调整空对地通信的波束宽度的方法、系统和记录介质技术方案

描述了为了气球到地面的通信而调整射频(RF)信号的波束宽度的示例方法和系统。一个示例方法包括：基于多个气球各自的位置以及由气球各自的面向地面的通信波束覆盖的区域，确定由多个气球服务的毗连地面覆盖区域，其中气球的通信波束定义地面覆盖区域内的对应个体覆盖区域；确定气球中的至少一个的位置的改变；基于至少一个气球的位置的改变，确定对个体覆盖区域中的第一个体覆盖区域的调整，以尝试在气球中的至少一个的位置改变之后维持毗连地面覆盖区域；以及调整与第一个体覆盖区域对应的气球的面向地面的通信波束的宽度，以便对第一个体覆盖区域进行所确定的调整。

Method, System and Recording Media for Adjusting Beam Width of Air-to-Ground Communication

【技术实现步骤摘要】
调整空对地通信的波束宽度的方法、系统和记录介质本申请是申请日为2014年11月17日、申请号为“201480073477.0”、专利技术名称为“基于距附近气球的距离调整空对地通信的波束宽度以便维持毗连服务”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料并不是本申请中的权利要求的现有技术，并且并不因为被包括在本部分中就被承认为是现有技术。诸如个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话和无数类型的具备联网能力的设备之类的计算设备在现代生活的许多方面中正越来越普遍。这样，对于经由因特网、蜂窝数据网络和其它这样的网络的数据连通性的需求正在增长。然而，在世界的许多地区中，数据连通性仍是不可得的，或者如果可得也是不可靠的和/或成本高昂的。因此，希望有额外的网络基础设施。
技术实现思路
描述了为了气球到地面的通信而调整射频(RF)信号的波束宽度的示例方法和系统。示例气球可能够发送具有不同波束宽度的面向地面的通信信号，以便覆盖地面上的不同区域。示例的一组气球，诸如作为气球网络的一部分而操作的气球，可以为地面上的毗连的(contiguous)覆盖区域提供服务。气球中的一个或多个的移动可以被确定为可能导致覆盖中的间隙。为了维持毗连覆盖，可以调整气球中的一个的波束宽度以改变该气球的个体覆盖区域。在一个示例中，提供了一种方法，包括：基于多个气球各自的位置以及由气球各自的面向地面的通信波束覆盖的区域，确定由多个气球服务的毗连地面覆盖区域，其中气球的通信波束定义地面覆盖区域内的对应个体覆盖区域；确定气球中的至少一个的位置的改变；基于至少一个气球的位置的改变，确定对个体覆盖区域中的第一个体覆盖区域的调整，以尝试在气球中的至少一个的位置改变之后维持毗连地面覆盖区域；以及调整与第一个体覆盖区域对应的气球的面向地面的通信波束的宽度，以便对第一个体覆盖区域进行所确定的调整。在另一示例中，提供了一种系统，包括：多个气球；以及控制系统，控制系统被配置为：基于气球各自的位置以及由气球各自的面向地面的通信波束覆盖的区域，确定由气球服务的毗连地面覆盖区域，其中气球的通信波束定义地面覆盖区域内的对应个体覆盖区域；确定气球中的至少一个的位置的改变；基于至少一个气球的位置的改变，确定对个体覆盖区域中的第一个体覆盖区域的调整，以尝试在气球中的至少一个的位置改变之后维持毗连地面覆盖区域；以及提供指令以调整与第一个体覆盖区域对应的气球的面向地面的通信波束的宽度，以便对第一个体覆盖区域进行所确定的调整。在另一示例中，提供了一种非暂态计算机可读介质，其中存储有指令，所述指令当被计算系统执行时使得计算系统执行功能。所述功能可以包括：基于多个气球各自的位置以及由气球各自的面向地面的通信波束覆盖的区域，确定由多个气球服务的毗连地面覆盖区域，其中气球的通信波束定义地面覆盖区域内的对应个体覆盖区域；确定气球中的至少一个的位置的改变；基于至少一个气球的位置的改变，确定对个体覆盖区域中的第一个体覆盖区域的调整，以尝试在气球中的至少一个的位置改变之后维持毗连地面覆盖区域；以及调整与第一个体覆盖区域对应的气球的面向地面的通信波束的宽度，以便对第一个体覆盖区域进行所确定的调整。在另一示例中，一种系统可以包括：用于基于多个气球各自的位置以及由气球各自的面向地面的通信波束覆盖的区域来确定由多个气球服务的毗连地面覆盖区域的装置，其中气球的通信波束定义地面覆盖区域内的对应个体覆盖区域；用于确定气球中的至少一个的位置的改变的装置；用于基于至少一个气球的位置的改变来确定对个体覆盖区域中的第一个体覆盖区域的调整以尝试在气球中的至少一个的位置改变之后维持毗连地面覆盖区域的装置；以及用于调整与第一个体覆盖区域对应的气球的面向地面的通信波束的宽度以便对第一个体覆盖区域进行所确定的调整的装置。通过酌情参考附图阅读以下详细描述，本领域普通技术人员将清楚这些以及其它方面、优点和替换。附图说明图1是图示出示例气球网络的框图。图2是图示出示例气球网络控制系统的框图。图3示出了根据示例实施例的高空气球。图4是根据示例实施例图示出包括超级节点和子节点的气球网络的简化框图。图5A示出了根据示例实施例的气球和具有第一波束宽度的通信信号。图5B示出了根据示例实施例的气球和具有第二波束宽度的通信信号。图6是根据示例实施例的方法的框图。图7A图示了根据示例实施例的三个气球和对应通信波束的配置的顶视图。图7B图示了根据示例实施例的三个气球和对应通信波束的另一配置的顶视图。图7C图示了根据示例实施例的三个气球和对应通信波束的又一配置的顶视图。图7D图示了根据示例实施例的三个气球和对应通信波束的再一配置的顶视图。图7E图示了根据示例实施例的三个气球和对应通信波束的额外配置的顶视图。具体实施方式1.概述本文描述了方法和系统的示例。应理解，本文使用词语“示例”和“示例性”以意味着“用作示例、实例或图示”。本文描述为“示例性”的任何实施例或特征不一定要被解释为比其它实施例或特征更优选或有利。本文描述的示例或示例性实施例不欲进行限定。将容易理解，公开的系统和方法的某些方面可按许多种不同的配置来布置和组合，所有这些在本文都已被设想到。另外，附图中示出的特定布置不应当被视为是限制性的。应当理解，其它实施例可包括更多或更少的给定附图中示出的每种元素。另外，一些图示的元素可被组合或省略。此外，示例性实施例可包括附图中没有图示的元素。示例实施例涉及空中通信网络，其使用具有通信装备的多个气球来促进气球之间的无线通信以及与地基台站和/或其他地面订户的无线通信。气球可由支撑具有电源、数据存储装置以及一个或多个收发器的有效载荷的气囊(envelope)形成，所述一个或多个收发器用于将信息无线传达给气球网络的其它成员和/或位于地面的无线台站。为了在高处时与地基台站和/或其他地面订户通信，气球可装备有安装到气球有效载荷以面向地面的一个或多个射频(RF)天线。具体地，一个或多个收发器可由气球用于向在地平面的位于气球下方的特定区域内的地基台站和/或其他地面订户发送通信数据和/或从所述地基台站和/或其他地面订户接收数据。在一些示例中，一组附近气球可提供在地平面的毗连覆盖。例如，服务可以从气球网络内的至少一个气球提供至位于一区域内任何地方的地面上的订户。通常，面向地面的RF通信信号的波束宽度可以与在地平面的信号的强度成反比。更窄聚焦的波束(例如，来自气球上的高增益天线)可提供更强的信号，而更宽的波束(例如，来自气球上的低增益天线)可将功率扩散至更大区域上，从而不能提供一样强的信号。因此，在一些示例中，一组气球可以提供在一区域上的覆盖，以便向地基订户提供强信号(和/或具有高信噪比的信号)，其中在附近气球所覆盖的区域之间具有最小重叠。在一些实例中，网络内的一个或多个气球可以以可在地平面处的覆盖中产生间隙的方式来改变位置。例如，气球中的一个或多个可以改变水平(横向和/或纵向)位置和/或高度。气球可以基于部分或完全处于气球网络控制以外的因素(例如，风)来改变位置，和/或可以被控制以基于可用于定位网络内的气球的编队规划算法来改变位置。(一个或多个)位置的改变可以基于由气球使用的面向地面的通信波束的当前波束宽度来改变地面上由气球中的每一个覆盖的区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：确定由多个高空平台的各个面向地面的通信波束服务的连续地面覆盖区域，其中所述多个高空平台包括至少第一高空平台和第二高空平台，第一和第二高空平台中的每一个高空平台为轻于空气的设备，第一高空平台具有通信系统，该通信系统包括具有第一固定波束宽度的第一面向地面的天线，具有第二固定波束宽度的第二面向地面的天线，以及具有第三固定波束宽度的第三面向地面的天线，其中第一固定波束宽度不同于第二固定波束宽度，第一固定波束宽度不同于第三固定波束宽度，并且第二固定波束宽度不同于第三固定波束宽度；确定第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加；基于第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加，识别第一高空平台与第二高空平台之间的连续地面覆盖区域的间隙；和响应于识别第一高空平台和第二高空平台之间的连续地面覆盖区域中的间隙，使得通信系统通过从第一面向地面的天线切换到第二面向地面的天线或第三面向地面的天线中的一个来传输更宽的面向地面的通信波束，以覆盖连续的地面覆盖区域中的已识别的间隙。

【技术特征摘要】
2013.12.18 US 14/132,5841.一种方法，包括：确定由多个高空平台的各个面向地面的通信波束服务的连续地面覆盖区域，其中所述多个高空平台包括至少第一高空平台和第二高空平台，第一和第二高空平台中的每一个高空平台为轻于空气的设备，第一高空平台具有通信系统，该通信系统包括具有第一固定波束宽度的第一面向地面的天线，具有第二固定波束宽度的第二面向地面的天线，以及具有第三固定波束宽度的第三面向地面的天线，其中第一固定波束宽度不同于第二固定波束宽度，第一固定波束宽度不同于第三固定波束宽度，并且第二固定波束宽度不同于第三固定波束宽度；确定第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加；基于第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加，识别第一高空平台与第二高空平台之间的连续地面覆盖区域的间隙；和响应于识别第一高空平台和第二高空平台之间的连续地面覆盖区域中的间隙，使得通信系统通过从第一面向地面的天线切换到第二面向地面的天线或第三面向地面的天线中的一个来传输更宽的面向地面的通信波束，以覆盖连续的地面覆盖区域中的已识别的间隙。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一高空平台包括第一气球，并且，其中所述第二高空平台包括第二气球。3.如权利要求1的方法，其中水平距离的增加包括预期的未来增加。4.如权利要求1的方法，还包括：确定多个地面用户的需求水平，其中，连续地面覆盖区域提供的覆盖范围满足第一高空平台与第二高空平台之间水平距离增加前的需求水平；和确定使第一高空平台的通信系统发送更宽的面向地面的通信波束，以致力于在第一高空平台与第二高空平台之间的水平距离增加之后保持满足需求水平的覆盖范围。5.如权利要求1的方法，还包括：确定多个高空平台中的一个或多个附加高空平台向着靠近第一高空平台的方向进行了行进；和基于确定一个或多个附加高空平台向着靠近第一高空平台的方向进行了行进，使第一高空平台的通信系统发射较窄的面向地面的通信波束。6.如权利要求1所述的方法，其中，识别第一高空平台与第二高空平台之间的连续地面覆盖区域中的间隙包括：确定在第一高空平台与第二高空平台之间的、在水平距离增加之前重叠的、由第一高空平台的面向地面的通信波束定义的第一单独覆盖区域和由第二高空平台的第二地面通信波束定义的第二单独覆盖区域；和在第一高空平台和第二高空平台之间的水平距离增加之后，确定第一单独覆盖区域和第二单独覆盖区域不再重叠。7.一种系统，包括：多个高空平台，其中所述多个高空平台包括至少第一高空平台和第二高空平台，每个所述第一和第二高空平台为轻于空气的设备，第一高空平台具有通信系统，该通信系统包括具有第一固定波束宽度的第一面向地面的天线，具有第二固定波束宽度的第二面向地面的天线，以及具有第三固定波束宽度的第三面向地面的天线，其中第一固定波束宽度不同于第二固定波束宽度，第一固定波束宽度不同于第三固定波束宽度，并且第二固定波束宽度不同于第三固定波束宽度；以及控制系统，被配置为：确定由多个高空平台的各个面向地面的通信波束服务的连续地面覆盖区域；确定第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加；基于第一高空平台与第二高空平台之间水平距离的增加，识别第一高空平台与第二高空平台之间的连续地面覆盖区域的间隙；和响应于识别第一高空平台和第二高空平台之间的连续地面覆盖区域中的间隙，使得通信系统通过从第一面向地面的天线切换到第二面向地面的天线或第三面向地面的天线中的一个来传输更宽的面向地面的通信波束，以覆盖连续的地面覆盖区域中的已识别的间隙。8.如权利要求7的系统，其中第一高空平台包括第一气球，并且，其中第二高空平台包括第二气球。9.如权利要求7的系统，其中控制系统位于多个高空平台中的一个上。10.如权利要求7所述的系统，其中水平距离的增加包括预期的未来增加。11.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：C贝鲁齐，
申请(专利权)人：洛昂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US