基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，包括：首先给出卫星空时频能资源定义以及资源池初步表征，然后建立基于超体资源块的卫星通信可用资源池以及已用资源池表征，并给出各维度资源的约束，最后考虑资源池随着时间的变化，建立可用资源池以及已用资源池的时变表征。本发明专利技术提出基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，从空、时、频、能四个角度对资源的特征进行统一的描述表示，便于对不同卫星、不同频段、不同波束、不同转发器的卫星通信资源进行多维属性表征，同时直观的反映其时变特性。有利于支持资源高效利用和随时间的动态调整。整。整。

【技术实现步骤摘要】
基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法


[0001]本专利技术涉及卫星移动通信
，尤其涉及一种基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法。

技术介绍

[0002]卫星移动通信系统应用段需满足通信稳定可靠、资源高效利用的要求，且需要星上具备控制信道资源和业务信道资源精细高效管理两方面的能力。在控制信道资源管理方面，目前主要存在终端移动分布跨度大、卫星窄带信道资源受限、星地传输时延大等难题；在业务信道资源管理方面，目前主要存在资源维度多、颗粒度分布广、资源之间呈非线性、强相关关系、资源随时间高动态变化以及资源优化目标多、优化难度大等难题。这对卫星的资源分配调度、高效利用提出了很大的考验。卫星空时频能资源的分配涉及到复杂的计算，对空时频能进行统一表征和管理，有利于方便的进行资源分配的计算，提高资源的利用效率。但目前尚无一个统一有效的表征和管理方法。因此，迫切需要一种高效的空时频能资源池表征和管理方法。

技术实现思路

[0003]针对卫星移动通信系统，缺少统一的空时频能资源池表征和管理方法，导致卫星资源利用率不高的问题，提出一种基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，便于对不同卫星、不同频段、不同波束、不同转发器的卫星通信资源从其多维属性上进行表征和管理，同时能直观的反映其时变特性。本申请具有较为简单易于实施的特点，有利于支持资源高效利用和随时间的动态调整，大大减少星上处理资源的占用。
[0004]本专利技术公开了一种基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，包括：
[0005]S1，对卫星的空资源、时资源、频资源和能资源分别进行定义，对卫星通信资源池进行初步表征，得到资源池的第一表达式；
[0006]步骤S1所述的对卫星的空资源、时资源、频资源、能资源分别进行定义，包括：
[0007]对空资源进行定义，空资源是指供卫星通信使用的波束资源空资源包括卫星波束编号s和轨位信息orbit；对于同步轨道卫星(GEO)，其轨位信息包括卫星轨道高度和轨位角度，对于非同步轨道卫星(NGSO)，其轨位信息包括卫星倾角、近地点高度与远地点高度；
[0008]对时资源进行定义，时资源是指供卫星通信使用的时隙资源T；
[0009]对频资源进行定义，频资源是指供卫星通信使用的频率资源块F；
[0010]对能资源进行定义，能资源是指卫星波束的能量资源P；
[0011]步骤S1所述的对卫星通信资源池进行初步表征，得到资源池的第一表达式，包括：
[0012]将卫星通信资源池表征为包括空资源、时资源、频资源、能资源的资源块集合；根据卫星通信资源池中的卫星通信资源是否已被分配，将卫星通信资源池分为可用资源池和
已用资源池，可用资源池是受已分配资源限制的约束未分配资源和不受已分配资源限制的自由未分配资源的集合，已用资源池是已分配资源的集合；资源池的第一表达式包括可用资源池和已用资源池的第一表达式；对可用资源池和已用资源池分别进行初步表征，得到可用资源池和已用资源池的第一表达式；可用资源池的第一表达式为：
[0013][0014]已用资源池的第一表达式为：
[0015][0016]其中，R
source
表示可用资源池的第一表达式，R
used
表示已用资源池的第一表达式，C
b,used
表示第b个卫星的已经分配的资源，C
b,fix
表示第b个卫星的受已分配资源限制的约束未分配资源，C
b,flex
表示第b个卫星的不受已分配资源限制的自由未分配资源,b表示卫星序号，N表示卫星通信系统的卫星总数目。
[0017]S2，利用卫星的空资源、时资源、频资源和能资源构建超体资源块；利用超体资源块对资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池和已用资源池的第二表达式；
[0018]步骤S2所述的利用卫星的空资源、时资源、频资源和能资源构建超体资源块，包括：
[0019]通过对卫星的空资源、时资源、频资源和能资源进行四维联合表征，得到超体资源块，卫星的空资源、时资源、频资源和能资源分别构成超体资源块的一个基底维度，由各个基底维度表征超体资源块；将第b个卫星的第i个超体资源块记为的表达式为：
[0020][0021]其中，i表示超体资源块的序号，M表示卫星波束的总数，表示第b个卫星的第s个卫星波束中的第i个超体资源块的资源，分别表示第b个卫星的第s个卫星波束中的第i个超体资源块的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源；S
orbit,b
、分别表示第b个卫星的第s个波束以及第b个卫星的第s个波束的时隙资源集合、频率资源集合和功率资源集合；表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块中的第k个时隙的取值范围，k表示时隙序号，其中的与分别表示该时隙的上限与
下限；表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块中的第l个频段的取值范围，其中的与分别表示该频段的下限与上限，l表示频段序号，[0,e
H
)
s,b
表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块的卫星波束功率区间，其中的e
H
表示该卫星波束功率区间的上限；k0表示时隙数量，l0表示频段数量；
[0022]所述的利用超体资源块对资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池和已用资源池的第二表达式，包括：
[0023]利用超体资源块对卫星通信的可用资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池的第二表达式R
source
′
为:
[0024][0025]利用超体资源块对卫星通信的已用资源池的第一表达式再进行表征，得到已用资源池的第二表达式R
used
′
为：
[0026][0027]在上述两个第二表达式中，Mb表示第b个卫星的卫星波束总数目，i_used为已分配的超体资源块数，i_fix表示受已分配资源限制的约束未分配的超体资源块数，i_flex表示不受已分配资源限制的自由未分配的超体资源块数，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的受已分配资源限制的约束未分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的不受已分配资源限制的自由未分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的已经分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源；卫星通信的可用资源池包括可用的超体资源块，卫星通信的已分配资源池包括已分配的超体资源块；
[0028]S3，根据实时获取的卫星的空资源、时资源、频资源和能资源的释放信息以及需求信息，对可用资源池和已用资源池的第二表达式进行修正，建立可用资源池以及已用资源池的时变表征，从而完成卫星通信系统空时频能资源池的表征；
[0029]所述的步骤S3，包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，包括：S1，对卫星的空资源、时资源、频资源和能资源分别进行定义，对卫星通信资源池进行初步表征，得到资源池的第一表达式；S2，利用卫星的空资源、时资源、频资源和能资源构建超体资源块；利用超体资源块对资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池和已用资源池的第二表达式；S3，根据实时获取的卫星的空资源、时资源、频资源和能资源的释放信息以及需求信息，对可用资源池和已用资源池的第二表达式进行修正，建立可用资源池以及已用资源池的时变表征，从而完成卫星通信系统空时频能资源池的表征；S4，根据步骤S3所建立的可用资源池和已用资源池的时变表征，对卫星通信资源池进行调配。2.如权利要求1所述的基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，步骤S1所述的对卫星的空资源、时资源、频资源、能资源分别进行定义，包括：对空资源进行定义，空资源是指供卫星通信使用的波束资源空资源包括卫星波束编号s和轨位信息orbit；对于同步轨道卫星，其轨位信息包括卫星轨道高度和轨位角度，对于非同步轨道卫星，其轨位信息包括卫星倾角、近地点高度与远地点高度；对时资源进行定义，时资源是指供卫星通信使用的时隙资源T；对频资源进行定义，频资源是指供卫星通信使用的频率资源块F；对能资源进行定义，能资源是指卫星波束的能量资源P。3.如权利要求1所述的基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，步骤S1所述的对卫星通信资源池进行初步表征，得到资源池的第一表达式，包括：将卫星通信资源池表征为包括空资源、时资源、频资源、能资源的资源块集合；根据卫星通信资源池中的卫星通信资源是否已被分配，将卫星通信资源池分为可用资源池和已用资源池，可用资源池是受已分配资源限制的约束未分配资源和不受已分配资源限制的自由未分配资源的集合，已用资源池是已分配资源的集合；资源池的第一表达式包括可用资源池和已用资源池的第一表达式；对可用资源池和已用资源池分别进行初步表征，得到可用资源池和已用资源池的第一表达式；可用资源池的第一表达式为：已用资源池的第一表达式为：其中，R
source
表示可用资源池的第一表达式，R
used
表示已用资源池的第一表达式，C
b,used
表示第b个卫星的已经分配的资源，C
b,fix
表示第b个卫星的受已分配资源限制的约束未分配资源，C
b,flex
表示第b个卫星的不受已分配资源限制的自由未分配资源,b表示卫星序号，N表示卫星通信系统的卫星总数目。4.如权利要求3所述的基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，
步骤S2所述的利用卫星的空资源、时资源、频资源和能资源构建超体资源块，包括：通过对卫星的空资源、时资源、频资源和能资源进行四维联合表征，得到超体资源块，卫星的空资源、时资源、频资源和能资源分别构成超体资源块的一个基底维度，由各个基底维度表征超体资源块；将第b个卫星的第i个超体资源块记为的表达式为：其中，i表示超体资源块的序号，M表示卫星波束的总数，表示第b个卫星的第s个卫星波束中的第i个超体资源块的资源，分别表示第b个卫星的第s个卫星波束中的第i个超体资源块的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源；S
orbit,b
、分别表示第b个卫星的第s个波束以及第b个卫星的第s个波束的时隙资源集合、频率资源集合和功率资源集合；表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块中的第k个时隙的取值范围，k表示时隙序号，其中的与分别表示该时隙的上限与下限；表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块中的第l个频段的取值范围，其中的与分别表示该频段的下限与上限，l表示频段序号，[0,e
H
)
s,b
表示第b个卫星的第s个卫星波束的第i个超体资源块的卫星波束功率区间，其中的e
H
表示该卫星波束功率区间的上限；k0表示时隙数量，l0表示频段数量。5.如权利要求3所述的基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，所述的利用超体资源块对资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池和已用资源池的第二表达式，包括：利用超体资源块对卫星通信的可用资源池的第一表达式再进行表征，得到可用资源池的第二表达式R
source
′
为:利用超体资源块对卫星通信的已用资源池的第一表达式再进行表征，得到已用资源池
的第二表达式R
used
′
为：在上述两个第二表达式中，Mb表示第b个卫星的卫星波束总数目，i_used为已分配的超体资源块数，i_fix表示受已分配资源限制的约束未分配的超体资源块数，i_flex表示不受已分配资源限制的自由未分配的超体资源块数，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的受已分配资源限制的约束未分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的不受已分配资源限制的自由未分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源，分别表示第b个卫星的第i个超体资源块中的第s个卫星波束的已经分配的空域波束资源、时隙资源、频率资源和功率资源；卫星通信的可用资源池包括可用的超体资源块，卫星通信的已分配资源池包括已分配的超体资源块。6.如权利要求3所述的基于动态超体的卫星空时频能多维资源池表示和分配方法，其特征在于，所述的步骤S3，包括：S31，从信关站实时获取t时刻卫星通信系统的资源使用信息数据，根据资源使用信息数据获取卫星的空资源、时资源、频资源和能资源的释放信息以及需求信息；根据所获取的卫星的空资源、时资源、频资源和能资源的释放信息以及需求信息，得到t时刻的可用资源信息和已使用资源信息，在t时刻的可用资源记为R
source
(t)，在t时刻的已使用资源记为R
used
(t)；S32，根据步骤S2得到的可用资源池和已用资源池的第二表达式，将t时刻的第b个卫星的通信资源记作R
b
(t)，其表达式为R
b
(t)＝[S
b
(t),T
b
(t),F
b
(t),P
b
(t)]，其中，S
b
(t)、T
b
(t)、F
b
(t)、P
b
(t)分别表示第b个卫星在t时刻的空域波束资源集、时隙资源集、频率资源集和功率资源；将t+1时刻的第b个卫星的可用资源记为R
b,source
(t+1)，其表达式为R
b,source
(t+1)＝[S
b
(t+1) T
b
(t+1) F
b
(t+1) P
b
(t+1)]
source
，其中，等号右侧变量[S
b
(t+1) T
b
(t+1) F
b
(t+1) P
b
(t+1)]
source
分别表示第b个卫星在t+1时刻的可用的空域波束资源集、时隙资源集、频率资源集和功率资源；将t+1时刻的第b个卫星的已使用资源记为R
b,used
(t+1)，其表达式为R
b,used
(t+1)＝[S
b
(t+1) T
b
(t+1) F
b
(t+1) P
b
(t+1)]
used
，其中，等号右侧变量[S
b
(t+1) T
b
(t+1) F
b
(t+1) P
b
(t+1)]
used
分别表示第b个卫星在t+1时刻的已使用的空域波束资源集、时隙资源集、频率资源集和功率资源；根据t时刻的各个卫星的可用资源，建立t+1时刻的可用资源池的时变表征，该时变表征的表达式R
source
(t+1)为：
其中，(S1(t)+S
1,del
‑
S
1,new
)|R
used
(t)表示在时刻t的已使用资源为R
used
(t)的情况下，第1个卫星t时刻的可用的空域波束资源集加上第1个卫星在该时刻减少的空域波束资源占用信息再减去第1个卫星在该时刻增加的空域波束资源占用信息所得到的结果，S1(t)、S
1,del
、S
1,new
分别表示第1个卫星t时刻的可用的空域波束资源集、第1个卫星在该时刻减少的空域波束资源占用信息和第1个卫星在该时刻增加的空域波束资源占用信息，以此类推，(S
N
(t)+S
N,del
‑
S
N,new
)|R
used
(t)表示在时刻t的已使用资源为R
used
(t)的情况下，第N个卫星t时刻的可用的空域波束资源集加上第N个卫星在该时刻减少的空域波束资源占用信息再减去第N个卫星在该时刻增加的空域波束资源占用信息所得到的结果，S
N
(t)、S
N,del
、S
N,new
分别表示第N个卫星t时刻的可用的空域波束资源集、第N个卫星在该时刻减少的空域波束资源占用信息和第N个卫星在该时刻增加的空域波束资源占用信息；其中，(T1(t)+T
1,del
‑
T
1,new
)|R
used
(t)表示在时刻t的已使用资源为R
used
(t)的情况下，第1个卫星t时刻的可用的时隙资源集加上第1个卫星在当前时刻业务结束后需要退出的时隙资源再减去第1个卫星在下一时刻新业务需要申请的时隙资源所得到的结果，T1(t)、T
1,del
、T
1,new
分别表示第1个卫星t时刻的可用的时隙资源集、第1个卫星在当前时刻业务结束后需要退出的时隙资源和第1个卫星在下一时刻新业务需要申请的时隙资源，以此类推，(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：何元智，李志强，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所，
类型：发明
国别省市：