一种空中微基站无线回传方法及无线通信系统技术方案

本发明专利技术属于无线通信网络技术领域，公开了一种空中微基站无线回传方法及无线通信系统。空中微基站作为应急或者扩容基站为局部区域提供移动通信服务，其回传采用无线传输的方式；空中微基站的无线回传链路与接入链路使用相同的频谱资源；空中微基站采用全双工通信方式，同时向服务用户发送信号和接收无线回传信号。所述空中微基站无线回传系统包括：移动通信服务模块；通信资源管理模块；全双工通信模块。本发明专利技术拟利用空中微基站的临近地面微基站来传输无线回传信号，利用空中微基站与地面微基站之间相对较短的空间距离，减少路径损耗，从而提高传输效率，减轻对其它微基站的干扰。本发明专利技术避免了空中微基站通过宏基站无线回传所存在的传输效率低，干扰重等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种空中微基站无线回传方法及无线通信系统
本专利技术属于无线通信网络
，尤其涉及一种空中微基站无线回传方法及无线通信系统。
技术介绍
目前，随着移动通信技术的不断发展，移动通信网络趋于密集化，通信基站不断小型化，微基站部署成为研究热点。然而，电力中断、自然灾害等特殊条件可能导致微基站突发故障，使故障微基站原来服务用户的通信质量快速下降。为恢复故障区域的移动通信服务，移动通信运营商一般会派出应急通信车恢复故障区域的移动通信服务。然而，这种方式时效性差，部署位置易受场地制约。鉴于此，部分科研人员研究使用无人机作为微基站的载体，即空中微基站(Aerialsmallcellbasestation)，来快速恢复故障区域的移动通信服务。由于空中微基站的高空移动特性，其回传方式一直以来都是制约空中微基站性能的主要瓶颈。借鉴于系留无人机的思想，即将有线回传链路与供电线路结合，空中微基站的回传信号通过有线线路传输到地面控制台。然而，这种系留式的有线回传方式会严重制约空中微基站的活动范围，降低空中微基站的灵活性。因此，空中微基站的回传方式宜采用无线传输的形式。如果为空中微基站的无线回传提供专属的频谱资源，尽管能够规避与其它传输链路之间的干扰，但是会降低频谱资源的利用率，这在频谱资源及其稀缺的当下显然不是最可取的方法。因此，空中微基站的无线回传与接入链路使用相同的频谱资源，构成所谓的接入与回传一体化网络，是解决空中微基站无线回传方法的主要途径。目前，空中微基站的无线回传主要是通过宏基站来实现，即宏基站向空中微基站传输无线回传信号。这种无线回传方法存在三个主要的缺陷：(1)空中微基站的无线回传传输需要占用宏小区的通信资源，将会剥夺部分宏小区用户(宏用户)的传输机会，从而降低宏用户的性能。尤其，当网络中空中微基站数目较大时，宏小区网络性能下降更加严重。(2)随着宏基站到空中微基站之间空间距离的增加，无线回传链路传输的路径损耗也会随之增加。那么，宏基站需要为无线回传链路分配更高的功率以保证空中微基站无线回传链路的传输速率，这将导致网络能效下降。(3)当无线回传链路与其它微基站的接入链路使用相同的频谱资源，宏基站的无线回传传输会加重对其它基站接入链路的干扰，而且该干扰会随着宏基站与空中微基站之间的空间距离增加而加剧。解决以上问题及缺陷的难度和意义为：使用本专利技术的无线回传方法，能够为空中微基站的无线回传提供全新的解决方法，首先，该方案通过缩短无线回传节点(空中微基站临近的地面微基站)与空中微基站之间的空间距离，大幅度较小传输路径损耗，能够提高无线回传链路的能效。其次，回传节点与空中微基站之间较小的空间距离能够大幅度的降低无线回传链路对其他微小区干扰的概率。回传节点较小的发射功率也能在很大程度上降低对其他微小区的干扰。再次，地面微基站联合传输无线回传信号能够有效保证空中微基站无线回传信号的传输速率，从而保证其性能。综上，本专利技术能够有效解决空中微基站的无线回传问题，为空中微基站的部署提供必要的技术支撑。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种空中微基站无线回传方法及无线通信系统。本专利技术是这样实现的，一种空中微基站无线回传方法，所述空中微基站无线回传方法包括：第一步，空中微基站作为应急或者扩容基站为局部区域提供移动通信服务，其回传采用无线传输的方式；第二步，中微基站的无线回传链路与接入链路使用相同的频谱资源；第三步，空中微基站采用全双工通信方式，同时向服务用户发送信号和接收无线回传信号。进一步，所述空中微基站无线回传方法计算空中微基站接入链路的传输速率Ra：按照优先级顺序，计算每个地面微基站作为回传节点时无线回传链路的速率Rb,j：进一步，所述Ra表示接入链路的传输速率，首先求出接入链路的传输速率：其中Pi||hiwi||2表示接收信号强度，Pi，hi和wi分别表示空中微基站下行传输功率，接入链路的信道和预编码向量，表示地面微基站接入链路对空中微基站接入链路的干扰，δ2表示热噪声；同理，求出空中微基站通过地面微基站j无线回传链路的信干噪比为：其中Pj,i||hb,j,iwj,i||2表示无线回传信号强度，Pj,i，hb,j,i和wj,i分别表示无线回传节点的发射功率，无线回传链路信道和无线回传节点的预编码向量；表示地面微基站接入链路对无线回传链路的干扰，IIS表示空中微基站的自干扰，δ2表示噪声。进一步，所述空中微基站无线回传方法计算每个地面微基站为作为回传节点时，空中微基站的实际传输速率RA：RA＝max(Rb,j,Ra)；步骤四：根据搜索算法，选择满足算法要求的地面微基站作为无线回传节点：b*表示选取的用于无线回传的地面微基站，Β表示地面微基站集合，RA表示空中微基站的传输速率，RA＝max(Rb,j,Ra)，其中Rb,j表示空中微基站通过地面微基站j无线回传链路的传输速率，Ra表示空中微基站接入链路的传输速率，U(·)表示空中微基站的网络效用函数。进一步，所述空中微基站无线回传方法空中微基站通过选取的临近地面微基站b*向其传输回传信号，传输速率为：本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述空中微基站无线回传方法的空中微基站无线回传系统，所述空中微基站无线回传系统包括：移动通信服务模块，用于实现空中微基站作为应急或者扩容基站为局部区域提供移动通信服务，其回传采用无线传输的方式；通信资源管理模块，用于实现空中微基站无线回传链路与接入链路的可用通信资源管理；全双工通信模块，用于采用全双工通信方式，可同时向服务用户发送信号和接收无线回传信号。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述空中微基站无线回传系统的空中微基站用户补偿网络，所述空中微基站用户补偿网络由若干地面固定微基站和一个空中微基站共同组成，空中微基站用户补偿网络中故障的微基站或者为网络扩容，地面微基站通过光纤等有线媒介传输回传信息，传输容量远大于地面微基站的数据传输速率。本专利技术的另一目的在于提供一种无线通信系统，所述无线通信系统搭载所述空中微基站无线回传系统。本专利技术的另一目的在于提供一种空中微基站，所述空中微基站搭载所述空中微基站无线回传系统。本专利技术的另一目的在于提供一种移动通信终端，所述移动通信终端搭载所述空中微基站无线回传系统。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：为避免空中微基站通过宏基站回传的缺陷，本专利技术拟利用空中微基站的临近地面微基站来传输无线回传信号，利用空中微基站与地面微基站之间相对较短的空间距离，减少路径损耗，从而提高传输效率，减轻对其它微基站的干扰。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空中微基站无线回传方法，其特征在于，所述空中微基站无线回传方法包括：/n第一步，空中微基站作为应急或者扩容基站为局部区域提供移动通信服务，其回传采用无线传输的方式；/n第二步，空中微基站的无线回传链路与接入链路使用相同的频谱资源；/n第三步，空中微基站采用全双工通信方式，同时向服务用户发送信号和接收无线回传信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种空中微基站无线回传方法，其特征在于，所述空中微基站无线回传方法包括：
第一步，空中微基站作为应急或者扩容基站为局部区域提供移动通信服务，其回传采用无线传输的方式；
第二步，空中微基站的无线回传链路与接入链路使用相同的频谱资源；
第三步，空中微基站采用全双工通信方式，同时向服务用户发送信号和接收无线回传信号。


2.如权利要求1所述的空中微基站无线回传方法，其特征在于，所述空中微基站无线回传方法计算空中微基站接入链路的传输速率Ra：



按照优先级顺序，计算每个地面微基站作为回传节点时无线回传链路的传输速率Rb,j：





3.如权利要求2所述的空中微基站无线回传方法，其特征在于，所述Ra表示接入链路的传输速率，首先求出接入链路的传输速率：



其中Pi||hiwi||2表示接收信号强度，Pi，hi和wi分别表示空中微基站下行传输功率，接入链路的信道和预编码向量，表示地面微基站接入链路对空中微基站接入链路的干扰，δ2表示热噪声；
同理，求出空中微基站通过地面微基站j无线回传链路的信干噪比为：



其中Pj,i||hj,iwj,i||2表示无线回传信号强度，Pj,i，hj,i和wj,i分别表示无线回传节点的发射功率，无线回传链路信道和无线回传节点的预编码向量；表示地面微基站揭露链路对无线回传链路的干扰，IIS表示空中微基站的自干扰，δ2表示热噪声。


4.如权利要求1所述的空中微基站无线回传方法，其特征在于，所述空中微基站无线回传方法计算每个地面微基站为作为回传节点时，空中微基站的实际传输速率RA：
RA＝max(Rb,j,Ra)；
步骤四：根据搜索算法，选择满足算法要求的地面微基站作为无线回传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈紫晨，姜静，刘磊，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61