[发明专利]基于飞行器的空对地通信系统与现有对地静止卫星服务之间的频谱共享

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年6月29日递交的美国专利申请No.13/172,539的优先权。于2011年6月29日递交的美国专利申请No.13/172,539是于2008年6月12日递交的美国专利申请No.12/137,995的部分接续申请；其是于2003年12月7日递交的美国专利申请No.10,730,329、现在于2006年9月26日发布的美国专利No.7,113,780的部分接续申请；也是于2006年7月24日递交的美国专利申请No.11/492,545、现在于2010年7月6日发布的美国专利No.7,751,815的部分接续申请；其是于2003年12月7日递交的美国专利申请No.10,730,329、现在于2006年9月26日发布的美国专利No.7,113,780的接续申请。于2011年6月29日递交的美国专利申请No.13/172,539还是于2009年4月14日递交的美国专利申请No.12/423,555的部分接续申请，其是于2003年12月7日递交的美国专利申请No.10,730,329、现在于2006年9月26日发布的美国专利No.7,113,780的接续申请，。前述申请据此以引用方式合并到相同的程度，如同在本文中充分公开。

技术领域

概括地说，本发明涉及空对地（ATG）通信，具体地说，本发明涉及提供通信设备的通信系统，所述通信设备由位于飞行器上的通信网络来服务，通过重新使用目前由飞行器在其中进行操作的空间的量中尚存的、对地静止卫星服务的射频频谱而具有高速空对地通信服务。

背景技术

在空对地（ATG）通信（诸如在飞行器和ATG地面站之间）的领域中，提供足够的带宽以携带通信设备（其由位于飞机上的通信网络（有线的或无线的）来服务）和ATG地面站（其被连接到陆地通信网络）之间的通信是个难题。用于这个目的的ATG地面站的集合实现传统的蜂窝网络，其中每个ATG地面站包括“小区站点”。存在可用于这个目的的有限的频谱选择，这些选择也受限于用于在飞行器上实现相应的射频天线的能力。

典型的ATG蜂窝通信网络包括多个陆地（地面）ATG基站，它们中的每一个在预定的空间的量内提供射频覆盖区域，辐射状地在小区站点周围安排发射和接收天线。这种陆地基站使用天线方向图，所述天线方向图对接收源自地面或地面反射的信号较不敏感，以及其天线方向图主要地聚焦于地平线与天顶之间的区域。陆地基站是地理上分布的，通常跟随着典型的蜂窝通信网络布局。陆地基站也可以在机场附近共处在一地，以当飞行器在地面时启用网络覆盖；这种情况下，天线方向图是针对位于陆地的飞行器来优化的。每个陆地基站的覆盖区域的边界基本上与邻居站点的边界是邻接的，以使ATG蜂窝通信网络中所有陆地基站的复合覆盖通常提供在目标区域上的覆盖。陆地基站可以使用与单个发射和接收天线系统相关联的收发机来提供单个全小区的覆盖，或者在站点的覆盖区域内的多个扇区，每个扇区具有相关联的收发机和相关联的发射和接收天线。每个陆地基站具有多个扇区的后一种安排的优势是允许在所述陆地基站的覆盖区域中提供增强的呼叫和数据流量的处理容量。

可用于这个目的的当前的射频频谱限制了在任何单个小区中的总的可用流量处理容量。因此，在飞行器与ATG蜂窝通信网络的陆地基站之间的射频通信链路已经限制了容量，以及，随着乘客使用飞行器网络来进行因特网浏览和宽带文件下载，信道容量会在需求整体被满足之前耗尽。更多有优势的频谱选择目前是不可用的，因为它们专门用于早已存在的用途，诸如卫星通信。

发明内容

通过基于飞机的空对地通信系统与现有的对地静止卫星服务之间目前的频谱共享（在本文中被称为“频谱共享系统”）解决了上述问题以及获得了在本领域中的技术改进，其实现了基于飞机的空对地（ATG）通信系统与对地静止卫星服务系统之间的频谱重新使用。这是通过管理在飞行器在其中操作的空间的量中的射频传输来完成的，其中通过在公共频谱中实现颠倒的上行链路和下行链路射频路径减少了频谱共享系统与对地静止卫星服务系统之间的干扰。频谱共享系统还避免干扰对地静止卫星服务的地球站，所述地球站通过依靠地球站的高指向性天线方向图和频谱共享系统地面站天线方向图的组合来指向卫星的轨道弧，以及通过确保频谱共享系统地面站在所述方向上辐射的功率电平低于将生成干扰的电平，来避免干扰在它们的轨道弧中的卫星。