專利名稱：機載蜂窩系統(tǒng)的多普勒校正的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般性地涉及包含機載中繼器的蜂窩通信系統(tǒng)，尤其涉及機載中繼鏈路的補償。
背景技術：
對偏遠和地理分散位置的通信網(wǎng)絡和能力的日益增長的需要已經(jīng)產(chǎn)生了對蜂窩系統(tǒng)的較大需求。許多為這種系統(tǒng)提供基礎設施的新電信公司將其資源集中于建設盡可能多的地面小區(qū)站，以便擴張其各自的覆蓋區(qū)域并相應產(chǎn)生更多的收益。
然而，地面小區(qū)站的擴建率特別慢且費用昂貴，尤其是在多山的區(qū)域，或其它難以到達的區(qū)域。此外，在某些這樣的區(qū)域中，電信公司的投資收益不能刺激承運商建設必需的小區(qū)站，使得這些區(qū)域僅得到有限的服務或完全沒有蜂窩服務。而且，具有足夠在高峰期和非高峰期間處理呼叫的蜂窩通信收發(fā)基站的許多區(qū)域，在體育比賽或其它暫時吸引大量觀眾的短期特別事件期間不能充分處理大量呼叫。
為了解決上述問題，提出了機載蜂窩系統(tǒng)，其中被安裝在飛機上、在需要蜂窩覆蓋的地理區(qū)域上執(zhí)行預定飛行模式的蜂窩中繼器，將呼叫從地理區(qū)域內(nèi)的蜂窩電話連接到地面基站。因為飛機能夠越過地理障礙并取代小區(qū)站，這種系統(tǒng)克服了常規(guī)地面蜂窩系統(tǒng)的上述限制。
盡管有許多優(yōu)點，然而機載蜂窩系統(tǒng)提出在常規(guī)地面蜂窩系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)中未遇到的設計和實現(xiàn)問題。例如，機載蜂窩系統(tǒng)即需要將基站和系統(tǒng)交換機鏈接到機載中繼器的高頻饋送鏈路，以及將機載中繼器鏈接到覆蓋區(qū)域內(nèi)的蜂窩電話的客戶或用戶鏈路。由于飛機相對基站或蜂窩電話運動的緣故，在鏈接中引入了通常比較明顯的多普勒頻移。由于諸如TDMA EIA 136系統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)對多普勒頻移特征是非常敏感，其性能通常與出現(xiàn)的多普勒頻移量值成比例地降低。
此外，由于在飛機執(zhí)行飛行模式時機載中繼器發(fā)生移動，因此基站和飛機之間、飛機和系統(tǒng)用戶之間的通信路徑鏈接距離不斷地變化。這些路徑鏈接距離的變化引起信號損失的改變。而且，飛機的顛簸、搖擺和偏航使得波束偏離它的峰值增益，因此增加了中繼器及其相關設備的平均功耗，增加了動態(tài)范圍要求，并且增加了中繼器及其相關設備的動態(tài)范圍和功率消耗。所以，必須使用更重、更貴和功耗更高的功率放大器。

發(fā)明內(nèi)容
很顯然，存在解決上述問題的需要。
根據(jù)本發(fā)明，提供析出包含機載中繼器的蜂窩通信系統(tǒng)中的前向和反向鏈路的信號誤差的方法，包括接收類似于通信信號波段的波段內(nèi)的反向鏈路導頻參考信號；根據(jù)反向鏈路導頻參考信號校正反向鏈路中的多普勒頻移。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種蜂窩移動通信系統(tǒng)，包括機載中繼器，該機載中繼器為基收發(fā)站和預定地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶之間提供前向鏈路，以及為預定地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶與基發(fā)送站之間提供反向鏈路；用于上變轉(zhuǎn)換從基站發(fā)送到機載中繼器的信號的前向鏈路地面轉(zhuǎn)換器；用于下變轉(zhuǎn)換從系統(tǒng)用戶發(fā)送到機載中繼器的信號的反向鏈路地面轉(zhuǎn)換器；頻移校正裝置，該頻移校正裝置通過計算誤差校正值并且經(jīng)閉合反饋環(huán)路向反向鏈路地面轉(zhuǎn)換器饋送該誤差校正值，確定和補償反向鏈路的多普勒頻移。
根據(jù)本發(fā)明，提供補償因改變機載蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛行模式位置而導致的信號強度變化的方法，包括檢測攜帶蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛機的飛行模式位置；通過反向鏈路確定蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶小區(qū)電話位置；
預補償因攜帶蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛機的運動引起的前向鏈路路徑損失，使得通過前向鏈路從蜂窩通信系統(tǒng)中繼器發(fā)送的通信信號具有均勻的強度；在預補償前向鏈路路徑損失之后，向覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶小區(qū)電話發(fā)送均勻強度通信信號。


通過下面結合附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述可以理解本發(fā)明的優(yōu)點。
圖1是根據(jù)本發(fā)明對其多普勒頻移進行校正的機載蜂窩通信系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖2是方框圖，更詳細地圖解圖1中所示的機載蜂窩通信系統(tǒng)的部件；圖3是圖解圖1所示系統(tǒng)中多普勒頻移是如何和在哪里產(chǎn)生的圖例；圖4是關于被用來校正圖3所示的多普勒頻移的部件的示意方框圖；圖5是給出圖1中的系統(tǒng)的圖例，其中由于根據(jù)本發(fā)明提供的信號路徑損失補償，該系統(tǒng)在預定地理區(qū)域上提供不間斷的覆蓋；圖6是基于遙測數(shù)據(jù)技術的為饋送鏈路波束路徑損失提供預補償?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D；圖7是基于導頻信號振幅技術的為饋送鏈路波束路徑損失提供預補償?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照用類似附圖標記表示類似部分的附圖，圖1所示的是機載蜂窩通信系統(tǒng)10。系統(tǒng)10一般包括三個主要的部分蜂窩基礎設施部分12、無線基礎設施部分14和飛機基礎設施部分16。通過允許如手機18所示的系統(tǒng)用戶10經(jīng)包含中繼器的飛機有效載荷22鏈接到公共交換電話網(wǎng)絡(PSTN)20，這三部分組合起來能夠為廣大的地理區(qū)域提供蜂窩覆蓋。下面會詳細描述這三個系統(tǒng)部分中的每個部分的結構和功能。
蜂窩基礎設施部分12包含移動交換局(MSO)24，該交換局包含諸如電話交換機、語音郵件和消息服務中心的設備，和蜂窩服務必備的其它常規(guī)設備。MSO 24連接到PSTN 20以便通過本領域眾所周知的方式發(fā)出和接收電話呼叫。此外，MSO 24連接到操作和維護中心(OMC)26，其中蜂窩系統(tǒng)運營商從該操作和維護中心管理蜂窩基礎設施部分12。MSO 24也連接到一或多個諸如30a、30b所示的BTS的基收發(fā)器站(BTS)。BTS 30a、30b通過無線基礎設施部分14從系統(tǒng)用戶18發(fā)送和接收RF信號。
更具體地，BTS 30a、30b通過地面轉(zhuǎn)換設備32發(fā)送和接收RF信號。地面轉(zhuǎn)換設備32將地面蜂窩格式信號轉(zhuǎn)換成C波段格式信號，通過饋送鏈路33和遙測鏈路34與飛機有效載荷22進行通信，每個部分將在稍后詳細討論。當飛機離地面約30,000英尺左右保持飛行模式時，有效載荷22為在廣闊的覆蓋地理區(qū)域或覆蓋區(qū)，即超過350km的區(qū)域上接通呼叫而建立無線鏈路36。
除飛機35之外，飛機部分16還包含飛機操作中心37，它至少部分根據(jù)來自諸如氣象中心38的信息源的信息控制飛行任務布署，并且管理所有系統(tǒng)的飛機，因為系統(tǒng)最好包含三架飛機以保證連續(xù)覆蓋。飛機從諸如空中交通控制中心40的信息源接收其它例行指令。
圖2更詳細地示出系統(tǒng)10的某些部件。具體地，地面轉(zhuǎn)換設備32包含用于從/向有效載荷22接收/發(fā)送信號的C波段天線42(為了冗余目的還提供了第二個天線)，和用于適當轉(zhuǎn)換由有效載荷22發(fā)出或送到有效載荷22的信號的C波段轉(zhuǎn)換器44。根據(jù)優(yōu)選實施例，C波段天線42和轉(zhuǎn)換器44允許800MHz機載蜂窩天線70通過已建立的下行鏈路或饋送鏈路33與BTS 30a、30b通信，并且在信號傳給飛機35之前，轉(zhuǎn)換器44將來自BTS 30a、30b的標稱信號上變轉(zhuǎn)換成C波段信號。并且，每個BTS 30a、30b被分配C波段頻譜中的不同波段，使得來自不同BTS 30a、30b的信號能夠彼此分離并到達有效載荷22上的正確天線，比如天線56。此外，地面控制設備32包含諸如遙測天線46、遙測調(diào)制解調(diào)器48和遙測處理器50的遙測部件以便接收和處理從飛機遙測天線52發(fā)送的飛機數(shù)據(jù)，而處理器54則控制處理過的遙測數(shù)據(jù)向OMC 26和飛機操作中心37的傳輸。
在飛機部分16中，上面提到的飛機遙測天線52發(fā)送如附圖標記58所示的飛機航空電子設備生成的飛機航空數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括飛機位置、方向和飛行模式數(shù)據(jù)，以及諸如飛機的顛簸、搖擺和偏航數(shù)據(jù)的其它數(shù)據(jù)。在通過遙測調(diào)制解調(diào)器62輸出到遙測天線52之前，來自飛機航空電子設備58的數(shù)據(jù)被輸入到有效載荷處理器60并被其加以處理。有效載荷處理器60還負責處理通過C波段天線42、56間建立的饋送鏈路33發(fā)送到和接收來自地面轉(zhuǎn)換設備32的信號，并且負責處理通過用戶18和諸如800MHz天線70的有效載荷下行鏈路天線間建立的下行鏈路或用戶鏈路69發(fā)送到系統(tǒng)用戶18和從系統(tǒng)用戶18接收的信號，其中有效載荷接收和發(fā)送的信號被800MHz轉(zhuǎn)換器72進行適當?shù)纳献冝D(zhuǎn)換或下變轉(zhuǎn)換。除包含上述設備之外，有效載荷22還包含GPS設備74，GPS設備74的輸出也可以被輸入到處理器60，并且被發(fā)送到地面轉(zhuǎn)換設備32或飛機操作中心37以用于飛機控制和/或監(jiān)視目的。飛機和有效載荷中示出的部件一起構成飛機中繼器，飛機中繼器允許為較大的地理區(qū)域提供蜂窩覆蓋，否則會因小區(qū)站數(shù)量不足等原因而不能支持地面蜂窩覆蓋。
根據(jù)圖1和圖2示出的系統(tǒng)構造應當理解，從PSTN 20和系統(tǒng)用戶18看來機載蜂窩系統(tǒng)10和常規(guī)地面蜂窩系統(tǒng)均是相同的。換句話說，通過蜂窩基礎設施、無線基礎設施和飛機基礎設施鏈接到PSTN 20的呼叫與通過常規(guī)地面系統(tǒng)基礎設施處理的呼叫之間不存在可辨識的與服務有關的差別，部分原因是蜂窩基礎設施部分12在MSO 24和BTS 30a、30b中包含標準電話交換機，與常規(guī)地面系統(tǒng)基礎設施中的那些標準電話交換機相同或基本相同。
仍然參照圖1和圖2，現(xiàn)在描述一個系統(tǒng)用戶18完成呼叫期間機載蜂窩系統(tǒng)10的部件的操作。飛機35在進行空中值守時最好以圓形或接近圓形的飛行模式飛行(盡管飛行模式可以隨具體天氣和覆蓋條件的變化而變化)，以便在執(zhí)行飛行任務期間為預定的地理區(qū)域提供覆蓋。當進行空中值守時，飛機與地面轉(zhuǎn)換設備32保持通信，以便通過無線基礎設施設備部分14為蜂窩基礎設施部分12提供饋送鏈路33和用戶鏈路36。飛機35也在覆蓋區(qū)域上上發(fā)送預定數(shù)目的通信波束，例如13個波束，每個波束均被分配給BTS 30a、30b的一個的扇區(qū)，并擁有它自己的控制和業(yè)務信道配置以便在系統(tǒng)用戶18和蜂窩基礎設施部分12之間傳輸信令和語音數(shù)據(jù)。當飛機35以其飛行模式運動時，飛機輻射出的波束發(fā)生旋轉(zhuǎn)。因此，系統(tǒng)用戶18每45秒左右將“看見”不同的波束，并且蜂窩基礎設施部分12對呼叫進行扇區(qū)到扇區(qū)的切換以避免呼叫掉線。
當開始呼叫時，例如用戶18之一的系統(tǒng)用戶利用波束中的控制信道發(fā)信號給MSO 24以請求呼叫建立。請求從用戶18的手機發(fā)送到飛機的有效載荷22，并且接著被轉(zhuǎn)發(fā)到地面轉(zhuǎn)換設備32。地面轉(zhuǎn)換設備32將請求轉(zhuǎn)發(fā)到相應的BTS，例如BTS 30a。接著BTS 30a發(fā)送請求到MSO 24，而MSO 24與PSTN 20建立呼叫。因此，有效載荷22簡單地將BTS 30的物理層延伸到用戶18，從而比常規(guī)地面系統(tǒng)提供更大范圍的覆蓋，并減少了相關基礎設施的建設成本。因此機載系統(tǒng)10對于這樣的情況特別有用，即向僅需要覆蓋數(shù)天的特定事件區(qū)域提供這種暫時的蜂窩覆蓋，從而免去建立小區(qū)站的需求和成本，并且在特殊事件過后撤去小區(qū)站。
一旦呼叫建立完成，開始通過波束內(nèi)的業(yè)務信道與PSTN 20進行語音通信，并且接著以和信令信息同樣的方式轉(zhuǎn)發(fā)語音。當呼叫結束時，信號被發(fā)送到MSO 24以拆除呼叫，用戶18的手機釋放用于語音通信的業(yè)務信道，信道返回到空閑狀態(tài)。
參照圖3和圖4，現(xiàn)在針對根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例討論對飛機的運動引入前向和反向用戶鏈路和饋送鏈路的多普勒頻移的校正。當飛機35執(zhí)行其飛行模式時，饋送鏈路的多普勒頻移在時間上隨飛機相對于地面轉(zhuǎn)換設備32的速度和方向的變化而變化，并且也許為正(當波束迎向飛機或飛機與地面轉(zhuǎn)換設備的距離減少時)或者為負(當波束背離飛機或飛機與轉(zhuǎn)換設備的距離增加時)。由于多普勒頻移與發(fā)送的信號的中心頻率成比例，系統(tǒng)10中的多普勒頻移會相當重要。對于每個波束，用戶鏈路上的多普勒頻移較小且相對固定。換句話說，波束內(nèi)的由飛機速度引起的多普勒頻移對波束覆蓋的所有用戶都相似。正如現(xiàn)在將要描述的，本發(fā)明能夠?qū)︷佀玩溌泛陀脩翩溌飞系亩嗥绽疹l移進行校正以保證在指定的地理區(qū)域上保持連續(xù)覆蓋。
參照包含前向饋送鏈路和用戶鏈路的前向鏈路，BTS 30a發(fā)送信號到前向地面轉(zhuǎn)換器44a，前向地面轉(zhuǎn)換器44a是地面轉(zhuǎn)換器44的部件。在C波段天線42(圖2)通過饋送鏈路33發(fā)送信號之前，前向地面轉(zhuǎn)換器44a將信號轉(zhuǎn)換成更高的C波段頻率。如圖4所示，C波段天線是前向有效載荷轉(zhuǎn)換器72a的組成部分，也是800MHz轉(zhuǎn)換器72的組成部分。由于飛機35相對基站30a的運動，在饋送鏈路中通常引起隨時間變化的多普勒頻移。接著在天線70(圖2)通過用戶鏈路36向用戶18的手機發(fā)送信號之前，前向有效載荷轉(zhuǎn)換器72a將C波段頻率信號還原為UHF頻率信號。
如圖4中包含反向饋送和用戶鏈路的反向鏈路所示，用戶18的手機通過反向用戶鏈路36向天線70(圖1)回送UHF信號，從而與圖1中的蜂窩基礎設施部分12通信。在將信號經(jīng)反向饋送鏈路33送到反向地面轉(zhuǎn)換器44b之前，作為轉(zhuǎn)換器72的組成部分、包含C波段天線42的反向有效載荷轉(zhuǎn)換器72b將信號轉(zhuǎn)換為C波段信號。在信號到達BTS 30a之前，也是轉(zhuǎn)換器44的部件的反向地面轉(zhuǎn)換器44b再將信號轉(zhuǎn)換成UHF信號。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，除上述機載蜂窩系統(tǒng)協(xié)議外，C波段導頻參考信號在90處由處理器60生成并通過天線56、42發(fā)送到處理器54。C波段導頻參考信號最好是在蜂窩通信信道間的保護波段內(nèi)的信號。處理器54精確地測量所接收的導頻信號的頻率。由于飛機和所有地面轉(zhuǎn)換器均使用精確參考，例如基于GPS的參考，并且已知導頻信號的頻率，可以將所測量的頻率與已知發(fā)送頻率相比較以計算饋送鏈路的多普勒頻移。在導頻參考信號的多普勒頻移量被確定之后，處理器54向反向地面轉(zhuǎn)換器44b發(fā)送基于算出的多普勒頻移的誤差校正值，從而允許反向地面轉(zhuǎn)換器44b根據(jù)這個誤差校正值校正從天線42接收的C波段信號中的多普勒頻移。
此外，處理器54還根據(jù)前向和反向饋送鏈路的頻率差確定前向地面轉(zhuǎn)換器44a的多普勒校正值。接著，前向地面轉(zhuǎn)換器44a在饋送鏈路33上出現(xiàn)多普勒頻移之前向已經(jīng)上變轉(zhuǎn)換的C波段信號提供預測(forward-looking)偏移。因此，前向地面轉(zhuǎn)換器44a根據(jù)發(fā)送的導頻參考信號上出現(xiàn)的多普勒頻移對出現(xiàn)在饋送鏈路33中的多普勒頻移進行預補償。
雖然前面根據(jù)處理器60生成和發(fā)送的導頻參考信號確定多普勒頻移，然而應當理解，處理器54也可以替代使用由處理器60并且從遙測天線52發(fā)送的飛機遙測信號來計算與發(fā)送到用戶鏈路69的信號相關的多普勒頻移。在這種情況下，根據(jù)包含其位置和速度向量，或其它適于計算飛機運動引起的多普勒頻移的信息的遙測數(shù)據(jù)來計算多普勒頻移?？蛇x地，多普勒頻移和誤差校正值可由飛機35中的處理器60而不是地面的處理器54計算。
如上面所提到的，本發(fā)明也對前向和反向用戶鏈路中的多普勒頻移進行補償。在系統(tǒng)10中的每個通信波束使用饋送鏈路中的不同子帶。由于每個用戶的位置不能確切得知導致用戶鏈路上的多普勒頻移不能被確切計算，通過以逐個波束的方式考慮每個波束的期望值或平均值，并且基于每個波束的多普勒頻移特性由相對于飛機速度向量的波束指向所確定這一事實，前向和反向地面轉(zhuǎn)換器44a、44b提供每個波束的多普勒校正。這些計算可由地面轉(zhuǎn)換設備32在地面上進行，也可由處理器60在飛機35上進行。
因此，本發(fā)明能夠?qū)︷佀玩溌返亩嗥绽疹l移進行精確校正，并且能夠?qū)γ總€子波束的用戶鏈路的均值多普勒頻移進行精確校正。然而應當理解，根據(jù)本發(fā)明，也可以通過確定每個波束覆蓋范圍內(nèi)每個用戶的確切位置來進行用戶鏈路的多普勒頻移校正，如果系統(tǒng)參數(shù)需要這種精度，并且如果進行所需的計算所要求的其它設備和系統(tǒng)成本在預算范圍之內(nèi)。
參照圖5，現(xiàn)在討論根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的前向饋送鏈路上的通信信號路徑損失變化的補償方法。具體地，當飛機35進行其預定的飛行模式時，飛機35、BTS 30a和用戶18間的距離發(fā)生改變，因此信號路徑損失隨之而變。此外，飛機的顛簸、搖擺和偏航經(jīng)常使飛機中繼器的波束偏離其相應的峰值增益。
如上所述，通過(1)在調(diào)整前向地面轉(zhuǎn)換器44a以補償路徑損失之前，用包含飛機位置數(shù)據(jù)的遙測數(shù)據(jù)計算期望路徑損失；或(2)通過信號測量測量導頻信號的幅度以估測路徑損失，并且接著相應調(diào)整前向地面轉(zhuǎn)換器44a的增益，本發(fā)明對前向饋送鏈路的波束路徑損失提供預補償。
圖6和圖7分別圖解了實現(xiàn)上述所討論的基于遙測數(shù)據(jù)的路徑損失補償技術和基于導頻信號幅度的路徑損失補償技術的方法。在圖6中，處理器54在100從飛機35接收包含飛機位置數(shù)據(jù)的飛機遙測數(shù)據(jù)。在102，處理器54根據(jù)飛機和諸如基站30a的地面基站間的距離計算期望路徑損失。接著在104，處理器根據(jù)期望路徑損失調(diào)整前向地面轉(zhuǎn)換器44a的增益以便對饋送鏈路路徑損失進行預補償。
這里應當注意，反饋鏈路信號的預校正也是非常重要的，因為這種校正會改善BTS中的AGC(沒有示出)的動態(tài)范圍。使用諸如導頻參考信號90的導頻信號在地面進行預校正，或者利用飛機遙測數(shù)據(jù)在飛機35中進行預校正。然而，這種預校正最好在飛機上進行，因為當飛機靠近地面轉(zhuǎn)換設備32時，隨著天線發(fā)射功率的降低而減少總的飛機功耗。
基于導頻信號幅度的路徑損失補償技術的方法在圖7中給出。在110，處理器54測量由飛機在反向鏈路上生成并發(fā)送給反向地面轉(zhuǎn)換器44b的接收導頻信號的功率電平。接著在112，處理器54計算反饋鏈路路徑損失并使用算出的值計算前向鏈路路徑損失。在114，基于算出的前饋鏈路路徑損失調(diào)整前向轉(zhuǎn)換器44a的增益。
根據(jù)本發(fā)明的可選實施例，可以在飛機的有效載荷上實現(xiàn)自動增益控制電路以消除不能根據(jù)飛機位置計算的、天線指向誤差對增益的影響。AGC會測量BTS發(fā)射的信號控制信道上的功率電平并調(diào)整增益，使得天線52所測量的該控制信道的功率電平保持固定。此外，所有的路徑損失補償計算可以通過飛機上的處理器60而不是地面上的操作來進行。
而且，盡管上述的討論只涉及饋送鏈路的路徑損失補償，本發(fā)明也可以用于對前向鏈路和反向用戶鏈路路徑損失的補償，盡管這樣的損失通常會由用戶18的手機來處理。不管采用哪種實施方法，本發(fā)明的鏈路路徑補償技術可以使所要求的系統(tǒng)動態(tài)范圍最小，因此可以使系統(tǒng)成本和功率需求達到最小。
雖然前面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，然而應當理解，在不偏離下述權利要求的范圍和正當含義的前提下可以對本發(fā)明進行修改、改變或變化。
權利要求
1.析出包含機載中繼器的蜂窩通信系統(tǒng)中的前向和反向鏈路的信號誤差的方法，包括接收類似于通信信號波段的波段內(nèi)的反向鏈路導頻參考信號；根據(jù)反向鏈路導頻參考信號校正反向鏈路中的多普勒頻移。
2.根據(jù)權利要求1的方法，還包括在前向鏈路受到多普勒頻移影響之前，根據(jù)反向鏈路導頻參考信號校正前向鏈路的多普勒頻移。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中根據(jù)反向鏈路導頻參考信號對反向鏈路中的多普勒頻移進行的校正補償機載中繼器相對于地面蜂窩電話的運動，所述地面蜂窩電話正通過反向鏈路經(jīng)中繼器進行通信。
4.根據(jù)權利要求2的方法，其中根據(jù)反向鏈路導頻參考信號對前向鏈路的多普勒頻移進行的校正為機載中繼器的運動提供預測補償。
5.根據(jù)權利要求2的方法，其中反向鏈路和前向鏈路是C波段鏈路。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中反向鏈路的導頻參考信號是C波段信號和鄰近通過反向鏈路傳輸?shù)腃波段通信信號的保護波段信號之一。
7.根據(jù)權利要求2的方法，其中前向鏈路中的多普勒頻移校正包括在進行傳輸之前對前向鏈路進行偏移以便對預定地理區(qū)域提供覆蓋。
8.根據(jù)權利要求2的方法，其中校正反向鏈路中的多普勒頻移和校正前向鏈路中的多普勒頻移包括測量接收時的反向鏈路導頻參考信號與發(fā)送時的反向鏈路導頻參考信號的頻率差以確定誤差校正值；根據(jù)誤差校正值校正反向鏈路中的多普勒頻移；根據(jù)誤差校正值校正前向鏈路中的多普勒頻移。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其中測量接收時的反向鏈路導頻參考信號與發(fā)送時的反向鏈路導頻參考信號的頻率差以確定誤差校正值的步驟基于GPS測量。
10.一種蜂窩移動通信系統(tǒng)，包括機載中繼器，該機載中繼器為基收發(fā)站和預定地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶之間提供前向鏈路，以及為預定地理覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶與基發(fā)送站之間提供反向鏈路；用于上變轉(zhuǎn)換從基站發(fā)送到機載中繼器的信號的前向鏈路地面轉(zhuǎn)換器；用于下變轉(zhuǎn)換從系統(tǒng)用戶發(fā)送到機載中繼器的信號的反向鏈路地面轉(zhuǎn)換器；頻移校正裝置，該頻移校正裝置通過計算誤差校正值并且經(jīng)閉合反饋環(huán)路向反向鏈路地面轉(zhuǎn)換器饋送該誤差校正值，確定和補償反向鏈路的多普勒頻移。
11.根據(jù)權利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其中頻移校正裝置還用于通過將誤差校正值饋送到前向鏈路地面轉(zhuǎn)換器以便按照預測方式析出前向鏈路的多普勒頻移，對前向鏈路的多普勒頻移進行補償。
12.根據(jù)權利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其中頻移校正裝置包括導頻發(fā)生器，該導頻發(fā)生器產(chǎn)生用于確定前向和反向鏈路中的多普勒頻移的導頻信號；用于測量接收的導頻信號的頻率的導頻測量裝置；多普勒頻移計算器，該多普勒頻移計算器通過確定導頻測量裝置上接收的導頻信號和導頻發(fā)生器上產(chǎn)生的導頻信號的頻率差來計算誤差校正值，并且接著通過閉合反饋環(huán)路給前向鏈路地面轉(zhuǎn)換器發(fā)送誤差校正值。
13.根據(jù)權利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其中頻移校正裝置包括機載中繼器和基收發(fā)站之間的飛機遙測鏈路，該鏈路允許根據(jù)飛機位置和速度向量計算誤差校正值。
14.根據(jù)權利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其中頻移校正裝置是機載裝置。
15.根據(jù)權利要求10的蜂窩通信系統(tǒng)，其中頻移校正裝置是地面裝置。
16.補償因改變機載蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛行模式位置而導致的信號強度變化的方法，包括檢測攜帶蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛機的飛行模式位置；通過反向鏈路確定蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶小區(qū)電話位置；預補償因攜帶蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛機的運動引起的前向鏈路路徑損失，使得通過前向鏈路從蜂窩通信系統(tǒng)中繼器發(fā)送的通信信號具有均勻的強度；在預補償前向鏈路路徑損失之后，向覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)用戶小區(qū)電話發(fā)送均勻強度通信信號。
17.根據(jù)權利要求16的方法，其中使用全球定位衛(wèi)星信息和遙測鏈路信息中的至少一個來檢測攜帶蜂窩通信系統(tǒng)中繼器的飛機的飛行模式位置。
18.根據(jù)權利要求16的方法，其中預補償前向鏈路路徑損失還增加或減少前向鏈路的增益以維持所要求的最小鏈路極限值。
19.根據(jù)權利要求16的方法，其中預補償前向鏈路路徑損失是飛機上的操作和地面上的操作中的一個。
20.根據(jù)權利要求16的方法，其中預補償前向鏈路路徑損失包括預補償前向饋送鏈路路徑損失。
全文摘要
本發(fā)明對包含機載中繼器的蜂窩通信系統(tǒng)(10)中的前向鏈路和反向鏈路的多普勒頻移進行校正。在反向鏈路處理器中收到類似于通信信號波段的波段內(nèi)的反向鏈路導頻參考信號，基于這個反向鏈路的導頻參考信號，對反饋鏈路中的多普勒頻移進行校正。在前向饋送鏈路受到多普勒頻移影響之前，也根據(jù)反向鏈路導頻參考信號對前向饋送鏈路的多普勒頻移進行校正。本發(fā)明也對中繼器的飛行模式位置變化引起的信號強度變化進行補償。在信號被發(fā)送給覆蓋區(qū)內(nèi)的系統(tǒng)用戶蜂窩電話(18)之前，對飛機(35)的運動引起的前向鏈路路徑損失進行預補償，使得傳到和從蜂窩通信系統(tǒng)中繼器發(fā)出的通信信號具有同樣的強度。
文檔編號H04B7/185GK1439203SQ01811809
公開日2003年8月27日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權日2000年6月26日
發(fā)明者喬納森·H·格洛斯, 小托馬斯·P·埃蒙斯, 斯科特·C·懷特, 杜克·E·漢森 申請人:摩托羅拉公司