基于无线通信系统中有源天线的虚拟同心小区技术方案

用于在各小区中提供ATG无线通信的网络内的基站可以包括第一天线阵列、基站单元和设置在基站单元和第一天线阵列之间的远程无线电头。第一天线阵列限定多个第一扇区，所述多个第一扇区具有以方位角限定的相应宽度。第一扇区中的每个包括处于相应仰角处的第一扇区底层和第一扇区顶层，使得第一扇区底层和第一扇区顶层的组合创建以第一基站为中心的相应第一基站圆锥小区的至少一部分。第一基站被配置为在第一扇区底层和第一扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第一基站圆锥小区。远程无线电头接收指示飞机的位置的位置信息，以使远程无线电头能够在朝向飞机的第一天线阵列处形成在方位角和仰角中的可控波束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于无线通信系统中有源天线的虚拟同心小区相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月20日提交的美国临时申请号为62/339,229的申请的优先权，该申请的全部内容通过引用整体并入本文。
示例实施例通常涉及无线通信，并且更特别地涉及采用有源天线在虚拟同心的通信小区中的各种距离和高度处提供连续无线通信。
技术介绍
高速数据通信和实现这种通信的设备已经在现代社会中普遍存在。这些设备使许多用户能够保持与互联网和其他通信网络的几乎连续的连接。尽管这些高速数据连接能够通过电话线、电缆调制解调器或其它具有物理有线连接的设备获得，但无线连接已经彻底改变了我们在不牺牲移动性的情况下保持连接的能力。然而，尽管人们对在地面上持续连接到网络的熟悉程度仍然存在，但人们普遍认为，一旦登上飞机，容易和/或廉价的连接将趋于停止。至少对于机上乘客而言，航空平台仍然没有变得容易和廉价地连接到通信网络。试图在空中保持连接通常是昂贵的并且具有带宽限制或高延迟问题。此外，愿意接受由飞机通信能力带来的费用和问题的乘客通常限于由飞机上提供的刚性通信架构支持的非常特殊的通信模式。传统的基于地面的无线通信系统使用垂直天线来为集中在地面附近的设备连接提供覆盖。然而，飞机在远离地面上方延伸的三维空间中运行。因此，可以理解的是，需要进行重大改变以能够为高达45,000英尺巡航高度的飞机提供三维覆盖。
技术实现思路
无线技术的不断发展给使用安装在某些站点的多个天线为在不同高度处的飞机提供无线覆盖提供了新的机会。在一个示例实施例中，提供了一种用于在各小区中提供空对地(ATG)无线通信的网络。该网络包括第一基站和第二基站。第一基站可以包括第一天线阵列，第一天线阵列限定多个第一扇区，该多个第一扇区具有以方位角限定的相应宽度。每个第一扇区可以包括处于相应仰角处的第一扇区顶层和第一扇区底层，以使得第一扇区底层和第一扇区顶层的组合产生以第一基站为中心的相应第一基站圆锥小区的至少一部分。第一基站可以被配置为在第一扇区底层和第一扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第一基站圆锥小区。第二基站可以包括第二天线阵列，第二天线阵列限定多个第二扇区，所述多个第二扇区具有以方位角限定的相应宽度。每个第二扇区可以包括处于相应仰角处的第二扇区顶层和第二扇区底层，以使得第二扇区底层和第二扇区顶层的组合产生以第二基站为中心的相应第二基站圆锥小区的至少一部分。第二基站可以被配置为在第二扇区底层和第二扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第二基站圆锥小区。第一基站和第二基站可以设置为沿第一方向彼此偏移地定位。能够在第一扇区和第二扇区中的每个内形成可控波束。基于在第一基站的第一远程无线电头和第二基站的第二远程无线电头中的相应的一个处执行的波束控制，可控波束在方位角和仰角上都是可控的。在另一个示例实施例中，提供了一种用于在各小区中提供ATG无线通信的网络内的基站。基站可以包括第一天线阵列、基站单元和设置在基站单元和第一天线阵列之间的远程无线电头。第一天线阵列可以限定多个第一扇区，该多个第一扇区具有以方位角限定的相应宽度。每个第一扇区可以包括处于相应仰角处的第一扇区底层和第一扇区顶层，以使得第一扇区底层和第一扇区顶层的组合产生以第一基站为中心的相应第一基站圆锥小区的至少一部分。第一基站可以被配置为在第一扇区底层和第一扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第一基站圆锥小区。远程无线电头可以接收指示飞机的位置的位置信息，以使远程无线电头能够在朝向飞机的第一天线阵列处形成在方位角和仰角上的可控波束。附图说明已经概括地描述了本专利技术，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：图1示出了根据示例实施例的随时间移动通过不同基站的覆盖区域的飞机；图2示出了根据示例实施例的用于采用位置信息来辅助波束形成的系统的框图；图3示出了根据示例实施例的可用于协助使用位置信息来辅助在远程无线电头处的波束形成的控制电路；图4示出了由示例实施例的基站生成的覆盖区域的立体图；和图5示出了根据示例实施例的用于部署基站以提供ATG无线通信的网络拓扑的侧视图。具体实施方式现在，将在下文中参照附图更全面地描述一些示例实施例，其中示出了一些但并非所有示例实施例。实际上，本文中描述和描绘的示例不应被解释为限制本公开的范围、适用性或配置。相反，提供了这些示例实施例，使得本公开将满足适用的法律要求。相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，如本文中所使用的，术语“或”将被解释为逻辑运算符，只要其操作数中的一个或更多个为真，该逻辑运算符的结果就为真。如本文中所使用的，可操作耦合应理解为涉及直接或间接连接，在任一情况下，该直接或间接连接使得彼此可操作地耦合的部件的功能互连。在一些示例实施例中，基站处的多个天线能够形成单独的扇区(在方位角上)，这些单独的扇区能够被组合以实现围绕基站的半圆形(或圆形)覆盖区域。扇区还能够限定在两个仰角之间，以限定在两个仰角之间远离基站延伸的楔形覆盖区域或小区。可以在每个扇区内形成可控波束，并且该波束在扇区内的方位角和仰角上能够是可控的。可控波束还具有方位角宽度和仰角宽度，方位角宽度和仰角宽度限定了可控波束的大小。因此，波束中的每个能够在其相应扇区内以恒定的仰角在方位角上扫过，以限定在基站处具有顶点的圆锥的一部分的弯曲表面。值得注意的是，弯曲表面在技术上也可以具有楔形，因为它在限定可控波束的高度的仰角之间延伸。考虑到多个扇区，可以以相同的仰角围绕基站扫过波束以限定圆锥形状(或及其部分，这取决于波束扫过多少扇区)。所限定的圆锥形状通常具有比圆锥的高度长得多的半径(例如，几乎是圆锥形状的边的长度)。由于波束在仰角上也是可控的，因此同心弯曲表面也能够在一个或更多个扇区内的方位角范围内以不同的仰角扫过，以限定略微不同和同心的圆锥形状(或其部分)。因此，可控能力可以允许形成虚拟同心小区，其中每个“小区”限定在两个仰角之间界定并扫过方位角的范围的圆锥表面(或其部分)。此外，可以在相应的相邻(或至少不同)仰角范围之间限定多个这样的小区。可以使用有源天线技术来创建这些虚拟同心小区，该有源天线技术允许将可控智能单元移近或移入天线，以进一步减少需要在远程无线电头(RRH)和基站的天线之间运行的电缆的数量。相应地，本文中描述的一些示例实施例可以提供用于改进的空对地(ATG)无线通信性能的架构。在这方面，一些示例实施例可以提供具有天线结构的基站，该天线结构有助于在垂直和水平方向上、以足够的仰角提供无线通信覆盖，以与在高仰角处的飞机通信。基站能够提供楔形覆盖区域，其中，可控波束能够是可控的以在距基站预定距离内的预定高度处实现覆盖，以促进ATG无线通信。楔形覆盖区域在水平平面中能够是基本上半圆形(或圆形)，并且能够由多个天线提供，每个天线在半圆形方位角的一部分内提供楔形扇区。基站能够部署为在第一方向上基本上对齐，而在第二方向上偏移。例如，基站也能够以第一距离部署在第一方向上，以提供在仰角上的重叠覆盖以实现对预定高度的覆盖，并且基于扇区的可实现的覆盖区域距离在第二方向上部署在第二距离内。可控波束在方位角和仰角两者上可以是可控的，以允许限定虚拟同心小区。虚拟同心小区被限定在仰角限制之间，作为以位于地平线正上方的基站为中心并且远离基站延伸的同心圆锥(或其部分)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在各小区中提供空对地(ATG)无线通信的网络，包括：第一基站，具有第一天线阵列，所述第一天线阵列限定多个第一扇区，所述多个第一扇区具有以方位角限定的相应宽度，每个第一扇区包括处于相应仰角处的第一扇区底层和第一扇区顶层，使得第一扇区底层和第一扇区顶层的组合产生以第一基站为中心的相应第一基站圆锥小区的至少一部分，第一基站被配置为在第一扇区底层和第一扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第一基站圆锥小区；和第二基站，具有第二天线阵列，所述第二天线阵列限定多个第二扇区，所述多个第二扇区具有以方位角限定的相应宽度，每个第二扇区包括处于相应仰角处的第二扇区底层和第二扇区顶层，使得第二扇区底层和第二扇区顶层的组合产生以第二基站为中心的相应第二基站圆锥小区的至少一部分，第二基站被配置为在第二扇区底层和第二扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第二基站圆锥小区，其中，第一基站和第二基站沿第一方向彼此偏移地设置，并且其中，能够在第一扇区和第二扇区中的每个中形成可控波束，基于在第一基站的第一远程无线电头和第二基站的第二远程无线电头中的相应一个处执行的波束控制，可控波束在方位角和仰角上都是可控的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 US 62/339,2291.一种用于在各小区中提供空对地(ATG)无线通信的网络，包括：第一基站，具有第一天线阵列，所述第一天线阵列限定多个第一扇区，所述多个第一扇区具有以方位角限定的相应宽度，每个第一扇区包括处于相应仰角处的第一扇区底层和第一扇区顶层，使得第一扇区底层和第一扇区顶层的组合产生以第一基站为中心的相应第一基站圆锥小区的至少一部分，第一基站被配置为在第一扇区底层和第一扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第一基站圆锥小区；和第二基站，具有第二天线阵列，所述第二天线阵列限定多个第二扇区，所述多个第二扇区具有以方位角限定的相应宽度，每个第二扇区包括处于相应仰角处的第二扇区底层和第二扇区顶层，使得第二扇区底层和第二扇区顶层的组合产生以第二基站为中心的相应第二基站圆锥小区的至少一部分，第二基站被配置为在第二扇区底层和第二扇区顶层之间的相应仰角处限定另外的第二基站圆锥小区，其中，第一基站和第二基站沿第一方向彼此偏移地设置，并且其中，能够在第一扇区和第二扇区中的每个中形成可控波束，基于在第一基站的第一远程无线电头和第二基站的第二远程无线电头中的相应一个处执行的波束控制，可控波束在方位角和仰角上都是可控的。2.根据权利要求1所述的网络，其中，第一和第二扇区底层以及第一和第二扇区顶层形成关于第一和第二基站中的相应基站的虚拟同心小区。3.根据权利要求2所述的网络，其中，所述另外的第一和第二基站圆锥小区中的每个另外的一个形成虚拟同心小区，所述虚拟同心小区具有第一和第二扇区底层中相应的一个以及第一和第二扇区顶层中相应的一个。4.根据权利要求2所述的网络，其中，在所述第一基站的第一扇区底层和第一扇区顶层之间限定的每个相应虚拟同心小区限定相应的增加的高度带，在所述高度带中，能够通过垂直波束控制形成所述可控波束。5.根据权利要求1所述的网络，其中，由第一和第二天线阵列中的每个限定的定向辐射方向图在以所述第一方向为中心的方位角上延伸大致180度，并且在第一仰角和第二仰角之间延伸超过至少预定距离，以限定半圆形的楔形辐射方向图。6.根据权利要求1所述的网络，其中，由所述第一基站提供的小区覆盖区域的一部分与所述第一基站阵列的第二基站的小区覆盖区域在垂直平面中的相应的不同高度范围处重叠。7.根据权利要求6所述的网络，其中，覆盖区域顶层被限定在第一和第二扇区顶层连续重叠的最低高度处，并且其中覆盖区域底层被限定在第一和第二扇区底层连续重叠的最高高度处。8.根据权利要求7所述的网络，其中，第一和第二天线阵列各自包括六个天线元件，每个天线元件提供第一和第二扇区中的相应扇区，所述相应扇区在第一和第二扇形顶层以及第一和第二扇形底层分别限定的第一仰角和第二仰角之间覆盖大致30度的方位角。9.根据权利要求7所述的网络，其中，所述覆盖区域底层和所述覆盖区域顶层之间的空间限定了操作区域，在所述操作区域内，通过形成朝向飞机的可控波束而连续且不间断的服务于飞机。10.根据权利要求1所述的网络，其中，所述第一方向大致与主方向相关。11.根据权利要求1所述的网络，其中，第一和第二远程无线电头分别靠近第一和第二天线阵列设置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·希斯洛普，
申请(专利权)人：智慧天空网络有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US