[发明专利]一种多波束通信卫星的下行载波资源分配方法及系统

权利要求书

1.一种多波束通信卫星的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述下行载波资源分配方法包括：

基于当前接入的各用户终端发送的通信容量需求和预设资源分配约束条件，随机生成各波束中下行载波的功率和带宽资源的初始资源分配联合方案，并根据生成的所述初始资源分配联合方案和所述通信容量需求，确定所述多波束通信卫星的未满足用户容量需求；

以最小化未满足用户容量需求为单目标，对所述初始资源分配联合方案进行优化与调整，得到第一资源分配联合优化方案；

以最小化未满足用户容量需求和下行载波的消耗总功率为双目标，对所述第一资源分配联合优化方案进行优化与调整，得到第二资源分配联合优化方案；所述第二资源分配联合优化方案为帕累托资源分配联合优化方案；

基于所述下行载波的消耗总功率和各用户终端需求的满足情况，从所述第二资源分配联合优化方案中，确定出为各波束中下行载波分配的功率和带宽资源的目标资源分配联合优化方案。

2.根据权利要求1所述的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述预设资源分配约束条件包括：

载波功率约束条件、载波带宽约束条件、波束带宽约束条件以及相邻波束带宽约束条件。

3.根据权利要求1所述的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述根据生成的所述初始资源分配联合方案和所述通信容量需求，确定所述多波束通信卫星的未满足用户容量需求，包括：

针对所述多波束通信卫星中的任一所述波束，根据所述波束中下行载波的功率和带宽资源的初始资源分配联合方案，确定所述波束中下行载波所能提供的容量；

确定所述波束覆盖范围内的各用户终端对该波束中下行载波的容量需求与所述波束中下行载波所能提供的容量之间的差值；

对所述多波束通信卫星中波束对应的差值大于零的差值进行求和，得到所述多波束通信卫星的未满足用户容量需求。

4.根据权利要求1所述的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述以最小化未满足用户容量需求为单目标，对所述初始资源分配联合方案进行优化与调整，得到第一资源分配联合优化方案，包括：

根据随机生成的各波束中下行载波的功率和带宽资源的初始资源分配联合方案，生成可遗传进化的初始种群，并将每个初始资源分配联合方案设计为一个染色体；

以最小化未满足用户容量需求为单目标，通过对各染色体执行选择、交叉、变异和精英保留操作，得到第一资源分配联合优化方案。

5.根据权利要求4所述的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述以最小化未满足用户容量需求为单目标，通过对各染色体执行选择、交叉、变异和精英保留操作，得到第一资源分配联合优化方案，包括：

针对所述初始种群中的任一所述染色体，根据预设的链路预算、波束干扰和下行信道衰减模型，计算所述染色体的适应度；

采用锦标赛算法选择算子，根据各个所述染色体的适应度，从所述初始种群中选择两个染色体，作为父染色体；

采用模拟二进制交叉算子对两个父染色体执行交叉操作，生成两个子染色体；

对两个子染色体执行变异操作，将两个子染色体加入到所述初始种群，并将加入两个子染色体之后的所述初始种群进行精英保留操作，形成新种群；

重复对所述新种群的染色体进行选择、交叉、变异和精英保留操作得到更新后的新种群，直至更新后的新种群满足预设收敛门限，并将满足所述预设收敛门限的新种群确定为所述第一资源分配联合优化方案。

6.根据权利要求1所述的下行载波资源分配方法，其特征在于，所述以最小化未满足用户容量需求和下行载波的消耗总功率为双目标，对所述第一资源分配联合优化方案进行优化与调整，得到第二资源分配联合优化方案，包括：

根据所述第一资源分配联合优化方案，构建初始粒子群；每个第一资源分配联合优化方案对应的一个染色体设计为所述初始粒子群中的一个粒子；

基于非支配排序分层算法和同层内粒子拥挤度排序算法，在可行解区域内从所述初始粒子群中搜索帕累托前沿优化粒子，得到第二资源分配联合优化方案。