一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与系统技术方案

本申请涉及一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与系统。所述方法包括：根据当前出站链路状态对用户进行分类，得到多个具有相同出站响应波束组合；从最少数量的出站响应波束组合开始搜索有效出站响应波束组合，对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，根据计算结果确定最优出站波束组合；利用最优出站波束组合对应的资源占用和用户设备的可支持的最大出站信息速率进行计算，得到最大组播出站波束数量；当前有效出站波束组合中波束的数量达到最大组播出站波束数量时，停止出站波束组合的搜索，输出最优出站方式。采用本方法能够在保证可靠通信的前提下尽量减少组播通信中相同内容的重复播发。信中相同内容的重复播发。信中相同内容的重复播发。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与系统


[0001]本申请涉及卫星通信
，特别是涉及一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与系统。

技术介绍

[0002]卫星通信系统主要由空间段、地面控制中心和用户段组成，空间段由包含若干颗卫星的卫星星座组成，这些卫星(出站转发器、入站转发器)转发由地面中心站发出的出站信号和用户设备发出的入站信号，具备一定的抗干扰能力。地面控制中心完成用户信号收发测量和信息收发处理，并对整个系统的运行进行管理控制。用户段是指带有卫星消息收发功能的用户设备终端，接收来自地面控制中心的数据业务以及控制消息，以随机接入的方式发送入站消息，实现定位、定时、短报文通信等功能。使用单播（Unicast）传输时，在发送者和接收者之间需要单独的一对全双工卫星通信信道。如果有大量主机同时希望获得数据包的同一份拷贝时，则需要使用多路全双工的卫星通信信道来完成，这就需要增加硬件和带宽等珍贵的资源。
[0003]在北斗二号短报文通信中除了单播通信方式外，还定义了通播通信方式，工作模式类似于广播通信，即指挥型用户设备使用通播地址向组内所有普通用户发送消息，组内所有普通用户使用通播地址接收指挥型用户设备的消息，但属于同一个通播组的普通用户设备之间不能进行通播通信。为解决通播通信中组内普通用户只能单向接收指挥型用户设备的消息，而无法共享信息的缺陷，北斗卫星通信中引入了组播通信。组播通信是指若干普通终端用户临时或永久性地组成组，如同微信中“微信群”概念，组内任一用户可以共享信息，能够接收/发给其他普通终端信息。这种通信方式能够节约大量相同内容的卫星信道分发带宽。目前组播消息出站采用的策略是地面控制中心将组播消息从所有波束以最低信息速率发送给用户设备，这种方法简单，可靠性高，能保证组播内所有在线用户都可接收到出站信号，但不是最高效的出站信道资源分配方式，对于出站资源极其有限的卫星通信来说存在资源浪费。如何保证通信可靠性的前提下，有效节省卫星出站链路带宽，成为卫星组播通信目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在保证可靠通信的前提下尽量减少组播通信中相同内容的重复播发的一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与系统。
[0005]一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法，所述方法包括：获取用户设备的当前出站链路状态；当前出站链路状态包括用户设备的可支持的最大出站信息速率；根据当前出站链路状态对用户进行分类，得到多个具有相同出站响应波束组合；从最少数量的出站响应波束组合开始搜索有效出站响应波束组合，对有效出站响
应波束组合对应的资源占用进行计算，根据计算结果确定最优出站波束组合；利用最优出站波束组合对应的资源占用和用户设备的可支持的最大出站信息速率进行计算，得到最大组播出站波束数量；当前有效出站波束组合中波束的数量达到最大组播出站波束数量时，停止出站波束组合的搜索，输出最优出站方式。
[0006]在其中一个实施例中，根据当前出站链路状态对用户进行分类，得到多个具有相同出站响应波束组合，包括：根据组播组内所有用户上报的最新出站链路状态对用户进行分类，排除离线用户设备或无响应波束的用户设备，将具有相同出站响应波束的用户设备归为一类，得到多个具有相同出站响应波束组合为，其中，i表示第i类具有相同出站响应波束的用户设备，U为将N个用户按具有相同出站响应波束分类后的分类总数，j表示第j个出站波束号，M为所述出站响应波束的总数，若第i类用户设备上报响应出站波束号为j，则为1，否则为0，表示用户出站波束指示位。
[0007]在其中一个实施例中，有效出站响应波束组合为组播消息按指定的出站波束组合方式进行出站时，能保证组播内所有在线用户设备都能正常接收到1个或1个以上的组播消息的出站波束组合；从最少数量的出站响应波束组合开始搜索有效出站响应波束组合，对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，根据计算结果确定最优出站波束组合，包括：先从出站波束组合中只有1个波束开始搜索，查看组播内所有在线用户设备的出站消息是否能从1个出站响应波束发送，再依次增加出站波束组合中的波束数量搜索有效出站响应波束组合；对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，得到有效出站波束组合对应的资源占用为。
[0008]在其中一个实施例中，对所有有效出站响应波束组合进行遍历，当计算出来的当前有效出站波束组合计算结果y
k
小于上一个有效出站波束组合计算结果y
k
‑1时，令y
min
=y
k
，保存当前出站波束组合k，出站波束v对应的信息速率R
v
和当前有效出站波束组合对应的资源占用y
min
；若y
k
>y
k
‑1，y
min
=y
k
‑1，抛弃当前出站波束组合k，直至得到最优出站波束组合。
[0009]在其中一个实施例中，先从出站波束组合中只有1个波束开始搜索，查看组播内所有在线用户设备的出站消息是否能从1个出站响应波束发送，再依次增加出站波束组合中的波束数量搜索有效出站响应波束组合，包括：步骤1：根据所有用户设备的出站链路状态设置出站链路状态矩阵A，先从出站波束组合中只有1个波束的组合开始搜索，将全1的行向量T与矩阵A相乘，得到行向量B，若矩阵B内有元素值等于U，则组播内所有在线用户设备组有相同的可接收出站波束；
若矩阵B内各元素b
j
都小于U，则组播内所有在线用户设备组没有相同的可接收出站波束，进入步骤2；步骤2：采用矩阵转换进行快速搜索波束数量为2个的出站波束组合，将矩阵P与A相乘，再与步骤1中得到的矩阵B的转置矩阵相加，得到矩阵Q，查看矩阵Q上三角或下三角内否有元素值q
ij
等于U，若有，说明出站组播消息可以从{i，j}这2个波束出站；其中，；若矩阵Q中所有元素值q
ij
皆小于U，进入步骤3；步骤3：采用遍历方法进行搜索波束数量为2个或2个以上的有效组播出站波束组合方式，在确定有效组播出站的波束数量n前提下，不同的组合方式共有种，遍历所有的可能波束组合方式，分别计算不同组合方式下的波束组合有效标识w
k
，若w
k
=1，表示第k种组播出站波束组合方式是有效的，若w
k
<1，表示第k种组播出站波束组合方式不是有效的。
[0010]在其中一个实施例中，遍历所有的可能波束组合方式，分别计算不同组合方式下的波束组合有效标识，包括：遍历所有的可能波束组合方式，分别计算不同组合方式下的波束组合有效标识为；其中，表示出站波束有效指示位，，j表示第k种组播出站波束组合方式中波束的编号。
[0011]在其中一个实施例中，对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，得到有效出站波束组合对应的资源占用，包括：对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，得到有效出站波束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法，其特征在于，所述方法包括：获取用户设备的当前出站链路状态；所述当前出站链路状态包括用户设备的可支持的最大出站信息速率；根据所述当前出站链路状态对用户进行分类，得到多个具有相同出站响应波束组合；从最少数量的出站响应波束组合开始搜索有效出站响应波束组合，对所述有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，根据计算结果确定最优出站波束组合；利用所述最优出站波束组合对应的资源占用和用户设备的可支持的最大出站信息速率进行计算，得到最大组播出站波束数量；当前有效出站波束组合中波束的数量达到所述最大组播出站波束数量时，停止出站波束组合的搜索，输出最优出站方式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前出站链路状态对用户进行分类，得到多个具有相同出站响应波束组合，包括：根据组播组内所有用户上报的最新出站链路状态对用户进行分类，排除离线用户设备或无响应波束的用户设备，将具有相同出站响应波束的用户设备归为一类，得到多个具有相同出站响应波束组合为，其中，i表示第i类具有相同出站响应波束的用户设备，U为将N个用户按具有相同出站响应波束分类后的分类总数，j表示第j个出站波束号，M为所述出站响应波束的总数，若第i类用户设备上报响应出站波束号为j，则为1，否则为0，表示用户出站波束指示位。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有效出站响应波束组合为组播消息按指定的出站波束组合方式进行出站时，能保证组播内所有在线用户设备都能正常接收到1个或1个以上的组播消息的出站波束组合；从最少数量的出站响应波束组合开始搜索有效出站响应波束组合，对所述有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，根据计算结果确定最优出站波束组合，包括：先从出站波束组合中只有1个波束开始搜索，查看组播内所有在线用户设备的出站消息是否能从1个出站响应波束发送，再依次增加出站波束组合中的波束数量搜索有效出站响应波束组合；对有效出站响应波束组合对应的资源占用进行计算，得到有效出站波束组合对应的资源占用为。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所有有效出站响应波束组合进行遍历，当计算出来的当前有效出站波束组合计算结果小于上一个有效出站波束组合计算结果时，令，保存当前出站波束组合k，出站波束v对应的信息速率和当前有效出站波束组合对应的资源占用；若，，抛弃当前出站波束组合k，直至得到最优出站波束组合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，先从出站波束组合中只有1个波束开始搜索，查看组播内所有在线用户设备的出站消息是否能从1个出站响应波束发送，再依次增加出站波束组合中的波束数量搜索有效出站响应波束组合，包括：步骤1：根据所有用户设备的出站链路状态设置出站链路状态矩阵A，先从出站波束组合中只有1个波束的组合开始搜索，将全1的行向量T与矩阵A相乘，得到行向量B，若矩阵B内有元素值等于U，则组播内所有在线用户设备组有相同的可接收出站波束；若矩阵B内各元素都小于U，则组播内所有在线用户设备组没有相同的可接收出站波束，进入步骤2；步骤2：采用矩阵转换进行快速搜索波束数量为2个的出站波束组合，将矩阵P与A相乘，再与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李井源，周蓉，黄新明，倪少杰，欧钢，刘增军，张可，陈雷，周超，杨宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：