一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法与流程

1.本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法。


背景技术：

2.在卫星通信网络宽带服务中，对于波束而言，地面指定区域需要的波束资源会随着接入用户数量的改变和用户位置的变换而不断改变。一方面，用户的地理位置以及本身的终端站型能力决定着波束是否可以为该用户提供服务；另一方面，用户的优先级以及指定区域的用户数量决定了波束服务该区域获得的收益。因此，在卫星波束调度中，需要综合考虑用户申请的位置、优先级、用户申请时间以及终端站型等因素。
3.现有技术中，对卫星波束地调度主要是根据卫星的覆盖范围和波束数量，将覆盖范围分为不同的波束覆盖区，每个波束进行轮询覆盖。这样导致在波束覆盖区只要存在一个用户站，卫星就必须调度波束较长时间指向该区域，导致波束调度收益低，造成了波束资源的浪费。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法，以减少波束调度次数，提高波束资源的利用率。
5.第一方面，本发明保护一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法，包括如下步骤：
6.步骤1：在没有历史数据的前提下，宽带波束优先指向最先提出服务请求的区域，获得并记录所有用户接入申请信息。
7.步骤2：在有足够历史数据的前提下，根据用户分布先验知识对卫星信令波束进行调度，并记录所有用户接入申请信息。
8.进一步地，所述用户接入申请信息包括：用户id、位置信息、需要的终端站型m、业务时间和用户的优先级。
9.进一步地，所述步骤2具体为：
10.步骤2.1：将卫星信令波束可服务的总范围划分为若干子区域。
11.其中，第j个子区域标记为beam(j)。
12.步骤2.2：设置一段合理的时长为一个周期t
ab
，将该时间周期分为若干时隙t
ab
(k)。
13.其中，所述周期t
ab
为预先定义的时间段，长度与宽带接入申请数目有关，第n个周期记为t
nab
。
14.步骤2.3：获取第n个周期内每一个时隙t
nab
(k)中所有的用户接入申请，提取这些用户通信需求的相关属性信息。
15.步骤2.4：计算时隙t
nab
(k)中、子区域beam(j)内，不同终端站型m的热力值
16.其中，所述热力值是指在时隙t
ab
(k)中、子区域beam(j)内，为所有需要终端站型m的用户接入申请，提供宽带业务获得的总收益值。
17.步骤2.5：根据统计的热力值针对下一个周期时隙t
n 1ab
(k)内的用户接入需求，在时间和空间上进行预测，输出预测值
18.步骤2.6：根据预测值进行卫星信令波束的调度。
19.更进一步地，所述步骤2.4中，单个用户接入申请，提供宽带业务获得的收益值为： a*p*f
m
。其中，a为收益系数，p为用户的优先级，f
m
为终端站型m的标志，用户接入申请需要终端站型m时f
m
值为1；不需要时f
m
值为0。
20.更进一步地，所述预测值其中p
k
1、p
k
2 为影响因子。
21.进一步地，将上述方法中的用户接入申请信息作为历史数据，完成用户分布先验知识的分析和影响因子p1、p2的优化。
22.更进一步地，所述影响因子p1、p2的优化过程为：
23.步骤3.1：时隙t
nab
(k)计算结束后，对时隙t
nab
(k)的历史数据进行统计；
24.步骤3.2：计算时隙t
nab
(k)内各子区域真实的热力值
25.步骤3.3：将预测值值与真实值进行对比，统计误差；
26.步骤3.4：通过神经网络算法进行学习，优化影响因子p
k
1、p
k
2的值。
27.第二方面，本发明保护一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度装置，包括：处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器。
28.其中，所述处理器被配置成执行上述第一方面的基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法。
29.第三方面，本发明保护一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机指令被处理器执行时实现上述第一方面的基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法。
30.本发明的有益效果：1、减少波束调度次数，提高调度波束的收益，充分利用波束资源；2、通过预测结果进行波束调度，在用户提出接入申请前完成波束的调度，减少对用户申请的处理时间；3、通过更新历史数据，不停对预测方法进行优化，预测值不断向真实值靠近。
附图说明
31.图1为一种基于用户分布先验知识的卫星信令波束调度方法流程示意图；
32.图2为本发明中实施例1的流程示意图；
33.图3为本发明中实施例2的流程示意图；
34.图4为本发明中实施例3的流程示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
36.实施例1
37.本实施例结合用户和卫星网络的具体情况对本发明的技术方案(主要流程如图1所示) 进行具体阐述。
38.本实施例中，假设在无足够历史数据的情况下，卫星信令波束调度方法，如图2所示，其步骤如下：
39.(1)将卫星信令波束可服务的总范围划分为若干子区域，第j个子区域标记为beam (j)：
40.(2)令宽带波束优先指向最先提出服务请求的区域，完成波束的调度；
41.(3)获得并记录所有用户接入申请信息作为历史数据。
42.实施例2
43.本实施例中，假设在有足够的历史数据后的第一个周期(当前周期记为t
2ab
即第2个周期)的情况下，卫星信令波束调度方法，如图3所示，其步骤如下：
44.(1)定义一段时长t
ab
为一个周期，将该时间周期分为若干时隙t
ab
(k)，周期记为t
2ab
，当前时隙记为t
2ab
(1)；
45.(2)获取第1个周期t
1ab
内每一个时隙t
1ab
(k)中所有的用户接入申请u
l
，提取这些用户通信需求的相关属性信息；
46.(3)计算第1个周期t
1ab
内每一个时隙t
1ab
(k)内不同子区域的热力值
47.其中：热力值指：在时隙t
ab
(k)中、子区域beam(j)内，为需要终端站型m的用户接入申请提供宽带业务获得的总收益值。
48.(4)初始化各系数p
k
1、p
k
2的值；预测第2个周期(当前周期)所有时隙t
2ab
(k)内不同子区域j的热力值
49.(5)将波束调往最大的子区域处，波束调度完成，等待时隙t
2ab
(1)结束；
50.其中，波束调度是指将支持终端站型m的波束调度到值最大的子区域处。
51.(6)进入时隙t
2ab
(2)，将波束调往最大的子区域处，波束调度完成；
52.(7)统计第2个周期第1个时隙t
2ab
(1)内的所有用户数据，计算值，与
对比，优化参数p11，p12；并预测下一周期第1个时隙t
3ab
(1)内各子区域j的热力值(此处p11，p12为优化后的值)，等待时隙 t
2ab
(2)结束；
53.(8)进入时隙t
2ab
(3)，将波束调往最大的子区域处，波束调度完成；
54.(9)统计第2个周期第2个时隙t
2ab
(2)内所有的用户数据，计算值，与对比，优化参数p21，p22；并预测下一周期第2个时隙t
3ab
(2)内各子区域j的热力值等待时隙t
2ab
(3)结束；
55.(10)进入时隙t
2ab
(k)，将波束调往最大的子区域处，波束调度完成；
56.(11)统计第2周期第k
‑
1个时隙t
2ab
(k
‑
1)内所有的用户数据，计算值，与对比优化参数p
k
‑11，p
k
‑12；并预测下一周期第k
‑
1个时隙t
3ab
(k
‑
1)内各子区域j的热力值等待时隙t
2ab
(k)结束。
57.实施例3
58.本实施例中，假设在刚有足够的历史数据后的第二个周期(该周期记为t
3ab
即第三个周期)的情况下，卫星信令波束调度方法，其步骤如下：
59.(1)进入第3个周期第1个时隙t
3ab
(1)，将波束调往第2个周期所预测的最大的子区域处，波束调度完成；
60.(2)统计第2个周期最后一个时隙t
2ab
(last)内所有的用户数据，计算值，与预测值对比，优化参数p
last
1，p
last
2。并预测本一周期最后一个时隙t
3ab
(last)内各子区域j的热力值等待时隙t
3ab
(1)结束；
61.(3)进入第3个周期第3个时隙t
3ab
(2)，将波束调往第二个周期所预测的最大的子区域处，波束调度完成；
62.(4)统计第3个周期第1个时隙t
3ab
(1)内所有的用户数据，计算值，与预测值对比优化参数p11，p12；并预测下一周期第1个时隙t
4ab
(1)内各子区域j的热力值
等待时隙t
3ab
(2)结束；
63.(5)进入第3个周期第k个时隙t
3ab
(k)，将波束调往第二个周期所预测的最大的子区域处，波束调度完成；
64.(6)统计第3个周期第k
‑
1个时隙t
3ab
(k
‑
1)内所有的用户数据，计算值，与预测值对比优化参数p
k
‑11，p
k
‑12；并预测下一周期第k
‑
1个时隙 t
4ab
(k
‑
1)内各子区域j的热力值等待时隙t
3ab
(k)结束。
65.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。