[發明專利]向機載移動通信設備提供蜂窩電信系統服務的方法和節點

有效

• 申請號: 201680077643.3
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN108463984B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: M.阿斯特雷姆;J.阿克蒙;B.林多夫;J.尼斯斯森;P.阿里克斯森
• 申請（專利權）人: 瑞典愛立信有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04B7/06;H04B7/185;H04W84/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜冰;楊美靈

向機載飛行器上的移動設備提供電信服務。主協調節點（MCN）協調來自網絡中從屬節點群組的通信，使得每個群組將數據的不同層傳遞到飛行器上的移動通信設備。每個從屬節點群組傳送指向飛行器的、波束導引的、多普勒頻移補償的下行鏈路信號。協調控制來自從屬節點的傳輸的定時，以便使由移動通信設備從從屬節點群組接收的信號保持在所接收信號中的循環前綴的所要求的時間延遲內;由每個從屬節點執行多普勒頻移預補償，使得當從每個從屬節點接收傳輸時，飛行器上的移動通信設備經歷標稱載波頻率;以及確保由從屬節點群組中的每個群組所傳送的信號的互兼容性。

背景技術

本發明涉及基于陸上的蜂窩通信系統與位于機載飛行器中的用戶設備之間的連接性。

智能電話已允許人們隨時隨地進行連接。這已導致消費者具有對能夠上網并且在傳統上未提供良好連接性的位置（例如飛行器上的飛行中）體驗至少適度的數據速率的日益增長的預期。迄今為止，已取得的進展甚微，智能電話改變了在二十一世紀的第一個十年的中期開始的對這種更大連接性的需要?，F在它是通信的穩步增長的分支，仍在其發展的早期并且遠未達到蜂窩或WiFi網絡中看到的性能，其中可以為每個eNodeB（“eNB”）或接入點（AP）供應總計數百Mbps的流傳輸視頻或其它高帶寬服務。由于有限的備選活動，具有數百個并行視頻流的情景在充當對飛行器中的用戶設備（UE）的中繼或接入點的機載裝置中不是不可能的。當今對于飛行中通信（即，到以及從地面到商用飛機的通信）存在兩種主要技術。一種是基于地面的蜂窩網絡，另一種（以若干變型出現）是基于衛星的。

新的天線技術允許更高的信道容量，例如也通過利用傳輸中的偏振平面使得垂直、水平和左或右圓偏振可以彼此區分。通過新的天線陣列或平面陣列技術，波束成形的新可能性出現了。通過使用陣列，將所傳送的能量集中在空間中特定方向中的波束中是可能的。與各向同性天線相比，忽略天線缺陷，相關方向中的天線增益近似為10*log（N），其中N是陣列中的元件數量。64元件陣列因此理論上會具有18 dBi的天線增益。將此種天線增益與46 dBm的eNB輸出功率組合，使用自由空間路徑損耗模型（free space path lossmodel），在100 km范圍的信噪比（SNR）會仍是54 dB！視線（line of sight）（LoS）情況尤其吸引人，因為從傳送器的角度來看最優波束方向通常不外乎是接收器的方向。LoS波束成形的一個優點是頻分雙工（FDD）系統中上行鏈路和下行鏈路方向之間的互易性（即，鏈路特性的相似性）。由于直接波束（方向）將包括幾乎所有的信號能量，因此也將上行鏈路波束估計用于下行鏈路傳輸（僅補償由兩個鏈路之間的頻率差引起的相位差）是可能的。

其它技術，例如全球定位系統（GPS），允許針對相對于傳送器節點的不同接收器節點的高度精確的時間位移量度。在長距離通信中精確的時間位移是尤為必要的，在長距離通信中由于例如超過基于正交頻分復用（OFDM）的通信中的循環前綴長度的等待時間差異，鏈路等待時間可能以其它方式破壞連接。

組合關于上面提到的技術已知的知識，有可能在不使用傳統導頻序列的情況下得出用于生成傳送器天線陣列和接收器天線陣列兩者的LoS波束的參數。（飛行員對于相位信息仍然是必要的，雖然，盡管這些可以間隔得更稀疏得多）。在通常在基于陸上的通信中假設且本領域眾所周知的豐富散射環境中，信道估計H從導頻序列（從散射的所傳送信號的各種射線接收的）估計。在此類環境中，多輸入多輸出（MIMO）原理允許通過控制每個天線端口的輸出的相位和幅度從來自所有傳送器天線端口的信號的線性組合來構造獨立數據流（“層”），從而使所接收的信號中的每個在UE處建設性地起作用。

相比之下，在沒有周圍散射體的LoS環境中，用于實現空間上多樣化的MIMO傳輸的唯一方式針對要在其源處被空間上分離的所傳送的層，以便接收器天線陣列能夠解析不同的傳送器。為了這樣做，不同的層由不同的eNB（或eNB的獨特群組）傳送，并通過在其對應的方向中波束成形而在接收器處解析。參考圖1，為了形成接收器（或傳送器）波束，在兩個相鄰天線元件的到達波之間的時間差Δt可以表達為，