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专利号: 2022108458173
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:包括如下步骤:S1、根据用户的用户优先级、调制编码模式和待传输数据量大小进行排序,得到用户数据初始传输先后顺序;

S2、将用户数据初始传输先后顺序作为初始解代入到模拟退火优化算法中,目标函数作为模拟退火优化算法中的适应度函数,其中,du表示一个复帧内传输的用户u的数据量,Au表示用户u的用户优先级,U表示用户的数量,f(du)表示当前用户传输顺序下,在一个复帧内得到的目标函数值;

S3、对模拟退火优化算法中的适应度函数进行迭代求解,在迭代求解前期不接受劣质解,迭代求解后期依概率接受劣质解,当算法满足终止条件时,得到用户数据最终传输先后顺序;

目标函数作为模拟退火优化算法的适应度函数,在约束条件下计算每次迭代的适应度函数值;

所述约束条件包括:

0≤du≤Du,u∈[1,2,…,U]

min{(sgndu)·Au}≥max{sgn(Du‑du)·Au},u∈[1,2,…,U]βs=min{{ms,1,ms,2,…,ms,U}‑{ms,u|ms,u=0}},s∈[1,2,…,S]ms,u≤Mu,s∈[1,2,…,S],u∈[1,2,…,U]

βs≤βs+1,s∈[1,2,…,S‑1]

其中,Du表示用户u待传输的数据量,sgn(*)表示符号函数,βs表示第s个子帧选取的调制编码模式,ms,u表示用户u在第s个子帧中传输的数据原本支持的最高调制编码模式,ms,u=0表示若第s个子帧中未传输用户u数据则为0,Mu表示用户u支持的最高调制编码模式,S表示子帧的数量,βs+1表示第s+1个子帧选取的调制编码模式, 表示第q种调制编码模式对应的用户数据传输速率,Vlimit表示前向信道支持的数据传输速率上限;

所述模拟退火优化算法,具体步骤为:

迭代前期,不接受劣质解,判断排序法得到初始解在S个子帧内传输最后一位用户uend的用户优先级priority1,若在排序法顺序下剩余未被传输的用户中存在同样用户优先级为priority1的用户,则每次迭代随机选取一位未被传输的用户优先级为priority1的用户,随机调整未被传输的用户优先级为priority1的用户传输位置到用户uend位置之前;若在未被传输的用户中不存在同样的用户优先级为priority1的用户,则每次迭代在用户优先级大于等于priority1的用户中随机交换两个用户的位置;

在剩余迭代次数内,依概率接受劣质解,每次迭代在用户优先级大于等于priority1的用户中随机交换两个用户的位置,满足优化算法终止条件后,选取最优适应度函数值对应的用户传输顺序,作为该复帧内用户数据最终传输先后顺序。

2.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:步骤S1,包括:

S11:根据待调度U位用户的数据调制编码模式按照从高到低方式进行排序,调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序,用户优先级相同时,按照用户待传输数据量从大到小进行排序,得到用户第一排序方式;

S12:将U位用户按照上述用户第一排序方式放入S个子帧内进行传输,判断数据量是否占满S个子帧,若占满跳至S13;

S13:对用户第一排序方式根据待调度的U位用户的用户优先级按照从高到低方式进行排序,用户优先级相同时按照调制编码模式从高到低进行排序,调制编码方式相同时,按照用户待传输数据量从大到小进行排序,得到用户排序方式mode1;

S14:将U位用户按照用户排序方式mode1的顺序放入一个复帧的S个子帧内,得到可传输的用户个数K1,选取用户排序方式mode1中前K1位用户,得到被选取用户集合;

S15:将被选取用户集合中的用户按照调制编码模式从高到低进行排序,调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序,用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序,得到用户排序方式mode2;

S16:判断被选取的用户集合的按照用户排序方式mode2放入S个子帧内传输,用户待传输数据量是否占满S个子帧,若未占满子帧,则在用户排序方式mode1中,从被选取的用户集合之后,按顺序选取一位用户放入到被选取用户集合中并返回S15,若占满子帧,则进入S17;

S17:判断被选取用户集合中的K2位用户的数据在S个子帧内是否全部传输,若全部传输,跳至S18,若未全部传输,则在用户排序方式mode1中,选取前K2‑1位用户按照调制编码模式从高到低进行排序,调制编码模式相同时按照用户优先级从高到低进行排序,用户优先级相同时按照用户待传输数据量从大到小进行排序,再将用户排序方式mode1中第K2位用户排在上述排序好的K2‑1位用户之后,进入步骤S18;

S18:将第K2位之后未被选取的用户按照mode1中原顺序排在上述排序好的用户之后,将此顺序作为排序法确定的用户数据初始传输先后顺序。

3.根据权利要求2所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:所述S12还包括:

若未占满S个子帧,则将用户第一排序方式作为用户数据最终传输顺序。

4.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:所述迭代前期表示总迭代次数的前30%~40%迭代次数。

5.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:依概率接受劣质解,包括:

当delta_e≤0且exp(delta_e/T)>rand时接受劣质解,否则不接受劣质解;其中,delta_e表示本次迭代的适应度函数值与上一次迭代的适应度函数值的差值,T表示温度。

6.根据权利要求1所述的一种基于用户优先级的ATDM卫星资源分配方法,其特征在于:还包括:

经过步骤S1、S2、S3后,若存在剩余未传输数据,由下一个复帧进行传输,并重复步骤S1、S2、S3。