论文研究-低轨卫星中信道预留策略的研究 .pdf

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低轨卫星中信道预留策略的研究,于斌,李秀华,由于低传输时延和低发射功率优势,低轨卫星通信成为卫星通信中的重要研究方向。然而,在低轨卫星中,新呼叫阻塞率以及呼叫切换阻
山国武花论文在丝 级可以有效地降低切换阻塞率。在本节中,我们首先介绍两种信道预留策咯,最后介绍本文 所提出的信道预留笊略 固定信道预留方案 在LEO卫星中,假设每个卫星都有个信道,其中有个信道被专门预留用来进行业 务的切换,剩下的-个信道被新呼叫以及切换呼叫共冋占用。如果在小区中没有可用信 道,那么新呼叫将被拒绝。同时,切换呼叫只有在整个小区中没有信道的情况卜才被阻塞 我们假设新呼叫和切换呼叫的到达率分别为强度是λ和,并且相互独立泊松过程。业务 的服务时间服从参数为的负指数分布我们使用表示小区在状态j时的稳态概率,表 示小区中已使用的信道数目。相关的状态转移图如图2所示。 C-Ch+1 图2状态转移图 Fig 2 State-transition diagram + 通过公式()和()可以推出: A+2 d+h 因此 + +A- 小区中新呼叫阻塞概率是状态大于等于 的概率和。即表小为: 切换阻塞率表示为 +2 在固定信道预留策略中,由于预留的信道数日是一定的。当切换的业务数日较低,而新 山国武花论文在丝 呼叫的业筹数目较高吋,预留的部分信道将会浪费,而且会引起系统中的新呼叫阻塞率增大, 对系统的性能宀生影响。而当切换的业务数目较高,而新的呼叫业务数目较低时,预留的信 道数目可能不够,会增大系统的切换阻塞率。 基于业务到达率和切换率的动态信道预留方案 类似于固定信道预留策略,基于新呼叫到达率和切换呼叫到达率的动态信道预留策略乜 预留一部分信道专门用」切换的业务。预留的信道数目如卜式所示: d +1 如式()所示,该方案可以根据新呼叫到达率和切换呼叫到达率动态地调整预留信道 的数口,避免了固定信道预留箦略中对信道资源的浪费。同时,当待切换的业务数日较大时, 通过式()的预留方案,可以增大顶留给切换业务的信道数目,可以有效降低系统的切换 阻塞率。 基于业务到达率、切换率以及服务率的动态信道预留方案 从上面两种方案可以看出,信道的预留数目会对整个卫星通信系统的新呼叫阻塞率以及 切换阳塞率带来至关重要的影响。显而易见的是,当每个卫星信道数目一定的情况下, 预留给切换业务的信道数日越多,切换阻集率越低;同时,也意味着新呼叫业务可占用的信 道数口越少,新呼叫业务阻塞率越高。因此,合理地分配预留给切换业务的信道数日是关键 所在。基」业务到达率和切换率的动态信道预留方案基业务的到达率和切换率动态地调整 信道预留的数目,可以有效降低新呼叫阻塞率以及切换阻塞率。然而,在用户的通信过程中, 业务的服务是·定的,不断有业务的服务完成,也就意味着不断有信道被释放,这·部分 被释放的信道也可以用米进行信道的预留。基于业务到达率、切换率以及服务率的动态信道 预留方案的预留信道数目如下式所示: 1+ + 在基于业务到达率、切换率以及服务率的动态信道预留方案中,综合考虑了整个系统的 业务到达率、切换率以及服务率。相对于基于新呼叫到达率和切换呼叫到达率的动态信道预 留策略,当业务到达率、切换率以及服务率一定的情况下,该方案所预留的信道数目要多于 前者,因此可以有效降低业务的切换阻塞率,而业务的新呼叫阻塞率将会增大。而在卫星通 信系统中,相对于新呼叫阳塞,切換阻塞刈系统的影响更人ε因此,该方案在畩微提高新呼 叫阳塞率的前提下,可以有效降低切换阻塞率。 仿真结果 木节中,采用 仿真验证算法性能,主要的仿真参数如表所示: 表1仿真参数表 参数名称 参数详情 上星信道数目 卫星速度 小区半径 山国武技论文在丝 如下研究基于业务到达率、切换率以及服务率的动态信道预留方案,并与所基于新呼叫 到达率和切换呼叫到达率的动态信道预留方案以及固定信道分配方案()性能进行比较, 比较切换阻塞率以及新呼叫阻塞率。 andre e--FCR -scher 110 115 120 -125 130 135 140 145 67 new call arwal rate 图3切换阻塞率与新呼叫到达※的关系 图3为三种方案的切换阻塞率与新呼叫到达率的关系。如图所示,随着新呼叫到达率的 增大,三种方案的切换阻塞率都在增大。而相比于固定信道分配方案以及基于新呼叫到达率 和切换呼叫到达率的动态信道预留方案,本文所提出的基于业条到达率、切换率以及服务率 的动态信道颀留方案可以有效降低系统中的切换阻塞率。 new call fai 一FCR new call arrival rate 图1新呼叫阻塞率与新呼叫到达率的关系 图为系统的新呼叫阻塞率与新呼叫到达率的关系曲线。如图所示,随着新呼叫到达率 的增大,三种方案的新呼叫阻塞率都在增大。而相比于固定信道分配方案以及基于新呼叫到 达率和切换呼叫到达率的动态信道预留方案,本文所提出的基于业务到达率、切换率以及服 务率的动态信道预留方案的新呼叫阻塞率小于固定信道预留策略且大于基于新呼叫到达率 和切换呼叫到达率的动态信道预留方案 综合图以及图可以看岀,相对于基于新呼叫到达率和切换呼叫到达率的动态信道预 留策略,当业务到达率、切换率以及服务率一定的情况下,该方案所预留的信道数日要多于 山国武花论文在丝 前者,因此可以有效降低业务的切换阻塞率,而业务的新呼叫阻塞率将会增大。这与我们的 理论分析相符。仿真结果验证了所提方案的有效性。 总结 由于低传输时延和低发射功率优势,低轨卫星通信成为卫星通笮中的重要研究方向。然 而,在低轨卫星中,新呼叫阻塞率以及呼叫切换阻塞率过高的问题一直存在。在本文中,我 们提出了一种基于业务到达率、切換率和服务率的信道预留方案,该方案可以有效降低系统 的切换阻塞率。理论分析以及仿真结果验证了我们所提方案的有效性, 参考文献 constellation with a sat fixed cell "system[J]. Vehicular Technology, IEEE Transactions on, 1998, 47(4) Mok. "a novel ultrathin elevated channel low Si TFT "IEEE Electron Device I ett., voL 20, pp

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