带宽计算得到分配给该目标用户的带宽。
[0095] 需要强调的是，本发明实施例提供的应用于卫星系统的带宽分配方法可应用于跨 层设计的传输结构。
[0096] 本发明实施例中，基于用户的请求业务的优先级、最小保证时隙数和请求时隙数 等关于用户请求信息，当前系统采用的调制方式W及调制方式对应的调制阶数和编码速率 等链路信息构建效用最大化模型，并求解最大效用值对应的时隙数，进而根据求解得到的 时隙数，确定分配给用户的带宽，能够在充分考虑了用户需求的同时，对当前系统的链路状 态也进行了充分的考虑，兼顾了系统性能和用户请求，避免了对通信质量不好的链路分配 过多的带宽，提高了带宽资源的利用率。
[0097] 更进一步的，本发明实施例中，该预先构建的效用函数为：
[0099] 其中，所述Qi是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述N是待分配用户 总数，所述Mi是当前系统所采用调制方式的目标调制阶数，所述Ri是当前系统的目标编码 速率，所述mini是第i个目标用户的最小保证时隙数，所述X1是第i个目标用户的所分配 时隙数。可W理解的是，在该技术方案中，通过预先构建一个基于用户需求和链路状态的效 用函数，使得在获取具体的用户需求和链路状态时，可直接带入具体的用户需求参数和链 路状态参数，便可W得到具体情况下效用函数，即实现动态的获取效用函数，从而实现动态 的调整时隙分配数，获取动态带宽分配方案，使得带宽分配更灵活，且提高了带宽分配的高 效性，提升用户体验。
[0100] 更进一步的，本发明实施例中，该效用最大化模型可W为：
阳102] 其中，所述maXi是第i个目标用户的请求时隙数，所述mini是第i个目标用户的 最小保证时隙数，所述B是当前系统的可分配时隙总数。可W理解的是，在该技术方案中， 通过构建效用最大化模型，即在效用函数的基础上增加了限制条件，即给目标用户分配的 时隙数受限于该目标用户最小保证时隙数和请求时隙数，且总分配时隙数受限于系统可分 配的时隙数总和，避免了给该目标用户分配时隙数大于请求时隙数而造成的带宽资源的浪 费，使得时隙分配方案更合理。
[0103] 更进一步的，在本发明实施例的一种具体实现方式中，根据求解得到的该效用最 大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，确定分配给该目标用户的带 宽，可W包括：
[0104] 将求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙 数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给该目标用户的带宽。
[01化]可W理解的是，在该种实现方式中，通过计算结合了用户请求信息和当前系统的 链路信息的效用函数，并综合考虑效用最大化模型中的限制条件，求解得到分配给目标用 户的所分配时隙数，并将该所分配时隙数分配给目标用户，从而可W将所分配时隙数和当 前系统信息的频率通带相乘计算得到分配给该目标用户的带宽，满足了用户需求且提高了 当前系统的链路利用率，进而节约了卫星系统的带宽资源。
[0106] 更进一步的，在本发明实施例的另一种具体实现方式中，根据求解得到的该效用 最大化模型在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，确定分配给所述目标用户的 带宽，可W包括：
[0107] 判断该求解得到的最大效用值对应的所述目标用户的所分配时隙数是否大于请 求时隙数，如果是，将该目标用户的请求时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作 为分配给所述目标用户的带宽；否则，将求解得到的该效用最大化模型在得到最大效用值 时该目标用户的所分配时隙数和当前系统信道对应的频率通带的乘积作为分配给该目标 用户的带宽。
[0108] 可W理解的是，在该种具体实现方式中，对效用最大化模型中的效用函数进行求 解，在求解得到最大效用值时的所分配时隙数后，先对该所分配时隙数进行判断，当该所分 配时隙数大于目标用户的请求时隙数时，按照该目标用户的请求时隙数进行分配，避免了 给目标用户分配过多的时隙，从而避免了带宽资源的浪费，有效的节约了卫星系统中有限 的带宽资源。当该所分配时隙数小于目标用户的请求时隙数时，按照该所分配时隙数进行 分配，并且根据此时求解得到的所分配时隙数计算得到的带宽，既满足了用户业务请求对 带宽的需求，又得到了最大的带宽利用率。
[0109] 更进一步的，在本发明实施例的另一种具体实现方式中，求解该效用最大化模型 在得到最大效用值时该目标用户的所分配时隙数，可W包括：
[0110] 判断当前系统的可分配时隙总数按照所有目标用户的最小保证时隙数分配是否 足够分配，如果是，分别按照相应最小保证时隙数给所有目标用户分配时隙，并确定当前系 统的剩余时隙数和第一类目标用户，其中，该第一类目标用户为所有目标用户中已分配到 最小保证时隙数但未满足相应请求时隙数的目标用户，第二类目标用户为所有目标用户中 已分到最小保证时隙数且满足相应请求时隙数的目标用户； 阳111] 将所述第二类目标用户请求的最小保证时隙数，作为所述效用最大化模型在得到 最大效用值时所述第二类目标用户的所分配时隙数；
[0112] 判断剩余时隙数是否满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙；
[0113] 当判断出剩余时隙数满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，从预先构 建的效用最大化模型中提取非线性规划模型，并利用拉格朗日乘数法求解该非线性规划模 型，得到在该非线性规划模型获取最大效用值时第一类目标用户的所分配时隙数，继续判 断当前系统的可分配时隙总数是否满足给各个第一类目标用户分配一个时隙，如果是，利 用基于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为该第一类目标用户分配一个时 隙，将该第一类目标用户当前所分配的总时隙数，作为该效用最大化模型在得到最大效用 值时该第一类目标用户的所分配时隙数；
[0114] 当判断出剩余时隙数不满足给各个第一类目标用户分配至少两个时隙时，利用基 于优先分配效用增量值较大的目标用户的贪婪算法，为所述第一类目标用户分配当前系统 的剩余时隙数，进而，在当前系统的剩余时隙数被分配完毕后，将所述第一类目标用户当前 所分配的总时隙数，作为所述效用最大化模型在得到最大效用值时所述第一类目标用户的 所分配时隙数。
[0115] 可W理解的是，在该种具体实现方式中，在利用效用最大化模型求解最优的时隙 分配数之前，首先，判断当前系统可分配的时隙总数是否充足，即判断该时隙总数是否能按 照目标用户请求的最小保证时隙数对所有目标用户进行分配，如果能，则对所有目标用户 进行一次时隙分配，且给各个目标用户分配的时隙数为目标用户请求的最小保证时隙数。 当用户的请求时隙数恰好为最小保证时隙数时，分配给该用户请求的最小保证时隙数，且 不再对该用户进行下一次分配，并将该用户定义为第二类目标用户。
[0116] 其次，在对所有目标用户进行一次分配后，确定剩余时隙数和仍需要进行再次分 配的目标用户数，且将仍需要进行再次分配的目标用户定义为第一类目标用户，当剩余时 隙数能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数时，从效用最大化模型中提取非线性规划 模型，并利用拉格朗日数乘法求解该非线性规划模型，得到在取得最大效用值时第一类目 标用户的所分配时隙数，并按照该所分配时隙数对该第一类目标用户进行再次分配，具体 地，从最大化模型中提取非线性规划模型，避免了使用计算量较大的动态规划算法，减轻了 卫星系统的计算压力。
[0117] 并且，按照使用拉格朗日乘数法求解非线性规划模型得到所分配时隙数，对第一 类目标用户进行再次分配后，确定进行再次分配后当前系统的剩余时隙数，判断当前系统 的剩余时隙数能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数时，继续执行上述使用拉格朗日 乘数法求解非线性规划模型并将得到的所分配时隙数进行分配的步骤。当判断当前系统的 剩余时隙数不能够给第一类目标用户分配至少两个时隙数，且当前剩余时隙数能够给第一 类目标用户分配一个时隙数时，利用效用增量公式计算效用增量值，并且利用贪婪算法按 照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时隙。
[0118] 另外，当利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时 隙前，先计算第一类目标用户分配到的时隙总数，若该时隙总数大于该第一类目标用户的 请求时隙数，则不再对该第一类目标用户分配时隙；若该时隙总数小于该第一类目标用户 的请求时隙数，利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对该第一类目标用户分配一 个时隙。
[0119] 并且，利用贪婪算法按照效用增量值由大到小的顺序对第一类目标用户分配时 隙后，再次计算第一类目标用户分配到的时隙总数，对满足请求时隙数的第一类目标用户 不再分配时隙，不满足的，利用上述贪婪算法进行又一次时隙分配，直到将剩余时隙数分配 完。通过利用上述方案进行时隙分配，充分考虑了用户需求和链路状态，得到节省带宽资源 且满足用户需求的时隙分配方案，并且避免了使用计算量较大的动态规划算法，减轻了卫 星系统的计算量，从而节约了卫星系统的计算资源。
[0120] 需要强调的是，本发明实施例所利用的拉格朗日乘数法和贪婪算法均属于现有技 术，在此不做寶述。 阳121] 更进一步的，该效用增量值对应的效用增量公式可W为：
[0123] 其中，所述Au(Xi)是效用增量值，所述Xi是第i个目标用户的所分配时隙数，所 述U(Xi+l)是给第i个目标用户分配Xi+1个时隙时产生的效用值，所述U(Xi)是给第i个 目标用户分配Xi个时隙时产生的效用值，所述N是待分配用户总数，所述M 1是当前系统所 采用调制方式的目标调制阶数，所述Qi是第i个目标用户的目标业务请求的优先级，所述 mini是第i个目标用户的最小保证时隙数。
[0124]可W理解的是，在该技术方案中，通过效用增值公式计算效用增值，并将计算得到 的效用增值按照从大到小的顺序排列，并按照效用增量