一种多波束卫星集群通信方法技术

本发明专利技术公开了一种多波束卫星集群通信方法，主要包括以下步骤：主叫用户根据集群通信需求发送组呼呼叫，信关站在组呼区域内发起组呼呼叫；被叫用户在接收到组呼呼叫后，即可加入集群话音通信；集群话音通信采用半双工方式，通过话语权竞争进行发言方的转换；集群话音通信结束后，主叫用户发送组呼释放消息，结束集群通信。本方法具有以下优点：通过协议最小化增补，实现卫星集群通信功能，协议继承性、兼容性较高；采用控制信道动态复用技术，无线资源利用效率，相比点到点的双工单呼节省一半的无线带宽资源；通过波束选择性组呼，避免在没有组呼用户的波束上发送组呼信息，有效节省卫星信道的无线资源带宽。卫星信道的无线资源带宽。卫星信道的无线资源带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种多波束卫星集群通信方法


[0001]本专利技术涉及卫星移动通信
，尤其涉及一种多波束卫星集群通信方法。

技术介绍

[0002]卫星移动通信具有机动性强、覆盖范围广、通信距离远、不受环境限制的特点，是陆地蜂窝移动通信的拓展和补充。在卫星移动通信应用中，存在多用户集群通信需求，如何基于现有集群通信协议，综合考虑卫星移动通信系统特点，实现多用户、大地域、移动性集群通信，是卫星移动通信领域亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0003]针对如何利用卫星通信系统实现多用户、大地域、移动性集群通信的问题，本专利技术公开了一种多波束卫星集群通信方法，
[0004]所述的集群通信是指由主叫用户通过卫星信道发起建立的一个被叫为组用户的呼叫业务；本方法的具体步骤包括：
[0005]S1，主叫用户根据集群通信需求，确定组呼被叫用户，并向卫星集群通信的公共控制信道发送组呼呼叫申请；
[0006]公共控制信道包括随机接入信道、允许接入信道、通知信道，其中随机接入信道作为卫星集群通信的上行接入信道，允许接入信道和通知信道作为卫星集群通信的下行控制信道；主叫用户通过随机接入信道发起组呼呼叫申请；
[0007]组呼呼叫申请信息包括主叫用户信息字段su、被叫用户信息字段du、建立原因字段er，记为{su,du,er}，其中，du字段包含全部的组呼被叫用户信息，er字段的内容为组呼呼叫信息。
[0008]S2，卫星通信系统的信关站在接收到组呼呼叫申请后，确定全部被叫用户所在的波束，形成组呼区域，同一个组呼区域内可支持多个不同的组呼业务同时发生和进行；
[0009]S3，信关站在组呼区域包含的波束内，通过公共控制信道向被叫用户发起组呼呼叫，并记录该组呼呼叫信息，并设置其所包含的呼叫时长定时器，该呼叫时长定时器用于约束一次集群话音通信的总时长；
[0010]信关站在通知信道上发送组呼呼叫，通知信道所发送的每8个数据帧中，有一个数据帧用于发送组呼呼叫；信关站在发送组呼呼叫的同时，记录该组呼呼叫信息，包括组呼标识、组呼优先级、主叫用户、被叫用户和组呼区域，并设置其所包含的呼叫时长定时器；
[0011]组呼优先级包括紧急呼叫、重要呼叫、次重要呼叫或普通呼叫共4级，信关站根据组呼优先级选择所发起的组呼呼叫；当卫星信道中没有组呼资源时，信关站主动结束低优先级组呼呼叫，将组呼资源分配给高优先级组呼呼叫；
[0012]所述的低优先级组呼呼叫，其确定过程具体包括：
[0013]卫星信道中正在进行的组呼呼叫总数为N，第i个组呼呼叫记为C
i
，其组呼优先级记为P
i
，等待组呼资源的组呼呼叫记为C0，其组呼优先级记为P0；
[0014]对N个正在进行的组呼呼叫进行遍历，比较C0和C
i
的组呼优先级，若P
i
＜P0，则将C
i
存入候选低优先级组呼呼叫集合L，i＝1,2,
…
,N；
[0015]对集合L中的全部组呼呼叫进行遍历，计算其活跃度，对于集合L中的第j个组呼呼叫，其活跃度A
j
的计算公式为：
[0016][0017]其中，τ
j
和t
j
分别表示第j个组呼呼叫的总发言时长和总持续时长；
[0018]从L中选取活跃度最低的组呼呼叫作为低优先级组呼呼叫。
[0019]S4，被叫用户在接收到组呼呼叫后，若被叫用户接受该组呼呼叫，则通过组呼信道与主叫用户进行集群话音通信，若被叫用户未接受组呼呼叫，则信关站在组呼区域内向被叫用户进行连续呼叫；
[0020]被叫用户持续监听通知信道的信息，当接收到来自信关站的组呼呼叫后，通过随机接入信道向信关站反馈接入集群话音通信信息，若一个被叫用户同时收到多个组呼呼叫，该用户仅能接受一个组呼呼叫，当上述组呼的集群话音通信结束后，该用户再通过迟入呼叫方式进入另一个正在进行中的集群话音通信，所述的迟入呼叫方式，是在其他用户正在进行集群话音通信的过程中加入该集群话音通信；
[0021]信关站在接收到随机接入信道的接入集群话音通信信息后，通过允许接入信道向被叫用户发送允许接入信息{ack,ch,gid}，其中，ack为允许接入标识，ch为组呼信道信息，gid为组呼标识；
[0022]组呼信道包括专用业务信道、专用随路控制信道和一键通信道，其中专用业务信道用于传输话音数据，专用随路控制信道为双向竞争信道，一键通信道用于集群话音通信过程中的话语权竞争，包括消息占用时隙和保护时隙；所述的话语权用于表明集群语音通信中由哪一位组呼用户发言，当组呼用户获得话语权时，即可进行发言。
[0023]S5，集群话音通信采用半双工方式，组呼用户通过组呼信道向信关站发送申请发言信息，信关站以先到先服务的方式确定话语权归属方，实现集群话音通信的发言方和收听方的用户转换；
[0024]S501，用户终端采用一键通信道时，用户终端将产生包含用户信息和时间标识的申请发言信息，并将该申请发言信息通过一键通信道发往信关站进行话语权竞争；
[0025]S502，用户终端在发送申请发言信息后，设置竞争超时定时器和重传计数器，并持续监听通知信道上来自信关站的回复信息；
[0026]S503，若用户终端在竞争超时定时器所规定的时间内，未接收到来自信关站的回复信息，则判定其申请发言信息传输错误或与其他组呼用户的申请发言信息发生碰撞，执行步骤S504，若用户终端在竞争超时定时器所规定的时间内，接收到来自信关站的回复信息，则执行步骤S507；
[0027]S504，用户终端将重传计数器所记录的重传次数加1，判断重传计数器所记录的重传次数是否大于用户终端中预先设置的最大重传次数，若大于，用户终端判定此次申请发言信息发送失败，结束本次发言申请，否则，执行步骤S505；
[0028]S505，用户终端计算退避时间t
backoff
，其计算公式为：
[0029]t
backoff
＝Rand(0,2
min(M,U)
)，
[0030]其中，Rand(0,2
min(M,U)
)表示在[0,2
min(M,U)
]区间内取随机整数，M为重传计数器所记录的重传次数，U为所有组呼用户中与该组呼用户在同一波束内的组呼用户数量；
[0031]S506，用户终端在等待t
backoff
个时隙后，在一键通信道上重新向信关站发送申请发言信息，重新设置竞争超时定时器，持续监听通知信道上来自信关站的回复信息，返回步骤S503；
[0032]S507，用户终端读取来自信关站的回复信息，若回复信息的内容为申请发言成功，则用户终端获得集群话音通信的话语权，并通过组呼信道中的专用业务信道，经由信关站向其他组呼用户传输话音数据；若回复信息的内容为申请发言失败，则用户终端结束本次发言本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波束卫星集群通信方法，其特征在于，所述的集群通信是指由主叫用户通过卫星信道发起建立的一个被叫为组用户的呼叫业务；本方法的具体步骤包括：S1，主叫用户根据集群通信需求，确定组呼被叫用户，并向卫星集群通信的公共控制信道发送组呼呼叫申请；S2，卫星通信系统的信关站在接收到组呼呼叫申请后，确定全部被叫用户所在的波束，形成组呼区域，同一个组呼区域内可支持多个不同的组呼业务同时发生和进行；S3，信关站在组呼区域包含的波束内，通过公共控制信道向被叫用户发起组呼呼叫，并记录该组呼呼叫信息，并设置其所包含的呼叫时长定时器，该呼叫时长定时器用于约束一次集群话音通信的总时长；S4，被叫用户在接收到组呼呼叫后，若被叫用户接受该组呼呼叫，则通过组呼信道与主叫用户进行集群话音通信，若被叫用户未接受组呼呼叫，则信关站在组呼区域内向被叫用户进行连续呼叫；S5，集群话音通信采用半双工方式，组呼用户通过组呼信道向信关站发送申请发言信息，信关站以先到先服务的方式确定话语权归属方，实现集群话音通信的发言方和收听方的用户转换；S6，集群话音通信过程中，如果组呼用户离开组呼区域，信关站将该组呼用户进入的波束加入组呼区域，同步向该组呼用户进入的波束发送集群话音通信数据，以保持该组呼用户继续集群话音通信，并判断该组呼用户离开的波束中是否还存在其他组呼用户，若存在则不进行操作，否则将该组呼用户离开的波束从组呼区域中删除；S7，当集群话音通信结束后，主叫用户通过向信关站发送组呼释放消息，结束该集群话音通信；在一次集群话音通信过程中，若呼叫时长定时器超时，信关站将主动结束该次集群话音通信。2.如权利要求1所述的多波束卫星集群通信方法，其特征在于，所述的步骤S1，其具体包括：公共控制信道包括随机接入信道、允许接入信道、通知信道，其中随机接入信道作为卫星集群通信的上行接入信道，允许接入信道和通知信道作为卫星集群通信的下行控制信道；主叫用户通过随机接入信道发起组呼呼叫申请；组呼呼叫申请信息包括主叫用户信息字段su、被叫用户信息字段du、建立原因字段er，记为{su,du,er}。3.如权利要求2所述的多波束卫星集群通信方法，其特征在于，所述的du字段包含全部的组呼被叫用户信息，所述的er字段的内容为组呼呼叫信息。4.如权利要求1所述的多波束卫星集群通信方法，其特征在于，所述的步骤S3，其具体包括：信关站在通知信道上发送组呼呼叫；信关站在发送组呼呼叫的同时，记录该组呼呼叫信息，包括组呼标识、组呼优先级、主叫用户、被叫用户和组呼区域，并设置其所包含的呼叫时长定时器；组呼优先级包括紧急呼叫、重要呼叫、次重要呼叫或普通呼叫共4级，信关站根据组呼优先级选择所发起的组呼呼叫；当卫星信道中没有组呼资源时，信关站主动结束低优先级组呼呼叫，将组呼资源分配给高优先级组呼呼叫；
所述的低优先级组呼呼叫，其确定过程具体包括：卫星信道中正在进行的组呼呼叫总数为N，第i个组呼呼叫记为C
i
，其组呼优先级记为P
i
，等待组呼资源的组呼呼叫记为C0，其组呼优先级记为P0；对N个正在进行的组呼呼叫进行遍历，比较C0和C
i
的组呼优先级，若P
i
＜P0，则将C
i
存入候选低优先级组呼呼叫集合L，i＝1,2,
…
,N；对集合L中的全部组呼呼叫进行遍历，计算其活跃度，对于集合L中的第j个组呼呼叫，其活跃度A
j
的计算公式为：其中，τ
j
和t
j
分别表示第j个组呼呼叫的总发言时长和总持续时长；从L中选取活跃度最低的组呼呼叫...

【专利技术属性】
技术研发人员：何元智，贾亦真，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所，
类型：发明
国别省市：