6G NTN / 系统级仿真 / 方法可视化 交互计算 · 球面几何
HUAWEI · MULTI-SATELLITE MODELLING

地面先固定,卫星再移动。

华为的建模起点是地球表面的服务位置:先铺球面波位,再由动态星座确定谁来服务,最后按接收功率找出主要干扰源。

01 / 在球面上,先放好服务位置

三条大圆生成骨架点,球面线性插值填满各圈。点击地面波位,后两步会跟踪它。

Fig. 17–18 · Proposal 29
球面网格生成过程地面位置固定 · 可点选波位
ROI LOCAL VIEW · 球面局部投影
UE 示意大圆骨架点球面插值点选中波位

地面网格参数

地面目标波位 / ROI
波位中心间距 IBD
相邻中心地心角 δ
演示 ROI 中心31°N / 104°E
所选地面波位
IBD = D × √3 / 2
δ = IBD / R
N = 1 + 3m(m + 1)

原文 Table 9 给出 D 的两种取法:由天线半功率波束宽度推得,或取 50 km。此处默认 50 km;范围滑块用于观察网格尺度。UE 层展示 160 个示意点;原文 Figure 19 以实际人口密度数据驱动非均匀 UE 投放。

1.1 / 起点

把位置放进三维坐标

原文从 P=(R,0,0) 出发,R=6378 km。整个网格可再旋转到选定的感兴趣区域(Region of Interest,ROI)。

1.2 / 旋转

三条大圆,六个方向

以地心为圆心,沿穿过 P 的三条大圆,每隔 δ 放一点。六个方向构成每圈的骨架。

1.3 / 补点

沿球面补齐一圈

用球面线性插值(Spherical Linear Interpolation,SLERP)在同圈相邻骨架点之间补点,形成近似均匀的球面六边形网格。

插值发生在哪个图形里?

A、B 位于同一半径的球面上。SLERP 沿两者之间的短大圆弧补点;图中灰色虚线是穿过球体内部的直线弦。

p(t) = [sin((1−t)Ω) / sin Ω] A
   + [sin(tΩ) / sin Ω] B
Ω = acos(A·B / R²), t∈[0,1]

波位、波束与小区,怎样对应?

地面波位是网格中的目标服务位置;物理波束由某颗卫星指向该位置;小区是逻辑服务区域,原文采用 earth-fixed cell 与 multi-beam per cell。

一颗星可以看见很多地面波位,但同时点亮数由载荷能力和调度决定。不同卫星在不同时间可以指向同一地面位置。

全 ROI 波位数 ≠ 单星可见波位数
单星可见波位数 ≠ 同时点亮波束数

原文“50 tiers、7351 波位”将中心计作第一层:m=49,N=1+3×49×50=7351。

演示用局部球面网格;六边形轮廓表示服务区域。实际半功率足迹由天线方向图与几何投影共同决定。

为什么华为从地面出发?查看 Figure 16 的原始例子

华为在 Observation 15–17 中指出,UV 平面规则网格投到地面后,越偏离星下点,波束足迹和中心间距越大。这是它提出地面网格方法的出发点。

原文 Figure 16 示例星下方向离轴角 35.07°
波束中心仰角90°51.046°
波束半径8.4 km13.82 km
相邻波束距离14.69 km23.16 km

以上为提案正文的示例数值,HPBW=1.62°;图注对星下半径另写 8.48 km。

华为Figure 16星下方向波束示意华为Figure 16离轴方向波束示意华为Figure 16地面足迹与波束中心分布
查看原文 Figure 18 算法,以及本页的具体展开方式

原文先沿三条大圆生成红色骨架点,再在红点之间 SLERP 生成绿色点。本页第 i 圈取六个骨架方向,相邻骨架点之间分 i 段,整圈共 6i 个中心点。球面曲率使跨圈间距存在小幅变化。

R1-2607480 Figure 18 三维球面网格生成算法原图
来源与计算范围

华为 / 海思 R1-2607480,§3.1 System level Evaluation methodology,Figures 16–19,Observation 15–17,Proposal 29,Table 9。3GPP 原提案归档 ↗

“球面网格 → 动态星座 → 主要干扰”来自提案;本页具体圆轨道倾角、初相位、调度规则、方向图与局部计算范围见各步展开项。显示的 SIR 为交互示例计算值。全部图形与计算在浏览器内运行,参数在三个步骤间联动。