一种基于可变长时隙的波束切换方法技术

本发明专利技术公开一种基于可变长时隙的波束切换方法，适应移动终端在波束之间进行切换的通讯体制，解决频分多址系统在波束越区切换时数据丢失，而传统时分系统资源利用率不高的问题。本发明专利技术移动终端仍独占载波。不需要越区时，终端只使用只有以秒为单位的连续数据时隙。在需要越区时，会根据移动终端在可用波束重叠区域的时长、最少探测次数约束、最低业务传输速率确定数据时隙的时隙长度，分配用于在目标波束探测的业务探测时隙。当越区完成后，取消探测时隙，恢复只使用数据时隙的模式。本方案以很少的时隙保护代价，实现移动终端的越区无缝切换。 1

A beam switching method based on variable length slots

The invention discloses a beam switching method based on variable long time slot, which is adapted to the communication system of switching between the beamforming of the mobile terminal, and solves the problem of the loss of data in the frequency division multiple access system when the beam is switched over, and the resource utilization of the traditional time division system is not high. The mobile terminal of the invention is still exclusive of the carrier. The terminal does not need to use zone time only. When the area is needed, the time slot length of the mobile terminal in the available beam overlap area, the minimum detection frequency constraint, the minimum traffic rate determine the time slot length of the data slot, and the service detection slots for the target beam detection will be allocated. When the cross zone is completed, the slotting is cancelled and the mode of data slot is resumed. This scheme realizes the seamless handover of mobile terminals with very little time slot protection cost. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于可变长时隙的波束切换方法
本专利技术设计通信
，涉及一种适应移动终端在波束之间进行切换的通讯体制。
技术介绍
在卫星通信领域，通常采用点波束覆盖的方式提高频谱资源利用率。每个点波束构成一个小区，覆盖范围通常只有几百公里，需要在技术上支持移动终端在穿越不同波束的覆盖范围。通常，每个波束内使用固定的频带资源，且相邻波束的频带资源不同。波束中心功率值最大，并逐步向波束边缘递减。当移动终端从波束A的中心向相邻波束B移动时，移动终端与波束A之间的信号强度逐渐降低，而与波束B之间的信号强度逐渐增强。当达到一定程度时，移动终端需要切换为使用新波束B的卫星资源，不再使用原波束的卫星资源。FDMA系统具有资源利用率高，通信时延低的优点，但是在波束切换时，由于其按照数据流同步的方式，传输会发生数据丢失。TDMA由于实现时钟同步，收发双方可以同时切换，因此在越区时可以不发生数据中断。但由于TDMA较多的时隙保护时间，TDMA的资源利用率较低。本专利技术的目的，是在频分多址的基础上，引入时钟同步，来实现上层的无感波束越区切换。
技术实现思路
本专利技术索要解决的技术问题是设计一种终端越区切换的资源分配方法，本系统在移动终端仍独占载波，因此接收终端可以通过频点区分不同的发送终端。引入定时同步机制后，将载波划分为不同的时隙。本专利技术采用的技术方案为：一种终端越区切换的资源分配方法，包括以下步骤：(1)网控或控制台将载波信息和时隙计划发往移动终端和地面终端；所述的载波信息包括原波束内载波的中心频点、载波速率和初始调制编码方式；所述的时隙计划的内容为一个列表，每项的内容为时隙开始时刻、所用载波、时隙类别、时隙长度、调制编码方式和扩频比；所述的时隙类别分为数据时隙和探测时隙；(2)移动终端不需要越区时，使用原波束内的载波将时隙计划中的所有时隙均用于传输数据，地面终端按时隙计划进行数据接收，结束本流程；在需要越区时，网控或控制台在目的波束分配新载波或使用预先规划的载波，并按需压缩数据时隙长度，插入探测时隙；(3)网控或控制台将目的波束的新载波的载波参数以及新的时隙计划通过地面终端发往移动终端；(4)移动终端按照新的时隙计划在数据时隙使用原波束内的载波进行数据发送，在探测时隙使用目的波束的新载波发送探测信号；(5)地面终端接收移动终端发送的数据和探测信号，根据接收到的探测信号，获取信道质量，将信道质量反馈给移动终端或上报网控或控制台；若反馈给移动终端执行步骤(6)，若上报控制台，执行步骤(7)；(6)移动终端判断信道质量是否满足需求，若是，向网控或控制台发送数据传输切换请求，网控或控制台取消探测时隙，恢复数据时隙的时长，在数据时隙使用目的波束的新载波，通知移动终端；如果无法满足需求，则越区失败，恢复越区前的时隙计划或者尝试探测别的波束；(7)网控或控制台判断信道质量是否满足需求，若是，网控或控制台取消探测时隙，恢复数据时隙的时长，在数据时隙使用目的波束的新载波，通知移动终端；如果无法满足需求，则越区失败，恢复越区前的时隙计划或者尝试探测别的波束，通知移动终端。其中，不需要越区时，数据时隙的长度设置为数秒或者更长。其中，在需要越区时，数据时隙长度和探测时隙的时间间隔根据移动终端穿越波束重叠区域的时长、最少需要的探测次数和最低业务传输速率确定。本专利技术与
技术介绍
先比优点为：相对于FDMA系统，实现移动终端在波束切换时的数据不丢失；相对于TDMA系统，需要的时隙保护时间更少，提高了卫星资源的利用效率。附图说明图1是本专利技术算法的流程示意图；图2是本专利技术移动终端在越区切换时使用的载波时隙资源示意图；图3是本专利技术具体实施时的一种卫星通讯系统组成示意；图4是本专利技术协议流程示意图。具体实施方式如图3所示，本方法应用的卫星通讯系统由网控/控制台、地面终端、移动终端以及通信卫星组成。网控/控制台负责卫星资源的分配，网控/控制台的控制指令通过地面终端与移动终端进行通讯。协议流程示意图如图4所示，具体实施步骤如下：(1)网控或控制台将载波信息和时隙计划发往移动终端和地面终端；所述的载波信息包括中心频点、载波速率、初始调制编码方式；所述的时隙计划的内容为一个列表，每项的内容为时隙开始时刻、所用载波、时隙类别、时隙长度、调制编码方式、扩频比；所述的时隙类别分为数据时隙和探测时隙；(2)移动终端不需要越区时，使用原始波束的载波(记为载波1)将时隙计划中的所有时隙均为用于传输数据，地面终端按时隙计划进行数据接收，结束本流程；在需要越区时，如图1所示，网控或控制台判断目标波束是否有相符的空载波，若有，网控或控制台在目的波束分配新载波或使用预先规划的载波(记为载波2)，并按需压缩数据时隙长度，插入探测时隙；否则，判断目标波束是否有可分配的的新载波，若有则网控或控制台在目的波束分配新载波或使用预先规划的载波，并按需压缩数据时隙长度，插入探测时隙(复用时隙)；否则，通知移动终端目标波束资源不足，越区失败；波束切换的触发可以为两种方式：一种是网控或控制台将波束的覆盖范围信息发给移动终端，由移动终端根据自身位置信息向网控或控制台发送波束切换申请；另一种方式是移动终端周期性将位置信息通过卫星链路上报网控或控制台，由网控或控制台来判断该终端需要进行越区时。当移动终端需要进行越区切换时，网控/控制台会根据移动终端在可用波束重叠区域的时长、最少探测次数约束、最低业务传输速率(可选)确定数据时隙的时隙长度，并分配用于在目标波束探测的业务探测时隙。如移动终端穿越波束重叠区域的最小时长为20秒，而最少需要探测的次数为5次，则数据时隙的长度需要低于4秒。为了降低传输时延，通常两个数据时隙中只插入一个探测时隙。移动终端在越区切换时使用的载波时隙资源示意图如图2所示；(3)网控或控制台将目的波束的新载波的载波参数以及新的时隙计划通过地面终端发往移动终端；(4)移动终端按照新的时隙计划在数据时隙使用原波束内的载波进行数据发送，在探测时隙使用目的波束的新载波发送探测信号；(5)地面终端接收移动终端发送的数据和探测信号，根据接收到的探测信号，获取信道质量，将信道质量反馈给移动终端或上报网控或控制台；若反馈给移动终端执行步骤(6)，若上报控制台，执行步骤(7)；(6)移动终端判断信道质量是否满足需求，若是，向网控或控制台发送数据传输切换请求，网控或控制台取消探测时隙，恢复数据时隙的时长，在数据时隙使用目的波束的新载波，通知移动终端；如果无法满足需求，则越区失败，恢复越区前的时隙计划或者尝试探测别的波束，网控或控制台根据需要回收原波束内的载波。；(7)网控或控制台判断信道质量是否满足需求，若是，网控或控制台取消探测时隙，恢复数据时隙的时长，在数据时隙使用目的波束的新载波，通知移动终端；如果无法满足需求，则越区失败，恢复越区前的时隙计划或者尝试探测别的波束，通知移动终端，网控或控制台根据需要回收原波束内的载波。本专利技术的原理为：本系统在移动终端仍独占载波，因此接收终端可以通过频点区分不同的发送终端。引入定时同步机制后，将载波划分为不同的时隙。在本文中时隙计划是指不同时隙的起始时刻、时隙长度、时隙类型、时隙所使用的载波、时隙所使用的调制方式、码长、码率、扩频比等参数。时隙类型在本文中只涉及数据时隙和探测时隙。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可变长时隙的波束切换方法，其特征在于包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种基于可变长时隙的波束切换方法，其特征在于包括以下步骤：(1)网控或控制台将载波信息和时隙计划发往移动终端和地面终端；所述的载波信息包括原波束内载波的中心频点、载波速率和初始调制编码方式；所述的时隙计划的内容为一个列表，每项的内容为时隙开始时刻、所用载波、时隙类别、时隙长度、调制编码方式和扩频比；所述的时隙类别分为数据时隙和探测时隙；(2)移动终端不需要越区时，使用原波束内的载波将时隙计划中的所有时隙均用于传输数据，地面终端按时隙计划进行数据接收，结束本流程；在需要越区时，网控或控制台在目的波束分配新载波或使用预先规划的新载波，并按需压缩数据时隙长度，插入探测时隙；(3)网控或控制台将目的波束的新载波的载波参数以及新的时隙计划通过地面终端发往移动终端；(4)移动终端按照新的时隙计划在数据时隙使用原波束内的载波进行数据发送，在探测时隙使用目的波束的新载波发送探测信号；(5)地面终端接收移动终端发送的数据和探测信号，根据接收到的探测信号，获取信道质量，将信道质量反...

【专利技术属性】
技术研发人员：将洪磊，陈杰，徐学梅，王立忠，张鹏宗，岳田，黄宪超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13