[發明專利]一種高效低復雜度的寬帶通信衛星全局波束跳變方法

在審

• 申請號: 202210594913.5
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115102603A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 姚如貴;李童;左曉亞;樊曄;王立波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種高效低復雜度的寬帶通信衛星全局波束跳變方法，確定PAM方法的輸入參數，任意地面小區根據供需比數據庫計算被波束服務時的理想供需比，選擇得到最大估值的功率檔作為地面小區的投標值，根據任意地面小區選擇的投標功率檔，更新競拍集；將波束所對應功率檔競拍集中供需比最高的小區為該波束的競拍獲勝小區，供需比數據庫中關于地面小區的所有供需比均置0，判斷功率檔是否全部置零，否則進行下一輪競拍；最終輸出跳波束圖案。本發明解決了隨著地面用戶和衛星波束的增加，滿足更加苛刻的時隙約束，因此更適合面向時隙的動態跳波束圖案設計業務，可以快速高效地求解高通量衛星在實際工程中的全局波束跳變問題。

技術領域

本發明涉及一種涉及無線通信技術領域，提出了一種以拍賣理論為基礎的功率拍賣匹配PAM(power auction match)方法，適用于快速解決實際寬帶通信衛星的全局波束跳變問題。

背景技術

高通量跳波束衛星系統是一種全新的高靈敏度系統，具有安全系數高、響應速度快、通信容量大等優點。高通量衛星跳波束技術可在空間、時間、頻率和功率四個維度上進行資源分配，具有優越的靈活性、資源利用效率以及適應地面業務動態變化的能力。衛星在每個時隙內都需要根據動態變化的地面業務狀態進行全局波束跳變，因此急需研究一種高效低復雜度的全局波束跳變方法。

文獻1“F.Tian,L.Huang,G.Liang,X.Jiang,S.Sun and J.Ma.An EfficientResource Allocation Mechanism for Beam-hopping Based LEO SatelliteCommunication System.IEEE International Symposium on Broadband MultimediaSystems and Broadcasting(BMSB),2019,pp.1-5,”中使用貪心迭代算法時求解波束跳變圖案，證明了跳波束系統在吞吐量和請求滿足率方面優于固定波束系統和隨機波束跳躍系統。

文獻2“Hu X,Zhang Y,Liao X,et al.Dynamic Beam Hopping Method Based onMulti-Objective Deep Reinforcement Learning for Next Generation SatelliteBroadband Systems[J].IEEE Transactions on Broadcasting,2020,PP(99):1-17..”提出在考慮到差異化服務時，靈活調整衛星資源以滿足不同條件是至關重要的，如何通過快速解決波束跳變的高維問題，使系統容量需求與波束的有效利用相匹配是一個全新的挑戰。

文獻3“Anzalchi J,Couchman A,Gabellini P,et al.Beam hopping in multi-beam broadband satellite systems:System simulation and performance comparisonwith non-hopped systems[C]//Advanced Satellite Multimedia Systems Conferencethe Signal Processing for Space Communications Workshop.IEEE,2010.”將遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)用于跳波束衛星資源分配優化，但是由于目標函數的非線性和解空間的維數多，計算復雜度快速增加，導致其計算時效性低。

綜上，采用傳統的啟發式方法求解波束跳變問題時，需要較長的時間甚至無法收斂到最優的波束跳變結果，不適合地面業務量動態變化比較快的場景。通過將衛星跳波束圖案和波束功率的組合問題構建為第一價格密封拍賣問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種高效低復雜度的寬帶通信衛星全局波束跳變方法。本發明提出一種PAM方法求解全局波束跳變問題。本發明所提方法更適合地面業務量動態變化的場景，可以快速高效地求解高通量衛星在實際工程中的全局波束跳變問題。