CN114938238A

CN114938238A - 结合选举与功率域非正交的卫星接入方法

Info

Publication number: CN114938238A
Application number: CN202210654149.6A
Authority: CN
Inventors: 李旭; 杨明强; 梁亚楠; 仝欣; 刘颖
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2022-06-10
Publication date: 2022-08-23
Anticipated expiration: 2042-06-10
Also published as: CN114938238B

Abstract

本发明提供一种结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，属于无线通信技术领域，编队节点开机形成分布式自组网，进行网络维护，在网络维护过程中接收邻居节点控制消息，并依据该信息确定有卫星接入需求的节点集合；节点接收卫星下行信息，获取可用的登录时隙，明确接入时隙资源单元；通过获知的邻居节点控制信息与接入资源信息，执行两次选举算法，选举得到两个节点中的允许接入的节点；若自身节点选举成功，则在相同时频接入时隙资源单元中，采用功率域非正交方式将接入申请消息发送至卫星节点；等待卫星回复。本发明通过编队区团内交互选举信息进行功率域非正交配对，通过功率域非正交方式接入卫星，降低编队卫星接入时延、提升网络资源效率。

Description

结合选举与功率域非正交的卫星接入方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种结合选举与功率域非正交的卫星接入方法。

背景技术

卫星作为覆盖范围广、不受地面环境因素影响的中继节点，广泛应用伞兵/车辆编队信息回传、海洋科考船只检测等方面。卫星接入技术的性能直接关系到整个卫星通信系统的服务质量，由于卫星上行信道资源有限，大量用户同时请求随机接入时会产生数据包冲突，加之卫星长链路，反复接入申请带来长时延、资源效率低等问题，高效的卫星接入协议对提升系统资源效率、满足节点卫星接入时延约束尤为重要。

作为5G通信网络在频谱利用方面的新兴技术，功率域非正交技术通过用户分组、功率配置等方式实现多用户信号的非正交传输，达到多用户对单个时频资源块的复用，是提升卫星接入资源效率的有效途径之一。但卫星通信的信道条件相较地面移动通信更加复杂，接入过程中需通过上行链路汇总用户信息并进行用户配对，增加了往返交互时延。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用编队区团内交互选举信息进行功率域非正交配对、降低了编队卫星接入时延、提升了网络资源效率的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，包括：

S1：编队节点开机形成分布式自组网，进行网络维护，在网络维护过程中接收邻居节点控制消息，并依据该信息确定有卫星接入需求的节点集合；

S2：节点接收卫星下行信息，获取可用的登录时隙，明确接入时隙资源单元；

S3：通过获知的邻居节点控制信息与接入资源信息，执行两次选举算法，选举得到两个节点中的允许接入的节点；

S4：若自身节点选举成功，则执行步骤S5；若选举失败，则将接入时隙号加一，继续执行步骤S3，等待下次选举成功后执行步骤S5，直至接入时隙资源单元占用完毕；

S5：首次选举成功节点发送接入申请消息时通信功率为P₁，第二次选举成功节点发送接入申请消息时通信功率为P₂，P₁>P₂；在相同时频接入时隙资源单元中，采用功率域非正交方式将接入申请消息发送至卫星节点；

S6：等待卫星回复，若接入申请失败，则执行步骤S1。

优选的，所述选举算法包括：获取本地节点ID、选举集合中的节点ID、允许接入时隙号，通过伪随机混合函数得到随机值。

优选的，分别计算本地节点ID号与时隙号的混合值、选举集合中的节点ID号与时隙号的混合值，如果本地节点的混合值较大，则本地节点选举成功，否则选举失败；当本地节点第一次选举失败后，重复执行一次选举算法，记录自身选举成功轮次与当前接入允许时隙号。

优选的，在相同时频接入资源单元中，采用功率域非正交方式将接入申请消息发送至卫星节点；

其中，卫星接收信干噪比需满足的条件为：

其中，N为噪声功率，r为设定的信噪比阈值，若超过该阈值，一般可以正确解码，D为节点与卫星距离，ε为残留干扰比例。

优选的，所述控制消息包含：本地节点ID号、是否进行卫星接入申请。

第二方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法。

第三方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法的指令。

本发明有益效果：通过编队区团内交互选举信息进行功率域非正交配对，通过功率域非正交方式接入卫星，降低编队卫星接入时延、提升网络资源效率。

本发明附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的编队卫星接入示意图。

图2为本发明实施例所述的编队内选举算法流程图。

图3为本发明实施例所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入流程示意图。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例1提供一种结合选举与功率域非正交的卫星接入流程，该方法适用于可进行区团内交互的编队接入卫星网络，具体过程为：

其中，控制消息包含：节点ID号、是否进行卫星接入申请等内容。

S3：通过获知的邻居节点控制信息与接入资源信息，执行两次选举算法，选举得到两个节点允许接入节点；

其中，选举算法如图2所示。选举算法输入参数包括本节点ID号、选举集合中的节点(有卫星接入需求的其余节点)ID号、可接入时隙，分别计算本节点ID号与时隙号的混合值、选举集合中的节点ID号与时隙号的混合值，如果本节点的混合值较大，则本节点选举成功，否则选举失败；当自身节点第一次选举失败后，重复执行一次选举算法，记录自身选举成功轮次与当前接入允许时隙号。

S5：首次选举成功节点发送接入申请消息时通信功率为P₁，第二次选举成功节点发送接入申请消息时通信功率为P₂，P₁>P₂。在相同时频接入资源单元中，采用功率域非正交方式将接入申请消息发送至卫星节点；

其中，卫星接收信干噪比需满足的条件为：

S6：等待卫星回复(需要非正交解调技术支持)，若接入申请失败，则执行步骤S1。

实施例2

本发明实施例2提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，该方法包括：

S6：等待卫星回复，若接入申请失败，则执行步骤S1。

实施例3

本发明实施例3提供一种计算机程序(产品)，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，该方法包括：

S6：等待卫星回复，若接入申请失败，则执行步骤S1。

实施例4

本发明实施例4提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法的指令，该方法包括：

S6：等待卫星回复，若接入申请失败，则执行步骤S1。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，其特征在于，包括：

S6：等待卫星回复，若接入申请失败，则执行步骤S1。

2.根据权利要求1所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，其特征在于，所述选举算法包括：获取本地节点ID、选举集合中的节点ID、允许接入时隙号，通过伪随机混合函数得到随机值。

3.根据权利要求2所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，其特征在于，分别计算本地节点ID号与时隙号的混合值、选举集合中的节点ID号与时隙号的混合值，如果本地节点的混合值较大，则本地节点选举成功，否则选举失败；当本地节点第一次选举失败后，重复执行一次选举算法，记录自身选举成功轮次与当前接入允许时隙号。

4.根据权利要求3所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，其特征在于，在相同时频接入资源单元中，采用功率域非正交方式将接入申请消息发送至卫星节点；

其中，卫星接收信干噪比需满足的条件为：

5.根据权利要求1-4任一项所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法，其特征在于，所述控制消息包含：本地节点ID号、是否进行卫星接入申请。

6.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法。

7.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如权利要求1-5任一项所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-5任一项所述的结合选举与功率域非正交的卫星接入方法的指令。