具体实施方式

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

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于跳波束场景下卫星移动终端的切换方法，包括以下步骤：

步骤1：获取终端的信道保持时间T_hold；

步骤2：通过终端的初始时刻的随机分布，分析出终端的新呼叫平均信道保持时间和切换呼叫信道保持时间

步骤3：终端随机分布在每一个簇内，且切换请求和新连接请求到达率为独立的泊松过程，得到新连接请求到达率为λ_new,i，分析出切换请求到达率λ_handover,i；

步骤4：根据切换请求到达率λ_handover,i和信道保持时间T_hold，分析出终端在波束下的平均连接时间

步骤5：设定簇中被占用的时隙为C，定义f_C(z)为时隙C的概率密度函数，进行归一化；

步骤6：根据概率密度函数f_C(z)，分析得到新连接阻塞率P_nb和所有时隙被占用的概率P_all；

步骤7：根据最大排队时间内未释放时隙的概率P_i ^occupied，终端在重叠区域内一直保持活跃连接的概率得到切换失败率P_hf；

步骤8：当切换失败率P_hf大于门限时，预留的时隙数目增加，返回步骤5；

步骤9：当切换失败率P_hf小于等于门限时，判断收敛性，若收敛，输出切换失败率和新连接阻塞率，否则，重复步骤3。

上述基于跳波束场景下卫星移动终端的切换方法，通过获取终端的信道保持时间，通过终端的初始时刻的随机分布，分析出终端的新呼叫平均信道保持时间和切换呼叫信道保持时间，终端随机分布在每一个簇内，且切换请求和新连接请求到达率为独立的泊松过程，得到新连接请求到达率，分析出切换请求到达率，根据切换请求到达率和信道保持时间，分析出终端在波束下的平均连接时间，根据概率密度函数，分析得到新连接阻塞率和所有时隙被占用的概率；根据最大排队时间内未释放时隙的概率，终端在重叠区域内一直保持活跃连接的概率得到切换失败率；当切换失败率小于等于门限时，判断收敛性，若收敛，输出切换失败率和新连接阻塞率，降低了高速终端的切换失败率。

在一个实施例中，获取终端的信道保持时间T_hold的公式为：

T_hold＝{T_res，T_un}

其中，T_res是到达波位的瞬间和到达相邻波位边界的瞬间之间的时间间隔，T_un是无阻碍连接时间，T_un服从指数分布。

在一个实施例中，分析终端的新呼叫平均信道保持时间和切换呼叫信道保持时间的公式为：

其中，τ为平均连接时间，e为自然常数，R_max,i为终端经过一个波位所需的时间，i表示终端类型，i＝a，为飞机，i＝t，为火车，表示终端的新呼叫平均信道保持时间，表示终端的切换呼叫平均信道保持时间。

在一个实施例中，分析切换请求到达率λ_handover,i的公式为：

其中，P_nb表示新连接阻塞率，P_hf表示切换失败概率，P_new,i表示终端在新呼叫时需要切换的概率，P_handover,i表示终端在切换呼叫中需要切换的概率，λ_new,i表示新连接请求到达率，λ_handover,i表示切换请求到达率。

在一个实施例中，分析终端在波束下的平均连接时间的公式为：

其中，P_nb表示新连接阻塞率，P_hf表示切换失败概率，表示终端的新呼叫平均信道保持时间，表示终端的切换呼叫平均信道保持时间，λ_new,i表示新连接请求到达率，λ_handover,i表示切换请求到达率。

在一个实施例中，时隙C的概率密度函数f_C(z)为：

其中，otherwise表示z>threshold_j-1，threshold_j表示每种连接类型的阈值，λ_j表示连接类型j的到达率，j＝1,2,3,4，分别代表火车新连接请求、飞机新连接请求、火车切换请求、飞机切换请求，Δ_j(z)表示标识位，取值0和1，z表示被占用时隙数，取值范围为1,2……140，当j＝1,3时，τ_j为终端类型为火车的平均连接时间，当j＝2,4，τ_j为终端类型为飞机的平均连接时间，由于火车和飞机共享相同的时隙资源，所以对连接类型作区分，则Δ_new(j＝1,2)，Δ_handover(j＝3,4)，threshold_new(j＝1,2)，threshold_handover(j＝3，4)。

在一个实施例中，新连接阻塞率P_nb和所有时隙被占用的概率P_all的分析公式为：

其中，Δ_new(z-1)表示新连接请求标识位，Δ_handover(z-1)表示切换请求标识位，W表示一个周期时隙的窗口长度。

在一个实施例中，根据最大排队时间内未释放时隙的概率P_i ^occupied，终端在重叠区域内一直保持活跃连接的概率得到切换失败率P_hf的步骤，包括：

通过τ_i，得到终端在重叠区域内一直保持活跃连接的概率公式如下：

其中，表示切换排队门限值，算法不同，取值不同，τ_i表示终端的平均连接时间的倒数；

通过得到最大排队时间内未释放时隙的概率P_i ^occupied，公式如下：

其中，表示飞机所占的时隙数量的比值，表示火车所占的时隙数量的比值，且

通过P_i ^occupied，P_i得到切换失败率P_hf：

其中，P_i为请求切换的终端是第i类终端的概率，a表示飞机，t表示火车。

在一个实施例中，当切换失败率P_hf大于门限时，预留的时隙数目增加，返回步骤5的步骤，包括：将切换失败率P_hf和失败率门限进行比较；若则时隙预留数目K＝K+1，重复S5；否则，执行步骤9。

上述基于跳波束场景下卫星移动终端的切换方法，通过对不同终端的紧急性进行排队，为紧急性高的终端准备时隙资源，得到切换失败率。当切换失败率高于设定阈值，动态的增加时隙预留数目，使得高速终端在波束间切换失败率降低，提高系统的性能。

本申请的效果可通过以下仿真进一步验证：

1、实验场景：

在该模型中，GEO卫星高度35786KM，波束半径为200KM。所有的波位被分为3个簇，每个簇中包括7个波位，在一个波位中终端的到达率从0至20。且每个簇的时隙窗口为W，每个终端新连接成功或者切换成功至少需要1个时隙资源。对于所有类型的终端，连接时间为服从均值为1h的指数分布。在基于剩余时间机制下，

2、实验内容与结果：

为了验证本发明的性能，采用如图2系统模型图，仿真结果如图3和图4所示。

相比于其他的算法，基于剩余时间的动态时隙算法大大的降低了移动终端的切换失败率。从仿真图图3和图4中可以看出，到达率越高，基于剩余时间的动态预留时隙算法对切换失败率有明显的改善。因为在到达率低的情况下，波束内的资源相对充足，而在较高到达率的情况下，时隙资源不能够满足需求，切换失败率和新连接阻塞率逐渐增大；为了使切换失败率P_hf小于设定的阈值threshold_Phf，随着终端到达率的增加，预留了更多的时隙数目。

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。