[发明专利]一种面向异构场景的星间链路功率分配方法

说明书

本发明提供一种面向异构场景的星间链路功率分配方法，包括：更新当前的中低轨卫星之间的星间链路增益参数；根据低轨卫星的轨道周期、归一化吞吐量分别更新剩余可见时间收敛系数和剩余可见时间惩罚系数，进而得到剩余可见时间代价惩罚函数；基于整体效用博弈得到每个低轨卫星各自博弈后的功率输出结果；利用功率输出结果计算簇内每个低轨卫星的效用值和离簇阈值，对效用值低于离簇阈值的低轨卫星做离簇处理；进入下一时隙，更新所有低轨卫星的剩余可见时间，初始化新加入簇内的所有低轨卫星的剩余可见时间。本发明的面向异构场景的星间链路功率分配方法，通过设计合理的效用奖惩函数及离簇阈值方案，来优化中低轨卫星网络的整体性能。

技术领域

本发明属于卫星通信架构设计领域，具体涉及一种面向异构场景的星间链路功率分配方法。

背景技术

非地面网络是对地面网络的延伸，用于补充地面网络无法服务或者难以有效服务的偏远地区。然而由于非地面网络特殊的地理性质，决定其对技术要求较高，同时非地面网络中卫星价格昂贵，使得非地面网络卫星数量远低于地面网络设备数量，另一方面我国卫星资源积累不足，多数中低轨卫星轨道资源已被其他国家瓜分殆尽。因此如何利用有限的中低轨卫星资源，并充分利用中低轨卫星轨道的高动态特性，搭建高效的中低轨星座互联网络，最大程度为用户提供低时延、无缝的业务体验，是一个亟待解决的议题。

处在同一个网络中的中低轨卫星，当低轨卫星和中轨卫星发生信令交互时，每一个低轨卫星的发送功率对本网络的其他低轨卫星来说都会造成干扰，然而任一个低轨卫星通过提升自身发送功率来提高信噪比，会对处于同一个网络中的其他低轨卫星成员造成严重干扰，网络整体性能大幅下降，也急剧增加了卫星功耗，造成资源浪费。同时由于中低轨卫星的高动态运行特性和中低轨卫星网络间复杂的拓扑结构，处在同一个网络的中低轨卫星会频繁进入彼此视线盲区，如果不能高效及时对处于盲区的低轨卫星进行管理，亦会对卫星资源造成浪费。

目前常见星上功率分配方式多借鉴地面网络，主要包括贪婪功率分配方案和注水功率分配方案等，但是它们多考虑每个用户自身性能，而忽略用户彼此间干扰，不能确保网络整体性能最优。同时针对低轨卫星时变特性，就低轨卫星何时离开所在网络，常用策略包括两种：

1)存储低轨卫星特定的轨道位置和周期等信息，当低轨卫星途径某个空间点位时，会主动触发该低轨卫星离开所在网络。若网络中存在多个复杂时变低轨卫星，这些低轨卫星彼此间相互干扰，由于受到干扰等因素影响，不能保证这些低轨卫星在固定点位离开网络时能够有益于网络整体性能，因此此种策略仅适用于网络中低轨卫星成员确定和单一的情形。

2)实时进行导频信道量测，当信道质量低于某个门限时触发低轨卫星脱离所在网络，但低轨卫星持续进行导频监测会大大增加卫星自身功耗，这对低轨卫星电池有限的情况来说，也并不适用。

因此，面向复杂异构场景需要建立一种合理的功率分配方案，该方案能够均衡考虑网络内各个用户，并针对不同场景均能提升网络整体性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向异构场景的星间链路功率分配方法，以对低轨卫星进行合理的功率资源分配，来优化中低轨卫星网络的整体性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种面向异构场景的星间链路功率分配方法，包括：

S1：设定低轨卫星相对于中轨卫星的动态场景，初始化当前簇内低轨卫星个数K；设置当前时隙k＝1，设置时隙间隔Δt；设置簇内N个低轨卫星对中轨卫星的初始剩余可见时间；设置低轨卫星的功率量级个数M和发送功率向量；