CN108271118A - 高空通信系统、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：地面平台接收高空平台发送的所述高空平台的位置信息；所述无地面平台位于地面网络中，所述高空平台位于所述空中网络中，且覆盖所述地面平台；根据地面平台的位置信息和所述高空平台的位置信息确定波束方向；在所述波束方向上向所述高空平台发送波束宽度信息；所述波束宽度信息用于调整所述高空平台的位置信息发送周期。

Description

高空通信系统、方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种高空通信系统、方法及装置。
背景技术
国际电联(ITU)的报告显示，目前世界上仍有近2/3的人口没有联网，主要分布在偏远、人口密度低的地区。通过地面基站为这些地区进行网络覆盖，成本会非常高。利用空中平台(气球、飞艇、无人机)提供面向偏远地区的广覆盖网络是一种新的手段。通常，高空平台位于距离地面高度18～25km的平流层。平流层这一层一般具有较小的风速(例如，5到40m/s之间的风速)和相对较小的湍流。另外，18km以上的高度通常超过了商业飞机指定的最大高度。因此，当高空平台部署在18km至25km之间时，对商业飞机不会造成太大干扰。
在相关技术中，例如谷歌气球，高空平台携带基站(包括BBU、RRU、天线等通信设备)升到平流层，高空基站与地面核心网利用无线回传进行通信。高空平台需要对通信设备做低温、低压、低湿度及散热等保护措施，避免对设备造成影响。高空平台通过太阳电池供电。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
高空平台的载重与平台大小、成本成正比。将基站搬移到高空平台上，基站的体积、重量、保温、散热及功耗等问题对高空平台的有效载荷和供电能力提出非常高的要求。
通常，高空设备在高空不是固定在某一个位置，而是不断的移动。在风速稳定情况下，高空设备可以通过飞行控制系统，控制以某个位置为中心，大致沿着半径R的轨迹进行飞行。但在风速不稳定的情况下，例如遇到大气湍流等，风速和风向会发生变化，从而导致高空设备的对地面移动速率发生变化，导致高空设备可能飞出波束覆盖范围，从而导致高空设备与地面设备之间的自由空间链路不稳定，甚至中断。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种高空通信系统、方法及装置。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：
地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
可选地，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述 地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
在另一个可能地实现方式中，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述波束覆盖半径、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度。
在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括，包括：
根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
在另一个可能地实现方式中，可选地，根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
另一方面，本发明实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：
高空设备根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
高空设备获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
高空设备计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
将所述风速变化值和预设门限进行比较；
根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
可选地，所述方法还包括：
所述高空设备获取自身的位置信息；
将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。
可选地，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径，包括：
如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；
可选地，重新计算所述波束覆盖半径，包括：
根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；
根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。
可选地，所述方法还包括：
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度。
可选地，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度，包括：
1.根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
2.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
3.根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
4.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、第一预设值、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度信息，其中，所述第一预设值大于或者等于所述移动轨迹的半径。
另一种可能的实现方式，可选地，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度，包括：
1.根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
2.根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
3.根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
4.根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述第二预设值、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息，其中，所述第二预设值大于零并且小于或者等于所述移动轨迹的半径。
可选地，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU。所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
又一方面，本发明实施例提供的一种地面设备的装置，该地面设备，应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述地面设备用于控制空中和地面间的通信，所述地面设备包括：
获得模块，用于获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
波束方向模块，用于根据根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
波束宽度模块，用于根据所述获得模块获得的波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
控制模块，用于根据所述波束方向模块确定的波束方向和所述波束宽度模 块确定的波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
可选地，所述波束方向模块可以包括：
轨迹中心坐标计算单元，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
方向计算单元，用于根据所述轨迹中心坐标计算单元计算得到的移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
可选地，所述波束宽度模块包括：
轨迹中心坐标计算单元，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
波束宽度计算单元，用于根据根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
另一种可能地实现方式，所述波束方向模块可以包括：
距离计算模块，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束方向计算模块，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
另一种可能地实现方式，所述波束宽度模块包括：
半径计算模块，用于根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
距离计算模块，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束宽度信息计算模块，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
还一方面，本发明实施例提供的一种高空设备，高空设备应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述高空设备用于控制空中和地面间的通信，所述高空设备包括：
波束覆盖半径获得模块，用于根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞 行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
信息获取模块，用于获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
可选地，信息获取模块可包括例如全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统、风速计、各种运动传感器(如，加速度计、磁力计、陀螺仪等)。
风速变化量计算模块，用于计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示信息获取模块获得的当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
比较模块，用于将风速变化量计算模块计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
比较模块，具体用于，将风速变化量计算模块计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。
进一步，如果所述所述比较模块判断重新计算所述波束覆盖半径，波束覆盖半径获得模块还用于：
根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
发送模块，用于向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
可选地，所述高空设备还包括：
波束方向控制模块，用于根据所述信息获取模块获取的自身的位置信息和所述地面设备的位置信息确定所述高空设备到所述地面设备的波束方向和波束宽度信息，其中，所述地面设备的位置信息为预先配置给所述高空设备的；
其中，所述发送模块具体用于：
在所述波束方向控制模块确定的波束方向上将所述自身的位置信息发送给 所述地面设备。
进一步，所述信息获取模块还用于获取自身的位置信息；
所述发送模块还用于将所述所述信息获取模块获取的自身的位置信息发送给所述地面设备。
可选地，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU；所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
本发明实施例提供一种分布式高空平台通信系统，所述系统包括高空轻量级前端平台设备和地面重量级量级处理平台设备，其中：
所述高空轻量级前端平台设备包括空中设备和前述实施例所述的高空平台，所述空中设备携带所述高空平台在空中驻留或者移动；
所述地面重量级处理平台设备包括如前述实施例所述的地面平台和天线，其中所述天线和所述地面平台互相配合用于发送数据。
本发明实施例中，所述高空平台为多个，所述地面平台为一个，所述高空平台和所述地面平台组成星行拓扑结构，所述多个高空平台分别和所述地面平台进行无线前传通信。
本发明实施例中，所述高空平台为多个且和所述地面平台数量相等，每个空中平台唯一对应一个地面平台进行无线前传通信。
本发明实施例中，所述高空平台为多个且组成链式拓扑结构，所述地面平台为一个，其中一个高空平台和所述地面平台进行无线前传通信，其它高空平台通过中继链路和所述一个高空平台进行通信。
通过本发明实施例所提供的技术方案，高空设备可以根据风速的一个实时变化情况，确定是否需要重新计算波束覆盖半径，从而使地面设备可以动态的根据波束覆盖半径调整波束宽度，使之地面设备和高空设备之间的链路质量更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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1A是本发明实施例提供的一种分布式高空平台通信系统示意图；
图1B是本发明实施例提供的一种星型组网结构示意图；
图1C是本发明实施例提供的一种链型组网结构示意图；
图1D是本发明实施例提供的一种树型组网结构示意图；
图1E是本发明实施例提供的一种环型组网结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种通信方法流程图；
图3A是本发明实施例提供的一种波束方向获取方法示意图；
图3B是本发明实施例提供的一种波束水平波瓣角获取方法示意图；
图3C是本发明实施例提供的一种波束垂直波瓣角获取方法示意图；
图3D是本发明实施例提供的另一种波束方向获取方法示意图；
图3E是本发明实施例提供的另一种波束水平波瓣角获取方法示意图；
图3F是本发明实施例提供的另一种波束垂直波瓣角获取方法示意图；
图4A是本发明实施例提供的另一种波束水平波瓣角获取方法示意图；
图4B是本发明实施例提供的另一种波束垂直波瓣角获取方法示意图；
图4C是本发明实施例提供的另一种波束水平波瓣角获取方法示意图；
图4D是本发明实施例提供的另一种波束垂直波瓣角获取方法示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种通信方法流程图；
图6是本发明实施例提供的一种位置信息发送周期确定方法流程图；
图7A是本发明实施例提供的一种无线CPRI协议架构示意图；
图7B是本发明实施例提供的一种无线前传链路切换流程图；
图8是本发明实施例提供的一种高空RRU位置范围的边界确定方法流程图；
图9是本发明实施例提供的一种地面设备装置框图；
图10是本发明实施例提供的一种高空设备装置框图；
图11是本发明实施例提供的一种通信方法流程图；
图12是本发明实施例提供的一种通信方法流程图。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如图11所示，本发明实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：
S110，地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
S120，根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
S130，根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
S140，根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
可选地，S120：根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
S121，根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
S122，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
可选地，S130：所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
S131，根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
S132，根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
在另一个可能地实现方式中，可选地，S120：根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
S1201，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
S1202，根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
在另一个可能地实现方式中，S130：所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
S1301，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
S1302，根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述波束覆盖半径、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度。
在另一个可能地实现方式中，可选地，S120：根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括，包括：
S12010，根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
S12020，根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
在另一个可能地实现方式中，可选地，S130：根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
S13010根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
S13020，根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
可选地，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU。所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
通过本发明实施例所提供的技术方案，高空设备可以根据风速的一个实时变化情况，确定是否需要重新计算波束覆盖半径，从而使地面设备可以动态的 根据波束覆盖半径调整波束宽度，使之地面设备和高空设备之间的链路质量更加稳定。
如图12所示，本发明实施例提供一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述方法包括：
S210，高空设备根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
S220，高空设备获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
S230，高空设备计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
S240，将所述风速变化值和预设门限进行比较；
S250，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
S260，向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
可选地，如图12所示，所述方法还包括：
S270，所述高空设备获取自身的位置信息；
S280，将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。
可选地，S250根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径，包括：
S251，如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；
可选地，S251包括：
S2510，根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；
S2511，根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
S250，如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述 波束覆盖半径。
可选地，如图12所示，所述方法还包括：所述方法还包括：
S290，根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
S300，根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度。
可选地，S300包括：
1.根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
2.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
3.根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
4.根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、第一预设值、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度信息，其中，所述第一预设值大于或者等于所述移动轨迹的半径。
另一种可能的实现方式，可选地，S300包括：
1.根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
2.根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
3.根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
4.根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述第二预设值、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息，其中，所述第二预设值大于零并且小于或者等于所述移动轨迹的半径。
可选地，所述地面设备为BBU或者云基带处理单元，所述云基带处理单元包括多个BBU，所述高空设备为RRU或者直放站或者反射天线。
通过本发明实施例所提供的技术方案，高空设备可以根据风速的一个实时变化情况，确定是否需要重新计算波束覆盖半径，从而使地面设备可以动态的根据波束覆盖半径调整波束宽度，使之地面设备和高空设备之间的链路质量更加稳定。
无线接入网(RAN)是移动运营商赖以生存的重要资产，可以向用户提供7x24小时不间断、高质量的数据服务。传统的无线接入网具有以下特点：第一，每个基站连接若干固定数量的扇区天线，并覆盖小片区域，每个基站只能处理本小区收发信号；第二，系统的容量是干扰受限，各个基站独立工作已经很难增加频谱效率；这些特点带来了以下挑战：数量巨大的基站意味着高额的建设投资、站址配套、站址租赁以及维护费用，建设更多的基站意味着更多的资本开支和运营开支。此外，现有基站的实际利用率仍然很低，网络的平均负载一般来说远远低于忙时负载，而不同的基站之间不能共享处理能力，也很难提高频谱效率。
C-RAN是云基带处理单元、RRU和天线组成的协作式无线网络，其中，云基带处理单元包含多个BBU。本质是通过实现减少基站机房数量，减少能耗，采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度，提高频谱效率，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。
由于BBU集中处理，云基带处理单元的设备功耗，体积重量，也会相比传统分布式基站大幅度增加，很难通过高空平台携带到空中。本发明中，利用高空平台将轻量级前端设备带入空中，可以与C-RAN架构有效的结合。
带动力高空平台(如飞艇、无人机等)携带轻量级前端平台设备升到空中，实现空中驻留，即在一定范围内飞移动。地面设备包含地面重量级处理平台设备和天线，其中，天线用于地面重量级处理平台设备与轻量级前端平台设备进行无线通信。
轻量级前端平台设备可以为RRU、直放站或反射天线。地面重量级处理平台设备可以为BBU、云基带处理单元、基站。
为了方便描述，下面以高空RRU，地面BBU为例，进行详细说明。
图1A是本发明实施例提供的一种分布式高空平台通信系统示意图，如图1A所示，该定位系统包括多个BBU(BaseBand Unit，基带处理单元)102A至102B和多个RRU(RemoteRadio Unit，射频拉远单元)104A至104F，基带处理单元102A至102B是部署在地面的BBU，被配置由地面电源系统供电，射频拉远单元104A至104F是经由高空平台部署在平流层的高空RRU，被配置由高空太阳能电力系统供电。更具体而言，在分布式高空平台通信系统中，高空RRU 104A至104F一般可以被配置为在高度18km至25km之间的高度操作(其他高度也可以)。此高度范围可能由于若干原因是有利的。具体的，平流层这一层一般具有较小的风速(例如，5到40m/s之间的风速)和相对较小的湍流。另外，18km以上的高度通常超过了商业飞机指定的最大高度。因此，当高空平台部署在18km至25km之间时，对商业飞机不会造成太大干扰。
在本发明实施例中，高空RRU 104A至104F被配置为经由自由空间链路106互相通信。具体的，自由空间链路106包含自由空间光链路或微波链路中的至少一种链路。例如，给定的高空RRU 104A至104F可使用激光来发送光信号与其他高空RRU 104A至104F通信，其他类型的自由空间光通信是可能的。又例如，给定的高空RRU 104A至104F也可使用毫米波来发送电磁波信号与其他高空RRU 104A至104F通信，其他类型的微波通信是可能的。给定的高空RRU 104A至104F可被配置为利用无线CPRI协议或为高空-高空而开发的专有无线前传协议等与其他高空RRU 104A至104F通信。
在本发明实施例中，高空RRU 104A至104F被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A至102B通信。具体的，自由空间链路108包含自由空间光链路或微波链路中的至少一种链路。例如，给定的高空RRU 104A至104F可使用激光来发送光信号与地面BBU 102A至102B通信，其他类型的自由空间光通信是可能的。又例如，给定的高空RRU 104A至104F也可使用毫米波来发送电磁波信号与地面BBU 102A至102B通信，其他类型的微波通信是可能的。给定的高空RRU 104A至104F可被配置为利用无线CPRI协议或为高空-地面而开发的专有无线前传协议等与地面BBU 102A至102B通信。
在本发明实施例中，高空RRU 104A至104F中，被配置为包含自由空间链路106或自由空间链路108中的至少一种链路。在一方面中，可能存在以下场景：多个给定的高空RRU104A至104F中，被配置为经由自由空间链路108与一个给定的地面BBU 102A至102B通信，组成星型网络结构，如图1B所示。例如，高空RRU 104A被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A通信，高空RRU 104C被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A通信，高空RRU 104D被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A通信，高空RRU 104A、高空RRU104C、高空RRU 104D与地面BBU 102A组成星型网络结构。
在另一方面中，多个给定的高空RRU 104A至104F中，一个给定的高空 RRU被配置为经由自由空间链路108与一个给定的地面BBU 102A至102B通信，多个给定的高空RRU被配置为经由自由空间链路106互相通信，组成链型网络结构，如图1C所示。例如，高空RRU 104E被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102B通信，高空RRU 104D被配置为自由空间链路106与高空RRU 104E通信，高空RRU 104D、高空RRU 104E与地面BBU 102B组成链型网络结构。另外，也可组成树型网络结构，如图1D所示。例如，高空RRU 104E被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102B通信，高空RRU 104D被配置为自由空间链路106与高空RRU 104E通信，高空RRU 104F被配置为自由空间链路106与高空RRU 104E通信，高空RRU 104D、高空RRU104E、高空RRU 104F、与地面BBU 102B组成树型网络结构。
在又一方面中，多个给定的高空RRU 104A至104F中，两个给定的高空RRU被配置为经由自由空间链路108与一个给定的地面BBU 102A至102B通信，多个给定的高空RRU被配置经由自由空间链路106互相通信，组成环型网络结构，如图1E所示。例如，高空RRU 104A被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A通信，高空RRU 104C被配置为经由自由空间链路108与地面BBU 102A通信，高空RRU 104B被配置为自由空间链路106与高空RRU 104A和高空RRU 104C通信，高空RRU 104AD、高空RRU 104B、高空RRU 104C、与地面BBU 102A组成环型网络结构。
高空RRU在高空不是固定在某一个位置，而是不断的移动。在风速稳定情况下，高空RRU可以通过飞行控制系统，控制以某个位置为中心，大致沿着半径R的轨迹进行飞行。高空RRU也可以控制移动速度保持对地面移动速率稳定。在风速不稳定的情况下，例如遇到大气湍流等，风速和风向会发生变化，从而导致高空RRU的对地面移动速率发生变化。为了避免高空RRU飞出波束覆盖范围，导致高空RRU与地面BBU之间的自由空间链路中断，需要根据风速变化，调整波束宽度。
需要说明的是，计算波束信息的执行主体可以为高空RRU，也可以为地面BBU。下面分别以高空RRU和地面BBU两种情况进行说明。
图2是本发明实施例提供的一种通信控制方法流程图，计算波束信息的执行主体为高空RRU参见图2，该方法包括：
201、高空RRU获取自身位置信息和风速信息并存储；控制对地面BBU的 波束方向和波束宽度。
高空RRU被配置为周期性获取自身位置信息。具体的，位置信息为三维坐标信息(x,y,z)。具体获取方法，本发明实施例对此不作限定。高空RRU被配置为周期性获取风速信息。具体的，风速信息包含速率和方向。具体获取方法，本发明实施例对此不作限定。
在一个或多个飞行周期内，获取多个位置信息，存储位置信息并计算飞行轨迹。获取飞行轨迹的方法可以为：
根据下述公式1计算飞行轨迹的中心点(x0,y0,z0)。其中,(xi,yi,zi)表示获取的第i个位置信息，·表示乘法运算
根据下述公式2计算计算飞行轨迹的半径R。
在本发明实施例中，地面BBU的位置是固定不动，位置信息(xb,yb,zb)对高空RRU是已知的，可以是预先存储在高空RRU中。
高空RRU对地面BBU的初始波束控制可以分为以下三种情况：
第一种情况、当期望波束方向少量控制时，高空RRU需要波束宽度可以包含高空RRU的飞行范围，使高空RRU在飞行轨迹上任意一点，波束方向和波束宽度不需要调整。高空RRU能够避免频繁控制波束方向，减少高空RRU的功耗，但会减少天线增益。如图3A所示，获取波束方向的方法可以为：
高空RRU可根据下述公式3计算地面BBU与飞行轨迹的中心点之间的距离L，其中(xB,yB,zB)为地面BBU的位置，(x0,y0,z0)为飞行轨迹的中心点的位置。
波束方向由波束水平方向角φ和垂直方向角来确定。高空RRU可根据下述公式4计算波束水平方向角φ和垂直方向角
在本发明实施例中，当高空RRU确定波束方向后，计算波束宽度，其中，波束宽度由水平波瓣角θ和垂直波瓣角ψ来确定。如图3B所示，获取波束水平波瓣角的方法可以为：
高空RRU可根据下述公式5计算波束水平波瓣角θ。
其中，L1为第一预设值，(L1≥R，其中R为飞行轨迹的半径)。需要说明的是，L1可为飞行轨迹的半径，也可是比飞行轨迹的半径大的数值。
如图3C所示，获取波束垂直波瓣角的方法可以为：
高空RRU可根据下述公式6计算波束垂直波瓣角ψ。
通过上述计算波束方向和波束宽度方法，高空RRU可控制对地面BBU的信号波束。
第二种情况、当期望波束方向频繁控制时，波束覆盖范围可以仅覆盖地面BBU，可获得更高的天线增益，但增加高空RRU功耗。如图3D所示，获取波束方向的方法可以为：
在时间t1，高空RRU的位置为高空RRU可根据下述公式7计算地面BBU与高空RRU之间的距离其中(xB,yB,zB)为地面BBU的位置。
波束方向由波束水平方向角φ和垂直方向角来确定。高空RRU可根据下述公式8计算波束水平方向角φ和垂直方向角
在本发明实施例中，当高空RRU确定波束方向后，计算波束宽度，其中， 波束宽度由水平波瓣角θ和垂直波瓣角ψ来确定。如图3E所示，获取波束水平波瓣角的方法可以为：
高空RRU可根据下述公式9计算波束水平波瓣角θ。
其中，L2为第二预设值，(0＜L2≤R，其中R为飞行轨迹的半径)。需要说明的是，地面BBU设备包含天线系统，L2可为地面BBU的尺寸，也可为天线系统的尺寸，还可以是比地面BBU尺寸大的数值。
如图3F所示，获取波束垂直波瓣角的方法可以为：
需要说明的是，高空RRU在不同位置，波束垂直波瓣角ψ的值是不同的。
高空RRU可根据下述公式10计算波束垂直波瓣角ψ。
第三种情况、高空RRU在初始阶段不需要计算波束方向和波束宽度，根据预先设定好波束方向和波束宽度，提供一个广覆盖范围。这样可以减少高空RRU的计算量，但是天线增益较低。举例说明一下，高空RRU的波束方向可以为垂直于地面，波束宽度可以为180度，可以保证地面BBU在预设距离内，可以接收高空RRU的信息。需要说明的是，其他波束方向和波束角度也是可以的。
在另一方面中，空中RRU受到湍流影响，发生颠簸抖动，会造成波束方向发生变化。高空RRU被配置为周期性获取自身姿态信息。高空RRU根据姿态信息，补偿波束水平方向角φ和垂直方向角使波束方向对准地面BBU。具体的，姿态信息可以为极坐标信息，也可以为其他信息。具体计算方法，本发明实施例对此不作具体限定。
在一个或多个飞行周期内，获取多个风速信息存储风速信息并计算平均风速平均风速可以以一定周期更新，比如按小时，天等更新。
高空RRU的对地移动速度可以根据两个位置的坐标值和时间差来计算得到，包括速率值和方向角。举例说明，在时间t1，高空RRU自身位置在时间t2，高空RRU自身位置根据下述公式11计算这段时间内的平均 速率和方向角。
在一个飞行周期或多个飞行周期，根据多个对地移动速率计算出对地平均速率v。
需要说明的是，地面BBU也可以根据高空RRU的不同位置信息和时间信息计算最大移动速率值。
202、高空RRU计算初始波束覆盖半径信息，向地面BBU发送初始波束控制信息。
当高空RRU期望的信息发送频率不同时，高空RRU计算初始波束覆盖半径的方法也不同，具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、当高空RRU期望以较低的频率向地面BBU发送位置信息时，高空RRU期望地面BBU对高空RRU的波束覆盖范围较大，可以覆盖高空RRU的飞行轨迹，高空RRU只在特定条件下向地面BBU发送位置信息。地面BBU对高空RRU的波束宽度的初始波束覆盖半径r等于高空RRU的飞行轨迹半径R。
第二种情况、当高空RRU期望以较高的频率向地面BBU发送位置信息时，高空RRU期望地面BBU对高空RRU的波束覆盖范围较小，无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。高空RRU可根据下述公式12计算地面BBU对高空RRU的波束宽度的初始波束覆盖半径r，其中，T表示时间周期，v表示高空RRU对地平均速率。
r＝T*v (12)
具体的，周期T可以为高空RRU获取自身位置信息的周期，也可以为高空RRU获取风速信息的周期，还可以为其他预设周期。需要说明的是，这里对周期T的取值不做限定。
可选的，周期T还可以由地面BBU发送给高空RRU。
高空RRU向地面BBU发送初始波束控制信息，用于地面BBU根据初始波束控制信息进行波束控制。具体的，初始波束控制信息包含位置信息或飞行轨 迹中心位置信息中的一个、初始波束覆盖半径信息及高空RRU的飞行轨迹半径。
203、地面BBU接收并存储初始波束控制信息，进行波束控制。
初始波束控制信息包含位置信息或飞行轨迹中心位置信息中的一个、初始波束覆盖半径信息及飞行轨迹半径。
地面BBU根据接收的初始波束控制信息，计算波束方向及波束宽度的方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
初始波束控制信息包括初始波束覆盖半径信息和高空RRU飞行轨迹中心位置信息地面BBU根据高空RRU飞行轨迹的中心位置信息和初始波束覆盖半径信息控制波束。如图3A所示，获取波束方向的方法可以为：
地面BBU接收并存储N(N≥3)个位置信息。根据上述(1)式和(2)式计算高空RRU的飞行轨迹的中心点(x0,y0,z0)和半径R。需要说明的是，飞行轨迹的中心点和半径信息也可以由高空RRU计算后向地面BBU发送。
地面BBU可根据上述(3)式计算地面BBU与飞行轨迹的中心点之间的距离L，其中(xB,yB,zB)为地面BBU的位置。
波束方向由波束水平方向角φ和垂直方向角来确定。地面BBU可根据上述(4)式计算波束水平方向角φ和垂直方向角
在本发明实施例中，当地面BBU确定波束方向后，计算波束宽度，其中，波束宽度由水平波瓣角θ和垂直波瓣角ψ来确定。如图4A所示，获取波束水平波瓣角的方法可以为：
地面BBU可根据上述(5)式计算波束水平波瓣角θ。
如图4B所示，获取波束垂直波瓣角的方法可以为：地面BBU可根据上述(6)式计算波束垂直波瓣角ψ。
通过上述计算波束方向和波束宽度方法，地面BBU可控制对高空RRU的信号波束。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
初始波束控制信息包括初始波束控制信息和高空RRU位置信息地面BBU 根据高空RRU位置信息和初始波束覆盖半径信息控制波束。如图3D所示，获取波束方向的方法可以为：
在给定时刻t1，高空RRU的位置为向地面BBU发送位置信息。地面BBU周期接收并存储高空RRU的位置信息。需要说明的是，高空RRU获取位置信息后，随即向地面BBU发送，地面BBU接收位置信息的时刻与高空RRU获取位置信息的时刻的间隔很小，在该间隔内，高空RRU的移动距离也很小，可近似认为没有移动。举例说明，高空RRU与地面BBU距离值为100km，信号传输时延值为0.33ms，信号处理时延值可为1ms，该间隔的值为1.33ms，高空RRU的速度值可为20m/s，该间隔内的移动距离值为26.6mm，可近似认为没有移动。
地面BBU可根据上述(7)式计算地面BBU与高空RRU之间的距离Lt1，其中(xB,yB,zB)为地面BBU的位置。
波束方向由波束水平方向角φ和垂直方向角来确定。地面BBU可根据上述(8)式计算波束水平方向角φ和垂直方向角
在本发明实施例中，当地面BBU确定波束方向后，计算波束宽度，其中，波束宽度由水平波瓣角θ和垂直波瓣角ψ来确定。如图4C所示，获取波束水平波瓣角的方法可以为：
地面BBU可根据上述(9)式计算波束水平波瓣角θ。
需要说明的是，高空RRU设备包含天线系统，L2可为高空RRU的尺寸,也可为天线系统的尺寸，还可以是比高空RRU尺寸大的数值。
如图4D所示，获取波束垂直波瓣角的方法可以为：
需要说明的是，高空RRU在不同位置，波束垂直波瓣角ψ的值是不同的。
在时刻t1，地面BBU可根据上述(10)式计算波束垂直波瓣角ψ。
204、高空RRU周期计算风速变化量。
高空RRU在飞行阶段，高空RRU周期获取风速可根据下述公式13计算风速变化量
其中，风速变化量为矢量，包含速率和方向
风速的变化最终体现在高空RRU的移动速率的变化，差异越小说明，风速越稳定，高空RRU飞行也越稳定；
在风速稳定情况下，地面BBU可用较小的波束宽度覆盖高空RRU，获得较高的天线增益。同样，高空RRU也可以进行相同操作。在链路预算一定的条件下，高空RRU与地面BBU之间进行无线通信，高空RRU可以采用较低的发射功率，从而达到降低高空RRU的功耗的目的。
在风速不稳定的情况下，为了避免高空RRU飞出波束覆盖范围，可以根据风速信息来调整波束宽度。地面BBU可用较大的波束宽度覆盖高空RRU，保证高空RRU不会飞出波束覆盖范围，获得较低的天线增益。
高空RRU根据风速变化量可以获得风速变化值与本地预设风速变化门限值比较，如1米/秒。
如果风速变化值小于风速变化门限值，说明风速稳定，周期执行205～206；
否则，说明风速不稳定，触发执行207～208。
205、高空RRU周期向地面BBU发送位置信息。
在风速稳定情况，地面BBU对高空RRU的波束覆盖半径仍为初始覆盖半径，没有发生变化。高空RRU只需要将位置信息周期发送给地面BBU。具体的，高空RRU在到达覆盖范围边界之前某时刻向地面BBU发送位置信息。位置信息发送周期与波束宽度大小有关，波束宽度越大，位置发送周期越长。
206、地面BBU接收高空RRU的位置信息，进行波束控制。
根据步骤203中的2种情况，地面BBU对高空RRU波束控制方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
波束方向和波束宽度与步骤203中第一种情况计算的结果一致，没有发生变化，地面BBU不需要重新计算。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
地面BBU根据高空RRU位置信息和初始波束覆盖半径信息控制波束。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向方法同理，此处不再赘述。
207、高空RRU计算新的波束覆盖半径信息，向地面BBU发送波束控制信息。
在风速不稳定时，为了避免高空RRU飞出波束覆盖范围，导致高空RRU与地面BBU之间的自由空间链路中断，当风速变化值大于预设风速变化门限，高空RRU可根据下述公式14计算新的对地移动速率v’。
其中，表示风速变化量，表示高空RRU当前对地移动速度。具体的，高空RRU根据两个位置的坐标值和时间差，来计算移动速度。
根据步骤202中的2种情况，高空RRU计算新的波束覆盖半径方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
本发明一实施例中，高空RRU可根据下述公式15计算波束覆盖半径变化值Δr
Δr＝T*v’ (15)
高空RRU将波束覆盖半径变化值信息发送给地面BBU，用于调整地面BBU对高空RRU的波束宽度。
本发明另一实施例中，高空RRU根据上述(15)式计算获得波束覆盖半径变化值，高空RRU可根据下述公式16计算新的波束覆盖半径r’
r’＝Δr+r (16)
高空RRU将新的波束覆盖半径息发送给地面BBU，用于调整地面BBU对高空RRU的波束宽度。
本发明又一实施例中，高空RRU和地面BBU维护同一个不同风速变化值对应的波束覆盖范围半径的表。举例说明，具体内容如表1所示
表1
高空RRU在计算风速变化值后，可以在表中找到相应波束覆盖半径的序号，将序号信息发送给地面BBU，地面BBU收到后查表，查找对应的波束覆盖范围半径。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
本发明一实施例中，高空RRU可根据下述公式17计算新的波束覆盖半径r’
r’＝T*v’ (17)
高空RRU将新的波束覆盖半径信息发送给地面BBU，用于调整地面BBU对高空RRU的波束宽度。
可选的，高空RRU也可以将新的波束覆盖半径信息和新的位置信息，用于调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。
本发明另一实施例中，高空RRU根据上述(17)式计算获得新的波束覆盖半径r’，高空RRU可根据下述公式18计算波束覆盖半径变化值Δr，
Δr＝r’-r (18)
高空RRU将波束覆盖半径变化值信息发送给地面BBU，用于调整地面BBU对高空RRU的波束宽度。
可选的，高空RRU也可以将波束覆盖半径变化值信息和新的位置信息，用于调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。
本发明又一实施例中，高空RRU和地面BBU维护同一个不同风速变化值对应的波束覆盖范围半径的表。举例说明，具体内容上述表1所示。高空RRU在计算风速变化值后，可以在表中找到相应波束覆盖半径的序号，将序号信息发送给地面BBU，地面BBU收到后查表，查找对应的波束覆盖范围半径。
高空RRU向地面BBU发送波束控制信息。具体的，波束控制信息包括新的波束覆盖半径、波束覆盖半径变化值或序号信息中的一个。
同时，高空RRU需要进行飞行控制，使高空RRU重新回到初始飞行轨迹上。
208、地面BBU接收波束控制信息，进行波束控制。
波束控制信息包括新的波束覆盖半径、波束覆盖半径变化值或序号信息中的一个。可选的，波束控制信息也可包含高空RRU的位置信息。
根据步骤203中的2种情况，地面BBU对高空RRU波束控制方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
本发明一实施例中，波束控制信息为波束覆盖半径变化值。地面BBU根据波束覆盖半径变化值和初始波束覆盖半径信息计算新的波束覆盖半径信息，具体如上述(16)式所示。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第一种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
本发明另一实施例中，波束控制信息为新的波束覆盖半径。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
本发明又一实施例中，波束控制信息为序号信息。地面BBU根据序号信息在上述表1中查找对应的波束覆盖半径信息。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第一种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
本发明一实施例中，波束控制信息为新的波束覆盖半径。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
可选的，地面BBU根据新的波束覆盖半径和高空RRU的位置信息调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
本发明另一实施例中，波束控制信息为波束覆盖半径变化值。地面BBU根据波束覆盖半径变化值和初始波束覆盖半径信息计算新的波束覆盖半径信息，具体如上述(16)式所示。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束宽度方法同理，此处 不再赘述。
可选的，地面BBU根据新的波束覆盖半径和高空RRU的位置信息调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
本发明又一实施例中，波束控制信息为序号信息。地面BBU根据序号信息在上述表1中查找对应的波束覆盖半径信息。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
可选的，地面BBU根据新的波束覆盖半径和高空RRU的位置信息调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
图5是本发明实施例提供的又一种通信控制方法流程图，计算波束信息的执行主体为地面BBU，参见图5，该方法包括：
501、高空RRU获取自身位置信息和风速信息并存储，控制对地面BBU的波束方向和波束宽度。
具体计算波束方向和波束宽度方法与上述步骤201的方法同理，此处不再赘述。
502、高空RRU周期向地面BBU发送速度信息和位置信息。
速度信息包含平均风速当前风速和对地平均速率v。
位置信息可以为当前高空RRU的位置信息。也可以为高空RRU的飞行轨迹半径和飞行轨迹中心位置。
503、地面BBU计算初始波束覆盖半径信息，控制地面BBU到高空RRU的波束。
当期望的波束方向控制频率不同时，地面BBU对高空RRU的波束宽度也不同，地面BBU计算初始波束覆盖半径的方法也不同，具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU期望地面BBU对高空RRU的波束覆盖范围较大，可以覆盖高空RRU的飞行轨迹，高空RRU以较低的频率向地面BBU发送位置信息，高空RRU只在特定条件下 向地面BBU发送位置信息。地面BBU对高空RRU的波束宽度的初始波束覆盖半径r等于高空RRU的飞行轨迹半径R。
地面BBU根据初始波束覆盖半径和高空RRU的飞行轨迹中心位置信息确定地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第一种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU期望地面BBU对高空RRU的波束覆盖范围较小，无法覆盖高空RRU的飞行轨迹，高空RRU以较高的频率向地面BBU发送位置信息。地面BBU可根据上述(12)式计算地面BBU对高空RRU的波束宽度的初始波束覆盖半径r。
地面BBU根据初始波束覆盖半径和高空RRU的位置信息确定地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
504、地面BBU周期计算风速变化量，向高空RRU发送波束宽度信息或请求信息。
地面BBU周期获取风速可根据上述(13)式计算风速变化量地面BBU根据风速变化量可以获得风速变化值与本地预设风速变化门限值比较。如果风速变化值小于风速变化门限值，说明风速稳定，地面BBU向高空RRU发送波束宽度信息，周期执行505～506；需要说明的是，地面BBU也可以向高空RRU发送波束覆盖半径信息。
否则，说明风速不稳定，地面BBU向高空RRU发送请求，用于获取高空RRU当前对地移动速度，触发执行507～509。
505、高空RRU接收并存储波束宽度信息，调整向地面BBU发送位置信息的周期。
高空RRU根据波束宽度信息判断地面BBU的信号波束是覆盖高空RRU的移动范围，或仅覆盖高空RRU。波束覆盖范围不同，高空RRU向地面BBU发送位置信息的周期也不同。
图6为高空RRU确定发送位置信息的周期的过程，包括以下步骤：
601、高空RRU接收并存储波束宽度信息。
具体的，波束宽度信息可以是角度值，也可以是表示是否为点覆盖信息。
602、高空RRU根据波束宽度信息判断波束是否仅覆盖高空RRU，如果是，执行603，如果否，执行604。
具体的，如果波束宽度信息是角度值，高空RRU根据角度值计算波束覆盖范围，判断是点覆盖或是区域覆盖，具体计算波束覆盖范围方法与步骤202中计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
603、高空RRU周期向地面BBU发送位置信息。
高空RRU周期获取位置信息后，随即向地面BBU发送位置信息。地面BBU接收位置信息，计算波束方向，控制波束对准高空RRU，获取高的天线增益。需要说明的是，高空RRU周期性的向地面BBU发送位置信息，会增加高空RRU和地面BBU之间的交互信息。
604、高空RRU在特定情况下向地面BBU发送位置信息。
当波束覆盖高空RRU的移动范围，高空RRU周期获取位置信息后，不需要周期性的向地面BBU发送位置信息，只在特定情况下向高空RRU发送位置信息。例如，高空RRU飞行轨迹半径和中心位置发生变化，则向地面BBU发送位置信息。地面BBU可以不需要频繁控制波束方向。
506、地面BBU接收高空RRU的位置信息，进行波束控制。
根据步骤203中的2种情况，地面BBU对高空RRU波束控制方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
波束方向和波束宽度与步骤203中第一种情况计算的结果一致，没有发生变化，地面BBU不需要重新计算。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
地面BBU根据高空RRU位置信息和初始波束覆盖半径信息控制波束。具体计算波束方向和波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向方法同理，此处不再赘述。
507、高空RRU计算当前对地移动速度，向地面BBU发送对地移动速度信息。
高空RRU的对地移动速度可以根据GPS定位计算得到。具体的，根据两个位置的坐标值和时间差，来计算对地移动速度。
508、地面BBU计算新的波束覆盖半径信息，控制地面BBU对高空RRU的波束，向高空RRU发送波束信息。
地面BBU可根据上述(13)式计算新的对地移动速率v’。
据步骤302中的2种情况，高空RRU计算新的波束覆盖半径方法具体可以分为以下两种情况：
第一种情况、初始波束覆盖半径大于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU的飞行轨迹。
地面BBU可根据上述(15)式计算波束覆盖半径变化值Δr。根据述(16)式计算新的波束覆盖半径r’。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第一种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
可选的，地面BBU根据新的波束覆盖半径和高空RRU的位置信息调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
第二种情况、初始波束覆盖半径小于等于飞行轨迹半径时，地面BBU对高空RRU的波束覆盖高空RRU周边一定范围，但无法覆盖高空RRU的飞行轨迹。
地面BBU可根据上述(17)式计算新的波束覆盖半径r’。地面BBU根据新的波束覆盖半径计算新的波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束宽度方法同理，此处不再赘述。
可选的，地面BBU根据新的波束覆盖半径和高空RRU的位置信息调整地面BBU对高空RRU的波束方向和波束宽度。具体计算波束宽度方法与步骤203中第二种情况计算波束方向和波束宽度方法同理，此处不再赘述。
地面BBU向高空RRU发送波束信息，用于调整高空RRU的位置发送周期。具体的，波束信息包括新的波束覆盖半径、波束覆盖半径变化值信息和序号信息。具体计算方法与步骤207同理，此处不再赘述。
509、高空RRU接收波束信息，调整向地面BBU发送位置信息的周期。
高空RRU接收波束信息，计算新的波束覆盖半径。具体计算方法与步骤207同理，此处不再赘述。
高空RRU根据新的波束覆盖半径调整向地面BBU发送位置信息的周期。
同时，高空RRU需要进行飞行控制，使高空RRU重新回到初始飞行轨迹上。
地面BBU可包含自由空间光链路和微波链路。高空RRU可包含自由空间光链路和微波链路。高空RRU可利用无线CPRI协议与地面BBU通信，也可利用无线CPRI协议与其他高空RRU通信。如图7A所示，无线CPRI协议包含2种物理接口：无线电传输口，无线光传输口。具体的，无线电传输口传输微波信号(如毫米波)，无线光传输口传输光信号(如激光)。地面BBU与高空RRU之间的链路、高空RRU与高空RRU之间的链路可称为无线前传链路。
若干天气因素对无线前传链路是不利的，包括雨、雪、雾、霾、沙尘等因素。因为电磁波的波长跟空中颗粒的尺寸比较接近甚至更小时，会形成较大的吸收衰减。例如，由于激光通信频率(200～300THz左右)远高于毫米波(30～300GHz)，所以受环境因素影响更大。激光通信相对于毫米波传输速率更高。如果要获得某一给定的传输速率，需要的激光通信链路数量比毫米波链路少。例如，激光通信传输速率可为10Gbps，毫米波传输速率可为2.5Gbps，为了获得10Gbps传输速率的通信链路，1条激光链路即可实现，而毫米波链路需要4条。在此情况下，毫米波链路的功耗高于激光链路的功耗。为了获得更低的功耗，在不同情况下，需要自适应选择激光链路或毫米波链路。具体的，当无线前传链路质量好，优先采用激光通信进行无线前传，当无线前传链路质量差，则采用毫米波通信进行无线前传。无线前传链路的初始状态可以是无线电传输口，也可以是无线光传输口。
图7B为自适应链路切换的过程，包括以下步骤：
701、地面BBU测量无线前传链路质量。
具体的，地面BBU可以根据接收数据的误码率来测量无线前传链路质量Qf，例如，Qf可量化称具体数值，0至255，数值越大表示链路质量越好，相反则越差。也可以采用其他方法测量无线前传链路质量，本发明实施例对此不作具体限定。
702、地面BBU根据无线前传链路质量判断是否采用自由空间光链路，如果是，执行703，如果否，执行704。
地面BBU根据无线前传链路质量Qf与门限T比较，如果无线前传链路质量Qf大于门限T，说明无线前传链路质量可以满足自由空间光链路的条件，使用自由空间光链路进行无线前传通信；如果无线前传链路质量Qf小于等于门限T，说明无线前传链路质量不满足自由空间光链路的条件，使用微波链路进行无线前传通信。需要说明的是，门限可以是地面BBU预先配置的，也可以是根据情况重新配置的。
703、地面BBU与高空RRU之间采用自由空间光链路进行无线前传通信。
地面BBU向高空RRU发送切换控制信息。高空RRU接收该切换控制信息，根据该切换控制信息内的指示，采用自由空间光链路进行无线前传通信。并向地面BBU发送确认信息。
704、地面BBU与高空RRU之间采用微波链路进行无线前传通信。
地面BBU向高空RRU发送切换控制信息。高空RRU接收该切换控制信息，根据该切换控制信息内的指示，采用微波链路进行无线前传通信。并向地面BBU发送确认信息。
需要说明的是，高空RRU也可以测量无线前传链路质量，用于高空RRU与高空RRU之间的自适应链路切换。
本发明另一实施例中，CPRI协议中包含多种控制字，用于前传链路的同步和控制管理，控制字的定义如表1A所示：
表1A
其中，vendor specific可由各个厂商定义。
切换控制信息的内容包括采用无线电传输口传输或采用光传输口传输。举 例说明，切换控制信息的配置可如表2所示：
表2
其中，Z：超帧数；X：超帧里的基本帧数；Y：每个字里的byte数；其他bit位(如，Bit7～Bit1)的内容是保留的。
地面BBU向高空RRU发送Switch信息，如果取值为“0”，则表示利用微波链路进行无线前传通信；如果取值为“1”，则表示利用自由空间光链路进行无线前传通信。高空RRU收到Switch信息后，利用相应的链路进行无线前传通信，并向地面BBU发送相同的Switch信息，表示确认。
图8是本发明实施例提供的一种高空RRU位置范围的边界确定方法流程图。高空RRU在平流层不断移动，会产生多普勒频移，会影响无线前传链路质量。为了避免影响无线前传的通信质量，需要对空中RRU的位置做出约束，控制高空RRU在位置范围的边界内移动。参见图8，该方法包括：
801、地面BBU获取高空RRU最大移动速率。
高空RRU周期获取自身位置，向地面BBU发送位置信息。
地面BBU接收位置信息。在时间t4，高空RRU自身位置在时间t5，高空RRU自身位置根据上述(11)式计算这段时间内的平均速率。
在一个或多个飞行周期内，高空RRU计算出多个速度值v＝[v1 v2 … vn]，获取最大移动速率值vmax。需要说明的是，高空RRU也可以计算最大移动速率值，然后发送给地面BBU。
802、地面BBU计算高空RRU位置范围的边界。
举例说明，如图8所示，无线前传链路允许的最大频偏为Δfmax，地面BBU位置为(xB,yB,zB)，高空RRU初始位置为(xR,yR,zR)。根据下述公式15可计算出高空RRU的位置范围的边界。
其中，vmax为最大移动速率值、λ为波长、θ为移动方向与入射波方向的夹角， L为地面BBU与高空RRU之间的距离值，H为地面BBU与高空RRU之间的垂直高度差值。
803、地面BBU确定高空RRU的初始位置。
地面BBU可根据高空RRU位置范围的边界，确定高空RRU的初始位置，向高空RRU发送位置信息。高空RRU收到位置信息后，可根据位置信息移动到指定的位置。
在相同高度下，高空RRU的位置离地面BBU越远，多普勒频移越大。
高空RRU的飞行轨迹的中心在地面BBU正上方(或，高空RRU在地面BBU正上方)，多普勒频移为零，此时高空RRU的位置为最优。
在另一方面中，地面BBU也可以根据需求，重新进行网络规划，更新高空RRU的初始位置。
图9是本发明实施例提供的一种地面设备的装置框图。参照图9，该地面设备，应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述地面设备用于控制空中和地面间的通信，所述地面设备包括：
获得模块901，用于获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
波束方向模块902，用于根据根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
波束宽度模块903，用于根据所述获得模块901获得的波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
控制模块904，用于根据所述波束方向模块902确定的波束方向和所述波束宽度模块903确定的波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
可选地，所述波束方向模块902可以包括：
轨迹中心坐标计算单元9021，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
方向计算单元9022，用于根据所述轨迹中心坐标计算单元9021计算得到的移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
可选地，所述波束宽度模块903包括：
轨迹中心坐标计算单元9031，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
波束宽度计算单元9032，用于根据根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
另一种可能地实现方式，所述波束方向模块902可以包括：
距离计算模块90201，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束方向计算模块90202，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
另一种可能地实现方式，，所述波束宽度模块903包括：
半径计算模块90301，用于根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
距离计算模块90302，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束宽度信息计算模块90303，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
可选地，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU；所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
通过本发明实施例所提供的技术方案，高空设备可以根据风速的一个实时变化情况，确定是否需要重新计算波束覆盖半径，从而使地面设备可以动态的根据波束覆盖半径调整波束宽度，使之地面设备和高空设备之间的链路质量更加稳定。
图10是本发明实施例提供的一种高空设备的装置框图。参照图10，高空设备应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述高空设备用于控制空中和地面间的通信，所述高空设备包括：
波束覆盖半径获得模块1001，用于根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备 的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
信息获取模块1002，用于获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
可选地，信息获取模块可包括例如全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统、风速计、各种运动传感器(如，加速度计、磁力计、陀螺仪等)。
风速变化量计算模块1003，用于计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示信息获取模块获得的当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
比较模块1004，用于将风速变化量计算模块1003计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
比较模块1004，具体用于，将风速变化量计算模块计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。
进一步，如果所述所述比较模块1004判断重新计算所述波束覆盖半径，波束覆盖半径获得模块1001还用于：
根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
发送模块1005，用于向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
如图10所示，可选地，所述高空设备还包括：
波束方向控制模块1006，用于根据所述信息获取模块1002获取的自身的位置信息和所述地面设备的位置信息确定所述高空设备到所述地面设备的波束方向和波束宽度信息，其中，所述地面设备的位置信息为预先配置给所述高空设备的；
其中，所述发送模块1005具体用于：
在所述波束方向控制模块1006确定的波束方向上将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。
进一步，所述信息获取模块1002还用于获取自身的位置信息；
所述发送模块1005还用于将所述所述信息获取模块获取的自身的位置信息发送给所述地面设备。
可选地，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU；所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
通过本发明实施例所提供的技术方案，高空设备可以根据风速的一个实时变化情况，确定是否需要重新计算波束覆盖半径，从而使地面设备可以动态的根据波束覆盖半径调整波束宽度，使之地面设备和高空设备之间的链路质量更加稳定。
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令相关的硬件完成，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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (36)

1.一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，其特征在于，所述方法包括：
地面设备获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
根据所述波束方向和所述波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
2.如权利要求1所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
3.如权利要求1或2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
4.如权利要求2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向，包括：
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
5.如权利要求3所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度，包括：
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述波束覆盖半径、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度。
6.如权利要求2所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向，包括：
根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
7.如权利要求3任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度，包括：
根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
8.如权利要求1-7任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU。
9.如权利要求1-7任一项所述的通信控制方法，其特征在于，所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
10.一种空中和地面间的通信控制方法，所述方法应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，其特征在于，所述方法包括：
高空设备根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述 高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
高空设备获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
高空设备计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
将所述风速变化值和预设门限进行比较；
根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
11.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述高空设备获取自身的位置信息；
将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。
12.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径，包括：
如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；
如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。
13.如权利要求12所述的通信控制方法，其特征在于，所述重新计算所述波束覆盖半径，包括：
根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；
根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
14.如权利要求10所述的通信控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述高空设备对所述地面设备的波束方向和波束宽度。
15.如利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，所述根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向和所述波束宽度，包括：
根据所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
根据所述地面设备和所述移动轨迹的中心位置之间的距离、第一预设值、所述移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息计算所述波束宽度信息，其中，所述第一预设值大于或者等于所述移动轨迹的半径。
16.如权利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息确定波束方向和波束宽度，包括：
根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向；
根据所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述第二预设值、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息，其中，所述第二预设值大于零并且小于或者等于所述移动轨迹的半径。
17.如权利要求14所述的通信控制方法，其特征在于，当所述地面设备为BBU或者云基带处理单元，所述云基带处理单元包括多个BBU，所述高空设备为RRU或者直放站或者反射天线。
18.一种地面设备，所述地面设备应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述地面设备用于控制空中和地面间的通信，其特征在于，所述地面设备包括：
获得模块，用于获得对高空设备的波束覆盖半径，所述波束覆盖半径是根据所述高空设备的当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算得到的；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所 述地面设备位于所述地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
波束方向模块，用于根据根据所述地面设备的位置信息确定所述地面设备到所述高空设备的波束方向；
波束宽度模块，用于根据所述获得模块获得的波束覆盖半径确定所述地面设备到所述高空设备的波束宽度；
控制模块，用于根据所述波束方向模块确定的波束方向和所述波束宽度模块确定的波束宽度控制所述地面设备对所述高空设备的波束。
19.如权利要求18所述的地面设备，其特征在于，所述波束方向模块包括：
轨迹中心坐标计算单元，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
方向计算单元，用于根据所述轨迹中心坐标计算单元计算得到的移动轨迹的中心位置坐标和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
20.如权利要求18所述的地面设备，其特征在于，所述波束宽度模块包括：
轨迹中心坐标计算单元，用于根据所述高空设备的位置信息，计算所述高空设备的移动轨迹的中心位置坐标；
波束宽度计算单元，用于根据根据所述移动轨迹的中心位置坐标、所述地面设备的位置信息和所述波束覆盖半径，计算所述所述波束宽度。
21.如权利要求18所述的地面设备，其特征在于，所述波束方向模块包括：
距离计算模块，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束方向计算模块，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所述高空设备之间的距离、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束方向。
22.如权利要求18所述的地面设备，其特征在于，所述波束宽度模块包括：
半径计算模块，用于根据所述高空设备位置信息，计算所述移动轨迹的半径；
距离计算模块，用于根据所述地面设备的位置信息和所述高空设备的位置信息，计算所述地面设备和所述高空设备之间的距离；
波束宽度信息计算模块，用于根据距离计算模块计算的所述地面设备和所 述高空设备之间的距离、所述波束覆盖半径、所述高空设备的位置信息和所述地面设备的位置信息，计算所述波束宽度信息。
23.如权利要求18-22任一项所述的地面设备，其特征在于，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU；所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
24.一种高空设备，所述高空设备应用于地面网络和至少一层空中网络组成的分层网络中，所述高空设备用于控制空中和地面间的通信，其特征在于，所述高空设备包括：
波束覆盖半径获得模块，用于根据当前对地移动速度或所述高空设备的飞行轨迹半径计算地面设备对所述高空设备的波束覆盖半径；所述高空设备的飞行轨迹半径根据所述高空设备位置信息计算得到的；所述波束覆盖半径用于计算所述地面设备对所述高空设备的波束的宽度；所述地面设备位于地面网络中，所述高空设备位于所述空中网络中，且覆盖所述地面设备；
信息获取模块，用于获得风速信息，所述风速信息指示所述高空设备获取的瞬时风速；
风速变化量计算模块，用于计算风速变化量，所述风速变化量为矢量，包括风速变化值和方向，所述风速变化量用于指示信息获取模块获得的当前的瞬时风速和预先获取的一个时间段内的平均风速的变化量；
比较模块，用于将风速变化量计算模块计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，根据比较结果判断是否需要重新计算所述波束覆盖半径；
发送模块，用于向所述地面设备发送波束控制信息；所述波束控制信息至少包括所述波束覆盖半径。
25.如权利要求24所述的高空设备，其特征在于，所述高空设备还包括：
波束方向控制模块，用于根据所述信息获取模块获取的自身的位置信息和所述地面设备的位置信息确定所述高空设备到所述地面设备的波束方向和波束宽度信息，其中，所述地面设备的位置信息为预先配置给所述高空设备的；
其中，所述发送模块具体用于：
在所述波束方向控制模块确定的波束方向上将所述自身的位置信息发送给所述地面设备。
26.如权利要求24所述的高空设备，其特征在于：
所述信息获取模块还用于获取自身的位置信息；
所述发送模块还用于将所述所述信息获取模块获取的自身的位置信息发送给所述地面设备。
27.如权利要求24所述的高空设备，其特征在于，所述比较模块具体用于：
将风速变化量计算模块计算得到的所述风速变化值和预设门限进行比较，如果所述风速变化值大于或者等于所述预设门限，重新计算所述波束覆盖半径；如果所述风速变化值小于或者等于所述预设门限，不重新计算所述波束覆盖半径。
28.如权利要求27所述的高空设备，其特征在于，如果所述所述比较模块判断重新计算所述波束覆盖半径，波束覆盖半径获得模块还用于：
根据所述风速变化量和所述高空设备的当前对地移动速度，计算所述高空设备新的对地移动速度；根据所述新的对地移动速度，重新计算所述波束覆盖半径。
29.如权利要求24-28任一项所述的地面设备，其特征在于，所述地面设备为BBU、基站或者云基带处理单元；所述云基带处理单元包括多个BBU；所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
30.一种分布式高空设备通信系统，其特征在于，所述系统包括高空前端平台设备和地面处理平台设备，其中：
所述高空前端平台设备包括空中设备和如权利要求25至29任一项所述的高空设备，所述空中设备携带所述高空设备在空中驻留，所述空中驻留是指在一定范围内移动；
所述地面处理平台设备包括如权利要求18-24任一项所述的地面设备和天线，其中所述天线和所述地面设备互相配合用于与高空设备通信。
31.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述高空前端平台设备为多个，所述地面处理平台设备为一个，所述高空前端平台设备和所述地面处理平台设备组成星行拓扑结构，所述多个高空前端平台设备分别和所述地面处理平台设备进行无线通信。
32.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述高空前端平台设备为多个且和所述地面处理平台设备数量相等，每个高空前端平台设备唯一对应一个地面处理平台设备进行无线通信。
33.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述高空前端平台设备为多个且组成链式拓扑结构，所述地面处理平台设备为一个，其中一个高空前端平台设备和所述地面处理平台设备进行无线通信，其它高空前端平台设备通过中继链路和所述一个高空前端平台设备进行无线通信。
34.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述高空前端平台设备为多个，所述地面处理平台设备为两个，所述高空前端平台设备和所述地面处理平台设备组成环行拓扑结构，其中两个高空前端平台设备分别和两个地面处理平台设备进行无线通信，其它高空前端平台设备通过中继链路和所述一个高空前端平台设备进行无线通信。
35.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述地面设备为BBU、基站或云基带处理单元，所述云基带处理单元包括多个BBU。
36.如权利要求30所述的通信系统，其特征在于，所述高空设备为RRU、直放站或者天线。
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