一种基于目标波束卫通终端的切换测量方法与流程

1.本公开涉及卫星通信领域，特别涉及一种使用目标波束卫通终端进行切换测量的方法。


背景技术：

2.随着卫星通信技术的发展，高通量卫星通信系统作为典型的点波束卫星通信系统，应用范围越来越大，用户数量越来越多。高通量卫星通信系统基于点波束覆盖的方式使得移动范围大、移动速度快的卫星终端经常需要在不同的点波束间进行切换。
3.当前的卫星终端通常只具备单通道通信能力，卫星通信终端在波束间切换过程中采用先断后建的硬切换方式，通信终端对目标波束的无线链路相关参数没有先验值，无线链路的断开和重新建立过程会造成无线通信的中断；现有技术在卫星通信终端的切换判决时采用波束地图，基于终端地理位置的模糊判决，不能准确设置切换时间；与地面通信网络不同，由于高通量卫星通信系统的功率较大且信道资源紧张，不适宜采用对终端设备要求过高和占用信道较多的软切换策略。
4.因此，为了保障切换过程中用户业务的连续性，一种切换时延小，切换时刻准确的切换方法和流程在高通量卫星通信系统中尤为重要；通过目标波束卫通终端进行辅助切换测量能实现这一目的。


技术实现要素：

5.本公开提供一种使用目标波束卫通终端进行切换测量的方法，为不能执行目标波束测量的卫星通信终端提供了一种测量手段，能够更准确的获得切换目标区域的信号质量。
6.本公开提供的基于目标波束卫通终端的切换测量方法，包括以下步骤：
7.步骤a，在卫星终端进入预切换阶段时，从目标波束在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合；
8.并在测量执行过程中，根据目标波束终端移动性，对所述终端集合进行动态维护；
9.步骤b，向辅助切换测量的终端集合中的各终端下发辅助切换测量配置；
10.步骤c，辅助终端按测量配置执行测量并上报测量结果；
11.步骤d，对测量结果进行加权平滑处理；
12.步骤e，对各终端测量结果综合判决，进行切换触发和切换执行过程。
13.进一步的，所述步骤a中，从目标波束在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合的具体方法包括：
14.步骤a1，进行目标波束辅助终端选择时，辅助终端需为目标波束中的在线终端，且满足如下条件：
15.di≤d
max
16.其中，di为编号为i的终端与待切换终端的距离，d
max
为可实现辅助切换测量的终
端之间最大距离；
17.将符合上述条件的所有终端加入辅助终端候选集合s1；
18.a2，从辅助终端候选集合s1生成辅助终端集合s2：
19.若num
s1
＞num
max
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
max
为辅助切换测量所需的最大终端数量，则对s1中每个终端按照di值进行升序排列，将序列的前num
max
个终端生成集合s2；
20.若num
s1
＜num
min
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
min
为辅助切换测量所需的最小终端数量，则辅助切换测量失败，流程结束；
21.否则，即num
min
≤num
s1
≤num
max
成立，复制s1生成s2。
22.进一步的，所述步骤a中，对所述终端集合s2进行动态维护的具体方法包括：
23.对于目标波束中的其他在线终端，根据其位置信息计算与切换终端的距离dj，若dj≤d
max
成立，
24.其中，di为该终端与待切换终端间的距离，则将该终端加入集合s2，并按步骤a2中的方法，更新s2使num
min
≤num
s2
≤num
max
成立，其中num
s2
为辅助终端集合s2的终端数量；
25.对于集合s2中的各终端，若dk＞d
max
，其中dk为该终端与切换终端间的距离，则将终端k移出集合s2；若num
s2
＜num
min
，则辅助切换测量失败，流程结束。
26.进一步的，所述步骤b具体包括：
27.根据终端能力选择适合的测量配置参数，所述测量配置参数包括：测量类型，测量周期，测量执行时间；其中，测量周期根据波束间切换将要发生的时间的范围设定，测量执行时间根据波束间切换将要发生的时间和辅助终端移动速度进行估算；
28.组装终端特定的测量配置消息；
29.在前向链路控制信道上向各辅助终端下发终端特定的测量配置消息。
30.进一步的，所述步骤d具体包括：
31.计算当前测量周期及若干个最近的测量周期测量值的加权平均值，包括：
32.若当前测量周期之前的历史测量周期数量少于(mp
eriod-1)个，对所有历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值；
33.若当前测量周期之前的历史测量周期大于或等于(m
period-1)个，对最近的(m
period-1)个历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值；
34.其中，m
period
为测量数据平滑处理的周期数；
35.当前测量周期的实际测量值为：其中，wi为第i个测量值对应的权值，mi为第i个测量值。
36.进一步的，所述步骤d中，各个测量值对应的权值设置方法包括：
37.设置参与加权平均计算的m个测量值的权值为等差数列或固定值；
38.所有权值需满足如下关系：∑wi＝1，其中wi为第i个测量值的权值，i＝1，....m。
39.进一步的，所述步骤e具体包括：
40.对于每个辅助终端获取到的测量结果，根据该辅助终端与波束边缘的距离，将测量结果折算为波束边缘的测量结果；并对多个辅助终端的折算结果进行算术平均，作为当前波束边缘信号质量的测量结果；
41.基于波束边缘信号质量与待切换终端信号质量的比较，进行综合判决，触发终端
切换。
42.与现有技术相比，本公开的有益效果是：
43.(1)这种基于目标波束辅助终端测量的方法，为不能执行目标波束测量的卫星通信终端提供了一种测量手段，能够更准确的获得切换目标区域的信号质量；(2)在目标波束辅助终端选择过程中，基于终端间距离最短优先的方式，工程实现简单；(3)执行测量的过程中，基于终端的移动性，动态维护辅助终端列表，及时为辅助测量选择最优的终端集合；(4)对终端测量的历史值与当前值进行加权平均处理，减少测量误差和测量值波动对测量结果的影响。
附图说明
44.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
45.图1为基于目标波束终端辅助的波束切换方法涉及的网元结构示意图；
46.图2为基于目标波束终端辅助的波束间切换处理方法过程示意图；
47.图3为示例性目标波束辅助终端集合建立过程示意图；
48.图4为示例性计算测量值加权平均权值的过程示意图。
具体实施方式
49.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
50.本公开提供了一种使用目标波束卫通终端进行切换测量的方法。应用该方法进行切换测量的系统构成如图1所示，包括：待切换的卫星终端，卫星通信网络控制中心设备，用于切换辅助测量的辅助终端。
51.在示例性实施方式下，根据本公开的切换测量方法流程如附图2所示，包括以下步骤：
52.卫星终端进入预切换阶段；
53.网络控制中心从目标波束在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合，并在测量过程中对终端集合进行动态维护；
54.网络控制中心向辅助终端集合中的各终端下发辅助切换测量配置；
55.辅助终端按测量配置执行测量并上报测量结果；
56.网络控制中心对测量结果进行加权平滑处理；
57.网络控制中心对各终端测量结果综合判决，进行切换触发和切换执行过程。
58.其中，对目标波束卫通终端选择的具体方法示例如附图3所示：
59.1)进行目标波束辅助终端选择时，辅助终端需为目标波束中的在线终端，且满足如下条件：
60.di≤d
max
61.其中di为编号为i的终端与切换终端的距离，d
max
为可实现辅助切换测量的终端之间最大距离；将符合上述条件的所有终端加入辅助终端候选集合s1。
62.2)从辅助终端候选集合s1生成辅助终端集合s2：
63.若num
s1
＞num
max
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
max
为辅助切换测量所需的最大终端数量，则对s1中每个终端按照di值进行升序排列，将序列的前num
max
个终端生成集合s2；
64.若num
s1
＜num
min
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
min
为辅助切换测量所需的最小终端数量，则辅助切换测量失败，流程结束。
65.否则，即num
min
≤num
s1
≤num
max
成立，复制s1生成s2。
66.3)测量执行过程中，根据目标波束终端移动性，调整和维护辅助终端集合s2：
67.对于目标波束中的其他在线终端，根据其位置信息计算与切换终端的距离dj，若dj≤d
max
成立，
68.其中di为该终端与切换终端间的距离，则将该终端加入集合s2，并按步骤2)说明的方法，更新s2使num
min
≤num
s2
≤num
max
成立，其中num
s2
为辅助终端集合s2的终端数量。
69.对于集合s2中的各终端，若dk＞d
max
，其中dk为该终端与切换终端间的距离，则将终端k移出集合s2；若num
s2
＜num
min
，则辅助切换测量失败，流程结束。
70.另外，网络控制中心向辅助终端集合中的各终端下发辅助切换测量配置的步骤具体包括：
71.1)网络控制中心根据终端能力选择适合的测量配置参数，所述测量配置包括：测量类型，测量周期，测量时间等；
72.2)网络控制中心组装终端特定的测量配置消息；
73.3)网络控制中心在前向链路控制信道上向各辅助终端下发终端特定的测量配置消息；
74.辅助终端接收自身的测量配置，开始执行测量过程，按配置参数执行测量结果上报。
75.网络控制中心根据切换终端的位置和移动速度，估算出波束间切换将要发生的时间ho_t
remain
。上述步骤中，网络控制中心根据终端能力选择适合的测量配置参数，包括：测量类型(rsrp)，测量周期(period
meas
)，测量执行时间等，网络控制中心设置参数时，根据ho_t
remain
的范围设定不同的测量周期。
76.测量执行时间的设置，根据ho_t
remain
和v来进行估算，其中v是终端移动速度。
77.综上，测量配置消息应包含如下内容：
78.序号名称值含义 meastypeenum{rsrp}测量类型为rsrp measperiodenum{period
meas
}测量周期的值，对应具体数值 meastimems测量执行时间
79.其中，参数meastime用于辅助测量终端预估自身的上行测量负荷。网络控制中心在前向链路控制信道上向各辅助终端下发终端特定的测量配置消息，测量配置消息下发可以piggyback的方式附加在其他控制消息之上。
80.在目标波束终端辅助的波束切换方法中，对各个终端获取的若干周期内的测量值
各自进行加权处理，即：计算当前测量周期及若干个最近的测量周期测量值的加权平均值。具体分为如下不同情形：
81.1)若当前测量周期之前的历史测量周期数量少于(m
period-1)个，对所有历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值；
82.2)若当前测量周期之前的历史测量周期大于或等于(m
period-1)个，对最近的(m
period-1)个历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值。
83.其中，m
period
为测量数据平滑处理的周期数。
84.对于参与加权平均计算的m个测量值，一个典型的加权平均计算过程参考图4所示，具体过程如下所述：
85.1)设置参与加权平均计算的各测量值的权值关系形式，比如各个权值为等差数列的形式，可选的，设置各个测量值的权值为固定值；所有权值需满足如下关系：∑wi＝1，其中wi为第i个测量值的权值，i＝1，...，m，m为测量值总数。
86.2)计算当前测量周期的实际测量值，其中，wi为第i个测量值对应的权值，mi为第i个测量值。
87.对于每个辅助终端获取到的测量结果，根据该辅助终端与波束边缘的距离，将测量结果折算为波束边缘的测量结果；并对多个辅助终端的折算结果进行算术平均，作为当前波束边缘信号质量的测量结果。多个辅助终端的算术平均可减少单个辅助终端的测量误差。
88.在综合判决时，将波束边缘信号质量与待切换终端的信号质量进行比较，一种可能的判决方法是：当连续n个测量周期的测量结果均为波束边缘信号质量优于切换终端的信号质量时，可触发终端切换。
89.上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

技术特征：
1.一种基于目标波束卫通终端的切换测量方法，包括以下步骤：步骤a，在卫星终端进入预切换阶段时，从目标波束在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合；并在测量执行过程中，根据目标波束终端移动性，对所述终端集合进行动态维护；步骤b，向辅助切换测量的终端集合中的各终端下发辅助切换测量配置；步骤c，辅助终端按测量配置执行测量并上报测量结果；步骤d，对测量结果进行加权平滑处理；步骤e，对各终端测量结果综合判决，进行切换触发和切换执行过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，从目标波束在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合的具体方法包括：步骤a1，进行目标波束辅助终端选择时，辅助终端需为目标波束中的在线终端，且满足如下条件：d
i
≤d
max
其中，d
i
为编号为i的终端与待切换终端的距离，d
max
为可实现辅助切换测量的终端之间最大距离；将符合上述条件的所有终端加入辅助终端候选集合s1；a2，从辅助终端候选集合s1生成辅助终端集合s2：若num
s1
＞num
max
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
max
为辅助切换测量所需的最大终端数量，则对s1中每个终端按照d
i
值进行升序排列，将序列的前num
max
个终端生成集合s2；若num
s1
＜num
min
成立，其中num
s1
为集合s1的终端数量，num
min
为辅助切换测量所需的最小终端数量，则辅助切换测量失败，流程结束；否则，即num
min
≤num
s1
≤num
max
成立，复制s1生成s2。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，对所述终端集合s2进行动态维护的具体方法包括：对于目标波束中的其他在线终端，根据其位置信息计算与切换终端的距离d
j
，若d
j
≤d
max
成立，其中，d
i
为该终端与待切换终端间的距离，则将该终端加入集合s2，并按步骤a2中的方法，更新s2使num
min
≤num
s2
≤num
max
成立，其中num
s2
为辅助终端集合s2的终端数量；对于集合s2中的各终端，若d
k
＞d
max
，其中d
k
为该终端与切换终端间的距离，则将终端k移出集合s2；若num
s2
＜num
min
，则辅助切换测量失败，流程结束。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：根据终端能力选择适合的测量配置参数，所述测量配置参数包括：测量类型，测量周期，测量执行时间；其中，测量周期根据波束间切换将要发生的时间的范围设定，测量执行时间根据波束间切换将要发生的时间和辅助终端移动速度进行估算；组装终端特定的测量配置消息；在前向链路控制信道上向各辅助终端下发终端特定的测量配置消息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤d具体包括：计算当前测量周期及若干个最近的测量周期测量值的加权平均值，包括：
若当前测量周期之前的历史测量周期数量少于(m
period-1)个，对所有历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值；若当前测量周期之前的历史测量周期大于或等于(m
period-1)个，对最近的(m
period-1)个历史测量值和当前测量值计算加权平均测量值；其中，m
period
为测量数据平滑处理的周期数；当前测量周期的实际测量值为：其中，w
i
为第i个测量值对应的权值，m
i
为第i个测量值。6.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤d中，各个测量值对应的权值设置方法包括：设置参与加权平均计算的m个测量值的权值为等差数列或固定值；所有权值需满足如下关系：∑w
i
＝1，其中w
i
为第i个测量值的权值，i＝1，....m。7.根据权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述步骤e具体包括：对于每个辅助终端获取到的测量结果，根据该辅助终端与波束边缘的距离，将测量结果折算为波束边缘的测量结果；并对多个辅助终端的折算结果进行算术平均，作为当前波束边缘信号质量的测量结果；基于波束边缘信号质量与待切换终端信号质量的比较，进行综合判决，触发终端切换。

技术总结
一种基于目标波束卫通终端进行切换测量的方法，属于卫星通信领域，该方法从目标波束的在线终端中选择可以用于辅助切换测量的终端集合，并在测量过程中对终端集合进行动态维护；利用网络控制中心向辅助终端下发测量配置并对测量结果进行加权平滑处理。该方法为不能执行目标波束测量的卫星通信终端提供了一种测量手段，能够更准确的获得切换目标区域的信号质量，工程实现简单。工程实现简单。工程实现简单。


技术研发人员：马君刚 陈昱良 邵瑜 丁峰 郝强 陈全
受保护的技术使用者：北京航天科工世纪卫星科技有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/7