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XIAOMI / NTN 建模实验室UV DIRECTIONS → EARTH → SEVEN SATELLITES
R1-2607227 · RAN1 #126bis · COMPANY PROPOSAL

小米多星建模:从单星布局到干扰计算。

第一大步确定单星布局,第二大步确定多星中各卫星的位置,第三大步计算干扰。每一步接收前一步的几何输出,并在图中展开计算过程。

3轨道面 / 2–3–2
61波束 / 星 · 原文示例
427七星配置波束数

第 1 / 3 大步
卫星局部 UV · 无量纲u, v
地面足迹 · 经纬度经度正向 →
中心星 S0 / 内圈邻星 / 次外圈当前波束 / 最外圈
建模主线 ① 单星 UV 与地面足迹 → ② Δ 与七星坐标 → ③ 同星 / 邻星干扰与统计
与高通两层布局对照 ↗
STEP 01 / SINGLE-SATELLITE LAYOUT

第一大步 · 确定单星布局

方向余弦平面(Direction-cosine Plane,UV 平面)记录卫星看向地面的方向。小米先固定这张方向网格,再把每个方向与地球表面相交。地面中心间距与足迹形状由卫星位置和地球曲率共同决定。

本步输出:中心星位置、单星 UV 波束集合、地面足迹与边缘波束。下一大步据此确定卫星间隔。

1.1 中心星、局部坐标与波束方向

中心星在纬度–经度–高度坐标系(Latitude, Longitude, Altitude,LLA)中设为 (0°,0°,h)。在地心地固坐标系(Earth-Centered, Earth-Fixed,ECEF)中,其星下方向指向地心;局部 u、v 轴分别取东向、北向。

S = (R+h)[cosφ cosλ, cosφ sinλ, sinφ]
d(u,v) = u·eE + v·eN − √(1−u²−v²)·eR

φ 为纬度,λ 为经度;eR 是星下点的外法向,eE、eN 是东向、北向单位向量。u、v 无量纲,(0,0) 对应星下方向。每颗邻星都有自己的局部坐标基。

原文定位:R1-2607227,SLS methodology and assumptions → Reference constellation parameters,Steps 1–2、Table 1。

1.2 UV 网格、层数与束数

中心层只有 1 束,第 k 个外圈有 6k 束。原文的 5 层包含中心层,因此外圈数为 4;13 层对应 12 个外圈。

n = L−1
M = 1 + 6(1+2+…+n) = 1+3L(L−1)
L=5 → M=61  L=13 → M=469

六边形中心按轴坐标 (q,r) 编号:u=s(q+r/2),v=3ρr/2,其中相邻中心距 s=√3ρ。先确定每条波束的 UV 方向,再计算地面足迹。

固定层数后,每星配置波束数已经确定。修改 UV 间距会改变覆盖尺度;修改层数会同时改变束数与覆盖范围。

原文定位:Figure 1(13 tiers, 469 beams)、Figure 3 / Table 1(5 tiers, 61 beams per satellite)。

1.3 从 UV 方向到球面交点

从卫星 S 沿方向 d 发出射线 P(t)=S+t·d。求它与半径为 R 的球面第一次相交的位置,便得到地面波束中心;对六边形边界逐点计算,则得到地面足迹。

t = −S·d − √[(S·d)² − (‖S‖²−R²)]
P = S + t·d

t 的单位为 km。根号内小于 0,表示该方向未击中地球。偏离星下方向越远,地面映射通常拉伸越明显;这正是 Figure 1 的 469 束布局出现外缘形变的来源。

UV 六边形是网格的几何分区。实际天线功率轮廓还由阵列权重、扫描方向与方向图决定。

原文定位:Steps 3、6,Figures 1–3;本页射线求交式为该映射的球形地球实现。

1.4 小米选择 UV 网格的原因

小米比较了地面等尺寸布局与 UV 布局。地面等尺寸布局便于规划服务区域,但固定全阵列时,不同仰角处的中心到边缘增益差会变化;若再保持固定 3 dB 边缘,需要研究波束形成或阵元使用方式。

小米倾向复用 UV 布局,强调其与固定阵列角域响应的对应关系,并接受地面分布不均匀这一结果。原文关于边缘增益的比较属于该天线与布局假设下的公司观点。

原文定位:Observations 1–3、Proposal 3、Table 2。页面几何映射未加入扫描损耗或功率方向图。

STEP 02 / SATELLITE POSITIONS

第二大步 · 确定多星中各卫星的位置

中心星的足迹生成后,小米用北侧边缘的一处参考点确定邻星间隔。原文的动机是减少星间波束重叠、避免区域覆盖孔洞;这个边缘关系把“单星覆盖多大”与“卫星彼此离多远”连接起来。

本步输入:单星边缘波束。输出:七星 LLA / ECEF 位置,以及各星复用后的完整波束布局。

2.1 从单星边缘读取 Δ

橙色 P:原文选取的参考点;C:北侧边缘波束中心;N:中心波束中心。名义半径 r=D/2,本页向北偏移 r/4。

Δ 的逐步计算

先从已经落到地面的布局中找到正北方向的边缘波束中心 C,再从 C 向北偏移四分之一波束半径,得到参考点 P。中心波束中心 N 与 P 的纬差定义为 Δ。

Δ 是在地心处量取的角度。北侧邻星的星下点放在 2Δ 处,P 的纬度恰好位于两个星下点纬度的中间。侧方邻星按 ±Δ、±√3Δ 组合布置。

原文的 r/4 参考点位于边缘波束内部,通常不等于整个足迹的最北顶点。动态图把两者分别标出,避免把 Δ 理解成最远 UE 的纬度。

原文定位:Figure 2 前的地心角定义段落,以及相邻卫星 LLA 坐标示例。图中“edge of coverage”的宽泛标注与正文 r/4 的具体构造分别保留。

2.2 / Δ + Δ = 2Δ

邻星 UV 平面中心的确定

参考星的 UV 中心方向对应星下点 N₀。已知 N₀ 到参考点 P 的纬差为 Δ,再沿同一子午线向北增加一个 Δ,放置邻星的星下点 N₁。随后在 N₁ 上方设置邻星 S₁,S₁ 指向 N₁ 的方向就是该星 UV 中心 (0,0)。

图可横向滑动;下方坐标与参数实时联动。

图沿同一子午线展开;UV 网格用于示意各星自己的方向坐标。两颗星的局部 UV 中心均为 (0,0),对应不同星下点;2Δ 是 N₀ 与 N₁ 之间的地心角。P 是前一图定义的 r/4 参考点。

原文定位:R1-2607227,Figure 2 前的 Δ 定义与北侧邻星 (2Δ,0,h) 坐标示例。本图按该关系展开绘制;数值沿用页面球形地球与 UV 间距标定。

球面三维总览 · 拖动旋转 · 滑动缩放

2.2 由 Δ 确定七星坐标

轨道面组卫星(纬度, 经度)
西侧 · 2 星S6 / S5(±Δ, −√3Δ)
中心 · 3 星S1 / S0 / S4(2Δ,0) / (0,0) / (−2Δ,0)
东侧 · 2 星S2 / S3(±Δ, +√3Δ)

各星高度同为 h。页面用这组经纬度构造 ECEF 位置,然后将相同的局部 UV 网格分别映射到球面;它们在地面上的朝向随当地东、北、天顶坐标改变。

小米还描述了从轨道坐标计算速度向量,再转换至 ECEF 的步骤。这里的“动态”展示参数联动、投影与观察视角;轨道的时间传播需要进一步给定倾角、轨道相位和历元。

原文定位:Table 1、Figure 3,以及 Figure 3 前的位置/速度转换段落。页面卫星编号、东西分组与北向局部基为实现约定。

2.3 在七星位置上复用单星布局

把第一大步得到的同一组 (u,v) 方向交给每颗卫星。在各自的星下点建立当地东、北、天顶坐标基,再逐束计算与球面的交点。局部 UV 数值相同,ECEF 指向与地面足迹随卫星位置改变。

单星模板 B={(u,v)}
第 j 星的位置 Sⱼ + 本星局部基 → dⱼ(u,v)
Pⱼ = Sⱼ + tⱼ·dⱼ(u,v)
输出:7 个卫星位置 + 每星 M 个波束中心与足迹

默认 5 层示例中,第二大步最终生成 7×61=427 个配置波束。第三大步接收这组卫星、波束与地面坐标,进一步选择服务链路与干扰链路。

原文定位:Steps 5–6、Figure 3。原文 Steps 1–3 归入第一大步,Steps 4–6 归入第二大步;干扰评估部分归入第三大步。

STEP 03 / INTERFERENCE CALCULATION

第三大步 · 计算干扰

选定一个由中心星服务的 UE,先计算服务链路,再计算同星其他束与六颗邻星波束到这个 UE 的链路。小米进一步把中心星的 UE 按圈层分别统计,观察星间边界处的变化。

本步输入:七星与波束的三维几何。输出:实际干扰链路、接收干扰功率和分圈 SIR / SINR 统计。

3.1 选择目标 UE 与统计圈层

先确定 UE 的服务卫星与服务波束。页面将 UE 放在所选中心星波束的中心;原文仿真则在每束覆盖区均匀生成 10 个 UE。统计圈层只决定评估哪批 UE,邻星干扰仍按其活动与同频关系计入。

原文 Case服务区域中心星圈层束数比较目的
Case 1单星 · 内圈外圈编号 0–219单星参考结果
Case 2多星 · 内圈外圈编号 0–219给相同内圈加入邻星干扰
Case 3多星 · 次外圈外圈编号 318向星间边界接近
Case 4多星 · 最外圈外圈编号 424观察最明显的边缘受扰区域

原文分别使用 FRF=1 和 FRF=3,给出 SIR 与 SINR 的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)。Observation 4 指出:在这两组复用设置下,中心星最外 24 束受干扰最严重。

原文定位:Cases 1–4、Observation 4、Figures 4–7。图上的四条曲线代表四批统计对象;不是四颗卫星。

60同一卫星的其他波束 · 61−1
366六颗邻星的波束 · 6×61
426排除服务束后的潜在干扰束

3.2 建立干扰集合与计算规模

Annex A 设置每束均匀分布 10 个 UE,因此七星共 7×61×10=4270 个 UE。对某一服务波束的 10 个 UE,逐一遍历 426 个干扰束,对应 4260 次候选链路计算。

单个 UE:426 条潜在干扰链路
单个服务束的 10 UE:10×426=4260 次
全场 4270 UE:4270×426=1,819,020 次

最后一项是一次全量遍历的规模估算。实际同频、可见与调度后的活动集合会更小。若只统计中心星,仍可保留邻星波束的干扰贡献。

原文定位:Interference simulation 第一段、Table A-1。1,819,020 为上述输入的乘法推导;原文“4260 links”对应每束 10 UE 的展开。

3.3 逐链路算接收功率,再求和

每条候选链路使用其发射卫星的真实位置,以及该卫星中这条波束的指向。先检查可见性、频率与活动状态,再按路径损耗及收发天线增益计算接收功率。

Pi→u = Ptx,i × Gtx,i(u) × Grx,u(i) / Li,u
Iu = Σ ai(t,f) · χi,u(f) · Pi→u
SIR = Pserving/Iu  SINR = Pserving/(Iu+Nu)

这里所有功率与增益采用线性值。a 表示时频活动状态,χ 表示是否同频;L 包含所选传播模型的损耗。页面上方显示的是几何候选集合,不把束数转换成 SIR。

原文定位:Interference simulation of multi-satellites、Annex A / Table A-1;功率计算式是工程展开。

当前所选 UE 的六条邻星几何

卫星斜距 / km仰角可见

UE 位于页面所选波束中心。此表按卫星编号排列;斜距不能替代波束方向增益来判断干扰强弱。

原文评估输入

高度 / 频段LEO 600 km / S 频段 2 GHz
总系统带宽30 MHz
传播条件晴空、视距(LOS)
频率复用FRF=1、3
UE 分布每束 10 UE,均匀分布
卫星阵列36×36,1296 阵元
名义卫星束直径50 km

原文定位:Annex A / Table A-1。此表保留提案参数;上方交互图只计算几何与候选集合。

方法对照 / XIAOMI × QUALCOMM

与高通网页对照:两条流程从哪里开始分开。

两者都采用参考星与邻星的局部模型,也都使用每星自己的 UV 坐标。关键区别是初始服务区域如何定义,以及地面小区与实际波束是否分层。

建模对象小米 R1-2607227高通 R1-2608437 §11.1 · 固定波束
起点单星 UV 规则波束网格地面宽服务小区网格
地面分区从 UV 网格映射得到足迹先有宽小区轮廓,再逐顶点映射到 UV
实际波束布局单星模板在各星局部 UV 中复用以 HPBW、k 和 g 生成窄束,并关联宽小区
每星配置束数按层数确定;5 层为 61 束由填充、保留与关联后的窄束集合计数
邻星位置边缘参考点 → Δ → LLA → ECEF宽小区网格距离 2n+1 → 邻星位置
干扰研究重点内 / 次外 / 最外圈;FRF=1、3基于六角距离阈值 W 的邻星筛选

原文定位:小米 Steps 1–6、Table 1、Cases 1–4;高通 §11.1、Proposals 11.1-1 / 11.1-2、Fixed Beam-Layout。高通对照采用已有独立网页的固定波束主线。

提案原图 / SOURCE FIGURES

回到原图,核对形变、七星与分圈结果。

以下图片提取自保存的小米 R1-2607227 对比稿。Figures 1–3 用于核对布局;Figures 4–7 保留原始仿真曲线,点击可放大。

参数与依据 / MODEL DEFINITION

来源与本页数值口径。

提案规定的建模骨架

来源为 Xiaomi《6GR NTN specific requirements and design》,R1-2607227,RAN1 #126bis,2026 年 10 月 12–16 日。页面依据 SLS methodology and assumptions、Table 1、Figures 1–7、Annex A / Table A-1。

提案选择区域多星布局方案,参考星在 (0,0,h),单星复用 TR 38.821 Table 6.1.1.1-4 的 UV 布局;以地心角确定邻星,采用 3 面 2–3–2 七星。页面的公司主张与数值示例按此版本呈现。

3GPP 原文归档 R1-2607227 ↗

交互图采用的具体实现

球形地球 R=6371 km;u 取东、v 取北。网格采用点顶六边形:中心距 s=√3ρ,中心 (u,v)=(s(q+r/2),3ρr/2),且 max(|q|,|r|,|q+r|)≤L−1。边界采样后逐点射线求交。

UV 半径 ρ 用星下点名义束半径 D/2 对应的球面方向标定。提案 Table A-1 给出 50 km 名义直径,并另写 IBD 依据天线 3 dB 宽度计算;本页标定便于观察几何,不作为原文方向图与间距的精确重现。

Δ 的 r/4 偏移沿北向子午线实施,其中 r=D/2;北侧正向参考点取 0.25r。FRF=3 使用 (q−r) mod 3,跨星同标签同频;这套颜色相位为页面设置。改变层数、尺寸或高度属于几何敏感性实验。页面不生成新的 SIR / SINR 曲线。

提案原始图