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。
(2)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(hào)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(gè)無線電話基站中的一個(gè)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(shí)飛機(jī)最接近哪一個(gè)基站。每個(gè)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(gè)問題是，當(dāng)無線電話到達(dá)蜂窩區(qū)的邊緣時(shí)，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(shí)，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(shí)將來自機(jī)載無線電話的呼叫切換至另一個(gè)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。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的系統(tǒng)具有一個(gè)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(gè)用于發(fā)射和接收無線電信號(hào)的無線電設(shè)備，以及一個(gè)用于將來自機(jī)載無線電設(shè)備的無線電信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載無線電設(shè)備。地面子系統(tǒng)包括一個(gè)與公共交換電話(PSTN)耦合的基站，用于發(fā)射PSTN發(fā)出的信號(hào)并接收轉(zhuǎn)發(fā)的無線電信號(hào)。基站至少具有一個(gè)向上輻射的天線，用于輻射和接收無線電信號(hào)。
(4)


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。
(5)具體實(shí)施方式
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(gè)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(gè)實(shí)施例中使用了時(shí)分多址系統(tǒng)。還有一個(gè)實(shí)施例使用了當(dāng)前高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)(AMPS)。Gilhousen等人發(fā)明的美國專利第4,901,307號(hào)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(gè)基站(120)，它也稱作蜂窩站，與移動(dòng)交換中心(115)耦合，而移動(dòng)交換中心與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)(110)耦合?；?120)與移動(dòng)電話通信并將來自無線電話的信號(hào)轉(zhuǎn)換至移動(dòng)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(dòng)交換中心(115)將來自基站(120)的信號(hào)轉(zhuǎn)換至PSTN(110)，反之亦然。
每個(gè)基站(120)都與一個(gè)接收并發(fā)射CDMA無線電話信號(hào)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(gè)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(gè)蜂窩區(qū)，可使機(jī)載無線電話與地面移動(dòng)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(hào)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(gè)放大器，可以提高與中繼器通信的信號(hào)增益。
中繼器(210)從飛機(jī)內(nèi)的個(gè)人無線電話(205)接收信號(hào)，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(hào)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(gè)無線電話，或者例如在民用客機(jī)中擁有多個(gè)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(hào)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(huì)/電子工業(yè)協(xié)會(huì)95臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)(TIA/EIA/IS-95)中所描述的過程對哪個(gè)信號(hào)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(hào)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(hào)，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(hào)碼以及電子序號(hào)。Tiedemann發(fā)明的美國專利第5,289,527號(hào)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(dòng)交換中心，移動(dòng)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(hào)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(hào)選擇路由。移動(dòng)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(hào)發(fā)送給機(jī)載外部天線(325)，外部天線再將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載中繼器(320)。中繼器將信號(hào)放大，并將放大信號(hào)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(dòng)交換中心知道將為呼叫選擇哪個(gè)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(gè)信號(hào)解碼。
本發(fā)明的另一個(gè)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(hào)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(hào)，并向那個(gè)基站登記。導(dǎo)頻信號(hào)質(zhì)量何時(shí)已下降至需要切換的確定因素是，當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)下降了一預(yù)定的數(shù)值。對于每個(gè)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(gè)地面基站的最強(qiáng)導(dǎo)頻信號(hào)，并向那個(gè)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(hào)選擇路由。呼叫控制處理器(420)用無線電話控制信號(hào)發(fā)送，控制所有的呼叫處理，并分配基站源。時(shí)間和頻率裝置(430)為基站提供定時(shí)和頻率信號(hào)。基站管理器(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(hào)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，包括一機(jī)載子系統(tǒng)，用于向地面子系統(tǒng)中多個(gè)基站的第一基站發(fā)送無線電信號(hào)，并從第一基站接收具有某一質(zhì)量等級(jí)的通信信號(hào)，并且如果所述第一基站通信信號(hào)的質(zhì)量等級(jí)小于一預(yù)定值，那么將無線電信號(hào)發(fā)送給所述多個(gè)基站的第二基站，并從第二基站接收通信信號(hào)，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(hào)和接收通信信號(hào)，并響應(yīng)于第二基站通信信號(hào)的質(zhì)量等級(jí)選擇第二基站；和一機(jī)載基站，用于向地面子系統(tǒng)登記無線電話，并將來自機(jī)載無線電話的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給地面子系統(tǒng)，還將來自地面子系統(tǒng)的通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)載無線電設(shè)備；地面子系統(tǒng)與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)耦合，并具有多個(gè)向上輻射的用于發(fā)射通信信號(hào)和接收無線電信號(hào)的天線。
2.如權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)向上輻射的天線發(fā)射可限定多個(gè)機(jī)載蜂窩區(qū)的輻射圖。
3.一種用于在無線電通信系統(tǒng)中進(jìn)行通信的方法，所述通信系統(tǒng)包括一地面子系統(tǒng)和一機(jī)載子系統(tǒng)，地面子系統(tǒng)具有多個(gè)基站，每個(gè)基站都發(fā)射一導(dǎo)頻信號(hào)，機(jī)載子系統(tǒng)具有一無線電電話，與機(jī)載基站相互傳送信號(hào)，其特征在于，所述方法包括以下步驟向機(jī)載基站登記無線電電話；機(jī)載基站檢測來自多個(gè)地面基站的導(dǎo)頻信號(hào)；機(jī)載基站響應(yīng)于多個(gè)基站中第一地面基站之導(dǎo)頻信號(hào)的質(zhì)量指示，向第一地面基站登記無線電電話；機(jī)載基站在無線電電話和第一地面基站之間轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)；如果導(dǎo)頻信號(hào)的質(zhì)量指示小于某一預(yù)定閾值，則機(jī)載基站檢測來自多個(gè)地面基站的導(dǎo)頻信號(hào)；并且如果導(dǎo)頻信號(hào)的質(zhì)量指示小于某一預(yù)定閾值，則機(jī)載基站響應(yīng)于多個(gè)基站中第二地面基站之導(dǎo)頻信號(hào)的質(zhì)量指示，向第二地面基站登記無線電電話。
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(shí)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(shí),機(jī)載中繼器從基站接收信號(hào)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(hào),那么中繼器通過機(jī)載蜂窩區(qū)將信號(hào)發(fā)送給基站。當(dāng)飛機(jī)從一個(gè)蜂窩區(qū)飛入另一個(gè)時(shí),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(hào)H04B7/185GK1380756SQ01135580
公開日2002年11月20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