CN103916963A - 移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置。涉及卫星通信领域，为解决现有技术无法实现动态信道资源分配的问题而发明。本发明实施例提供的技术方案包括：对于由N个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数；根据每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；如果成立，但不成立；或者不成立，不成立；或者不成立，成立，但不成立，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配。该方案可以应用在卫星通信系统中。

Description

移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别是指一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置。

背景技术

近年来，卫星通信方面的技术突飞猛进。如今，卫星通信系统已经能够为世界各地提供覆盖全球的泛在接入服务。

然而，由于技术和成本的限制，卫星通信系统提供的信道资源远少于地面固定网络提供的。因此，对于卫星通信系统来说，一个关键问题就是如何实现动态信道资源分配，从而为尽可能多的用户提供比较可靠的服务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置，能够实现动态信道资源分配。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法，包括：对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数，所述n≥1；根据所述每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；如果成立，但不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，但不成立，根据所述每个小区的最优信道进行信道资源的分配；其中，所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述M_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述α_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

本发明还提供一种移动卫星系统的动态信道资源分配装置，包括：

参数获取模块，用于对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数，所述n≥1；

信道计算模块，与所述参数获取模块相连，用于根据所述第一参数获取模块获取的每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；

第一信道分配模块，与所述信道计算模块相连，用于如果成立，但 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立，成立，但不成立，根据所述第一信道计算模块计算的每个小区的最优信道进行信道资源的分配；

其中，所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述Mi为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述α_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过每个小区的至少一个博弈参数计算每个小区的最优信道，并在每个小区的最优信道满足一定条件时，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配，从而实现移动卫星系统的动态信道资源的分配。该技术方案解决了现有技术中对于卫星通信系统来说，无法实现动态信道资源分配的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的移动卫星系统的动态信道资源分配方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的移动卫星系统的动态信道资源分配方法的流程图；

图3为图2所示的信道资源分配方法中关键参数与时间变化示意图；

图4为图2所示的信道资源分配方法中贴现率下关键参数的变化示意图；

图5为图2所示的信道资源分配方法中分配给个小区的最优负载示意图；

图6为本发明实施例三提供的移动卫星系统的动态信道资源分配装置的结构示意图一；

图7为本发明实施例三提供的移动卫星系统的动态信道资源分配装置的结构示意图二。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的技术无法实现动态信道资源分配的问题，提供一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供的移动卫星系统的动态信道资源分配方法，包括：

步骤101，对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数。

在本实施例中，通过步骤101获取每个小区的至少一个博弈参数，可以包括：获取所述α_i；获取所述小区i拥有信道资源的单位花销u_i；获取小区i产生的总花销参数β_i；获取小区i的参数δ_i；获取博弈贴现率r；获取时间变化参数ε；获取频率复用因子v_s；获取门限g_i(g_i≥0)。该至少一个博弈参数还可以包括其他内容，在此不作限制。该步骤101中n≥1。

步骤102，根据每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道。

在本实施例中，步骤102计算最优信道的算法可以为：对于N个小区中任一小区i，其最优信道 $c_i^{*}=\frac{1}{2{\mathrm{\α}}_i}(u_i+{\mathrm{\β}}_i\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})+\frac{{\mathrm{\β}}_i{e}^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}}{2{\mathrm{\α}}_i}(g_i-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})e^{t-t_0},$ 所述t₀为时间。也可以通过其他方式计算每个小区的最优信道，在此不再一一赘述。

在本实施例中，为了控制小区的信道资源，必须为每次成功数据传输设置一个价格。作为一个博弈参与者，每一个小区通过决定它所分配的信道资源来最大化它的收益。在本文中，我们探究微分博弈作为获得有效性的一种控制机制的使用。假设小区i(i=1,2,...,n)有分配的信道资源c_i(t)。定价函数定义了一个小区为拥有在系统中引发冲突的明确数量的资源而支付的瞬时“价格”。一般地，单位价格函数将是c_i(t)的一个线性函数，并且可以定义为

P_i=α_ic_i(t)  （1）

其中，对于i∈N的α_i，是一个正常数，表示信道资源和单位价格之间的线性关系。LEO-MSS中信道资源分配的约束是系统总资源，从而我们有

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\left(t\right)\≤C---\left(2\right)$

我们对于LEO-MSS中的信道资源分配的目标是为每个小区最优地分配信道资源，在时刻t时，利益函数的微分博弈模型是受如下方程式所支配

[α_ic_i(t)-u_i]c_i(t)-δ_ix(t)  （3）

其中ui是小区i(i=1,2,...,n)拥有信道资源c_i(t)的单位花销。在我们的模型中，由于是正交频率资源，可以忽略相邻信道干扰（ACI）。小区间的主要干扰是共信道干扰，它带来系统不期望的花销并被模型化为不同函数δ_ix(t)，在公式（3）中引入。其中x(t)，作为微分博弈模型中的状态变量，被假设满足如下的微分方程，即：

$\mathrm{dx}\left(t\right)=[\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i{c}_i\left(t\right)-{\mathrm{\ϵv}}_{s}x\left(t\right)]\mathrm{dt},x\left(t_0\right)=x_{t_0}---\left(4\right)$

其中β_i，ε是正参数。β_i是单元i产生的总花销参数。不期望的负荷花销随着系统负荷的改变以比率ε减少，并受到频率复用因子v_s的影响。

在我们的模型中，让函数（3）给出的利益的最大值成为目标，对于i∈N，

我们可以获得一个随机的微分博弈，当小区i寻求

$\max E_{t_0}\left\{\underset{t_0}{\overset{T}{\∫}}\right\{[{\mathrm{\α}}_i{c}_i\left(t\right)-u_i]c_i\left(t\right)-{\mathrm{\δ}}_{i}x\left(t\right)\}{e}^{-r(t-t_0)}\mathrm{dt}-g_i[x\left(t\right)-{\stackrel{\‾}{x}}_i\left]e^{-r(t-t_0)}\right\}---\left(5\right)$

服从

$\mathrm{dx}\left(t\right)=[\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i{c}_i\left(t\right)-{\mathrm{\ϵv}}_{s}x\left(t\right)]\mathrm{dt},x\left(t_0\right)=x_{t_0}$

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\left(t\right)\≤C$

在公式（5）中，表示在时间t₀执行的期望运算符。节点的计划区间是[t₀,T]。在时间T，与算法影响力的状态相关联的终值是其中g_i(g_i≥0)和是一个门限。博弈贴现率是r。

我们提出LEO-MSS中的一种动态信道资源分配方案，它基于非合作性微分博弈。动态最优化程序技术由Bellman开发[12]，在定理1中给出。

定理1一组控制变量c^*(s)=φ^*(s,x)构成对控制问题（5）的一种最优化解决办法，如果存在定义在[t₀,T]×R^m→R上的连续可微函数V(s,x)，并满足如下的Bellman方程

$-V_s(s,x)=\underset{u}{\max }\left\{g\right[s,x,u]+V_x(s,x)f[s,x,u\left]\right\}=\left\{g\right[s,x,{\mathrm{\φ}}^{*}(s,x)]+V_x(s,x)f[s,x{\mathrm{\φ}}^{*}(s,x)\left]\right\}---\left(6\right)$

V(T,x)=q(x)  （7）

在这种情况下，s表示时间，x表示状态，Vⁱ(s,x)是参数i在时间间隔[t₀,T]内的价值函数（收益），为了优化公式（5）的问题，价值函数Vⁱ(s,x)可以表示

如下：

$V^i(s,x)=\underset{t_0}{\overset{T}{\∫}}\left\{\right[{\mathrm{\α}}_i{c}_i\left(t\right)-u_i]c_i\left(t\right)-{\mathrm{\δ}}_{i}x\left(t\right)\}{e}^{-r(t-t_0)}\mathrm{dt}---\left(8\right)$

有：

$\begin{array}{c}-V_s^i(s,x)=\underset{c}{\max }\left\{\right\{[{\mathrm{\α}}_i{c}_i-u_i]c_i-{\mathrm{\δ}}_{i}x\}{e}^{-r(t-t_0)}+V_x^i(s,x)[\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j-{\mathrm{\ϵv}}_{s}x\left]\right\}\\ =\underset{c}{\max }\left\{\right\{[{\mathrm{\α}}_i{c}_i-u_i]c_i-{\mathrm{\δ}}_{i}x\}{e}^{-r(t-t_0)}+V_x^i(s,x)[\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_i{c}_j+{\mathrm{\β}}_i{c}_i-{\mathrm{\ϵv}}_{s}x\left]\right\}\end{array}---\left(9\right)$

$V_T^i(s,x)=-g_i[x-{\stackrel{\‾}{x}}_i]e^{-r(T-t_0)}---\left(10\right)$

按照以下条件最大化公式（9）和（10）的收益，

$(2{\mathrm{\α}}_i{c}_i-u_i)e^{-r(t-t_0)}+{\mathrm{\β}}_i{V}_x^i(s,x)=0---\left(11\right)$

有：

${\mathrm{\φ}}^{*}(s,x)=\frac{u_i}{2{\mathrm{\α}}_i}-\frac{{\mathrm{\β}}_i}{2{\mathrm{\α}}_i}{V}_x^i(s,x)e^{r(t-t_0)}---\left(12\right)$

使类似于公式（12），下式表示小区收益的纳

什均衡的一阶条件：

$c_i^{*}={\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{V}_x^i(s,x)e^{r(t-t_0)}---\left(13\right)$

命题1：由方法（9）和（10）得出一下以下结论：

$V^i(s,x)=[A_i\left(s\right)x+B_i\left(s\right)]e^{-r(t-t_0)}---\left(14\right)$

与{A₁(s),A₂(s),A₃(s),...,A_n(s)}，满足以下等式：

$A_i\left(s\right)=(\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}-g_i)e^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}{e}^{t-t_0}-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}---\left(15\right)$

A_i(T)=-g_i  （16）

并且给出{B₁(s),B₂(s),B₃(s),...,B_n(s)}：

$B_i\left(s\right)=e^{r(s-t_0)}[\underset{t_0}{\overset{t}{\∫}}{F}_i\left(s\right)e^{-r(s-t_0)}\mathrm{ds}+{B_i}^0]---\left(17\right)$

$F_i\left(s\right)=-{\mathrm{\α}}_i{[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]}^2-A_i\left(s\right)\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j-(A_i\left(s\right){\mathrm{\β}}_i-u_i)[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]---\left(18\right)$

$B_i\left(T\right)=g_i{\stackrel{\‾}{x}}_i---\left(19\right)$

结论：据（13）和（14），（9）和（10）可以表示为：

$\begin{array}{c}[r{A}_i\left(s\right)-A_i^{\′}\left(s\right)]x+[r{B}_i\left(s\right)-B_i^{\′}\left(s\right)]\\ ={\mathrm{\α}}_i{c}_i^2-u_i{c}_i-{\mathrm{\δ}}_{i}x+A_i\left(s\right)(\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j+{\mathrm{\β}}_i{c}_i-{\mathrm{\ϵv}}_{s}x)\\ =[-{\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\ϵv}}_s{A}_i\left(s\right)]x+{\mathrm{\α}}_i{c}_i^2-u_i{c}_i+A_i\left(s\right)\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j\\ =[-{\mathrm{\δ}}_i-{\mathrm{\ϵv}}_s{A}_i\left(s\right)]x+{\mathrm{\α}}_i{[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]}^2\\ +(A_i\left(s\right){\mathrm{\β}}_i-u_i)[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}+A_i\left(s\right)\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j\end{array}---\left(20\right)$

$A_i\left(T\right)x+B_i\left(T\right)=-g_i[x-{\stackrel{\‾}{x}}_i]---\left(21\right)$

为了使（20）和（21）成立，要求：

A_i'(s)=(r+εv_s)A_i(s)+δ_i  （22）

A_i(T)=-g_i  （23）

$\begin{array}{c}{B}_i^{\′}\left(s\right)=r{B}_i\left(s\right)-{\mathrm{\α}}_i{[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]}^2-A_i\left(s\right)\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j\\ (A_i\left(s\right){\mathrm{\β}}_i-u_i)[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]\\ =r{B}_i\left(s\right)+F_i\left(s\right)\end{array}----\left(24\right)$

$B_i\left(T\right)=g_i{\stackrel{\‾}{x}}_i---\left(25\right)$

解（22）和（23），可得：

$A_i\left(s\right)=(\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}-g_i)e^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}{e}^{t-T}-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}---\left(26\right)$

因为B_i(s)不依赖于B_j(s)，且i≠j，可解得B_i(s):

$B_i\left(s\right)=e^{r(s-t_0)}[\underset{t_0}{\overset{t}{\∫}}{F}_i\left(s\right)e^{-r(s-t_0)}\mathrm{ds}+{B_i}^0]---\left(27\right)$

其中

${B_i}^0=g_i{\stackrel{\‾}{x}}_i{e}^{-r(t-t_0)}-\underset{t_0}{\overset{t}{\∫}}{F}_i\left(s\right)e^{-r(s-t_0)}\mathrm{ds}---\left(28\right)$

$\begin{array}{c}{F}_i\left(s\right)=-{\mathrm{\α}}_i{[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]}^2-A_i\left(s\right)\underset{j=1,j\≠i}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_j{c}_j\\ -(A_i\left(s\right){\mathrm{\β}}_i-u_i)[{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_i+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_i{A}_i\left(s\right)e^{r(t-t_0)}]\end{array}---\left(29\right)$

因此命题1如下：

据（12）-（15），可得到纳什均衡策略博弈的相应反馈---即每个小区的最优信道：

$c_i^{*}\frac{1}{2{\mathrm{\α}}_i}(u_i+{\mathrm{\β}}_i\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})+\frac{{\mathrm{\β}}_i{e}^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}}{2{\mathrm{\α}}_i}(g_i-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})e^{t-t_0}---\left(30\right)$

步骤103，如果成立，但不成立；或者不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，但 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 不成立，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配。

在本实施例中，步骤103中所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述Mi为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述αi为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过每个小区的至少一个博弈参数计算每个小区的最优信道，并在每个小区的最优信道满足一定条件时，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配，从而实现移动卫星系统的动态信道资源的分配。该技术方案解决了现有技术中对于卫星通信系统来说，无法实现动态信道资源分配的问题。

实施例二：

如图2所示，本发明实施例提供的移动卫星系统的动态信道资源分配方法，该方法与图1所示的相似，区别在于，如果成立，且成立；或者不成立，成立，且成立，还包括：

步骤104，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配后，更新每个小区的至少一个博弈参数。

步骤105，根据更新后的每个小区的至少一个博弈参数，更新每个小区的最优信道。

步骤106，判断更新后的每个小区的最优信道是否满足：成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立。

步骤107，如果不满足，根据更新后的每个小区的最优信道重新进行信道资源的分配。

在本实施例中，步骤107重新进行信道资源的分配后，返回步骤104重复上述更新博弈参数和每个小区的最优信道以及判断过程。

步骤108，如果满足，根据满足成立，且成立；或者不成立，成立，且成立时，每个小区的最优信道进行信道资源的分配。

在本实施例中，根据公式（30）可以得到分配给每个小区的最佳信道资源，每个小区为信道资源分配所支付的费用受到资金约束的限制，M_i表示小区i的资金约束，可得：

α_ic_i(t)≤M_i c_i(t)≤M_iα_i

以有4个小区需要进行动态信道资源的分配为例，假设来源是相同的，贴现率r=0.05，衰落率ε=0.6。图3表示关键参数A_i(t)是如何随时间变化的，可以发现A_i(t)与时间几乎是成反比例变化的，随着时间的推移逐渐下降。这些都可以由公式（26）得到，这代表我们提出的算法是合理的，并且可以通过数值模拟来验证。图4显示了在贴现率下的A_i(t)的变化趋势。图5显示了基于图2中所提算法的分配给各小区最优负载。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过每个小区的至少一个博弈参数计算每个小区的最优信道，并在每个小区的最优信道满足一定条件时，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配，从而实现移动卫星系统的动态信道资源的分配。该技术方案解决了现有技术中对于卫星通信系统来说，无法实现动态信道资源分配的问题。

实施例三：

如图6所示，本发明实施例提供的移动卫星系统的动态信道资源分配装置，包括：

参数获取模块601，用于对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数，所述n≥1；

信道计算模块602，与所述参数获取模块相连，用于根据所述第一参数获取模块获取的每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；

第一信道分配模块603，与所述信道计算模块相连，用于如果成立，但不成立；或者不成立，不成立；或者不成立，成立，但不成立，根据所述第一信道计算模块计算的每个小区的最优信道进行信道资源的分配；

其中，所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述M_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述α_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

在本实施例中，通过参数获取模块、信道计算模块和第一信道分配模块实现信道分配的过程，与图1所示的过程相似，在此不再一一赘述。其中，所述获取每个小区的至少一个博弈参数包括：获取所述α_i；获取所述小区i拥有信道资源的单位花销u_i；获取小区i产生的总花销参数β_i；获取小区i的参数δ_i；获取博弈贴现率r；获取时间变化参数ε；获取频率复用因子v_s；获取门限g_i(g_i≥0)；

所述计算每个小区的最优信道，包括：对于N个小区中任一小区i，其最优信道 $c_i^{*}=\frac{1}{2{\mathrm{\α}}_i}(u_i+{\mathrm{\β}}_i\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})+\frac{{\mathrm{\β}}_i{e}^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}}{2{\mathrm{\α}}_i}(g_i-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})e^{t-t_0},$ 所述t₀为时间。

进一步的，如图7所示，如果成立，且成立；或者不成立，成立，且成立，该装置还包括：

博弈参数更新模块604，与所述信道计算模块相连，用于根据所述每个小区的最优信道进行信道资源的分配后，更新每个小区的至少一个博弈参数；

信道更新模块605，与所述博弈参数更新模块相连，用于根据所述博弈参数更新模块更新后的每个小区的至少一个博弈参数，更新每个小区的最优信道；

信道判断模块606，与所述信道更新模块相连，用于判断所述信道更新模块更新后的每个小区的最优信道是否满足：成立，且成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立；

第二信道分配模块607，与所述信道判断模块、所述博弈参数更新模块和所述信道判断模块相连，用于如果所述信道判断模块确定不满足，根据更新后的每个小区的最优信道重新进行信道资源的分配，使所述博弈参数更新模块和所述信道判断模块再次更新博弈参数和每个小区的最优信道，并再次通过信道判断模块进行判断；

第三信道分配模块608，与所述信道判断模块相连，用于如果信道判断模块确认满足，根据满足成立，且成立；或者不成立，成立，且成立时，每个小区的最优信道进行信道资源的分配。

在本实施例中，动态信道资源分配装置包含上述模块时，实现信道资源分配的过程，与图2所示的相似，在此不再一一赘述。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过每个小区的至少一个博弈参数计算每个小区的最优信道，并在每个小区的最优信道满足一定条件时，根据每个小区的最优信道进行信道资源的分配，从而实现移动卫星系统的动态信道资源的分配。该技术方案解决了现有技术中对于卫星通信系统来说，无法实现动态信道资源分配的问题。

本发明实施例提供的移动卫星系统的动态信道资源分配方法和装置，可以用于卫星通信系统中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种移动卫星系统的动态信道资源分配方法，其特征在于，包括：

对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数，所述n≥1；

根据所述每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；

如果 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，但 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立；或者不成立，成立，但不成立，根据所述每个小区的最优信道进行信道资源的分配；

其中，所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述M_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述α_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

2.根据权利要求1所述的移动卫星系统的动态信道资源分配方法，其特征在于，如果 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且成立，所述方法还包括：

根据所述每个小区的最优信道进行信道资源的分配后，更新每个小区的至少一个博弈参数；

根据更新后的每个小区的至少一个博弈参数，更新每个小区的最优信道；

判断更新后的每个小区的最优信道是否满足：成立，且成立；或者不成立，成立，且成立；

如果不满足，根据更新后的每个小区的最优信道重新进行信道资源的分配，并重复上述更新博弈参数和每个小区的最优信道以及判断过程；

如果满足，根据满足成立，且成立；或者不成立，成立，且成立时，每个小区的最优信道进行信道资源的分配。

3.根据权利要求1所述的移动卫星系统的动态信道资源分配方法，其特征在于，

所述获取每个小区的至少一个博弈参数包括：获取所述α_i；获取所述小区i拥有欣道资源的单位花销u_i；获取小区i产生的总花销参数β_i；获取小区i的参数δ_i；获取博弈贴现率r；获取时间变化参数ε；获取频率复用因子v_s；获取门限g_i(g_i≥0)；

所述计算每个小区的最优信道，包括：对于N个小区中任一小区i，其最优信道 $c_i^{*}=\frac{1}{2{\mathrm{\α}}_i}(u_i+{\mathrm{\β}}_i\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})+\frac{{\mathrm{\β}}_i{e}^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}}{2{\mathrm{\α}}_i}(g_i-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})e^{t-t_0},$ 所述t₀为时间。

4.一种移动卫星系统的动态信道资源分配装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于对于由N={1，2，…，n}个相同小区组成的系统，获取每个小区的至少一个博弈参数，所述n≥1；

信道计算模块，与所述参数获取模块相连，用于根据所述第一参数获取模块获取的每个小区的至少一个博弈参数，计算每个小区的最优信道；

第一信道分配模块，与所述信道计算模块相连，用于如果成立，但 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 不成立；或者 $C_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立，成立，但不成立，根据所述第一信道计算模块计算的每个小区的最优信道进行信道资源的分配；

其中，所述为小区i的最优信道，所述1≤i≤n；所述Mi为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的资金约束；所述α_i为所述至少一个博弈参数中的一个，表示所述小区i的信道资源和单位价格之间的关系；所述C为所述至少一个博弈参数中的一个，表示由N个相同小区组成的系统的信道总资源。

5.根据权利要求4所述的移动卫星系统的动态信道分配装置，其特征在于，如果 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且成立，所述装置还包括：

博弈参数更新模块，与所述信道计算模块相连，用于根据所述每个小区的最优信道进行信道资源的分配后，更新每个小区的至少一个博弈参数；

信道更新模块，与所述博弈参数更新模块相连，用于根据所述博弈参数更新模块更新后的每个小区的至少一个博弈参数，更新每个小区的最优信道；

信道判断模块，与所述信道更新模块相连，用于判断所述信道更新模块更新后的每个小区的最优信道是否满足：成立，且成立；或者 $c_i^{*}\≤M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 不成立， $c_i^{*}=M_i/{\mathrm{\α}}_i$ 成立，且 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i^{*}\≤C$ 成立；

第二信道分配模块，与所述信道判断模块、所述博弈参数更新模块和所述信道判断模块相连，用于如果所述信道判断模块确定不满足，根据更新后的每个小区的最优信道重新进行信道资源的分配，使所述博弈参数更新模块和所述信道判断模块再次更新博弈参数和每个小区的最优信道，并再次通过信道判断模块进行判断；

第三信道分配模块，与所述信道判断模块相连，用于如果信道判断模块确认满足，根据满足成立，且成立；或者不成立，成立，且成立时，每个小区的最优信道进行信道资源的分配。

6.根据权利要求4所述的移动卫星系统的动态信道资源分配装置，其特征在于，

所述获取每个小区的至少一个博弈参数包括：获取所述α_i；获取所述小区i拥有信道资源的单位花销u_i；获取小区i产生的总花销参数β_i；获取小区i的参数δ_i；获取博弈贴现率r；获取时间变化参数ε；获取频率复用因子v_s；获取门限g_i(g_i≥0)；

所述计算每个小区的最优信道，包括：对于N个小区中任一小区i，其最优信道 $c_i^{*}=\frac{1}{2{\mathrm{\α}}_i}(u_i+{\mathrm{\β}}_i\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})+\frac{{\mathrm{\β}}_i{e}^{r+{\mathrm{\ϵv}}_s}}{2{\mathrm{\α}}_i}(g_i-\frac{{\mathrm{\δ}}_i}{r+{\mathrm{\ϵv}}_s})e^{t-t_0},$ 所述t₀为时间。