本發(fā)明屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體是一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法。

背景技術(shù)：

由于地理因素和經(jīng)濟(jì)因素，導(dǎo)致地面移動(dòng)通信系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)全球可達(dá)，相比，衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)不受地理位置和距離影響，可隨時(shí)提供全球無縫覆蓋通信；且LEO衛(wèi)星系統(tǒng)以低傳輸功率、低傳輸時(shí)延和高效的帶寬利用率等優(yōu)勢(shì)，能夠提供高質(zhì)量的即時(shí)移動(dòng)通信服務(wù)。

銥星系統(tǒng)作為典型的LEO衛(wèi)星系統(tǒng)，具有6個(gè)軌道平面，每個(gè)軌道平面上各有11顆衛(wèi)星，如圖1所示，任意一顆衛(wèi)星在地球表面的輻射范圍是一個(gè)圓形區(qū)域，稱為衛(wèi)星腳??；為了高效的頻分復(fù)用，一個(gè)衛(wèi)星腳印被分割成大量更小的區(qū)域，稱為波束小區(qū)。

然而，LEO衛(wèi)星相對(duì)地球表面高速運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致用戶終端在一個(gè)呼叫連接期間可能會(huì)經(jīng)歷許多衛(wèi)星或波束小區(qū)，頻繁進(jìn)行切換。其中，波束小區(qū)的切換尤其頻繁。因?yàn)樾l(wèi)星系統(tǒng)中資源十分稀缺，如果用戶即將切換到的目的小區(qū)沒有空閑信道，用戶的呼叫連接將被中斷。對(duì)于用戶而言，這比新呼叫被阻塞更加難以接受。因此，信道分配過程中為切換呼叫賦予更高的優(yōu)先級(jí)是十分重要的。然而，如果為切換呼叫分配的信道資源過多，又會(huì)導(dǎo)致新呼叫的阻塞率過大。

除此之外，LEO衛(wèi)星系統(tǒng)中的用戶也具有不同等級(jí)，主要分為兩類：高優(yōu)先級(jí)用戶和普通用戶。高優(yōu)先級(jí)用戶如商業(yè)用戶，對(duì)于延遲較敏感且對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求更高。普通用戶對(duì)于時(shí)延和服務(wù)質(zhì)量的需求較為靈活。在信道分配過程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)滿足高優(yōu)先級(jí)用戶的需求。然而，如果為高優(yōu)先級(jí)用戶分配的信道過多，又導(dǎo)致普通用戶的服務(wù)質(zhì)量嚴(yán)重下降。

綜上所述，對(duì)于LEO衛(wèi)星系統(tǒng)，在進(jìn)行信道分配策略設(shè)計(jì)時(shí)，需要同時(shí)考慮兩個(gè)問題：即如何在切換呼叫和新呼叫之間進(jìn)行合理的信道分配，以及如何在高優(yōu)先級(jí)用戶和普通用戶之間進(jìn)行公平的信道分配。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中采用的策略包括如下：

1)、保證切換(GH)策略；

當(dāng)一個(gè)呼叫(新呼叫或者切換呼叫)到達(dá)小區(qū)C_i時(shí)，GH策略嘗試小區(qū)C_i的下一小區(qū)C_i+1為高優(yōu)先級(jí)用戶預(yù)留信道，如果系統(tǒng)中的空閑信道都被鎖定了，那么就發(fā)出預(yù)留請(qǐng)求等待空閑信道。由于信道預(yù)留發(fā)生在高優(yōu)先級(jí)用戶實(shí)際切換之前，切換呼叫的成功實(shí)際上得到了保證。

保證切換(GH)策略基于如下假設(shè)：

系統(tǒng)采用固定信道分配方案(FCA)，即每個(gè)小區(qū)都有固定的信道數(shù)C。另外，排隊(duì)的預(yù)留請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)高于新呼叫(對(duì)于高優(yōu)先級(jí)用戶和普通用戶都是這樣)和普通用戶的切換呼叫。一個(gè)到達(dá)的呼叫僅僅在其將要經(jīng)歷的前兩個(gè)小區(qū)都有空閑信道時(shí)才能被接入，其中任意一個(gè)小區(qū)沒有空閑信道，呼叫就會(huì)在起始時(shí)刻被阻塞。

GH策略中采用的信道預(yù)留方法稱為信道鎖定機(jī)制。這種預(yù)留方法非常的保守和自私，當(dāng)一個(gè)信道被鎖定之后，除了特定用戶外其他用戶將無法使用，即使特定用戶并沒有在占用該信道，或是離該小區(qū)還有相當(dāng)一段距離。因此，GH策略雖然能夠保證高優(yōu)先級(jí)用戶的切換掉話率為零，其代價(jià)卻是更高的新呼叫阻塞率，造成了非常低的系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

2)、一種基于時(shí)間的信道預(yù)留(TCRA)策略：

與GH策略不同，在TCRA策略中，信道僅僅在用戶期待的使用時(shí)間之內(nèi)被鎖定。TCRA策略的關(guān)鍵在于確定用戶將要拜訪的小區(qū)，同時(shí)計(jì)算必要的信道鎖定時(shí)間。該策略為系統(tǒng)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的信道預(yù)留以接入更多的用戶，同時(shí)加強(qiáng)了等待接入用戶的滿意度。

與GH策略相比，TCRA策略有效減少了小區(qū)中信道資源被不必要鎖定的時(shí)間，在保證切換阻塞率為零的同時(shí)，獲取了更低的新呼叫阻塞率和更高的系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

盡管TCRA策略有效的減少了呼叫阻塞的情況，該策略卻沒有對(duì)呼叫終止進(jìn)行考慮，即呼叫終端發(fā)生在預(yù)留信道使用之前，在使用TCRA策略的信道預(yù)留過程中，預(yù)留請(qǐng)求在呼叫建立和每一個(gè)切換剎那都會(huì)被發(fā)出；在這兩種情形下，信道將在指定的時(shí)間間隔內(nèi)被鎖定；然而，呼叫可能在任何時(shí)間終止，在下一拜訪小區(qū)的預(yù)留信道將被取消。因此，信道被無意義的鎖定了，處理該問題將會(huì)使得系統(tǒng)接入更多的用戶，同時(shí)獲得更高的系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

3)、一種超額預(yù)定的TCRA(TCRA-O)策略

TCRA-O策略的獨(dú)有特征在于引入了超額預(yù)訂的概念，為了獲取最大的資源利用率，系統(tǒng)將接納大于其能力的信道預(yù)留請(qǐng)求，在假定其中部分將會(huì)被取消，TCRA-O策略中接受更多的預(yù)留請(qǐng)求以彌補(bǔ)呼叫終止帶來的資源浪費(fèi)。

TCRA-O策略的主要實(shí)施過程如下：

假定給定的小區(qū)C_i有數(shù)量為C的可用信道，該小區(qū)將接收到位于自身小區(qū)C_i的新呼叫請(qǐng)求或者上一小區(qū)C_i-1的切換請(qǐng)求。對(duì)于新呼叫，小區(qū)C_i被看做源小區(qū)；對(duì)于切換呼叫，小區(qū)C_i被看做切換小區(qū)。TCRA-O是基于TCRA的擴(kuò)展策略，其對(duì)信道預(yù)留時(shí)間的要求與TCRA策略一致，即每個(gè)預(yù)留請(qǐng)求對(duì)于信道資源的鎖定時(shí)間都能精確預(yù)測(cè)。TCRA-O策略考慮在每一個(gè)小區(qū)中，除了真實(shí)的信道資源以外，還存在一定數(shù)量的虛擬信道資源，數(shù)量為S。因此，一個(gè)預(yù)留請(qǐng)求的接入或是拒絕將依賴于C+S個(gè)信道的可用性而非C個(gè)信道。以至少S個(gè)預(yù)留取消為預(yù)期，小區(qū)將接受S個(gè)信道的額外預(yù)留。

與GH策略和TCRA策略相比，該策略有效降低了高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫阻塞率，然而這是以犧牲高優(yōu)先級(jí)用戶的切換呼叫性能為代價(jià)的；高優(yōu)先級(jí)用戶的掉話率也不再為零，受虛擬信道數(shù)量S的影響。

但是，對(duì)于TCRA-O策略，如果虛擬信道數(shù)量S設(shè)置過大，將會(huì)導(dǎo)致高優(yōu)先級(jí)用戶的切換失敗率上升，對(duì)于用戶難以接受。如果虛擬信道數(shù)量S設(shè)置過小，就不能有效保證高優(yōu)先級(jí)用戶獲取較低的新呼叫阻塞率。如何獲取最佳的虛擬信道數(shù)量S，以達(dá)到對(duì)信道資源的最佳利用，獲取更好的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量是TCRA-O策略的關(guān)鍵。

目前，該策略通過采取固定的虛擬信道數(shù)進(jìn)行仿真，將虛擬信道數(shù)量S設(shè)置為小區(qū)中真實(shí)信道數(shù)C的10％，雖然取得了一定的效果，但是虛擬信道數(shù)量無法根據(jù)系統(tǒng)中用戶狀況進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)節(jié)以獲取最佳的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。

為了自適應(yīng)的獲取最佳的虛擬信道數(shù)量S，以下兩點(diǎn)與用戶終端相關(guān)的因素需要特別考慮：

1.用戶終端的位置分布

用戶終端的位置分布決定了其切換時(shí)刻，對(duì)于小區(qū)切換邊界的用戶而言，其切換即將發(fā)生，為其分配虛擬信道很有可能導(dǎo)致切換失敗，影響服務(wù)質(zhì)量。對(duì)于遠(yuǎn)離小區(qū)切換邊界的用戶而言，為其分配虛擬信道進(jìn)行切換預(yù)留更有實(shí)際意義，同時(shí)能夠避免其新呼叫被阻塞。因此，需要考慮針對(duì)用戶終端位置的不同調(diào)節(jié)虛擬信道數(shù)量的設(shè)置。

2.高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比

系統(tǒng)中的虛擬信道僅僅服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)用戶切換呼叫的信道預(yù)留；如果系統(tǒng)中高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比較低，就可以考慮適當(dāng)減少虛擬信道數(shù)量的設(shè)置以降低切換失敗概率；如果系統(tǒng)中高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比較高，就可以考慮適當(dāng)增加虛擬信道數(shù)量以降低新呼叫阻塞率。

需要注意的是，通過將上述兩種因素相結(jié)合，能夠進(jìn)行更加合理的虛擬信道數(shù)量設(shè)置，確保在切換掉話率接近于零的情況下，獲取較小的新呼叫阻塞率，得到最佳的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決TCRA-O策略中，虛擬信道數(shù)量無法根據(jù)系統(tǒng)中用戶狀況進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致不能獲取最佳的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量這一問題，提出了一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法。

具體步驟如下：

步驟一、建立LEO衛(wèi)星系統(tǒng)的移動(dòng)性模型，并設(shè)定信道分配策略的條件；

將各波束小區(qū)建模為連續(xù)的矩形小區(qū)，簡(jiǎn)稱一維移動(dòng)性模型；每個(gè)波束小區(qū)中分配有數(shù)目為C的可用信道；

基于移動(dòng)性模型，進(jìn)行信道分配策略研究時(shí)，采用如下假設(shè)：

1)新呼叫在各波束小區(qū)的生成位置服從均勻分布。

2)平均呼叫發(fā)起率獨(dú)立于各波束小區(qū)中正在進(jìn)行中的呼叫數(shù)目。

新呼叫和切換呼叫的到達(dá)過程都服從泊松分布，且二者相互獨(dú)立；不同特征的呼叫到達(dá)過程也相互獨(dú)立。

3)呼叫持續(xù)時(shí)間服從指數(shù)分布。

4)各波束小區(qū)的信道持續(xù)時(shí)間服從指數(shù)分布。

步驟二、針對(duì)波束小區(qū)C_i，初始時(shí)刻設(shè)置該波束小區(qū)C_i的虛擬信道占用總數(shù)S＝0；

步驟三、針對(duì)某高優(yōu)先級(jí)用戶的呼叫請(qǐng)求接入波束小區(qū)C_i，判斷該呼叫請(qǐng)求是新呼叫請(qǐng)求還是切換呼叫請(qǐng)求，如果是新呼叫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟四，否則，進(jìn)入步驟五；

步驟四、波束小區(qū)C_i對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫請(qǐng)求進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道分配處理，決定是否將該新呼叫請(qǐng)求接入；

具體步驟如下：

步驟401、系統(tǒng)在接收到高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫請(qǐng)求接入后波束小區(qū)C_i，首先判斷源小區(qū)C_i中是否存在空閑信道，如果是，進(jìn)入步驟402；否則，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

步驟402、判斷切換小區(qū)C_i+1中是否存在空閑信道，如果是，則為該新呼叫請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i+1中進(jìn)行信道預(yù)留，并在源小區(qū)C_i接入該呼叫請(qǐng)求。否則，進(jìn)入步驟403；

步驟403、基于時(shí)間閾值t_TH將每個(gè)波束小區(qū)分割成A和B兩個(gè)區(qū)域，計(jì)算該新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布；

t_TH*V_trk是用戶距離波束小區(qū)切換邊界的距離；V_trk表示星下點(diǎn)速率；

區(qū)域A是遠(yuǎn)離小區(qū)切換邊界的區(qū)域；區(qū)域B是小區(qū)切換邊界的區(qū)域，該區(qū)域中的虛擬信道預(yù)留是無效的；

步驟404、判斷該新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布是否為源波束小區(qū)C_i的區(qū)域A，如果是，進(jìn)入步驟405；否則，新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布是否為源波束小區(qū)C_i的區(qū)域B，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

步驟405、判斷切換小區(qū)C_i+1中虛擬信道占用總數(shù)S是否小于虛擬信道最大數(shù)量S_max，如果是，進(jìn)入步驟406；否則，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

S_max＝[(αk+β)*C]

k是高優(yōu)先級(jí)用戶流量的占比，0≤k≤1；α，β是控制比例的規(guī)模因子，為常數(shù)；

步驟406、為該新呼叫請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i+1中預(yù)留一個(gè)虛擬信道，并將虛擬信道占用總數(shù)S加1，將該新呼叫請(qǐng)求在源小區(qū)C_i接入。

步驟五、波束小區(qū)C_i對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的呼叫切換請(qǐng)求進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道分配處理，決定是否將該呼叫切換接入；

具體步驟如下：

步驟501、針對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的切換呼叫請(qǐng)求切換至波束小區(qū)C_i，判斷高優(yōu)先級(jí)用戶是否到達(dá)波束小區(qū)C_i的切換邊界，如果是，進(jìn)入步驟502；否則，繼續(xù)等待直至到達(dá)切換小區(qū)C_i的切換邊界；

步驟502、判斷為高優(yōu)先級(jí)用戶呼叫切換請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i中預(yù)留的是否為虛擬信道，如果是，則將該呼叫切換請(qǐng)求切換掉話；否則，進(jìn)入步驟503；

步驟503、判斷下一切換小區(qū)C_i+1中是否存在空閑信道，如果是，則為該呼叫切換請(qǐng)求在下一切換小區(qū)C_i+1中進(jìn)行信道預(yù)留，并在切換小區(qū)C_i切換成功；否則，進(jìn)入步驟504；

步驟504、判斷下一切換小區(qū)C_i+1中虛擬信道占用總數(shù)S是否小于虛擬信道最大數(shù)量S_max，如果是，進(jìn)入步驟505；否則，將該呼叫切換請(qǐng)求切換掉話；

步驟505、為該呼叫切換請(qǐng)求在下一切換小區(qū)C_i+1中預(yù)留一個(gè)虛擬信道，并將虛擬信道占用總數(shù)S加1，將該呼叫切換請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i切換成功。

步驟六、波束小區(qū)C_i對(duì)終止的呼叫進(jìn)行處理，將任意虛擬信道上的預(yù)留請(qǐng)求轉(zhuǎn)移至其所占用的可用信道上。

每當(dāng)有呼叫終止時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)移虛擬信道中的呼叫到可用信道上，同時(shí)釋放該虛擬信道，虛擬信道占用總數(shù)S減1。

本發(fā)明的有益效果為：

1)、一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法，引入了用戶終端的位置分布因素(表現(xiàn)為時(shí)間閾值)，調(diào)節(jié)TCRA-O策略中虛擬信道數(shù)量的設(shè)置；避免為小區(qū)切換邊界的用戶預(yù)留無效的虛擬信道造成切換失敗，同時(shí)為遠(yuǎn)離小區(qū)切換邊界的用戶有意義的分配虛擬信道，避免其新呼叫被阻塞。

2)、一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法，引入了高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比因素調(diào)節(jié)TCRA-O策略中虛擬信道數(shù)量的設(shè)置，在系統(tǒng)中高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比較低的情況下，適當(dāng)減少虛擬信道數(shù)量的設(shè)置以降低切換失敗概率；反之，適當(dāng)增加虛擬信道數(shù)量以降低新呼叫阻塞率。

3)、一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法，基于用戶終端的位置分布因素和高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比兩個(gè)因素相互制約，進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道預(yù)留，能夠確保高優(yōu)先級(jí)用戶的切換掉話率接近于零的情況下，獲取較小的新呼叫阻塞率，提升系統(tǒng)整體的服務(wù)質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明典型LEO衛(wèi)星系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋圖；

圖2是本發(fā)明LEO衛(wèi)星系統(tǒng)中的一維移動(dòng)性模型圖；

圖3是本發(fā)明時(shí)間閾值t_TH對(duì)小區(qū)的區(qū)域劃分情況圖；

圖4是本發(fā)明自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法的流程圖；

圖5是本發(fā)明高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫接入流程圖；

圖6是本發(fā)明高優(yōu)先級(jí)用戶的切換呼叫接入流程圖。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

現(xiàn)有通信中，沒有考慮到針對(duì)用戶終端的位置分布和高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比，這兩個(gè)因素對(duì)選取最佳虛擬信道數(shù)量的影響，隨著系統(tǒng)中用戶狀況的變化，不恰當(dāng)?shù)奶摂M信道數(shù)量設(shè)置會(huì)導(dǎo)致切換失敗率過高或者新呼叫阻塞率下降不明顯，無法達(dá)到TCRA-O策略的預(yù)期性能。本發(fā)明中在現(xiàn)有自適應(yīng)的TCRA-O策略上進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種自適應(yīng)的超額預(yù)訂LEO衛(wèi)星系統(tǒng)信道分配方法，簡(jiǎn)稱為ATCR-O策略。

ATCR-O策略相比TCRA-O策略，主要改進(jìn)在對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的處理上。對(duì)于高優(yōu)先級(jí)用戶，如圖4所示，信道分配的實(shí)施過程具體步驟如下：

步驟一、建立LEO衛(wèi)星系統(tǒng)的移動(dòng)性模型，并設(shè)定信道分配策略的條件；

考慮到相對(duì)LEO衛(wèi)星的高速率運(yùn)轉(zhuǎn)，用戶的運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)都可以被忽略，將各波束小區(qū)建模為連續(xù)的矩形小區(qū)，簡(jiǎn)稱一維移動(dòng)性模型。如圖2所示，當(dāng)切換發(fā)生時(shí)，目的小區(qū)是衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)相反方向上的下一小區(qū)。矩形小區(qū)長度L一般等于波束小區(qū)的直徑，一般取425km。V_trk表示星下點(diǎn)速率，一般取26600km/h。用戶穿越一個(gè)完整小區(qū)的時(shí)間，表示為T_max：

基于上述移動(dòng)性模型，在進(jìn)行信道分配策略研究時(shí)，一般采用如下經(jīng)典假設(shè)：

1)、新呼叫在各波束小區(qū)的生成位置服從均勻分布。

2)、平均呼叫發(fā)起率獨(dú)立于各波束小區(qū)中正在進(jìn)行中的呼叫數(shù)目。

新呼叫和切換呼叫的到達(dá)過程都服從泊松分布，且二者相互獨(dú)立；不同特征(用戶終端類型、業(yè)務(wù)類型)的呼叫到達(dá)過程也相互獨(dú)立。

3)、呼叫持續(xù)時(shí)間服從指數(shù)分布。

4)、各波束小區(qū)的信道持續(xù)時(shí)間服從指數(shù)分布。

在所設(shè)立的LEO系統(tǒng)模型中，假設(shè)每個(gè)波束小區(qū)中分配有數(shù)目為C的信道。ATCR-O策略對(duì)普通用戶的處理與TCRA-O策略保持一致。即對(duì)于普通用戶的呼叫建立和切換進(jìn)行無優(yōu)先權(quán)的管理：如果系統(tǒng)中存在空閑信道，就將該呼叫接入；否則將阻塞新呼叫或者終止切換呼叫。

步驟二、針對(duì)波束小區(qū)C_i，初始時(shí)刻設(shè)置該波束小區(qū)C_i的虛擬信道占用總數(shù)S＝0；

步驟三、針對(duì)某高優(yōu)先級(jí)用戶的呼叫請(qǐng)求接入波束小區(qū)C_i，判斷該呼叫請(qǐng)求是新呼叫請(qǐng)求還是切換呼叫請(qǐng)求，如果是新呼叫請(qǐng)求，進(jìn)入步驟四，否則，進(jìn)入步驟五；

步驟四、波束小區(qū)C_i對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫請(qǐng)求進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道分配處理，決定是否將該新呼叫請(qǐng)求接入；

新呼叫接入：系統(tǒng)在接收到用戶的新呼叫請(qǐng)求后，首先判斷源小區(qū)C_i中是否存在空閑信道。若沒有則將其阻塞，若有則接著判斷切換小區(qū)C_i+1中是否存在空閑信道，若有則為該呼叫在切換小區(qū)C_i+1中進(jìn)行信道預(yù)留并在源小區(qū)C_i接入該呼叫。否則，對(duì)該呼叫進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道預(yù)留，具體流程如下：首先基于時(shí)間閾值t_TH判斷該新呼叫用戶的位置分布；若新呼叫用戶位于源小區(qū)C_i的區(qū)域B，則將其阻塞；若新呼叫用戶位于源小區(qū)C_i的區(qū)域A，則判斷當(dāng)前小區(qū)中虛擬信道占用總數(shù)S是否小于虛擬信道最大數(shù)量S_max；若S小于S_max，則為該呼叫在切換小區(qū)C_i+1中預(yù)留一個(gè)虛擬信道，并將虛擬信道占用總數(shù)S加1，將該呼叫在源小區(qū)接入；若S大于等于S_max，則將該呼叫阻塞，為了避免過多的虛擬信道預(yù)留造成切換掉話率上升。

如圖5所示，具體步驟如下：

步驟401、系統(tǒng)在接收到高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫請(qǐng)求接入后波束小區(qū)C_i，首先判斷源小區(qū)C_i中是否存在空閑信道，如果是，進(jìn)入步驟402；否則，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

步驟402、判斷切換小區(qū)C_i+1中是否存在空閑信道，如果是，則為該新呼叫請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i+1中進(jìn)行信道預(yù)留，并在源小區(qū)C_i接入該呼叫請(qǐng)求。否則，進(jìn)入步驟403；

步驟403、基于時(shí)間閾值t_TH將每個(gè)波束小區(qū)分割成A和B兩個(gè)區(qū)域，計(jì)算該新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布；

如圖3所示，用戶穿越一個(gè)完整小區(qū)的時(shí)間為T_max，所以，t_TH*V_trk是用戶距離波束小區(qū)切換邊界的距離；V_trk表示星下點(diǎn)速率；

區(qū)域A是遠(yuǎn)離小區(qū)切換邊界的區(qū)域；區(qū)域B是小區(qū)切換邊界的區(qū)域，該區(qū)域中的虛擬信道預(yù)留是無效的，區(qū)域B中的高速用戶將會(huì)很快面臨切換，為其進(jìn)行虛擬信道預(yù)留很可能導(dǎo)致其切換失敗。

步驟404、判斷該新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布是否為源波束小區(qū)C_i的區(qū)域A，如果是，進(jìn)入步驟405；否則，新呼叫請(qǐng)求用戶的位置分布是否為源波束小區(qū)C_i的區(qū)域B，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

信道分配策略的條件中表明：新呼叫在源小區(qū)的生成位置服從均勻分布。

步驟405、判斷切換小區(qū)C_i+1中虛擬信道占用總數(shù)S是否小于虛擬信道最大數(shù)量S_max，如果是，進(jìn)入步驟406；否則，將該新呼叫請(qǐng)求阻塞；

S_max＝[(αk+β)*C]

k是高優(yōu)先級(jí)用戶流量的占比，0≤k≤1；α，β是控制比例的規(guī)模因子，為常數(shù)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選取。

隨著高優(yōu)先級(jí)用戶流量占比的增高，切換小區(qū)中允許使用的虛擬信道資源增多，為高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫提供更多的接入機(jī)會(huì)。

步驟406、為該新呼叫請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i+1中預(yù)留一個(gè)虛擬信道，并將虛擬信道占用總數(shù)加1，將該新呼叫請(qǐng)求在源小區(qū)C_i接入。

步驟五、波束小區(qū)C_i對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的呼叫切換請(qǐng)求進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道分配處理，決定是否將該呼叫切換接入；

呼叫切換：系統(tǒng)在接收到其切換至C_i小區(qū)的請(qǐng)求后，首先會(huì)等待用戶到達(dá)C_i小區(qū)的切換邊界，然后判斷為其在C_i小區(qū)中預(yù)留的是否為虛擬信道；若仍是虛擬信道，則將該切換掉話。若不是虛擬信道，則判斷下一小區(qū)C_i+1中是否有空閑信道，若有，則在C_i+1小區(qū)中為該呼叫的切換呼叫進(jìn)行信道預(yù)留，并允許該呼叫切換至C_i小區(qū)。若沒有，則為該呼叫的切換進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道預(yù)留。

需要注意的是，對(duì)于呼叫切換請(qǐng)求而言，相應(yīng)用戶距離下一小區(qū)C_i+1的切換邊界的時(shí)間都是T_max；則對(duì)于呼叫切換用戶，其總是位于C_i小區(qū)的區(qū)域A。

如圖6所示，具體步驟如下：

步驟501、針對(duì)高優(yōu)先級(jí)用戶的切換呼叫請(qǐng)求切換至波束小區(qū)C_i，判斷高優(yōu)先級(jí)用戶的呼叫切換請(qǐng)求是否到達(dá)波束小區(qū)C_i的切換邊界，如果是，進(jìn)入步驟502；否則，繼續(xù)等待直至到達(dá)切換小區(qū)C_i的切換邊界；

步驟502、判斷為高優(yōu)先級(jí)用戶呼叫切換請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i中預(yù)留的是否為虛擬信道，如果是，則將該呼叫切換請(qǐng)求切換掉話；否則，進(jìn)入步驟503；

如果是，則在用戶實(shí)際進(jìn)行切換時(shí)還沒有等到可用信道。否則，用戶在實(shí)際進(jìn)行切換之前等到了可用的實(shí)際信道。

步驟503、判斷下一切換小區(qū)C_i+1中是否存在空閑信道，如果是，則為該呼叫切換請(qǐng)求在下一切換小區(qū)C_i+1中進(jìn)行信道預(yù)留，并在切換小區(qū)C_i切換成功；否則，進(jìn)入步驟504；

步驟504、判斷下一切換小區(qū)C_i+1中虛擬信道占用總數(shù)S是否小于虛擬信道最大數(shù)量S_max，如果是，進(jìn)入步驟505，為該呼叫切換請(qǐng)求進(jìn)行自適應(yīng)的超額預(yù)訂信道預(yù)留；否則，將該呼叫切換請(qǐng)求切換掉話；

步驟505、為該呼叫切換請(qǐng)求在下一切換小區(qū)C_i+1中預(yù)留一個(gè)虛擬信道，并將虛擬信道占用總數(shù)S加1，將該呼叫切換請(qǐng)求在切換小區(qū)C_i切換成功。

步驟六、波束小區(qū)C_i對(duì)終止的呼叫進(jìn)行處理，決定將該呼叫占用的信道如何分配。

與TCRA-O策略相同，每當(dāng)有呼叫終止時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)移虛擬信道中的呼叫到可用信道上，同時(shí)釋放該虛擬信道，虛擬信道占用總數(shù)S減1。

本發(fā)明根據(jù)用戶終端的位置分布和高優(yōu)先級(jí)用戶的流量占比兩個(gè)因素自適應(yīng)的調(diào)節(jié)TCRA-O策略中虛擬信道數(shù)量的設(shè)置，處理高優(yōu)先級(jí)用戶的新呼叫和切換呼叫過程，獲取最佳的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量。