位于航空器中的移动通信设备的飞行中蜂窝通信系统覆盖技术方案

陆地蜂窝系统的网络节点向在空中航空器中的用户设备（UE）提供电信服务。从航空器传送的导航信息被定期获取，包括航空器身份、位置、海拔高度和确定航空器位置的时间。通过传送波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号，并且通过执行上行链路信号的波束偏转的接收，在网络节点与UE之间保持链路。基于导航信息，波束偏转被指引朝向航空器。多普勒位移补偿被适配以补偿多普勒位移，使得UE在接收来自天线节点的传送时体验到标称载波频率。从第一到第二覆盖区域的切换包括在第二覆盖区域中使用与在第一覆盖区域中所使用的相同小区标识符和相同频率分配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位于航空器中的移动通信设备的飞行中蜂窝通信系统覆盖
技术介绍
本专利技术涉及在基于陆地的蜂窝通信系统与位于在空中飞行器中的用户设备之间的连接性。世界正变得越来越多地相连，并且这已经使得消费者对无论在什么时间和地点，能够保持在线和体验到至少适中数据率的期望日益增大。作为对这些期望的一种响应，下一代移动技术，所谓的IMT-2020（5G）将高速移动性作为一个目标。研究的示范情形是高速列车和高速公路上的车辆，但追随近来的趋势，被预期的是用于飞机的陆地飞行中宽带服务将在范畴之中-或者作为用户设备（UE）与基站之间的直接通信，或者经由聚合UE的一定数量的业务并保持到基站的链路的航空器上机载的接入点（AP）。在2013年，联邦通信委员会（FCC）通过将在14GH射频（RF）带中500MHz宽子带指派用于飞行中空对地宽带连接，来采取步骤以使更好的连接性能实现。FCC的预期是到2021年将存在向其乘客提供高速宽带连接性的15000个航班的需求。通过比较，在2013年的可用性是全球3000架飞机，并且这是采用消费者认为太慢并且至今为止太贵的连接进行的。业界已注意到今天的航空乘客期望与在地面可用的相同级别的宽带服务。已执行了若干尝试，在典型地用于常规蜂窝网络的更低频率带中提供陆地网络覆盖。如果经适当利用，在航空的管制侧上的最近发展将大幅增强和简化基于陆地网络的飞行中宽带服务。当今针对空对地通信在使用中的两个主要系统是：·航空器通信寻址和报告系统（ACARS），以及·未来空中导航系统（FANS），在这两个系统中，FANS是更现代化的，并且将替代ACARS，例如通过航空电信网络（ATN）提供基于互联网协议（IP）的空中交通控制器导频数据链路通信（CPDLC）。空对地通信是朝向地面站或者在缺少覆盖的情况下朝向卫星。存在用于提供对陆地无线电系统的航空器承载装置接入的常规技术。例如，US8914022B2公开了将RF波束指引朝向航空器以提供与现有ACARS链路并行的陆地单向或双向宽带数据链路。另外，取决于数据传送在上行链路上还是在下行链路上繁忙，能够与负载成比例地拆分上行链路和下行链路无线电频谱资源。如果存在由RF波束服务的不止一个数据链路，其中可在一小区中存在几个，则能够使用时分双工（TDM）仲裁和共享无线电资源。然而，这要求已经有双向ACARS链路（短消息链路），通过它能够发起并行数据链路的建立。存在与US8914022B2所描述的技术关联的缺陷。例如，陆地网络运营商必须依赖由第三方操作的ACARS通信链路。很可能的是，陆地网络运营商还必须至少在最初依赖由相同第三方提供的定位信息，之后相同的信息能够通过陆地网络运营商的链路被输送；否则，波束将必须始终在所有方向上是活跃的，以允许进入覆盖的飞机识别网络和执行随机接入。另举一例，US9008669B2教导的是能够在地面无线电接入网络中使用自适应波束成形，使得覆盖跟踪飞机移动。另外，教导的是出于估计和补偿多普勒位移的目的，可在飞机上从导航系统向无线通信装置提供GPS信息或定位信息，无线通信装置可另外输送此类信息到地面站。存在与在US9008669B2中描述的技术关联的缺陷。例如，提议的是有关位置、海拔高度和速率的信息要由无线通信装置提供到在地面上的基站。但问题是在链路已被建立前，没有此类信息能够被输送。至少对于飞机的初始定位，陆地网络运营商必须依赖第三方，否则，波束将必须始终在所有方向上是活跃的，以允许进入覆盖的飞机识别网络和执行随机接入。常规技术因此遭受至少以下问题：·牵涉到第三方使用于陆地运营商的商务模型变得复杂，并且可引起不必要的支出，诸如每建立的链路或接收的定位信息的支付。第三方也可拒绝提供陆地网络运营商所请求的服务。·始终在所有方向上提供覆盖以允许进入覆盖区域的飞机识别陆地网络和执行随机接入是能量效率低的。因此，存在对于通过某种技术陆地网络运营商不取决于第三方的该技术的需要。进一步存在对于在其中波束只朝向存在的飞机进行传送的技术的需要。还进一步需要采用在广泛的地理区域上提供无缝覆盖的方式来提供蜂窝通信服务到空中收发器设备，而不要求收发器设备执行任何特殊操作以适应其速度和空中位置。
技术实现思路
应强调的是，术语“包括（comprise和comprising）”在本说明书中使用时被采取来指定所陈述的特征、整体、步骤或组件的存在；但使用这些术语不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或其的群组。另外，参考标号可在一些实例中（例如，在权利要求和摘要中）被提供以促进对各种步骤和/或元件的标识。然而，参考标号的使用不旨在意指或暗示如此参考的步骤和/或元件要以任何特定顺序执行或操作。根据本专利技术的一个方面，在由陆地蜂窝电信系统的第一网络节点向位于在飞行中的第一航空器中的用户设备提供蜂窝电信系统服务的技术中实现了前述和其它目标。这牵涉到经由航空器导航广播接收器，定期获取从第一航空器传送的获取的导航信息，其中获取的导航信息包括第一航空器的身份、第一航空器的位置、第一航空器的海拔高度及指示何时确定第一航空器的位置的时间值。通过传送波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号，并且通过执行上行链路信号的波束偏转的接收，在第一网络节点与用户设备之间保持第一链路。基于定期获取的导航信息，波束偏转被指引朝向第一航空器。多普勒位移补偿是基于对在第一航空器和与第一网络节点关联的一个或多个第一天线节点之间的相对速度的一个或多个确定，并且被适配成补偿用户设备体验到的多普勒位移，使得用户设备在接收来自所述一个或多个第一天线节点的传送时体验到标称载波频率。该技术能检测到第一航空器将离开由所述一个或多个第一天线节点所服务的第一覆盖区域，并且将进入由一个或多个第二天线节点所服务的第二覆盖区域，并且随后通过促使所述一个或多个第二天线节点使用与在被用于第一链路的相同的小区标识符和到用户设备的相同的频率分配，在用户设备与所述一个或多个第二天线节点之间提供第二链路来做出响应，使得在不通知用户设备的情况下执行从所述一个或多个第一天线节点到所述一个或多个第二天线节点的切换。在一些但不必是全部实施例的一方面中，提供覆盖包括通过为上行链路接收使用两个部分重叠的波束，并且从中确定第一航空器的位置和海拔高度的预测的准确度是否能够被改进，来微调用于下行链路传送的波束成形。在一些备选实施例中，提供覆盖包括通过以受控方式扰乱第一航空器的位置和海拔高度的当前预测且检测上行链路接收是改进还是降级，以及基于所述检测调整波束成形预测模型，来微调用于下行链路传送的波束成形。在一些但不必是全部实施例的另一方面中，提供覆盖包括经由第三链路服务位于在飞行中的第二航空器中的第二用户设备，其中第三链路由全部指向第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束所支持，并且其中第三链路使用相比在被用于第一链路的不同的小区标识符。这些实施例的一些但不必是全部实施例进一步包括响应于指向第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束被定向在与指向第一航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束相同的方向上，而采用载波聚合技术，其中：·指向所述第一航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束与第一组谱资源关联；·指向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种向位于在飞行中的第一航空器（501）中的用户设备提供蜂窝电信系统服务的方法（900），其中所述方法由陆地蜂窝电信系统的第一网络节点（503）执行，所述方法包括：经由航空器导航广播接收器，定期获取（901）从所述第一航空器传送的获取的导航信息，其中所述获取的导航信息包括：所述第一航空器的身份；所述第一航空器的位置；所述第一航空器的海拔高度；以及指示何时所述第一航空器的所述位置被确定的时间值；通过传送（905）波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号，并且通过执行（907）上行链路信号的波束偏转的接收，在所述第一网络节点与所述用户设备之间保持（903）第一链路，其中基于所述定期获取的导航信息，波束偏转被指引朝向所述第一航空器，并且其中多普勒位移补偿是基于对在所述第一航空器和与所述第一网络节点关联的一个或多个第一天线节点之间的相对速度的一个或多个确定，并且被适配以补偿所述用户设备体验到的多普勒位移，使得所述用户设备在接收来自所述一个或多个第一天线节点的传送时体验到标称的载波频率；检测（909）所述第一航空器将离开由所述一个或多个第一天线节点所服务的第一覆盖区域，并且将进入由一个或多个第二天线节点所服务的第二覆盖区域，并且通过促使所述一个或多个第二天线节点使用与在被用于所述第一链路的相同的小区标识符和到所述用户设备的相同的频率分配，在所述用户设备与所述一个或多个第二天线节点之间提供第二链路来做出响应（911），使得在不通知所述用户设备的情况下执行从所述一个或多个第一天线节点到所述一个或多个第二天线节点的切换。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.03 US 14/9310571.一种向位于在飞行中的第一航空器（501）中的用户设备提供蜂窝电信系统服务的方法（900），其中所述方法由陆地蜂窝电信系统的第一网络节点（503）执行，所述方法包括：经由航空器导航广播接收器，定期获取（901）从所述第一航空器传送的获取的导航信息，其中所述获取的导航信息包括：所述第一航空器的身份；所述第一航空器的位置；所述第一航空器的海拔高度；以及指示何时所述第一航空器的所述位置被确定的时间值；通过传送（905）波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号，并且通过执行（907）上行链路信号的波束偏转的接收，在所述第一网络节点与所述用户设备之间保持（903）第一链路，其中基于所述定期获取的导航信息，波束偏转被指引朝向所述第一航空器，并且其中多普勒位移补偿是基于对在所述第一航空器和与所述第一网络节点关联的一个或多个第一天线节点之间的相对速度的一个或多个确定，并且被适配以补偿所述用户设备体验到的多普勒位移，使得所述用户设备在接收来自所述一个或多个第一天线节点的传送时体验到标称的载波频率；检测（909）所述第一航空器将离开由所述一个或多个第一天线节点所服务的第一覆盖区域，并且将进入由一个或多个第二天线节点所服务的第二覆盖区域，并且通过促使所述一个或多个第二天线节点使用与在被用于所述第一链路的相同的小区标识符和到所述用户设备的相同的频率分配，在所述用户设备与所述一个或多个第二天线节点之间提供第二链路来做出响应（911），使得在不通知所述用户设备的情况下执行从所述一个或多个第一天线节点到所述一个或多个第二天线节点的切换。2.如权利要求1所述的方法，包括：通过为上行链路接收使用两个部分重叠的波束，并且从中确定所述第一航空器的位置和海拔高度的预测的准确度是否能够被改进，来微调用于下行链路传送的波束成形。3.如权利要求1所述的方法，包括：通过以受控方式扰乱所述第一航空器的位置和海拔高度的当前预测，并且检测上行链路接收是改进还是降级，以及基于所述检测，调整波束成形预测模型，来微调用于下行链路传送的波束成形。4.如权利要求1所述的方法，包括：经由第三链路服务位于在飞行中的第二航空器中的第二用户设备，其中所述第三链路由全部指向所述第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束所支持，以及其中所述第三链路使用相比在被用于所述第一链路的不同的小区标识符。5.如权利要求4所述的方法，包括：响应于指向所述第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的所述波束被定向在与指向所述第一航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束相同的方向上，而采用载波聚合技术，其中：指向所述第一航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的所述波束与第一组谱资源关联；指向所述第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的所述波束与不同于所述第一组谱资源的第二组谱资源关联；所述第一组谱资源作为主小区资源被分配到所述第一航空器上机载的所述用户设备，并且作为辅小区资源被分配到所述第二航空器上机载的所述用户设备；以及所述第二组谱资源作为主小区资源被分配到所述第二航空器上机载的用户设备，并且作为辅小区资源被分配到所述第一航空器上机载的用户设备。6.如权利要求1所述的方法，包括：在激活波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号的传送前，经由所述航空器导航广播接收器定期获取从所述第一航空器传送的初始获取的导航信息；从所述初始获取的导航信息预测所述航空器将在预测的时间进入在所述网络节点的控制下的所述覆盖区域的外边界；以及在所述预测的时间激活对所述第一链路的所述保持。7.如权利要求6所述的方法，其中在所述预测的时间激活对所述第一链路的所述保持包括：使用所述第一航空器的所述身份来确定所述第一航空器在跨过在所述网络节点的控制下的所述覆盖区域的所述外边界时是否要被服务。8.如权利要求1所述的方法，包括：从朝向所述一个或多个第一天线节点的所述第一航空器的所述相对速度确定在接收由所述用户设备传送的信号时预测的由所述一个或多个第一天线节点将体验到的多普勒位移；以及对从所述用户设备接收的随机接入前置码应用多普勒位移补偿，其中所应用的多普勒位移补偿是基于在接收由所述用户设备传送的信号时预测的由所述一个或多个第一天线节点将体验到的所述多普勒位移。9.如权利要求1所述的方法，包括：检测在从所述用户设备接收的随机接入前置码中多普勒位移的量；以及对从所述用户设备接收的所述随机接入前置码应用多普勒位移补偿，其中所应用的多普勒位移补偿是基于在从所述用户设备接收的所述随机接入前置码中所检测到的多普勒位移的量。10.如权利要求1所述的方法，包括：响应于以下的一项或多项，停止对所述第一链路的保持：所述第一网络节点检测到所述第一航空器已离开在所述第一网络节点的控制下的所述覆盖区域的所述外边界；以及所述第一网络节点不再接收来自所述航空器的导航信息。11.如权利要求1所述的方法，包括：经由第二链路服务位于在飞行中的第二航空器中的第二用户设备，其中所述第二链路由全部指向所述第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束所支持，以及其中：全部指向所述第二航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的所述波束与指向所述第一航空器的上行链路传送的波束偏转的接收和下行链路传送的波束不重叠；以及被用于所述第一链路的小区标识符与被用于所述第二链路的小区标识符是相同的。12.一种用于由陆地蜂窝电信系统的第一网络节点（503）向位于在飞行中的第一航空器（501）中的用户设备提供蜂窝电信系统服务的设备（900），所述设备包括：配置成经由航空器导航广播接收器，定期获取从所述第一航空器传送的获取的导航信息的电路系统（901），其中所述获取的导航信息包括：所述第一航空器的身份；所述第一航空器的位置；所述第一航空器的海拔高度；以及指示何时所述第一航空器的所述位置被确定的时间值；配置成通过传送（905）波束偏转的、多普勒位移补偿的下行链路信号，并且通过执行（907）上行链路信号的波束偏转的接收，在所述第一网络节点与所述用户设备之间保持第一链路的电路系统（903），其中基于所述定期获取的导航信息，波束偏转被指引朝向所述第一航空器，并且其中多普勒位移补偿是基于对在所述第一航空器和与所述第一网络节点关联的一个或多个第一天线节点之间的相对速度的一个或多个确定，并且被适配以补偿所述用户设备体验到的多普勒位移，使得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B林多夫，J阿克蒙，P阿里克斯森，B埃克伦德，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE