一種波束切換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波束切換方法，包括步驟：S1、確認(rèn)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中的用戶數(shù)量，并判斷用戶的業(yè)務(wù)類型屬于實(shí)時(shí)用戶或是非實(shí)時(shí)用戶；S2、根據(jù)波束中用戶數(shù)量的相對關(guān)系，將波束分為hot波束以及非hot波束；S3、對所有的hot波束作如下處理：將當(dāng)前某個(gè)hot波束中的用戶歸為一簇，切換時(shí)優(yōu)先保證簇內(nèi)用戶只切換波束而不切換子載波；S4、定期重復(fù)上述步驟。本發(fā)明的波束切換方法，定期對劃分出的hot波束進(jìn)行波束內(nèi)切換，以達(dá)到波束間切換時(shí)最小化需要切換子載波的數(shù)目的目的同時(shí)兼顧了系統(tǒng)的整體性能以及實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，有效地提升了波束切換的效率。
【專利說明】一種波束切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種波束切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著陸地蜂窩3G技術(shù)商用的逐漸成熟，4G技術(shù)也有望在近期投入使用。而為了 彌補(bǔ)陸地蜂窩系統(tǒng)覆蓋范圍的問題而引入的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的3G技術(shù)也日漸成熟，跟陸 地蜂窩系統(tǒng)相對應(yīng)的下一代移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)也成為了研究熱點(diǎn)。下一代移動(dòng)衛(wèi)星通信 旨在提高更廣泛類型的服務(wù)、更高的傳輸速率，其主要特點(diǎn)為集合了 4G中的關(guān)鍵技術(shù):正 交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)以及多輸入多輸出 (Multiple-1nput Multiple-Out-put, MIM0)。但是新的4G技術(shù)跟衛(wèi)星通信系統(tǒng)相結(jié)合產(chǎn) 生了不同于陸地蜂窩系統(tǒng)的特點(diǎn)。
[0003]由于點(diǎn)波束覆蓋范圍小，并且衛(wèi)星在高速移動(dòng)，波束切換時(shí)LEO衛(wèi)星系統(tǒng)中最常 見的切換。在切換過程中，如果在下一個(gè)波束中沒有新鏈路或信道，那么當(dāng)前的呼叫就應(yīng)該 丟棄或者阻塞。再次，選擇合適的資源管理(信道分配)策略，可以保證切換期間信道的可用 性。因此，信道分配策略和切換保證技術(shù)是管理切換請求的主要問題。
[0004]為了解決點(diǎn)波束切換問題，已經(jīng)提出了幾種切換方法?？梢愿鶕?jù)下面兩個(gè)準(zhǔn)則對 點(diǎn)波束切換方式進(jìn)行分類:信道分配策略和切換保證。其中，基于信道分配策略的分類:各 種信道分配技術(shù)可用于分配信道給某個(gè)呼叫。切換請求對于下一個(gè)小區(qū)也可以看作是一 個(gè)轉(zhuǎn)移的呼叫，需要分配一個(gè)信道?；谛诺婪峙洳呗?，切換技術(shù)可以分成如下三種:基 于固定信道分配(FCA)的切換、基于動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)的切換、基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)信道分 配(IDCA)的切換；基于切換保證技術(shù)，切換可以分為！Guaranteed Handover schemes, GH、 Guaranteed Prioritized Handover schemes。
[0005]然而新一代衛(wèi)星通信技術(shù)采用了 OFDM技術(shù)，這使得每個(gè)波束中可用資源集合完 全相同，本專利即利用這一點(diǎn)對傳統(tǒng)波束切換技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了切換效率，降低了系 統(tǒng)的復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一)要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種新的波束切換方法，以克服下一代移 動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中波束切換失敗的問題。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種波束切換方法，包括步驟:S1、確認(rèn)當(dāng)前時(shí)刻每 個(gè)波束中的用戶數(shù)量，并將用戶按照業(yè)務(wù)類型分為實(shí)時(shí)用戶和非實(shí)時(shí)用戶；
[0010]S2、根據(jù)波束中用戶數(shù)量的相對關(guān)系，將波束分為熱點(diǎn)波束和非熱點(diǎn)波束；
[0011]S3、對熱點(diǎn)波束作如下處理:將當(dāng)前某個(gè)熱點(diǎn)波束中的用戶歸為一簇，切換時(shí)優(yōu)先 保證簇內(nèi)用戶只切換波束而不切換子載波；[0012]S4、根據(jù)預(yù)定周期重復(fù)上述步驟。
[0013]優(yōu)選地，步驟S2具體包括:
[0014]確定波束與終端的相對運(yùn)動(dòng)方向，對波束沿波束運(yùn)動(dòng)方向按從I到n進(jìn)行編號， n=l, 2，...N，并統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0015]其中，n表示衛(wèi)星中總波束的數(shù)量，
[0016]其中，熱點(diǎn)波束判別準(zhǔn)則為:將編號為n的波束中的用戶數(shù)N1與編號為(n-1)的波束中的用戶數(shù)隊(duì)進(jìn)行比較，若N1M2，則波束n為熱點(diǎn)波束，否則為非熱點(diǎn)波束。
[0017]優(yōu)選地，步驟S3具體包括:
[0018]按波束移動(dòng)的反方向?qū)Ω鱾€(gè)波束進(jìn)行掃描，若波束n為熱點(diǎn)波束，則對波束(1-1) 進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0019]優(yōu)選地，
[0020]若波束i為熱點(diǎn)波束，且nm+nnfnu+n^ ( M ;波束i為n個(gè)波束中的任一波束…表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)；
[0021]nL!和Ii1.2分別表不編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0022]nm和分別表不編號為i_l的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0023]M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)；
[0024]將波束(1-1)中的用戶切換到與波束i中用戶不同的子載波上。
[0025]優(yōu)選地,若波束i為熱點(diǎn)波束,且i+nn Jn1-AniJM,則根據(jù)n(i_D.”]!_)』、 2和M的具體數(shù)量關(guān)系確定阻塞的用戶，然后進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換；n1.:和Il1.2分別
表示編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0026]nm和分別表不編號為i_l的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0027]M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)。
[0028]優(yōu)選地，若IinJUni 2 < M，則阻塞掉波束(i_l)中n(i_1) 2個(gè)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的 (na-D.!+Hl2-M)個(gè)，然后對波束(1-1)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0029]優(yōu)選地’若化卜⑴+^+叫^且!!"」+]^ ( M，則阻塞掉波束(1-1)中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和波束i中非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(nm+nu+nu-M)個(gè)，然后對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0030]優(yōu)選地，若nm+nJM，則阻塞掉波束(i_l)和波束i中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，并阻塞掉波束i中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(nm+nu-M)個(gè)，然后對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0031]優(yōu)選地，優(yōu)先阻塞掉靠近波束邊緣的用戶。
[0032]優(yōu)選地，每隔Ts時(shí)間間隔重復(fù)一次上述步驟，其中，Ts為用戶平均通信時(shí)間。
[0033](三)有益效果
[0034]本發(fā)明的波束切換方法，定期對劃分出的hot波束進(jìn)行波束內(nèi)切換，以達(dá)到波束間切換時(shí)最小化需要切換子載波的數(shù)目的目的。 同時(shí)兼顧了系統(tǒng)的整體性能以及實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，有效地提升了波束切換的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例的波束切換方法方法流程示意圖；
[0036]圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例1的hot波束以及待處理的非hot波束不需要切斷用戶時(shí)的波束切換模型示意圖；
[0037]圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例2的hot波束以及待處理的非hot波束需要切斷用戶時(shí)的波束切換模型示意圖；
[0038]圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例3的hot波束以及待處理的非hot波束需要切斷用戶時(shí)的波束切換模型示意圖；
[0039]圖5為依照本發(fā)明實(shí)施例4的hot波束以及待處理的非hot波束需要切斷用戶時(shí)的波束切換模型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明的一種波束切換方法，包括以下步驟:
[0042]步驟S1:基本信息確定:確認(rèn)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中的用戶數(shù)量，并判斷用戶的業(yè)務(wù)類型，根據(jù)當(dāng)前用戶業(yè)務(wù)情況分為實(shí)時(shí)以及非實(shí)時(shí)用戶。
[0043]步驟S2:區(qū)分熱 點(diǎn)波束(hot波束):根據(jù)波束中用戶數(shù)量的相對關(guān)系，將波束分為 hot波束以及非熱點(diǎn)波束(非hot波束)。
[0044]確定波束與終端的相對運(yùn)動(dòng)方向，對波束沿波束運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行編號(從I到n，n 表示此衛(wèi)星中總波束的數(shù)量)，并統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量， n=l，2,...N
[0045]hot波束判別準(zhǔn)則為:將編號為n的波束中的用戶數(shù)N1與編號為(n_l)的波束中的用戶數(shù)N2進(jìn)行比較，若N1M2,則波束n為hot波束，否則即為非hot波束。假設(shè)編號為i 的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量分別為，同時(shí)假設(shè)每個(gè)波束中可用子載波數(shù)為M。
[0046]步驟S3:對所有的hot波束以及非hot波束作如下處理:將當(dāng)前某個(gè)hot波束中的用戶歸為一簇，切換時(shí)優(yōu)先保證簇內(nèi)用戶只切換波束而不切換子載波。
[0047]按波束移動(dòng)的反方向?qū)Ω鱾€(gè)波束進(jìn)行掃描，若波束n是hot波束，則對波束(n-1) 進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0048]若波束i為熱點(diǎn)波束，且nm+nnfnu+nu ( M ;波束i為n個(gè)波束中的任一波束…表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)；
[0049]nL!和Ii1.2分別表不編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0050]和分別表不編號為i_l的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0051]M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)；
[0052]將波束(1-1)中的用戶切換到與波束i中用戶不同的子載波上。
[0053]優(yōu)選地，
[0054]若波束i 為熱點(diǎn)波束，且 Ii(H)Jn(H)Jn1.JniJM,則根據(jù) Ah).丨、11(h).2、nL 丨、nL2 和M的具體數(shù)量關(guān)系確定阻塞的用戶，然后進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換；!!"和分別表示編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0055]nm和分別表不編號為i_l的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；
[0056]M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)。[0057]優(yōu)選地,若nm+nu+nu < M,則阻塞掉波束(i_l)中Iin2個(gè)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的 (na-D.!+Hl2-M)個(gè)，然后對波束(1-1)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0058]優(yōu)選地，若n(i_D.JUniJM且!^‘Jn1.丨(M，則阻塞掉波束(i_l)中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和波束i中非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(nm+nu+nu-M)個(gè)，然后對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0059]優(yōu)選地，若nm+nJM，則阻塞掉波束(i_l)和波束i中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，并阻塞掉波束i中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(nm+nu-M)個(gè)，然后對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
[0060]優(yōu)選地，優(yōu)先阻塞掉靠近波束邊緣的用戶。
[0061]步驟S4:定期重復(fù)上述步驟:每隔Ts (用戶平均通信時(shí)間)時(shí)間間隔重復(fù)一次上述步驟。
[0062]實(shí)施例1
[0063]如圖2所示，此時(shí)考慮5個(gè)波束的情況，波束從左向右運(yùn)動(dòng)。從左向右將波束分別標(biāo)號為1-5，從波束I到波束5中依次有2、0、5、2、3個(gè)用戶。
[0064]此時(shí)波束編號3、5為hot波束，按波束移動(dòng)的反方向?qū)Ω鱾€(gè)波束進(jìn)行掃描，波束5 是hot波束，則對波束4進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。設(shè)每個(gè)波束都使用相同的資源4-&，此時(shí)首先對波束4中的用戶進(jìn)行子載波切換，切換到與波束5不同的子載波上。
[0065]波束3是hot波束，由于波束3中的五個(gè)用戶已經(jīng)占用了全部5個(gè)子載波，而波束 2中沒有用戶，因此不需要對波束二進(jìn)行處理。
[0066]按上述過程做完波束內(nèi)切換后，在用戶運(yùn)動(dòng)到波束邊緣時(shí)，對hot波束中的用戶只需要切換波束，而不需要切換子載波；對非hot波束中的用戶而言，正常進(jìn)行波束切換即可。
[0067]實(shí)施例2
[0068]如圖3所示，此時(shí)從波束I到波束5中依次有2、2、4、2、2個(gè)用戶。
[0069]此時(shí)波束3為hot波束，按波束移動(dòng)的反方向?qū)Ω鱾€(gè)波束進(jìn)行掃描，波束3是hot 波束，需要對波束2進(jìn)行處理。仍設(shè)每個(gè)波束都使用相同的資源f\_f5，而波束中已有2個(gè)用戶，4+2>6，需要根據(jù)波束2和波束3中用戶業(yè)務(wù)類型進(jìn)行不同處理。
[0070]如圖3所不(黑色填充表不實(shí)時(shí)用戶),波束2中一個(gè)為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),一個(gè)為非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，而波束3中五個(gè)用戶均為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。此時(shí)切斷波束2中非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
[0071 ] 按上述過程做完波束內(nèi)切換后，在用戶運(yùn)動(dòng)到波束邊緣時(shí)，對hot波束中的用戶只需要切換波束，而不需要切換子載波；對非hot波束中的用戶而言，正常進(jìn)行波束切換即可。
[0072]實(shí)施例3
[0073]如圖4所示(黑色填充表示實(shí)時(shí)用戶)，此時(shí)于實(shí)施例2不同之處為:波束2中的兩個(gè)用戶均為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，而波束3中有一個(gè)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，此時(shí)只需要切斷波束3中的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)即可，其余步驟不變。
[0074]實(shí)施例4
[0075]如圖5所示，此時(shí)于實(shí)施例2不同之處為:波束2和波束3中的所有用戶均為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，此時(shí)只需要切斷波束2和波 束3中離各自波束中心最遠(yuǎn)的用戶即可，其余步驟不變。
[0076]通過結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它方面及特征對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0077]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種波束切換方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:51、確認(rèn)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中的用戶數(shù)量，并將用戶按照業(yè)務(wù)類型分為實(shí)時(shí)用戶和非實(shí)時(shí)用戶；52、根據(jù)波束中用戶數(shù)量的相對關(guān)系，將波束分為熱點(diǎn)波束和非熱點(diǎn)波束；53、對熱點(diǎn)波束作如下處理:將當(dāng)前某個(gè)熱點(diǎn)波束中的用戶歸為一簇，切換時(shí)優(yōu)先保證簇內(nèi)用戶只切換波束而不切換子載波；54、根據(jù)預(yù)定周期重復(fù)上述步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束切換方法，其特征在于，步驟S2具體包括:確定波束與終端的相對運(yùn)動(dòng)方向，對波束沿波束運(yùn)動(dòng)方向按從I到n進(jìn)行編號， n=l, 2，...N，并統(tǒng)計(jì)當(dāng)前時(shí)刻每個(gè)波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；其中，n表示衛(wèi)星中總波束的數(shù)量，其中，熱點(diǎn)波束判別準(zhǔn)則為:將編號為n的波束中的用戶數(shù)N1與編號為(n-1)的波束中的用戶數(shù)N2進(jìn)行比較，若N1M2，則波束n為熱點(diǎn)波束，否則為非熱點(diǎn)波束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束切換方法，其特征在于，步驟S3具體包括:按波束移動(dòng)的反方向?qū)Ω鱾€(gè)波束進(jìn)行掃描，若波束n為熱點(diǎn)波束，則對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
4.如權(quán)利要求3所述的波束切換方法，其特征在于，若波束i為熱點(diǎn)波束，且 na-D.1+na-a.a+n^+n^ ( M ;波束i為n個(gè)波束中的任一波束;M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)和I^2分別表示編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；別表示編號為1-1的波束中實(shí)時(shí)用`戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)；將波束(i_l)中的用戶切換到與波束i中用戶不同的子載波上。
5.如權(quán)利要求3所述的波束切換方法，其特征在于，若波束i為熱點(diǎn)波束，且 n(1-1).1+na-1).2+n1.1+n1.2>M.則根據(jù)n(1-；0.Pk2和M的具體數(shù)量關(guān)系確定阻塞的用戶，然后進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換講卩和I^2分別表示編號為i的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；n(1-l).1 和 n(1-l).2 分別表示編號為i_l的波束中實(shí)時(shí)用戶與非實(shí)時(shí)用戶的數(shù)量；M表示每個(gè)波束中可用子載波數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的波束切換方法,其特征在于,若n(i_D.Jn1.!+nL2 ^ M,則阻塞掉波束(1-1) *n(i_D.2個(gè)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(r^m+nhD.JUk2-M)個(gè)，然后對波束(i_l)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
7.如權(quán)利要求5所述的波束切換方法，其特征在于，若ntD+n1.^n1.2>M且 nnJk1 SM，則阻塞掉波束(1-1)中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和波束i中非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的 (na-D.!+H1.!+Hl2-M)個(gè)，然后對波束(1-1)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
8.如權(quán)利要求5所述的波束切換方法，其特征在于，若nnAniJM,則阻塞掉波束 (1-1)和波束i中所有的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，并阻塞掉波束i中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的(nm+nu-M)個(gè)， 然后對波束(1-1)進(jìn)行波束內(nèi)子載波切換。
9.如權(quán)利要求6、7、8任一項(xiàng)所述的波束切換方法，其特征在于，優(yōu)先阻塞掉靠近波束邊緣的用戶。
10.如權(quán)利要求1所述 的波束切換方法，其特征在于，每隔Ts時(shí)間間隔重復(fù)一次上述步驟，其中，Ts為用戶平均通信時(shí)間。
【文檔編號】H04B7/06GK103607233SQ201310657234
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】崔琪楣, 陶小峰, 郭靈芝, 李左琳, 張平 申請人:北京郵電大學(xué)