[发明专利]一种卫星通信系统的动态波束资源分配方法

说明书

本发明公开了一种卫星通信系统的动态波束资源分配方法，包括：选择两种半径尺寸的波束；根据各波束内用户需求，将用户分布区域划分为低密度用户区域及高密度用户区域，其中，在低密度用户区域使用大波束覆盖，在高密度用户区域使用小波束覆盖；在开始阶段，采用大波束覆盖所有用户分布区域，在波束动态转换过程中，当大波束内的用户需求大于大波束的用户需求量阈值时，则将大波束更换为四个相邻小波束，将所述四个相邻小波束记作一簇波束；当任一簇波束内的用户需求小于大波束的用户需求量阈值时，则将该簇波束更换为大波束，其中，采用四色频率复用技术为各波束提供动态带宽，该方法能够在提高系统容量的同时，提高用户的满意度。

技术领域

本发明涉及一种资源分配方法，具体涉及一种卫星通信系统的动态波束资源分配方法。

背景技术

随着业务需求的不断增长，大众对卫星通信的需求日益增长。高通量卫星(HighThroughput Satellite，简称HTS)已成为卫星通信的主流，采用频谱复用和多点波束技术，在同样频谱资源的条件下，通信容量通过分配频谱和频率复用因子加成得到大幅度提升，是传统固定通信卫星的数倍，开启了卫星通信新纪元。高通量卫星系统具有覆盖范围广，通信容量大的优势，在民用和军事领域均具有广阔的应用前景。

用户业务需求在空间、地理、时间上的不均匀性日益显著。基于多频时分多址(MF-TDMA)系统的平稳多波束资源管理算法已经相当成熟，可以根据用户业务需求动态调整带宽资源分配，从而在给定带宽资源的情况下有效地提高系统容量。与传统的多波束天线相比，跳波束技术在抗强方向干扰、灵活性、降低功耗、提高系统容量等方面具有很大的优势。现有技术为充分利用频谱资源，提出一种能根据业务分布调整光照位置和覆盖范围的算法，通过覆盖更多的波束，使更多的用户可以访问以充分利用波束带宽资源，但是，该算法没有考虑波束间干扰带来的影响。现有技术根据变化的业务分布对波束重新分配容量来提供适应不同业务需求，具有较强的灵活性。这种灵活性将使系统资源与卫星寿命期间的用户业务需求保持最佳匹配，从而大大提高系统的利用率和竞争力，但是当波束内用户业务需求高于波束能提供的最大容量时，用户满意度将会显著降低。为保证公平性，现有技术提出了一种基于空间聚类的资源分配算法，该算法根据所需容量与可用资源的比例，为各波束分配相应的时隙，在满足相对公平性的前提下增加系统容量，但是，当所需容量大于可用资源时，一些用户的业务需求将无法被满足。因此，面对用户分布不均匀的场景，我们需要更加灵活的频谱资源分配方法，在提高系统容量的同时，提高用户的满意度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种卫星通信系统的动态波束资源分配方法，该方法能够在提高系统容量的同时，提高用户的满意度。

为达到上述目的，本发明所述的卫星通信系统的动态波束资源分配方法包括：

选择两种半径尺寸的波束，分别记作大波束及小波束；

根据各波束内用户需求，将用户分布区域划分为低密度用户区域及高密度用户区域，其中，在低密度用户区域使用大波束覆盖，在高密度用户区域使用小波束覆盖；

在开始阶段，采用大波束覆盖所有用户分布区域，在波束动态转换过程中，当大波束内的用户需求大于大波束的用户需求量阈值时，则将大波束更换为四个相邻小波束，将所述四个相邻小波束记作一簇波束；当任一簇波束内的用户需求小于大波束的用户需求量阈值时，则将该簇波束更换为大波束，其中，采用四色频率复用技术为各波束提供动态带宽。

将波束半径为r₁的波束定义为大波束，将波束半径为r₂的波束定义为小波束，其中，r₁＝2r₂。

设卫星有效载荷通过用户链路在地面产生N个点波束，其中，有N_a个大尺寸波束，N_b个小尺寸波束，且满足N_a+N_b＝N。