一种基于haps通信的小区设计方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明适用于通信领域，提供了一种基于HAPS通信的小区设计方法及装置，所述方法包括：根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区，根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区；本发明在考虑了HAPS通信的特殊结构的基础上，根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区，并根据波束成形参数生成预设波束宽度的波束以通过预设波束宽度的波束覆盖环形小区，从而，覆盖所述环形小区的天线波束成形比较容易，在波束数与环形小区数相同时，增加了频谱的空分复用度，提高了系统容量。
【专利说明】—种基于HAPS通信的小区设计方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于通信领域，尤其涉及一种基于HAPS通信的小区设计方法及装置。
【背景技术】
[0002]近来，有一种新的移动通信手段出现，它就是高空平台通信(HAPS，high altitudeplatform stations)。一般来说，高空平台通信网络是指在近地空间的高度约20_100Km,由长驻空间5-10年,准静止、可装载一定规模有效载荷的高空平台(HAP, high altitudeplatform)所构成的网络，该网络在近地空间范围内使用稳定的通信平台作为微波中继站，与地面控制设备、入口设备以及多种无线用户构成的通信系统，高空平台既可以与卫星和地面综合组网，也可以单独与地面组网，如图1所示，整个高空平台通信系统包括:卫星
111、卫星与高空平台间链路112、高空平台113、高空平台间链路114、高空平台馈线链路115、卫星馈线链路116、地面网117以及关口站118。其中通信平台与地球自转保持同步，可长期驻留空中。高空平台通信利用良好的电波传输特性，实现地面用户之间、平台之间或平台与卫星之间的通信连接，具有布局灵活、应用广泛、成本低廉、安全可靠等优点。由高空平台构成的信息系统将是新一代的无线通信系统，它融合了陆地和卫星通信系统的优势，又不同程度地避免了两者的缺点，在通信领域的应用得到了广泛认同。
[0003]目前，高空平台通信对HAPS通信小区划分方法借鉴地面蜂窝系统的划分方法，将覆盖区域分成多个大小相等的等边六边形，并通过调整天线波束的形状对每个等边六边形蜂窝进行覆盖；但是，该HAPS通信小区划分方法存在以下不足:
[0004]一、在调整天线波束对蜂窝进行覆盖时，天线波束成形较难，且容易造成波束间干扰；
[0005]二、没有考虑HAPS通信的特殊结构。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的在于提供一种基于HAPS通信的小区设计方法，以解决现有的HAPS通信区域采用蜂窝系统方法进行小区划分，天线波束成形难的问题。
[0007]本发明实施例是这样实现的，一种基于HAPS通信的小区设计方法，所述方法包括:
[0008]根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区；
[0009]根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。
[0010]本发明实施例的另一目的在于提供一种基于HAPS通信的小区设计装置，所述装置包括:
[0011]环形小区划分单元，用于根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区；
[0012]波束生成单元，用于根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。[0013]本发明提供了一种基于HAPS通信的小区设计方法及装置，所述方法包括:根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区，根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区；本发明在考虑了 HAPS通信的特殊结构的基础上，根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区，并根据波束成形参数生成预设波束宽度的波束以通过预设波束宽度的波束覆盖环形小区，从而，实现覆盖所述环形小区的天线波束成形比较容易，在波束数与环形小区数相同时，增加了频谱的空分复用度，提高了系统容量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是现有技术提供的高空平台通信网络的结构示意图；
[0016]图2是N取4和Ii1取6时，将HAPS通信区域划分为4层环形小区的示意图；
[0017]图3是本发明实施例一提供的基于HAPS通信的小区设计方法的实现流程图；
[0018]图4是本发明实施例二提供的基于HAPS通信的小区设计装置的组成结构图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0021]实施例一:
[0022]图1示出了本发明第一实施例提供的基于HAPS通信的小区设计方法的实现流程，适用于HAPS通信，其过程详述如下:
[0023]步骤S101，根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区。
[0024]所述波束投影的拓扑结构为根据HAPS通信的特殊结构以及波束投影获得。
[0025]通常情况下，在HAPS通信的特殊结构中，同一阵列天线以相同的波束宽度形成的波束，在地球上的正下方投影为圆形，在其它方向投影则变成了环形(不为圆环的环形)。
[0026]通常情况下，在HAPS通信区域的通信容量分布密度是不均匀的，比如:在城市的中心区域的通信容量分布密度很大，而在离中心区域偏远的地方，通信容量分布密度相对来说很小。
[0027]通常情况下，面对高空平台正下方的通信链路质量最好，随着以高空平台的垂直正下方为圆心沿半径方向向外扩散，通信链路质量依次降低。
[0028]因此，本实施例提出的基于HAPS通信的小区设计方法考虑了 HAPS通信的特殊结构，将HAPS通信区域划分为多层，每层都包括至少一个环形小区，其中，最里面的一层只有一个环形小区，并且，相对于蜂窝系统来说，在保证通话质量的情况下，适当扩大最里面的一层的环形小区的区域和波束宽度以增大通信容量，外层的环形小区数目增多，适当减小外层小区的波束宽度，增大通信容量，从而，有效地提高了系统容量。
[0029]作为本发明一实施例，所述根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区的步骤，可以为:
[0030]根据通信容量分布密度、载噪比阈值范围、误码率阈值范围以及波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区。
[0031]所述通信容量分布密度为:单位面积包括的通信容量。
[0032]所述载噪比阈值范围为:预先设定的用于限制载噪比的值的范围。在晴空条件下考虑链路质量时，链路的载噪比E/N根据以下载噪比模型获得，所述载噪比模型为:
【权利要求】
1.一种基于HAPS通信的小区设计方法，其特征在于，所述方法包括: 根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区； 根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区的步骤，具体为: 根据通信容量分布密度、载噪比阈值范围、误码率阈值范围以及波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区的步骤，还包括: 获取环形小区的通信容量； 根据所述环形小区的通信容量和波束成形参数，得到天线数目以生成预设波束宽度的波束； 根据所述环形小区的通信容量、波束成形参数以及天线数目，控制天线生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述环形小区为N层环形小区包括的环形小区，所述N层环形小区为N层且所述N层环形小区中的每一层包括至少一个环形小区。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述波束投影的拓扑结构的结构模型为: 所述N层环形小区的层为{1，2，3，…，i,…，N}，所述N层环形小区的层包括的环形小区个数为{Ι,η-η”...，Q-Dn1,…，(N-DnJ ； 其中，所述N层环形小区的第I层包括的环形小区个数为I，所述Ii1为所述N层环形小区的第2层包括的环形小区个数，所述2ηι为所述N层环形小区的第3层包括的环形小区个数，所述Q-Dn1为所述N层环形小区的第i层包括的环形小区个数，所述(N-Dn1为所述N层环形小区的第N层包括的环形小区个数。
6.一种基于HAPS通信的小区设计装置，其特征在于，所述装置包括: 环形小区划分单元，用于根据波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区； 波束生成单元，用于根据波束成形参数，生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述环形小区划分单元，具体为: 根据通信容量分布密度、载噪比阈值范围、误码率阈值范围以及波束投影的拓扑结构，将HAPS通信区域划分为环形小区。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述波束生成单元，还包括: 通信容量获取单元，用于获取环形小区的通信容量； 天线数目得到单元，用于根据所述环形小区的通信容量和波束成形参数，得到天线数目以生成预设波束宽度的波束； 第一波束生成单元，用于根据所述环形小区的通信容量、波束成形参数以及天线数目，控制天线生成预设波束宽度的波束以覆盖所述环形小区。
9.如权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述环形小区为N层环形小区包括的环形小区，所述N层环形小区为N层且所述N层环形小区中的每一层包括至少一个环形小区。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述波束投影的拓扑结构的结构模型为:所述N层环形小区的层为{1，2，3，…，i,…，N}，所述N层环形小区的层包括的环形小区个数为{Ι,η η”...，Q-Dn1,…，(N-DnJ ； 其中，所述N层环形小区的第I层包括的环形小区个数为I，所述Ii1为所述N层环形小区的第2层包括的环形小区个数，所述2ηι为所述N层环形小区的第3层包括的环形小区个数，所述Q-Dn1为所述N层环形小区的第i层包括的环形小区个数，所述(N-Dn1为所述N层环形小区的第N层包括的环形小区个数。
【文档编号】H04W16/30GK103458428SQ201310027438
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年1月24日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】管明祥, 叶剑锋, 王乐, 彭保 申请人:深圳信息职业技术学院