地面基站及基于卫星集群的资源分配方法和通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地面基站及基于卫星集群的资源分配方法和通信系统，所述方法包括：对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分；根据每个子组用户终端的CQI值，为各子组分配对应级别的调制编码机制MCS服务；根据分配的各级别的MCS服务的最小数据速率，计算出各级别的MCS服务的资源分配权重；根据为各子组分配的MCS服务的资源分配权重，分别计算出为各子组分配的资源块RB数。应用本发明专利技术无线资源管理简单，且可以保证较高QoS并满足资源分配公平性。

Ground base station and resource allocation method and communication system based on satellite cluster

The invention discloses a ground base station and a resource allocation method and a communication system based on a satellite cluster. The method comprises: for a user terminal whose service is allocated to a satellite in a satellite cluster, the user terminal is subdivided according to the channel quality index CQI value, and the user terminal is subdivided according to the CQI value of each subgroup. The corresponding level of modulation and coding mechanism MCS services are allocated for each subgroup; the resource allocation weights of each level of MCS services are calculated according to the minimum data rate of each allocated level of MCS services; and the RB numbers of resource blocks allocated for each subgroup are calculated according to the resource allocation weights of MCS services allocated for each subgroup. The application of the invention is simple in wireless resource management, and can guarantee higher QoS and meet the fairness of resource allocation.

【技术实现步骤摘要】
地面基站及基于卫星集群的资源分配方法和通信系统
本专利技术涉及无线通信
，特别是指一种地面基站及基于卫星集群的资源分配方法和通信系统。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，越来越多的用户希望不论是在家里、偏远山区、海上还是空中都能享受同样的通信服务。尤其是在即将到来的5G时代，数据传输需求预计将达到现在的1000倍，并且其中有2/3的流量是多媒体业务。多媒体内容分发服务往往具有大量用户，因此占用的频带宽度和资源较大，且未来5G的关键技术指标要求不论用户身在何处都能成功接入网络，但仅依靠目前的地面移动可用频谱并不能满足如此大容量和广覆盖的需求。为了满足以上需求，利用卫星网络广覆盖的特点，采用LTE卫星网络环境实现无所不在的覆盖需求，保证即使是处在偏远地区的用户也能成功的接收多媒体服务，并通过天地一体化信令系统构建卫星集群，提升地面和空间频谱利用率。目前具有广播能力的GEO卫星具有发射功率大的特点，用直径1m以下的小型天线和设备即可直接接收信号，同时GEO卫星还具有覆盖面积广、信号质量高、费用较低等特点。现有卫星广播/组播技术大多是将GEO卫星作为透明转发器使用，只进行星上变频处理。卫星功能单一，不能够形成集群协作执行任务，从而无法充分利用空间频带资源和宝贵的星上资源。随着卫星技术的发展，新一代卫星系统已经成为具有星上处理(On-BoardProcessing)、星上交换/星上路由(On-BoardSwitchingorOn-BoardRouting)、多点波束(MultipleSpotBeams)、星际链路(ISL)通信能力的下一代卫星系统(Next-GenerationSatelliteSystems)。而现有的广播/组播卫星并没有能够充分利用这些新兴的星上技术。在实现对大量多媒体业务的组播服务方面，目前提及较多的一种是Device-to-Device(D2D)通信技术。这种新的通信形式允许相邻用户间直接通信，能够保证较高的数据速率，低时延和更高的能源利用率。新兴的D2D技术带来高数据速率，低时延和更高能源利用率的同时也有难以克服的缺点，如网络覆盖范围内D2D设备数量的巨大增长带来了信号干扰和无线资源管理等问题；且由于D2D传输大多采用无线蜂窝频率复用技术，因此干扰的程度和有通信需求的用户数呈线性正相关。在某些情况下使用D2D通信将会使得无线资源管理变的十分复杂。不同于D2D技术，传统OFDMA系统中的AMC(AdaptiveModulationandCoding，自适应调制编码机制)技术应用在卫星网系统中同样能够带来有效的性能提升。在多用户请求同一数据资源的组播场景中，传输参数的设置是基于每个子组的。因此同一点波束覆盖下的组播用户经历的不同信道条件会带来多方面的问题。通常情况下，具有好的信道条件的终端用户可以支持更高级别的调制编码机制(ModulationandCodingScheme，以下简称MCS)，而信道质量差的终端则必须使用鲁棒性更强的MCS。在组播业务中MCS分配方面，有两种典型的方法：一种属于保守型方法(conservativeapproach)即CMS(Conventionalmulticastscheme，保守型组播机制)，即整个组播目的地址都使用CQI级别最低的用户适用的最高级别MCS，即能够适应最差信道条件的MCS进行服务。另一种属于随机分配技术(opportunisticapproach)即MLA(MulticastLinkAdaptation，组播链路自适应)方法，为了克服保守型方法的缺点，达到组播链路自适应的目的，在任意给定的时隙仅对一部分组播用户进行服务，以使得其目标函数结果最优化，例如系统吞吐量等。组播业务中两种典型的MCS分配方法也分别存在缺陷：保守型方法CMS保证了资源分配最大的公平性，但资源被完全均匀的分配，且所有的组播用户获得相同的数据速率，大大降低了频谱利用效率，且不能够达到较高的系统吞吐量。同时这种资源分配方法也无法保证较高的QoS(服务质量)。随机分配技术会限制每个时隙中成功服务的用户数。由此带来的影响是，需要使用附加编码机制(如无速率码)来确保用户能够通知发送者哪一部分文件已经被接收。虽然随机分配方法实现了长期公平性(这种公平性更适用于文件传输)，但由于不是所有用户都能在每一个时隙里被服务，所以该方法不能达到短期公平性，而短期公平性在流媒体应用服务中更为重要。综上，现有的D2D技术应用于卫星组网系统中存在无线资源管理十分复杂的问题；而现有的MCS分配方法应用于卫星组网系统中则存在无法保证较高的QoS，或不能达到短期公平性的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种地面基站及基于卫星集群的资源分配方法和通信系统，具有无线资源管理简单优点，且可以保证较高QoS并满足资源分配公平性。基于上述目的本专利技术提供一种基于卫星集群的资源分配方法，包括：对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分；根据每个子组用户终端的CQI值，为各子组分配对应级别的调制编码机制MCS服务；根据分配的各级别的MCS服务的最小数据速率，计算出各级别的MCS服务的资源分配权重；根据为各子组分配的MCS服务的资源分配权重，分别计算出为各子组分配的资源块RB数。进一步，在所述对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分前，还包括：收集来自同一组播组用户终端发来的CQI值，并计算该组播组用户终端总数；选取所述卫星集群中对应经度上的若干颗地球静止轨道卫星，作为候选卫星；根据该组播组用户终端总数以及各候选卫星的服务终端数，从所述候选卫星中确定至少一个该组播组的组播卫星；对于组播卫星为多个的情况，依均等分配原则将该组播组用户终端的业务分配给各组播卫星。进一步，在所述计算出为各子组分配的资源块RB数后，还包括：计算每个子组的用户体验满意度；若存在用户体验满意度小于设定阈值的子组，则将相邻CQI值的子组进行合并操作；重新为各子组计算分配的RB数。进一步，在所述计算每个子组的用户体验满意度前，还包括：对计算出的各子组的RB分配结果，依据设定的约束条件进行检查；若不满足所述约束条件，则将相邻CQI值的子组进行合并操作后，重新为各子组计算分配的RB数；以及所述计算每个子组的用户体验满意度，具体为：若满足所述约束条件，则计算计算每个子组的用户体验满意度。进一步，在所述计算每个子组的用户体验满意度后，还包括：若不存在用户体验满意度小于设定阈值的子组，则将所述用户终端当前的资源分配情况发送给所述卫星，由所述卫星根据资源分配情况对所述用户终端进行业务的组播；其中，所述用户终端当前的资源分配情况包括：所述用户终端当前的子组划分情况，每个子组分配的MCS服务的级别和RB数。本专利技术还提供一种地面基站，包括：子组划分模块，用于对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分；MCS服务分配模块，用于根据每个子组用户终端的CQI值，为各子组分配对应级别的调制编码机制MCS服务；资源分配模块，用于根据分配的各级别的MCS服务的最小数据速率，计算出各级别的MCS服务的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星集群的资源分配方法，其特征在于，包括：对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分；根据每个子组用户终端的CQI值，为各子组分配对应级别的调制编码机制MCS服务；根据分配的各级别的MCS服务的最小数据速率，计算出各级别的MCS服务的资源分配权重；根据为各子组分配的MCS服务的资源分配权重，分别计算出为各子组分配的资源块RB数。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星集群的资源分配方法，其特征在于，包括：对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分；根据每个子组用户终端的CQI值，为各子组分配对应级别的调制编码机制MCS服务；根据分配的各级别的MCS服务的最小数据速率，计算出各级别的MCS服务的资源分配权重；根据为各子组分配的MCS服务的资源分配权重，分别计算出为各子组分配的资源块RB数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终端，根据信道质量指标CQI值对所述用户终端进行子组划分前，还包括：收集来自同一组播组用户终端发来的CQI值，并计算该组播组用户终端总数；选取所述卫星集群中对应经度上的若干颗地球静止轨道卫星，作为候选卫星；根据该组播组用户终端总数以及各候选卫星的服务终端数，从所述候选卫星中确定至少一个该组播组的组播卫星；对于组播卫星为多个的情况，依均等分配原则将该组播组用户终端的业务分配给各组播卫星。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算出为各子组分配的资源块RB数后，还包括：计算每个子组的用户体验满意度；若存在用户体验满意度小于设定阈值的子组，则将相邻CQI值的子组进行合并操作；重新为各子组计算分配的RB数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述计算每个子组的用户体验满意度前，还包括：对计算出的各子组的RB分配结果，依据设定的约束条件进行检查；若不满足所述约束条件，则将相邻CQI值的子组进行合并操作后，重新为各子组计算分配的RB数；以及所述计算每个子组的用户体验满意度，具体为：若满足所述约束条件，则计算计算每个子组的用户体验满意度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述计算每个子组的用户体验满意度后，还包括：若不存在用户体验满意度小于设定阈值的子组，则将所述用户终端当前的资源分配情况发送给所述卫星，由所述卫星根据资源分配情况对所述用户终端进行业务的组播；其中，所述用户终端当前的资源分配情况包括：所述用户终端当前的子组划分情况，每个子组分配的MCS服务的级别和RB数。6.一种地面基站，其特征在于，包括：子组划分模块，用于对于业务分配给卫星集群中一个卫星的用户终...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永利，杨柳，郁小松，衣龙腾，张杰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11