[發明專利]通過陸地網絡進行飛行器無線通信的方法和機載系統

在審

• 申請號: 202110490869.9
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113613208A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 若熱·卡薩馬永安東;卡洛斯·戈麥斯卡萊羅
• 申請（專利權）人: 空中客車防務和空間公司
• 主分類號: H04W4/44
• 分類號: H04W4/44;H04W16/28;H04W36/00;H04W36/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;楊林森

本發明提供了通過陸地網絡進行飛行器無線通信的方法和機載系統。用于空對地通信的方法和系統，其允許飛行器通信與陸地蜂窩通信網絡的集成。所提出的解決方案在飛行器中被執行，因此可以使用任何現有的標準陸地蜂窩通信網絡，而無需進行任何修改。由于特殊飛行器條件(速度和高度)引起的約束有效地被解決，從而允許與蜂窩通信網絡的廣泛互操作性，滿足了增長的高速數據需求。具體地，為了解決切換約束，飛行器天線將創建至少兩個輻射模式：一個輻射模式用于維持與服務基站的當前連接，而另一個(或更多個)輻射模式用于搜索下一個合適的最佳站以進行切換。

技術領域

本發明一般涉及無線電信。更具體地，本發明提出了用于空對地無線通信的方法和系統，在該方法和系統中，中斷能力被提供給集成在飛行器中的無線電裝置以允許提供新的連接服務。

背景技術

隨著已經存在信息交換需求的指數增長，高速通信在現代社會中已經變得越來越重要，這引起蜂窩網絡的演進和擴展，以便以足夠的質量和有競爭力的價格提供該服務。航空領域也經歷了增大通信速度(二進制速率)的必要性，并且為了這樣做，已經使用了非常不同的過程。主要存在由大多數軍事空軍和航空公司為了上述連通性需求而使用的兩種類型的技術：衛星通信和空對地通信。

-衛星通信：現今，大部分民事和軍事飛行器運營商都選擇寬帶衛星通信系統的集成以用于機載無線通信。這些系統能夠提供多達每秒幾兆字節，但是設備飛行器集成過程和服務非常昂貴。僅具有大量資源的國家才能夠為他們的軍事平臺負擔得起這種系統，而對于商用飛行器，只有幾家航空公司在他們的一些長途航班中決定提供這種服務，原因是每兆字節的高價格大大減少了潛在客戶的數量。此外，每個公司都擁有其自己的解決方案并擁有其自己的衛星星座和頻帶，因此系統之間沒有兼容性。在需要連接至兩個或更多個服務提供商的網絡的情況下，這意味著它們相應系統的集成，從而增加了通信系統的成本、重量和復雜性。

在不久的將來，新的近地軌道(LEO)衛星通信系統有望投入運行，其唯一目的是在全世界范圍內提供寬帶因特網服務。一旦該LEO網絡被完全部署并全面運行，則預計任何平臺都可以訪問該服務；然而，由于缺乏關于系統性能、要集成的設備的數量和大小、服務價格以及“進入到服務(entry-to-service)”時間表的知識，使得這種解決方案不是當前可行的選擇。

-空對地通信：基于該技術提供機載數據服務的主要公司已經設計了類似系統，在這些類似系統中，飛行器與它們自己的網絡建立數據連接，所述網絡的基站是地面分配的(分別在美國和歐洲附近)。即使這些系統基于4G LTE標準，但是每個公司具有它自己的專有解決方案，并且該專有解決方案與蜂窩陸地(地面)商業網絡不兼容。

關于直接空對地通信，近年來已經進行了不同的調查研究，以分析和提供與蜂窩陸地網絡通信中要處理的一些主要問題的可行解決方案。在本技術領域中存在的現有技術的共同方面是：參與直接空對地通信的陸地蜂窩網絡需要特別適配的配置以能夠執行所述空對地通信。例如，一些現有解決方案基于新基站的開發，特別是專用于與機載設備的連接(例如，參見美國專利US8831601B2)。

以這種方式，為了實現飛行器與基站之間的不間斷通信，在現有技術中已經分析了用于連續天線之間的切換的不同方法，這些方法總是依賴于地面基站的適配(例如，如專利申請WO2017201383A1中所闡述的，利用地面基站中的特定波束成形以用于與飛行器連接)。或者，為了解決由于飛行器的高速度而引起的多普勒頻移問題，現有技術解決方案依賴于空中段與地面段之間的特定交互以及依賴于預先知道所涉及的基站的位置。

因此，當前存在的機載無線通信是次優的，并且在空對地通信的情況下，它們需要對地面段進行深度修改。機載連接性需要演進，因此有必要提供新的航空通信服務，該新的航空通信服務能夠滿足增長的通信服務需求，尤其是飛行器艙內的用戶的通信服務需求，該新的航空通信服務具有與其他通信系統的廣泛互操作性并且對于用戶而言具有合理的成本。

發明內容