面向星地一体化网络的多粒度干扰管控方法技术

本发明专利技术公开一种面向星地一体化网络的多粒度干扰管理方法，主要解决现有技术管控干扰类型单一的问题，其实现方案是：初始化网络模型；根据卫星网络链路状态对卫星网络进行资源调度；根据卫星网络资源调度结果计算每个基站的回程容量；根据地面网络链路状态对地面网络资源进行资源调度；迭代更新网络参数，得到经干扰管理后的卫星和地面网络资源分配结果。本发明专利技术利用系统内和系统间干扰的不同特征，通过资源调度实现系统间干扰规避和系统内干扰协调，提高了网络资源的使用效率，通过本发明专利技术将网络干扰划分为多个粒度且进行联合管理，提升了系统回程容量和下行合速率，保障了星地一体化网络的接入能力，可用于缓存受限的星地一体化网络的干扰管理。化网络的干扰管理。化网络的干扰管理。

【技术实现步骤摘要】
面向星地一体化网络的多粒度干扰管控方法


[0001]本专利技术属于通信
，更进一步涉及一种多粒度干扰管控方法，可用于缓存受限的星地一体化网络的干扰管理，为星地一体化网络的接入设计提供指导。

技术介绍

[0002]近年来，无线移动数据流量需求呈现指数级增长的趋势，传统地面网络受限于基站的部署成本，难以实现广域全覆盖。同时随着用户对数据流量需求的增加，单纯的信号覆盖已经不能满足用户的要求，需要从信号覆盖向容量覆盖转变，而传统地面网络受制于回程容量的影响，难以提升整网的接入容量。由低轨卫星网络和地面网络融合构成的星地一体化网络成为解决容量覆盖问题的一种有潜力的解决方案，受到了人们的广泛关注。星地一体化网络通过部署超密集低轨卫星星座并与传统地面网络协同以提升网络接入容量，可以为边远地区提供信号覆盖，为热点地区提供高质量服务，在提供通信广度的同时，也保证了通信质量。随着未来信息服务对多维综合信息资源的需求逐步提升，国家战略安全、防灾减灾、航空航天航海、教育医疗、环境监测、交通管理这些领域的服务高效运行都将依赖于空、天、地多维信息的综合应用。在这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星地一体化网络的多粒度干扰管控方法，其特征在于，包括如下：(1)初始化网络模型：(1a)设置包括N
TBS
个基站，N
GU
个地面用户和N
SAT
颗低轨卫星的星地一体化网络模型，每个基站拥有K个独立可分配的子载波，带宽为B；(1b)初始化网络模型中地面基站集合M、地面用户集合J、低轨卫星集合S和拉格朗日算子λ分别为：M＝{(TBS
m
),m＝1,2,
…
,N
TBS
}，J＝{(GU
j
),j＝1,2,
…
,N
GU
}，S＝{(SAT
s
),S＝1,2,
…
,N
SAT
}，λ＝{λ
i
|i＝1,2,
…
,N
TBS
}；(2)根据当前时刻卫星网络中链路状态对卫星网络资源进行最佳的资源调度，实现星座系统内部和系统间的干扰管理：(2a)计算当前时刻可视范围内的卫星与地面通信链路的链路损耗；(2b)根据链路状态对卫星网络资源进行最佳的资源调度，生成卫星资源调度矩阵X；(2c)计算高轨卫星地面站的载波干扰信噪比CINR，设置地面站正常工作门限CINR
th
并判断CINR是否小于等于CINR
th
：若是，则执行(2d)；否则，不执行切换，跳转至(3)；(2d)进行低轨卫星切换，使高轨卫星地面站的CINR高于阈值CINR
th
，更新资源调度矩阵X；(3)根据卫星资源调度矩阵X,计算每个基站获得的回程容量；(4)根据当前时刻地面网络中链路状态对地面网络资源进行最佳的资源调度：(4a)将用户与距离最近的基站进行关联，计算地面网络链路的路径损耗PL；(4b)根据用户的请求内容信息划分本地用户和回程用户；(4c)计算每个基站消耗的回程资源U
m
；(4d)根据(4a)和(4b)的结果对子信道进行分配，生成地面资源调度矩阵B；(5)计算地面用户的下行速率：(5a)根据地面链路路径损耗PL和资源调度矩阵B对地面用户进行功率分配；(5b)根据(5a)得到的功率分配结果计算每个地面用户的下行速率R
j
；(6)根据当前时刻卫星网络资源调度矩阵X和地面网络资源调度矩阵B，迭代更新拉格朗日算子λ：(6a)判断每个基站所消耗的回程资源U
m
是否大于从卫星获取的回程容量C
m
：若是，则执行(6b)；否则，根据地面用户下行速率的升序将用户逐个移除出去直至约束被满足，更新卫星网络资源调度矩阵X和地面网络资源调度矩阵B；(6b)使用梯度下降法将拉格朗日算子更新为其中，λ
(t)
为第t次迭代的拉格朗日算子，θ
(t)
是单调递减指数函数，表示关于λ的梯度；(6c)设置拉格朗日迭代收敛参数ε，计算第t+1次迭代指数函数的值θ
(t+1)
，判断是否满足收敛条件|θ
(t+1)
‑
θ
(t)
|≤ε：若是，则输出经过干扰管理的卫星网络资源分配结果X和地面网络资源分配结果B；
否则，返回(6b)。2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于，所述(2a)中计算当前时刻可视范围内的卫星与地面通信链路的链路损耗，其公式为：其中L1是莱斯衰落系数，d
s,m
表示第s颗卫星和第m个基站之间的距离，L
P
(d
s,m
)为自由空间路径损耗，A
c
和A
r
分别表示云衰和雨衰，K
s,m
表示卫星天线的偏移角，G
T
(K
s,m
)和G
R
(K
s,m
)为天线在偏移角K
s,m
处的发射增益和接收增益。3.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于，所述(2b)中生成卫星资源调度矩阵X，其实现如下：2b1)初始化卫星网络资源调度决策变量X；2b2)为卫星网络链路子信道匹配一组具备最佳信道的地面用户和地面基站(m
*
,s
*
)：其中，M
un
是匹配未达上限基站的集合未匹配的地面基站集合，N
un,k
是基站在卫星链路子信道上所有超出信噪比门限且未匹配的卫星集合，h
s,m,k
为基站m与卫星s之间在卫星链路子信道k上的信道功率增益；2b3)为每个地面基站匹配N
r
个卫星网络链路子信道，如果地面基站接收到超出N
r
个卫星链路子信道，则按照信道质量的降序选择前N
r
个子信道；2b4)为每一个匹配成功的基站和卫星
‑
子信道对，设置如下偏好函数：其中为卫星s
p
与基站m
p
之间在地面链路信道k上的增益，为卫星s与基站m
p
之间在地面链路信道k上的增益；2b5)根据偏好函数为每一对已经匹配的卫星
‑
基站匹配对选择小功率增益的潜在卫星
‑
基站匹配对(m
′
,s
′
)和大功率增益的潜在卫星
‑
基站匹配对的(m
′
,s
′
g
)，其中：)，其中：其中，是卫星链路子信道k上未匹配的卫星集合，是和基站m在链路子信道k上的信道功率增益大于h
s,m,k
的未匹配的卫星集合；2b6)将链路子信道k上的候选匹配对(m
′
,(s
′
,k))和(m
′
,(s
′
g
,k))构成备选集合Z
K
；2b7)为每个子信道设置如下效用函数：其中B
Ka
是Ka波段子信道的带宽，x
s,m,k
是当前卫星网络链路资源调度的结果，p是低轨卫
星的发射功率，是卫星受到的同频干扰，σ2是噪声功率；2b8)根据效用函数为每一个子信道从备选集合Z
K
中选择当前最佳的卫星
‑
基站匹配对，并更新卫星网络链路资源调度矩阵X；2b9)重复2b6)至2b8)，直到所有已匹配的卫星
‑
基站匹配对的匹配偏好不再有...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛敏，张子越，刘俊宇，史琰，李建东，白卫岗，张立文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：