CN102598406A

CN102598406A - 天线设备及天线选择方法

Info

Publication number: CN102598406A
Application number: CN2010800509238A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·卡明斯基; 波左·塞萨尔; 乌韦·德奇
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: WO2011057840A1; JP5698253B2; EP2323216A1; RU2522022C2; EP2323216B1; CA2780196A1; RU2546582C1; CN102598406B; EP2568533A1; US20120231788A1; US8688108B2; BR112012011061A2; RU2012124066A; CN104617999A; JP2013511177A

Abstract

本发明涉及一种用于在射频范围内与基站(102；104；1100)建立电信连接的移动电信装置(100)，所述移动电信装置包含：至少第一天线(106)及第二天线(108)，位于所述第一与所述第二天线之间的电磁护罩(110)，逻辑组件(1000)，其中所述第一及第二天线适于发射及接收同一频带的电信信号，且其中所述逻辑组件选择是使用所述第一还是所述第二天线用于与所述基站的所述电信连接。

Description

天线设备及天线选择方法

技术领域

背景技术

对于航空器中的电信，使用所谓的直接空对地系统。此些系统提供从航空器到在地面上的基站的电信连接的可能性。所述航空器具有与位于地面上的基站的双向通信链路。由基站朝航空器方向发射的无线电信号称为前向链路。对于前向链路，通过类似波束成形的技术可使发射更有效率，其中无线电信号的发射方向被聚焦且朝接收航空器导向。此优势在于位于波瓣的外部部分的其它航空器将从此些无线电信号接收较少的干扰。基站可额外用比使用全向发射方案所必需的功率少的功率来发射。

相反，航空器经常改变其定向及高度。因此，为了以相同方式改进用于将信号从航空器发射到基站的反向链路，将需要较大的努力来将对应系统实施到航空器中。

发明内容

本发明的实施例提供一种在射频范围内建立与基站的电信连接的移动电信装置。

本发明的目标是改进移动电信装置与基站的移动电信。

本发明应用于像LTE(在对应3GPP标准中定义)的移动通信系统。本申请案不排除用在其它移动通信系统中。

根据本发明的实施例，所述移动电信装置包含至少第一及第二天线，位于所述第一与所述第二天线之间的电磁护罩，及逻辑组件。所述护罩具有面朝所述第一天线的第一侧，及面朝所述第二天线的第二侧。所述电磁护罩反射撞击在所述第一侧上的电磁辐射，使得至少一部分辐射朝所述第一天线反射，且所述电磁护罩反射撞击在所述第二侧上的电磁辐射，使得至少一部分辐射朝所述第二天线反射。所述第一及第二天线适于发射及接收同一频带的电信信号。所述逻辑组件选择是将第一还是第二天线用于与所述基站的电信连接的反向链路。通常总是通过接收分集方案完成接收无线电信号，其自动组合两者天线接收到的无线电信号。

此移动电信装置可(举例来说)安装在航空器中，用于与位于地面上的基站建立电信连接。因此，第一天线定位成较靠近航空器的后部，而第二天线定位成较靠近航空器的前部。这意味着，电磁护罩的第一侧朝航空器的后部导向，且电磁护罩的第二侧朝航空器的前部导向。

因此，布置第一及第二天线，使得第一天线的天线模式在航空器的向后方向上具有最高天线增益。第二天线的天线模式在航空器向前方向上具有最高天线增益。这是通过将电磁护罩定位在第一天线与第二天线之间而实现的。另一种可能性是在航空器表面上的位置处安装两个不同的、分开的天线，使得航空器的零件(例如机身本身或机翼或涡轮)形成第一天线与第二天线之间的护罩。

电磁护罩防止由第一天线发射的信号被第二天线接收且反之亦然。此外，正被第一天线接收的信号以高衰减被第二天线接收且反之亦然。

根据本发明的实施例，电磁护罩是由金属制成。电磁护罩的基本特性在于其必须是导电的。因此，每种金属均可用于电磁护罩，包括金属合金在内。

根据本发明的实施例，电磁护罩具有网结构，所述网结构包含金属。通过针对电磁护罩使用网结构，可减少护罩的重量，且因此也减少移动电信装置的重量。当装置安装在航空器中时，装置的重量很重要。

根据本发明的实施例，电磁护罩是由碳纤维及金属制成。优选的是，电磁护罩具有网结构的碳纤维及金属，但是也可应用其它结构的碳纤维及金属，举例来说，电磁护罩可由具有金属镀层的碳纤维制成。

根据本发明的实施例，电磁护罩具有弯曲的形状。这是有利的，因为优选将全向天线用于第一及第二天线。因此，电磁护罩的形状界定第一及第二天线的发射及接收角度。因为通过使用全向天线相比于使用定向天线可节省空间，所以全向天线的使用是有利的。

举例来说，电磁护罩可二维弯曲。这意味着电磁护罩具有两个环绕的元件。第一环绕元件环绕第一天线，而第二环绕元件环绕第二天线。

优选的是，电磁护罩在所有三个维度上弯曲。这意味着第一天线从电磁护罩的第一环绕元件在所有三个维度上部分环绕，且第二天线从电磁护罩的第二环绕元件在所有三个维度上部分环绕。换句话说，电磁护罩的第一及第二环绕元件具有四分之一球体的外形。第一及第二环绕元件也可具有半球体的外形。

根据本发明的实施例，电磁护罩是航空器机身。这意味着，第一天线安装在航空器的后部区域中，且第二天线安装在航空器的前部部分中。接着所述机身充当电磁护罩，因为通常航空器机身包含金属。在这样的情况下，第一天线适于与航空器后面的基站通信，而第二天线适于与航空器前方的基站通信。

根据本发明的实施例，所述逻辑组件基于位置信息及/或所述第一及所述第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量而选择是使用所述第一还是所述第二天线。所述位置信息可(举例来说)从全球导航卫星系统信号(例如全球定位系统(GPS)或伽利略(Galileo))获得。优选的是，第一天线适于与在航空器后面位于地面上的基站通信。第二天线适于与在航空器前方的位于地面上的基站通信。从全球导航卫星系统信号，其通常总是在航空器中测量，逻辑组件知道移动电信装置的位置及轨迹。另外，移动电信装置可包含存储装置，所述存储装置包括有基站位置信息(例如以根据全球导航卫星系统标准的数据格式)的数据库。这意味着，所述数据库包含以根据正被用在航空器中的全球导航卫星系统的数据格式的数据格式的多个基站的位置信息。优选的是，逻辑组件从全球导航卫星系统信号知道移动电信装置的位置及轨迹，且通过从数据库读取来确定地面上定位成最接近航空器的基站。接着，逻辑组件选择哪一天线在与基站建立通信的期间将用于朝基站发射。在已建立电信连接的情况下，逻辑组件从全球导航卫星系统信号知道移动电信装置的位置及轨迹，且通过从数据库读取来确定地面上与之建立电信连接的基站。

如果基站位于航空器前方，那么第二天线用于反向链路，且如果基站位于航空器后面，那么第一天线用于反向链路。

如第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位等其它数据被逻辑组件测量，且被考虑以选择使用哪一天线。如果(举例来说)第一天线的信号功率及信号质量高于第二天线的信号功率及信号质量，那么第一天线用于反向链路。从时序提前及多普勒移位可得出航空器相对于基站的移动方向。举例来说，当多普勒移位为正时，航空器朝基站移动，而如果多普勒移位为负，那么航空器离开基站。

针对时序提前作出相似的考虑。当时序提前减少时，航空器朝基站移动，而如果时序提前增加，那么航空器离开基站。时序提前也可基于从全球导航卫星系统数据得出的位置信息而计算出。

根据本发明的实施例，移动电信装置进一步包含在存储装置中的数据库，所述数据库包含关于多个基站的位置信息。所述位置信息以可被逻辑组件读取的数据格式存储。所述位置信息可(举例来说)是全球导航卫星系统数据。

根据本发明的实施例，逻辑组件接收来自基站的信号，所述信号指示将用于反向链路的天线。当不是由逻辑组件而是由位于地面上的基站来决定将使用哪一天线时，这是有利的。

如果(举例来说)移动电信装置用第二天线连接到基站，而第一天线测量另一基站的较高的信号功率及/或信号质量，那么逻辑组件决定是否将执行到由第一天线测量的基站的越区移交。是否将执行越区移交的决定可基于位置信息及/或第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量结果。如果逻辑组件决定将执行越区移交，那么将包含对于越区移交决定很重要的数据的测量报告发送到基站。接着基站将越区移交命令发送到移动电信装置，且根据3GPP标准执行越区移交。在越区移交移动电信装置的天线期间，也可从第一天线改变到第二天线或反之亦然。

根据本发明的实施例，所述移动电信装置的逻辑组件与全球导航卫星服务(GNSS)GPS或GALILEO互连。通常，在航空器中已经存在GNSS装置。所述轨迹可由GNSS装置递送或可在逻辑组件内部容易地计算出。

基于GNSS数据及存储在移动电信装置的存储装置中的数据库中的基站的位置，逻辑组件评估航空器是朝基站移动(TO状态)还是离开基站(FROM状态)。逻辑组件可根据以下方法自动选择天线：

在状态TO的情况下，逻辑组件选择第二天线。

在状态FROM的情况下，逻辑组件选择第一天线。

在越区移交的情况下，根据对应于目标基站的位置的新状态而切换天线。

根据本发明的实施例，在发射探测参考符号的情况下，天线选择的模式与用于此探测的3GPP定义相比保持不变。

然而，基站中作出的执行此基于探测的天线切换的决定可通过进一步的准则而优化以在直接空对地通信系统中应用。将注意地是，这些准则可单独应用及以以下准则中的一者或一者以上的各种组合应用。

天线选择是基于当前位置以及直接基于GNSS数据的轨迹，且由逻辑组件执行。无论如何这通常在航空器中完成，且可将信息提供给逻辑组件，或逻辑组件具有其自己的GNSS接收器，且靠自己计算位置及轨迹。与含有天线位置及其定向及如最大发射功率等其它无线电参数的数据库一起，可评估出选择哪一天线最好的信息。在具有最佳预期无线电条件的无线电小区是位于向前方向上的情况下，选择前方的天线。在具有最佳预期无线电条件的无线电小区是位于向后方向上的情况下，选择后方的天线。

下文中的术语无线电信号功率及/或信号质量指的是逻辑组件已知的对应于某一无线电小区的所测量到的信号功率及/或信号质量。用于天线选择过程的值假设为随着时间推移而被滤波的值，例如，通过对某一量的测量结果求平均或通过IIR滤波器或滑动窗口滤波器等，以避免测量结果中的不准确引起不想要的天线选择。同样情况适用于如时序提前或多普勒移位等所有其它值

在越区移交程序的情况下，目标无线电小区的前向链路信号的无线电信号功率及/或信号质量由移动电信装置在两个天线(前部及后部)上测量。为与具有前向链路的较高所接收无线电信号强度的目标无线电小区关联而选择发射反向链路无线电信号所经由的天线。

在越区移交程序期间的时序提前准则：

通常，时序提前信息不是在移动电信装置中测量。而是，逻辑组件基于位置信息或从基站递送给逻辑组件的时序提前值而计算时序提前值。在关联到目标无线电小区之前，没有来自源基站的信息可用于目标基站的时序提前值。在关联过程期间，时序提前值由目标基站发送到移动电信装置。下文进一步描述在没有越区移交的情况下，此时序提前值是如何用作天线切换准则。

多普勒准则，在逻辑组件中评估：

如果，在越区移交程序期间，尤其在与目标无线电小区同步期间，目标无线电小区的前向链路信号的多普勒移位为正，即在从基站发射的无线电发射被移动电信装置接收到时测量的频率高于期望的频率，那么选择第二天线。如果多普勒移位为负，那么选择第一天线。

在正常操作的情况下，即，在无越区移交正在进行的情况下：

如下在逻辑组件中评估无线电信号功率及/或无线电信号质量准则。当前无线电小区的前向链路信号的无线电信号功率及/或信号质量在两个天线(前部及后部)上测量。

选择一个天线用于发射反向链路信号，其具有前向链路的较高所接收无线电信号质量及/或信号功率。

另一方面，本发明涉及一种包含用于建立与移动电信装置的无线电信连接的电信装置的基站设备。所述基站设备适于接收从无线电信装置发射的无线电信号的位置信息、信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位。基于位置信息、信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位，所述基站设备选择是无线电信装置的第一还是第二天线将用于电信连接的反向链路。基站设备将信号发射到移动电信装置，所述信号指示哪一天线将由移动电信装置用于在建立无线电信连接期间的发射。

根据本发明的实施例，基站适于确定移动通信装置的当前位置，且/或执行对从无线电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量。可通过(举例来说)三角测量来确定移动通信装置的位置。

另一方面，本发明涉及一种包含移动电信装置及基站设备的系统。所述移动电信装置包含至少第一及第二天线，位于所述第一天线与所述第二天线之间的电磁护罩，及逻辑组件。所述护罩具有面朝第一天线的第一侧及面朝第二天线的第二侧。所述电磁护罩反射撞击在所述第一侧上的电磁辐射，使得至少一部分辐射朝所述第一天线反射，且所述电磁护罩反射撞击在所述第二侧上的电磁辐射，使得至少一部分辐射是朝所述第二天线反射。所述第一及所述第二天线适于发射及接收同一频带的电信信号。所述逻辑组件选择是所述第一还是所述第二天线用于与基站的电信连接的反向链路。

基站设备包含用于与移动电信装置建立无线电信连接的电信装置。基站设备适于接收全球导航卫星系统数据、来自移动电信装置的第一及第二天线的信号功率及/或信号质量的测量结果。从全球导航卫星系统数据可得出位置信息。基于位置信息及信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量结果，基站设备选择是移动电信装置的第一还是第二天线将用于电信连接的反向链路。基站设备将信号发射到移动电信装置，所述信号指示哪一天线将由移动电信装置用于在建立无线电信连接期间的发射。

又一方面，本发明涉及用于建立移动电信装置的电信连接的电信方法。所述方法包含以下步骤：

确定位置信息，所述位置信息可(举例来说)为全球导航卫星系统数据；

执行对移动电信装置的第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量；

基于位置信息及/或第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量结果而选择是第一还是第二天线用于电信连接的反向链路；及

在与第一基站设备建立电信连接期间的传输。

优选的是，此方法由移动电信装置中的逻辑组件来执行。

根据本发明的实施例，移动电信装置确定位置信息，且测量第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位，且电信装置选择是第一还是第二天线用于电信连接的反向链路。优选的是，第一天线用于与位于移动电信装置后面的基站的电信连接的反向链路，且第二天线用于与位于移动电信装置前方的基站的电信连接。

根据本发明的实施例，移动电信装置确定位置信息，而所述方法包含另一步骤：

将位置信息发送到第一基站，在已从移动电信装置接收到位置信息后，且/或在已执行对从移动电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量后，接着第一基站选择是第一还是第二天线用于电信连接。第一基站将第一信号发送到移动电信装置，所述第一信号指示哪一天线将用于电信连接。

所发送的数据可包含在与根据3GPP标准的测量报告相比经扩展的测量报告中。在已接收到以上提到的数据后，基站设备选择是移动电信装置的第一还是第二天线用于电信连接的反向链路。基站向移动电信装置发送第一信号，所述第一信号指示哪一天线将用于电信连接的反向链路。

根据本发明的实施例，基站确定位置信息，且/或测量从移动电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位。所述方法进一步包含以下步骤：

在已确定位置信息之后及/或已测量从移动电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位之后，选择是第一还是第二天线用于电信连接。基站将第二信号发送到移动电信装置，所述第二信号指示哪一天线将用于电信连接。

根据本发明的实施例，基站为所测量的信号特性设置阈值，且将此阈值发射到移动电信装置。当达到此阈值时，移动电信装置接着将信号发送到基站。因此，基站知道何时达到预定义阈值，且接着可选择基站的哪一天线将用于反向链路或基站可决定执行越区移交。

根据实施例，可对反向链路或者对前向链路执行多普勒移位测量。

根据本发明的实施例，所述方法进一步包含以下步骤：

基站设备通过将第三信号发射到第二基站，所述第三信号指示位置信息、第一及第二天线的信号功率、信号质量及/或多普勒移位；

将第四信号从第一基站发射到移动电信装置，所述第四信号指示执行从第一基站设备到第二基站设备的越区移交程序。

接着根据3GPP标准执行越区移交。因此，移动电信装置的逻辑组件基于由天线接收的或来自全球导航卫星系统的数据来决定何时将执行越区移交。如果逻辑组件决定执行越区移交，那么将相关数据发送到基站，基站接着根据3GPP标准告知越区移交程序的目标基站，且将何时将执行越区移交的越区移交命令发送到移动电信装置。

越区移交程序也可链接到天线的切换。举例来说，当移动电信装置从第一基站离开朝第二基站移动时，第一天线可用于经由反向链路与第一基站的通信，而第二天线可用于经由反向链路与第二基站的通信。当执行从第一基站到第二基站的越区移交时，逻辑组件也从将第一天线用于电信连接的反向链路切换到将第二天线用于电信连接的反向链路。

根据本发明的实施例，移动电信装置测量来自第二基站的信号的多普勒移位。接着将测得的多普勒移位从移动电信装置发射到第一基站。第一基站将测得的多普勒移位发射到第二基站。因此，第二基站知道从第二基站到移动电信装置的信号的多普勒移位。

附图说明

下文将仅以实例方式且参考图式描述本发明的优选实施例，在图式中：

图1是包含包括两个天线的移动电信装置的航空器及在地面上的两个基站的示意图；

图2是有两个天线及电磁护罩的移动电信装置的示意图；

图3是有两个天线及在外壳中的电磁护罩的移动电信装置的示意图；

图4是有两个天线及替代电磁护罩的移动电信装置的示意图；

图5是有两个天线及弯曲的电磁护罩的移动电信装置的示意图；

图6是有两个天线及在两个方向上弯曲的电磁护罩的移动电信装置的示意图；

图7是有两个天线及在两个方向上弯曲的电磁护罩的移动电信装置；

图8是两个基站及对应覆盖区域以及航空器的四个移动方向的示意图；

图9是两个天线的时序提前、多普勒移位、信号质量/功率的图；

图10是用于航空器的替代轨迹的两个天线的时序提前、多普勒移位、信号质量/功率的图；

图11是航空器的第三轨迹的两个天线的时序提前、多普勒移位、信号质量/功率的图；

图12是移动电信装置的框图；

图13是包含移动电信装置及基站的系统的框图；及

图14是说明天线切换方法的框图。

具体实施方式

在这些图中相同编号的元件是相同元件或者执行同样的功能，如果所述功能相同，那么之前已经论述的元件将没有必要在后面的图中论述。

图1是移动电信装置100的示意图，其包含两个天线106及108，及一个电磁护罩110。电磁护罩110位于两个天线106与108之间。第一天线106适于向航空器后方方向发射信号及从航空器后方方向接收信号，而第二天线108适于向航空器前方方向发射信号及从航空器前方方向接收信号。两个天线106及108均为全向天线，信号的方向由其相对于电磁护罩110的定向界定。因此，在航空器的移动方向上，第一天线106位于电磁护罩110后面，且第二天线108位于电磁护罩110前方。

在地面上定位有两个基站102及104。因为移动电信装置的两个天线106及108均发射及接收同一频带的信号，所以两个天线106及108均可与两个基站102及104通信。因为电磁护罩110在天线106与天线108之间，所以电信连接的反向链路最有可能是一个天线对一个基站。基站102经定位使得向航空器的前方方向发射信号及从航空器的前方方向接收信号的第二天线108可最好地用于与基站102的反向链路。基站104经定位使得向航空器后方发射信号及从航空器后方接收信号的第一天线106可最好地用于与基站104的反向链路。接收无线电信号通常始终是由接收分集方案完成，其自动地组合两个天线接收到的无线电信号。

因此，通过测量两个天线的信号功率、信号质量、多普勒移位及/或时序提前，移动电信装置100的逻辑组件(未描绘)选择使用哪一天线用于电信连接的反向链路是最好的。并且，逻辑组件可使用正在航空器中记录的全球导航卫星系统数据来确定哪一基站更有可能具有与移动电信装置的良好电信连接。

因此，移动电信装置100可包含存储装置，所述存储装置包含有表示关于基站位置的信息的数据的数据库。接着，逻辑组件可将航空器的位置信息与数据库中的数据进行比较，且选择要与之通信的基站。位置信息可(举例来说)为全球导航卫星系统的数据，其通常始终是在航空器中进行测量。取决于基站的选择，也选择用于反向链路发射的天线。对于与基站104的通信，将选择第一天线106，而对于与基站102的通信，将选择第二天线108。

如果航空器离开或经过基站102，第二天线108接收到的信号功率及信号质量将以高斜率降低，因为第二天线108仅适于与位于航空器前方的基站通信。通过将通信切换到第一天线106，与基站102的电信连接保持起作用，且第一天线106用于与基站102的进一步通信。

图2展示移动电信装置的示意图，所述移动电信装置包含第一天线106及第二天线108，及电磁护罩110。图2a是移动电信装置100的横截面侧视图。图2b是从移动电信装置100下方观看的示意图。图2c是从移动电信装置100上方观看的视图，且图2d是移动电信装置100的横截面正视图。

在图2a中，可看到两个天线106及108被电磁护罩110分开，且由天线106发射的辐射由天线108以高衰减接收且反之亦然。两个BNC连接件112适于将天线106及108连接到其它电元件(未描绘，例如逻辑组件)。在图2b及c中，电磁护罩可从下方及上方看到。在图2d中描绘电磁护罩110的横截面。电磁护罩110至少与第一及第二天线106及108一样长，优选的是，电磁护罩110较长。靠近BNC连接件112处，电磁护罩的横截面变宽。这是为了避免或减少天线辐射特性的两个主要波瓣的重叠。

图3是两个移动电信装置的示意图，每一移动电信装置包含两个天线106及108，及一电磁护罩110，所述电磁护罩110在靠近BNC连接件112处变宽。一个移动电信装置靠着其BNC连接件112。应注意的是，移动电信装置倒转地安装在航空器中，其意味着使BNC连接件在顶部。图3中的第二移动电信装置位于其侧面。在操作中，天线106及108在同一频带上通信，且发射到第一天线106或从第一天线106接收的信号由电磁护罩110从第二天线108屏蔽，且发射到第二天线108及从第二天线108接收的信号由电磁护罩110从第一天线106屏蔽。这导致第一天线106适于在第一方向上通信而第二天线108适于在第二方向上通信的事实。

图4展示移动电信装置的示意图，所述移动电信装置包含第一天线106及第二天线108，及电磁护罩110。图4a是移动电信装置100的横截面侧视图。图4b是从移动电信装置100下方观看的示意图，图4c是从移动电信装置100上方观看的视图，且图4d是移动电信装置100的横截面正视图。

在图4a中，可看到两个天线106及108被电磁护罩110分开，且由天线106发射的辐射由天线108以高衰减接收且反之亦然。两个BNC连接件112适于将天线106及天线108连接到其它电元件(未描绘，例如，逻辑组件)。在图4b及c中，电磁护罩可从下方及上方看到。在图4d中描绘电磁护罩110的横截面。电磁护罩110至少与第一及第二天线106及108一样长，优选的是，电磁护罩110较长。靠近BNC连接件112处，电磁护罩的横截面变宽。这是为了用不同方式修改天线106及108的辐射特性。

图4a展示电磁护罩110弯曲的形状。电磁护罩110向天线106的方向弯曲，使得其二维环绕天线106。向第三维度的额外弯曲也是可能的(但未描绘)，且是本发明的其它实施例的部分。

接着，天线106被电磁护罩110全三维环绕，及辐射角被电磁护罩110严重限制。因此，全三维的弯曲改进天线增益及信号辐射方向。

图5是两个移动电信装置的示意图，每一移动电信装置包含两个天线106及108及一电磁护罩110，所述电磁护罩110在靠近BNC连接件112处变宽。一个移动电信装置靠着其BNC连接件112。应注意的是，移动电信装置倒转地安装在飞机中，这意味着使b及c连接件在顶部。图5中的第二移动电信装置位于其侧面。在操作中，天线106及108在同一频带上通信，且发射到第一天线106及从第一天线106接收的信号由电磁护罩110从第二天线108屏蔽，且发射到第二天线108及从第二天线108接收的信号由电磁护罩110从第一天线106屏蔽。这导致第一天线106适于在第一方向上通信而第二天线108适于在第二方向上通信的事实。

图5中，电磁护罩110弯曲，使得其二维环绕天线106。向第三维度的额外弯曲也是可能的(但未描绘)，且是本发明的其它实施例的部分。接着，天线106被电磁护罩110全三维环绕，且辐射角被电磁护罩110严重限制。因此，全三维的弯曲改进天线增益及针对两个天线106及108不同的信号方向。

图6展示移动电信装置的示意图，所述移动电信装置包含第一天线106及第二天线108，及电磁护罩110。图6a是移动电信装置100的横截面侧视图。图6b是从移动电信装置100下方观看的示意图，图6c是从移动电信装置100上方观看的视图，且图6d是移动电信装置100的横截面正视图。

在图6a中，可看到两个天线106及108被电磁护罩110分开，且由天线106发射的辐射由天线108以高衰减接收且反之亦然。两个BNC连接件112适于将天线106及天线108连接到其它电元件(未描绘，例如逻辑组件)。在图6b及c中，电磁护罩可从下方及上方看到。在图6d中描绘电磁护罩110的横截面。电磁护罩110至少与第一及第二天线106及108一样长，优选的是，电磁护罩110较长。靠近BNC连接件112处，电磁护罩的横截面变宽。这是为了避免干扰。

图6a展示电磁护罩110的弯曲的形状。电磁护罩110的形状经设计以使得电磁护罩110的两个环绕元件分别二维环绕天线106及108。向第三维度的额外弯曲也是可能的(但未描绘)，且是本发明的其它实施例的部分。接着，天线106及108被电磁护罩110全三维环绕，且辐射角被电磁护罩110严重限制。因此，全三维的弯曲改进天线增益及信号方向。

图7是两个移动电信装置的示意图，每一移动电信装置包含两个天线106及108及一电磁护罩110，电磁护罩110在靠近BNC连接件112处变宽。一个移动电信装置靠着其BNC连接件112。应注意的是，移动电信装置倒转地安装在飞机中，这意味着使b及c连接件在顶部。图7中的第二移动电信装置位于其侧面。在操作中，天线106及108在同一频带上通信，且发射到第一天线106或从第一天线106接收的信号由电磁护罩110从第二天线108屏蔽，及发射到第二天线108及从第二天线108接收的信号由电磁护罩110从第一天线106屏蔽。这导致第一天线106适于在第一方向上通信而第二天线108适于在第二方向上通信的事实。

在图7中，电磁护罩110弯曲，使得电磁护罩110的两个环绕元件分别二维环绕天线106及108。向第三维度的额外弯曲也是可能的(但未描绘)，且是本发明的其它实施例的部分。接着，天线106及108被电磁护罩110全三维环绕，且辐射角被电磁护罩110严重限制。因此，全三维的弯曲避免或减少天线辐射特性的两个主要波瓣的重叠，且进一步改进天线增益及针对两个天线106及108不同的信号方向。

图8是四个示范性飞机轨迹800、802、804及806的图。每一轨迹通过第一小区808及第二小区810。第一小区808由第一基站102服务，且第二小区810由第二基站104服务。在轨迹800上，航空器直接在第一基站102上方飞行，且随后在第二基站104上方飞行。遵循轨迹802，航空器首先飞过由基站102服务的小区808，且随后飞过由基站104服务的小区810。轨迹804通过两个基站102及104之间的区域，穿过两个小区808及810的重叠区域。轨迹806是圆形轨迹，其由(举例来说)等待着陆许可的航空器执行。轨迹806完全位于由第二基站104服务的第二小区810中。

图9展示遵循图8中描绘的轨迹800的航空器的后部天线的时序提前、信号质量及功率，前部天线的多普勒移位及信号质量及功率。轨迹800直接在基站102及104上方经过。应注意的是，从图9中描绘的每一数据可确定横越基站102或基站104时的点。

举例来说，当航空器朝基站移动时，时序提前减少，当航空器离开基站时，时序提前增加。当朝基站移动时多普勒移位为正，且当离开基站时多普勒移位为负。当朝基站移动时，来自后部天线的信号质量及功率小于来自前部天线的信号质量及功率，且反之亦然(当离开基站时)。

图10是正在图8中描绘的轨迹802上的航空器的后部及前部天线的信号质量及功率，时序提前及多普勒移位的图。当航空器缩短其自身与基站102或104之间的距离时，多普勒移位为正，但对照图9减少。因为轨迹802并不直接通向基站102及104上方，所以当靠近基站102时，多普勒移位不立刻移位。多普勒移位不断地减少，在靠近基站102或104的区中，与剩余的轨迹相比快速减少。因为轨迹802不直接通向基站102及104上方，所以时序提前相似于图9而形成，但有较低斜率。后部及前部天线的信号质量及功率也相似于图9而形成。此外，可容易地从测得的信号中确定何时航空器经过基站及何时电信连接将从一个天线切换到另一个天线。举例来说，当经过基站时，多普勒移位变成负，且将使用后部天线，当将使用后部天线时，时序提前增加，且当将使用前部天线时，时序提前减少。为了基于信号质量及/或信号功率作出决定，将后部天线的两个值与前部天线的两个值进行简单比较可明显地知道将最好使用哪一天线。

图11展示从遵循图8中描绘的轨迹804的飞行器测得的数据。轨迹804仅通过被两个基站102及104均覆盖的区域。航空器同一时间经过基站102及104。贯穿整个轨迹，测量后部天线的时序提前、信号质量/功率，前部天线的多普勒移位及信号质量/功率。当航空器已经过基站102及104时，多普勒移位再一次不断地减少且变为负，当接近基站102及104时，后部天线的信号质量及信号功率以高斜率增加，且当离开基站102及104时降低。当离开基站102及104时，前部天线的信号质量及信号功率以高斜率增加。当接近基站102及104时，时序提前减少，且当离开基站102及104时增加。此外，如同在图9及10中，可容易地看出如何确定何时切换待用于射频电信的天线。

图12是移动电信装置100的框图，移动电信装置100包含第一天线106、第二天线108、电磁护罩110、逻辑组件1000及存储装置1002。在操作中，第一及第二天线106及108适于在同一射频带上通信。第一及第二天线106及108(举例来说)与基站设备通信。逻辑组件适于从第一及第二天线106及108接收信号且从存储装置1002读取。另外，逻辑组件1000确定哪一天线将用于电信连接的反向链路。

图13展示系统，所述系统包含基站1100及移动电信装置100。移动电信装置100包含第一天线106、第二天线108、电磁护罩110、逻辑组件1000及存储装置1002。存储装置1002可包含指示基站位置的数据库。

基站1100包含用于与移动电信装置100及处理器1104通信的发射及接收装置1102。在操作中，移动电信装置将指示切换天线或执行经由第一天线106或第二天线108越区移交到另一基站的数据发射到基站1100的发射及接收装置1102。处理器1104接着读取接收到的数据，且确定是否将执行越区移交，或当前未使用的另一天线是否将用于电信连接的反向链路。

图14是方法的框图，所述方法包含以下步骤：

S1：执行对全球导航卫星系统数据、移动电信装置的第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量；

S2：基于第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位而选择是第一还是第二天线用于电信连接；及

S3：建立到第一基站设备的电信连接。

元件符号列表

100	移动电信装置
		102	第一基站
104	第二基站
		106	第一天线
108	第二天线
		110	电磁护罩
800	轨迹
		802	轨迹
804	轨迹
		806	轨迹
808	第一小区
		810	第二小区
1000	逻辑组件
		1002	存储装置
1100	基站
		1102	发射及接收装置
1104	处理器

Claims

1.一种供航空器在射频范围内建立与基站(102；104；1100)的电信连接的移动电信装置(100)，所述移动电信装置包含：

至少第一天线(106)及第二天线(108)，其中所述第一天线适于与在所述航空器后面位于地面上的基站通信，且其中所述第二天线适于与在所述航空器前方位于地面上的基站通信，

电磁护罩(110)，其位于所述第一天线与所述第二天线之间，所述护罩具有面朝所述第一天线的第一侧及面朝所述第二天线的第二侧，及

逻辑组件(1000)，

其中所述电磁护罩反射撞击在所述第一侧上的电磁辐射，使得所述辐射的至少一部分是朝所述第一天线反射，且所述电磁护罩反射撞击在所述第二侧上的电磁辐射，使得所述辐射的至少一部分是朝所述第二天线反射，其中所述第一及所述第二天线适于发射及接收同一频带的电信信号，且其中所述逻辑组件选择是使用所述第一还是所述第二天线用于与所述基站的所述电信连接。

2.根据权利要求1所述的移动电信装置，其中所述电磁护罩是由金属制成。

3.根据权利要求1所述的移动电信装置，其中所述电磁护罩具有网结构，所述网结构包含金属。

4.根据权利要求1或3所述的移动电信装置，其中所述电磁护罩是由碳纤维及金属制成。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的移动电信装置，其中所述电磁护罩具有弯曲的形状，其中所述电磁护罩全三维弯曲，其中所述第一天线由所述电磁护罩的第一环绕元件部分地全三维环绕，且所述第二天线由所述电磁护罩的第二环绕元件部分地全三维环绕，其中所述第一及所述第二环绕元件具有四分之一球体及/或半球体的形状。

6.根据权利要求1所述的移动电信装置，其中所述电磁护罩是航空器机身。

7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的移动电信装置，其中所述逻辑组件基于位置信息及/或所述第一及所述第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量结果而选择是使用所述第一还是所述第二天线。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的移动电信装置，其进一步包含存储装置中的数据库，所述数据库包含关于多个基站的位置信息。

9.一种包含用于建立与移动电信装置的无线电信连接的电信装置的基站设备，所述基站设备适于接收位置信息、从移动电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位；

其中所述基站设备适于基于位置信息、信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位而选择将使用所述移动电信装置的所述第一还是所述第二天线用于所述电信连接；

且其中所述基站设备适于将信号发射到所述移动电信装置，所述信号指示所述移动电信装置将使用哪一天线来建立所述无线电信连接。

10.根据权利要求9所述的基站设备，其中所述基站适于确定无线通信装置的当前位置，且/或执行对从所述无线电信装置发射的无线电信号的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量。

11.一种用于在附接到航空器的移动电信装置与第一基站设备之间建立电信连接的电信方法，所述方法包含以下步骤：

确定所述移动电信装置的位置信息；

执行对所述移动电信装置的第一及第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量；

基于位置信息及/或所述第一及所述第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量结果而选择使用所述第一还是所述第二天线用于所述电信连接；及

在所述移动电信装置与所述第一基站设备之间建立电信连接。

12.根据权利要求11所述的电信方法，其中所述移动电信装置确定位置信息且测量所述第一及所述第二天线的所述信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位，且所述移动电信装置选择使用第一还是第二天线用于所述电信连接。

13.根据权利要求11所述的电信方法，其中所述移动电信装置确定位置信息，所述方法进一步包含以下步骤：

将所述位置信息发送到所述第一基站设备；在已从所述移动电信装置接收到所述位置信息后，且/或在已执行对从所述无线电信装置发射的无线电信号的所述信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位的测量后，所述第一基站设备选择使用所述第一还是所述第二天线用于所述电信连接，其中所述第一基站设备将第一信号发送到所述移动电信装置，所述第一信号指示将使用哪一天线用于所述电信连接。

14.根据权利要求11所述的电信方法，其中所述基站确定位置信息且/或测量从所述无线电信装置发射的无线电信号的所述信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位，所述方法进一步包含以下步骤：

在已确定所述位置信息后且/或在已测量从所述移动电信装置发射的无线电信号的所述信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位后选择使用所述第一还是所述第二天线用于所述电信连接，其中所述第一基站设备将第二信号发送到所述移动电信装置，所述第二信号指示将使用哪一天线用于所述电信连接。

15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的电信方法，其中所述方法进一步包含以下步骤：

通过将第三信号发射到第二基站而起始从所述第一基站设备到第二基站设备的越区移交程序，所述第三信号指示位置信息、所述第一及所述第二天线的信号功率、信号质量、时序提前及/或多普勒移位；

从所述第一基站将第四信号发射到所述移动电信装置，所述第四信号指示执行从所述第一基站设备到所述第二基站设备的越区移交程序。

16.一种包含用于在射频范围内与基站(102；104；1100)建立电信连接的移动电信装置的航空器，所述移动电信装置包含：

至少第一天线(106)及第二天线(108)，

电磁护罩(110)，其位于所述第一与所述第二天线之间，所述护罩具有面朝所述第一天线的第一侧及面朝所述第二天线的第二侧，及

逻辑组件(1000)，

其中所述电磁护罩反射撞击在所述第一侧上的电磁辐射，使得所述辐射的至少一部分是朝所述第一天线反射，且所述电磁护罩反射撞击在所述第二侧上的电磁辐射，使得所述辐射的至少一部分是朝所述第二天线反射，其中所述第一及所述第二天线适于发射及接收同一频带的电信信号，其中所述第一天线在所述航空器的移动方向上位于所述电磁护罩后面，且所述第二天线在所述航空器的移动方向上位于所述电磁护罩前方，且其中所述逻辑组件选择使用所述第一还是所述第二天线用于与所述基站的所述电信连接。