CN111555799A - 宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统，应用于宽带相控阵卫星的地面运控中心，包括：获取目标用户和已分配波束用户的用户信息；基于用户信道质量和用户签约信息，确定宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率；基于用户信息和信息速率，确定为目标用户传输数据包的目标波束；将包含目标波束的波束分配信息发送到宽带相控阵卫星，以使宽带相控阵卫星基于波束分配信息为目标用户分配传输时隙。本发明缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

Description

宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是涉及一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统。

背景技术

宽带卫星作为下一代移动通信网络的重要组成部分，因其能以较低成本提供全球无缝的网络覆盖而受到广泛的关注。相控阵天线以其灵活的波束，被越来越广泛的应用到卫星网络的建设中。与传统的固定多波束卫星相比，相控阵卫星的波束指向可以任意调整，频率复用更加灵活。但是相控阵波束可分配的资源维度更广，分配复杂度更高。

传统的卫星大多为透明转发式，仅作为信息转发的通道。随着处理器和数字电路技术发展，具有星上处理和转发能力的卫星成为下一代卫星的发展趋势。星上处理和转发能力能够有效地降低信息传输的时延，降低馈电链路阻塞概率，结合星间链路和星座组网可以减少地面站数量。由于卫星资源相对昂贵，如何高效利用资源是非常重要的问题。

随着移动互联网的发展，无线通信业务从传统的面向连接的通信逐渐转变为了面向内容的通信。在资源分配的过程中，更多的按需为业务分配资源，而不再为每项业务建立固定的连接。因此卫星下行业务需要为每个用户业务分配时隙，但是若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高；若分配过程全在地面站进行，传输延时过大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统，以缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，应用于宽带相控阵卫星的地面运控中心，包括：获取目标用户和已分配波束用户的用户信息；所述目标用户为待分配波束的用户，所述用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息；基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率；基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束；将包含所述目标波束的波束分配信息发送到所述宽带相控阵卫星，以使所述宽带相控阵卫星基于所述波束分配信息为所述目标用户分配传输时隙。

进一步地，基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率，包括：基于所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率；基于所述用户信道质量，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式；基于所述符号速率和所述调制编码方式，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

进一步地，基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束，包括：基于所述信息速率，计算所述宽带相控阵卫星的多个波束中每个波束的分配权重；查找第一预设范围内是否存在第一用户；如果是，则将所述多个波束中与所述第一用户所分配波束的频率相同的波束的分配权重设置为零；所述第一预设范围为以所述目标用户的用户地理位置为圆心、以同频率波束的干扰距离为半径的圆形范围，所述第一用户为所述已分配波束用户；查找所述第一预设范围以外、第二预设范围以内是否有第二用户；所述第二预设范围为以所述目标用户的用户地理位置为圆心、以大于同频率波束的干扰距离的长度为半径的圆形范围，所述第二用户为所述已分配波束用户；如果是，则确定被分配到所述第二用户的波束中、所述分配权重最大的波束为目标波束；如果否，则确定所述多个波束中所述分配权重最大的波束为目标波束。

第二方面，本发明实施例还提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，应用于宽带相控阵卫星，包括：获取目标用户的波束分配信息和待发送数据信息；所述目标用户为待分配时隙用户，所述波束分配信息包括所述宽带相控阵卫星的地面运控中心为所述目标用户分配的波束信息；基于所述波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙。

进一步地，所述待发送数据信息包括：多个待发送数据包，和每个所述待发送数据包的优先级别、每个所述待发送数据包的数据包长度；基于所述波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙，包括：判断所述多个待发送数据包中是否存在第一类数据包；所述第一类数据包为数据包长度大于或等于所述宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包；如果是，则按照所述优先级别，为所述目标用户分配传输所述第一类数据包的传输时隙。

进一步地，所述方法还包括：判断所述多个待发送数据包中是否存在第二类数据包；所述第二类数据包为数据包长度小于所述宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包；如果是，则基于所述优先级别和所述宽带相控阵卫星的时隙长度，对所述第二类数据包进行组合，得到组合之后的数据信息；所述组合之后的数据信息包括：多个组合之后的数据包，和每个组合之后的数据包的优先级别；基于所述每个组合之后的数据包的优先级别，为所述目标用户分配传输所述多个组合之后的数据包的传输时隙。

进一步地，基于所述优先级别和所述宽带相控阵卫星的时隙长度，对所述第二类数据包进行组合，得到组合之后的数据信息，包括：利用01背包算法对所述第二类数据包进行组合，得到多个组合之后的数据包；其中，以所述第二类数据包作为物品，所述第二类数据包的数据包长度作为物品体积，每个第二类数据包实际包含的信息比特作为物品价值，所述宽带相控阵卫星的剩余时隙长度作为背包容量。

第三方面，本发明实施例还提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配系统，应用于宽带相控阵卫星通信系统，所述宽带相控阵卫星通信系统包括：宽带相控阵卫星和地面运控中心，所述双层资源分配系统包括：信息收集模块，自适应调制编码模块，用户波束分配模块和时隙调度模块，其中，所述信息收集模块、自适应调制编码模块和所述用户波束分配模块设置于所述地面运控中心，所述时隙调度模块设置于所述宽带相控阵卫星；所述信息收集模块，用于获取目标用户和已分配波束用户的用户信息，以及获取所述目标用户的待发送数据信息；所述目标用户为待分配波束的用户，所述用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息；所述自适应调制编码模块，用于基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率；所述用户波束分配模块，用于基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束；所述时隙调度模块，用于基于包含所述目标波束的波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙。

进一步地，所述自适应调制编码模块还用于：基于所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率；基于所述用户信道质量，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式；基于所述符号速率和所述调制编码方式，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

本发明提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法和系统，将波束分配和时隙分配解耦，使得整个卫星资源分配过程分为用户波束分配和时隙调度两个层次，分别在地面运控中心和宽带相控阵卫星上进行，有效地降低了宽带相控阵卫星处理分配资源时的复杂度和地面运控中心分配资源时的时延开销，缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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宽带相控阵卫星的双层资源分配方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种宽带相控阵卫星的双层资源分配系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种宽带相控阵卫星通信系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种仿真模拟结果示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

实施例一：

本发明实施例中，相控阵卫星通过时分跳波束方式为地面用户提供服务，每个波束每个时隙仅能服务一个用户，每个用户每个时隙仅能接收一个波束。卫星相控阵天线可同时发射多个波束，波束之间频率复用，在下行业务服务过程中，频率相同的两个波束应避免因主瓣覆盖区域重叠，从而避免同频干扰。本发明实施例提供了一种双层资源分配方法，将波束分配和时隙分配解耦，其中波束分配在宽带相控阵卫星的地面运控中心进行，当用户接入卫星网络时立即分配；时隙分配在宽带相控阵卫星上进行，业务到达卫星后，根据波束分配结果将数据包转发到相应的波束缓存区，卫星载荷为每个数据包分配传输时隙。

图1时根据本发明实施例提供的一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法的流程图，该方法应用于宽带相控阵卫星的地面运控中心。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S102，获取目标用户和已分配波束用户的用户信息；目标用户为待分配波束的用户，用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息。

可选地，用户地理位置可以通过用户上报和卫星星历预测获取，用于相控阵波束指向调整。用户信道质量通过用户接收卫星下行导频信号，进行信道估计后反馈信道状态，用信道状态值CQI表示。用户签约信息包括用户终端天线尺寸、用户优先级和签约带宽。

步骤S104，基于用户信道质量和用户签约信息，确定宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

步骤S106，基于用户信息和信息速率，确定为目标用户传输数据包的目标波束。

步骤S108，将包含目标波束的波束分配信息发送到宽带相控阵卫星，以使宽带相控阵卫星基于波束分配信息为目标用户分配传输时隙。

本发明提供了一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，将波束分配和时隙分配解耦，使得整个卫星资源分配过程分为用户波束分配和时隙调度两个层次，分别在地面运控中心和宽带相控阵卫星上进行，有效地降低了宽带相控阵卫星处理分配资源时的复杂度和地面运控中心分配资源时的时延开销，缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

可选地，步骤S104包括如下步骤：

步骤S1041，基于用户签约信息，确定宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率。

具体地，传输数据包的符号速率由用户终端天线尺寸决定，通常分为两挡，天线尺寸较大的用户可使用符号速率更高的一挡，天线尺寸较小的用户使用符号速率更低的一挡。具体的符号速率和划分标准需根据系统带宽和链路预算得到。

步骤S1042，基于用户信道质量，确定多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式。

具体地，在符号速率确定后，调制编码方式由用户信道状态决定。根据链路预算可以得到用户信道状态值CQI与调制编码方式的对应表，应用的调制编码方式可查表得到。

步骤S1043，基于符号速率和调制编码方式，确定多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

可选地，步骤S106包括如下步骤：

步骤S1061，基于信息速率，计算宽带相控阵卫星的多个波束中每个波束的分配权重。波束分配权重＝(Σ已分配到该波束用户的信息速率)^-1。

步骤S1062，查找第一预设范围内是否存在第一用户；如果是，则将多个波束中与第一用户所分配波束的频率相同的波束的分配权重设置为零；第一预设范围为以目标用户的用户地理位置为圆心、以同频率波束的干扰距离为半径的圆形范围，第一用户为已分配波束用户；

步骤S1063，查找第一预设范围以外、第二预设范围以内是否有第二用户；第二预设范围为以目标用户的用户地理位置为圆心、以大于同频率波束的干扰距离的长度为半径的圆形范围，第二用户为已分配波束用户；

步骤S1064，如果是，则确定被分配到第二用户的波束中、分配权重最大的波束为目标波束；如果否，则确定多个波束中分配权重最大的波束为目标波束。

在本发明实施例中，用户波束分配需要遵循以下原则：①为避免同频波束干扰，用户距离小于波束干扰距离的两个用户不能使用相同频率的不同波束；②分配后，除非用户发生切星或退网，分配结果不再发生改变；③为降低波束阻塞和资源浪费概率，同时优化服务质量(Quality of Service，QoS)保障，在分配中各个波束的负载应尽可能均衡；④由于该层次分配并不是将资源完全分配到用户，在分配中应避免无波束可分的情况。由于用户的接入并不是同时的，总是逐个或逐批入网或退网，在波束分配的过程中需要逐个进行。

为避免同频波束干扰，用户波束分配时需要检查目标用户与已分配波束用户之间是否存在干扰。如果目标用户与某个已分配波束用户之间的分隔角(分隔角为目标用户与卫星之间的连线，和已分配波束用户与卫星之间的连线的夹角)小于阈值，则将与该波束相同频率的另一个波束的分配权重置零。

波束负载均衡需要考虑用户签约信息和用户终端能力。为保证高优先级用户带宽，高优先级用户应尽可能分配到不同波束。根据用户终端能力，对用户接入当前卫星的整个周期内可能发生的下行流量进行预测，作为用户负载计入波束分配权重。对于每一个新接入的目标用户，计算波束分配权重时只计算优先级不低于本用户优先级的用户负载。

为避免目标用户接入无波束可分，在为目标用户分配波束时不仅需要检查分隔角阈值范围内的已分配波束用户，还需要检查两倍分隔角阈值范围内的已分配波束用户，尽可能选择两倍分隔角阈值范围内已经使用过的波束。

实施例二：

图2是根据本发明实施例提供的另一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，该方法应用于宽带相控阵卫星。如图2所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S202，获取目标用户的波束分配信息和待发送数据信息；目标用户为待分配时隙用户，波束分配信息包括宽带相控阵卫星的地面运控中心为目标用户分配的波束信息。

可选地，待发送数据信息包括：多个待发送数据包，和每个待发送数据包的优先级别、每个待发送数据包的数据包长度。

步骤S204，基于波束分配信息和待发送数据信息，为目标用户分配传输时隙。

本发明提供的一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，将波束分配和时隙分配解耦，使得整个卫星资源分配过程分为用户波束分配和时隙调度两个层次，分别在地面运控中心和宽带相控阵卫星上进行，有效地降低了宽带相控阵卫星处理分配资源时的复杂度和地面运控中心分配资源时的时延开销，缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

在本发明实施例中，可能会出现两种情况：一种为普通业务数据包(第一类数据包)，数据包长度大于等于时隙长度，可以完全利用时隙；另一种为数据包(第二类数据包)长度小于时隙长度，时隙利用率不足，这种情况通常出现在信令数据和部分业务数据末段。针对第二种情况，需要特别设计数据包拼合算法，以提高系统资源利用率。

具体地，对于第一类数据包，步骤S204包括如下步骤：

步骤S2041，判断多个待发送数据包中是否存在第一类数据包；第一类数据包为数据包长度大于或等于宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包。

步骤S2042，如果是，则按照优先级别，为目标用户分配传输第一类数据包的传输时隙。

大部分业务数据包的长度可以填满整个时隙，这类数据包(即第一类数据包)按优先级别高低顺序依次分配时隙。优先级相同的数据包可依据信息速率优先原则，信息速率更高的数据包优先被服务。若业务量过载，则优先级别更低、信息速率更低的业务被阻塞。

具体地，对于第二类数据包，步骤S204还包括如下步骤：

步骤S2043，判断多个待发送数据包中是否存在第二类数据包；第二类数据包为数据包长度小于宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包。

步骤S2044，如果是，则基于优先级别和宽带相控阵卫星的时隙长度，对第二类数据包进行组合，得到组合之后的数据信息；组合之后的数据信息包括：多个组合之后的数据包，和每个组合之后的数据包的优先级别。

步骤S2045，基于每个组合之后的数据包的优先级别，为目标用户分配传输多个组合之后的数据包的传输时隙。

部分数据包的长度无法填满一个时隙，单独传输会导致资源利用率降低。可通过适当的队列控制拼合数据包，提高时隙利用率。定义按优先级高低顺序应传输的数据包为优先数据包。这里只考虑在单个时隙中拼合一个用户的数据包。

可选地，步骤S2044还包括：利用01背包算法对第二类数据包进行组合，得到多个组合之后的数据包；其中，以第二类数据包作为物品，第二类数据包的数据包长度作为物品体积，每个第二类数据包实际包含的信息比特作为物品价值，宽带相控阵卫星的剩余时隙长度作为背包容量。

单个用户的数据包拼合问题可以建模为01背包问题求解。由于符号速率一定，可用符号数量表示时间长度。扣除优先数据包所需时间后剩余的时间可传输符号数V(symbol)(即剩余时隙长度)为背包容量，未发送的数据包(第二类数据包)为物品，数据包的符号数S_i(symbol)(即数据包长度)为物品体积，数据包实际包含的信息比特c_i(bits)为物品价值，优化目标为最大化装入背包的物品总价值，即最大化平均信息速率。拼合数据包时可以考虑优先级，按照优先级由高到低依次选择数据包拼合，高优先级选定的数据包作为优先数据包参与低优先级数据包求解。具体步骤如下：

步骤1：初始化：优先数据包集合＝{已选定数据包}，p＝最高优先级，T＝剩余时隙长度，物品集合＝{优先级为p的待发送数据包}。

步骤2：动态规划算法求解01背包问题。状态转移方程：

C[i，v]＝max{C[i-1，v]，C[i-1，v-s_i]+c_i}。

步骤3：令优先数据包集合＝{优先数据包集合}U{当前优先级选定数据包}，p＝下一优先级，T＝拼合新数据包后剩余时隙长度，物品集合＝{优先级为p的待发送数据包}。

步骤4：若p低于最低优先级或T为0，终止算法；否则返回步骤2。

实施例三：

图3是根据本发明实施例提供的一种宽带相控阵卫星的双层资源分配系统的示意图，应用于宽带相控阵卫星通信系统。其中，宽带相控阵卫星通信系统包括：宽带相控阵卫星和地面运控中心。

如图3所示，本发明实施例提供的双层资源分配系统包括：信息收集模块10，自适应调制编码模块20，用户波束分配模块30和时隙调度模块40。其中，信息收集模块10、自适应调制编码模块20和用户波束分配模块30设置于地面运控中心，时隙调度模块40设置于宽带相控阵卫星。

具体地，信息收集模块10，用于获取目标用户和已分配波束用户的用户信息，以及获取目标用户的待发送数据信息；目标用户为待分配波束的用户，用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息。

自适应调制编码模块20，用于基于用户信道质量和用户签约信息，确定宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

用户波束分配模块30，用于基于用户信息和信息速率，确定为目标用户传输数据包的目标波束。

时隙调度模块40，用于基于包含目标波束的波束分配信息和待发送数据信息，为目标用户分配传输时隙。

本发明提供的一种宽带相控阵卫星的双层资源分配系统，将波束分配和时隙分配解耦，使得整个卫星资源分配过程分为用户波束分配和时隙调度两个层次，分别在地面运控中心和宽带相控阵卫星上进行，有效地降低了宽带相控阵卫星处理分配资源时的复杂度和地面运控中心分配资源时的时延开销，缓解了现有技术中存在的若分配过程全在卫星进行，则处理复杂度过高，若分配过程全在地面站进行，则传输延时过大的技术问题。

可选地，自适应调制编码模块20还用于：

基于用户签约信息，确定宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率；基于用户信道质量，确定多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式；基于符号速率和调制编码方式，确定多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

可选地，用户波束分配模块30还用于：

基于信息速率，计算宽带相控阵卫星的多个波束中每个波束的分配权重；查找第一预设范围内是否存在第一用户；如果是，则将多个波束中与第一用户所分配波束的频率相同的波束的分配权重设置为零；第一预设范围为以目标用户的用户地理位置为圆心、以同频率波束的干扰距离为半径的圆形范围，第一用户为已分配波束用户；查找第一预设范围以外、第二预设范围以内是否有第二用户；第二预设范围为以目标用户的用户地理位置为圆心、以大于同频率波束的干扰距离的长度为半径的圆形范围，第二用户为已分配波束用户；如果是，则确定被分配到第二用户的波束中、分配权重最大的波束为目标波束；如果否，则确定多个波束中分配权重最大的波束为目标波束。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。

图4是本发明实施例提供的一种宽带相控阵卫星通信系统的示意图。如图4所示，该宽带相控阵卫星通信系统包括：卫星、运控中心和用户终端，其中，图4中的卫星为宽带相控阵卫星，用户终端的数量为多个，例如，在一个卫星和200个地面用户终端的模拟场景中，设定卫星为中轨卫星(MEO)，高度为20000km，载波频率为20GHz，带宽为200MHz，用户终端参数和仿真业务参数如表1和表2所示，其中，每个用户在其可用的信息速率中随机选择一个模拟不同信道状态下的自适应调制编码，用户业务的到达为泊松过程。

表1用户终端参数设置

用户天线尺寸	1m	0.8m	0.5m
				比例	0.5	0.25	0.25
信息速率(Mbps)	400,300,200,100	300,200,100,40	200,100,40

表2业务仿真参数设置

业务优先级	1	2	3	4	5	6
							比例	1/12	1/12	2/12	2/12	2/12	4/12

使用本发明实施例提供的以上方案对用户业务进行资源分配和调度，并与现有技术中的其他两个方案(波束服务范围固定方案：用户波束调度中将卫星覆盖范围划分为等同于波束数量的区域，每个区域固定分配一个波束服务其中的所有用户；先入先出方案：时隙调度中数据包按先入先出规则分配方案)进行对比，所得结果如图5所示。可以看出，本发明所提出的双层资源分配策略相对于波束服务范围固定的分配方法具有较大的性能提升，速率优先的时隙调度方法相较于简单的先入先出也有较大的性能提升，证明了本发明的有效性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，其特征在于，应用于宽带相控阵卫星的地面运控中心，包括：

获取目标用户和已分配波束用户的用户信息；所述目标用户为待分配波束的用户，所述用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息；

基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率；

基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束；

将包含所述目标波束的波束分配信息发送到所述宽带相控阵卫星，以使所述宽带相控阵卫星基于所述波束分配信息为所述目标用户分配传输时隙。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率，包括：

基于所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率；

基于所述用户信道质量，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式；

基于所述符号速率和所述调制编码方式，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束，包括：

基于所述信息速率，计算所述宽带相控阵卫星的多个波束中每个波束的分配权重；

查找第一预设范围内是否存在第一用户；如果是，则将所述多个波束中与所述第一用户所分配波束的频率相同的波束的分配权重设置为零；所述第一预设范围为以所述目标用户的用户地理位置为圆心、以同频率波束的干扰距离为半径的圆形范围，所述第一用户为所述已分配波束用户；

查找所述第一预设范围以外、第二预设范围以内是否有第二用户；所述第二预设范围为以所述目标用户的用户地理位置为圆心、以大于同频率波束的干扰距离的长度为半径的圆形范围，所述第二用户为所述已分配波束用户；

如果是，则确定被分配到所述第二用户的波束中、所述分配权重最大的波束为目标波束；

如果否，则确定所述多个波束中所述分配权重最大的波束为目标波束。

4.一种宽带相控阵卫星的双层资源分配方法，其特征在于，应用于宽带相控阵卫星，包括：

获取目标用户的波束分配信息和待发送数据信息；所述目标用户为待分配时隙用户，所述波束分配信息包括所述宽带相控阵卫星的地面运控中心为所述目标用户分配的波束信息；

基于所述波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待发送数据信息包括：多个待发送数据包，和每个所述待发送数据包的优先级别、每个所述待发送数据包的数据包长度；基于所述波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙，包括：

判断所述多个待发送数据包中是否存在第一类数据包；所述第一类数据包为数据包长度大于或等于所述宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包；

如果是，则按照所述优先级别，为所述目标用户分配传输所述第一类数据包的传输时隙。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述多个待发送数据包中是否存在第二类数据包；所述第二类数据包为数据包长度小于所述宽带相控阵卫星的时隙长度的待发送数据包；

如果是，则基于所述优先级别和所述宽带相控阵卫星的时隙长度，对所述第二类数据包进行组合，得到组合之后的数据信息；所述组合之后的数据信息包括：多个组合之后的数据包，和每个组合之后的数据包的优先级别；

基于所述每个组合之后的数据包的优先级别，为所述目标用户分配传输所述多个组合之后的数据包的传输时隙。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述优先级别和所述宽带相控阵卫星的时隙长度，对所述第二类数据包进行组合，得到组合之后的数据信息，包括：

利用01背包算法对所述第二类数据包进行组合，得到多个组合之后的数据包；其中，以所述第二类数据包作为物品，所述第二类数据包的数据包长度作为物品体积，每个第二类数据包实际包含的信息比特作为物品价值，所述宽带相控阵卫星的剩余时隙长度作为背包容量。

8.一种宽带相控阵卫星的双层资源分配系统，其特征在于，应用于宽带相控阵卫星通信系统，所述宽带相控阵卫星通信系统包括：宽带相控阵卫星和地面运控中心，所述双层资源分配系统包括：信息收集模块，自适应调制编码模块，用户波束分配模块和时隙调度模块，其中，所述信息收集模块、自适应调制编码模块和所述用户波束分配模块设置于所述地面运控中心，所述时隙调度模块设置于所述宽带相控阵卫星；

所述信息收集模块，用于获取目标用户和已分配波束用户的用户信息，以及获取所述目标用户的待发送数据信息；所述目标用户为待分配波束的用户，所述用户信息包括：用户地理位置，用户信道质量和用户签约信息；

所述自适应调制编码模块，用于基于所述用户信道质量和所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率；

所述用户波束分配模块，用于基于所述用户信息和所述信息速率，确定为所述目标用户传输数据包的目标波束；

所述时隙调度模块，用于基于包含所述目标波束的波束分配信息和所述待发送数据信息，为所述目标用户分配传输时隙。

9.根据权利要求8所述的双层资源分配系统，其特征在于，所述自适应调制编码模块还用于：

基于所述用户签约信息，确定所述宽带相控阵卫星的多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的符号速率；

基于所述用户信道质量，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的调制编码方式；

基于所述符号速率和所述调制编码方式，确定所述多个波束分别为每个已分配波束用户传输数据包的信息速率。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

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