GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)信道分配策略研究

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

　　1 系統(tǒng)模型

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

　　GEO 系統(tǒng)一個顯著的特點就是存在高速運(yùn)行的終端，終端高速運(yùn)行時不輕易改變方向，所以在模型中，終端只有4 個固定的運(yùn)動方向，確定了運(yùn)動方向后，在通話結(jié)束前不再改變。通話起始位置是隨機(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)的各個參數(shù)。

　　駐留時間是描述一個移動終端在一個波束內(nèi)時間量的隨機(jī)變量。駐留時間分為初始呼叫駐留時間Tns和切換呼叫駐留時間Ths。Tns是一個終端呼叫從發(fā)起到離開波束的時間長度，T hs表示一個從相鄰波束切換過來的終端在該波束的駐留時間。假設(shè)終端在每個波束的平均駐留時間為Ts，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)時間T c 是指一次呼叫完成所占有的時間。假設(shè)其服從均值為uc 的負(fù)指數(shù)分布，即：

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

　　有了信道保持時間后，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) 。無論是切換呼叫還是初始呼叫，當(dāng)其在波束中的通話持續(xù)時間大于在該波束內(nèi)的駐留時間時，就會發(fā)生切換，定義終端發(fā)生切換的概率為Ph: