基于IDMA宽带卫星通信系统的接入控制及资源分配方法

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宽带卫星通信系统是典型的处理能力受限、带宽受限和功率受限的系统,所以如何科学地分配有限的系统资源是宽带卫星通信系统亟待解决的问题。交织多址接入(Interleave-division Multiple Access, IDMA)技术简化了多用户检测(Multi-user Detection, MUD)的复杂度,无需复杂的传输调度策略,具有更高的带宽和功率利用率,能在资源受限的情况下为用户提供更多更好的服务。IDMA技术的提出,为宽带卫星多址接入技术提供了新的解决途径,IDMA技术。考虑到宽带卫星通信的局限性和IDMA技术优势,本文将IDMA技术引入到宽带卫星通信系统,旨在提出适合卫星环境的媒体接入控制(MediumAccess Control, MAC)策略,在建立基于IDMA宽带卫星通信系统服务质量(Quality of Service, QoS)保障机制框架的基础上,将多址接入和速率适配、功率分配、连接接纳控制(Call Admission Control, CAC)有机融合,以期在带宽、功率等资源受限的情况下,有效提高系统容量和各类业务的QoS。首先,为了提高随机接入信道效率和降低接入时延,引入基于交织器区分的时隙ALOHA(Interleave-division S-ALOHA, IDSA)。其次,考虑到基于IDMA宽带卫星通信系统上行链路是干扰受限的,本文提出了一种新颖的最小功率分配方案,其关键思想是将基于IDMA系统逐码片(Chip-by-chip, CBC)MUD技术的信干噪比演进(Signal to Interference and Noise Ratio Evolution, SINREvolution)技术应用到资源分配策略中,在精确预测MUD对系统性能影响的同时,进一步减少用户的发射功率,降低了系统干扰水平。同时,文中给出了一种简易的速率适配策略,保证所有用户可以采用系统当前可用的最大速率发送数据包。最后,为了进一步提高MAC策略性能,本文提出了基于干扰的上行链路和基于星上总发射功率的下行链路CAC策略。为了使接入控制策略更加贴近卫星环境,CAC策略考虑了卫星链路非理想功率控制的影响,做出更为准确的接纳判决。仿真结果表明,本文的接入控制策略保证了系统具有较高吞吐量和较低的时延性能。同时,基于SINR Evolution技术的接入控制策略在精确地预测MUD效率对系统性能影响的基础上,更加精确地预测了系统资源的利用情况,保证系统具有较低呼叫阻塞和中断概率的同时,具有较低的溢出概率。
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