[发明专利]基于资源图谱与对抗学习的低轨卫星无线资源调度方法及装置

说明书

本发明提供一种基于资源图谱与对抗学习的低轨卫星无线资源调度方法及装置，基于跳波束技术应用场景，先利用卫星网络周期性先验信息基于最大吞吐量和优先级需求建立约束条件，并初步求解对各点波束分配的时隙数；以时隙、点波束编号和点波束频率为参数建立无线网络资源调度的三维柱状图，并按照时隙切割为二维图片构建为无限资源图谱，通过预训练的生成对抗网络对切割得到的二维图片进行整体时隙分配调度的优化，利用图像在连续和显性的色系处理过程中的优势，利用对无线资源图谱的处理实现细粒度的优化，提高资源分配策略的精确性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于资源图谱与对抗学习的低轨卫星无线资源调度方法及装置。

背景技术

随着5G网络的商用，解决了人口密集区内的海量用户接入、大带宽与低延迟的通信问题。但由于人的活动范围、生产价值、突发事件等在全球范围扩展，相对凸显人口稀疏地区因地面网络建设成本高昂或无法建设等原因，导致全球视域下信息交互的无线资源、覆盖范围、通信速率严重不足。近年来，基于大星座、低轨道、高频段的卫星互联网成为低成本解决上述问题的重要方案之一。当前，融合卫星、空基平台以及地面网络的空天地一体无缝通信已经成为6G研究的重要课题。

不同于地面网络与已有卫星通信系统，卫星互联网将重点实现全球区域下高并发用户移动宽带接入。为此，卫星互联网的重要创新技术思路是融合地面5G NR新空口、引入相控阵跳波束、结合微服务核心网等新技术手段，可实现更灵活、更大容量、更高速率的通信支持。与此同时，卫星互联网的通信业务体验也被重点关注。运营商计划可基于卫星互联网同时实现对全球泛在的用户提供单用户峰值速率100Mbps以上的移动宽带业务、低于50ms的实时交互业务、以及并发接入大于100万的物联网业务。上述业务差异性很大，对带宽、延迟、接入数量等服务保障的需求不同，但又存在很大几率分布在卫星互联网同一个波束下，或者分布随地域动态变化。此外，同一卫星覆盖地面区域高速变化，地面用户的信道环境急剧变化。所以，基于卫星互联网，为同一波束不同地域与不同用户提供的最优无线资源分配与调度，是提升卫星互联网通信灵活性与可靠性的关键。

卫星互联网无线资源调度的核心问题包括两点，第一是跳波束下对波束的频率、时间、空间以及时机等卫星无线通信资源进行细粒度建模；第二是多种异质业务共存时多约束关系的最优选择。首先，地面5G NR新空口的引入，使得卫星通信同一波束内的用户数据可利用OFDM的方式进行复用，结合相控阵提供的动态波束赋形能力，赋予了卫星通信可在不同时间对不同区域的不同用户提供不同的频率、时隙与码的复用方式，且因卫星高速变化，对应于每个用户的不同时刻已分配无线资源也在极速变化，同时，考虑到飞机、飞艇等空基平台以及遥感、气象、空间站等天基平台，无线资源的需求从地面的二维扩展到空天地三维。现有无线通信资源采用单点、固定、二维的思路进行建模，已难以适应卫星互联网场景下无线通信资源的空间多点、细粒度变化、三维等分布精确描述需求。第二，卫星互联网场景下，在同一区域内同时存在大带宽、低延迟、高并发的通信业务需求，同时，因卫星与用户之间的相对距离大，且卫星按周期覆盖，地面用户发起业务请求不是服从单纯的随机分布，而具备了更多的空间与周期规律分布。

现有技术中基于人工智能的无线资源调度算法，着重于链路状态感知对无线资源进行优化控制，强调可靠连接，未充分利用用户分布相对固定以及卫星周期性运动所带来的先验信息，不能进一步提升人工智能算法在卫星互联网无线资源调度的效率。针对卫星互联网复杂动态无线资源调度表征颗粒度不足以及人工智能算法未考虑卫星网络周期性先验信息的问题，亟需一种新的低轨卫星无线资源调度方法。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种基于资源图谱与对抗学习的低轨卫星无线资源调度方法及装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决卫星互联网复杂动态无线资源调度表征颗粒度不足且未充分利用用户分布相对固定以及卫星周期性运动所带来的先验信息的问题。

本发明的一个方面提供了一种基于资源图谱与对抗学习的低轨卫星无线资源调度方法，针对低轨道卫星宽波束结合动态点波束的跳波束接入场景，该方法包括以下步骤：