[发明专利]一种低轨卫星系统用户分组及跳波束调度方法

说明书

本发明提出一种低轨卫星系统用户分组及跳波束调度方法，适用于通信技术领域。在一个跳波束调度周期内，将低轨卫星地面用户按照地理位置和卫星跳波束在该地理位置的覆盖范围进行动态分组和动态确定波位,以减少波位数量。对卫星的多个跳波束进行调度，每个跳波束对于其服务的多个波位，在一个跳波束调度周期内只访问每个波位一次，并尽量停留足够长的时间，以满足该波位下多个用户的实时在线需求和业务传输需求，大幅减少跳波束跳动次数。

技术领域

本发明涉及一种低轨卫星系统用户分组及跳波束调度方法，适用于通信技术领域。

背景技术

低轨卫星用户具有位置随机分布、业务量需求各不相同、部分用户小规模聚集等特点。当前的低轨卫星通信系统大部分通过安装相控阵天线，通过对地形成多个跳波束，并将地面区域预先静态规划为多个波位，周期性的在覆盖区域各波位内频繁跳动，以支持覆盖区域内地面用户的信息传输。跳波束的频繁跳动，会增加卫星的开销和复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种低轨卫星系统用户分组及跳波束调度方法，本发明将低轨卫星用户按照地理位置和卫星跳波束在该地理位置的覆盖范围进行动态分组和动态确定波位以减少波位数量，在一个跳波束周期内，对卫星的多个跳波束进行调度，分波束分时指向各用户组，在保证各用户组实时在线需求和业务传输需求的前提下，尽量减少跳波束跳动次数。

本发明采用的技术方案为：

一种低轨卫星系统用户分组及跳波束调度方法，具体包括以下步骤：

(1)在一个跳波束调度周期内，确定低轨卫星覆盖区域内各用户需要的跳波束时隙数量；

(2)根据各用户需要的跳波束时隙数量和卫星跳波束时隙资源，确定分配给各用户的时隙数量；

(3)依据低轨卫星覆盖区域内的各用户地理位置，为每个用户Ui确定一个波位Bi，初始共确定N个波位；其中，1≤i≤N，N为用户数量；

(4)对每个用户Ui，依据波位与低轨卫星的相对位置，确定卫星跳波束中心指向对应波位中心的覆盖范围，将覆盖范围内包含的所有用户加入分组Pi，最终得到初始分组集合P＝{P1，P2，…，PN}，其中每个分组Pi以用户Ui为代表；

(5)若集合P中包含的元素数量大于0，则执行步骤(6)；否则执行步骤(7)；

(6)挑选集合P中用户数量最多的一个分组，如果存在多个分组用户数量相同，则在用户数量相同的分组中，挑选分组中所有用户被分配时隙数量之和最大的一个分组；将挑选的分组加入集合Q，并对挑选分组的每个用户，在集合P中删除以这些用户为代表的分组，执行步骤(5)；

(7)对集合Q中的每个分组，确定分配给每个分组的时隙数量，分配给分组的时隙数量为分配给分组各用户时隙数量之和；

(8)将各跳波束的各时隙依次连续分配给集合Q中的各分组，按照分配结果进行周期内跳波束调度；并对每个分组，调整分配好的跳波束中心指向相应分组的波位中心，并停留相应的时隙数量。

进一步的，步骤(1)所述的具体内容为：若用户没有业务传输需求，则标记用户需要的跳波束时隙数量为1；若用户有业务传输需求，则标定用户需要的跳波束时隙数量为ceil((R/R₀)*S)，其中R和R₀为用户的业务速率需求和按照用户信道环境计算的单个波束服务情况下的通信速率，S为单个跳波束一个调度周期内拥有的总时隙数量，ceil((R/R₀)*S)为(R/R₀)*S向上取整数。