无线传输系统以及方法

专利名称：无线传输系统以及方法
技术领域：
本发明涉及用于在飞机和其它类型的飞行器中有效地利用频带 来使传输容量最大化的无线传输技术。
背景技术：
近年来，在客机中使用的飞行娱乐("IFE")系统通过为乘客提 供诸如电影、音频节目、游戏、以及甚至因特网浏览之类的飞行娱乐 服务来使得长途飞行更加令人愉快。这些系统可访问的电影、音频游 戏、因特网数据和其它信息典型地被存储在机上(on-board)服务器 中，并被以模拟或数字传输方式、通过同轴电缆、光纤、或其它有线 介质从服务器传送出去。IFE设备通常包括悬挂式投影仪和LCD或其 它类型的视频监视器，以及安装在独立的乘客座位处的小型、独立的 监视器和控制器(手持机)。来自服务器的主传输电缆通常位于天花板中，其它悬挂式设备通 过来自主电缆的干线连接。为了连接到位于落地座位中的设备，通过 飞行器的侧壁对大量的中继电缆进行布线。因为使高成本飞机的操作 时间最大化是航空公司主要关注的问题，所以航空公司频繁地改变路 线以及飞机的票类配置。这使得必须改变座位位置，优选地在短时间 内以低成本完成对座位位置的改变。然而，因为改变座位配置还意味 着还必须改变侧壁中的中继线，所以改变座位布置要花费很长的时间 因而成本很高。因此，需要从有线到无线传输介质的改变。多年来还为某飞行器配备了能够与地面站进行电话通信的飞行 器电话通信系统。为了防止对地面电话系统的RF干扰，将为飞行电话 系统保留的专用无线频带分配给机上电话通信系统。无线频带专用于 这样的飞行电话系统(具有很少的订户，并且承载很少的呼叫)是对 带宽的低效率使用，然而，提出了能够与地面电话系统共享带宽而不
对现有电话系统造成不利影响的技术。当飞行器中所安装的移动站选择了用于通信的无线频率，而所选 的无线频率已经用于与另一移动站进行通信，并且该通信遭受由来自 飞行器上的移动站的RF干扰所引起的噪声的情况下，以下的参考专利U井授了一种方法对已经用于另一RF频率的无线电话频率进行无条 件的切换，并且在尚未使用所选的RF通信频率的情况下防止该频率用于地面系统上的电话通信。这项技术使得能够经济地部署移动通信系 统实现飞行电话服务，而不另外设定为飞行电话服务保留的新的无线 频率，并且不要求安装新的专用设备。下面，参考专利2讲授了一种技术，该技术用于控制移动飞行电 话通信设备的发射功率以防止RF干扰终端在地面电话系统上操作的 汽车电话系统，以及用于控制接收功率以防止地面汽车电话通信受到 RF干扰所引起的通信干扰。这项技术使能够经济地部署移动通信系统 实现飞行电话服务，而不另外设定为飞行电话服务保留的新的无线频 率，并且不要求安装新的专用设备。参考专利l:日本未审查专利Appl. Pub. H02-39736。 参考专利2:日本未审查专利Appl. Pub. H02-39739。 将主要视频信息发射至飞行器内部的各个座位要求很大的带宽。 如果使用同时向每个座位发射相同内容的广播系统，并且以5兆比特/ 秒的比特率将视频信号发射至每个座位，则发射路径仅需要相同的5 兆比特/秒的传输容量。然而，如果使用使得用户能够根据需要接收内 容的随选单播系统，则必须给几百个座位中的每个座位提供具有超过 1Gb/秒的容量的传输路径。尽管中继线上的传输负载不如主干线大， 然而每条中继线能够供应几个到几十个座位不等，因此需要几十到几 百兆比特/秒的传输容量。将这样的有线系统转换为无线系统需要建立能够在不对地面无 线电话系统造成不利影响的情况下将传输容量保证在几十到几百兆比 特/秒之间的系统。然而，利用参考专利1和2中所讲授的技术，无线电 话传输容量小于或等于l兆比特/秒，并且无法保证以上所提及的大传 输容量
发明内容
本发明旨在解决这个问题，本发明的目的是构建一种系统，该系 统能够在不对地面无线电话网络造成不利影响或不受地面无线电话网 络影响的情况下保证传输容量足以承载大量的视频数据。为了实现这个目的，根据本发明的无线传输系统是用于在飞行器 中通过无线方式传输数据信号的系统，该系统包括无线发射装置，用于通过无线方式对从M个(其中M是大于或等于2的整数)频带中选 择的任意一个频带上的数据信号进行发射；无线接收装置，用于接收 数据信号；以及选择装置，用于从M个频带中选择一个频带。根据本发明的另一方面的无线传输方法是用于在飞行器中通过 无线方式传输数据的方法，该方法包括通过无线方式对从M个(其 中，M是大于或等于2的整数)频带中选择的任意一个无线频带上的数 据信号进行发射的步骤；接收数据信号的步骤；以及从M个频带中选 择一个频带的步骤。本发明的无线传输系统以及方法通过无线方式将数据信号发射 至每个座位。因此，在改变座位配置时不需要改变布线，从而能够在 短时间内改变座位配置，能够改进飞行器的服务速率，并且能够降低 改变座位配置的成本。此外，因为基于飞行器飞行的海拔区改变无线 频带，所以在低海拔飞行时能够使用被限制为防止与地面通信系统的 相互干扰的频带，以提供最小需要的服务。此外，因为在高海拔飞行 时不存在对地面通信系统的干扰或来自地面通信系统的干扰，因此能 够使用宽频带来提供诸如视频点播之类的更先进的服务。因此，能够 满足对先进飞行服务的需要，同时还减小了与地面通信系统的干扰。


图l是示出了本发明第一实施例的一般布置的方框图； 图2是示出了本发明的第一实施例中的客户端单元的布置的详细方框图；图3描述了在美国、欧洲以及日本对5-GHz波段的带宽分配；
图4描述了无线信道的中心频率以及无线信道呼号； 图5A描述了在飞行器处于低海拔时在本发明的第一实施例中的 无线信道覆盖；图5B描述了在飞行器处于高海拔时在本发明的第一实施例中的 无线信道覆盖；图6A描述了在飞行器处于低海拔时在本发明的第二实施例中的 无线信道覆盖；图6B描述了在飞行器处于高海拔时在本发明的第二实施例中的 无线信道覆盖；图7描述了海拔范围之间的关系；图8是描述了系统控制单元中的海拔识别单元和选择单元的流程图；图9A描述了在飞行器处于低海拔时本发明的第三实施例的无线 信道覆盖；图9B描述了在飞行器处于高海拔时本发明的第三实施例的无线 信道覆盖；图10描述了在飞行器处于高海拔时本发明的第四实施例的无线 信道覆盖。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的优选实施例进行描述。有效地，在图 中由相同的附图标记标识具有相同布置、操作以及效果的元件。此外， 下列描述中所引用的数值用于以示例的方式对本发明进行具体描述， 本发明不限于这些值。第一实施例图l是示出了本发明的第一实施例的一般布置的方框图。本发明 的这个第一实施例被安装在飞行器内部。飞行器可以是具有喷气式发 动机或螺旋桨的飞机，例如直升机、气垫飞行器、系在地面上的气球、 火箭、人造卫星、空间站、或能够保持于高处(距离地球表面预定的 距离或更远)至少预定的时间段的其它类型的航空器。仅以示例的方 式使用客机对本发明的第一实施例进行描述。在飞机中可能安装数百 个乘客座位，并且乘客可以利用飞行娱乐(IFE)系统享受电影、音频 节目、游戏、以及因特网浏览。参照图l，服务器单元l包括硬盘阵列，用于存储包括视频信号或音频信号中的至少一个在内的数据信号；以及AV服务器，用于从硬 盘阵列实时读取和输出数据信号。AV服务器还被称为视频服务器，并且包括计算机服务器以及用于按照可能的需要改进服务器性能的其它硬件。因此，将服务器单元l构建为起到能够满足数百人对于VOD(视频点播)服务的需要的高吞吐量服务器的作用。服务器单元l还具有web服务器和电话交换机的功能，从而通过经 由天线连接至通信卫星或基于地面的电话通信设备来启动因特网浏览 以及电话通信服务。因此，服务器单元l存储包括视频信号、音频信号 以及因特网数据信号在内的一个或更多个类型的数据信号。经由连接9、主开关单元7以及干线10，将从服务器单元l输出的 数据信号分发至给飞机内的预定数目的(例如10个或更多个)接入点 IIA、 IIB中的每个。下面将接入点11A、 llB统称为接入点ll。连接9 是吉比特以太网路径，因此能够承载大量的数据信号。为了更好地抵 抗长距离的电磁干扰，可以使用1000Base-T屏蔽的双绞线电缆或光纤 电缆来提供吉比特以太网，并且将基于飞行器的大小、成本、以及安 装和维护的容易性来确定连接的特定类型。主开关单元7包括层3兼容的吉比特以太网开关，并且具有足够的 端口和吞吐量来将数据信号发射至接入点ll，而不会聚。例如，因为 流至10条或更多条干线的所有数据信号流经连接9，所以对主开关单元 7进行配置，以使得与其它端口的输入/输出容量相比，与连接9连接的 主开关单元7的端口的输入容量足够高。用于对各个主要控制信号的流进行切换的辅开关单元8与主开关 单元7连接。辅开关单元8可以是与主开关单元7类似的吉比特以太网开 关，然而通常100兆比特的以太网开关就足够了。系统控制单元2与辅开关单元8连接。系统控制单元2包括一个或 更多个计算机，并且在本发明的第一实施例中控制整个飞行娱乐系统。
CSS控制单元3还与辅开关单元8连接，并控制机舱服务系统(css)。机舱服务系统使得每个乘客能够打开和关闭阅读灯或呼叫飞行服务员到乘客的座位进行服务。这些服务可以被呈现为机舱服务系 统自身的功能或作为飞行娱乐系统的部分功能。座舱系统4还与辅开关单元8连接。座舱系统4是用于控制驾驶飞 行器的系统，从而在飞行器操作中起到极其重要的作用。具体地，能 够从辅开关单元8发射至座舱系统4的数据的量是有限的，并且通过防 火墙隔离辅开关单元8，以保护座舱系统4的安全性。座舱系统4包括用 于对各种(对于驾驶飞行器而言必不可少的)内部和外部条件进行测 量和监视的各种装置。飞行器海拔检测单元5产生飞行器海拔检测信号，该信号指示从 海平面测量的飞行器的海拔，并将该飞行器海拔检测信号输出至辅开 关单元8。飞行器海拔检测单元5包括高度计、GPS接收机、气压计、 风速表、以及无线载波传感器中的至少一个。飞行器海拔检测单元5 还可以使用位置识别系统来独立确定飞行器的位置。地表高程检测单元6产生地表高程检测信号，该信号表示地球表 面在飞行器的当前位置处的海拔，并将该地表高程检测信号输出至辅 开关单元8。地表高程检测单元6还包括高度计、GPS接收机、气压计、 风速表以及雷达中的至少一个。飞行器海拔检测单元5和地表高程检测单元6还可以呈现为共享 飞行器海拔检测单元5和地表高程检测单元6的部件的至少一部分的单 个设备，例如传感器单元，以产生飞行器海拔检测信号和地表高程检飞行器海拔检测信号指示从海平面测量的飞行器的海拔，地表高 程检测信号指示从海平面测量的、地球表面在飞行器的当前飞行位置 处的海拔。因此，飞行器距离地球表面的高度是由飞行器海拔检测信 号表示的海拔减去由地表高程检测信号表示的海拔得到的差值。通过 辅开关单元8将飞行器海拔检测信号和地表高程检测信号发射至系统 控制单元2。
CSS控制单元3、飞行器海拔检测单元5、地表高程检测单元6、以及辅 开关单元8在内的布置，本发明不限于这一布置。例如，可以利用CSS 控制单元3 、飞行器海拔检测单元5以及地表高程检测单元6直接与系统 控制单元2连接，或辅开关单元8与主开关单元7成一体(其中，由主开 关单元7中的一些端口来应付辅开关单元8的端口功能)，或通过使用具 有多个端口的计算机代替辅开关单元8来对本发明的第一实施例进行 布置。将分发给接入点ll的数字信号转换为无线信号，并将其发射至无 线区13A中的每个客户端单元13AA、 13AB。这个无线区13A表示在其 中能够通过接入点11A可靠地传达无线信号的区域。给每个无线区分 配一个无线信道。典型地，在飞行器中的每个座位处定位一个客户端 单元13AA、 13AB。在接入点11A与每个客户端单元13AA、 13AB之间 的无线通信在上行和下行两个方向上流动。从接入点11A到客户端单 元13AA、 13AB的传输是上行，从客户端单元13AA、 13AB到接入点 IIA的传输是下行。接入点11A在下行传输期间发射无线信号，在上行传输期间接收无线信号。因为接入点ll通过无线方式进行发射，所以 接入点11A还被称作无线发射机。接入点11B和其它接入点、无线区13B 以及其它无线区、客户端单元13BA、 BBB以及其它客户端单元采用如以上描述的相同方式进行操作，这里省略了对其的进一步描述。图2是示出了本发明的第一实施例中的客户端单元13AA的布置 的详细方框图。将来自接入点11A的无线数据信号12A输出至无线终端 单元14AA。无线终端单元14AA包括通信天线和无线编码器/解码器。 通信天线接收无线数据信号12A，并且发射来自客户端单元13AA的各 种控制信号。无线编码器/解码器将来自通信天线的无线数据信号解码 为数据信号，将数据信号的视频信号部分发送至监视器单元16AA，并 将数据信号的音频信号部分发送至耳机单元17AA。无线终端单元14AA还将来自操作终端单元15AA的控制信号转换 为无线信号，以发射至接入点11A。无线终端单元14AA进行无线接收， 并因此被称为无线接收机。操作终端单元15AA包括用于座舱服务系统的开关，包括阅读灯
开关和飞行服务员呼叫开关，并由此经由无线终端单元14AA、接入点 IIA、干线IO、主开关单元7、以及辅开关单元8将CSS控制信号发送至 CSS控制单元3。操作终端单元15AA还被称作手持机或控制器。CSS控制单元3基于CSS控制信号操作座舱服务系统。操作终端单 元15AA还具有用于监视器单元16AA的图像质量调整开关，并通过无 线终端单元14AA将视频调整控制信号发送至监视器单元16AA。基于 视频调整控制信号，监视器单元16AA能够调整监视器单元16AA的图、操作终端单元15AA还具有数据信号信道选择开关和VOD服务开 关，从而能够经由无线终端单元14AA、接入点11A、干线IO、主开关 单元7以及辅开关单元8将数据控制信号发送至系统控制单元2。系统控制单元2基于从飞行器中的所有座位接收的数据控制信号 来调整VOD服务系统的会聚，并经由主开关单元7和辅开关单元8将分 布命令输出至服务器单元l，以将数据信号输出至客户端单元13AA。然后，服务器单元1将客户端单元13AA的地址附到数据信号中， 并且输出寻址的数据信号。例如，如果操作终端单元15AA还具有键盘和鼠标，则操作终端 单元15AA还能够经由无线终端单元14AA、接入点11A、干线10以及 主开关单元7将计算机控制信号发送至服务器单元1 。基于计算机控制 信号，服务器单元1为客户端单元13AA启动因特网浏览服务。在以上描述了客户端单元13AA操作的同时，还如图2所示地布置 其它客户端单元13AB、 13BA、 13BB进行布置，其它客户端单元13AB、 13BA、 13BB采用与客户端单元13AA相同的方式进行操作，因此省略 了对其它客户端单元13AB、 13BA、 13BB的进一步描述。此外，在本发明的第一实施例中，系统控制单元2控制VOD服务 系统，然而在操作终端单元15AA将数据控制信号发送至服务器单元1 的情况下，服务单元l也能够控制VOD服务系统。在本发明的第一实施例中，操作于5GHz频带、并且已知为IEEE 802.11a的无线通信系统用于无线接入控制。图3描述了在美国、欧洲 以及日本如何使用5-GHz波段。5-GHz波段的无线接入系统将给每个无
线信道分配18MHz。在从5.51GHz至5.25GHz的Fl频带中，在这三个地 区的每一个中都保留4个无线信道作为用于无线接入系统的频带。在从 5.25GHz至5.35GHz的F2频带中，在这三个地区的每一个中都保留4个 无线信道作为用于无线接入系统的频带，然而在F2波段中，还有必要 提供动态频率选择(DFS)和传输功率控制(TPC)。 DFS使得能够检 测雷达干扰以及改变无线信道，而TPC提供对系统功率消耗的调整和 减小。气象雷达和地球勘探卫星也使用F2波段，并且一同使用DFS和 TPC来防止对这些系统的干扰。尽管DFS和TPC能够减小干扰，然而在 DFS和TPC起作用时有效的传输容量还是有些下降。在从5.47GHz至5.725GHz的F3频带中提供H^—个无线信道。如在 F2波段中的一样，还必须在F3波段中提供DFS和TPC。 F3波段还用于 船舶雷达和军用雷达，并提供DFS和TPC来防止对这些其它系统的干 扰。在美国，还在从5.725GHz至5.825GHz的F4频带中分配了四个无线 信道，在从5.825GHz至5.85GHz的F5频带中保留一个无线信道。因此， 在美国总共有24个无线信道，在欧洲和日本有19个无线信道。本文中 对无线信道的分配是当前的，显然将来要发生改变。图4示出了分配给每个无线的18-MHz频带的中心频率以及对于美 国使用的频带F1、 F2、 F3以及F4中每一个的无线信道名称。在本发明 的第一实施例中，将F1频带称为第一频带，将覆盖频带F1、 F2、 F3以 及F4的频带称为第二频带。第一频带和第二频带不局限于这些频带， 并且可以根据需要来设定。这样，如以上所述，第一频带和第二频带 能够部分地重叠，或在频带之间不存在重叠。图5A和图5B描述了将图4所示的无线信道分配给飞行器的不同部 分。图5A和图5B都是通过飞机的机身的水平截面图，并且是在去掉机 身顶部的情况下示出了座位布置的俯视图。给图中虚线表示的每个无 线区分配一个无线信道，所有无线区位于飞行器的前部20与后部21之 间。天线在每个接入点的方向性很高，并且以下列方式形成每个无线 区使得无线区之间的重叠较小、无线区之间的间隙较小、并且每个 无线区内部的无线功率尽可能一致。
图7描述了飞行器的不同海拔范围。飞行器从位于地表海拔H3(参 考海平面海拔HO)的机场22起飞，爬升至巡航海拔H4，然后以预定的 巡航速度在巡航海拔H4飞行至目的地。飞行至机场22的飞行器在目的地附近从巡航海拔H4下降，着陆在 位于地表海拔H3的机场22。将飞行器的海拔划分为多个海拔区。图7 示出了被划分为第一海拔区H1W和第二海拔区H2W的空域，然而可以存在三个或更多个海拔区。第一海拔区H1W从海平面海拔H0延伸至飞行器海拔H1，第二海 拔区H2W被设定为从飞行器海拔H2至飞行器海拔H5。第一海拔区 H1W的平均海拔比第二海拔区H2W的平均海拔低。飞行器海拔H5比 巡航海拔H4高，并且充分高于飞行器能够飞行的最高巡航海拔。当飞 行器停在机场22时，飞行器处于第一海拔区H1W。图5A所示的无线区分配对应于飞行器处于第一海拔区H1W，图 5B所示的无线区分配对应于飞行器处于第二海拔区H2W。接下来描述飞行服务。 一些飞行服务必须在飞行器中始终可用。 例如，这些服务包括机组人员公告、机组人员之间的音频和其它通 信、关于使用救生工具的指令、以及诸如阅读灯控制和飞行服务员呼 叫服务之类的CSS服务。 一些航空公司还在低海拔飞行时提供对视频 (来自飞行器外部的摄像机)的实况传输作为附加的服务。下面将这 些基本的舱内服务以及在低海拔飞行时提供的一些附加服务称作"第 一服务"。将这些第一服务与诸如要求大传输容量的视频点播之类的飞 行娱乐系统服务一起称作"第二服务"。为了在飞行器内部提供这样的第一服务和第二服务，重要的是 来自无线接入系统的无线信号不干扰气象雷达和地球勘探卫星操作， 并且在无线接入系统的无线区之间没有干扰。与假设存在任意数目的 无线传输源的底面上的无线接入系统不同，飞行无线接入系统控制无 线传输源。通过使用如上所述的高方向性天线，飞行无线接入系统充 分减小了无线区之间的干扰。在图5A和图5B所示的布置中，天线功率和机舱内部的等效全向辐 射功率(EIRP)至多约为10mW/MHz。此外，在飞行器机身中使用的 金属面板具有强电磁屏蔽效应，从飞行器内部泄露的电磁波较为微小。 此外，例如，当飞行器在巡航海拔处巡航时，飞行器距离任意地面站约10， 000米，并且与在约700km的海拔处的轨道中的地球勘探卫星充 分地分离。因此，不存在对气象雷达和地球勘探卫星服务的干扰。当飞行器处于第一海拔区H1W时，例如将飞行器停放时、刚好在 起飞之后、以及刚好在着陆之前，因为接近地面系统所以使用限制在 Fl频带的第一频带。在地面上，Fl频带是为无线接入系统而保留的频 带，并且能够在室内自由使用F1频带，而无需启用DFS和TPC。因此， 在不降低传输容量并且不启用DFS和TPC的情况下，能够可靠地提供 要求最小带宽的第一服务。当飞行器海拔足够高并且处于第二海拔区 H2W时，将飞行器充分与地面站分离，使用包括频带F1、 F2以及F4 在内的第二频带。因为在第二海拔区H2W中没有出现对气象雷达和地 球勘探卫星的干扰，因此通过使用在第二频带中的全部可用带宽能够 提供包括VOD服务在内的第二服务，而无需启用DFS和TPC。尽管优 选地在本发明的本实施例中在第二海拔区H2W中不使用DFS和TPC， 然而也可以使用DFS和TPC。图5A示出了第一海拔区H1W中的频带分配，并且在飞行器中从头 到尾分配了F1频带中的无线信道C36，以供第一服务使用。因为必须 在飞行器中从头到尾提供第一服务，并且无线信道C36覆盖整个飞行 器，所以无线频带C36适于供第一服务使用。在第二海拔区H2W中，除了覆盖整个飞行器的无线信道D36以外， 将频带F1、 F2以及F4上可用的无线信道分配给第二服务。将这些无线 信道设定为使得图5B所示的空间分布与图4所示的频率分布不具有相 关性。更具体地，对无线信道进行分配，以使得图5B所示的分配给任 意两个相邻无线区的无线信道与图4所示的频率分布之间不存在相关 性。更具体地，将无线信道分配给无线区，以使得除了F2和F4频带内 的无线信道以外，不将图4中的相邻频带分配给图5B所示的用于任意 两个相邻无线区的无线信道。在本发明的这个第一实施例中，无线信 道C36与无线信道C44之间的中心频率距离是一个无线频带的间隔，并 且是分配给任意两个无线区的最接近的频率距离。所有其它无线区具 有两个无线信道或更多的频率距离。根据飞行器是处于第一海拔区还 是第二海拔区对无线区和无线信道分配进行改变。通常飞行器在起飞之后以单一速率上升，然后在预定的巡航海拔 开始巡航。当着陆时，飞行器从预定的巡航海拔以单一速率下降，然 后着陆。然而，根据机场的拥塞，飞机按照空中交通管制员的指令， 可能在起飞之后暂时下降，可能在着陆时暂时爬升。在根据飞行器是处于第一海拔区H1W还是第二海拔区H2W的确定结果而自动改变无线频带分配时，出现震颤。为了避免这样的震颤，第一海拔区H1W中的最高海拔H1比第二海 拔区H2W中的最低海拔H2高，为边界海拔H1 (飞行器由此从第一海 拔区H1W移动至第二海拔区H2W中)与边界海拔H1 (飞行器由此从 第二海拔区H2W移动至第一海拔区H1W中)之间的范围给出迟滞特 性。更具体地，当飞行器正在爬升时，在飞行器到达第一海拔区H1W 的最高海拔H1以上时，飞行器进入第二海拔区H2W。因为第二海拔区 H2W的最低海拔H2比第一海拔区H1W的最高海拔H1低，所以轻微的 下降不引起震颤。此外，在飞行器下降时，在飞行器穿过第二海拔区 H2W的最低海拔H2以下时，飞行器进入第一海拔区。因为第一海拔区 H1W的最高海拔H1比第二海拔区H2W的最低海拔H2高，所以轻微的 爬升不引起震颤。换言之，当飞行器离开第一海拔区时，飞行器处于 第二海拔区中，并且将无线接入系统设定为第二频带，当飞行器离开 第二海拔区时，飞行器处于第一海拔区中，并且将无线接入系统设定 为第一频带。世界上一些机场处于高海拔，如位于海拔2240米处的Mexico City 机场以及位于海拔1660米的Denver机场。在着陆到这样的机场以及从 这样的机场出发时，飞行器可以根据海拔设置在起飞之后立刻进入第 二频带，并且在恰好着陆之前保持在第二频带。为了避免上述情况发 生，检测地表高程检测信号，该地表高程检测信号表示地球表面在飞 行器的当前飞行位置处的海拔。机场22的地表海拔H3表示机场的高 程。基于地表高程检测信号设定第一和第二海拔区的上下限。例如， 可以对第二海拔区H2W的最低海拔H2进行设定，以使得H2比第一海 拔区H1W的最高海拔H1小，并且大约为巡航海拔H4加上地表高程检 测信号所指示的海拔之和的二分之一。下面将基于图l所示的本发明的第一实施例的布置对本发明进行 进一步的详细描述。参照图l，飞行器海拔检测单元5通过辅开关单元8 将飞行器海拔检测信号发送至系统控制单元2。地表高程检测单元6通 过辅开关单元8将地表高程检测信号发送至系统控制单元2。基于地表 高程检测信号，系统该控制单元2对第一海拔区H1W和第二海拔区 H2W进行设定。图8是由系统控制单元2执行用以控制系统操作的处理的流程图， 具体为由海拔区识别单元23执行的用以确定海拔区的处理，以及由选 择单元24执行的用以选择频带的处理。在步骤S1，开始由海拔区识别单元23运行的过程。在步骤S2，从 存储器中的预定地址读取前一个海拔区，即先前识别的海拔区，在该 存储器中先前的海拔区被写入系统控制单元2。然后，在步骤S3确定 从存储器读取的先前的海拔区是否是第一海拔区。如果步骤S3返回"是"，则先前的海拔区是第一海拔区，并且控 制转到S4。如果步骤S3返回"否"，则先前的海拔区是第二海拔区， 并且控制转到步骤S5。在步骤S4中，确定飞行器海拔检测信号是否表示第一海拔区。如 果步骤S4返回"是"，则飞行器海拔检测信号表示第一海拔区，并且 控制转到步骤S6。如果步骤S4返回"否"，则飞行器海拔检测信号不 表示第一海拔区，并且控制转到步骤S7。在步骤S5中，确定飞行器海拔检测信号是否表示第二海拔区。如 果步骤S5返回"是"，则飞行器海拔检测信号表示第二海拔区，并且 控制转到S7。如果步骤S5返回"否"，则飞行器海拔检测信号不表示 第二海拔区，并且控制转到步骤S6。在步骤S6中，将当前海拔区识别为第一海拔区，将第一海拔区写 入存储器中的预定地址，然后控制转到步骤S8。在步骤S7中，将当前海拔区识别为第二海拔区，将第二海拔区写 入存储器中的预定地址，然后控制转到步骤S9。
这完成了由海拔区识别单元23所运行的过程。接下来开始由选择单元24运行的过程。在步骤S8中，将频带设定 为第一频带，并且控制转到步骤SIO。在步骤S9中，将频带设定为第二频带，并且控制转到步骤SIO。在步骤S10中，将表示所选频带的选择信号输出至所有接入点。选择单元24所运行的过程在步骤S11中结束。海拔区识别单元23以预定间隔(例如每分钟一次)执行步骤S1， 并在海拔区识别单元23所运行的过程结束之后执行选择单元24执行的 过程。当一些海拔既处于第一海拔区H1W又处于第二海拔区H2W时， 这一布置使得能够将迟滞特性告知海拔区识别单元23。接下来对与图8所示的流程图不同的海拔区识别单元23的实施例 进行描述。在这一布置中，对第一海拔区H1W和第二海拔区H2W进行 设定，以使得第一海拔区H1W和第二海拔区H2W不重叠。系统控制单 元2确定飞行器海拔检测信号是表示第一海拔区中的海拔或是表示第 二海拔区中的海拔。如果飞行器海拔检测信号表示第一海拔区，则当 前海拔区处于第一海拔区，并且选择第一频带。如果飞行器海拔检测 信号表示第二海拔区，则当前海拔区处于第二海拔区，并且选择第二 频带。然后，系统控制单元2将表示所选频带的选择信号发送至所有接 入点。这个过程以预定间隔运行，但是这个间隔比图8所示的过程的运 行间隔长。例如，如果每2分钟开始这个过程，则能够适当地检测海拔 区而不引起震颤。如果因而将第一海拔区H1W和第二海拔区H2W设定为不重叠，并 且该过程的运行间隔是与图8中的相类似的短预定间隔，则通过在相对 高的海拔(例如约巡航海拔的80%)处设定第一海拔区H1W与第二海 拔区H2W之间的边界，能够充分减小震颤出现的可能性。显然，用于防止震颤的布置不限于这些示例，并且本领域的技术 人员将能够容易地对使用本发明的技术的这些布置进行修改。系统控制单元2包括如上所述的一个或更多个计算机，并且通常 以软件执行海拔区识别单元23的过程以及选择单元24的过程。作为另 一可能实施例的示例，对机组人员所运行的过程进行描述。在这个布 置中，将选择开关和用于显示飞行器海拔检测信号所表示的海拔的海 拔区显示表布置到系统控制单元2中。然后，机组人员基于海拔区显示 表使用海拔区识别单元23来识别海拔区。然后，机组人员利用选择单元24，基于识别的海拔区来设定选择开关。然后选择开关将表示第一频带或第二频带作为当前频带的选择信号发送至所有接入点。然后，接入点11A， IIB基于这个选择信号将用于无线接入的频带 设定为第一频带或第二频带。系统控制单元2通过辅开关单元8和主开 关单元7将选择信号同时发送至服务器单元1。服务器单元1在选择信号 表示第一频带的情况下提供第一服务，并在选择信号表示第二频带的 情况下提供第二服务。还经由无线数据信号12A将选择信号发射至客户端单元13AA。如 果选择信号表示第一频带，则客户端单元13AA通过监视器单元16AA 通知乘客第一服务可用，并阻止操作终端单元15AA接收第二服务。如 果选择信号表示第二频带，则客户端单元13AA通过监视器单元16AA 通知乘客第二服务可用，并启用操作终端单元15AA来接收第二服务。通过无线方式将数据信号发射至每个座位，本发明的第一实施例 能够在不改变布线的情况下改变座位配置，并且能够在短时间内改变 座位配置，从而改进了飞行器的服务速率，并且降低了改变座位配置 的成本。此外，因为无线频带是基于飞行器的海拔而改变的，所以使用被 限制为防止与地面通信系统的干扰的第一频带，并且在飞行器处于相 对低的第一海拔区时提供最小的基本第一服务。然而，当飞行器处于 相对高的第二海拔区时，使用不干扰地面系统、也不被地面系统所干 扰的宽的第二频带来提供诸如视频点播服务之类的先进的第二服务。 因此，本发明能够在飞行器上提供先进的服务，同时减小了与地面系 统的相互无线干扰。第二实施例如下面进一步描述的，本发明的第二实施例在无线信道的分配方 面与第一实施例有所不同。第二实施例的布置、操作以及效果的其它 此省略了对其的进一步描述。图6A和图6B描述了将图4所示的无线信道分配给飞机的不同部分 的不同方法。图6A和图6B所示的布置与图5A和图5B所示的布置的唯 一不同之处在于由虚线指示的无线区以及分配给每个无线区的无线 信道不同。图6A示出了在第一海拔区时的区和信道分配，此时将F1频带中的 无线信道C36、 C44、 C40以及C48分配用以供第一服务使用。通常， 必须将第一服务传送至飞机的所有部分，并且在无线信道C36、 C44、 C40以及C48上分布相同的内容。此外，如果给出了在起飞之后可用的 飞行服务的指南，则可以针对头等舱、商务舱以及经济舱改变指南的 内容。在第二海拔区中的无线信道分配如图6B所示，将来自F1、 F2和F4 频带的无线信道分配给第二服务。对无线信道进行设定，以使得图6B 所示的空间布置不与图4所示的频率分布相对应。更具体地，将无线信 道分配给无线区，以使得除了在F2和F4频带内以外，不将图4中的相 邻频带分配给图6B所示的用于任意两个相邻的无线区的无线信道。在 本发明的第二实施例中，任意两个相邻无线区的无线信道之间的信道 距离至少是三个无线信道。针对本发明的第二实施例，图6B所示的布 置中的每个无线区的宽度比针对第一实施例的图5B所示的布置中的 无线区宽度宽，因此能够更加自由地分配无线信道。第三实施例-第三实施例中的无线信道的分配与第一和第二实施例中的分配 不同。第三实施例的布置、操作以及影响的其它方面与第一实施例相 同，因此省略了对其的进一步描述。图9A和图9B描述了将图4所示的无线信道分配给飞机的不同部分 的另一方法。图9A和图9B所示的布置与图5A和图5B所示的布置的唯 一不同之处在于由虚线指示的无线区以及分配给每个无线区的无线 信道不同。图9A示出了在第一海拔区时的区和信道分配，此时将F1频带中的 信道C36分配用以供第一服务使用。因为在飞行器中必须从头到尾提
供第一服务，并且无线信道C36覆盖了整个飞行器，所以无线信道C36 适于供第一服务使用。此外，将F1频带中的无线信道C44和C48分配给 飞机的不同部分。例如，如果给出了在起飞之后可用的飞行服务的指 南，则能够针对头等舱、商务舱以及经济舱改变指南的内容。第二海拔区中的无线信道分配如图9B所示，将来自F1、 F2、 F3 以及F4频带的无线信道分配给第二服务。对无线信道进行设定，以使 得图9B所示的空间布置不与图4所示的频率分布相对应。更具体地， 将无线信道分配给无线区，以使得除了在F2和F4频带内以外，不将图 4中的相邻频带分配给图9B所示的用于任意两个相邻的无线区的无线 信道。在本发明的第三实施例中，任意两个相邻无线区的两个无线信 道之间的信道距离至少是三个无线信道。针对本发明的第三实施例的 图9B所示的布置中的每个无线区的宽度比针对第一实施例的图5B所 示的布置中的无线区宽度宽，并且从而能够更自由地分配无线信道。第四实施例第四实施例中的无线信道的分配与第一、第二以及第三实施例中 的有所不同。第四实施例的布置、操作以及影响的其它方面与第一实 施例的相同，因此省略了对其的进一步描述。图10描述了将图4所示的无线信道分配给飞机的不同部分的另一 方法。图10所示的布置与图5A和图5B所示的布置的唯一不同之处在 于由虚线指示的无线区以及分配给每个无线区的无线信道不同。第 一海拔区中的信道分配与图9A所示的第三实施例中的相同，省略对其 的进一步描述。如图10所示，在第二海拔区中对无线信道进行重新分配，将F2和 F3频带上的无线信道分配给第二服务。对无线信道进行设定，以使得 图10所示的空间布置不与图4所示的频率分布相对应。更具体地，将无 线信道分配给无线区，以使得不将图4中的相邻频带分配给图10所示的 用于任意两个相邻无线区的无线信道。在本发明的第四实施例中，任 意两个相邻无线区的两个无线信道之间的信道距离至少是两个无线信 道。因为图10所示的本发明的第四实施例的信道分配使用F3频带，其 中F3频带比针对第一实施例的图5B所示的布置具有更多的信道，所以
可以给无线区分配更多信道。以上描述了本发明的优选实施例，然而本发明不限于这些实施 例，本领域的技术人员能够通过使用本发明的技术，在许多方面对本 发明改变。工业适用性本发明能够用于无线传输系统和方法。
权利要求
1、一种用于在飞行器中通过无线方式传输数据信号的无线传输系统，包括无线发射装置，用于通过无线方式对从M个频带中选择的任意一个频带上的数据信号进行发射，其中M是大于或等于2的整数；无线接收装置，用于接收数据信号；以及选择装置，用于从M个频带中选择一个频带。
2、 根据权利要求l所述的无线传输系统，还包括 海拔区识别装置，用于确定飞行器正在N个海拔区中的哪一个海拔区中飞行，其中N是大于或等于2的整数；其中，选择装置基于海拔区识别装置所识别的海拔区来选择频帀。
3、 根据权利要求2所述的无线传输系统，其中，所述N个海拔区 是第一海拔区和第二海拔区，以及所述M个频带是第一频带和第二频带。
4、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，所述第一海拔区的平均海拔比所述第二海拔区的平均海拔低。
5、 根据权利要求3所述的无线传输系统， 其中，所述第二频带比所述第一频带宽。
6、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，当飞行器处于第一海拔区中时，将无线发射装置设定到第 一频带，当飞行器处于第二海拔区中时，将无线发射装置设定到第二 频带。
7、 根据权利要求6所述的无线传输系统，其中，在飞行器从第一海拔区移动至第二海拔区的位置与飞行器 从第二海拔区移动至第一海拔区的位置之间存在迟滞特性。
8、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，所述第一海拔区的最高海拔比所述第二海拔区的最低海拔高。
9、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，所述第一频带的至少一部分被包含在所述第二频带中。
10、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，将动态频率选择和传输功率控制之一或二者应用于所述第 二频带的至少一部分中。
11、 根据权利要求3所述的无线传输系统，其中，所述第一频带的至少一部分处于5.15 GHz至5.25 GHz的频带中。
12、 根据权利要求2所述的无线传输系统，其中，所述海拔区识别装置包括用于检测飞行器的海拔的飞行器 海拔检测装置。
13、 根据权利要求2所述的无线传输系统，其中，所述N个海拔区基于地球表面在飞行器的飞行位置处的海 拔而变化。
14、 根据权利要求l所述的无线传输系统，还包括 服务器单元，用于存储和传输数据信号；传输干线，用于通过有线的方式将服务器单元传输的数据信号传 送至无线发射装置；以及监视器单元，用于显示由无线接收装置接收到的数据信号。
15、 根据权利要求l所述的无线传输系统，其中，所述飞行器是飞机、直升机、气垫飞行器、系在地面上的 浮动物体、火箭、人造卫星、或空间站。
16、 根据权利要求12所述的无线传输系统，其中，所述飞行器海 拔检测装置包括高度计、GPS接收机、气压计、速度计以及无线载波 传感器中的至少一个。
17、 一种用于在飞行器中通过无线方式传输数据信号的无线传输方法，包括通过无线方式对从M个频带中选择的任意一个无线频带上的数据 信号进行发射的步骤，其中M是大于或等于2的整数；接收数据信号的步骤；以及从所述M个频带选择一个频带的步骤。
18、根据权利要求17所述的无线传输方法，还包括确定飞行器正在N个海拔区中的哪一个海拔区中飞行的步骤，其中N是大于或等于2的整数；其中，所述选择步骤基于所识别的海拔区。
全文摘要
当到每个座位为有线连接时，改变座位配置比较困难。一种无线传输系统以及方法在进行无线通信的同时防止干扰地面通信系统。该无线传输系统在飞行器内部通过无线方式传输数据，并且具有海拔区识别装置，用于确定飞行器正在N个海拔区中的哪个海拔区中飞行；接入点，其能够通过无线方式对从N个频带中选择的任意一个频带上的数据信号进行发射；客户端单元，用于接收数据信号；以及选择单元，用于基于飞行器正在飞行的海拔区来选择M个频带之一。海拔区识别装置包括飞行器海拔检测单元以及系统控制单元，选择单元包括系统控制单元。
文档编号H04B7/185GK101401327SQ200680053882
公开日2009年4月1日 申请日期2006年6月12日 优先权日2006年3月13日
发明者东田真明, 坂西保昭, 江崎俊裕 申请人:松下电器产业株式会社