一种移动信号增强系统及方法

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一种移动信号增强系统及方法
申请号	CN201510681324.0	申请日	2015-10-19	公开(公告)号	CN105306131A	公开(公告)日	2016-02-03
申请人	深圳如果技术有限公司;			发明人	刘毅; 刘芳;
摘要	本发明公开了一种移动信号增强系统，用于提供通讯信号，包括：空中搭载平台，空中搭载平台装载信号增强装置升空；无线基站，所述无线基站用于收/发终端无线通讯信号，本发明将无线基站装载到空中搭载平台上，地面控制中心检测到信号覆盖不足区域后，空中搭载平台升空飞往预设空域，在预设空域上方无线基站开始工作，加强这一空域中信号传输质量，采用这种方法，能够有效地避免某些地区由于地形复杂的限制，造成的通讯质量低下的问题，由于基站随空中搭载平台漂浮在高空，不会因为有高山等自然地形的阻碍，使终端连接不到通讯信号。
权利要求	1.一种移动信号增强系统，用于提供通讯信号，其特征在于，包括：空中搭载平台，空中搭载平台装载信号增强装置升空；无线基站，所述无线基站用于收/发终端无线通讯信号。 2.根据权利要求1所述移动信号增强系统，其特征在于，还包括：能源设备，所述能源设备为太阳能电池，太阳能电池通过能源转换为移动信号增强系统提供能源。 3.根据权利要求1所述移动信号增强系统，其特征在于，还包括：地面云端中心，所述地面云端中心与无线基站建立通讯连接；以及地面云端中心通过与无线基站之间的通讯为空中搭载平台设定目标位置。 4.根据权利要求1所述移动信号增强系统，其特征在于，还包括：地面信号发送装置，用于接收并增强终端信号。 5.根据权利要求1所述移动信号增强系统，其特征在于，所述无线基站设有天线，所述天线为旋转天线。 6.根据权利要求1～5任意一项所述移动信号增强系统，其特征在于，所述移动信号增强系统还包括：中央控制器；所述中央控制器控制空中搭载平台移动；以及控制调节无线基站天线转动方位及无线基站功率。 7.一种移动信号增强方法，其特征在于，包括：地面控制中心根据区域终端接入失败信息确定信号覆盖不足区域；空中搭载平台装载信号增强装置升空前往预设空域，增加信号覆盖不足区域无线基站数量，以增强信号覆盖不足区域通讯信号。 8.根据权利要求7所述移动信号增强方法，其特征在于，所述方法还包括：所述空中搭载平台升空后地面控制中心根据气象资料，确定不同高度空域内风向信息；以及调整空中搭载平台高度，搭乘指向预设空域方向的风，前往预设空域。 9.根据权利要求7所述移动信号增强方法，其特征在于，所述方法还包括：判断预设空域中终端信号在不同方向的密集程度，使无线基站的天线指向终端信号最密集的方向；以及确定无线基站天线指向方向后，根据反馈信号时间的长短确定边界终端，无线基站天线指向范围内反馈信号时间最长的终端为边界终端，调节无线基站天线的下倾角，使无线基站天线指向该边界终端。 10.根据权利要求7所述移动信号增强方法，其特征在于，所述方法还包括：判断预设空域中终端信号强度；预设空域终端信号强，则减弱无线无线基站功率；预设空域终端信号弱，则增强无线无线基站功率。
说明书全文	一种移动信号增强系统及方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种信号增强系统及方法，特别是一种移动信号增强系统及方法。背景技术 [0002] 随着通讯技术的发展，人们已经越来越便捷地接入到各种网络中进行交流。但是从另一方面，世界上仍有一些欠发达地区，人烟稀少的区域等无法网络连接，由于缺乏网络，这里的人享受不到平等的信息沟通，良好的教育资料，医疗信息的共享等。 [0003] 一些偏远地区如果想像城市一样轻松联网，并不是一件简单的事情。以光纤连网为例，电信运营商需要从城市的中心修建几百公里的地下光纤一路到偏远地区，完全不同于城市中修一小段光线就可以满足成百上千用户接入网络的需求，在偏远地区修一大段光纤，也只是帮助了一小部分人，因为这些偏远地区人口密度实在太低，这样做投入和产出有些不成正比，对于电信运营商来说几乎是赔本的生意。 [0004] 如果采用无线上网方式，无线信号传递一定距离后，能量也就消耗殆尽了，所以，即使不使用光纤，无线信号也只能从一个基站那里传递一小段距离到另一个基站，像接力棒、烽火台一样中转很多次才能连接到城市中心，要想在城市中心和偏远地区之间建立互联网的连接，让一大片荒芜之地随处都可以接入互联网，无论在地面上采取何种方式，电信公司都需要投入巨资修建很多设备，成本非常高昂。 [0005] 另外，对于一些人口密集的地区，当发生一些自然灾害时，地面的网络设备会瞬间陷入瘫痪，从维修到修复的过程中，可能会丧失掉很多救助的机会。发明内容 [0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种移动信号增强系统，通过向信号覆盖不足区域投放可移动无线基站，弥补信号覆盖区域通讯信号不足的问题。 [0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种移动信号增强系统，用于提供通讯信号，包括：空中搭载平台，空中搭载平台装载信号增强装置升空；无线基站，所述无线基站用于收/发终端无线通讯信号。 [0008] 进一步地，所述移动信号增强系统还包括：能源设备，所述能源设备为太阳能电池，太阳能电池通过能源转换为移动信号增强系统提供能源。 [0009] 进一步地，所述移动信号增强系统还包括：地面云端中心，所述地面云端中心与无线基站建立通讯连接；以及地面云端中心通过与无线基站之间的通讯为空中搭载平台设定目标位置。 [0010] 进一步地，所述移动信号增强系统还包括：地面信号发送装置，用于接收并增强终端信号。 [0011] 进一步地，所述无线基站设有天线，所述天线为旋转天线。 [0012] 进一步地，所述移动信号增强系统还包括：中央控制器；所述中央控制器控制空中搭载平台移动；以及控制调节无线基站天线转动方位及无线基站功率。 [0013] 为解决上述技术问题，本发明还采用一种移动信号增强方法，具体是：一种移动信号增强方法，包括：地面控制中心根据区域终端接入失败信息确定信号覆盖不足区域； [0014] 空中搭载平台装载信号增强装置升空前往预设空域，增加信号覆盖不足区域无线基站数量，以增强信号覆盖不足区域通讯信号。 [0015] 进一步地，所述移动信号增强方法还包括：所述空中搭载平台升空后地面控制中心根据气象资料，确定不同高度空域内风向信息；以及调整空中搭载平台高度，搭乘指向预设空域方向的风，前往预设空域。 [0016] 进一步地，所述移动信号增强方法还包括：判断预设空域中终端信号在不同方向的密集程度，使无线基站的天线指向终端信号最密集的方向；以及确定无线基站天线指向方向后，根据反馈信号时间的长短确定边界终端，无线基站天线指向范围内反馈信号时间最长的终端为边界终端，调节无线基站天线的下倾角，使无线基站天线指向该边界终端。 [0017] 进一步地，所述移动信号增强方法还包括：判断预设空域中终端信号强度；预设空域终端信号强，则减弱无线无线基站功率；预设空域终端信号弱，则增强无线无线基站功率。 [0018] 本发明的有益效果是：1.本发明将无线基站装载到空中搭载平台上，地面控制中心检测到信号覆盖不足区域后，空中搭载平台升空飞往预设空域，在预设空域上方无线基站开始工作，加强这一空域中信号传输质量，采用这种方法，能够有效地避免某些地区由于地形复杂的限制，造成的通讯质量低下的问题，由于基站随空中搭载平台漂浮在高空，不会因为有高山等自然地形的阻碍，使终端连接不到通讯信号。 [0019] 2.本发明在当某一区域发生自然灾害时，由于部分基站受到破坏，造成某一区域通讯中断时，能够迅速升空，多个空中搭载平台搭载的基站可以完全覆盖这一区域，构成一个完整的蜂窝通讯系统，快速恢复受灾区域的通讯，为灾后救援提供良好的保障，同时，受灾区域电网被破坏后，能源供应成为最大的问题，本发明空中搭载平台有独立的能源装置，能够将太阳能转换为电能，增加了本发明的适应能力。附图说明 [0020] 图1为本发明系统结构示意图； [0021] 图2为本发明移动信号增强方法的流程图； [0022] 图3为本发明信号覆盖不足区域确定的方法流程图； [0023] 图4为本发明空中搭载平台移动方法流程图； [0024] 图5为本发明无线基站天线方向确定方法流程图； [0025] 图6为本发明无线基站功率大小调节流程图； [0026] 图7为本发明一种实施方式热气球结构示意图； [0027] 图8为本发明无线基站的框图； [0028] 图9为本发明地面云端中心的框图； [0029] 图10为本发明地面信号发送装置。 [0030] 附图说明：100、空中搭载平台；101、气囊；102、挂物篮；103、控制拉绳；104、降落伞；110、无线基站；111、基站控制器；112、基站收发台；113、基站天线；120、太阳能电池；130、地面云端中心；131、信号分析单元；132、指令单元；133、数据存储单元；140、地面信号发送装置；141、信号调制单元；142、射频单元；143、信号放大单元；150、中央控制器；160、终端。具体实施方式 [0031] 为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。 [0032] 除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0033] 请参阅图1，一种移动信号增强系统，用于提供通讯信号，包括：空中搭载平台100，空中搭载平台100装载信号增强装置升空；无线基站110，所述无线基站110用于收/发终端160无线通讯信号。 [0034] 其中，如图7所示，空中搭载平台100为热气球，热气球由气囊101及动力装置组成，热气球通过燃烧丙烷加热空气，丙烷压缩液化后储藏在气球吊篮中的轻型气瓶内，进气管接在气瓶底部，以便从气瓶中抽出液体。热气球的气囊101由长条状的尼龙三角帆布条制成，中间使用缝合线加固，从气囊101底部延伸到顶部的三角帆布条是由大量小片的气囊101片组成的，气囊101底部的尼龙裙摆表面涂有特殊的防火材料，以防止火焰点燃气球。热空气不会从气囊101底部的开孔中逸出，因为浮力会使其上升，持续点燃喷射的气体燃料，气球将持续上升，但存在一定的高度限制，因为空气最终变得过于稀薄，以致于浮力太弱而不足以抬升气球，热气球所能达到的高度在云层上方海拔2万米的平流层之中。热气球上设有控制阀，控制阀包括：控制拉绳103、降落伞104，控制拉绳103用于打开气囊 101顶部的降落伞104阀，拉动控制拉绳103时，能够从气囊101中顶部排出一部分空气来降低内部气温，能够减缓热气球攀升速度，长时间拉动控制拉绳103热气球将下降。 [0035] 在一些实施方式中，空中搭载平台100为飞艇。 [0036] 其中，如图8所示：无线基站110包括：基站收发台112(BTS)和基站控制器111(BSC)，基站收发台112包括无线发射/接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理部分，基站收发台112负责移动信号的接收、发送处理，一个区域内，多个子基站和收发台相互组成一个蜂窝状的网络，通过控制收发台与收发台之间的信号相互传送和接收来达到移动通信信号的传送，基站收发台112在基站控制器111的控制下，完成基站的控制与无线信道之间的转换，实现手机通信信号的收发与移动平台之间通过空中无线传输及相关的控制功能，基站收发台112可对每个用户的无线信号进行解码和发送。 [0037] 基站使用的天线分为发射天线和接收天线，基站天线113有下列三种配置方式：发全向、收全向方式；发全向、收定向方式；发定向、收定向方式。空中搭载平台100装载的基站由于使用在信号覆盖不足区域，采用发全向、收全向天线，基站天线113为旋转天线，天线能够进行球形旋转。 [0038] 移动信号增强系统包括：能源设备，所述能源设备为太阳能电池120，太阳能电池120通过能源转换为移动信号增强系统提供能源，太阳能电池120包括：太阳能电池120板与可充电电池，太阳能电池120板设置在热气球挂物篮102的外壁上。某些实施例中，太阳能电池120板为可伸缩太阳能电池120板，在不使用时太阳能电池120板收缩放置在热气球挂物篮102的侧壁上，使用时太阳能电池120板随设置在电池板上的机械臂向挂物篮102侧壁周围空间开展开来，并随机械臂转动面向光照强度最高的方向。太阳能电池120板与可充电电池通过导线相连，太阳能电池120板在白天将多余的电能储存在可充电电池内，在夜晚太阳能电池120板不工作时，有可充电电池板为移动信号增强系统的空中设备提供电能。 [0039] 移动信号增强系统包括：GPS定位系统，空中搭载平台100安装有GPS定位系统，用于确定空中搭载平台100的具体位置。 [0040] 如图9所示，移动信号增强系统包括：地面云端中心130，所述地面云端中心130与无线基站110建立通讯连接；以及地面云端中心130通过与无线基站110之间的通讯为空中搭载平台100设定目标位置，地面云端中心130为地面控制系统，通过向空中搭载平台100及无线基站110发布控制命令，对空中搭载平台100进行控制，地面云端中心130通过收集相关气象信息，进行分析后确定空中搭载平台100前往预设空域通过路径空域的风向资料，为空中搭载平台100找到最佳路径，使空中搭载平台100尽快到达预设空域投入工作。地面云端中心130包括：信号分析单元131，指令单元132，数据存储单元133，其中信号分析单元131主要完成网络覆盖区域信号强度的分析，确定哪些区域是弱覆盖或信号盲区，指令单元132用于地面和热气球相关指令信息的发送和接收，包括热气球的航行位置，信号发送功率，频率等相关信息指示。数据存储单元133存储信号信息，位置等，以及其它控制指令信息。 [0041] 地面云端中心130与空中搭载平台100建立通信连接后，空中搭载平台100上搭载的GPS系统，将当前空中搭载平台100当前的位置信息发送到地面云端控制中心，地面云端中心130收到空中搭载平台100发送的位置信息后，根据信息确定具体位置，并计算出目前位置与目标位置之间的差距，向空中搭载平台100发送修正信息，确保空中搭载平台100不会偏离预设航线。 [0042] 如图10所示，移动信号增强系统包括：地面信号发送装置140，用于接收并增强终端160信号，空中搭载平台100进入工作状态时位于距地面两万里的平流层中，一般的手机以及笔记本电脑等移动端由于功率过小，无法将信号传送到两万米的高空，需要在地面设置一个地面信号发送装置140，用来收纳一定区域内移动端发送的信号，并将此信号进行功率加强后，发送到空中搭载平台100，以此解决较远距离信号传输的问题。地面信号发送装置140包括信号调制单元141，射频单元142，信号放大单元143。其中信号调制单元141将原始信息调制，由射频单元142将信号迁移到适合大气层传输的载波，信号放大单元143完成功率的扩大。另外，热气球基站向地面发送信息时，当信号强度过低时，也能够将信号发送到地面接收装置，其原理同上，实施信号的中继放大，再传输到对应的终端160。 [0043] 移动信号增强系统包括：中央控制器150；所述中央控制器150控制空中搭载平台100向预设空域进行移动；以及控制调节无线基站110天线转动方位及无线基站110功率。 [0044] 如图2所示，一种移动信号增强方法，包括：地面控制中心根据区域终端160接入失败信息确定信号覆盖不足区域；空中搭载平台100装载信号增强装置升空前往预设空域，增加信号覆盖不足区域无线基站110数量，以增强信号覆盖不足区域通讯信号。 [0045] 如图3所示，确定信号覆盖不足区域的方法：信号在传播过程中，随着传播距离的的增大损耗在逐渐增大，遇到复杂地形，如高山阻挡，信号衰减更加快速，由于信号长距离传播导致距离基站较远的区域终端160无法接入网络，地面云端中心130获取终端160上报的信息，例如终端160接收信号强度达不到解调门限之上，信令交互信息报错等，通过分析终端160携带上述信息的具体位置，确定哪些区域终端160接入失败次数多，信令的信息发送失败次数多，将这些地区确定为信号覆盖不足区域。在一些偏远山区，首先确定某一区域位置，根据终端160与网络的信息交互，终端160的接收功率是否达到信息解调门限，当该区域终端160接入网络较少时，确定为信号覆盖不足区域，确定信号覆盖不足的区域，基于多方面原因考虑，例如基站密度较少的区域，终端160接入失败次数较多的区域，在一些偏远的山区，终端160话务较少的区域，都有可能成为覆盖不足的区域。 [0046] 如图4所述，空中移动方法：空中搭载平台100在地面上空20公里左右漂浮，该高空属于平流层，气温上高下底，下方的气流方向跟随对流层的移动，上方的气流方向则相反。气流顺着其中某一个方向的气流运动，当需要改变空中搭载平台100前进方向，朝着相反方向运动时，只需要调整空中搭载平台100高度切换到另一个气流即可。具体地，地面气象中心测量需要移动到指定覆盖不足的区域，并将该区域风力，气象等情况上报到地面云端中心130，由于平流层的风通常比较稳定，风速在每小时5～20英里之间，而每一高度层的风向都不同，根据气象中心提供的天气数据，确定某一时段平流层的风速，由地面云端中心130调整空中搭载平台100移动位置时所需的速度，方向，高度，确保在平流层随着风向进行移动或上升下降到特定高度。 [0047] 如图5、图6所示，理想覆盖方法：空中搭载平台100到达指定区域后，需要调整无线基站110天线的方向角，下倾角，无线基站110发射功率等因素，达到对该区域覆盖效果理想的状态，一般地，首先调整无线基站110的方向角，其次是下倾角，最后调整无线基站110发射功率达到覆盖较佳的状态。依据地面云端中心130，确定话务较多的方向，将基站天线的最大主瓣增益对准该方向。依据最远的边界终端160，根据反馈信号时间的长短确定边界终端160，无线基站110天线指向范围内反馈信号时间最长的终端160为边界终端 160，调节无线基站110天线的下倾角，使无线基站110天线指向该边界终端160，使其在高度一定的情况下，信号直线传播到地面终端160的距离较近。在终端160接收到空中搭载平台100无线基站110的信号后，由地面云端中心130计算该区域终端160的接收信号强度，当接收信号强度小于解调门限时，增加空中搭载平台100无线基站110的功率。当接收信号强度远大于解调门限，降低空中搭载平台100无线基站110发射功率，由地面云端中心 130将功率调整信息发送给空中搭载平台100无线基站110。 [0048] 采用空中搭载平台100无线基站110对一些覆盖不足的区域进行信号增强，可以有效地解决无线基站110的建设周期，在一些人员较少且广袤的区域，降低无线基站110或光纤建设的高昂成本，在保证信号质量的情况下，有效地解决了该地区人员的信号接入和网络共享问题。 [0049] 需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。