[发明专利]基于业务优先级的高通量卫星波束自适应调度方法

权利要求书

1.一种基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，测量低轨高通量卫星系统下行场景中的当前时隙地面各小区业务分布和当前时隙卫星下行信道容量；

步骤S2，根据所述当前时隙地面各小区业务分布以及所述当前时隙卫星下行信道容量，建立最大化的自适应速率调节因子与最大化的系统吞吐量的嵌套式最优化问题，以平均逗留时间与波束个数为约束动态地分配各小区的自适应速率调节因子与波束服务时间；

步骤S3，根据所述波束服务时间，优先分配高优先级业务，其次基于最长队列原则分配无同频干扰的波束小区，最后当有空余波束时，根据最小的同频干扰代价函数选择有同频干扰的小区提供服务。

2.根据权利要求1所述的基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S201，根据所述当前时隙地面各小区业务分布以及所述当前时隙卫星下行信道容量，分别建立最大化的自适应速率调节因子的第一最优化问题和最大化的系统吞吐量的第二最优化问题；

步骤S202，以所述平均逗留时间和所述波束个数对所述第一最优化问题进行约束，求解最大化的自适应速率调节因子的最小值；

步骤S203，以所述平均逗留时间、所述波束个数和所述最大化的自适应速率调节因子的最小值对所述第二最优化问题进行约束，求解最优的波束服务时间。

3.根据权利要求2所述的基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，n个波束小区的平均逗留时间为：

其中，G_n为n个小区的波束服务时间，C_n为n个小区的信道容量，A_rn为n个小区的自适应速率调节因子，T_n为当前时隙地面n个小区业务分布，τ为规定的最小平均逗留时间。

4.根据权利要求2所述的基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，对所述第二最优化问题进行约束时，需先根据自适应速率调节因子与所述当前时隙地面各小区业务分布，求得最大化的系统等效吞吐量为其中，A_r为地面各小区的自适应速率调节因子向量，为向量的哈达玛积，T为当前时隙地面各小区业务分布。

5.根据权利要求1所述的基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤S301，确定服务顺序，其中，将需要不间断服务的小区设置为高优先级波束小区，将其他波束小区设置为次优先级波束小区；

步骤S302，将所述高优先级波束小区加入波束模式进行服务；

步骤S303，将已分配的波束小区中的同频干扰小区添加至干扰小区列表中进行更新；

步骤S304，剔除同频干扰小区列表中的波束小区，将所述次优先级波束小区加入波束模式进行服务，并迭代执行步骤S303，直至所有剩余波束小区均为同频干扰小区；

步骤S305，若仍有空余波束，则将根据同频干扰代价函数对系统影响最小的波束小区进行服务，并迭代执行步骤S303-步骤S304，直至无空闲波束，其中，所述同频干扰代价函数的计算公式为：

其中，为小区n在同频干扰小区列表中的频数，为小区n剩余服务时间。

6.根据权利要求5所述的基于业务优先级与速率自适应的高通量卫星波束按需调度方法，其特征在于，还包括：

在剩余业务少于点波束个数时，将空闲波束指向当前服务顺序最高的卫星，通过多重覆盖扩大波束的信道容量。