一种低轨卫星系统馈电链路的资源分配方法及装置与流程

本技术涉及卫星通信领域，特别涉及一种低轨卫星系统馈电链路的资源分配技术。

背景技术：

1、本部分旨在为权利要求书中陈述的本技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是已被公开的现有技术。

2、1、卫星通信系统可靠性

3、卫星通信系统的可靠性通常用各子系统中设备以及子系统间线路的可用度来表征，可用度是指系统在任意时刻正常工作的概率，可以用系统平均无故障时间(mtbf)及平均修复时间(mttr)计算得出：

4、可用度a＝mtbf/(mtbf+mttr)

5、卫星通信系统一般由用户段、空间段、地面段三部分组成，系统整体的可用度除了需要考虑用户段、空间段、地面段三大子系统可用度外还需考虑用户段与空间段之间用户链路的可用度以及空间段与地面段之间馈电链路的可用度，如果上述各项的可用度分别标识为a1、a2、a3、a4、a5，则整个系统可用度可以表示为：

6、系统可用度a＝a1a2a3a4a5

7、由此可见，卫星通信系统整体可用度由系统中可用度最小那个子系统决定。因此在系统设计时首先要关注可用度指标提升难度最大的部分，比如空口链路、空间段等。

8、2、低轨卫星频谱资源现状以及存在问题

9、在卫星通信领域传统s、ku、ka频谱资源已经非常紧张，对于低轨卫星通信系统，要获得更多频谱资源，在馈电侧qv频段是个不错选择，然而qv频段致命缺点是雨衰很大，高达几十甚至上百个db，严重影响整个卫星系统可用度。

10、按照传统设计思路是通过增加功放功率来提升链路预算余量，以达到系统设计的链路可用率，这种方法在s、ku等低频段有比较好的效果，对于qv频段来说，显然不是很好的选择，经济效益非常低，且不符合全球低碳环保大环境要求。

11、3、现有技术的缺点

12、卫星馈电链路频段高于用户链路频段，当降雨达到一定程度时，馈电链路先于用户链路发生中断，此时通过用户链路连接至特制的小型信关站，并通过小型信关站回传用户链路数据至核心网。这种方法有三个缺点：一是不适用于tp模式的低轨星座；二是空间基站协议需特殊定制，使得用户链路具备回传功能；三是不适用于大规模组网场景。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种低轨卫星系统馈电链路的资源分配方法及装置，提升了低轨星座qv频段馈电链路可用性。

2、本技术公开了一种低轨卫星系统馈电链路的资源分配方法，包括：

3、预先将目标区域划分成多个地面固定小区，其中每个地面固定小区能够选择至少两个不同的地面站；基于假设的不同的地面站可用情况，预先计算并生成目标区域的多套资源分配策略数据；

4、网络控制中心根据目标区域气象情况以及信道质量监测情况，判断覆盖目标区域的地面站当前是否可用，根据地面站的可用情况从所述多套资源分配策略数据中选择合适的资源分配策略数据，获得第一策略数据；

5、所述网络控制中心将所述第一策略数据传输给所述地面站及卫星控制中心；

6、所述地面站根据第一策略数据中与所述地面站相关的部分分配资源，同时监测信道质量；

7、所述卫星控制中心根据所述第一策略数据中与卫星相关的部分生成遥控任务作业规划，并根据该规划进行作业，将所述第一策略数据上注至所述卫星，所述卫星根据所述第一策略数据进行资源分配。

8、在一个优选例中，所述计算并生成目标区域的多套资源分配策略数据的步骤，具体包括：

9、确定当前可用的地面站；

10、为每一个所述地面固定小区分配一个可用地面站，确定所述地面固定小区与所述可用地面站之间的一一映射关系，生成地面固定小区列表；

11、若当前为t时刻，重置所述小区列表，判断所述小区列表是否为空；若所述小区列表为空，更新t为t+1；若所述小区列表不为空，按顺序选择其中的一个固定小区，判断所述固定小区是否已分配资源；

12、若所述固定小区未分配资源，则分配卫星波束资源，若未找到合适卫星，则卫星选择失败；若卫星选择成功，或者所述固定小区已分配资源，计算并判断链路余量是否符合条件；

13、若所述链路余量符合条件，则所述固定小区分配成功；若所述链路余量不符合条件，则所述固定小区分配失败，将所述固定小区当前分配的卫星的波束资源加一；

14、若所述固定小区分配成功，则将所述固定小区从所述小区列表中删除，之后再次判断所述小区列表是否为空；或者在所述固定小区分配失败之后，再次判断所述小区列表是否为空，直至形成一套资源分配策略数据；

15、由多种地面站可用情况下多个时刻的固定小区列表生成多套资源分配策略数据。

16、在一个优选例中，当所述网络控制中心根据所述地面站反馈的实时信道质量发现当前地面站的可用情况变化时，或者所述目标区域气象情况发生变化时，重新选择资源分配策略数据。

17、在一个优选例中，所述多套资源分配策略数据包括常规资源分配策略数据及多套备份资源分配策略数据；

18、所述常规资源分配策略数据包括为每个地面固定小区分配最近的地面站的策略数据；

19、所述备份资源分配策略数据包括在分配完可用的第一层基础覆盖层地面站之后，为可用度仍不满足地面站覆盖要求的部分地面固定小区分配第二层雨衰备份层地面站的策略数据。

20、在一个优选例中，所述第一层基础覆盖层地面站在地域上均匀分布，所述第二层雨衰备份层地面站在满足雨衰不相关特性前提下靠近可用度不符合要求的所述第一层基础覆盖层地面站；

21、所述第二层雨衰备份层地面站与所述第一层基础覆盖层地面站互为备份，共同覆盖大雨衰地区；

22、所述地面站还包括第三层容量增强层地面站，所述第三层容量增强层地面站根据用户分布确定，在高密度地区覆盖，分担用户流量，在需要时作为第二层雨衰备份层地面站使用。

23、在一个优选例中，所述分配卫星波束资源的步骤，具体包括：

24、寻找所述地面固定小区和它分配的地面站同时可见的卫星，计算同时可见所述卫星的时长，生成可见卫星列表并按照可见时长排序；

25、从所述可见卫星列表中选择可见时长最长的卫星，判断所述卫星波束资源是否为0，若不为0则卫星选择成功，为所述地面固定小区分配所述卫星，所述卫星波束资源减一，若为0则从所述可见卫星列表中选择下一颗卫星进行判断。

26、在一个优选例中，所述计算并判断链路余量是否符合条件的步骤，具体包括：

27、若整条链路每个符号的能量与噪声功率谱密度之比大于门限阈值，并且固定小区内终端用户仰角和地面固定小区分配的地面站仰角都大于最小仰角，则链路余量符合条件，否则所述链路余量不符合条件；

28、所述整条链路为馈电链路和用户链路。

29、在一个优选例中，所述地面站是否可用的判断依据为，当所述地面站馈电链路信道质量，即每个符号的能量与噪声功率谱密度之比恶化至0db以下并持续超过10分钟时，所述地面站不可用，否则所述地面站可用；

30、当某个地面站不可用时，所述网络控制中心重新选择合适的资源分配策略数据，获得第一策略数据；所述网络控制中心将所述第一策略数据传输给所述地面站及卫星控制中心。

31、本技术还公开了一种低轨卫星系统馈电链路的资源分配装置，包括：

32、存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，

33、处理器，与所述存储器耦合，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。

34、本技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。

35、本技术实施方式中，通过合理选择地面站，在不显著增加地面站数量前提下，可达到较高网络可用度，是一种非常经济、高效、环保的方法。

36、本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述
技术实现要素：
中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。