[发明专利]一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法有效

专利信息
申请号: 201911102886.X 申请日: 2019-11-12
公开(公告)号: CN110809292B 公开(公告)日: 2021-03-09
发明(设计)人: 费泽松;王统;张亚生;蒋逸凡;赵海峰;刘昊昱 申请(专利权)人: 北京理工大学;中国电子科技集团公司第五十四研究所
主分类号: H04W28/08 分类号: H04W28/08;H04W36/00;H04B7/185
代理公司: 北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙) 11639 代理人: 王民盛
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 卫星通信 基于 负载 均衡 联合 切换 方法
【权利要求书】:

1.一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法,其特征在于:

步骤一:计算各卫星负载情况,判断是否存在过载卫星,若存在过载卫星则进入步骤二,若不存在过载卫星则跳至步骤八;

步骤二:按照过载卫星中移动用户接收到的信号强度由小到大的顺序生成切换用户列表;

步骤三:通过公式(1)计算移动用户接收到相邻卫星的信号强度:

P=Pt-Lr(d)-Ls(d)-Lf(d)-LRa(d) (1)

其中,Pt为相邻卫星的发射功率,P为移动用户接受到的信号强度,Lr(d)为路径损耗,Ls(d)为阴影衰落,Lf(d)为快衰落,LRa(d)为雨衰,d为卫星到移动用户的直线距离;

其中,卫星到移动用户的直线距离d的计算过程,包括如下步骤:

3.A通过公式(2)计算卫星覆盖半径R:

R=Re·sinθ (2)

其中,Re为地球半径,θ为地心角;

3.B再通过公式(3)计算卫星到移动用户的直线距离d:

其中,α是星下角,R为卫星覆盖半径;

步骤四:星间负载信息交互,具体为:卫星A向卫星B发送RESOURCE STATUS REQUEST消息触发负载信息交互过程,卫星B通过RESOURCE STATUS UPDATE消息周期性的向卫星A上报负载情况;

至此,通过上述步骤三和步骤四得到了移动用户接收到相邻卫星的信号强度以及相邻卫星的负载情况;

步骤五:以移动用户接收到相邻卫星的信号强度以及相邻卫星的负载情况为变量通过标准差离法计算其权值,再基于优劣解距离法选择最佳切换目标卫星,具体包括如下子步骤:

步骤5.1:通过标准差离法计算权值,假设待切换目标卫星有N个,对移动用户接收到的相邻卫星的信号强度以及相邻卫星的负载情况根据(4)式做标准化处理:

其中,bij表示第j颗相邻卫星的第i个变量的标准化处理值,xij表示第j颗相邻卫星的第i个变量的值,ximin表示变量i中的最小值,ximax表示变量i中的最大值,i=1,2,j=1,2,3…N,i=1对应移动用户接收到相邻卫星的信号强度,i=2对应相邻卫星的负载情况;

步骤5.2:计算两个变量的均值

其中,N为目标卫星个数;

步骤5.3:计算两个变量的标准差σi

其中,为步骤5.2计算的两个变量的均值;

步骤5.4:计算两个变量的权重ωi

其中,σi为(6)式计算得到的两个变量的标准差;

步骤5.5:优劣解距离法计算最佳切换目标,通过公式(8)计算加权后两个变量的值vij

vij=ωi·bij (8)

步骤5.6:计算每颗卫星获取到的参数与最优值和最劣值的欧拉距离:

其中,Dmax,j表示相邻卫星参数与最优值的欧拉距离,Dmin,j表示相邻卫星参数与最劣值的欧拉距离,V1,j为移动用户接收第j颗卫星的信号强度,V1,max为移动用户接收相邻N颗卫星的信号强度的最优值,V2,j为第j颗卫星的负载情况,V2,max为相邻N颗卫星负载情况的最优值,V1,min为移动用户接收相邻N颗卫星的信号强度的最劣值,V2,min为相邻N颗卫星负载情况的最劣值;

步骤5.7:依据(11)计算各相邻卫星与最优值的相对距离Lj

其中,Dmax,j和Dmin,j分别为公式(9)和(10)计算得到的相邻卫星参数与最优值和最劣值的欧拉距离;

步骤5.8:取与最优值相对距离Lj最小的卫星作为切换目标卫星;

步骤六:根据步骤二中生成的切换用户列表以及步骤五中选择的目标卫星,执行星间切换流程,依次将过载卫星中的移动用户切换到相邻的卫星;

步骤七:判断切换后的源卫星与目标卫星是否过载,若仍存在过载情况则进入步骤二,若不存在过载情况则进入步骤八;

步骤八:卫星接收移动用户发的测量报告,并获取源卫星与目标卫星的RSRP,并判断源卫星与目标卫星的RSRP是否满足A3事件的触发条件,若满足条件,跳入步骤十,若不满足条件,跳入步骤九;

其中,A3事件是指当UE测量的相邻卫星的信号强度大于当前服务卫星的信号强度,且差值大于一定门限值的时候,就会触发A3事件;

步骤九:并判断源卫星与目标卫星的RSRQ是否满足A3事件的切换触发条件,若满足条件则进入步骤十,若不满足条件,则跳至步骤八;

步骤十:判断RSRP或RSRQ满足条件的时间是否大于时间迟滞门限TTT,若大于TTT,则触发星间切换,否则跳至步骤八。

2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法,其特征在于:RSRQ,即Reference Signal Receiving Quality,为参考信号接收质量;时间迟滞门限,即Time To Trigger,简称TTT。

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