【技术实现步骤摘要】
本申请涉及卫星通信，特别是涉及一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法及装置。
技术介绍
1、第五代移动通信技术(5th generationmobile communicationtechnology，简称5g)为人口聚集的区域提供强大的接入能力。然而，针对人迹罕至的偏远地区、极地和海洋等区域存在网络铺设难度大和运营维护成本高的问题，卫星通信网络具有覆盖范围广、波束灵活指向性强、通信不受地理环境限制等优点，可在偏远山区、空中、沙漠、海洋等地区提供有效服务，此外卫星通信还可以应用在军事应用、应急通信等特殊场景下。
2、目前，卫星通信成为了第六代移动通信标准(6g)的重要研究方向。按应用领域划分，卫星可分为通信卫星、遥感卫星、导航卫星等；按轨道高低划分，卫星可分为低地球轨道(low earth orbit，leo)卫星、中轨道(medium earth orbit，meo)卫星、地球静止轨道(geostationaryearth orbit，geo)卫星。近年来，leo卫星发射数量高增，正逐渐成为卫星通信的主要构成部分，在500-2000公里高度运行，相较于geo卫星，具有更短的传播延迟、更高的数据速率和更低的发射成本，因而具有吸引力。
3、针对海洋通信场景，由于海面用户通常分布不均匀且可能具有稀疏性，并且覆盖区域内终端可能具有快速移动特性等使得业务需求空时分布不均匀，在传统静态多波束系统中，波束的服务位置相对卫星不随时间变化或以特定的模式进行周期跳变，网络覆盖性能和空时及频谱资源利用率还有较大提升
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需覆盖方法及装置，可提高海洋通信网络的覆盖性能和资源利用效率。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，包括：
4、通过低轨卫星确定海洋上各用户终端的位置；
5、根据各用户终端的位置确定波位数目以及各候选波位中心点的位置；
6、基于各用户终端的位置以及各候选波位中心点的位置，将低轨卫星作为各用户终端与地面站进行通信的中继，构建多低轨卫星联合跳波束与用户终端发射功率的优化模型；
7、在每个时隙内，采用分层异构多智能体深度强化学习方法求解单时隙内所述优化模型的优化变量，所述优化变量包括用户终端智能体输出的对应用户终端的上行发射功率、低轨卫星智能体输出的对应低轨卫星的跳波束图样和用户终端的子信道分配。
8、第二方面，本申请提供了一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖装置，所述基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖装置包括：
9、用户终端位置确定模块，用于通过低轨卫星确定海洋上各用户终端的位置；
10、波位确定模块，用于根据各用户终端的位置确定波位数目以及各候选波位中心点的位置；
11、优化模型构建模块，用于基于各用户终端的位置以及各候选波位中心点的位置，将低轨卫星作为各用户终端与地面站进行通信的中继，构建多低轨卫星联合跳波束与用户终端发射功率的优化模型；
12、求解模块，用于在每个时隙内，采用分层异构多智能体深度强化学习方法求解单时隙内所述优化模型的优化变量，所述优化变量包括用户终端智能体输出的对应用户终端的上行发射功率、低轨卫星智能体输出的对应低轨卫星的跳波束图样和用户终端的子信道分配。
13、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
14、本申请提供了一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法及装置，根据各用户终端的位置确定波位数目以及各候选波位中心点的位置，能够实现多低轨卫星覆盖任务的分配，同时避免过多的覆盖重叠，提升按需覆盖能力和资源利用效率；基于各用户终端的位置以及各候选波位中心点的位置，将低轨卫星作为各用户终端与地面站进行通信的中继，构建多低轨卫星联合跳波束与用户终端发射功率的优化模型，在每个时隙内，采用分层异构多智能体深度强化学习方法求解单时隙内所述优化模型的优化变量，优化变量包括用户终端智能体输出的对应用户终端的上行发射功率、低轨卫星智能体输出的对应低轨卫星的跳波束图样和用户终端的子信道分配，实现低轨卫星和用户终端根据得到的波束图样方案以及上行发送功率的优化，实现用户服务按需覆盖，并进一步抑制波束干扰和提高网络资源利用效率。
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1.一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，所述基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，通过低轨卫星确定海洋上各用户终端的位置，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，通过低轨卫星，采用基于到达时间差定位方法确定海洋上各用户终端的位置，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，根据各用户终端的位置确定波位数目以及各候选波位中心点的位置，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，所述优化模型的优化目标为最大化T时隙内所有用户的加权平均速率，所述优化模型可以表示为：
6.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，在每个时隙内，采用分层异构多智能体深度强化学习方法求解单时隙内所述优化模型的优化变量，具体包括：
8.根据权利要求6所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，各所述本地Q网络均包括第一全连接层、门循环单元和第二全连接层；
9.根据权利要求6所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，将训练好的各本地Q网络部署到各对应用户终端或者低轨卫星之后，用户终端智能体和各低轨卫星智能体以分布式的方式均通过公式
10.一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖装置，其特征在于，所述基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，所述基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，通过低轨卫星确定海洋上各用户终端的位置，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，通过低轨卫星，采用基于到达时间差定位方法确定海洋上各用户终端的位置，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，根据各用户终端的位置确定波位数目以及各候选波位中心点的位置，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服务覆盖方法，其特征在于，所述优化模型的优化目标为最大化t时隙内所有用户的加权平均速率，所述优化模型可以表示为：
6.根据权利要求1所述的基于低轨卫星跳波束的海洋通信按需服...
【专利技术属性】
技术研发人员：张贤，王东东，廖海龙，李学华，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：
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