LEO-RAN切片场景联合用户关联和动态资源分配算法

为了解决6G天地一体化网络的资源高效利用问题,提出了一种面向高密度低地球轨道卫星-无线接入网(LEO-RAN)切片场景的联合用户关联和动态资源分配算法。考虑不同切片的最小速率、最大时延及资源比例等约束,以频谱效率(SE)和不同切片服务水平协议(SLA)满意率(SSR)的加权和作为优化目标,建立用户关联和资源分配的联合优化问题。首先设计基于多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)的网络切片算法确定切片资源比例,然后采用基于拉格朗日对偶的用户关联算法确定最优的用户关联策略,最后通过轮询调度机制将资源分配给用户。仿真结果表明,所提算法在满足不同切片差异化SLA的同时能够有效提高SE。与基于MADDPG-RA、MATD3-LG、MATD3-RA、MASAC-LG和MASAC-RA算法相比,所提算法系统效用分别提升了2.0%、2.3%、5.7%、8.7%和9.4%。

面向低轨卫星多维资源优化的用户分配技术

低轨卫星通信技术能够为地面用户提供广覆盖、大容量、高可靠的服务,是未来网络的关键支撑技术之一。手机直连低轨卫星技术具有便携、低成本和用户规模大等优势,具有广阔的市场和应用前景,同时其对低轨卫星的服务资源也有了相应的需求。面向低轨卫星资源受限的场景,提出了一种综合考虑通信、感知、计算和存储的资源模型,并据此提出一种用户分配策略,仿真结果表明,该策略相比于其他3种方法,能够达到更高的资源利用率,服务更多手机用户,也为手机直连卫星技术的发展提供了理论支撑。

Dynamic channel reservation scheme based on priorities in LEO satellite systems

According to low earth orbit（LEO） satellite systems with users of different levels, a dynamic channel reservation scheme based on priorities is proposed. Dynamic calculation of the thresholds for reserved channels is the key of this strategy. In order to obtain the optimal thresholds, the traffic is predicted based on the high-speed deterministic movement property of LEO satellites firstly. Then, a channel allocation model based on Markov is established. Finally, the solution of the model is obtained based on the genetic algorithm. Without user location, this strategy effectively reduces handover failures and improves channel utilization by adjusting dynamically the thresholds according to traffic conditions. The simulation results show that the system＇s overall quality of service can be improved by this strategy.

基于QoS保障的低轨卫星星座设计

低轨卫星星座设计是部署低轨卫星网络的前提和关键。然而,不均匀的地面用户分布和不合理的卫星资源配置对卫星网络的服务质量提出了重大挑战。针对以上问题,通过构建服务质量(QoS)指标体系,提出了一种基于QoS保障的低轨卫星星座设计方法。首先,建立了低轨卫星网络模型和星座覆盖模型,通过星间链路的建链准则来定义星座抗毁性指标。其次,通过建立用户链路以及定义用户匹配度来分析星座对目标区域用户的资源匹配情况。接着,建立了以QoS指标为约束最大化效费比的低轨卫星星座设计优化问题,定义的QoS指标包括信噪比、误码率、抗毁性以及星座覆盖率和用户匹配度。此外,通过遗传禁忌智能算法求得了所设计的低轨卫星星座的轨道参数。仿真结果表明,提出的低轨卫星星座设计方案在满足指定QoS约束的同时具有最大星座效费比。

低轨卫星移动通信系统馈电链路切换方案

研究了无星际链路低轨卫星移动通信系统中的馈电链路的切换问题,提出了两种馈电切换方案-最短馈电链路切换方案和最长可视时间切换方案。结合两种已有的用户链路切换准则,在构造的非均匀分布全国话务密度模型上进行了系统仿真。仿真结果表明馈电链路切换方案对系统开销影响较大,选择最长可视时间馈电链路切换方案,可以减少切换带来的信令开销,提高服务质量,具有较高的参考和实用价值。

一种缓解低轨卫星馈电切换中用户群切换的算法

卫星互联网发展已经逐渐被纳入到第六代移动通信技术(6G)概念方案中,基于透明转发可降低系统建设成本,同时系统容量不受星上处理能力限制。但透明转发模式的低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星系统会出现卫星馈电链路切换情况下用户发生大规模群切换的问题,影响局部地理区域用户通信体验。将透明转发系统低轨卫星跨信关站馈电链路切换场景中用户切换模型化,并针对场景中面临的用户群切换问题,提出了一种缓解群切换拥塞的算法。算法采用用户提前分流切出和限制切入策略,对分流切出过程进行统一规划,减小用户群切换规模,与常规群切换方法配合使用,可进一步降低用户平均切换时延,提高切换成功率。

基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略

在未来移动通信中,低轨卫星网络为全球通信的实现发挥着重要作用。针对大规模低轨卫星网络中大量用户频繁进行并发切换导致切换成功率下降及信令开销过大的问题,提出了一种基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略。地面用户在触发切换时,将满足自身通信需求的候选切换卫星信息发送给接入卫星,接入卫星在考虑用户切换成功率、卫星吞吐率和卫星负载均衡的条件下将用户分组,完成整个切换过程。设计了一种基于用户群组切换的信令交互流程,并分析了系统切换的信令开销。仿真结果表明,基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略可以有效地减少网络重复信令的传输,降低系统信令开销,同时该切换策略可以有效地提高用户切换成功率和卫星吞吐率,以平衡卫星网络负载。

低轨导航增强卫星的轨道状态型星历参数设计

导航增强卫星从高轨拓展到低轨,需要设计可靠的低轨道LEO广播星历参数。GLONASS广播星历模型能够利用9个状态参数高精度描述30min内中高轨卫星的摄动运动,但不能直接用于低轨卫星。为了适应LEO的摄动力的短期快变化,设计了基于轨道状态型的21参数广播星历模型。分析了低轨卫星主要摄动力的短期变化规律,选取了二次多项式和基于轨道半周期的三角函数来补偿大气阻力等主要摄动在3个方向上的累计。基于星历拟合试验讨论了拟合参数个数、拟合时段和数据间隔对500~1200km轨道高度的LEO圆轨道的拟合精度影响。试验表明,当拟合时段为20min（约1/5个轨道周期）时,轨道高度大于700km的近圆轨道,拟合用户距离误差（FURE）精度优于0.05m;高度为1000km时,FURE平均精度达到0.03m。

基于用户分群的低轨卫星系统切换管理策略

低轨(LEO)卫星系统具有通信距离远、覆盖范围广等诸多优势,在应急通信、灾害预警等领域发挥着重要作用,尤其能有效弥补地面基站无法服务偏远山区、海洋等盲区的缺陷。然而,LEO卫星高速移动会导致用户终端频繁切换,同时在用户聚集场景下,用户群组并发切换将导致LEO卫星系统发生网络拥塞问题。为此,提出一种基于用户分群的多波束LEO卫星系统切换管理策略。建立多波束覆盖模型,基于该模型设计群组切换管理机制,在成员选择的过程中考虑切换触发时刻和最佳波束小区2个因素,将具有相似切换行为的用户分为一组,以此降低系统的信令开销。在此基础上,从分群处理、群组切换、资源释放3个方面设计完整的切换流程以及切换信令交互机制,并基于OPNET软件搭建LEO卫星系统仿真平台。测试结果表明,该策略能够简化切换管理过程中的重复操作,降低系统信令开销和平均切换时延,提高切换成功率,且用户聚集数目越多,其性能相对传统用户独立切换方案的提升效果越明显。

卫星导航模拟器低轨用户轨迹仿真方法

针对卫星导航模拟器的低轨用户轨迹仿真问题,分析并研究了低轨用户力学模型、坐标转换方法以及数值积分策略,提出了一套基于动力学的低轨用户轨迹仿真算法。利用该算法对典型动力模型设定下的低轨用户进行轨迹仿真,并完成与成熟商用软件仿真结果的对比与结果分析。结果显示,在保证长时间连续稳定运行的前提下,该算法实现了低轨用户的轨迹仿真且与STK10.0仿真结果精度相当。