CN105391491A - 一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法及系统，方法包括：接收目标用户的目标业务请求并确定目标业务请求对应的优先级；从目标业务请求中提取目标用户的请求信息；基于优先级、最小保证时隙数、目标调制阶数和目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数；根据请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、关系函数和当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；求解效用最大化模型在得到最大效用值时目标用户的所分配时隙数，根据所分配时隙数确定分配给目标用户的带宽。应用本发明实施例，兼顾了系统性能和用户请求进行带宽分配，并提高了带宽利用率。

Description

一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法及系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法及系统。

背景技术

目前，卫星通信系统具有通信范围大、可靠性高和开通电路迅速等优点，使得卫星通信系统的使用需求日益提高。

但是由于太空环境和生产成本的限制，卫星通信系统中可用的带宽资源非常有限。而传统的带宽分配方法倾向于关注用户的请求信息，对链路状态信息的关注较少，但是，链路状态的好坏以及编码方式等因素会对通信质量造成影响，例如：如果对通信质量不好的链路分配过多的带宽，就造成了带宽资源的浪费。也就是说，现有技术中，并没有兼顾系统性能和用户请求对带宽进行分配，从而造成卫星系统中的带宽资源并没有被高效地利用。

因此，在卫星通信系统中，如何兼顾系统性能和用户请求对带宽进行分配从而达到有效利用带宽资源的目的，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种新的应用于卫星通信系统的带宽分配方法及系统，以兼顾系统性能和用户请求对带宽进行分配，提高卫星系统的带宽资源利用率。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法，包括：

接收目标用户的目标业务请求并确定所述目标业务请求所对应的优先级，其中，所述目标用户为一个或多个；

从所述目标业务请求中提取所述目标用户的请求信息，其中，所述请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

基于所述优先级、所述最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于所述目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数，其中，所述效用函数对应的效用值用于衡量给所述目标用户分配时隙时所产生的带宽利用率的高低，且对于给定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，则效用值X所对应的带宽利用率大于效用值Y所对应的带宽利用率；

根据所述请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数；

根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽。

可选的，所述预先构建的效用函数为：

$u\left(x_i\right)=\frac{q_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i\right)/N}\·\ln \left(x_i-{\min }_i\right)+\frac{M_i\·R_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i\right)/N}\·\ln \[M_i\·R_i\·\left(x_i-{\min }_i\right)\]$

其中，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数。

可选的，所述效用最大化模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ mi{n}_i\≤x_i\≤ma{x}_i\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

其中，所述max_i是第i个目标用户的请求时隙数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。

可选的，所述根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽，包括：

将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

可选的，所述根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽，包括：

判断所述求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请求时隙数，如果是，将所述目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽；

否则，将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

可选的，所述求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，包括：

判断当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配是否足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有所述目标用户分配时隙，并确定当前系统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，所述第一类目标用户为所有所述目标用户中已分配到最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户；

将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；

判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；

当判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解所述非线性规划模型，得到在所述非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配一个时隙，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数；

当判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数。

可选的，所述效用增量值对应的效用增量公式为：

$\mathrm{\Δ}u\left(x_i\right)=u\left(x_i+1\right)-u\left(x_i\right)=N\·\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\ln \left(1+\frac{1}{x_i-{\min }_i}\right)$

其中，所述Δu(x_i)是效用增量值，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述u(x_i+1)是给第i个目标用户分配x_i+1个时隙时产生的效用值，所述u(x_i)是给第i个目标用户分配x_i个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

可选的，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

且通过拉格朗日乘数法对所述非线性规划模型求解，得到的最优解为：

$z_i=\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\left(B-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\min }_i\right)+{\min }_i$

并且，

其中，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述N是待分配用户总数，所述M_i当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述B是当前系统的可分配时隙总数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

可选的，本发明实施例第一方面所提供的一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法，还包括：

当判断出当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配不足够分配时，按照所述目标业务请求对应的优先级由高到底的顺序对所有所述目标用户进行最小保证时隙数分配，并将所述目标用户相应的所分配时隙数作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所分配时隙数。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用于卫星通信系统的带宽分配系统，包括：

接收单元，用于接收目标用户的目标业务请求并确定所述目标业务请求所对应的优先级，其中，所述目标用户为一个或多个；

提取单元，用于从所述目标业务请求中提取所述目标用户的请求信息，其中，所述请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

生成单元，用于基于所述优先级、所述最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于所述目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数，其中，所述效用函数对应的效用值用于衡量给所述目标用户分配时隙时所产生的带宽利用率的高低，且对于给定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，则效用值X所对应的带宽利用率大于效用值Y所对应的带宽利用率；

构建单元，用于根据所述请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

求解单元，用于求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数；

确定单元，用于根据求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽。

可选的，所述生成单元所利用的所述预先构建的效用函数为：

$u\left(x_i\right)=\frac{q_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i\right)/N}\·\ln \left(x_i-{\min }_i\right)+\frac{M_i\·R_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i\right)/N}\·\ln \[M_i\·R_i\·\left(x_i-{\min }_i\right)\]$

其中，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数。

可选的，所述构建单元所构建的所述效用最大化模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ mi{n}_i\≤x_i\≤ma{x}_i\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

其中，所述max_i是第i个目标用户的请求时隙数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。

可选的，在一种实现方式中，所述确定单元具体用于：将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

可选的，在另一种实现方式中，所述确定单元具体用于：

判断所述求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请求时隙数，如果是，将所述目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽；

否则，用于将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

可选的，所述求解单元包括：第一分配单元、第二分配单元和判断单元；

所述第一分配单元，用于判断当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配是否足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有所述目标用户分配时隙，并确定当前系统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，所述第一类目标用户为所有所述目标用户中已分配到最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户；

所述第二分配单元，用于将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；

所述判断单元，用于判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；当所述判断单元判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解所述非线性规划模型，得到在所述非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配一个时隙，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数；当所述判断单元判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数。

可选的，所述效用增量值对应的效用增量公式为：

$\mathrm{\Δ}u\left(x_i\right)=u\left(x_i+1\right)-u\left(x_i\right)=N\·\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\ln \left(1+\frac{1}{x_i-{\min }_i}\right)$

其中，所述Δu(x_i)是效用增量值，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述u(x_i+1)是给第i个目标用户分配x_i+1个时隙时产生的效用值，所述u(x_i)是给第i个目标用户分配x_i个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

可选的，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

且通过拉格朗日乘数法对所述非线性规划模型求解，得到的最优解为：

$z_i=\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\left(B-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\min }_i\right)+{\min }_i$

并且，

其中，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述N是待分配用户总数，所述M_i当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述B是当前系统的可分配时隙总数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

可选的，所述第一分配单元还用于：

当判断出当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配不足够分配时，按照所述目标业务请求对应的优先级由高到底的顺序对所有所述目标用户进行最小保证时隙数分配，并将所述目标用户所对应的所分配时隙数作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所分配时隙数。

本发明实施例中，基于用户的请求业务的优先级、最小保证时隙数和请求时隙数等关于用户请求信息，当前系统采用的调制方式以及调制方式对应的调制阶数和编码速率等链路信息构建效用最大化模型，并求解最大效用值对应的时隙数，进而根据求解得到的时隙数，确定分配给用户的带宽，能够在充分考虑了用户需求的同时，对当前系统的链路状态也进行了充分的考虑，兼顾了系统性能和用户请求，避免了对通信质量不好的链路分配过多的带宽，提高了带宽资源的利用率。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于卫星通信系统的带宽分配系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种应用于卫星系统的带宽分配方法及系统。

首先，本发明实施例提供了一种应用于卫星系统的带宽分配方法，如图1所示，该应用于卫星系统的带宽分配方法可以包括如下步骤：

S101：接收目标用户的目标业务请求并确定该目标业务请求所对应的优先级，其中，该目标用户为一个或多个；

其中，目标业务请求对应的优先级可按照不同业务类型对带宽的需求程度进行设定，例如，可以将网络电话业务的优先级设定为2，视频业务的优先级设定为1.75，游戏业务的优先级设定为1.5，网页浏览业务的优先级设定为1.25等，并且数字越大对应的优先级越高。

需要说明的是，该目标业务可以包括但不局限于网络电话业务、视频业务、游戏业务和网页浏览业务；另外，优先级的设定可根据用户实际需求设定，并不局限于上述优先级设定方案且不局限于数字越大对应的优先级越高的设计方案。

S102：从目标业务请求中提取该目标用户的请求信息，其中，该请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

其中，从目标业务请求中读取目标用户的请求信息，可以根据该请求信息了解目标用户的需求，充分了考虑用户的需求，提升了用户体验。

需要说明的是，该请求信息可以包括但不局限于最小保证时隙数和请求信息。

S103：基于该优先级、该最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于该目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数；

其中，预先构建的效用函数是将目标业务的优先级、目标业务请求的最小保证时隙数、以及当前系统的调制方式对应的调制阶数和编码速率作为参数，也就是用户请求信息和当前系统链路信息发生变化时，上述参数的参数值也发生变化，在满足了考虑用户需求的同时，也考虑了当前系统的链路状态，即兼顾了系统性能和用户请求，避免了对通信质量不好的链路分配过多的带宽，提高了带宽资源的利用率，节约了带宽资源。

需要说明的是，预先构建的效用函数的参数可以包括但不局限于目标业务的优先级、目标业务请求的最小保证时隙数和当前系统的调制方式对应的调制阶数和编码速率。

S104：根据该请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

S105：求解该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数；

其中，根据最小保证时隙数、请求时隙数、关系函数和当前系统的可分配时隙总数构建效用最大化模型，则可以在最小保证时隙数、请求时隙数和当前可分配时隙数的限制条件下求解关系函数在获取最大效用值时的时隙分配数，能够在考虑用户需求的同时，也充分考虑当前系统的链路状态，避免了对通信质量不好的链路分配过多的带宽，提高了带宽资源的利用率，节约了带宽资源。

需要说明的是，该效用最大化模型的限制条件可以包括但不局限于最小保证时隙数、请求时隙数和当前可分配时隙数，限制条件根据用户的请求信息和链路状态的实际情况进行设定。

S106：根据求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，确定分配给该目标用户的带宽。

其中，在当前系统的效用函数取得最大值时，可以计算得到该最大值对应的所分配时隙数，且将该最大值对应的所分配时隙数分配给目标用户，同时根据该所分配时隙数和一个时隙对应的带宽计算得到分配给该目标用户的带宽。

需要强调的是，本发明实施例提供的应用于卫星系统的带宽分配方法可应用于跨层设计的传输结构。

本发明实施例中，基于用户的请求业务的优先级、最小保证时隙数和请求时隙数等关于用户请求信息，当前系统采用的调制方式以及调制方式对应的调制阶数和编码速率等链路信息构建效用最大化模型，并求解最大效用值对应的时隙数，进而根据求解得到的时隙数，确定分配给用户的带宽，能够在充分考虑了用户需求的同时，对当前系统的链路状态也进行了充分的考虑，兼顾了系统性能和用户请求，避免了对通信质量不好的链路分配过多的带宽，提高了带宽资源的利用率。

更进一步的，本发明实施例中，该预先构建的效用函数为：

$u\left(x_i\right)=\frac{q_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i\right)/N}\·\ln \left(x_i-{\min }_i\right)+\frac{M_i\·R_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i\right)/N}\·\ln \[M_i\·R_i\·\left(x_i-{\min }_i\right)\]$

其中，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数。可以理解的是，在该技术方案中，通过预先构建一个基于用户需求和链路状态的效用函数，使得在获取具体的用户需求和链路状态时，可直接带入具体的用户需求参数和链路状态参数，便可以得到具体情况下效用函数，即实现动态的获取效用函数，从而实现动态的调整时隙分配数，获取动态带宽分配方案，使得带宽分配更灵活，且提高了带宽分配的高效性，提升用户体验。

更进一步的，本发明实施例中，该效用最大化模型可以为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ mi{n}_i\≤x_i\≤ma{x}_i\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

其中，所述max_i是第i个目标用户的请求时隙数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。可以理解的是，在该技术方案中，通过构建效用最大化模型，即在效用函数的基础上增加了限制条件，即给目标用户分配的时隙数受限于该目标用户最小保证时隙数和请求时隙数，且总分配时隙数受限于系统可分配的时隙数总和，避免了给该目标用户分配时隙数大于请求时隙数而造成的带宽资源的浪费，使得时隙分配方案更合理。

更进一步的，在本发明实施例的一种具体实现方式中，根据求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，确定分配给该目标用户的带宽，可以包括：

将求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给该目标用户的带宽。

可以理解的是，在该种实现方式中，通过计算结合了用户请求信息和当前系统的链路信息的效用函数，并综合考虑效用最大化模型中的限制条件，求解得到分配给目标用户的所分配时隙数，并将该所分配时隙数分配给目标用户，从而可以将所分配时隙数和当前系统信息的频率通带相乘计算得到分配给该目标用户的带宽，满足了用户需求且提高了当前系统的链路利用率，进而节约了卫星系统的带宽资源。

更进一步的，在本发明实施例的另一种具体实现方式中，根据求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽，可以包括：

判断该求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请求时隙数，如果是，将该目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽；否则，将求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给该目标用户的带宽。

可以理解的是，在该种具体实现方式中，对效用最大化模型中的效用函数进行求解，在求解得到最大效用值时的所分配时隙数后，先对该所分配时隙数进行判断，当该所分配时隙数大于目标用户的请求时隙数时，按照该目标用户的请求时隙数进行分配，避免了给目标用户分配过多的时隙，从而避免了带宽资源的浪费，有效的节约了卫星系统中有限的带宽资源。当该所分配时隙数小于目标用户的请求时隙数时，按照该所分配时隙数进行分配，并且根据此时求解得到的所分配时隙数计算得到的带宽，既满足了用户业务请求对带宽的需求，又得到了最大的带宽利用率。

更进一步的，在本发明实施例的另一种具体实现方式中，求解该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，可以包括：

判断当前系统的可分配时隙总数按照所有目标用户的最小保证时隙数分配是否足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有目标用户分配时隙，并确定当前系统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，该第一类目标用户为所有目标用户中已分配到最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户；

将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；

判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；

当判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解该非线性规划模型，得到在该非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为该第一类目标用户分配一个时隙，将该第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为该效用最大化模型在得到最大效用值时该第一类目标用户的所分配时隙数；

当判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数。

可以理解的是，在该种具体实现方式中，在利用效用最大化模型求解最优的时隙分配数之前，首先，判断当前系统可分配的时隙总数是否充足，即判断该时隙总数是否能按照目标用户请求的最小保证时隙数对所有目标用户进行分配，如果能，则对所有目标用户进行一次时隙分配，且给各个目标用户分配的时隙数为目标用户请求的最小保证时隙数。当用户的请求时隙数恰好为最小保证时隙数时，分配给该用户请求的最小保证时隙数，且不再对该用户进行下一次分配，并将该用户定义为第二类目标用户。

其次，在对所有目标用户进行一次分配后，确定剩余时隙数和仍需要进行再次分配的目标用户数，且将仍需要进行再次分配的目标用户定义为第一类目标用户，当剩余时隙数能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数时，从效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日数乘法求解该非线性规划模型，得到在取得最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，并按照该所分配时隙数对该第一类目标用户进行再次分配，具体地，从最大化模型中提取非线性规划模型，避免了使用计算量较大的动态规划算法，减轻了卫星系统的计算压力。

并且，按照使用拉格朗日乘数法求解非线性规划模型得到所分配时隙数，对第一类目标用户进行再次分配后，确定进行再次分配后当前系统的剩余时隙数，判断当前系统的剩余时隙数能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数时，继续执行上述使用拉格朗日乘数法求解非线性规划模型并将得到的所分配时隙数进行分配的步骤。当判断当前系统的剩余时隙数不能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数，且当前剩余时隙数能够给第一类目标用户分配一个时隙数时，利用效用增量公式计算效用增量值，并且利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时隙。

另外，当利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时隙前，先计算第一类目标用户分配到的时隙总数，若该时隙总数大于该第一类目标用户的请求时隙数，则不再对该第一类目标用户分配时隙；若该时隙总数小于该第一类目标用户的请求时隙数，利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对该第一类目标用户分配一个时隙。

并且，利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时隙后，再次计算第一类目标用户分配到的时隙总数，对满足请求时隙数的第一类目标用户不再分配时隙，不满足的，利用上述贪婪算法进行又一次时隙分配，直到将剩余时隙数分配完。通过利用上述方案进行时隙分配，充分考虑了用户需求和链路状态，得到节省带宽资源且满足用户需求的时隙分配方案，并且避免了使用计算量较大的动态规划算法，减轻了卫星系统的计算量，从而节约了卫星系统的计算资源。

需要强调的是，本发明实施例所利用的拉格朗日乘数法和贪婪算法均属于现有技术，在此不做赘述。

更进一步的，该效用增量值对应的效用增量公式可以为：

$\mathrm{\Δ}u\left(x_i\right)=u\left(x_i+1\right)-u\left(x_i\right)=N\·\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\ln \left(1+\frac{1}{x_i-{\min }_i}\right)$

其中，所述Δu(x_i)是效用增量值，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述u(x_i+1)是给第i个目标用户分配x_i+1个时隙时产生的效用值，所述u(x_i)是给第i个目标用户分配x_i个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

可以理解的是，在该技术方案中，通过效用增值公式计算效用增值，并将计算得到的效用增值按照从大到小的顺序排列，并按照效用增量值从大到小的顺序为每一个目标用户分配一个时隙，且每分配一次都计算该目标用户时隙分配总数是否等于请求时隙数，若相等，不再对该目标用户进行再次分配，若小于请求时隙数，继续执行下一次分配。

更进一步的，在本发明的一个优选实施例中，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

且通过拉格朗日乘数法对该非线性规划模型求解，得到的最优解为：

$z_i=\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\left(B-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\min }_i\right)+{\min }_i$

并且，

其中，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述N是待分配用户总数，所述M_i当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述B是当前系统的可分配时隙总数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。可以理解的是，在该技术方案中，通过从预先构建的效用最大化模型中提取该非线性规划模型，并使用该非线性规划模型计算得到最优时隙分配数的同时，进一步的结合贪婪算法求解时隙分配数，减少了计算量，节约了卫星系统的有限的计算资源。

需要强调的是，上述预先构建的效用函数、最大化模型、效用增量公式和非线性规划模型并不是唯一的，可具体根据用户请求信息和链路状态信息具体确定，另外，求解得到的最优时隙分配数可能是分数或者小数，不便于时隙分配，因此可采用下取整的方式获得整数，即

更进一步的，本发明实施例所提供的方法还包括：当判断出当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配不足够分配时，按照所述目标业务请求对应的优先级由高到底的顺序对所有所述目标用户进行最小保证时隙数分配，并将所述目标用户所对应的所分配时隙数作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所分配时隙数。可以理解的是，在该技术方案中，当前系统的可分配时隙总数不充足时，具体可为：按照所有所述目标用户的最小保证时隙数进行分配不足够分配时，按照优先级的高低顺序依次对所有所述目标用户进行时隙分配，且时隙分配数为所有所述目标用户对应的最小保证时隙数。

例如：当网络电话业务的优先级设定为2，视频业务的优先级设定为1.75，游戏业务的优先级设定为1.5，网页浏览业务的优先级设定为1.25时，且目标用户一请求使用网络电话业务，目标用户二请求使用视频业务，目标用户三请求使用游戏业务和网页浏览业务，则按照业务优先级从高到低的顺序，先对目标用户一分配该目标用户一请求的最小保证时隙数，对目标用户一分配时隙完毕后，再对目标用户二进行时隙分配，且时隙分配数量为目标用户二请求的最小保证时隙数，若对目标用户二分配完毕后，无剩余时隙数，则不再对目标用户三进行时隙分配，若对目标用户二分配完毕后还存在剩余时隙数，则按照目标用户三请求的最小保证时隙数对目标用户三进行分配。

需要强调的是，该目标用户包括但是不局限于目标用户一、目标用户二和目标用户三，且上述方案仅代表本发明的一个具体实施例，并不局限于该具体实施例。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种应用于卫星系统的带宽分配系统，如图2所示，该应用于卫星系统的带宽分配系统可以包括：

接收单元201，用于接收目标用户的目标业务请求并确定所述目标业务请求所对应的优先级，其中，所述目标用户为一个或多个；

提取单元202，用于从所述目标业务请求中提取所述目标用户的请求信息，其中，所述请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

生成单元203，用于基于所述优先级、所述最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于所述目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数，其中，所述效用函数对应的效用值用于衡量给所述目标用户分配时隙时所产生的带宽利用率的高低，且对于给定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，则效用值X所对应的带宽利用率大于效用值Y所对应的带宽利用率；

构建单元204，用于根据所述请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

求解单元205，用于求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数；

确定单元206，用于根据求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽。

本发明实施例中，基于用户的请求业务的优先级、最小保证时隙数和请求时隙数等关于用户请求信息，当前系统采用的调制方式以及调制方式对应的调制阶数和编码速率等链路信息构建效用最大化模型，并求解最大效用值对应的时隙数，进而根据求解得到的时隙数，确定分配给用户的带宽，能够在充分考虑了用户需求的同时，对当前系统的链路状态也进行了充分的考虑，兼顾了系统性能和用户请求，避免了对通信质量不好的链路分配过多的带宽，提高了带宽资源的利用率。

具体的，所述生成单元203所利用的所述预先构建的效用函数为：

$u\left(x_i\right)=\frac{q_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i\right)/N}\·\ln \left(x_i-{\min }_i\right)+\frac{M_i\·R_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i\right)/N}\·\ln \[M_i\·R_i\·\left(x_i-{\min }_i\right)\]$

其中，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数。

具体的，所述构建单元204所构建的所述效用最大化模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ mi{n}_i\≤x_i\≤ma{x}_i\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

其中，所述max_i是第i个目标用户的请求时隙数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。

更进一步的，在一种实现方式中，所述确定单元206具体用于：将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

更进一步的，在另一种实现方式中，所述确定单元206具体用于：

判断所述求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请求时隙数，如果是，将所述目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽；

否则，用于将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

更进一步，所述求解单元205包括：第一分配单元、第二分配单元和判断单元；

所述第一分配单元，用于判断当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配是否足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有所述目标用户分配时隙，并确定当前系统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，所述第一类目标用户为所有所述目标用户中已分配到最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户；

所述第二分配单元，用于将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；

所述判断单元，用于判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；当所述判断单元判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解所述非线性规划模型，得到在所述非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配一个时隙，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数；当所述判断单元判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数。

具体的，所述效用增量值对应的效用增量公式为：

$\mathrm{\Δ}u\left(x_i\right)=u\left(x_i+1\right)-u\left(x_i\right)=N\·\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\ln \left(1+\frac{1}{x_i-{\min }_i}\right)$

其中，所述Δu(x_i)是效用增量值，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述u(x_i+1)是给第i个目标用户分配x_i+1个时隙时产生的效用值，所述u(x_i)是给第i个目标用户分配x_i个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

具体的，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

且通过拉格朗日乘数法对所述非线性规划模型求解，得到的最优解为：

$z_i=\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\left(B-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\min }_i\right)+{\min }_i$

并且，

其中，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述N是待分配用户总数，所述M_i当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述B是当前系统的可分配时隙总数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

更进一步的，所述第一分配单元还用于：

当判断出当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配不足够分配时，按照所述目标业务请求对应的优先级由高到底的顺序对所有所述目标用户进行最小保证时隙数分配，并将所述目标用户所对应的所分配时隙数作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所分配时隙数。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于卫星通信系统的带宽分配方法，其特征在于，所述方法包括：

接收目标用户的目标业务请求并确定所述目标业务请求所对应的优先级，其中，所述目标用户为一个或多个；

从所述目标业务请求中提取所述目标用户的请求信息，其中，所述请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

基于所述优先级、所述最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于所述目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数，其中，所述效用函数对应的效用值用于衡量给所述目标用户分配时隙时所产生的带宽利用率的高低，且对于给定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，则效用值X所对应的带宽利用率大于效用值Y所对应的带宽利用率；

根据所述请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数；

根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先构建的效用函数为：

$u\left(x_i\right)=\frac{q_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i\right)/N}\·\ln \left(x_i-{\min }_i\right)+\frac{M_i\·R_i}{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i\right)/N}\·\ln \[M_i\·R_i\·\left(x_i-{\min }_i\right)\]$

其中，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述效用最大化模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ mi{n}_i\≤x_i\≤ma{x}_i\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

其中，所述max_i是第i个目标用户的请求时隙数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽，包括：

将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽，包括：

判断所述求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请求时隙数，如果是，将所述目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽；

否则，将求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给所述目标用户的带宽。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数，包括：

判断当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配是否足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有所述目标用户分配时隙，并确定当前系统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，所述第一类目标用户为所有所述目标用户中已分配到最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户；

将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；

判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；

当判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解所述非线性规划模型，得到在所述非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配一个时隙，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数；

当判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的所分配时隙数。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述效用增量值对应的效用增量公式为：

$\mathrm{\Δ}u\left(x_i\right)=u\left(x_i+1\right)-u\left(x_i\right)=N\·\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\ln \left(1+\frac{1}{x_i-{\min }_i}\right)$

其中，所述Δu(x_i)是效用增量值，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述u(x_i+1)是给第i个目标用户分配x_i+1个时隙时产生的效用值，所述u(x_i)是给第i个目标用户分配x_i个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M_i是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从预先构建的效用最大化模型中提取非线性规划模型为：

$\left\{\begin{array}{c}max{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{N}u\left(x_i\right)\\ {\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i=B\end{array}\right.$

且通过拉格朗日乘数法对所述非线性规划模型求解，得到的最优解为：

$z_i=\left(\frac{q_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{q}_i}+\frac{M_i\·R_i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{M}_i\·R_i}\right)\·\left(B-{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\min }_i\right)+{\min }_i$

并且，

其中，所述x_i是第i个目标用户的所分配时隙数，所述N是待分配用户总数，所述M_i当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述q_i是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述R_i是当前系统的目标编码速率，所述B是当前系统的可分配时隙总数，所述min_i是第i个目标用户的最小保证时隙数。

9.根据权利要求6所述方法，其特征在于，还包括：

当判断出当前系统的可分配时隙总数按照所有所述目标用户的最小保证时隙数分配不足够分配时，按照所述目标业务请求对应的优先级由高到底的顺序对所有所述目标用户进行最小保证时隙数分配，并将所述目标用户相应的所分配时隙数作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所分配时隙数。

10.一种应用于卫星通信系统的带宽分配系统，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收目标用户的目标业务请求并确定所述目标业务请求所对应的优先级，其中，所述目标用户为一个或多个；

提取单元，用于从所述目标业务请求中提取所述目标用户的请求信息，其中，所述请求信息包括最小保证时隙数和请求时隙数；

生成单元，用于基于所述优先级、所述最小保证时隙数、当前系统所采用调制方式的目标调制阶数和当前系统的目标编码速率，利用预先构建的效用函数，生成关于所述目标用户的所分配时隙数与该所分配时隙数所对应的效用值的关系函数，其中，所述效用函数对应的效用值用于衡量给所述目标用户分配时隙时所产生的带宽利用率的高低，且对于给定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，则效用值X所对应的带宽利用率大于效用值Y所对应的带宽利用率；

构建单元，用于根据所述请求信息中的最小保证时隙数和请求时隙数、所述关系函数以及当前系统的可分配时隙总数，构建效用最大化模型；

求解单元，用于求解所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述目标用户的所分配时隙数；

确定单元，用于根据求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的带宽。