基于开环功率控制的卫星通信系统移动终端接入方法

技术领域

本发明属于卫星移动通信领域，尤其涉及一种基于开环功率控制的卫星通信系统移动终端接入方法。

背景技术

卫星通信以其覆盖范围广、不受地形影响和不需依赖地面固定基站等特点，在信息通信领域发挥着不可替代的重要作用。在卫星通信系统的工作过程中，由于用户接入请求分布不均匀或发生自然灾害等突发事件，将不可避免的出现多个终端以相同频点向同一接入信道发送接入请求消息的情况，这就会导致发送消息间的同频干扰。当同时请求接入的终端数量较多时，同频干扰问题将尤为严重，导致终端的接入成功率显著下降。因此，如何合理的制定接入请求消息的传输机制，兼顾移动用户终端接入功耗，有效降低并发接入同频干扰带来的接入失败次数，成为了卫星移动通信领域亟待解决的问题。

中国专利CN 111225450中提出了一种适用于卫星通信的随机接入方法和装置，其根据往返传输时延获得随机接入参数，从而提高移动终端随机接入的成功率；中国专利CN109792293中提出了一种卫星通信系统中的动态反向链路重传时间线，基于信号传播时间的变化动态调整用于处理重传的时间线，减小重传处理中的延迟。上述专利主要针对随机接入及其重传过程中的时间参数进行优化设置，以提高随机接入的效率，但是未考虑通过调整用户随机接入及重传的发射功率，降低同频干扰，提高接入成功率。

发明内容

针对卫星通信系统移动终端随机接入问题，公开了一种基于开环功率控制的卫星通信系统移动终端接入方法，其具体步骤包括：

S1，移动终端持续接收来自卫星通信系统地面信关站的广播消息，记录广播消息中指定的初始功率值和重传功率值；

S2，当移动终端产生接入请求后，在所有可用的接入请求信道中随机选取一个作为其接入信道；

S3，移动终端按照其接收的广播消息中指定的初始功率值设置接入请求发送功率，并将重传计数器数值设为0；

S4，移动终端产生随机非负整数n，0

S5，移动终端持续监听接入请求反馈信道，若在定时器门限内接收到了信关站的应答消息，执行步骤S7，否则执行步骤S6；

S6，对重传计数器数值加1，移动终端判断重传计数器数值是否超出计数门限，其中，计数门限是根据卫星通信系统实际用户规模、接入请求信道数和移动终端类型确定，如果重传计数器数值超出计数门限，则移动终端在剩余的接入请求信道中再随机选择一个信道作为接入请求信道，并转至步骤S3；否则，移动终端将接入请求发送功率设置为重传功率值，并转至步骤S4；

S7，移动终端启动入网流程。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用开环功率控制的方式，分别对移动终端在初始接入和重传接入时的消息信号强度进行设定，能够降低来自其他终端的同频干扰，提高用户随机接入阶段的成功率，同时具有实施较为简单，便于系统快速开通等特点；

2、本发明采用随机时延发送和随机回退时长方式，能够在大量终端并发接入的情况下，分散消息的到达分布，缓解消息分布不均导致的相互干扰；

3、本发明在接入过程中通过设定重传计数器，对接入重传情况进行记录，当终端发现信道中的干扰过于强烈时，能够自主切换信道，避免了用户在相同信道内的大量堆积。

附图说明

图1为本发明中接入方法实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明描述了一种基于开环功率控制的卫星通信系统移动终端接入方法，包括以下步骤：

S1，移动终端持续接收来自卫星通信系统地面信关站的广播消息，记录广播消息中指定的初始功率值和重传功率值；

假设卫星通信系统的接入频点数量为N，移动终端总数量为U，移动终端接入请求的产生时刻服从泊松分布，在一个信息帧内移动终端产生接入请求的平均次数记为到达率，到达率的表达式为α

当通信需求档位为i时，所述的移动终端第j次发送接入请求消息的功率表示为

发送接入请求消息的初始功率值的计算公式为：

C

其中，C

当所述的移动终端发送接入请求消息时，在通信需求档位为i时，在同一信息帧中有其他k个移动终端同时发送接入请求消息的概率R

其中，k＝0,1,2,…,(U/N)-1；

所述的移动终端在第j次发送接入请求消息时，在通信需求档位为i时，其接入成功的概率P

其中，

当通信需求档位为i时，假设所述的移动终端发送接入请求消息所用时间为T，则其接入成功所需能量的期望值为：

当通信需求档位为i时，所述的移动终端接入成功所需重传次数的期望值为：

其中，jmax为移动终端发送接入请求消息的最大重传次数，当移动终端累积重传的次数达到最大重传次数时，移动终端认为当前全部接入信道均为拥塞状态，此时停止发送重传请求，接入失败，最大重传次数通常等于接入信道数量与重传门限之积。

以最小化接入所需能量和最小化重传次数为目标，建立优化模型：

min g

s.t.j∈N

i＝1,2,…,Q，

0≤C

T≥0

其中，w

卫星通信系统通过实时监测通信需求和波束覆盖区域中的突发事件，确定当前通信需求档位，并通过地面信关站向所有移动终端发送含有初始功率值和重传功率值的广播消息；

S2，当移动终端产生接入请求后，在所有可用的接入请求信道中随机选取一个作为其接入信道；

S3，移动终端按照其接收的广播消息中指定的初始功率值设置接入请求发送功率，并将重传计数器数值设为0；

S4，移动终端产生随机非负整数n，0

S5，移动终端持续监听接入请求反馈信道，若在定时器门限内接收到了信关站的应答消息，执行步骤S7，否则执行步骤S6；

S6，对重传计数器数值加1，移动终端判断重传计数器数值是否超出计数门限，其中，计数门限是根据卫星通信系统实际用户规模、接入请求信道数和移动终端类型确定，如果重传计数器数值超出计数门限，则移动终端在剩余的接入请求信道中再随机选择一个信道作为接入请求信道，并转至步骤S3；否则，移动终端将接入请求发送功率设置为重传功率值，并转至步骤S4；

S7，移动终端启动入网流程。

以上结合附图详细说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书是用于解释权利要求的，本发明的保护范围以权利要求为准，在本发明的基础上，任何所做的修改、等同替换和改进等都应当在所要求的保护范围内。