[发明专利]基于感知的移动高空通信平台自适应覆盖优化方法

权利要求书

1.一种基于感知的移动高空通信平台自适应覆盖优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：移动高空通信平台HAP采集地面用户发送的参考信号，并得到地面用户坐标；

步骤S2： 移动高空通信平台根据自带定位装置获取当前位置，并根据采集的用户坐标，计算得到用户密度；

步骤S3： 根据用户密度，比对数据库中场景类型的典型值，确定场景类型；

步骤S4： 获取临近移动高空通信平台信息数据；

步骤S5： 根据得到的场景类型和临近移动高空通信平台信息数据，调整动态波束；

所述步骤S5具体为：

步骤S51： HAP计算自己与相邻m个HAP之间的距离d_s，并计算自己的最大覆盖半径r_upper＝min(d_s–r_s)，其中s＝1,2,…m；

步骤S52： 根据场景类型，获取该场景的覆盖估算结果；

步骤S53： 根据覆盖估算结果和最大覆盖半径，进行波束选择和控制；

所述覆盖估算结果具体为：在特定场景i下,每一个半径r_k在固定发射功率P₀的情况下都对应一个3dB波束宽度θ_ki，同时对应的一个天线加权矩阵W_ki，i＝1,2,3分别对应城区、郊区、乡村3种场景类型；HAP预先配置N+1个天线权值，天线权值的集合为{W_0i,W_1i,…,W_Ni}，按其覆盖半径从小到大排序；其对应的3dB波束宽度分别为{θ_0i,θ_1i,…,θ_Ni}；

所述步骤S53具体为：

(1)初始波束选择

初始波束,选择预设的波束宽度作为初始波束θ_ki,其中ki＝(N+1)/2；

(2)波束扩张和收缩

HAP在确定初始波束后，以周期T尝试进行波束的扩张或收缩,每次波束自适应过程都需要判断当前覆盖的最外围用户半径r_u对应的波束W_u与当前波束W_k的关系；若kiu+1则减小一个量化等级，否则尝试以W_k+1i作为新的波束，判断是否接入了半径大于r_u的新用户，若是则采用扩张后的波束，若否则保持当前波束；

(3)波束扩张上界

由临近HAP交互的位置信息和覆盖半径，得到当前小区覆盖半径上界r_upper；根据当前的场景感知结果，从预设的N+1个天线权值中找到使对应的覆盖半径小于r_upper的最大半径所对应的W_upper,即为波束扩张的上界。

2.根据权利要求1所述的基于感知的移动高空通信平台自适应覆盖优化方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

步骤S11： 地面用户UE向移动高空通信平台HAP发送参考信号；

步骤S12： HAP根据部署的M×M二维阵列天线，在两个正交方向，分别估计出UE的来波角度θ_x、θ_y；

步骤S13： 结合HAP的高度H和θ_x、θ_y，对该HAP所服务的所有n个UE，都计算其相对HAP的坐标(a_j,b_j)，j＝1,2,3…n。

3.根据权利要求1所述的基于感知的移动高空通信平台自适应覆盖优化方法，其特征在于：所述场景类型包括城区、郊区和乡村。

4.根据权利要求1所述的基于感知的移动高空通信平台自适应覆盖优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：移动高空通信平台通过已建立的FSO或微波通信链路，每个HAP以T为时间周期，向临近的其他HAP广播自己的信息，包括定位装置测得的位置信息，当前覆盖范围r_s。