低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的信道分配與切換管理策略研究.pdf

1、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)作為空中、海面和復(fù)雜地理結(jié)構(gòu)等地面覆蓋受限區(qū)域的通信解決方案，是實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋的重要組成部分。其中，低軌衛(wèi)星（LEO）移動(dòng)通信系統(tǒng)以其真正意義的全球覆蓋、低的傳播時(shí)延以及低功耗等優(yōu)點(diǎn)將在未來的個(gè)人通信領(lǐng)域起到重要作用，受到了人們的廣泛關(guān)注，是當(dāng)前衛(wèi)星通信界的研究熱點(diǎn)之一。而無線資源管理則是低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)研究中的一個(gè)重要內(nèi)容，這是由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)帶寬資源寶貴，同時(shí)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性、時(shí)變性以及用戶的移動(dòng)性，使得衛(wèi)星網(wǎng)

2、絡(luò)帶寬分配要比陸地網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜得多，如何合理而有效地管理和利用衛(wèi)星系統(tǒng)的寶貴資源已成為衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
　　為解決這個(gè)問題，本文針對(duì)目前低軌移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線資源管理中的核心問題——由于衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的切換所帶來的信道分配和預(yù)留問題開展了詳細(xì)研究?；趯?duì)純?cè)捯魳I(yè)務(wù)環(huán)境下切換呼叫和新呼叫的公平性以及話音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共存的多業(yè)務(wù)環(huán)境下話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的公平性的考慮，提出了兼顧整體的信道預(yù)留和切換策略，在保證系統(tǒng)各

3、項(xiàng)指標(biāo)的同時(shí)，提高系統(tǒng)資源利用率，從而改善系統(tǒng)性能。
　　首先，本文在低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋特性的基礎(chǔ)上通過合理假設(shè)得到了移動(dòng)用戶沿著直線勻速運(yùn)動(dòng)的一維系統(tǒng)模型，列出了評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的QoS參數(shù)，并進(jìn)一步在該模型中對(duì)若干基本參數(shù)進(jìn)行分析和理論推導(dǎo)，得到了移動(dòng)用戶在蜂窩中經(jīng)歷距離、蜂窩滯留時(shí)間、切換概率以及信道占用時(shí)間等統(tǒng)計(jì)性參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，為后續(xù)的算法研究和仿真打下理論基礎(chǔ)。
　　其次，研究了低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)波束切換中

4、的信道預(yù)留策略，針對(duì)純?cè)捯魳I(yè)務(wù)環(huán)境下對(duì)于切換呼叫的過度預(yù)留提出了基于業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)的概率化的自適應(yīng)預(yù)留策略，通過綜合考慮用戶的位置信息以及呼叫時(shí)長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)特性，在已建立的移動(dòng)模型基礎(chǔ)上為切換呼叫進(jìn)行更為合理的預(yù)留，旨在降低切換呼叫過高的優(yōu)先級(jí)，在切換呼叫請(qǐng)求和新呼叫請(qǐng)求中取得平衡，保證切換成功率的同時(shí)降低新呼叫阻塞率。
　　由于無線通信的發(fā)展趨勢(shì)將是多媒體通信，因此本文最后對(duì)新一代寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的多業(yè)務(wù)條件下的切換算法進(jìn)行了研究。針對(duì)

5、話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共存的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，提出了一種帶寬搶占的帶優(yōu)先級(jí)的帶寬分配方案，在此方案中，對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的話音呼叫在系統(tǒng)可用帶寬受限時(shí)可搶占那些對(duì)實(shí)時(shí)性不敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬，從而使其擁有較高的優(yōu)先級(jí)。同時(shí)，在帶寬搶占的基礎(chǔ)上本文引入了用戶 QoS滿意度的評(píng)價(jià)參數(shù)，主要專注于用戶得到帶寬后的服務(wù)質(zhì)量是否得到滿足以及公平性與否，將話音呼叫的優(yōu)先級(jí)控制在合理范圍內(nèi)，因此，綜合考慮以上兩點(diǎn)，本文提出了一種基于服務(wù)質(zhì)量公平的帶優(yōu)先級(jí)的