[发明专利]一种自适应的超额预订LEO卫星系统信道分配方法

说明书

本发明公开了一种自适应的超额预订LEO卫星系统信道分配方法，属于移动通信领域；具体为：首先，建立LEO卫星系统的移动性模型，并设定信道分配策略的条件；针对波束小区C_i，初始设置虚拟信道占用总数S＝0；然后，针对某高优先级用户的呼叫请求接入波束小区C_i，判断该呼叫请求是新呼叫请求还是切换呼叫请求，针对不同的请求分别进行自适应的超额预订信道分配处理，决定是否将新呼叫请求或者切换呼叫请求接入；最后，波束小区C_i对终止的呼叫进行处理，将任意虚拟信道上的预留请求转移至其所占用的可用信道上；优点在于：能够确保高优先级用户的切换掉话率接近于零的情况下，获取较小的新呼叫阻塞率，提升系统整体的服务质量。

技术领域

本发明属于移动通信领域，具体是一种自适应的超额预订LEO卫星系统信道分配方法。

背景技术

由于地理因素和经济因素，导致地面移动通信系统无法实现全球可达，相比，卫星移动通信系统不受地理位置和距离影响，可随时提供全球无缝覆盖通信；且LEO卫星系统以低传输功率、低传输时延和高效的带宽利用率等优势，能够提供高质量的即时移动通信服务。

铱星系统作为典型的LEO卫星系统，具有6个轨道平面，每个轨道平面上各有11颗卫星，如图1所示，任意一颗卫星在地球表面的辐射范围是一个圆形区域，称为卫星脚印；为了高效的频分复用，一个卫星脚印被分割成大量更小的区域，称为波束小区。

然而，LEO卫星相对地球表面高速运转，导致用户终端在一个呼叫连接期间可能会经历许多卫星或波束小区，频繁进行切换。其中，波束小区的切换尤其频繁。因为卫星系统中资源十分稀缺，如果用户即将切换到的目的小区没有空闲信道，用户的呼叫连接将被中断。对于用户而言，这比新呼叫被阻塞更加难以接受。因此，信道分配过程中为切换呼叫赋予更高的优先级是十分重要的。然而，如果为切换呼叫分配的信道资源过多，又会导致新呼叫的阻塞率过大。

除此之外，LEO卫星系统中的用户也具有不同等级，主要分为两类：高优先级用户和普通用户。高优先级用户如商业用户，对于延迟较敏感且对服务质量要求更高。普通用户对于时延和服务质量的需求较为灵活。在信道分配过程中，应当重点满足高优先级用户的需求。然而，如果为高优先级用户分配的信道过多，又导致普通用户的服务质量严重下降。

综上所述，对于LEO卫星系统，在进行信道分配策略设计时，需要同时考虑两个问题：即如何在切换呼叫和新呼叫之间进行合理的信道分配，以及如何在高优先级用户和普通用户之间进行公平的信道分配。

针对上述问题，现有技术中采用的策略包括如下：

1)、保证切换(GH)策略；

当一个呼叫(新呼叫或者切换呼叫)到达小区C_i时，GH策略尝试小区C_i的下一小区C_i+1为高优先级用户预留信道，如果系统中的空闲信道都被锁定了，那么就发出预留请求等待空闲信道。由于信道预留发生在高优先级用户实际切换之前，切换呼叫的成功实际上得到了保证。

保证切换(GH)策略基于如下假设：

系统采用固定信道分配方案(FCA)，即每个小区都有固定的信道数C。另外，排队的预留请求优先级高于新呼叫(对于高优先级用户和普通用户都是这样)和普通用户的切换呼叫。一个到达的呼叫仅仅在其将要经历的前两个小区都有空闲信道时才能被接入，其中任意一个小区没有空闲信道，呼叫就会在起始时刻被阻塞。

GH策略中采用的信道预留方法称为信道锁定机制。这种预留方法非常的保守和自私，当一个信道被锁定之后，除了特定用户外其他用户将无法使用，即使特定用户并没有在占用该信道，或是离该小区还有相当一段距离。因此，GH策略虽然能够保证高优先级用户的切换掉话率为零，其代价却是更高的新呼叫阻塞率，造成了非常低的系统整体的服务质量。

2)、一种基于时间的信道预留(TCRA)策略：