[发明专利]一种基于多波束卫星的星地链路上行数据传输方法

说明书

本发明公开了一种基于多波束卫星的星地链路上行数据传输方法，包括以下步骤：S1、在多波束卫星中，根据用户的上行信道测量结果和汇报的实时位置信息，将各用户分别划分在波束中心区域和波束交叠区域；S2、对在波束中心区域和波束交叠区域的用户分别进行子信道分配和子信道功率分配；S3、根据用户所使用的子信道和子信道的功率，进行上行链路数据发送；S4、通过多波束卫星对上行链路中各子信道的数据进行接收，对波束中心区域和波束交叠区域的用户发送的数据分别进行还原，完成星地链路上行数据的传输；本发明解决了多波束卫星通信系统存在无法兼顾系统吞吐量和边缘用户服务质量的问题。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种基于多波束卫星的星地链路上行数据传输方法。

背景技术

多波束卫星通信系统存在无法兼顾系统吞吐量（即总传输速率）和边缘用户服务质量的问题，对系统的资源分配算法和进一步提升星地链路性能带来了巨大的挑战。现有技术多是致力于研究最大化星地吞吐量的优化方法，抑或是优先保障边缘用户通信速率的调度方法，其缺点是求解算法复杂度高，难以在实际的卫星系统中运行，且无法在提升星地链路容量的同时改善边缘用户的服务质量。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于多波束卫星的星地链路上行数据传输方法解决了多波束卫星通信系统存在无法兼顾系统吞吐量和边缘用户服务质量的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于多波束卫星的星地链路上行数据传输方法，包括以下步骤：

S1、在多波束卫星中，根据用户的上行信道测量结果和汇报的实时位置信息，将各用户分别划分在波束中心区域和波束交叠区域；

S2、对在波束中心区域和波束交叠区域的用户分别进行子信道分配和子信道功率分配；

S3、根据用户所使用的子信道和子信道的功率，进行上行链路数据发送；

S4、通过多波束卫星对上行链路中各子信道的数据进行接收，对波束中心区域和波束交叠区域的用户发送的数据分别进行还原，完成星地链路上行数据的传输。

进一步地，所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、对在波束中心区域的每个用户依次分配各自不同的子信道；

S22、对交叠区域的每个用户分别选用两个波束的各一个被中心区域用户使用的子信道；

S23、对波束中心区域的用户分配的子信道分配最大发送功率；

S24、将波束交叠区域的每个用户的发送功率分配在2个子信道上。

上述进一步方案的有益效果为：

每个子信道被波束中心区域的用户和波束交叠区域的用户使用了两次，具有非正交多址接入的功率复用的增益效果，既增加了总速率，又使得中心区域用户和交叠区域用户的速率更加接近，提升了公平性。

进一步地，所述步骤S24中，在波束交叠区域的一个用户在1个子信道上的最优发送功率为：

其中，为波束交叠区域的用户在一个波束内上行的最优发送功率，一个子信道配置多波束卫星端的一个波束，G_a1为波束中心区域的一个用户到一个波束的信道增益和天线接收增益的总和，G_b1为波束中心区域的另一个用户到另一个波束的信道增益和天线接收增益的总和，G_a2为波束交叠区域中的用户为从用户端到一个波束的信道增益和天线接收增益的总和，G_b2为波束交叠区域中的用户为从用户端到另一个波束的信道增益和天线接收增益的总和，P_max为用户的最大发送总功率。