基于LTE Relay的空地一體化通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種空地一體化通信系統(tǒng)，具體設(shè)及一種在平流層平臺(tái)上利用 LTE(Long Term Evolution)Relay技術(shù)并結(jié)合地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的空地一體化通信系統(tǒng)， 屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 平流層通信可利用位于平流層的氣球、飛艇、無(wú)人機(jī)或有人機(jī)安置轉(zhuǎn)發(fā)站或基站。
[0003] 與衛(wèi)星通信相比，平流層通信費(fèi)用更低、延遲更小、架設(shè)更快、容量更大。與地基通 信系統(tǒng)相比，平流層通信信號(hào)衰落更小、覆蓋面積更廣。同時(shí)，平流層通信不依賴于地面的 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。因此，在遠(yuǎn)洋航行、人跡罕至的沙漠與邊遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)急救援時(shí)，平流層通信擁 有顯著的優(yōu)勢(shì)。
[0004] 未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)需要為用戶提供高速、無(wú)縫的服務(wù)，而平流層平臺(tái)可W實(shí)現(xiàn)高 速傳輸且覆蓋面積廣，同時(shí)平流層平臺(tái)相比衛(wèi)星成本更低。因此可W將地面蜂窩網(wǎng)與平流 層平臺(tái)結(jié)合，構(gòu)成空地一體化通信系統(tǒng)，滿足未來(lái)通信的需求。
[0005] 與第4代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（4G)比較，第5代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)巧G)容量預(yù)計(jì)可W提高 1000倍，其中異構(gòu)宏蜂窩/小蜂窩是未來(lái)移動(dòng)通信中一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，可W提高網(wǎng)絡(luò)的頻 譜效率和能量效率。
[0006] 小蜂窩可采用多種無(wú)線接入方式，如；家庭或室內(nèi)網(wǎng)（Femtocell)、微微小區(qū) (Picocell)、中繼巧elay)、端到端直通值evicetoDevice,D2D)或射頻拉遠(yuǎn)巧emote RadioHead,RRH)技術(shù)等。小蜂窩技術(shù)可W有效降低功耗，并提高網(wǎng)絡(luò)頻譜效率。其中Relay 技術(shù)作為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)是在3GPPReleaselO,最初的目標(biāo)是W低成本來(lái)提高現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)覆蓋范 圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于LTERelay的空地一體化通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng) 不僅能夠提高蜂窩網(wǎng)的覆蓋范圍，而且能夠降低功耗并提升網(wǎng)絡(luò)頻譜效率。
[000引為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0009] 一種基于LTERelay的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，由平流層平臺(tái)和地面基 站組成，
[0010] 前述平流層平臺(tái)由若干LTERelay構(gòu)成，前述LTERelay是在LTERelease10中 被定義標(biāo)準(zhǔn)化的，LTERelay的主要功能是W較低的成本擴(kuò)展LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍；
[0011] 前述地面基站為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)中的eNodeB，地面用戶采用4GLTE終端；
[0012] 前述空地一體化通信系統(tǒng)的通信過(guò)程為；地面基站eNodeB通過(guò)接入鏈路將需要 發(fā)送的信息先傳送給平流層平臺(tái)的LTERelay，LTERelay再通過(guò)中繼鏈路將信息傳送給地 面用戶4GLTE終端。
[0013] 前述的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，前述LTERelay距地面高度D= 20km。
[0014] 前述的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，前述LTERelay的天線為1根全向定向 天線，天線增益G= 10地，發(fā)射功率Pt=0地W，噪聲功率Na= 133地W，天線效率n=0. 8， 載波頻率f= 2. 4GHz，帶寬B= 5MHz。
[0015] 本發(fā)明的有益之處在于：
[0016] (1)因?yàn)槠搅鲗悠脚_(tái)使用的是LTERelay,所W保持了平流層平臺(tái)覆蓋范圍廣的特 占. '?、、，
[0017] 似因?yàn)槠搅鲗悠脚_(tái)使用的是LTERelay,所W有效降低了網(wǎng)絡(luò)功耗，提升了網(wǎng)絡(luò) 頻譜效率；
[0018] (3)因?yàn)槠搅鲗悠脚_(tái)可W同時(shí)與多個(gè)地面基站進(jìn)行通信，所W便于集中式控制和 調(diào)度，在一定程度上減少了地面蜂窩網(wǎng)越區(qū)切換的開銷；
[0019] (4)用戶可W根據(jù)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等因素，選擇更合適網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入，使網(wǎng)絡(luò) 接入更加靈活，從而滿足了靈活多變的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求；
[0020] (5)因?yàn)榭罩泄?jié)點(diǎn)將某些服務(wù)或功能卸載到地面基站網(wǎng)絡(luò)上去執(zhí)行，所W減輕了 空中節(jié)點(diǎn)自身的業(yè)務(wù)負(fù)載和功率負(fù)擔(dān)，可W更好地用于廣域覆蓋，為地面基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋范 圍之外的用戶提供寬帶無(wú)線接入服務(wù)，從而較大幅度地提高了網(wǎng)絡(luò)容量。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的空地一體化通信系統(tǒng)的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0023] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的基于LTERelay的空地一體化通信系統(tǒng)，其由平流層平臺(tái)和地 面基站組成，其中：
[0024] (1)平流層平臺(tái)由若干LTERelay構(gòu)成，LTERelay是在LTERelease10中被定 義標(biāo)準(zhǔn)化的，LTERelay的主要功能是W較低的成本擴(kuò)展LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，平流層平臺(tái) 形成平流層通信網(wǎng)；
[0025] (2)地面基站為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)中的eNodeB，地面用戶采用4GLTE終端，地面基站形成 地面蜂窩網(wǎng)。
[0026] 本發(fā)明的空地一體化通信系統(tǒng)，其通信過(guò)程為：
[0027] 地面基站eNodeB通過(guò)接入鏈路將需要發(fā)送的信息先傳送給平流層平臺(tái)的LTE Relay,LTERelay再通過(guò)中繼鏈路將信息傳送給地面用戶4GLTE終端。
[002引由此可見，由于平流層平臺(tái)可W同時(shí)與多個(gè)地面基站進(jìn)行通信，所W本發(fā)明的空 地一體化通信系統(tǒng)便于集中式控制和調(diào)度，在一定程度上減少了地面蜂窩網(wǎng)越區(qū)切換的開 銷；另外，由于平流層平臺(tái)使用的是LTERelay,所W本發(fā)明的空地一體化通信系統(tǒng)有效降 低了網(wǎng)絡(luò)功耗，提升了網(wǎng)絡(luò)頻譜效率。
[0029] 此外，用戶可W根據(jù)業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等因素，選擇更合適網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入，使網(wǎng) 絡(luò)接入更加靈活，從而滿足了靈活多變的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求。
[0030] 作為一種優(yōu)選的方案，LTERelay距地面高度D= 20km，在ITU-RF. 1569中規(guī)定 平流層平臺(tái)高度距地面為20-25km，本發(fā)明采用20km，相比地面基站，平流層平臺(tái)可W覆蓋 更廣的范圍。
[0031] 由于LTERelay載荷受限，很難大幅度提高天線規(guī)模，所WLTERelay的天線優(yōu)選 為1根全向定向天線，其中，天線增益G= 10地，發(fā)射功率Pt= 0地W，噪聲功率Ng= 133地W， 天線效率n= 0. 8,載波頻率f= 2. 4GHz，帶寬B= 5MHz。
[0032] 為了便于分析，考慮LTERelay到地面的信道模型為大尺度衰落模型，經(jīng)計(jì)算得到 如下參數(shù)：
[0033] (1)傳輸損耗為L(zhǎng)oss= 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對(duì)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)頻譜效率nsE=25. 58bit/s/Hz。
[003引 由此可見，本發(fā)明的空地一體化通信系統(tǒng)的頻譜效率達(dá)到了25. 58bit/s/Hz，相比 于LTE標(biāo)準(zhǔn)中的頻譜效率化it/s/Hz，提高了5. 116倍。
[0039] 需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例不W任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變 換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于LTERelay的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，由平流層平臺(tái)和地面基 站組成， 所述平流層平臺(tái)由若干LTERelay構(gòu)成，所述LTERelay是在LTERelease10中被定 義標(biāo)準(zhǔn)化的，LTERelay的主要功能是以較低的成本擴(kuò)展LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍； 所述地面基站為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)中的eNodeB，地面用戶采用4GLTE終端； 所述空地一體化通信系統(tǒng)的通信過(guò)程為：地面基站eNodeB通過(guò)接入鏈路將需要發(fā)送 的信息先傳送給平流層平臺(tái)的LTERelay，LTERelay再通過(guò)中繼鏈路將信息傳送給地面用 戶4GLTE終端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，所述LTERelay距地面高 度D= 20km。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，所述LTERelay的天線為 1根全向定向天線，天線增益G= 10dB，發(fā)射功率Pt=OdBw，噪聲功率Ntl= 133dBw，天線效 率n= 〇? 8,載波頻率f= 2. 4GHz，帶寬B= 5MHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LTE Relay的空地一體化通信系統(tǒng)，其特征在于，由平流層平臺(tái)和地面基站組成，前述平流層平臺(tái)由若干LTE Relay構(gòu)成，前述地面基站為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)中的eNodeB，地面用戶采用4G LTE終端；地面基站eNodeB通過(guò)接入鏈路將需要發(fā)送的信息先傳送給平流層平臺(tái)的LTE Relay，LTE Relay再通過(guò)中繼鏈路將信息傳送給地面用戶4G LTE終端。本發(fā)明的有益之處在于：覆蓋范圍廣，有效降低了網(wǎng)絡(luò)功耗，提升了網(wǎng)絡(luò)頻譜效率；因平流層平臺(tái)可同時(shí)與多個(gè)地面基站進(jìn)行通信，故便于集中式控制和調(diào)度，在一定程度上減少了地面蜂窩網(wǎng)越區(qū)切換的開銷；因空中節(jié)點(diǎn)將某些服務(wù)或功能卸載到地面基站網(wǎng)絡(luò)上去執(zhí)行，所以減輕了空中節(jié)點(diǎn)自身的業(yè)務(wù)負(fù)載和功率負(fù)擔(dān)，從而較大幅度地提高了網(wǎng)絡(luò)容量。
【IPC分類】H04B7/185
【公開號(hào)】CN104901737
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510161677
【發(fā)明人】趙力強(qiáng), 郭成
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日