金 山，洪海麗，倪淑燕

（裝備學(xué)院a.研究生管理大隊(duì)；b.光電裝備系，北京　101416）

準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下的高空平臺(tái)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道分配*

金 山**a，洪海麗b，倪淑燕b

（裝備學(xué)院a.研究生管理大隊(duì)；b.光電裝備系，北京101416）

受平臺(tái)準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)的影響，高空平臺(tái)（HAPS）通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在大量的切換呼叫，且業(yè)務(wù)量動(dòng)態(tài)變化。HAPS網(wǎng)絡(luò)可傳輸多種業(yè)務(wù)，其中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)在切換過(guò)程中具有較高的時(shí)延要求。通過(guò)為切換呼叫預(yù)留信道可降低平臺(tái)不穩(wěn)定對(duì)服務(wù)質(zhì)量（QoS）造成的影響。在基于服務(wù)優(yōu)先級(jí)的多業(yè)務(wù)信道分配算法基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的信道分配算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于概率的預(yù)留信道借用策略。該算法可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)業(yè)務(wù)量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)控制新呼叫業(yè)務(wù)的準(zhǔn)入。仿真結(jié)果表明：與固定預(yù)留信道算法和門限預(yù)留信道算法相比，該算法能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)業(yè)務(wù)量的動(dòng)態(tài)變化，在保證切換呼叫掉線率滿足期望值的條件下提升系統(tǒng)的整體性能，降低平臺(tái)不穩(wěn)定造成的性能損失。

高空平臺(tái)；信道分配策略；預(yù)留信道；切換掉線率

1　引言

高空平臺(tái)（High Altitude Platform Station，HAPS）通信系統(tǒng)可以在20 km以上的高空，利用可長(zhǎng)時(shí)間駐留在高空的飛行器搭載通信載荷，為用戶提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在軍用和民用領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用價(jià)值［1］。

受高空環(huán)境的影響，HAPS在駐留期間處于一種準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)。ITU-RF.1500中給出了HAPS工作狀態(tài)下的準(zhǔn)靜止模型，要求HAPS應(yīng)在垂直±700 m和水平±400 m的范圍內(nèi)移動(dòng)，在小于1°的范圍內(nèi)擺動(dòng)［2］。受平臺(tái)不穩(wěn)定性的影響，平臺(tái)波束下的用戶發(fā)生切換的概率增加，對(duì)碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）接入體制下的系統(tǒng)容量也會(huì)造成影響。文獻(xiàn)［3］對(duì)HAPS運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)性能造成的影響進(jìn)行了剖析，結(jié)合HAPS的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用于平臺(tái)更替狀態(tài)下的呼叫允許控制策略和切換算法。文獻(xiàn)［4］對(duì)平流層CDMA通信系統(tǒng)受HAPS準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)影響造成的系統(tǒng)容量變化進(jìn)行了分析，提出了與相鄰基站聯(lián)合接收以及與地面現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)聯(lián)合組網(wǎng)的解決方案。文獻(xiàn)［5］為解決平臺(tái)不穩(wěn)定引發(fā)的接收信號(hào)隨機(jī)變化很大導(dǎo)致接入困難的問(wèn)題，提出了基于平均比特信噪比測(cè)量值的呼叫接入控制策略，與基于瞬時(shí)比特信噪比測(cè)量值相比，準(zhǔn)確真實(shí)地反映平臺(tái)接收信號(hào)的情況，消除平臺(tái)準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)而導(dǎo)致信號(hào)變化對(duì)呼叫接入控制的影響，很好地支持了多媒體業(yè)務(wù)。

HAPS內(nèi)存在多種業(yè)務(wù)類型，3GPP規(guī)定語(yǔ)音類實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)優(yōu)先級(jí)高于數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，這是因?yàn)榻换サ牧鳂I(yè)務(wù)注重時(shí)效性而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更注重誤碼率，因此多業(yè)務(wù)條件下的信道分配策略通?；趦?yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)［6］中將數(shù)據(jù)劃分為實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)兩種類型，在系統(tǒng)中添加了一個(gè)固定大小為N的緩沖區(qū)并設(shè)定兩個(gè)上限R和H，R+H=N，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在隊(duì)列中的優(yōu)先級(jí)高于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大小不能超過(guò)R，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大小不能超過(guò)H，通過(guò)這樣的方式來(lái)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)的接入控制。文獻(xiàn)［7］中提出了一種快速動(dòng)態(tài)信道分配算法（PCR MB DCA），根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)和服務(wù)優(yōu)先級(jí)，分別設(shè)置語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。在語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道中為切換業(yè)務(wù)預(yù)留信道。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可借用空閑的語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道，被占用的語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道在語(yǔ)音業(yè)務(wù)需要時(shí)要?dú)w還給語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而此時(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)加入緩沖隊(duì)列等待空閑信道繼續(xù)傳輸。該策略未考慮語(yǔ)音切換業(yè)務(wù)的預(yù)留信道數(shù)量。HAPS準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下，可能導(dǎo)致更頻繁的切換，從用戶的角度需要保證高優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)切換掉線率在一定的標(biāo)準(zhǔn)之下。本文將在文獻(xiàn)［7］研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提出一種基于概率的預(yù)留信道借用策略（Probabilitybased Reserved Channel Borrowing Strategy），簡(jiǎn)稱PRBS。

2　基于概率的預(yù)留信道策略

2.1策略描述

PCR MB DCA算法是針對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)提出的一種信道分配算法，結(jié)合了TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，但其對(duì)基于優(yōu)先級(jí)的信道分配思想同樣適用于其他通信體制。本文研究時(shí)以采用MF-TDMA多址接入方式的HAPS為模型進(jìn)行分析，因此不存在CDMA體制中的軟容量問(wèn)題。對(duì)采用多波束覆蓋的HAPS，可將每個(gè)波束看作一個(gè)小區(qū)。設(shè)第i個(gè)波束的信道容量為Ci，其中Cv為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道，Cd為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的緩沖隊(duì)列長(zhǎng)度為L(zhǎng)。對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可根據(jù)需要進(jìn)一步劃分優(yōu)先級(jí)，由于本文重點(diǎn)分析的是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，因此不對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)做更深的研究。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道又分為Cg個(gè)共享信道和Cv-Cg個(gè)切換預(yù)留信道。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在緩沖區(qū)隊(duì)列不為空且實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道空閑的情況下可借用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道。本文在分析時(shí)以語(yǔ)言呼叫業(yè)務(wù)作為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，設(shè)t時(shí)刻系統(tǒng)中語(yǔ)音呼叫占用了Cn（t）個(gè)信道，數(shù)據(jù)呼叫占用了Cd（t）個(gè)信道。

根據(jù)預(yù)留信道數(shù)是否可變，可將預(yù)留信道策略分為靜態(tài)預(yù)留信道策略和動(dòng)態(tài)預(yù)留信道策略。靜態(tài)預(yù)留信道策略通過(guò)對(duì)小區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)Elrang B公式確定預(yù)留信道數(shù)量。對(duì)于系統(tǒng)而言，信道的分配應(yīng)在滿足預(yù)期服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）的基礎(chǔ)上盡可能地提高系統(tǒng)的資源利用率。準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下的HAPS中，小區(qū)內(nèi)的切換業(yè)務(wù)量和新呼叫業(yè)務(wù)量處于波動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)這一特點(diǎn)，本文提出一種PRBS算法，使預(yù)留信道的使用應(yīng)能夠根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

在PRBS算法中，當(dāng)語(yǔ)音新呼叫到達(dá)系統(tǒng)時(shí)，若語(yǔ)音共享信道全部占滿而預(yù)留信道仍有空閑時(shí)，并不直接拒絕新呼叫接入，而是判斷系統(tǒng)內(nèi)當(dāng)前的切換呼叫掉線率是否低于預(yù)期門限值，若符合預(yù)期要求，則新呼叫以一定的概率借用預(yù)留信道傳輸，否則拒絕。該策略的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)包括兩部分：控制模塊和呼叫計(jì)數(shù)器。無(wú)論何種呼叫，在到達(dá)或離開(kāi)小區(qū)前，都由呼叫計(jì)數(shù)窗口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，窗口計(jì)算出實(shí)時(shí)新呼叫和切換呼叫的到達(dá)率、呼叫離開(kāi)率、切換呼叫阻塞率并通知控制模塊，控制模塊根據(jù)窗口返回的數(shù)據(jù)、呼叫業(yè)務(wù)類型、系統(tǒng)負(fù)載狀況判決是否接入到達(dá)的呼叫。

圖1　概率接入算法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The system structure diagram of PRBS algorithm

PRBS算法流程如圖2所示。圖中：Cg為完全共享信道數(shù)；Cn（t）為t時(shí)刻系統(tǒng)內(nèi)占用的信道數(shù)量；Pth為預(yù)期掉線率門限值；Pdh（t）為t時(shí)刻系統(tǒng)切換掉線率；P為新呼叫占用預(yù)留信道而不影響切換呼叫接入的概率；A為系統(tǒng)生成隨機(jī)數(shù)，取值在0～1之間。

圖2　PRBS算法流程圖Fig.2 The flow chart of PRBS algorithm

算法的判決內(nèi)容如下：對(duì)于切換呼叫，當(dāng)Cn（t）＜Cv時(shí)允許接入，否則掉線。對(duì)于新呼叫則按以下方法處理：

（1）若Cn（t）＜Cg，為新呼叫分配信道；

（2）若Cn（t）≥Cg且Pdh（t）≥Pth，拒絕該新呼叫請(qǐng)求；

（3）若Cn（t）≥Cg且Pdh（t）＜Pth，計(jì)算接入該呼叫后ΔT時(shí)間內(nèi)切換呼叫到達(dá)系統(tǒng)后不會(huì)發(fā)生阻塞的概率P，同時(shí)系統(tǒng)隨機(jī)生成參數(shù)A；若A＜P，接入該新呼叫，否則拒絕。

2.2關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定

（1）判定時(shí)長(zhǎng)ΔT

ΔT決定了允許新呼叫借用切換預(yù)留信道接入系統(tǒng)而不影響切換呼叫接入的概率P的有效時(shí)間長(zhǎng)度。設(shè)呼叫結(jié)束事件的到達(dá)率為λfr，λfr由呼叫計(jì)數(shù)器2統(tǒng)計(jì)得出，那么1/λfr就是呼叫結(jié)束的平均時(shí)間間隔，因此取ΔT=1/λfr。

（2）接入概率P

設(shè)t時(shí)刻系統(tǒng)的切換呼叫到達(dá)率為λh，λh由呼叫計(jì)數(shù)器1統(tǒng)計(jì)得出。呼叫結(jié)束率為λfr，令ΔT= 1/λfr，則ΔT時(shí)間內(nèi)有l(wèi)個(gè)切換呼叫到達(dá)的概率pl服從條件型Poisson分布。pl滿足

為了保證切換呼叫的優(yōu)先級(jí)，假設(shè)在ΔT時(shí)刻的開(kāi)始階段和結(jié)束階段分別有一個(gè)切換呼叫到達(dá)，則滿足Cv-Cn（t）＞2時(shí)才允許新呼叫業(yè)務(wù)依概率接入。設(shè)Ch=Cv-Cn（t）-2，若要借用一個(gè)預(yù)留信道而不引起切換阻塞，則ΔT時(shí)間內(nèi)到達(dá)的切換呼叫個(gè)數(shù)必須小于Ch-1。因此，在Pdh（t）＜Pth的條件下，當(dāng)系統(tǒng)中語(yǔ)音呼叫總數(shù)為m時(shí)，新呼叫允許的借用概率Pm滿足等式

（3）λh和λfr的更新周期

λh和λfr的更新頻率太高易受偶然因素的影響，更新頻率太低又不能快速準(zhǔn)確地反映出切換呼叫到達(dá)率變化。本文采用一個(gè)長(zhǎng)度為B的窗口來(lái)記錄最近B個(gè)切換呼叫，由最近B個(gè)切換呼叫的時(shí)間算出當(dāng)前的實(shí)時(shí)切換呼叫到達(dá)率和呼叫結(jié)束率。

2.3性能分析

相比于靜態(tài)預(yù)留信道分配算法，PRBS算法在呼叫接入過(guò)程中需要進(jìn)行少量的數(shù)學(xué)計(jì)算。由于計(jì)算過(guò)程并不復(fù)雜，因此，不會(huì)影響時(shí)延性能。

建立二維Markov模型（s，k）對(duì)PRBS系統(tǒng)內(nèi)的呼叫狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行分析。假設(shè)每個(gè)呼叫只占用一個(gè)信道，其中s表示系統(tǒng)內(nèi)新呼叫業(yè)務(wù)數(shù)，k表示系統(tǒng)內(nèi)切換呼叫業(yè)務(wù)數(shù)。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖3所示。其中λn表示新呼叫到達(dá)率，λh表示切換呼叫到達(dá)率，兩者均服從Poisson分布。新呼叫和切換呼叫的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)服從參數(shù)為μn和μh的負(fù)指數(shù)分布。δ在Pdh（t）＜Pth時(shí)取1，否則取0。對(duì)于二維Markov模型的穩(wěn)態(tài)解可用文獻(xiàn)［8-9］中的方法進(jìn)行求解。

圖3　呼叫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Fig.3 The call status transfer diagram

定義新呼叫和切換呼叫的呼叫強(qiáng)度的表達(dá)式分布如下：

則新呼叫和切換呼叫可認(rèn)為服從到達(dá)率為ρn和ρh的Poisson分布、服務(wù)時(shí)間均為1的負(fù)指數(shù)分布。設(shè)語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道中m個(gè)被占用的概率為βm，新呼叫允許占用每個(gè)語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道的概率為γx（0≤x≤Cv），則

因此，新呼叫阻塞率pnb和切換呼叫阻塞率phd分別如下：

3　仿真驗(yàn)證

3.1仿真模型

利用MATLAB軟件對(duì)PHBS算法進(jìn)行蒙特卡洛仿真。HAPS準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)可通過(guò)動(dòng)態(tài)變化的呼叫到達(dá)率及小區(qū)駐留時(shí)間來(lái)體現(xiàn)，因此將在不同呼叫到達(dá)率和不同小區(qū)駐留時(shí)間條件下對(duì)算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。為了便于仿真實(shí)現(xiàn)，仿真過(guò)程中取兩個(gè)相鄰的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的新呼叫到達(dá)率相同，切換呼叫均流向相鄰小區(qū)，且每個(gè)呼叫最多產(chǎn)生一次切換呼叫，如4圖所示。則理論上切換呼叫到達(dá)率由式（8）表示：

式中：T1表示呼叫持續(xù)時(shí)間；T2表示用戶在波束內(nèi)的駐留時(shí)間；兩者分別服從參數(shù)為μ1和μ2的負(fù)指數(shù)分布。

圖4　仿真模型圖Fig.4 Simulation model

仿真中為了便于在相同呼入條件下比較其他參數(shù)變化帶來(lái)的性能影響，切換呼叫到達(dá)率統(tǒng)一由等式（9）近似表示：

因此，當(dāng)小區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生呼叫的到達(dá)率一定時(shí)，通過(guò)調(diào)整T1和T2值的大小可調(diào)整仿真時(shí)切換呼叫的到達(dá)率。

仿真過(guò)程中，仿真參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1　仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters

3.2性能評(píng)價(jià)參數(shù)

采用新呼叫阻塞率Pnb、切換呼叫掉線率Phd、服務(wù)等級(jí)（Grade of Service，GoS）、信道利用率4個(gè)參數(shù)衡量信道分配算法的性能［8］，其中Pnb、Phd和GoS分別按照以下方式統(tǒng)計(jì)：

式中：nnb表示阻塞的新呼叫數(shù)；nn表示新呼叫總數(shù)。

式中：nnb表示切換呼叫掉線數(shù)；nh表示切換呼叫總數(shù)。

式中：GoS表示不同權(quán)重下系統(tǒng)的呼損率。

對(duì)于HAPS平臺(tái)，在保證切換掉線率的前提下，Pnb、GoS越低，η越高，系統(tǒng)性能越好。

3.3仿真結(jié)果分析

3.3.1不同呼叫到達(dá)率條件下的性能

在T2=120 s時(shí)，對(duì)不同呼叫到達(dá)率條件下算法的性能進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證過(guò)程中加入了靜態(tài)預(yù)留算法和基于門限的動(dòng)態(tài)預(yù)留信道算法［9］。靜態(tài)預(yù)留算法的預(yù)留信道數(shù)取5和6，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)仿真分析，在λn≤0.33時(shí)，若要滿足Phb＜Pth，預(yù)留信道數(shù)至少為5?；陂T限的動(dòng)態(tài)預(yù)留信道算法的執(zhí)行方式為設(shè)置兩個(gè)判決門限pth1和pth2，當(dāng)系統(tǒng)的切換呼叫掉線率大于pth1時(shí)，增加預(yù)留信道；當(dāng)系統(tǒng)的切換呼叫掉線率小于pth2時(shí)，減少預(yù)留信道數(shù)。本文設(shè)pth1= 0.005，pth2=0.003，且每次增減信道數(shù)為2。預(yù)留信道數(shù)量在2～10之間調(diào)整。

3種算法的Pnb、Phd性能如圖5和圖6所示。對(duì)于靜態(tài)預(yù)留信道算法，預(yù)留信道數(shù)M=5和M=6在λn≤0.33時(shí)可以滿足Pdh＜Pth，且預(yù)留信道數(shù)越少系統(tǒng)性能越好。但是當(dāng)λn＞0.34時(shí)，預(yù)留的信道已不能滿足要求，表明靜態(tài)預(yù)留算法在對(duì)于HAPS業(yè)務(wù)量不穩(wěn)定條件下，缺乏適應(yīng)性，而門限預(yù)留信道法和PRBS算法則在任何情況下均能滿足Pdh＜Pth的要求。實(shí)際條件下，呼叫到達(dá)率必然與預(yù)期的統(tǒng)計(jì)值存在差異，因此門限預(yù)留信道算法和PRBS算法更為有效。進(jìn)一步分析門限預(yù)留信道法與PRBS算法在GoS和信道利用率方面的性能。

圖5　不同λn下的新呼叫阻塞率Fig.5 The new call blocking probability with different λn

圖6　不同λn下的切換呼叫掉線率Fig.6 The handoff call dropping rate with different λn

如圖7和圖8所示，相比門限預(yù)留信道法，PRBS算法的GoS更低，平均降低0.015左右；信道利用率更高，最多高出0.013。與門限預(yù)留算法相比，PRBS算法的切換掉線率相當(dāng)，但整個(gè)系統(tǒng)性能獲得了較大的提升。

圖7　不同λn下的服務(wù)等級(jí)Fig.7 The grade of service with different λn

圖8　不同λn下的信道利用率Fig.8 Channel utilization with different λn

3.3.2不同駐留時(shí)間條件下的性能

由于HAPS狀態(tài)不穩(wěn)定，波束內(nèi)用戶的駐留時(shí)間動(dòng)態(tài)變化。設(shè)λn=0.34，對(duì)不同駐留時(shí)間條件下PRBS算法的性能進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖9～12所示。

圖9　不同T2下的新呼叫阻塞率Fig.9 The new call blocking probability with different T2

圖10　不同T2下的切換呼叫掉線率Fig.10 The handoff call dropping rate with different T2

圖11　不同T2下的服務(wù)等級(jí)Fig.11 The grade of service with different T2

圖12　不同T2下的信道利用率Fig.12 Channel utilization with different T2

從圖10中可以看出，當(dāng)用戶平均駐留時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，靜態(tài)預(yù)留信道算法的適應(yīng)性依然不佳，而門限預(yù)留信道法和PRBS算法依然能夠滿足Pdh＜Pth。在不同駐留時(shí)間條件下對(duì)PRBS算法和門限預(yù)留信道法的GoS和信道利用率方面的性能進(jìn)一步驗(yàn)證。

兩者比較可知，PRBS算法在不同駐留時(shí)間條件下的性能依然優(yōu)于門限預(yù)留信道法。綜合兩種條件下的仿真結(jié)果可以看出，在HAP準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下，PRBS算法能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)量動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，在保證切換性能的同時(shí)具有較好的整體性能。

4　結(jié)束語(yǔ)

受空間環(huán)境的影響，HAPS工作過(guò)程中的位置姿態(tài)難以保持絕對(duì)的靜止，合理地設(shè)計(jì)信道分配策略可以保證平臺(tái)不穩(wěn)定時(shí)的通信質(zhì)量。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)服務(wù)等級(jí)高，受平臺(tái)不穩(wěn)定的影響大，因此在PCR MB DCA算法的基礎(chǔ)上對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)信道分配方式重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了PRBS算法并給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式。理論分析及仿真驗(yàn)證表明PRBS算法能在不同業(yè)務(wù)量和不同駐留時(shí)間條件下提升系統(tǒng)性能。仿真中并沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行深層次的分析，這將是進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

［1］謝穎.平流層通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2010. XIE Ying.Key technology research of stratospheric communication system［D］.Beijing：Beijing University of Posts and Telecommunications，2010.（in Chinese）

［2］ITU-R F.1500，Preferred characteristics of systems in the fixed service using high altitude platforms operating in the bands 47.2～47.2 GHz and 47.9～48.2 GHz［S］.

［3］李樹(shù)峰.高空平臺(tái)通信系統(tǒng)中呼叫允許控制與切換技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010. LI Shufeng.Studies on call admission control and handover techniques for high altitude platform communications systems［D］.Changsha：National University of Defense Technology，2010.（in Chinese）

［4］游思晴.平流層CDMA移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng)的性能研究［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2012. YOU Siqing.Performance research of HAPS-CDMA mobile cellular network［D］.Beijing：Beijing University of Posts and Telecommunications，2012.（in Chinese）

［5］管明祥.HAPS資源管理及容量估算研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008. GUAN Mingxiang.Research on resource management and capacity estimation and capacity estimation method for HAPS［D］.Harbin：Harbin Institute of Technology，2008.（in Chinese）

［6］BOUCHTI A，HAQIQ A.Access control of multimedia traffic in a 3.5G wireless network［C］//Proceedings of 2011 International Conference on Multimedia Computing and Systems（ICMCS）.Ouarzazate：IEEE，2011：1-6.

［7］石文孝，趙俊，遲學(xué)芬，等.基于優(yōu)先級(jí)信道預(yù)留的快速動(dòng)態(tài)信道分配算法［J］.通信學(xué)報(bào)，2009（7）：59-66. SHI Wenxiao，ZHAO Jun，CHI Xuefen，et al.Fast dynamic channel allocation algorithm based on priority channel reservation［J］.Journal on Communications，2009（7）：59 -66.（in Chinese）

［8］FANG Y G.Call admission control schemes and performance analysis in wireless mobile networks［J］.IEEE Transactions on Vehicular Technology，2002，51（2）：371-382.

［9］王中偉.無(wú)線通信系統(tǒng)中基于Markov模型的信道分配研究［D］.烏魯木齊：新疆大學(xué)，2013. WANG Zhongwei.The research of channel allocation based on Markov model in wireless communication network［D］. Urumqi：Xinjiang University，2013.（in Chinese）

［10］鄭磊.移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的信道預(yù)留與接入控制策略研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2008. ZHENG Lei.Research on channel reservation and access control strategy for mobile satellite communication networks［D］.Chengdu：University of Electronic Science and Technology of China，2008.（in Chinese）

金 山（1990—），男，遼寧鳳城人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信；

JIN Shan was born in Fengcheng，Liaoning Province，in 1990.Heisnowagraduate student.His research concerns wireless network communication.

Email：15300030529@163.com

洪海麗（1962—），女，江蘇南京人，副教授，主要從事信息與通信工程等方面的研究；

HONG Haili was born in Nanjing，Jiangsu Province，in 1962.She is now an associate professor.Her research concerns information and communication engineering.

倪淑燕（1981—），女，河北邢臺(tái)人，2010年獲博士學(xué)位，現(xiàn)為講師，主要從事空間信息傳輸、陣列信號(hào)處理方面的研究。

NI Shuyan was born in Xingtai，Heibei Province，in 1981. She received the Ph.D.degree in 2010.She is now a lecturer. Her research concerns spatial information transmission and array signal processing.

Real-time Traffic Channel Allocation of Quasi Static State High Altitude Platform Station

JIN Shana，HONG Hailib，NI Shuyanb
（a.Department of Postgraduate Management；b.Department of Optical and Electrical Equipment，The Academy of Equipment，Beijing 101416，China）

Influenced by platform quasi stationary state，there is a large number of calls handoff in the high altitude platform stations（HAPS）network and service dynamics.The HAPS network can transport a variety of service and real-time service has high time delay requirements in the process of handoff.Through the handoff to call the reserved channel can reduce the effects of platform instability on the quality of service（QoS）.According to the existing channel allocation algorithm based on priority service traffic，the realtime traffic channel allocation algorithm is improved and a probability-based reserved channel borrowing strategy is proposed.The algorithm can control the access of the new call service according to the traffic capacity of the network.Simulation results show that，compared with fixed reserved channel algorithm and threshold channel reservation algorithm，the proposed algorithm can adapt to the dynamic changes in the network traffic.The algorithm can guarantee the handoff dropping rate，improve the overall performance of the system，and reduce the performance loss caused by unstable platform.

high altitude platform station；channel allocation strategy；reserved channel；handoff failure probability

The National High-tech R&D Program of China（863 Program）

TN927

A

1001-893X（2016）04-0394-07

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.04.008

金山，洪海麗，倪淑燕.準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)下的高空平臺(tái)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信道分配［J］.電訊技術(shù)，2016，56（4）：394-400.［JIN Shan，HONG Haili，NI Shuyan.Real-time traffic channel allocation of quasi static state high altitude platform station［J］.Telecommunication Engineering，2016，56（4）：394-400.］

2015-09-01；

2015-12-04 Received date:2015-09-01；Revised date:2015-12-04

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目

**通信作者:15300030529@163.com Corresponding author：15300030529@163.com