[发明专利]多波束MF-TDMA认知卫星网络上行功率与时隙的联合分配方法

权利要求书

1.一种多波束MF-TDMA认知卫星网络上行功率与时隙的联合分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，星载中心计算单元将各个波束对应的资源分配参数发送给各个波束资源计算单元，并将资源分配参数通过专用信令信道广播给认知卫星用户，资源分配参数为矩阵λ＝[λ_l,f]_L×F，α＝[α_l,m,f,t]_L×M×F×T，β＝[β_l,m,f,t]_L×M×F×T，其中，l＝1,2,...,L为卫星L个波束的编号，m＝1,2,...,M为每个波束下M个用户的编号，f＝1,2,...,F为每个波束下按照MF-TDMA体制划分成的F个信道的编号，t＝1,2,...,T为每个频段按照MF-TDMA体制被划分成的T个时隙的编号，上述编号可以根据实际的波束数、用户数、频段数和时隙数赋予相应的值进行编号；

步骤2，各个波束资源计算单元根据初始功率计算方法计算该波束覆盖区域下的认知卫星用户在各个MF-TDMA时隙上的初始化功率分配值；各个波束资源计算单元根据P_l,m,f,t，通过初始时隙分配方法初始化时隙分配指数δ_l,m,f,t，并将δ_l,m,f,t通过专用信令信道广播给认知卫星用户；

步骤3，各个认知卫星用户根据接收到的时隙分配指数和资源分配参数，通过公式功率更新算法更新功率分配值，并根据更新后的功率分配值，通过β更新算子更新资源分配参数β_l,m,f,t，并将更新后的功率分配值和资源分配参数β_l,m,f,t通过专用信令信道回传给卫星上的各个波束资源计算单元；

步骤4，各个波束资源计算单元根据接收到的更新后的功率分配值和资源分配参数，通过时隙分配更新算法更新时隙分配指数，并根据更新后的时隙分配指数，通过λ更新算子和α更新算子更新资源分配参数λ_l,f和α_l,m,f,t，并将更新后的时隙分配指数和资源分配参数λ_l,f和α_l,m,f,t通过专用信令信道广播给认知卫星用户；

步骤5，中心计算单元获取各个波束资源计算单元的资源分配参数更新值，更新资源分配参数矩阵，并通过更新终止判定算法判断是否符合终止条件，满足终止条件则停止算法，输出最佳分配值，通过专用信令信道将功率分配值和时隙分配指数广播给各个认知卫星用户；否则，返回步骤2；

步骤2中所述初始功率计算方法可以表示为公式(1)，本步骤的初始时隙分配方法可以表示为公式(2)：

其中，P_l,m,f,t为第l个波束下的第m个卫星认知用户在该波束的第f个信道上的第t个时隙上的功率分配值；为第l个波束下的微波基站在第f个信道上的干扰门限，g_l,m,f,t为第l个波束下的第m个卫星认知用户到微波基站在该波束的第f个信道上的第t个时隙上的信道增益；

其中，δ_l,m,f,t＝1和δ_l,m,f,t＝0分别表示将第l个波束的第f个信道上的第t个时隙分配和不分配给该波束下的第m个卫星认知用户，γ_l,m,f,t为第l个波束下的第m个卫星认知用户到卫星在该波束的第f个信道上的第t个时隙上的信道增益与噪声功率比，(l,m)为用户编号，即表示第l个波束下的第m个卫星认知用户，对于任意f和t的取值，argmaxlog₂(1+P_l,m,f,tγ_l,m,f,t)函数的解为使得容量log₂(1+P_l,m,f,tγ_l,m,f,t)最大的用户编号，所以，公式(2)表示将第f个信道上的第t个时隙在初始化时分配给用户编号等于使得容量log₂(1+P_l,m,f,tγ_l,m,f,t)最大的用户编号，其余初始化为0。