GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)信道分配策略研究

移動(dòng)通信分為地面移動(dòng)通信和衛(wèi)星移動(dòng)通信,衛(wèi)星移動(dòng)通信又可分為星座移動(dòng)通信和靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信。人們對(duì)地面移動(dòng)通信系統(tǒng)用戶(hù)越區(qū)切換時(shí)信道分配策略的研究已經(jīng)比較成熟，而衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)信道分配策略的研究相對(duì)較少。GEO系統(tǒng)星地位置相對(duì)靜止，因而成為區(qū)域性通信的首選。針對(duì)GEO 系統(tǒng)終端運(yùn)行速度快、波束覆蓋面積大等特點(diǎn)，將移動(dòng)通信的幾種信道分配技術(shù)應(yīng)用于該系統(tǒng)，通過(guò)仿真來(lái)分析系統(tǒng)的性能。

　　1 系統(tǒng)模型

　　GEO 系統(tǒng)同其他移動(dòng)通信系統(tǒng)一樣存在2 種類(lèi)型的呼叫，即初始呼叫和切換呼叫。初始呼叫是終端需要通話(huà)時(shí)發(fā)起的呼叫; 切換呼叫是當(dāng)終端在通話(huà)過(guò)程中從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域時(shí)，為了不使通話(huà)中斷，需要向新的服務(wù)區(qū)發(fā)起呼叫。切換呼叫的優(yōu)先級(jí)高于初始呼叫，所以移動(dòng)通信系統(tǒng)在分配信道時(shí)要保證切換呼叫呼損率低于初始呼叫呼損率。

　　GEO 系統(tǒng)一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是存在高速運(yùn)行的終端，終端高速運(yùn)行時(shí)不輕易改變方向，所以在模型中，終端只有4 個(gè)固定的運(yùn)動(dòng)方向，確定了運(yùn)動(dòng)方向后，在通話(huà)結(jié)束前不再改變。通話(huà)起始位置是隨機(jī)的，如圖1 所示。

圖1 終端在波束覆蓋區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)示意圖

　　為了分析系統(tǒng)的性能，所以首先確定與系統(tǒng)性能密切相關(guān)的各個(gè)參數(shù)。

　　駐留時(shí)間是描述一個(gè)移動(dòng)終端在一個(gè)波束內(nèi)時(shí)間量的隨機(jī)變量。駐留時(shí)間分為初始呼叫駐留時(shí)間Tns和切換呼叫駐留時(shí)間Ths。Tns是一個(gè)終端呼叫從發(fā)起到離開(kāi)波束的時(shí)間長(zhǎng)度，T hs表示一個(gè)從相鄰波束切換過(guò)來(lái)的終端在該波束的駐留時(shí)間。假設(shè)終端在每個(gè)波束的平均駐留時(shí)間為T(mén)s，Ts 服從負(fù)指數(shù)分布，均值為1/ us，us= 0. 7182 × v / R，v 代表速度,R 代表波束半徑。

　　呼叫持續(xù)時(shí)間T c 是指一次呼叫完成所占有的時(shí)間。假設(shè)其服從均值為uc 的負(fù)指數(shù)分布，即：

　　信道保持時(shí)間Th 是指在一個(gè)波束內(nèi)終端呼叫占用的時(shí)間，信道保持時(shí)間通常等于或小于呼叫持續(xù)時(shí)間，如式3 所示。

　　有了信道保持時(shí)間后，就可以求出系統(tǒng)的平均呼叫離去率。由：

　　其概率密度函數(shù)為:

　　均值為E [ Th] = 1/ uh= 1/ ( uc+ us) 。無(wú)論是切換呼叫還是初始呼叫，當(dāng)其在波束中的通話(huà)持續(xù)時(shí)間大于在該波束內(nèi)的駐留時(shí)間時(shí)，就會(huì)發(fā)生切換，定義終端發(fā)生切換的概率為Ph: