CN104380782A - 适用于提供空对地连接的地面通信网络 - Google Patents

Abstract

本发明包括多个本地蜂窝节点，其被构形用以给一个或多个地面无线设备提供无线连接，每个本地节点包括具有收发器的BTS，该收发器被构形用以在本地下行频率发送下行信号到地面设备，并在本地上行频率接收地面设备发送的上行信号，多个增强节点被构形用以给一个或多个机载设备提供连接，每个增强节点包括具有收发器的增强BTS，该收发器被构形成通过向上定向天线在本地下行频率发送下行信号到一个或多个机载通信设备，并在不同于本地上行信号频率的选定的空对地上行频率接收来自机载设备的空对地上行信号，其中本地节点和增强节点被构形用以在一公共回程基础设施上操作。

Description

适用于提供空对地连接的地面通信网络

技术领域

本发明总体涉及通信网络，尤其涉及一个能够在地面通信网络提供空对地连接的系统和方法。

背景技术

由于地面蜂窝网络的普遍性和实施的低成本，以及机载数据和语音接入需求的增加，因此需要基于蜂窝网络提供航空器与存在的陆地基蜂窝网络连接。现有可获得的基于地面的蜂窝网络技术包括码分多址（CDMA）、全球移动通信系统（GSM）、通用移动电信系统（UMTS）和长期演进（LTE）。连接航空器与地面蜂窝网络提出了许多独特的挑战。由于机载航空瞄准线大，航空器无线电设备的无线电频率传输模式与同样功率的地面电台相比，其覆盖的地理区域更大。此外，机载传输模式的大面积覆盖增加了机载用户和地面用户之间的干涉。目前，允许航空器连接地面单个蜂窝网络节点的技术很是缺乏，它需要在蜂窝网络中进行适当的数据处理和切换。此外，目前减少机载用户和地面用户之间干涉的方法较少。因此，有必要提供一种方法和系统，其能够解决上面提到的问题。

发明内容

本发明公开了一种适用于提供空对地连接的地面通信网络。一方面，该网络可以包括，但不限于：多个本地蜂窝节点，其被构形用以为一个或多个地面无线通信设备提供无线通信连接，每个本地蜂窝节点包括一具有一个或多个收发器的基站收发信台（BTS），其被构形用以本地下行频率发送一下行信号到一个或多个地面无线通信设备，并以本地上行频率接收来自所述一个或多个地面无线通信设备的上行信号；以及多个增强蜂窝节点，其被构形用以为一个或多个机载通信设备提供无线通信连接，每个增强蜂窝节点包括一具有一个或多个收发器的增强基站收发信台（BTS），其被构形用以通过一个或多个向上定向天线以本地下行频率发送一下行信号到所述一个或多个机载通信设备，并以选择的空对地上行频率从所述一个或多个机载通信设备接收空对地上行信号，其中所述多个本地蜂窝节点和所述多个增强蜂窝节点被构形用以在一公共回程基础设施上运行。

另一方面，适合集成在无线通信网络中的无线网络通信节点可以包括，但不限于：增强基站收发信台（BTS），该增强BTS包括一个或多个收发器；一个或多个向上定向天线，其通信地连接所述一个或多个收发器，所述一个或多个收发器被构形用以通过所述一个或多个向上定向天线发送下行信号给一个或多个机载通信设备，该下行信号的频率大致等于所述无线通信网络的本地下行频率；以及一个或多个功率放大器，其用于放大下行信号，以使得从所述一个或多个向上定向天线发送的所述下行信号具有至少大于机载通信设备的接收器的最小阈值的选定的功率水平，所述一个或多个收发器被进一步被构形用以通过所述一个或多个向上定向天线接收来自所述一个或多个机载通信设备的一上行信号，该上行信号具有一选择的空对地频率。

公开了一种用于提供地面通信网络上空对地连接的方法。在一个方面中，该方法可以包括，但不限于：以一本地下行频率发送一个或多个下行信号到一个或多个地面无线通信设备；以一本地上行频率接收来自所述一个或多个地面无线通信设备的一个或多个上行信号；通过一个或多个向上定向天线以所述本地下行频率发送一个或多个空对地下行信号给一个或多个机载通信设备；放大所述一个或多个空对地下行信号，以使得所述一个或多个空对地下行信号具有至少大于机载通信设备的接收器的一最小阈值的选定的功率水平；以及以不同于所述本地上行频率的一选定空对地上行频率接收来自所述一个或多个机载通信设备的一个或多个上行信号。

上述的概括说明和以下的详细说明都应该被理解为是该发明的典型例子和起解释作用的例子，并不能限制本发明。包含在说明书内并组成说明书的一部分的图示，阐述了该发明的具体实施例，并和概括说明共同解释该发明的原理。

附图说明

通过参考下列附图，本领域技术人员可更好理解本发明的多个特点：

图1A是本发明实施例所述的配置有本地蜂窝节点和增强蜂窝节点的无线通信网络的俯视图；

图1B是本发明实施例的配置有本地蜂窝节点和增强蜂窝节点的无线通信网络的侧视图；

图1C是本发明实施例的配置有本地蜂窝节点和增强蜂窝节点的无线通信网络的另一个侧视图；

图2是根据本发明实施例的具有本地信号“死区”并配置有本地蜂窝节点和增强蜂窝节点的无线通信网络的俯视图；

图3是本发明实施例的在地面无线通信网络上提供空对地连接的方法的流程图。

具体实施方式

上述的概括说明和以下的详细说明都应该被理解为是该发明的典型例子和起解释作用的例子，并不应如权利要求所述的限制本发明。包含在说明书内并组成说明书的一部分的图示，阐述了该发明的具体实施例，并和概括说明共同解释该发明的原理。现在就对公开的主题进行详细的说明，并通过附图进行阐明。

总体参考图1-3，是本发明所述的适用于提供空对地连接的无线通信网络100。本发明涉及一种为机载通信设备和地面蜂窝网络提供空对地连接的系统和方法。由于蜂窝网络应用的普遍性和竞争技术的高成本，如基于卫星的通信系统，具有空对地连接功能的蜂窝网络很有必要。然而，在地面蜂窝网络上机载通信系统的实现面临着很大障碍。由于机载通信设备的大瞄准线，与机载天线相关的传输模式（例如，安装在航空器的天线）远远超过等功率的与地面天线相关的典型的覆盖区，这通常是由于阻碍物，有限的地形，和地球的曲率造成的。例如，一个机载天线相关的传输模式与蜂窝网络的多个蜂窝节点相互作用，这使得它很难保持与一个单一的网络节点连接。机载天线的扩展上行传输可以覆盖地面蜂窝节点，并增加与地面无线设备产生的干扰。此外，由于航空器天线的高度和典型蜂窝网络节点的传输模式不能向上延伸的事实，航空器通信系统接收现有的蜂窝网络基础设施的下行信号有困难。

本发明提供一种系统和方法，能够消除或者减轻上述不足。在第一方面，本发明的适用于提高空对地连接的无线通信网络包括多个增强蜂窝节点，每个增强蜂窝节点配备一个向上的天线，该天线用作建立网络的向上的蜂窝区域，该向上的蜂窝区域允许航空器天线更容易地接收来自给定的地面网络的下行信号。本发明进一步提供向上下行信号的功率放大，功率放大进一步提高从一给定增强节点发送的向上下行信号的空间范围。在另一方面，本发明的增强节点被被构形用以通过一频段接收来自机载天线发送的上行信号，该频段不同于地面网络的标准上行频段。航空器专用的上行信号有助于避免与地面用户的干涉以及由于航空器上行信号的大传输模式引起的潜在的多节点冲突。此外，本发明的增强蜂窝节点通常被构形用以共享网络现有标准节点的回程基础设施。进一步的，本发明的一个给定增强蜂窝节点可同现有的标准节点一样，设置在同一个塔基础实施上。共享回程和通信基础设施的能力可以提供显着的成本节约效应。本发明的其余部分将详细讨论这些特征。

图1A-1C是本申请一个实施例的适于提供空对地连接的网络100的结构示意图。如图1A所示，网络100可以包括一组本地蜂窝网络节点102，其被构形用以为一个或多个地面无线通信设备104（例如，移动电话、智能电话、移动热点，等等）提供无线通信连接。在一方面，每个本地蜂窝节点可以包括基站收发信台（BTS）106，该基站收发信台（BTS）106装备有一个或多个收发器108，该收发器108被被构形用以通过一个或多个天线109在一选定本地频率频段（如，700Mhz频段）与地面通信设备104通信。在这方面，每个本地节点102的每个BTS104可配置有收发器或者发射器/接收器对，用于以选定的本地上行频率接收来自地面无线通信设备104的上行信号110，并以选定的本地下行频率发送一信号112到地面通信设备。例如，通信网络的本地节点104被构形用以为地面通信设备104提供4G/LTE通信服务。例如，每个本地蜂窝节点被构形用以在700Mhz频段收发。在这方面，每个本地蜂窝节点可以被构形用以在776-787Mhz接收一上行信号，并在746-757Mhz发送一下行信号。需要注意的是，这里提到的上述移动标准和频率频段仅仅是起解释作用，而不被限定。

用于提供空对地连接的网络100还包括一组增强节点114，其被构形用以为一个或多个机载通信系统，如航空器116上的无线通信装置，提供无线通信连接。一方面，每个增强节点114可以包括一增强基站收发信台（BTS）118，其配备有一个或多个收发器120，该收发器120被构形用以通过一个或多个面向上天线119在选定频率频段（例如，700Mhz频带）与一个或多个航空器116通信。在这方面，每个增强节点114的每个增强BTS 118配备有收发器或发射器/接收器对，其被构形用以在选定的空对地上行频率接收来自航空器116的收发器的上行信号122，并在选定的下行频率（例如，本地下行频率或者不同于本地下行频率的频率）向所述航空器发送一信号124。

如图1A所示，网络100的增强节点114的天线间距一般比网络100的本地节点102的天线间距要大得多。在这个意义上，当一增强节点114和网络100的本地节点102一起被布置在一公共塔时，可以预见增强节点114只会被安置在选择的本地节点位置。通过减少网络100的增强节点114的天线密度，减少了两个或两个以上的增强节点114之间干扰的可能性。在一般意义上，在整个网络100的整个地理区域上的增强节点的间距可以包括要减少两个或两个以上的增强节点之间的干扰或选定水平的必要距离。例如，增强节点114可能有大约100-200英里的空间间距。值得注意的是，上述例举的间距并不限制，而只是起说明作用。

这里应该注意的是，在4G LTE网络中，基于LTE信号通常是分散在多个窄的频率和时间组件中。在这点上，利用LTE网络的给定装置可以通过第一频率建立一信号，但是当在该频率的信号及时消失时，该装置将信号转换为具有优异的信号质量的第二频率。在这个意义上，LTE用户可能考虑占用一套窄频带和时间空档。这种类型的配置在有大量障碍环境的地方特别有用（例如，城市）。障碍物，如建筑物，产生潜在信号衰减。在一般情况下，信号衰减具有频率选择性，因此装置会因为障碍物在一频率上产生信号衰减而失去信号，在另一不受上述衰减影响的频率连上信号。然而，申请人进一步指出对于利用地面LTE系统的机载设备，由于障碍物产生的潜在的衰减是非常小的。因此，机载LTE设备的频率特性会表现得与固定系统相似。

基于本发明的目的，术语“本地频率，”“空对地频率，”“本地频带，”和“空对地频带，”等，是对包括一个典型的LTE系统的频率/时间特性的解释。在这个意义上，本申请权利要求和说明书中的“频率”不应该被解释限制在一及时固定的单个频率值。相反，“频率”可以延伸到一组频率，作为时间的函数而改变。因此，在LTE的设置，一个“本地上行频率”不同于“空对地频率，”，可以解释为“一组窄本地频带”不同于“一套窄空对地频段”。

应当认识到，本地蜂窝网络100的增强允许在本地网络节点102和增强网络节点114的运转中使用一公共网络回程基础设施126。回程基础设施126的共享为航空器116的蜂窝连接提供了一个有效的解决方案。在这方面，可以预期的是，网络100的增强节点114的可以连接到用于操作网络的本地节点102的回程基础设施126。需知道的是，本发明的增强节点114共享已经存在的给定的网络的回程基础设施的能力可以提供显着的成本效益。

在一般意义上，本发明的网络100可包括本领域的回程基础设施。例如，在2G、3G、4G和WiMax和5G蜂窝网络的情况下，回程126、或骨干网、系统可以包括子网（即，节点到用户）和系统骨干之间的微波耦合。另一个例子中，回程126系统可以由子网和骨干网之间的电缆耦合组成。基于有线回程基础设施126可以包括，但不限于：基于优化光纤的回程、基于电线（例如，铜）的回程、基于电缆的回程、基于以太网的回程等。此外，基于4G LTE蜂窝网络可以利用用于实现网络互连的两个或多个节点交流的“X2协议”。

在本发明的一个实施例中，网络100中的至少一些增强节点114和一个本地节点102一起设置在一公共塔上。

一个实施例中，新的增强节点114可以被引入到一已经存在的网络100中，并设置在预选的地理位置，连接到无线网络100的相同的回程126。在另一实施例中，利用“配套工具” 提供在本发明所描述的特征和功能，一个或多个先前的标准节点可能被修改。在另一实施例中，一种新的网络可以建立了新的网络的部分节点，包括按标准说明（即，工业标准的网络，如4G/LTE网络的说明）操作的“本地节点”和操作具有增强的特性和功能（例如，面向上的天线，不同于标准上行频率的上行频率，加强的下行信号等）的“增强节点”。

网络100中的本地节点102和增强节点114被构形用以使用任何本领域所了解的任何蜂窝规范来发送和接收信号，如，但不限于：LTE、WiMax、5G、4G、3G、2G，等等。在另一方面，网络100中的本地节点102和增强节点114被构形用以在本领域所了解的任何频带发送和接收。例如，至少一个增强节点114或至少一个本地节点102可以在Ku波段、Ka波段、K波段、C波段（例如，C波段中的700Mhz）、L波段、F波段、X     频段和UHF频带等中的至少一个发送/接收。

在一个实施例中，空对地上行信号122的空对地上行频率不同于用于建立地面设备104和网络100的本地蜂窝节点102之间的上行的本地上行信号的110的本地上行频率。例如，通信网络中的本地节点102和增强节点114可被构形用以使用下行的标准的4G/LTE频段的地面通信设备104提供4G/LTE通信服务。例如，网络100中每个本地和增强的节点可以被构形用以传送频率746-757Mhz的下行信号124。相反的，网络100的增强节点114可以被构形用以接收一个不同于网络标准上行频率776-787Mhz的可选频率的上行信号。例如，网络100中的增强节点114的可以构形用以接收频率约800 MHz的上行信号。要注意的是，上述列举的无线的规则、带和频率并不用于限制，而仅仅起说明作用。在一般意义上，任何可被提供可选择频率/频带的网络100中的增强节点114的上行信号选择的频率和/或频带，为了避免明显的干扰，与系统100的本地上行频率和其他相似的无线通信系统的本地上行频率相比非常不同（例如，一个不同的蜂窝网络中的邻近节点）。

应当认识到，上行信号122在空对地通信中的应用中具有的频率不同于应用于可以消除设置在航空器116上的通信设备和地面通信设备104之间干涉的地对地通信的频率。由于机载天线的瞄准线大（相对于地面用户），机载通信设备116（例如，安装在航空器上的天线）的传输模式可以覆盖比地面装置104的传输模式更大的地理区域。此外，机载无线电与多个网络100的连接节点保持连接，因此要保持与单个节点连接就非常难。一个单独的空对地的上行频率，与地面天线使用的标准上行频率不同，使用标准的上行频率有助于避免上述问题。空对地频率的特定值可能取决于许多因素，包括，但不限于：网络100的本地频带和本地上行频带的宽度。在一般意义上，移动空对地上行信号122可以选择任何频率，以避免本地上行频段。

在另一个实施例中，空对地的上行信号122的上行频率与地面装置104和本地蜂窝节点102之间的本地上行信号110的本地上行频率可以相同或实质上类似，。

在本发明的另一方面，网络100中的每个空对地节点114包括一个或多个面向上的天线119，其被构形用以发送下行信号给航空器116的天线116。例如，每一个面向上的天线119可以在选定的向上角度上定向，该角度一般超过适合于减少干扰相邻节点之间的干涉在一定水平内。在这点上，如图1B和1C所示，给定的模式中的朝上的天线119产生向上的蜂窝截面。

例如，每一个面向上的天线119可以定位在相对于水平约45°。申请人指出，这个角度是任何方式限制，仅仅是起说明作用。在这方面，每个空对地节点114的向上的天线119是适合于产生一个向上定向RF束128。如图1B和1C所示，相对于一般水平或与与网络100中的标准（例如，本地）蜂窝节点102相关的向下束130，空对地的下行RF光束128提供了更好的光束的几何形状。这种改进的几何形状允许空对地节点114和航空器116的天线117之间的下行连接更好。在这个意义上，与网络100中的本地节点102中消除的下行光束相比，航空器116上的天线117的朝上的光束具有较大的有效全向辐射功率（EIRP）。因此，航空器116的收发器所经历的网络100中的多个节点冲突的可能性减少了。此外，网络100中的空对地节点114的向上光束128有可能引起提供地面设备104连接的本地链130之间的连接弱干扰。

在另一个实施例中，航空器的116的通信设备的接收器可能对网络100中的本地节点102的本地下行信号112不敏感。在这方面，航空器116的通信设备被构形用以使得网络100的本地节点102发出的信号全部或部分失效。例如，设置在航空器116上的天线117可以包括一个定向天线，该定向天线能够指向一个可以减少由网络100中的本地节点102发出的信号112的功率水平的可选择方向，同时保持空对地节点的下行信号124的功率水平（在天线117）高于一个选定的功率水平。由于空对地节点114的面向上天线119中消除了向上光束，天线117倾向于探测空对地的下行信号124。

本发明中空对地定向天线的实施在美国专利中详细描述，专利号是13/090,792，于2011年4月20号提交，这里作为整体引入。

在另一实施例中，网络100中的每个空对地节点114可以配备一个功率放大器（PA），其被构形用以放大从每个空对地节点114发出的空对地下行信号124到至少大于机载通信设备的接收器的最小阙值的可选择功率。在这方面，通过航空器116上天线测量，从空对地节点114发出的放大的下行信号124来的功率水平大于来自网络100的本地节点102的下行信号112。特别是，功率放大器可以放大一个或多个增强下行信号124，并使得增强下行信号的功率水平满足需要达到足够的数据传输速率（例如，最高数据传输速率）的航空器116的通信装置接收机的最小阈值。应当认识到，功率放大器132可以包括RF信号领域所知道的任何功率放大器。值得注意的是，以上描述的功率水平应解释为航空器116上的接收电路测量到的下行信号的功率水平。例如，功率放大器可被构形用以放大空对地信号124到所一个选定的功率水平，该功率水平的测量与航空器116接收器测量的有效全向辐射功率（EIRP）的测量相同。

应当认识到，对于设置在与放大空对地下行信号124连接的航空器116上的不敏感的通信设备来说，在实施时是非常有利的。结合上述的功率放大器132的放大和航空器116上的不敏感通信设备，以将本地下行信号112的相对贡献的最小值提高到航空器上的天线接收到的传输。在这方面，空对地节点114的功率水平和脱敏说可以被选择以增加空对地下行信号124的接收和本地下行信号112之间的相关功率差异。在这种方式中，航空器116上的不敏感的通信装置倾向于主要接收网络100中的增强节点114发出的放大下行光束124。检波放大下行信号124被航空器116上的接收电路解调。另外，值得注意的是，本地下行信号112和空对地下行信号124之间在功率水平上的差异可以通过消除网络100中的本地节点102和增强节点114之间的冲突来控制。

在另一实施例中，航空器116的通信系统可以配备切换电路（未示出），该切换电路适合于在用以发送空对地频率额上行信号的第一收发器和用以发送通信网络的本地上行频率的上行信号的第二收发器之间转换。在这方面，天线117可以通过切换电路连接到第一收发器或者第二收发器。例如，用户选择可以命令航空器116的传输模式。例如，响应于用户对空对地频率传输的选择，切换电路可以连接第一收发机与天线117，从而允许航空器116的通信系统以选定的空对地频率发送上行信号。相反，响应于用户对固有频率传输的选择，切换电路可以将第二收发器与天线117连接，从而允许航空器116上的通信系统以本地频率发送上行信号。另一个例子，航空器116的传输配置可以由电脑控制器编程控制以响应航空器的特性（例如，高度）。例如，响应于航空器预定水平（例如，2000英尺）的测量高度（例如，航空器116的子系统测量），为了在提供上行传输可选择的空对地频率，电脑控制器可以直接连接通信系统的切换电路到航空器上的第一收发器。在另一实例中，响应于航空器低于预定水平（例如，2000英尺）的测量高度，为了提供地面网络100的本地频率的上行传输，电脑控制器可以直接连接通信系统的切换电路到航空器上的第二收发器。可以了解的是，用于开关航空器116上行传输构造的切换电路可包括无线电频率传输领域的任何切换电路。

在另一个实施例中，设置在航空器116上的天线117可以包括一个或多个定向天线，其用于将上行信号从航空器116传递到可选择的网络100中的可选择的增强节点114。可以了解的是，定向天线的实现可能有助于减少与地面通信的干扰。用来避免与地面通信冲突的定向天线中在美国专利申请号13 / 493,047，于2012年6月11日申请，这里整体引入。

图2所示的是根据本发明实施例中网络100，如图2所示，一个或多个增强节点114通过网络100的本地节点102被设置在缺少连接性的地理区域202的周边（即，“死区”）。地理区域202的部分边缘上的增强节点114的布置可能会允许增强节点114连接区域202中存在的连接间隙，从而提供航空器116在202区的不间断的服务。值得注意的是这里的死区可以包括至少一个方向横跨100英里的地理区域。在一个实施例中，设置在给定死区202的边上的本地节点102可能被修改，如在本发明公开的讨论中一样，以包括增强节点114的各种特征。要注意的是，该解决方案提供了显着的经济利益，因为该方案允许已存在的网络的延伸，为提供穿过大的区域的空对地连接（例如，大于200英里跨度地区），否则该区域将没有无线连接能力。此外，这种扩展的能力能够利用原有的蜂窝网络基础的相对小的合经济有效的升降来实现。

图3描述了一种在地面无线通信网络上提供空对地连接的方法的流程图300。步骤302中，一个或多个本地下行信号以一本地下行频率发送到一个或多个地面无线通信设备。例如，在本地蜂窝网络节点102和移动电话104之间建立下行通道112（例如，通过700 MHz频段），该下行通道112在蜂窝节点102的覆盖范围内。

在步骤304中，一个或多个地面无线通信设备以本地上行频率发出的一个或多个上行信号被接收。例如，在本地蜂窝网络节点102和移动电话104之间建立上行通道110（例如，通过700 MHz频段），该上行通道110在蜂窝节点102的覆盖范围内。

在步骤306中，通过一个或更多的向上定向天线，一个或多个空对地的下行信号以本地下行频率发送到一个或多个机载通信设备。比如，通过节点114的向上天线119，在增强蜂窝节点114和机载通信设备（例如，航空器116上的天线117）之间建立空对地下行通道124。

在步骤308中，一个或多个空对地的下行信号可以被放大，这样一个或多个空对地面的下行信号可以具有大于所述一个或多个本地下行信号的功率水平的可选择的功率水平。例如，通过给定的空对地节点114的BTS 118的功率放大器132，一个或多个空对地下行信号124被放大。

在步骤310中，一个或多个机载通信设备发送出的一个或多个上行信号以不同于本地的上行频率的频率接收。比如，以空对地上行频率，在机载通信设备117和增强蜂窝节点114之间建立上行信道122。在一个实施例中，空对地上行频率不同于网络100的本地上行频率，在另一个实施例中，空对地上行频率与网络的本地上行频率大体相同。

本文所描述的所有系统和的方法可以包括存储在存储介质中一个或多个步骤的方法的实施例的结果。该结果可包括本文所描述任何结果，并存储再本领域已知的任何方式。该存储介质可以包括本文所描述的任何存储介质中或本领域已知的任何其他合适的存储介质。当结果被存储后，本文的任何实施例或者方法都可以访问和使用该结果，该结果也可以被格式化以通过另一个软件模块、方法或系统等显示给用户。此外，结果可以暂时地“永久性的，”“半永久性的，”存储，或存储一段时间。例如，存储介质可以是随机存取存储器（RAM），其结果可能并不一定永久存储在存储介质中。

本领域的技术人员将会赞同，本文所描述的工艺和/或系统和/或其他技术都会受到各种工具的影响（例如，硬件，软件，和/或固件），而首选的工具会因为本文所描述的工艺和/或系统和/或其他技术而有所不同。例如，如果一个实施者确定速度和精度是最重要的，该实施者可能会选择一个主要的硬件和/或软件的工具；可选的，如果的灵活性是至关重要的，实施者可能选择一个主要的软件来实现；或者，可选的，实施者可能选择将硬件、软件和/或固件相组合的方式。因此，可以通过很多种可能的工具实现本发明所述的工艺和/或系统和/或其他技术，没有任何一个工具是必然地优于其他的工具的，使用的任何工具都是根据应用工具的环境选择的，并且实施者的具体考虑（如，速度、灵活性或可预测性）都是不同的。本领域技术人员将会识别出实施例的光学方面会选用光学导向的硬件、软件和/或固件。

本领域技术人员将会识别以说明的方式描述设备和/或进程是很普通的，并且接下来使用工程实践来将这些描述过的设备和/或进程融入到数据处理系统。也就是说，这里描述的设备和/或进程的至少一部分可以通过合理数量的实验被融入到数据处理系统。本领域技术人员将会识别出一个典型的数据处理系统一般包括一个或多个系统单元壳、视频播放设备、存储器，比如易失性和非易失性存储器，处理器，比如，微处理器和数据信号处理器，计算实体，比如，操作系统、驱动程序、图形用户界面，和应用程序，一个或多个交互设备，比如，触控板或屏幕，和/或控制系统，包括反馈回路和控制电动机（比如，感应位置的反馈回路和/或数量）。一个典型的数据处理系统可能应用任何合适的商业上是可用组件来实施，比如那些典型的在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中找到的组件。

这里描述的主题有时候说明包含在不同的其他组件或与不同其他组件相连接的不同组件。所描述的这些架构应该被理解为仅仅是一些典型实例，事实上还有很多其他的架构也可以被实施来实现同样的功能。在概念上，为实现同样的功能，组件的任何布置都是有效“关联的”，这样来实现期望的功能。因此，这里任何两个为实现一个具体功能而结合的组件都可以看做是彼此“相关联”，这样来实现期望的功能，不考虑架构或中间组件。同样，任何如此关联的两个组件也能够被看做是彼此“可操作连接的”或“可操作耦合的”，以实现期望的功能，并且能够如此相关联的两个组件也能够被看做是彼此“能够可操作耦合的”以实现期望的功能。能够可操作耦合的具体例子包括但不局限于物理耦合和/或物理交换组件和/或无线交互和/或无线交互组件和/或逻辑交互和/或逻辑交互组件。

当这里所描述的当前主题的具体方面已经被表明和描写，基于这里所述的原理，不脱离这里所描述主题和它更广泛的范围的改变和修改对于本领域技术人员来说是很明显的，因此，所附权利要求内包含的所有这样的改变和修改都属于这里说描述的主题的真正精神和范围。

虽然本发明的具体实施例已说明，不脱离先前公开的真正精神和范围的本发明的各种修改和体现对于本领域技术人员来说是很明显的，因此，本发明的范围应该只由所附权利要求限制。

当这里所描述的当前主题的具体方面已经被表明和描写，基于这里所述的原理，不脱离这里所描述主题和它更广泛的范围的改变和修改对于本领域技术人员来说是很明显的，因此，所附权利要求内包含的所有这样的改变和修改都属于这里说描述的主题的真正精神和范围。此外，应该理解本发明由所附权利要求限定。

可以认为通过上述描述，本发明所公开的内容和与之相关的优势将被理解，并且不脱离主题所公开的或者牺牲其优势的在形式、结构和组合的改变都是明显的。说明书中仅仅是其解释作用的实施例，所附权利要求包括了上述修改。

此外，应该理解本发明由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种适用于提供空对地连接的地面通信网络，包括：

多个本地蜂窝节点，其被构形用以给一个或多个地面无线通信设备提供无线通信连接，每个本地蜂窝节点包括一基站收发信台（BTS），该基站收发信台（BTS）具有一个或多个收发器，该收发器被构形用以在一本地下行频率发送一下行信号给所述一个或多个地面无线通信设备，并在一本地上行频率接收来自所述一个或多个的地面无线通信设备的一上行信号；和

多个增强蜂窝节点，其被构形用以给一个或多个机载通信设备提供无线通信连接，每个增强蜂窝节点包括包括一具有一个或多个收发器的增强BTS，所述收发器被构形成通过一个或多个向上定向天线在所述本地下行频率发送一下行信号给所述一个或多个机载通信设备，并在一选定的空对地上行频率接收来自所述一个或多个机载通信设备一空对地上行信号，其中，所述多个本地蜂窝节点和所述多个增强蜂窝节点被构形用以在一公共回程基础设施上运行。

2.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述空对地上行频率与所述本地上行频率不相同。

3.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述空对地上行频率与所述本地上行频率大体相同。

4.根据权利要求1所述的适通信网络，其中，所述多个本地网络蜂窝节点和所述多个增强蜂窝节点中的至少一个被构形用以通过Ku波段、Ka波段、K波段、C波段、L波段、F波段、X波段和UHF波段中的至少一个进行发送和接收中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述多个本地网络蜂窝节点和所述多个增强蜂窝节点中的至少一个兼容以下至少一个：LTE规范、WiMax规范、5G规范、4G规范、3G规范和2G规范。

6.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述一个或多个机载通信设备包括：

一机载通信设备，其对所述通信网络的所述本地下行频率不敏感。

7.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述一个或多个机载通信设备包括：

一个或多个安装在航空器上的通信设备。

8.根据权利要求7所述的通信网络，其中，所述一个或多个安装在航空器上的通信设备包括：

一个或多个包括切换电路的安装在航空器上的通信设备，所述切换电路被构形用以在一第一收发器与一第二收发器之间切换，所述第一收发器被构形用以在所述空对地频率发送一上行信号，所述第二收发器被构形用以在所述通信网络的所述本地上行频率发送一上行信号。

9.根据权利要求1所述的适通信网络，其中，每个增强蜂窝节点包括：

一包括一个或多个功率放大器的增强蜂窝节点，所述功率放大器被构形用以发送一增强下行信号，所述增强下行信号具有一选定的功率水平，该选定的功率水平至少大于一机载通信设备的一收发器的一最小阙值。

10.根据权利要求1所述的适通信网络，其中，至少一个所述本地蜂窝节点和至少一个所述增强蜂窝节点设置在一公共塔设施上。