[发明专利]一种用于相控阵捷变波束的下行数据包调度方法

说明书

本发明公开了一种用于相控阵捷变波束的下行数据包调度方法，所述方法包括：地面控制中心下发参数；判断当前终端是否满足归一化数据包数，最大时延等条件；通过加权轮询调度当前终端的三个队列；由于在是否调度当前用户时采用了数据包数和时延等多个判断条件，因此在保证用户终端数据包时延要求条件下，尽量在每个时隙满负荷的发送数据包，提高了卫星下行容量。

技术领域

本发明涉及用于卫星通信领域的数据包调度方法，尤其是一种用于相控阵捷变波束的下行数据包调度方法。

背景技术

在基于处理转发的卫星通信系统中，数据包调度是其中的一个关键技术，而采用相控阵捷变波束与采用固定波束的调度相比存在特殊性，特别是在中低轨卫星系统中，采用高增益捷变波束，一个波束需要为多个用户终端服务，每个时隙仅能向一个用户终端发送数据包，且每个时隙能容纳的数据包的数量随着用户终端的终端能力和链路状态的不同而不同。现有针对无线资源调度的算法如WRR算法(见文献：无线网络中WRR调度算法的改进：尹凤杰、金鑫等；辽宁大学学报，Vol.40,No.2,2013,121-124)、无线公平排队算法(IWFQ，见文献：Fair scheduling in wireless packet networks:Songwu Lu等，IEEE/ACMTransactions on networking,Vol.7,issue 4,Aug.1999,473-489)等都没有考虑中低轨通信卫星的物理层特征，无法完全适用于基于相控阵捷变波束的卫星通信系统中。

多媒体卫星通信具有覆盖范围广、不受地理条件影响等优势，能与地面移动通信形成优势互补。由于通常卫星系统是能量受限系统，对于卫星下行，在发射总功率一定的情况下，波束宽度越窄卫星通信能力越强，卫星容量越大。然而，波束越窄意味着卫星的有效覆盖面积越小，从而无法充分发挥卫星通信优势。随着相控阵技术的成熟，越来越多的将相控阵技术应用到卫星通信中，通过利用相控阵波束的捷变能力，分时覆盖不同的区域，能在不降低卫星通信能力和通信容量的情况下，有效提高卫星的等效覆盖面积。另一方面，通过采用相控阵捷变波束，通过波束分时按需覆盖不同区域，能有效提高卫星资源利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于相控阵捷变波束的下行数据包调度方法，在保证用户终端数据包时延要求条件下，尽量在每个时隙满负荷的发送数据包，提高卫星下行容量。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于相控阵捷变波束的下行数据包调度方法，包括：

步骤1，系统初始化：波束服务M个用户终端，为波束当前服务的用户终端建立三个队列：高优先级队列、中优先级队列和低优先级队列；设定控制中心下发如下参数：初始归一化门限Thd＝α；第m个用户终端每个时隙能发送的数据包为N_m，其中m＝1,2,…M；高优先级队列、中优先级队列和低优先级队列的调度权值分别为w₁,w₂,w₃，时延权值分别为v₁,v₂,v₃，时延门限T；当前时隙将调度的用户终端序号indx，初始indx＝1；轮空计数器K，初始K＝0；执行步骤2；

步骤2，判断当前用户终端若满足条件一、条件二和条件三中的任意一个，则执行步骤3，否则执行步骤5；

条件一：S_indx/N_indxThd；

条件二：

条件三：KM且S_indx0；

其中，S_indx表示第indx个用户终端的三个队列中剩余数据包数的总和；N_indx表示第indx个用户终端一个时隙能发送的数据包数；表示第indx个用户终端的第i个队列的最大时延，其中i＝1,2,3；