[发明专利]基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法

说明书

本发明公开了一种基于LTE的地空宽带通信系统碎片化频谱资源管理方法，对DME系统即航空测距系统的空闲频段资源进行频谱感知，得到当前可被使用的碎片化频谱资源；对当前可被使用的碎片化频谱资源，按照频段分布配置成不同数值的带宽，利用载波聚合将带宽配置为地空宽带通信的带宽。解决了基于LTE的宽带ATG通信系统,频率资源稀缺的问题，最终实现了碎片化频谱资源配置。

技术领域

本发明属于航空电子系统领域，具体地涉及一种基于LTE的地空宽带通信系统的碎片化频谱资源管理方法。

背景技术

民用航空移动通信系统已有近70余年历史。VHF频段第一个窄带通信系统，采用模拟双边带调制(DSB-AM)，是最早的地-空数据链，提供基本的模拟语音业务，主要用于空中交通管理(ATM)。20世纪70年代末，飞机通信寻址与报告系统(ACARS)开始出现。80年代末到90年代初，ACARS系统(飞机通信寻址与报告系统)增加了与飞行管理系统(FMS)、飞行数据采集与管理(FDAMS)和飞机状态监控系统(ACMS)之间的接口，形成了航空甚高频数据链VDL0事实上的标准。1991年9月，国际民航组织第10次航行大会，通过了由未来航行系统特别委员会制定的方案。方案主旨是应用新技术在全球建立一个新的通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNS/ATM)，即VHF频段第二个窄带通信系统--甚高频数据链(VDL)，解决传统模拟地空通信中语音、数据、监视、导航的数据传输速率低下和错误率高，不能满足业务增长需求等问题。随后，先后提出了VDL1、VDL2、VDL3和VDL4不同的甚高频数据链方案。为提升ACARS服务质量而提出的VDL1还没有部署应用，已被VDL2标准代替；由美国提出的替代VHF模拟语音通信的数据链方案VDL3，由于各种原因放弃了部署。VDL4因速率较低和VHF频谱受限，目前仅在欧洲部分地区部署。到2013年，VDL2已在欧洲、美国和日本等国家和地区大面积部署使用。虽然VDL2很大程度上减缓了VDL0/ACARS系统的拥塞，但据美国联邦航空局(FAA)与欧洲航空安全组织(EURO-CONTROL)分析报告，仅空中交通服务(ATS)和航空运行控制(AOC)两项业务到2020年将是现在的5-10倍，甚高频数据链VDL的引入仅能将航空通信容量饱和的时限推迟到2020年，难以满足未来航空通信的发展需求。完全采用甚高频数据链VDL解决大量数据的地-空传输已不现实。

因此2009年-2013年，FAA与EUROCONTROL联合提出未来航空通信(FCS)的陆地空域数据通信系统将向航空L波段发展，即L波段数字航空通信系统(L-DACS)，以获得更多的带宽和数据传输率。寻求一个适用于未来航空通信发展需求的全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络已经迫在眉睫。中国作为国际民用航空组织(ICAO)空中航行委员会成员国，十分重视全球一体化、地空一体化的下一代航空通信网络的研究。2012年，在世界无线电通信大会(WRC-12)上，我国成功地对航空L频段(960-1164MHz)作为航空通信频段进行了保护，并对我国2010年颁布实施的《频率划分规定》进行重新修订，这对我国开展L-DACS的研究与应用提供了法律基础。

国内多家单位开展了地空链路的研究。2009年，完成了“民航客机移动通信宏蜂窝网络中继链路技术研究”项目；2010年在中国完成单机通信适航飞行，工作频率为400MHz(UHF频段)，实现了在连续10MHz带宽下26Mbps的单机双向峰值速率，而该系统在L-DACS的环境下仍然存在干扰难以消除的问题。

Aircell-GoGo-WiFi是空中移动宽带系统。在飞行途中，用户的WiFi流量经机载调制解调器传输至CDMA EV-DO版本A网络设备，其下行速度可达3.6Mbps，上行速度可达1.8Mbps。乘客通过使用笔记本电脑、智能手机和个人掌上电脑等Wi-Fi终端，即可上网冲浪、查收邮件、发送即时消息、访问企业VPN等。该技术针对以高速度、高海拔飞行的飞机与基站间的连接而设计，极大改善了以往缓慢、昂贵和复杂的空中无线服务。

现有技术中存在的技术问题: