通用航空通信中4G技术的应用

通用航空通信中4G技术的应用

孙清淼

中国直升机设计研究所，天津市 空港经济区 300450

摘要：近几年，中国逐渐开放了低层空间，经济发展迅速，利用通用飞机进行低飞已成一种流行趋势。但因其飞行高度低、飞行速度慢等特点，使得高频空中通信很难对其进行合理低空覆盖，导致其在低空飞行时的安全保证水平达不到标准。4G技术适合使用在通用航空低、慢等的特性，在已有的基站数目和较低的造价下，具备了一定的通信支持能力。

关键词：通用航空通信 4G技术 应用

引文：地面管制员和飞行员之间的高效通讯是保证飞行安全的关键保证，但我国已有的空中通讯设备主要面向中高空民航，如VHF通讯，因其无线传播损失等特性，在低空出现了大范围的覆盖盲区，不能达到低空高效、持续的低空通信。对于低空飞行，可以在地面上建立更多的 VHF基站来补充盲源，但是一个基站造价费用比较高，近几年，中国4G通信技术持续发展，已建成的基站数量较多，并且成本低，同时具备高速率特点，因此，4G的上述优势可用于通用航空通信中。 

一、通用航空和4G技术的研究

（一）通用航空

对于通用航空而言，不包括军事，警用，公共交通，工业，农业，医疗等行业。相对于民用航空而言，它的特征关键展现在：低海拔、低速度、高机动性、数目类型比较多，并能获得较为低廉的通用航空费用，所以，具有很高的实用效果和意义。然而，必须承认的是，它还存在着一定的不足之处和缺陷，特别是在气象、地理等方面的原因，对通用航空产生了很大的影响。最近几年，我国对不超过一千米的空域进行了开放，并提出合理发展趋势和目的，这对通用航空的发展起到了很大的促进作用和现实意义[1]。

（二）4G技术分析

4G技术是现阶段最主要的一种通信技术，它是基于3G技术元素下，将3G技术和WLAN技术有效融合在一起，以此构成一种现代化的技术形式，其速度比过去的拨号联网要快，可达两千倍，窄宽带可达100兆比特每秒，可以传输语音、图像、视频等，并能达到使用者的基础要求。除此之外，4G技术无需光纤电缆支撑，可以构造出一种适合于高速通讯的网络氛围，下面就4G技术的特性进行分析，具体内容如下

1.全方位强化通速度提高。4G技术基于3G和WLAN技术的融合，能够合理提高通信速度，一般在4G技术帮助下，信息输送速率大于20 MB/s，最高可达100 MB/s，相对于3G技术，4G技术可以超过3倍，这种更高的信息输送速度，可以让4G技术变成视频和图像等的传输载体，可以为通用航空奠定有效条件。

2.多元化的通信形式。4G是对原工艺的进一步健全和改良，这也使第四代移动通信技术表现出全面整合能力，以适应各类网络互相关联协作的需要，特定的连接方法能够实现多元化特性，可以满足4G通讯。与此同时，通过对4G技术的全方位健全和更新，使其能够更好满足多个产业的通信需要。

3.智能化能力高，兼容性强。通过广域接入、划分等方式，不仅能够为4G用户提供交流互联服务，还能够让4G用户体验到网络资源的智能化配置，实现高效的智能服务。除此之外，4G技术采用的是世界上通用的要求和规定，使得各项移动经营商可以采用相同的4G技术。与此同时，4G还可以与蓝牙、WLAN等进行联网，这样的兼容性，对4G技术的发展起到了较大促进作用和价值。

二、通用航空通信中4G技术的应用

（一）4G通信基站

结合实际的发射功效、速度以及覆盖区域，可以对4G技术通信基站按照类别进行合理划分，比如，宏站、室分站等，各个类别的4G通信基站都存在各自的特性和优势，例如，对于宏站来说，它比较适合使用在露天广域宏笼罩，也可以运用在容量补充笼罩，是现阶段比较普遍的4G通信基站设施。与此同时，它的面积和外形相对比较大，并且具备比较高的笼罩间距，在低空通信当中，可以对它进行合理使用，这样可以满足通用航空通信的标准和要求。除此之外，想要达到通用航空通信的标准和需要，那么就要把基站高度规划为35米。发射功率设定成14.5功率[2]。

（二）4G技术的传输损耗模型

在通用航空通信当中，想要为4G技术的使用进行详细分析与探究，那么就应对详细的4G技术传送损失耗损模型实施全面分析，该分析内容也是评估无线通信系统覆盖能力的主要方法。一方面，输送损失耗费模型。在详细的传输损失模型中，选取由EURO-COST组成的COST工作委员会开发的Hata模型拓展版本COST231-Hata模型，对4G的实际传输损失实施。与此同时，4G按需求传送的是超高频率的电磁波，在具体传送流程当中，不可避免要受传送范围的限制，传送间距愈长，所产生的能量就愈大。除此之外，在具体传输过程中，建筑密度、设备发射频率、基站等原因都会对传输损失产生显著影响，而频率和传输损失是成正比的，也就是说，随着频率的增加，传输损失也会显著增加。根据宏基站的基础条件，对传输损失模型COST231－Hata 模型进行详细研究与剖析，不难发现，这样的模型关键适合使用在载波频率小于2.5赫兹的现象当中，同时适合多种场合传输，而关键适合使用在宏基站点播传输中

[3]。

（三）COST231－Hata模型修正改良

通过对COST231-Hata模型的详细分析与讨论，结合LS指令标准和规则，发展和完善已有的COST231模型，使之更贴近具体的宏基站、通用航空通信等应用要求。在4G无线通信系统中，由于基站位置的改变，导致传输能耗的计算结果与传统计算方法有很大出入，因此，需要对这样的模型进行修改和完善，以使其更加符合具体现象，LS指令判据为最小二乘法，在LS判据的辅助下，可以对该模型进行改良和调整。与此同时，在具体的改进和修正过程当中，可以获得4G的发送频率和宏基站高度，因此，可以对该模型进行简单化，在这之后，就可以获得一个对应模型。然后，将LS判据运用到该模型当中，来完善模型的系数。从而获得在LS指令基础上的COST231-Hata改良模型[4]。

结束语：4G技术是一种较为完善和稳固的无线通信手段，但受基站发射功率、发射高度以及周围环境等因素的影响，4G技术只能在低于400米的低空中使用，比如，航空摄像以及植保作业等飞行过程中，就可以运用4G技术双向通信模式。随着我国低空区域的开放，以及航空服务配套设备的逐步健全，具备安全性和方便性的低空飞行必将走进千家万户。

参考文献：

[1]周靖宇,童大鹏,杨斌.面向任务成功的航空通信电子系统空地协同自主测试技术[J].电讯技术,2023,63(07):972-978.

[2]刘文亚,王翔,赵尚弘等.基于解码转发中继的三跳RF/FSO/RF航空通信链路性能分析[J].激光与光电子学进展,2021,58(03):154-161.

[3] 马生元. 通用航空通信中4G技术的应用[J]. 中国战略新兴产业,2019(2):159,161.

[4] 高均立. 4G移动通信技术与安全问题研究[J]. 企业科技与发展,2019(3):99-100.