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一种基于TCRA的低轨星座通信系统的强占预留信道策略
来源:本站整理  作者:佚名  2009-05-13 12:56:59



基于TCRA的强占预留信道策略是基于TCRA-1的改进,其基本思想如下:t0时刻,一个新呼叫用户向系统发出使用本小区信道的请求,如果在其驻留本地小区时间内所有信道都有被预留的记录,假设系统接受此新呼叫,根据目前正在通话用户的位置信息,预测最坏情况(即使用和预留本小区信道的所有用户一直保持通话)下,造成用户切换呼叫掉话的时间t1,记Δτ=t1-t0。如果Δτ大于某时间门限值ΔT,则认为占用或预留本小区信道的用户在时间间隔[t0,t1]内结束呼叫的可能性较大。此时,只要系统能够在下一小区相应的时间间隔内为新呼叫预留信道,则接受用户U的新呼叫请求。否则,拒绝此次新呼叫请求。这样的策略增加了新呼叫请求的成功数量,进而更加有效地利用了系统的信道资源。 ΔT的大小由业务模型的选取和服务质量的定义共同决定。下面推导合适的时间门限值ΔT。
  假设呼叫持续时间满足均值为Tm的负指数分布,则呼叫持续时间分布概率密度p(t)为:

负指数分布的无记忆特性,决定了对于呼叫持续时长遵循此分布的正在通话用户,它的呼叫结束时间不受其已经历通话时长的影响。设已经历通话时长T1的正在通话用户在T1+Δτ时刻以后呼叫结束的概率为Po,则:

由于通话用户间的呼叫持续时长相互独立,则n个活动用户继续保持通话时间大于Δτ的概率Po(n)为:
  

由此可以认为:在所有信道都被用户使用或是预留的信道容量为C的小区中,T0时刻一个新呼叫到达,如果系统可以预测到接受此次新呼叫在T0+Δτ时刻存在切换失败的可能,那么采取强占预留策略允许此新呼叫接入,将导致系统切换失败的概率为Po(C+1)。
  参考文献[6]推导得到,在由方形小区组成的一维移动性模型中,如果新呼叫阻塞概率Pn和切换失败概率Ph都为0,则系统中每次呼叫需要经历的平均切换次数nk为:

其中,Vsat为低轨卫星的星下点移动速度,R为方形小区长度。
  服务等级(GoS)是反映QoS的一个重要指标,它由新呼叫阻塞概率和切换失败概率决定[6]:

其中,k>1,是新呼叫与切换呼叫GoS之间的平衡因子,在一些文献中通常取10。服务等级越低,通信质量越好,说明信道分配策略越好;切换失败概率对于服务等级的影响是新呼叫阻塞概率对其影响的k倍。
为保证改进的策略具有更好的QoS,要求改进策略的GoS更低,结合GoS定义可得:

其中,Pn2和Ph2分别为策略改进后系统产生的新呼叫阻塞概率和切换失败概率;Pn1和Ph1分别为原策略产生的新呼叫阻塞概率和切换失败概率。为更清楚地表述算法,本文将相应的呼叫统计数量引入计算,(6)式即可表示为:

其中,Nnbi,Nni,Nhbi,Nhi分别为采取原策略(i=1)和采取改进策略(i=2)时一段时间内系统中产生的新呼叫阻塞数量、新呼叫数量、切换失败数量、切换数量。可令Nn1和Nn2相等,记为:

本文采用的移动性模型满足参考文献[6]提出的假设要求, 近似为0,根据参考文献[6],有:
  

由式(7)、(8)、(9),得到:

不等式左侧分母表示新策略减少的新呼叫阻塞数量,即增加的新呼叫接入数量,分子表示新策略增加的切换失败的数量。又有采用强占信道策略允许新呼叫接入所导致的切换失败概率为Po(C+1),则有:

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