Study of HAPS in Wireless Communication

無人飛機平台系統的出現，提供了一個在地面基地台和衛星之外的通訊平台的新選擇，位置和性質介於地面通訊和衛星通訊之間的無人飛機平台結合了地面通訊和衛星通訊兩者的優點。 雖然無人飛機平台擁有釵h良好的特性，也有釵h公司和團體提出了他們對無人飛機平台的應用的想法，但是我們基於無人飛機平台目前最有可能提供的服務而提出了：「飛機平台並非一個獨立的系統，而是和原有的地面基地台搭配，達到互補的效果，即平時提供山上、海邊等偏遠地區的通訊，當發生急難情況時飛機平台在飛到災區上空提供必要的通訊服務」這樣的場景。並且以這個場景來討論一些使用飛機平台會遭遇到的問題。 首先，我們提出通道模型，有鑑於飛機平台系統的可靠度遠不如地面基地台系統，我們提出雙飛機平台系統來改善系統的可靠度、加大系統容量和改善系統效能。 接下來我們討論一般手機在前面的場景運作時的必v消耗問題。在這樣的場景下，使用者和飛機平台雖然有直視波的條件，但是我們根據計算和實驗發現因為訊號傳輸距離過長而使手機在飛機平台的系統中有發射必v不足的問題，然後我們提出三種可以改善這項問題的方法。 最後我們簡單的討論飛機平台的通訊問題，利用飛機平台的通道和一些地面環境在GSM通道估測法則中進行比較，得到因為飛機平台擁有直視波的通道環境而使得通道估測錯誤的機率極低。接下來討論利用可適性調變和傳輸速率方法解決在高頻的環境中所產生的雨衰效應造成的問題。第一章 緒論 1 1.1 簡介 1 1.2 無人飛機平台的基本介紹 3 1.3 飛機平台系統和既有系統的比較 8 1.4 飛機平台的服務項目 11 1.5 研究動機 13 1.6 論文架構 14 第二章 飛機平台的通道模型和系統可靠度及效能的提升 15 2.1 飛機平台通道特性簡介 15 2.2 小比例衰減通道模型 16 2.2.1 已有的小比例衰減通道模型 16 2.2.2 前一小節的通道模型的修正 21 2.3 大比例衰減通道模型 28 2.4 系統可靠度和效能的提升 32 2.5 雙飛機平台模式對系統效能的改進和缺點的修正 38 2.6 結論 42 第三章 在飛機平台中手機的必v消耗 43 3.1 簡介飛機平台的環境對必v消耗的影響 43 3.2 GSM必v控制簡介 44 3.3 飛機平台的天線簡介 46 3.4 飛機平台中手機的必v消耗 50 3.5 一般手機在飛機平台環境中所遭遇的問題 57 3.6 改善飛機平台通訊手機發射必v不足的問題 60 3.6.1 加入中繼器 60 3.6.2 天線的改良 70 3.6.3 雙飛機平台 72 3.7 結論 75 第四章 飛機平台的傳輸問題討論 76 4.1 飛機平台通訊問題簡介 76 4.2 飛機平台環境中的通道估測 76 4.3 飛機平台環境中的調變方法 82 4.4 結論 91 第五章 結論 92 5.1 總結 92 5.2 飛機平台目前所遭遇到的問題 93 參考資料 9