CN107948991B - 用于管理和优化无线通信网络的无线通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于管理和优化无线通信网络的无线通信系统和方法。用于管理无线通信系统的方法可以包括以下步骤：(1)请求多个用户终端和空中通信中继终端之间的无线通信链路，(2)指示多个用户终端中的一个用户终端作为与中继终端进行直接通信的主要用户终端，(3)指示多个用户终端中的其他用户终端作为与主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端，(4)将主要用户终端直接连接到中继终端，以及(5)将辅助用户终端通过主要用户终端间接连接到中继终端。

Description

用于管理和优化无线通信网络的无线通信系统和方法

技术领域

本公开总体涉及无线通信网络，并且特别涉及用于管理和优化包括空中通信中继终端和多个用户终端的无线通信网络的无线通信系统。

背景技术

现代无线通信系统依赖于空中通信中继终端(例如，空间站或空中交通工具)以路由地基基站和用户终端之间的通信(例如，传输和接收信息)。这些中继终端可以采用提供波束图型的多个信号波束(例如，RF点波束)，该波束图型在地理区域上方形成覆盖区，该地理区域可以被分为多个服务区。

这些中继终端通常向移动的和固定的用户终端两者提供服务。这些用户终端通常包括具有相对大的天线的移动平台(例如，交通工具)或固定结构，该移动平台或固定结构向移动平台或结构的占有者所使用的一个或多个便携式设备或个人电子设备提供连接性。然而，当过多的用户终端与相同的中继终端通信时或过多的用户终端相互靠得太近时，中继终端和用户终端之间的无线通信链路变得拥挤。随着用户终端的数量增加，中继终端的功率和容量需求同样增加。

因此，本领域技术人员继续在无线通信网络管理领域中努力研究和开发。

发明内容

在一个示例中，所公开的用于管理无线通信系统的方法可以包括以下步骤：(1)请求多个用户终端和空中通信中继终端之间的无线通信链路，(2)指示多个用户终端中的一个用户终端作为与中继终端进行直接通信的主要用户终端，(3)指示多个用户终端中的其他用户终端作为与主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端，(4)将主要用户终端直接连接到中继终端，以及(5)将辅助用户终端通过主要用户终端间接连接到中继终端。

在另一个示例中，所公开的用于优化无线通信网络的方法可以包括以下步骤：(1)建立第一用户终端和空中通信中继终端之间的无线通信链路，(2)从第二用户终端请求通过第一用户终端与中继终端通信；以及(3)同意和拒绝通过第一用户终端在第二用户终端和中继终端之间的通信请求中的一个。

在又一个实施例中，所公开的无线通信系统可以包括：空中通信中继终端，其在覆盖区上方提供通信覆盖；位于覆盖区内的多个用户终端；以及RF装备，其分布在中继终端和多个用户终端之间，RF装备包括控制单元，该控制单元被配置为：请求多个用户终端和中继终端之间的无线通信链路，指示多个用户终端中的一个用户终端作为与中继终端进行直接通信的主要用户终端，指示多个用户终端中的其他用户终端作为与主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端，将主要用户终端直接连接到中继终端，以及将辅助用户终端通过主要用户终端间接连接到中继终端。

通过以下具体实施方式、附图以及所附权利要求书，所公开的装置和方法的其他示例将变得显而易见。

附图说明

图1是所公开的无线通信系统的一个示例的示意框图；

图2是所公开的无线通信系统的基站的一个示例的示意框图；

图3是所公开的无线通信系统的用户终端的一个示例的示意框图；

图4是所公开的无线通信系统的空中通信中继终端的一个示例的示意框图；

图5是所公开的无线通信系统的一个示例的示意说明；

图6是所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图7是所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图8是描绘了覆盖区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图9是描绘了多个地面小区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图10是描绘了多个地面小区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图11是描绘了公共覆盖区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图12是描绘了公共地面小区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图13是描绘了多个地面小区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图14是描绘了虚拟小区的所公开的无线通信系统的另一个示例的示意说明；

图15是由所公开的无线通信系统评估的无线通信度量标准的一个示例的示意框图；

图16A是所公开的用于管理无线通信网络的方法的一个示例的流程图的第一部分；

图16B是所公开的用于管理无线通信网络的方法的流程图的第二部分；

图17A是所公开的用于优化无线通信网络的方法的一个示例的流程图的第一部分；以及

图17B是所公开的用于优化无线通信网络的方法的流程图的第二部分；

具体实施方式

以下具体实施方式引用附图，附图说明了本公开描述的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例性示例不背离本公开的范围。在不同附图中相同的附图标记可以指代相同的特征、元件或部件。

下面提供了说明性的非详尽的示例，其可以是但不必须是要求保护的根据本公开所述的主题。

图1是所公开的无线通信系统100的一个示例的示意框图。在示例性示例中，无线通信系统100包括至少一个基站102、至少一个空中(例如，高海拔或轨道)通信中继终端，在本文中通常称为中继终端104，以及至少一个用户终端106。无线通信系统100可以用于建立和管理无线通信网络212，例如，无线通信网络212包括至少一个网络122、至少一个基站102、至少一个中继终端104和至少一个用户终端106。

在示例性示例中，无线通信系统100包括射频(RF)装备130。RF装备130建立和控制基站102、中继终端104和用户终端106之间的无线通信链路108。在示例性示例中，RF装备130被配置为产生、发射、接收和/或处理RF信号，以便将数据或其他信息在基站102和用户终端106之间经由中继终端104无线通信。

在各种示例中，RF装备130可以分布在基站102、中继终端104和/或用户终端106之间，或者由基站102、中继终端104和/或用户终端106完全或部分地实施。例如，RF装备130可以包括位于基站102上(例如，与基站102集成)或由基站102实施的基站RF装备124。RF装备130还可以包括位于中继终端104上(例如，与中继终端104集成)或由中继终端104实施的中继终端RF装备126。RF装备130还可以包括位于用户终端106上(例如，与用户终端106集成)或由用户终端106实施的用户终端RF装备128。

无线通信链路108包括前向链路110和返回链路112。前向链路110(也称为下行链路)是用于从基站102到用户终端106的数据的无线传输的通信路径。返回链路112(也称为上行链路)是从用户终端106到基站102的数据的无线传输的通信路径。

无线通信系统100可以包括将数据从一个或多个基站102传输到多个用户终端106的多个前向链路110和/或将数据从多个用户终端106传输到一个或多个基站102的多个返回链路112。在示例性示例中，前向链路110将数据从一个或多个基站102传输通过一个或多个中继终端104并且传输到一个或多个用户终端106。类似地，返回链路112将数据从一个或多个用户终端106通过一个或多个中继终端104传输到一个或多个基站102。以这种方式，关于用户终端106而使用术语下行链路和上行链路。

作为示例，前向链路110包括一个或多个基站到中继(BTR)链路114。BTR链路114是用于数据从基站102到中继终端104的无线传输的通信路径。在该示例中，前向链路110还包括一个或多个中继到用户(RTU)链路116。RTU链路116是用于数据从中继终端104到用户终端106的无线传输的通信路径。

相反地，作为另一个示例，返回链路112包括一个或多个用户到中继(UTR)链路118。UTR链路118是用于数据从用户终端106到中继终端104的无线传输的通信路径。在该示例中，返回链路112还包括一个或多个中继到基站(RTB)链路120。RTB链路120是用于数据从中继终端104到基站102的无线传输的通信路径。

作为示例性实施方式，一个或多个基站102(例如，每个基站102)通过相应的BTR链路114与一个或多个中继终端104(例如，每个中继终端104)通信。一个或多个中继终端104(例如，每个中继终端104)通过相应的RTU链路116与一个或多个用户终端106(例如，每个用户终端106)通信。类似地，一个或多个用户终端106(例如，每个用户终端106)通过相应的UTR链路118与一个或多个中继终端104(例如，每个中继终端104)通信。一个或多个中继终端104(例如，每个中继终端104)通过相应的RTB链路120与一个或多个基站102(例如，每个基站102)通信。

仍然参考图1，在示例性示例中，RF装备130包括波束形成器156。波束形成器156被配置为控制RF信号的方向性信号发射和/或接收。作为示例，波束形成器156控制RF信号的相位和/或相对振幅，以便产生波前中的相长和相消干涉(constructive and destructiveinterference)的图案。在各种示例中，波束形成器156可以分布在基站102、中继终端104和/或用户终端106之间或者完全地或部分地由基站102、中继终端104和/或用户终端106实施。

作为示例，基站RF装备124被配置为朝向正在与基站102通信的中继终端104发射方向性(例如，高增益)RF信号，例如，作为RF波束。作为另一个示例，中继终端RF装备126被配置为朝向正在与中继终端104通信的用户终端106和/或基站102发射方向性(例如，高增益)RF信号，例如，作为RF波束。作为又一示例，用户终端RF装备128被配置为发射全方位RF信号或方向性RF信号，该信号被正在与用户终端106通信的中继终端104接收。

在示例性示例中，RF装备130还包括通信控制单元182。控制单元182包括被配置为控制无线通信链路108的实施的计算设备。特别地，控制单元182被配置为控制多个用户终端106和一个或多个中继终端104之间的RTU链路116和UTR链路118的实施。作为示例，控制单元182被配置为建立虚拟小区，该虚拟小区向选择的多个用户终端106提供无线通信服务。

如下面将详细描述的，在该示例中，控制单元182包括选举模块184、合并模块186和优化模块188。选举模块184被配置为指示多个用户终端106中的一个作为用于与中继终端104直接通信的主要用户终端，并且指示多个用户终端106中的至少一个其他用户终端作为通过主要用户终端与中继终端104通信的辅助用户终端。合并模块186被配置为组合和控制(例如，去到和来自)一个或多个中继终端104和多个用户终端106之间的数据的分布。优化模块188被配置为确定多个用户终端106中的哪些与中继终端104通信以及多个用户终端106中有多少个与中继终端104通信。

控制单元182包括处理器190和存储器192。处理器190是被配置为运行(例如加载在存储器192上的)指令的任意合适编程的计算机处理器。根据控制单元182的特定实施方式，处理器190可以是多个处理器、多处理器核心或任意其他类型的处理器。存储器192包括能够存储信息的任何设备。信息可以包括但不限于，数据、功能形式的程序代码以及暂时基础或永久基础上的其他合适信息。存储器192还可以被称为非暂时性计算机可读存储介质。

例如，所公开的方法500(图16A和图16B)和/或方法600(图17A和图17B)和/或其部分可以实施为或者使用计算机程序产品，该计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储器介质和存储在非暂时性计算机可读存储器介质上的计算机控制指令，该计算机控制指令由计算机处理器(诸如，控制单元182的计算机处理器190)来执行。

所公开的系统100和/或控制单元182的示例还可以包括一个或多个数据存储设备、输入设备、输出设备和网络接口。总线系统(例如，包括数据总线和母板)可以用于建立和控制系统100的部件之间的数据通信。还可以使用其他系统架构。

处理器190可以例如包括一个或多个微处理器。数据存储设备可以例如包括随机存取存储器存储设备，诸如动态随机存取存储器、一个或多个硬件设备、闪速存储器和/或只读存储器或其他类型的计算机可读介质存储器设备。

因此，本文中描述的系统、方法和技术的各种实施方式可以在数字电子电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些各种实施方式可以包括在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实施方式，该可编程处理器可以是专用的或通用的，并且耦接为从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令，并且耦接为将数据和指令传输到存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备。

这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以以高级程序编程语言和/或面向对象的编程语言和/或组装件/机器语言来实施。如本文所使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任意计算机程序产品、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任意信号。

与RF装备130的其他部件一样，控制单元182可以分布在基站102、中继终端104和/或用户终端106之间，或者完全地或部分地由基站102、中继终端104和/或用户终端106实施。

图2是基站102的示例性示例的示意框图。基站102是地基(ground-based)基站，也通常称为地面站、网关或远距离/瞬间移动端口(teleport)。多个基站102可以在地理上是分离的(例如，相互隔开)。基站102可以是音频、视频和/或数据服务提供商中的一个或多个。作为示例，基站102是互联网服务提供商。作为其他示例，基站102是电话、声音和/或数据服务提供商。作为其他示例，基站102是电视、视频和/或音频广播器。

暂时参考图1，在示例性示例中，基站102耦接到陆地网络122(图1)或其一部分。作为示例，网络122包括电通信网络，诸如互联网。因此，基站102可以通过中继终端104在用户终端106和网络122之间提供连接性。

返回参考图2，在基站102的示例性示例中，基站RF装备124包括一个或多个基站天线132。基站天线132被配置为(例如，通过BTR链路114)(图1)向一个或多个中继终端104发射RF信号(例如，通过输入信号调制的载波)。相反地，基站天线132被配置为(例如通过RTB链路120)(图1)从一个或多个中继终端104接收RF信号。

基站天线132可以包括分离的发射天线和接收天线(例如，被配置为发射的一个或多个天线元件和被配置为接收的一个或多个天线元件)。可替代地，基站天线132可以包括组合的发射/接收天线(例如，被配置为发射和接收的一个或多个天线元件)。作为示例，基站天线132是喇叭天线、模拟相控阵列、数字相控阵列、反射器天线等中的一个或多个。

在基站102的示例性示例中，基站RF装备124包括耦接到基站天线132的基站发射器134和基站接收器136。尽管图示说明的示例将基站发射器134和基站接收器136描绘为分离的元件，但是在其他示例中，基站发射器134和基站接收器136被集成为单个收发器。

在基站102的示例性示例中，基站RF装备124还包括或可操作为耦接到基站控制器138。基站控制器138被配置为控制传输到正在与基站102通信的中继终端104和/或网络122的RF信号和/或数据的通信。基站控制器138还被配置为控制从正在与基站102通信的中继终端104和/或网络122接收的RF信号和/或数据的通信。基站控制器138可以位于基站102的远程位置或者位于与基站102共同的位置(例如，集成到基站102)。

基站RF装备124还可以包括转向装置(未明确示出)。转向装置被配置为(例如，通过转向RF波束)控制RF信号的指向。转向装置可以包括用以机械地转向RF波束的机械波束导向体(例如，万向接头机构)、用以电子地转向RF波束的电子波束导向体(例如，移相器)或机械波束导向体和电子波束导向体的组合。

图3是用户终端106的示例性示例的示意框图。用户终端106可以是任意各种不同类型中的一个。用户终端106可以是可移动的或静止的(例如，处于固定位置)。作为示例，用户终端106可以包括小型终端(例如，手持型终端、移动电话等)、中型终端(例如，便携式终端、车载终端等)和/或大型终端(例如，航空终端、塔终端、海上终端等)。

图5是所公开的无线通信系统100的一个示例的示意图示说明。作为示例，用户终端106可以是地基移动平台164(例如，汽车或其他车辆)、空中移动平台166(例如，飞机或其他飞行器)或支撑(例如承载)用户终端RF装备128的其他移动平台的RF通信部件。用户终端106(例如，用户终端RF装备128)可以服务(例如，无线地)本文中通常称为连接设备236(例如，蜂窝电话、平板计算机、个人计算机等)的一个或多个电子设备或终端，例如，其属于汽车、飞行器或其他移动平台的占有者。

作为另一个示例，用户终端106可以是支撑用户终端RF装备128的结构168(例如，建筑、杆、塔等)的RF通信部件。用户终端106(例如，用户终端RF装备128)可以服务(例如，有线地或无线地)一个或多个用户设备236，例如，其属于结构168的占有者。换句话说，用户终端106包括用于向末端用户提供数据通信服务(例如，音频、视频或数据通信)的任意RF通信设备或装备。

返回参考图3，在用户终端106的示例性示例中，用户终端RF装备128包括一个或多个用户终端天线140。用户终端天线140被配置为(例如，通过UTR链路118)向一个或多个中继终端104发射RF信号(例如，通过输入信号调制的载波)。相反地，用户终端天线140被配置为(例如，通过RTU链路116)接收来自一个或多个中继终端104的RF信号。

用户终端天线140可以包括分离的发射天线和接收天线(例如，被配置为发射的一个或多个天线元件和被配置为接收的一个或多个天线元件)。可替代地，用户终端天线140包括组合的发射/接收天线(例如，被配置为发射和接收的一个或多个天线元件)。用户终端天线140可以被安装到地基移动平台164、空中移动平台166或任意其他类型的车辆或移动平台(图5)。可替代地，用户终端天线140可以安装到固定结构168(图5)。作为示例，用户终端天线140是全方向天线、喇叭天线、模拟相控阵、数字相控阵、反射器天线等中的一个或多个。

在用户终端106的示例性示例中，用户终端RF装备128包括耦接到用户终端天线140的用户终端发射器142和用户终端接收器144。尽管图示说明的示例将用户终端发射器142和用户终端接收器144描绘为分离的元件，但是在其他示例中，用户终端发射器142和用户终端接收器144可以集成为单个收发器。

在用户终端106的示例性示例中，用户终端RF装备128还包括或可选地耦接到用户终端控制器146。用户终端控制器146被配置为控制传输到正在与用户终端106通信的中继终端104的RF信号和/或数据的通信。用户终端控制器146还被配置为控制从正在与用户终端106通信的中继终端104接收的RF信号和/或数据的通信。用户终端控制器146可以与用户终端106处于共同的位置(例如，集成到用户终端106)。

图4是中继终端104的示例性示例的示意框图。中继终端RF装备126包括一个或多个中继终端天线148。中继终端天线148被配置为(例如，通过RTU链路116)(图1)向一个或多个用户终端106发射RF信号(例如，通过输入信号调制的载波)和/或(例如，通过RTB链路120)(图1)向一个或多个基站102发射RF信号。相反地，中继终端天线148被配置为(例如，通过BTR链路114)(图1)接收来自一个或多个基站102的RF信号和/或(例如，通过UTR链路118)(图1)接收来自一个或多个用户终端106的RF信号。

中继终端天线148可以包括分离的发射天线和接收天线(例如，被配置为发射的一个或多个天线元件和被配置为接收的一个或多个天线元件)。可替代地，中继终端天线148可以包括组合的发射/接收天线(例如，被配置为发射和接收的一个或多个天线元件)。中继终端天线148可以是模拟相控阵、数字相控阵、反射器天线等中的一个或多个。作为示例，中继终端天线148包括布置在线性阵列或平面阵列中的多个天线元件。

在中继终端104的示例性示例中，中继终端RF装备126包括耦接到中继终端天线148的中继终端发射器150和中继终端接收器152。尽管图示说明的示例将中继终端发射器150和中继终端接收器152描绘为分离的元件，但是在其他示例中，中继终端发射器150和中继终端接收器152可以集成为单个收发器。

在中继终端104的示例性示例中，中继终端RF装备126还包括或可选地耦接到中继终端控制器154。中继终端控制器154被配置为控制传输到正在与中继终端104通信的基站102和/或用户终端106的RF信号和/或数据的通信。中继终端控制器154还被配置为控制从正在与中继终端104通信的基站102和/或用户终端106接收的RF信号和/或数据的通信。中继终端控制器154可以位于中继终端104的远程位置或者位于与中继终端104共同的位置(例如，集成到中继终端104)。

中继终端RF装备126还可以包括转向装置(未明确示出)。转向装置被配置为(例如，通过转向RF波束)控制RF信号的指向。转向装置可以包括用以机械地转向RF波束的机械波束导向体(例如，万向接头机构)、用以电子地转向RF波束的电子波束导向体(例如，移相器)或机械波束导向体和电子波束导向体的组合。

在示例性示例中，中继终端104还包括移动空中平台158。空中平台158被配置为承载中继终端天线148和中继终端RF装备126的其他部件(例如，RF有效负载)。

参考图5，在所公开的无线通信系统100的一个示例中，中继终端104是卫星160(例如，轨道中继终端)。在该示例中，多个中继终端104可以被称为一群卫星160。照此，无线通信系统100建立一个或多个基站102(示例示出了一个基站102)、一个或多个卫星160(示例示出了一个卫星160)以及一个或多个用户终端106(示例示出了三个用户终端106)之间的无线通信链路108。

BTR链路114是用于数据从基站102到卫星160的无线传输的通信路径。RTB链路120是用于数据从卫星160到基站102的无线传输的通信路径。RTU链路116是用于数据从卫星160到用户终端106的无线传输的通信路径。UTR链路118是用于数据从用户终端106到卫星160的无线传输的通信路径。

通常，卫星160是以围绕地球的轨道运行的任意轨道平台并且被配置为向基站102和/或用户终端106发射RF通信和/或从基站102和/或用户终端106接收RF通信。作为示例，卫星160处于与地球静止轨道。作为另一个示例，卫星160处于地球同步轨道。作为另一个示例，卫星160处于近地轨道(LEO)。作为另一个示例，卫星160处于高地球轨道(HEO)。作为另一个示例，卫星160处于中地球轨道(MEO)。作为又一示例，卫星160处于闪电(Molniya)轨道。

作为具体的非限制性示例，卫星160是高吞吐量卫星(HTS)。照此，卫星160可以被配置为发射和/或接收覆盖大约1.0GHz和大约90GHz之间的微波频率范围的无线电波。图6是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，中继终端104是高海拔飞行器162(例如，高海拔中继终端)。在该示例中，多个中继终端104可以被称为一组飞行器162。照此，无线通信系统100建立一个或多个基站102(示例示出了一个基站102)、一个或多个飞行器162(示例示出了一个飞行器162)和一个或多个用户终端106(示例示出了两个用户终端106)之间的无线通信链路108。

BTR链路114是用于数据从基站102到飞行器162的无线传输的通信路径。RTB链路120是用于数据从飞行器162到基站102的无线传输的通信路径。RTU链路116是用于数据从飞行器162到用户终端106的无线传输的通信路径。UTR链路118是用于数据从用户终端106到飞行器162的无线传输的通信路径。

通常，飞行器162是在地球上方以高海拔操作(例如，飞行)的任意空中平台并且被配置为向基站102和/或用户终端106发射RF通信和/或从基站102和/或用户终端106接收RF通信。飞行器162可以以地球上的给定地理区域上方的预定飞行路径飞行，诸如在一个或多个基站102和/或一个或多个用户终端106上方。

飞行器162被指派为在飞行路径内飞行。飞行路径可以变化或可以保持不变。作为示例，飞行路径可以是圆形路径，近似圆形路径或椭圆路径。可替代地，作为其他示例，飞行路径可以是一系列的两个或更多个交叉或相邻的近似圆形路径或椭圆路径。作为一个具体示例，飞行路径可以保持为具有大约1km和5km之间的主要尺寸(例如，直径)。

飞行器162操作在最小海拔和最大海拔内。作为示例，飞行器162操作在大约39000英尺(12km)和大约180000英尺(55km)之间的海拔(例如，平流层)。作为另一个示例，飞行器162操作在55000英尺(16km)和大约164000英尺(50km)之间的海拔。作为另一个示例，飞行器162操作在大约65000英尺(20km)的海拔。作为又一示例，飞行器162操作在至少大约65000英尺(20km)的海拔。

作为普通示例，飞行器162是无人飞行器(UAV)。飞行器162可以能够在操作海拔处飞行很长一段时间(例如，几个月)。作为具体示例，飞行器162是太阳能供电的UAV。例如，飞行器162是高海拔长续航(HALE)UAV。

图7是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，无线通信系统100包括卫星160和飞行器162的组合。照此，无线通信系统100建立一个或多个基站102(示例示出了一个基站102)、一个或多个卫星160(示例示出了一个卫星160)、一个或多个飞行器162(示例示出了一个飞行器162)以及一个或多个用户终端106(示例示出了一个用户终端106)之间的无线通信链路108。

BTR链路114是用于数据从基站102到卫星160的无线传输的通信路径。RTB链路120是用于数据从卫星160到基站102的无线传输的通信路径。RTU链路第一部分116A是用于数据从卫星160到飞行器162的无线传输的通信路径。RTU链路第二部分116B是用于数据从飞行器162到用户终端106的无线传输的通信路径。UTR链路第一部分118A是用于数据从用户终端106到飞行器162的无线传输的通信路径。UTR链路第二部分118B是用于数据从飞行器162到卫星160的无线传输的通信路径。

图8是无线通信系统100的另一个示例的示意说明。一个或多个中继终端104(示例示出了一个中继终端104)操作为或充当一个或多个基站102(示例示出了一个基站102)和一个或多个用户终端106(示例示出了三个用户终端106)之间的(例如高海拔或轨道)通信中继或节点。

中继终端104覆盖(例如，在其上方提供通信覆盖)覆盖区170。作为示例，中继终端104被指派为在覆盖区170上方的飞行路径内飞行。覆盖区170可以是地理区域、都市区域、标记区域等。作为一个示例，覆盖区170可以包括大约40km的大尺寸(例如，直径)。

在所公开的无线通信系统100的各个示例中，基站102和中继终端104能够实现用户终端106和网络122(图1)之间的通信。就此而言，作为一个示例，基站102接收来自网络122的信息(例如，数据)，并且将信息无线地传播到中继终端104。中继终端104进而将信息无线地传输或中继到一个或多个用户终端106。相反地，中继终端104接收来自一个或多个用户终端106的信息，并且进而将信息无线地传播到基站102，基站102进而将信息传输或中继到网络122。

在示例性示例中，中继终端104采用多个RF点波束172，也被称为RF波束。RF点波束172从中继终端104被辐射到地球表面。作为一个示例，RF装备130的波束形成器156(图1)设计RF信号的形状以形成RF点波束172。每个RF点波束172具有朝向地面的发射方向并且覆盖限定地面小区174的服务区。换句话说，地面小区174中的每一个代表成形的RF点波束172的覆盖区域(footprint)。多个RF点波束172将覆盖区170划分为多个地面小区174(图8中明确指出了两个RF点波束172和四个地面小区174)。位于相同地面小区174内的用户终端106由相同的RF点波束172服务。因此，RF点波束172中的每一个可以支持一个或多个RTU链路116和/或UTR链路118(图1)。

在示例性示例中，不同的RF点波束172以相同或不同的频率操作。作为示例，针对(例如，限定)邻近(例如，直接相邻)地面小区174的RF点波束172的操作频率是不同的以防止频率干扰。邻近地面小区174之间的不同操作频率还可以允许邻近地面小区174之间的一些重叠(例如，相邻或邻近RF点波束172的重叠)。因此，覆盖区170可以被分割为由多个RF点波束172限定的多个地面小区174，以产生频率重复使用模型176(例如，地面模型)，使得相同RF频率或信道可以在不同的非相邻的地面小区174内重复使用。也就是说，中继终端104可以在不同RF点波束172中重复使用相同的频率。

例如，限定频率重复使用模型176的地面小区174可以是静态的(例如，尺寸和/或位置不变)或动态的(例如，尺寸和/或位置改变)。作为示例，例如，由于中继终端104的运动，RF点波束172的尺寸和/或位置可以改变。因此，由RF点波束172限定的地面小区174的尺寸和/或位置可以相应地改变。作为示例，RF点波束172不可以改变尺寸和/或位置。因此，由RF点波束172限定的地面小区174的尺寸和/或位置不可以改变。

地基移动用户终端106(例如，汽车)和/或空中移动用户终端106(例如，飞行器)可以临时地或永久地位于覆盖区170内。例如，移动用户终端106可以临时位于任何一个地面小区174内达一时间段。作为示例，移动用户终端106可以响应于用户终端106的位置的改变(例如，当用户终端106从一个目的地行进到另一个目的地时)而在不同地面小区174之间切换。作为另一个示例，移动用户终端106可以响应于地面小区174的位置的改变(例如，当中继终端104沿其飞行路径或轨道行进时)而在不同的地面小区174之间切换。在上述两个示例的任意一个中，在两个RF点波束172之间将发生RF信号移交。在该示例中，移交通过RF点波束172到不同的用户终端106的运动或用户终端106到不同的RF点波束172的运动中的一个来触发。

类似地，地基静止用户终端106(例如，结构)可以临时地或永久地位于覆盖区170内。例如，静止用户终端106可以临时位于任意一个地面小区174内达一时间段。作为示例，静止用户终端106可以响应于地面小区174的位置的改变(例如，当中继终端104沿其飞行路径或轨道行进时)而在不同地面小区174之间切换。在该示例中，在两个RF点波束172之间将发生RF信号移交。在该示例中，移交通过RF点波束172到不同的用户终端106的运动来触发。

地基基站102可以位于覆盖区170内或外部。

图9是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，中继终端104(例如，以频率重复使用模式176)引导限定多个地面小区174的多个RF点波束172。作为示例，中继终端104产生并引导限定第一地面小区174A的第一RF点波束172A、限定第二地面小区174B的第二RF点波束172B、限定第三地面小区174C的第三RF点波束172C和限定第四地面小区174D的第四RF点波束172D。尽管图9中的示例示出了四个RF点波束172和四个相关联的地面小区174，但是在其他示例中，中继终端104可以产生并引导限定任意数量的相关联的地面小区174的任意数量的RF点波束172。

图10是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，多个中继终端104(示例示出两个中继终端104)(例如以频率重复使用模型176)引导限定多个地面小区174的多个RF点波束172。作为示例，第一中继终端104A产生并引导限定第一地面小区174A的第一RF点波束172A、限定第二地面小区174B的第二RF点波束172B和限定第三地面小区174C的第三RF点波束172C。第二中继终端104B产生并引导限定第四地面小区174D的第四RF点波束172D。尽管图10的示例示出了两个中继终端104引导限定四个相关联地面小区174的四个RF点波束172，但是在其他示例中，任意数量的中继终端104可以产生并引导限定任意数量的相关联地面小区174的任意数量的RF点波束172。

图11是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，多个中继终端104(例如，一群卫星或一组飞行器)(示例示出了三个中继终端104)为多个覆盖区170(示例示出了三个覆盖区170)提供覆盖。在图示说明的示例中，第一中继终端104A为第一覆盖区170A提供覆盖，第二中继终端104B为第二覆盖区170B提供覆盖，并且第三中继终端104C为第三覆盖区170C提供覆盖。尽管图11中的示例示出了三个中继终端104和三个相关联的覆盖区170，但是在其他示例中，多个中继终端104可以包括任意数量的中继终端104和相关联的覆盖区170。

在该示例中，中继终端104中的每一个包括与其自身相关联的飞行路径或轨道，例如，其将中继终端104直接定位在服务相关联的覆盖区170的预定位置的上方。作为示例，多个中继终端104是地理分隔的，例如，这取决于相关联的覆盖区170的整体尺寸。多个中继终端104可以操作在相同的轨道或海拔或不同的轨道或海拔。

在该示例中，中继终端104中的每一个引导多个RF点波束172(图8)，多个RF点波束172将相关联的覆盖区170划分为多个地面小区174。作为一个示例，第一覆盖区170A被划分为(例如，限定)多个第一地面小区174A(明确标识地面小区中的一个)。第二覆盖区170B被划分为(例如，限定)多个第二地面小区174B(明确标识第二地面小区中的一个)。第三覆盖区170C被划分为(例如，限定)多个第三地面小区174C(明确标识第三地面小区中的一个)。

在该示例中，两个或更多个覆盖区170的至少部分重叠以覆盖相同的区并且形成一个或多个公共覆盖区178。因此，公共覆盖区178包括由两个或更多个覆盖区170共享的服务区。在该图示说明的示例中，第一覆盖区170A、第二覆盖区170B和第三覆盖区170C的重叠部分形成公共覆盖区178。例如，还通过第一覆盖区170A和第二覆盖区170B的重叠部分、第一覆盖区170A和第三覆盖区170C的重叠部分等，来形成其他公共覆盖区(未明确标识)。

图12是所公开的无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，多个中继终端104(例如，一群卫星或一组飞行器)(示例示出了三个中继终端104)传输限定多个地面小区174(示例示出了三个地面小区174)的多个RF点波束172(示例示出了三个RF点波束172)。在图示说明的示例中，第一中继终端104A产生并引导限定第一地面小区174A的第一RF点波束172A，第二中继终端104B产生并引导限定第二地面小区174B的第二RF点波束172B，并且第三中继终端产生并引导限定第三地面小区174C的第三RF点波束172C。尽管图12中的示例示出了三个中继终端104传输限定三个相关联的地面小区174的三个RF点波束172，但是在其他示例中，任意数量的中继终端104可以产生并引导限定任意数量的相关联的地面小区174的任意数量的RF点波束172。

在该示例中，两个或更多个地面小区174的至少部分重叠以覆盖相同的区并且形成公共地面小区180。因此，公共地面小区180包括由两个或更多个地面小区174共享的服务区。在该图示说明的示例中，第一地面小区174A、第二地面小区174B和第三地面小区174C的重叠部分形成公共地面小区180。例如，还通过第一地面小区174A和第二地面小区174B的重叠部分、第一地面小区174A和第三地面小区174C的重叠部分等，形成其他公共地面小区(未明确标识)。如图11中所图示说明的，公共覆盖区178可以包括多个公共地面小区180。

在该示例中，服务公共地面小区180的多个RF点波束172(例如，两个或更多个RF点波束172)有效增加了(例如，RTU链路116和UTR链路118的)(图1)与位于公共地面小区180内的用户终端106的无线通信链路108的容量和数据传输速度。作为示例，由限定公共地面小区180的中继终端104产生并引导的RF点波束172以相同操作频率操作。作为另一个示例，由限定公共地面小区180的中继终端104产生并引导的RF点波束172以不同操作频率操作。RF装备130(图1)可以使用预定的多路复用途径来组合多个RF信号。作为示例，RF装备130可以使用时间多路复用、偏振多路复用、空间多路复用和位置多路复用中的一个或多个。

图13是无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在图示说明的示例中，每个单独的用户终端106具有与中继终端104建立的单独的无线通信链路108(例如，RTU链路116和UTR链路118)。在本文描述的示例中，在给定时间，多个用户终端106可以位于相同的地面小区174内。因此，用户终端106使用相同的操作频率与相同的中继终端104(图9和图10)通信。当例如在相同地面小区174或不同的地面小区174内的不同用户终端106相距很远时，可能没有载波间干扰(ICI)。然而，不同用户终端106过于靠近在一起可能导致用户终端106之间的ICI。

图14是无线通信系统100的另一个示例的示意说明。在该示例中，多个用户终端106中的两个或更多个(示例示出三个用户终端106，并且分别标识为第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C)充分接近以潜在地引起当全部用户终端106(例如，第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C)与相同中继终端104直接通信时相邻和邻近的用户终端106之间的ICI。另一用户终端106(标识为第四用户终端106D)充分远离其他用户终端106不会导致当与中继终端104直接通信时的ICI。

在示例性示例中，无线通信系统100建立虚拟小区194，虚拟小区194包含彼此紧密接近的用户终端106。无线通信系统100将用户终端106中的一个用户终端指示为主要用户终端196(例如，主用户终端)并且将用户终端106的其他用户终端指示为辅助用户终端198(例如，从用户终端)。主要用户终端196建立与中继终端104的无线通信链路并且直接与中继终端104通信数据。辅助用户终端198建立与主要用户终端196的无线通信链路并且直接与主要用户终端196通信。因此，辅助用户终端198通过主要用户终端196与中继终端104间接通信。无线通信系统100有效地合并或组合来自主要用户终端196和辅助用户终端198的数据以用于与中继终端104通信。

尽管图14的示例示出的虚拟小区194包括三个用户终端106，然而在其他示例中，任意数量的用户终端106可以包括在通过由虚拟小区194限定的子网络222内，并且可以通过该子网络222进行通信。类似地，尽管图14中图示说明的示例包括建立在地面小区174内的两个虚拟小区194，然而在其他示例中，可以在地面小区174内建立任意数量的虚拟小区194。

在各种示例中，无线通信系统100(例如，控制单元182(图1))的RF装备130(图1)执行下列操作所需的操作步骤：指示主要用户终端196和辅助用户终端198、建立虚拟小区194、以及合并分布在主要用户终端196和辅助用户终端198之间和在主要用户终端196和中继终端104之间传输的数据。操作步骤可以全部或部分地由基站RF装备124、中继终端RF装备126和/或用户终端RF装备128(图1)中的一个或多个来实施。无线通信系统100使用频率管理来说明中继终端104的加载，以便最大化中继终端104的容量。

作为示例，中继终端RF装备126(图4)管理RF点波束172(图9)的数量和用户终端106之间的通信链路。中继终端RF装备126确定用户终端106中的哪些用户终端将通过本地虚拟小区194通信，以及确定用户终端106中的哪些用户终端将与中继终端104直接通信。中继终端RF装备126指示被指派为在虚拟小区194内通信的用户终端106中的哪些用户终端将是主要用户终端196和辅助用户终端198。

在该示例中，主要用户终端196的用户终端RF装备128(例如，用户终端天线140(图3))产生虚拟小区194并且成为用于与辅助用户终端198通信的超节点。虚拟小区194有效地成为子网络，或子网络222，以将数据局部地分布在主要用户终端196和辅助用户终端198之间。在移动用户终端106的示例中，虚拟小区194可以是无线局域网络，例如，Wi-Fi网络。在静止或固定的用户终端106的示例中，虚拟小区194可以是无线局域网络或有线局域网络。

在该示例中，中继终端RF装备126调协数据的合并。主要用户终端196的用户终端RF装备128(图3)将来自分布在虚拟小区194内的主要用户终端196和辅助用户终端198的数据合并在一起进入与中继终端104的单个通信链路，以便更有效地分布数据。

在该示例中，例如由选举模块184、合并模块186和优化模块188(图1)中的一个或多个执行的操作方法、工具和/或算法被用于通过确定将建立多少个虚拟小区194来合并位于虚拟小区194内的用户终端106的数据、用户终端106中有多少个以及哪些用户终端将使用虚拟小区194来与中继终端104通信以及用户终端106中有多少个以及哪些用户终端将与中继终端104直接通信，从而优化中继终端104的总通信吞吐量(communicationsthroughput)。

因此，在该示例中，多个用户终端106共享一个无线通信链路108(例如，RTU链路116和UTR链路118)。被指示为辅助用户终端198的用户终端106被指示通过由虚拟小区194建立的子网络222与指示为主要用户终端196的用户终端106通信。RF装备130(例如，控制单元182(图1))调协并且控制无线通信链路108和虚拟小区194。作为示例，可以由主要用户终端196的用户终端RF装备128、中继终端RF装备126、中央控制中心(未明确说明)(例如，基站RF装备124)或其组合来提供调协和控制。在这些示例中的任何一个中，控制单元182考虑中继终端104的容量并且管理虚拟小区194的形式。

尽管在图8-图14中图示说明的示例中所述中继终端104被描绘为飞行器，但是在其他示例中，如上所述，中继终端104可以是卫星或卫星和飞行器的组合。

图15是说明无线通信度量标准200的一个示例的示意框图。无线通信度量标准200是无线通信链路108的无线通信特性，例如特别是RTU链路116和UTR链路118(图1)的无线通信特性。当管理虚拟小区194的建立以及选择用户终端106中的哪一个将被指示为主要用户终端196以便与中继终端104直接通信接触并且向指示为辅助用户终端198的其他用户终端106分布数据时，无线通信系统100(例如，控制单元182)使用和/或评估一个或多个无线通信度量标准200。

作为示例，无线通信度量标准200包括信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208和/或信道可靠性210中的一个或多个。如本文所使用的，信道功率202具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括信号功率的测量或量化。如本文所使用的，信道容量204具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括可用带宽的测量或量化。如本文所使用的，信道速度206具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括数据传送速率的测量或量化。如本文所使用的，信道质量208具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括诸如用于测量功率的信号质量指数(SQI)的测量或量化。如本文所使用的，信道可靠性210具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括信噪比(SNR)的测量或量化。

作为其他示例，无线通信度量标准200还可以包括交通量224、估计的交通吞吐量226、包丢失228、包延迟230、包延迟变化(例如，抖动)232和客户数量234。如本文所使用的，交通量224具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括沿无线通信信道传输的数据包的尺寸的测量或量化。如本文所使用的，交通吞吐量116具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括数据包通过无线通信信道被成功递送的速率的测量或量化。如本文所使用的，包丢失228具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括未能到达其目的地的数据包的测量或量化。如本文所使用的，包延迟变化232具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括其中任意丢失包均被忽略的流中选择的包之间的端到端单向延迟的差异的测量或量化。如本文所使用的，客户数量234具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括连接到形成虚拟小区194的所有用户终端106的主机侧客户的数量的测量或量化。

作为其他示例，无线通信度量标准200包括信号方向214和/或接收的信号强度216中的一个或多个。如本文所使用的，信号方向214具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括发射器功率输出的测量或量化。如本文所使用的，接收的信号强度216或接收的信号强度指示符(RSSI)具有本领域技术人员已知的其普遍含义，并且例如包括存在于接收的无线电信号中的功率的测量或量化。作为示例，信号方向214可以通过用户终端106的方向性天线(例如，用户终端天线140)(图3)的信号强度216被确定。

作为另一个示例，无线通信度量标准200包括终端位置218。如本文所使用的，终端位置218指用户终端106的相对位置。终端位置218可以由全球定位卫星(GPS)信息确定并且用于计算用于用户终端106和/或通过虚拟小区194(图14)通信而联合的多个用户终端106的地理位置和身份验证的矩形距离。

作为又一示例，无线通信度量标准200包括终端运动220。如本文所使用的，终端运动220指用户终端106的相对运动。终端运动220可以包括用户终端106之间的相对运动和/或用户终端106与中继终端104之间的相对运动，例如，当在地面小区174(图13)中的不同的一些地面小区之间切换时。

图16是所公开的用于管理无线通信网络(例如，由所公开的无线通信系统100(图1)建立的无线通信网络212)的方法500的一个示例的流程图。

在示例性示例中，方法500包括请求从多个用户终端106中的每一个到中继终端104的通信的步骤，如框502所示。例如，该步骤可以包括请求从多个用户终端106中的第一个(例如，第一用户终端106A)(图14)到中继终端104的通信(例如，请求第一无线通信链路的连接)、请求从多个用户终端106中的第二个(例如，第二用户终端106B)(图14)到中继终端104的通信(例如，请求第二无线通信链路的连接)、请求从多个用户终端106中的第三个(例如，第三用户终端106C)(图14)到中继终端104的通信(例如，请求第三无线通信链路的连接)以及请求从多个用户终端106中的第四个(例如，第四用户终端106D)(图14)到中继终端104的通信(例如，请求第四无线通信链路的连接)、等等。

作为示例，第一用户终端106A、第二用户终端106B、第三用户终端106C、第四用户终端106D等可以发起或播送与中继终端104进行通信的请求。该请求可以由中继终端104接收。作为示例，该请求由例如在中继终端104处或中央控制中心(例如基站102)(图1)处的控制单元182(图1)来评估。

然后，如框504所示，评估多个用户终端106中的每一个与中继终端104(图13)之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200(图15)。作为示例，对于多个用户终端106中的每一个，评估与用户终端RF装备128(例如，用户终端天线140)(图3)相关联的无线通信度量标准200。如本文所使用的，评估一个或多个无线通信度量标准200包括进行不同用户终端106的无线通信度量标准200之间的比较、进行无线通信度量标准200与预定值和/或阈值之间的比较或基于无线通信度量标准200进行与用户终端106和/或无线通信链路108有关的决定。

作为示例，不同用户终端106的无线通信度量标准200之间的比较、无线通信度量标准200与预定值和/或阈值之间的比较以及基于无线通信度量标准200与用户终端106和/或无线通信链路108有关的决定可以基于在给定时间点处收集的瞬时无线通信度量标准200或者在一时间段内收集和存储的一组连续的无线通信度量标准200。

机器学习和优化算法的应用可以用于为虚拟小区194选举最有效的主要用户终端196并且在其他外部接入点动态竞争该频谱的RF环境中有效地操作。

作为示例，评估第一用户终端106A和中继终端104(图13)之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200(图15)。类似地，评估第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200。类似地，评估第三用户终端106C和中继终端14之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200。类似地，评估第四用户终端106D和中继终端14之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200。

然后，如框506所示，进行多个用户终端106中的每一个被指定为包含在将由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222中的候选者。

然后，如框508所示，对多个用户终端106中的哪些成为包含在将由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222中的候选者进行选择。

作为示例，控制单元182(图1)的选举模块184和/或优化模块188评估第一用户终端106A、第二用户终端106B、第三用户终端106C、第四用户终端106D等的无线通信度量标准200，以便确定用户终端106中的哪些将形成虚拟小区194(图14)。如上所述，评估信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208、信道可靠性210、信号方向214、信号强度216、相对终端位置218和/或相对终端运动200中的一个或多个。

在示例中，诸如对于图14中图示说明的地基移动用户终端106(例如，安装到地基移动平台164的用户终端RF装备128)(图5)，第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C可以紧密相邻地一起行进，例如，在相同的道路上以相同的方向行进。在该示例中，用户终端106的终端位置218和/或终端运动220可以指示第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C充分紧密靠近达足够长的时间以建立虚拟小区194(图14)并且将来自第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C的数据合并。因此，控制单元182将选择第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C以包含在将由虚拟小区194形成的子网络222中。如本文所使用的，足够长的时间指足以建立和维持用户终端106之间的无线通信链路(例如，Wi-Fi链路)的任意时间段。类似地，如本文所使用的，充分紧密靠近指足以建立和维持用户终端106之间的无线通信链路(例如，Wi-Fi链路)的任意距离。

在针对地基移动用户终端106的另一个示例中，第四用户终端106D可以以与第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C相同的方向行进，然而，第四用户终端106D可以远离第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C中的任何一个。在该示例中，用户终端106的终端位置218和/或终端运动220可以指示第四用户终端106D与第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C未足够紧密接近以建立虚拟小区194(图14)和将来自第四用户终端106D与第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C的数据合并。因此，控制单元182将选择第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C以包含在将由虚拟小区194形成的子网络222中并且排除第四用户终端106D。

在针对地基移动用户终端106的又一示例中，第五用户终端106E可以以与第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C相反的方向行进。在该示例中，用户终端106的终端位置218和/或终端运动220可以指示第五用户终端106E将充分紧密接近达不足够长的时间从而不能建立虚拟小区194(图14)和将来自第五用户终端106E与第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C的数据合并。因此，控制单元182将选择第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C以包含在将由虚拟小区194形成的子网络222中并且排除第五用户终端106E。

然后，如框510所示，被选择为包含在将由虚拟小区194(框508)形成的子网络222中的多个用户终端106中的每一个被指定为用于与中继终端104进行直接通信连接的主要用户终端196(图14)。

作为示例，并且在图14中最佳说明的，第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C被选择为包含在将由虚拟小区194形成的子网络222中。在此，第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C中的每一个被指定为与中继终端104进行直接通信连接的主要用户终端196(图14)。

然后，如框512所示，指定的多个用户终端106(框510)中的一个用户终端被选举或指示为基于评估无线通信度量标准200(框504)而进行与中继终端104的直接通信连接的主要用户终端196(图14)。如图框514所示，多个用户终端106中的其他用户终端被指示为用于与主要用户终端196进行直接通信连接并且因此通过主要用户终端196与中继终端104进行间接通信连接的辅助用户终端198(图14)。

作为示例，将用户终端106中的一个用户终端选举或指示为主要用户终端196可以经由终端配置、终端策略、分布式选举协议或其组合来实施。如本文所使用的，终端配置、终端策略和分布式选举协议具有本领域技术人员已知的其普遍含义。

作为示例，控制单元182(图1)的选举模块184和/或优化模块188评估被选择用于虚拟小区194并且被指定的第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C的无线通信度量标准200，以便将第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C中的一个指示为主要用户终端196(图14)，并且优化主要用户终端196和中继终端104之间的通信。如上所述，评估信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208、信道可靠性210、信号方向214、信号强度216、相对终端位置218和/或相对终端运动220中的一个或多个。

在该示例中，并且如图14所说明的，被选择用于虚拟小区194并且被指定的第一用户终端106A被选举或指示为主要用户终端196以基于评估无线通信度量标准200而与中继终端104进行直接通信连接。同样被选择用于虚拟小区194并且被指定的第二用户终端106B和第三用户终端106C被指示为辅助用户终端198以与主要用户终端196进行直接通信连接并且因此通过主要用户终端196与中继终端104进行间接通信连接。

在示例中，第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108可以具有比第二用户终端106B或第三用户终端106C与中继终端104之间的无线通信链路108更大的信道功率202、信道容量204和/或信道速度206。例如，第一用户终端106A的用户终端天线140(图3)可以比第二用户终端106B或第三用户终端106C的用户终端天线140更大和/或更强。在该示例中，控制单元182(图1)选举或指示第一用户终端106A作为主要用户终端196(图14)并且指示第二用户终端106B和第三用户终端106C作为辅助用户终端198(图14)。

在另一个示例中，无线通信度量标准200可以指示第一用户终端106A与中继终端104之间的无线通信链路108具有比第二用户终端106B或第三用户终端106C与中继终端104之间的无线通信链路108更好的信道质量208和/或信道可靠性210。在该示例中，控制单元182(图1)选举或指示第一用户终端106A作为主要用户终端196(图14)并且指示第二用户终端106B和第三用户终端106C作为辅助用户终端198(图14)。

然后，如框516所示，命令主要用户终端196(图14)建立与中继终端104的直接通信连接。然后，如框518所示，命令主要用户终端196(图14)建立虚拟小区194(图14)。然后，如在框520处所示，命令辅助用户终端198(图14)建立与主要用户终端196的直接通信连接，以便与中继终端104通信。

如框522所示，合并来自主要用户终端196和辅助用户终端198(图14)的数据，并且如框524所示，将合并的数据从主要用户终端196传输到中继终端104。如框526所示，数据还从中继终端104传输到主要用户终端196(框524)并且通过限定在虚拟小区194(图14)内的子网络222从主要用户终端196分布到辅助用户终端198。

分布到主要用户终端196和辅助用户终端198(例如，虚拟小区194内的所有用户终端106)以及来自主要用户终端196和辅助用户终端198的数据被合并以增加中继终端104和虚拟小区194内的用户终端106之间的无线通信链路108的容量和/或降低其负载。在图14中说明的示例中，仅第一用户终端106A、第四用户终端106D和第五用户终端106E与中继终端104直接通信。第一用户终端106A、第二用户终端106B和第三用户终端106C将数据合并到第一用户终端106A和中继终端104之间的一个通信链路中。因此，用户终端106之间的直接通信链路的数量从五个降低到三个。通过使用邻近用户终端106之间的局域子网络222来降低与中继终端104的直接通信链路的数量相应地降低了中继终端所需的功率、增加了中继终端104的容量并且降低了链路拥挤。

将来自多个用户终端106和/或在虚拟小区194内联合的用户终端106的数据合并的益处可以包括针对局域连接性优化用于通过有线(例如，针对结构168)(图5)或无线(例如，针对结构168、地基移动平台164等)(图5)连接到用户终端106的服务用户(例如，蜂窝电话、个人电子设备等)的局域子网络222分布，具有较高的信噪比与较高的增益天线的无线通信链路108上的较高带宽有效调制(BEMS)性能，以及对中继终端104减负荷以管理较少的较高容量链路与多个较低容量链路。

在一个具体示例中，限定在虚拟小区194(图14)内用于在主要用户终端196和辅助用户终端198之间的通信连接的子网络222是Wi-Fi网络，其限制或消除相邻用户终端106和中继终端104之间的ICI。作为示例，用户终端RF装备128(例如，用户终端天线140)(图3)利用使用正交频分复用(OFDM)的IEEE 802.11ac或802.11n标准，以便隔离信号。作为示例，OFDM基于正交信道分配和有效波束形成(active beamforming)中的至少一个，例如，这取决于用户终端106在虚拟小区194(图14)内的相对位置。

作为示例，802.11n接入点可以以2.4GHz带或5GHz带操作并且可以指派终端来使用来自2.4GHz带中预定义的一组信道或5GHz带中的另一组信道的信道。相反地，802.11ac接入点仅以5GHz带操作并且可以指派终端来使用来自5GHz带中的一组信道的一个或多个信道。802.11ac标准还将波束形成并入作为核心功能，允许接入点引导自终端处的接入点天线直接辐射的能量，所述终端随机地位于遍布由该接入点服务的小区中。

控制单元182(例如，选举模块184、合并模块186和/或优化模块188)包括判定逻辑，其用于管理用户终端106形成虚拟小区194(图14)的选择、被指示作为与中继终端104接触的主要用户终端196(例如，超节点)(图14)的用户终端106的选择、以及通过无线通信链路108(图14)在主要用户终端196和中继终端104之间的数据的合并和分布以及通过由虚拟小区194限定的子网络222在主要用户终端196和辅助用户终端198(图14)之间的数据的合并和分布。管理直接无线通信链路108的分布和所建立的虚拟小区194内的用户终端106的选择可以优化中继终端104的容量和/或性能。

如上所述并且参考图11和图12，在所公开的无线通信系统100的一些示例中，一个或多个虚拟小区194(图14)可以形成在或定位在公共覆盖区178内，或者尤其是在由来自多个中继终端104中的不同中继终端的重叠RF点波束172形成的公共地面小区180内。在此类示例中，无线通信系统100和方法500可以检测覆盖公共地面小区180的两个或更多个中继终端104之间的负载失衡和/或两个或更多个虚拟小区194之间的负载失衡。如本文所使用的，术语负载失衡指多个中继终端104中的第一个(例如，第一中继终端104A)相对于多个中继终端104中的第二个(例如，第二中继终端104B)的负载具有更大的负载的情况。

作为示例，在具有两个或更多个中继终端104的配置中，中继终端104中的一个可以具有比中继终端104中的另一个更大的负载。在这种情况的示例性实施方式中，无线通信系统100(例如，控制单元182)可以引导一个或多个主要用户终端196与较少负载的中继终端104通信，或者从与较重负载的中继终端104的通信切换至与较少负载的中继终端104的通信。

作为另一个示例，在具有两个或更多个虚拟小区194的配置中，虚拟小区194中的一个可以具有比虚拟小区194中的另一个更大的负载。在这种情况的示例性实施方式中，无线通信系统100(例如，控制单元182)可以引导一个或多个辅助用户终端198与较少负载的主要用户终端196通信，或者从与较重负载的主要用户终端196的通信切换至与较少负载的主要用户终端196的通信。

这样，在一个示例中，如框528所示，方法500还包括检测覆盖一个或多个虚拟小区194(图14)所位于的公共地面小区180(图12)的多个中继终端104之间的高于预定阈值的负载失衡的步骤。在该示例中，响应于检测负载失衡(框528)，方法500包括将至少一个无线通信链路108(例如，来自与第一空中通信中继终端104A直接通信的虚拟小区194的主要用户终端196或与第一空中通信中继终端104A直接通信的另一用户终端106)从第一空中通信中继终端104A传递到第二空中通信中继终端104B，如框530所示。可替代地或附加地，在该示例中，响应于检测到负载失衡(框528)，方法500包括重新配置从第一空中通信中继终端104A和第二空中通信中继终端104B中的至少一个投射的RF点波束172，如框532所示。作为示例，重新配置RF点波束172可以包括重新配置RF点波束172的特性，包括改变波束中心、波束尺寸和波束功率中的至少一个。

在所公开的示例中，包括在虚拟小区194内的用户终端106的数量和/或位置可以随时间改变。作为示例，一个移动用户终端106可以移动到不再适合于包含在虚拟小区194内的位置(例如，非常远离主要用户终端196)。作为另一个示例，另一移动用户终端106可以移动到适合于包含在虚拟小区194内的位置中(例如，充分接近主要用户终端196)。类似地，被选举和指示为主要用户终端196的特殊用户终端106可以随不同用户终端106进入和离开虚拟小区194而改变，随新的用户终端106(例如，具有不同的用户终端天线140)进入虚拟小区194而改变，和/或随无线通信度量标准200改变(例如，由于一个或多个用户终端106的位置的变化)而改变。

图17是所公开的用于优化无线通信网络(例如由所公开的无线通信系统100(图1)建立的无线通信网络212)的方法600的一个示例的流程图。

在示例性示例中，如框602所示，方法600包括建立第一用户终端106A(图14)和中继终端104之间的通信(例如，无线通信链路108)的步骤。如框618所示，指示为主要用户终端196的第一用户终端106A建立限定子网络222的虚拟小区194以用于主要用户终端196和一个或多个辅助用户终端198之间的通信。

作为示例，如图16的框502-516所示，第一用户终端106A已经被指示为主要用户终端196(图14)，并且如图16的框518所示，虚拟小区194(图14)已经建立。

然后，如框604所示，第二用户终端106B(图14)请求与第一用户终端106A的直接通信，以便通过第一用户终端106A(例如，通过由虚拟小区194限定的子网络222)与中继终端104通信。作为示例，第二用户终端106B可以进入虚拟小区194并且定位为与第一用户终端106A充分紧密接近。

然后，如框606所示，第一用户终端106A(充当主要用户终端196)临时同意(例如允许)与第一用户终端106A通信的请求。

然后，如框608所示，评估第二用户终端106B和第一用户终端106A之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200(图15)。作为示例，针对第二用户终端106B评估与用户终端RF装备128(例如，用户终端天线140)(图3)相关联的无线通信度量标准200。如上所述，评估信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208、信道可靠性210、信号方向214、信号强度216、相对终端位置218和/或相对终端运动220中的一个或多个。

然后，如框610所示，基于第二用户终端106B的无线通信度量标准200的评估(框608)，确定第二用户终端106B是否适合于包含在(例如，保持包括在)由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222内。作为示例，当(例如，如果)第二用户终端106B与第一用户终端106A(例如，定位于虚拟小区194内)充分紧密接近达足够长的时间和/或具有能够与充当子网络222的超节点的第一用户终端106A通信的用户终端RF装备128(图3)时，第二用户终端106B适合于包含在(例如，保持包括在)通信子网络222内。

作为示例，例如，基于第二用户终端106B的相对位置和/或相对运动，控制单元182(图1)的选举模块184和/或优化模块188评估第二用户终端106B的无线通信度量标准200，以便确定第二用户终端106B是否为包含在由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222内的合适的候选者。

如框612所示，如果无线通信度量标准200的评估指示第二用户终端106B不适合于包含在由虚拟小区194形成的通信子网络222内，则拒绝与第一用户终端106A通信的请求。

然后，如框614所示，如果无线通信度量标准200的评估指示第二用户终端106B适合于包含在由虚拟小区194形成的通信子网络222内，则评估第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108的一个或多个无线通信度量标准200(图15)。作为示例，针对充当主要用户终端196的第一用户终端106A，评估与用户终端RF装备128(例如，用户终端天线140)(图3)相关联的无线通信度量标准200。如上所述，评估信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208、信道可靠性210、信号方向214、信号强度216、相对终端位置218和/或相对终端运动220中的一个或多个。

然后，如框616所示，基于无线通信度量标准200的评估(框612)，确定第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108是否足以和/或适合包含第二用户终端106B。作为示例，当(例如，如果)无线通信链路108和/或中继终端104能够处理与第二用户终端106B相关联的附加数据以通过第一用户终端106A与中继终端104通信(例如，中继终端104具有可用容量和/或功率)时，第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108足以和/或适合包含第二用户终端106B。

作为示例，控制单元182(图1)的选举模块184和/或优化模块188评估第一用户终端106A的无线通信度量标准200，以便例如基于第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108的信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208和/或信道可靠性210中的一个或多个来确定第二用户终端106B是否为包含在由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222内以及用于合并来自第二用户终端106B的数据的合适的候选者。

如框612所示，如果无线通信度量标准200的评估指示第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108不适合包含第二用户终端106B和合并来自第二用户终端106B的数据，则拒绝通过第一用户终端106A与中继终端104通信的请求。

在所公开的无线通信系统100的示例中，其中一个或多个虚拟小区194(图14)被形成或定位在公共覆盖区178内，或者尤其是在由来自多个中继终端104中的不同中继终端的重叠RF点波束172形成的公共地面小区180内，当例如由在主要用户终端196处指示的第一用户终端106A或者由中继终端104拒绝通信请求时(框612)，第二用户终端可以被引导为与多个中继终端中的另一个中继终端直接通信。

然后，如果无线通信度量标准200的评估指示第二用户终端106B适合于包含在由虚拟小区194形成的通信子网络222内，则第二用户终端106B被指示为辅助用户终端198(图14)，如框620所示，并且同意(例如，允许)通过第一用户终端106A与中继终端104通信的请求，如框622所示。

同意通过第一用户终端106A与中继终端104通信的请求或拒绝通过第一用户终端106A与中继终端104通信的请求中的一个的过程步骤还可以称为接纳控制(admissioncontrol)。

如框624所示，被指示为辅助用户终端198(图14)的第二用户终端106B然后被命令为建立与主要用户终端196的直接通信连接，以便与中继终端104通信。

如框626所示，来自被指示为主要用户终端196的第一用户终端106A和被指示为辅助用户终端198(图14)的第二用户终端106B的数据然后被合并，并且如框628所示，该数据从第一用户终端106A传输到中继终端104。如框630所示，数据还从中继终端104传输到第一用户终端106A(框524)并且通过虚拟小区194(图14)内限定的子网络222从第一用户终端106A分布到第二/第三用户终端106B/106C等中的一个或多个。

在各个示例中，被指示为主要用户终端196的第一用户终端106A和被指示为辅助用户终端198的一个或多个第二用户终端106B的无线通信度量标准200的评估可以定期或连续地执行，以维持或改变主要用户终端196和辅助用户终端198的指示。

这样，第一用户终端106A和中继终端104之间以及第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信链路108的无线通信度量标准200可以被监测、评估和比较。基于无线通信度量标准200的更新的评估，被指示为主要用户终端196和辅助用户终端198的用户终端106可以保持相同或改变。

作为示例，在评估第一用户终端106A和中继终端104之间以及第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信度量标准200之后，可以确定第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信链路108可以具有比第一用户终端106A之间的无线通信链路108更大的信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208和/或信道可靠性210。例如，第二用户终端106B的用户终端天线140(图3)可以比第一用户终端106A的用户终端天线140更大和/或更强。在此类示例中，控制单元182(图1)将第二用户终端106B提升为主要用户终端196(图14)，换句话说，将第二用户终端106B选举为或指示为替代的主要用户终端196并且将第一用户终端106A降级为辅助用户终端198，换句话说，将第一用户终端106A选举为或指示为替代的辅助用户终端198(图14)。

作为另一个示例，在评估第一用户终端106A和中继终端104之间以及第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信度量标准200之后，可以确定第一用户终端106A和中继终端104之间的无线通信链路108可以具有比第二用户终端106B之间的无线通信链路108更大的信道功率202、信道容量204、信道速度206、信道质量208和/或信道可靠性210。例如，第一用户终端106A的用户终端天线140可以比第二用户终端106B的用户终端天线140更大和/或更强。在此类示例中，控制单元182将第一用户终端106A维持为主要用户终端196，换句话说，将第一用户终端106A选举为或指示为替代的主要用户终端196并且将第二用户终端106B维持为辅助用户终端198，或者换句话说，将第二用户终端106B选举为或指示为替代的辅助用户终端198。

因此，在所公开的方法600的示例中，如框632所示，第一用户终端106A和第二用户终端106B被指定为充当主要用户终端196(图14)，其将代替当前充当与中继终端104进行直接通信连接的主要用户终端196的用户终端106。

接下来，如框634所示，评估第一用户终端106A和中继终端104之间以及第二用户终端106B和中继终端104之间的无线通信链路108的无线通信度量标准200。

接下来，如框634所示，基于与第一用户终端106A和第二用户终端106B相关联的无线通信度量标准200的评估，第一用户终端106A或第二用户终端106B中的一个被选举为或指示为替代的主要用户终端196(图14)以与中继终端104进行直接通信连接。如框636所示，第一用户终端106A或第二用户终端106B中的另一个被指示为替代的辅助用户终端198(图14)以与主要用户终端196进行直接通信连接并且因此通过主要用户终端196与中继终端104进行间接通信连接。

如框640所示，新指示的替代的主要用户终端196连接到中继终端104，并且建立替代的主要用户终端196和中继终端104之间的无线通信链路108。如框642所示，新指示的辅助用户终端198通过替代的主要用户终端196连接到中继终端104。

因此，作为一个示例，第二用户终端106B可以被指示为替代的主要用户终端196(图14)以用于充当由虚拟小区194(图14)形成的通信子网络222的超节点。来自第二用户终端106B(现在被指示为替代的主要用户终端196)和第一用户终端106A(现在被指示为替代的辅助用户终端198)的数据可以被合并(框626)，并且该数据可以从第二用户终端106B传输(框628)到中继终端104。数据还从中继终端104传输到第二用户终端106B，并且通过限定在虚拟小区194(图14)内的子网络222从第二用户终端106B分布(框630)到第一用户终端106A。

当另一用户终端106(例如，第三用户终端106C)进入虚拟小区194并且请求许可通过第二用户终端106B(现在被指示为主要用户终端196)与中继终端104通信时，可以重复所公开的方法600。作为示例，方法600可以继续接收来自附加用户终端的通信请求(框604)并且同意(框622)或拒绝(框612)来自用于包含在由替代的主要用户终端196产生的虚拟小区194限定的子网络222中的附加用户终端106的与中继终端104间接通信的通信请求(框624)。

在各种公开示例中，用户终端106可以通过使用分布式选举协议来动态转让其角色(例如，作为主要用户终端196和作为辅助用户终端198)，分布式选举协议对网络(例如，子网络222)的互连拓扑结构是不可知的。该问题类似于确定图表的最小生成树并且具有本领域技术人员已知的多种解决方案，例如，来自分布式计算领域、机械设计(例如，博弈论)领域以及移动自组织网络(MANET)领域。

在各种示例中，无线通信系统100可以使用由虚拟小区194限定的子网络222来选择用户终端106的通信形式(communication topography)。作为示例，可以建立将子网络222限定为共享邻接(例如，公共无线电链路)的任意用户终端106组的策略。然后，该组用户终端106可以使用描述终端能力(例如，用户终端容量、用户终端到中继终端的链路质量、用户终端到用户终端的链路质量等)的参数来选举用于子网络222的主要用户终端196。然后，这些多个约束可以用作加权和(weighted sum)以经由建立的分布式选举协议来选举主要用户终端196。

贯穿本公开，所公开的无线通信系统100的各个部件被描述为“模块”。出于本公开的目的，术语模块可以包括硬件、软件或硬件和软件的组合。作为一个示例，模块可以包括处理器、存储设备(例如，存储器)、输入设备和/或显示器。模块还可以包括具有指令的计算机可读存储介质，当该指令被处理器执行时使得处理器实施或执行所描述的功能。

类似地，本领域技术人员将认识到，方法500和方法600的逻辑操作可以被实施为(1)运行在计算系统上的一系列计算机实施的步骤或程序模块和/或(2)计算系统内的相互连接的机器逻辑电路或电路模块。方法500和/或方法600的特定实施方式可以是根据计算系统的性能和其他操作参数进行选择的事件。因此，本文中描述的逻辑操作可以被称为步骤或模块。这些步骤和模块可以在软件、固件、硬件、专用数字逻辑和/或其任意组合中实施。例如，方法500和方法600的示例可以由无线通信系统100的示例执行，包括由上面关于图1描述的模块中的一个或全部来执行。

类似地，参考本文中的“示例”，其意味着与示例相结合描述的特征、结构、元件、部件或特性中的一个或多个包括在所公开的本发明的至少一个实施方式中。因此，本公开贯穿全文的短语“一个示例”、“另一个示例”和类似的语言可以但不必须指相同的示例。进一步地，表征任何一个示例的主题可以但不必须包括表征任何其他示例的主题。

除非另有指示，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作分类，并且不旨在对物体强加这些术语所指的顺序、位置或等级需求。此外，参考“第二”术语，其不要求或不排除较低编号的物体(例如“第一”物体)和/或较高编号的物体(例如“第三”物体)的存在。

如本文所使用的，当短语“至少一个”与项目列表一起使用时，意味着可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合并且可以仅需要列表中的项目中的一个。项目可以是特定的目标、物体或分类。换句话说，“至少一个”意味着可以使用来自列表的项目或多个项目的任意组合，但并不是列表中的全部项目都是要求的。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意味着项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。在一些情况中，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意味着例如但不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其他合适的组合。

上面提及的图1-4和图15中，连接各种元件和/或部件的实线(如果有)可以表示机械的、电的、流体的、光学的、电磁的和其他耦接和/或其组合。如本文所使用的，“耦接”意味着直接相关联的和间接相关联的。例如，构件A可以与构件B直接相关联，或者可以例如经由另一个构件C与构件B间接相关联。应当理解，并不是各种公开的元件之间的所有关系都必须被表示出来。因此，除了框图中所描绘的这些外，还可以存在其他耦接。连接指示各种元件和/或部件的框的虚线(如果有)表示在功能和目的上与由实线表示的耦接类似的耦接；然而，虚线所表示的耦接可以被选择性地提供或者可以涉及本公开的可替代的示例。同样地，用虚线表示的元件和/或部件(如果有)指示本公开的可替代的示例。在不背离本公开的范围的情况下，以实线和/或虚线示出的一个或多个元件可以在特定示例中被省略。环境元件(如果有)以点画线表示。出于清楚的目的，虚拟(虚构)元件也可以被示出。本领域技术人员将理解，图1-4和图15中图示说明的特征中的一些可以以各种方式组合，而不必要包括图1-4和图15、其他附图和/或伴随的公开内容中描述的其他特征，即使该一个组合或多个组合在本文中未明确说明。类似地，不限于存在的示例的附加特征可以与本文示出和描述的特征中的一些或全部组合。

在上面提及的图16A、图16B、图17A和图17B中，框可以表示其操作和/或操作的部分，并且连接各个框的线不意味着其操作或操作的部分的任何特定的顺序或从属关系。由虚线表示的框指示其可替代操作和/或可替代操作的部分。连接各个框的虚线(如果有)表示其操作或操作的部分的可替代的从属关系。应当理解，并不是各个公开的操作之间的所有从属关系都必须表示出来。图16A、图16B、图17A和图17B以及描述本文中陈述的(多个)方法的操作的伴随的公开内容不应被解释为必须确定操作将被执行的顺序。相反，尽管指示了一种说明性顺序，然而应当理解，当适当时可以修改操作的顺序。因此，某些操作可以以不同的顺序执行或同时执行。此外，本领域技术人员将理解，不是所有描述的操作都需要被执行。

进一步地，本公开包括根据以下条款所述的示例：

条款1.一种用于管理无线通信系统(100)的方法(500)，所述方法包括：

请求(502)多个用户终端(106)和空中通信中继终端(104)之间的无线通信链路(108)；

指示(512)所述多个用户终端中的一个用户终端作为与所述中继终端进行直接通信的主要用户终端(196)；

指示(514)所述多个用户终端中的其他用户终端作为与所述主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端(198)；

将所述主要用户终端直接连接(516)到所述中继终端；以及

将所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接(520)到所述中继终端。

条款2.根据条款1所述的方法，进一步包括将来自所述主要用户终端和所述辅助用户终端的数据合并(522)，从而与所述中继终端进行通信。

条款3.根据条款1所述的方法，进一步包括：

评估(504)所述多个用户终端的所述每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(510)为所述主要用户终端，

其中指示所述多个用户终端中的所述一个用户终端作为所述主要用户终端基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估。

条款4.根据条款3所述的方法，其中所述无线通信度量标准包括信道功率(202)、信道容量(204)、信道速度(206)、信道质量(208)和信道可靠性(210)中的至少一个。

条款5.根据条款1所述的方法，进一步包括用所述主要用户终端建立(518)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和所述辅助用户终端之间的通信的子网络(222)。

条款6.根据条款5所述的方法，进一步包括：

评估(504)所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(506)为包含于所述子网络中，以及

基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估，选择(508)所述多个用户终端中的独立的用户终端以包含于所述子网络中。

条款7.根据条款6所述的方法，其中所述无线通信度量标准包括信号方向(214)、信号强度(216)、相对终端位置(218)和相对终端运动(220)中的至少一个。

条款8.根据条款1所述的方法，其中所述多个用户终端中的每一个用户终端包括地基移动平台(164)、空中移动平台(166)和承载用户终端RF装备(128)的静止结构(168)中的一个，并且其中所述多个用户终端中的所述每一个用户终端对至少一个连接的设备(236)提供通信服务。

条款9.根据条款1所述的方法，其中所述中继终端包含承载中继终端RF装备(126)的空中平台(158)，并且其中所述空中平台包括高海拔飞行器(162)和卫星(160)中的一个。

条款10.根据条款1所述的方法，进一步包括：

检测(528)所述中继终端和另一个中继终端之间的负载失衡；以及

下列中的至少一个：

将所述无线通信链路中的一个无线通信链路从所述中继终端传输(530)到所述另一个中继终端；以及

重新配置(532)由所述中继终端产生的RF点波束。

条款11.一种用于优化无线通信网络(212)的方法(600)，所述方法包括：

建立(602)第一用户终端(106A)和空中通信中继终端(104)之间的无线通信链路(108)；

从第二用户终端(106B)请求(604)通过所述第一用户终端与所述中继终端的通信；以及

同意(622)和拒绝(612)通过所述第一用户终端在所述第二用户终端和所述中继终端之间的通信请求中的一个。

条款12.根据条款11所述的方法，进一步包括：

评估(614)所述第一用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

基于所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(616)所述无线通信链路是否足以包含所述第二用户终端。

条款13.根据条款12所述的方法，其中所述无线通信度量标准包括信道功率(202)、信道容量(204)、信道速度(206)、信道质量(208)和信道可靠性(210)中的至少一个。

条款14.根据条款11所述的方法，进一步包括：

使用被指示为主要用户终端(196)的所述第一用户终端建立(618)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和一个或多个辅助用户终端(198)之间的通信的子网络(222)；

评估(614)所述第二用户终端的至少一个无线通信度量标准；以及

基于所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(610)所述第二用户终端是否适合于包含在所述子网络内。

条款15.根据条款14所述的方法，其中所述无线通信度量标准包括信号方向(214)、信号强度(216)、相对终端位置(218)和相对终端运动(220)中的至少一个。

条款16.根据条款11所述的方法，进一步包括响应于同意通过所述第一用户终端与所述中继终端的所述通信请求，将所述第二用户终端通过所述第一用于终端间接连接(624)到所述中继终端。

条款17.根据条款16所述的方法，进一步包括合并(626)来自所述第一用户终端和所述第二用户终端的数据以用于与所述中继终端的通信。

条款18.根据条款16所述的方法，进一步包括：

指示(636)所述第一用户终端和所述第二用户终端中的一个作为替代的主要用户终端(196)以与所述中继终端进行直接通信；

指示(638)所述第一用户终端和所述第二用户终端中的另一个作为替代的辅助用户终端(198)以与所述替代的主要用户终端进行直接通信；

将所述替代的主要用户终端直接连接(640)到所述中继终端；以及

将所述替代的辅助用户终端通过所述替代的主要用户终端间接连接(642)到所述中继终端。

条款19.根据条款18所述的方法，进一步包括：

将所述第一用户终端和所述第二用户终端中的每一个指定(632)为所述替代的主要用户终端；以及

评估(634)所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述每一个的至少一个无线通信度量标准(200)，

其中指示所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述一个用户终端作为所述替代的主要用户终端基于所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估。

条款20.根据条款11所述的方法，其中所述第一用户终端和所述第二用户终端中的每一个包括地基移动平台(164)、空中移动平台(166)和承载用户终端RF装备(128)的静止结构(168)中的一个，并且其中所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述每一个用户终端对至少一个连接的设备(236)提供通信服务。

条款21.一种无线通信系统(100)，其包括：

空中通信中继终端(104)，其在覆盖区(170)上提供通信覆盖；

多个用户终端(106)，其定位于所述覆盖区内；以及

RF装备(130)，其分布在所述中继终端和所述多个用户终端之间，所述RF装备包括控制单元(182)，所述控制单元(182)被配置为：

请求(502)所述多个用户终端和所述中继终端之间的无线通信链路；

指示(512)所述多个用户终端中的一个用户终端作为与所述中继终端进行直接通信的主要用户终端(196)；

指示(514)所述多个用户终端中的其他用户终端作为辅助用户终端(198)以与所述主要用户终端进行直接通信；

将所述主要用户终端直接连接(516)到所述中继终端；以及

将所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接(520)到所述中继终端。

条款22.根据条款21所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为合并(522)来自所述主要用户终端和所述辅助用户终端的数据，以便与所述中继终端进行通信。

条款23.根据条款21所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(504)所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(510)为所述主要用户终端；以及

基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估来指示(512)所述多个用户终端中的一个用户终端作为所述主要用户终端。

条款24.根据条款21所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为通过所述主要用户终端建立(518)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和所述辅助用户终端之间的通信的子网络(222)。

条款25.根据条款24所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(504)所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(506)为包含于所述子网络中；以及

基于所述多个用户终端的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估而选择(508)所述多个用户终端中的独立的用户终端包含于所述子网络中。

条款26.根据条款25所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

从另一个用户终端请求(604)通过所述主要用户终端与所述中继终端的通信；以及

同意(622)和拒绝(612)通过所述主要用户终端在所述另一个用户终端和所述中继终端之间的通信请求中的一个。

条款27.根据条款26所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(614)所述另一个用户终端中的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

基于所述另一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(616)所述另一个用户终端是否适合于包含在所述子网络中。

条款28.根据条款27所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(614)所述主要用户终端中的至少一个无线通信度量标准；以及

基于所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(616)所述主要用户终端和所述中继终端之间的无线通信链路是否足以包含所述另一个用户终端；

条款29.根据条款28所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

指示(620)所述另一个用户终端作为另一个所述辅助用户终端；

响应于同意通过所述主要用户终端与所述中继终端的所述通信，将所述另一个所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接(624)到所述中继终端；以及

合并(626)来自所述主要用户终端和所述辅助用户终端的数据，以便与所述中继终端通信。

条款30.根据条款29所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(634)所述主要用户终端和所述辅助用户终端的至少一个无线通信度量标准；

指示(636)所述主要用户终端和所述辅助用户终端中的一个作为替代的主要用户终端(196)以与所述中继终端进行直接通信；

指示(638)所述主要用户终端和所述辅助用户终端中的其他用户终端作为替代的辅助用户终端(198)以与所述替代的主要用户终端进行直接通信；

将所述替代的主要用户终端直接连接(640)到所述中继终端；以及

将所述替代的辅助用户终端通过所述替代的主要用户终端间接连接(642)到所述中继终端。

尽管已经示出并且描述了所公开的系统和方法的各种实施例，然而本领域技术人员在阅读本说明书之后可以进行修改。本申请包括这样的修改并且仅由权利要求的范围限定。

Claims (14)

1.一种用于管理无线通信系统(100)的方法(500)，所述方法包括：

请求(502)多个用户终端(106)和空中通信中继终端(104)之间的无线通信链路(108)；

指示(512)所述多个用户终端中的一个用户终端作为与所述空中通信中继终端进行直接通信的主要用户终端(196)；

指示(514)所述多个用户终端中的其他用户终端作为与所述主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端(198)；

将所述主要用户终端直接连接(516)到所述空中通信中继终端；

从所述辅助用户终端中的一个辅助用户终端请求通过所述主要用户终端与所述中继终端进行通信；

同意和拒绝通过所述主要用户终端在所述辅助用户终端中的所述一个辅助用户终端和所述中继终端之间的通信请求中的一个；

将所述辅助用户终端中的所述一个辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接到所述中继终端；

从另一个用户终端请求通过所述主要用户终端与所述中继终端的通信；

同意和拒绝通过所述主要用户终端在所述另一个用户终端和所述中继终端之间的通信请求中的一个；

指示所述另一个用户终端作为另一个所述辅助用户终端；

响应于同意通过所述主要用户终端与所述中继终端的所述通信，将所述另一个所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接到所述中继终端；以及

合并来自所述主要用户终端和所述辅助用户终端的数据，以便与所述中继终端进行通信。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

评估(504)所述多个用户终端中的每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(510)为所述主要用户终端，

其中指示所述多个用户终端中的所述一个用户终端作为所述主要用户终端基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

用所述主要用户终端建立(518)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和所述辅助用户终端之间的通信的子网络(222)。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

评估(504)所述多个用户终端中的每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(506)为包含于所述子网络中，以及

基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估，选择(508)所述多个用户终端中的独立的用户终端以包含于所述子网络中。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

检测(528)所述空中通信中继终端和另一个中继终端之间的负载失衡；以及

下列中的至少一个：

将所述无线通信链路中的一个无线通信链路从所述空中通信中继终端(104A)传输(530)到第二空中通信中继终端(104B)；以及

重新配置(532)由首先提及的所述空中通信中继终端(104A)和所述第二空中通信中继终端(104B)中的至少一个产生的RF点波束。

6.一种用于优化无线通信网络(212)的方法(600)，所述方法包括：

建立(602)第一用户终端(106A)和空中通信中继终端(104)之间的无线通信链路(108)；

从第二用户终端(106B)请求(604)通过所述第一用户终端与所述空中通信中继终端的通信；

同意(622)和拒绝(612)通过所述第一用户终端在所述第二用户终端和所述空中通信中继终端之间的通信请求中的一个；

响应于同意通过所述第一用户终端与所述中继终端的所述通信请求，将所述第二用户终端通过所述第一用户终端间接连接到所述中继终端；

指示所述第一用户终端和所述第二用户终端中的一个作为替代的主要用户终端以与所述中继终端进行直接通信；

指示所述第一用户终端和所述第二用户终端中的另一个作为替代的辅助用户终端以与所述替代的主要用户终端进行直接通信；

将所述替代的主要用户终端直接连接到所述中继终端；以及

将所述替代的辅助用户终端通过所述替代的主要用户终端间接连接到所述中继终端。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

评估(614)所述第一用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；以及

基于评估所述至少一个无线通信度量标准，确定(616)所述无线通信链路是否足以包含所述第二用户终端。

8.根据权利要求6或7所述的方法，进一步包括：

使用被指定为主要用户终端(196)的所述第一用户终端建立(618)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和一个或多个辅助用户终端(198)之间的通信的子网络(222)；

评估(614)所述第二用户终端的至少一个无线通信度量标准；以及

基于所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(610)所述第二用户终端是否适合于包含在所述子网络内。

9.根据权利要求6或7所述的方法，进一步包括：响应于同意通过所述第一用户终端与所述空中通信中继终端的所述通信请求，将所述第二用户终端通过所述第一用户终端间接连接(624)到所述空中通信中继终端，并且合并(626)来自所述第一用户终端和所述第二用户终端的数据以用于与所述空中通信中继终端通信。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

将所述替代的辅助用户终端通过所述替代的主要用户终端间接连接(642)到所述空中通信中继终端；

将所述第一用户终端和所述第二用户终端中的每一个用户终端指定(632)为所述替代的主要用户终端；以及

评估(634)所述第一用户终端和所述第二用户终端中的每一个的至少一个无线通信度量标准(200)，

其中指示所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述一个用户终端作为所述替代的主要用户终端基于所述第一用户终端和所述第二用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估。

11.一种无线通信系统(100)，其包括：

空中通信中继终端(104)，其在覆盖区(170)上方提供通信覆盖；

多个用户终端(106)，其定位于所述覆盖区内；以及

RF装备(130)，其分布在所述空中通信中继终端和所述多个用户终端之间，所述RF装备包括控制单元(182)，所述控制单元(182)被配置为：

请求(502)所述多个用户终端和所述空中通信中继终端之间的无线通信链路；

指示(512)所述多个用户终端中的一个用户终端作为与所述空中通信中继终端进行直接通信的主要用户终端(196)；

指示(514)所述多个用户终端中的其他用户终端作为与所述主要用户终端进行直接通信的辅助用户终端(198)；

将所述主要用户终端直接连接(516)到所述空中通信中继终端；以及

将所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接(520)到所述空中通信中继终端；

从所述辅助用户终端中的一个辅助用户终端请求通过所述主要用户终端与所述中继终端进行通信；

同意和拒绝通过所述主要用户终端在所述辅助用户终端中的所述一个辅助用户终端和所述中继终端之间的通信请求中的一个；

响应于同意通过所述主要用户终端与所述中继终端的所述通信请求，将所述辅助用户终端中的所述一个辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接到所述中继终端；

指示所述多个用户终端中的一个作为替代的主要用户终端以与所述中继终端进行直接通信；

指示所述多个用户终端中的其他用户终端作为替代的辅助用户终端以与所述替代的主要用户终端进行直接通信；

将所述替代的主要用户终端直接连接到所述中继终端；以及

将所述替代的辅助用户终端通过所述替代的主要用户终端间接连接到所述中继终端。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为通过所述主要用户终端建立(518)虚拟小区(194)，所述虚拟小区(194)限定用于所述主要用户终端和所述辅助用户终端之间的通信的子网络(222)。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(504)所述多个用户终端中的每一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；

将所述多个用户终端中的每一个用户终端指定(506)为包含于所述子网络中；

基于所述多个用户终端中的所述每一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估而选择(508)所述多个用户终端中的独立的用户终端以包含于所述子网络中；

从另一个用户终端请求(604)通过所述主要用户终端与所述空中通信中继终端的通信；以及

同意(622)和拒绝(612)通过所述主要用户终端在所述另一个用户终端和所述空中通信中继终端之间的通信请求中的一个。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制单元进一步被配置为：

评估(614)所述另一个用户终端的至少一个无线通信度量标准(200)；

基于所述另一个用户终端的所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(616)所述另一个用户终端是否适合于包含在所述子网络中；

评估(614)所述主要用户终端的至少一个无线通信度量标准；

基于所述至少一个无线通信度量标准的评估，确定(616)所述主要用户终端和所述空中通信中继终端之间的无线通信链路是否足以包含所述另一个用户终端；

指示(620)所述另一个用户终端作为另一个所述辅助用户终端；

响应于同意通过所述主要用户终端与所述空中通信中继终端的所述通信，将所述另一个所述辅助用户终端通过所述主要用户终端间接连接(624)到所述空中通信中继终端；以及

合并(626)来自所述主要用户终端和所述辅助用户终端的数据，以与所述空中通信中继终端进行通信。

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