【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星通信，特别是涉及一种卫星随机接入控制方法及系统。
技术介绍
1、随着物联网(internet of things,iot)的不断发展，终端设备越来越多，相比较地面物联网，卫星物联网具有覆盖范围广、组网灵活、对地面网络依赖小的特点，可以为偏远或特殊环境下的物联网终端提供接入服务，大大提高了在地面监测、导航定位和物流运输等方面应用的智能化水平。在卫星大传播时延的背景下，随机接入作为较为匹配卫星物联网应用背景的接入方式，研究高吞吐量和低时延的接入控制方案就显得尤为重要。
2、第三代合作伙伴组织提出了一个基本的随机接入信道(random access channel,rach)资源过载控制方案，即接入类限制(access class barring，acb)方案，系统将一个接入概率因子广播给用户终端，用户会生成一个0-1的随机数并与此概率因子进行比较，符合条件的才允许发送数据包接入系统。随着强化学习的日益成熟和应用，强化学习在随机接入控制领域也有了广泛的应用，通过不断优化rach资源的分配来保证节点的成功接入。
3、目前传统的随机接入协议如时隙aloha(slotted aloha,sa)和争用时隙crdsa(contention resolution diversity sa,crdsa)的吞吐量过低。由于mtc具有业务数据量小、突发性强、零星业务等特点，节点的活动具有稀疏性，因此，可压缩随机接入(compressive random access,cra)被提出，虽然具有较高的吞吐量，但不能
4、由此可见，面临卫星物联网背景下大规模节点同时接入时，针对现有的随机接入协议无法维持较高的吞吐量和频繁学习和反馈造成的时延问题，需要研究合适的接入控制策略。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种卫星随机接入控制方法及系统，通过结合预留策略和二维q表的中继辅助下可压缩随机接入acb控制策略，解决了大规模节点接入时卫星物联网系统吞吐量骤降和接入时延过高的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供一种卫星随机接入控制方法，其包括：
4、接收地面网关的初始化数据，其中，所述初始化数据包括acb接入概率因子、预留资源表、测量向量池及副本发送概率；
5、将所述初始化数据广播至覆盖范围内的各个节点，并将时隙资源等份分给覆盖范围内的各个中继；
6、接收各个节点发送给中继并由所述中继检测无冲突的数据包；
7、将所述数据包转发至所述地面网关；
8、接收所述地面网关对所述数据包进行处理后的反馈结果及更新后的所述预留资源表；
9、将所述反馈结果及更新后的所述预留资源表广播至各个所述节点，以供各个所述节点更新维护二维q表，并依据更新后的所述预留资源表和更新后的所述二维q表选择最优的发送资源。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测包括：
11、所述节点对待发送数据包进行信道编码和调制，以生成第一数据包；
12、所述节点生成第一随机数，当所述第一随机数小于等于所述acb接入概率因子时，选择所述测量向量池中的测量向量对所述第一数据包进行压缩测量，以生成第二数据包；
13、所述节点将所述第二数据包发送到对应时隙所属的所述中继进行冲突检测。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测还包括：
15、所述节点生成第二随机数，当所述第二随机数小于等于所述副本发送概率时，重新选择当前帧中的另一个时隙，并将所述第二数据包的副本发送到所述另一个时隙所属的所述中继进行冲突检测。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述中继对接收的所述第二数据包进行冲突检测包括：
17、当冲突检测通过时，所述中继将所述第二数据包发送至卫星端；
18、当冲突检测不通过时，所述中继向所述第二数据包对应的所述节点反馈重传信令。
19、在本专利技术的一个实施例中，所述地面网关对所述数据包进行处理包括：
20、所述地面网关遍历各个所述中继的时隙对所述数据包进行cs重构及sic干扰消除；
21、所述地面网关更新所述预留资源表，并将所述数据包进行cs重构及sic干扰消除后的反馈结果、更新后的所述预留资源表发送至卫星端。
22、在本专利技术的一个实施例中，所述节点更新维护二维q表包括：
23、所述节点根据上一帧的反馈结果更新维护所述二维q表中各个测量向量和时隙的权重值。
24、在本专利技术的一个实施例中，依据更新后的所述预留资源表和更新后的所述二维q表选择最优的发送资源包括：
25、所述节点将所述二维q表中各个位置按照权重值从大到小的顺序依次与更新后的所述预留资源表中的对应位置比较；
26、若当前选择的所述二维q表中的位置在更新后的所述预留资源表中的对应位置未被其他所述节点占用，则以当前选择的所述二维q表中的位置作为最优的发送资源。
27、在本专利技术的一个实施例中，还包括：
28、接收所述地面网关更新的所述acb接入概率因子，并将更新后的所述acb接入概率因子广播至各个所述节点。
29、在本专利技术的一个实施例中，所述地面网关更新所述acb接入概率因子包括：
30、所述地面网关统计学习窗口最后一帧的cs重构支撑集非0索引数目，估计此时的所述节点总数，并与预设阈值比较；
31、判断所述节点总数是否大于预设阈值，若是，则系统陷入过载状况，降低所述acb接入概率因子，否则保持所述acb接入概率因子不变，并结束所述acb接入概率因子的更新；
32、所述地面网关将更新后的所述acb接入概率因子发送至卫星端。
33、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种卫星随机接入控制系统，包括：
34、多个节点，用于更新维护二维q表，并依据所述二维q表和预留资源表选择最优的发送资源，将数据包发送至中继上；
35、多个中继，用于接收所述多个节点发送的所述数据包，并对所述数据包进行冲突检测，对无冲突的所述数据包放大转发至卫星；
36、卫星，用于接收地面网关的初始化数据，并将所述初始化数据广播至所述多个节点，接收所述多个中继放大转发的所述数据包，并发送至所述地面网关，同时接收所述地面网关的反馈结果及更新的预留资源表并广播至所述多个节点；
37、地面网关，接收所述卫星发送的所述数据包，并进行cs重构、sic干扰消除，更新所述预留资源表及acb接入概率因子，将更新后的所述预留资本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卫星随机接入控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测包括：
3.根据权利要求2所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测还包括：
4.根据权利要求2所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述中继对接收的所述第二数据包进行冲突检测包括：
5.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述地面网关对所述数据包进行处理包括：
6.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述节点更新维护二维Q表包括：
7.根据权利要求6所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，依据更新后的所述预留资源表和更新后的所述二维Q表选择最优的发送资源包括：
8.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述地面网关更新所述ACB接入概率因子包括：
10.
...【技术特征摘要】
1.一种卫星随机接入控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测包括：
3.根据权利要求2所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述节点发送数据包给中继并由所述中继进行冲突检测还包括：
4.根据权利要求2所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述中继对接收的所述第二数据包进行冲突检测包括：
5.根据权利要求1所述的卫星随机接入控制方法，其特征在于，所述地面网关对所述数据包...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋芳，马松，汪栋，胡艳军，王翊，许耀华，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。