[发明专利]功率资源分配方法及应用该方法的多波束卫星通信系统

权利要求书

1.一种功率资源分配方法，该方法通过将卫星功率单元与各波束传输速率需求建模为供求买卖双方的分配博弈模型，对多波束卫星系统中的功率单元进行分配，以满足各波束传输速率需求，所述方法包括如下步骤：

步骤一、分配博弈建模，建立以波束为买方、功率单元为卖方且满足预定约束条件的分配博弈模型；所述分配博弈模型以如下方式定义：

分配博弈Φ为由波束和功率单元组成的集合到该集合下所有子集组成集合的映射，波束集合功率单元集合且对于所有波束n及功率单元k而言，满足如下三个条件：

(1)且Φ(k)∈B，即波束n匹配的对象应当属于功率单元集合，同时功率单元k匹配的对象应当属于波束集合；

(2)|Φ(k)|≤1,1≤k≤K，即对于功率单元k而言，其匹配的波束个数不超过1个；

(3)k∈Φ(n)，当且仅当，n∈Φ(k)，即功率单元k与波束n匹配，当且仅当波束n也与功率单元k匹配；

步骤二、分配博弈买方决策阶段，波束根据功率单元的售价以及在选择功率单元后自身可以获得的边界收益，确定待申请的功率单元；其中，波束n对各功率单元可能带来的收益值进行排序，获得收益值由大到小的功率单元偏好排序列表Ω(n)，所述收益值为波束n在获得功率单元时可获得的边界收益与该功率单元对波束n的售价的差；波束n从偏好排序列表Ω(n)中选择功率单元进行尝试匹配，计算在该尝试匹配下波束n可以实现的可达传输速率F_n，并根据该可达传输速率F_n与传输速率需求D_n之间的大小关系确实是否将本次尝试匹配的功率单元分配给波束n；

步骤三、分配博弈卖方决策阶段，功率单元基于向其申请匹配的波束个数进行卖方决策；其中，如果功率单元仅有一个波束请求，则将该功率单元分配给该波束，如果功率单元有多个波束请求，则向申请了该功率单元的多个波束调整售价；

步骤四、对分配博弈进行迭代，以确定功率资源分配方案。

2.根据权利要求1所述的功率资源分配方法，其特征在于：将二阶方差作为功率资源分配问题的目标优化函数，即该目标优化函数用于计算所述边界收益；式中，P_n为卫星系统为每个波束n分配的功率，F_n为对应卫星系统为每个波束n分配的功率卫星系统为波束n提供的最大传输速率，N为卫星系统总波束个数。

3.根据权利要求1所述的功率资源分配方法，其特征在于：所述步骤三中，如果功率单元仅有一个波束请求，则将该功率单元分配给该波束。

4.根据权利要求1所述的功率资源分配方法，其特征在于：所述步骤三中，如果功率单元有多个波束请求，则向申请了该功率单元的多个波束调整售价。

5.根据权利要求1所述的功率资源分配方法，其特征在于：所述步骤四中，在迭代过程中，如果存在功率单元或波束处于未匹配状态，则根据是否存在波束单元仍需要额外功率单元确定是否结束迭代过程。

6.根据权利要求5所述的功率资源分配方法，其特征在于：如果存在波束单元仍需要额外功率单元，则返回所述步骤二，否则结束迭代过程，确定功率资源分配方案。

7.一种多波束卫星通信系统，包括多波束天线以及多个功率单元，其中，所述多波束天线与所述功率单元依照权利要求1-6任一项所述的功率资源分配方法进行匹配。