一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法及系统，属于无线移动通信技术领域，包括以下步骤：S1：确定飞艇部署高度；S2：将用户分类；S3：对未被覆盖的用户集合进行判断；S4：寻找边缘用户；S5：调整飞艇的位置使更多的边界用户被覆盖；调整飞艇的位置使更多的内部用户被覆盖；S7：更新飞艇位置集合与未覆盖用户集合。本发明专利技术针对了空间通信网络的艇地通信场景，在保证能覆盖所有目标区域用户、满足热点区域用户掉话率并保障热点区域用户链路质量的基础上，最小化飞艇数目并最优化飞艇位置进行飞艇部署。

A method and system of airship deployment based on stable coverage

【技术实现步骤摘要】
一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法及系统
本专利技术涉及无线移动通信
，具体涉及一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法及系统。
技术介绍
空中基站是地面移动通信网络的一个强大的补充，可以应用于地面移动通信网络无法覆盖的场景，例如非陆地地区和应急通信场景等。飞艇作为空中基站，可以克服地面移动通信系统和卫星通信系统各自的缺点，它能承载一定规模的有效载荷，长时间、准静止于距离地面一定高度的空中，向地面用户提供各类固定和移动业务。为了使飞艇通信系统更好地提供通信服务，艇地通信链路的稳定性至关重要，可以从飞艇的空间部署角度出发，对部署方案进行研究，保证目标区域的任意用户都可以正常进行通信，同时最小化飞艇数目，从而减少网络成本，最大化飞艇的效益。目前已有文献缺少对飞艇部署策略的研究，而对LAP(Low-altitudeaerialplatforms)和UAV(UnmannedAerialVehicle)的研究较多，由于飞艇与LAP、UAV在现代通信系统中都是充当空中基站的作用，具备一定信号处理能力，部署高度大致相近，具有极强的相似性，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：确定飞艇部署高度/n分析飞艇覆盖高度与半径之间的关系，得到在确定环境常量和可以接受最大路损情况下的飞艇部署高度；/nS2：将用户分类/n根据已知的用户集合、用户集合中每一个用户的位置、用户分布区域范围以及热点区域范围，将用户分为热点区域用户和非热点区域用户，并初始化未被覆盖的用户集合、飞艇集合以及飞艇编号；/nS3：对未被覆盖的用户集合进行判断/n判断未被覆盖的用户集合是否为空，是则结束部署过程，输出飞艇集合及各飞艇位置集合，否则继续进行以下步骤；/nS4：寻找边缘用户/n若当前部署的为首位飞艇，找到边界用户后并按照逆...

【技术特征摘要】
1.一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定飞艇部署高度
分析飞艇覆盖高度与半径之间的关系，得到在确定环境常量和可以接受最大路损情况下的飞艇部署高度；
S2：将用户分类
根据已知的用户集合、用户集合中每一个用户的位置、用户分布区域范围以及热点区域范围，将用户分为热点区域用户和非热点区域用户，并初始化未被覆盖的用户集合、飞艇集合以及飞艇编号；
S3：对未被覆盖的用户集合进行判断
判断未被覆盖的用户集合是否为空，是则结束部署过程，输出飞艇集合及各飞艇位置集合，否则继续进行以下步骤；
S4：寻找边缘用户
若当前部署的为首位飞艇，找到边界用户后并按照逆时针排列，将所有边界用户存放在一个数组boun中，并将boun中的起始点作为u0；
若当前部署的为非首位飞艇，找到边界用户后将新的边界用户按照逆时针排列在boun数组尾部，取当前数组第一个用户作为新的u0；
S5：调整飞艇的位置使更多的边界用户被覆盖
定义Pprio和Psec分别为被覆盖用户集合和需要被覆盖用户集合，将u0纳入Pprio，并将boun中其余用户纳入Psec，然后调用Cover函数：
[v,Pprio]＝Cover(v,Pprio,Psec)
通过Psec＝Uu\{boun}更新Psec，再通过{boun}＝{boun}\Pprio更新boun数组；
S6：调整飞艇的位置使更多的内部用户被覆盖
由步骤S5得到必须要被覆盖的边界用户集合Pprio，再次通过调用S5中的Cover函数，调整飞艇的位置，使得更多的内部用户被覆盖；
S7：更新飞艇位置集合与未覆盖用户集合
令第m个飞艇的位置等于经步骤S6得到的更新的位置v，即：
vm＝v；
将Pprio中与vm距离在rh之内的所有用户以及在rnh之内的非热点区域用户排除出未被覆盖的用户集合，并将Pprio中与vm距离在rnh之内的热点区域用户重新标记为非热点区域用户；
将新部署的飞艇加入飞艇集合，并将飞艇的序号m加1；
再次返回步骤S3进行未被覆盖用户集合是否为空的判断，直到部署过程结束，得到最小数量飞艇集合及相应飞艇的位置集合。


2.根据权利要求1所述的一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法，其特征在于：在所述步骤S1中，在艇地信道中，视距链路(LoS)的存在概率为：



其中，a和b是取决于环境的常量，h是飞艇的高度，r是飞艇在地面上的投影点与地面用户之间的距离。


3.根据权利要求2所述的一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法，其特征在于：视距链路(LoS)和非视距链路(NLoS)的路损分别表示如下：






其中，fc是载波频率，d是飞艇与地面用户之间的距离，c是光速，ηLoS和ηNLoS分别是LoS链路和NLoS链路情况下由阴影衰落导致的额外损耗，ηLoS和ηNLoS的数值环境相关。


4.根据权利要求3所述的一种基于艇地稳定覆盖的飞艇部署方法，其特征在于：艇地链路的平均路损表示如下：
PL＝PLoS×LLoS+PNLoS×LNLoS
将LoS链路的路损表达式、NLoS链路的路损表达式以及视距链路的存在概率表达式代入上式，得到：



其中，
A＝ηLoS-ηNLoS
B＝20log(4πfc/c)+ηNLoS
在高斯白噪声背景下，用户接收信噪比可以表示为：
SNR(h,r)＝Pt-Pn-PL(h,r)
其中，Pt和Pn分别是发送功率和平均噪声功率。


5.根据权利要求4所述的一种基于艇地稳定覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正宇，周家喜，肖海红，王昕，张靖，李家干，刘晨晨，贺超，张霄，陈田，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34