基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法及

本发明涉及天空海网络，尤其涉及一种基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法及装置。背景技术：1、对于无线通信网络，目前已有的频谱共用方法主要分为两类：一是以波束覆盖区域为频谱资源分配基本单元的频谱共用方法，二是以无线链路为频谱资源分配基本单元的频谱共用方法。2、1)在第一类频谱共用方法中，以单个或者单组波束的覆盖区域为频谱资源分配基本单元。在蜂窝网络中以单基站覆盖小区为频谱资源分配基本单元的多色频谱复用，以及在卫星网络中以卫星单波束覆盖区域为频谱资源分配基本单元的多色频谱复用，采用的都是该类方法。3、该方案将位于同一个波束或者同一组波束下的无线链路作为一个整体，进行协同调度或者协同传输优化。该方法频谱资源分配颗粒度过粗，难以充分利用无线信道的随机衰落所带来的频谱共用机会。4、2)在第二类频谱共用方法中，以单个无线链路为频谱资源分配基本单元。该类方法可充分利用无线信道的衰落特性，基于无线链路在相同频段上的机会调度或者协同传输优化，实现不同无线链路之间的频谱共用。与第一类方法相比，该类方法在提升频谱利用率方面可获得更高的性能增益。5、该方案当用于天空海网络中基于细颗粒度时频资源块的频谱共用场景时，需要先实现与细颗粒度时频资源块相对应的精细星地时间同步，系统开销与处理复杂度较高。例如，对于一个采用mf-tdma(multi-frequency time division multiple access，多频时分多址)多址方式的天空海网络，若在空-海/海-海链路与天-海链路间开展以无线链路为基本用频单元的频谱共用，需要以匹配时隙的精细时间同步为前提条件，系统开销与处理复杂度较高。技术实现思路1、本发明要解决的技术问题是，如何借助基于天空海网络状态信息动态构建的空频栅格，以粗颗粒星地时间同步以及较低的系统开销与处理复杂度，实现空-海/海-海下行链路与天-海上行链路之间基于细颗粒度时频资源块的频谱共用；有鉴于此，本发明提供一种基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法及装置。2、本发明采用的技术方案是，一种基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法，包括：3、步骤s1，基于天空海网络频谱共用决策的时间周期，在每个所述时间周期的起始时刻获取天空海网络状态信息；4、步骤s2，在每个所述时间周期的起始时刻，基于所述天空海网络状态信息动态构建空频栅格，包括卫星网络空频栅格与空海网络空频栅格；5、步骤s3，在对应所述时间周期内，基于构建的所述空频栅格，在空-海/海-海下行链路与天-海上行链路之间进行频谱共用。6、在一个实施方式中，所述步骤s1中，天空海网络状态信息包括：7、u个卫星网络用户在所述时间周期内的空间活动范围、发射天线方向图、发射天线指向、发射功率、对应天-海上行链路的信道状态信息；8、v个空海网络用户在所述时间周期内的空间活动范围、接收天线方向图、接收天线指向、对应空-海/海-海下行链路的发射功率与信道状态信息；以及9、所述u个卫星网络用户到所述v个空海网络用户的路径损耗。10、在一个实施方式中，所述步骤s2中，基于所述天空海网络状态信息动态构建空频栅格包括卫星网络空频栅格构建以及空海网络空频栅格构建，其中，11、所述卫星网络空频栅格构建，包括：12、确定所述时间周期内对应所有天-海上行链路到所有空-海/海-海下行链路的干扰隔离度；13、为所有所述天-海上行链路定义特征向量，与所述卫星网络用户数量对应，共u个特征向量，用于表征所述天-海上行链路对所述空-海/海-海下行链路的干扰对天空海网络性能的影响；14、基于u个所述特征向量之间的相似性以及各卫星网络用户在对应时间周期内的传输需求，将u个卫星网络用户分为gs组，并给第g组分配rg个载波，其中，1≤gs≤r，g＝1，...，gs，1≤rg≤r，且同一个卫星网络用户同时属于相同或者不同的分组；15、将第g组卫星网络用户在对应所述时间周期内空间活动范围的并集记为，分配给该组的rg载波组成的集合记为则构建的卫星网络空频栅格为16、所述空海网络空频栅格构建，包括：17、基于所述卫星网络空频栅格，确定对应时间周期内每条空-海/海-海下行链路在各个载波上受到的干扰水平；18、基于对应所述时间周期内空海网络用户的的传输需求以及对应的所述干扰水平，将v条空-海/海-海下行链路在r个载波内进行优化调度与时隙资源分配；19、基于优化调度与时隙资源分配后的v条空-海/海-海下行链路，将v个空海网络用户分为gs组；20、将gs组空海网络用户中的部分组根据需要合并，形成gam组空海网络用户，相应地将gs组载波集合中的对应组合并，形成gam个载波集合其中，1≤gam≤gs，g′＝1，...，gam；21、将第g′组空海网络用户在对应时间周期内的空间活动范围的并集记为则构建的空海网络空频栅格为22、在一个实施方式中，所述步骤s3包括：23、在每个所述时间周期内，对于g＝1，...，gam，基于空海网络空频栅格根据相关空海网络用户的传输需求，以时隙长度为时间颗粒度，在包含的载波内对相关空-海/海-海下行链路进行优化调度与时隙资源分配，其中所述时隙长度小于所述时间周期；24、在每个所述时间周期内，对于g＝1，...，gs，基于卫星网络空频栅格根据相关卫星网络用户的传输需求，以所述时隙长度为时间颗粒度，在包含的载波内对相关天-海上行链路进行优化调度与与时隙资源分配。25、本发明的另一方面还提供了一种基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用装置，包括：26、获取单元，配置为基于天空海网络频谱共用决策的时间周期，在每个所述时间周期的起始时刻获取天空海网络状态信息；27、构建单元，配置为在每个所述时间周期的起始时刻，基于所述天空海网络状态信息动态构建空频栅格，包括卫星网络空频栅格与空海网络空频栅格；28、公用单元，配置为在对应所述时间周期内，基于构建的所述空频栅格，在空-海/海-海下行链路与天-海上行链路之间进行频谱共用。29、在一个实施方式中，所述天空海网络状态信息，包括：30、u个卫星网络用户在所述时间周期内的空间活动范围、发射天线方向图、发射天线指向、发射功率、对应天-海上行链路的信道状态信息；31、v个空海网络用户在所述时间周期内的空间活动范围、接收天线方向图、接收天线指向、对应空-海/海-海下行链路的发射功率与信道状态信息；以及32、所述u个卫星网络用户到所述v个空海网络用户的路径损耗。33、在一个实施方式中，所述构建单元进一步配置为：基于所述天空海网络状态信息动态构建空频栅格包括卫星网络空频栅格构建以及空海网络空频栅格构建，其中，34、所述卫星网络空频栅格构建，包括：35、确定所述时间周期内对应所有天-海上行链路到所有空-海/海-海下行链路的干扰隔离度；36、为所有所述天-海上行链路定义特征向量，与所述卫星网络用户数量对应，共u个特征向量，用于表征所述天-海上行链路对所述空-海/海-海下行链路的干扰对天空海网络性能的影响；37、基于u个所述特征向量之间的相似性以及各卫星网络用户在对应时间周期内的传输需求，将u个卫星网络用户分为gs组，并给第g组分配rg个载波，其中，1≤gs≤r，g＝1，...，gs，1≤rg≤r，且同一个卫星网络用户同时属于相同或者不同的分组；38、将第g组卫星网络用户在对应所述时间周期内空间活动范围的并集记为，分配给该组的rg载波组成的集合记为则构建的卫星网络空频栅格为39、所述空海网络空频栅格构建，包括：40、基于所述卫星网络空频栅格，确定对应时间周期内每条空-海/海-海下行链路在各个载波上受到的干扰水平；41、基于对应所述时间周期内空海网络用户的的传输需求以及对应的所述干扰水平，将v条空-海/海-海下行链路在r个载波内进行优化调度与时隙资源分配；42、基于优化调度与时隙资源分配后的v条空-海/海-海下行链路，将v个空海网络用户分为gs组；43、将gs组空海网络用户中的部分组根据需要合并，形成gam组空海网络用户，相应地将gs组载波集合中的对应组合并，形成gam个载波集合其中，1≤gam≤gs，g′＝1，...，gam；44、将第g′组空海网络用户在对应时间周期内的空间活动范围的并集记为则构建的空海网络空频栅格为45、在一个实施方式中，所述共用单元进一步配置为：46、在每个所述时间周期内，对于g＝1，...，gam，基于空海网络空频栅格根据相关空海网络用户的传输需求，以时隙长度为时间颗粒度，在包含的载波内对相关空-海/海-海下行链路进行优化调度与时隙资源分配，其中所述时隙长度小于所述时间周期；47、在每个所述时间周期内，对于g＝1，...，gs，基于卫星网络空频栅格根据相关卫星网络用户的传输需求，以所述时隙长度为时间颗粒度，在包含的载波内对相关天-海上行链路进行优化调度与与时隙资源分配。48、本发明的另一方面还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上任一项所述基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法的步骤。49、本发明的另一方面还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法的步骤。50、相较于现有技术，本发明至少具备以下优点：51、本发明提出的基于动态空频栅格的天空海网络频谱共用方法，能够以频谱共用决策周期级别的粗颗粒度星地时间同步，以及较低的系统开销与处理复杂度，实现空-海/海-海下行链路与天-海上行链路之间基于细颗粒度时频资源块的频谱共用，从而提升天空海网络的频谱利用效率，应对频谱资源短缺问题。