引言

随着人工智能、非地面网络（Non-terrestrial Network, NTN）等新技术的发展和应用，海上通信业务多元化发展，海上巡航、远洋探索等海洋工作需要无处不在的通信网络覆盖，新兴的高清直播、视频通话以及监控等业务需要大带宽、低时延、高可靠的网络保障[1]。小基站体积小巧、功率灵活可调，可根据船舱的空间布局和信号需求，在船舱内部进行针对性部署，有效解决信号死角问题，实现船舱内的全面覆盖。同时，在船舶内部署小基站能够提供更接近用户终端的信号源，减少信号传输路径上的干扰和损耗，实现海上精准覆盖，极大提升海上用户的通信质量[2]。

目前现网基站普遍采用有线回传的方式，如图1所示，通过基于IP技术的无线接入网或者智能传输网（Smart Transport Network, STN）进行回传，还可以通过低速率端口接入无源光网络（Passive Optical Network, PON）回传。然而，受限于特殊的海洋环境，海上回传需要将海上设备的数据回传至陆地的核心网[3]。因此，在远洋通信网络中部署小基站需要优化小基站的回传方式，低功耗、低成本的海域回传方案对于提高海域覆盖范围和提高数据速率具有重要作用[4]。

岸基基站、在海上部署无人机设备以及卫星通信等能够实现海上通信的超远覆盖技术，对于岸基基站，采用选取高远地区安装岸基基站或者改造岸基基站的方式[5]，文献[6]在现网中建设双微波岸基基站采用抛物面天线实现船舶甲板通信，但是单纯依靠岸基基站无法满足高数据速率的业务需求，且对于扩大海洋覆盖范围作用有限，船舱内也需利用双模基站和室分天线实现船内Wi-Fi和手机信号的全覆盖。对于在海上部署无人机设备，文献[7]建立了近海面无人机通信感知一体化信号模型，优化了波形设计，仿真表明具有良好的通信和感知性能，然而算法复杂度高，难以在现网部署实施，且无人机部署功耗高，成本高，续航短[8];文献[9]采用卫星通信的方式，提出基于跳波束技术的增强覆盖方案，仅能保障基本语音短信等业务，且成本高，对终端设备要求高，需支持卫星通信[10]。

图1　回传网络

不同于上述方案，本文将客户端设备（Customer Premise Equipment, CPE）和高增益伺服天线系统融合设计，创造性地引入伺服天线CPE，通过高速实时自动姿态计算，自动连续姿态调整，高增益天线指向目标基站，提升覆盖电平，降低干扰，不仅利用CPE为船载小基站提供无线回传，同时大幅度提升海面通信覆盖范围，实现海域5G网络超远覆盖设计。特别地，本文提出一种基于终端协作的伺服天线CPE的岸基基站动态选择方法，定义了一种终端协作的测量与报文传输机制，利用船上的多个用户终端协作完成岸基基站的获取和信号测量，通过空口发送给船载小基站，小基站再采用有线连接传输至CPE，形成协作式搜网网络减少重复搜索开销，提高搜网效率，提升整体系统效率。CPE完成伺服天线系统对岸基基站列表的获取和目标小区接入，优化伺服天线系统的搜网和小区接入流程，提高接入稳定性和切换成功率，避免频繁切换。本文在实际组网中进行测试和验证，船载一体化小基站和伺服天线CPE系统极大提升了船舶的海上覆盖距离，接入稳定性和切换成功率有所提升。

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作者信息：

李志军1，2，卢晓春1，陆恒3

（1.中国电信股份有限公司北京研究院，北京 102209；

2.中国电信股份有限公司，北京 100033；

3.中国电信股份有限公司上海分公司，上海 200135）