基于当地气象数据的Q频段高空平台站（HAPS）馈线上行开环功率控制

《IEICE Transactions on Communications》：Open-loop uplink power control for Q-band HAPS feeder links based on local meteorological data

　　

摘要：

高空平台站（HAPS）有望成为非地面网络（NTN）的一个重要组成部分，能够从平流层提供广域通信服务。在HAPS系统的初始部署阶段，受机载功耗和载荷重量的限制，假设网关站（GW）与用户设备（UE）之间采用非再生中继架构。然而，预计用于HAPS馈电链路的Q频段极易受到雨水和云层造成的传播损耗影响，导致通信质量和系统可用性下降。本文提出了一种开环上行功率控制（UPC）方法，该方法无需在HAPS载荷上增加任何闭环控制功能。在所提UPC中，除了HAPS几何结构引起的传播条件变化外，还利用在GW附近获取的气象观测数据估计雨衰和云衰减，并根据估计的衰减控制GW发射功率，以稳定馈电链路质量。与传统的卫星链路雨衰补偿不同，所提框架在GW侧联合补偿雨衰和云衰减，以及由圆周飞行和姿态引起的天线增益下降所导致的HAPS特有的几何变化。在评估中，利用高降雨地区的本地气象观测数据以及日本气象厅（JMA）观测数据进行长期可用性评估。结果证实，所提UPC减轻了馈电链路载噪比（CNR）的时间波动，并降低了总CNR和吞吐量劣化的时间占比。这些结果表明，所提出的开环UPC在提高Q频段HAPS馈电链路的可用性方面是有效的……

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