用户下行链路传输功率控制方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113922861A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111076305.7(22)申请日2021.09.14(71)申请人上海卫星工程研究所地址200240上海市闵行区元江路3666号(72)发明人刘莹成飞刘培邹兴徐云东周必磊舒适韩鸣迪洪赞扬(74)专利代理机构上海段和段律师事务所31334代理人李佳俊郭国中(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图3页(54)发明名称用户下行链路传输功率控制方法及系统(57)摘要本发明提供了一种用户下行链路传输功率控制方法及系统，涉及卫星移动通信技术领域，该方法包括：步骤S1：构建低轨星座通信系统网络用户下行通信和干扰场景；步骤S2：构建基于卫星下行传输功率、代价因子、信道系数和业务等级的干扰定价函数模型；步骤S3：基于上述干扰定价函数模型，构建卫星向小区用户下行传输数据的效用函数模型；步骤S4：以效用为目标生成效用函数模型的第一子博弈；步骤S5：将两个子博弈转换为凸优化问题，根据凸优化理论及特定假设条件，解算出低轨星座系统卫星用户下行链路最优发射功率。本发明能够实现快速、实时、灵活的星座系统用户下行链路最优功率分配。CN113922861ACN113922861A权利要求书1/5页1.一种用户下行链路传输功率控制方法，其特征在于，包括：步骤S1：构建低轨星座通信系统网络用户下行通信和干扰场景；步骤S2：构建基于卫星下行传输功率、代价因子、信道系数和业务等级的干扰定价函数模型；步骤S3：基于上述干扰定价函数模型，构建卫星向小区用户下行传输数据的效用函数模型；步骤S4：以效用为目标生成效用函数模型的第一子博弈；步骤S5：决策低轨卫星对其所覆盖小区中其他用户干扰所需付出的代价，生成干扰定价函数模型的第二子博弈；步骤S6：据凸优化理论，将第一子博弈转换为关于低轨卫星i到s小区中n用户发射功率Psat(i,n,s)的凸优化问题，得出低轨卫星i到s小区中n用户的最优发射功率函数最优发射功率函数为拉格朗日乘子λ和代价因子costsat(i,n,s)的函数，costsat(i,n,s)表示低轨卫星i到s小区中n用户的代价因子；步骤S7：根据凸优化理论，将第二子博弈转换关于低轨卫星i到s小区中n用户的代价因子costsat(i,n,s)的凸优化问题，结合所述最优发射功率函数与Karush‑Kuhn‑Tucker(KKT)条件，得出最优代价因子函数该函数为拉格朗日乘子λ和μ的函数；步骤S8：基于特定假设条件，算出λ、μ具体值，进而得出最优代价因子函数步骤S9：基于所述λ、得出应满足Psat‑max表示当前低轨卫星的最大发射功率；此时为低轨卫星i到s小区中n用户的最优发射功率。2.根据权利要求1所述的用户下行链路传输功率控制方法，其特征在于，所述步骤S1中低轨星座通信系统网络用户下行通信和干扰场景主要包括：低轨卫星i到其覆盖下s小区中n用户的下行通信链路；来自星座中使用相同频段的其他卫星j对s小区中n用户的干扰链路；卫星i对s小区其他同频地面网络用户产生的干扰链路。3.根据权利要求1所述的用户下行链路传输功率控制方法，其特征在于，所述干扰定价函数模型具体为其中，PFsat(i,n,s)为低轨卫星i到其所覆盖s小区中n用户的干扰定价函数；i＝(1,...,I)，表示低轨星座系统中第i个低轨卫星；s＝(1,...,S)，表示低轨星座系统中单颗卫星覆盖下的第s个小区；n＝(1,...,N)，表示低轨星座系统中某个小区的第n个用户；costsat(i,n,s)为代价因子，表示低轨卫星i传输数据到其所覆盖s小区中n用户时需要付出的代价系数；2CN113922861A权利要求书2/5页Q(i,n,s)为低轨卫星i覆盖下s小区中n用户的业务等级；Psat(i,n,s)为低轨卫星i到s小区中n用户的发射功率；hsat(i,s)‑user(m,s)为低轨卫星i与s小区中m,m≠n用户间的信道系数。4.根据权利要求3所述的用户下行链路传输功率控制方法，其特征在于，所述干扰定价函数模型中引入用户业务等级Q(i,n,s)，0≤Q(i,n,s)≤1；当用户级别越高，Q(i,n,s)取值越小，能够优先考虑，付出的代价相对越小；同时，所需业务服务质量越高，Q(i,n,s)取值越大，付出的代价越大。5.根据权利要求1所述的用户下行链路传输功率控制方法，其特征在于，所述步骤S3中效用函数模型具体为：其中，Usat(i,n,s)为低轨卫星i到其所覆盖s小区中n用户的效用函数；Psat(i,n,s)为低轨卫星i到s小区中n用户的发射功率；Psat(j,n,s)为低轨卫星j到s小区中n用户的发射功率；G