【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种网络资源动态分配方法与系统，尤其涉及一种天地一体化网络资源动态分配方法与系统，属于第六代移动通信（6g）无线资源分配领域。
技术介绍
1、近年来，随着通信技术高速发展，移动网络研究取得了重大突破。在第五代移动通信网络的商用范围逐步扩大的形势下，国际电信联盟于2020年2月开始了第六代移动通信技术的研究。关于6g网络，其中有一个重要的研究方向就是在网络服务质量方面，将地基网络和天基网络进行深入全面地融合，构建一个通信质量高、服务覆盖全的网络世界，为了实现这一目标，天地一体化网络成为了近年的研究热点。
2、天地一体化网络充分利用卫星网络的优势弥补地面网络的不足，对于海洋、山川、森林、沙漠等无法通过地面蜂窝基站提供信号覆盖的大范围、偏远区域，可以通过灵活卫星通信覆盖，节省地面建设和运维成本。目前对于卫星网络的星上资源分配研究，大多集中在静止地球轨道卫星的资源分配，用户位置相对静态，信道状态相对固定，但是低轨（lowearth orbit，leo）卫星运动速度快，过顶时间短，具有高动态性，用户与接入卫星的相对位置在实时变化，可以在通信损坏的受灾、战争地区为用户提供服务，在远海和偏远地区leo卫星同样也可以利用高速移动性发挥巨大作用。由于leo卫星的高速移动特性导致信道参数难以确定，对于移动中低轨卫星的实时资源动态分配方法难以实现。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种可以实时确定随低轨卫星移动动态变化的信道参数、实现总传输时延最小化的天地
2、技术方案：本专利技术所述的天地一体化网络资源动态分配方法，包括以下步骤：
3、s1：构建时隙模型和移动性模型；基于天地一体化系统中leo卫星动态下行链路，确定随leo卫星移动动态变化的信道参数；
4、s2：根据时隙模型、移动性模型和信道参数，构建初始优化问题；
5、s3：给定功率分配矢量，将初始优化问题通过连续凸逼近转化为功率分配凸优化问题，获取用户连接关系矢量；
6、s4：将步骤s3获取的用户连接关系矢量代入初始优化问题，转化为用户连接关系凸优化问题，获取功率分配矢量；
7、s5：基于率分配凸优化问题和用户连接关系凸优化问题，使用交替迭代化方法，获取最优的功率分配矢量和用户连接关系矢量，完成资源分配。
8、进一步地，步骤s1所述的构建时隙模型中，定义为第 n个时隙， n为总时隙数量，为每个时隙的持续时间。
9、进一步地，步骤s1所述的构建移动性模型，具体为：
10、考虑到leo卫星的移动性，当leo卫星在离地面高度 h的轨道上以速度匀速飞行，为leo卫星在时隙时与卫星用户的水平正方向的夹角， n为总时隙数量， m为总卫星用户数量，为leo卫星在时隙 n时到卫星用户 m的剩余覆盖弧长对应的几何夹角， r为地球半径，当时，leo卫星与卫星用户 m建立通信链路，此时，表示为：
11、；
12、leo卫星在时隙 n到卫星用户 m的剩余覆盖弧长表示为：
13、；
14、leo卫星在时隙 n对于卫星用户 m的剩余服务覆盖时间表示为：
15、；
16、定义leo卫星从开始服务卫星用户 m到结束的总覆盖时间为；
17、leo卫星在时隙 n距离卫星用户 m的线性距离表示为：
18、。
19、进一步地，步骤s1所述的基于天地一体化系统中leo卫星动态下行链路，确定随leo卫星移动动态变化的信道参数，具体为：
20、leo卫星在时隙对卫星用户 m的自由空间损耗表示为：
21、;
22、其中，为波长，为光速，为leo卫星在时隙 n距离卫星用户 m的线性距离，为卫星用户 m占用的子信道的载波频率， n为总时隙数量， m为总卫星用户数量；
23、leo卫星在时隙 n对卫星用户 m的降雨损耗表示为：
24、;
25、其中，为平均年0.01%时间的点降雨率，单位为；和为回归系数，为通信链路缩短因子；
26、leo卫星在时隙 n对卫星用户 m的云层损耗表示为：
27、;
28、其中， l为液态水总柱含量，通过发射无线电探空仪或辐射测量获得；为云层的特定衰减系数；为卫星用户 m在时隙 n对卫星的仰角；
29、leo卫星在时隙 n到卫星用户 m的数据传输速率表示为：
30、；
31、其中， b为子信道的传输带宽，是leo卫星在时隙 n对卫星用户 m的发射功率；是在 n时隙leo卫星对卫星用户 m的信道信息，， g是leo卫星发射天线增益；是噪声功率密度；
32、根据构建的时隙模型和移动性模型实时计算出在低轨卫星移动过程中的各个变化参数；
33、在动态环境下数据从leo卫星到所有卫星用户的总传输时延为：
34、；
35、其中，为leo卫星对卫星用户 m传输的总数据量。
36、进一步地，步骤s2所述的构建初始优化问题的方法为，以所有卫星用户在低轨卫星下行传输链路的总传输时延和最小为目标，优化用户连接关系矢量和功率分配矢量，具体如下：
37、；
38、其中，为用户连接关本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S1所述的构建时隙模型中，定义为第n个时隙，N为总时隙数量，为每个时隙的持续时间。
3.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S1所述的构建移动性模型的方法为：
4.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S1所述的确定信道参数的方法为：
5.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S2所述的构建初始优化问题的方法为，以所有卫星用户在低轨卫星下行传输链路的总传输时延和最小为目标，优化用户连接关系矢量和功率分配矢量，具体如下：
6.根据权利要求5所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S3所述的给定功率分配矢量，将初始优化问题通过连续凸逼近转化为率分配凸优化问题，具体为：
7.根据权利要求6所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤S4所述的将步骤S3获取的用户连
8.一种天地一体化网络资源动态分配系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7任一项所述的天地一体化网络资源动态分配方法的步骤。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，所述程序存储在存储器中并被配置为由处理器执行，所述程序被加载至处理器时实现根据权利要求1至7任一项所述的天地一体化网络资源动态分配方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤s1所述的构建时隙模型中，定义为第n个时隙，n为总时隙数量，为每个时隙的持续时间。
3.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤s1所述的构建移动性模型的方法为：
4.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤s1所述的确定信道参数的方法为：
5.根据权利要求1所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤s2所述的构建初始优化问题的方法为，以所有卫星用户在低轨卫星下行传输链路的总传输时延和最小为目标，优化用户连接关系矢量和功率分配矢量，具体如下：
6.根据权利要求5所述的天地一体化网络资源动态分配方法，其特征在于，步骤s3所述的给定功率分配矢...
【专利技术属性】
技术研发人员：施建锋，陆晨，陈忻阳，李越，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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