X kcos Ω k-ykcosiksin Ω k
[0038] Yk= x ksin Ω k+ykcosiksin Ω k
[0039]Zk=yksinik
[0040] 其中，ik为轨道倾角，Ωk为观测时刻的升点经度，Xk，yk为卫星在轨道平面的位置， k= 1，2, 3表示可观测到GPS卫星序号。
[0041] 设在t时刻，移动终端位置P可同时测得接收机到三颗卫星SpS2,S3，移动终端与 卫星之间距离分别为Pi，P2,P3，如图5所示，可以通过无线信号传输时间和光速乘积获 得。
[0042] 利用移动终端与卫星之间距离和卫星位置坐标，计算移动终端P的位置，即：
[0044] 获取到移动终端的位置信息后，通过地图匹配将当前的道路位置在数字地图中显 示出来，用户可以实时利用该信息进行导航等应用。例如当移动终端当移动终端计划从A地到B地时，首先在数字地图上进行交通线路规划以寻找最佳路径。然后判决该路径是否 与步骤1数字地图切换位置区域有重合区域。只有存在重合区域，才需要确定移动终端速 度矢量和切换判决过程。图4为本发明中GMR-1波束切换示意图，图5为本发明中接收机 位置示意图。
[0045]在数字地图上，在一定时间间隔t内（例如定位周期时间），用户由位置 A成，YdZJ运动到位置B(X2,Y2,Z2)，贝IJ用户的速度为：
[0047] 当移动终端沿着一定路径行驶从位置A运动到位置B时，假设当前位置为P0,则该 路径初始经过的切换位置区域为P1，位置P0与位置P1之间距离为D，如图2所示。移动终 端从位置P0到位置P1需要时间小于某个门限At时，即可启动切换过程，BP:
可知，当移动终端接近或超越切换位置区域边界时，启动切换过程。
[0048] 为了减少切换误判发生，同时考虑切换复杂度，下面仅增加移动终端导频信号测 量电平信息判决方式。考虑到尽可能提前切换的应用场景，采用邻波束信号电平是否大于 本波束信号电平的加权值，BP，
[0049]RSSI邻彡γ·RSSI本
[0050] 其中，RSSI表示波束信号电平，γ表示加权系数，取值范围为0-1。
[0051] 也就是说，不需要一定要等到目标波束小区的信号强度大于当前波束小区并持续 一个特定的值就可以进行切换，因此可以大幅降低卫星波束切换的时延。
[0052] 实际环境测试表明，当GMR-1波束边界为200km，波束边界重合区域为波束边界的 1 %，即2km时，当移动终端移动速度为400km/h，当终端当前位置P0与切换位置区域边界 位置P1之间距离为D=lkm时，以及γ= 0. 7时，切换时间可以提前Δt> 9秒。显然， 具体参数可以根据不同规划要求，灵活选取。采用该切换方法，充分考虑了移动终端位置、 移动速度，结合数字地图导航以及移动终端测量信息，因此不限于卫星移动终端，也适用于 GSM系统等移动终端系统中。
[0053] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通 过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在 形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在本方法中，利用卫星通信 系统移动终端位置信息，结合历史测量信息获取切换位置区域；根据导航路径，对可能跨越 切换位置区域进行预判；结合数字地图获得当前移动终端的速度矢量，当移动终端当前位 置行驶至切换位置区域时间小于某门限值时，完成预切换，最后通过测量进行切换确认。2. 根据权利要求1所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：该方 法具体包括以下步骤： 步骤一：获取切换位置区域；所述切换位置区域是相邻波束之间，当移动终端从一个 波束向另一个波束移动时，可以进行切换的位置区域； 步骤二：规划导航路径；当移动终端计划从A地到B地时，需要在数字地图上进行交通 线路规划以寻找最佳路径，一旦路径规划完成，即可判决该路径是否与步骤一中的数字地 图切换位置区域有重合区域，若存在重合区域，执行下面的步骤； 步骤三：确定移动终端速度矢量：在数字地图上，在一定时间间隔t内，用户由位置 A (X1, Y1, Z1)运动到位置B (X2, Y2, Z2)，则用户的速度为：步骤四：切换判决：移动终端从位置PO到位置Pl需要时间小于某个门限A t时，即可 启动切换过程，即：其中V表示为移动终端速度矢量^在道路方向上的分量，D为位 置PO与位置Pl之间的距离。3. 根据权利要求2所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在步 骤一中，采用以下方法获取切换位置区域：跟踪移动终端切换历史信息，读取GMR-I卫星系 统GBCH(GPS Broadcast Control CHannel)信道中的位置信息，并在数字地图上显示为切 换位置区域；或者，跟踪移动终端切换历史信息，利用GMR-I卫星系统移动终端GPS位置信 息，在数字地图上显示为切换位置区域；或者，在GMR-I卫星移动通信系统波束规划和测试 过程中，利用高精度移动终端GPS位置信息，并在数字地图上显示为切换位置区域。4. 根据权利要求2所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在步 骤一中，采用以下方法获取切换位置区域：在数字地图交通道路网中，跟踪移动终端切换历 史信息，采用北斗卫星定位系统高精度定位信息，并在数字地图交通道路上显示切换位置 区域。5. 根据权利要求2所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在步 骤四中，切换判决标准还包括：邻波束信号质量是否大于本波束信号质量的加权值，即， LQI邻多α · LQI本 其中，LQI表示波束信号链路质量，α表示加权系数，取值范围为0-1，若上式成立，则 启动切换过程。6. 根据权利要求2所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在步 骤四中，切换判决标准还包括：移动终端与信关站之间距离是否大于某门限值，即： MS_BS_DIST 彡 β · DMax 其中，MS_BS_DIST表示移动终端与信关站之间距离，β表示加权系数，取值范围为 0-1，DMax表示最大允许的距离门限值，若上式成立，则启动切换过程。7.根据权利要求2所述的一种降低卫星通信系统切换时延的方法，其特征在于：在步 骤四中，切换判决标准还包括：邻波束信号电平是否大于本波束信号电平的加权值，即， RSSI邻彡 γ · RSSI本 其中，RSSI表示波束信号电平，γ表示加权系数，取值范围为0-1，若上式成立，则启动 切换过程。
【专利摘要】本发明涉及一种降低卫星通信系统切换时延的方法，特别涉及地球同步轨道卫星同一信关站中点波束之间的切换方法。在本方法中，利用卫星通信系统移动终端位置信息，结合历史测量信息获取切换位置区域；根据导航路径，对可能跨越切换位置区域进行预判；结合数字地图获得当前移动终端的速度矢量，当移动终端当前位置行驶至切换位置区域时间小于某门限值时，完成预切换，最后通过测量进行切换确认。本发明所述方法不仅可以大幅降低卫星波束切换的时延，而且可以降低切换的乒乓效应。
【IPC分类】H04W36/36, H04W36/00
【公开号】CN105357725
【申请号】CN201510746057
【发明人】吴广富, 姜玉洁, 李云, 刘期烈
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月5日