[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

说明书

本发明涉及一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法，属于卫星通信切换技术领域。包括：1)判断是否存在过载卫星来决定是否触发切换，并由基于移动用户接收相邻卫星的信号强度，以及相邻卫星负载情况的多属性决策的目标卫星选择选择方法选择合适的目标卫星；2)判断源卫星与目标卫星的参考信号接收功率和参考信号接收质量满足切换触发条件的时间是否大于时间迟滞门限来决定是否触发切换；3)若步骤1)和2)满足切换触发条件，则通过本发明提出的星间切换信令流程执行切换。所述切换方法降低了切换失败率以及掉话率，也在一定程度上降低了乒乓切换发生的概率；且切换完成后，移动用户能够获得较好的服务质量。

技术领域

本发明涉及一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法，尤其涉及一种低轨卫星通信中的切换方法、切换流程以及切换目标卫星的选择方法，属于卫星通信切换技术领域。

背景技术

卫星通信系统中切换技术一直是研究的热点，在用户与网络处于连接状态时，由于卫星相对地面快速运动，移动用户原来的服务卫星可能因距离卫星星下点太远导致用户接收信号强度变弱。当移动用户接收到的信号强度不能满足服务要求时，为保证通信的连续，网络就要为用户选择另一颗合适的卫星，并将移动用户切换到该卫星并建立无线连接。若此时不进行切换，移动用户可能会因接收到的信号强度过弱而产生掉话。

卫星通信系统切换过程分三个阶段：第一阶段是切换测量，由移动用户(UE)和服务卫星通过测量控制和测量报告的信令交互完成的。第二阶段是切换判决，指的是切换判决方法，在卫星中完成。第三阶段为切换完成阶段，指通过信令交互完成切换的过程，由UE、卫星、地面信关站共同完成。同频切换一般采用基于A3事件的切换方法，当UE测量的邻区信号强度大于当前小区信号强度，且差值大于一定门限值(Hyst)的时候，就会触发A3事件。如果触发A3事件后持续时间大于迟滞门限(TTT)，UE就会向卫星发送A3事件的测量报告，卫星根据测量报告进行切换判决，若满足条件则发起切换，执行整个的切换流程。

由于卫星相对于地面高速的运动，移动用户将面临频繁的波束间以及卫星间的切换，传统的基于A3事件的切换方法已经并不能满足低轨卫星系统的要求。在传统的切换方法中仅以参考信号接收限号功率作为判决的条件，忽略了信道变化引起的噪声干扰。例如：当服务卫星RSRP较大，信道噪声也较大时，基于传统的切换方法此时并未发起切换，但受到噪声的影响，通信质量必定较差。另外卫星负载能力有限，传统方法另一明显缺陷就是未能考虑负载均衡的情况，例如当某卫星发生过载时，系统未能及时进行负载调整，此时该卫星无线资源不能满足大量用户的需求，便会造成切换失败率和掉话率的提高。而相邻卫星可能接入用户较小，无线资源利用率较低，造成大量的资源浪费。

其中，参考信号接收限号功率，即Reference Signal Receiving Quality，简称RSRP。

传统的切换方法忽略了噪声干扰以及卫星负载均衡的情况，对系统的整体性能有不小的影响，因此对传统方法的改进还有着较大的提升空间。本发明正是为了解决上述传统方法的两点缺陷，提出基于卫星负载均衡的联合切换判决方法，并提出了基于卫星负载与移动用户接收信号强度的多属性决策的切换目标卫星选择方法。

发明内容

本发明的目的在于解决传统切换方法未考虑信道噪声干扰和负载均衡无法适用于低轨卫星通信系统的技术缺陷，提出了一种低轨卫星通信中基于负载均衡的联合切换方法，实现了基于移动用户接收相邻卫星的信号强度，以及相邻卫星负载情况的多属性决策的目标卫星选择。

所述联合切换方法，包括以下具体步骤：

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：