[发明专利]一种多波束卫星通信系统用户分组的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种多波束卫星通信系统用户分组的方法及其装置，属于无线通信领域。其方法包括初始化系统参数，初始化用户小组，并为每个小组分配初始用户，按照设定的用户分组选择标准为用户分配小组，输出用户小组集合，设计预编码矩阵。本发明针对卫星服务的地面用户进行分组，确定了卫星每个时隙服务的用户，能够大大提升了系统和速率，并且可以服务更多的用户。

技术领域

本发明涉及一种多波束卫星通信系统用户分组的方法及其装置，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着智能设备的普及和地面移动通信速率的不断提升，卫星通信作为地面移动通信的延伸和补充，亟需提高数据传输速率以迎合更多的应用场景。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术在地面的成功应用，促使研究人员积极探索MIMO技术在卫星通信中的适用性。多波束卫星通信系统是MIMO在卫星系统应用中的最成功的方案之一，目前商用的卫星系统均采用多波束卫星的方案。多波束卫星通信通过卫星的多波束天线形成几十甚至几百个能量高的窄点波束，覆盖地面的一定区域，实现卫星与该区域用户间的广播或多播通信服务。

为了支持太比特通信，多波束卫星通信系统需要使用尽可能大的用户带宽，这使得全频复用成为必然，但相邻波束间的干扰严重制约了系统性能。因此，需要采用在信号传输之前进行预编码。此外，由于地面用户数目远远大于卫星天线的数目，卫星在每个时隙只能选择一部分用户传输数据，用户分组的技术是十分必要的，它直接影响力整个卫星系统的传输速率表现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述多波束卫星通信系统的不足，提供一种在信号传输之前进行预编码的多波束卫星通信系统用户分组的方法及其装置。

本发明的目的是这样实现的

本发明一种多波束卫星通信系统用户分组的方法及其装置，其根据卫星服务用户场景的不同，对卫星服务的地面用户进行分组，分为两个方案：方案一只选择大部分用户被服务的情况，以实现小组最大化和速率，考虑的是最大化原则；方案二选择所有用户都被服务的情况，采用公平性原则。

本发明提供的方案一：一种多波束卫星通信系统用户分组的方法，其包括以下步骤：

步骤1、初始化系统参数，所述系统参数包括用户集合、小组总数和小组循环次数；

步骤2、判断小组循环次数是否小于等于小组总数，若满足条件，执行步骤3，否则执行步骤9；

步骤3、选择用户集合中用户信道向量的模值最大的用户，初始化用户小组，并更新用户集合，所述小组循环次数加1，计算当前小组和速率；

步骤4、判断小组用户个数是否小于等于波束个数，如果满足条件，执行步骤5，否则执行步骤2；

步骤5、根据用户分组选择标准，为上述完成初始化的小组集合分配合适的用户；

步骤6、将所选合适的用户加入当前小组构成临时小组，计算临时小组和速率；

步骤7、判断临时小组和速率是否大于当前小组和速率，如果满足条件，则执行步骤8，否则执行步骤4；

步骤8、更新当前小组集合和当前小组和速率，小组循环次数加1，执行步骤2；

步骤9、输出最后的用户分组集合；

步骤10、输出每个时隙的预编码矩阵。

本发明步骤5中，所述用户分组选择标准包括采用最大化和速率方法，所述合适的用户：

其中，表示小组中用户信道向量组成的信道矩阵。

本发明步骤5中，所述用户分组选择标准包括采用最大化信道容量方法，所述合适的用户：