【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种低轨卫星低延迟波束切换方法。
技术介绍
1、低轨高通量卫星在天地一体化信息网络中充当了天基骨干网节点的重要角色。然而卫星终端用户业务差异性大、类型和需求多样、时间和空间分布严重不均，这对卫星网络的传输能力和资源的高效利用提出了很高的要求。传统的多波束高通量卫星通信系统中，分配给每个波束的功率和频率资源相对固定且仅是全部通信资源的一部分，系统往往只能在单个波束的局限下调配可用的资源，无疑将造成卫星资源的调度的分散；更加严重的是，无法根据实际的业务通信需求进行合理的资源分配和调度。近年来，跳波束（bh, beam-hopping）技术的提出为卫星资源的灵活分配和高效利用提供了实现基础。其基本思想是利用时间分片技术，并不需要所有的波束都同时工作，而是只有其中的一部分波束按需工作，因此资源分配更加灵活。但是，采用跳波束技术也会增加用户终端的波束切换频率和复杂度。
2、在卫星通信中，切换涉及地面站切换（将卫星链路传输到地面站）的、用户终端切换、小区或网关切换、卫星间切换（从一颗卫星转移到另一颗卫星）以及波束内切换（从卫星上的一个波束转移到同一卫星上的不同波束）等。当通信会话中的无线设备需要将通信会话传输到其他链路以避免服务丢失或中断时，可能会发生切换。例如，一种情况是，当卫星移出覆盖区域，并且卫星与覆盖区域内的无线设备之间的链路或会话需要转移到能够为覆盖区域提供服务的另一颗卫星时，就会发生切换。另一种情况是，当移动终端移出其基站或卫星的覆盖区域，并且需要切换到另一个基站或卫星以避免服务丢失或
3、随着设备移动性和无线通信的日益普及，本领域对有效切换技术的需求稳步增加。然而，无线切换技术经常会遇到明显的延迟以及服务的丢失或中断。此外，无线切换技术通常具有有限的可扩展性、灵活性和效率，而无线切换技术的这种限制可能会对用户或用户产生重大影响，包括正在进行的通信会话突然终止、服务降级和切换性能降低。这些问题在更复杂的无线环境中会加剧，尤其是基于低轨卫星的通信环境。
4、低轨卫星的运动速度非常快，瞬时覆盖区域有限，其与地面终端的通信保持时间较短，为保证通信连续，在持续一定时间之后即要进行换星或换波束操作。传统的低轨卫星波束切换技术，是根据卫星与终端位置关系预测可能不满足通信连接条件的时间，从而触发切换。然而随着卫星及终端数量的巨量增加，该种切换方法变得越来越复杂且低效。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种低轨卫星低延迟波束切换方法，用以解决现有的低轨卫星波束切换方法的复杂且低效的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种低轨卫星低延迟波束切换方法，所述方法包括：
3、预先生成用户终端与其一个或多个服务卫星之间切换时间计划表；所述切换时间计划表中包括切换请求时刻、服务卫星切换响应时刻和终端发送接入信息时刻；
4、根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表；
5、根据所述切换时间计划表，所述用户终端在所述切换请求时刻向当前服务卫星发出切换请求；所述当前服务卫星接收到切换请求后，在所述服务卫星切换响应时刻向所述用户终端发送切换指令；所述用户终端根据所述切换指令执行波束切换，并在所述终端发送接入信息时刻向目标波束的卫星发送接入信息，使所述用户终端从当前服务波束切换至目标波束；所述目标波束为当前服务卫星的另一波束，或者是另一服务卫星的单个波束；
6、完成波束切换之后，所述用户终端通过所述目标波束传输数据包。
7、基于上述方法的进一步改进，根据星历文件提前约定所述切换请求时刻。
8、基于上述方法的进一步改进，根据如下计算式制定所述切换时间计划表中的服务卫星切换响应时刻和终端发送接入信息时刻：
9、；
10、；
11、式中，为服务卫星切换响应时刻，为切换请求时刻，为切换请求达到卫星的时刻，为服务卫星处理终端请求时间窗，为时刻当前服务卫星与用户终端的距离；c为数据传输速度；为用户终端等待当前服务卫星完成请求处理时间窗；为终端发送接入信息的时刻，为用户终端接到切换响应的时刻，为时刻当前服务卫星与用户终端的距离，为目标波束的卫星接收到用户终端的接入信息时刻，为用户终端完成波束切换处理的时间窗；为卫星侧完成双播数据传递及等待终端完成切换的时间窗。
12、基于上述方法的进一步改进，所述通信性能指标包括信噪比和/或通信信号质量指标；
13、所述通信信号质量指标包括丢包率和传输速率。
14、基于上述方法的进一步改进，所述根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表，包括：
15、当所述用户终端当前的通信性能指标低于预设的指标阈值时，则将所述切换时间计划表中的切换请求时刻更新为当前时刻，并根据当前的卫星资源配置情况重新选择目标波束。
16、基于上述方法的进一步改进，所述根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表，还包括：
17、根据当前的卫星资源配置情况重新选择目标波束之后，对该目标波束进行波束估计；
18、当所述目标波束的波束估计结果未达到预设的置信度阈值时，则根据当前的卫星资源配置情况重新选择目标波束。
19、基于上述方法的进一步改进，在波束切换之前，所述用户终端通过当前服务波束和备用服务波束同步接收或发送数据包，以避免执行波束切换过程中数据丢失。
20、切换请求时刻切换请求时刻基于上述方法的进一步改进，所述方法还包括：
21、所述用户终端同时接收到两个数据包后，比较两个数据包以确定是否是重复数据包，若是，则删除重复的数据包。
22、基于上述方法的进一步改进，在执行波束切换过程中，所述目标波束的卫星缓存所述目标波束上的数据包，并在完成波束切换之后删除其在执行波束切换过程中缓存的数据包。
23、基于上述方法的进一步改进，所述用户终端通过当前服务波束和备用服务波束同步接收或发送数据包，包括：
24、在单区域用户终端场景下，通过采用分组双播技术传输所述当前服务波束和所述备用服务波束上的数据包；
25、在多区域用户终端切换场景下，通采用时分复用通信技术发送所述当前服务波束和所述备用服务波束上的数据包。
26、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
27、1、本专利技术中，基于预先生成的切换时间计划表触发服务卫星波束的切换，该切换时间计划表基于切换评估指标预先生成，能够提前计划用户终端服务从一个卫星波束到另一个卫星波束的所需变化，因此基于该切换时间计划表中的时间可以在用户终端实际需要切换服务波束之前提前请求或触发切换，从而能够减少或限制切换延迟，避免通信中断，为用户终端提供稳定、高效、低延迟的波束切换服务。
28、2、本专利技术中，考虑到可能出现突发状况导致通信质量降低或通信中断的情况，根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，根据星历文件提前约定所述切换请求时刻。
3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，根据如下计算式制定所述切换时间计划表中的服务卫星切换响应时刻和终端发送接入信息时刻：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述通信性能指标包括信噪比和/或通信信号质量指标；
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表，包括：
6.根据权利要求5所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表，还包括：
7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求7所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在
9.根据权利要求7所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，在执行波束切换过程中，所述目标波束的卫星缓存所述目标波束上的数据包，并在完成波束切换之后删除其在执行波束切换过程中缓存的数据包。
10.根据权利要求7所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述用户终端通过当前服务波束和备用服务波束同步接收或发送数据包，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，根据星历文件提前约定所述切换请求时刻。
3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，根据如下计算式制定所述切换时间计划表中的服务卫星切换响应时刻和终端发送接入信息时刻：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述通信性能指标包括信噪比和/或通信信号质量指标；
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低轨卫星低延迟波束切换方法，其特征在于，所述根据用户终端实时的通信性能指标实时更新所述切换时间计划表，包括：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，韩煜，王巍，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：
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