一種降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換時(shí)延的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換時(shí)延的方法，特 別涉及地球同步軌道衛(wèi)星同一信關(guān)站中點(diǎn)波束之間的切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高速公路、高速鐵路的快速發(fā)展，以及飛機(jī)的普及，當(dāng)前移動(dòng)終端具有分布范 圍廣、移動(dòng)速度快、移動(dòng)路徑規(guī)律性強(qiáng)等特點(diǎn)，然而目前無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)很難滿足相關(guān)性 能要求，因此利用移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)為高速移動(dòng)終端提供通信業(yè)務(wù)，具有波束覆蓋范圍大、 建設(shè)速度快、節(jié)約地面資源、易于廣播和多址通信等優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，例如高軌道 靜止衛(wèi)星系統(tǒng)（GEO，GeostationaryEarthOrbit)，由多點(diǎn)波束構(gòu)成，每個(gè)波束構(gòu)成一個(gè)小 區(qū)，可以覆蓋幾百公里的距離，因此波束之間的切換不會(huì)太頻繁。利用移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的 廣覆蓋特點(diǎn)，可以在很大程度上減少多普勒頻移對(duì)高速移動(dòng)終端影響。
[0003]GE0移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，由透明轉(zhuǎn)發(fā)的高軌道衛(wèi)星、地面信關(guān)站和移動(dòng)用戶構(gòu)成， 采用星狀方式組網(wǎng)，為高速移動(dòng)終端提供通信業(yè)務(wù)。GE0移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)由地球同步軌道 衛(wèi)星、衛(wèi)星控制中心、一系列信關(guān)站以及大量用戶終端（即移動(dòng)地球站）組成。在GE0移動(dòng) 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，波束中心功率值最大，波束功率值向波束邊沿按照一定規(guī)律的下降。當(dāng)高 速移動(dòng)終端遠(yuǎn)離波束中心向相臨波束移動(dòng)時(shí)，本波束信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量逐漸降低而臨波 束信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量逐漸增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到一定的程度時(shí)，將進(jìn)行波束之間的切換。
[0004] 傳統(tǒng)的切換算法是根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)判斷是否要進(jìn)行切換，只有當(dāng)來(lái)自源波 束小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量低于目標(biāo)小區(qū)一定值時(shí)，才進(jìn)行波束之間的切換。由于GE0 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)具有波束覆蓋大、信號(hào)傳輸時(shí)延長(zhǎng)、星上資源受限等特點(diǎn)，傳統(tǒng)切換算法 往往不能滿足GE0衛(wèi)星中真實(shí)環(huán)境實(shí)時(shí)性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換時(shí)延的方法，該方 法充分考慮了衛(wèi)星通信系統(tǒng)終端定位特點(diǎn)，而且考慮了數(shù)字地圖以及導(dǎo)航信息；不但大幅 降低衛(wèi)星波束切換的時(shí)延，而且可以降低切換的乒乓效應(yīng)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007]-種降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)切換時(shí)延的方法，在本方法中，利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動(dòng)終 端位置信息，結(jié)合歷史測(cè)量信息獲取切換位置區(qū)域；根據(jù)導(dǎo)航路徑，對(duì)可能跨越切換位置區(qū) 域進(jìn)行預(yù)判；結(jié)合數(shù)字地圖獲得當(dāng)前移動(dòng)終端的速度矢量，當(dāng)移動(dòng)終端當(dāng)前位置行駛至切 換位置區(qū)域時(shí)間小于某門限值時(shí)，完成預(yù)切換，最后通過(guò)測(cè)量進(jìn)行切換確認(rèn)。
[0008] 進(jìn)一步，該方法具體包括以下步驟：
[0009] 步驟一：獲取切換位置區(qū)域；所述切換位置區(qū)域是相鄰波束之間，當(dāng)移動(dòng)終端從 一個(gè)波束向另一個(gè)波束移動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行切換的位置區(qū)域；
[0010] 步驟二：規(guī)劃導(dǎo)航路徑；當(dāng)移動(dòng)終端計(jì)劃從A地到B地時(shí)，需要在數(shù)字地圖上進(jìn)行 交通線路規(guī)劃以尋找最佳路徑，一旦路徑規(guī)劃完成，即可判決該路徑是否與步驟一中的數(shù) 字地圖切換位置區(qū)域有重合區(qū)域，若存在重合區(qū)域，執(zhí)行下面的步驟；
[0011] 步驟三：確定移動(dòng)終端速度矢量：在數(shù)字地圖上，在一定時(shí)間間隔t內(nèi)（例如定位 周期時(shí)間），用戶由位置A(XdYuZJ運(yùn)動(dòng)到位置B(X2,Y2,Z2)，則用戶的速度為：
[0013] 步驟四：切換判決：移動(dòng)終端從位置P0到位置P1需要時(shí)間小于某個(gè)門限△t時(shí)， 即可啟動(dòng)切換過(guò)程，即：
_其中V表示為移動(dòng)終端速度矢量f在道路方向上的分量，D 為位置P0與位置P1之間的距離。
[0014] 進(jìn)一步，在步驟一中，采用以下方法獲取切換位置區(qū)域：跟蹤移動(dòng)終端切換歷史信 息，讀取GMR-1衛(wèi)星系統(tǒng)GBCH(GPSBroadcastControlCHannel)信道中的位置信息，并在 數(shù)字地圖上顯示為切換位置區(qū)域；或者，跟蹤移動(dòng)終端切換歷史信息，利用GMR-1衛(wèi)星系統(tǒng) 移動(dòng)終端GPS位置信息，在數(shù)字地圖上顯示為切換位置區(qū)域；或者，在GMR-1衛(wèi)星移動(dòng)通信 系統(tǒng)波束規(guī)劃和測(cè)試過(guò)程中，利用高精度移動(dòng)終端GPS位置信息，并在數(shù)字地圖上顯示為 切換位置區(qū)域。
[0015] 進(jìn)一步，在步驟一中，采用以下方法獲取切換位置區(qū)域：在數(shù)字地圖交通道路網(wǎng) 中，跟蹤移動(dòng)終端切換歷史信息，采用北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)高精度定位信息，并在數(shù)字地圖交 通道路上顯示切換位置區(qū)域。
[0016] 進(jìn)一步，在步驟四中，切換判決標(biāo)準(zhǔn)還包括：鄰波束信號(hào)質(zhì)量是否大于本波束信號(hào) 質(zhì)量的加權(quán)值，BP，
[0017] LQI鄰彡a .LQI本
[0018] 其中，LQI表示波束信號(hào)鏈路質(zhì)量，α表示加權(quán)系數(shù)，取值范圍為0-1，若上式成 立，則啟動(dòng)切換過(guò)程。
[0019] 進(jìn)一步，在步驟四中，切換判決標(biāo)準(zhǔn)還包括：移動(dòng)終端與信關(guān)站之間距離是否大于 某門限值，ΒΡ:
[0020] MS_BS_DIST彡β·DMax
[0021] 其中，MS_BS_DIST表示移動(dòng)終端與信關(guān)站之間距離，β表示加權(quán)系數(shù)，取值范圍 為0-1，DMax表示最大允許的距離門限值，若上式成立，則啟動(dòng)切換過(guò)程。
[0022] 進(jìn)一步，在步驟四中，切換判決標(biāo)準(zhǔn)還包括：鄰波束信號(hào)電平是否大于本波束信號(hào) 電平的加權(quán)值，即，
[0023]RSSI鄰彡γ·RSSI本
[0024] 其中，RSSI表示波束信號(hào)電平，γ表示加權(quán)系數(shù)，取值范圍為0-1，若上式成立，則 啟動(dòng)切換過(guò)程。
[0025] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所述方法不僅可以大幅降低衛(wèi)星波束切換的時(shí) 延，而且可以降低切換的乒乓效應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說(shuō)明：
[0027] 圖1為本發(fā)明中切換流程圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明中切換位置區(qū)域示意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明中GMR-1系統(tǒng)組成示意圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明中GMR-1波束切換示意圖；
[0031] 圖5為本發(fā)明中接收機(jī)位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0033] 圖1為本發(fā)明中切換流程圖，如圖所示，本發(fā)明所述方法包括以下步驟：步驟一： 獲取切換位置區(qū)域；步驟二：規(guī)劃導(dǎo)航路徑；步驟三：確定移動(dòng)終端速度矢量；步驟四：切 換判決。
[0034] 如圖3所示為GMR-1系統(tǒng)組成示意圖。該系統(tǒng)由地球同步軌道衛(wèi)星、衛(wèi)星控制中 心、一系列信關(guān)站以及大量用戶終端組成。一個(gè)信關(guān)站包括一個(gè)或多個(gè)信關(guān)收發(fā)子系統(tǒng)和 一個(gè)或多個(gè)信關(guān)站控制器以及多個(gè)移動(dòng)交換中心。一個(gè)信關(guān)站控制一個(gè)或幾個(gè)波束，當(dāng)用 戶移動(dòng)到波束邊緣時(shí)，當(dāng)前的波束如果不能滿足通信的需求時(shí)，需要從服務(wù)波束切換到目 標(biāo)波束，類似于地面蜂窩網(wǎng)的越區(qū)切換。GMR-1衛(wèi)星波束切換的場(chǎng)景如圖2所示。
[0035] 為了測(cè)得切換的區(qū)域，可以采用GPS衛(wèi)星所發(fā)送的定位信號(hào)，跟蹤并標(biāo)記移動(dòng)終 端切換歷史信息，測(cè)得在某一區(qū)域范圍內(nèi)所有切換歷史，以此可知該區(qū)域是兩個(gè)波束的重 疊區(qū)域，標(biāo)記該區(qū)域并在數(shù)字地圖交通道路上顯示切換位置區(qū)域。
[0036]GPS衛(wèi)星所發(fā)送的定位信號(hào)，包含了移動(dòng)終端坐標(biāo)位置、速度、方向等各項(xiàng)狀態(tài)參 數(shù)和各項(xiàng)姿態(tài)參數(shù)。利用該信息，在地心地固坐標(biāo)系中，計(jì)算衛(wèi)星位置坐標(biāo)為：
[0037] Xk=