專利名稱：機(jī)載無線電話通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域。尤其，本發(fā)明涉及飛機(jī)與地面站之間的蜂窩式無線電話通信。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的通信技術(shù)可使飛機(jī)乘客從任何適當(dāng)裝備的飛機(jī)上向世界各地電話呼叫。大型民用客機(jī)和較小的普通軍用飛機(jī)都可裝備無線電話設(shè)備。
無線電話的對話一般是通過首先輸入要呼叫的電話號碼以及支付該呼叫的信用卡信息來實(shí)現(xiàn)的。然后，無線電話與地面上的70-80個無線電話基站中的一個相連，這些基站也稱為蜂窩區(qū)(cell)。無線電話所連接的蜂窩區(qū)決定于呼叫開始時飛機(jī)最接近哪一個基站。每個蜂窩區(qū)都與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)相連，它們覆蓋了美國大陸的大部分，因此幾乎可從任何地方的飛機(jī)上進(jìn)行電話呼叫。
但是，飛機(jī)無線電話有許多問題。首先，機(jī)載無線電話并不在地面系統(tǒng)中登記。因此，地面系統(tǒng)不知道機(jī)載無線電話的位置。這限制了飛機(jī)無線電話只能進(jìn)行呼叫；由于地面系統(tǒng)不知道將呼叫發(fā)向何處，所以機(jī)載無線電話不能接收呼叫。
另一個問題是，當(dāng)無線電話到達(dá)蜂窩區(qū)的邊緣時，機(jī)載無線電話系統(tǒng)不能象地面蜂窩式無線電話系統(tǒng)中所實(shí)行的那樣，在各蜂窩區(qū)之間進(jìn)行越區(qū)切換。當(dāng)飛機(jī)到達(dá)蜂窩覆蓋區(qū)的邊界時，這將使來自機(jī)載無線電話的呼叫丟失。由此，需要提供一種機(jī)載無線電話系統(tǒng)，它能與地面蜂窩式無線電話系統(tǒng)相適應(yīng)。換句話說，需要提供一種機(jī)載無線電話系統(tǒng)，它除了能夠在飛機(jī)到達(dá)蜂窩覆蓋區(qū)的邊緣時將來自機(jī)載無線電話的呼叫切換至另一個蜂窩區(qū)，而且能使機(jī)載無線電話接收到地面發(fā)出的電話呼叫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)具有一個機(jī)載通信系統(tǒng)，它包括一地面子系統(tǒng)和一機(jī)載子系統(tǒng)。機(jī)載子系統(tǒng)包括一個用于發(fā)射和接收無線電信號的無線電設(shè)備，以及一個用于將來自機(jī)載無線電設(shè)備的無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)給地面子系統(tǒng)的機(jī)載無線電中繼器。無線電中繼器還將來自地面子系統(tǒng)的無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載無線電設(shè)備。地面子系統(tǒng)包括一個與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)耦合的基站，用于發(fā)射PSTN發(fā)出的信號并接收轉(zhuǎn)發(fā)的無線電信號。基站至少具有一個向上輻射的天線，用于輻射和接收無線電信號。
附圖概述

圖1示出了本發(fā)明的機(jī)載無線電通信系統(tǒng)。
圖2示出了本發(fā)明的機(jī)載子系統(tǒng)。
圖3示出了本發(fā)明過程的流程圖。
圖4示出了本發(fā)明另一實(shí)施例的方框圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例圖1示出了本發(fā)明的機(jī)載無線電話通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)地面子系統(tǒng)(105)和機(jī)載子系統(tǒng)(125)。
在本較佳實(shí)施例中，地面子系統(tǒng)(105)是碼分多址(CDMA)蜂窩式無線電話系統(tǒng)。另一個實(shí)施例中使用了時分多址系統(tǒng)。還有一個實(shí)施例使用了當(dāng)前高級移動電話系統(tǒng)(AMPS)。Gilhousen等人發(fā)明的美國專利第4,901,307號較詳細(xì)地討論了典型的CDMA無線電話系統(tǒng)，該專利已轉(zhuǎn)讓給Qualcomm股份有限公司。
地面無線電話系統(tǒng)包括一個基站(120)，它也稱作蜂窩站，與移動交換中心(115)耦合，，而移動交換中心與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)(110)耦合?；?120)與移動電話通信并將來自無線電話的信號轉(zhuǎn)換至移動交換中心(115)?；?120)還為無線電話提供合適的信道，從而使其能與基站通信。移動交換中心(115)將來自基站(120)的信號轉(zhuǎn)換至PSTN(110)，反之亦然。
每個基站(120)都與一個接收并發(fā)射CDMA無線電話信號的天線(150)耦合。在本較佳實(shí)施例中，天線(150)與本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所知的一般蜂窩站天線相同。另一個實(shí)施例使用了向上輻射的天線。該向上的輻射在地面上方形成一個蜂窩區(qū)，可使機(jī)載無線電話與地面移動無線電話穿越地面蜂窩區(qū)一樣穿越高空蜂窩區(qū)。形成這種類型高空蜂窩區(qū)的天線是本領(lǐng)域中眾所周知的典型的方向性天線。
圖2示出了本發(fā)明機(jī)載子系統(tǒng)的方框圖。該子系統(tǒng)用CDMA型無線電話(205)與無線電話信號中繼器(210)通信，中繼器在飛機(jī)上裝有一根天線。在本較佳實(shí)施例中，中繼器(210)還具有一個放大器，可以提高與中繼器通信的信號增益。
中繼器(210)從飛機(jī)內(nèi)的個人無線電話(205)接收信號，并將它們轉(zhuǎn)發(fā)給安裝在飛機(jī)外部的天線(215)。外部天線(215)將信號轉(zhuǎn)發(fā)給地面基站。該子系統(tǒng)可以在例如小型飛機(jī)中擁有一個無線電話，或者例如在民用客機(jī)中擁有多個無線電話。
機(jī)載子系統(tǒng)還可沿反向運(yùn)作。從PSTN至地面基站的電話呼叫被發(fā)送至外部天線(215)，天線再將它們轉(zhuǎn)發(fā)給安裝在飛機(jī)中的中繼器(210)。中繼器的天線將信號傳遞給飛機(jī)中適當(dāng)?shù)臒o線電話(205)。無線電話(205)確定用Gilhousen等人以及遠(yuǎn)程通信工業(yè)協(xié)會/電子工業(yè)協(xié)會95臨時標(biāo)準(zhǔn)(TIA/EIA/IS-95)中所描述的過程對哪個信號解碼。
在另一實(shí)施例中，用一機(jī)載基站替代了無線電話信號中繼器，它能登記飛機(jī)上的無線電話。然后，機(jī)載基站向地面子系統(tǒng)登記無線電話。該基站具有與地面對應(yīng)基站相同的功能，但由于它不必處理地面基站中成千上萬的無線電話，所以規(guī)模要小得多。
本發(fā)明的機(jī)載通信系統(tǒng)以類似于Gilhousen等人所討論的地面CDMA無線電話系統(tǒng)的方式進(jìn)行工作。圖3示出了該過程的流程圖。
過程的開始是，機(jī)載中繼器向最近的蜂窩站登記無線電話(301)。其實(shí)行方式與地面無線電話向地面無線電話系統(tǒng)登記的方式相同；中繼器搜索最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號，并向該蜂窩區(qū)登記。此登記過程包含發(fā)送給基站的無線電話的電話號碼以及電子序號。Tiedemann發(fā)明的美國專利第5,289,527號對該登記過程作了較詳細(xì)的描述，并且此專利已轉(zhuǎn)讓給Qualcomm股份有限公司。
現(xiàn)在無線電話或地面陸線電話系統(tǒng)可以開始呼叫(310)。機(jī)載中繼器接收來自無線電話的呼叫，并在發(fā)送地面基站之前將其放大。然后，地面基站將呼叫發(fā)送給移動交換中心，移動交換中心再為該呼叫選擇路由，發(fā)往PSTN，隨后在PSTN將該呼叫與被叫電話號碼相連(325)。
沿?zé)o線電話開始呼叫的相反方向?yàn)閺腜STN至機(jī)載無線電話的信號選擇路由。移動交換中心將呼叫轉(zhuǎn)換至登記了該無線電話的基站。然后，基站將信號發(fā)送給機(jī)載外部天線(325)，外部天線再將信號轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載中繼器(320)。中繼器將信號放大，并將放大信號發(fā)送給飛機(jī)中無線電話。
本發(fā)明還能使地面電話或無線電話與機(jī)載無線電聯(lián)系。由于中繼器已向適當(dāng)?shù)牡孛婊镜怯浟藱C(jī)載無線電話，所以移動交換中心知道將為呼叫選擇哪個基站。一旦為該呼叫選擇了適當(dāng)?shù)幕?，那么它將被發(fā)送給機(jī)載中繼器，然后中繼器將呼叫放大，并將其發(fā)送給飛機(jī)上的無線電話。如上所述，隨后無線電話將確定對哪個信號解碼。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是具有切換能力。一旦飛機(jī)到達(dá)當(dāng)前蜂窩站的邊緣，無線電話便開始Tiedemann發(fā)明中描述的切換過程。來自地面基站的信號被機(jī)載子系統(tǒng)的外部天線接收，并被轉(zhuǎn)發(fā)給無線電話。這能使無線電話搜索到下一蜂窩區(qū)中的最強(qiáng)導(dǎo)頻信號，并向那個基站登記。導(dǎo)頻信號質(zhì)量何時已下降至需要切換的確定因素是，當(dāng)導(dǎo)頻信號下降了一預(yù)定的數(shù)值。對于每個系統(tǒng)來說，該數(shù)值可以不同，其設(shè)置應(yīng)使系統(tǒng)性能最佳。
在此另一實(shí)施例中，用于登記飛機(jī)上無線電話的基站型裝置代替了機(jī)載中繼器。圖4示出了機(jī)載基站的方框圖。一旦向機(jī)載基站登記了無線電話，機(jī)載基站便搜索來自某個地面基站的最強(qiáng)導(dǎo)頻信號，并向那個基站登記。
參照圖4，機(jī)載基站包括許多基站收發(fā)信機(jī)(410)，它們是無線電話和基站之間的鏈路。CDMA互連子系統(tǒng)(415)在收發(fā)信機(jī)(410)與基站的其余部分之間為信號選擇路由。呼叫控制處理器(420)用無線電話控制信號發(fā)送，控制所有的呼叫處理，并分配基站源。時間和頻率裝置(430)為基站提供定時和頻率信號?；竟芾砥?435)對基站進(jìn)行初始、配置和性能管理。最后，選擇器組子系統(tǒng)(selector bank subsystem)(440)對地面基站與無線電話之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和格式化。選擇器組子系統(tǒng)(440)與飛機(jī)外部用于接收和發(fā)射無線電話信號的天線(315)相連。
使用機(jī)載基站的其他實(shí)施例可以具有不同的部件和不同的特性。僅僅登記無線電話并將該登記轉(zhuǎn)發(fā)給地面基站的基站也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括一碼分多址(CDMA)的地面子系統(tǒng)，地面子系統(tǒng)包括多個基站，用于發(fā)送具有某一質(zhì)量等級的通信信號，并從一機(jī)載子系統(tǒng)接收無線電信號，多個基站與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)耦合；一機(jī)載子系統(tǒng)，用于向所述多個基站中的第一基站發(fā)送無線電信號，并從第一基站接收通信信號，并且如果所述第一基站通信信號的質(zhì)量等級小于一預(yù)定值，那么將無線電信號發(fā)送給所述多個基站中的第二基站，并從第二基站接收通信信號，機(jī)載子系統(tǒng)包括一機(jī)載無線電設(shè)備，用于發(fā)送無線電信號和接收通信信號，并響應(yīng)于第二基站通信信號的質(zhì)量等級選擇第二基站；和一機(jī)載無線電中繼器，用于把無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)給地面子系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)載無線電設(shè)備發(fā)送并接收碼分多址(CDMA)信號。
3.如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，多個基站通過一移動交換中心與PSTN耦合。
4.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，包括一碼分多址(CDMA)的地面子系統(tǒng)，地面子系統(tǒng)包括多個基站，用于發(fā)送具有某一質(zhì)量等級的通信信號，并從一機(jī)載系統(tǒng)接收無線電信號，多個基站與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)耦合；一機(jī)載子系統(tǒng)，用于向地面子系統(tǒng)中多個基站的第一基站發(fā)送無線電信號，并從第一基站接收具有某一質(zhì)量等級的通信信號，并且如果所述第一基站通信信號的質(zhì)量等級小于一預(yù)定值，那么將無線電信號發(fā)送給所述多個基站的第二基站，并從第二基站接收通信信號，機(jī)載子系統(tǒng)包括一機(jī)載無線電電話，用于發(fā)送無線電信號和接收通信信號；和一機(jī)載基站，用于向地面子系統(tǒng)登記機(jī)載無線電電話，并將通信信號轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載無線電電話，將無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)給地面子系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)載無線電電話響應(yīng)于第二基站通信信號的質(zhì)量等級選擇第二基站。
6.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)載基站響應(yīng)于第二基站通信信號的質(zhì)量等級選擇第二基站。
全文摘要
本發(fā)明的機(jī)載無線電通信系統(tǒng)能使機(jī)載無線電設(shè)備與地面蜂窩式無線電話系統(tǒng)通信。本發(fā)明還能使地面系統(tǒng)跟蹤機(jī)載無線電話的位置并在接收到地面系統(tǒng)呼叫時尋呼它。地面基站與形成機(jī)載蜂窩區(qū)的天線耦連。當(dāng)飛機(jī)飛過機(jī)載蜂窩區(qū)時,機(jī)載中繼器從基站接收信號并將它們轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載無線電設(shè)備。如果無線電設(shè)備發(fā)射信號,那么中繼器通過機(jī)載蜂窩區(qū)將信號發(fā)送給基站。當(dāng)飛機(jī)從一個蜂窩區(qū)飛入另一個時,無線電設(shè)備切換至下一蜂窩區(qū),以與地面保持通信。
文檔編號H04B7/185GK1330461SQ0112296
公開日2002年1月9日 申請日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月8日
發(fā)明者克萊因·S·吉爾豪森 申請人:夸爾柯姆股份有限公司