基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法技术方案

技术编号:19908939 阅读:339 留言:0更新日期:2018-12-26 04:46
本发明专利技术公开了一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,对DME系统即航空测距系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可被使用的碎片化频谱资源;对当前可被使用的碎片化频谱资源,按照频段分布配置成不同数值的带宽,利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽。解决了基于LTE的宽带ATG通信系统,频率资源稀缺的问题,最终实现了碎片化频谱资源配置。

【技术实现步骤摘要】
基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法
本专利技术属于航空电子系统领域,具体地涉及一种基于LTE的地空宽带通信系统的碎片化频谱资源管理方法。
技术介绍
民用航空移动通信系统已有近70余年历史。VHF频段第一个窄带通信系统,采用模拟双边带调制(DSB-AM),是最早的地-空数据链,提供基本的模拟语音业务,主要用于空中交通管理(ATM)。20世纪70年代末,飞机通信寻址与报告系统(ACARS)开始出现。80年代末到90年代初,ACARS系统(飞机通信寻址与报告系统)增加了与飞行管理系统(FMS)、飞行数据采集与管理(FDAMS)和飞机状态监控系统(ACMS)之间的接口,形成了航空甚高频数据链VDL0事实上的标准。1991年9月,国际民航组织第10次航行大会,通过了由未来航行系统特别委员会制定的方案。方案主旨是应用新技术在全球建立一个新的通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM),即VHF频段第二个窄带通信系统--甚高频数据链(VDL),解决传统模拟地空通信中语音、数据、监视、导航的数据传输速率低下和错误率高,不能满足业务增长需求等问题。随后,先后提出了VDL1、VDL2、VDL3和VDL4不同的甚高频数据链方案。为提升ACARS服务质量而提出的VDL1还没有部署应用,已被VDL2标准代替;由美国提出的替代VHF模拟语音通信的数据链方案VDL3,由于各种原因放弃了部署。VDL4因速率较低和VHF频谱受限,目前仅在欧洲部分地区部署。到2013年,VDL2已在欧洲、美国和日本等国家和地区大面积部署使用。虽然VDL2很大程度上减缓了VDL0/ACARS系统的拥塞,但据美国联邦航空局(FAA)与欧洲航空安全组织(EURO-CONTROL)分析报告,仅空中交通服务(ATS)和航空运行控制(AOC)两项业务到2020年将是现在的5-10倍,甚高频数据链VDL的引入仅能将航空通信容量饱和的时限推迟到2020年,难以满足未来航空通信的发展需求。完全采用甚高频数据链VDL解决大量数据的地-空传输已不现实。因此2009年-2013年,FAA与EUROCONTROL联合提出未来航空通信(FCS)的陆地空域数据通信系统将向航空L波段发展,即L波段数字航空通信系统(L-DACS),以获得更多的带宽和数据传输率。寻求一个适用于未来航空通信发展需求的全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络已经迫在眉睫。中国作为国际民用航空组织(ICAO)空中航行委员会成员国,十分重视全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络的研究。2012年,在世界无线电通信大会(WRC-12)上,我国成功地对航空L频段(960-1164MHz)作为航空通信频段进行了保护,并对我国2010年颁布实施的《频率划分规定》进行重新修订,这对我国开展L-DACS的研究与应用提供了法律基础。国内多家单位开展了地空链路的研究。2009年,完成了“民航客机移动通信宏蜂窝网络中继链路技术研究”项目;2010年在中国完成单机通信适航飞行,工作频率为400MHz(UHF频段),实现了在连续10MHz带宽下26Mbps的单机双向峰值速率,而该系统在L-DACS的环境下仍然存在干扰难以消除的问题。Aircell-GoGo-WiFi是空中移动宽带系统。在飞行途中,用户的WiFi流量经机载调制解调器传输至CDMAEV-DO版本A网络设备,其下行速度可达3.6Mbps,上行速度可达1.8Mbps。乘客通过使用笔记本电脑、智能手机和个人掌上电脑等Wi-Fi终端,即可上网冲浪、查收邮件、发送即时消息、访问企业VPN等。该技术针对以高速度、高海拔飞行的飞机与基站间的连接而设计,极大改善了以往缓慢、昂贵和复杂的空中无线服务。现有技术中存在的技术问题:传统的VHF频段数据链VDL通信技术受限于频谱带宽,是一种视距低速通信技术,不能满足日益增长的航空通信需求。其后续发展版本VDL2、VDL3和VDL4也因通信速率较低、部署范围有限等原因,没能得到航空公司支持和使用,最终也放弃了部署。L-DACS系统虽然采用了新的数字通信技术,但依然面临两个问题:首先,L-DACS通信系统扩展了通信带宽,但不足以支持接入互联网的航空通信需求;其次,L-DACS通信系统的工作频率在L波段,但并没有具体的标准和规定,这增加的L-DACS技术大规模推广和应用的难度。基于上述两个原因,L-DACS通信技术并没有被大规模应用。以Aircell-GoGo-WiFi为代表的宽带地空通信技术虽然克服了VDL和L-DACS技术的缺点,但是需要利用现有的地面移动通信网络的基站,同时通信所用频率与现有移动通信的频率相同,因而二者之间会产生相互的干扰。其次,Aircell-GoGo-WiFi在地面段接入的是基于3G通信技术的CDMA基站,相比于4GLTE技术,CDMA基站的带宽远不如4G基站。因此,基于4GLTE基站需要更宽的频谱资源,在我国,国内对频率资源的监管较为严格,申请新的频段资源也比较困难,频谱资源是宽带ATG通信技术急需解决的问题。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,利用航空器上DME的空闲频谱资源作为地空宽带通信频率,结合频谱感知、载波聚合等技术,实现碎片化频谱资源配置和动态频谱资源调度的功能,解决的是基于LTE的宽带ATG(airtoground,地面基站方式)通信系统,频率资源稀缺的问题,最终实现了碎片化频谱资源配置和动态频谱资源调度的功能。(二)技术方案为解决上述问题,本专利技术的第一方面提供了一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,包括如下步骤:对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可使用的碎片化频谱资源;对所述当前可使用的碎片化频谱资源,按照频段分布配置成不同数值的带宽;利用载波聚合将所述带宽配置为地空宽带通信的带宽。进一步,所述利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽之后,还包括:基于所述地空宽带通信的带宽实现动态资源调度。进一步,所述动态资源调度包括:根据终端设备在不同的物理资源块上信号质量的不同,对不同终端设备在各个物理资源块的信道质量进行排序;优先选择信道质量好的物理资源块分给终端设备;所述动态资源调度还包括根据终端设备的信道质量,选择不同大小的控制信道元。进一步,对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可使用的碎片化频谱资源,包括由基站测量并识别出DME系统的空闲频段资源中频谱资源是否在被使用,如果没有被使用,则将没有被使用的频谱资源作为可使用的碎片化频谱资源。进一步,DME系统的空闲频段资源包括未使用的52个信道资源。进一步,所述52个信道资源包括4个频段,根据4个频段上未被使用的频段或频点配置成不同数值的带宽。进一步,还包括根据不同数值的带宽对信道进行修改。进一步,根据不同数值的带宽对信道进行修改包括对广播信道的修改、对物理控制格式指示信道的修改、对物理下行共享信道的修改、对物理下行控制信道的修改和对物理上行共享信道的修改,所述对物理层下行共享信道的修改包括:根据不同数值的带宽为终端设备分配对应的PRB;所述对物理下行控制信道的修改包括:控制信道元按照资源元组REG进行交织,交织后分布本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,其特征在于,包括如下步骤:对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可使用的碎片化频谱资源;对所述当前可使用的碎片化频谱资源,按照频段分布配置成不同数值的带宽;利用载波聚合将所述带宽配置为地空宽带通信的带宽。

【技术特征摘要】
1.基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,其特征在于,包括如下步骤:对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可使用的碎片化频谱资源;对所述当前可使用的碎片化频谱资源,按照频段分布配置成不同数值的带宽;利用载波聚合将所述带宽配置为地空宽带通信的带宽。2.根据权利要求1所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,其特征在于,所述利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽之后,还包括:基于所述地空宽带通信的带宽实现动态资源调度。3.根据权利要求2所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,其特征在于,所述动态资源调度包括:根据终端设备在不同的物理资源块上信号质量的不同,对不同终端设备在各个物理资源块的信道质量进行排序;优先选择信道质量好的物理资源块分给终端设备;所述动态资源调度还包括根据终端设备的信道质量,选择不同大小的控制信道元。4.根据权利要求1或3所述的基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法,其特征在于,对DME系统的空闲频段资源进行频谱感知,得到当前可使用的碎片化频谱资源,包括由基站测量并识别出DME系统的空闲频段资源中频谱资源是否在被使用,如果没...

【专利技术属性】
技术研发人员:冯剑锋方伟蒋欣
申请(专利权)人:中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心中国商用飞机有限责任公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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