CN112994773A - 天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 - Google Patents
天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112994773A CN112994773A CN201911270099.6A CN201911270099A CN112994773A CN 112994773 A CN112994773 A CN 112994773A CN 201911270099 A CN201911270099 A CN 201911270099A CN 112994773 A CN112994773 A CN 112994773A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- antenna array
- user terminal
- shape
- unmanned aerial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18502—Airborne stations
- H04B7/18504—Aircraft used as relay or high altitude atmospheric platform
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
- H01Q1/285—Aircraft wire antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/01—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the shape of the antenna or antenna system
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18502—Airborne stations
- H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本公开涉及一种天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机。该天线自适应调整方法包括:控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。本公开可以根据地面终端分布情况自适应调节天线形状,使大规模天线***容量达到最佳性能。
Description
技术领域
本公开涉及无线通信领域,特别涉及一种天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机。
背景技术
使用无人机作为空中基站,具有灵活机动、部署迅速的特点,还能有效提升网络的覆盖与容量。同时搭载Massive MIMO(大规模天线技术)可以极大提升***吞吐量,进一步增加***的灵活性。
因此,如何使Massive MIMO***容量达到最佳性能一直被广泛研究。
发明内容
发明人通过研究发现:当用无人机作为空中基站进行通信时,地面的终端分布情况时刻变化,相关技术在有限无人机和天线数量的情况下,很难使***容量达到最佳性能。若增加无人机和天线数量则会增加硬件和功耗方面的成本。
鉴于以上技术问题中的至少一项,本公开提供了一种天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机,可以根据地面终端分布情况自适应调节天线形状。
根据本公开的一个方面,提供一种天线自适应调整方法,包括:
控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;
根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;
根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;
根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围完全覆盖或者强制完全覆盖所有用户终端信号的波达方向。
在本公开的一些实施例中,所述根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状包括:
获取无人机天线对地面基站的增益;
获取无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益;
根据无人机天线对地面基站的增益和无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益,确定无人机天线增益和;
将无人机天线增益和最大情况下的天线阵列形状,作为最优天线阵列形状;
按照最优天线阵列形状对天线阵列形状进行自适应调整。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围对应一个天线阵列的通信扩展角。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角小于等于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为平板状。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角大于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为弧形。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列采集的波达方向来自所有角度的情况下,天线阵列板的形状为完整的桶形。
根据本公开的另一方面,提供一种天线自适应调整装置,包括:
终端信号收集模块,用于控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;
终端方向确定模块,用于根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;
覆盖范围确定模块,用于根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;
天线形状调整模块,用于根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形;
在本公开的一些实施例中,所述天线自适应调整装置用于执行实现如上述任一实施例所述的天线自适应调整方法的操作。
根据本公开的另一方面,提供一种天线自适应调整装置,包括:
存储器,用于存储指令;
处理器,用于执行所述指令,使得所述装置执行实现如上述任一实施例所述的天线自适应调整方法的操作。
根据本公开的另一方面,提供一种自适应天线,包括天线阵列以及如上述任一实施例所述的天线自适应调整装置。
根据本公开的另一方面,提供一种空中基站,包括如上述任一实施例所述的自适应天线。
根据本公开的另一方面,提供一种无人机,包括如上述任一实施例所述的空中基站。
根据本公开的另一方面,提供一种通信网络,包括地面基站、用户终端和如上述任一实施例所述的无人机。
根据本公开的另一方面,提供一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的天线自适应调整方法。
本公开可以根据地面终端分布情况自适应调节天线形状,使大规模天线***容量达到最佳性能。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,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下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开天线自适应调整方法一些实施例的示意图。
图2为本公开一些实施例中天线阵列从各个方向收集用户终端信号的示意图。
图3为本公开一些实施例中天线阵列接收用户终端信号并确定用户终端信号的DOA的示意图。
图4为本公开一些实施例中天线对地面基站和用户的增益、天线形状判定规则的示意图。
图5为本公开一些实施例中天线形状改变的示意图。
图6为本公开天线自适应调整装置一些实施例的示意图。
图7为本公开天线自适应调整装置另一些实施例的示意图。
图8为本公开自适应天线一些实施例的示意图。
图9为本公开空中基站一些实施例的示意图。
图10为本公开无人机一些实施例的示意图。
图11为本公开通信网络一些实施例的示意图。
图12为本公开通信网络另一些实施例的示意图。
图13为本公开一些实施例中天线阵列板为平板状的通信网络示意图。
图14为图13实施例中平板状天线阵列板的示意图。
图15为本公开一些实施例中天线阵列板为弧形的通信网络示意图。
图16为图15实施例中弧形天线阵列板的示意图。
图17为本公开一些实施例中天线阵列板为完整桶形的通信网络示意图。
图18为图17实施例中完整桶形的天线阵列板的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本公开天线自适应调整方法一些实施例的示意图。优选的,本实施例可由本公开天线自适应调整装置执行。该方法包括步骤11-步骤14,其中:
在步骤11中,控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号。
图2为本公开一些实施例中天线阵列从各个方向收集用户终端信号的示意图。在对用户终端信号进行范围搜索的过程如图2所示,天线尽可能地为周围区域的用户终端提供服务,从而从各个方向收集用户信号。如图2所示,在搜索情况下,天线阵列的形状为完整的桶形。天线阵列的搜索角度(通信扩展角)为360度。
本公开一些实施例,如图2所示,所述天线阵列可以为vehicle Adaptive Antenna(交通工具自适应天线)的天线阵列。
在步骤12中,根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的DOA(Direction OfArrival,波达方向,也称为到达角)。
图3为本公开一些实施例中天线阵列接收用户终端信号并确定用户终端信号的DOA的示意图。如图3所示,天线阵列的形状为完整的桶形。天线阵列的搜索角度(通信扩展角)为360度。
本公开一些实施例,步骤12可以包括:分析所接收到的用户终端信号,并根据预定算法确定用户终端信号的波达方向。
本公开一些实施例,所述预定算法可以为宽带DOA估计算法。
在步骤13中,根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围完全覆盖或者强制完全覆盖所有用户终端信号的波达方向。
在本公开的一些实施例中,从检测到的DOA中,天线阵列的服务信号必须完全覆盖或者强制完全覆盖,这种覆盖可以是在连续的区域内或几个分离的区域内。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围对应一个天线阵列的通信扩展角。
在步骤14中,根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
在本公开的一些实施例中,步骤14中,所述根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状的步骤可以包括步骤141-步骤145,其中:
在步骤141中,获取无人机天线对地面基站的增益VgB。
在步骤142中,获取无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益Vgi,其中,i为用户终端的序号。
在步骤143中,根据无人机天线对地面基站的增益VgB和无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益Vgi,确定无人机天线增益和G。
图4为本公开一些实施例中天线对地面基站和用户的增益、天线形状判定规则的示意图。如图4所示,天线阵列的形状为完整的桶形。天线阵列的搜索角度(通信扩展角)为360度。VgB>VgB_threshold,其中,VgB_threshold为无人机天线对地面基站的增益阈值。Vgi>gi_threshold,其中,gi_threshold为无人机天线对每一用户终端的增益阈值。
在本公开的一些实施例中,步骤143可以包括:根据公式(1)确定无人机天线增益和G。
在步骤144中,将无人机天线增益和G最大情况下的天线阵列形状(ant shape),作为最优天线阵列形状。
在本公开的一些实施例中,步骤144可以包括:根据预定的天线形状判定规则(例如:图4实施例所示的天线形状判定规则),确定最优天线阵列形状。
在步骤145中,按照最优天线阵列形状对天线阵列形状进行自适应调整在指定区域进行波束赋形。
图5为本公开一些实施例中天线形状改变的示意图。如图5所示,在无人机天线对服务信号覆盖范围已确定的情况下,根据判定规则将天线阵列形状修改为最优天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角小于等于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为平板状。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角大于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为弧形。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列采集的波达方向来自所有角度的情况下,天线阵列板的形状为完整的桶形。
基于本公开上述实施例提供的天线自适应调整方法,可以根据地面终端分布情况自适应调节天线形状,使大规模天线***容量达到最佳性能。本公开上述实施例可以大大降低信号处理、硬件和功耗成本。
图6为本公开天线自适应调整装置一些实施例的示意图。如图6所示,本公开天线自适应调整装置可以包括终端信号收集模块61、终端方向确定模块62、覆盖范围确定模块63和天线形状调整模块64,其中:
终端信号收集模块61,用于控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号。
终端方向确定模块62,用于根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向。
覆盖范围确定模块63,用于根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围完全覆盖或者强制完全覆盖所有用户终端信号的波达方向。
在本公开的一些实施例中,所述天线阵列的服务信号覆盖范围可以对应一个天线阵列的通信扩展角。
天线形状调整模块64,用于根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
在本公开的一些实施例中,天线形状调整模块64可以用于获取无人机天线对地面基站的增益;获取无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益;根据无人机天线对地面基站的增益和无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益,确定无人机天线增益和;将无人机天线增益和最大情况下的天线阵列形状,作为最优天线阵列形状;按照最优天线阵列形状对天线阵列形状进行自适应调整。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角小于等于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为平板状。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列的通信扩展角大于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为弧形。
在本公开的一些实施例中,在天线阵列采集的波达方向来自所有角度的情况下,天线阵列板的形状为完整的桶形。
在本公开的一些实施例中,所述天线自适应调整装置用于执行实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的天线自适应调整方法的操作。
图7为本公开天线自适应调整装置另一些实施例的示意图。如图7所示,本公开天线自适应调整装置可以包括存储器71和处理器72,其中:
存储器71,用于存储指令;
处理器72,用于执行所述指令,使得所述装置执行实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的天线自适应调整方法的操作。
基于本公开上述实施例提供的天线自适应调整方法,通过收集地面用户终端信号的DOA来自适应改变天线的形状。
本公开上述实施例可以当地面用户终端处于任何分布情况下,使***容量达到最优性能。
本公开上述实施例可以根据地面用户终端分布情况自适应改变形状,能有效降低硬件和功耗成本。
图8为本公开自适应天线一些实施例的示意图。如图8所示,本公开自适应天线可以包括天线阵列81和天线自适应调整装置82,其中:
天线自适应调整装置82,用于控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
在本公开的一些实施例中,天线自适应调整装置82d可以为如上述任一实施例(例如图6或图7实施例)所述的天线自适应调整装置。
天线阵列81,用于根据天线自适应调整装置82的控制,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形;以及收发射频信号。
在本公开的一些实施例中,天线阵列81可以包括大规模天线阵列单元。
在本公开的一些实施例中,天线阵列81可以为图2-图5任一实施例所述的天线阵列。
基于本公开上述实施例提供的自适应天线,是一种用于无线通信的自适应天线,可以根据用户终端分布做出阵列变形的规则,并根据判定规则改变天线阵列形状,收发射频信号。
本公开上述实施例可以当地面用户终端处于任何分布情况下,使***容量达到最优性能。
本公开上述实施例可以根据地面用户终端分布情况自适应改变形状,能有效降低硬件和功耗成本。
图9为本公开空中基站一些实施例的示意图。如图9所示,本公开空中基站90可以包括自适应天线91,其中:
自适应天线91,用于根据用户终端分布做出阵列变形的规则,并根据判定规则改变天线阵列形状,收发射频信号。
在本公开的一些实施例中,自适应天线91可以为如上述任一实施例(例如图8实施例)所述的自适应天线。
图10为本公开无人机一些实施例的示意图。如图10所示,本公开无人机10可以包括空中基站90,其中:空中基站90设置在无人机10上。
基于本公开上述实施例提供的无人机,包括空中基站,具有灵活机动、部署迅速的特点,还能有效提升网络的覆盖与容量。同时搭载大规模天线(大规模天线技术)可以极大提升***吞吐量,进一步增加***的灵活性。
本公开上述实施例的无人机和空中基站中设置有无线通信的自适应天线,可以根据用户终端分布做出阵列变形的规则,并根据判定规则改变天线阵列形状,收发射频信号。
本公开上述实施例可以当地面用户终端处于任何分布情况下,使***容量达到最优性能。
本公开上述实施例可以根据地面用户终端分布情况自适应改变形状,能有效降低硬件和功耗成本。
图11为本公开通信网络一些实施例的示意图。如图11所示,本公开通信网络可以包括地面基站20、用户终端30和无人机10,其中:
用户终端30可以为地面用户终端。
无人机10可以为如上述任一实施例(例如图10实施例)所述的无人机。
图12为本公开通信网络另一些实施例的示意图。如图12所示,本公开通信网络由地面用户终端、无人机与地面基站组成。同时无人机搭载着自适应天线。
无人机上的自适应天线,用于首先扫描地面上的用户终端,从各个方向收集信号;接着,分析所接收到的信号,并确定DOA,从检测到的DOA中,空中基站必须完全覆盖或者强制完全覆盖;在已知覆盖范围的情况下,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
如图12所示,本公开上述实施例的自适应天线可以根据用户终端分布做出阵列变形的规则,并根据判定规则改变天线阵列形状,从完整的桶形转化为平板形;同时波束赋形的形状也相应发生了变化。
如图12所示,BS为地面基站,BgV(BS ant gain)为地面基站天线对无人机的增益,Bgi为地面基站天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益,其中,i为用户终端的序号。
如图12所示,无人机天线增益大于地面基站增益,无人机天线的覆盖范围也大于地面基站的覆盖范围,无人机天线的服务用户群(User Cluster)也大于地面基站的服务用户群。
基于本公开上述实施例提供的通信网络中,包含自适应天线的无人机具有灵活机动、部署迅速的特点,还能有效提升网络的覆盖与容量。同时搭载大规模天线(大规模天线技术)可以极大提升***吞吐量,进一步增加***的灵活性。
下面通过具体实施例对本公开进行说明。
图13为本公开一些实施例中天线阵列板为平板状的通信网络示意图。图14为图13实施例中平板状天线阵列板的示意图。如图13和图14所示,在天线阵列的通信扩展角小于等于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为平板状。
在本公开的一些实施例中,当无人机的通信链路以相对小的角度进行传播时,无人机的天线板变化为平面的。
图15为本公开一些实施例中天线阵列板为弧形的通信网络示意图。图16为图15实施例中弧形天线阵列板的示意图。如图15和图16所示,在天线阵列的通信扩展角大于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为弧形。
在本公开的一些实施例中,当通信扩展角增大时,天线板自动弯曲成弧形,以提高覆盖范围。
图17为本公开一些实施例中天线阵列板为完整桶形的通信网络示意图。图18为图17实施例中完整桶形的天线阵列板的示意图。如图17和图18所示,在天线阵列采集的波达方向来自所有角度的情况下,天线阵列板的形状为完整的桶形。
本公开上述实施例的无人机中设置有无线通信的自适应天线,可以根据用户终端分布做出阵列变形的规则,并根据判定规则改变天线阵列形状,收发射频信号。
本公开上述实施例可以当地面用户终端处于任何分布情况下,使***容量达到最优性能。
本公开上述实施例可以根据地面用户终端分布情况自适应改变形状,能有效降低硬件和功耗成本。
根据本公开的另一方面,提供一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例(例如图1-图5任一实施例)所述的天线自适应调整方法。
基于本公开上述实施例提供的计算机可读存储介质,可以根据地面终端分布情况自适应调节天线形状,使大规模天线***容量达到最佳性能。本公开上述实施例可以大大降低信号处理、硬件和功耗成本。
在上面所描述的天线自适应调整装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
至此,已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指示相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (12)
1.一种天线自适应调整方法,其特征在于,包括:
控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;
根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;
根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;
根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形。
2.根据权利要求1所述的天线自适应调整方法,其特征在于,
所述天线阵列的服务信号覆盖范围完全覆盖或者强制完全覆盖所有用户终端信号的波达方向。
3.根据权利要求1或2所述的天线自适应调整方法,其特征在于,所述根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状包括:
获取无人机天线对地面基站的增益;
获取无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益;
根据无人机天线对地面基站的增益和无人机天线对服务信号覆盖范围内地面每一用户终端的增益,确定无人机天线增益和;
将无人机天线增益和最大情况下的天线阵列形状,作为最优天线阵列形状;
按照最优天线阵列形状对天线阵列形状进行自适应调整。
4.根据权利要求1或2所述的天线自适应调整方法,其特征在于,
所述天线阵列的服务信号覆盖范围对应一个天线阵列的通信扩展角。
5.根据权利要求4所述的天线自适应调整方法,其特征在于,
在天线阵列的通信扩展角小于等于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为平板状;
在天线阵列的通信扩展角大于预定角度的情况下,天线阵列板的形状为弧形;
在天线阵列采集的波达方向来自所有角度的情况下,天线阵列板的形状为完整的桶形。
6.一种天线自适应调整装置,其特征在于,包括:
终端信号收集模块,用于控制无人机上的天线阵列扫描地面上的所有用户终端,从各个方向收集用户终端信号;
终端方向确定模块,用于根据接收到用户终端信号,确定用户终端信号的波达方向;
覆盖范围确定模块,用于根据用户终端信号的波达方向,确定天线阵列的服务信号覆盖范围;
天线形状调整模块,用于根据天线阵列的服务信号覆盖范围,改变天线阵列形状,在指定区域进行波束赋形;
其中,所述天线自适应调整装置用于执行实现如权利要求1-5中任一项所述的天线自适应调整方法的操作。
7.一种天线自适应调整装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储指令;
处理器,用于执行所述指令,使得所述装置执行实现如权利要求1-5中任一项所述的天线自适应调整方法的操作。
8.一种自适应天线,其特征在于,包括天线阵列以及如权利要求6或7所述的天线自适应调整装置。
9.一种空中基站,其特征在于,包括如权利要求8所述的自适应天线。
10.一种无人机,其特征在于,包括如权利要求9所述的空中基站。
11.一种通信网络,其特征在于,包括地面基站、用户终端和如权利要求10所述的无人机。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的天线自适应调整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911270099.6A CN112994773B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911270099.6A CN112994773B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112994773A true CN112994773A (zh) | 2021-06-18 |
CN112994773B CN112994773B (zh) | 2022-08-19 |
Family
ID=76331371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911270099.6A Active CN112994773B (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112994773B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115347941A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 四川腾盾科技有限公司 | 一种大型高空全网应急通信无人机对地覆盖方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999023769A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-14 | Raytheon Company | Wireless communication using an airborne switching node |
CN1588699A (zh) * | 2004-07-30 | 2005-03-02 | 摩比天线技术(深圳)有限公司 | 阵列天线优化增益赋形方法 |
CN103825639A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-05-28 | 山东闻远通信技术有限公司 | 基于对流层低空平台和大规模主动天线阵列无线通信架构 |
CN107466108A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-12-12 | 维沃移动通信有限公司 | 一种通信连接方法和移动终端 |
CN107567003A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 中国电信股份有限公司 | 干扰检测方法和***以及飞行器和控制器 |
US20180166779A1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | The Boeing Company | Phased array antennas for high altitude platforms |
CN108604916A (zh) * | 2016-01-21 | 2018-09-28 | 株式会社Ntt都科摩 | 多天线传输方法、基站和用户终端 |
US20190363769A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Taisync Technology Llc | Geolocation-based beamforming for drone communication |
-
2019
- 2019-12-12 CN CN201911270099.6A patent/CN112994773B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999023769A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-14 | Raytheon Company | Wireless communication using an airborne switching node |
CN1588699A (zh) * | 2004-07-30 | 2005-03-02 | 摩比天线技术(深圳)有限公司 | 阵列天线优化增益赋形方法 |
CN103825639A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-05-28 | 山东闻远通信技术有限公司 | 基于对流层低空平台和大规模主动天线阵列无线通信架构 |
CN108604916A (zh) * | 2016-01-21 | 2018-09-28 | 株式会社Ntt都科摩 | 多天线传输方法、基站和用户终端 |
CN107567003A (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-09 | 中国电信股份有限公司 | 干扰检测方法和***以及飞行器和控制器 |
US20180166779A1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | The Boeing Company | Phased array antennas for high altitude platforms |
CN108232469A (zh) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 波音公司 | 用于高空平台的相控阵天线 |
CN107466108A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-12-12 | 维沃移动通信有限公司 | 一种通信连接方法和移动终端 |
US20190363769A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Taisync Technology Llc | Geolocation-based beamforming for drone communication |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
徐珉等: "基于蜂窝网络的无人机通信研究", 《移动通信》 * |
路志勇等: "阵列天线排阵问距与天线增益的关系探讨", 《无线电通信技术》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115347941A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 四川腾盾科技有限公司 | 一种大型高空全网应急通信无人机对地覆盖方法 |
CN115347941B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-02-17 | 四川腾盾科技有限公司 | 一种大型高空全网应急通信无人机对地覆盖方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112994773B (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101836207B1 (ko) | 안테나의 빔 형성을 위한 장치 및 방법 | |
CN102868432B (zh) | 一种双阶段神经网络下的盲波束形成装置及其形成方法 | |
CN111541506B (zh) | 一种无线天线的自适应切换方法、装置及存储介质 | |
CN111082840B (zh) | 一种天线广播波束的优化方法和装置 | |
CN104852758B (zh) | 三维大规模天线网络下的垂直波束赋形方法及装置 | |
US10998946B2 (en) | Minimizing uplink and downlink interference in mobile network connected drones | |
US20210190895A1 (en) | Method for Finding Signal Direction Using Modal Antenna | |
US11546033B2 (en) | Method of performing beam training based on reinforcement learning and wireless communication device performing the same | |
CN112994773B (zh) | 天线及其自适应调整方法和装置、空中基站和无人机 | |
US20220013924A1 (en) | Antenna arrangement for an unmanned aerial vehicle | |
Izydorczyk et al. | Experimental evaluation of beamforming on UAVs in cellular systems | |
US6734822B2 (en) | Transmission system and method on a forward link | |
Samhan et al. | Design and implementation of an adaptive smart antenna system | |
CN111683379B (zh) | 多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置 | |
JP3440298B2 (ja) | アレーアンテナの指向性制御方法 | |
JP6069161B2 (ja) | 無線通信システム、及び送信制御方法 | |
EP4016869A1 (en) | Beam steering apparatus and method | |
CN115549731A (zh) | 一种5G Massive MIMO波束管理方法和装置、存储介质及电子设备 | |
Samuel et al. | Performance evaluation of hata-davidson pathloss model tuning approaches for a suburban area | |
CN103731847B (zh) | 射频优化方法和装置 | |
Weber et al. | Cognitive beamforming antenna | |
Kadir et al. | AIS Algorithm for Smart Antenna Application in WLAN. | |
SHIRVANI et al. | A new switched-beam setup for adaptive antenna array beamforming | |
EP4277168A1 (en) | Measurement report method for frequency selection of electronic device, and electronic device | |
KR102006191B1 (ko) | 다수의 비행체와 동시 통신을 수행하기 위한 안테나 지향 장치 및 그 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |