基于LTE Relay的空地一体化通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种空地一体化通信系统，具体设及一种在平流层平台上利用 LTE(Long Term Evolution)Relay技术并结合地面蜂窝网络构建的空地一体化通信系统， 属于通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 平流层通信可利用位于平流层的气球、飞艇、无人机或有人机安置转发站或基站。
[0003] 与卫星通信相比，平流层通信费用更低、延迟更小、架设更快、容量更大。与地基通 信系统相比，平流层通信信号衰落更小、覆盖面积更广。同时，平流层通信不依赖于地面的 网络基础设施。因此，在远洋航行、人迹罕至的沙漠与边远地区应急救援时，平流层通信拥 有显著的优势。
[0004] 未来无线通信网络需要为用户提供高速、无缝的服务，而平流层平台可W实现高 速传输且覆盖面积广，同时平流层平台相比卫星成本更低。因此可W将地面蜂窝网与平流 层平台结合，构成空地一体化通信系统，满足未来通信的需求。
[0005] 与第4代移动通信网络（4G)比较，第5代移动通信网络巧G)容量预计可W提高 1000倍，其中异构宏蜂窝/小蜂窝是未来移动通信中一项关键性技术，可W提高网络的频 谱效率和能量效率。
[0006] 小蜂窝可采用多种无线接入方式，如；家庭或室内网（Femtocell)、微微小区 (Picocell)、中继巧elay)、端到端直通值evicetoDevice,D2D)或射频拉远巧emote RadioHead,RRH)技术等。小蜂窝技术可W有效降低功耗，并提高网络频谱效率。其中Relay 技术作为LTE标准是在3GPPReleaselO,最初的目标是W低成本来提高现有蜂窝网覆盖范 围。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于LTERelay的空地一体化通信系统，该通信系统 不仅能够提高蜂窝网的覆盖范围，而且能够降低功耗并提升网络频谱效率。
[000引为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0009] 一种基于LTERelay的空地一体化通信系统，其特征在于，由平流层平台和地面基 站组成，
[0010] 前述平流层平台由若干LTERelay构成，前述LTERelay是在LTERelease10中 被定义标准化的，LTERelay的主要功能是W较低的成本扩展LTE网络的覆盖范围；
[0011] 前述地面基站为LTE标准中的eNodeB，地面用户采用4GLTE终端；
[0012] 前述空地一体化通信系统的通信过程为；地面基站eNodeB通过接入链路将需要 发送的信息先传送给平流层平台的LTERelay，LTERelay再通过中继链路将信息传送给地 面用户4GLTE终端。
[0013] 前述的空地一体化通信系统，其特征在于，前述LTERelay距地面高度D= 20km。
[0014] 前述的空地一体化通信系统，其特征在于，前述LTERelay的天线为1根全向定向 天线，天线增益G= 10地，发射功率Pt=0地W，噪声功率Na= 133地W，天线效率n=0. 8， 载波频率f= 2. 4GHz，带宽B= 5MHz。
[0015] 本发明的有益之处在于：
[0016] (1)因为平流层平台使用的是LTERelay,所W保持了平流层平台覆盖范围广的特 占. '?、、，
[0017] 似因为平流层平台使用的是LTERelay,所W有效降低了网络功耗，提升了网络 频谱效率；
[0018] (3)因为平流层平台可W同时与多个地面基站进行通信，所W便于集中式控制和 调度，在一定程度上减少了地面蜂窝网越区切换的开销；
[0019] (4)用户可W根据业务需求与网络状态等因素，选择更合适网络节点接入，使网络 接入更加灵活，从而满足了灵活多变的个性化业务需求；
[0020] (5)因为空中节点将某些服务或功能卸载到地面基站网络上去执行，所W减轻了 空中节点自身的业务负载和功率负担，可W更好地用于广域覆盖，为地面基站网络覆盖范 围之外的用户提供宽带无线接入服务，从而较大幅度地提高了网络容量。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的空地一体化通信系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0022] W下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0023] 参照图1，本发明的基于LTERelay的空地一体化通信系统，其由平流层平台和地 面基站组成，其中：
[0024] (1)平流层平台由若干LTERelay构成，LTERelay是在LTERelease10中被定 义标准化的，LTERelay的主要功能是W较低的成本扩展LTE网络的覆盖范围，平流层平台 形成平流层通信网；
[0025] (2)地面基站为LTE标准中的eNodeB，地面用户采用4GLTE终端，地面基站形成 地面蜂窝网。
[0026] 本发明的空地一体化通信系统，其通信过程为：
[0027] 地面基站eNodeB通过接入链路将需要发送的信息先传送给平流层平台的LTE Relay,LTERelay再通过中继链路将信息传送给地面用户4GLTE终端。
[002引由此可见，由于平流层平台可W同时与多个地面基站进行通信，所W本发明的空 地一体化通信系统便于集中式控制和调度，在一定程度上减少了地面蜂窝网越区切换的开 销；另外，由于平流层平台使用的是LTERelay,所W本发明的空地一体化通信系统有效降 低了网络功耗，提升了网络频谱效率。
[0029] 此外，用户可W根据业务需求与网络状态等因素，选择更合适网络节点接入，使网 络接入更加灵活，从而满足了灵活多变的个性化业务需求。
[0030] 作为一种优选的方案，LTERelay距地面高度D= 20km，在ITU-RF. 1569中规定 平流层平台高度距地面为20-25km，本发明采用20km，相比地面基站，平流层平台可W覆盖 更广的范围。
[0031] 由于LTERelay载荷受限，很难大幅度提高天线规模，所WLTERelay的天线优选 为1根全向定向天线，其中，天线增益G= 10地，发射功率Pt= 0地W，噪声功率Ng= 133地W， 天线效率n= 0. 8,载波频率f= 2. 4GHz，带宽B= 5MHz。
[0032] 为了便于分析，考虑LTERelay到地面的信道模型为大尺度衰落模型，经计算得到 如下参数：
[0033] (1)传输损耗为Loss= 32. 44+201 曲+201 奸=66. 04地，
[0034] (2)接收端接收功率Pr=nPt-Loss= 77. 01 地W，
[00对做接收端信噪比^ =75.Wd公，
[0036] (4)信道容量C=公log]^ +弁）二127.9MA/Y/.V， iV〇
[0037] (5)频谱效率nsE=25. 58bit/s/Hz。
[003引 由此可见，本发明的空地一体化通信系统的频谱效率达到了25. 58bit/s/Hz，相比 于LTE标准中的频谱效率化it/s/Hz，提高了5. 116倍。
[0039] 需要说明的是，上述实施例不W任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变 换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于LTERelay的空地一体化通信系统，其特征在于，由平流层平台和地面基 站组成， 所述平流层平台由若干LTERelay构成，所述LTERelay是在LTERelease10中被定 义标准化的，LTERelay的主要功能是以较低的成本扩展LTE网络的覆盖范围； 所述地面基站为LTE标准中的eNodeB，地面用户采用4GLTE终端； 所述空地一体化通信系统的通信过程为：地面基站eNodeB通过接入链路将需要发送 的信息先传送给平流层平台的LTERelay，LTERelay再通过中继链路将信息传送给地面用 户4GLTE终端。2. 根据权利要求1所述的空地一体化通信系统，其特征在于，所述LTERelay距地面高 度D= 20km。3. 根据权利要求2所述的空地一体化通信系统，其特征在于，所述LTERelay的天线为 1根全向定向天线，天线增益G= 10dB，发射功率Pt=OdBw，噪声功率Ntl= 133dBw，天线效 率n= 〇? 8,载波频率f= 2. 4GHz，带宽B= 5MHz。
【专利摘要】本发明公开了一种基于LTE Relay的空地一体化通信系统，其特征在于，由平流层平台和地面基站组成，前述平流层平台由若干LTE Relay构成，前述地面基站为LTE标准中的eNodeB，地面用户采用4G LTE终端；地面基站eNodeB通过接入链路将需要发送的信息先传送给平流层平台的LTE Relay，LTE Relay再通过中继链路将信息传送给地面用户4G LTE终端。本发明的有益之处在于：覆盖范围广，有效降低了网络功耗，提升了网络频谱效率；因平流层平台可同时与多个地面基站进行通信，故便于集中式控制和调度，在一定程度上减少了地面蜂窝网越区切换的开销；因空中节点将某些服务或功能卸载到地面基站网络上去执行，所以减轻了空中节点自身的业务负载和功率负担，从而较大幅度地提高了网络容量。
【IPC分类】H04B7/185
【公开号】CN104901737
【申请号】CN201510161677
【发明人】赵力强, 郭成
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月7日