一種應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配 方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有通信范圍大、可靠性高和開通電路迅速等優(yōu)點，使得衛(wèi)星 通信系統(tǒng)的使用需求日益提高。
[0003] 但是由于太空環(huán)境和生產(chǎn)成本的限制，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中可用的帶寬資源非常有 限。而傳統(tǒng)的帶寬分配方法傾向于關(guān)注用戶的請求信息，對鏈路狀態(tài)信息的關(guān)注較少，但 是，鏈路狀態(tài)的好壞W及編碼方式等因素會對通信質(zhì)量造成影響，例如：如果對通信質(zhì)量不 好的鏈路分配過多的帶寬，就造成了帶寬資源的浪費。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有兼顧 系統(tǒng)性能和用戶請求對帶寬進行分配，從而造成衛(wèi)星系統(tǒng)中的帶寬資源并沒有被高效地利 用。
[0004] 因此，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，如何兼顧系統(tǒng)性能和用戶請求對帶寬進行分配從而達 到有效利用帶寬資源的目的，是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種新的應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配方法及 系統(tǒng)，W兼顧系統(tǒng)性能和用戶請求對帶寬進行分配，提高衛(wèi)星系統(tǒng)的帶寬資源利用率。具體 技術(shù)方案如下：
[0006] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配方法，包 括：
[0007] 接收目標用戶的目標業(yè)務請求并確定所述目標業(yè)務請求所對應的優(yōu)先級，其中， 所述目標用戶為一個或多個；
[0008]從所述目標業(yè)務請求中提取所述目標用戶的請求信息，其中，所述請求信息包括 最小保證時隙數(shù)和請求時隙數(shù)；
[0009] 基于所述優(yōu)先級、所述最小保證時隙數(shù)、當前系統(tǒng)所采用調(diào)制方式的目標調(diào)制階 數(shù)和當前系統(tǒng)的目標編碼速率，利用預先構(gòu)建的效用函數(shù)，生成關(guān)于所述目標用戶的所分 配時隙數(shù)與該所分配時隙數(shù)所對應的效用值的關(guān)系函數(shù)，其中，所述效用函數(shù)對應的效用 值用于衡量給所述目標用戶分配時隙時所產(chǎn)生的帶寬利用率的高低，且對于給定的效用值 X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，則效用值X所對應的帶寬利用率大于效用值Y所 對應的帶寬利用率；
[0010] 根據(jù)所述請求信息中的最小保證時隙數(shù)和請求時隙數(shù)、所述關(guān)系函數(shù)W及當前系 統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)，構(gòu)建效用最大化模型；
[0011] 求解所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所分配時隙數(shù)；
[0012] 根據(jù)求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所分 配時隙數(shù)，確定分配給所述目標用戶的帶寬。
[0013] 可選的，所述預先構(gòu)建的效用函數(shù)為：
[0015] 其中，所述Qi是第i個目標用戶的目標業(yè)務請求的優(yōu)先級，所述N是待分配用戶 總數(shù)，所述Mi是當前系統(tǒng)所采用調(diào)制方式的目標調(diào)制階數(shù)，所述Ri是當前系統(tǒng)的目標編碼 速率，所述mini是第i個目標用戶的最小保證時隙數(shù)，所述X 1是第i個目標用戶的所分配 時隙數(shù)。
[0016] 可選的，所述效用最大化模型為：
[0018] 其中，所述maXi是第i個目標用戶的請求時隙數(shù)，所述mini是第i個目標用戶的 最小保證時隙數(shù)，所述B是當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)。
[0019] 可選的，所述根據(jù)求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標 用戶的所分配時隙數(shù)，確定分配給所述目標用戶的帶寬，包括：
[0020] 將求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所分配 時隙數(shù)和當前系統(tǒng)信道對應的頻率通帶的乘積作為分配給所述目標用戶的帶寬。
[0021] 可選的，所述根據(jù)求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標 用戶的所分配時隙數(shù)，確定分配給所述目標用戶的帶寬，包括：
[0022] 判斷所述求解得到的最大效用值對應的所述目標用戶的所分配時隙數(shù)是否大于 請求時隙數(shù)，如果是，將所述目標用戶的請求時隙數(shù)和當前系統(tǒng)信道對應的頻率通帶的乘 積作為分配給所述目標用戶的帶寬；
[0023] 否則，將求解得到的所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所 分配時隙數(shù)和當前系統(tǒng)信道對應的頻率通帶的乘積作為分配給所述目標用戶的帶寬。
[0024] 可選的，所述求解所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所分 配時隙數(shù)，包括：
[00巧]判斷當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)按照所有所述目標用戶的最小保證時隙數(shù)分配 是否足夠分配，如果是，分別按照相應最小保證時隙數(shù)給所有所述目標用戶分配時隙，并確 定當前系統(tǒng)的剩余時隙數(shù)和第一類目標用戶，其中，所述第一類目標用戶為所有所述目標 用戶中已分配到最小保證時隙數(shù)但未滿足相應請求時隙數(shù)的目標用戶，第二類目標用戶為 所有目標用戶中已分到最小保證時隙數(shù)且滿足相應請求時隙數(shù)的目標用戶；
[00%] 將所述第二類目標用戶請求的最小保證時隙數(shù)，作為所述效用最大化模型在得到 最大效用值時所述第二類目標用戶的所分配時隙數(shù)；
[0027] 判斷剩余時隙數(shù)是否滿足給各個第一類目標用戶分配至少兩個時隙；
[0028] 當判斷出剩余時隙數(shù)滿足給各個第一類目標用戶分配至少兩個時隙時，從預先構(gòu) 建的效用最大化模型中提取非線性規(guī)劃模型，并利用拉格朗日乘數(shù)法求解所述非線性規(guī)劃 模型，得到在所述非線性規(guī)劃模型獲取最大效用值時第一類目標用戶的所分配時隙數(shù)，繼 續(xù)判斷當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)是否滿足給各個第一類目標用戶分配一個時隙，如果 是，利用基于優(yōu)先分配效用增量值較大的目標用戶的貪婪算法，為所述第一類目標用戶分 配一個時隙，將所述第一類目標用戶當前所分配的總時隙數(shù)，作為所述效用最大化模型在 得到最大效用值時所述第一類目標用戶的所分配時隙數(shù)；
[0029] 當判斷出剩余時隙數(shù)不滿足給各個第一類目標用戶分配至少兩個時隙時，利用基 于優(yōu)先分配效用增量值較大的目標用戶的貪婪算法，為所述第一類目標用戶分配當前系統(tǒng) 的剩余時隙數(shù)，進而，在當前系統(tǒng)的剩余時隙數(shù)被分配完畢后，將所述第一類目標用戶當前 所分配的總時隙數(shù)，作為所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述第一類目標用戶的 所分配時隙數(shù)。
[0030] 可選的，所述效用增量值對應的效用增量公式為：
[0032] 其中，所述Au(Xi)是效用增量值，所述Xi是第i個目標用戶的所分配時隙數(shù)，所 述U(Xi + l)是給第i個目標用戶分配Xi + 1個時隙時產(chǎn)生的效用值，所述U(Xi)是給第i個 目標用戶分配Xi個時隙時產(chǎn)生的效用值，所述N是待分配用戶總數(shù)，所述M 1是當前系統(tǒng)所 采用調(diào)制方式的目標調(diào)制階數(shù)，所述Qi是第i個目標用戶的目標業(yè)務請求的優(yōu)先級，所述 mini是第i個目標用戶的最小保證時隙數(shù)。
[0033] 可選的，從預先構(gòu)建的效用最大化模型中提取非線性規(guī)劃模型為：
[0035] 且通過拉格朗日乘數(shù)法對所述非線性規(guī)劃模型求解，得到的最優(yōu)解為：
[0037] 并且，y, =U--
[0038] 其中，所述Xi是第i個目標用戶的所分配時隙數(shù)，所述N是待分配用戶總數(shù)，所述 Mi當前系統(tǒng)所采用調(diào)制方式的目標調(diào)制階數(shù)，所述Qi是第i個目標用戶的目標業(yè)務請求 的優(yōu)先級，所述Ri是當前系統(tǒng)的目標編碼速率，所述B是當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)，所述 mini是第i個目標用戶的最小保證時隙數(shù)。
[0039] 可選的，本發(fā)明實施例第一方面所提供的一種應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配方 法，還包括：
[0040] 當判斷出當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)按照所有所述目標用戶的最小保證時隙數(shù) 分配不足夠分配時，按照所述目標業(yè)務請求對應的優(yōu)先級由高到底的順序?qū)λ兴瞿繕?用戶進行最小保證時隙數(shù)分配，并將所述目標用戶相應的所分配時隙數(shù)作為所述效用最大 化模型在得到最大效用值時所分配時隙數(shù)。
[0041] 第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種應用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的帶寬分配系統(tǒng)，包 括：
[0042] 接收單元，用于接收目標用戶的目標業(yè)務請求并確定所述目標業(yè)務請求所對應的 優(yōu)先級，其中，所述目標用戶為一個或多個；
[0043] 提取單元，用于從所述目標業(yè)務請求中提取所述目標用戶的請求信息，其中，所述 請求信息包括最小保證時隙數(shù)和請求時隙數(shù)；
[0044] 生成單元，用于基于所述優(yōu)先級、所述最小保證時隙數(shù)、當前系統(tǒng)所采用調(diào)制方式 的目標調(diào)制階數(shù)和當前系統(tǒng)的目標編碼速率，利用預先構(gòu)建的效用函數(shù)，生成關(guān)于所述目 標用戶的所分配時隙數(shù)與該所分配時隙數(shù)所對應的效用值的關(guān)系函數(shù)，其中，所述效用函 數(shù)對應的效用值用于衡量給所述目標用戶分配時隙時所產(chǎn)生的帶寬利用率的高低，且對于 給定的效用值X和效用值Y，如果效用值X大于效用值Y，則效用值X所對應的帶寬利用率 大于效用值Y所對應的帶寬利用率；
[0045] 構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述請求信息中的最小保證時隙數(shù)和請求時隙數(shù)、所述關(guān)系 函數(shù)W及當前系統(tǒng)的可分配時隙總數(shù)，構(gòu)建效用最大化模型；
[0046] 求解單元，用于求解所述效用最大化模型在得到最大效用值時所述目標用戶的所 分配時隙數(shù)；
[0047] 確定單元，用于根據(jù)求解得到的最大效用值對應的所述目標用戶的所分配時隙 數(shù)，確定分配給所述目標用戶的帶寬。
[0048] 可選的，所述生成單元所利用的所述預先構(gòu)建的效用函數(shù)為：
[0050] 其中，所述Qi是第i個目標用戶的目標業(yè)務請求的優(yōu)先級，所述N是待分配用戶 總數(shù)，所述Mi是當前系統(tǒng)所采用調(diào)制方式的目標調(diào)制階數(shù)，所述Ri是當前系統(tǒng)的目標編碼 速率，所述mini是第i個目標用戶的最小保證時隙數(shù)，所述X 1是第i個目標用戶的所分配 時隙數(shù)。
[0051] 可選的，所述構(gòu)建單元所構(gòu)建的所述效用最大化模型為：<