HAP 覆盖特性与链路损耗特性分析
- HAP平台高度:17~22km之间。HAP通信业务的覆盖区域取决于覆盖区边缘至平台的仰角,仰角越小,覆盖区域越大。覆盖区内不同地点的用户至平台的距离差别也越大。
- HAP和终端几何关系:
B:地面终端的位置,A是地球的中心,R是地球 的半径,D是平台的位置,H是平台的高度, ε \varepsilon ε占是仰角.
地心角 θ 0 \theta_0 θ0和仰角 ε \varepsilon ε的函数关系
c o s θ 0 = c o s 2 ε H / R + 1 + s i n ε ( 1 − c o s 2 ε ( H / R + 1 ) 2 ) 1 2 cos\theta_0=\frac{cos^2\varepsilon}{H/R+1}+sin\varepsilon(1-\frac{cos^2\varepsilon}{(H/R+1)^2})^{\frac{1}{2}} cosθ0=H/R+1cos2ε+sinε(1−(H/R+1)2cos2ε)21
平台在地面覆盖区域的面积S以及平台与地面终端之间倾斜路径d的表达式:
S = 2 π R 2 ( 1 − c o s θ 0 ) S=2\pi R^2(1-cos\theta_0) S=2πR2(1−cosθ0)
d = ( R + H ) c o s θ 0 − R s i n ε d=\frac{(R+H)cos\theta_0-R}{sin\varepsilon} d=sinε(R+H)cosθ0−R - 平台高度为21 km时,不同的地面天线仰角所对应的服务区面积、空间传输距离、与 90°仰角相比的传输损耗增益如下表:
天线仰角/° | 覆盖面积/km^2 | 传输距离/km | 损耗增益/dB |
---|---|---|---|
90 | 0 | 21 | 0.0 |
75 | 113 | 22 | 0.3 |
60 | 452 | 24 | 1.2 |
45 | 1385 | 30 | 3.0 |
30 | 4096 | 42 | 6.0 |
15 | 18137 | 79 | 11.5 |
- 单个HAP的最大覆盖面积与仰角的关系
- H=22km时路径损耗与仰角的关系
- 降雨衰减同降雨率和仰角的关系 (具体推导公式见文献)
参考文献:杨明川,姜义成,郭庆,等. 低仰角动态环境下高空平台站通信信道的衰落特性[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2009,37(1):27-33. DOI:10.3321/j.issn:1000-565X.2009.01.007.