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。

【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。随着未来无线接入网逐步向C-RAN(Could-RandomAccessNetworks)演进，集中式基带处理池的设备功耗，体积重量，也会相比传统分布式基站大幅度增加。很难通过高空平台带到空中，而且现有的这种结构造成地面和高空之间空口交互信息过多，消耗功率大。
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。本专利技术实施例还包括：所述地面平台测量无线前传链路质量；所述无线前传链路为所述地面平台和所述高空平台之间的无线通信链路；根据所述链路质量，判断是否需要进行无线前传链路传输接口的切换；当判断需要进行切换时，向所述高空平台发送切换控制信息以控制无线前传链路进行传输接口的切换。本专利技术实施例中，所述根据所述链路质量和预定策略，判断是否需要进行无线前传链路切换，包括：地面平台将所述无线前传链路质量与门限进行比较；如果所述无线前传链路质量大于所述门限，判断与所述高空平台之间使用无线光传输接口进行无线前传通信；如果所述无线前传链路质量小于所述门限，判断与所述高空平台之间使用无线电传输接口接口进行无线前传通信。本专利技术实施例中，所述当判断需要进行切换时，向所述高空平台发送切换控制信息，控制无线前传链路进行切换，包括：当判断与所述高空平台之间使用无线光传输接口进行无线前传通信时，所述地面平台向高空平台发送切换控制信息，指示所述平台采用无线光传输接口进行无线前传通信；当判断与所述高空平台之间使用无线电传输接口进行无线前传通信时，所述地面平台向高空平台发送切换控制信息，指示所述平台采用无线电传输接口进行无线前传通信。本专利技术实施例中，在所述地面平台接收并存储高空平台发送的所述高空平台的位置信息之前，所述方法还包括：所述地面平台获得所述高空平台的最大移动速率；根据所述最大移动速率计算所述高空平台的位置范围的边界；控制所述高空平台在所述所述位置范围的边界内移动。本专利技术实施例中，所述地面平台获得所述高空平台的最大移动速率，具体包括：获得高空平台在两个不同时刻的位置坐标；根据两个不同时刻的位置坐标差和两个不同时刻的时间差，计算在所述时间差内的平均速率；在一个或多个飞行周期内，将平均速率值最大的那段时间差内的平均速率作为最大移动速率。本专利技术实施例中，所述根据所述最大移动速率计算所述高空平台的位置范围的边界，具体为：根据所述最大移动速率、所述地面平台与所述高空平台之间的距离、所述空中网络和所述地面网络直接按的垂直高度差值、所述无线前传链路允许的最大频偏以及波束的波长计算所述高空平台的位置范围的边界。本专利技术实施例中，所述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，包括：根据所述高空平台的位置信息，计算所述高空平台的移动轨迹；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面平台的位置信息，计算波束方向。本专利技术实施例中，在所述波束方向上向所述高空平台发送波束宽度信息之前，所述方法还包括：根据所述高空平台的位置信息，计算所述高空平台的移动轨迹；根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面平台的位置信息，计算波束宽度信息，所述波束宽度信息包括水平波瓣角和垂直波瓣角。本专利技术实施例中，所述地面平台为BBU或者基站；所述高空平台为RRU、直放站或者天线、又一方面，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：高空平台周期性获取自身位置信息及倾斜角信息；根据所述倾斜角信息控制波束方向，在所述波束方向上将所述自身的位置信息发送给地面平台；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；接收所述地面平台发送的波束宽度信息，所述波束宽度信息是所示地面平台根据所述位置信息和所述地面平台自身的位置信息计算得到的；根据所述波束宽度信息用于调整所述自身位置信息的发送周期。本专利技术实施例中，所述方法还包括：接收所述地面平台的切换控制命令后，根据控制命令携带的信息，切换相应接口进行无线前传通信。又一方面，本专利技术实施例提供一种地面平台，用于控制空中和地面间的通信，所述地面平台应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述地面平台包括：接收模块，用于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；控制模块，用于根据地面平台的位置信息和所述接收模块接收到的位置信息确定波束方向；发送模块，用于在所述控制模块确定的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。本专利技术实施例中，所述平台还包括：测量模块，用于测量无线前传链路质量；所述无线前传链路为所述地面平台和所述高空平台之间的无线通信链路；判断模块，用于根据所述测量模块测量的链路质量，判断是否需要进行无线前传链路传输接口的切换；切换指示模块，用于当判断需要进行切换时，向所述高空平台发送切换控制信息以控制无线前传链路进行传输接口的切换。本专利技术实施例中，所述判断模块包括：比较单元，用于将所述测量模块测量到的无线前传链路质量与门限进行比较；判断单元，用于如果所述比较单元的结果为所述无线前传链路质量大于所述门限，判断与所述高空平台之间使用无线光传输接口进行无线前传通信；如果所述比较单元的结果为所述无线前传链路质量小于所述门限，判断与所述高空平台之间使用无线电传输接口接口进行无线前传通信本文档来自技高网...

【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：地面设备接收高空设备发送的所述高空设备的位置信息；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和所述高空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和波束宽度信息；在所述波束方向上向所述高空设备发送所述波束宽度信息；所述波束宽度信息用于调整所述高空设备的位置信息发送周期。

【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：地面设备接收高空设备发送的所述高空设备的位置信息；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和所述高空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和波束宽度信息；在所述波束方向上向所述高空设备发送所述波束宽度信息；所述波束宽度信息用于调整所述高空设备的位置信息发送周期。2.如权利要求1所述的通信控制方法，其特征在于，在所述地面设备确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向和波束宽度信息之前，所述方法还包括：所述地面设备获得所述高空设备的最大移动速率；根据所述最大移动速率计算所述高空设备的位置范围的边界；控制所述高空设备在所述位置范围的边界内移动。3.如权利要求2所述的通信控制方法，其特征在于，所述地面设备获得所述高空设备的最大移动速率，具体包括：获得所述高空设备在两个不同时刻的位置信息；根据两个不同时刻的位置信息，计算在两个不同时刻的时间差内的平均速率；在所述高空设备的一个或多个飞行周期内，将平均速率值最大的时间段内的平均速率作为最大移动速率。4.如权利要求3所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述最大移动速率计算所述高空设备的位置范围的边界，具体为：根据所述最大移动速率、所述地面设备和所述高空设备之间的无线链路允许的最大频偏以及波束的波长计算所述高空设备的位置范围的边界。5.如权利要求1-4任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息确定到所述高空设备的波束方向和波束宽度信息，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，计算所述波束方向和所述波束宽度信息。6.如权利要求5所述的通信控制方法，其特征在于，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信息，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。7.如权利要求1-4任一项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和所述高空设备的位置信息确定波束方向和波束宽度信息，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、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。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.如权利要求1所述的通信控制方法，其特征在于，当所述地面设备为BBU或云基带处理单元，所述云基带处理单元包括多个BBU，所述高空设备为RRU时，所述方法还包括：所述地面设备测量无线前传链路质量；所述无线前传链路为所述地面设备和所述高空设备之间的无线通信链路；根据所述链路质量，判断是否需要进行无线前传链路传输接口的切换；当判断需要进行切换时，向所述高空设备发送切换控制信息以控制无线前传链路进行传输接口的切换。11.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述链路质量，判断是否需要进行无线前传链路切换，包括：所述地面设备将所述无线前传链路质量与门限进行比较；如果所述无线前传链路质量大于所述门限，判断与所述高空设备之间使用无线光传输接口进行无线前传通信；如果所述无线前传链路质量小于所述门限，判断与所述高空设备之间使用无线电传输接口进行无线前传通信。12.如权利要求11所述的通信控制方法，其特征在于，所述当判断需要进行切换时，向所述高空设备发送切换控制信息，控制无线前传链路进行切换，包括：当判断与所述高空设备之间使用无线光传输接口进行无线前传通信时，所述地面设备向所述高空设备发送切换控制信息，指示所述高空设备采用无线光传输接口进行无线前传通信；当判断与所述高空设备之间使用无线电传输接口进行无线前传通信时，所述地面设备向所述高空设备发送切换控制信息，指示所述高空设备采用无线电传输接口进行无线前传通信。13.一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：高空设备周期性获取自身的位置信息；将所述自身的位置信息发送给地面设备；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；接收所述地面设备发送的波束宽度信息，所述波束宽度信息是所示地面设备根据接收到的所述高空设备的自身的位置信息和所述地面设备自身的位置信息计算得到的；根据所述波束宽度信息调整所述自身的位置信息的发送周期，其中，所述波束宽度信息表示的波束宽度越宽，所述自身的位置信息的发送周期越长。14.如权利要求13所述的通信控制方法，其特征在于，在所述将所述自身的位置信息发送给地面设备之前，还包括：根据所述自身的位置信息和所述地面设备的位置信息确定所述高空设备到所述地面设备的波束方向和波束宽度信息；其中，所述地面设备的位置信息为预先配置给所述高空设备的；所述波束宽度信息指示的波束宽度至少覆盖所述地面设备；其中，所述将所述自身的位置信息发送给地面设备具体为：在所述波束方向上将所述自身的位置信息发送给地面设备。15.如权利要求13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和所述高空设备的位置信息确定到所述地面设备的波束方向和波束宽度信息，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，计算所述波束方向和所述波束宽度信息。16.如利要求15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信息，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。17.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信息，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。18.如权利要求13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时，所述方法还包括：接收所述地面设备的切换控制命令，根据控制命令携带的信息，切换相应接口进行无线前传通信。19.一种地面设备，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分层网络中，所述地面设备用于控制空中和地面间的通信，其特征在于，所述地面设备包括：接收模块，用于接收高空设备发送的所述高空设备的位置信息；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；控制模块，用于根据地面设备的位置信息和所述接收模块接收到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和波束宽度信息；发送模块，用于在所述控制模块确定的波束方向上向所述高空设备发送波束宽度信息；所述波束宽度信息用于调整所述高空设备的位置信息发送周期。20.如权利要求19所述的地面设备，其特征在于，所述地面设备还包括：速率获得模块，用于获得所述高空设备的最大移动速率；计算模块，用于根据所述速率获得模块获得的最大...

【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