通信网络和进行连接的方法技术

公开了一种用于将移动用户装备连接到核心网络的方法和一种通信网络。所述方法包括以下步骤：在用户装备和多个飞行器之一之间提供单信道通信链路；经由多个飞行器，提供与用户装备的多信道通信链路；和随后，经由切换步骤，将用户装备与核心网络之间的通信从经由单信道通信链路的通信转移到经由多信道通信链路的通信。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通信网络和进行连接的方法本专利技术涉及通信网络和用户装备与飞行器之间的无线通信方法。特别地，但不排他地，本专利技术涉及从高空平台（HAP）提供高速宽带服务，其中移动用户设备经由切换步骤连接到核心网络，该切换步骤将用户装备和核心网络之间的通信从经由具有相关联的宽小区覆盖区域的单信道通信链路的通信转移到经由具有更窄得多的小区覆盖区域的多信道通信链路的通信。多年来一直提出使用飞行器来提供无线通信。已经提出了各种类型的飞行器，诸如系留气球或有人控制航空器或无人控制航空器。高空平台（HAP）已经作为一种类型的飞行器被提出。特别地，多年来现在在现有技术中已经讨论了从HAP提供高速宽带服务。各个作者已经讨论了部署在大约15到22km海拔的平流层中的HAP如何可以在地面蜂窝网络和基于卫星的系统之间实现卓越的权衡。与地面系统相比，HAP具有如下优点：它们能够覆盖显著更大范围的视距（LoS）通信链路，但不受到基于卫星的系统通常提供的容量和传播延迟限制。例如，地球静止卫星定位得距离地球的表面是HAP距离地球的表面的大约1800倍。需要无线网络通过高效的频谱使用，在有限的带宽内递送高聚合数据速率。实现此的一个方式是在每个HAP上使用定向天线。例如，已经提出了诸如移动电话、平板设备或膝上型计算机或其他此类用户设备之类的用户装备可以与许多配备有定向天线（诸如喇叭或多元件相控阵列天线）的HAP无线通信。这些天线可以用于形成朝向地面的波束，从而照射用户装备可以感知为常规地面小区的“小区”。与基于非飞行器的通信网络相比，该方法的优点是，由HAP创建的小区的位置和密度是动态可控的，并且不涉及对地面上的基础设施的改变。对基于HAP的无线网络的无线频谱的空间复用的限制，以及从而对其容量的限制在于安装在HAP上的天线的方向性受到其孔径大小限制。安装在HAP上的天线的物理大小和重量受到考虑之中的任何HAP的有效载荷要求严重限制。Grace等人的“Improvingthesystemcapacityofbroadbandservicesusingmultiplehigh-altitudeplatforms”（IEEETransactionsonWirelessCommunications,vol.4,no.3,pp.700-709,2005年3月）已经提出了通过使用多个HAP照射同一区域来克服通过使用单个HAP天线波束宽度所强加的限制，并且因此提升该区域中的宽带容量的思想。在所提出的解决方案中，用户天线的方向性是关键组件。假设用户节点是静态的，具有例如盘子的高度定向的天线，使得他们能够在天空中不同HAP之间进行区分。然而，在用户设备定向不足以能够将窄波束指向其上方平流层中的单独HAP的场景中，该方法无法实现任何容量增益。例如，当需要HAP提供到常规蜂窝网络用户装备（即，其天线的方向性可忽略的移动电话）的连接性时，该方法不可使用。GB2536015提出了用于克服安装在HAP上的天线大小所强加的空间频谱重用限制的方式。GB2536015讨论了使用所谓的多个HAP的星座来执行协作波束成形。在GB2536015中，间隔开几公里的多个HAP调整去往/来自特定用户装备的信号的相位，使得信号的所有副本同相到达接收机。这产生了功率增益，这是由于去往/来自每个HAP的多个信号的相干添加。作为大型、高度稀疏的相控阵列天线，该方法有效地起作用。因此，由几个HAP形成的可感知的“有效天线”跨越几公里。这允许HAP的星座在期望的位置创建窄的小区。然而，为了能够创建这样窄的小区，必须首先以非常高的准确程度准确地确定波束将被聚焦的任何用户装备的位置。这本身是复杂的问题，当用户装备是移动的时，使该问题变得更复杂。常规上，形成这样窄的互HAP协作波束的挑战性方面是足够准确地确定用户装备的位置，即，至50cm以内或优选10cm以内。这样的协作形成的波束是多信道无线通信链路的一个示例，并且可以被认为提供个人小区（P-小区）。为了能够使用这样小的小区，需要一种方法将用户与P-小区相关联，并且假设小区如此小，则小区必须能够跟踪用户的位置，以便避免P-小区之间过于频繁的切换。如果用户装备的用户是移动的，则用户获取和跟踪二者难以实现。已经提出了现有技术的方法，该方法通过从定位得彼此靠近的几个HAP开始然后将越来越多的HAP添加到协作波束成形过程中（从而增加HAP天线的稀疏相控阵列的有效大小）来使现有波束逐渐变窄。然而，此类方法遭受各种缺点，诸如逐渐缩小现有波束所花费的时间。本专利技术的目的是至少部分减轻以上提及的问题中的一个或多个。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种通信网络和通信方法，由此可以确定用户装备和飞行器之间的每个相应无线通信信道的传播特性，并且此后将其用于协作技术中，以经由多信道通信链路将用户装备连接到核心网络。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种过程，用于估计多个用户装备和多个飞行器天线之间的无线信道衰减和相移，并使用该信道信息向用户装备提供移动覆盖。本专利技术的某些实施例的目的是在相同的频率-时间频谱中向多个用户装备提供移动覆盖。本专利技术的某些实施例的目的是将空间复用方法所能支持的用户装备的数量增加到超出使用中的特定数量的飞行器以其他方式所强加的基本限制。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种增强的方法，由此可以消除由无线通信但是不是由特定的一组飞行器和用户装备形成的通信网络的一部分的另外设备引起的干扰效应，从而改进由飞行器提供的用户装备服务的链路质量。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种用于将移动用户装备连接到电信网络的核心网络的方法。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种方法，用于当移动用户装备移动时维持移动用户装备到电信网络的核心网络的连接。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种通信网络，其能够经由多信道通信链路将移动用户装备连接到核心网络，该多信道通信链路提供具有宽度小于1m的占用空间（footprint）的小区覆盖区域。本专利技术的某些实施例的目的是提供一种通信网络，用于在移动用户装备移动时维持移动用户装备到核心网络的连接。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将移动用户装备连接到核心网络的方法，包括以下步骤：在用户装备和多个飞行器之一之间提供单信道通信链路；经由多个飞行器，提供与用户装备的多信道通信链路；和随后，经由切换步骤，将用户装备与核心网络之间的通信从经由单信道通信链路的通信转移到经由多信道通信链路的通信。适当地，提供单信道通信链路的步骤包括从所述一个飞行器的定向天线朝向地面形成照射第一小区覆盖区域的波束。适当地，第一小区覆盖区域具有宽度大于100米并且可选地大于500米的占用空间。适当地，提供多信道通信链路的步骤包括经由多个飞行器的相应定向天线朝向地面协作地形成照射另外小区覆盖区域的波束。适当地，另外小区覆盖区域具有宽度小于1米并且可选地小于0.5米的占用空间。适当地，小区覆盖区域的占用空间包括无线信号强度足够强使得位于小区覆盖区域内的用户装备可以经由相关联的单信道通信链路或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将移动用户装备连接到核心网络的方法，包括以下步骤：/n在用户装备和多个飞行器之一之间提供单信道通信链路；/n经由多个飞行器，提供与用户装备的多信道通信链路；和/n随后，经由切换步骤，将用户装备与核心网络之间的通信从经由单信道通信链路的通信转移到经由多信道通信链路的通信。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181109 GB 1818296.41.一种用于将移动用户装备连接到核心网络的方法，包括以下步骤：
在用户装备和多个飞行器之一之间提供单信道通信链路；
经由多个飞行器，提供与用户装备的多信道通信链路；和
随后，经由切换步骤，将用户装备与核心网络之间的通信从经由单信道通信链路的通信转移到经由多信道通信链路的通信。


2.根据权利要求1所述的方法，由此提供单信道通信链路的步骤包括：
从所述一个飞行器的定向天线朝向地面形成照射第一小区覆盖区域的波束。


3.根据权利要求2所述的方法，由此：
第一小区覆盖区域具有宽度大于100米并且可选地大于500米的占用空间。


4.根据任一前述权利要求所述的方法，由此提供多信道通信链路的步骤包括：
经由多个飞行器的相应定向天线朝向地面协作地形成照射另外小区覆盖区域的波束。


5.根据权利要求4所述的方法，由此：
另外小区覆盖区域具有宽度小于1米并且可选地小于0.5米的占用空间。


6.根据权利要求3或权利要求5所述的方法，还包括：
小区覆盖区域的占用空间包括无线信号强度足够强使得位于小区覆盖区域内的用户装备可以经由相关联的单信道通信链路或多信道通信链路与核心网络相关联的区域。


7.根据权利要求3或权利要求5所述的方法，还包括：
小区覆盖区域的占用空间包括由假想边界限定的区域，所述假想边界与其中单信道无线通信链路或多信道无线通信链路的无线信号强度分别处于低于最大信号强度的预定阈值水平的位置、或其中通信链路的载噪比在相应的第一或另外小区覆盖区域中处于预定阈值的位置一致。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
预定阈值水平大约为9dB。


9.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
响应于经由单信道无线通信链路交换的无线信号来确定用户装备的位置；和
响应于此，选择性地传输通信。


10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过经由多个单信道无线通信链路从与链路相关联的飞行器中的每个向用户装备传输相应的信标信号来确定所述位置；
在用户装备处，测量与信标信号中的每个的信标信号相关联的参数；
随后从用户装备向处理元件提供测量报告；和
响应于测量报告而确定所述位置。


11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
测量所述参数包括在用户装备处确定信标信号的观测到达时间差（OTDOA）。


12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，还包括：
经由低带宽信道，可选地作为1.4MHz或3MHzLTE信道传输每个信标信号。


13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，还包括：
为每个信标信号提供唯一的物理小区ID号。


14.根据权利要求9所述的方法，还包括：
通过经由单信道无线通信链路命令用户装备传输上行链路参考信号来确定所述位置；
在每个飞行器处，接收传输的参考信号；和
响应于在每个飞行器处接收的接收参考信号，确定所述位置。


15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将上行链路参考信号作为探测参考信号（SRS）传输。


16.根据权利要求10...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·莫罗茨，D·格雷斯，
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