接收單元中的每一個(gè)所列舉的功能。所述用于調(diào)整的單元可以是天線控制器210，其被配置為執(zhí)行調(diào)整單元的功能。在另一個(gè)方面，前述的單元可以是被配置為執(zhí)行前述單元所列舉的功能的設(shè)備或其它裝置。
[0048]在另一種配置中，本發(fā)明的裝置包括:用于從基站發(fā)射機(jī)接收包含導(dǎo)頻信號(hào)的通信信號(hào)的單元。此外，該裝置還包括:用于在第一飛機(jī)處對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的單元；以及用于向基站發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)測(cè)量報(bào)告的單元。此外，該裝置還包括用于對(duì)驅(qū)動(dòng)基站發(fā)射機(jī)中的至少一個(gè)天線發(fā)射單元的信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行調(diào)整的單元。在一個(gè)方面，用于接收通信信號(hào)的單元可以是接收機(jī)216，其被配置為執(zhí)行接收單元所列舉的功能。所述用于測(cè)量的單元可以是處理器212，其被配置為執(zhí)行測(cè)量單元的功能。所述用于發(fā)送的單元可以是發(fā)射機(jī)213，其被配置為執(zhí)行發(fā)送單元的功能。所述用于調(diào)整的單元可以是天線控制器210，其被配置為執(zhí)行調(diào)整單元的功能。在另一個(gè)方面，前述的單元可以是被配置為執(zhí)行這些前述單元所列舉的功能的設(shè)備或其它裝置。
[0049]天線系數(shù)的調(diào)整的影響
[0050]圖3根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的方面，示出了可以在空地寬帶通信系統(tǒng)中部署的方位天線模式。
[0051]在使用相控陣天線來(lái)提供天線增益的通信系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)只使用一個(gè)波束，則幅度和相位系數(shù)的精確調(diào)整并不關(guān)鍵。當(dāng)通信系統(tǒng)使用可能用在相控陣天線的多種波束時(shí)，并且這些波束向系統(tǒng)的多個(gè)用戶提供空間復(fù)用時(shí)，這些系數(shù)的調(diào)整將變得更加重要。這種系數(shù)的精確調(diào)整稱為相控陣的校正。
[0052]在圖3中，水平軸300指示水平面的角度，垂直軸302指示該方向的信號(hào)幅度304。預(yù)定目標(biāo)(例如，飛機(jī)102或者替代地BTS 104和/或BTS 106)處于該圖的中心(其具有O度的角度)，其還稱為天線視軸。
[0053]在圖3中，將天線的相控陣系數(shù)校準(zhǔn)成適當(dāng)?shù)闹怠?duì)于該例子而言，在視軸處，信號(hào)幅度峰值增益是35dB。換言之，當(dāng)天線200的平面中心指向預(yù)定目標(biāo)時(shí)，該天線向進(jìn)入天線200的信號(hào)提供35dB的增益。
[0054]天線200的第一旁瓣308呈現(xiàn)與主瓣偏離近似正負(fù)15度，并具有22dB的增益。這意味著與位于視軸的角度相比，從該天線發(fā)射的信號(hào)在第一旁瓣308的角度處更弱13dB。也就是說(shuō)，與預(yù)定目標(biāo)接收的功率相比，與預(yù)定目標(biāo)偏離十度的區(qū)域(例如，其它飛機(jī)和/或其它BTS)接收功率更低13dB的信號(hào)(如果天線200指向正確的話)。其它旁瓣310位于與視軸偏離更遠(yuǎn)的角度間隔處。
[0055]圖4示出了可以在空地寬帶通信系統(tǒng)中部署的方位天線模式。
[0056]圖4示出了被配置成相控陣的天線200，其在相位上具有正負(fù)10度，在幅度上具有正負(fù)百分之15的隨機(jī)誤差。在感興趣頻率處，存在著相當(dāng)小的誤差，其中，如果隨著溫度變化和天線結(jié)構(gòu)上的機(jī)械應(yīng)力改變(例如，由于大風(fēng)所造成的變化)，不進(jìn)行頻率調(diào)整的話，就不能使該相當(dāng)小的誤差減到最小。
[0057]在上述系數(shù)中引入隨機(jī)誤差的情況下，主瓣400關(guān)于圖3的主瓣306只具有非常輕微的衰減，其中主瓣400的峰值增益下降大約ldB。但是，旁瓣402和404從低于峰值增益13dB急劇地增加到僅僅低9dB。這使得向不同于預(yù)定目標(biāo)的位置所發(fā)射的功率增加了超過(guò)50%，其減少了用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓β?，增加了泄漏的功?其中泄漏的功率向其它波束和其它目標(biāo)產(chǎn)生了干擾)。
[0058]圖5示出了圖3和圖4的天線模式之間的比較。模式500(實(shí)線)示出為來(lái)自于圖3，模式502(虛線)示出為來(lái)自于圖4。
[0059]圖6示出了多付天線同時(shí)與一付天線進(jìn)行通信的示例性天線模式。
[0060]在圖6中，波束模式600-604示出了三個(gè)緊密間隔的目標(biāo)(例如，飛機(jī)102)的天線模式，其中這三個(gè)目標(biāo)同時(shí)地與BTS 104和/或BTS 106進(jìn)行通信。波束模式600-604指示使用三個(gè)獨(dú)立的波束來(lái)提供空間復(fù)用，使得波束模式600-604中的每一個(gè)波束模式的主瓣指向不同的方向，這允許每個(gè)目標(biāo)(例如，飛機(jī)102)能辨別這些模式。這種空間辨別允許BTS 104和/或BTS 106中的給定一個(gè)進(jìn)行頻率信道重用。雖然示出了三個(gè)波束模式600-604，但在本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神之內(nèi)，也可以使用更大或者更少數(shù)量的波束模式600-604。
[0061]波束模式600-604中的每一個(gè)波束模式的旁瓣允許信號(hào)泄漏到相鄰的波束。隨著波束模式600-604中的每一個(gè)波束模式的旁瓣和主瓣之間的干擾增加，波束模式600-604中的每一個(gè)波束模式的旁瓣和主瓣之間的功率的差值變得更加重要。
[0062]在圖6中，在主瓣峰值功率和旁瓣功率之間存在13dB的差值。隨著使用更多的波束，其它的旁瓣也將信號(hào)泄漏到相鄰的波束。結(jié)果，另外的波束進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的信號(hào)與干擾比。由于波束模式600-604在主瓣和旁瓣功率比之間的差值方面受到限制，因此固有功率電平的任何下降都會(huì)嚴(yán)重地影響系統(tǒng)100的性能。
[0063]如圖6中所示，當(dāng)不存在系數(shù)或相位誤差時(shí)，主瓣和旁瓣功率電平之間的13dB的功率差值是可分辨的。通常，標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)能夠以這種信號(hào)與干擾比進(jìn)行操作。
[0064]圖7示出了具有引入的系數(shù)和相位誤差的圖6的示例波束配置。
[0065]圖7示出了波束模式700-704，其中，在用于形成天線波束的系數(shù)中，引入了相位具有正負(fù)10度和幅度具有正負(fù)百分之15的隨機(jī)誤差。峰值增益與干擾的旁瓣之比從13dB減少到8dB，其大于相鄰波束干擾的兩倍。這種下降造成了數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤，降低了數(shù)據(jù)吞吐量，增加了在系統(tǒng)100中丟失通信信道的可能性。
[0066]位置/姿態(tài)信息和反饋
[0067]通過(guò)通信鏈路110和/或通信鏈路112 (例如，空地(ATG)通信鏈路)與BTS 104和/或BTS 106進(jìn)行通信的飛機(jī)102通常處于公知的位置，并跨越BTS 104和/或BTS 106所服務(wù)的地理區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)。飛機(jī)接收機(jī)216 (通過(guò)處理器212或者該飛機(jī)102處的其它測(cè)量設(shè)備)可以測(cè)量BTS天線114和BTS天線116 (例如，天線200)所發(fā)送的信號(hào)，并通過(guò)通信鏈路110將這些測(cè)量值發(fā)送回BTS 104和BTS 106。飛機(jī)102執(zhí)行的這些測(cè)量允許對(duì)BTS 104和BTS 106的更精確的反饋，以校正天線控制器210驅(qū)動(dòng)天線200 (例如，BTS天線114和/或BTS天線116)的天線單元202-208所使用的相位和幅度系數(shù)?？梢越Y(jié)合對(duì)BTS104/BTS 106波束模式的改變來(lái)進(jìn)行這些測(cè)量，或者可以與BTS 104/BTS 106波束模式的改變同時(shí)地進(jìn)行這些測(cè)量，或者以下面的任意組合來(lái)執(zhí)行這些測(cè)量:并發(fā)地或者結(jié)合波束模式的改變。
[0068]此外，飛機(jī)102可以通過(guò)通信鏈路110發(fā)送精確的飛機(jī)位置和姿態(tài)信息224，該信息可以包括信息強(qiáng)度測(cè)量的時(shí)間和/或位置/姿態(tài)測(cè)量的時(shí)間。隨后，BTS 104和BTS 106可以使用來(lái)自任何一個(gè)、任何多個(gè)或者所有可用的飛機(jī)的信號(hào)和飛機(jī)位置和姿態(tài)信息224，來(lái)計(jì)算用于天線200的發(fā)射波束模式，并通過(guò)天線控制器210或者其它系統(tǒng)進(jìn)行任何幅度和相位調(diào)整，以校正上行鏈路波束。
[0069]此外，BTS 104和/或BTS 106還可以使用通信鏈路110的下行鏈路信號(hào)(例如，來(lái)自發(fā)射機(jī)213和天線108的傳輸)與飛機(jī)位置和姿態(tài)信息224，來(lái)幫助校準(zhǔn)BTS 104和BTS 106接收機(jī)天線陣列。盡管基站發(fā)射天線和接收天線可以是相同物理陣列的天線單元202-208，但用于形成發(fā)射波束的相位和幅度參數(shù)可以與用于形成通信鏈路110的接收波束的相位和幅度參數(shù)不同。此外，當(dāng)校準(zhǔn)BTS 104和BTS 106、BTS天線114和BTS天線106時(shí)，BTS 104-106還可以利用在測(cè)量通信鏈路110的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)時(shí)的飛機(jī)位置和姿態(tài)信息224，以便去除天線模式的影響?？梢越Y(jié)合對(duì)BTS 104波束模式的改變來(lái)執(zhí)行這些測(cè)量，或者可以與BTS 104波束模式的改變同時(shí)地進(jìn)行這些測(cè)量，或者以下面的任意組合來(lái)進(jìn)這些測(cè)量:并發(fā)地或者結(jié)合波束模式的改變。
[0070]圖8根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，示出了用于改良基站天線的發(fā)射波束的波束模式的方法800。如方框802中所示，BTS從多個(gè)飛機(jī)中的每一個(gè)飛機(jī)接收導(dǎo)頻信號(hào)的測(cè)量報(bào)告，所接收導(dǎo)頻信號(hào)的的測(cè)量是所述基站發(fā)送的。如方框804中所示，基站收發(fā)機(jī)(BTS)對(duì)用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)天線發(fā)射單元的信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行調(diào)整以改良波束模式，其中，該調(diào)整是至少部分地基于從所述多個(gè)飛機(jī)中的每一個(gè)飛機(jī)接收的導(dǎo)頻信號(hào)的測(cè)量報(bào)告。
[0071]圖9根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，示出了用于改良基站天線的天線波束的波束模式的方法900。在方框902中，BTS從多個(gè)飛機(jī)接收位置定位和這些位置的時(shí)間。在方框904中，BTS接收這些飛機(jī)中的每一個(gè)飛機(jī)的姿態(tài)。在方框906中，BTS從這些飛機(jī)中的每一個(gè)飛機(jī)接收對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)的測(cè)量，其中這些導(dǎo)頻信號(hào)是基站發(fā)送的。在方框908中，BTS至少部分