Page 33 - 网络电信2020年10月刊下

相比于传统的应急保障体系，“5G+无人机+卫星”空天地 图3 基站低空覆盖图
一体化应急保障系统具备以下优点:
1)快速。灾难发生时，无人机可以不受交通、天气等影
响，快速升空进入灾区，进行通信保障、灾情侦察、三维建
模、抛投作业等。
2)及时。5G网络在时延、抗干扰、下行容量等方面的特
点，保证了前端采集的灾情数据或现场视频可以实时回传指挥
中心，提高了指挥决策的效率。
3)随时随地。应急场景往往基础设备受损会比较严重，传
统的通信方式可能不起作用，该系统能整合卫星通信资源，补
充覆盖范围、随时随地接入。
4)伤亡小。在地理环境和气候条件较差，人员近距离作
业存在较大安全风险时，无人机可以代替人员执行部分危险工
作，可大大降低人员伤亡。
5)科学救援。无人机云平台与AI、云计算、边缘计算等技
图4 地空一体化覆盖示意图
术相给合进行数据采集分析，为应急指挥提供更准确的决策依
据，提高无人机救援作业的有效性。

二、关键技术研究现状
1、基于现有规划的基础覆盖
为了从根本上解决移动通信中频效和能效问题，实现更高
频效和能效的双重目标 [3-5] ，引入大规模输入输出(multiple-
input multiple-output，MIMO)技术作为5G的核心技术之一
[6]
。大规模MIMO天线与传统MIMO天线的区别如图2。天线数量提
升到32/64个，并实现了天线与射频单元的合一，使用大规模天
线阵列对信号进行联合解调、接收和发送。相比于传统的宽波
束，演进成动态窄波束，具备空间复用能力，可以灵活地调整
水平和垂直维度的波束形状，拥有更强的覆盖能力。
图2 大规模MIMO天线与传统MIMO天线的区别
考虑现有规划中难以达成有效覆盖的低空场景，可以从以
下2个维度进行增强覆盖的网络建设。
1)地空一体化的网络规划。
地空一体化覆盖示意图如图4，与现有规划相同，天线主瓣
向地面覆盖，保障地面网络的覆盖能力，保证地面用户的用户
体验，选择新的波束设计增加旁瓣增益以满足低空网络的覆盖
需求。
2)专用站点补盲。
在热点或盲点区域，增加低空覆盖专用站点，其示意图如
图5。在现有规划不变的前提下，依据实测结果合理规划，增
加主瓣向空中覆盖的低空专用基站，与普通基站形成1∶N的规
模，N为低空专用基站数。
考虑到同频干扰，低空专用基站可以使用4．9GHz频段。通
过合理的专用基站规划，可以在最大程度上降低对空覆盖的投
当前规划建设原则是基于地面覆盖的，波束的法线方向指 资，搭建一张无缝的无人机低空覆盖网络。
向地面小区边缘。在不影响地面用户体验的前提下，不改变规 3、移动性增强方案
划公参，低空覆盖只能依靠天线的旁瓣，小于300m时的基站低 在移动通信网络中，干扰主要有同频干扰、共享频谱资源
空覆盖情况如图3。 干扰、不同覆盖层次间的干扰等 [7-10] 。无人机处于低空时，空
300m以下的低空大部分区域属于LOS(line of sight)场 间信道大部分情况下与基站间是LOS链路，导致低空会收到更多
景，虽然旁瓣增益较小，也可以达成较好的覆盖。 个小区的干扰信号，容易导致小区间频繁切换，根据3GPP的技
2、覆盖增强解决方案 术验证，处于120m高度的无人机会受到最多32个小区的干扰。

网络电信 二零二零年十月 63