【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，尤其涉及一种卫星返向跳波束图案优化方法及装置。
技术介绍
1、随着空天地海一体化成为第六代移动通信(6g)的网络愿景，通信卫星被纳入下一代无线通信网络已成为业界共识。面向未来通信需求，卫星所承载的业务不再局限于电视广播与应急通信，多样化的互联网应用将成为卫星通信的主流，卫星需要适应地面业务的时空非均匀分布特征。与此同时，随着卫星波束数量不断攀升，与之对应的射频通道与发射机数量大大增加，卫星成本将显著提高。在飞速增长的业务需求与经济效益的双重驱动下，跳波束技术作为实现卫星通信网络多样化任务的高效传输与随需覆盖的关键技术，获得了业界的广泛关注。
2、跳波束系统采用多点波束技术，能够使卫星更灵活地覆盖目标地区，波束的跳变可利用铁氧体开关或相控阵天线实现，其主要思想为利用时间分片技术，无需所有波束全时工作，在同一时刻只有部分波束按需工作，通过对空间、时间、频率、功率等多维度资源的优化利用，显著提升系统资源利用效率与配置灵活性，相比于固定的波束配置方案能够有效应对业务的时变性与空间不均匀特性。而在使用相控阵天线的跳波束系统中，则无需为每一波位都配置发射端口，通过不同波位对发射机的分时复用，实现以较少的发射机实现对大量波位的覆盖，可有效降低卫星制造成本。
3、目前，前向链路的跳波束图案与资源优化问题已经得到了充分的研究，但返向链路的研究却相对匮乏。根据dvb-rcs/rcs2标准，不同于卫星前向采用的时分多址(tdm)体制，卫星返向链路通常采用多频时分多址接入(mf-tdma)体制，具有与前向
4、综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。
技术实现思路
1、针对上述的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种卫星返向跳波束图案优化方法及装置，能够实现多频时分多址接入体制下的返向跳波束图案优化，有效解决返向跳波束资源分配的难题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种卫星返向跳波束图案优化方法，包括步骤：
3、收集用户需求信息和各波束指向信息；其中，所述用户需求信息包括用户所在波位与用户时隙需求数量；
4、根据同一波位上的各用户的所述用户时隙需求数量，计算所述波位的波位时隙需求数量；
5、若所述波位时隙需求数量大于所述波位对应的可用时隙数量，则基于预设的第一调整规则对所述波位上的各用户的所述用户时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量；
6、若各波位的波位时隙需求数量之和超过系统总资源数，则基于预设的第二调整规则对至少一所述波位的所述波位时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量之和不超过所述系统总资源数；其中，所述系统总资源数为所有捷变波束在一个跳波束周期中的时隙资源之和；
7、根据调整后的所述波位时隙需求数量，为各个所述波位分配波位时隙；
8、根据分配的所述波位时隙，为所述波位内的各个所述用户分配载波与时隙，并生成时隙计划表。
9、可选的，所述基于预设的第一调整规则对所述波位上的各用户的所述用户时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
10、筛选出所述用户时隙需求数量大于所述可用时隙数量的第一目标用户，并将所述第一目标用户对应的所述用户时隙需求数量缩减至所述可用时隙数量；
11、判断在所述第一目标用户的所述用户时隙需求数量调整后的所述波位时隙需求数量是否大于所述可用时隙数量；
12、若大于，则根据预设的用户优先级筛选出第二目标用户；
13、逐个对所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1，直至所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量。
14、可选的，所述逐个对所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1，直至所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
15、分别计算所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1时隙后的系统效用函数的第一变化量；
16、根据各个所述第二目标用户的所述第一变化量由低至高将所述第二目标用户依次排序形成第一队列；
17、根据轮询规则，依序对所述第一队列中的所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1时隙，直至所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量，并记录调整后为各用户分配的时隙数量。
18、可选的，所述基于预设的第二调整规则对至少一所述波位的所述波位时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量之和不超过所述系统总资源数的步骤包括：
19、计算为每一所述波位的所述波位时隙需求数量减少1时隙后的系统效用函数的第二变化量；
20、根据各个所述波位的所述第二变化量的高低将各个所述波位依次排序形成第二队列；
21、根据轮询规则，依序对所述第二队列中的所述波位的所述波位时隙需求数量减少1时隙，直至所述波位时隙需求数量之和不超过所述系统总资源数。
22、可选的，所述收集用户需求信息和各波束指向信息的步骤包括：
23、确定用户所处波位的波位号；
24、获取所述用户的速率需求，并基于所述速率需求计算对应的所述用户时隙需求数量。
25、可选的，设波位i中用户u的所述用户时隙需求数量为tu，则所述波位i的所述波位时隙需求数量为ti，则：
26、
27、
28、其中，n为子帧内的载波数量，tmax为所述波位i中最大的所述用户时隙需求数量。
29、可选的，所述根据调整后所述波位时隙需求数量，为各个所述波位分配波位时隙的步骤包括：
30、依次确定预分配的目标波位；
31、根据各个波束对应的所述可用时隙数量大小，将各个所述波束由大到小排序形成第三队列；
32、从所述第三队列中选取依序选取出所述波束；
33、判断所述波束是否符合预设条件，若否则从所述第三队列中选取出下一排序的所述波束，直至获得符合所述预设条件的目标波束；
34、将所述目标波束的可用时隙分配给所述目标波位。
35、可选的，所述预设条件为波束剩余时隙资源满足所述波位时隙需求数量且在为所述目标波位服务的时段不存在同频波束干扰。
36、可选的，所述依次确定预分配的目标波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述基于预设的第一调整规则对所述波位上的各用户的所述用户时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述逐个对所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1，直至所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述基于预设的第二调整规则对至少一所述波位的所述波位时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量之和不超过所述系统总资源数的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述收集用户需求信息和各波束指向信息的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，设波位i中用户u的所述用户时隙需求数量为tu，则所述波位i的所述波位时隙需求数量为Ti，
7.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述根据调整后所述波位时隙需求数量，为各个所述波位分配波位时隙的步骤包括：
8.根据权利要求7所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述预设条件为波束剩余时隙资源满足所述波位时隙需求数量且在为所述目标波位服务的时段不存在同频波束干扰。
9.根据权利要求7所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述依次确定预分配的目标波位包括：
10.一种卫星返向跳波束图案优化装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述基于预设的第一调整规则对所述波位上的各用户的所述用户时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述逐个对所述第二目标用户的所述用户时隙需求数量减少1，直至所述波位时隙需求数量不超过所述可用时隙数量的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图案优化方法，其特征在于，所述基于预设的第二调整规则对至少一所述波位的所述波位时隙需求数量进行缩减调整，以使调整后的所述波位时隙需求数量之和不超过所述系统总资源数的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的卫星返向跳波束图...
【专利技术属性】
技术研发人员：缪中宇，侯晓庚，张千，郝媛媛，张程，蒲明龙，张鸿圆，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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