[發明專利]一種面向低軌星座系統的Aloha增強接入方法

在審

• 申請號: 202011147983.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112312581A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 冉靜;秦興;劉元安;胡鶴飛;劉芳;張洪光
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W74/00
• 分類號: H04W74/00;H04W74/04;H04W74/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向低軌星座系統的Aloha增強接入方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一、建立衛星接入系統模型，將各類用戶按照通信終端速率的大小分為高、中、低動態終端，按照支持的業務類型分為語音業務、流類業務、交互類業務、背景類業務，同時通過在終端設備中的定位設備，可以對終端業務進行軌跡預測，進而判斷屬于新產生的呼叫或是有切換的需求；

步驟二、采用為高優先級用戶預留適當數量信道的方式保證高優先級業務的傳輸，預留信道數為m(m＜n)即預留信道為{c1，c2，…，cm}；

步驟三、根據分類用戶業務的接入成功率標準計算對應的信道最大負載門限值G_th；

步驟四、接收端衛星根據前一時間片接收的數據包，計算實時信道負載G，并廣播給有接入需求的用戶終端；

步驟五、當相關優先級業務到達后，所預留的信道已經被占用時，制定基于優先級的信道數據包發送策略，建立一個優先級判斷函數PRO(K)，按照預設的標準劃分為n個等級。并考慮用戶終端業務接入與切換兩種的呼叫請求。利用優先級判斷函數來決定數據包發送負載門限的值和數據包等待發送的時間片長度；

步驟六、當用戶終端相關預留信道已經被占用，需要采用增強爭用解決Aloha接入技術時，將衛星廣播的實時信道負載G與用戶終端計算的最大負載門限值G_th進行比較，若實時負載小于門限值，轉到步驟七，若大于負載門限，則轉到步驟五；

步驟七、在將各類用戶區分為高動態終端與低動態終端兩類優先級的前提下，根據用戶終端對應的優先級生成相應的等待時間片，將待數據包插入等待隊列中，等待發送，若等待時間片耗盡，且等待隊列中沒有更高優先級待發送的數據包，則轉到步驟四；

步驟八、用戶終端選擇將要發送的數據包，進行編碼，利用本地時鐘將信道劃分為時隙，將編碼后的數據包隨機放入時隙中，并將所在的時隙位置插入到數據包的頭部進行發送；

步驟九、覆蓋用戶終端的LEO接收到數據包后，將數據包進行數據包解碼；

步驟十、衛星處理系統設定一個滑動時間窗口T_win，在滑動時間窗口內將接受到的數據包進行數據包完整性檢測，并進行干擾消除，直到在時間窗口內成功解碼出所有數據包或者到達最大迭代次數為止。

2.根據權利要求1所述的一種面向低軌星座系統的Aloha增強接入方法，其特征在于，所述的步驟一具體為：按通信終端速率的高低，將用戶分為高、中、低動態終端三類，并根據業務流類型的不同對高動態終端加以繼續細分；為保持用戶終端接入到系統的通用性，簡化接入用戶終端的接入過程，做出以下假設：

(1)用戶終端與衛星的上行信道采用共享信道，采用基于“多波束+頻率共享+多載波”的上行鏈路通信體制，用戶終端共享衛星信道資源，進行隨機競爭接入；下行鏈路采用基于“跳波束+時間分片+單載波”的下行鏈路通信體制；

(2)用戶終端在通信時，都會被兩顆LEO覆蓋，且衛星的通信信道都處于同一頻道上，當用戶終端一側發送數據包時，兩顆覆蓋衛星可以接收到；

(3)用戶終端發送數據包的功率相同，簡化功率不平衡效應。

在接入的時候還需保證以下條件：

(1)每個接入衛星網絡的用戶的優先級與傳輸業務的優先級一致，同一時刻用戶只能傳輸一種優先級的業務并且用戶的優先級隨傳輸的業務類型變化；

(2)傳輸低優先級業務的用戶一旦檢測到信道中有高優先業務的用戶傳輸高優先級業務時，低優先級業務進入等待隊列，直到傳輸低優先級業務的用戶檢測到空閑頻譜才能再次傳輸；

(3)用戶接入衛星信道時傳輸的業務互相不存在干擾，且各優先級用戶僅可以用單一頻帶來傳輸數據。

3.根據權利要求1所述的一種面向低軌星座系統的Aloha增強接入方法，其特征在于，所述的步驟二具體為：采用為高優先級用戶預留適當數量信道的方式保證高優先級業務的傳輸，預留信道數為m(m＜n)即預留信道為{c1，c2，…，cm}。該策略采用根據不同優先級等級而變化的動態信道預留策略。在終端業務流到達時優先接入預留的信道，不同優先級的預留信道數通過一個矩陣進行存儲，可以利用凸優化來求取可以達到全局最優解的矩陣元素值。在預留信道已經被全部占用時才考慮使用Aloha增強接入方法的競爭接入方式。仿真結果和相關理論分析可以證明采用合適組合的信道預留策略可以提高信道利用率和降低信道阻塞率。