一种面向低轨星座系统的Aloha增强接入方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112312581A(43)申请公布日2021.02.02(21)申请号202011147983.3(22)申请日2020.10.23(66)本国优先权数据202010400898.72020.05.11CN(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人冉静秦兴刘元安胡鹤飞刘芳张洪光(51)Int.Cl.H04W74/00(2009.01)H04W74/04(2009.01)H04W74/08(2009.01)权利要求书3页说明书10页附图5页(54)发明名称一种面向低轨星座系统的Aloha增强接入方法(57)摘要本发明涉及一种面向低轨星座系统的Aloha增强接入方法，属于卫星通信领域，用以解决高动态终端与新一代低轨星座系统通信时，面临的快速接入的问题。该方法首先构建系统卫星接入系统模型；提前为相关的高动态终端的不同优先级用户预留不同数量的信道；然后当用户终端有接入需求时，利用接入控制来计算发送数据包的具体时刻，当数据包发送时，用户终端利用本地时钟将信道划分为时隙，随机将数据包放入时隙中发送；最后利用用户终端在通信过程中被系统多星覆盖的特点，每颗接受端卫星接收到数据包后，将数据包转发到低轨星座系统中进行干扰消除，直到成功解码出所有数据包或者到达最大迭代次数为止。本发明可以优化系统的吞吐率与丢包率指标，提升资源利用率，并可以优化高动态终端的首次接入成功率。CN112312581ACN112312581A权利要求书1/3页1.一种面向低轨星座系统的Aloha增强接入方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、建立卫星接入系统模型，将各类用户按照通信终端速率的大小分为高、中、低动态终端，按照支持的业务类型分为语音业务、流类业务、交互类业务、背景类业务，同时通过在终端设备中的定位设备，可以对终端业务进行轨迹预测，进而判断属于新产生的呼叫或是有切换的需求；步骤二、采用为高优先级用户预留适当数量信道的方式保证高优先级业务的传输，预留信道数为m(m＜n)即预留信道为{c1，c2，…，cm}；步骤三、根据分类用户业务的接入成功率标准计算对应的信道最大负载门限值Gth；步骤四、接收端卫星根据前一时间片接收的数据包，计算实时信道负载G，并广播给有接入需求的用户终端；步骤五、当相关优先级业务到达后，所预留的信道已经被占用时，制定基于优先级的信道数据包发送策略，建立一个优先级判断函数PRO(K)，按照预设的标准划分为n个等级。并考虑用户终端业务接入与切换两种的呼叫请求。利用优先级判断函数来决定数据包发送负载门限的值和数据包等待发送的时间片长度；步骤六、当用户终端相关预留信道已经被占用，需要采用增强争用解决Aloha接入技术时，将卫星广播的实时信道负载G与用户终端计算的最大负载门限值Gth进行比较，若实时负载小于门限值，转到步骤七，若大于负载门限，则转到步骤五；步骤七、在将各类用户区分为高动态终端与低动态终端两类优先级的前提下，根据用户终端对应的优先级生成相应的等待时间片，将待数据包插入等待队列中，等待发送，若等待时间片耗尽，且等待队列中没有更高优先级待发送的数据包，则转到步骤四；步骤八、用户终端选择将要发送的数据包，进行编码，利用本地时钟将信道划分为时隙，将编码后的数据包随机放入时隙中，并将所在的时隙位置插入到数据包的头部进行发送；步骤九、覆盖用户终端的LEO接收到数据包后，将数据包进行数据包解码；步骤十、卫星处理系统设定一个滑动时间窗口Twin，在滑动时间窗口内将接受到的数据包进行数据包完整性检测，并进行干扰消除，直到在时间窗口内成功解码出所有数据包或者到达最大迭代次数为止。2.根据权利要求1所述的一种面向低轨星座系统的Aloha增强接入方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：按通信终端速率的高低，将用户分为高、中、低动态终端三类，并根据业务流类型的不同对高动态终端加以继续细分；为保持用户终端接入到系统的通用性，简化接入用户终端的接入过程，做出以下假设：(1)用户终端与卫星的上行信道采用共享信道，采用基于“多波束+频率共享+多载波”的上行链路通信体制，用户终端共享卫星信道资源，进行随机竞争接入；下行链路采用基于“跳波束+时间分片+单载波”的下行链路通信体制；(2)用户终端在通信时，都会被两颗LEO覆盖，且卫星的通信信道都处于同一频道上，当用户终端一侧发送数据包时，两颗覆盖卫星可以接收到；(3)用户终端发送数据包的功率相同，简化功率不平衡效应。在接入的时候还需保证以下条件：(1)每个接入卫星网络的用户的优先级与传输业务的优先级一致，同一时刻用户只能2CN112312581A权利要求书2/3页传输一种优先级的业务并且用户的优先级随传输的业务类型变