卫星资源控制方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种卫星资源控制方法及装置，用以解决传统的卫星星上资源利用率低问题，所述方法包括：根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数；根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。本公开可以实现在有限资源限制的条件下，实现高效的卫星节点之间的信息传输。

【技术实现步骤摘要】
卫星资源控制方法及装置
本公开涉及卫星通信领域，尤其涉及一种卫星资源控制方法及装置。
技术介绍
在低轨道卫星通信系统中，由于技术和成本的限制，星上载荷能力远低于同等情况下的地面设备与网络。因此，对于低轨道卫星通信系统来说，一个关键问题就是如何实现动态控制天线发射功率与信息传输速率，实现合理的卫星资源分配，提高低轨道卫星星上资源利用的有效性。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种卫星资源控制方法及装置，用以解决传统的卫星星上资源利用率低问题，所述方法包括：根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数；根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。在一种可能的实现方式中，根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值，包括：获取卫星的频谱带宽、传输功率、传输速率和信道特性；根据所述频谱带宽、所述传输功率、所述传输速率、所述信道特性和噪声方差，计算所述卫星的传输信噪比；根据所述传输信噪比计算所述卫星的单位效用值；根据所述传输功率计算所述卫星的功率控制值。在一种可能的实现方式中，根据所述频谱带宽、所述传输功率、所述传输速率、所述信道特性和噪声方差，计算所述卫星的传输信噪比，包括：采用计算卫星节点的传输信噪比，其中，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，W为可用的信道传输频谱带宽，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，σ2为高斯噪声方差，hi为卫星节点i的信道参数,t为时刻；根据所述传输信噪比计算所述卫星的单位效用值，包括：采用计算所述卫星的单位效用值，其中，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，表示卫星节点i需要达到的最小传输信噪比；“+”号表示所在方程满足f(z)＝(z-b)+＝max{0,z-b}，即，当z-b≤0，则f(z)＝0；根据所述传输功率计算所述卫星的功率控制值，包括：采用Ei(t)＝[pi(t)]2计算所述卫星的功率控制值，其中，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值。在一种可能的实现方式中，根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值，包括：根据所述传输速率和所述单位效用值，计算所述卫星的效用速率控制值。在一种可能的实现方式中，根据所述传输速率和所述单位效用值，计算所述卫星的效用速率控制值，包括：采用Li(t)＝ri(t)Ui(t)计算所述卫星的效用速率控制值，其中Li(t)为卫星节点i的效用速率控制值，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值。在一种可能的实现方式中，根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数，包括：采用计算所述卫星的优化目标函数，其中，Ci(ri(t),pi(t))为ri(t)和pi(t)取值的排列组合，λ为预估因子，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值。上述公式表示，将ri(t)和pi(t)的取值的进行排列组合，将不同的组合代入等号右边的公式中，使得优化目标函数取值最大的ri(t)和pi(t)取值组合。在一种可能的实现方式中，根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率，包括：获取所述卫星的累积传输信息量和信令占比；根据所述累积传输信息量、所述传输速率和所述信令占比，得到所述卫星的累积信息量动态方程；根据所述累积信息量动态方程求解所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。在一种可能的实现方式中，根据所述累积传输信息量、所述传输速率和所述信令占比，得到所述卫星的累积信息量动态方程，包括：采用计算累积传输信息量，其中ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，gi为信令占比，x(t)为卫星节点i在t时刻的累积传输信息量；根据所述累积信息量动态方程求解所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率，包括：采用计算卫星的最优传输功率和最优传输速率，其中γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，W为可用的信道传输频谱带宽，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，为值函数，αi和βi为权值，λ为预估因子。根据本公开的一方面，提供了一种卫星资源控制装置，包括：效用功控计算模块，用于根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；效用速率控制计算模块，用于根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；优化目标函数构建模块，用于根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数；传输功率速率获取模块，用于根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。在一种可能的实现方式中，所述效用功控计算模块，包括：参数获取子模块，用于获取卫星的频谱带宽、传输功率、传输速率和信道特性；传输信噪比计算子模块，用于根据所述频谱带宽、所述传输功率、所述传输速率、所述信道特性和噪声方差，计算所述卫星的传输信噪比；单位效用值计算子模块，用于根据所述传输信噪比计算所述卫星的单位效用值；功率控制值计算子模块，用于根据所述传输功率计算所述卫星的功率控制值。在一种可能的实现方式中，所述传输信噪比计算子模块，包括：第一传输信噪比计算子模块，用于采用计算卫星节点的传输信噪比，其中，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，W为可用的信道传输频谱带宽，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，σ2为高斯噪声方差，hi为卫星节点i的信道参数,t为时刻；所述单位效用值计算子模块，包括：第一单位效用值计算子模块，用于采用计算所述卫星的单位效用值，其中，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，表示卫星节点i需要达到的最小传输信噪比。“+”号表示所在方程满足f(z)＝(z-b)+＝max{0,z-b}，即，当z-b≤0，则f(z)＝0；所述功率控制值计算子模块，包括：第一功率控制值计算子模块，用于采用Ei(t)＝[pi(t)]2计算所述卫星的功率控制值，其中，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值。在一种可能的实现方式中，所述效用速率控制计算模块，包括：第一效用速率控制计算子模块，用于根据所述传输速率和所述单位效用值，计算所述卫星的效用速率控制值。在一种可能的实现方式中，所述第一效用速率控制计算子模块，包括：效用速率控制计算单元，用于采用Li(t)＝ri(t)Ui(t)计算所述卫星的效用速率控制值，其中Li(t)为卫星节点i的效用速率控制值，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值。在一种可能的实现方式中，所述优化目标函数构建模块，包括：第一优化目标函数构建子模块，用于采用计算所述卫星的优化目标函数，其中，Ci(ri(t),pi(t))为ri(t)和pi(t)取值的排列组合，λ为预估因子，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值，Ui(t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星资源控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数；根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。

【技术特征摘要】
1.一种卫星资源控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数；根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值，包括：获取卫星的频谱带宽、传输功率、传输速率和信道特性；根据所述频谱带宽、所述传输功率、所述传输速率、所述信道特性和噪声方差，计算所述卫星的传输信噪比；根据所述传输信噪比计算所述卫星的单位效用值；根据所述传输功率计算所述卫星的功率控制值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述频谱带宽、所述传输功率、所述传输速率、所述信道特性和噪声方差，计算所述卫星的传输信噪比，包括：采用计算卫星节点的传输信噪比，其中，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，W为可用的信道传输频谱带宽，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，σ2为高斯噪声方差，hi为卫星节点i的信道参数,t为时刻；根据所述传输信噪比计算所述卫星的单位效用值，包括：采用计算所述卫星的单位效用值，其中，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值，γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，表示卫星节点i需要达到的最小传输信噪比；“+”号表示所在方程满足f(z)＝(z-b)+＝max{0,z-b}，即，当z-b≤0，则f(z)＝0；根据所述传输功率计算所述卫星的功率控制值，包括：采用Ei(t)＝[pi(t)]2计算所述卫星的功率控制值，其中，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值，包括：根据所述传输速率和所述单位效用值，计算所述卫星的效用速率控制值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述传输速率和所述单位效用值，计算所述卫星的效用速率控制值，包括：采用Li(t)＝ri(t)Ui(t)计算所述卫星的效用速率控制值，其中Li(t)为卫星节点i的效用速率控制值，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述效用速率控制值、所述功率控制值和预估因子，构建所述卫星的优化目标函数，包括：采用计算所述卫星的优化目标函数，其中，Ci(ri(t),pi(t))为ri(t)和pi(t)取值的排列组合，λ为预估因子，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Ei(t)为卫星节点i的功率控制值，Ui(t)为卫星节点i的单位效用值。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率，包括：获取所述卫星的累积传输信息量和信令占比；根据所述累积传输信息量、所述传输速率和所述信令占比，得到所述卫星的累积信息量动态方程；根据所述累积信息量动态方程求解所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述累积传输信息量、所述传输速率和所述信令占比，得到所述卫星的累积信息量动态方程，包括：采用计算累积传输信息量，其中ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，gi为信令占比，x(t)为卫星节点i在t时刻的累积传输信息量；根据所述累积信息量动态方程求解所述优化目标函数，得到所述卫星的最优传输功率和最优传输速率，包括：采用计算卫星的最优传输功率和最优传输速率，其中γi(t)为卫星节点i的传输信噪比，W为可用的信道传输频谱带宽，pi为卫星节点i的天线发射信息的传输功率，ri为卫星节点i的信息传输的传输速率，Vix(t,x)为值函数，αi和βi为权值，λ为预估因子。9.一种卫星资源控制装置，其特征在于，包括：效用功控计算模块，用于根据卫星的传输参数计算卫星的单位效用值和功率控制值；效用速率控制计算模块，用于根据所述单位效用值计算所述卫星的效用速率控制值；优化目标函数构建模块，用于根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳康，刘丽坤，李源，付敬轩，成晨，仝俊义，
申请(专利权)人：北京九天微星科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11