CN113692051A - 一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法，用于解决在卫星跳波束场景下，用户终端跨波位移动时的资源分配问题。这种方法的基本思想是，当用户终端从一个波位移动到另一个波位覆盖范围时，由星上控制模块根据源波位、目的波位的波束跳变决定移动终端的资源。资源分配的原则是在不影响已有在网用户终端的前提下为移动终端提供无感的跨波束服务。本发明针对卫星跳波束场景设计终端跨波束时的资源分配方案，实现原理简单，可操作性强，可靠性较高。本发明提出的方法可以应用于相关跳波束卫星通信系统中，对卫星载荷的设计具有指导意义。

Description

一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法

技术领域

本发明涉及一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法，属于跳波束技术领域，研究跨波束下的资源分配方法。

背景技术

卫星与跳波束的结合为新技术，通过对相关技术进行调研，总结了如下两种情况下的资源分配方案。

(1)卫星固定波束覆盖的资源分配方案

我国已有多个卫星系统具备星上自主的资源分配能力。由于卫星固定波束覆盖的方式，终端在移动时，目标区域会有波束覆盖。终端跨波束时仅需要通过卫星在目标波位分配资源即可保证连续服务。

由于跳波束分时覆盖指定波位的特点，导致已有的跨波束资源分配方案不适用。

(2)地面移动通信系统中的跨小区资源分配方案

在地面移动通信系统中，地面按照蜂窝进行小区/扇区的划分。以4G系统为例，基站对终端信号强度进行监测。如果监测到信号强度较弱，则通知终端对周围基站信号强度进行测量并上报。当前基站通过对比信号强度、各基站负载等多个因素进行综合评判，确定切换的目标基站并通知目标基站预留资源，源基站将目标基站、预留资源等信息通告给终端，终端执行切换，切换成功后释放源基站资源。

地面系统由于小区连续覆盖，所以终端移动始终会有新的小区服务，与跳波束场景有差异，已有方案不适用。

通过上述分析可见，已有的跨波束资源分配方案侧重解决跨波束的连续性问题，不涉及无连续覆盖的场景。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：针对跳波束的跳变特点，提供一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法根据源波位、目标波位是否有跳波束服务，区分服务方式，既保证了已有在网终端的服务不被影响，又尽量使移动终端保持资源不变，只有当二者均无法满足时，再重新为其分配新的跳波束资源，提高了资源利用率，简化了终端操作步骤。

本发明的技术方案是：一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法，所述跳波束卫星包括N个跳波束，N个跳波束在规划的公用波位间跳变，N大于等于1，第n个跳波束可用资源表示为(L，C_n，T_n),n∈[1,N]，其中，L表示跳波束覆盖的子区域，记为波位，C_n表示第n个跳波束的载波，T_n表示第n个跳波束的时隙，该方法包括如下步骤：

S1、终端i检测到自身位于波位L_i和波位L_j的覆盖交叠区，且接收波位L_i的信号质量不满足连续跟踪需求时，将波位L_i设为源波位L_s，波位L_j设为目标波位L_d，将源波位L_s和目标波位L_d反馈至卫星；

S2、卫星收到终端i发送的源波位L_s和目标波位L_d之后，执行步骤S3～步骤S9；

S3、查询终端i当前所配跳波束的波位跳变资源分配表，判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙；如果是，则执行步骤S4～步骤S5；否则，执行步骤S6～步骤S9；

S4、判断目标波位L_d的当前所配跳波束资源是否有空余，如果有，则执行步骤S5，如果没有，则执行步骤S6；

S5、将终端i的当前所配跳波束的可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d，T_d),T_d为当前所配跳波束目标波位L_d对应的存在空余载波的任一跳变时隙，C_d为当前所配跳波束目标波位L_d在跳变时隙T_d中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S6、判断当前所配跳波束的可用资源中的源波位L_s和波束时隙T_s是否服务其他终端，如果是，则执行步骤S7；否则，进入步骤S10；

S7、判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变，如果是，则进入步骤8；否则，进入步骤9；

S8、重新分配一个跳波束，作为终端i的当前所配跳波束，重新执行步骤S3～步骤S10；

S9、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d’，T_d’),T_d’为目标波位L_d新分配的跳变时隙，C_d’为目标波位L_d在跳变时隙T_d’中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S10、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_s，T_s)，进入步骤S11；

S11、按照更新后的跳波束及其波位跳变资源分配表，为终端i分配跳波束资源。

优选地，所述步骤S1中，终端i通过接收波位Li的信号得到的信噪比判断信号质量，当信噪比越来越低，且低于预设信噪比门限时，认为信号质量不满足连续跟踪需求。

优选地，所述波位跳变资源分配表包括时隙号、载波号、被服务终端信息和波位号。

优选地，所述步骤S3中，判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙的具体依据是：查询当前所配跳波束的波位跳变资源分配表中的波位号是否存在包含目标波位Ld的表项，如果存在，则认为当前所配跳波束在目标波位分配了时隙，否则认为当前所配跳波束没有在目标波位分配了时隙。

优选地，所述步骤S4中，判断目标波位的已有跳波束资源是否有空余的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的目标波位对应的载波号，如果有未被占用的载波号，说明目标波位跳变对应的时隙上有可分配的载波，如果没有，则表明目标波位上的资源已被分配完。

优选地，所述步骤S6中，判断源波位对应的波束时隙是否服务其他终端的方法为：遍历波位跳变资源分配表中源波位Ls在时隙Ts的被服务终端信息，如果除了该终端再无其他终端，表明波束在源波位Ls的时隙Ts上仅为该终端服务；如果有，表明源波位还有其他终端需要被服务。

优选地，所述步骤S7中，判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的时隙是否已全部跳变至对应波位；如果是，则需要调用新的波束为该终端服务，如果不是，则选择空闲时隙并控制在该时隙跳变至目标波位。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

(1)、本发明在不影响在网其他终端服务的前提下，如果源波位的原有跳波束资源不服务其他终端，且目标波位无跳波束服务，则终端使用原有资源，仅控制跳波束跳变至新的波位即可实现对终端的连续服务。实现了终端的无感切换；

(2)、本发明的方法中，如果目标波位有跳波束覆盖，则尽量为终端分配使用已有跳波束资源，实现了资源的最大化利用。

附图说明

图1为本发明实施例一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法，该方法由终端触发跨波束切换过程，从源波位到目标波位时，星上控制器根据源、目标波位是否有资源服务进行决策。既可以保证不影响正在被服务终端，又尽量为移动终端提供无感切换。

所述跳波束卫星包括N个跳波束，N个跳波束在规划的公用波位间跳变，N大于等于1，第n个跳波束可用资源表示为(L，C_n，T_n),n∈[1,N]，其中，L表示跳波束覆盖的子区域，记为波位，C_n表示第n个跳波束的载波，T_n表示第n个跳波束的时隙。在某个时间片t，跳波束跳变至波位l，该波位内的终端可以占有c1，c2…载波。

如图1所示，本发明提供的一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法包括如下步骤：

S1、终端i检测到自身位于波位L_i和波位L_j的覆盖交叠区，且接收波位L_i的信号质量不满足连续跟踪需求时，将波位L_i设为源波位L_s，波位L_j设为目标波位L_d，将源波位L_s和目标波位L_d反馈至卫星；

终端i通过接收波位Li的信号得到的信噪比判断信号质量，当信噪比越来越低，且低于预设信噪比门限时，认为信号质量不满足连续跟踪需求。

S2、卫星收到终端i发送的源波位L_s和目标波位L_d之后，执行步骤S3～步骤S9；

S3、查询终端i当前所配跳波束的波位跳变资源分配表，判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙；如果是，则执行步骤S4～步骤S5；否则，执行步骤S6～步骤S9；

所述波位跳变资源分配表包括时隙号、载波号、被服务终端信息和波位号。

本发明某一具体实施例中，所述波位跳变资源分配表如下所示：

对于每一个跳波束存在一个波位跳变资源分配表与之对应，波位号从0～L_N-1中选择，时隙共M个，时隙号从T₀～T_M-1，载波数量为P个，载波号C₀～C_P-1。

判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙的具体依据是：查询当前所配跳波束的波位跳变资源分配表中的波位号是否存在包含目标波位L_d的表项，如果存在，则认为当前所配跳波束在目标波位分配了时隙，否则认为当前所配跳波束没有在目标波位分配了时隙。

S4、判断目标波位L_d的当前所配跳波束资源是否有空余，如果有，则执行步骤S5，如果没有，则执行步骤S6；

判断目标波位的已有跳波束资源是否有空余的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的目标波位对应的载波号，如果有未被占用的载波号，说明目标波位跳变对应的时隙上有可分配的载波，如果没有，则表明目标波位上的资源已被分配完。

S5、将终端i的当前所配跳波束的可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d，T_d),T_d为当前所配跳波束目标波位L_d对应的存在空余载波的任一跳变时隙，C_d为当前所配跳波束目标波位L_d在跳变时隙T_d中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S6、判断当前所配跳波束的可用资源中的源波位L_s和波束时隙T_s是否服务其他终端，如果是，则执行步骤S7；否则，进入步骤S10；

判断源波位对应的波束时隙是否服务其他终端的方法为：遍历波位跳变资源分配表中源波位Ls在时隙Ts的被服务终端信息，如果除了该终端再无其他终端，表明波束在源波位Ls的时隙Ts上仅为该终端服务；如果有，表明源波位还有其他终端需要被服务。

S7、判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变，如果是，则进入步骤8；否则，进入步骤9；

判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的时隙是否已全部跳变至对应波位；如果是，则需要调用新的波束为该终端服务，如果不是，则选择空闲时隙并控制在该时隙跳变至目标波位。

S8、重新分配一个跳波束，作为终端i的当前所配跳波束，重新执行步骤S3～步骤S10；

S9、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d’，T_d’),T_d’为目标波位L_d新分配的跳变时隙，C_d’为目标波位L_d在跳变时隙T_d’中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S10、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_s，T_s)，进入步骤S11；

S11、按照更新后的跳波束及其波位跳变资源分配表，为终端i分配跳波束资源。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种跳波束卫星的跨波位资源分配方法，所述跳波束卫星包括N个跳波束，N个跳波束在规划的公用波位间跳变，N大于等于1，第n个跳波束可用资源表示为(L，C_n，T_n),n∈[1,N]，其中，L表示跳波束覆盖的子区域，记为波位，C_n表示第n个跳波束的载波，T_n表示第n个跳波束的时隙，其特征在于包括如下步骤：

S1、终端i检测到自身位于波位L_i和波位L_j的覆盖交叠区，且接收波位L_i的信号质量不满足连续跟踪需求时，将波位L_i设为源波位L_s，波位L_j设为目标波位L_d，将源波位L_s和目标波位L_d反馈至卫星；

S2、卫星收到终端i发送的源波位L_s和目标波位L_d之后，执行步骤S3～步骤S9；

S3、查询终端i当前所配跳波束的波位跳变资源分配表，判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙；如果是，则执行步骤S4～步骤S5；否则，执行步骤S6～步骤S9；

S4、判断目标波位L_d的当前所配跳波束资源是否有空余，如果有，则执行步骤S5，如果没有，则执行步骤S6；

S5、将终端i的当前所配跳波束的可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d，T_d),T_d为当前所配跳波束目标波位L_d对应的存在空余载波的任一跳变时隙，C_d为当前所配跳波束目标波位L_d在跳变时隙T_d中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S6、判断当前所配跳波束的可用资源中的源波位L_s和波束时隙T_s是否服务其他终端，如果是，则执行步骤S7；否则，进入步骤S10；

S7、判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变，如果是，则进入步骤8；否则，进入步骤9；

S8、重新分配一个跳波束，作为终端i的当前所配跳波束，重新执行步骤S3～步骤S10；

S9、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_d’，T_d’),T_d’为目标波位L_d新分配的跳变时隙，C_d’为目标波位L_d在跳变时隙T_d’中的任一空余载波频率，进入步骤S11；

S10、将终端i的当前所配跳波束可用资源(L_s，C_s，T_s)，切换为(L_d，C_s，T_s)，进入步骤S11；

S11、按照更新后的跳波束及其波位跳变资源分配表，为终端i分配跳波束资源。

2.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述步骤S1中，终端i通过接收波位Li的信号得到的信噪比判断信号质量，当信噪比越来越低，且低于预设信噪比门限时，认为信号质量不满足连续跟踪需求。

3.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述波位跳变资源分配表包括时隙号、载波号、被服务终端信息和波位号。

4.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述步骤S3中，判断当前所配跳波束是否在目标波位分配了时隙的具体依据是：查询当前所配跳波束的波位跳变资源分配表中的波位号是否存在包含目标波位Ld的表项，如果存在，则认为当前所配跳波束在目标波位分配了时隙，否则认为当前所配跳波束没有在目标波位分配了时隙。

5.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述步骤S4中，判断目标波位的已有跳波束资源是否有空余的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的目标波位对应的载波号，如果有未被占用的载波号，说明目标波位跳变对应的时隙上有可分配的载波，如果没有，则表明目标波位上的资源已被分配完。

6.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述步骤S6中，判断源波位对应的波束时隙是否服务其他终端的方法为：遍历波位跳变资源分配表中源波位Ls在时隙Ts的被服务终端信息，如果除了该终端再无其他终端，表明波束在源波位Ls的时隙Ts上仅为该终端服务；如果有，表明源波位还有其他终端需要被服务。

7.根据权利要求1所述的一种跳波束卫星的跨波束资源分配方法，其特征在于所述步骤S7中，判断当前所配跳波束是否已在所有波束时隙上跳变的方法为：遍历波位跳变资源分配表中的时隙是否已全部跳变至对应波位；如果是，则需要调用新的波束为该终端服务，如果不是，则选择空闲时隙并控制在该时隙跳变至目标波位。

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