[發(fā)明專(zhuān)利]一種多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310208073.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103249159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)?/a>;楊龍;高西奇;尤肖虎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W72/04
• 分類(lèi)號(hào): H04W72/04;H04B7/185
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)資源分配方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星通信的發(fā)展及對(duì)衛(wèi)星通信的容量和效率要求的不斷提高,導(dǎo)致了衛(wèi)星多波束天線(xiàn)的出現(xiàn)。而在多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星天線(xiàn)通過(guò)多個(gè)波束對(duì)地面形成覆蓋，每個(gè)波束都在地面形成的一定的覆蓋區(qū)域，相鄰的區(qū)域之間存在互相干擾，導(dǎo)致相鄰區(qū)域不能使用同一無(wú)線(xiàn)資源。假設(shè)多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)子信道總數(shù)為N，覆蓋區(qū)域總數(shù)為M，那么對(duì)于系統(tǒng)某一子信道n，相鄰覆蓋區(qū)域不能同時(shí)使用，但對(duì)于整個(gè)覆蓋區(qū)域而言，我們希望整個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)全網(wǎng)總效用最大。因此，這就導(dǎo)致多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)資源分配問(wèn)題，目前尚缺少能夠有效的求解該問(wèn)題的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)資源分配方法，以解決多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)資源分配問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)資源分配方法，其中多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)包括N個(gè)通信子信道，M個(gè)波束覆蓋區(qū)域，所述無(wú)線(xiàn)資源分配方法包含如下步驟：

（1）設(shè)子信道序號(hào)初始值n=0，每個(gè)波束覆蓋區(qū)域的平均吞吐量初始值R=1，每個(gè)波束覆蓋區(qū)域獲得子信道0的吞吐量增益初始值C=1，然后轉(zhuǎn)入步驟（2）；

（2）當(dāng)子信道序號(hào)n=0時(shí)，跳入步驟（3）；否則將每個(gè)波束覆蓋區(qū)域的平均吞吐量R加上該波束覆蓋區(qū)域獲得子信道n的吞吐量增益C，從而得到每個(gè)波束覆蓋區(qū)域的更新后平均吞吐量R=R+C，轉(zhuǎn)入步驟（3）；

（3）子信道序號(hào)n=n+1，將每個(gè)波束覆蓋區(qū)域獲得子信道n的吞吐量增益C與該波束覆蓋區(qū)域的平均吞吐量R的比值作為該波束覆蓋區(qū)域的更新后區(qū)域權(quán)重W=C/R，轉(zhuǎn)入步驟（4）；

（4）基于步驟（3）獲得的每個(gè)波束覆蓋區(qū)域的更新后區(qū)域權(quán)重W，利用單信道資源分配方法對(duì)子信道n進(jìn)行信道分配，并得到子信道n的信道分配方案；所述單信道資源分配方法包含如下步驟：

（a）初始化：將M個(gè)波束覆蓋區(qū)域劃分為已選區(qū)域和未選區(qū)域，將所述未選區(qū)域劃分為已選區(qū)域相鄰區(qū)域和已選區(qū)域不相鄰區(qū)域，所述已選區(qū)域的集合用V表示；用波束覆蓋區(qū)域i表示已選區(qū)域任一波束覆蓋區(qū)域，用y_in=1標(biāo)記子信道n分配給波束覆蓋區(qū)域i，y_in=0標(biāo)記子信道n未分配給波束覆蓋區(qū)域i，則所有已選區(qū)域的可選標(biāo)記組合表示了已選區(qū)域的一種信道分配方案，所有已選區(qū)域的信道分配方案的集合用T表示；初始化時(shí)，集合V為空，集合T也為空，M個(gè)波束覆蓋區(qū)域都是已選區(qū)域不相鄰區(qū)域，然后轉(zhuǎn)入步驟（b）；

（b）區(qū)域選擇：當(dāng)不存在已選區(qū)域相鄰區(qū)域時(shí)，隨機(jī)選擇一個(gè)已選區(qū)域不相鄰區(qū)域，否則隨機(jī)選擇一個(gè)已選區(qū)域相鄰區(qū)域；用波束覆蓋區(qū)域k表示所述隨機(jī)選擇的未選區(qū)域波束覆蓋區(qū)域，將波束覆蓋區(qū)域k并入到已選區(qū)域集合V中，對(duì)已選區(qū)域的信道分配方案進(jìn)行擴(kuò)張，將標(biāo)記y_kn=1和y_kn=0分別加入到信道分配方案中，將原來(lái)的每個(gè)已選區(qū)域的信道分配方案都擴(kuò)張為兩個(gè)可選信道分配方案，然后轉(zhuǎn)入步驟（c）；

（c）第一輪過(guò)濾：根據(jù)相鄰波束覆蓋區(qū)域不能共用同一子信道的約束條件，從集合T中排除不滿(mǎn)足約束條件的信道分配方案；將已選區(qū)域劃分為內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域，內(nèi)部區(qū)域?yàn)橄噜彶ㄊ采w區(qū)域都在集合V的區(qū)域，外部區(qū)域是存在某相鄰波束覆蓋區(qū)域不在集合V的區(qū)域；當(dāng)存在內(nèi)部區(qū)域時(shí)，進(jìn)行第二輪過(guò)濾，跳入步驟（d），否則跳入步驟（e）；

（d）第二輪過(guò)濾：將外部區(qū)域的標(biāo)記值全部相同的信道分配方案進(jìn)行比較，計(jì)算所有內(nèi)部區(qū)域的波束覆蓋區(qū)域的更新后區(qū)域權(quán)重W之和，保留計(jì)算結(jié)果最大的信道分配方案，然后轉(zhuǎn)入步驟（e）；

（e）判斷已選區(qū)域是否包含所有波束覆蓋區(qū)域，如果是，則計(jì)算集合T中的所有信道分配方案的波束覆蓋區(qū)域的更新后區(qū)域權(quán)重W之和，計(jì)算結(jié)果最大的信道分配方案為單信道資源分配最佳方案，單個(gè)子信道的資源分配算法結(jié)束，轉(zhuǎn)入步驟（5）；否則，跳轉(zhuǎn)入步驟（b）；

（5）當(dāng)子信道序號(hào)n小于信道總數(shù)N時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟（2），否則多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)資源分配結(jié)束。

更進(jìn)一步的，步驟（e）中，當(dāng)計(jì)算結(jié)果最大的信道分配方案有多個(gè)時(shí)，選擇子信道n分配的波束覆蓋區(qū)域數(shù)目最多的信道分配方案；當(dāng)波束覆蓋區(qū)域數(shù)目最多的信道分配方案有多個(gè)時(shí)，從波束覆蓋區(qū)域數(shù)目最多的信道分配方案中隨機(jī)選擇一個(gè)信道分配方案作為單信道資源分配最佳方案。