CN112290993B - 卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质，包括：接收卫星发送的广播信息；根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率，效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；根据最优发送概率，确定是否发送数据。该卫星上行链路随机接入控制方法中，一方面，接入过程不依赖于卫星端的反馈，降低了信令交互代价；另一方面，降低了卫星上行链路中的碰撞概率以及降低了重传次数，提高了上行链路的效率；再一方面，上述过程的算法复杂度较低，降低了终端设备的计算损耗以及接入时延。

Description

卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

卫星用户上行链路属于共享信道，为了提高上行链路的信道利用率，通常使用媒体接入控制(Media Access Control，简称MAC)协议进行卫星通信。而MAC协议中的随机接入方式在业务量少的条件下性能较好，但随着业务量的增加，信道中分组碰撞概率和重传次数会增加，信道效率会下降，总的传输时延也会增加。因此，需要针对性地设计一种接入控制方法及流程来降低业务量较高时信道中分组碰撞的概率，提高分组发送的成功率。

接入控制是无线网络随机接入协议中的关键技术，近年来，研究人员针对地面无线网络中的数据碰撞问题进行了深入的研究，该类研究大多基于IEEE802.11协议，依赖于载波侦听技术和接收端的反馈信息。

但是，卫星网络中，由于终端无法侦听到其他终端的信息，载波侦听技术无法直接应用于卫星网络，尤其无法直接应用在具有海量终端和短数据包的物联网卫星系统。因此，目前的卫星上行链路随机接入控制方法会导致信道中分组碰撞概率和重传次数增加，信道效率较低。

发明内容

本发明提供一种卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质，以解决目前的卫星上行链路随机接入控制方法中信道效率较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种卫星上行链路随机接入控制方法，包括：

接收卫星发送的广播信息；

根据所述广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；

根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率；其中，所述效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，所述效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；

根据所述最优发送概率，确定是否发送数据。

第二方面，本发明实施例提供一种卫星上行链路随机接入控制装置，包括：

接收模块，用于接收卫星发送的广播信息；

预测模块，用于根据所述广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；

第一确定模块，用于根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率；其中，所述效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，所述效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；

第二确定模块，用于根据所述最优发送概率，确定是否发送数据。

第三方面，本发明实施例还提供了一种通信设备，所述通信设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面提供的卫星上行链路随机接入控制方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面提供的卫星上行链路随机接入控制方法。

本发明实施例提供一种卫星上行链路随机接入控制方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：接收卫星发送的广播信息；根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率，其中，效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；根据最优发送概率，确定是否发送数据。该卫星上行链路随机接入控制方法中，一方面，接入过程不依赖于卫星端的反馈，降低了信令交互代价；另一方面，终端设备可以根据当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量，基于最大化效用函数的原则，自适应地选择发送策略，在选择过程中，考虑到了当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量，且最大化了效用函数，降低了卫星上行链路中的碰撞概率以及降低了重传次数，提高了上行链路的效率；再一方面，上述过程的算法复杂度较低，降低了终端设备的计算损耗以及接入时延。

附图说明

图1为本发明提供的卫星上行链路随机接入控制方法应用场景的示意图；

图2为本发明一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法的流程示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法的流程示意图；

图4为本发明一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置的结构示意图；

图5为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置的结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的通信设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明提供的卫星上行链路随机接入控制方法应用场景的示意图。如图1所示，本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法可以应用于由通信设备11和卫星12组成的卫星物联网中。通信设备11可以为卫星物联网中的各种终端设备，例如各种传感器。通信设备11需要接入卫星12中。本实施例提供一种卫星上行链路随机接入控制方法，以提高卫星的上行链路的传输效率，同时，避免了卫星端接收到的数据发生冲突和碰撞。

图2为本发明一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法的流程示意图。本实施例适用于卫星上行链路随机接入控制的场景中。本实施例可以由卫星上行链路随机接入控制装置来执行，该卫星上行链路随机接入控制装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该卫星上行链路随机接入控制装置可以集成于通信设备中。如图2所示，本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法包括如下步骤：

步骤201：接收卫星发送的广播信息。

具体地，本实施例中的通信设备可以为卫星物联网中的终端设备。这里的终端设备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment；简称：UE)，移动台(Mobile Station；简称：MS)及终端(terminal)等。

卫星可以检测某个时段内的信道信息，并将该信道信息作为广播信息，以广播的形式发送给其覆盖的各个通信设备。可选地，这里的信道信息可以包括：某个时段内的信道占用情况和该时段内成功接入的终端数量。这里的信道占用情况可以为信道实际的忙闲状态。通信设备接收卫星发送的广播信息。

步骤202：根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量。

具体地，通信设备在接收到广播信息之后，根据该广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量。本实施例中的当前信道指的是通信设备将要使用的信道。当前网络指的是发送广播信息的卫星的覆盖区域形成的网络。

可选地，广播信息可以包括两部分：某个时段内的信道占用情况和该时段内成功接入的终端数量。其中，某个时段内的信道占用情况可以为该时段内包括的所有帧的信道占用情况。可以按照时间顺序，以序列的形式表示该时段内的信道占用情况。

一种实现方式中，可以基于时间序列预测方法，根据信道占用情况，预测当前信道的空闲概率。

另一种实现方式中，可以基于卡尔曼滤波器方法，根据信道占用情况，预测当前信道的空闲概率。

再一种实现方式中，可以基于神经网络，根据信道占用情况，预测当前信道的空闲概率。

可选地，通信设备可以基于广播信息中的该时段内成功接入的终端数量，预测当前网络中的终端数量。一种实现方式中，通信设备将该时段内成功接入的终端数量，确定为当前网络中的终端数量。另一种实现方式中，将该时段内成功接入的终端数量与加权系数的积，确定为当前网络中的终端数量。

步骤203：根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率。

其中，效用函数为根据信道的空闲概率以及网络中的终端数量确定的函数。

具体地，本实施例中以各个通信设备为参与人、通信设备发送概率为策略空间、通信设备发送概率到收益的映射关系为效用函数，建立非合作博弈模型。本实施例建立的非合作博弈模型中，效用函数可以为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数。效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系。

更具体地，在最大化效用函数的原则下，可以基于梯度下降算法确定最优发送概率。最大化效用函数指的是使效用函数中的收益最大。最优发送概率指的是当效用函数中的信道的空闲概率为当前信道的空闲概率、网络中的终端数量为当前网络中的终端数量，收益最大时，所确定出的发送概率。

效用函数的具体实现方式将在后续实施例中进行详细描述。

步骤204：根据最优发送概率，确定是否发送数据。

具体地，在确定出最优发送概率之后，可以基于该最优发送概率，确定是否发送数据。

一种实现方式中，可以将最优发送概率与预先设定的发送概率阈值进行比较。当该最优发送概率大于发送概率阈值时，发送数据；当该最优发送概率小于或者等于发送概率阈值时，不发送数据。

另一种实现方式中，通信设备可以确定一个随机数；比较最优发送概率以及随机数；若最优发送概率大于随机数，则发送数据；若最优发送概率小于或者等于随机数，则停止接收广播信息，执行退避。退避过程将在后续实施例中进行详细描述。该实现方式，可以进一步增大卫星上行链路接入的随机性，进一步避免上行接入的数据包碰撞。

本实施例提供一种卫星上行链路随机接入控制方法，包括：接收卫星发送的广播信息；根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率，其中，效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；根据最优发送概率，确定是否发送数据。该卫星上行链路随机接入控制方法中，一方面，接入过程不依赖于卫星端的反馈，降低了信令交互代价；另一方面，终端设备可以根据当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量，基于最大化效用函数的原则，自适应地选择发送策略，在选择过程中，考虑到了当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量，且最大化了效用函数，降低了卫星上行链路中的碰撞概率以及降低了重传次数，提高了上行链路的效率；再一方面，上述过程的算法复杂度较低，降低了终端设备的计算损耗以及接入时延。

图3为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法的流程示意图。本实施例在图2所示实施例及各种可选方案的基础上，对该卫星上行链路随机接入控制方法包括的其他步骤做一详细说明。如图3所示，本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法中检测目标上行信道忙闲状态包括如下步骤：

步骤301：接收卫星发送的广播信息。

步骤302：根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量。

步骤301与步骤201、步骤302与步骤202的实现过程和技术原理类似，此处不再赘述。

步骤303：确定当前信道的空闲概率是否大于判断参数。

其中，判断参数为根据当前退避次数、预先确定的发送成功的目标收益、发生碰撞的目标代价、退避目标代价以及目标累积因子确定的参数。

步骤304：当确定当前信道的空闲概率大于判断参数时，确定执行根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率的步骤。

具体地，本实施例中，预先确定的效用函数可以为：U(a_i)＝a_i(P₀(A(1-a_i)^n-1-B(1-(1-a_i)^n-1))-(1-P₀)B)-(1-a_i)Cσ^m。其中，a_i为终端i的发送概率，P₀为信道的空闲概率，A表示发送成功的收益，B表示发生碰撞的代价，C表示退避代价，σ表示累积因子，n表示网络中的终端数量，m表示退避次数。

U(a_i)＝a_i(P₀(A+B)(1-a_i)^n-1-B+Cσ^m)-Cσ^m，令：

W(a_i)＝P₀(A+B)(1-a_i)^n-1-B+Cσ^m，则U(a_i)＝a_iW(a_i)-Cσ^m。

分析可知(1-a_i)^n-1≤1恒成立，若W(a_i)＞0，则

是W(a_i)＞0的必要条件。

当

时，P₀(A+B)≤B-Cσ^m，且(1-a_i)^n-1≤1恒成立，进而可以得到：P₀(A+B)(1-a_i)^n-1-B+Cσ^m≤0，即，W(a_i)≤0。U(a_i)＝a_iW(a_i)-Cσ^m，并且，A、B及C均大于零，0≤a_i≤1，则可以确定出在W(a_i)≤0时，U(a_i)是关于a_i的减函数。所以，a_i越小，U(a_i)越大。a_i的取值下限为0，因此，当a_i＝0时，效用函数最大。由前面的描述可知，a_i为终端i的发送概率，在

时，a_i＝0能够保证效用函数最大。也即，在

时，不发送数据能够保证效用函数最大。

基于上述分析可知，在确定发送概率时，需要先判断P₀与

的大小关系。在

时，基于效用函数最大化的原则，确定最优发送概率；在

时，确定发送概率为0，也即，不发送数据。

相对应地，一种实现方式中，判断参数为：

其中，A'表示发送成功的目标收益，B'表示发生碰撞的目标代价，C'表示退避目标代价，σ'表示目标累计因子，m'表示当前退避次数。

可选地，A'、B'、C'及σ'为根据当前业务类型，初始化的值。

在确定当前信道的空闲概率大于

时，可以确定执行步骤305。

步骤305：根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率。

其中，效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系。

具体地，在步骤305中，确定当A＝A'，B＝B'，C＝C'，σ＝σ'，m＝m'以及n＝n'时的U(a_i)的目标表达式，其中，n'表示当前网络中的终端数量；采用梯度下降法以及目标表达式，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率。

该实现过程算法复杂度较低，降低了终端设备的计算损耗以及接入时延。

步骤306：当确定当前信道的空闲概率小于或者等于判断参数时，停止接收广播信息。

步骤307：根据退避算法，确定第一退避时长。

步骤308：在第一退避时长之后，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

在步骤306至步骤308中，在确定当前信道的空闲概率小于或者等于

时，认为此时网络处于非常拥堵的状态，可以停止接收广播信息，以减少资源损耗。并执行步骤307与步骤308。其中，本实施例中的退避算法可以为指数类型退避算法。当然，还可以为其他类型退避算法，只要能实现确定出第一退避时长即可，本实施例对此不做限制。在第一退避时长之后，需要重新接收卫星发送的广播信息，即返回执行步骤301。

步骤309：根据最优发送概率，确定是否发送数据。

具体地，步骤309的具体实现过程可以为：确定随机数；比较最优发送概率以及随机数；若最优发送概率大于随机数，则发送数据；若最优发送概率小于或者等于随机数，则停止接收广播信息，并根据退避算法，确定第二退避时长；将当前退避次数加1后的值，确定为新的当前退避次数；在第二退避时长之后，当确定新的当前退避次数小于预设的退避次数阈值时，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

本实施例中的随机数为大于或者等于0且小于或者等于1的数。

在最优发送概率小于或者等于随机数时，也需要停止接收广播信息，以减少资源损耗；并根据退避算法，确定第二退避时长；更新当前退避次数，确定新的当前退避次数；在第二退避时长之后，在确定新的当前退避次数小于预设的退避次数阈值时，返回执行步骤301。

可以理解的是，本实施例中的当前退避次数指的是在当前信道的空闲概率大于

时，未发送数据的情况出现的次数。

在第二退避时长之后，确定新的当前退避次数大于或者等于预设的退避次数阈值时，退出此次接入流程。

设置退避次数阈值，可以避免终端设备无限制地进行退避所造成的资源的浪费。

在数据发送成功之后，也可以退出此次接入流程。

本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制方法，一方面，在当前信道的空闲概率大于判断参数的情况下，确定执行根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率的步骤，可以进一步保证能够实现效用函数的最大化，进一步降低了卫星上行链路中的碰撞概率以及降低了重传次数，提高了上行链路的效率；另一方面，当确定当前信道的空闲概率小于或者等于判断参数时，停止接收广播信息，可以减少资源损耗。

图4为本发明一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置的结构示意图。如图4所示，本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置包括如下模块：接收模块41、预测模块42、第一确定模块43以及第二确定模块44。

接收模块41，用于接收卫星发送的广播信息。

预测模块42，用于根据广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量。

第一确定模块43，用于根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率。

其中，效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系。

第二确定模块44，用于根据最优发送概率，确定是否发送数据。

本发明实施例所提供的卫星上行链路随机接入控制装置可执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路随机接入控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图5为本发明另一个实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置的结构示意图。本实施例在图4所示实施例及各种可选的方案的基础上，对卫星上行链路随机接入控制装置包括的其他模块作一详细说明。如图5所示，本实施例提供的卫星上行链路随机接入控制装置还包括：第三确定模块51及第四确定模块52。

第三确定模块51，用于确定当前信道的空闲概率是否大于判断参数。

其中，判断参数为根据当前退避次数、预先确定的发送成功的目标收益、发生碰撞的目标代价、退避目标代价以及目标累积因子确定的参数。

第四确定模块52，用于当确定当前信道的空闲概率大于判断参数时，确定执行根据当前信道的空闲概率、当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率的步骤。

可选地，该装置还可以包括：停止接收模块55、第五确定模块53以及返回执行模块54。

停止接收模块55，用于当确定当前信道的空闲概率小于或者等于判断参数时，停止接收广播信息。

第五确定模块53，用于根据退避算法，确定第一退避时长。

返回执行模块54，用于在第一退避时长之后，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

可选地，效用函数可以为：

U(a_i)＝a_i(P₀(A(1-a_i)^n-1-B(1-(1-a_i)^n-1))-(1-P₀)B)-(1-a_i)Cσ^m。其中，a_i为终端i的发送概率，P₀为信道的空闲概率，A表示发送成功的收益，B表示发生碰撞的代价，C表示退避代价，σ表示累积因子，n表示网络中的终端数量，m表示退避次数。

相对应地，判断参数为：

其中，A'表示发送成功的目标收益，B'表示发生碰撞的目标代价，C'表示退避目标代价，σ'表示目标累计因子，m'表示当前退避次数。

可选地，本实施例中，第一确定模块43具体用于：确定当A＝A'，B＝B'，C＝C'，σ＝σ'，m＝m'以及n＝n'时的U(a_i)的目标表达式，其中，n'表示当前网络中的终端数量；采用梯度下降法以及目标表达式，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率。

可选地，本实施例中，第二确定模块44具体用于：确定随机数；比较最优发送概率以及随机数；若最优发送概率大于随机数，则发送数据；若最优发送概率小于或者等于随机数，则停止接收广播信息，并根据退避算法，确定第二退避时长；将当前退避次数加1后的值，确定为新的当前退避次数；在第二退避时长之后，当确定新的当前退避次数小于预设的退避次数阈值时，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

本发明实施例所提供的卫星上行链路随机接入控制装置可执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路随机接入控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图6为本发明一个实施例提供的通信设备的结构示意图。如图6所示，该通信设备包括处理器60和存储器61。该通信设备中处理器60的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器60为例；该通信设备的处理器60和存储器61可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器61作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的卫星上行链路随机接入控制方法对应的程序指令以及模块(例如，卫星上行链路随机接入控制装置中的接收模块41、预测模块42、第一确定模块43以及第二确定模块44)。处理器60通过运行存储在存储器61中的软件程序、指令以及模块，从而执行通信设备的各种功能应用以及卫星上行链路随机接入控制方法，即实现上述的卫星上行链路随机接入控制方法。

存储器61可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据通信设备的使用所创建的数据等。此外，存储器61可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器61可进一步包括相对于处理器60远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至通信设备。上述网络的实施例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本发明还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种卫星上行链路随机接入控制方法，该方法包括：

接收卫星发送的广播信息；

根据所述广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；

根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率；其中，所述效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，所述效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；

根据所述最优发送概率，确定是否发送数据。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的卫星上行链路随机接入控制方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台通信设备(可以是个人计算机，计算机设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的卫星上行链路随机接入控制方法。

值得注意的是，上述卫星上行链路随机接入控制装置的实施例中，所包括的各个单元和模块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。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种卫星上行链路随机接入控制方法，其特征在于，包括：

接收卫星发送的广播信息；

根据所述广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；

根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率；其中，所述效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，所述效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；

根据所述最优发送概率，确定是否发送数据；

其中，所述广播信息为信道信息，具体包括：卫星检测某个时段内的信道占用情况和该时段内成功接入的所述终端数量；

其中，所述效用函数为：

，其中，

为终端

的发送概率，

为所述信道的空闲概率，A表示发送成功的收益，B表示发生碰撞的代价，C表示退避代价，

表示累积因子，n表示所述网络中的终端数量，m表示退避次数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率之前，所述方法还包括：

确定所述当前信道的空闲概率是否大于判断参数；其中，所述判断参数为根据当前退避次数、预先确定的发送成功的目标收益、发生碰撞的目标代价、退避目标代价以及目标累积因子确定的参数；

当确定所述当前信道的空闲概率大于所述判断参数时，确定执行根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述当前信道的空闲概率是否大于判断参数之后，所述方法还包括：

当确定所述当前信道的空闲概率小于或者等于所述判断参数时，停止接收所述广播信息；

根据退避算法，确定第一退避时长；

在所述第一退避时长之后，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断参数为：

，其中，

表示所述发送成功的目标收益，

表示所述发生碰撞的目标代价，

表示所述退避目标代价，

表示所述目标累计因子，

表示所述当前退避次数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率，包括：

确定当A=

，B =

，C=

，

=

，m=

以及n=

时的

的目标表达式；其中，

表示所述当前网络中的终端数量；

采用梯度下降法以及所述目标表达式，基于最大化效用函数的原则，确定所述最优发送概率。

6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述最优发送概率，确定是否发送数据，包括：

确定随机数；

比较所述最优发送概率以及所述随机数；

若所述最优发送概率大于所述随机数，则发送数据；

若所述最优发送概率小于或者等于所述随机数，则停止接收所述广播信息，并根据退避算法，确定第二退避时长；

将所述当前退避次数加1后的值，确定为新的当前退避次数；

在所述第二退避时长之后，当确定所述新的当前退避次数小于预设的退避次数阈值时，返回执行接收卫星发送的广播信息的步骤。

7.一种卫星上行链路随机接入控制装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收卫星发送的广播信息；

预测模块，用于根据所述广播信息，预测当前信道的空闲概率以及当前网络中的终端数量；

第一确定模块，用于根据所述当前信道的空闲概率、所述当前网络中的终端数量以及预先确定的效用函数，基于最大化效用函数的原则，确定最优发送概率；其中，所述效用函数为根据信道的空闲概率、网络中的终端数量以及发送概率确定的函数，所述效用函数用于指示发送概率与收益的映射关系；

第二确定模块，用于根据所述最优发送概率，确定是否发送数据；

其中，所述广播信息为信道信息，具体包括：卫星检测某个时段内的信道占用情况和该时段内成功接入的所述终端数量；

其中，所述效用函数为：

，其中，

为终端

的发送概率，

为所述信道的空闲概率，A表示发送成功的收益，B表示发生碰撞的代价，C表示退避代价，

表示累积因子，n表示所述网络中的终端数量，m表示退避次数。

8.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的卫星上行链路随机接入控制方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的卫星上行链路随机接入控制方法。

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