[发明专利]基于萤火虫算法的Ka多波束卫星通信系统资源分配方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，特别是一种基于萤火虫算法的Ka多波束卫星通信系统资源分配方法。

背景技术

在MF-TDMA卫星通信系统中，待分配的系统资源是二维的频域和时域资源。NCC 将频域和时域资源以载波和时隙的形式进行划分，把不同的载波上的不同时隙封装给不同的用户以满足其业务需求。与SCPC系统中的一维资源分配问题相比，MF-TDMA二维的资源分配策略更加灵活，但是也正是这种灵活性，增加了其资源分配的难度。此外，与SCPC技术相比，MF-TDMA技术需要多个载波在时间上都实现同步，增加了网络管理的复杂度。

MF-TDMA卫星通信系统中，当地面站所支持的链接有业务需要时，地面站会向 NCC发送链接申请。在一个帧时间内，NCC综合考虑所有接收到的链接申请，根据资源分配算法动态地将不同的链接申请，分配到不同的载波上的不同时隙中，然后将分配结果以突发时间计划(Burst Time Plan,BTP)的形式，周期性的下发给所有的地面站。地面站收到BTP后，对其进行解析，寻找属于自己的载波和时隙，然后在相应的载波和时隙上发送业务数据。与FDMA卫星通信系统不同，在MF-TDMA卫星通信系统中，资源分配的对象不再是每个地面站(用户)，而是每个地面站所支持的链接。因为在 MF-TDMA卫星通信系统中，同一个地面站下链接可以在一个帧周期内与不同的地面站的链接进行通信。而FDMA卫星通信系统无法做到这点，只能做到同一个地面站下的链接与另外一个地面站下的链接进行通信。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于萤火虫算法的Ka多波束卫星通信系统资源分配方法，通过固定链接申请编码模式，在充分利用时频资源和满足链接申请业务量的基础上，尽可能的减小链路申请发送端地面站的发射功率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于萤火虫算法的Ka多波束卫星通信系统资源分配方法，包括以下步骤：

步骤1，确定每个波束内的链接申请的载波分配状态信息；

步骤2，采用萤火虫算法，对链接申请的调制编码模式进行动态调整；

步骤3，通过时隙封装将链接申请分配到载波上，完成该波束内的链路申请分配。

进一步地，步骤1所述的确定每个波束内的链接申请的载波分配状态信息，包括：波束载波的总数目N，链接申请的总数目W，载波速率总和S_total，链接申请的总业务量D_total，所有载波的集合Φ，Φ＝{F₁,F₂,…,F_N}，其中F_j为第j条载波，并且按照载波速率的大小升序排列，即S₁≤S₂≤……S_N，S_j为第j条载波的载波速率；X为所有链接申请的集合，X＝{C₁,C₂,……,C_W}，其中C_i为第i个链接申请，并且按照链接申请业务量的大小升序排列，即D₁≤D₂≤……D_W，D_i为第i个链接申请的业务量；Y_j为第j条载波的时隙数目。

进一步地，步骤2所述的采用萤火虫算法，对链接申请的调制编码模式进行动态调整，具体步骤如下：

步骤2.1，根据链接申请的载波分配情况，初始化萤火虫算法的参数和种群中每个萤火虫的位置向量，并确定萤火虫的目标函数值；

步骤2.2，计算群体中萤火虫的相对亮度和吸引度，根据相对亮度决定萤火虫的转移方向，确定目标函数最大的萤火虫位置；

步骤2.3，更新萤火虫的空间位置向量；

步骤2.4，检验新产生的萤火虫位置是否满足限制条件，如果满足，进入步骤2.5，否则，返回步骤2.3；

步骤2.5，重复步骤2.2～步骤2.4N_g次，输出目标函数值的最优解，其中N_g为萤火虫方法的最大迭代次数。

进一步地，步骤2.1所述的根据链接申请的载波分配情况，初始化萤火虫算法的参数和种群中每个萤火虫的位置向量，并确定萤火虫的目标函数值，具体为：