[发明专利]一种卫星通信中的用户切换方法

说明书

本发明的一种卫星通信中的用户切换方法通过地面网络管理中心给每一个卫星的覆盖区域边缘设立相对于用户终端的待切换区域，然后将处于卫星待切换区域的用户终端进行卫星切换，使用户终端连接到其可视范围内的且相对于本用户终端的待切换区域不在该范围的其他卫星上。本发明的优点在于本发明通过在卫星覆盖区中设定灵活的待切换区域，并采用用户终端判决方案来实现用户终端的卫星切换，策略灵活可靠、工程实现简单，且在保证用户通信质量的同时很好的避免了频繁乒乓切换问题。

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，具体来说涉及卫星通信中的用户切换管理，更具体地说，涉及一种卫星通信中基于待切换区域的用户切换方法。

背景技术

卫星通信中，尤其是低轨卫星，为了避免卫星的高动态特性影响用户终端的通信服务质量，用户终端需要进行频繁的切换，概况来说，有以下几个方面：

(1)一颗卫星对地面用户终端的覆盖时间很短，卫星覆盖区边缘处信号强度相对较弱，为了不影响用户终端的通信服务质量，用户终端需要切换至其他卫星；

(2)用户分布不均造成的负载不平衡问题，部分用户终端可以切换到临近卫星，以降低某些卫星的负载压力，提高通信服务质量；

(3)由赤道向两极地区卫星密度逐渐增加，覆盖重叠情况愈加严重，造成用户终端切换时选星困难的问题，容易出现“乒乓”切换。

由此可以看出，如果用户终端的切换策略不够完善，会造成用户终端频繁的“乒乓切换”，这将直接影响用户的通信质量和服务体验。用户终端位于多颗卫星的覆盖范围之内，新用户终端发起呼叫时必须选择一颗卫星接入，而正在通信中的用户终端发起切换时，也必须选择下一颗通信卫星实现切换。不论是新用户终端接入还是老用户终端切换，都面临选星问题，如何选择卫星就需要有合适的多星接入控制策略。

现有的切换策略主要分为以下三种策略：

(1)基于最大通信仰角(最强信号质量、最短卫星距离)的切换策略

该策略是根据用户终端和卫星的距离，选用离用户终端最近的卫星，也就是通信仰角最大的卫星或者说是信号质量最好的卫星进行切换，可以保证该时刻用户终端的服务质量最好。

(2)基于最长服务时间的切换策略

用户终端在切换时选择可以提供服务时间最长的卫星进行切换，在一定程度上降低用户的切换次数。

(3)基于最多可用信道(最多资源剩余，负载均衡)的切换策略

用户终端在切换时选择空闲信道(资源剩余)最多的卫星进行切换，也就是负载最小的卫星，能够减小掉话率和阻塞率，提高系统的资源利用率。

上述当前的切换策略中，基于最大通信仰角的策略在高纬度地区有着频繁切换的缺点，基于最长服务时间和最多可用信道的策略有着通信质量较差的缺点，以上策略之间互为缺憾，虽然有很多研究人员将以上策略加以不同的权重，综合设计并优化目标函数，但是切换技术都是建立在天线等相关设备设计、空中接口测量与判决、协议体制流程或者切换目标函数最优化求解算法方面，没有比较完善的切换区域设置和算法结合方面的策略。尤其是近年来低成本、高效率、大带宽的低轨卫星通信系统发展迅猛，低轨卫星以高于7km/s的速度绕着地球旋转，切换问题尤为突出。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能够克服用户终端频繁乒乓切换并且保证服务质量的卫星通信系统中的用户切换方法。

根据本发明提供的一种卫星通信系统中的用户切换方法，用于地面网络管理管理中心、信关站、卫星、用户终端组成的卫星通信系统中卫星与用户终端通信的切换管理，包括如下步骤：

S1、地面网络管理中心给每一个卫星的覆盖区域边缘设立相对于用户终端的待切换区域；