[发明专利]跳波束资源调度方法

说明书

本发明提供了一种跳波束资源调度方法。方法步骤如下：定义跳波束图案；确定波位业务量矩阵、系统优先级矩阵；计算波位内终端的加权业务量；定义系统的数据传输矩阵；将跳波束资源调度转化成最优化问题；基于业务加权值和业务队列长度输出跳波束图案。本方法适用于采用跳波束方式工作的卫星通信系统，系统根据方法生成的跳波束图案动态调整波束所覆盖的波位，满足系统内卫星通信终端的业务数据传输需求。算法使用终端业务输入队列的长度作为业务量的指标，终端无需确定统计业务速率的时间间隔，能够快速、有效地更新跳波束图案，避免统计业务速率引起的统计准确性和跳波束图案更新频率间的矛盾。

技术领域

本发明涉及G06F：电数字数据处理领域，尤其涉及一种跳波束资源调度方法。

背景技术

在现代卫星通信系统中，多波束的应用越来越广泛，相比于传统的大波束系统，多波束系统能够提供更大的通信带宽，而对于一些采用跳波束的多波束系统，卫星波束可以在卫星视场内的多个波位间快速切换，还能够提供更加灵活的通信服务。跳波束在带来系统灵活性的同时，也增加了管理控制的复杂性，其核心问题在于如何调度卫星波束资源，使其满足系统的业务数据传输需求。

现有的跳波束资源调度方法分为两类：一类是静态分配，系统在运行过程中使用固定不变的跳波束图案。这种方法的优点是实现简单、适合业务量分布变动小的卫星通信系统，但其无法适用于业务量分布可能有较大变化的系统；第二类是动态分配，系统在运行过程中不断调整跳波束图案，适应各波位业务量的动态变化。由于大部分卫星通信系统业务量的分布都可能出现较大的变化，所以，这类方法相比于静态分配具有更好的适应性，实现思路是先统计系统内各波位的业务量，然后再根据业务量进行动态的波束调整。此类方法通常存在两个方面的问题：1）需要在终端侧计算一定时间间隔内的业务传输速率，一方面占用了终端的计算资源，另一方面统计时间间隔也难以确定，间隔过小会导致业务传输速率计算不准确，间隔过大又无法及时更新跳波束图案；2）未考虑终端优先级等其他因素，卫星资源需求实际上不仅仅同业务量相关，还跟终端的重要性相关，虽然有些终端的业务量不大，但可能是需要重点保障的终端，需要分配更多的时隙，这种情况在一些应急通信的场景十分常见。

发明内容

发明目的：提出一种基于终端业务加权值和业务队列长度的跳波束资源调度方法，并进一步提出一种用于实现上述方法的系统，以解决现有技术存在的上述问题。

第一方面，提出一种跳波束资源调度方法，该方法步骤如下：

1）定义跳波束图案。

2）确定波位业务量矩阵、系统优先级矩阵。

3）计算波位内终端的加权业务量。

4）定义系统的数据传输矩阵。

5）将跳波束资源调度转化成最优化问题。

6）基于业务加权值和业务队列长度输出跳波束图案。

在第一方面的一些可实现方式中，1）定义跳波束图案的过程如下：

跳波束卫星通信系统采用MF-TDMA体制，假设系统帧长为，即每一帧包含个时隙，当卫星终端有业务数据需要传输时，网控系统为其分配一个或多个时隙，卫星终端在相应时隙处发送数据。卫星配置的跳波束能够在卫星视场内的多个固定波位间快速切换，为卫星覆盖区域内的终端提供分时服务，假设波位数量为，跳波束在一个TDMA帧长内、在个波位间的切换序列称为跳波束图案。

跳波束图案可以使用矩阵表示：

其中，、分别表示时隙和波位数量, 表示系统具有的跳波束数量，表示在时隙，波位是否被跳波束覆盖，表示未覆盖，表示被覆盖。

在第一方面的一些可实现方式中，2）确定波位业务量矩阵、系统优先级矩阵的过程如下：