CN114844581A - 一种确定haps多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置，涉及无线通信技术领域，用于更全面地评估HAPS多面板相控阵天线覆盖效果。该方法为：在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定终端接入的天线面板和终端的位置；根据终端的位置和终端接入的天线面板的天线方向图确定天线增益；根据终端的位置和终端与终端接入的天线面板之间的信道模型确定链路损耗；根据天线增益和链路损耗确定终端的接收功率；多次重复上述步骤，得到覆盖区域内的多个终端的接收功率；根据每个终端的接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图。

Description

一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置。

背景技术

高空平台(high altitude platform station,HAPS)是位于临近空间(距离地面约20-100km的近地空间)的一种新的通信基础设施,其覆盖半径大,系统容量高,可提供宽带和高速率数据业务传输。HAPS搭载的天线一般采用多面板相控阵天线，多面板相控阵天线由一块底面板和多块围绕底面板并带有一定倾角的面板组成。

对HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的分析是HAPS通信系统建设或升级等研究的基础。目前评估HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法大多集中于研究HAPS通信系统特定链路预算或者算法分析，链路预算是通过对链路中的增益、余量与损耗进行核算，计算空中链路的最大允许路径损耗，从而结合传播模型确定覆盖半径，这种方法存在对覆盖效果的评估不够全面，不能很好地体现HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的问题。评估地面基站天线覆盖效果的方法包括拉网测试，即地面基站建设完成之后，通过在该地面基站覆盖区域内的各点实地测试进而确定基站天线覆盖效果，这种在天线建设完成之后的测试方法若应用于HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的分析，在HAPS多面板相控阵天线建设完成之后再根据拉网测试确定的覆盖效果进行调整，由于HAPS多面板相控阵天线位于高空，会存在成本过高，效率低的问题。

发明内容

本申请提供的一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置，用于解决对HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的评估不够全面，不能很好地体现HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的问题。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法，该方法包括：在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定终端接入的天线面板；根据终端接入的天线面板确定终端的位置；根据终端的位置和终端接入的天线面板的天线方向图确定终端接入的天线面板在终端方向的天线增益；根据终端的位置和终端与终端接入的天线面板之间的信道模型确定终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗；根据终端接入的天线面板在终端方向的天线增益和终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗确定终端的接收功率；多次重复上述步骤，得到覆盖区域内的多个终端的接收功率；根据每个终端的接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图；HAPS多面板相控阵天线热力图用于表示HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。

本申请提供的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法，以模拟终端的接收功率为指标分析天线覆盖效果，通过在HAPS多面板相控阵天线覆盖区域内多次随机投点模拟终端，并计算模拟终端的接收功率，最终以热力图的方式呈现HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。通过在覆盖区域内随机投点模拟终端的方式能够实现对覆盖区域的多波束的覆盖效果评估，使对HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果的评估更全面；以热力图的方式呈现整个覆盖区域的覆盖效果更直观；本方法能够实现在HAPS多面板相控阵天线建设之前对HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果的仿真分析，避免在HAPS多面板相控阵天线建设完成后再根据覆盖效果对天线进行调整，更节省成本、提高效率。

在一种可能的实现方式中，确定终端接入的天线面板，包括：根据HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的倾角确定各天线面板的波束在地面的中心点；根据终端与各天线面板的波束在地面的中心点的距离，确定距离终端最近的中心点对应的天线面板为终端接入的天线面板。

在一种可能的实现方式中，终端的接收功率与终端接入的天线面板在终端方向的天线增益、终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗之间满足如下关系：

P_rx＝P_tx+G_tx,a-L_pl-L_r+G_rx,a-L_o

其中，P_rx表示终端的接收功率；P_tx表示终端接入的天线面板的总发射功率；G_tx,a表示终端接入的天线面板在终端方向的天线增益；L_pl表示终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗；L_r表示HAPS多面板相控阵天线通信链路的降雨衰减；G_rx,a表示终端的接收天线增益；L_o表示其它损耗，包括耦合损耗、馈线损耗。

在一种可能的实现方式中，终端的位置为终端在第二坐标系中的坐标，可由终端在第一坐标系中的坐标转换得到；第一坐标系为地心坐标系；第二坐标系为以终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系。

在该实现方式中，通过建立终端所连接的天线面板本体坐标系，将终端的地心坐标转换为所连接的天线面板本体坐标系坐标，使每个天线面板下的波束增益的计算更为简便、准确，进而计算终端的接收功率，规避了因为HAPS多面板相控阵天线面板的位置和多个天线面板的坐标变化带来的波束增益计算困难问题。

第二方面，本申请提供一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置，用于执行第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式所述的方法。该装置可以包括处理单元、输出单元。

第三方面，本申请提供一种服务器，包括存储器、处理器和通信接口。存储器用于存储计算机执行指令；通信接口用于与其他设备或通信网络通信；处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以使确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置执行第一方面所述的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有一个或多个程序，一个或多个程序包括计算机执行指令，当确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置的处理器执行该计算机执行指令时，该装置执行上述第一方面所述的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述方面任一项可能的设计中电子设备执行的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种服务器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种五面板天线系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的各天线面板的波束在地面的中心点的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种以终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系的示意图；

图6为申请实施例提供的一种坐标系旋转方法的示意图；

图7为申请实施例提供的一种HAPS多面板相控阵天线热力图的示意图；

图8为申请实施例提供的一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请提供的一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法及装置进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

本申请实施例提出一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法和装置，通过在覆盖区域内随机投点模拟终端的方式能够实现对覆盖区域的多波束的覆盖效果评估，使对HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果的评估更全面。以热力图的方式呈现整个覆盖区域的覆盖效果更直观。本方法能够实现在HAPS多面板相控阵天线建设之前对HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果的仿真分析，避免在HAPS多面板相控阵天线建设完成后再根据覆盖效果对天线进行调整，更节省成本、提高效率。

本申请实施例中，确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的设备可以为计算机等，包括服务器。本发明实施例以确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的设备为服务器为例，下面结合图1具体介绍本发明实施例提供的服务器的各个构成部件。如图1所示，该服务器100可以包括：一个或多个处理器110、一个或多个外部存储器120以及一个或多个通信接口130。

处理器110、外部存储器120和通信接口130通过总线相连接。处理器110可以包括通用中央处理器(central processing unit，CPU)、微处理器、特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或者用于控制本申请方案程序执行的集成电路等。

一般，处理器110中可设置有内部存储器，可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括指令。内部存储器可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统以及应用程序代码等。在一些示例中，存储数据区存储有获取到的设置参数(如HAPS高度、发射功率等)以及得到的HAPS多面板相控阵天线热力图。

此外，内部存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件，闪存器件，通用闪存存储器(universal flash storage，UFS)等。处理器110通过运行存储在内部存储器的指令，执行服务器的各种功能应用以及数据处理。在一个示例中，处理器110也可以包括多个CPU，并且处理器110可以是一个单核(single-CPU)处理器或多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。

通信接口130，可用于与其他设备或通信网络通信。

可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对服务器100的具体限定。在本申请另一些实施例中，服务器100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

为了使得本申请实施例提供的方法更加的清楚，以下对与本申请实施例相关的部分概念或内容作简单介绍。

1、HAPS通信系统

高空平台HAPS部署在临近空间的平流层,可以利用无人机、飞艇、气球作为搭载平台，其高度介于地面通信系统和卫星通信系统之间,可以作为高空基站或中继节点。HAPS通信系统在无线接入等方面和陆地通信系统相类似,但在组网架构和功率控制等方面和卫星通信系统相类似。HAPS通信系统具有覆盖范围广、部署灵活、低时延、高容量、信道条件良好的特点,在地面通信系统能力不足或应急通信等场景下有广泛应用。

在HAPS通信系统中,因高空平台通常在海拔20km以上的平流层,故其空地上下行链路受云、雨、大气吸收等因素影响,空地信道环境十分复杂，信号在传输过程中会经历多种衰落,如路径损耗、多径衰落等。当频率大于10GHz以上时降雨是作为影响电磁波传播的主要因素,严重影响通信系统的有效性和可靠性。

HAPS通信系统一般采用多天线对地面实现多小区覆盖,不同小区之间可以采用频率复用以提高HAPS系统的容量。

本申请实施例是针对多面板相控阵天线作为HAPS搭载的天线的解决方案。可选的，多面板相控阵天线由一块底面板和多块围绕底面板并带有一定倾角的面板组成，例如图2所示的五面板天线系统。

2、波束(beam)

高频通信的一个主要问题是信号能量随传输距离急剧下降，导致信号传输距离短。为了克服这个问题，高频通信采用模拟波束技术，通过大规模天线阵列进行加权处理，将信号能量集中在一个较小的范围内，形成一个类似于光束一样的信号(称为模拟波束，简称波束)，从而提高传输距离。

波束是一种通信资源。波束可以是宽波束，或者窄波束，或者其他类型波束。形成波束的技术可以是波束成形技术或者其他技术手段。波束成形技术可以具体为数字波束成形技术，模拟波束成形技术，混合波束成形技术。不同的波束可以认为是不同的资源。通过不同的波束可以发送相同的信息或者不同的信息。可选的，可以将具有相同或者类似的通信特征的多个波束视为是一个波束。

波束包括发射波束和接收波束。发射波束可以是指信号经天线发射出去后在空间不同方向上形成的信号强度的分布，接收波束可以是指天线阵列对无线信号在空间不同方向上进行加强或削弱接收的分布。

3、天线增益

天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度，即用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力。天线增益与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。

4、降雨衰减

降雨衰减，是电磁波在降水区中传播时，由于降水粒子对电磁波的散射、吸收作用，使其能流密度减弱的现象。在无线通信中，当工作频率高于10GHz以上，除了存在自由空间损耗和大气吸收外，还必须考虑降雨引起的衰减。雨衰的大小密切相关的两个参数是降雨率和降雨出现时间概率。

本申请实施例提供一种确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法，可以由图1所示的服务器执行，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301、在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定该终端接入的天线面板。

其中，多面板相控阵天线由一块底面板和多块围绕底面板并带有一定倾角的面板组成。覆盖区域为根据HAPS多面板相控阵天线的参数得到的已知量。

可选的，S301可以包括S3011-S3012。

S3011、根据HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的倾角确定各天线面板的波束在地面的中心点。

可选的，S3011可以包括如下S3011a-S3011d。

S3011a、建立第一坐标系。

例如，以地球球心为原点O，球心O到本初子午线的方向为x轴的正方向，球心到北极的方向为z轴的正方向，球心到东经90°经线的方向为y轴的正方向。

S3011b、通过在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点确定终端在所述第一坐标系中的坐标。

可选的，随机投点包括每次投一个点模拟一个终端，也包括每次投多个点模拟多个终端。

S3011c、确定HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的中心在第一坐标系中的坐标。

可选的，HAPS在距离地面几十千米的高空可视为一个点，HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的中心在第一坐标系中的坐标可等同于HAPS在第一坐标系中的坐标。因此，根据HAPS的高度和经纬度确定HAPS在第一坐标系中的坐标，即HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的中心在第一坐标系中的坐标。

S3011d、根据各天线面板的倾角和各天线面板的中心在第一坐标系中的坐标确定各天线面板的波束在地面的中心点的坐标。

其中，波束指发射波束，每个天线面板对应着一个波束，因此每个天线面板对应着一个波束在地面的中心点。波束的主波瓣方向垂直于面板指向地面，各面板的波束在地面的中心点为面板垂线与地面交点。

S3012、根据终端与各天线面板的波束在地面的中心点的距离，确定距离终端最近的中心点对应的天线面板为该终端接入的天线面板。

以五面板天线系统为例，如图4所示，底面板的垂线经过地心，底面板的波束在地面的中心点是底面板的垂线与地面的交点t₁，t₂、t₃、t₄、t₅分别为其余四个面板的波束在地面的中心点。距离终端最近的中心点为t₂，则确定该终端接入的天线面板为中心点t₂对应的天线面板。

可选的，S301也可以通过建立其他坐标系，如以各面板的中心为原点分别建立的坐标系、以地面某点为原点建立的坐标系等，相应地确定该终端接入的天线面板。

S302、根据终端接入的天线面板确定该终端的位置。

可选的，该终端的位置为在第二坐标系即以该终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系中的坐标。

可选的，以该终端接入的天线面板的中心为原点，垂直于面板指向地面的方向为z轴，建立空间直角坐标系，将终端在第一坐标系中的坐标经过旋转、平移转换为第二坐标系中的坐标。

示例性的，如图5所示，若终端接入的天线面为面板1，以该天线面板的中心为原点，垂直于面板指向地面的方向为z轴，x轴、y轴平行于面板且互相垂直，建立第二坐标系。

如图6所示，为坐标系旋转变换示意图。其中x、y、z分别表示旋转前坐标系的x轴、y轴、z轴，

为xyz以z轴为旋转轴旋转α度后的坐标系，

为

以y轴为旋转轴旋转β度后的坐标系，

为

以x轴为旋转轴旋转γ度的坐标系。

示例性的，已知HAPS在第一坐标系下的坐标为(a,b,c)，终端在第一坐标系下的坐标为(x,y,z)，则按照右手系定则，经过坐标旋转和平移后，终端在第二坐标系下的坐标(x’,y’,z’)为如下公式(1)。

(x’,y’,z’)＝(x,y,z)·R-(a,b,c) (1)

其中，

α、β、γ根据建立的第一坐标系与第二坐标系的方向关系确定。

S303、根据终端的位置和终端接入的天线面板的天线方向图确定终端接入的天线面板在终端方向的天线增益。

其中，天线方向图是用来表示天线的方向性的图，天线的方向性是指在远区相同距离R的条件下，天线辐射场的相对值与空间方向的关系。

由天线方向图可以得到方向系数，天线增益等于方向系数与天线效率的乘积。天线效率是指天线辐射出去的功率(即有效地转换电磁波部分的功率)和输入到天线的有功功率之比。它是恒小于1的数值。

S304、根据终端的位置和终端与终端接入的天线面板之间的信道模型确定终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗。

其中，链路损耗即传输损耗，是输出功率与输入功率之比值，指在传输过程中因传输介质等因素引起的能力损失。

S305、根据终端接入的天线面板在终端方向的天线增益以及终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗确定终端的接收功率。

可选的，终端的接收功率与终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益、终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗之间满足如下关系公式(2)：

P_rx＝P_tx+G_tx,a-L_pl-L_r+G_rx,a-L_o (2)

其中，P_rx表示终端的接收功率；P_tx表示终端接入的天线面板的总发射功率；G_tx,a表示终端接入的天线面板在终端方向的天线增益；L_pl表示终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗；L_r表示HAPS多面板相控阵天线通信链路的降雨衰减；G_rx,a表示终端的接收天线增益；L_o表示其它损耗，包括耦合损耗、馈线损耗。

可选的，终端的接收功率包括考虑了更多或更少的增益以及损耗的影响因素的其他计算方法，本申请实施例对此不作具体限定。

上述通过建立以终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系，将终端的地心坐标转换为该坐标系中的坐标，在该坐标系中计算终端接入的天线面板在终端方向的天线增益的方法，使每个天线面板下的天线增益的计算更为简便、准确，进而计算终端的接收功率，规避了因为HAPS多面板相控阵天线面板的位置和多个天线面板的坐标变化带来的天线增益计算困难问题。

S306、多次重复上述步骤S301-S305，得到覆盖区域内的多个终端的接收功率。

需要说明的是，上述步骤S301-S306的方法包括每次投一个点模拟一个终端并计算得到该终端的接收功率，然后多次进行投点、计算得到多个终端的接收功率，也包括每次投多个点模拟多个终端，对多个终端同时或依次进行计算得到多个终端的接收功率，还包括每次投多个点模拟多个终端，对多个终端同时或依次进行计算得到多个终端的接收功率，然后再多次进行投多个点并计算得到多个终端的接收功率。

S307、根据每个终端的接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图。

其中，HAPS多面板相控阵天线热力图用于表示HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。

示例性的，根据本申请提供的确定HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果的方法，基于如下表1所示的参数设置，得到如图7所示的HAPS多面板相控阵天线热力图。

表1

其中，上述S301-S307可以由图1所示的处理器110执行。

本发明实施例中，模拟终端的接收功率的值可以反映HAPS多面板相控阵天线覆盖效果，接收功率的值越大，说明HAPS多面板相控阵天线覆盖效果越好。

本发明实施例提供的确定HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法，通过在HAPS多面板相控阵天线覆盖区域内随机投点，生成多个模拟终端，并计算模拟终端的接收功率，提出一种以终端接收功率为指标的覆盖效果分析方案，最终以热力图的方式呈现HAPS多面板相控阵天线覆盖效果。能够实现在HAPS多面板相控阵天线建设之前对HAPS多面板相控阵天线多波束空间的覆盖效果的分析和直观展示，分析范围不局限于现有覆盖边界定义范围(信号比中心点弱3dB的等增益线)，且更节省成本、提高效率。

上述主要从方法的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。本申请实施例可以根据上述方法示例对执行上述方法的装置进行功能单元的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。可选的，本申请实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

如图8示出了上述实施例中所涉及的HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置的一种可能的结构示意图，该装置包括：

处理单元801，用于在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定终端接入的天线面板。

处理单元801，还用于根据终端接入的天线面板确定终端的位置。

处理单元801，还用于根据终端的位置和终端接入的天线面板的天线方向图确定终端接入的天线面板在终端方向的天线增益。

处理单元801，还用于根据终端的位置和终端与终端接入的天线面板之间的信道模型确定终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗。

处理单元801，还用于根据终端接入的天线面板在终端方向的天线增益和终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗确定终端的接收功率。

处理单元801，还用于多次重复上述步骤，得到所述覆盖区域内的多个终端的接收功率。

输出单元802，用于根据每个终端的接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图；所述HAPS多面板相控阵天线热力图用于表示HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元801，具体用于：根据HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的倾角确定各天线面板的波束在地面的中心点；根据终端与各天线面板的波束在地面的中心点的距离，确定距离终端最近的中心点对应的天线面板为终端接入的天线面板。

在一种可能的实现方式中，终端的接收功率与终端接入的天线面板在终端方向的天线增益、终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗之间满足如下关系：

P_rx＝P_tx+G_tx,a-L_pl-L_r+G_rx,a-L_o

其中，P_rx表示终端的接收功率；P_tx表示终端接入的天线面板的总发射功率；G_tx,a表示终端接入的天线面板在终端方向的天线增益；L_pl表示终端与终端接入的天线面板之间的链路损耗；L_r表示HAPS多面板相控阵天线通信链路的降雨衰减；G_rx,a表示终端的接收天线增益；L_o表示其它损耗，包括耦合损耗、馈线损耗。

在一种可能的实现方式中，所述终端的位置为终端在第二坐标系中的坐标，可由终端在第一坐标系中的坐标转换得到；第一坐标系为地心坐标系；第二坐标系为以终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当该计算机程序在终端上运行时，使得该终端执行上文提供的任一实施例中提及的动作或步骤。

本申请实施例还提供了一种芯片。该芯片中集成了用于实现上述终端的功率控制装置的功能的电路和一个或者多个接口。可选的，该芯片支持的功能可以包括基于图3所述的实施例中的处理动作，此处不再赘述。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，随机接入存储器等。上述处理单元或处理器可以是中央处理器，通用处理器、特定集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、微处理器(digital signal processor，DSP)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。

本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该指令在终端上运行时，使得终端执行上述实施例中的任意一种方法。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在终端上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriberline，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solidstate disk，SSD))等。

应注意，本申请实施例提供的上述用于存储计算机指令或者计算机程序的器件，例如但不限于，上述存储器、计算机可读存储介质和通信芯片等，均具有非易失性(non-transitory)。

在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (11)

1.一种确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法，其特征在于，包括：

在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定所述终端接入的天线面板；

根据所述终端接入的天线面板确定所述终端的位置；

根据所述终端的位置和所述终端接入的天线面板的天线方向图确定所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益；

根据所述终端的位置和所述终端与所述终端接入的天线面板之间的信道模型确定所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗；

根据所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益和所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗确定所述终端的接收功率；

多次重复上述步骤，得到所述覆盖区域内的多个终端的所述接收功率；

根据每个所述终端的所述接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图；所述HAPS多面板相控阵天线热力图用于表示所述HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述终端接入的天线面板，包括：

根据所述HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的倾角确定各天线面板的波束在地面的中心点；

根据所述终端与所述各天线面板的波束在地面的中心点的距离，确定距离所述终端最近的中心点对应的天线面板为所述终端接入的天线面板。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端的接收功率与所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益、所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗之间满足如下关系：

P_rx＝P_tx+G_tx,a-L_pl-L_r+G_rx,a-L_o

其中，P_rx表示所述终端的接收功率；P_tx表示所述终端接入的天线面板的总发射功率；G_tx,a表示所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益；L_pl表示所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗；L_r表示所述HAPS多面板相控阵天线通信链路的降雨衰减；G_rx,a表示所述终端的接收天线增益；L_o表示其它损耗，包括耦合损耗、馈线损耗。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述终端的位置为所述终端在第二坐标系中的坐标，可由所述终端在第一坐标系中的坐标转换得到；所述第一坐标系为地心坐标系；所述第二坐标系为以所述终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系。

5.一种确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置，其特征在于，包括：

处理单元，用于在HAPS多面板相控阵天线的覆盖区域内随机投点模拟终端，确定所述终端接入的天线面板；

所述处理单元，还用于根据所述终端接入的天线面板确定所述终端的位置；

所述处理单元，还用于根据所述终端的位置和所述终端接入的天线面板的天线方向图确定所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益；

所述处理单元，还用于根据所述终端的位置和所述终端与所述终端接入的天线面板之间的信道模型确定所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗；

所述处理单元，还用于根据所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益和所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗确定所述终端的接收功率；

所述处理单元，还用于多次重复上述步骤，得到所述覆盖区域内的多个终端的所述接收功率；

输出单元，用于根据每个所述终端的所述接收功率生成HAPS多面板相控阵天线热力图；所述HAPS多面板相控阵天线热力图用于表示所述HAPS多面板相控阵天线的覆盖效果。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述处理单元具体用于根据所述HAPS多面板相控阵天线的各天线面板的倾角确定各天线面板的波束在地面的中心点；

根据所述终端与所述各天线面板的波束在地面的中心点的距离，确定距离所述终端最近的中心点对应的天线面板为所述终端接入的天线面板。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述终端的接收功率与所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益、所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗之间满足如下关系：

P_rx＝P_tx+G_tx,a-L_pl-L_r+G_rx,a-L_o

其中，P_rx表示所述终端的接收功率；P_tx表示所述终端接入的天线面板的总发射功率；G_tx,a表示所述终端接入的天线面板在所述终端方向的天线增益；L_pl表示所述终端与所述终端接入的天线面板之间的链路损耗；L_r表示所述HAPS多面板相控阵天线通信链路的降雨衰减；G_rx,a表示所述终端的接收天线增益；L_o表示其它损耗，包括耦合损耗、馈线损耗。

8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述终端的位置为所述终端在第二坐标系中的坐标，可由所述终端在第一坐标系中的坐标转换得到；所述第一坐标系为地心坐标系；所述第二坐标系为以所述终端接入的天线面板的中心为原点的坐标系。

9.一种确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置，其特征在于，包括存储器、处理器和通信接口；所述存储器用于存储计算机执行指令；所述通信接口用于与其他设备或通信网络通信；

当所述确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，以使所述确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的装置执行如权利要求1-4任一项所述的确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括计算机执行指令，当所述计算机执行指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-4任一项所述的确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

11.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-4任一项所述的确定高空平台HAPS多面板相控阵天线覆盖效果的方法。

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