[發明專利]一種基于跳波束的雙層衛星網絡功率和帶寬聯合分配方法

在審

• 申請號: 202211318240.7
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115765832A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 樊曄;李童;賀文正;姚如貴;左曉亞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L41/0896
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于跳波束的雙層衛星網絡功率和帶寬聯合分配方法，確定所提分配方法的輸入參數，初始化波束功率，計算理想帶寬和波束帶寬，計算被服務的K個地面終端的波束發射功率，從干擾數據庫中獲得LEO衛星波束對應的GEO衛星的干擾，計算LEO衛星波束對GEO衛星的總干擾，從而輸出波束帶寬和波束功率。本發明在干擾抑制條件下以最小化供需差異為目標的帶寬和功率分配方法，所提的功率和帶寬聯合分配方法，與帶寬、功率平均分配和帶寬平均，功率注水的兩種主流分配方法相比，具有通信流量供需差最小和計算時間最短兩方面巨大優勢。本發明最終實現最大化利用衛星資源。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，在由GEO衛星和LEO衛星構成的雙層通信網絡中，設計一種基于跳波束技術的按需資源分配方法，使得衛星在干擾門限限制下，根據通信需求分配帶寬資源，進而優化波束功率，從而達到最大化衛星資源利用率的目的。

背景技術

在衛星通信網絡中，地面終端流量需求分布極為不均勻。傳統多波束衛星中固定比例的帶寬和功率分配方式易導致供需失配，造成巨大的通信資源浪費。采用跳波束技術的衛星通過從時間、空間、帶寬、功率等多個維度對資源進行靈活分配及利用，可以使得地面終端獲得靈活高效的資源配置。

文獻1“Y.Li,Z.Luo,W.Zhou and J.Zhu,Benefits analysis of beam hoppingin satellite mobile system with unevenly distributed traffic,ChinaCommunications,vol.18,no.9,pp.11-23,Sept.2021.”對于衛星移動通信系統中波束不均勻的情況下，進行了跳波束的效率分析，對跳波束技術的應用及資源分配提供了數據參考。

文獻2“J.Tang,D.Bian,G.Li,J.Hu and J.Cheng,Resource Allocation forLEO Beam-Hopping Satellites in a Spectrum Sharing Scenario,IEEE Access,vol.9,pp.56468-56478,2021.”介紹了頻譜共享場景下，LEO跳波束衛星的資源分配方法及研究。

文獻3“P.Zuo,T.Peng,W.Linghu and W.Wang,Resource Allocation forCognitive Satellite Communications Downlink,IEEE Access,vol.6,pp.75192-75205,2018.”采用跳波束技術，以最小化供需差異為目標，分別從時間、頻率、功率和空間維度進行資源分配，以提高頻譜效率，最大化利用衛星資源。

綜上，在雙層衛星網絡中存在頻譜資源緊張、網絡干擾態勢復雜、通信流量供需失衡等問題背景下，如何進行多維域的資源分配，實現最大化利用衛星資源是目前的技術難題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于跳波束的雙層衛星網絡功率和帶寬聯合分配方法。本發明提出一種基于干擾抑制的跳波束衛星功率和帶寬聯合分配方法，與帶寬、功率平均分配和帶寬平均、功率注水的兩種主流分配方法相比，本方法具有通信流量供需差最小和計算時間最短兩方面優勢。本發明提供一種在雙層GEO/LEO衛星網絡中，跳波束LEO衛星在干擾抑制條件下以最小化供需差異為目標的帶寬和功率分配方法，所提的功率和帶寬聯合分配方法，與帶寬、功率平均分配和帶寬平均，功率注水的兩種主流分配方法相比，具有通信流量供需差最小和計算時間最短兩方面巨大優勢。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：