CN115567947A - 空中基站的部署方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空中基站的部署方法、装置及电子设备，属于通信技术领域。所述方法包括：确定第一空中基站的部署数量、覆盖半径和覆盖面积；通过各所述第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对所述待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置，再确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率并实现部署。本发明的空中基站的部署方法，通过利用一定数量的第一空中基站对待覆盖区域进行最大覆盖范围的通信覆盖，确定出第一空中基站的覆盖半径，进而再确定出各第一空中基站的实际部署位置以及发射功率，能够在应急场景下对待覆盖区域完成最大化的通信覆盖，并提高了通信资源的利用效率。

Description

空中基站的部署方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种空中基站的部署方法、装置及电子设备。

背景技术

应急通信是指在出现自然的或人为的突发性紧急情况时，同时包括重要节假日等通信需求骤增时，综合利用各种通信资源，保障救援、紧急救助和必要通信所需的通信手段和方法。随着移动通信设备的发展和紧急情况的复杂变化，5G以及6G网中传输的信息和指令不再局限于语音服务，同时还需要提供稳定的、安全的、即时的视频传输服务。

随着新一代无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)的出现，无人机拥有了更先进的航空电子设备、制导和自动驾驶***。无人机出现了越来越多的用途，例如执行救灾建立动态的、可扩展的通信网络。目前，空中基站的相关研究得到了广泛的关注，相对于高空平台(High Altitude Platform，HAP)，低空平台(Low Altitude Platform，LAP)更容易部署，并且与蜂窝网络应用概念一致。

在自然灾害或特殊事件的严重影响下，地面通讯基础设施可能遭到严重的损坏。为广泛的受影响区域迅速部署网络覆盖替代方法是解决故障的重要方案。在部署期间，主网络的性能受到严重影响。如何快速在低空平台部署大型空中基站以实现最大化网络覆盖是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种空中基站的部署方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中在应急场景下难以快速部署空中基站的缺陷，实现在应急场景下部署空中基站以最大化实现通信覆盖。

本发明提供一种空中基站的部署方法，包括：

确定第一空中基站的部署数量；

基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；

通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对所述待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；

基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；

基于所述投影位置、所述第一高度以及所述第一发射功率，在所述待部署区域的空中部署各第一空中基站。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，所述基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积，包括：

基于所述待部署区域的面积以及所述待部署区域的形状，确定所述待部署区域中任意两点之间距离的最大值；

以所述最大值所对应的两个点之间的线段为直径，确定第一圆形区域；所述第一圆形区域将所述待部署区域全覆盖；

在所述第一圆形区域内设置所述部署数量的第二圆形区域，以使得所述第二圆形区域对所述第一圆形区域实现最大化覆盖；各个所述第二圆形区域的覆盖位置不重叠；

将所述第二圆形区域的半径确定为各第一空中基站的覆盖半径。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，所述基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率，包括：

确定地面上以所述第一空中基站的投影位置为圆心，且以所述第一空中基站的覆盖半径为半径的第二圆形区域内用户终端与所述第一空中基站之间的路径损耗；

基于所述路径损耗与所述用户终端的最低接收功率门限值，确定所述第一发射功率；

基于所述第一发射功率与所述第一空中基站的覆盖半径，确定所述第一高度。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，所述用户终端与所述第一空中基站之间的路径损耗通过以下公式确定：

其中，P(LoS)＝a(θ_ij-θ₀)^b，P(NLoS)＝1-a(θ_ij-θ₀)^b，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的路径损耗，FSPL_ij为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的自由空间衰落，P(LoS)为视距传输概率，P(NLoS)为非视距传输概率，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的视距传输大尺度衰落，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的非视距传输大尺度衰落，θ_ij为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的传输路径与地面之间的夹角，θ₀为常数，θ₀∈[0°,90°]，θ_ij∈[θ₀,90°]，a和b均为常数。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，在所述待部署区域的空中部署所述第一空中基站之后，所述方法还包括：

基于所述待部署区域的面积、所述待部署区域的形状、所述第一空中基站的在地面的投影位置以及所述第一空中基站的覆盖面积，确定目标区域；所述目标区域为所述待部署区域中所述第一空中基站的未覆盖区域；

在所述目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元；

所述射频拉远单元与所述第一空中基站通信连接，所述第一空中基站与所述射频拉远单元用于在所述待部署区域实现全域通信覆盖。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，所述在所述目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元之后，所述方法还包括：

通过所述第一空中基站和所述射频拉远单元获取所述待部署区域内用户终端的传输信息量与所述用户终端的位置信息；

基于所述用户终端的传输信息量和位置信息，在所述待部署区域中确定至少一个热点位置；

在每个所述热点位置的空中部署第二空中基站。

根据本发明提供的一种空中基站的部署方法，所述第二空中基站通过毫米波段与所述用户终端进行通信。

本发明还提供一种空中基站的部署装置，包括：

第一处理模块，用于确定第一空中基站的部署数量；

第二处理模块，用于基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；

第三处理模块，用于通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对所述待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；

第四处理模块，用于基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；

第五处理模块，用于基于所述投影位置、所述第一高度以及所述第一发射功率，在所述待部署区域的空中部署各第一空中基站。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述空中基站的部署方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述空中基站的部署方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述空中基站的部署方法。

本发明提供的空中基站的部署方法、装置及电子设备，通过利用一定数量的第一空中基站对待覆盖区域进行最大覆盖范围的通信覆盖，确定出第一空中基站的覆盖半径，进而再确定出各个第一空中基站的实际部署位置以及发射功率，能够在应急场景下对待覆盖区域完成最大化的通信覆盖，并提高了通信资源的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明提供的空中基站的部署方法的流程示意图；

图2是本发明提供的第一空中基站的覆盖范围示意图之一；

图3是本发明提供的第一空中基站的覆盖范围示意图之二；

图4是本发明提供的空中基站的部署装置的结构示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图5描述本发明的空中基站的部署方法、装置及电子设备。

本发明实施例的空中基站的部署方法的执行主体可以是控制中心，在一些实施例中，还可以是控制器或者服务器，此处对执行主体不作限制。下面以控制中心为执行主体来对本发明实施例的空中基站的部署方法进行说明。

需要说明的是，控制中心用于灾后通信***的应急部署，控制中心可以接收用户的输入，并向相关设施下发相关指令。或者，控制中心还可以根据默认的策略自动向相关设备下发相关指令。

如图1所示，本发明实施例的空中基站的部署方法主要包括步骤110、步骤120、步骤130、步骤140和步骤150。

步骤110，确定第一空中基站的部署数量。

第一空中基站为应急用的公用移动通信基站，在本实施方式中可以是空中基站(Aerial Base Station，AeBS)。第一空中基站在一定的无线电覆盖区中，是通过移动通信交换中心与终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。第一空中基站的基带部分和射频部分可以分离。其中，基带部分可以称为基带处理单元，射频部分可以称为射频拉远单元，基带处理单元和射频拉远单元之间可以通过有线光纤或者无线的方式连接。

终端(Terminal)也可称为用户设备(User Equipment，UE)、移动台(MobileStation，简称MS)、移动终端(Mobile Terminal)、接入终端、终端设备、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线通信设备、用户代理或用户装置等。该终端可以通过基站与一个或多个核心网进行通信。终端可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(Session Initiation Protocol，SIP)电话、无线本地环路(WirelessLocal Loop，WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算机设备或车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的终端设备等。

当然，在不同的通信***中，第一空中基站所包括的具体单元并不相同。在本实施方式中，第一空中基站可以只包括基带处理单元，而不包括射频拉远单元。基带处理单元包括中央单元和分布式单元，通过部署覆盖范围较广的基带处理单元，能够实现大范围的通信应急覆盖。

需要说明的是，本申请实施例提供的第一空中基站可以应用于基站与终端之间需要采用视距传播方式或者非视距传播方式的组网场景，对于组网场景中具体传输的数据类型本申请不做限定，例如可以是语音数据、图像数据、视频数据、传感器数据以及控制数据等。

可以理解的是，由于应急用的第一空中基站的成本较高，第一空中基站的部署数量并不是越多越好。因此，在确定第一空中基站的部署数量时，可以充分考虑第一空中基站的部署成本以及现有的可调度部署的第一空中基站相关设备的数量，进而综合考量来确定出实际所需要部署的数量。

可以理解的是，在得到可用于部署的第一空中基站的数量后，可以将该数量作为第一空中基站部署数量。换言之，部署数量可以是自定义的数量。

步骤120，基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积。

需要说明的是，待部署区域可以是受到灾害的区域，或者，待部署区域为灾害后需要恢复应急通讯的区域。

在一些实施例中，待部署区域的面积以及形状可以先通过卫星或者无人机来进行测绘得到。

例如，可以利用巡查无人机对待部署区域进行扫描。扫描的方式是无人机沿固定的方向、速度和高度对受灾地区进行连续拍摄高清图像。在此种情况下，每两次拍摄的照片必须保持一定的重合区域，以保证图像能够完整拼接，进而得到待部署区域的完整而又准确的形状与面积数据。

现有技术中，在对一定区域进行通信覆盖而部署基站的过程中，通常先根据需求场景的通信需求确定出基站的部署高度以及发射功率，进而再确定出基站的覆盖范围半径，然后再确定出基站的部署数量。

在本实施方式中，优先利用现有的基站资源来实现对更大范围的通信覆盖。即在本实施方式中，在确定出第一空中基站的部署数量后，在确定第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积，进而再来确定第一空中基站部署的高度和发射功率。

在一些实施例中，基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积可以包括以下过程。

可以先基于待部署区域的面积以及待部署区域的形状，确定待部署区域中任意两点之间距离的最大值，并以最大值所对应的两个点之间的线段为直径，确定第一圆形区域。

需要说明的是，第一圆形区域将待部署区域全覆盖。

在本实施方式中，可以将待部署区域放置于两条平行的直线之间，两条直线均通过待部署区域的边界。可以通过调整不断调整两条直线之间的距离来确定出待部署区域与两条直线的两个交点位置，进而将最大值所对应的两个点之间的线段为直径，确定第一圆形区域。

可以理解的是，为实现第一空中基站对待部署区域尽可能大的面积进行覆盖，可以先确定出一个圆形边界的第一圆形区域来将待部署区域全覆盖，以便于在复杂的二维有界空间填充问题中求解最大化填充策略。

由于基站的覆盖范围是圆形区域，在一些实施例中，还可以将待部署区域先用一个椭圆区域进行全覆盖，以便于求解基站覆盖范围的最大化填充策略。

可以理解的是，可以根据第一空中基站的部署数量，在第一圆形区域内设置有部署数量的第二圆形区域，以使得第二圆形区域对第一圆形区域实现最大化覆盖。

需要说明的是，第二圆形区域的半径越大，则说明第一空中基站的覆盖范围越大。虽然单个第一空中基站的覆盖范围越大，应急网络***所能覆盖的面积也越大。但是第一空中基站在相同部署高度下，其覆盖范围越大则意味着其发射功率则越高，进而会增加第一空中基站的能耗以及设备损耗。且单个第一空中基站的覆盖范围过大会使得多个第一空中基站的覆盖范围产生重叠，在此种情况下，会产生较大的资源浪费。

在本实施方式中，各个第二圆形区域的覆盖位置不重叠，可以有效降低第一空中基站部署后的资源浪费的影响，也可以有效降低过大的覆盖半径所导致的能耗以及设备损耗的影响，提高了通信资源的利用效率。

换言之，在多个第一空中基站的覆盖范围不产生重叠的情况下，最大化设置第一空中基站的覆盖半径，以实现对第一圆形区域实现最大化覆盖，再将第二圆形区域的半径确定为第一空中基站的覆盖半径。

当然，在另一些实施例中，在确定出待部署区域的面积、待部署区域的形状以及第一空中基站的部署数量之后，可以根据待部署区域中用户终端的历史分布位置来确定第一空中基站的覆盖半径，以实现对尽可能多的用户终端进行覆盖。

步骤130，通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置。

可以理解的是，在确定出第一空中基站的覆盖半径以及覆盖面积后，可以在第一圆形区域上实现多种覆盖方式，并计算每一种覆盖方式的覆盖率，以确定各个第一空中基站最终在空中部署时在地面上的投影位置。

可以理解的是，在第一圆形区域中可以确定出各个第一空中基站对应的部署位置以及各个第一空中基站之间的相对位置关系。在此基础上，可以以第一圆形区域的圆心为中心来对待覆盖区域进行旋转遍历，旋转的范围为360°，进而得到多个第一空中基站所覆盖的待覆盖区域的最大覆盖率，并根据最大覆盖率所对应的待覆盖区域的位置解算出各个第一空中基站在待覆盖区域上的投影位置。

在一些实施例中，第一空中基站的部署数量为2，即在待覆盖区域部署两个第一空中基站。

如图2所示，在待覆盖区域部署两个第一空中基站时，两个第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充方式如图所示。

图2中，不规则边界的区域代表待覆盖区域，直径较大的圆形区域为第一圆形区域，直径较小的两个圆为第二圆形区域。在此种情况下，两个第二圆形区域的两个圆心之间的间隔最大，能够在两个第二圆形区域不重叠的情况下覆盖第一圆形区域最大的范围。

换言之，两个第二圆形区域的边界均相切于第一圆形区域的圆心，并且，第二圆形区域的半径即第一空中基站的覆盖半径R_A是第一圆形区域半径R_sys的一半。

在一些实施例中，第一空中基站的部署数量为3，即在待覆盖区域部署三个第一空中基站。

如图3所示，在待覆盖区域部署三个第一空中基站时，三个第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充方式如图所示。

图3中，不规则边界的区域代表待覆盖区域，直径较大的圆形区域为第一圆形区域，直径较小的三个圆为第二圆形区域。三个第二圆形区域的切线交点为三个第二圆形区域所形成的等边三角形中心时，能够在三个第二圆形区域不重叠的情况下覆盖第一圆形区域最大的范围。第二圆形区域的半径即第一空中基站的覆盖半径R_A与第一圆形区域半径R_sys之间的关系满足：R_A＝R_sys/cos30°。

步骤140，基于第一空中基站的覆盖半径，确定第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率。

可以理解的是，可以结合地面终端设备与第一空间基站之间的传输路径损耗来确定出第一空中基站的发射功率所要满足的条件来确定出第一发射功率，进而在发射功率以及覆盖半径确定的情况下确定出第一空中基站部署的第一高度。

步骤150，基于投影位置、第一高度以及第一发射功率，在待部署区域的空中部署第一空中基站。

可以理解的是，在确定出第一高度以及第一发射功率后，可以在各个第一空中基站在地面的投影位置处的第一高度处对第一空中基站进行部署，并控制第一空中基站按照第一发射功率来与地面的终端进行通信。

根据本发明实施例提供的空中基站的部署方法，通过利用一定数量的第一空中基站对待覆盖区域进行最大覆盖范围的通信覆盖，确定出第一空中基站的覆盖半径，进而再确定出各个第一空中基站的实际部署位置以及发射功率，能够在应急场景下对待覆盖区域完成最大化的通信覆盖，并提高了通信资源的利用效率。

在一些实施例中，步骤140：基于第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率，包括以下过程。

可以理解的是，可以先确定地面上以第一空中基站的投影位置为圆心，且以第一空中基站的覆盖半径为半径的第二圆形区域内用户终端与第一空中基站之间的路径损耗。

在此种情况下，可以先计算出第二圆形区域内各个位置处的用户终端与第一空中基站之间通信的路径损耗。

用户终端与第一空中基站之间的路径损耗通过以下公式确定：

其中，P(LoS)＝a(θ_ij-θ₀)^b，P(NLoS)＝1-a(θ_ij-θ₀)^b，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的路径损耗，FSPL_ij为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的自由空间衰落，P(LoS)为视距传输概率，P(NLoS)为非视距传输概率，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的视距传输大尺度衰落，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的非视距传输大尺度衰落，θ_ij为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的传输路径与地面之间的夹角，θ₀为常数，θ₀∈[0°,90°]，θ_ij∈[θ₀,90°]，a和b均为常数。

需要说明的是，θ₀为初始夹角，与第一空中基站的硬件参数有关。a和b表示与环境有关的固定参数，可以根据经验来进行设置。例如，a可以为0.76，b可以为0.6。

在一些实施例中，自由空间衰落可以表示为：FSPL_ij＝20logd_ij+20logf-27.55，其中f为载波频率，f的取值可以是2000MHz。

在此种情况下，可以基于路径损耗与用户终端的最低接收功率门限值，确定第一发射功率。

可以理解的是，可以根据各种用户终端的类型信息确定出用户终端的最低接收功率门限值。或者，根据历史用户终端的连接传输信息来确定出历史最低接收功率值，并将该值作为最低接收功率门限值。同时根据所计算的用户终端的路径损耗，确定出最大路径损耗。

在一些实施例中，可以将最大路径损耗与用户终端的最低接收功率门限值之和确定为第一发射功率。

在此种情况下，充分考虑到了用户终端与第一空中基站传输过程中所涉及的功率损耗的影响，能够保证第一空中基站的第一发射功率能够不受传输路径损耗的影响。此外，还通过考虑到用户终端的最低接收功率门限值，能够有效降低过高的第一发射功率所造成的资源浪费的影响，提高了网络资源的利用效率。

当然，在其他一些实施例中，还可以通过其他方式来确定第一发射功率。

可以理解的是，在确定出第一发射功率后，根据第一空中基站的属性参数，可以基于第一发射功率与空中基站的覆盖半径，确定第一高度。

在本实施方式中，充分考虑路径损耗以及用户终端接收功率的影响来确定第一空中基站的部署参数，能在保证通信覆盖有效的前提下实现对网络资源利用效率的提升。

在一些实施例中，在待部署区域的空中部署第一空中基站之后，本发明实施例的空中基站的部署方法还包括：基于待部署区域的面积、待部署区域的形状、第一空中基站的在地面的投影位置以及第一空中基站的覆盖面积，确定目标区域。

可以理解的是，目标区域为待部署区域中第一空中基站的未覆盖区域。

换言之，在待部署区域中确定出第一空中基站部署后的覆盖区域后，确定未被覆盖的边缘区域以及间隙区域，将未覆盖的边缘区域以及间隙区域确定为目标区域。

在此基础上，可以在目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元。

可以理解的是，本实施方式中的射频拉远单元可以是空中射频拉远单元(AerialRemote Radio Head，AeRRH)。空中射频拉远单元没有基带处理单元，无法独立工作。

在本实施方式中，射频拉远单元与第一空中基站通信连接，第一空中基站与射频拉远单元用于在待部署区域实现全域通信覆盖。

第一空中基站的基带处理单元可以支持多个射频拉远单元。本实施方式中的射频拉远单元与基带处理单元之间传输基带信号，基带处理单元可以将基带信号发送给射频拉远单元，射频拉远单元可以将基带信号转成射频信号并通过天线传送出去，射频拉远单元还可以通过天线接收射频信号，将接收到的射频信号转成基带信号并将基带信号发送给基带处理单元。

射频拉远单元与第一空中基站通信连接，可以通过待覆盖区域的范围和第一空中基站的覆盖范围，不断在网络覆盖的间隙位置以及边缘位置部署射频拉远单元来实现对目标区域的覆盖，进而实现对待覆盖区域全域的覆盖。

在本实施方式中，先通过部署第一空中基站，以最快速度保证待覆盖区域中大部分位置的应急通讯，再通过布置射频拉远单元来对间隙以及边缘位置进行通信覆盖，实现了对待覆盖区域的通信全快速覆盖，保证了待覆盖区域的大面积的连续网络服务。

在一些实施例中，在目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元之后，本发明实施例的空中基站的部署方法还包括：通过第一空中基站和射频拉远单元获取待部署区域内用户终端的传输信息量与用户终端的位置信息。

可以理解的是，在部署第一空中基站以及射频拉远单元后，待覆盖区域的通信被恢复，用户终端可以接入临时搭建的空中网络***进行通信。

在此种情况下，可以对第一空中基站和射频拉远单元所获取的目标区域内用户终端的传输信息量和用户终端的位置信息进行收集。

由于人员的转移以及活动，部分区域的业务量会激增，通过已有的技术和设备难以满足目标区域的通信需求。人口密度过高会产生由用户聚集所引起的区域性业务量热点。

这些聚集在热点区域的用户则称作热点聚集用户，对一个热点区域来说，越靠近中心位置，用户的聚集程度越高。

在一些实施例中，可以基于用户终端的传输信息量和位置信息，将用户终端分布密集以及传输信息量大的地方确定为热点位置，在此种情况下，在目标区域中可以确定至少一个热点位置。

在确定出热点位置后，可以在每个热点位置的空中部署第二空中基站。

换言之，可以基于用户终端的传输信息量和位置信息，在待部署区域中确定至少一个热点位置，并在每个热点位置的空中部署第二空中基站。

在此种情况下，通过部署第二空中基站，可以实现对热点位置的局部性能提高和容量扩充，进而更好地向目标区域提供稳定、连续的网络服务。

在一些实施例中，第一空中基站与射频拉远单元均通过传统波段与用户终端进行通信，第二空中基站通过毫米波段与用户终端进行通信。

换言之，第二空中基站为毫米波基站。在此种情况下，毫米波基站能够提供足够的带宽、低延时以及高容量的通信支持。

毫米波具有大带宽的优势，而带宽是通信中最重要的资源，要想实现更高的下载速率，最简单的方式就是把带宽变宽。毫米波拥有从24GHz到100GHz范围内的大带宽，比当前3G/4G使用的带宽多25倍，可以方便地实现速率的提高。

毫米波具有低时延的优势。毫米波技术支持减少子帧的时长，可以在很短的时间内把信息传输出去，并且在很快就能反馈收到或者没有收到这个信息，能够降低通信时延。

毫米波还具有大容量的优势。如果广场内有几百人，或者体育场馆里有上千甚至一万人，大量用户同时进行数据下载，与只有单个用户下载时相比，对无线通信的带宽和下载速率的要求不一样。而毫米波能够很好地满足大量用户的无线通信需求，提供更大的容量。

在此种情况下，毫米波基站能够为热点位置提供更加快速而又稳定的网络服务，进而能够更好满足应急场景特殊区域的通信需求。

在一些实施例中，第一空中基站以飞艇为载体进行部署，射频拉远单元和第二空中基站均通过固定翼飞机为载体进行部署。

需要说明的是，为实现基站的空中部署，可以利用无人机进行部署。

无人机类型可以分为旋翼飞机、固定翼飞机和飞艇。旋翼飞机有效载荷能力几十克到七千克不等，无法搭载足够的通信单元，并且自主能力相对较低，只能在低海拔运行几分钟，不适宜用于灾后网络修复的场景中。

固定翼飞机具有足够的有效载荷能力，允许轨迹管理和定位。与旋翼飞行器相比，它们的自主性一般更强，工作时长可达一小时左右，可以用于搭载网络模块，部署速度快且成本容易控制。

飞艇及气球被归类为利用浮力在空中漂浮的空气静力平台。其在载荷和自主能力方面都非常灵活，可以在距离地面200米到30公里的空中飞行并停留很长一段时间。

因此，考虑到不同通信设施的具体情况，第一空中基站位置基本不会发生改变，因此可以采用飞艇来对第一空中基站进行部署。而考虑到热点位置的变化以及射频单元部署的灵活性，可以采用固定翼飞机为载体来对第二空中基站和射频拉远单元进行部署。

在本实施方式中，通过针对不同类型的网络设备来选取合适的载具在对网络设备进行部署，可以保证网络设备正常部署，进而满足目标区域的通信需求。

下面对本发明提供的空中基站的部署装置进行描述，下文描述的空中基站的部署装置与上文描述的空中基站的部署方法可相互对应参照。

如图4所示，本发明提供的空中基站的部署装置包括第一处理模块410、第二处理模块420、第三处理模块430、第四处理模块440以及第五处理模块450。

第一处理模块410用于确定第一空中基站的部署数量；

第二处理模块420用于基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；

第三处理模块430用于通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；

第四处理模块440用于基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；

第五处理模块450用于基于投影位置、第一高度以及第一发射功率，在待部署区域的空中部署各第一空中基站。

根据本发明实施例提供的空中基站的部署装置，通过利用一定数量的第一空中基站对待覆盖区域进行最大覆盖范围的通信覆盖，确定出第一空中基站的覆盖半径，进而再确定出各个第一空中基站的实际部署位置以及发射功率，能够在应急场景下对待覆盖区域完成最大化的通信覆盖，并提高了通信资源的利用效率。

在一些实施例中，第二处理模块420还用于基于待部署区域的面积以及待部署区域的形状，确定待部署区域中任意两点之间距离的最大值；以最大值所对应的两个点之间的线段为直径，确定第一圆形区域；第一圆形区域将待部署区域全覆盖；在第一圆形区域内设置部署数量的第二圆形区域，以使得第二圆形区域对第一圆形区域实现最大化覆盖；各个第二圆形区域的覆盖位置不重叠；将第二圆形区域的半径确定为各第一空中基站的覆盖半径。

在一些实施例中，第四处理模块440还用于确定地面上以第一空中基站的投影位置为圆心，且以第一空中基站的覆盖半径为半径的第二圆形区域内用户终端与第一空中基站之间的路径损耗；基于路径损耗与用户终端的最低接收功率门限值，确定第一发射功率；基于第一发射功率与第一空中基站的覆盖半径，确定第一高度。

在一些实施例中，用户终端与第一空中基站之间的路径损耗通过以下公式确定：

其中，P(LoS)＝a(θ_ij-θ₀)^b，P(NLoS)＝1-a(θ_ij-θ₀)^b，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的路径损耗，FSPL_ij为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的自由空间衰落，P(LoS)为视距传输概率，P(NLoS)为非视距传输概率，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的视距传输大尺度衰落，

为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的非视距传输大尺度衰落，θ_ij为第i个第一空中基站与第j个用户终端之间的传输路径与地面之间的夹角，θ₀为常数，θ₀∈[0°,90°]，θ_ij∈[θ₀,90°]，a和b均为常数。

在一些实施例中，本发明实施例的空中基站的部署装置还包括第六处理模块，第六处理模块用于基于待部署区域的面积、待部署区域的形状、第一空中基站的在地面的投影位置以及第一空中基站的覆盖面积，确定目标区域；目标区域为待部署区域中第一空中基站的未覆盖区域；在目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元；射频拉远单元与第一空中基站通信连接，第一空中基站与射频拉远单元用于在待部署区域实现全域通信覆盖。

在一些实施例中，第六处理模块还用于通过第一空中基站和射频拉远单元获取待部署区域内用户终端的传输信息量与用户终端的位置信息；基于用户终端的传输信息量和位置信息，在待部署区域中确定至少一个热点位置；在每个热点位置的空中部署第二空中基站。

在一些实施例中，第二空中基站通过毫米波段与用户终端进行通信。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行空中基站的部署方法，该方法包括：确定第一空中基站的部署数量；基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；基于投影位置、第一高度以及第一发射功率，在待部署区域的空中部署各第一空中基站。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的空中基站的部署方法，该方法包括：确定第一空中基站的部署数量；基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；基于投影位置、第一高度以及第一发射功率，在待部署区域的空中部署各第一空中基站。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的空中基站的部署方法，该方法包括：确定第一空中基站的部署数量；基于待部署区域的面积、待部署区域的形状以及部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；基于投影位置、第一高度以及第一发射功率，在待部署区域的空中部署各第一空中基站。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空中基站的部署方法，其特征在于，包括：

确定第一空中基站的部署数量；

基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；

通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对所述待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；

基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；

基于所述投影位置、所述第一高度以及所述第一发射功率，在所述待部署区域的空中部署各第一空中基站。

2.根据权利要求1所述的空中基站的部署方法，其特征在于，所述基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积，包括：

基于所述待部署区域的面积以及所述待部署区域的形状，确定所述待部署区域中任意两点之间距离的最大值；

以所述最大值所对应的两个点之间的线段为直径，确定第一圆形区域；所述第一圆形区域将所述待部署区域全覆盖；

在所述第一圆形区域内设置所述部署数量的第二圆形区域，以使得所述第二圆形区域对所述第一圆形区域实现最大化覆盖；各个所述第二圆形区域的覆盖位置不重叠；

将所述第二圆形区域的半径确定为各第一空中基站的覆盖半径。

3.根据权利要求1所述的空中基站的部署方法，其特征在于，所述基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率，包括：

确定地面上以所述第一空中基站的投影位置为圆心，且以所述第一空中基站的覆盖半径为半径的第二圆形区域内用户终端与所述第一空中基站之间的路径损耗；

基于所述路径损耗与所述用户终端的最低接收功率门限值，确定所述第一发射功率；

基于所述第一发射功率与所述第一空中基站的覆盖半径，确定所述第一高度。

4.根据权利要求3所述的空中基站的部署方法，其特征在于，所述用户终端与所述第一空中基站之间的路径损耗通过以下公式确定：

其中，P(LoS)＝a(θ_ij-θ₀)^b，P(NLoS)＝1-a(θ_ij-θ₀)^b，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的路径损耗，FSPL_ij为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的自由空间衰落，P(LoS)为视距传输概率，P(NLoS)为非视距传输概率，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的视距传输大尺度衰落，

为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的非视距传输大尺度衰落，θ_ij为第i个所述第一空中基站与第j个所述用户终端之间的传输路径与地面之间的夹角，θ₀为常数，θ₀∈[0°,90°]，θ_ij∈[θ₀,90°]，a和b均为常数。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的空中基站的部署方法，其特征在于，在所述待部署区域的空中部署所述第一空中基站之后，所述方法还包括：

基于所述待部署区域的面积、所述待部署区域的形状、所述第一空中基站的在地面的投影位置以及所述第一空中基站的覆盖面积，确定目标区域；所述目标区域为所述待部署区域中所述第一空中基站的未覆盖区域；

在所述目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元；

所述射频拉远单元与所述第一空中基站通信连接，所述第一空中基站与所述射频拉远单元用于在所述待部署区域实现全域通信覆盖。

6.根据权利要求5所述的空中基站的部署方法，其特征在于，所述在所述目标区域的空中部署至少一个射频拉远单元之后，所述方法还包括：

通过所述第一空中基站和所述射频拉远单元获取所述待部署区域内用户终端的传输信息量与所述用户终端的位置信息；

基于所述用户终端的传输信息量和位置信息，在所述待部署区域中确定至少一个热点位置；

在每个所述热点位置的空中部署第二空中基站。

7.根据权利要求6所述的空中基站的部署方法，其特征在于，所述第二空中基站通过毫米波段与所述用户终端进行通信。

8.一种空中基站的部署装置，其特征在于，包括：

第一处理模块，用于确定第一空中基站的部署数量；

第二处理模块，用于基于待部署区域的面积、所述待部署区域的形状以及所述部署数量，确定各第一空中基站的覆盖半径和覆盖面积；

第三处理模块，用于通过各第一空中基站的覆盖面积对应的覆盖区域对所述待部署区域进行覆盖最大化填充，确定各第一空中基站在地面的投影位置；

第四处理模块，用于基于各第一空中基站的覆盖半径，确定各第一空中基站部署的第一高度和第一发射功率；

第五处理模块，用于基于所述投影位置、所述第一高度以及所述第一发射功率，在所述待部署区域的空中部署各第一空中基站。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述空中基站的部署方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述空中基站的部署方法。

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