专利名称：一种用于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种用于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置，属于无线通信技术领域。
背景技术：
基于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置研究是现在和未来卫星通信发展的重要方向。在低轨卫星通信网络中低轨卫星的数目比较多，多星覆盖率也相对较高。比如全球星系统，双星覆盖率超过80%，双星以上的覆盖率也超过50%。一个用户被多颗卫星同时覆盖，怎样从当前覆盖的多颗卫星中选择适当的卫星进行接入，这是卫星选择接入装置在设计时需要考虑的问题。同时，由于低轨卫星和用户终端之间的高速运动，使得部分呼叫会越过卫星的覆盖边界，在这种情况下，需要将这部分呼叫切换至相邻的具有空闲信道上继续服务，这同样也是卫星选择接入装置在设计时需要考虑的问题。基于以上两个方面，低轨卫星通信网络的接入装置主要有:(I)最短距离接入装置。这种装置使用户从当前覆盖的多颗卫星当中选择距离最短的卫星进行接入。该装置虽然比较简单，但其不足之处在于因为没有利用LEO卫星系统星座运行规律的先验知识，不能有效的降低切换请求到达率。(2)最长覆盖时间接入装置。这种装置使用户从当前覆盖的多颗卫星当中选择覆盖时间最长的卫星进行接入。该装置采用的思想能够最大限度的降低切换次数，不仅可以减少由切换引起的系统开销，而且获得很低的切换请求到达率。(3)负载均衡接入装置。用户在选择卫星进行接入的时候，重点考虑卫星的负载状况。因此，这种装置可以使用户选择空闲信道数最多的卫星进行接入。这样可以使整个通信网络具有均匀的业务分布，避免部分卫星过载。
(4)综合加权接入装置。这是目前应用最广的卫星选择接入装置。此类装置在设计时需要考虑仰角、卫星覆盖时间以及卫星空闲信道数状况，因此相对比较复杂。采取加权的设计思想，可以灵活调整加权系数使系统的接入性能进一步优化。但该装置的不足之处在于仅仅从仰角方面来考虑无线链路的通信质量状况。虽然在理论上尽可能选择仰角大的卫星接入，但在实际情况中无线链路阴影效应等的影响，空间集合上仰角大的卫星并不一定能提供最好的通信质量，而且仰角趋近于最小时，信道将出现严重恶化，这在实际中也是很难接受的。
发明内容为了克服上述的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置，其考虑了综合加权接入装置的不足，在尽量不增加成本的前提下，既能充分保证接入时基本的通信质量状况，有效降低强制中断率以及呼叫阻塞率，又能使空间的通信业务趋于平衡，防止卫星过载。本实用新型包括覆盖用户的卫星集合计算模块及目标函数计算模块，卫星覆盖时间计算模块，卫星空闲信道数检测模块及卫星接收信噪比检测模块；覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星接收信噪比监测模块；目标函数计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，目标函数计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，目标函数计算模块连接卫星接收信噪比监测模块。本实用新型原理:(1)覆盖用户卫星集合计算模块。该模块用于计算当前覆盖用户的卫星集合，也即有多少颗卫星同时覆盖用户。(2)卫星覆盖时间计算模块。该模块通过卫星与地球的覆盖关系，计算出卫星集合中每颗卫星对用户的覆盖时间。(3)卫星空闲信道数、接收信号信噪比监测模块。该模块中会设计卫星网络控制中心，它的功能就是维护星座网内所有用户的位置信息和管理全局的卫星信道资源，支持信噪比监测。通过该模块可以实时监测当前卫星当中的空闲信道数以及卫星接收信号的信噪比情况。如果监测到卫星没有空闲信道数则放弃，则在余下的卫星中继续检测并计算空闲信道的个数。同时设定接入的门限值，如果所选卫星的信噪比达到门限值要求，则允许接入，反之，则在余下的卫星中继续选择并对其信噪比进行实时监测。(4)目标函数计算比较模块。该模块是一个计算模块，它包含一个目标函数的计算公式，能够将以上测得的卫星覆盖时间、卫星空闲信道数以及接收信号的信噪比以加权的方式进行综合计算，并对计算得结果进行对比，选择目标函数值最大的卫星进行接入。本实用新型有益的效果:(1)本实用新型能够保证用户接入卫星时基本的链路通信质量状况；(2)本实用新型能有效的降低切换次数，减小由切换引起的系统开销，获得很低的切换失败率；(3)本实用新型使整个空间的通信业务趋于均衡，避免呼叫繁忙的卫星过载:(4)本实用新型可以获得更低的新呼叫阻塞率以及强制中断率；(5)加权系数可以灵活的进行调整使整个系统的接入性能达到更优。
图1本实用新型的结构框图图2本实用新型的原理流程图
具体实施方式
图1所示:覆盖用户的卫星集合计算模块及目标函数计算模块，卫星覆盖时间计算模块，卫星空闲信道数检测模块及卫星接收信噪比检测模块；覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星接收信噪比监测模块；目标函数计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，目标函数计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，目标函数计算模块连接卫星接收信噪比监测模块。目标函数计算模块通过计算目标函数的值，选择目标函数值最大的卫星进行接入。覆盖用户卫星集合计算模块用于计算当前覆盖用户的卫星集合，也即有多少颗卫星同时覆盖用户。卫星覆盖时间计算模块通过卫星与地球的覆盖关系，计算出卫星集合中每颗卫星对用户的覆盖时间。卫星空闲信道数、接收信号信噪比监测模块会设计卫星网络控制中心，它的功能就是维护星座网内所有用户的位置信息和管理全局的卫星信道资源，支持信噪比监测。通过该模块可以实时监测当前卫星当中的空闲信道数以及卫星接收信号的信噪比情况。如果监测到卫星没有空闲信道数则放弃，则在余下的卫星中继续检测并计算空闲信道的个数。同时设定接入的门限值，如果所选卫星的信噪比达到门限值要求，则允许接入，反之，则在余下的卫星中继续选择并对其信噪比进行实时监测。目标函数计算比较模块是一个计算模块，它包含一个目标函数的计算公式，能够将以上测得的卫星覆盖时间、卫星空闲信道数以及接收信号的信噪比以加权的方式进行综合计算，并对计算得结果进行对比，选择目标函数值最大的卫星进行接入。根据实际需求选取适当的加权系数，通过覆盖用户卫星集合计算模块计算出覆盖用户的卫星的集合，利用卫星覆盖时间计算模块、卫星空闲信道数监测模块、接收信号信噪比监测模块分别获得覆盖时间、卫星空闲信道数、接收信号的信噪比，最后通过目标函数计算模块，选择目标函数值最大的卫星进行接入。具体操作为:第一步:根据不同的业务区域和不同的业务时段选取不同的加权系数，在这里设定加权系数均为1.[0017]第二步:计算出覆盖用户的卫星集合设星座系统轨道倾角为i，轨道高度为h, Se为卫星的星下点，M是地面用户节点，星下点是指卫星与地心连线与地球表面的交点，α是卫星对地面的最大覆盖地心角，β是卫星的最大半视角，则某时刻卫星对地面的覆盖区是以卫星与地心O的连线为轴线、半径等于地球半径R、球面角等于2 α的球帽区。设卫星在任一时刻t(t>0)的星下点经度纬度Us, IlO,地面用户M的经纬度为Uni, ￥m),则用户与地心O、星下点S的地心角Y满足:cos Y =sin ￥ssin ￥m+cos ￥scos ￥mcos ( λ s- λ m |),如果卫星和用户的地心角Y满足位于区间[0，α ]的条件，则地面用户能被卫星观测即该卫星覆盖用户Μ，该条件为:cos Y ^ cos α，也即 sin ￥ssin ￥m+cos ￥scos ￥mcos ( As-Aj) ^ cos α。因此，只要卫星满足上述条件就认为是覆盖用户的卫星。第三步:计算出覆盖用户的卫星集合后，对集合S中的卫星分别计算出剩余覆盖时间T.。用户与到卫星星下点的地心角Y可以计算为:
权利要求1.一种用于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置，包括覆盖用户的卫星集合计算模块及目标函数计算模块，卫星覆盖时间计算模块，卫星空闲信道数检测模块及卫星接收信噪比检测模块，其特征在于:覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星接收信噪比监测模块；目标函数计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，目标函数计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，目标函数计算模块连接卫星接收信噪比监测模块。
专利摘要本实用新型公开了一种用于低轨卫星通信网络的卫星选择接入装置，属于无线通信技术领域。本实用新型的覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，覆盖用户的卫星集合计算模块连接卫星接收信噪比监测模块；目标函数计算模块连接卫星覆盖时间计算模块，目标函数计算模块连接卫星空闲信道数监测模块，目标函数计算模块连接卫星接收信噪比监测模块。
文档编号H04B7/185GK202918292SQ20122052063
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者别玉霞, 刘海燕, 魏德宾, 焦栋 申请人:大连大学