一种波束切换方法
技术领域
本发明涉及无线卫星通信技术领域,特别是涉及一种波束切换方法。
背景技术
随着陆地蜂窝3G技术商用的逐渐成熟,4G技术也有望在近期投入使用。而为了弥补陆地蜂窝***覆盖范围的问题而引入的卫星通信***中的3G技术也日渐成熟,跟陆地蜂窝***相对应的下一代移动卫星通信***也成为了研究热点。下一代移动卫星通信旨在提高更广泛类型的服务、更高的传输速率,其主要特点为集合了4G中的关键技术:正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)以及多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put,MIMO)。但是新的4G技术跟卫星通信***相结合产生了不同于陆地蜂窝***的特点。
由于点波束覆盖范围小,并且卫星在高速移动,波束切换时LEO卫星***中最常见的切换。在切换过程中,如果在下一个波束中没有新链路或信道,那么当前的呼叫就应该丢弃或者阻塞。再次,选择合适的资源管理(信道分配)策略,可以保证切换期间信道的可用性。因此,信道分配策略和切换保证技术是管理切换请求的主要问题。
为了解决点波束切换问题,已经提出了几种切换方法。可以根据下面两个准则对点波束切换方式进行分类:信道分配策略和切换保证。其中,基于信道分配策略的分类:各种信道分配技术可用于分配信道给某个呼叫。切换请求对于下一个小区也可以看作是一个转移的呼叫,需要分配一个信道。基于信道分配策略,切换技术可以分成如下三种:基于固定信道分配(FCA)的切换、基于动态信道分配(DCA)的切换、基于自适应动态信道分配(IDCA)的切换;基于切换保证技术,切换可以分为:Guaranteed Handover schemes,GH、Guaranteed Prioritized Handover schemes。
然而新一代卫星通信技术采用了OFDM技术,这使得每个波束中可用资源集合完全相同,本专利即利用这一点对传统波束切换技术进行了改进,提高了切换效率,降低了***的复杂度。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何提供一种新的波束切换方法,以克服下一代移动卫星通信***中波束切换失败的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明提供一种波束切换方法,包括步骤:S1、确认当前时刻每个波束中的用户数量,并将用户按照业务类型分为实时用户和非实时用户;
S2、根据波束中用户数量的相对关系,将波束分为热点波束和非热点波束;
S3、对热点波束作如下处理:将当前某个热点波束中的用户归为一簇,切换时优先保证簇内用户只切换波束而不切换子载波;
S4、根据预定周期重复上述步骤。
优选地,步骤S2具体包括:
确定波束与终端的相对运动方向,对波束沿波束运动方向按从1到n进行编号,n=1,2,...N,并统计当前时刻每个波束中实时用户与非实时用户的数量;
其中,n表示卫星中总波束的数量,
其中,热点波束判别准则为:将编号为n的波束中的用户数N1与编号为(n-1)的波束中的用户数N2进行比较,若N1>N2,则波束n为热点波束,否则为非热点波束。
优选地,步骤S3具体包括:
按波束移动的反方向对各个波束进行扫描,若波束n为热点波束,则对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,
若波束i为热点波束,且n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2≤M;波束i为n个波束中的任一波束;M表示每个波束中可用子载波数;
ni.1和ni.2分别表示编号为i的波束中实时用户与非实时用户的数量;
n(i-1).1和n(i-1).2分别表示编号为i-1的波束中实时用户与非实时用户的数量;
M表示每个波束中可用子载波数;
将波束(i-1)中的用户切换到与波束i中用户不同的子载波上。
优选地,若波束i为热点波束,且n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2>M,则根据n(i-1).1、n(i-1).2、ni.1、ni.2和M的具体数量关系确定阻塞的用户,然后进行波束内子载波切换;ni.1和ni.2分别表示编号为i的波束中实时用户与非实时用户的数量;
n(i-1).1和n(i-1).2分别表示编号为i-1的波束中实时用户与非实时用户的数量;
M表示每个波束中可用子载波数。
优选地,若n(i-1).1+ni.1+ni.2≤M,则阻塞掉波束(i-1)中n(i-1).2个非实时业务中的(n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,若n(i-1).1+ni.1+ni.2>M且n(i-1).1+ni.1≤M,则阻塞掉波束(i-1)中所有的非实时业务和波束i中非实时业务中的(n(i-1).1+ni.1+ni.2-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,若n(i-1).1+ni.1>M,则阻塞掉波束(i-1)和波束i中所有的非实时业务,并阻塞掉波束i中实时业务中的(n(i-1).1+ni.1-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,优先阻塞掉靠近波束边缘的用户。
优选地,每隔Ts时间间隔重复一次上述步骤,其中,Ts为用户平均通信时间。
(三)有益效果
本发明的波束切换方法,定期对划分出的hot波束进行波束内切换,以达到波束间切换时最小化需要切换子载波的数目的目的。同时兼顾了***的整体性能以及实时业务,有效地提升了波束切换的效率。
附图说明
图1为依照本发明实施例的波束切换方法方法流程示意图;
图2为依照本发明实施例1的hot波束以及待处理的非hot波束不需要切断用户时的波束切换模型示意图;
图3为依照本发明实施例2的hot波束以及待处理的非hot波束需要切断用户时的波束切换模型示意图;
图4为依照本发明实施例3的hot波束以及待处理的非hot波束需要切断用户时的波束切换模型示意图;
图5为依照本发明实施例4的hot波束以及待处理的非hot波束需要切断用户时的波束切换模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,本发明的一种波束切换方法,包括以下步骤:
步骤S1:基本信息确定:确认当前时刻每个波束中的用户数量,并判断用户的业务类型,根据当前用户业务情况分为实时以及非实时用户。
步骤S2:区分热点波束(hot波束):根据波束中用户数量的相对关系,将波束分为hot波束以及非热点波束(非hot波束)。
确定波束与终端的相对运动方向,对波束沿波束运动方向进行编号(从1到n,n表示此卫星中总波束的数量),并统计当前时刻每个波束中实时用户与非实时用户的数量,n=1,2,...N
hot波束判别准则为:将编号为n的波束中的用户数N1与编号为(n-1)的波束中的用户数N2进行比较,若N1>N2,则波束n为hot波束,否则即为非hot波束。假设编号为i的波束中实时用户与非实时用户的数量分别为ni.1和ni.2,同时假设每个波束中可用子载波数为M。
步骤S3:对所有的hot波束以及非hot波束作如下处理:将当前某个hot波束中的用户归为一簇,切换时优先保证簇内用户只切换波束而不切换子载波。
按波束移动的反方向对各个波束进行扫描,若波束n是hot波束,则对波束(n-1)进行波束内子载波切换。
若波束i为热点波束,且n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2≤M;波束i为n个波束中的任一波束;M表示每个波束中可用子载波数;
ni.1和ni.2分别表示编号为i的波束中实时用户与非实时用户的数量;
n(i-1).1和n(i-1).2分别表示编号为i-1的波束中实时用户与非实时用户的数量;
M表示每个波束中可用子载波数;
将波束(i-1)中的用户切换到与波束i中用户不同的子载波上。
优选地,
若波束i为热点波束,且n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2>M,则根据n(i-1).1、n(i-1).2、ni.1、ni.2和M的具体数量关系确定阻塞的用户,然后进行波束内子载波切换;ni.1和ni.2分别表示编号为i的波束中实时用户与非实时用户的数量;
n(i-1).1和n(i-1).2分别表示编号为i-1的波束中实时用户与非实时用户的数量;
M表示每个波束中可用子载波数。
优选地,若n(i-1).1+ni.1+ni.2≤M,则阻塞掉波束(i-1)中n(i-1).2个非实时业务中的(n(i-1).1+n(i-1).2+ni.1+ni.2-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,若n(i-1).1+ni.1+ni.2>M且n(i-1).1+ni.1≤M,则阻塞掉波束(i-1)中所有的非实时业务和波束i中非实时业务中的(n(i-1).1+ni.1+ni.2-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,若n(i-1).1+ni.1>M,则阻塞掉波束(i-1)和波束i中所有的非实时业务,并阻塞掉波束i中实时业务中的(n(i-1).1+ni.1-M)个,然后对波束(i-1)进行波束内子载波切换。
优选地,优先阻塞掉靠近波束边缘的用户。
步骤S4:定期重复上述步骤:每隔Ts(用户平均通信时间)时间间隔重复一次上述步骤。
实施例1
如图2所示,此时考虑5个波束的情况,波束从左向右运动。从左向右将波束分别标号为1-5,从波束1到波束5中依次有2、0、5、2、3个用户。
此时波束编号3、5为hot波束,按波束移动的反方向对各个波束进行扫描,波束5是hot波束,则对波束4进行波束内子载波切换。设每个波束都使用相同的资源f1-f5,此时首先对波束4中的用户进行子载波切换,切换到与波束5不同的子载波上。
波束3是hot波束,由于波束3中的五个用户已经占用了全部5个子载波,而波束2中没有用户,因此不需要对波束二进行处理。
按上述过程做完波束内切换后,在用户运动到波束边缘时,对hot波束中的用户只需要切换波束,而不需要切换子载波;对非hot波束中的用户而言,正常进行波束切换即可。
实施例2
如图3所示,此时从波束1到波束5中依次有2、2、4、2、2个用户。
此时波束3为hot波束,按波束移动的反方向对各个波束进行扫描,波束3是hot波束,需要对波束2进行处理。仍设每个波束都使用相同的资源f1-f5,而波束中已有2个用户,4+2>6,需要根据波束2和波束3中用户业务类型进行不同处理。
如图3所示(黑色填充表示实时用户),波束2中一个为实时业务,一个为非实时业务,而波束3中五个用户均为实时业务。此时切断波束2中非实时业务。
按上述过程做完波束内切换后,在用户运动到波束边缘时,对hot波束中的用户只需要切换波束,而不需要切换子载波;对非hot波束中的用户而言,正常进行波束切换即可。
实施例3
如图4所示(黑色填充表示实时用户),此时于实施例2不同之处为:波束2中的两个用户均为实时业务,而波束3中有一个非实时业务,此时只需要切断波束3中的非实时业务即可,其余步骤不变。
实施例4
如图5所示,此时于实施例2不同之处为:波束2和波束3中的所有用户均为实时业务,此时只需要切断波束2和波束3中离各自波束中心最远的用户即可,其余步骤不变。
通过结合附图对本发明具体实施例的描述,本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。