低轨卫星通信：基于波束可视时间和信号强度的切换算法

"低轨卫星通信系统中的一种波束小区切换算法" 在低轨卫星通信系统中，波束小区切换算法是解决移动终端在快速移动过程中保持稳定通信的关键技术。这篇由沈俊、陈曦和赵新胜发表在《电讯技术》2020年第4期的文章，提出了一种新的波束小区切换算法，旨在解决终端切换频繁以及邻区测量不确定性的挑战。 文章首先指出了低轨卫星移动通信系统中，由于卫星相对于地面的快速运动，导致终端需要频繁进行波束小区切换，这增加了通信的复杂性和潜在的中断风险。同时，邻区列表的动态变化特性使得传统的邻区测量方法面临很大不确定性，可能影响切换的准确性和效率。 为了解决这些问题，该算法引入了波束可视时间和接收信号强度两个关键因素。首先，通过推导定向天线信号场值的时变表达式，可以预测何时需要触发切换，从而提前规划终端的邻区列表。其次，根据波束可视时间和接收信号强度，计算出每个邻区的切换权重，这有助于选择最佳的目标波束。为了防止重复切换，即所谓的“乒乓切换”现象，算法还设置了同一波束切换次数的上限。 通过仿真结果，该算法显示了显著的性能提升，能够有效地减少终端的切换频次，并显著降低“乒乓切换”的可能性。尤其对于高纬度地区的终端，算法的效果更为突出，这是因为高纬度地区的卫星运动速度相对较快，切换需求更频繁。 关键词涉及到的领域包括低轨卫星移动通信系统、波束小区切换、邻区列表管理和波束可视时间。这些关键技术对于构建高效、可靠的低轨卫星通信网络至关重要，尤其是在支持未来物联网、全球覆盖的宽带通信等应用中。 该研究不仅提供了理论上的解决方案，还鼓励了对低轨卫星通信系统实际操作中波束管理策略的进一步探索，以提高系统的整体性能和用户体验。通过识别和解决切换过程中的问题，该算法有望为未来的卫星通信系统设计提供有价值的参考。