專利名稱：多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信系統(tǒng)。特別涉及一種多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)及方法。
背景技術：
對社會生活而言，寬帶高速數(shù)據(jù)通信正在變得越來重要，并且已經(jīng)成為人們社會生活中不可或缺的一部分。目前大部分的高速數(shù)據(jù)連接基于有物理連接的線路，如雙絞線，光纖等。有線的連接在需要移動性的情況下很難得以被運用，因此基于無線技術的數(shù)據(jù)通信對于航線上的乘客而言是非常有吸引力的。然而高速無線寬帶數(shù)據(jù)連接對于實際中的飛行使用而言是難以達到覆蓋距離要求的。一種替代手段是通過衛(wèi)星給飛行中的飛機提供 高速鏈接。這種方案有著諸多方面的缺陷其一，其傳輸速率非常有限，導致每比特數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀竞芨?；其次，基于衛(wèi)星的方案需專門的天線以及相應的機載設備，這些設備價格很高，不具備相應的成本優(yōu)勢；最后基于衛(wèi)星的數(shù)據(jù)通信方案需要的飛機改裝時間太長，通常需要I周左右。而根據(jù)適航法規(guī)的要求，沒有完成改裝的飛機是不能用于航班運輸?shù)?。這對于繁忙的航空公司而言將會造成不小的損失。因此為飛行中的飛機提供一種成本合理的高速數(shù)據(jù)通信連接，在當下變得越來越迫切。一種可行的方案就是通過沿著航線在地面站上來架設基站，實現(xiàn)從陸地到空中的無線信號覆蓋。這種方案的成本不到衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信方案成本的一半，并且機載設備的加裝縮短到一個晚上就可以完成，并且可以達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。然而這種方案的重大挑戰(zhàn)是，用于地通信的頻率資源非常有限，難以像地面移動通信系統(tǒng)一樣得到多個可以實現(xiàn)異頻組網(wǎng)的頻點。特別地，在地空通信環(huán)境下，更具有通信覆蓋范圍廣(如小區(qū)半徑達200-400公里)，移動速度高(如大型民用客機的飛行速度可達1000公里/小時)的特點。因此在地空環(huán)境下，如何使用一個頻點實現(xiàn)地空寬帶高頻譜效率的覆蓋是實現(xiàn)地空寬帶通信的關鍵。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在實際飛行線路的條件下實現(xiàn)高效率同頻組網(wǎng)的地空通信系統(tǒng)及方法，以有效解決地空寬帶通信帶來的高速度、大范圍覆蓋下的同頻組網(wǎng)問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)，包括安裝在飛機外表面上的多個飛機射頻天線；安裝在飛機上的地空通信機載設備，所述地空通信機載設備通過互連線纜連接所述多個飛機射頻天線；沿航線布設的多個地面基站，每個地面基站裝備有相同極化的射頻天線；其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號。其中，每個地面基站利用所述定向天線的主瓣實現(xiàn)對目標小區(qū)的覆蓋，以使沿航線布設的多個地面基站形成了對航線覆蓋的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡。其中，所述多個飛機射頻天線按以下方式之一安裝在所述飛機外表面上a)安裝在飛機發(fā)動往機尾方向一側的機腹或機頂上；b)安裝在飛機發(fā)動往機頭方向一側的機腹或機頂上；c)分別安裝在飛機發(fā)動機往機頭方向一側以及飛機發(fā)動機往機尾方向一側的機腹或機頂上。其中，所述的每個飛機射頻天線是相同極化的天線，并且其極化方向與地面基站射頻天線的極化方向相同。其中，所述的地空通信機載設備包括射頻模塊，用來把利用所述多個飛機射頻天 線接收的來自地面基站的射頻信號變換成基帶信號，以及將本機的基帶信號轉換成射頻信號后經(jīng)由所述飛機射頻天線發(fā)送給地面基站；協(xié)議處理模塊，用來處理來自所述射頻模塊的基帶信號并生成業(yè)務數(shù)據(jù)，以及將本機業(yè)務數(shù)據(jù)處理成基帶信號發(fā)送給所述射頻模塊；電源管理模塊，用來將飛機上的標準電源轉換成協(xié)議處模塊與射頻模塊所需的電源，并對整個地空通信機載設備的電源進行管理。其中，所述地空通信機載設備還包括地面站多小區(qū)干擾抑制單元，包括基帶數(shù)據(jù)解調器，用來對來自所述射頻模塊的基帶采樣點信號進行解調，得到并輸出多個地面基站的導頻符號以及數(shù)據(jù)符號；信道估計器，用來根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)解調器的輸出，對多個地面基站的物理信道進行估計，得到各地面基站的信道系數(shù)；濾波系數(shù)生成器，用來利用通過估計得到的各地面基站的信道系數(shù)，計算對地面站多小區(qū)干擾信號進行干擾抑制的濾波系數(shù)；接收濾波器，用來利用所述濾波系數(shù)，從飛機接收到的多個地面基站信號中濾出與飛機當前鏈接的基站的有用信號，抑制作為干擾信號的其他基站信號。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種多小區(qū)地空寬帶通信的方法，包括以下步驟在所述飛機外表面上安裝多個飛機射頻天線；在所述飛機上安裝地空通信機載設備，并用互連線纜將所述多個飛機射頻天線連接到所述地空通信機載設備上；沿航線布設多個地面基站，每個地面基站裝備有相同極化的射頻天線；其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號。其中，每個地面基站利用所述定向天線的主瓣實現(xiàn)對目標小區(qū)的覆蓋，以使沿航線布設的多個地面基站形成了對航線覆蓋的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡。其中，所述的地空通信機載設備包括射頻模塊，用來把經(jīng)由所述多個飛機射頻天線接收的來自地面基站的射頻信號變換成基帶信號，以及將本機的基帶信號轉換成射頻信號后經(jīng)由所述多個飛機射頻天線發(fā)送給地面基站；協(xié)議處理模塊，用來處理來自所述射頻模塊的基帶信號并生成業(yè)務數(shù)據(jù)，以及將本機業(yè)務數(shù)據(jù)處理成基帶信號發(fā)送給所述射頻模塊；電源管理模塊，用來將飛機上的標準電源轉換成協(xié)議處模塊與射頻模塊所需的電源，并對整個地空通信機載設備的電源進行管理。其中，所述地空通信機載設備還包括地面站多小區(qū)干擾抑制單元，所述地面站多小區(qū)干擾抑制單元包括基帶數(shù)據(jù)解調器，用來對來自所述射頻模塊的基帶采樣點信號進行解調，得到并輸出多個地面基站的導頻符號以及數(shù)據(jù)符號；信道估計器，用來根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)解調器的輸出，對多個地面基站的物理信道進行估計，得到各地面基站的信道系數(shù)；濾波系數(shù)生成器，用來利用通過估計得到的各地面基站的信道系數(shù)，計算對地面站多小區(qū)干擾信號進行干擾抑制的濾波系數(shù)；接收濾波器，用來利用所述濾波系數(shù)，從飛機接收到的多個地面基站信號中濾出與飛機當前鏈接的基站的有用信號，抑制作為干擾信號的其他基站信號。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明地面基站利用同極化的定向天線主瓣對各自小區(qū)進行覆蓋，從而形成線狀小區(qū)網(wǎng)格，不僅大大降低了小區(qū)建設成本，而且還可以降低小區(qū)間干擾。下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明，以便本領域技術人員能夠進一步理解本發(fā)明的上述目的、效果及結構。


圖Ia至圖Ih是顯示本發(fā)明的各種天線安裝位置的示意圖；圖2是本發(fā)明的地空寬帶通信機載設備主要模塊及連接的示意圖；圖3是本發(fā)明的地面站對航線進行覆蓋的示意圖；圖4a是本發(fā)明的地面站使用較窄波束定向天線進行航線組網(wǎng)的示意圖；圖4b是本發(fā)明的地面站使用較寬波束定向天線進行航線組網(wǎng)的示意圖；圖5是機載干擾抑制接收濾波裝置的示意圖；圖6是本發(fā)明干擾抑制流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)用來在飛機地空通信機載設備與多個地面基站進行多小區(qū)地空寬帶通信，該系統(tǒng)包括安裝在飛機外表面上的多個飛機射頻天線，如圖Ia 圖Ih所示；安裝在飛機上的地空通信機載設備200，該地空通信機載設備通過互連線纜204連接所述多個飛機射頻天線205，如圖2所示；沿航線布設的多個地面基站302，每個地面基站裝備有相同單極化的射頻天線，如圖3所示；其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號，如圖4a和圖4b所示。圖3顯示了地面基站對航線的覆蓋情況，如圖3所示，多個地面基站302沿航線布設，其每個地面基站302利用定向天線的主瓣實現(xiàn)對自己的目標小區(qū)301覆蓋，這樣，沿航線布設的多個地面基站就形成了對航線覆蓋的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡。相對于傳統(tǒng)的蜂窩式小區(qū)網(wǎng)格，本發(fā)明的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡不僅可以大大減少地面基站的建造成本，而且還可以利用定向天線主瓣增益大，旁瓣增益低的特點，降低鄰居基站干擾。本發(fā)明的多個飛機射頻天線可以分別安裝在飛機發(fā)動往機尾方向一側的機腹或機頂上；或者分別安裝在飛機發(fā)動往機頭方向一側的機腹或機頂上；或者分別安裝在飛機發(fā)動機往機頭方向一側以及飛機發(fā)動機往機尾方向一側的機腹或機頂上。具體安裝方式將在下文中結合圖Ia 圖Ih進行詳細說明。圖2顯示了本發(fā)明的地空通信機載設備200的主要結構，包括射頻模塊202，用來把利用所述多個飛機射頻天線接收的來自地面基站的射頻信號變換成基帶信號，以及將本機的基帶信號轉換成射頻信號后經(jīng)由所述飛機射頻天線發(fā)送給地面基站；協(xié)議處理模塊201，用來處理來自所述射頻模塊的基帶信號并生成業(yè)務數(shù)據(jù)，以及將本機業(yè)務數(shù)據(jù)處理成基帶信號發(fā)送給所述射頻模塊；電源管理模塊203，用來將飛機上的標準電源轉換成協(xié)議處模塊與射頻模塊所需的電源，并對整個地空通信機載設備的電源進行管理。其中，連接射頻模塊202的飛機射頻天線205可以是相同極化的天線，其極化方向與地面基站射頻天線的極化方向相同。本發(fā)明的地空通信機載設備還可以包括地面站多小區(qū)干擾抑制單元500，該地面站多小區(qū)干擾抑制單元設置在圖2的協(xié)議處理模塊201中，當然也可以單獨設置。 圖5顯示了本發(fā)明的地面站多小區(qū)干擾抑制單元500的結構，如圖5所示，該抑制單元500包括基帶數(shù)據(jù)解調器501，用來對來自射頻模塊的基帶采樣點信號進行解調，得到并輸出多個地面基站的導頻符號以及數(shù)據(jù)符號；信道估計器502，用來根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)解調器的輸出，對多個地面基站的物理信道進行估計，得到各地面基站的信道系數(shù)；濾波系數(shù)生成器503，用來利用通過估計得到的各地面基站的信道系數(shù)，計算對地面站多小區(qū)干擾信號進行干擾抑制的濾波系數(shù)；接收濾波器504，用來利用所述濾波系數(shù)，從飛機接收到的多個地面基站信號中濾出與飛機當前鏈接的基站的有用信號，抑制其他基站信號，因為其他基站信號對于有用信號來說，是干擾信號。另一方面，本發(fā)明提供了一種多小區(qū)地空寬帶通信方法，用于飛機中的地空通信機載設備與多個地面基站進行多小區(qū)地空寬帶通信，該方法包括在所述飛機外表面上安裝多個飛機射頻天線；在所述飛機上安裝地空通信機載設備200，并用互連線纜204將所述多個飛機射頻天線205連接到所述地空通信機載設備200上；沿航線布設多個地面基站302，每個地面基站裝備有相同單極化方式的射頻天線；其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號。圖6顯示了本發(fā)明的干擾抑制流程，如圖6所示，該流程包括步驟601，先使飛機地空通信機載設備接入最佳的地面基站，通常地空通信機載設備可以收到多個地面基站發(fā)送的信號，其質量經(jīng)平均后穩(wěn)定性最強的信號所屬的地面基站為最佳地面基站；步驟602，從接收到的多天線射頻信號中解調出需要的基帶樣點信號；步驟603，計算飛機接收到的地面多基站的信道系數(shù)；步驟604，計算干擾抑制濾波系數(shù)或矩陣；步驟605，利用干擾抑制濾波系數(shù)或矩陣對基帶中未解基帶符號進行干擾抑制接收解調濾波。下面結合附圖對本發(fā)明的具體結構和操作過程進行詳細說明。圖Ia 圖If給出了各種天線在波音737-300型飛機上的安裝位置，重點給出了 2天線的安裝。飛機上的天線位置安裝主要考慮的因素有對地面通信時的遮擋情況，連接飛機上的用戶站與各天線的走線與施工約束，加裝天線時對飛機氣動外形等的影響。如果選用具有良好氣動外形設計的相應頻段上工作的機載天線，可以認為天線對飛機機體的影響可以忽略，因此主要考慮的是另外兩個因素。飛機上的天線對地通信時要盡可能地避免造成被飛機表面或飛機機體的某部分(如發(fā)動機、機翼等)遮擋的影響。這種受到影響的位置、區(qū)域及范圍等因不同的機型而有所不同。另外，在飛機內加裝射頻電纜，也不是件容易的事，這里面有成本以及對飛機自重的影響，因此在設計天線安裝位置的時候應盡可能地選在與設備安裝的同側來進行。綜合以上因素，下面以2根天線加裝在737-300型飛機為例進行更具體的說明。當設備安裝在機身中前部時，較佳的安裝位置可以是，圖la、圖lb、圖Ic0圖Ia與圖Ib是同一安裝位置的不同視角圖，都是安裝在飛機機頭與發(fā)動機之間下面中軸線兩側的位置，圖Ic是安裝在機頭與發(fā)動機之間機腹與機頂?shù)闹休S線上的位置。當設備安裝在機身中后部時，較佳的安裝位置可以是飛機中后部腹部中軸線兩側的位置，如圖Id ；或者是機身中后部上機腹與機頂?shù)妮S線的位置，如圖Ie所示。其它折衷的方案可以進一步是，飛機機頭頂部與飛機機尾腹部；或者飛機機頭腹部與飛機機尾頂部；或者飛機機頭與機尾腹部。另外，當需要安裝更多天線，如4根天線時，可以在飛機機尾腹部以及機尾頂部各加裝2根天線；或者在飛機機頭腹部與機頭頂部各加裝2根天線；或者是在飛機機頭、機尾腹部一前一后各安裝2根天線。圖2顯示了地空寬帶通信機載設備主要模塊及連接。在圖2中，地空寬帶通信機載設備200可以安裝在飛機電子艙、旅客行李艙等位置。地空寬帶通信機載設備200里面 包括三個主要的模塊協(xié)議處理模塊201，射頻模塊202，電源管理模塊203。協(xié)議處理模塊201是用來完成地空通信系統(tǒng)的各層協(xié)議的實現(xiàn)，包括物理層基帶信號處理以及上層軟件的協(xié)議處理。射頻模塊202是將直接進出于地空寬帶通信機載設備200的射頻信號進行轉換處理，包括收發(fā)信號的隔離以及基帶信號到射頻信號的轉換。電源管理模塊203用來實現(xiàn)整個地空寬帶通信機載設備200設備的電源管理，其輸入為飛機上的標準電源，輸出為給協(xié)議處理模塊201和射頻模塊202供電。射頻電纜204連接機載天線205與射頻模塊202。圖2所給的示例為2根射頻電纜線和2根機身外天線。圖2的整個系統(tǒng)工作的過程如下。接收的時候,飛機機身上的天線205接收到地面站來的信號，通過與天線205連接的射頻電纜204，將射頻信號傳送到射頻模塊202上。射頻模塊202對接收到的射頻信號進行頻率變換、濾波、采樣等處理后，將得到的基帶采樣信號傳送到協(xié)議處理模塊201。在協(xié)議處理模塊201中，實現(xiàn)對基帶樣點信號到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號以及到最終業(yè)務數(shù)據(jù)的處理。對接收到的多個地面基站信號的處理也在協(xié)議處理模塊201中進行。電源管理模塊203則在整個接收過程中給協(xié)議處理模塊201與射頻模塊202提供符合航空標準要求的電源供電及管理功能，包括斷電保護、過壓保護等，同時能夠確保整個系統(tǒng)供電電壓與電流的品質。地空寬帶通信機載設備200發(fā)送數(shù)據(jù)的過程與上述接收過程完全相反。即協(xié)議處理模塊201將業(yè)務數(shù)據(jù)信息轉換成基帶樣點數(shù)據(jù)后傳給射頻模塊202，射頻模塊202將基帶信號轉換成射頻信號后通過射頻電纜204傳輸?shù)教炀€205并發(fā)射到地面站。這里面，發(fā)送和接收是同時進行的，因此射頻模塊202模塊還有收發(fā)隔離的功倉泛。圖3顯示了地面站對航線的覆蓋。地面基站302沿航線進行架設，基站覆蓋空中航線所在的區(qū)域，相鄰基站以相互重疊的方式對空中航線進行小區(qū)覆蓋。覆蓋重疊部分為飛機沿航線進行飛行切換提供了特定的區(qū)域。通過這種覆蓋方式，航線上的飛機在飛行過程中可以實現(xiàn)不間斷的通信。也正是通過這種方式，地面基站對空中航線的覆蓋形成了“線狀”的多小區(qū)網(wǎng)絡結構。在實際的飛機飛行中，整個空域可以看成是在空中分布的多條線狀多小區(qū)網(wǎng)絡結構。因此，在一定程度上，對一條航線的多小區(qū)結構的分析與實現(xiàn)代表了對整個飛行空域多小區(qū)的分析與實現(xiàn)。在整個航線上，所有地面基站和飛機使用具有相同極化方式的天線，如垂直極化。地面基站可以使用具有一定方向特性的天線。在實際工程中，可以將天線在水平平面和垂直平面做出一定的方向性，即在特定角度范圍內(如80度)天線的增益與天向主方向的增益基本一致，當超過這個范圍后哪怕是很小的角度(如5度)偏離，天線的增益將會急劇的下降，其下降的值通常可以達到20dB以上。這種天線被稱為定向天線。設計和制造基站定向天線的技術目前已經(jīng)很成熟，尤其地面基站天線通?？梢宰龅幂^大，實現(xiàn)的成本相對較低。因此根據(jù)組網(wǎng)實現(xiàn)的需要，地面基站可以選用具有一定波束寬度的定向天線，使用天線的主瓣實現(xiàn)對目標小區(qū)的覆蓋，使用其較低增益的旁瓣實現(xiàn)對相鄰小區(qū)的抑制。圖4a顯示了地面站使用較窄波束定向天線進行航線組網(wǎng)情況。小區(qū)A D對應 的三角區(qū)域為4個航線上的基站主瓣方向覆蓋的空間區(qū)域。如圖4a所示，在小區(qū)B和小區(qū)C重疊區(qū)域飛行的飛機405能夠收到小區(qū)B和小區(qū)C來的強信號。而小區(qū)A和小區(qū)D由于距離更遠，信號到達飛機405時的角度已經(jīng)遠遠超過A和D主瓣覆蓋的范圍，因此可以認為小區(qū)A和小區(qū)D的信號到達405相對B和C到達405的信號至少要低20dB以上。此時，基本上可以忽略。當飛機405與小區(qū)B在進行通信時，小區(qū)C來的信號是對405接收信號的干擾信號，此時只有一個強干擾。飛機上安裝最多2根天線就可以處理來自地面站的這個強干擾信號。類似的，地面基站可以使用較寬波束的定向天線(包括是全向天線)，如圖4b所示。較寬波束天線的好處是重疊區(qū)更大，能夠預留更多的切換區(qū)域，不足在于飛機415在特定區(qū)域被相鄰的地面小區(qū)基站干擾的區(qū)域更大。在圖4b中，飛機415收到服務小區(qū)B來的干擾信號，小區(qū)C來的是強干擾，小區(qū)A和D是較弱的次干擾。A和D來的干擾之所以更弱，是因為一是因傳輸距離更遠衰落更大，另一方面是信號在離主瓣中心較遠的位置，通常情況下，A和D到達飛機415的信號強度比B到達的強度低15dB左右。此時在飛機415上使用二根天線可以很好地抑制掉小區(qū)C來的干擾信號，來自A和D的部分干擾信號也能被進一步地抑制；另外當飛機415安裝了 2根以上的天線時(如4根)可以完全抑制掉C、D和A來的所有干擾信號。也就是說，不論使用哪種類型的定向天線，可以通過在飛機上安裝多根與地面同極化的天線，然后在設備200中通過干擾濾波的方法來抑制掉鄰小區(qū)的干擾信號，從而實現(xiàn)同頻組網(wǎng)?？梢栽趨f(xié)議數(shù)據(jù)模塊201中設置干擾抑制子系統(tǒng)500。如圖5所示，干擾抑制子系統(tǒng)500包括將來自射頻模塊202的基帶采樣信號送到基帶數(shù)據(jù)解調模塊501，按照實際系統(tǒng)的幀結構等參數(shù)將樣點數(shù)據(jù)解調到需要做進一步處理的符號數(shù)據(jù)上來。基帶數(shù)據(jù)解調模塊501中的數(shù)據(jù)送到信道估計器502對本服務小區(qū)與鄰基站的干擾小區(qū)的信號進行信道估計，然后將估計出來的信道系數(shù)送入濾波系數(shù)生成器503中，在濾波系數(shù)生成器503完成濾波系數(shù)的計算后，再將計算出來的系數(shù)與基帶數(shù)據(jù)解調模塊501傳輸過來的數(shù)據(jù)在接收濾波器504中進行接收干擾抑制濾波處理，最后得到與其鏈接的當前地面基站的已經(jīng)解調的調制符號。所得到的調制符號將做進一步的接收處理。下面進一步以地面I個發(fā)射天線，飛機2根接收天線為例來介紹圖5中的中模塊的處理算法。基帶數(shù)據(jù)解調模塊501輸出的信號為r，r中包含有用于信道估計的導頻數(shù)據(jù)以及用于解調的待估計的數(shù)據(jù)部分。信道估計器502對r進行信道估計后輸出估計出的信道系數(shù)h。濾波系數(shù)生成器503計算濾波系數(shù)，計算方法如下
權利要求
1.一種多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)，包括 安裝在飛機外表面上的多個飛機射頻天線； 安裝在飛機上的地空通信機載設備，所述地空通信機載設備通過互連線纜連接所述多個飛機射頻天線； 沿航線布設的多個地面基站，每個地面基站裝有相同極化的射頻天線； 其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號。
2.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其中，每個地面基站利用所述定向天線的主瓣實現(xiàn)對目標小區(qū)的覆蓋，以使沿航線布設的多個地面基站形成了對航線覆蓋的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡。
3.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述多個飛機射頻天線按以下方式之一安裝在所述飛機外表面上 a)安裝在飛機發(fā)動往機尾方向一側的機腹或機頂上； b)安裝在飛機發(fā)動往機頭方向一側的機腹或機頂上； c)分別安裝在飛機發(fā)動機往機頭方向一側以及飛機發(fā)動機往機尾方向一側的機腹或機頂上。
4.如權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中所述的每個飛機射頻天線是相同極化的天線，并且其極化方向與地面基站射頻天線的極化方向相同。
5.如權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中所述的地空通信機載設備包括 射頻模塊，用來把利用所述多個飛機射頻天線接收的來自地面基站的射頻信號變換成基帶信號，以及將本機的基帶信號轉換成射頻信號后經(jīng)由所述飛機射頻天線發(fā)送給地面基站； 協(xié)議處理模塊，用來處理來自所述射頻模塊的基帶信號并生成業(yè)務數(shù)據(jù)，以及將本機業(yè)務數(shù)據(jù)處理成基帶信號發(fā)送給所述射頻模塊； 電源管理模塊，用來將飛機上的標準電源轉換成協(xié)議處模塊與射頻模塊所需的電源，并對整個地空通信機載設備的電源進行管理。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述地空通信機載設備還包括地面站多小區(qū)干擾抑制單元，包括 基帶數(shù)據(jù)解調器，用來對來自所述射頻模塊的基帶采樣點信號進行解調，得到并輸出多個地面基站的導頻符號以及數(shù)據(jù)符號； 信道估計器，用來根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)解調器的輸出，對多個地面基站的物理信道進行估計，得到各地面基站的信道系數(shù)； 濾波系數(shù)生成器，用來利用通過估計得到的各地面基站的信道系數(shù)，計算對地面站多小區(qū)干擾信號進行干擾抑制的濾波系數(shù)； 接收濾波器，用來利用所述濾波系數(shù)，從飛機接收到的多個地面基站信號中濾出與飛機當前鏈接基站的有用信號，抑制作為干擾信號的其他基站信號。
7.一種多小區(qū)地空寬帶通信的方法，包括以下步驟 在所述飛機外表面上安裝多個飛機射頻天線； 在所述飛機上安裝地空通信機載設備，并用互連線纜將所述多個飛機射頻天線連接到所述地空通信機載設備上；沿航線布設多個地面基站，每個地面基站裝備有相同極化的射頻天線； 其中，所述相同極化的射頻天線是具有一定波束寬帶的定向天線，并且所述地空通信機載設備使用所述多個飛機射頻天線接收所述定向天線發(fā)射的射頻信號。
8.如權利要求7所述的方法，其中，每個地面基站利用所述定向天線的主瓣實現(xiàn)對目標小區(qū)的覆蓋，以使沿航線布設的多個地面基站形成了對航線覆蓋的“線狀”多小區(qū)網(wǎng)絡。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中所述的地空通信機載設備包括 射頻模塊，用來把經(jīng)由所述多個飛機射頻天線接收的來自地面基站的射頻信號變換成基帶信號，以及將本機的基帶信號轉換成射頻信號后經(jīng)由所述多個飛機射頻天線發(fā)送給地面基站； 協(xié)議處理模塊，用來處理來自所述射頻模塊的基帶信號并生成業(yè)務數(shù)據(jù)，以及將本機業(yè)務數(shù)據(jù)處理成基帶信號發(fā)送給所述射頻模塊； 電源管理模塊，用來將飛機上的標準電源轉換成協(xié)議處模塊與射頻模塊所需的電源，并對整個地空通信機載設備的電源進行管理。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述地空通信機載設備還包括地面站多小區(qū)干擾抑制單元，所述地面站多小區(qū)干擾抑制單元包括 基帶數(shù)據(jù)解調器，用來對來自所述射頻模塊的基帶采樣點信號進行解調，得到并輸出多個地面基站的導頻符號以及數(shù)據(jù)符號； 信道估計器，用來根據(jù)所述基帶數(shù)據(jù)解調器的輸出，對多個地面基站的物理信道進行估計，得到各地面基站的信道系數(shù)； 濾波系數(shù)生成器，用來利用通過估計得到的各地面基站的信道系數(shù)，計算對地面站多小區(qū)干擾信號進行干擾抑制的濾波系數(shù)； 接收濾波器，用來利用所述濾波系數(shù)，從飛機接收到的多個地面基站信號中濾出與飛機當前鏈接的基站的有用信號，抑制作為干擾信號的其他基站信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)及方法，其中，在地面上沿航線使用定向天線部署地面基站，地面站上的天線使用相同的極化方式，飛機上安裝多個射頻天線，各天線使用與地面站相同的極化方式。飛機上的設備除了多個射頻天線之外，還包括對應的多個射頻電纜，安裝在飛機上的地空寬帶通信機載設備。飛機上的機載設備將收到的多個射頻信號進行接收干擾拒絕處理，用來消除相鄰地面站來的同頻干擾，實現(xiàn)多小區(qū)地空寬帶通信系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)。
文檔編號H04L25/02GK102892128SQ20111020409
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者黎超, 焦現(xiàn)軍, 肖業(yè)平, 段世平 申請人:北京為邦遠航無線技術有限公司