本发明专利技术涉及用于提供飞行中宽带移动通信服务的陆基无线蜂窝通信系统（１ａ），其包括：至少一个陆基基站（２），适合于产生至少一个小区（Ｃ１、Ｃ２），所述小区限定基站（２）周围空间的立体角；陆基基站（２）还包括至少一个天线阵列（５ａ、５ｂ），所述天线阵列使用二维波束赋形来产生至少一个波束（６ａ－６ｃ、７ａ－７ｃ），用于使用空分多址接入（ＳＤＭＡ）来服务在由至少一个小区（Ｃ１、Ｃ２）所覆盖的空间中的至少一架飞机（８ａ－８ｃ、８ｃ－８ｅ）。本发明专利技术还涉及用于提供飞行中宽带移动通信服务的飞机装备，其包括：至少一个天线，用于与陆基无线蜂窝通信系统（１ａ）交换用户数据；收发器单元，其连接到所述至少一个天线，用于处理与陆基无线蜂窝通信系统（１ａ）的空对地和地对空通信；以及飞机内通信系统，用于向并且从飞机内的终端分发用户数据。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供飞行中宽带移动通信服务的系统和方法
本专利技术涉及陆基无线蜂窝通信系统；涉及适合于提供飞行中宽带移动通信服务的飞机装备；并且涉及相应的方法。本专利技术还涉及如下通信系统：其包括这样的陆基无线蜂窝通信系统以及至少一个这样的飞机装备。
技术介绍
为了高效地向飞机提供(供乘客、机组使用的，以及/或者用于(航线)营运数据的自动交换的)宽带(以及/或者窄带)通信服务，地对空和空对地通信中的频谱效率应当很高，以在同时服务于大量飞机的情况下提供真正的宽带服务并保持陆基基站和/或所需传输资源(例如，许可频谱)的数量较低。另外，应当使飞机乘客能够使用他们自己的常规通信设备(电话、笔记本计算机等)来执行宽带通信。为了提供这样的飞行中宽带通信，可以使用基于卫星的系统，其依靠与对地球静止轨道中的卫星的通信。然而，这样的系统是昂贵的，并且通常具有非常高的延迟，从而对服务质量具有负面影响。另外，现有L波段解决方案不提供由即将来临的空中交通需求所需的能力。一种更好的解决方案将是如下陆基蜂窝系统：其使用在天线特征中具有宽主瓣的基站天线，以覆盖大片的天空。用于服务若干飞机的多址接入方案将为时分多址接入(Time-DivisionMultiple-Access，TDMA)方案，或者频分多址接入(Frequency-DivisionMultiple-Access，FDMA)方案，或者二者的组合。然而，这些多址接入方案没有顾及到一个小区内的被服务飞机的空间间隔。因此，这些方案达不到理论上可能的频率效率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于飞机的高效飞行中宽带移动通信服务。本专利技术的一个方面实施在用于提供飞行中宽带移动通信服务的陆基无线通信系统之中，该系统包括：至少一个陆基基站，该基站适合于产生至少一个小区，该小区限定基站周围空间的立体角；该陆基基站还包括至少一个天线阵列，该天线阵列使用二维波束赋形来产生至少一个波束，用以使用空分多址接入(Spatial-DivisionMultipleAccess，SDMA)服务由所述至少一个小区所覆盖的空间中的至少一架飞机。创造性陆基通信系统通过在陆基基站上使用二维波束赋形而利用被服务飞机的空间间隔。术语“二维波束赋形”指的是在三个球坐标中的两个中，即在方位和高度中的波束赋形，而常规(一维)波束赋形仅限于一个球坐标(方位)。因此，除了常规TDMA和FDMA之外，二维波束赋形还实现空分多址接入(SDMA)，即一个小区内的可用传输资源的空间复用，从而提高每小区的平均和峰值数据吞吐量。另外，二维波束赋形导致地对空和空对地方向二者上的接收机信号与干扰加噪声比(Signal-to-Noise-and-InterferenceRatio，SINR)的波束赋形增益，并且单个链路的数据吞吐量也得以提高。陆基移动通信系统的基础是由成组的遍布于服务区的上述类型基站所给予的。每个基站可以服务在其上方或周围的空间的由一定立体角所限定的几个扇区(小区)。这样的布置非常类似于常见的蜂窝移动通信系统(例如，GSM、UMTS、LTE)，然而相比于本通信系统的分布于三维空间中的移动用户(飞机)，在常见的蜂窝移动通信系统中移动用户或多或少地分布在平面中。在一个实施方式中，陆基基站适合于形成波束，特别是自适应波束，用于跟踪飞机的当前位置。对于本文所述系统，飞机专用自适应波束为优选的波束赋形技术。然而，在其中从预定的成组可用波束中反复选择暂时优选波束的二维波束网格技术也可用于跟踪飞机的当前位置。在任何情况中，都可以保证每个波束仅指向应被服务的飞机。在又一实施方式中，系统包括网关，用于到核心(计算机)网络，比如到因特网的连接。根据陆基移动通信网络的架构，基站互相连接或者连接到控制器，用于数据回传和信令。基站或者控制器应当进一步由一些网关连接到核心网络，用于提供宽带接入。同样，这非常类似于常见的蜂窝移动通信系统。大家将会理解，陆基无线蜂窝通信系统可以是使用专用基础结构的网络，或者可以是现有陆基蜂窝网络的重叠网络，在后一种情况中系统的所有陆基基站不一定都被适配于执行二维波束赋形。比如，如WiMAX或LTE之类的常规蜂窝网络技术可装备有若干基站/天线阵列，所述基站/天线阵列具有二维波束赋形能力，所述基站例如仅布置于网络的特定位置，这些“有效”基站中的每一个基站覆盖例如150km的大半径(小区尺寸)，其他基站则具有例如1km到5km的小区尺寸。例如，在主要德国城市中仅布置9个这样的基站就将允许向德国之上的整个领空提供飞行中宽带接入。另一方面实施在用于提供飞行中宽带移动通信服务的飞机装备之中，其包括：至少一个天线，用于与陆基无线蜂窝通信系统，特别是上述类型的系统交换用户数据；收发器单元，其连接到所述至少一个天线，用于处理与所述陆基无线蜂窝通信系统的空对地和地对空通信；飞机内通信系统，特别是无线类型的系统，用于向飞机内的终端或者从所述终端分发用户数据；以及互相通信单元，用于进行所述收发器单元与所述飞机内通信系统之间的通信。这样的飞机装备可用于执行分发与飞机内的(例如由用户所使用的)终端地对空和空对地通信的用户数据的任务。对于天线系统而言并且对于飞机内通信系统而言，多种实施都是可能的：对于便于乘客使用而言，飞机内无线通信系统是有益的，但并不是必需的。具体而言，对于提供机组和航线营运服务而言，有线通信系统可能就足够了。本领域中技术人员将会很容易地认识到，舱内分发系统的类型(无线或者有线)对与陆基通信系统的通信并无影响。大家还将理解，用于处理与陆基无线蜂窝通信系统的通信的天线通常适合于相应地经空对地和地对空链路既发送又接收数据。大家还将理解，飞机装备(相应地，天线)适合于与其通信的无线通信系统不一定需要适合于执行二维波束赋形；事实上，陆基无线通信系统可根本不需要适合于执行波束赋形。具体而言，飞机装备与其通信的陆基通信系统可以基于常规蜂窝网络技术，比如WiMAX或LTE等，优选地适合于执行一维波束赋形。在一个实施方式中，所述至少一个天线布置于飞机(通常为传导性的)机壳外部，而飞机内无线通信系统则布置在飞机机壳内部。因此，可以执行相应的空对地、地对空通信与飞机内无线通信的有效隔离。大家将会理解，为了向乘客终端提供数据，飞行器内的通信系统可包括至少一个另外的天线，该天线布置在飞行器机壳内部。在另一实施方式中，用于与陆基无线蜂窝系统交换用户数据的天线为机械操控式定向天线或者二维波束赋形天线阵列，适合于陆基基站的自动跟踪。所述天线可以实施为具有高天线增益的机械操控式定向天线，其提供服务中的陆基基站的自动跟踪；或者实施为二维波束赋形天线阵列，提供波束赋形增益和陆地基站的自动跟踪。如果例如为了切换测量而应当监控多个陆基基站，那么后一种方案可能是优选的。备选地，可以用为切换而选择的具有高天线增益并具有服务中的陆地基站的自动跟踪的第二机械操控式定向天线来补充具有高天线增益并具有所述基站的自动跟踪的第一机械操控式定向天线。本领域技术人员将会明白，所述天线备选地还可以实施为仅具有低天线增益的简单的非定向天线，因为陆基基站天线阵列上的二维波束赋形提供足够的增益。如果例如为了切换测量而应当监控多个陆基基站，那么后一种方案可能是优选的。在一个实施方式中，飞机内通信系统为蜂窝系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于提供飞行中宽带移动通信服务的陆基无线蜂窝通信系统（１ａ），其包括： 至少一个陆基基站（２），其适合于产生限定所述基站（２）周围空间的立体角的至少一个小区（Ｃ１、Ｃ２）；所述陆基基站（２）还包括至少一个天线阵列（５ａ、５ｂ），其使用二维波束赋形来产生至少一个波束（６ａ－６ｃ、７ａ－７ｃ），用于使用空分多址接入（ＳＤＭＡ）来服务在由所述至少一个小区（Ｃ１、Ｃ２）所覆盖的空间中的至少一架飞机（８ａ－８ｃ、８ｃ－８ｅ）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP08290831.02008年9月4日1.用于提供飞行中宽带移动通信服务的陆基无线蜂窝通信系统(1a)，其包括：至少一个陆基基站(2)，其适合于产生限定所述陆基基站(2)周围空间的立体角的至少一个小区(C1、C2)；所述陆基基站(2)还包括至少一个天线阵列(5a、5b)，其使用二维波束赋形来产生至少一个波束(6a-6c、7a-7c)，用于使用空分多址接入(SDMA)来服务在由所述至少一个小区(C1、C2)所覆盖的空间中的至少一架飞机(8a-8c、8c-8e)，其特征在于，所述陆基基站(2)适合于形成波束(6a-6c、7a-7c)，用于跟踪至少一架飞机(8a-8c、8c-8e)的当前位置。2.用于提供飞行中宽带移动通信服务的陆基无线蜂窝通信系统(1a)，其包括：至少一个陆基基站(2)，其适合于产生限定所述陆基基站(2)周围空间的立体角的至少一个小区(C1、C2)；所述陆基基站(2)还包括至少一个天线阵列(5a、5b)，其使用二维波束赋形来产生至少一个波束(6a-6c、7a-7c)，用于使用空分多址接入(SDMA)来服务在由所述至少一个小区(C1、C2)所覆盖的空间中的至少一架飞机(8a-8c、8c-8e)，其特征在于，所述陆基基站(2)适合于形成自适应波束(6a-6c、7a-7c)，用于跟踪至少一架飞机(8a-8c、8c-8e)的当前位置。3.根据权利要求1或2的陆基通信系统，其还包括网关(4)，用于到核心网络(3)的连接。4.通信系统(1a、1b)，其包括：根据权利要求1的陆基无线蜂窝通信系统(1a)和至少一个飞机装备(1b)，其用于提供飞行中宽带移动通信服务，该飞机装备(1b)包括：至少一个天线(9)，其用于与陆基无线蜂窝通信系统(1a)交换用户数据，收发器单元(11)，连接到所述至少一个天线(9)，用于处理与所述陆基无线蜂窝通信系统(1a)的空对地和地对空通信，飞机内通信系统(12)，用于向并且从所述飞机(8a)内的终端(13a-13c)分发所述用户数据，以及互相通信单元(14)，用于所述收发器单元(11)与所述飞机内通信系统(12)之间的通信。5.通信系统(1a、1b)，其包括：根据权利要求1的陆基无线蜂窝通信系统(1a)和至少一个飞机装备(1b)，其用于提供飞行中宽带移动通信服务，该飞机装备(1b)包括：至少一个天线(9)，其用于与陆基无线蜂窝通信系统(1a)交换用户数据，收发器单元(11)，连接到所述至少一个天线(9)，用于处理与所述陆基无线蜂窝通信系统(1a)的空对地和地对空通信，无线类型的飞机内通信系统(12)，用于向并且从所述飞机(8a)内的终端(13a-13c)分发所述用户数据，以及互相通信单元(14)，用于所述收发器单元(11)与所述飞机内通信系统(12)之间的通信。6.根据权利要求4或5的通信系统，其中所述至少一个天线(9)布置在所述飞...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·奥姆，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：FR
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