一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法技术方案

一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法，主要包括收集用户通信容量需求和当前卫星的功率和带宽资源的分配情况、星上功率和带宽资源联合分配、输出功率、带宽分配方案和计算系统容量误差等步骤。在星上功率和带宽资源联合分配中，采用组合优化方法。解决了传统卫星面临用户需求变化时波束“忙闲不均”的问题、以及使用单一调整功率资源或带宽资源方案时卫星资源利用效率不高的问题，在满足用户通信质量的前提下提高卫星的资源利用率。通信质量的前提下提高卫星的资源利用率。通信质量的前提下提高卫星的资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法


[0001]本专利技术涉及一种高通量卫星资源分配方法，特别是基于星上灵活功率技术和灵活滤波技术的系统级功率、带宽资源联合分配的方法

技术介绍

[0002]传统卫星在发射后星上资源是静态固定的，导致有的波束容量无法满足用户需求，而有的波束容量闲置，造成波束间的“忙闲不均”，严重浪费星上资源，同时也无法很好地满足用户需求。星上的功率资源和带宽资源是影响容量的重要参数，星上资源调整就是根据用户通信需求的变化，动态调整波束的功率和带宽资源，满足用户通信需求并提高星上资源利用率。
[0003]卫星的功率资源调整可以增加卫星的发射载波功率，补偿信号衰减并提升波束容量。在对卫星资源进行分配时，传统的方法是对功率和带宽资源进行单独调整，这种方法存在三种重要的缺陷。
[0004](1)对于带宽固定的波束，单位容量的提升需要更多的功率资源，单一调整功率可能无法满足大容量通信需求；对于功率固定的波束，单一调整带宽资源时，信道条件较差的波束会面临着服务中断的风险。
[0005](2)功率和带宽同时影响波束的容量，单一调整功率或者带宽资源会导致星上资源浪费，对波束容量的调整需要考虑功率和带宽资源联合优化。
[0006](3)对于高通量卫星通信系统，带宽分配常用的方法是将分配问题转化为数学模型进行最优化求解，这类算法计算复杂度高，算法延迟较大。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法，基于多端口放大器和灵活滤波器的载荷方案提供一种高通量卫星的系统级功率和带宽的联合分配算法，提高卫星资源利用率，同时保证用户的通信质量。
[0008]本专利技术的技术解决方案是：
[0009]一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法，包括以下步骤：
[0010]1)依次选取每一个波束组合，获取波束组合内每个波束当前的带宽值B
i
，同时，获取每个波束的通信容量需求R
i
；根据每个波束的容量需求R
i
和带宽值B
i
，确定每个波束的频谱利用效率η
i
；i∈[1,N]；卫星下行链路包括K个波束组合，每个波束组合中均包括N个波束；其中，N为正整数，N的取值范围为4～8；K为正整数，且K大于或等于8；
[0011]2)根据步骤1)所述每个波束的频谱利用率η
i
和链路预算，分别计算每个波束的功率值P
i
；
[0012]3)根据每个波束组合中所有波束的功率之和，判断是否满足分配条件，若满
足分配条件，则直接将每个波束当前的带宽值B
i
和步骤2)获得的每个波束的功率值P
i
，作为功率带宽分配方案，输出给卫星转发器系统，反之则进入步骤4)；
[0013]4)根据DVB协议，确定每个波束对应不同调制编码方式的频谱利用效率，获得波束i在调制编码方式j下的频谱利用效率η
ij
，从而获得波束i在调制编码方式j下对应的功率值P
ij
；
[0014]5)根据步骤4)所述波束i在调制编码方式j下的频谱利用效率η
ij
，计算波束i在调制编码方式j时的极限带宽B
ij
；
[0015]6)根据步骤5)获得的波束i在调制编码方式j时的极限带宽B
ij
，从可选带宽集合B中，提取出小于或等于B
ij
的带宽元素组成波束i在调制编码方式j下的带宽集合b
ij
；
[0016]7)根据所有波束在不同调制编码方式下的带宽集合b
ij
，获得所有波束的带宽组合；
[0017]8)根据步骤7)获得的所有带宽组合，分别获得每个带宽组合中每个元素B
ip
对应的功率值P
ip
，进行累加处理，获得每个带宽组合对应的所有波束的功率之和同时，分别获得每个带宽组合中所有元素之和作为每个带宽组合对应的所有带宽之和p为该元素对应的调制编码方式；
[0018]9)筛选获得所有功率之和小于或等于总功率P
total
并且带宽之和小于或等于总带宽B
total
的带宽组合，作为可选组合；
[0019]10)分别计算每个可选组合的容量误差D；
[0020]11)选取D最小的可选组合作为波束组合结果，获得波束组合结果中每个波束的带宽值B
ip
和功率值P
ip
，作为功率带宽分配方案输出给卫星转发器系统；
[0021]12)重复步骤1)至步骤11)K次，获得卫星下行链路K*N个波束的功率带宽分配方案，输出给卫星转发器系统。
[0022]可选地，步骤1)所述确定每个波束的频谱利用效率η
i
，具体为：
[0023]η
i
＝R
i
/B
i
。
[0024]可选地，步骤3)所述判断是否满足分配条件，具体为：
[0025]若则判断满足分配条件；反之，则判断不满足分配条件；
[0026]其中，P
total
为总功率。
[0027]可选地，步骤5)所述的计算波束i在调制编码方式j时的极限带宽B
ij
，具体为：
[0028]B
ij
＝R
i
/η
ij
。
[0029]可选地，步骤6)所述可选带宽集合B具体为：
[0030]B＝{b1，b2，b3，
…
，b
n
}；取值范围b
n
∈(0，2500MHz)。
[0031]可选地，所述可选带宽集合B中两相邻元素的步长取值范围为[1～50MHz]。
[0032]可选地，所述的带宽集合b
ij
中元素的个数为k
ij
。
[0033]可选地，带宽集合b
ij
中元素的最大值小于或等于极限带宽B
ij
。
[0034]可选地，步骤7)所述所有波束的带宽组合，具体为：
[0035]71)按波束编号依次获得波束i在任意一个调制编码方式下，带宽集合b
ij
中的任意一个元素，组成带宽组合；
[0036]72)重复步骤71)次，进行排列组合，获得所有带宽组合。
[0037]可选地，步骤10)所述计算每个可选组合的容量误差D，具体为：
[0038]对于任意一个可选组合，根据可选组合中每个元素B
ip
和每个元素对应的频谱利用率η
ip
，并根据该元素对应波束的通信容量需求R
i
，确定该可选组合的容量误差D；p为该元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量卫星系统级功率、带宽资源联合分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)依次选取每一个波束组合，获取波束组合内每个波束当前的带宽值B
i
，同时，获取每个波束的通信容量需求R
i
；根据每个波束的容量需求R
i
和带宽值B
i
，确定每个波束的频谱利用效率η
i
；i∈[1,N]；卫星下行链路包括K个波束组合，每个波束组合中均包括N个波束；其中，N为正整数，N的取值范围为4～8；K为正整数，且K大于或等于8；2)根据步骤1)所述每个波束的频谱利用率η
i
和链路预算，分别计算每个波束的功率值P
i
；3)根据每个波束组合中所有波束的功率之和判断是否满足分配条件，若满足分配条件，则直接将每个波束当前的带宽值B
i
和步骤2)获得的每个波束的功率值P
i
，作为功率带宽分配方案，输出给卫星转发器系统，反之则进入步骤4)；4)根据DVB协议，确定每个波束对应不同调制编码方式的频谱利用效率，获得波束i在调制编码方式j下的频谱利用效率η
ij
，从而获得波束i在调制编码方式j下对应的功率值P
ij
；5)根据步骤4)所述波束i在调制编码方式j下的频谱利用效率η
ij
，计算波束i在调制编码方式j时的极限带宽B
ij
；6)根据步骤5)获得的波束i在调制编码方式j时的极限带宽B
ij
，从可选带宽集合B中，提取出小于或等于B
ij
的带宽元素组成波束i在调制编码方式j下的带宽集合b
ij
；7)根据所有波束在不同调制编码方式下的带宽集合b
ij
，获得所有波束的带宽组合；8)根据步骤7)获得的所有带宽组合，分别获得每个带宽组合中每个元素B
ip
对应的功率值P
ip
，进行累加处理，获得每个带宽组合对应的所有波束的功率之和同时，分别获得每个带宽组合中所有元素之和作为每个带宽组合对应的所有带宽之和p为该元素对应的调制编码方式；9)筛选获得所有功率之和小于或等于总功率P
total
并且带宽之和小于或等于总带宽B
total
的带宽组合，作为可选组合；10)分别计算每个可选组合的容量误差D；11)选取D最小的可选组合作为波束组合结果，获得波束组合结果中每个波束的带宽值B
ip
和功率值P
ip
，作为功率带宽分配方案输出给卫星转发器系统；12)重...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦鹏飞，衣龙腾，周业军，禹航，肖永轩，秦兆涛，缪中宇，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：