低轨卫星通信系统信道的优化分配研究.pdf

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1、科学论坛I■低轨卫星通信系统信道的优化分配研究李东东(中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081)[摘要]低轨道卫星移动通信作为未来个人通信系统的重要组成部分，是利用运行轨道比地球同步轨道低得多的一组卫星，实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信。信道资源的有限性制约卫星通信发展，进行卫星通信系统无线资源管理研究，建立高效、合理的信道资源分配模型，对提高卫星通信系统服务质量具有重要意义。本文对低轨卫星通信系统无线资源管理中信道分配的典型策略进行了分析和总结，并展望了这一领域的发

2、展方向。最后，就进一步研究提出建议。[关键词]低轨卫星通信系统无线资源信道分配中图分类号：U389+5文献标识码：A文章编号：1009—914X(2014)28—0298一Ol引言信道资源可以利用。但是当话务量较重时，若新呼叫用户与切换用户享有相同卫星移动通信是指利用卫星转发器作中继而实现移动终端之间的无线通的优先级，切换用户的阻塞率就会大大增加，用户在通话过程中出现的强制信，其中低轨卫星通信系统以其全球覆盖、低的传输时延、低功耗、抗毁性强等中断情况就很难忍受。特点而具有广阔的发展前景，并且是未来

3、个人通信系统的重要组成部分。由于(2)信道预留策略。该策略相当于赋予了切换用户比新呼叫用户更高的优低轨道卫星与地面用户终端之间存在相对运动，会引起切换问题，主要包括波先级，预绍一定数量的保护信道给切换呼叫专用。信道划分成基本信道和保护束间切换，卫星间切换，以及卫星通信系统与地面通信系统之间的切换。在切换信道。基本信道用于切换用户和新呼叫用户的共同接入，但是当基本信道被全过程中需要解决信道的优化分配问题，提高系统资源利用率。部占用完后，保护信道只接纳切换用户的接人请求，新呼叫用户的接人请求会1值谴分

4、配问题概述被全部阻塞。这种策略具有切换失败概率低的优点，但是，由于牺牲了一部分新信道分配问题的研究常常都建立在指定的小区结构模型基础之上，目前，呼叫用户的接人信道，降低了信道利用率。最常用的小区结构模型有两种，即卫星固定小区系统和地球固定小区系统，大(3)排队优先策略。当普通信道被占用完后，新进入的呼叫用户请求并不是多数研究采用的均是卫星固定小区系统。马上被拒绝，而是进去排队等候队列同时为其设置一个等待时钟，若在时钟期信道分配所面向的业务主要分为：实时和非实时两大类。实时业务主要包以内基本信道有了

5、可利用的信道资源则自动接人。这样就提高了信道利用率，括视频和语音，非实时业务包括email和fq)。早期的分配策略研究大多是针对单减少了可用信道的闲时，从另一方面加大了系统的话务量承载力。一的语音类业务，随着科学技术的成熟完善和各种用户业务需求类型的扩展，(4)保证切换策略。当小区内产生一个建立呼叫的请求时，系统只在能够保面向多业务已经成为当今时代分配策略发展的主要趋势。证当前小区和即将切换到的下一个小区中都有空闲信道资源时，才接受新呼2低轨卫墨通信系统信遭分配的典型策略叫，否则就返回信道阻塞提示

6、信息。该策略的优点是：一旦通话建立起来，就一21波束间信道分配定不会中断。但是，在这种策略下，信道利用率较低。在低轨卫星移动通信系统中，信道分配采用按申请分配的方式来申请系统(5)强占优先策略。当信道已经被全部占用的情况下，可以允许语音用户强资源以达到尽量充分的利用无线资源。每个卫星具有多个波束资源，根据总频占数据用户所占用的信道的强占优先策略，而被强占掉信道的数据用户则退回谱资源分配给每个波束的方式，可以分为固定信道分配、动态信道分配和混合到排队等候信道中，等待再次得到空闲信道。同时也对在排队队

7、列中数据用户信道分配三种方式。设置等待时钟，若时钟等待期超时则撤销该数据用户返回接入失败消息。使用(1)固定信道分配。实际分配过程为：事先给每一个小区配置固定数量的信该策略，也达到了降低切换用户的强制阻塞率的目的，同时对于对时延不是那道资源，每当小区内产生一个建立呼叫请求时，就占用一个信道。这种分配方式么敏感的数据用户的影响也不是很大。只有在小区信道还有空闲时，新的呼叫请求才能被接人，否则，呼叫请求将被系3信道分配研究发展方向统阻塞。由于卫星波束覆盖区域比较广，各个波束所承担的业务量不尽相同，可(

8、1)策略合并运用。综合提出保护信道和强占优先相结合的信遭分配策略、能出现：某一个波束的业务非常稠密、而另外几个波束的业务相对稀少这种情切换保留信道与新呼叫排队相结合的信道分配策略，可以显著降低切换呼叫阻况，导致某个波束因为没有空闲信道造成呼叫阻塞，而别的波束却有相当数量塞概率；动态优先预留排队策略，能够根据具体用户的优先级均衡无线资源的的闲置信道资源。分配。针对这个缺点，研究学者提出信道借用策略。该策略虽然达到降低呼叫阻(2)引入高效算法。先后提出基于免疫策略的信道资源分配算法、基