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上海墨石

评估商用LTE网络上的无人机部署

最近在圣地亚哥的高通无人机飞行中心完成了商用4GLTE网络上无人机的初始测试。他们在商用LTE网络各种场景下评估了关键性能指标,如覆盖范围、信号强度、吞吐量、延迟和移动性。该分析支持4GLTE商用移动网络在距地面400英尺及以下范围内超视距运行的可能性。

 

  商用LTE网络能够提供很好的覆盖和切换性能

 

  在现场试验期间,执行了大约1000次航班,以收集后处理和分析的数据集。同时模拟在广泛的领域内许多设备和无人机同时连接LTE网络,以补充现场测试结果,同时快速测试在商用LTE中设备的参数和功能变化。现场试验表明,LTE网络可以在现实环境中支持安全无人机操作。研究结果表明,现有的商业蜂窝网络可以提供高达400英尺的低空无人机网络覆盖。同时,测试数据也显示了它们能够实现不同基站之间的无缝切换。较高海拔信号可用性非常强:高空LTE无人机的接收信号强度非常强。结果表明,由于海拔高度的上升自由空间传播条件对于无人机在高空的信号强度,不仅弥补了天线增益的降低,而且统计上显著地强于地面上的移动设备。成功切换和更低频率切换:无人机的切换性能优于地面移动设备。这归因于相对于地面上面临的多径、阴影和杂波的环境,自由空间传播的信号增加了稳定性。与地面设备相当的覆盖面:与地面质量相比,高空无人机的网络到无人机下行链路的信号质量统计较低;高通通过相邻小区干扰测量信号与干扰加噪声比(SINR),中值降低5dB。然而,无人机和地面移动设备的覆盖终端概率(定义为SINR<-6dB)非常相似。给定无人机使用情况所需的下行数据率大多是有限的(例如命令和控制),商用LTE网络无需任何改变就能够支持初始LTE连接的无人机部署的下行链路通信要求。

 

  LTE演进会使无人机得到更好的应用

 

  如前所述,现有的商用LTE网络可以支持初步无人机部署。然而,随LTE演进,将会带来更高水平的无人机使用,我们能够大范围部署无人机,这将重塑很多行业,例如建筑业、快递行业、保险业、地图、新闻采集、公共安全、公共事业、铁路、房地产、农业和野生动植物保护等。为了实现无人机的普及化,它们确定了几个优化机会,包括:

 

  干扰减轻——对于上行链路通信(无人机到网络链路),无人机的发射功率明显低于地面移动设备。然而,空中无人机在地面上产生比地面移动设备更多的上行链路干扰,因为自由空间传播增加了邻近小区所接收到的干扰能量。这不应该成为有限数量的初始部署LTE连接无人机的问题,应该探索干扰减轻技术,以便将来能够广泛部署无人机。

 

  功率控制优化——在他们的模拟中,高通展示了几种有效的干扰抑制技术,包括功率控制优化,例如,利用优化的开环功率控制(OLPC)方法消除干扰问题,该方法不仅在服务小区设置目标信号强度,而且还使用下行链路路径损耗估计来限制相邻小区干扰。因此,可以支持更多的具有高上行链路数据率的无人机,而不会对网络造成过多干扰或降低对地面移动设备的性能。这允许LTE网络更好地支持具有高带宽上行链路传输(例如,高分辨率视频流)的连接的无人机的大规模部署。

 

  服务基站选择优化——他们观察到与地面移动设备相比,无人机的不同基站选择特性,其中测试无人机比地面移动设备更可能更好地选择服务基站。选择算法可以进一步优化,以更好地帮助确保无人机选择最好的基站,从而提高信噪比和优化网络容量。