提高数据传送速率制造技术

一种用于进行协同空中天线间波束成形以便在(a)多个移动平台与(b)连接到用户设备上的第一天线和第二天线之间进行通信的过程，每个平台具有安装在其上的空中天线，使得一根或多根空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述过程包括将与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据发射到处理系统，所述处理系统计算波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线由此发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常是幅度不同，以便根据所述空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提高数据传送速率
本专利技术涉及用于通过使用具有协同空中天线波束成形的多个本地天线来提高去往和来自用户设备的数据传送速率的方法。
技术介绍
高空平台(Highaltitudeplatforms)(飞行器以及位于从10km至35km海拔处的比空气轻的结构)——HAPS，已经被提出用于支持宽范围的应用。越来越感兴趣的领域是电信、定位、观测和其他信息服务，并且具体地是提供高速互联网、电子邮件、电话、电视服务、游戏、视频点播、和全球定位。高空平台由于更接近地球表面、典型地在大约20km海拔处操作而具有优于卫星的若干优点。地球同步卫星位于大约40,000km海拔处，并且近地轨道卫星通常在大约600km至3000km海拔处。卫星存在于较低的海拔处，但它们的寿命非常有限，从而带来经济影响。与卫星相比，高空平台的相对接近度导致从源发射信号的时间和接收答复的时间要短得多——这对系统的“延迟”具有影响。此外，高空平台处于标准移动电话的发射范围内，以用于信号功率和信号延迟。任何卫星都超出正常移动电话手持装置的范围，从而在没有特别大型天线或专用天线的情况下进行操作。高空平台还避免了卫星所需的火箭推进发射，其中卫星的高加速度和振动以及高发射故障率伴随着对卫星成本的影响。与卫星有效载荷相比，高空平台上的有效载荷可以容易地并以适度的成本恢复。较短的开发时间和较低的成本起因于不太苛刻的测试要求。美国专利7,046,934公开了用于与卫星结合来递送信息服务的高空气球。US20040118969A1、WO2005084156A2、US5518205A、US2014/0252156A1公开了高空飞行器的具体设计。然而，为从高空平台提供可靠的信息服务存在着许多且重大的技术挑战。每单位地面面积的可靠性、覆盖范围和数据容量是移动电话、设备通信系统、地球观测和定位服务的关键的性能标准。政府监管机构通常定义由发射电磁辐射的系统使用的频率和带宽。波长越短，对给定的一部分带宽可能的数据速率越高，但是穿过障碍物(诸如雨水或墙)的衰减越大，并且具有更有限的可以用于提供良好覆盖的衍射。这些约束导致在世界的大部分地区选择在0.7与5Ghz之间的载波频率以及典型地10至200MHz的带宽。存在对每单位地面面积的高数据速率的需求，即从量级1-10Mbps/平方千米的当前水平迅速增加。为了提供每单位地面面积的高数据速率，高空无人驾驶的长航时(HALE)飞行器、或自由飞行浮空器或系留浮空器需要承载(多根)大型天线来区分紧密基于地面的收发器。较大直径的天线导致系统的较小的角分辨率，因此系统可以分辨的地面上的距离越短。最终，分辨率由本领域技术人员熟知的“瑞利准则”确定。天线分辨率越高，每单位地面面积的潜在数据速率越高。然而，使用当前或设想的平台技术将一根或多根直径为50米或更大的极大直径的天线装配到平台上是不可行的。合成孔径综合在射电天文学中长期以来是已知的，其中，通过使用来自适当间隔的相对小的天线的信号来合成与大型天线的分辨率等同的分辨率。事实上，马丁·赖尔(MartinRyle)和安东尼·休伊什(AntonyHewish)由于对无线电干涉测量的发展和使用的这方面和其他贡献而在1974年共享了诺贝尔物理学奖。孔径综合的相关技术已经在与潜艇的低频无线电通信中、在声学中、在LTE和WiFi系统中的相控阵列中使用了多年。然而，先前从未考虑过它对去往和来自地面或空中用户设备的通信的用处。与潜艇的低频无线电通信和声学合成孔径综合的使用已经使用了多年。在以下文献中已经考虑将相控阵列数字“波束成形”(DBF)和多波束喇叭(MBH)天线用于高空平台：例如，R.Miura和M.Suzuki，“针对使用高空平台站的电信和广播的初步飞行测试程序(PreliminaryFlightTestProgramonTelecomandBroadcastingUsingHighAltitudePlatformStations)”，WirelessPers.Commun.，AnInt’l.J.，Kluwer学术出版社，第24卷第2期，2003年1月，第341-361页。其他参考文献包括：http：//ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp？arnumber＝620534，ht中：//ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp？arnumber＝933305，http：//digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/ecej_20010304，http：//digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/el_20001316http：//ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp？arnumber＝4275149&pageNumber％3D129861然而，现有技术表明，使用高空平台并不代表着一种用于提供下一代通信手段的有前途的方式。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术涉及一种用于进行协同空中天线间波束成形以便在(a)多个移动平台与(b)连接到用户设备UE上的至少第一天线和第二天线之间进行通信的过程，每个平台具有安装在其上的空中天线，使得一根或多根空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述过程包括将与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据发射到数据处理系统，所述处理系统计算波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线由此发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，以便根据所述空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束。此外，本专利技术涉及一种用于进行协同空中天线间波束成形以便在至少两根空中天线与连接到用户设备上的至少第一天线和第二天线之间进行通信的过程，所述至少两根空中天线安装在至少一个移动平台上，使得一根或多根空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述过程包括将与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据发射到数据处理系统，所述处理系统计算波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线由此发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，以便根据所述空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束，所得到的协同波束因此具有与由大到足以涵盖所述至少两根空中天线的位置的概念上的单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于进行协同空中天线间波束成形以便在(a)多个移动平台与(b)连接到用户设备上的至少第一天线和第二天线之间进行通信的过程，每个平台具有安装在其上的空中天线，使得所述空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述过程包括将与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据发射到处理系统，所述处理系统计算波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线由此发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，以便根据所述空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.03 GB 1503617.11.一种用于进行协同空中天线间波束成形以便在(a)多个移动平台与(b)连接到用户设备上的至少第一天线和第二天线之间进行通信的过程，每个平台具有安装在其上的空中天线，使得所述空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述过程包括将与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据发射到处理系统，所述处理系统计算波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线由此发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，以便根据所述空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束。2.一种用于提供通信网络以便在(a)多个移动平台与(b)连接到用户设备上的第一天线和第二天线之间进行通信的装置，每个平台具有安装在其上的空中天线，使得所述空中天线具有随时间的推移可变的位置和取向，并且所述用户设备具有低于所述空中天线的海拔；所述网络包括处理系统，所述处理系统被适配成接收与所述空中天线的所述位置和取向相关的数据，所述处理系统进一步被适配成生成波束成形指令并将其发射至所述空中天线，所述空中天线被适配成发射或接收所述第一用户天线的对应第一分量信号，并且发射或接收所述第二用户天线的对应第二分量信号，所述第一分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，所述第二分量信号各自具有基本上相同的信息内容但它们的相位并且通常幅度是不同的，以便根据空中天线与所述第一用户天线之间的所述信号的协同总和形成第一协同波束，并且根据所述空中天线与所述第二用户天线之间的所述信号的协同总和形成第二协同波束。3.根据以上权利要求中任一项所述的过程或装置，其中，所述处理系统获取数据流，并将所述数据流分成至少第一数据流分量和第二数据流分量，所述至少第一数据流分量和第二数据流分量分别经由至少第一协同波束和第二协同波束被发射到所述至少第一用户天线和第二用户天线，所述用户设备然后合并所述至少第一数据流分量和第二数据流分量以便在所述用户设备中形成所述数据流。4.根据以上权利要求中任一项所述的过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：P亚历山大，P戴维森，A福尔克纳，
申请(专利权)人：平流层平台有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB