專利名稱：一種haps通信信道分配方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高空平臺(tái)(high altitude platform stations,HAPS)通信領(lǐng)域,尤其涉及一種HAPS通信信道分配方法、裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)是指在近地空間的高度約20-100Km，長(zhǎng)駐空間5_10年，準(zhǔn)靜止、可裝載一定規(guī)模有效載荷的高空平臺(tái)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。高空平臺(tái)利用其良好的電波傳輸特性實(shí)現(xiàn)地面用戶之間、高空平臺(tái)之間或者高空平臺(tái)與衛(wèi)星之間的通信連接，具有布局靈活、應(yīng)用廣泛、成本低廉和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，使得高空平臺(tái)通信受到廣泛關(guān)注。利用多個(gè)具有相同帶寬的高空平臺(tái)來(lái)為一個(gè)共同的區(qū)域服務(wù)能夠極大地增加用戶容量，并提高頻譜利用率。然而，現(xiàn)有的信道分配方法沒(méi)有考慮到高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的特殊結(jié)構(gòu)，或者無(wú)法公平地根據(jù)業(yè)務(wù)類型對(duì)信道進(jìn)行分配，或者在對(duì)信道進(jìn)行分配的同時(shí)沒(méi)有考慮到各業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種HAPS通信信道分配方法，旨在對(duì)各類通信業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行保障的同時(shí)，提高高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種HAPS通信信道分配方法，所述方法包括:當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離；根據(jù)所述收發(fā)·鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)，所述接入條件為當(dāng)前高空平臺(tái)具備剩余信道且平均信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限；當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種HAPS通信信道分配裝置，所述裝置包括:計(jì)算模塊，用于當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離；接入條件檢測(cè)模塊，用于根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)，所述接入條件為當(dāng)前高空平臺(tái)具備剩余信道且平均信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限；信道分配模塊，用于當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種HAPS通信信道分配系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如上所述的信道分配裝置。
本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法，其將無(wú)線鏈路功率通過(guò)收發(fā)鏈路距離來(lái)表現(xiàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小區(qū)用戶與高空平臺(tái)之間的收發(fā)鏈路距離，由此進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)線信道分配，解決了高空平臺(tái)通信中由于負(fù)載不均等原因造成的無(wú)線資源無(wú)法滿足用戶需求的問(wèn)題，有效地提高了系統(tǒng)的整體性能。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的HAPS通信信道分配方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的HAPS通信信道分配方法對(duì)當(dāng)前高空平臺(tái)的平均信噪比是否不大于第一預(yù)設(shè)門限進(jìn)行檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)流程；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的HAPS通信信道分配裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法，其將無(wú)線鏈路功率通過(guò)收發(fā)鏈路距離來(lái)表現(xiàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小區(qū)用戶與高空平臺(tái)之間的收發(fā)鏈路距離，由此進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)線信道分配，解決了高空平臺(tái)通信中由于負(fù)載不均等原因造成的無(wú)線資源無(wú)法滿足用戶需求的問(wèn)題，有效地提高了系統(tǒng)的整體性能。圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的高空平臺(tái)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，為了便于說(shuō)明，僅不出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。

如圖1所示，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為一個(gè)裝配有有效載荷和多波束相陣天線的多高空平臺(tái)通信系統(tǒng)，多個(gè)高空平臺(tái)11與地球自轉(zhuǎn)保持同步，可長(zhǎng)期駐留空中，其重疊覆蓋區(qū)域內(nèi)可包含數(shù)個(gè)小區(qū)12，通過(guò)多個(gè)高空平臺(tái)11實(shí)現(xiàn)地面用戶之間、高空平臺(tái)11之間以及高空平臺(tái)11與衛(wèi)星13之間的通信連接。假設(shè)系統(tǒng)具有基站位置保持機(jī)制，或者調(diào)整波束指向能夠補(bǔ)償由高空平臺(tái)移動(dòng)所造成的剩余指向誤差，則各小區(qū)12用戶天線的波束增益最大方向無(wú)偏差地指向接入高空平臺(tái)11，且所有高空平臺(tái)11均等角度的位于同一個(gè)圓上。需要說(shuō)明的是，典型的高空平臺(tái)通信的覆蓋區(qū)域分為內(nèi)環(huán)區(qū)和外環(huán)區(qū)，其中，仰角大于30度的區(qū)域?yàn)閮?nèi)環(huán)區(qū)，小于30度的為外環(huán)區(qū)。在內(nèi)環(huán)區(qū)域內(nèi)，電波傳播基本為恒參信道，可以按照一般的微波鏈路進(jìn)行分析，而在外環(huán)區(qū)域內(nèi)，由于地形、建筑、植被等的反射，以及高空平臺(tái)本身的隨機(jī)擺動(dòng)與反射，造成地面接收電平嚴(yán)重衰落，由恒參信道逐漸變?yōu)槿R斯信道，因此，本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用背景為高空平臺(tái)的內(nèi)環(huán)交疊區(qū)域。圖2示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的HAPS通信信道分配方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下:在步驟S201中，當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與每個(gè)高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離。在本實(shí)施例中，當(dāng)高空平臺(tái)通信系統(tǒng)所覆蓋小區(qū)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生呼叫時(shí)，其首先判斷該呼叫是否已接入，當(dāng)該呼叫未接入時(shí)，則需要通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的信道分配方法為該呼叫分配信道從而接入該呼叫，而在呼叫接入之后，一旦檢測(cè)到其發(fā)生了小區(qū)切換，則也需要通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的信道分配方法動(dòng)態(tài)地再根據(jù)小區(qū)切換的實(shí)際情況為該呼叫重新分配優(yōu)選信道。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)接入呼叫且在呼叫過(guò)程中未發(fā)生小區(qū)切換時(shí)，則計(jì)算該用戶接入的信噪比，當(dāng)其值不大于第二預(yù)設(shè)門限時(shí)，則阻塞該呼叫用戶。在步驟S202中，根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)，所述接入條件為當(dāng)前高空平臺(tái)具備剩余信道且用戶接入的信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)示例，M可以選取一個(gè)合適的值，例如M可以為4，該值的選取通常需要考慮到取值太小時(shí)為呼叫用戶分配信道時(shí)可考慮的高空平臺(tái)數(shù)量太少，同時(shí)需要考慮到取值太大時(shí)對(duì)那些收發(fā)鏈路距離過(guò)大的高空平臺(tái)也要進(jìn)行考察，大大降低了系統(tǒng)的工作效率。優(yōu)選地，可以按照收發(fā)鏈路距離的大小，由小到大地將M個(gè)高空平臺(tái)的索引號(hào)存
入數(shù)組 distance [M]中，并按照 distance [O]、distance [I]、.......distance [M_l]的順
序依次檢測(cè)作為數(shù)組元素的索引號(hào)所對(duì)應(yīng)的高空平臺(tái)。在本實(shí)施例中，所述索引號(hào)為高空平臺(tái)的編號(hào)，每個(gè)索引號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的高空平臺(tái)。在步驟S203中，當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。在本實(shí)施例中，對(duì)檢測(cè)到具備剩余信道且平均信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限的高空平臺(tái)時(shí)，即將呼叫用戶接入該高空平臺(tái)，以完成對(duì)此次呼叫的信道分配，若均沒(méi)有滿足接入條件的高空平臺(tái)，則代表當(dāng)前沒(méi)有滿足服務(wù)質(zhì)量 的多余信道可以分配，即阻塞該呼叫用戶。下面通過(guò)具體的應(yīng)用環(huán)境來(lái)對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施例提供的信道分配方法進(jìn)行說(shuō)明:假設(shè)高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的信道總數(shù)為N，各小區(qū)的業(yè)務(wù)量分別是A1, A2, , Ak，其中，K表示高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)復(fù)用方式，且K > 2。記小區(qū)i所需要的信道數(shù)隨時(shí)間
變化為Ci(t)，令G = mfxh⑶，。假定小區(qū)1，2，...，K中被占用的信道數(shù)分別
為F1, F2, , Fk，高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)剩余可以使用的信道數(shù)為D，則系統(tǒng)在正常的運(yùn)行條件下，必須滿足:
F1+D> C1、
F2+D>C2.>
FK+D>Ck
tF,+D^N
/=1.KK則由上式可以得到:n顯地:
^ = ，
K-\ mm κ-\
當(dāng)Dmin ^ 0，則意味著在一個(gè)區(qū)群中各小區(qū)在各自的服務(wù)等級(jí)下所需要的信道數(shù)量的最大值大于系統(tǒng)可用信道總數(shù)，此時(shí)，如果各小區(qū)的業(yè)務(wù)需求同時(shí)達(dá)到峰值，則系統(tǒng)肯定無(wú)法滿足所要求的性能指標(biāo)；當(dāng)Dmin = 0，則意味著系統(tǒng)所能提供的容量剛好滿足區(qū)群內(nèi)各小區(qū)用戶的最大需求，此時(shí)，系統(tǒng)剛好滿足各小區(qū)最大業(yè)務(wù)所需要的信道數(shù)，這也是系統(tǒng)資源利用率最高的情況，剩余信道數(shù)D = O。當(dāng)Dmin ( O,則意味著系統(tǒng)提供的信道數(shù)量大于在一個(gè)區(qū)群中各小區(qū)在各自的業(yè)務(wù)服務(wù)等級(jí)下所需要的信道峰值數(shù)量之和，此時(shí)服務(wù)中用戶的需求沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)容量，因此只需要給各小區(qū)分配一定的信道數(shù)量即可滿足需求。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于高空平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)的信道分配方法即是在當(dāng)Dmin ( O的情況下，系統(tǒng)剩余信道資源的動(dòng)態(tài)分配問(wèn)題，此時(shí)，系統(tǒng)具有的剩余信道的數(shù)量為
權(quán)利要求
1.一種高空平臺(tái)HAPS通信信道分配方法，其特征在于，所述方法包括: 當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離； 根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)，所述接入條件為當(dāng)前高空平臺(tái)具備剩余信道且平均信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限； 當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件的步驟包括: 按照所述收發(fā)鏈路距離的大小，由小到大地將所述M個(gè)高空平臺(tái)的索引號(hào)存入數(shù)組中，每個(gè)索引號(hào)用于唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)高空平臺(tái)； 依次檢測(cè)所述數(shù)組中的索引號(hào)所對(duì)應(yīng)的高空平臺(tái)是否滿足接入條件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)的步驟之后，所述方法還包括: 計(jì)算所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)的接入信噪比，當(dāng)所述接入信噪比不大于第二預(yù)設(shè)門限時(shí)，阻塞所述呼叫用戶。
4.一種HAPS通信信道分配裝置，其特征在于，所述裝置包括: 計(jì)算模塊，用于當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離； 接入條件檢測(cè)模塊，用于根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)，所述接入條件為當(dāng)前高空平臺(tái)具備剩余信道且平均信噪比大于第一預(yù)設(shè)門限； 信道分配模塊，用于當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述接入條件檢測(cè)模塊包括: 數(shù)組生成單元，用于按照所述收發(fā)鏈路距離的大小，由小到大地將所述M個(gè)高空平臺(tái)的索引號(hào)存入數(shù)組中，每個(gè)索引號(hào)用于唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)高空平臺(tái)； 檢測(cè)單元，用于依次檢測(cè)所述數(shù)組中的索引號(hào)所對(duì)應(yīng)的高空平臺(tái)是否滿足接入條件。
6.如權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 接入信噪比檢測(cè)模塊，用于計(jì)算所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)的接入信噪比，當(dāng)所述接入信噪比不大于第二預(yù)設(shè)門限時(shí)，阻塞所述呼叫用戶。
7.一種HAPS通信信道分配系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的HAPS通信信道分配裝置。
全文摘要
本發(fā)明適用于HAPS通信領(lǐng)域，提供了一種HAPS通信信道分配方法、裝置及系統(tǒng)，所述方法包括當(dāng)發(fā)生呼叫接入或者小區(qū)切換時(shí)，分別計(jì)算呼叫用戶與高空平臺(tái)的收發(fā)鏈路距離；根據(jù)所述收發(fā)鏈路距離由小到大依次檢測(cè)距離所述呼叫用戶最近的M個(gè)高空平臺(tái)是否滿足接入條件，是則終止檢測(cè)，否則繼續(xù)檢測(cè)直至檢測(cè)完所述M個(gè)高空平臺(tái)；當(dāng)檢測(cè)到滿足接入條件的高空平臺(tái)時(shí)，將所述呼叫用戶接入當(dāng)前高空平臺(tái)，否則阻塞所述呼叫用戶。本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小區(qū)用戶與高空平臺(tái)之間的收發(fā)鏈路距離，由此進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)線信道分配，解決了高空平臺(tái)通信中由于負(fù)載不均等原因造成的無(wú)線資源無(wú)法滿足用戶需求的問(wèn)題，有效地提高了系統(tǒng)的整體性能。
文檔編號(hào)H04W72/04GK103249151SQ20121002747
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者管明祥 申請(qǐng)人:深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院