CN110365399B - 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法 - Google Patents

一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110365399B
CN110365399B CN201910688856.5A CN201910688856A CN110365399B CN 110365399 B CN110365399 B CN 110365399B CN 201910688856 A CN201910688856 A CN 201910688856A CN 110365399 B CN110365399 B CN 110365399B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time slot
satellite
transmission
transmission mode
small satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910688856.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110365399A (zh
Inventor
柴蓉
陈明龙
毛梦齐
陈前斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University of Post and Telecommunications
Original Assignee
Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University of Post and Telecommunications filed Critical Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority to CN201910688856.5A priority Critical patent/CN110365399B/zh
Publication of CN110365399A publication Critical patent/CN110365399A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110365399B publication Critical patent/CN110365399B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/391—Modelling the propagation channel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18517—Transmission equipment in earth stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配方法，属于卫星通信技术领域。该方法包括以下步骤：S1：建模时隙标识及无线信道模型；S2：建模小卫星请求数据包传输模型；S3：建模小卫星传输模式关联变量；S4：建模小卫星能量收集模型；S5：建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件；S6：建模成本函数；S7：基于成本函数最小化确定小卫星联合传输模式选择及资源分配策略。本发明通过对小卫星联合传输模式选择及功率分配，可实现网络成本函数优化。

Description

一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种小卫星联合传输模式选择及资源分配方法。
背景技术
小卫星具有轨道高度低、与地面站之间的传输时延低、用户终端小型化且功耗低、可实现频率高效复用等优点，近年来，受到人们的广泛关注。然而，小卫星网络中有限星载资源与快速发展的用户业务需求已形成突出矛盾，如何采用高效数据传输及资源分配技术，实现小卫星网络传输性能增强已成为重要研究课题。
近年来，已有研究考虑小卫星网络星载资源分配问题，如申请号为201610394928.1的专利申请“基于对地观测任务的小卫星网络高效资源调度方法”，提出一种线性规划求解最优化网络效益的资源分配方案，利用小卫星轨迹的可预测性，基于拓扑结构图表征小卫星拓扑状态，进而通过优化网络效益提高端到端吞吐量和网络资源利用率；申请号为201811557310.8的中国专利申请“一种中低轨星座卫星波束频率资源分配方法”，提出静态与动态方式相结合的卫星波束频率资源分配方案，从而可有效降低卫星星座波束间干扰，并提高频率资源使用效率。
从上述文献可知，现有研究多考虑卫星频谱资源分配的成功率或资源利用率，未综合考虑小卫星数据传输的有效性及卫星的功率分配，无法实现综合性能优化。本发明通过对小卫星联合传输模式选择及功率分配，可实现小卫星传输成本最小化，从而有效提升小卫星传输性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，小卫星可采用直接传输模式或中继传输模式与地面站进行通信，综合考虑小卫星传输模式选择关联情况，小卫星、GEO卫星传输功率，有效实现传输成本最小化，以提升小卫星传输性能。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，小卫星请求传输数据包至地面站，可采用直接传输模式或中继传输模式与地面站进行通信，其中，直接传输模式是指小卫星直接与地面站进行通信，中继传输模式是指小卫星发送数据包至同步地球轨道(geosynchronous earth orbit，GEO)卫星，GEO卫星接收数据包后转发至地面站。该方法具体包括以下步骤：
S1：建模时隙标识及无线信道模型；
S2：建模小卫星请求数据包传输模型；
S3：建模小卫星传输模式关联变量；
S4：建模小卫星能量收集模型；
S5：建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件；
S6：建模成本函数；
S7：基于成本函数最小化确定小卫星联合传输模式选择及资源分配策略。
进一步，所述步骤S1具体包括：将系统时间划分为连续时隙，时隙长度为τ，时隙集合为Γ＝{0,1,...}；假设无线信道相互独立且服从块衰落，即每个时隙内信道保持不变，不同时隙信道特性可能发生变化。
进一步，所述步骤S2具体包括：建模小卫星传输数据包请求为伯努利过程，具体为：令ρ表示各时隙小卫星请求数据包的概率，则1-ρ为无数据包请求的概率；令αt∈{0,1}表示第t个时隙小卫星请求数据包传输关联变量，αt＝1表示第t个时隙小卫星请求数据包传输，反之，αt＝0，得到P(αt＝1)＝1-P(αt＝0)＝ρ，t∈Γ；假设L表示小卫星需传输数据包的大小，τd表示数据包传输时间上限。
进一步，所述步骤S3具体包括：令
Figure BDA0002147234610000021
表示直接传输模式关联变量，
Figure BDA0002147234610000022
表示第t个时隙小卫星采用直接传输模式传输数据包至地面站，反之，
Figure BDA0002147234610000023
表示中继传输模式关联变量，
Figure BDA0002147234610000024
表示第t个时隙小卫星采用中继传输模式经GEO卫星传输数据包至地面站，反之，
Figure BDA0002147234610000025
若小卫星无法进行数据包传输，则选择丢弃数据包，令μt∈{0,1}表示小卫星丢弃数据包标识变量，μt＝1表示第t个时隙小卫星丢弃数据包，反之，μt＝0。
进一步，所述步骤S4具体包括：假设各时隙小卫星收集能量并存储在电池中，用于后续时隙的数据包传输；建模卫星能量收集过程为连续的能量分组到达，具体为：Bt+1表示第t+1个时隙小卫星的电池能量，建模为：
Bt+1＝Bt-Et+et
其中，Bt表示第t个时隙小卫星的电池能量，令B0＝0且Bt<+∞，t∈Γ，et表示第t个时隙卫星所收集的能量；Et表示第t个时隙小卫星消耗的能量，建模为：
Figure BDA0002147234610000031
其中，
Figure BDA0002147234610000032
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输能耗，建模为
Figure BDA0002147234610000033
其中，
Figure BDA0002147234610000034
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输功率；
Figure BDA0002147234610000035
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure BDA0002147234610000036
其中，
Figure BDA0002147234610000037
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure BDA0002147234610000038
其中，B表示卫星的带宽，
Figure BDA0002147234610000039
表示第t个时隙小卫星与地面站之间链路的信道增益，σ2为噪声功率；
Figure BDA00021472346100000310
表示第t个时隙中继传输模式对应的传输能耗，建模为
Figure BDA00021472346100000311
其中，
Figure BDA00021472346100000312
表示第t个时隙中继传输模式下小卫星的传输功率，
Figure BDA00021472346100000313
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输时延，建模为
Figure BDA00021472346100000314
其中，
Figure BDA00021472346100000315
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输速率，建模为
Figure BDA00021472346100000316
其中，
Figure BDA00021472346100000317
为第t个时隙小卫星与GEO卫星之间链路的信道增益。
进一步，所述步骤S4中，若小卫星采用中继传输模式，GEO卫星接收数据包将在下一个时隙传输至地面站；假设
Figure BDA00021472346100000318
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure BDA00021472346100000319
其中，
Figure BDA00021472346100000320
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure BDA00021472346100000321
其中，
Figure BDA00021472346100000322
表示第t个时隙GEO卫星的传输功率，
Figure BDA00021472346100000323
为第t个时隙GEO卫星与地面站之间链路的信道增益。
进一步，所述步骤S5中，建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件具体包括：
(1)考虑延迟敏感应用，数据包传输期限不超过时隙长度，对应限制条件为τd≤τ；
(2)小卫星传输模式关联变量的限制条件为
Figure BDA00021472346100000324
其中，
Figure BDA00021472346100000325
μt∈{0,1}，t∈Γ；
(3)卫星能量收集的限制条件为0≤et≤EHmax，其中，EHmax表示各时隙小卫星可收集能量最大值；
(4)小卫星传输数据所消耗的能量应不超过电池能量的限制，即：Et≤Bt；
(5)小卫星通过直接传输或中继传输模式传输数据包至地面站需满足时延限制条件：Dt≤τd，其中，
Figure BDA0002147234610000041
1(·)为指示函数；
(6)若小卫星无数据包请求传输至地面站，则不采用直接传输模式或中继传输模式，即：
Figure BDA0002147234610000042
(7)小卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure BDA0002147234610000043
其中，pmax为小卫星传输数据包的最大传输功率；
(8)GEO卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure BDA0002147234610000044
其中，
Figure BDA0002147234610000045
为GEO卫星传输数据包的最大传输功率。
进一步，所述步骤S6中，建模成本函数为传输时延和数据包丢弃成本的加权和，即Ct＝Dt+γ·1(αt＝1,μt＝1)，其中，γ为数据包丢弃成本的权重。
进一步，所述步骤S7具体包括：在满足传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件，以成本最小化为目标，优化设计传输模式策略及资源分配策略，即
Figure BDA0002147234610000046
本发明的有益效果在于：本发明可以有效保障用户采用直接传输模式或中继传输模式的情况下，基于传输成本最小化来确定小卫星联合传输模式选择及资源分配，提高小卫星传输性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为小卫星系统场景示意图；
图2为本发明所述小卫星联合传输模式选择及资源分配方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供一种小卫星联合传输模式选择及资源分配方法，考虑小卫星请求传输数据包至地面站，可采用直接传输模式或中继传输模式与地面站进行通信。两种不同传输模式中，小卫星至地面站、小卫星至GEO卫星和GEO卫星至地面站均采用频分多址接入方式，数据传输无干扰。优化设计传输模式策略及资源分配策略，以实现传输成本最小化，提升小卫星传输性能。
请参阅图1～图2，图1为小卫星系统场景示意图，系统场景中小卫星请求传输数据包至地面站，可采用直接传输模式或中继传输模式与地面站进行通信，其中，直接传输模式是指小卫星直接与地面站进行通信，中继传输模式是指小卫星发送数据至同步地球轨道GEO卫星，GEO卫星接收数据后转发至地面站，通过优化设计传输模式策略及资源分配策略，以实现传输成本最小化，提升小卫星传输性能。
图2为本实施例所述方法的流程示意图，如图2所示，该方法具体包括以下步骤：
1)建模时隙标识及无线信道模型，具体包括：
将系统时间划分为连续时隙，时隙长度为τ，时隙集合为Γ＝{0,1,...}；假设无线信道相互独立且服从块衰落，即每个时隙内信道保持不变，不同时隙信道特性可能发生变化。
2)建模卫星请求数据包传输模型，具体包括：
令ρ表示各时隙小卫星请求数据包的概率，1-ρ则为无数据包请求的概率；令αt∈{0,1}表示第t个时隙小卫星请求数据包传输关联变量，αt＝1表示第t个时隙小卫星请求数据包传输，反之，αt＝0，可得P(αt＝1)＝1-P(αt＝0)＝ρ，t∈Γ；假设L表示小卫星需传输数据包的大小，τd表示数据包传输时间上限。
3)建模卫星传输模式关联变量，具体包括：
令
Figure BDA0002147234610000051
表示直接传输模式关联变量，
Figure BDA0002147234610000052
表示第t个时隙小卫星采用直接传输模式传输数据包至地面站，反之，
Figure BDA0002147234610000053
表示中继传输模式关联变量，
Figure BDA0002147234610000054
表示第t个时隙小卫星采用中继传输模式经GEO卫星传输数据包至地面站，反之，
Figure BDA0002147234610000055
若小卫星无法进行数据传输，则选择丢弃数据包，令μt∈{0,1}表示小卫星丢弃数据包标识变量，μt＝1表示第t个时隙小卫星丢弃数据包，反之，μt＝0。
4)建模卫星能量收集模型，具体包括：
假设各时隙小卫星收集能量并存储在电池中，可用于后续时隙的数据包传输；建模卫星能量收集过程为连续的能量分组到达，具体地，Bt+1表示第t+1个时隙小卫星的电池能量，建模为Bt+1＝Bt-Et+et，其中，Bt表示第t个时隙小卫星的电池能量，令B0＝0且Bt<+∞，t∈Γ，et表示第t个时隙卫星所收集的能量，Et表示第t个时隙小卫星消耗的能量，建模为
Figure BDA0002147234610000061
其中，
Figure BDA0002147234610000062
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输能耗，建模为
Figure BDA0002147234610000063
其中，
Figure BDA0002147234610000064
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输功率，
Figure BDA0002147234610000065
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure BDA0002147234610000066
其中，
Figure BDA0002147234610000067
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure BDA0002147234610000068
其中，B表示卫星的带宽，
Figure BDA0002147234610000069
表示第t个时隙小卫星与地面站之间链路的信道增益，σ2为噪声功率；
Figure BDA00021472346100000610
表示小卫星采用中继传输模式对应的传输能耗，建模为
Figure BDA00021472346100000611
其中，
Figure BDA00021472346100000612
表示第t个时隙中继传输模式下小卫星的传输功率，
Figure BDA00021472346100000613
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输时延，建模为
Figure BDA00021472346100000614
其中，
Figure BDA00021472346100000615
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输速率，建模为
Figure BDA00021472346100000616
其中，
Figure BDA00021472346100000617
为第t个时隙小卫星与GEO卫星之间链路的信道增益；若小卫星采用中继传输模式，GEO卫星接收数据包将在下一个时隙传输至地面站；假设
Figure BDA00021472346100000618
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure BDA00021472346100000619
其中，
Figure BDA00021472346100000620
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure BDA00021472346100000621
其中，
Figure BDA00021472346100000622
表示第t个时隙GEO卫星的传输功率，
Figure BDA00021472346100000623
为第t个时隙GEO卫星与地面站之间链路的信道增益。
5)建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件，具体包括(1)考虑延迟敏感应用，数据包传输期限不超过时隙长度，对应限制条件为τd≤τ；(2)小卫星传输模式关联变量的限制条件为
Figure BDA00021472346100000624
其中，
Figure BDA00021472346100000625
μt∈{0,1}，t∈Γ；(3)卫星能量收集的限制条件为0≤et≤EHmax，其中，EHmax表示各时隙小卫星可收集能量最大值；(4)小卫星传输数据所消耗的能量应不超过电池能量的限制，即：Et≤Bt；(5)小卫星通过直接传输或中继传输模式传输数据包至地面站需满足时延限制条件：Dt≤τd，其中，
Figure BDA0002147234610000071
1(·)为指示函数；(6)若小卫星无数据包请求传输至地面站，则不采用直接传输模式或中继传输模式，即：
Figure BDA0002147234610000072
(7)小卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure BDA0002147234610000073
其中，pmax为小卫星传输数据的最大传输功率；(8)GEO卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure BDA0002147234610000074
其中，
Figure BDA0002147234610000075
为GEO卫星传输数据的最大传输功率。
6)建模成本函数
建模成本函数为传输时延和数据包丢弃成本的加权和，即Ct＝Dt+γ·1(αt＝1,μt＝1)，其中，γ为数据包丢弃成本的权重。
7)基于成本函数最小化确定小卫星联合传输模式选择及资源分配策略，具体包括：
在满足传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件，以成本最小化为目标，优化设计传输模式策略及资源分配策略，即
Figure BDA0002147234610000076
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：建模时隙标识及无线信道模型；
S2：建模小卫星请求数据包传输模型；
S3：建模小卫星传输模式关联变量，具体包括：
令
Figure FDA0003094607020000011
表示直接传输模式关联变量，
Figure FDA0003094607020000012
表示第t个时隙小卫星采用直接传输模式传输数据包至地面站，反之，
Figure FDA0003094607020000013
表示中继传输模式关联变量，
Figure FDA0003094607020000014
表示第t个时隙小卫星采用中继传输模式经同步地球轨道(geosynchronous earth orbit，GEO)卫星传输数据包至地面站，反之，
Figure FDA0003094607020000015
若小卫星无法进行数据包传输，则选择丢弃数据包，令μt∈{0，1}表示小卫星丢弃数据包标识变量，μt＝1表示第t个时隙小卫星丢弃数据包，反之，μt＝0；
S4：建模小卫星能量收集模型；
S5：建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件；
S6：建模成本函数；
S7：基于成本函数最小化确定小卫星联合传输模式选择及资源分配策略。
2.根据权利要求1所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：将系统时间划分为连续时隙，时隙长度为τ，时隙集合为Γ＝{0，1，...}；假设无线信道相互独立且服从块衰落，即每个时隙内信道保持不变，不同时隙信道特性可能发生变化。
3.根据权利要求2所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：建模小卫星传输数据包请求为伯努利过程，具体为：令ρ表示各时隙小卫星请求数据包的概率，则1-ρ为无数据包请求的概率；令αt∈{0,1}表示第t个时隙小卫星请求数据包传输关联变量，αt＝1表示第t个时隙小卫星请求数据包传输，反之，αt＝0，得到P(αt＝1)＝1-P(αt＝0)＝ρ，t∈Γ；假设L表示小卫星需传输数据包的大小，τd表示数据包传输时间上限。
4.根据权利要求3所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：假设各时隙小卫星收集能量并存储在电池中，用于后续时隙的数据包传输；建模卫星能量收集过程为连续的能量分组到达，具体为：Bt+1表示第t+1个时隙小卫星的电池能量，建模为：
Bt+1＝Bt-Et+et
其中，Bt表示第t个时隙小卫星的电池能量，令B0＝0且Bt<+∞，t∈Γ，et表示第t个时隙卫星所收集的能量；Et表示第t个时隙小卫星消耗的能量，建模为：
Figure FDA0003094607020000021
其中，
Figure FDA0003094607020000022
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输能耗，建模为
Figure FDA0003094607020000023
其中，
Figure FDA0003094607020000024
表示第t个时隙直接传输模式下小卫星的传输功率；
Figure FDA0003094607020000025
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure FDA0003094607020000026
其中，
Figure FDA0003094607020000027
表示第t个时隙小卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure FDA0003094607020000028
其中，B表示卫星的带宽，
Figure FDA0003094607020000029
表示第t个时隙小卫星与地面站之间链路的信道增益，σ2为噪声功率；
Figure FDA00030946070200000210
表示第t个时隙中继传输模式对应的传输能耗，建模为
Figure FDA00030946070200000211
其中，
Figure FDA00030946070200000212
表示第t个时隙中继传输模式下小卫星的传输功率，
Figure FDA00030946070200000213
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输时延，建模为
Figure FDA00030946070200000214
其中，
Figure FDA00030946070200000215
表示第t个时隙小卫星传输数据包至GEO卫星对应的传输速率，建模为
Figure FDA00030946070200000216
其中，
Figure FDA00030946070200000217
为第t个时隙小卫星与GEO卫星之间链路的信道增益。
5.根据权利要求4所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S4中，若小卫星采用中继传输模式，GEO卫星接收数据包将在下一个时隙传输至地面站；假设
Figure FDA00030946070200000218
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输时延，建模为
Figure FDA00030946070200000219
其中，
Figure FDA00030946070200000220
表示第t个时隙GEO卫星传输数据包至地面站对应的传输速率，建模为
Figure FDA00030946070200000221
其中，
Figure FDA00030946070200000222
表示第t个时隙GEO卫星的传输功率，
Figure FDA00030946070200000223
为第t个时隙GEO卫星与地面站之间链路的信道增益。
6.根据权利要求5所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S5中，建模传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件具体包括：
(1)数据包传输期限不超过时隙长度，对应限制条件为τd≤τ；
(2)小卫星传输模式关联变量的限制条件为
Figure FDA00030946070200000224
其中，
Figure FDA00030946070200000225
μt∈{0,1}，t∈Γ；
(3)卫星能量收集的限制条件为0≤et≤EHmax，其中，EHmax表示各时隙小卫星可收集能量最大值；
(4)小卫星传输数据所消耗的能量应不超过电池能量的限制，即：Et≤Bt；
(5)小卫星通过直接传输或中继传输模式传输数据包至地面站需满足时延限制条件：Dt≤τd，其中，
Figure FDA0003094607020000031
为指示函数；
(6)若小卫星无数据包请求传输至地面站，则不采用直接传输模式或中继传输模式，即：
Figure FDA0003094607020000032
(7)小卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure FDA0003094607020000033
其中，pmax为小卫星传输数据包的最大传输功率；
(8)GEO卫星的传输功率应不超过最大传输功率的限制，即：
Figure FDA0003094607020000034
其中，
Figure FDA0003094607020000035
为GEO卫星传输数据包的最大传输功率。
7.根据权利要求6所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S6中，建模成本函数为传输时延和数据包丢弃成本的加权和，即Ct＝Dt+γ·1(αt＝1，μt＝1)，其中，γ为数据包丢弃成本的权重。
8.根据权利要求7所述的一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：在满足传输模式选择限制条件、能量收集限制条件及资源分配限制条件，以成本最小化为目标，优化设计传输模式策略及资源分配策略，即
Figure FDA0003094607020000036
CN201910688856.5A 2019-07-29 2019-07-29 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法 Active CN110365399B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910688856.5A CN110365399B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910688856.5A CN110365399B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110365399A CN110365399A (zh) 2019-10-22
CN110365399B true CN110365399B (zh) 2021-07-27

Family

ID=68222609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910688856.5A Active CN110365399B (zh) 2019-07-29 2019-07-29 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110365399B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114553299B (zh) * 2022-02-17 2024-03-29 深圳泓越信息科技有限公司 一种卫星系统波束调度和资源分配方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102724157A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 上海交通大学 改进型多用户ofdm df系统的联合资源分配方法
CN103997740A (zh) * 2014-04-30 2014-08-20 重庆邮电大学 基于效用优化的认知协作网络联合资源分配方法
EP3267216A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-10 Daniel A. Katz Single burst single satellite beacon localization
CN107911150A (zh) * 2017-11-10 2018-04-13 广州大学 一种无线携能协作通信方法
CN108848521A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 重庆邮电大学 基于基站协作的蜂窝异构网络联合用户关联、内容缓存及资源分配方法
CN109067488A (zh) * 2018-07-13 2018-12-21 吉林大学 基于能量累积的信息与能量双向传输系统性能的优化方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102724157A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 上海交通大学 改进型多用户ofdm df系统的联合资源分配方法
CN103997740A (zh) * 2014-04-30 2014-08-20 重庆邮电大学 基于效用优化的认知协作网络联合资源分配方法
EP3267216A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-10 Daniel A. Katz Single burst single satellite beacon localization
CN107911150A (zh) * 2017-11-10 2018-04-13 广州大学 一种无线携能协作通信方法
CN108848521A (zh) * 2018-07-11 2018-11-20 重庆邮电大学 基于基站协作的蜂窝异构网络联合用户关联、内容缓存及资源分配方法
CN109067488A (zh) * 2018-07-13 2018-12-21 吉林大学 基于能量累积的信息与能量双向传输系统性能的优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110365399A (zh) 2019-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2417540C2 (ru) Способы и устройство для эффективного обеспечения информации о планировании
US11272375B2 (en) Dynamic physical resource block control apparatus and process for dynamically controlling allocation of a physical resource block
CN108900237B (zh) 一种多波束卫星通信系统资源分配方法
CN109714817B (zh) 使用noma和d2d组的通信系统功率分配方法
Castro et al. Cross-layer packet scheduler design of a multibeam broadband satellite system with adaptive coding and modulation
CN105610485A (zh) 一种无线中继通信系统携能传输方法
US20120142345A1 (en) Cooperative communication methods and a device for a target terminal and a cooperative terminal
Zhang et al. Cooperative cognitive radio with priority queueing analysis
CN112583566B (zh) 一种基于空天地一体化系统的网络资源分配方法
CN105744628A (zh) 一种数能一体化通信网络的资源分配最优化方法
CN104770033A (zh) 传输信息的方法、装置和系统
CN108271172B (zh) 一种蜂窝d2d通信联合成簇及内容部署方法
US20140161058A1 (en) Carrier Aggregation
US8537693B2 (en) Multicast scheduling systems and methods for leveraging cooperation gains in relay networks
CN111711479A (zh) 一种低轨卫星系统资源调度方法
CN110365399B (zh) 一种确定小卫星联合传输模式选择及资源分配的方法
Xu et al. Joint relay selection and power allocation for maximum energy efficiency in hybrid satellite-aerial-terrestrial systems
Salim et al. RF energy harvesting dependency for power optimized two-way relaying D2D communication
CN108462975B (zh) D2d无线供电通信网络中功率与时间联合分配方法
Deng et al. An adaptive MAC protocol for SDCS system based on LoRa technology
CN101573890A (zh) 卫星通信系统中数据包的map触发转储
CN108540246B (zh) 一种基于认知无线电的资源分配方法
CN102413571A (zh) 下行中继回程资源分配设备和方法
CN106973428A (zh) 一种提升系统吞吐量的d2d协作传输方法
US8170031B2 (en) High performance scheduling methods and apparatus for leveraging diversity in relay-enabled wireless networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant