【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，特别是涉及一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配方法与系统。
技术介绍
1、在多波束卫星通信系统中，每颗卫星携带多个波束，分别覆盖地面不同区域，这些波束合起来共同完成单颗卫星的地面可视区域覆盖。图1是典型的多波束低轨卫星通信系统示意图，主要由地面关口站、低轨卫星星座、用户三部分组成。地面关口站作为卫星通信系统的控制与管理中心，管理并控制整个卫星网络，通过馈电链路与卫星通信；低轨卫星星座由若干颗分布在不同轨道上的低轨卫星通过星间链路相连构成，具备广域覆盖能力；用户是利用卫星资源进行相互通信的卫星终端，用户之间通过星地链路与星间链路实现信息互通，用户通过上行链路将数据发送给卫星系统，卫星系统通过下行链路将该用户数据准确高效地转发至目的用户。低轨卫星按照各自预设的轨道相对于地面高速移动，星上配置多波束天线，单个波束对应的覆盖区域称为波位，卫星可覆盖的地面区域称为星下覆盖区域，星下覆盖区域由若干个波位构成。卫星可以根据需要灵活调度多波束资源，使其每个波束覆盖指定的波位，每个波束相对独立，具备一定的带宽资源，每个波束同一时刻只能指向一个波位，但多个波束可以覆盖不同的波位，也可覆盖相同的波位。移动用户在移动过程中，相对低轨卫星的高速运动容易造成覆盖区域的动态变化，需要通过波位切换及卫星切换，来保障业务的全程通信。用户的数据发送能力与其配置的天线口径及功放成正比，功放与天线口径越大，能支持的发送速率越大，支持的最大发送速率称为上行速率限制。
2、基于mf-tdma(multifrequency time-
3、现有的技术方案主要有：
4、基于预先规划的固定分配方式：卫星的地面系统通过预先规划的方式，根据用户的活动区域和应用模式，为用户分配指定的波束、频率和时隙资源，并将资源分配结果通过馈电及星间链路上注至卫星。卫星按照上注的资源分配结果，为用户调度上行信道资源。该方式分配简单，便于星载设备实现，但由于在规划阶段不能准确预测各用户的移动轨迹及真实带宽需求，该方式主要用于保障极少数重要的固定用户，缺乏灵活性和动态适应性，资源利用率低，无法为随遇接入的移动用户提供相匹配的上行资源。
5、基于波束分区的轮询分配方式：卫星系统根据可用波束的数目，将星下覆盖区域均分为多个子区域，每个波束负责服务单个子区域下的多个波位。在业务通信过程中，卫星针对每个子区域，调度对应的波束资源，按照特定顺序对子区域内所有波位依次轮询，只有被询问到的用户才可以在指定的上行波束资源上发送数据。该分配方式操作简单，适合于用户数较多且地理位置分布比较均匀的卫星通信系统。该方法主要存在以下两个弊端。首先，大多数情况下用户在地理空间上分布不均匀，各子区域、各波位间的通信业务量差异较大，信道资源需求量不同，特别是某些波位没有用户使用资源，其它波位的用户也不能使用该资源，容易造成资源的大量浪费，以及某些波位的拥塞现象。其次，该方式在波位数目较多时，容易带来较大的上行服务时延，无法保证随遇接入的用户快速享用卫星资源。
6、现有的技术方案均存在各自的局限性，基于预先规划的固定分配具有资源利用率低、无法支持用户随遇接入等问题，基于波束分区的轮询分配方式具有资源分配不均、时延较大等固有缺陷。因此现有技术方案无法满足多个随遇接入移动用户高效率的上行资源分配需求。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配方法与系统，在实时获取用户所处波位、上行带宽需求及上行速率限制等用户信息的基础上，区分用户级别，具有较高资源利用率、支持用户随遇接入和退出、支持多用户灵活组网、适用于多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配。
2、本专利技术公开了一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配方法，其包括：
3、用户管理单元感知用户接入卫星通信网络，向上行资源分配单元发送资源请求；上行资源分配单元接收到资源请求后，为用户分配上行波束、时隙和频道资源，并将资源分配结果分别发送给用户管理单元和星上传输单元，用户管理单元将接收到的资源分配结果发送给用户；星上传输单元按照资源分配结果，调度指定的波束在指定频道和指定时隙接收用户的上行数据。
4、进一步地，还包括：
5、用户管理单元感知到用户加入卫星通信网络，向上行资源分配单元发送资源分配请求，携带用户的级别、波位、上行带宽需求和上行速率限制信息；上行资源分配单元接收后，为用户分配上行波束、时隙和频道资源，并将资源分配结果发送给用户管理单元，用户管理单元接收后将上行资源分配结果通过下行链路发送给用户；
6、用户管理单元感知到用户在网络运行过程中发生波位切换，向上行资源分配单元发送资源重分配请求，携带用户的新波位信息，上行资源分配单元接收后，清空用户的原有上行资源，并重新为用户分配上行资源，并将资源分配结果发送给用户管理单元，用户管理单元接收后将上行资源分配结果通过下行链路发送给用户；
7、用户管理单元感知到用户退出卫星通信网络，向上行资源分配单元发送资源释放请求，上行资源分配单元接收后，清空用户的原有上行资源。
8、进一步地，上行资源分配单元为用户分配上行波束，包括：
9、步骤11：上行资源分配单元提取用户的用户级别与所处波位cu信息；
10、步骤12：上行资源分配单元计算用户的可用波束集合p；
11、步骤13：上行资源分配单元判断可用波束集合p是否非空，若非空，则转入步骤14，否则终止分配；
12、步骤14：上行资源分配单元根据波束的当前覆盖波位数目和等效用户数，计算可用波束集合p中表征每个波束负载状态的代价值；
13、步骤15：上行资源分配单元判断用户的级别，若用户为重要用户，则转入步骤16；若用户为普通用户，则转入步骤17；
14、步骤16：上行资源分配单元判断可用波束集合p中是否存在空闲的预留波束，若是则转入步骤12，否则转入步骤17本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上行资源分配单元为用户分配上行波束，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，系统为预留波束和非预留波束分别预置不同的数目上限，预留波束的覆盖波位数上限预置为Nc1，预留波束的等效用户数上限预置为Nu1，非预留波束的覆盖波位数上限预置为Nc2，非预留波束的等效用户数上限预置为Nu2，Nc和Nu的取值取决于上行波束资源的载波数目和时隙数目，满足Nu2>Nc2≥Nu1>Nc1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上行资源分配单元完成对用户的波束分配后，提取用户的上行带宽需求、上行速率限制、波位、波束分配结果信息，启动对用户的时频资源分配流程。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对用户的时频资源分配流程，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算同波位可用时隙集合，包括：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算空波位的可用时隙数，包括：
11.一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多波束低轨卫星上行通信的资源动态分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上行资源分配单元为用户分配上行波束，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，系统为预留波束和非预留波束分别预置不同的数目上限，预留波束的覆盖波位数上限预置为nc1，预留波束的等效用户数上限预置为nu1，非预留波束的覆盖波位数上限预置为nc2，非预留波束的等效用户数上限预置为nu2，nc和nu的取值取决于上行波束资源的载波数目和时隙数目，满足nu2>nc2≥nu1>...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昭，王继业，杜力为，黄盛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。