高空通信系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：地面平台接收高空平台发送的所述高空平台的位置信息；所述无地面平台位于地面网络中，所述高空平台位于所述空中网络中，且覆盖所述地面平台；根据地面平台的位置信息和所述高空平台的位置信息确定波束方向；在所述波束方向上向所述高空平台发送波束宽度信息；所述波束宽度信息用于调整所述高空平台的位置信息发送周期。

High altitude communication systems, methods and devices

An embodiment of the invention provides a communication control method between the air and the ground. The method is applied to a layered network composed of ground networks and at least one layer of air networks. The method includes: the ground platform receives the position information of the upper platform sent by a high altitude platform; the ground free platform is located in the ground network. The upper platform is located in the air network and covers the ground platform; the beam direction is determined according to the position information of the ground platform and the position information of the upper platform; the beam width information is sent to the upper platform in the direction of the beam, and the beam width information is used to adjust the high altitude platform. The location information sends the cycle.

【技术实现步骤摘要】
高空通信系统、方法及装置
本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种高空通信系统、方法及装置。
技术介绍
国际电联(ITU)的报告显示，目前世界上仍有近2/3的人口没有联网，主要分布在偏远、人口密度低的地区。通过地面基站为这些地区进行网络覆盖，成本会非常高。利用空中平台(气球、飞艇、无人机)提供面向偏远地区的广覆盖网络是一种新的手段。通常，高空平台位于距离地面高度18～25km的平流层。平流层这一层一般具有较小的风速(例如，5到40m/s之间的风速)和相对较小的湍流。另外，18km以上的高度通常超过了商业飞机指定的最大高度。因此，当高空平台部署在18km至25km之间时，对商业飞机不会造成太大干扰。在相关技术中，例如谷歌气球，高空平台携带基站(包括BBU、RRU、天线等通信设备)升到平流层，高空基站与地面核心网利用无线回传进行通信。高空平台需要对通信设备做低温、低压、低湿度及散热等保护措施，避免对设备造成影响。高空平台通过太阳电池供电。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：高空平台的载重与平台大小、成本成正比。将基站搬移到高空平台上，基站的体积、重量、保温、散热及功耗等问题对高空平台的有效载荷和供电能力提出非常高的要求。通常，高空设备在高空不是固定在某一个位置，而是不断的移动。在风速稳定情况下，高空设备可以通过飞行控制系统，控制以某个位置为中心，大致沿着半径R的轨迹进行飞行。但在风速不稳定的情况下，例如遇到大气湍流等，风速和风向会发生变化，从而导致高空设备的对地面移动速率发生变化，导致高空设备可能飞出波束覆盖范围，从而导致高空设备与地面设备之间的自由空间链路不稳定，甚至中断。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种高空通信系统、方法及装置。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。可选地，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。在另一个可能地实现方式中，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述波束覆盖半径、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度。在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括，包括：根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。另一方面，本专利技术实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：高空设备根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；高空设备获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；高空设备计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；将所述风速变化值和预设门限进行比较；根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。可选地，所述方法还包括：所述高空设备获取自身的位置信息；将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。可选地，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径，包括：如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；可选地，重新计算所述波束覆盖半径，包括：根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。可选地，所述方法还包括：根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度。可选地，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度，包括：1.根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；2.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；3.根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；4.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、第一预设值、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度信息，其中，所述第一预设值大于或者等于所述移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，其特征在于，所述方法包括：地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。

【技术特征摘要】
1.一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，其特征在于，所述方法包括：地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。2.如权利要求1所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。3.如权利要求1或2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。4.如权利要求2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向，包括：根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。5.如权利要求3所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度，包括：根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述波束覆盖半径、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度。6.如权利要求2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。7.如权利要求3任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。8.如权利要求1-7任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU。9.如权利要求1-7任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述高空设备为RRU、直放站或者天线。10.一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，其特征在于，所述方法包括：高空设备根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；高空设备获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；高空设备计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；将所述风速变化值和预设门限进行比较；根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。11.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述方法还包括：所述高空设备获取自身的位置信息；将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。12.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径，包括：如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。13.如权利要求12所述的通信控制方法，其特征在于，所述重新计算所述波束覆盖半径，包括：根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。14.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度。15.如利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向和所述波束宽度，包括：根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、第一预设值、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度信息，其中，所述第一预设值大于或者等于所述移动轨迹的半径。16.如权利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息确定波束方向和波束宽度，包括：根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述第二预设值、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息，其中，所述第二预设值大于零并且小于或者等于所述移动轨迹的半径。17.如权利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，当所述地面设备为BBU或者云基带处理单元，所述云基带处理单元包括多个BBU，所述高空设备为RRU或者直放站或者反射天线。18.一种地面设备，所述地面设备应用于地面网络和至少一层空中网络组成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铠尧，刘永俊，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44