◉QUALCOMM / NTN多星仿真方法 · 独立 HTML
R1-2608437 · §11.1独立 HTML · 可离线打开小米多星建模 ↗
GROUND CELLS → UV BEAMS → NEIGHBOR FILTER

高通多星仿真:从地面小区到干扰集合。

一颗卫星的服务区由宽小区组织;实际数据传输使用每个小区关联的窄波束。

独立计算 · 从既定宽小区区域求 UE 最低仰角

为什么七星几何里,最低服务仰角约为 28°?

从地面布局出发,依次找到最远 UE、映射到球面、分解本地视线。四幅图按计算顺序展开;每一步都列出本步图形、公式、代入值与输出。

回看七星几何 ↗
计算对象:UE → 其所属服务卫星。七颗星复制相同局部布局,球面旋转保持夹角,各星对应同一理论边界值。窄波束沿用 HPBW、k 定间隔的流程。
球形地球半径 R6371 km

控件用于本模块的几何敏感性观察;下方 QC 三步演示继续使用其自身参数。D 是宽小区中心距。

  1. 01地面展开图小区中心最远到哪里
  2. 02单个六边形顶点再向外延伸多少
  3. 03地心剖面弧长怎样变成地心角
  4. 04UE 本地剖面视线怎样变成仰角
01
计算所在图形:地面展开的六角小区网格

先找到最外侧的小区中心 C

宽小区展开网格、星下点和最外侧小区中心
网格中心 N 是本星星下点;金色小区中心 C 位于第 n 圈。红点是完整区域的最远顶点。

输出给图②:最外侧小区中心 C,以及单个小区的尺寸 D。

02
计算所在图形:最外侧的一个正六边形

把小区中心延伸到最远 UE 顶点 U

六边形顶点偏移、勾股三角形和最远UE距离
蓝色直角边表示顶点相对 C 的偏移;红色 NU 在展开图中的长度等于地面弧长 r。右上插图放大单个六边形。

输出给图③:最远 UE 的地面弧长 rmax。中心距离 nD 与完整区域边界距离分开计算。

03
计算所在图形:地心 O、星下点 N、UE U 的剖面

用地面弧长求地心角 ψ

真实比例的地心剖面、地心角和球面UE坐标
本图按真实比例画半径、高度与角度;ψ 在地心 O 处量,黄色弧 N–U 对应图②的 rmax。仰角在下一图的 UE 处量。

输出给图④:ψ 及球面上的 UE 位置。剖面第一坐标轴 X 沿 O→N,第二坐标轴 Y 与其垂直。

04
计算所在图形:以 UE 为原点的本地直角三角形

分解视线,计算最低服务仰角 ε

UE本地水平、天顶、卫星视线及仰角
将图③整体转到 UE 的本地坐标:水平轴沿切平面指向卫星,竖轴指向本地天顶。ε 是水平线与 UE→S 视线的夹角。

最终输出:既定宽小区区域的最低服务仰角。有限随机 UE 通常只逼近最远顶点对应的边界值。

对照校验 · 位置与几何口径

完整边界、小区中心、平面近似分别是多少?

计算口径使用距离仰角结果

图②对应完整小区区域;图④采用球面上的 UE 本地水平面。窄波束的 HPBW、k、g 不参与这条几何计算链。

与七星干扰计算的接口

服务仰角与邻星仰角分别统计

固定服务区域归属时,各星的局部几何相同。若 UE 改为跨星重新选择服务卫星,则按新的关联结果重算服务仰角。

查看局部布局如何复制到六邻星 ↗

几何输入取自本页 QC 模型的宽小区布局与球面映射;28.33° 为这些输入的计算结果。本地天顶与仰角定义 ↗

QC 默认路线 · FIXED BEAM LAYOUT

QC 固定波束路线:每星候选束数由布局生成。

宽小区布局同时给出地面服务区域及其最低服务仰角。随后将服务区域映射到 UV,以 HPBW、k 确定窄束间隔,按 g 补外缘,再关联到各宽小区并计数。上方独立模块逐图展示最低仰角的正向计算。

数量怎样确定本页默认示例
每星候选窄束总数 Ncand服务区、曲率、卫星高度、HPBW、k、g,以及网格朝向、对齐与边界处理全部确定后,生成保留集合并计数。参考星生成 1303 条。原文规定各星复制同一局部布局,因此这套七星中的每颗星都有相同的候选束数。
每个宽小区关联束数 Nc每条候选束关联到 UV 中心距离最近的宽小区,再按归属计数。每束只归属一个小区。本页复算:中心 C0 关联 55 条,边缘中部 C45 关联 18 条;各小区关联数之和为1303。
同时激活束数 Nactive(t,f)在候选集合中,进一步按载荷并发能力、调度、跳波束与时频复用选择当前发射束。另行配置。1303个候选方向不等于1303束同时发射;本页“每小区1束”等仅为清楚标注的教学选项。

哪些量是输入,哪些量是输出?

完整布局参数 → 保留的候选束集合 B → Ncand=|B| → 各小区归属与 Nc。固定这些输入后,数量不再任意变化;改变输入时重新计算。

七星复制的是同一套局部候选布局,不是七颗星各自独立算出不同的候选总数。如果改成不同高度、不同服务区或不同波束参数,则应分别生成,已属于另一组评估假设。

固定球面配置的复算对照

kg每星候选束数
10895
√3/201201
√3/20.51303

此表固定 h=600 km、n=4、D=200 km、R=6371 km、HPBW=2.82°及本页网格对齐方式;数值不随下方控件联动。1303与原文Figure 11.1-5相符,完整数值实现已在文中标注。

研究实际干扰时,还需报告并发束数、发射功率、调度和频率复用;候选布局只完成其中一层。到 2.2 调整 k、g 并验证计数 ↓
抓住两层布局宽小区:服务、撒点与调度→窄波束:天线方向与实际发送
LEO 600 km · n = 4 · D = 200 km

第一步输出宽小区与七星局部坐标

先排逻辑网格,再确定七个星下点;球面模式用三维旋转复制各星局部布局。

第二步输出每个宽小区关联的窄波束

2.1映射宽小区轮廓;2.2用k、g排窄束,再按UV最近中心归属并计数。

第三步输出目标 UE 的干扰链路集合

W 先筛邻星,再结合干扰小区、激活和频率复用形成发送链路。

几何口径:七个星下点、地球曲率、六边形拼接与轨道数

先确定逻辑网格,再建立球面位置,最后复制各星局部坐标。六角编号、真实地面距离与 UV 方向余弦分别承担不同任务。

提案原则与本页数值实现
问题高通 §11.1 的原则本页采用的具体实现
七个中心怎么选?参考星加六邻星;邻星中心六角距离为 2n+1,星下点按真实地面距离偏移。n=4、D=200 km。取 (5,4) 及其 60° 旋转副本;d_hex=9,L=200√61≈1562.0 km。
何时计入曲率?是否考虑地球曲率由评估方报告;采用曲率时,局部坐标必须随星下方向旋转。从 P0 沿指定方位走大圆弧长 L。α=L/R,gⱼ=R(cosα·n₀+sinα·tⱼ),然后 rⱼ=(R+h)gⱼ/R。平面近似则直接平移。
哪些距离保留?原文未展开唯一的地图投影或球面网格生成公式。保留参考中心到各点的距离与初始方位;不保留所有点间距离。默认球面中心到外围为1562.0 km,相邻外围点约1550.3 km。
各星布局如何复制?各星在自己的局部坐标中携带相同布局;用最小旋转映射星下方向,不额外绕星下方向自转。旋转复制参考星的地面位置与天线坐标;同一束局部 (u,v) 相同,但对同一个 UE 的距离和偏离角分别计算。

球面上还可以用六边形吗?

可以保留六角编号、圈数和六邻接关系,也可以定义球面六边区域。不能把所有平面距离、欧式正六边形形状和无缝铺砌同时原样保留到球面。

整片网格统一映射

若将共享边界一起映射,可保持区域拼接;不同位置的形状和尺度会发生变化。

各星局部布局旋转复制

保持各星携带的局部布局相同;不同星之间的边缘未必严丝合缝,可能重叠或出现空隙。本页按这一思路扩展各星布局。

网格距离、真实距离和轨道数如何分工?

W 使用逻辑六角距离筛选邻星;链路的斜距、仰角和天线偏离角使用实际三维坐标。区域卫星数7不等于轨道面数7。这一固定布局没有轨道面数、每轨道卫星数、轨道相位或时间传播;研究轨道数影响时,应由真实星座位置替代这套固定七星位置,继续复用后续局部波束和干扰计算。

七个星下点先在逻辑六角网格中选定,再按弧长映射到球面;中心到外围1562公里,相邻外围点约1550公里
固定球面示例:n=4、D=200 km、R=6371 km、h=600 km。此图展示默认参数;上方1.3完整例子及1.4曲率对照随地球模型切换。

原文定位:Proposal 11.1-1(宽小区、曲率报告)、Proposal 11.1-2(邻星位置与布局复制)、Fixed Beam-Layout(地面到 UV 的逐顶点映射)。方位等距映射的距离与形变性质 ↗

提案依据、数值实现与参数口径

原文主线

Qualcomm R1-2608437 第 11.1 节,Proposal 11.1-1 / 11.1-2;固定波束部分及 Figures 11.1-1–11.1-5。原文提供固定波束与 UE 专用波束两种选项,本页主线采用固定波束,下行链路为干扰计算示例。宽小区内均匀撒 UE;调度可逐小区独立,也不排除跨小区联合调度。

地面、UV 与星下点的关系

本页宽小区先在逻辑平面按等中心距六角网格生成,再映射到地球表面;随后逐顶点映射到卫星局部方向余弦平面。这里 u、v 是两个横向方向分量,星下方向为 (0,0);这里不采用经纬度归一化坐标。本页球面布局由平面网格经球面指数映射生成,即保留参考中心到各点的方位和弧长;不同时保留所有点间距离、角度与面积。投影和射线求交使用球形地球。

第二大步:先映射宽小区,再生成窄波束

2.1将地面宽小区的六个顶点逐一映射到UV;一般不保留等边和等角,星下中心小区的对称特例除外。本页以六个UV顶点连成轮廓。2.2沿用这些轮廓,先用k确定整片UV窄波束网格,再用g补整颗星服务区的外缘;最后逐束关联最近的宽小区UV中心,并统计每个小区的关联束数。

数值示例与可复现范围

示例采用 h=600 km、宽小区中心距 D=200 km、n=4,中心加四圈共61小区。HPBW(Half-Power Beamwidth,半功率波束宽度)取2.82°作数值展开;s=k·2sin(HPBW/2),保护距离为gs。默认球面配置 k=√3/2、g=0.5生成1303条候选窄波束,与原文 Figure11.1-5的束数一致。改变曲率、k、g会重新生成网格;原图束数不是对所有参数固定的常数。

邻星位置与 W

原文规定六颗邻星的中心距为六角网格距离 2n+1。本页选用轴坐标 (n+1,n) 及其60°旋转副本,再按方位角和大圆弧长放到球面;这一具体嵌入及球面映射属于本页实现。六角网格距离与欧氏距离分开计算,不能直接用9D代替实际距离。球面模型的各星局部坐标使用映射星下方向的最小旋转,无绕星下方向的附加自转。各星旋转复制的布局保持局部相同,但不同星之间的地面边界不保证无缝,可能重叠或留有空隙。

W 按目标服务小区 c 与邻星中心 z 的网格距离筛选:n+1 ≤ d_hex(c,z) ≤ n+W,W < 2n+1。全量方式则计入六颗邻星的全部激活干扰小区。原文只写筛选后考虑“最近的小区”,未给统一最近小区数量;本页可选每颗保留邻星的全部61小区,或按实际地面中心距离选最近19/7小区,后两者是教学选项。

活动波束与功率

“每小区1束”以宽小区中心为调度目标选取一条窄波束,对服务小区则选取最接近被测 UE 方向的关联束;“全部窄束候选”用于展示候选集合。三频复用标签为教学映射。真实干扰仍需接入活动时频资源、发射功率、天线方向图与传播模型;本页列出几何与链路集合,不计算提案的SIR曲线。

3GPP R1-2608437 原始归档 ↗

依据:Qualcomm R1-2608437 §11.1,Proposal 11.1-1 / 11.1-2,Figures 11.1-1—11.1-5。本文件主线采用固定波束方案;提案还提供 UE 专用波束选项。原文原则、数值实现与教学选项分别标注。地球纹理来自 Natural Earth 公共领域数据。图与交互已内嵌,外部原文链接在联网时使用。

PROPOSAL FIGURES

高通原文中的布局与评估图

以下图片提取自已保存的 R1-2608437 提案对比稿,保留原图内容。页面交互图则按提案方法重新计算。

高通 Figure11.1-3,地面61宽小区及UV方向余弦映射
Figure 11.1-3 · 地面宽小区 → UV;一宽小区关联多条窄波束。
高通 Figure11.1-4,k与g的作用及扫描损失
Figure 11.1-4 · k 控制内部间距,g 补充服务区边界。
高通 Figure11.1-5,1303窄波束的地面半功率轮廓
Figure 11.1-5 · 61 宽小区、1303 候选窄波束。
高通 Figure11.1-2,三种保留邻星方案的SIR累积分布
Figure 11.1-2 · 原文 LOS-only SIR 评估结果;本页不将几何候选数换算成该曲线。