,低轨卫星通过广播,向覆盖区域的用户广播自己的星历信息。
(2)当用户与卫星建立连接后,获取卫星的星历信息,通过卫星的星历信息,生成卫星的两行轨道报;用户在与卫星建立连接之前,用户可从网络下载卫星星历或通过其它手段获得卫星星历,也可直接获取卫星的两行轨道报。
实施例中,处于A小区(源小区)的用户,在建立连接后,获取卫星的星历信息,通过卫星的星历信息,生成卫星的两行轨道报。
(3)用户根据生成的两行轨道报再结合自身地理位置信息,计算出自己将要切换至的目标小区与发生切换的时刻,并将所得的结果上报给卫星;其中,目标小区包括同一卫星下的小区和不同卫星下的小区。
实施例中,处于A小区(源小区)的用户,通过计算得到将要切换至的小区为B小区(目标小区),并且在时刻t切换至B小区,然后将所得的结果上报卫星。
(4)卫星收到用户发来的信息(该用户将要切换至的目标小区,以及发生切换的时刻)后,在B小区(目标小区)为该用户预留信道资源。
实施例中,卫星1收到用户发来的消息后,通过星间链路通知卫星2为该用户在B小区下预留信道资源。
(5)当到达t时刻,卫星指示用户发生切换,切换完成后,释放用户在A小区(源小区)的上下文(空口资源、SAE beares承载资源),以便新来的用户使用。
实施例中,当到达t时刻,卫星1指示用户发生切换,用户成功切换至B小区后,卫星2通过星间链路告知卫星1该用户切换成功,卫星1收到切换成功的消息后,释放用户在A小区(源小区)的上下文,以便新来的用户使用。
作为优化的方案,在步骤(4)和步骤(5)之间还包括步骤(401):用户同时测量目标小区的信号强度,当测量的目标小区信号强度达到设定门限值时,转入步骤(5)。
信号强度的测量可作为切换的辅助判断,如果卫星轨道预测精度高,可以不用信号强度的测量。
骤(2)、(3)中所提到生成卫星两行轨道报,目的是用于预测卫星的轨道,也可用其它方法预测卫星的轨道,原则是精度高且计算复杂度低。
以上,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法,其特征在于:包括步骤:
(1)卫星定期广播自己的星历信息;所述卫星的星历信息包括卫星的坐标、飞行速度与方向;
(2)用户获取卫星的星历信息,并通过卫星的星历信息,计算生成卫星的两行轨道报;
(3)用户根据生成的两行轨道报并结合自身的地理位置信息,计算出自己将要切换至的目标小区以及发生切换的时刻,将计算所得的结果上报给卫星;
(4)卫星利用用户上报的信息为该用户在目标小区预留信道资源;
(5)当到达切换时刻时卫星指示用户切换至目标小区。
2.根据权利要求1所述的用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法,其特征在于:步骤(2)中用户获取卫星的星历信息时,若用户与卫星已建立连接,则用户直接获得卫星的星历信息;或用户与卫星未建立连接,则用户通过网络获得卫星的星历信息。
3.根据权利要求1所述的用于低轨卫星移动通信系统的终端自主切换控制方法,其特征在于:在步骤(4)和步骤(5)之间还包括步骤(401):用户测量目标小区的信号强度,当测量的目标小区信号强度达到设定门限值时,转入步骤(5)。
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