一種基于TCRA的低軌星座通信系統(tǒng)的強(qiáng)占預(yù)留信道策略

這里稱不等式(12)右側(cè)的時(shí)間門限為強(qiáng)占信道時(shí)間門限，用ΔT表示。只有滿足Δτ>ΔT，才能保證改進(jìn)的策略具有更好的服務(wù)質(zhì)量。
2．2 算法描述
　　在執(zhí)行基于TCRA的強(qiáng)占預(yù)留信道的信道分配策略時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際低軌星座衛(wèi)星的移動(dòng)性參數(shù)、小區(qū)信道數(shù)量以及業(yè)務(wù)模型的相關(guān)參數(shù)，按(12)式計(jì)算強(qiáng)占信道時(shí)間門限ΔT。在一個(gè)呼叫的生命周期中主要執(zhí)行的算法如下：
　　新呼叫到達(dá)階段：當(dāng)T0時(shí)刻新呼叫發(fā)出信道請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)首先執(zhí)行TCRA-1策略，如果滿足此策略，系統(tǒng)分配給新呼叫一個(gè)合適的信道并實(shí)施預(yù)留，如果新用戶駐留本小區(qū)時(shí)間間隔內(nèi)所有信道都有被預(yù)留的記錄，則搜索最遲被預(yù)留的信道，假設(shè)其預(yù)留開始時(shí)間為T1，則Δτ＝T1－T0。如果Δτ>ΔT且可在下一小區(qū)實(shí)施預(yù)留，則接受新呼叫請(qǐng)求；否則，新呼叫失??；如果系統(tǒng)沒有空閑信道，也阻止新呼叫接入。
　　呼叫切換階段：切換后用戶使用事先系統(tǒng)為其預(yù)留的信道；系統(tǒng)預(yù)測(cè)未來切換的時(shí)刻，并且在未來小區(qū)中相應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)預(yù)留一個(gè)信道。如果以上條件系統(tǒng)無法滿足，則此呼叫切換失敗，解除為其預(yù)留的信道。無論切換是否成功，此呼叫都釋放目前小區(qū)占用信道。
　　呼叫終止階段：當(dāng)用戶結(jié)束本次呼叫時(shí)，釋放目前小區(qū)占用的信道，解除下一小區(qū)相應(yīng)信道的預(yù)留請(qǐng)求。
3 仿真結(jié)果與分析
3．1仿真模型和基礎(chǔ)假設(shè)
　　本文中的仿真建立在7小區(qū)網(wǎng)絡(luò)模型之上進(jìn)行，如圖1。在7小區(qū)模型中用戶終端按照從小區(qū)A到小區(qū)G的順序切換， G中用戶的目的切換小區(qū)是A。7小區(qū)模型可以為仿真提供足夠的精度，且復(fù)雜度要低于采用98小區(qū)的模型[5]。
　　仿真中假設(shè)：模型中新呼叫到達(dá)時(shí)間服從泊松分布，小區(qū)中的新呼叫用戶出現(xiàn)位置服從均勻分布；用戶通話持續(xù)時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布，呼叫平均持續(xù)時(shí)長為180s；小區(qū)長度為250km；衛(wèi)星星下點(diǎn)速度為27 000km/h；采用固定信道分配，每個(gè)小區(qū)平均分配20條信道；TCRA-1中的錯(cuò)誤差量σt取0；GoS平衡因子k取10；仿真時(shí)間為24h。
3．2 仿真結(jié)果
　　本文在固定信道分配的基礎(chǔ)上，分別采用了TCRA、基于TCRA的強(qiáng)占預(yù)留信道策略、預(yù)留信道數(shù)量為2和3的固定信道預(yù)留策略對(duì)通信過程進(jìn)行仿真。對(duì)應(yīng)不同的業(yè)務(wù)量，對(duì)幾種策略的切換失敗概率、新呼叫阻塞概率和GoS三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行比較， 如圖4、圖5、圖6所示對(duì)比幾種策略，TCRA不產(chǎn)生切換失敗，這是此算法的優(yōu)勢(shì)，但其產(chǎn)生的新呼叫阻塞率較高；固定預(yù)留2個(gè)信道策略的切換失敗率最高；固定預(yù)留3個(gè)信道策略的新呼叫阻塞率最高；提出的新策略產(chǎn)生一定的切換失敗，但即使是在業(yè)務(wù)量為12愛爾蘭時(shí)切換失敗率也僅有7.7×10-4，在新呼叫阻塞概率方面，明顯優(yōu)于固定預(yù)留3個(gè)信道的預(yù)留策略和TCRA策略，對(duì)應(yīng)不同的業(yè)務(wù)量，策略幾乎都能比TCRA降低20％的新呼叫阻塞概率。幾種策略中，本文提出的新策略具有最低的GoS。綜上，與TCRA和兩種固定信道預(yù)留策略相比，新策略都具有更好的QoS，且能較好地利用系統(tǒng)的信道資源。