CN107493606B

CN107493606B - 一种用户终端的分时调度方法和装置

Info

Publication number: CN107493606B
Application number: CN201710657722.8A
Authority: CN
Inventors: 冯伟; 周郑颐; 葛宁
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: CN107493606A

Abstract

本发明实施例提供一种用户终端的分时调度方法和装置，该方法包括：获取多个待服务用户终端的信道矢量信息；从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据所述信道矢量信息计算待服务用户终端与所述参考用户终端之间的干扰因子；根据所述干扰因子将相对所述参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；为每个所述目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。应用本发明实施例提供的方案能够解决用户终端间的强干扰问题，提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率。

Description

一种用户终端的分时调度方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种用户终端的分时调度方法和装置。

背景技术

随着空间信息网络以及地面移动互联网的飞速发展，卫星的多目标宽带服务能力成为下一代卫星通信技术发展的关键。在功率资源和频谱资源都十分受限的情况下，提高功率和频谱的资源利用率是提升卫星多目标宽带服务能力的重要途径之一。利用阵列天线进行波束赋形以及空分多址对多用户终端进行服务，是提高功率与频谱效率的典型途径，目前已经得到了行业内的广泛认同。

随着卫星系统中接入的用户终端数量的增加，阵列天线的波束赋形能力有限，无法对卫星系统中的所有用户终端一起进行服务。

现有提出可以通过分时调度的方式，来实现对所有用户终端进行调度服务。目前，由于最优分时调度方案的搜索是一个非确定性多项式困难问题，现有技术中，对用户终端的分时调度大多采用随机分组的方式，形成多个分组；阵列天线分时服务每个分组，且针对对同一分组内的用户终端可一起进行服务。

在这种调度方案中，虽然可以解决阵列天线波束赋形能力受限的问题，但在利用阵列天线产生波束进行空分多址的过程中，如果同一分组内需一起服务的用户终端所处空间位置较为接近时，卫星系统为用户终端所分配的信道之间的同频干扰会非常严重，从而降低卫星系统的可达速率。

因此，有必要提供一种分时调度方案，能够在适配阵列天线的波束赋形能力的同时，解决用户终端间的强干扰问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用户终端的分时调度方法和装置，能够解决用户终端间的强干扰问题，提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率。

第一方面，本发明实施例提供了一种用户终端的分时调度方法，该方法包括：

获取多个待服务用户终端的信道矢量信息；

从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据所述信道矢量信息计算所述待服务用户终端与所述参考用户终端之间的干扰因子；

根据所述干扰因子将相对所述参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；

为每个所述目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用户终端的分时调度装置，该装置包括：

信道状态获取模块，用于获取多个待服务用户终端的信道矢量信息；

干扰因子计算模块，用于从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据所述信道矢量信息计算所述待服务用户终端与所述参考用户终端之间的干扰因子；

用户终端划分模块，用于根据所述干扰因子将相对所述参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；

用户终端调度模块，用于为每个所述目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和总线，其中：

所述处理器，所述存储器通过总线完成相互间的通信；

所述处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行上述第一方面实施例提供的所述用户终端的分时调度方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面实施例提供的所述用户终端的分时调度方法的步骤。

本发明实施例提供的用户终端的分时调度方法和装置，可以获取用户终端的信道矢量信息；从各待服务用户终端中选取参考用户终端之后，针对每个待服务用户终端，根据待服务用户终端的信道矢量信息计算待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子；继而，根据干扰因子将待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；为每个所述目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。相比现有随机调度方式，根据与参考用户终端的干扰因子，可将占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，从而实现空间位置相近的待服务用户终端的分时调度，有效解决用户终端间的强干扰问题，提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了根据本发明一个实施例的用户终端的分时调度方法的示例性流程图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的待服务用户终端划分方法的示例性流程图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的空间系统下行多用户场景示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的可达速率仿真结果示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的用户终端的分时调度装置的结构示意图；

图6示出了根据本发明另一个实施例的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明实施例使用的“模块”、“装置”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。

如背景技术中所提到的，现有的用户终端随机调度的方案存在严重的用户终端间强干扰问题。鉴于现有技术的上述缺陷，考虑两个用户终端的空间位置相近时，这两个用户终端相对同一用户终端(可称为参考用户终端)的空间距离也相近；而且，该两个用户终端与参考用户终端之间基于信道矢量信息的干扰因子也较为相近。两个用户终端与参考用户终端之间的干扰因子相近时，可以推测这两个用户终端的空间位置可能相近。

实际应用中，可以将相对参考用户终端的空间距离相近的用户终端，称为相对参考用户终端占据相近空域资源的用户终端；而相对参考用户终端的空间距离相近的用户终端，可以通过与参考用户终端之间的干扰因子的远近来识别。

因此，本发明实施例中，可以将与参考用户终端之间的干扰因子相近的两个用户终端识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的两个用户终端。之后，通过将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的集合中，以此将空间位置相近的用户终端被划分至不同的目标调度集合中，这样，后续可以在不同的时隙针对各目标调度集合分别进行调度服务。相比现有随机调度方案，本发明实施例提供的方案，可以将空间位置相近的用户终端分时调度，可有效避免用户终端间的强干扰，有利于提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率。

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

参考图1，其示出了根据本发明一个实施例的用户终端的分时调度方法的示例性流程图。

图1所示用户终端的分时调度方法的执行主体可以是卫星系统、基站或者其他通信系统，此处不做具体限定。以下将以卫星系统为例说明本发明实施例。

如图1所示，本发明一个实施例的用户终端的分时调度方法方法，可以包括如下步骤：

S110：获取多个待服务用户终端的信道矢量信息。

本发明实施例中，卫星系统可以先确定接入系统的所有待服务用户终端，并针对每个待服务用户终端，获取该待服务用户终端的信道矢量信息。

关于待服务用户终端的信道矢量信息的获取可以采用本领域常用技术手段实现，此处不再详述。

实际应用中，可以基于所有接入系统的待服务用户终端，可形成一个待划分的待服务用户终端集合U。

S120：从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据信道矢量信息计算待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子。

本发明实施例中，卫星系统可以从待划分的待服务用户终端集合U中任意选取一个待服务用户终端作为该待划分的待服务用户终端集合U所对应的参考用户终端r；或者，可以从待服务用户终端集合U中指定第一个或最后一个待服务用户终端作为该待划分的待服务用户终端集合U所对应的参考用户终端r。

继而，针对待服务用户终端集合U中的除参考用户终端以外的每个待服务用户终端，根据该待服务用户终端的信道矢量信息与参考用户终端r的信道矢量信息，计算出待服务用户终端与参考用户终端r之间的干扰因子。

由于参考用户终端是从待划分的各待服务用户终端中选取出的，该参考用户终端作为待服务用户终端，也需要被划分。

本发明实施例中，可以将作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分；或者，也可以将参考用户终端单独划分。

在将作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分的情况下，根据作为待服务用户终端的参考用户终端的信道矢量信息，计算出作为待服务用户终端的参考用户终端与参考用户终端之间的干扰因子。

实际应用中，考虑在同一时隙复用同一频率下，相较于其他位置的用户终端，空间位置相同的两个用户终端之间的信道干扰最大；由于作为待服务用户终端的参考用户终端与参考用户终端相同，因此，作为待服务用户终端的参考用户终端与参考用户终端之间的干扰因子，将大于其他待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子。

在将参考用户终端单独划分的情况下，可以在进行除参考用户终端以外的各待服务用户终端的划分之前，或者划分之后，进行参考用户终端的单独划分。关于参考用户终端的单独划分将在后续结合其他待服务用户终端的划分方案来介绍。

实际应用中，卫星系统可以根据如下公式(1)确定待服务用户终端m与参考用户终端r之间的干扰因子δ_m,r：

其中，δ_m,r为待服务用户终端m与参考用户终端r之间的干扰因子，h_m为待服务用户终端m的信道矢量信息，h_m ^H为h_m的共轭转置，h_r为参考用户终端r的信道矢量信息。

实际应用中，待服务用户终端m与参考用户终端r之间的干扰因子也可以按照其他方式进行计算，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。

S130：根据待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子，将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中。

考虑到接入系统的用户终端的数量越来越多，而基于阵列天线的卫星系统在单个时隙内所能服务的用户终端数量有限。因此，为了适配阵列天线的波束赋形能力，本发明实施例中，目标调度集合的个数可以根据接入系统的待服务用户终端的总数，以及单时隙内的服务阈值来确定。

具体地，卫星系统可以先根据接入系统的待服务用户终端的总数，以及单时隙内的服务阈值，确定出完成对所有待服务用户终端的调度服务至少所需的时隙数量T。为了尽量将空间位置相近的用户终端调度到不同的时隙，每一时隙可以调度一个目标调度集合。因此，在完成对所有待服务用户终端的调度服务需要T个时隙的情况下，可以将所有待服务用户终端划分到T个目标调度集合。

其中，目标调度集合所包括的待服务用户终端个数小于或等于单时隙内的服务阈值。单时隙内的服务阈值由本领域技术人员根据卫星系统在单个时隙内所能服务的用户终端的最大数量来设置。

关于如何根据待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子，将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，可以采用多种方案。

例如，卫星系统可以将待服务用户终端集合U中划分为多个终端子集，每个终端子集包括从待服务用户终端集合U中除参考用户终端以外的任意两个待服务用户终端；针对每个终端子集，将终端子集内包括的两个待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子进行比较，并将得到的差值作为终端子集对应的干扰因子差值。

若干扰因子差值小于设定阈值，则可以将该终端子集中包括的两个待服务用户终端识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的两个待服务用户终端，并将这两个待服务用户终端划分到不同的目标调度集合。针对干扰因子差值大于或等于设定阈值的终端子集，可以采用随机的方式，将该终端子集中包括的两个待服务用户终端划分到各目标调度集合中。

可选地，卫星系统可以将待服务用户终端集合U中划分为多个终端子集，每个终端子集包括从待服务用户终端集合U中除参考用户终端以外的任意两个待服务用户终端；针对每个终端子集，将终端子集内包括的两个待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子进行比较，并将得到的差值作为终端子集对应的干扰因子差值。

选取干扰因子差值最小的S个终端子集，并将选取的终端子集中包括的两个待服务用户终端识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的两个待服务用户终端，继而，将该终端子集中包括的两个待服务用户终端划分到不同的目标调度集合，其中，S的取值由目标调度集合的数量决定，例如，目标调度集合的数量为T时，S可以取值为T-1。针对干扰因子差值大于或等于设定阈值的终端子集，可以采用随机的方式，将该终端子集中包括的两个待服务用户终端，划分到各目标调度集合中。

或者，卫星系统可以对干扰因子进行排序，将在干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中。其中，在干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端被识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端。

关于如何将在干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，将在后续实施例中详细说明，此处不再详述。

S140：为每个目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。

本发明实施例中，在通过步骤S130将各待服务用户终端划分到不同的目标调度集合后，卫星系统可以将不同的目标调度集合调度至不同的时隙，从而实现空间位置相近的待服务用户终端调度至不同的时隙。

具体地，可以针对每个目标调度集合，为该目标调度集合分配对应的时隙资源。这样，后续，可以通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。其中，为目标调度集合分配对应的时隙资源的过程中包括：为该目标调度集合中所包括的所有待服务用户终端进行时隙资源分配，确定各待服务用户终端在单个时隙内所占的资源。

从上面描述可以看出，在本发明实施例提供的用户终端的分时调度方法中，针对现有用户终端间相互干扰的问题，从各待服务用户终端中选取参考用户终端，之后，根据待服务用户终端的信道矢量信息计算各待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子，并根据待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，从而实现空间位置相近的待服务用户终端的分时调度，解决了用户终端间的强干扰问题，提高了系统全时隙各用户终端的平均可达速率。

在上述实施例的基础上，可以对干扰因子进行排序，将在干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，以此实现相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端的划分。

图2示出了根据本发明的一个实施例的待服务用户终端划分方法的示例性流程图。

如图2所示，本发明一个实施例的待服务用户终端划分方法，可以包括如下步骤：

S1、将在干扰因子的排序上相邻的任意Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

其中，Q为取值2到T的整数，其中，T为完成对所有待服务用户终端的调度服务至少所需的时隙数量。

具体地，卫星系统对各待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子进行排序之后，可以按照干扰因子的排序，将各待服务用户终端划分到多个相近终端集合，每个相近终端集合中包括在排序上相邻的Q个待服务用户终端。实际应用中，可以将在排序上相邻的任意Q个干扰因子所各自对应的待服务用户终端识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的Q个待服务用户终端，由该Q个待服务用户终端组成一个相近终端集合。

继而，为了避免空间位置相近的用户终端之间的强干扰，卫星系统可以将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。具体地，针对每个相近终端集合，卫星系统可以将该相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

实际应用中，可以根据各相近终端集合中待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子，确定各相近终端集合的优先级；按照优先级顺序，将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。其中，各相近终端集合的优先级可以是相近终端集合中待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子的均值，或累加值；均值或累加值越高，相近终端集合的优先级越高。

进一步地，针对每个相近终端集合，可以按照该相近终端集合中Q个待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子的大小顺序，将该近终端集合中Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

本发明实施例中，关于参考用户终端的划分可以将作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分，根据干扰因子的排序而进行划分；或者，也可以将参考用户终端单独划分。

参考用户终端的单独划分，可以通过如下方式进行：

在进行待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中之前或者之后，将参考用户终端划分到一个候选调度集合中。例如，可以划分到任意一个候选调度集合中，或划分到指定的一个候选调度集合中，或者划分到包括的待服务用户终端的个数最小的候选调度集合中。

更优地，为了进一步减少用户终端之间的干扰，在参考用户终端的单独划分时，可确定出与参考用户终端之间的干扰因子最大的待服务用户终端，并在进行该待服务用户终端所属后续调度集合时，将该待服务用户终端划分到不同于参考用户终端所属的候选调度集合的候选调度集合中。

基于上述实施例，Q取值为2时，卫星系统对各待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子进行排序之后，可以将在排序上相邻的任意两个干扰因子所各自对应的待服务用户终端识别为相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端，并分别划分到两个候选调度集合中。

例如，在通过步骤S120计算出待服务用户终端集合U中除参考用户终端以外的各待服务用户终端与U所对应的参考用户终端之间的干扰因子之后，进行干扰因子排序。

确定优先级排序第一的相近终端集合(m1，m2)，其中，待服务用户终端m1所对应的干扰因子最大、待服务用户终端m2所对应的干扰因子排序第二。继而，将该待服务用户终端m1划分到候选调度集合U1中，之后，将待服务用户终端m2划分到候选调度集合U2中。实际应用中，若将作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分，则待服务用户终端m1具体为参考用户终端；若将参考用户终端单独划分，则待服务用户终端m1为除参考用户终端以外与参考用户终端之间的干扰因子最大值所对应的待服务用户终端。

接着，确定优先级排序第二的相近终端集合(m2，m3)，其中，待服务用户终端m2所对应的干扰因子排序第二，待服务用户终端m3所对应的干扰因子排序第三。由于待服务用户终端m2划分到候选调度集合U2已经分配到了候选调度集合U2中，因此，待服务用户终端m3需划分到不同于候选调度集合U2的候选调度集合U1中。

以此反复执行，直至所有的待服务用户终端全部被划分到候选调度集合U1和候选调度集合U2中。

实际应用中，也可以直接按照干扰因子的排序，根据前一个待服务用户终端所属的候选调度集合，确定出下一个待服务用户终端所属的候选调度集合，但需满足在排序上相邻的干扰因子所各自对应的待服务用户终端所属的候选调度集合不同。

以下将以作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分的情况为例来说明。

在通过步骤S120计算出待划分的待服务用户终端集合U中各待服务用户终端与U所对应的参考用户终端之间的干扰因子之后，进行干扰因子排序；选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m1，将该待服务用户终端m1划分到候选调度集合U1中；继而，从待划分的待服务用户终端集合U中剔除待服务用户终端m1，U＝U\m1；从U中待服务用户终端中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m2，将将该待服务用户终端m2划分到候选调度集合U2中；继而，从U中剔除待服务用户终端m2，U＝U\m2；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m3，将将该待服务用户终端m3划分到候选调度集合U1中；继而，从U中剔除待服务用户终端m3，U＝U\m3；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m4，将将该待服务用户终端m4划分到候选调度集合U2中，继而，从U中剔除待服务用户终端m4，U＝U\m4，……以此反复执行，直至U为空集，即U中原包括的所有待划分的待服务用户终端全部划分到候选调度集合U1和候选调度集合U2中。

其中，作为待服务用户终端的参考用户终端与其他待服务用户终端一起划分的情况想，干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m1具体为参考用户终端。

本发明实施例中，为了进一步地减少用户终端之间的干扰，Q的取值可以大于2，比如，Q可以取值为3，相应地，在计算出干扰因子之后，可以将在排序上相邻的任意三个干扰因子所各自对应的待服务用户终端分别划分到三个候选调度集合中。

以下将以参考用户终端单独划分的情况为例来说明。

在通过步骤S120计算出待划分的待服务用户终端集合U中除参考用户终端以外的各待服务用户终端与U所对应的参考用户终端之间的干扰因子之后，将参考用户终端划分到任意一个候选调度集合中，比如候选调度集合U3，并进行干扰因子排序，并选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m1，将该待服务用户终端m1划分到候选调度集合U1中；继而，从待划分的待服务用户终端集合U中剔除待服务用户终端m1，U＝U\m1；从U中待服务用户终端中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m2，将将该待服务用户终端m2划分到候选调度集合U2中；继而，从U中剔除待服务用户终端m2，U＝U\m2；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m3，将将该待服务用户终端m3划分到候选调度集合U3中；继而，从U中剔除待服务用户终端m3，U＝U\m3；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m4，将将该待服务用户终端m4划分到候选调度集合U1中；继而，从U中剔除待服务用户终端m4，U＝U\m4；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m5，将将该待服务用户终端m5划分到候选调度集合U2中；继而，从U中剔除待服务用户终端m5，U＝U\m5；从U中选取出干扰因子最大值所对应的待服务用户终端m6，将将该待服务用户终端m6划分到候选调度集合U3中；继而，从U中剔除待服务用户终端m6，U＝U\m6，……以此反复执行，直至U为空集，即U中原包括的所有待划分的待服务用户终端全部划分到候选调度集合U1、候选调度集合U2和候选调度集合U3中。

其中，将参考用户终端单独划分的情况下，待服务用户终端m1为除参考用户终端以外与参考用户终端之间的干扰因子最大值所对应的待服务用户终端。

S2、判断候选调度集合中的待服务用户终端的个数是否大于单个时隙内的服务阈值，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S4。

实际应用中，通过步骤S1得到的Q个候选调度集合中，可能存在待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值的候选调度集合，也可能存在待服务用户终端的个数小于或等于单个时隙内的服务阈值的候选调度集合。

因此，需要对候选调度集合中的待服务用户终端的个数进行判断以适配阵列天线的波束赋形能力。具体地，当候选调度集合中的待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值时，执行步骤S3；否则，当候选调度集合中的待服务用户终端的个数小于或等于单个时隙内的服务阈值时，则可以确定为目标调度集合。

S3、从候选调度集合所包括的待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据信道矢量信息计算该候选调度集合所包括的待服务用户终端与该参考用户终端之间的干扰因子，并执行步骤S1、S2。

本发明实施例中，若候选调度集合中的待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值，则为了适配阵列天线的波束赋形能力，需要对该候选调度集合中的待服务用户终端作进一步的划分。

具体地，可以从候选调度集合所包括的待服务用户终端中选取一参考用户终端，作为该候选调度集合对应的参考用户终端。候选调度集合对应的参考用户终端可以是从该候选调度集合中任意选取的，也可以是指定的，比如候选调度集合中第一个待服务用户终端。

继而，根据待服务用户终端的信道矢量信息，计算候选调度集合所包括的各待服务用户终端与该候选调度集合对应的参考用户终端之间的干扰因子。

其中，关于干扰因子的计算可以参考上述实施例中的步骤S120，此次不再详述。

在计算出候选调度集合所包括的各待服务用户终端与该候选调度集合对应的参考用户终端之间的干扰因子之后，为了对候选调度集合作进一步的划分，可以执行步骤S1、S2，根据干扰因子将待服务用户终端划分到Q个新的候选调度集合中，并判断新的候选调度集合中的待服务用户终端的个数是否大于单个时隙内的服务阈值。

例如，以Q取值为2，将所有待划分的待服务用户终端全部划分到候选调度集合U1和候选调度集合U2中之后，若判断候选调度集合U1中的待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值，则可以从候选调度集合U1中选取一个参考用户终端r₁，计算候选调度集合U1中各待服务用户终端m₁与参考用户终端r₁之间的干扰因子。

执行步骤S1，根据计算出的干扰因子将候选调度集合U1中各待服务用户终端划分到Q个新的候选调度集合U11和候选调度集合U12中。

执行步骤S2，判断候选调度集合U12中的待服务用户终端的个数是否大于单个时隙内的服务阈值，若判断候选调度集合U12中的待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值，则可以执行步骤S3，从候选调度集合U12中选取一个参考用户终端r₂，计算候选调度集合U12中各待服务用户终端m₂与参考用户终端r₂之间的干扰因子。

继而返回执行步骤S1，根据计算出的干扰因子将候选调度集合U12中各待服务用户终端划分到Q个新的候选调度集合U121和候选调度集合U122中。

以此反复执行步骤S1、S2、S3，直至所有划分得到的候选调度集合中的待服务用户终端的个数小于或等于单个时隙内的服务阈值。

S4、将包括的待服务用户终端个数小于或等于单时隙内的服务阈值的候选调度集合作为目标调度集合。

本发明实施例中，若候选调度集合中的待服务用户终端的个数小于或等于单个时隙内的服务阈值，则说明卫星系统可在一个时隙内为候选调度集合中的所有待服务用户终端一起服务，因此，可以将该候选调度集合确定为一个目标调度集合。

可选地，本发明实施例中，在通过步骤S2判断候选调度集合中的待服务用户终端的个数大于单个时隙内的服务阈值之后，还可以确定候选调度集合中的待服务用户终端的个数与单个时隙内的服务阈值之间的差值；根据该差值和单个时隙内的服务阈值，确定本次划分形成新的候选调度集合的数量。

若该差值小于单个时隙内的服务阈值，则在进行下一次划分时Q的取值可变更为2，只需将该候选调度集合中的待服务用户终端划分到两个新的候选调度集合中即可，划分后得到的两个新的候选调度集合中的所包括的待服务用户终端的数量一定不大于单个时隙内的服务阈值。

若该差值远大于单个时隙内的服务阈值，则在进行下一次划分时Q的取值可以保持不变或根据实际需求进行调整，进行二次分组或多次分组后，直至划分得到的所有集合中的待服务用户终端的个数小于或等于单个时隙内的服务阈值。

下面通过仿真实验分析，以验证本发明实施例提供的用户终端的分时调度方法，可以提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率，提高通信资源利用率，具体分析如下：

在如图3所示的空间系统下行多用户场景下，接入系统的待服务用户终端的总数量为N＝256，卫星采用规模为16×16的均匀平面天线阵，单个时隙内的服务阈值，即单个时隙内所能服务的用户终端的最大数量为K＝32，每个用户终端配有1根天线，共经T＝8个时隙完成一次调度，考虑到实际情况，使用全连接式的数字/模拟混合线性预编码方式。

根据上述实施例提供的分时调度方法，将256个用户终端通过三次二分递归分组，分成8个目标调度集合，各目标调度集合对应8个信道矩阵，在每一个时隙内，服务其中一目标调度集合种的待服务用户终端。

单时隙内的信号传输模型为：

y＝ρHFWx+n，

其中，ρ为天线增益、路径损耗的因子，H为各用户终端的下行信道矩阵，W为基带的数字预编码矩，F为射频端的模拟预编码矩阵，由移相网络实现，x为发送给各用户终端的信号矢量，且满足功率约束

进行仿真时，直接由视线直射情况下的阵列响应矢量模拟，对于第i个用户终端，其对应的水平方位角与垂直倾斜角分别为其信道可写为:

其中，

其中，j为虚数单位，和分别为天线阵在水平和垂直方向上的角度分辨率，仿真时均取为0.5。

仿真时采用的预编码设计如下：

首先进行模拟预编码器的设计，直接取信道矩阵共轭转置后对应元素的辐角，

其中M为发射端的天线个数。

在模拟预编码器的设计后，计算基带的等效信道

根据等效信道，按照迫零准则设计基带数字预编码器

其中，对角阵Λ用以调整预编码器的功率，使之满足发射端的功率约束：

计传输矩阵

T＝HFW,

则第k个用户收到的信干噪比可以表示为：

其中,P是发射端的总功率，σ²为接收端加性高斯白噪声的方差，假设为在各个用户终端处相等，则接收端平均信噪比可以表示为：

由此可以根据香农映射计算得到该时隙内系统可达速率为：

对于每一个时隙都可以计算出该时隙内系统的可达速率r_i，1≤i≤G，则各个时隙所有用户的总可达速率为

标量R即作为本发明例提供的调度处理方法的性能考量指标。

在上述仿真条件下，本发明实施例提供的分时调度对用户终端平均接收信干噪比为-10dB到20dB区间，以5dB为间隔进行仿真，得到每个仿真点下全部时隙所有用户终端的平均可达速率，并将本发明实施例提供的调度处理方法的性能与现有技术中的随机调度方案进行比较。可达速率仿真结果，如图4所示，由图4可知，本发明实施例提供分时调度方案能够有效提高系统全时隙各用户终端的平均可达速率，提高了通信资源的利用率。

基于上述实施例提供的用户终端的分时调度方法，参考图5，其示出了根据本发明一个实施例的用户终端的分时调度装置的结构示意图。

如图5所示，本发明实施例提供的用户终端的分时调度装置500可以包括：信道状态获取模块501、干扰因子计算模块502、用户终端划分模块503和用户终端调度模块504。

其中，信道状态获取模块501用于获取多个待服务用户终端的信道矢量信息。

干扰因子计算模块502用于从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据信道矢量信息计算待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子。

用户终端划分模块503用于根据干扰因子将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中。

用户终端调度模块504用于为每个目标调度集合分配对应的时隙资源，在不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。

本发明实施例中，目标调度集合所包括的待服务用户终端个数小于或等于单时隙内的服务阈值。

可选地，用户终端划分模块503具体用于将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中：

S1、将在排序上相邻的任意Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中，Q为取值2到T的整数，其中，T为完成对所有待服务用户终端的调度服务至少所需的时隙数量；S2、判断候选调度集合中的待服务用户终端的个数是否大于单个时隙内的服务阈值，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S4；S3、从候选调度集合所包括的待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据信道矢量信息计算该候选调度集合所包括的待服务用户终端与该参考用户终端之间的干扰因子，并执行步骤S1、S2：S4、将包括的待服务用户终端个数小于或等于单时隙内的服务阈值的候选调度集合作为目标调度集合。

其中，用户终端划分模块503具体用于按照干扰因子的排序，将各待服务用户终端划分到多个相近终端集合，每个相近终端集合中包括在排序上相邻的Q个待服务用户终端；将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

较佳地，用户终端划分模块503可以根据干扰因子，确定各相近终端集合的优先级；按照优先级顺序，将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

较佳地，用户终端划分模块503可以针对每个相近终端集合，按照该相近终端集合中Q个待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子的大小顺序，将该相近终端集合中Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

较佳地，干扰因子计算模块502具体用于根据如下公式(1)确定待服务用户终端m与参考用户终端r之间的干扰因子δ_m,r：

应当理解，用户终端的分时调度装置500中记载的诸模块与图1描述的方法中的步骤存在相对应关系。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于用户终端的分时调度装置500、其中包含的模块，在此不再赘述。

参考图6，其示出了根据本发明一个实施例的电子设备的实体结构示意图。如图6所示，该电子设备600可以包括：处理器(processor)601、存储器(memory)602和总线603，其中，处理器601，存储器602通过总线603完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器602中的计算机程序，以执行上述图1所示实施例所提供的方法，例如包括：

获取多个待服务用户终端的信道矢量信息；从待划分的各待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据信道矢量信息计算待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子；根据干扰因子将相对参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；为每个目标调度集合分配对应的时隙资源，通过不同的时隙资源对各目标调度集合中的待服务用户终端进行调度服务。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，计算机程序使计算机执行上述图1所示实施例所提供的方法，例如包括：

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的基站的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种用户终端的分时调度方法，其特征在于，包括：

获取多个待服务用户终端的信道矢量信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述干扰因子将相对所述参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，包括：

对所述干扰因子进行排序，将在所述干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中；

其中，在所述干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端被识别为相对所述参考用户终端占据相近空域资源的待服务用户终端。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将在所述干扰因子的排序上相邻的待服务用户终端划分到不同的目标调度集合中，包括：

S1、将在所述排序上相邻的任意Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中，Q为取值2到T的整数，其中，T为完成对所有待服务用户终端的调度服务至少所需的时隙数量；

S2、判断所述候选调度集合中的待服务用户终端的个数是否大于单个时隙内的服务阈值，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S4；

S3、从所述候选调度集合所包括的待服务用户终端中选取一参考用户终端，根据所述信道矢量信息计算该候选调度集合所包括的所述待服务用户终端与该参考用户终端之间的干扰因子，并执行步骤S1、S2；

S4、将包括的待服务用户终端个数小于或等于所述单时隙内的服务阈值的所述候选调度集合作为目标调度集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将在所述排序上相邻的任意Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中，包括：

按照所述干扰因子的排序，将各所述待服务用户终端划分到多个相近终端集合，每个相近终端集合中包括在所述排序上相邻的Q个待服务用户终端；

将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中，包括：

根据所述干扰因子，确定各相近终端集合的优先级；

按照优先级顺序，将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将各相近终端集合中的Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中，包括：

针对每个相近终端集合，按照该相近终端集合中Q个待服务用户终端与参考用户终端之间的干扰因子的大小顺序，将该相近终端集合中Q个待服务用户终端划分到Q个不同的候选调度集合中。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，根据如下公式(1)确定待服务用户终端m与参考用户终端r之间的干扰因子δ_m,r：

其中，δ_m,r为所述待服务用户终端m与所述参考用户终端r之间的干扰因子，h_m为所述待服务用户终端m的信道矢量信息，h_m ^H为h_m的共轭转置，h_r为所述参考用户终端r的信道矢量信息。

8.一种用户终端的分时调度装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，其中：

所述处理器，所述存储器通过总线完成相互间的通信；

所述处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行如权利要求1-7任意一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述方法的步骤。