在分配给卫星系统的频谱上覆盖空对地通信系统的制作方法
【专利摘要】空对地通信系统提供了从基于地面的站点到航空器的互联网接入。空对地系统与卫星通信频谱的上行链路部分共享频谱。使用了干扰减轻技术以避免基于地面的通信与卫星通信之间的干扰。使用了衰落减轻技术以在下雨的情况下以较低的仰角提供到航空器的通信。
【专利说明】在分配给卫星系统的频谱上覆盖空对地通信系统
【技术领域】
[0001]本公开内容的方面提供了用于无线通信的系统和方法，更具体地说，本公开内容的方面提供了用于向航空器提供互联网通信的系统和方法。
【背景技术】
[0002]两个主要的方式已经用来向飞机提供互联网接入。在一种方式中，空对地(ATG)系统使用陆地地面基站(GBS )(其使用蜂窝通信技术)来向飞行在地面上空的航空器提供互联网接入。当前使用的操作在美国大陆上空的ATG系统仅使用3MHz的频谱。虽然该系统可能在商业上变得可行，但是有限的频谱可能不足以适应到航空器的对互联网服务(诸如流式互联网内容)的增长的需求。在另一种方式中，卫星链路向航空器提供互联网服务。基于卫星的系统具有更多可用的频谱，但它们的成本过高。
[0003]因为使用卫星链路来进行航空器互联网通信的成本过高，所以使用基于陆地的ATG系统是更可取的。将期望增加针对ATG的可用频谱，以及提供将在基本上不增加成本的情况下来允许这样的系统以适应对航空器互联网服务的增长的需求的技术。
【发明内容】
[0004]本公开内容的方面包括用于无线通信的系统，在所述系统中，地面基站可以被配置为在卫星上行链路频带上与航空器收发机发送和接收信号。所述地面基站可以被配置为减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
[0005]本公开内容的另一个方面包括用于无线通信的系统，其包括与地面基站相通信的航空器收发机。所述航空器收发机可以被配置为在所述卫星上行链路频带上发送和接收信号，同时减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
[0006]本公开内容的另一个方面包括在无线空对地通信系统中避免信号衰减的方法。所述方法包括监控在卫星上行链路频带上通信的地面基站和航空器收发机之间的信号强度。所述方法可以包括根据预定的标准基于信号强度来判断所述信号是否遭受了过大的雨衰。响应于确定所述信号强度遭受了过大的雨衰，可以将所述通信从所述地面基站切换到第二
地面基站。
[0007]这已经相当广泛地概述了本公开内容的特征和技术优点，以便更好地理解后面的【具体实施方式】。下文将描述本公开内容额外的特征和优点。本领域的技术人员应当认识到的是，出于实现本公开内容的相同的目的，本公开内容易于作为修改或设计其它结构的基础来使用。本领域的技术人员还应当认识到的是，这样的等效构造不脱离如在所附权利要求书中所阐述的公开内容的教导。根据下文的描述，当结合附图考虑时，将更好地理解被认为是本公开内容的特征的新颖性特征(无论是其组织还是操作方法)连同进一步的目标和优点。但是，要明确地理解的是，附图中的每个附图仅是出于说明和描述的目的而提供的，并不旨在于作为对本公开内容的界限的定义。【专利附图】
【附图说明】
[0008]根据以下结合附图阐述的【具体实施方式】，本公开内容的特征、本质和优点将变得更加显而易见，在所有附图中相同的参考字符相对应地来标识，以及其中:
[0009]图1是根据本公开内容的方面的卫星通信系统和空对地通信系统的示意图。
[0010]图2是根据本公开内容的方面的空对地通信系统的框图。
[0011]图3是参考对地静止卫星通信系统根据本公开内容的方面的空对地通信系统的示意图。
[0012]图4是根据本公开内容的方面的空对地通信系统中的定向天线的辐射方向图的示意图。
[0013]图5是参考非对地静止卫星通信系统根据本公开内容的方面的空对地通信系统的示意图。
[0014]图6是根据本公开内容的方面示出减轻信号衰落的方法的过程流程图。
【具体实施方式】
[0015]本公开内容的方面通过在不引起对其它系统上的通信的无法容忍的干扰的情况下，提供用于对由其它通信系统使用的频谱进行共享的技术和装置来增加可用于陆地ATG系统的频谱。
[0016]陆地ATG系统可用于到航空器的互联网通信的频谱受限于实践的和经济的原因。提供与飞行在高海拔较大区域(诸如美国大陆)上空的航空器的无缝通信涉及在较大区域上可用的频谱。也就是说，分配给ATG的频谱应该是在全国范围内可用的。识别在全国范围内可用的频谱的一部分或者安排释放已经分配用于其它用途的这样的频谱的一部分是有问题的。
[0017]关于向ATG应用提供更多频谱的另一个问题在于:来自这类应用的收益可能大幅小于来自用于其它目的(诸如陆地蜂窝移动系统)的可比较的部分频谱的收益。因此，ATG运营商获得额外部分的频谱的成本(例如在联邦通信委员会(FCC)拍卖中)将需要大幅小于陆地蜂窝移动系统运营商可负担的量。本公开内容的方面提供了用于在不干扰其它服务的情况下，对已经分配给其它服务的频谱进行重新使用的系统和方法。
[0018]大量频谱已经分配给对地静止卫星，以供广播TV和双向FSS (固定卫星服务)使用。本公开内容的方面提供了用于对ATG应用与对地静止卫星通信系统之间的部分频谱中进行共享的系统和方法。对地静止卫星系统当前使用诸如C频带(4GHz下行链路，6GHz上行链路)、Ku频带(12GHz下行链路，14GHz上行链路)和Ka频带(20GHz下行链路，30GHz上行链路)的频率带。参考图1，下行链路通信102从卫星104指向地面站106中的接收机，以及上行链路通信108从地面站106中的发射机指向卫星104。
[0019]在卫星系统频谱的下行链路部分上覆盖ATG系统是有问题的，因为ATG地面基站110距离卫星地面站106接收机太近，以及可能会过度地增大对卫星接收机的干扰。然而，在上行链路频率上，ATG收发机(航空器收发机(AT) 112和地面基站110)彼此之间的距离比它们到卫星104的距离相对更近。例如，如果地面基站110彼此分开间隔200km，那么航空器收发机112与最远的地面基站110之间的距离可能低至300km。但是从地面基站110到卫星104的距离大于35，000km。这对应于路径损耗项中大约41dB的差异。[0020]根据本公开内容的方面，通过使用ATG系统的卫星系统频谱的上行链路部分，当在卫星处接收到典型的ATG系统的发射信号时，所述典型的ATG系统的发射信号可能比当在ATG接收机处接收到相同的信号时的所述相同的信号弱41dB。因此，对ATG系统而言，使用上行链路频率比使用下行链路频率更可行。
[0021]参考图2描述了根据本公开内容的说明性实施例的用于无线通信的系统200。系统200包括地面基站202，所述地面基站202被配置为在卫星上行链路频带上发送和接收信号。与地面基站202相通信的航空器收发机(Α?204被配置为在卫星上行链路频带上发送和接收信号。地面基站202和航空器收发机204被配置为降低在卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
[0022]本公开内容的方面提供了用于ATG系统的方法和装置，其中，在不对卫星系统上的通信造成无法容忍的干扰的情况下，与飞机中的航空器收发机(AT)相通信的地面基站(GBS)可以使用分配给卫星系统的频谱的上行链路部分。本公开内容中描述的系统和技术在现有卫星系统和新的ATG系统之间具有可忽略的交叉干扰的情况下，允许这两个系统在相同频谱上共存。
[0023]因为航空器收发机和地面基站二者使用相同的频谱，因此它们可以使用时分双工(TDD)方案与彼此进行通信，其中，航空器收发机和地面基站交替地在相同的频率上但在不同的时隙中进行发送。或者，可以将分配给卫星系统的频谱的上行链路部分(通常为500MHz)划分为在中间具有保护频带的两个部分。在这种情况下，航空器收发机和地面基站可以使用频分双工(FDD)方案来进行通信，其中双方在相同的时刻但在上行链路频率的不同部分中进行发送。该FDD方案的缺点在于:其浪费了一些频谱用于保护频带，以及收发机需要双工器滤波器来隔离在天线处的发送和接收路径。因此，FDD方法引起频谱效率的一些损失以及增加了系统的硬件成本和复杂度。
[0024]除了通过仅使用卫星系统频谱的上行链路部分来利用ATG收发机与卫星之间的差别的距离用于减轻干扰之外，根据本公开内容的方面存在可以用于进一步地将ATG信号从卫星中隔离的多种其它的技术。
[0025]根据本公开内容的方面，可以用来进一步降低对卫星通信的干扰的另一种技术是在更宽的带宽上扩展ATG系统的发射功率。C、Ku和Ka频带具有分配给上行链路的500MHz的频谱。例如，如果通过在更宽的带宽上扩展ATG的发射功率有效地使用在500MHz上的仅50MHz的频谱扩展，那么功率谱密度可以降低因子10。这个例子将提供对卫星的另一个1OdB的有效隔离。
[0026]根据本公开内容的方面描述了额外的干扰减轻技术。参考图3,将本文中描述的某些干扰技术应用于对地静止卫星系统，其中，对地静止卫星302位于赤道轨道上，即，相对于在北半球306的ATG系统部件304 —般在向南的方向，以及相对于在南半球310的ATG系统部件308 —般在向北的方向。尽管在本文中主要参考位于北半球306的ATG系统部件304来描述本公开内容的方面，但本领域技术人员应当理解的是，也可以在南半球310使用这些方面，以及可以通过一般性地对描述向北或向南方向的术语进行颠倒来描述这些方面。将其它干扰减轻技术描述为应用在非对地静止卫星系统中。应当理解的是，非对地静止卫星沿着低地轨道(LEO)或中地球轨道(MEO)运行。
[0027]例如，虽然在本文中参照地球的赤道以及参照在赤道轨道上的某些卫星来描述本公开内容的各个方面和实施例，但本领域技术人员应当理解的是，对地静止卫星可以在对地静止弧上的对地静止位置上绕轨道运行，所述对地静止弧并不总是与地球的赤道平面精确重合。应当理解的是，提及术语“赤道”的本公开内容的各个方面和实施例更精确地指示术语“赤道”可以由术语“对地静止弧”来代替的方面和实施例。然而，为了清楚和简明起见，遍及本公开内容使用了术语“赤道”。
[0028]根据本公开内容的方面，一种用于减轻对地静止卫星通信与ATG收发机之间的干扰的技术是在ATG收发机处使用定向天线以及将ATG发射天线指向远离赤道(即，对于美国大陆上的ATG收发机来说朝向北方)。参考图4，其示出定向天线的辐射方向图的后瓣部分402具有比定向天线的辐射方向图的前瓣部分404低得多的增益。通过将定向天线的前瓣部分404指引远离赤道406，通过ATG天线的前后比的相对增益降低了卫星408看到的ATG信号强度。定向天线的前瓣404与后瓣402之间的相对的增益差异可以多达大约25dB，从而使得在辐射方向图的前瓣中由ATG部件接收的信号比由在辐射方向图的后瓣中位于相似距离处的接收机接收的信号强25dB。根据本公开内容的方面的将ATG发射天线指引远离赤道的这种技术进一步降低了 ATG通信信号与对地静止卫星通信之间的干扰。
[0029]根据本公开内容的方面，航空器中的ATG系统收发机和地面基站中的ATG系统收发机向北(远离赤道)进行发送，以及将它们的接收机指引朝向南(朝向赤道)。换句话说，美国上空的航空器收发机(AT)朝向位于其北方的地面基站进行发送，以避免干扰赤道上空的卫星。但是，当航空器收发机接收来自地面基站的信号时，其指向南方，因为地面基站的发射机也指向北方。因此，根据本公开内容的方面，当航空器上的航空器收发机天线进行发送时，其被指引朝向北方，当进行接收时，其被指引朝向南方。根据一个说明性实施例，航空器收发机可以使用两个分开的天线同时进行接收和发送。根据另一个说明性实施例，航空器收发机可以使用一个物理天线但是通过在两个方向上电子地形成波束。
[0030]在另一个实施例中，当航空器上的航空器收发机天线进行接收和当其进行发送时，其可以被指引朝向赤道。在这种情况下，例如，可以确定由来自航空器朝向赤道的传输引起的对对地静止卫星的干扰是可接受的。GBS接收天线可以被指引远离赤道，或者以其它方式被配置为在远离赤道的方向上接收来自航空器的传输。在说明性的实施例中，GBS可以在供被指引远离赤道的传输使用的相同的天线上进行接收。
[0031]非对地静止卫星包括大量卫星的星座(通常大约50颗卫星)，在低地轨道(LEO)或中地轨道(MEO)上沿轨道运行。非对地静止卫星持续不断地以高速度在其轨道上移动。参考图5，根据本公开内容的实施例，地面基站502形成朝向航空器506的窄波束504。如果地面基站502、由地面基站502服务的航空器506和非对地静止卫星508没有在窄波束504内排列成一条线，那么地面基站的504传输将不会引起对非对地静止卫星508的干扰。
[0032]然而，如图5中所示，将存在地面基站502、由地面基站502服务的航空器506和卫星508将在来自被指引朝向航空器506的地面基站502的波束504内排列成一条线的情况。在这种情况下，以航空器506为目标的地面基站的波束504将引起对卫星通信的干扰。根据本公开内容的方面，为了避免干扰卫星508，当前为航空器506服务的地面基站502(服务地面基站)可以将航空器506切换到替代的地面基站510。将航空器从其接收最高数据速率而不干扰卫星的地面基站选择为替代的地面基站510。因为替代的地面基站510将不会与航空器506与卫星508之间的路径排列成一条线，所以其可以在不引起对卫星的干扰的情况下来为航空器506服务。
[0033]根据本公开内容的方面，地面基站具有到描述非对地静止卫星历书和轨道的信息的接入。服务地面基站基于卫星和航空器的位置来确定地面基站、其所服务的航空器和卫星是否在地面基站的波束内排列成一条线。根据该确定，地面基站可以将航空器切换到替代的地面基站。一旦地面基站确定卫星、在切换之前原始的服务地面基站和航空器不再排列成一条线，并且原始的地面基站的朝向航空器的波束将不再引起对卫星的干扰，那么当前的非最优的替代的地面基站可以将航空器切换回原始的服务地面基站或者切换到航空器可以从其接收最高数据速率的地面基站。在服务地面基站是对于航空器和地面基站唯一可用的地面基站的极少的情况下，航空器和卫星恰巧排列成一条线，地面基站可以临时降低数据速率以及因此减少引起的对卫星的干扰，或者临时中断向航空器的传输直到地面基站、航空器和卫星不再对齐为止。
[0034]因为非对地静止卫在不断地移动，以及可以位于相对于航空器的空间中的任何地方，以及来自航空器收发机的地面基站的传输也可能干扰非对地静止卫星通信，所以本公开内容的方面确保无论航空器和卫星的相对位置如何，来自航空器终端对非对地静止卫星的干扰是可忽略的。根据本公开内容的一个方面，通过增大地面基站天线的增益减少了干扰。这帮助减少了来自航空器的发射功率需求。如上所述，根据本公开内容的方面，地面基站天线在朝向被服务的航空器的发送和接收两个方向上形成窄波束。为了使得所引起的干扰对卫星是可忽略的，在地面基站处在接收方向上的这个窄波束显著地降低了在航空器处的发射功率需求。根据本公开内容的另一个方面，还可以通过将航空器收发机天线置于航空器腹部之下以便航空器的机身在天线和卫星之间提供相当大的隔离来进一步降低干扰。
[0035]来自非对地静止卫星终端的传输可能会干扰从地面基站到被服务的航空器上的航空器收发机的通信。与非对地静止卫星进行通信的地面终端通常移动它们的天线来跟踪它们与之通信的卫星。一旦卫星正在移动远离地面终端的天线的视野，那么终端将切换到非对地静止卫星星座中的另一个卫星。因为终端移动其天线来跟踪卫星，因此终端的天线的视轴(即，天线的最高增益方向)可以潜在地在方位角和仰角二者中的所有角度中移动。因此，可能存在非对地静止卫星地面终端天线的视轴直接地朝向航空器的天线的情况。本公开内容的方面提供了用于减轻对航空器终端的这种类型的干扰的多种技术。
[0036]根据本公开内容的一个方面，地面基站可以在宽范围的频率上对其信号进行扩展，以便即使部分频谱受到卫星地面终端的干扰，航空器仍然能够从地面基站接收数据，但可能是以较低速率来接收。因为非对地静止卫星地面终端通常在可用频谱的一小部分内进行发送，所以可以使用这种扩频技术。
[0037]根据本公开内容的方面，地面基站与被服务的航空器之间的链路可以是速率受控的。可以从航空器向地面基站提供反馈，以指示地面基站调整其速率，以使航空器接收机仍然能够在存在干扰的情况下对发送的分组进行解码。如果航空器处的干扰增大，那么航空器可以通过反馈机制来通知地面基站以降低其速率。
[0038]根据本公开内容的另一个方面，地面基站可以向地面基站与航空器之间的链路分配较窄的频率信道。如果卫星地面终端发现这些信道在某些时刻受到了干扰，那么地面基站可以动态地向航空器终端分配不同的频率信道。由地面基站进行的动态频率信道分配可以基于航空器终端向地面基站发送的针对所有前向链路频率信道的SINR(信号与干扰加噪声比)反馈。通过在地面基站与航空器终端之间的前向链路上使用速率自适应，通过在更宽的带宽上对前向链路进行扩展以如上所述对来自卫星地面终端的任何干扰进行平均，或者通过使用动态频率分配以避免高干扰信道，即使当卫星地面终端碰巧指向航空器天线，地面基站也可以维持地面基站与航空器终端之间的链路，但可能是以较低的速率。
[0039]除了解决对卫星通信的潜在干扰，通过本公开内容的方面还解决了其它信号衰减问题。具体而言，本公开内容的方面提供了用于当ATG通信系统使用Ka频带或Ku频带时处理由雨引起的信号衰减的技术。因为在ATG通信系统中，相对于地面基站的飞机的仰角较低，有可能飞机与地面基站之间的路径的一些部分可能被雨所衰减。例如，由于与卫星系统相比在ATG系统中的低仰角，ATG信号可以在雨中穿过的距离比卫星系统的信号通常在雨中穿过的距离更长。因此，与针对卫星链路相比，由于雨衰造成的潜在衰落对于ATG通信链路而言存在更多的问题。
[0040]本公开内容的方面在链路预算中提供了足够的富余，以及还提供了用于减轻ATG系统中的雨衰的技术。根据本公开内容的方面，一种用于减轻雨衰的技术是使用地面基站分集。参考图6描述了一种根据这种技术来减轻雨衰的方法。在方法600的方框602中，航空器收发机和/或地面基站接收机监控信号强度。在方框604中，航空器收发机和/或地面基站确定航空器收发机与分配给其的地面基站之间的路径是否具有过大的衰落。在方框606中，如果链路中存在过大的衰落，那么切换航空器收发机以与具有与其当前的地面基站在地理上足够分开的不同的地面基站通信，以降低航空器收发机与新的地面基站之间的路径也处于衰落中的可能性。在说明性的实施例中，航空器收发机在特定的时刻在其北方方向上通常可以看见至少三个地面基站。因此，从航空器收发机到全部三个地面基站的路径将同时处于衰落中的可能性较低。
[0041]根据本公开内容的方面，航空器收发机周期性地搜索从其它邻近地面基站发送的信号，以便接入与其通信的最佳的地面基站(从信号强度的角度来看)。一旦发现具有较强接收信号的地面基站，指示航空器收发机开始与新的地面基站通信。每个航空器收发机与地面基站之间的链路可以是功率受控的，以确保由航空器收发机和地面基站二者发送减少的或最少量的功率来关闭链路，同时减少或最小化对卫星的干扰。
[0042]根据本公开内容的方面，航空器收发机与地面基站之间的数据速率也是速率受控的。航空器收发机和地面基站对链路两端的接收信号与干扰加噪声比(SINR)进行估计，以及将它们的数据速率调整到接收机仍然可以以高可能性正确地进行解码的最高速率。首先，航空器收发机和地面基站对各端处的SINR进行估计，以及增大它们的功率以使接收机侧仍然可以对分组进行解码，同时以系统被设定来操作的最高速率进行发送。如果从卫星上行链路发射机到ATG系统的干扰增大，或者如果雨衰增大以及发射机超过了最大(或某个阈值)可用发射功率，那么航空器收发机和地面基站将它们的数据速率调整到较低，以使它们仍然可以可靠地对分组进行解码。
[0043]航空器处的天线可以机械地或电子地将其波束调整为指向正确的地面基站，以便增大链路预算地面基站天线增益。然而，如果地面基站扇区天线被限制为一个固定的扇区宽天线，那么地面基站天线增益将是受限的。为了增大地面基站天线增益，一种方法是使用从地面基站到各个航空器收发机的波束成形。例如，根据本公开内容的一个方面，使用方位位置信息(诸如GPS信息)来估计航空器收发机的位置，以及将来自地面基站的波束指向航空器收发机。这帮助增大地面基站天线增益。根据本公开内容的另一个方面，使用多个固定的窄波束天线来构成扇区。随着航空器移动，地面基站将在上行链路上来自多个窄波束的信号进行组合，以增大或者最大化从航空器收发机接收的信号。
[0044]在一个实施例中，每个地面基站向去往航空器收发机的下行链路方向上的系统宽控制信道分配时隙。地面基站在允许的时隙中在宽波束上进行发送，以使得航空器收发机能够进行信号强度测量。在实际的数据传输期间，在被指向航空器收发机的窄波束上发送数据。还可以使用相控阵技术来固定窄波束。在另一个实施例中，形成了多个固定的窄波束。
[0045]本领域的技术人员将理解的是，信息和信号可以使用多种不同的工艺和技术中的任何一种来表示。例如，遍及以上描述所提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
[0046]本文中描述的功能块和模块可以包括处理器、电子设备、硬件设备、电子部件、逻辑电路、存储器、软件代码、固件代码等，或者其任意组合。
[0047]技术人员还将认识到的是，结合本文公开内容描述的各种说明性的逻辑方框、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种互换性，上文围绕各种说明性的部件、方框、模块、电路和步骤的功能，已经对它们进行了一般性描述。至于这样的功能是实现为硬件还是软件，取决于特定的应用以及施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以针对各特定的应用，以变通的方式来实现所描述的功能，但是这样的实现决策不应当被解释为引起脱离本公开内容的范围。
[0048]结合本文公开内容描述的各种说明性的逻辑方框、模块和电路可以利用被设计为执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件部件或者其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在替代的方式中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它这样的配置。
[0049]结合本文公开内容描述的方法或者算法的步骤可直接地体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中，或者二者的组合中。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、⑶-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质中。将示例性的存储介质耦合到处理器，以使处理器可以从存储介质读取信息，以及向存储介质写入信息。在替代的方式中，存储介质可以被整合到处理器中。处理器和存储介质可以位于ASIC中。ASIC可以位于用户终端中。在替代的方式中，处理器和存储介质可以作为分立部件存在于用户终端中。
[0050]在一个或多个示例性的设计中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则所述功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质中或者通过其进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，所述通信介质包括促进计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质可以是可由通用或专用计算机存取的任何可用的介质。通过举例而非限制性的方式，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者可以用于以指令或数据结构的形式携带或存储期望的程序代码单元以及可以由通用或专用计算机或通用或专用处理器来存取的任何其它的介质。此外，任何连接可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(诸如红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其它远程源发送软件，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或无线技术(诸如红外线、无线电和微波)包括在介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则利用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
[0051]提供本公开内容的前述描述，以使本领域的任何技术人员能够实现或使用本公开内容。对本公开内容的各种修改对于本领域的技术人员将是显而易见的，以及在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，本文所定义的通用原则可以应用到其它变形中。因此，本公开内容不旨在受限于本文描述的例子和设计，而是符合与本文所公开的原则和新颖性特征相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种用于无线通信的系统，包括: 地面基站，所述地面基站被配置为在卫星上行链路频带上与航空器收发机发送和接收信号，所述地面基站被配置为减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述地面基站还被配置为跨越频带来对发射功率进行扩展，以降低传输的功率谱密度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述地面基站还被配置为指引传输远离地球的对地静止弧。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括: 所述地面基站的发射天线被指引远离所述对地静止弧。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括: 所述地面基站的接收天线被指引朝向所述对地静止弧。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述接收天线和发射天线被配置为分开的天线。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述接收天线和发射天线通过单个天线上的波束成形来分别配置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述地面基站还被配置为当所述地面基站和航空器收发机与卫星对齐时，将所述航空器收发机切换到另一个地面基站。
9.一种避免无线空对地通信系统中信号衰减的方法，包括: 监控在卫星上行链路频带上通信的地面基站与航空器收发机之间的信号强度； 根据预定的标准基于所述信号强度来判断信号是否遭受了过大的雨衰；以及 响应于确定所述信号强度遭受了过大的雨衰，将所述通信从所述地面基站切换到第二地面基站。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括: 响应于确定所述信号强度不再遭受过大的雨衰，将所述通信返回所述地面基站。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括: 搜索从远离地球的对地静止弧的邻近地面基站发送的信号； 基于信号强度来确定与其通信的最佳地面基站；以及 响应于确定所述最佳地面基站，建立与所述最佳地面基站的通信。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括: 控制所述地面基站和所述航空器收发机的发射功率，以使用降低的功率来维持通信链路，同时降低对卫星通信的干扰。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括: 估计所述地面基站和所述航空器收发机处的接收信号与干扰加噪声比(SINR); 将所述地面基站和所述航空器收发机的数据速率调整到所述收发机仍然可以以预定的可能性来正确地对信号进行解码的最高速率。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，基于指示所述航空器收发机的位置的方位位置信息将所述地面基站的波束指引朝向所述航空器收发机。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括: 将所述航空器收发机的波束调整为被指引朝向为所述航空器收发机服务的地面基站。
16.根据权利要求9所述的方法，还包括:向去往所述航空器收发机的下行链路方向上的系统宽控制信道分配时隙； 在所分配的时隙中在宽波束上进行发送，以使得能够进行信号强度测量；以及 在其它时隙中在被指向所述航空器收发机的窄波束上发送数据。
17.一种用于无线通信的系统，包括: 与地面基站相通信的航空器收发机，所述航空器收发机被配置为在卫星上行链路频带上发送和接收信号，同时减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述航空器收发机还被配置为跨越频带来对发射功率进行扩展，以降低传输的功率谱密度。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述航空器收发机还被配置为指引传输远离地球的对地静止弧。
20.根据权利要求19所述的系统，还包括: 所述航空器收发机的发射天线被指引远离所述对地静止弧。
21.根据权利要求20所述的系统，还包括: 所述航空器收发机的接收天线被指引朝向所述对地静止弧。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述接收天线和发射天线被配置为分开的天线。
23.根据权利要求21所述的 系统，其中，所述接收天线和发射天线通过单个天线上的波束成形来分别配置。
24.根据权利要求17所述的系统，其中，所述航空器收发机还被配置为当所述地面基站和航空器收发机与卫星对齐时，切换到另一个地面基站。
25.一种用于避免无线空对地通信系统中信号衰减的装置，包括: 用于监控在卫星上行链路频带上通信的地面基站与航空器收发机之间的信号强度的模块； 用于根据预定的标准基于所述信号强度来判断信号是否遭受了过大的雨衰的模块；以及 用于响应于确定所述信号强度遭受了过大的雨衰，将所述通信从所述地面基站切换到第二地面基站的模块。
26.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于响应于确定所述信号强度不再遭受过大的雨衰，将所述通信返回所述地面基站的模块。
27.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于搜索从远离地球的对地静止弧的邻近地面基站发送的信号的模块； 用于基于信号强度来确定与其通信的最佳地面基站的模块；以及 用于响应于确定所述最佳地面基站，建立与所述最佳地面基站的通信的模块。
28.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于控制所述地面基站和所述航空器收发机的发射功率，以使用降低的功率来维持通信链路，同时降低对卫星通信的干扰的模块。
29.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于估计所述地面基站和所述航空器收发机处的接收信号与干扰加噪声比(SINR)的模块； 用于将所述地面基站和所述航空器收发机的数据速率调整到所述收发机仍然可以以预定的可能性来正确地对信号进行解码的最高速率的模块。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，基于指示所述航空器收发机的位置的方位位置信息将所述地面基站的波束指引朝向所述航空器收发机。
31.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于将所述航空器收发机的波束调整为被指引朝向为所述航空器收发机服务的地面基站的模块。
32.根据权利要求25所述的装置，还包括: 用于向去往所述航空器收发机的下行链路方向上的系统宽控制信道分配时隙的模块； 用于在所分配的时隙中在宽波束上进行发送，以使得能够进行信号强度测量的模块；以及 用于在其它时隙中在被指向所述航空器收发机的窄波束上发送数据的模块。
33.一种用于无线网络中的无线通信的计算机程序产品，包括: 具有记录在其上的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码包括: 用于监控在卫星上行链路频带上通信`的地面基站与航空器收发机之间的信号强度的程序代码； 用于根据预定的标准基于所述信号强度来判断信号是否遭受了过大的雨衰的程序代码；以及 用于响应于确定所述信号强度遭受了过大的雨衰，将通信从所述地面基站切换到第二地面基站的程序代码。
34.一种用于无线通信的装置，其包括: 至少一个处理器；以及 存储器，所述存储器耦合到所述至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为: 监控在卫星上行链路频带上通信的地面基站与航空器收发机之间的信号强度； 根据预定的标准基于所述信号强度来判断信号是否遭受了过大的雨衰；以及响应于确定所述信号强度遭受了过大的雨衰，将所述通信从所述地面基站切换到第二地面基站。
35.一种用于无线通信的方法，其包括: 地面基站在卫星上行链路频带上与航空器收发机发送和接收信号，所述地面基站被配置为减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
36.根据权利要求35所述的方法，还包括: 跨越频带来对发射功率进行扩展，以降低传输的功率谱密度。
37.根据权利要求35所述的方法，还包括: 指引传输远离地球的对地静止弧。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括: 指引所述地面基站的发射天线朝向所述对地静止弧。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括:将所述接收天线和发射天线配置为分开的天线。
40.根据权利要求38所述的方法，还包括: 通过单个天线上的波束成形来分别配置所述接收天线和发射天线。
41.根据权利要求35所述的方法，还包括: 当所述地面基站和航空器收发机与卫星对齐时，将所述航空器收发机切换到另一个地面基站。
42.一种用于无线通信的装置，其包括: 用于由地面基站在卫星上行链路频带上与航空器收发机发送和接收信号的模块，所述地面基站被配置为减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
43.一种用于无线通信的装置，其包括: 至少一个处理器；以及 存储器，所述存储器耦合到所述至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为:在卫星上行链路频 带上与航空器收发机发送和接收信号，所述装置被配置为减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰。
44.一种用于无线网络中的无线通信的计算机程序产品，包括: 具有记录在其上的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码包括: 用于在卫星上行链路频带上与航空器收发机发送和接收信号以减少在所述卫星上行链路频带上对卫星通信的干扰的程序代码。
【文档编号】H04B7/185GK103765795SQ201280039726
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月16日 优先权日:2011年8月16日
【发明者】A·贾拉利, L·N·希夫, W·G·埃姆斯 申请人:高通股份有限公司