一种出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明设及卫星移动通信技术领域，更具体而言，设及RDSS( Radio Determination Satellite Service)卫星移动通信系统出站资源调度的方法。
【背景技术】
[0002] 畑SS业务系统主要由空间段、地面控制中屯、和用户段组成：
[0003] 空间段由包含若干颗卫星的卫星星座组成，运些卫星（出站转发器、入站转发器） 转发由地面中屯、站发出的出站信号和用户机发出的入站信号，具备一定的抗干扰能力。
[0004] 地面控制中屯、使用大型天线，发射功率通常为数百瓦，担负信道分配，用户信号收 发测量和信息收发处理，并对整个系统的运行进行管理控制。
[0005] 用户段是指带有RDSS功能的用户机终端，接收来自地面控制中屯、的数据业务W及 控制消息，并根据自身业务需求W及出站的控制信令发送入站消息，实现定位、定时、短报 文通倍等功能。
[0006] 出站资源调度器，作为无线资源管理的核屯、组成部分，负责出站链路的空中接口 资源控制，调节和分配，W实现将有限的无线资源，如频谱资源，时间资源，码资源，功率资 源等合理地分配给众多用户。调度技术的优劣很大程度上决定了整个系统的性能。
[0007] 通常对于一种调度算法的性能进行评估时，要用到W下主要参考指标：
[000引1.系统总信息速率:单位时间内出站链路传输的数据量
[0009] 2.用户公平性:所有用户按业务优先级是否都获得一定的服务机会
[0010] 3.用户服务质量要求:不同业务对服务质量的要求，比如传输速率，响应时间，丢 包率等。
[0011] 4.算法复杂度:为及时得到每一出站帖的调度结果，对调度算法的运算周期有一 定要求，尤其是当出站业务繁忙时期。
[0012] 从系统吞吐量角度考虑，调度算法必须充分利用信道的时变特性，将有限的无线 资源分配给信道条件最好的用户，W提高频谱效率;而从用户角度考虑，如果只将无线资源 分配给信道质量最好的用户，势必造成信道条件较差的用户一直得不到服务机会，并且用 户服务质量可能得不到保障。因此考虑到公平性和系统吞吐量的要求，需要将一部分资源 分配给信道质量较差的用户，但运将导致系统吞吐量的下降。如何在系统吞吐量，用户公平 性和服务质量之间进行平衡成为调度算法必须考虑的问题。
[0013]现有技术中，比例公平(Propodional Fair)调度算法同时兼顾了系统吞吐量和 用户公平性，因此得到较为广泛的应用。比例公平调度算法是基于优先级的，即在传输时间 间隔为t时，将资源分配给满足下式的用户V:
[0014]
[0015] 其中，（C/I)k表示用户k在时刻t的信道状况，化(t-1)表示用户k在t-1结束时刻之 前固定长度TPF内的平均数据传输速率，传输时间间隔t结束后，所有用户的化(t-1)按下式 进行更新：
[0016]
[0017] Uk(t)表示被调度用户k在t时刻的数据速率；1化把（〇，1)瓜。是时间窗口。可见若 用户信道条件较好，会因为(C/I)k值较大而得到较高优先级，同时如果用户长时间得不到 调度，会因为历史平均数据速率化(t-1)下降而得到较高优先级，因此比例公平调度兼顾了 系统吞吐量和用户公平性。
[0018] 目前RDSS卫星移动通信系统的服务质量要求主要是响应时间，举例：
[0019] 表1业务优先级
[0020]
[0021] 出站调度方案集中在应用层解决分配问题，即采用业务优先级排队算法:首先将 高优先级队列中的数据包发出，只有当高优先级队列空了 W后，才能为低优先级服务。运种 调度算法虽然简单易行，但没有考虑其它信息对系统整体性能的影响，比如信道的变化，业 务类型（点对点通信，组播/通播/广播)的不同，不同业务不同用户的时延要求等。
【发明内容】
[0022] 为了实现资源的高效分配，本发明提供一种出站容量受限非对称卫星信道出站资 源调度方法及装置，其综合考虑多个因素，根据系统应用层和物理层的动态变化调整出站 链路的资源分配策略，从而保证系统所接纳的用户各种业务的服务质量要求W及系统性 能。
[0023] 本发明的技术方案是：
[0024] -种出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度方法，该方法包括W下步骤：
[0025] 步骤一：出站消息先按出站波束进行分类，属于同一出站波束的数据业务再按业 务优先等级进行分类;属于同一业务类型k的数据业务再按先进先出的顺序进行排列
[0026] 步骤二:对于任一出站波束的数据业务队列，在每一个出站帖周期内，从当前各个 业务类型k的出站队列中挑选出ATk,i<N*Tsubframe的用户，确定为"紧急用户"，并置于优先调 度池中，其中Δ化,1为业务类型k队列中第i个用户的可再等待的时延，N为系统配置值， Tsubframe为出站子帖持续时间，RTT(Round Trip Time)为信号在地面控制中屯、和用户之间传 输的往返时间；
[0027] 步骤立:若优先调度池非空，则运些"紧急用户'按照Δ Tm进行排列，Δ Tk,i越小的 出站数据优先发送；
[0028] 步骤四：若优先调度池为空，则所有出站用户采用加权后的比例公平算法进行优 先级排序，优先级高的用户出站数据包先发送。
[0029] -种出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度装置，包括缓冲单元、业务类型 参数配置单元、用户参数配置单元、优先调度确认单元、非优先调度确认单元和资源分配单 J L· 〇
[0030] 所述缓冲单元用于缓冲需通过本出站波束发送的用户数据包;对各用户数据包按 业务类型进行区分，属于同一业务类型的数据包按到达先后顺序进行排列；同时实时监控 缓冲区队列总长度；
[0031] 所述业务类型参数配置单元用于配置和保存各类业务对应的最大响应时间化和 优先级权重Qk;
[0032] 所述用户参数配置单元用于保存和更新缓冲单元中的各用户或用户组的出站配 置参数，包括出站数据包到达缓冲单元的时间Tarr,M，最新出站信道质量指示CQIk,i和用户 或用户组已获得的服务量Cm;
[0033] 所述优先调度确认单元根据业务类型参数配置单元和用户参数配置单元中保存 的参数，扫描缓冲单元中各类业务队列中满足A化,i<N*Tsubframe的用户，将满足此条件的所 有用户标记为"紧急用户'，并将"紧急用户'按A Tm的大小进行排序；
[0034] 所述非优先调度确认单元用于当优先调度确认单元反馈没有"紧急用户"时，则根 据业务类型参数配置单元和用户参数配置单元中保存的参数，采用加权比例公平算法挑选 出优先级前Μ位用户；
[0035] 所述资源分配单元为所述优先调度确认单元或非优先调度确认单元确定的参与 调度的用户分配出站资源。
[0036] 本发明的有益技术效果：
[0037] 为了尽量满足不同用户服务质量的要求(本发明中为时延要求），将用户分为"紧 急用户"和"非紧急用户"，对两种用户采用不同的调度策略，从而一方面保证系统所接纳的 用户各种业务的服务质量要求，另一方面尽量提高系统吞吐量。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明实施例提供的出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度方法的流 程示意图；
[0039] 图2是本发明实施例提供的缓冲单元业务调度队列生成的流程示意图；
[0040] 图3是本发明提供的出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度系统的结构示意 图；
【具体实施方式】
[0041] 图1是本发明技术提供的一种出站容量受限非对称卫星信道出站资源调度方法的 流程示意图。
[0042] 步骤1:如图2所示，地面控制设备首先生成波束j对应的出站调度队列，所述出站 调度队列按先进先出的方式进入缓冲单元;然后根据业务类型进行区分，即属于业务类型k 的用户出站数据包，都进入业务调度队列k中，且同一业务类型的用户出站数据包按照到达 先后次序排为独立的业务调度队列，先到达的数据包排在队列前面。
[0043] 进一步，不同业务类型对应不同的最大响应时间化和优先级权重Qk。表2给出了不 同业务类型服务等级要求的一个实例。
[0044] 表2业务类型服务等级要求
[0045]
[0046]
[0047] 根据不同业务类型对应的最大响应时间，可W确定不同业务调度队列的最大缓冲 长度Lk, max为，
[004引
[0049] 其中Ake(0，l]，为不同业务调度队列k最大缓冲长度的调整因子，该参数可W固 定配置，一种简单的配置方法是都设置为1，即不对业务类型进行区分；另外一种方法是不 同业务类型配置不同参数，比如服务等级较高的业务可配置较大的Ak值，服务等级较低的 业务可配置较小的λι^值;参数Ak也可根据当前业务类型进行实时调整，比如当前某种业务类 型的出站消息较多，那么可W提高λ?<值。Mdata为单个出站帖平均可发送的用户数据包数目， 化为业务类型k对应的最大响应时间，RTT(Round Trip Time)为信号在地面控制中屯、和用 户之间传输的往返时间，WGE0(Geos化tionary Earth化bit相对地球静止轨道)卫星通信 系统为例，RTT大约为0.54秒。Tsubframe为单个出站帖持续时间。当业务调度队列k已满时，不 再接收新进入缓冲区的数据包，而是直接抛弃。
[0050] 步骤2:在每一个出站帖周期内，优先调度确认单元从当前各个业务调度队列k中 挑选出满足ATk,i<N*Tsubframe的用户，并确定为"紧急用户"，并置于优先调度池中，其中N为 系统配置参数，A Tk,i为业务类型k队列中第i个用户的可再等待的时延，按下式计算：
[0化1] ATk,i = Tk-(Tpre-Tarr,k,i)-RTT/2 (式 4)
[0052] 其中化为业务类型k对应的最大响应时间，Tpre为当前时间，Tarr,k,i为业务类型k队 列中用户i数据包到达缓冲单元的时间，该参数由用户参数配置单元提供。
[0053] 进一步，参数N为大于1的整数，可由地面控制设备自行配置。
[0054] 为了降低运算次数，优先调度确认单元从各业务调度队列k中最早到达的用户开 始计算，当计算到A化,i &g