[发明专利]一种面向跳波束的波位资源弹性调度系统及调度方法

说明书

一种面向跳波束的波位资源弹性调度系统及调度方法，波位指的是跳波束在特定指向上在地球表面的覆盖区，可用性受制于分配时隙。波位资源弹性调度系统，包括：资源管理器、处理器、波束控制器、发射天线和接收天线，资源管理器根据业务接入申请信令完成波位资源弹性调度过程，发送指令给位于接收天线和发送天线内部的波束控制器，控制跳波束的跳变时序；发送调度信息给处理器，保障发送数据与波位的同步配合。波位资源弹性调度方法，即资源管理器的处理与控制操作流程，主要包括弹性波位的确定、资源优化分配和跳变控制三个步骤。本发明基于用户需求分布的高动态性和跳波束的赋形可变性，可有效提升跳波束资源利用率和灵活抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及一种面向跳波束的波位资源弹性调度系统及调度方法，属于卫星通信资源管理领域。

背景技术

采用跳波束技术可满足视场范围区内任意点的高增益覆盖需求，已成为卫星通信系统支持大区域内业务终端动态分布、灵活通信、提升系统抗干扰能力的载荷必要配置。鉴于跳波束的波位资源与用户位置分布密切相关，因此，研究面向跳波束的波位资源调度机制，具有极其重要的意义。

相控阵跳波束在系统频段资源有限、星上处理资源有限的情况下，解决容量小但地理位置相对分散的区域通信问题，其特点如下：

1)用较小的载荷代价实现大的区域覆盖；波束跳变灵活，自由度高；

2)星上的EIPR和G/T值比较高，可支持高速业务/小终端通信；

3)根据用户需求支持同一个波束在多波位间的时分复用；

4)支持对多个用户的连续跟踪服务能力。

通用的波位资源划分方法是，在同一个系统中，跳波束波位的形状、大小是相同的，并在保障通信区域内按系统规划排布，由资源管理器根据用户的业务接入申请进行资源分配调度，分配到时隙的波位处于“激活”状态，即波位内的用户获得了可用时隙、频率资源。已知跳波束应用中，都是基于固定的波位规划确定跳波束数目，再根据业务接入申请在这种前提条件下进行资源调度，如SpaceWay3卫星下行24个跳波束对应784个波位。

在国外多个卫星通信系统中应用了跳波束技术，概述如下：

1)ACTS卫星：利用基带处理器(BBP)和两簇跳变点波束，波束宽度0.3°，以均匀增益覆盖夏威夷、阿拉斯加和整个半球，按用户的申请运作，对服务需求做出响应。基带处理器(BBP)方式中，用来控制两簇跳变指向的波束之间的TDMA业务，每帧1728时隙，只有需要访问的那些波束才被激活，即提供按需分配多址(DAMA)信道，从而使卫星资源得到最大利用。

2)MILSTAR卫星：低速载荷配置有5个接收/1个发射跳波束，每个跳波束天线通过37个呈六边形分布的波位覆盖对地视场，天线瞬时波束只有一个，可以在37个波位上以跳波束的方式进行切换。

3)SpaceWay3卫星：星上处理转发，上行配置112个接收波束，下行配置24个发射跳波束，可在784个波位之间以时隙为间隔进行跳变；每个发射跳波束配置1个高速TDM载波，载波最高有效信息速率为440Mbps。每个发射跳波束都有输出队列缓存，根据数据包的优先级进行排队，资源管理器对多个优先级队列进行调度，复用成一条下行高速TDM信息流，并根据每个时隙中突发的目的地址在不同波位间进行跳变。

4)WINDS卫星：可实现2个独立可控移动点波束，每个波束可跳变8个区域，实现时分多址(TDMA)的通信模式。

5)Teledesic卫星网络：为确保频谱的有效利用，小区按照固定周期由卫星的发射和接收波束扫描，以时分复用方式排布于宏小区内(相当于划分了9个大小等同的波位，波束以固定周期扫描这9个波位)，所有的卫星和终端间的通信发生于小区和它所分配的时隙区间内。