波束切换方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109474326A(43)申请公布日2019.03.15(21)申请号201811372600.5(22)申请日2018.11.16(71)申请人清华大学地址100000北京市海淀区双清路30号(72)发明人靳瑾李婷晏坚匡麟玲(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人杨志廷(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称波束切换方法及装置(57)摘要本发明提供了一种波束切换方法及装置，涉及卫星通信的技术领域，该方法包括：当通信终端位于多个波束的覆盖区域内时，分别确定多个波束与卫星的第一相对位置关系、通信终端与卫星的第二相对位置关系；根据第一相对位置关系及第二相对位置关系，分别计算通信终端与多个波束之间的相对位置关系矢量；确定通信终端相对于卫星的切向速度矢量；分别计算切向速度矢量与相对位置关系矢量之间的夹角，并选择最小的夹角对应的波束接入。本发明可以通过考虑卫星和通信终端的相对运动情况，选择合适的波束接入，从而增加波束驻留时间，减少切换次数。CN109474326ACN109474326A权利要求书1/2页1.一种波束切换方法，其特征在于，包括：当通信终端位于多个波束的覆盖范围内时，分别确定多个所述波束与卫星的第一相对位置关系、所述通信终端与所述卫星的第二相对位置关系；根据所述第一相对位置关系及所述第二相对位置关系，分别计算所述通信终端与多个所述波束之间的相对位置关系矢量；确定所述通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量；分别计算所述切向速度矢量与所述相对位置关系矢量之间的夹角，并选择最小的所述夹角对应的波束接入。2.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述分别确定多个所述波束与卫星的第一相对位置关系、所述通信终端与所述卫星的第二相对位置关系的步骤，包括：建立卫星坐标系；所述卫星坐标系以卫星的质心为原点，Z轴指向地心，X轴为卫星的速度方向，Y轴方向根据所述Z轴和所述X轴的方向确定；根据俯仰角和方位角分别确定多个所述波束与卫星的第一相对位置关系、确定所述通信终端与卫星的第二相对位置关系；所述俯仰角为所述波束或所述通信终端与所述Z轴夹角的余角，所述方位角为所述波束或所述通信终端在所述X轴和所述Y轴所在平面上的投影与所述X轴的夹角。3.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述根据所述第一相对位置关系及所述第二相对位置关系，分别计算所述通信终端与多个所述波束之间的相对位置关系矢量的步骤，包括：根据以下公式分别计算所述通信终端与多个所述波束之间的相对位置关系矢量：其中，为通信终端与波束i之间的相对位置关系矢量，Eli为所述波束的波束中心的俯仰角，Azi为所述波束的波束中心的方位角，El(tk)为在tk时刻通信终端的俯仰角，Az(tk)为在tk时刻通信终端的方位角。4.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述确定所述通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量的步骤，包括：根据卫星和所述通信终端当前时刻的速度计算所述通信终端相对所述卫星的相对运动速度；将所述相对运动速度在所述通信终端和所述卫星连线上的切向分量作为所述通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量。5.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述确定所述通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量的步骤，包括：根据当前时刻之前的多个时刻点所述通信终端与所述卫星的相对位置关系计算得到所述通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量。6.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述分别计算所述切向速度矢量与所述相对位置关系矢量之间的夹角，并选择最小的所述夹角对应的波束接入的步骤，包括：根据以下公式计算所述夹角：2CN109474326A权利要求书2/2页其中，为所述切向速度矢量与所述相对位置关系矢量之间的夹角，为通信终端与波束i之间的相对位置关系矢量，为在tk时刻通信终端相对于所述卫星的切向速度矢量；选择最小的所述夹角对应的波束接入。7.根据权利要求1所述的波束切换方法，其特征在于，所述当通信终端位于多个波束的覆盖范围内时，分别确定多个所述波束与卫星的第一相对位置关系、确定所述通信终端与卫星的第二相对位置关系的步骤之前，还包括：获取当前时刻的所述第一相对位置关系和所述第二相对位置关系；根据所述第一相对位置关系和所述第二相对位置关系计算所述通信终端与所述波束的波束中心的角距；所述角距用于描述所述通信终端与所述波束的波束中心之间的相对位置关系；根据所述角距和所述波束的形状和张角判断所述通信终端是否在上一时刻接入的所述波束的覆盖范围内：如果是，不发生波束切换，仍接入所述波束；如果否，根据覆盖所述通信终端的波束个