CN103179617B - 航空移动通信系统无线资源调度分配方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法、设备及系统。其中，航空移动通信系统无线资源调度分配方法，包括：获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求；根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。本发明能够有效提高航空移动通信的信道利用率，保证复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能。

Description

航空移动通信系统无线资源调度分配方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及航空通信技术，尤其涉及一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法、设备及系统。

背景技术

随着航空通信技术的发展，基于宽带技术的L波段的数字航空通信系统(L-band Digital Aeronautical Communication System，简称LDACS)，即LDACS-1成为未来数字航空通信系统的关键技术之一，在LDACS-1中，通信系统采用的无线通信资源的调度分配方式对各用户终端对资源使用的公平性、业务服务质量、通信性能等具有重要影响。

目前，航空移动通信系统采用的无线通信资源的调度分配方式之一为：通信系统中的基站根据用户终端的资源请求基于轮询方式为其调度分配无线信道资源。具体来说，基于轮询方式中，基站接收到用户终端的资源请求后，将用户终端的资源请求排队，以轮询方式逐个对其进行资源分配，这种资源调度分配方式能够保证每个用户终端都能够有机会被调度分配信道资源，从而保证了各用户终端对资源使用的公平性。

上述基于轮询方式仅仅能够为用户终端的资源请求分配到信道资源，由于通信系统的信道质量环境是复杂多变的，当用户终端利用基站分配的信道资源进行通信时，由于信道质量变化带来的有效传输数据的性能可能已发生了变化，所以，这种资源分配方式并不能有效保证在复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能。

发明内容

本发明提供一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法、设备及系统，用以提高信道利用率，保证复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能。

本发明的第一个方面是提供一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法，包括：

获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求；

根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；

根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；

根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；

根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。

本发明的第二个方面是提供一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法，包括：

将反向链路资源请求发送给基站；

获取基站返回的无线资源分配的结果，所述无线资源分配的结果为基站根据终端的信道质量估计为该终端自适应选择新的调制解调编解码方式，并根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，以及根据重新确定的新的资源请求量为终端进行无线资源分配获得的。

本发明的第三个方面是提供一种航空移动通信系统基站，包括：

获取模块，用于获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求，以及根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；

选择模块，用于根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；

确定模块，用于根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；

分配模块，用于根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。

本发明的第四个方面是提供一种航空移动通信系统无线资源调度分配系统，包括：如上述的基站和至少两个与所述基站进行航空移动通信的终端，所述终端用于将反向链路资源请求发送给基站，以及获取基站返回的无线资源分配的结果。

本发明通过根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式，再根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，最后根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配，使得基站为各个终端进行资源分配时是基于最新的信道质量情况而自适应分配的，因此，各个终端被分配的通信资源能够真实反映当前的信道质量情况，提高信道利用率，从而在数据传输时能够有效地将数据包发送到相应的对端，有效保证在复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能。

附图说明

图1为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例一的流程图；

图2为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例二的流程图；

图3为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例三的流程图；

图4为本发明航空移动通信系统基站实施例的结构示意图；

图5为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配系统实施例一的结构示意图；

图6为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配系统的实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法，包括：

步骤101、获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求。

在航空移动通信系统中，通信主体包括地面基站和空中移动的终端，如飞机或其他航天飞行器等，终端与基站进行航空移动通信时，通过基站为各个终端分配终端向基站发送数据包的无线通信资源，因此，当终端有数据包需要发送时，会向基站发送反向链路资源请求，从而基站根据该反向链路资源请求给终端分配相应的无线资源。

步骤102、根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计。

由于航空信道质量受到天气及障碍物等的影响，其信道质量是复杂多变的，基站能够实时对与其通信的终端的通信信道质量进行评测估计，以调整通信系统的相关参数，例如根据反向链路子帧的导频信号计算各个终端的信道质量估计，并可将实时采集的信道质量估计值存储到相应的存储器中，每个终端的信道质量估计由地面基站执行相应无线信道测量估计得到，本发明实施例中信道质量估计采用信道的信噪比(Signal Noise Ratio，简称SNR)进行表示，在其他实施例中也可以选用其他参数表征信道质量情况。当基站收到终端的反向链路资源请求后，会触发采集获取相应终端当前的信道质量估计值，或者触发从存储器中读取当前存储的信道质量估计值，从而根据当时最新的信道质量情况确定资源分配。

步骤103、根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式。

在LDACS中，反向链路的资源请求的单位是物理层的标准数据单元，在一定的误码率(bit error ratio，简称BER)下，不同的调制解调编解码方式(code modulation scheme，简称CMS)对应于不同的SNR阈值范围以及不同的物理层的标准数据单元，即PHY-PDU。表1所示是在保证误码率等于10^-6时各CMS方式与SNR阈值及PHY-PDU有效信息的对应关系。

本步骤中，基站根据链路反馈的当前的信道SNR值所处的范围根据表1所示的对应关系可自适应为相应的通信终端选择对应的CMS方式，进一步获取该CMS方式下PHY-PDU的有效信息值，从而后续可以计算出最新信道质量环境下对应的终端的反向链路资源请求量。

表1：CMS与信噪比阈值及PHY-PDU有效信息的对应关系

步骤104、根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量。

在上述步骤选出CMS后，可以根据表1获取最新CMS方式对应的PHY-PDU的有效信息值，从而根据最新的信道质量情况重新确定终端的资源请求量。LDACS-1反向链路的资源请求的估计值是依照上一次(初始分配方式由最低编码率的CMS方式)的CMS对应的PHU-PDU来确定的，对由新信道SNR值确定的CMS下，资源请求需要做如下公式(1)和(2)换算，重新计算终端的资源请求量：

$\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}=\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k}*\frac{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{old},k}}{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{new},k}}---\left(1\right)$

$\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=8}\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{old},k,i}---\left(2\right)$

上述公式中的符号表示如下：

old：反向链路中，上一个多帧的状态；

new：反向链路中，当前多帧的状态；

k：用户终端k；

i：用户终端k中业务对应的优先级，优先级为8表示优先级最高，上述公式(2)以终端k的资源请求中包括8个优先级业务请求资源为例进行示例，实际应用中，优先级数根据上层定义的服务类数不同也可为其他数值；

BITS：反向链路中，某一CMS下，一个PHY-PDU所占的最大有效信息比特数，BITS_old，k表示上一个多帧在某一CMS下一个PHY-PDU所占的最大有效信息比特数，BITS_new，k表示当前多帧在某一CMS下一个PHY-PDU所占的最大有效信息比特数；

REQ＿PDU：反向链路中，用户终端请求的PHY-PDU数，REQ_PDU_old，k表示上一个多帧中，终端k的8个优先级业务请求的总PHY-PDU数，REQ_PDU_new，k表示当前多帧中终端k请求的总PHY-PDU数。

根据上述公式(1)，基站可以重新确定每个终端当前最新的资源请求量，后续基站根据该请求量为对应终端分配资源。

步骤105、根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。

获取重新计算后的资源请求量后，基站根据该资源请求量为每个终端进行无线资源分配。本实施例的分配方式中，基站将物理层的信道质量估计的结果作为链路层无线资源调度的一个调度分配因子，以该因子自适应选择用户调制解调编解码方式，并对各用户的请求资源进行重新计算，形成一种能够自适应信道变化，提高信道利用率跨层资源调度方式。

具体应用中，为保证与基站通信的各终端公平使用通信资源，本发明实施例中基站根据每个终端新的资源请求量占通信系统中所有终端新的总资源请求量的比例为每个终端进行无线资源分配，这样不仅保证了终端使用无线资源的公平性，还保证了每个终端都能够被调度获取资源分配，具体分配采用如下公式(3)为各终端分配资源。

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}=\frac{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{new},k}}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=N}\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{new},i}}*{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation}}---\left(3\right)$

其中，PDU_allocation表示当前多帧可分配的资源，PDU_{allocation，k}表示终端k在当前多帧中所分配得到的PHY-PDU数目，表示当前多帧内，各终端重新确定的PHY-PDU总和。

上述当前多帧可分配的资源PDU_allocation是以固定持续时间为通信系统中每个多帧的分配周期，并以每个多帧的分配周期扣除通信系统中所有终端的专用控制信道时隙得到的。具体应用中，由基站的链路管理实体(LinkManagement Entity，简称LME)扣除分配给各终端的DCCH总和后得到最后可以用来分配给各终端的数据时隙DACH资源。本发明实施例中，通信系统中对资源的分配以多帧为分配周期，即以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)系统传输的特点，采取以符号即物理层的标准数据单元为单位，这些多帧有相同的固定的持续时间T_MF＝58.32ms，对于反向链路，每个多帧起始是专用控制片段，接下来是数据片段，数据和控制片段被分成了簇，簇数目与PHY-PDU的大小相对应。每个用户终端在专用控制片段中拥有一个时隙用来传递控制信息，每个多帧最大可支持52个终端。专用控制片段大小随着终端数目而大小可变，每个多帧扣除专用控制片段就是基站用来根据终端需求对反向链路进行分配的可变的数据片段。即反向链路的每一个多帧，均有专用控制信道(DCCH)时隙和数据信道(DACH)时隙组成，并且DCCH时隙和DACH时隙均是可变的，但DCCH时隙和DACH时隙总和即为一个反向链路的多帧长是固定的，因此，反向链路可分配的资源，就是多帧中扣除DCCH时隙(包括各个用户的DCCH)所剩下的多帧DACH时隙。经过上述步骤，各个终端都被分配了适应于当前信道质量情况的相应的无线资源。

本发明实施例通过根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式，再根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，最后根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配，使得基站为各个终端进行资源分配时是基于最新的信道质量情况而自适应分配的，因此，各个终端被分配的通信资源能够真实反映当前的信道质量情况，提高信道利用率，从而在数据传输时能够有效地将数据包发送到相应的对端，有效保证在复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能；进一步通过根据每个终端新的资源请求量占通信系统中所有终端新的总资源请求量的比例为每个终端进行无线资源分配，还有效保证了各个终端使用资源的公平性。

在实际应用中，由于每个终端一般都会发送多种服务类的数据包，而且这些服务类被分成不同的优先级，其数据包分别分配到不同优先级的队列对应的先进先出缓存FIFO中，因此，通信系统中每个终端的反向链路资源请求中一般包括相应终端中至少两个优先级业务对应的资源请求，从而当终端从基站获得总的资源分配后，还需进一步在不同业务之间进行资源再次分配。

图2为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例二的流程图，如图2所示，在上述图1所示的实施例资源分配的基础上，即步骤201～步骤205与步骤101～步骤105相同，进一步地，本实施例的方法，还包括：

步骤206、将无线资源分配的结果发送给对应的终端，以使每个终端将分配获得的无线资源在终端的至少两个业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配。

在步骤206中，基站在上述步骤201～步骤205初次分配的基础上，将初次分配的结果分别发送给对应的终端，终端再将初次分配的资源在终端的各个业务之间根据业务的不同服务质量需求进行分配，从而提高终端的业务服务质量。在具体应用中，不同业务对应的数据包被分成不同的数据服务类(Class of service，简称Cos)，基站中终端的实体的数据链路服务(Data LinkService，简称DLS)以及终端的DLS模块预先定义好上层所有的数据的服务类，每一个Cos对应一个优先级和一个业务数据队列，上层来的数据，按各自的服务类被放入与之对应的业务数据队列中，因此，业务的优先级对应于上层定义的数据服务类，根据优先级对业务分配资源能够保证不同业务的服务质量需求。也就是说，LDACS-1中整个资源调度结构分为两个层次，其中第一个层次的调度在基站中进行，完成总资源在用户终端之间的分配，涉及到根据物理层的信道估计而自适应地改变调制编码方式，从而实现用户资源请求量能跨层地自适应信道；第一个层次的调度分配结果通过前向链路中的公共控制信道(CCCH)时隙分配给对应的终端，终端在接收到分配的结果后，传递给DLS模块；第二个层次的调度分别在各用户和用户所在基站里对应的各用户终端的实体中的DLS模块中进行实现，完成用户各队列间的资源调度。

具体应用中，终端对各优先级队列设置可调度资源窗口DW，通过加窗因子Q对窗口扩展，然后以队列轮询的方式，根据终端k剩余可分配资源PDU_{allocation，k}、队列窗口DW_new，k，p和队列数据包REQ_PDU_new，k，p三者间大小关系不同，对各队列进行相应的调度处理。终端可采用如下操作步骤进行资源再分配：

①初始化每个优先级服务队列的轮询窗口DW_old，k，i(i∈{8，7，6，5，4，3，2，1})＝0；

②初始化优先级服务队列的轮询指针为优先级最高的队列，即Cos＝8；

③终端DLS从LME读取接收到前向链路的分配结果PDU_{allocation，k}；

④依照分配的新的CMS(编码调制方式)和公式(4)计算出该CMS下的终端k的各优先级的队列请求；

$\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k,i}=\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k,i}*\frac{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{old},k}}{\mathrm{BIT}{S}_{\mathrm{new},k}}---\left(4\right)$

⑤依照公式(5)计算各优先级队列的加窗参数；

$Q_{k,i}=\frac{\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k,i}*i}{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{j=8}\mathrm{REQ}\_{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new}.k.j}*j}*\frac{{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}}{2}+\frac{{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}}{2}---\left(5\right)$

⑥按照公式(6)扩展轮询窗口，该窗口规定了终端k的优先级i队列所能所分配的资源的最大值(当不同优先级队列有足够的资源时，公式(5)和(6)能保证高优先级队列获得的资源多，且优先级越高，获得的资源越多)；

DW_new，k，i＝DW_old，k，i+Q_k，i    (6)

⑦从队列轮询指针p所指向的队列开始，各队列按照优先级序号构成环形轮询，即轮询从最高优先级开始，每次降低一个优先级，每个优先级循环一遍后轮询指针p自动重新指向最高优先级，指针p指向每个队列时，每个队列完成下列操作：

A.判断总的可分配的资源大小，当总的可分配的资源大于零且请求的资源大于零时，执行B，否则退出队列循环；

B.判断该队列的资源请求大小，当满足关系式(7)和(8)时，执行C，即当前指针p所指向需要分配资源的队列数据包REQ_PDU_new，k，p不超过当前可分配资源PDU_{allocation，k}以及队列窗口DW_new，k，p，因此能够为其分配所需的资源REQ_PDU_new，k，p；当满足关系式(7)和(10)或者关系式(9)、(10)和(12)时，执行D，即当前指针p所指向需要分配资源的队列数据包REQ_PDU_new，k，p虽然不超过队列窗口DW_new，k，p，但是超过了终端k当前可分配资源PDU_{allocation，k}，或者是当前指针p所指向需要分配资源的队列数据包REQ_PDU_new，k，p超过当前可分配资源PDU_{allocation，k}以及队列窗口DW_new，k，p，且当前可分配资源PDU_{allocation，k}小于队列窗口DW_new，k，p，则将终端k当前可分配资源PDU_{allocation，k}分配给队列p；当满足关系式(8)和(9)或者关系式(9)、(10)和(11)时，执行E，即当前指针p所指向需要分配资源的队列数据包REQ_PDU_new，k，p超过了队列窗口DW_new，k，p，但是不超过终端k当前可分配资源PDU_{allocation，k}，或者是当前指针p所指向需要分配资源的队列数据包REQ_PDU_new，k，p超过当前可分配资源PDU_{allocation，k}以及队列窗口DW_new，k，p，且当前可分配资源PDU_{allocation，k}不小于队列窗口DW_new，k，p，也就是说，分配给当前队列p的资源最多为队列窗口DW_new，k，p大小的资源。

REQ_PDU_new，k，p≤DW_new，k，p     (7)

REQ_PDU_new，k，p≤PDU_{allocation，k}  (8)

REQ_PDU_new，k，p＞DW_new，k，p     (9)

REQ_PDU_new，k，p＞PDU_{allocation，k}  (10)

PDU_{allocation，k}≥DW_new，k，p       (11)

PDU_{allocation，k}＜DW_new，k，p       (12)

C.终端k的p队列分配获得的资源PDU_{allocation，k，p}为p队列的资源请求，即采用如下式子(13)给p队列分配资源，同时将p队列分配资源后终端k的剩余可分配资源PDU_{allocation，k}以及p队列的队列窗口DW_old，k，p进行更新，指针p指向下一个队列，即按照式子(14)、(15)和(16)更新参数：

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k,p}={\mathrm{REQ}}_{{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k,p}}---\left(13\right)$

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}={\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}-{\mathrm{REQ}}_{{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k,p}}---\left(14\right)$

DW_old，k，p＝DW_new，k，p-REQ_PDU_new，k，p  (15)

p＝(p-1)＞0？(p-1)：8                  (16)

D.终端k的p队列分配获得的资源PDU_{allocation，k，p}为终端k当前可分配资源PDU_{allocation，k}，即依照式子(17)给p队列分配资源，同时将p队列分配资源后终端k的剩余可分配资源PDU_{allocation，k}以及p队列的队列窗口DW_old，k，p进行更新，即按照式子(18)和(19)更新参数：

PDU_{allocation，k，p}＝PDU_{allocation，k}     (17)

PDU_{allocation，k}＝0                     (18)

DW_old，k，p＝DW_new，k，p-PDU_{allocation，k}  (19)

E.终端k的p队列分配获得资源PDU_{allocation，k，p}为队列p当前对应的队列窗口DW_new，k，p，即依照式子(20)给p队列分配资源，同时将p队列分配资源后终端k的剩余可分配资源PDU_allocation,k以及p队列的队列窗口DW_old，k，p进行更新，指针p指向下一个队列，即按照式子(21)、

(22)和(23)更新参数：

PDU_{allocation，k，p}＝DW_new，k，p               (20)

PDU_{allocation，k}＝PDU_{allocation，k}-DW_new，k，p  (21)

DW_old，k，p＝0                              (22)

p＝(p-1)＞0？(p-1)：8                      (23)

⑧在完成上述队列轮询资源分配之后，各队列根据分配得到的资源，从队列先进先出缓存(FIFO)中读出数据包发送，队列中剩余数据包累计到一下多帧中进行申请。

航空移动通信系统中每个终端与基站之间的通信可对应为每个终端与终端所在基站中该终端的实体进行的通信，即终端向基站发送数据的链路为反向链路，而基站中的实体向终端发送数据的链路为前向链路，在航空移动通信时，反向链路和前向链路所使用的信道资源是相同的，因此，基站中LME模块执行的第一层次的资源调度分配后，基站将无线资源分配的结果发送给终端的同时，也发送给对应终端的实体，即终端与基站中该终端的实体分配的资源是相同的。若终端能够为不同业务提供不同的服务质量，则其对应的实体也能够提供类似的服务质量，因此，上述在终端不同业务之间执行的资源再次分配过程，也同时在基站的相应终端实体中执行，即基站的LME获取基站中每个终端实体的前向链路资源请求，所述终端实体为通信系统中每个终端在所在基站里对应的实体；根据每个终端实体的前向链路资源请求将无线资源分配的结果返回给对应的终端实体，之后每个终端实体将分配获得的无线资源在对应终端实体的不同业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配，每个终端实体进行的资源再分配类似上述的终端进行的资源再分配，不再详细描述。

本发明实施例在上述图1对应的实施例一达到的技术效果的基础上，进一步地，通过将无线资源分配的结果发送给对应的终端及对应终端在所在基站里对应的实体，以使每个终端及其实体将分配获得的无线资源在终端的至少两个业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配，便于实现的同时，还保证用户终端的不同业务具有不同服务质量，进一步保证了终端内部不同业务的服务质量多样化需求，从而有利于提高通信系统的整体业务服务质量。

图3为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配方法实施例三的流程图，如图3所示，本实施例的执行主体是与基站进行航空移动通信的各个终端，本实施例的方法包括：

步骤301、将反向链路资源请求发送给基站。

步骤302、获取基站返回的无线资源分配的结果，所述无线资源分配的结果为基站根据终端的信道质量估计为该终端自适应选择新的调制解调编解码方式，并根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，以及根据重新确定的新的资源请求量为终端进行无线资源分配获得的。

当终端有数据包需要发送时，会向基站发送反向链路资源请求，从而基站根据该反向链路资源请求给终端分配相应的无线资源。由于基站为各个终端分配资源是基于终端与基站之间信道的信道质量估计而自适应选择的调制解调编解码方式，从而重新确定终端的资源需求，再为终端分配相应的资源，这种分配方法充分考虑了航空信道质量多变的实际情况，因此能够比较准确地为各个终端分配相应的无线资源，保证了各个终端能够有效地与基站进行的移动通信，从而有利于保证复杂多变的航空信道环境下通信系统的通信性能。

若终端中具有多种业务服务质量的需求，终端在获得基站分配的资源后，还可以进一步在终端的不同业务之间进行资源再分配，以提高业务服务质量。即终端发送给基站的反向链路资源请求中包括终端中至少两个优先级业务对应的资源请求时，终端获取基站返回的无线资源分配的结果之后，将分配获得的无线资源在至少两个业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配。终端将获取的资源在不同业务之间再分配的实现过程如上述实施例二中详细的描述。

在实际应用中，终端及在基站中终端对应的实体也可以采用现有技术中其他业务调度资源分配方式，如基于时延的方式、基于GPS(GeneralizedProcessor Sharing)的方式、基于静态优先级的方式等。基于时延的方式是以排队时间作为参数，以保证时延为目的；基于GPS的方式可以保证每个连接的预约带宽，具有真正的公平性，或者基于GPS的方式改进型的WFQ(Weighted Fair Queuing)、WF2Q(Worst-case Fair Weighted Fair Queuing)等方式，但实现具有较大的复杂度。本发明实施例中，在基站采用基于航空信道质量估计自适应选择调制解调编解码方式进行资源初次分配后，无论终端采用哪种方式在终端的不同业务之间实现资源再分配，都能够保证当前终端获取的资源是适应于当前的航空信道环境的较佳的资源分配方法，能够保证通信系统的通信性能。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图4为本发明航空移动通信系统基站实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的基站，包括：获取模块10、选择模块11、确定模块12和分配模块13，其中，获取模块10，用于获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求，以及根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；选择模块11，用于根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；确定模块12，用于根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；分配模块13，用于根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。

本实施例中，获取模块10接收到通信系统中各个终端的反向链路资源请求后，根据该请求触发获取物理层的每个终端的信道质量估计，选择模块11基于该信道质量估计自适应为相应的终端选择新的通信过程中的CMS方式，确定模块12根据该CMS方式重新计算确定终端的资源请求量，从而分配模块13以各个终端重新确定的资源请求量为各终端分配资源。由于该分配过程中考虑了各个终端通信信道的信道质量，因此，对其分配的资源能够真实反映当前的航空信道环境情况，从而后续终端与基站进行通信时，能够有效地将数据包发送给基站，保证了航空通信系统的通信性能。

本发明实施例的基站能够用于执行上述图1和图2对应的方法实施例一和实施例二的技术方案，其工作原理及达到的技术效果类似，不再详细赘述。

图5为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配系统实施例一的结构示意图，如图5所示，本实施例的系统包括：如上述图4所示的基站100和三个与该基站进行航空移动通信的终端200，每个终端200将反向链路资源请求发送给基站100，以及获取基站100返回的无线资源分配的结果，若终端提供多种业务优先级的服务，则各终端200还可以根据分配的结果进一步在终端内部进行资源再分配。

本实施例的通信系统中，当终端需要无线资源发送数据包时，先向与其通信的地面基站100发送反向链路资源请求，基站100根据该请求基于信道质量估计为终端自适应选择CMS方式，并根据选择的CMS为相应的终端分配资源。

图6为本发明航空移动通信系统无线资源调度分配系统的实施例二的结构示意图，如图6中，基站中设置的LME模块根据反向链路资源请求触发获取物理层(PHY层)的信道质量估计值，即信噪比，完成第一层资源调度，即前述的无线资源初次分配，并将分配结果同时发送给终端k和基站中终端k的实体，终端k及基站中终端k的实体的DLS模块分别根据上层子网相关会聚协议(Sub Network Dependent Convergence Protocol，简称SNDCP)层定义的好的数据服务类对数据包进行优先级分级，即将待传输的数据包依照定义的服务类缓存入对应的队列中，并分别根据优先级分别完成第二层资源调度，即完成资源再次分配，两个层次的资源调度分配完成后，终端k将反向链路上数据包组成的数据帧传给介质访问控制(Medium Access Control，简称MAC)层，基站中实体将前向链路数据包组成的数据帧传给MAC层，最后都传给物理层通信信道，实现数据通信。

图5和图6所示的实施例的系统可用于执行上述图1～图3对应的方法实施例一至实施例三的技术方案，其工作原理及达到的技术效果类似，不再详细赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法，其特征在于，包括：

获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求；

根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；

根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；

根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；

根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配；

所述根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式包括：根据链路反馈的当前的信道信噪比值所处的范围，根据调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系，自适应为相应的通信终端选择对应的调制解调编解码方式；

所述根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量包括：根据所述调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系获取最新调制解调编解码方式对应的物理层的标准数据单元的有效信息值，根据下述公式(1)和(2)重新确定所述终端的资源请求量：

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}=\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{old},k}*\frac{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{old},k}}{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{new},k}}---\left(1\right)$

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=8}{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k,i}---\left(2\right)$

上述公式中的符号表示如下：

old表示反向链路中，上一个多帧的状态；new表示反向链路中，当前多帧的状态；k表示用户终端k；i表示用户终端k中业务对应的优先级；BITS表示反向链路中，某一调制解调编解码下，一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_old,k表示上一个多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_new,k表示当前多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；REQ_PDU表示反向链路中，用户终端请求的物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_old,k表示上一个多帧中，终端k请求的总物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_new,k表示当前多帧中终端k请求的总物理层的标准数据单元数；

所述根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配包括：根据每个终端新的资源请求量占通信系统中所有终端新的总资源请求量的比例为每个终端进行无线资源分配，具体分配采用如下公式(3)为各终端分配资源：

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}=\frac{{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=N}\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{new},i}}*{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation}}---\left(3\right)$

其中，PDU_allocation表示当前多帧可分配的资源，PDU_allocation,k表示终端k在当前多帧中所分配得到的物理层的标准数据单元数目，表示当前多帧内，各终端重新确定的物理层的标准数据单元总和。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通信系统中每个终端的反向链路资源请求包括相应终端中至少两个优先级业务对应的资源请求，

相应地，根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，具体为：

根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端中至少两个优先级业务请求的总资源量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配之后，还包括：

将无线资源分配的结果发送给对应的终端，以使每个终端将分配获得的无线资源在终端的至少两个业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配之前，还包括：

以固定持续时间为通信系统中每个多帧的分配周期，并以每个多帧的分配周期减去通信系统中所有终端的专用控制信道时隙，获得可分配的无线资源；

相应地，根据每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配，具体为：

以获得的可分配的无线资源为通信系统的总无线资源，根据每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取每个终端实体的前向链路资源请求，所述终端实体为通信系统中每个终端在所在基站里对应的实体；

根据每个终端实体的前向链路资源请求触发将无线资源分配的结果返回给对应的终端实体，以使每个终端实体将分配获得的无线资源在对应终端实体的不同业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配。

6.一种航空移动通信系统无线资源调度分配方法，其特征在于，包括：

将反向链路资源请求发送给基站；

获取基站返回的无线资源分配的结果，所述无线资源分配的结果为基站根据终端的信道质量估计为该终端自适应选择新的调制解调编解码方式，并根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量，以及根据重新确定的新的资源请求量为终端进行无线资源分配获得的；其中，

所述根据终端的信道质量估计为该终端自适应选择新的调制解调编解码方式包括：根据链路反馈的当前的信道信噪比值所处的范围，根据调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系，自适应为相应的通信终端选择对应的调制解调编解码方式；

所述根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量包括：根据所述调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系获取最新调制解调编解码方式对应的物理层的标准数据单元的有效信息值，根据下述公式(1)和(2)重新确定所述终端的资源请求量：

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}=\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{old},k}*\frac{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{old},k}}{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{new},k}}---\left(1\right)$

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=8}{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k,i}---\left(2\right)$

上述公式中的符号表示如下：

old表示反向链路中，上一个多帧的状态；new表示反向链路中，当前多帧的状态；k表示用户终端k；i表示用户终端k中业务对应的优先级；BITS表示反向链路中，某一调制解调编解码下，一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_old,k表示上一个多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_new,k表示当前多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；REQ_PDU表示反向链路中，用户终端请求的物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_old,k表示上一个多帧中，终端k请求的总物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_new,k表示当前多帧中终端k请求的总物理层的标准数据单元数；

所述根据重新确定的新的资源请求量为终端进行无线资源分配包括：根据每个终端新的资源请求量占通信系统中所有终端新的总资源请求量的比例为每个终端进行无线资源分配，具体分配采用如下公式(3)为各终端分配资源：

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}=\frac{{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=N}\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{new},i}}*{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation}}---\left(3\right)$

其中，PDU_allocation表示当前多帧可分配的资源，PDU_allocation,k表示终端k在当前多帧中所分配得到的物理层的标准数据单元数目，表示当前多帧内，各终端重新确定的物理层的标准数据单元总和。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，反向链路资源请求中包括终端中至少两个优先级业务对应的资源请求，

相应地，终端获取基站返回的无线资源分配的结果之后，还包括：

将分配获得的无线资源在至少两个业务之间，根据业务对应的优先级以及对应业务的请求资源，以加窗轮询方式为对应业务进行无线资源再次分配。

8.一种航空移动通信系统基站，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取通信系统中每个终端的反向链路资源请求，以及根据反向链路资源请求触发获取每个终端的信道质量估计；

选择模块，用于根据信道质量估计为相应终端自适应选择新的调制解调编解码方式；

确定模块，用于根据新的调制解调编解码方式重新确定相应终端新的资源请求量；

分配模块，用于根据重新确定的每个终端新的资源请求量为每个终端进行无线资源分配；

所述选择模块具体用于根据链路反馈的当前的信道信噪比值所处的范围，根据调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系，自适应为相应的通信终端选择对应的调制解调编解码方式；

所述确定模块具体用于根据所述调制解调编解码与信噪比阈值及物理层的标准数据单元有效信息的对应关系获取最新调制解调编解码方式对应的物理层的标准数据单元的有效信息值，根据下述公式(1)和(2)重新确定所述终端的资源请求量：

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}=\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{old},k}*\frac{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{old},k}}{{\mathrm{BITS}}_{\mathrm{new},k}}---\left(1\right)$

${\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=8}{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{old},k,i}---\left(2\right)$

上述公式中的符号表示如下：

old表示反向链路中，上一个多帧的状态；new表示反向链路中，当前多帧的状态；k表示用户终端k；i表示用户终端k中业务对应的优先级；BITS表示反向链路中，某一调制解调编解码下，一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_old,k表示上一个多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；BITS_new,k表示当前多帧在某一调制解调编解码下一个物理层的标准数据单元所占的最大有效信息比特数；REQ_PDU表示反向链路中，用户终端请求的物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_old,k表示上一个多帧中，终端k请求的总物理层的标准数据单元数；REQ_PDU_new,k表示当前多帧中终端k请求的总物理层的标准数据单元数；

所述分配模块具体用于根据每个终端新的资源请求量占通信系统中所有终端新的总资源请求量的比例为每个终端进行无线资源分配，具体分配采用如下公式(3)为各终端分配资源：

${\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation},k}=\frac{{\mathrm{REQ}\_\mathrm{PDU}}_{\mathrm{new},k}}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{i=N}\mathrm{REQ}\_\mathrm{PD}{U}_{\mathrm{new},i}}*{\mathrm{PDU}}_{\mathrm{allocation}}---\left(3\right)$

其中，PDU_allocation表示当前多帧可分配的资源，PDU_allocation,k表示终端k在当前多帧中所分配得到的物理层的标准数据单元数目，表示当前多帧内，各终端重新确定的物理层的标准数据单元总和。

9.一种航空移动通信系统无线资源调度分配系统，其特征在于，包括：如权利要求8所述的基站和至少两个与所述基站进行航空移动通信的终端，所述终端用于将反向链路资源请求发送给基站，以及获取基站返回的无线资源分配的结果。