CN103458480B - 一种呼叫接入控制的方法、装置及高空平台通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种呼叫接入控制的方法、装置及高空平台通信系统，所述方法包括：接收接入请求；根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。本发明，解决平台摇摆状态下高空平台通信系统多种业务接入控制的问题。

Description

一种呼叫接入控制的方法、装置及高空平台通信系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种呼叫接入控制的方法、装置及高空平台通信系统。

背景技术

高空平台通信(HighAltitudePlatformStations，HAPS)是一种新的移动通信手段出现。HAPS通信网络是指在近地空间的高度约20-100Km，由长驻空间5-10年，准静止、可装载一定规模有效载荷的高空平台(HighAltitudePlatform，HAP)所构成的网络，在近地空间范围内使用稳定的通信平台作为微波中继站，与地面控制设备、入口设备以及多种无线用户构成的通信系统，高空平台既可以与卫星地面综合组网，也可以单独与地面组网，通信平台与地球自转保持同步，可长期驻留空中。高空平台通信利用良好的电波传输特性，通过平台实现地面用户之间、平台之间或平台与卫星之间的通信连接，具有布局灵活、应用广泛、成本低廉、安全可靠等优点。

目前，高空平台通信的呼叫接入方法有两种：

一种是，HAPS码分多址（CodeDivisionMultipleAccess，CDMA）系统呼叫接入控制，在网络高负载情况下，提出的动态功率分配的呼叫接入控制。另一种是，分析了HAPS通用移动通信系统（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS）的两种呼叫接入控制策略，考虑对接收总功率进行集中控制，而提出的集中式方法。

上述两种呼叫接入控制方法，对呼叫接入的控制都是基于地面蜂窝小区基站固定或高空平台处于静止状态，或者假设平台静止不动或调整波束指向能够补偿由于高空平台移动造成的剩余指向误差，这些接入控制方法都是在理想的功率控制下进行研究的，没有考虑功率控制误差对链路质量的影响。而在实际的高空平台通信网络中，由于高空平台的运动而导致接收信号变化，不能简单假设平台静止或采用补偿技术来消除平台移动带来的影响。因此，这些现有的呼叫接入控制方法简单，没有考虑各种业务的特点，呼叫接入机制的公平性欠缺，没有充分考虑平台不稳定情况下多种业务接入高空平台的服务质量问题。

综上所述，高空平台通信需要基于各种业务的特点，在呼叫接入机制的公平性的前提下，充分考虑平台不稳定情况下多种业务接入高空平台的服务质量的呼叫接入方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种呼叫接入控制的方法、装置及高空平台通信系统，旨在解决现有的呼叫接入控制方法简单，没有考虑各种业务的特点，呼叫接入机制的公平性欠缺，没有充分考虑平台不稳定情况下多种业务接入高空平台的服务质量的问题。

一方面，提供一种呼叫接入控制的方法，所述方法包括：

接收接入请求；

根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；

根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；

判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。

另一方面，提供一种呼叫接入控制的装置，所述装置包括：

请求接收单元，用于接收接入请求；

第一链路质量获取单元，用于根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；

第二链路质量获取单元，用于根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；

接入判断单元，用于判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。

再一方面，提供一种高空平台通信系统，所述高空平台通信系统包括如上所述的呼叫接入控制的装置。

在本发明实施例，接收接入请求；根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。本发明，通过高空平台通信系统通信的无线链路模型，结合不同业务特性，采用基于业务分级的平均上行链路质量的呼叫接入控制机制，解决平台摇摆状态下高空平台通信系统多种业务接入控制的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的呼叫接入控制的方法的实现流程图；

图2是本发明实施例一提供的业务分类表；

图3a是本发明实施例一提供的语音业务中断概率与接入请求量的关系图；

图3b是本发明实施例一提供的交互数据业务中断概率与接入请求量的关系图；

图4是本发明实施例二提供的呼叫接入控制的装置的具体结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，接收接入请求；根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的呼叫接入控制的方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，接收接入请求。

在本实施例中，所述接入请求包括但不限于呼叫类型请求和切换类型请求，呼叫类型请求对应语音和交互数据两种业务类型，切换类型请求对应语音和交互数据两种业务类型。当HAPS系统接收到接入请求时，根据接入请求，根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，计算当前平均的上行链路质量，判断其是否大于与接入请求对应的接入门限，从而控制新进用户或中断切换用户，以此来限制用户数量，保证用户的通话质量。

优选的，还可以设置所述接入请求对应的业务的优选级，并设置不同业务的呼叫类型对应的所述接入门限。HAPS系统需要提供多种业务，由于不同业务对服务质量要求不同，按照不同业务将赋予业务以不同的优先级，并不同业务的呼叫类型对应的所述接入门限，这样HAPS系统能够准确判断是否接入新进用户或中断切换用户，以此来限制HAPS系统的用户数量，保证用户的通话质量。通常情况下，由于通话过程中的掉话比无法接通新呼叫令用户更加无法容忍，因此，针对某一特定业务，应该给予进入小区的切换用户更高的优先级，降低切换用户的接入门限即可达到上述目的。因为前期专利的研究中，如表2所示，交互数据业务用户新呼叫将对同一小区中正在呼叫的第一上行链路质量产生0.15dB的衰减，语音业务用户新呼叫仅对同一小区中正在呼叫的第一上行链路质量产生0.06dB的衰减，给予了切换用户呼叫更高的优先级，因此，切换用户的呼叫接入门限应该小一些。

在步骤S102中，根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量。

在本实施例中，根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，其中，高空平台的摆动导致了无线链路理想功率控制失效，下面通过无线链路非理想功率控制来表征平台动态变化情况。当高空平台偏离平衡点左右摆动时，可以把高空平台的动态变化情况反应到HAPS系统的上行链路中，进而得到高空平台左右摆动时的非理想功率控制的上行链路质量表示为：

$\frac{E_b}{N_0}=\frac{W}{R_b}\frac{P_{\mathrm{ci}}{e}^{{\mathrm{\θ}}_k}}{I_{\mathrm{intra}}+I_{\mathrm{inter}}+N}$ 公式1

其中，P_ci为理想功率控制情况下高空平台接收到的第i个用户的信号功率，R_b为信息比特率，W为发射带宽，I_inter是来自相邻小区接入用户的干扰，I_intra是来自同一小区接入用户的干扰，β代表平台天线多用户检测技术(MUD)的效率，在本文中不采用多用户检测技术，取β=0。，θ_k表示均值为0与标准方差为σ_P的高斯随机变量，非理想功率控制下平台天线接收功率可以表示为因此，本文以θ_k的dB值说明因为平台不稳定性造成的功率控制误差而导致的接收功率的变化。

另外， $I_{\mathrm{intra}}=\underset{i=1}{\overset{M_{10}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{c1}+\underset{j=1}{\overset{M_{20}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{c2}+\·\·\·+\underset{j=1}{\overset{M_{n0}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{cn}}$ 公式2

其中，M₁₀代表参考小区内业务1的用户数，同样M₂₀代表参考小区内业务2的用户数，M_n0代表参考小区内业务n的用户数。

$I_{\mathrm{inter}}=\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\{\underset{i=1}{\overset{M_{1j}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{G_{R0i}}{G_{\mathrm{Rji}}}{P}_{c1}+\underset{j=1}{\overset{M_{2j}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{G_{R0i}}{G_{\mathrm{Rji}}}{P}_{c2}+,\·\·\·,\underset{i=1}{\overset{M_{\mathrm{nj}}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{G_{R0i}}{G_{\mathrm{Rji}}}{P}_{\mathrm{cn}}\}$ 公式3

K为参考小区周边小区数，M_1j为j小区内业务1的用户数，M_2j为j小区内业务2的用户数，M_nj为j小区内业务n的用户数。

在实施例中，根据上述无线链路模型，计算第一上行链路质量。

在步骤S103中，根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量。

在本实施例中，具体包括：

步骤11，设置所述预设测量时间内，第一上行链路质量对应的加权因子；

步骤12，根据所述加权因子，和所述预设测量时间内对应的多个第一上行链路质量，获得第三上行链路质量；

需要注意的是，如果预设测量时间很短，则不能反映接收到信号的第三上行链路质量的变化，而且处理复杂；如果预设测量时间很长，则第三上行链路质量不能准确反映系统的状态，将会导致新呼叫的错误接入或拒绝，也可能导致正在服务中的呼叫中断或服务质量大大下降。

例如通过仿真来确定合适的预设测量时间内，分别设置了2s、4s两个预设测量时间，分别对应着最后8次和最后16次储存第一上行链路质量的时间。其中，基于4s预设测量时间机制，将最前面4次的加权因子设置为0.025，第二组4次的加权因子设置为0.05，第三组4次的加权因子设置为0.075，最后4次测量的加权因子设置为0.1。这样设计的目的是越后的测量值越能反映系统的状态。之后，将4s预设测量时间内的多个第一上行链路质量和对应的加权因子之积并累加，获得第三上行链路质量。

步骤13，根据所述第三上行链路质量和第四上行链路质量，获得第二上行链路质量。

具体的，所述第四上行链路质量为储存的平均上行链路质量。所述第二上行链路质量为所述第三上行链路质量和第四上行链路质量之和的平均值。

在步骤S104中，判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。

在本实施例中，HAPS系统中不同业务的呼叫类型都对应着相应的接入门限，在获得第二上行链路质量之后，判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，将所述第三上行链路质量赋予所述第四上行链路质量，如果否，拒绝所述接入请求。

另外，接入门限必须设置合理才能更好的保证业务的服务质量，其中，中断概率为其中一个主要的性能指标。呼叫接入控制的目标是即使在高负载情况下，也要保证各种业务的用户呼叫中断概率在10^-2数量级以下。如图3a，图3b描述了语音和交互数据中断概率与接入请求到达率的关系。从图3a和图3b中可以看出，本发明的呼叫接入控制的方法与基于瞬时测量的呼叫接入控制的方法相比，前者的业务1用户呼叫中断概率要稍微大一些。然而仔细分析，中断概率的稍微增加是可以接受的，毕竟衡量HAPS系统服务质量的掉线概率在本发明中已经大大降低，带来的结果可能是阻塞概率的增加，最终导致中断概率的稍微增加。从图中也可以看出，在系统低负载和适当负载的情况下，业务1用户呼叫中断概率都在10^-2以下，远远满足系统的需求，业务2用户呼叫中断概率极低都在10^-5以下，所以对两种方法的比较意义不大。本发明解决高空平台摇摆状态下HAPS通信多种业务接入控制的问题。

本实施例，考虑高空平台的摇摆而导致接收信号变化，在高空平台摇摆情况下，通过HAPS通信的无线链路模型，结合不同业务特性，采用基于业务分级的平均上行链路质量的呼叫接入控制机制，解决平台摇摆状态下HAPS通信多种业务接入控制的问题。

实施例二

图4示出了本发明实施例二提供的呼叫接入控制的装置的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该呼叫接入控制的装置包括：接入门限设置单元41、请求接收单元42、第一链路质量获取单元43、第二链路质量获取单元44和接入判断单元45，所述第二链路质量获取单元44包括：加权因子设置模块、第三链路质量获取模块和第二链路质量获取模块。

其中，接入门限设置单元41，用于设置所述接入请求对应的业务的优选级，并设置不同业务的呼叫类型对应的所述接入门限。

请求接收单元42，用于接收接入请求；

第一链路质量获取单元43，用于根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；

第二链路质量获取单元44，用于根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量；

加权因子设置模块，用于设置所述预设测量时间内，第一上行链路质量对应的加权因子；

第三链路质量获取模块，用于根据所述加权因子，和所述预设测量时间内对应的多个第一上行链路质量，获得第三上行链路质量；

第二链路质量获取模块，用于根据所述第三上行链路质量和第四上行链路质量，获得第二上行链路质量。

接入判断单元45，用于判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求。

本发明实施例提供的呼叫接入控制的装置可以应用在前述对应的方法实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM／RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种呼叫接入控制的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收接入请求；

根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；

根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量，所述第四上行链路质量为存储的平均上行链路质量；

判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求；

所述根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量具体为：

设置预设测量时间内，第一上行链路质量对应的加权因子；

根据所述加权因子，和所述预设测量时间内对应的多个第一上行链路质量，获得第三上行链路质量；

根据所述第三上行链路质量和所述第四上行链路质量，获得所述第二上行链路质量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收接入请求之前，还包括：

设置所述接入请求对应的业务的优选级，并设置不同业务的呼叫类型对应的所述接入门限。

3.一种呼叫接入控制的装置，其特征在于，所述装置包括：

请求接收单元，用于接收接入请求；

第一链路质量获取单元，用于根据所述接入请求对应的业务类型和呼叫类型，确定无线链路模型，获得第一上行链路质量；

第二链路质量获取单元，用于根据所述第一上行链路质量，与第四上行链路质量，获得第二上行链路质量，所述第四上行链路质量为存储的平均上行链路质量；

接入判断单元，用于判断所述第二上行链路质量是否达到与所述接入请求对应的接入门限，如果是，响应所述接入请求，允许接入，如果否，拒绝所述接入请求；

所述第二链路质量获取单元包括：

加权因子设置模块，用于设置预设测量时间内，第一上行链路质量对应的加权因子；

第三链路质量获取模块，用于根据所述加权因子，和所述预设测量时间内对应的多个第一上行链路质量，获得第三上行链路质量；

第二链路质量获取模块，用于根据所述第三上行链路质量和所述第四上行链路质量，获得所述第二上行链路质量。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

接入门限设置单元，用于设置所述接入请求对应的业务的优选级，并设置不同业务的呼叫类型对应的所述接入门限。

5.一种高空平台通信系统，其特征在于，所述高空平台通信系统包括权利要求3或4所述的呼叫接入控制的装置。