Результат интеллектуальной деятельности: Способ распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами в прямых каналах спутниковой системы доступа к информационным ресурсам с неоднократным использованием полос частот

Изобретение относится к области техники связи и может быть использовано в многолучевых спутниковых системах доступа к информационным ресурсам. Известен способ регулирования мощности передачи по информационному каналу прямой линии связи (RU №1232200085, 20.03.2008 г.), в котором мощность передается по прямой линии связи в абонентский терминал в составе системы радиосвязи, содержащей множество лучей, регулируется посредством того, что определяют исходный уровень мощности, Р baseline, по принятому действующему отношению сигнала к шуму (SNR) в контрольном канале определяют пороговое значение мощности, Pmargin, по выявленной чувствительности к помехам определяют поправку уровня мощности, Р correction, по выявленному коэффициенту пакетных ошибок (PER) и устанавливают Ptransmit, по Р baseline, Pmargin и Р correction. Недостатком данного способа является то, что пороговое значение мощности не определяется по минимальному значению из нижних пороговых скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях.

Известны также способ и устройство высокоскоростной и низкоскоростной связи через спутники на низких и средних орбитах. В способе многостанционной связи через спутники, согласно которому на абонентских станциях осуществляют модуляцию высокоскоростной и низкоскоростной информацией различных, но сфазированных между собой псевдослучайных кодов, модулирующих несущие, излучение полученных пакетов информации с преамбулами на спутники-ретрансляторы, на которых их принимают, осуществляют оценки рассогласований по задержке кодов и частотам несущих, запоминание этих рассогласований и информационной части пакетов, а далее формируют новые пакеты и переизлучают их вместе с сигналом синхронизации на соответствующие абонентские станции и соседние спутники-ретрансляторы, на которых выделяют принятую информацию, а по принятым рассогласованиям проводят автоподстройку собственных передатчиков с автоподстройкой, обеспечивают регулирование пропускной способности отдельных каналов высокоскоростной (низкоскоростной) передачи, варьируя параметрами кодового и временного уплотнения, обеспечивают синхронизацию приемников и передатчиков с автоподстройкой на абонентских станциях и соседних спутниках-ретрансляторах по низкоскоростным линиям передачи, обеспечивают также возможность передачи высокоскоростной (низкоскоростной) информации через дополнительно установленные на борту прозрачные ретрансляторы (RU №2133555, 20.07.1999). Недостатком является то, что данный способ не применим для спутников, работающих на геостационарных орбитах. Наиболее близким является способ распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам [1]. В нем при заданных сведениях о количестве лучей, запрашиваемых скоростях передачи информации, общей мощности бортовых передатчиков, параметрах спектральной плотности мощности шума, нормированных на коэффициент затухания, ширинах рабочих полос частот, коэффициентах помех между сигналами определяются значения мощностей сигналов.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что способ не решает проблему распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам при ограничении на нижние пороги скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях.

Техническим результатом изобретения является распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами в прямых каналах спутниковой системы доступа к информационным ресурсам с неоднократным использованием полос частот при ограничениях на нижние пороги скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях. Распределение мощности бортовых передатчиков позволяет разным пользователям получать информационный ресурс с разной скоростью в зависимости от их потребности.

Для достижения технического результата предложен способ распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам, в котором поиск оптимальных мощностей сигналов выполняется по алгоритму динамического распределения мощности.

Способ распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам осуществляется по следующим операциям.

1. Получение сведений о количестве лучей, запрашиваемых скоростях передачи информации, общей мощности бортовых передатчиков, параметрах спектральной плотности мощности шума, нормированных на коэффициент затухания, ширинах рабочих полос частот, коэффициентах помех между сигналами.

2. Получение значений нижних порогов скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях.

3. Определение требуемых скоростей передачи информации.

4. Определение минимальных значений мощностей сигналов, достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации.

5. Определение превышения значения общей мощности бортовых передатчиков над суммой минимальных значений мощностей сигналов, достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации. Если превышение не равно 0 перейти к п. 7.

6. Вывод значения мощностей сигналов для дальнейшей обработки.

Если превышение значений общей мощности бортовых передатчиков над суммой минимальных значений мощностей сигналов не равно 0, то выполнить:

7. Определение значения мощностей сигналов.

8. Определение дополнительных ограничений или их отсутствия. При определении отсутствия дополнительных ограничений перейти к п. 6. При определении ограничений по п. 8 выполнить следующее:

9. Определение значений мощностей сигналов при дополнительных ограничениях, перейти к п. 8. И это производится неоднократно до тех пор, пока не будет получено отсутствие дополнительных ограничений по п. 8.

Способ распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам (фиг. 1) содержит:

- блок 1 ввода данных;

- блок 2 ввода нижних порогов скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях;

- блок 3 определения требуемых скоростей передачи информации;

- блок 4 определения минимально необходимых мощностей сигналов;

- блок 5 определения достаточности общей мощности бортовых передатчиков;

- блок 6 вывода мощностей сигналов;

- блок 7 определения мощностей сигналов;

- блок 8 определения дополнительных ограничений;

- блок 9 определения мощностей сигналов при дополнительных ограничениях.

Блок 1 ввода данных получает сведения о количестве лучей, запрашиваемых скоростях передачи информации, общей мощности бортовых передатчиков, параметрах спектральной плотности мощности шума, нормированных на коэффициент затухания, ширинах рабочих полос частот, коэффициентах помех между сигналами, где

- N количество лучей;

- D_i запрашиваемая скорость передачи информации в i-го абонента;

- P_tot - общая мощность бортовых передатчиков;

- γN₀ - параметр спектральной плотности мощности шума, нормированный на коэффициент затухания;

- W - ширина рабочей полосы частот;

- h_ij - коэффициент помех между сигналами.

Блок 2 ввода нижних порогов скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях получает значения нижних порогов скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях, где

- D_i^min - нижняя пороговая скорость передачи информации в пользовательских соглашениях i-го абонента.

Блок 3 определения требуемых скоростей передачи информации определяет требуемые скорости передачи информации как минимум из запрашиваемой и нижней пороговой

где D_i^* - требуемая скорость передачи информации i-го абонента.

Блок 4 определения минимально необходимых мощностей сигналов определяет минимальные значения мощностей сигналов (P_i^*), достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации, по

Блок 5 определения достаточности общей мощности бортовых передатчиков определяет достаточность общей мощности передатчиков для обеспечения требуемых скоростей передачи информации.

Здесь U является значением знак определяющей функции sgn. Если U равно 1, то это значит, что общей мощности передатчиков хватает с излишком на обеспечение требуемых скоростей передачи информации. Если U равно -1, то это значит, что общей мощности передатчиков не хватит для того, чтобы обеспечить абонентов требуемой скоростью передачи. Следовательно, если U равно 0, то общей мощности бортовых передатчиков хватит только на обеспечение требуемых скоростей передачи информации.

Через блок 6 вывода мощностей сигналов значения мощностей сигналов передаются для дальнейшей обработки.

Блок 7 определения мощностей сигналов определяет оптимальные значения мощностей сигналов по заданному критерию.

Получим оптимальные значения мощностей сигналов (P_i) по (4)

где критерий задается как (5)

и предоставляемая скорость передачи информации выражается как

Блок 8 определения дополнительных ограничений проверяет, удовлетворяют ли предоставленные скорости передачи информации, соответствующие определенным значениям мощностей сигналов, условию

и определяет дополнительные ограничения или их отсутствие. Если есть предоставляемые скорости передачи информации, которые не удовлетворяют условию в блоке 8, то они запоминаются как C^* (P_i), а их количество как m.

Блок 9 определения мощностей сигналов при дополнительных ограничениях определяет оптимальные значения мощностей сигналов по заданному критерию при дополнительных ограничениях на С^* (P_i)

где переменная n первоначально равна нулю.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Сведения о количестве лучей, запрашиваемых скоростях передачи информации, общей мощности бортовых передатчиков, параметрах спектральной плотности мощности шума, нормированных на коэффициент затухания, ширинах рабочих полос частот, коэффициентах помех между сигналами поступают на блок 1 входных данных.

Нижние пороговые значения скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях поступают на блок 2 ввода нижних порогов скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях.

Основываясь на поступивших значениях нижних пороговых скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях и запрашиваемых скоростях передачи информации, определяются требуемые скорости передачи информации в блоке 3 определения требуемых скоростей передачи информации.

Основываясь на определенных значениях требуемых скоростей передачи информации и поступивших сведениях о параметрах спектральной плотности мощности шума, нормированных на коэффициент затухания, ширинах рабочих полос частот, коэффициентах помех между сигналами, определяются минимальные значения мощностей сигналов, достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации в блоке 4 определения минимально необходимых мощностей сигналов.

В блоке 5 определения достаточности общей мощности бортовых передатчиков сравнивается сумма минимальных значений мощностей сигналов, достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации, и общая мощность бортовых передатчиков. Если сумма минимальных значений мощностей сигналов равна общей мощности бортовых передатчиков, то минимальные значения мощностей сигналов, достаточных для обеспечения требуемых скоростей передачи информации, выводятся из блока 6 вывода мощностей сигналов для дальнейшей обработки. Если соответствующая сумма не равна общей мощности бортовых передатчиков, то определяются оптимальные значения мощностей сигналов в блоке 7 определения мощностей сигналов.

Скорости передачи информации, соответствующие определенным значениям мощностей сигналов, проверяются в блоке 8 определения дополнительных ограничений. Если все эти скорости передачи информации удовлетворяют условию в блоке 8, то определенные мощности сигналов выводятся из блока 6 вывода мощностей сигналов для дальнейшей обработки.

При скоростях передачи информации, которые не удовлетворяют условию в блоке 8, на их основе формируются дополнительные ограничения. После чего определяются мощности сигналов при дополнительных ограничениях в блоке 9 определения мощностей сигналов при дополнительных ограничениях, и соответствующие этим мощностям скорости передачи информации также проверяются в блоке 8.

Операции в блоках 8 и 9 продолжаются до тех пор, пока все скорости передачи информации не будут удовлетворять условию в блоке 8.

Таким образом, мы получаем распределение мощности бортовых передатчиков между сигналами в прямых каналах многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам с неоднократным использованием полос частот.

Достигаемым техническим результатом предложенного способа распределения мощности бортовых передатчиков между сигналами в прямых каналах многолучевой спутниковой системы доступа к информационным ресурсам является получение этого распределения при ограничениях на нижние пороги скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях. Кроме того, предлагаемый способ дает возможность оптимально распределить мощность бортовых передатчиков при ограничениях на нижние пороги скоростей передачи информации в пользовательских соглашениях, если общей мощности бортовых передатчиков недостаточно для обеспечения требуемых скоростей передачи информации.

Список литературы

1. Heng Wang, Aijun Liu, Xiaofei Pan, Jiong Li, Optimization of Power Allocation for a Multibeam Satellite Communication System with Interbeam Interference, - Journal of Applied Mathematics - Volume 2014 (2014), Article ID 469437, 8 pages.