[發明專利]非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法

有效

• 申請號: 201811625235.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109548169B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉勤;蔡冬桃;黃鵬宇;李紅艷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04B7/185
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，其特征在于，所述非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法根據應用場景，在一個廣播周期T_{AGT_ADV}起始時刻，通過衛星廣播相關信息，觸發的覆蓋區域內的新增用戶數為N，這些用戶需要同時啟動移動性管理過程，以時隙ALOHA方式向衛星競爭接入并發送移動性管理請求信息；為了降低由于競爭沖突導致的系統開銷，提高系統的接入性能，構建最少平均時間開銷的優化目標表達式，求出此時系統的最優用戶數，并求出最優的廣播周期

所述非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法具體包括：

第一步，計算移動性管理平均接入請求總次數；由非隔離二叉樹形沖突分解算法，N個沖突數據包則需要經過平均L_N次分解：

其中p為選擇左時隙發信的概率，1-p為選擇右時隙發信的概率，通常情況下p取0.5，形成的分解次數最少；

那么針對N個用戶成功完成移動性管理任務的平均接入請求總次數表示為：

F(N)＝L_N+N；

整理可得：

第二步，計算完成移動性管理接入請求的時間開銷，令廣播消息的時間開銷為T_B，單次移動性管理接入請求時間開銷為T_S，那么針對N個用戶的移動性管理接入請求的時間總開銷表示為：

OV(N)＝T_B+F(N)*T_S；

則針對每個用戶的平均時間開銷為：

整理得到：

第三步，計算最優時間開銷的競爭用戶數由于函數是變量N的先降后升過程，針對N整數取值上的單位1步長：

并令D(N)＝0，可得最優的滿足下列式子：

對其求解，可得最優時間開銷的競爭用戶數

第四步，計算最優廣播周期廣播周期內新增覆蓋區域的用戶數表示成：

N＝S*ρ≈(V_orb*d*T_{AGT_ADV})*ρ；

其中S為廣播周期內新增覆蓋區域的面積，d為衛星覆蓋區域的直徑，ρ為地面用戶密度，V_orb為非靜止衛星飛行導致地面覆蓋區域移動的速度；

那么最優廣播周期為：

其中M為邏輯接入信道個數。

2.如權利要求1所述的非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，其特征在于，所述第一步非隔離二叉樹形沖突分解算法是用戶以時隙ALOHA方式向衛星發送移動性管理請求信息發生沖突時采用的沖突分解算法。

3.如權利要求1所述的非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，其特征在于，所述第一步中N個用戶表示的是非靜止衛星飛行，在一個廣播周期T_{AGT_ADV}內，觸發的新增覆蓋區域內需要進行移動性管理的用戶。

4.如權利要求1所述的非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，其特征在于，所述第四步V_orb*T_{AGT_ADV}*d表示在一個廣播周期T_{AGT_ADV}內，觸發的需要進行移動性管理的新增覆蓋區域面積。