[发明专利]一种卫星通信系统内的切换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种卫星通信系统内的切换方法及装置。

背景技术

为了利用地面移动通信系统，特别是LTE（Long Term Evolution，长期演进）/LTE-Advanced（Long Term Evolution-Advanced，长期演进升级）系统的产业优势，ITU（国际电联）建议基于地面LTE以及LTE-Advanced系统设计未来第4代卫星移动通信系统，并要求终端尽量重用地面终端芯片设计。

卫星移动通信系统（也称卫星通信系统）根据卫星的星上处理能力不同，通常有2种布署方式，一种布署方式为卫星透明转发模式，参阅图1所示，所谓卫星透明转发模式即是指将移动通信的接入点（也称卫星接入点，相当于LTE系统中的基站，即eNodeB）放置在地面，用户信号通过卫星接收后透明转发给地面的卫星接入点，地面的卫星接入点再和卫星核心网相连（类似于地面基站和核心网相连）。而另外一种布署方式为星上接入处理模式，参阅图2所示，所谓星上接入处理模式即是指将移动通信的接入点（也称卫星接入点，相当于LTE系统中的基站，即eNodeB）位于卫星上面，卫星和地面移动终端之间通过空口连接，另外一端卫星空中接入点通过卫星和地面信关站通信并和卫星核心网连接。

基于透明转发的卫星通信系统，通过卫星上的多路馈源（通常几十个甚至上百个）和卫星天线，在卫星上通过赋形网络，形成空间窄波束，每一个波束相当于一个小区，具体如图3所示。

参阅图4所示，以GEO（Geosynchronous Earth Orbit，地球静止轨道）为例，卫星发出的两个波束形成的地面小区分别为小区1和小区2，单个波束在地面的覆盖距离为400-500Km左右，而卫星轨道距离约为36000Km，则单个波束的宽带通常在0.6度左右。

当UE从同一个卫星的一个波束覆盖范围移动到另一个波束移动范围，UE需要进行星内切换，以更换UE的服务小区；作为一种特例，即使不变更UE的服务小区，卫星也可以通过星内切换过程（即切换的源小区和目标小区是同一个小区）来变更UE的某些配置参数，如安全参数。

在现有LTE系统（地面LTE系统）中，eNB内切换包括两种场景：

第一种场景为：UE在同一个eNB管辖的不同小区间切换，其主要由于UE位置移动导致；

第二种场景为：UE在同一个eNB管辖的同一个小区内切换，其主要用于网络更新UE的安全配置参数。

上述两种场景下，UE可以采用相同的切换流程，具体参阅图5所示：

步骤1、服务eNB对UE进行测量配置，UE后继根据收到的测量配置信息对空口信号质量进行测量。

步骤2、UE利用在服务eNB为其调度的上行资源，向服务eNB上报测量结果。

步骤3、服务eNB根据测量结果进行切换判决，如果目标小区是本eNB控制的小区，eNB需要同时执行接纳判决。

步骤4、服务eNB为UE调度下行资源，并在所调度资源上，下发切换命令；切换命令中携带目标小区信息，UE在目标小区的配置，以及UE接入目标小区所需的信息，如目标小区的PRACH（Physical Random Access CHannel，物理随机接入信道）配置等。

步骤5、UE收到切换命令后，立即中止在源小区的数据收发，离开源小区，并建立与目标小区的下行同步。

如果是小区内切换，UE也需要中止数据收发，但可以认为UE与目标小区已经建立了下行同步。

步骤6、UE在目标小区发送随机接入上行Preamble码（前导码），与目标小区建立上行同步。

步骤7、服务eNB向UE返回随机接入响应，响应消息中携带为UE分配的上行资源和终端定时调整量。

步骤8、UE根据收到的终端定时调整量，调整上行信号的发送时间，并向网络返回切换完成消息。

此后，UE在目标小区可以进行数据的收发。

从上述过程中，可以看到：

从步骤4到步骤8之间，UE与服务eNB之间是不传输业务数据的。这段时间为UE的用户面数据中断时延。在现有LTE系统中，eNB内切换造成的用户面数据中断时延一般在二三十毫秒以内。