High Altitude Platform Station (HAPS) has the potential to provide global wireless connectivity and data services such as high-speed wireless backhaul, industrial Internet of things (IoT), and public safety for large areas not served by terrestrial networks. A unified HAPS design is desired to support various use cases and a wide range of requirements. In this paper, we present two architecture designs of the HAPS system: i) repeater based HAPS, and ii) base station based HAPS, which are both viable technical solutions. The energy efficiency is analyzed and compared between the two architectures using consumption factor theory. The system performance of these two architectures is evaluated through Monte Carlo simulations and is characterized in metrics of spectral efficiency using LTE band 1 for both single-cell and multi-cell cases. Both designs can provide good downlink spectral efficiency and coverage, while the uplink coverage is significantly limited by UE transmit power and antenna gain. Using directional antennas at the UEs can improve the system performance for both downlink and uplink.


翻译:高纬度平台站(HAPS)具有提供全球无线连接和数据服务的潜力,如高速无线回路、工业性物质互联网(IoT)和地面网络未服务的大片地区的公共安全等。希望有一个统一的HAPS设计支持各种使用案例和范围广泛的要求。在本文件中,我们介绍了HAPS系统的两个建筑设计:i)基于中继器的HAPS,和ii)基于HAPS的基础站,这些都是可行的技术解决办法。利用消费系数理论对两种结构的能源效率进行分析和比较。这两个结构的系统性能通过蒙特卡洛模拟来评估,其特征是光谱效率指标,单细胞和多细胞都使用LTE波段1。两种设计都能够提供良好的下行链节效率和覆盖面,而上链覆盖面则受到UE传输电和天线的极大限制。在UEs使用定向天线可以改进下行和上链的系统性能。

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