[發(fā)明專利]一種基于優(yōu)先級的中軌衛(wèi)星系統(tǒng)可移動點波束調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611163092.0
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106850036B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王厚天;陳東;陶瀅;高梓賀;文國莉;盧興培
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B17/391
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明一種基于優(yōu)先級的中軌衛(wèi)星系統(tǒng)可移動點波束調(diào)度方法。該方法同時考慮了降雨衰減對系統(tǒng)帶來的影響，策略執(zhí)行過程中涉及兩類用戶，即普通用戶和特殊用戶，特殊用戶的優(yōu)先級較高。并且，本發(fā)明構(gòu)建了可移動點波束的調(diào)度優(yōu)化模型，該模型針對特殊用戶引入了余量衰減因子，旨在考慮降雨環(huán)境下為特殊用戶優(yōu)先提供服務(wù)質(zhì)量的同時最大化覆蓋用戶的數(shù)量，在此基礎(chǔ)上通過二分圖法求出該模型的近似最優(yōu)解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于優(yōu)先級的中軌衛(wèi)星系統(tǒng)可移動點波束調(diào)度方法，特別是應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的波束調(diào)配與管理方案設(shè)計

背景技術(shù)

通信衛(wèi)星的有效載荷需求不斷增強，由于可移動點波束能夠靈活調(diào)整天線指向，實現(xiàn)局部區(qū)域信號覆蓋，并且具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高等優(yōu)點，因此被越來越多的應(yīng)用于各類航天器上。當(dāng)衛(wèi)星天線需要覆蓋特定區(qū)域內(nèi)的多個目標(biāo)時，為了保證特定目標(biāo)的增益要求，同時使得可移動點波束的資源利用率得到某種程度上的最大化，就需制定天線指向策略，并在此基礎(chǔ)上尋找可移動點波束的最優(yōu)指向點，通過最優(yōu)化算法確定指向位置。

同時，隨著衛(wèi)星通信的發(fā)展以及終端用戶業(yè)務(wù)需求量的不斷增大，擁有較高頻段帶寬的Ka頻段，越來越受到重視并已開始投入使用。目前，O3b公司計劃部署的16顆衛(wèi)星中，每顆衛(wèi)星包含12個可移動點波束，其中10個點波束為用戶波束，其余2個點波束為信關(guān)站波束，并且波束均采用Ka頻段，以實現(xiàn)用戶的寬帶接入。因此，采用Ka頻段的可移動點波束能夠為用戶提供高速率大帶寬服務(wù)，并且可以實現(xiàn)用戶的按需覆蓋。然而，在實際的使用過程中，Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)鏈路性能會受到降雨衰減的影響，進(jìn)而導(dǎo)致信道條件發(fā)生惡化。另一方面，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，可能要同時支持地面普通終端及一些快速移動終端的通信，這些終端具有不同的優(yōu)先級。在降雨條件下，如何設(shè)計合適的點波束調(diào)度策略以抵抗降雨衰減的影響，同時對不同優(yōu)先級的用戶提供服務(wù)質(zhì)量保證未曾有公開文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，通過點波束調(diào)度，首先保證高優(yōu)先級用戶的服務(wù)質(zhì)量，有效克服降雨環(huán)境對Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)所帶來的影響，進(jìn)一步增強通信衛(wèi)星的業(yè)務(wù)支持能力，以便為天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、一帶一路等國家重大規(guī)劃中的通信衛(wèi)星等各類衛(wèi)星系統(tǒng)提供支撐。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于優(yōu)先級的中軌衛(wèi)星系統(tǒng)可移動點波束調(diào)度方法，步驟如下：

1)設(shè)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有S顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星包含Q個可移動點波束；

2)設(shè)置三個集合：衛(wèi)星集S_set、可移動點波束集B_set和用戶集U_set；；將可移動點波束集合B_set劃分為S個子集(B_set)₁，(B_set)₂，…，(B_set)_S；

3)輪詢衛(wèi)星集S_set中的每個衛(wèi)星節(jié)點，從用戶集U_set中找出與第i顆衛(wèi)星處于物理可見的用戶集(V_i)_set；

4)對于衛(wèi)星集S_set中的第i個衛(wèi)星節(jié)點，輪詢該衛(wèi)星節(jié)點的Q個可移動點波束；對可移動點波束j，對用戶集(V_i)_set中的每個用戶進(jìn)行遍歷，計算(V_i)_set中與該用戶處于同一波束覆蓋范圍內(nèi)的用戶數(shù)Cover_ijk，其中角標(biāo)i表示第i個衛(wèi)星節(jié)點，角標(biāo)j代表第j個可移動點波束，角標(biāo)k表示第k個用戶；

5)計算則第i顆衛(wèi)星的第j個可移動點波束的中心指向Cover_ijk最大值所對應(yīng)的用戶C_ijk，最終生成用戶集(C_ijk)_set；