CN108232469B - 用于高空平台的相控阵天线 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于高空平台的相控阵天线，公开了一种飞行器，其包括机身、耦合到机身的机翼和收发器。该飞行器进一步包括耦合到收发器并且固定附着到机身或至少一个机翼的多个平面相控阵天线。多个平面相控阵天线包括具有第一法向量第一平面相控阵天线和具有第二法向量的第二平面相控阵天线。第一法向量与第二法向量不平行。

Description

用于高空平台的相控阵天线
技术领域
本公开总体上涉及相控阵天线和高空平台(high altitude platform)。
背景技术
高空平台(HAP)在平流层(例如地球表面以上13公里(km)至50km)操作。HAP可用于无线通信。例如，HAP可包括相控阵天线。在这个示例中，相控阵天线可具有最大扫描角度并且当以最大扫描角度或靠近最大扫描角度操作时可导致干扰或失真。由HAP支持的无线通信的覆盖区域与HAP的天线的最大扫描角度和距离(例如，海拔高度)相关。用于增大覆盖区域的常规技术包括将HAP的相控阵天线安装到机械系统(如万向节)。但是这种机械系统是沉重且庞大的。
发明内容
在一个特定实施方式中，一种飞行器包括机身、耦合到机身的机翼和收发器。飞行器进一步包括耦合到收发器并且固定附着到机身或至少一个机翼的多个平面相控阵天线。多个平面相控阵天线包括具有第一法向量的第一平面相控阵天线和具有第二法向量的第二平面相控阵天线。第一法向量与第二法向量不平行。
在一些实施方式中，一种经由相控阵天线系统通信的方法包括经由固定附着到飞行器的第一平面相控阵天线接收对应于通信链路的第一信号。方法进一步包括经由固定附着到飞行器的第二平面相控阵天线发送对应于通信链路的第二信号，其中第一平面相控阵天线的第一法向量与第二平面相控阵天线的第二法向量不平行。
在另一个特定实施方式中，一种交通工具包括多个外表面和收发器。交通工具进一步包括耦合到收发器并且固定附着到多个外表面中的至少一个的多个相控阵天线。多个相控阵天线包括具有第一法向量的第一相控阵天线和具有第二法向量的平面相控阵天线。第一法向量与第二法向量不平行。
附图说明
图1是说明用于经由多个相控阵天线通信的系统的一个示例的框图；
图2是说明包括多个相控阵天线的交通工具的顶视图、侧视图和正视图的图；
图3是说明无线通信系统的一个示例的图；
图4是说明由多个相控阵天线的特定配置产生的波束的地面覆盖图的一个示例的图；
图5是说明用于相控阵天线的频率复用的一个示例的图；
图6是说明用于多个相控阵天线的波束覆盖和波束形状的一个示例的图；
图7是经由多个相控阵天线通信的方法的一个示例的流程图；
图8是经由多个相控阵天线通信的方法的另一个示例的流程图；
图9是经由多个相控阵天线通信的示例方法的流程图；
图10是经由多个相控阵天线通信的示例方法的流程图；
图11是操作用于经由多个相控阵天线通信的系统的方法的一个示例的流程图；以及
图12是包括用于经由多个相控阵天线通信的系统的交通工具的说明性实施方式的框图。
具体实施方式
本文中公开的实施方式使得能够经由高空平台(HAP)进行无线通信。特别地，本文中公开的一个或更多个系统包括作为HAP操作的交通工具，交通工具包括收发器、多个相控阵天线和通信控制器。在一个特定实施方式中，多个相控阵天线可包括或对应于固定附着到交通工具的平面相控阵天线。多个相控阵天线可包括动态相控阵天线。例如，相控阵天线(或其波束)可独立于机械系统进行瞄准或调整。为了说明，相控阵天线的每个阵列元件(例如，辐射元件或元件组)可以是独立可控的并且可相对于相控阵天线的面形成和引导对应波束。如一个说明性示例，每个阵列元件可具有可调节的移相器，其可用于形成和引导对应波束。在另一个特定说明性实施方式中，多个相控阵天线可以是共形(例如，非平面)相控阵天线。亦即，相控阵天线的第一形状可以基本上对应于飞行器外表面的部分的第二形状。
收发器可包括一个或更多个发送器和一个或更多个接收器。收发器可被配置以接收和发送对应于多个不同通信链路的信号。收发器可经由多个相控阵天线接收对应于特定通信链路的第一信号并且可被配置以发送对应于该特定通信链路的第二信号。第一信号和第二信号可通过由多个相控阵天线生成的多束波束发送和接收。
通信控制器可被配置以调节多个相控阵天线和由多个相控阵天线生成的多束波束。通信链路可包括波束形成器，并且波束形成器可确定用于生成多束波束的波束形成权重。例如，波束形成器可为多束波束中的每束生成波束形成权重。波束形成器可被配置以基于交通工具的飞行路径更新或调节每束波束的波束形成权重。例如，特定波束可与服务覆盖区域的特定部分相关联(一段时间)。波束形成器可更新或调节特定波束的波束形成权重以瞄准、对准或成形服务覆盖区域的特定部分上(或其上)的特定波束。这允许特定波束发送和接收对应于服务覆盖区域的特定部分的信号。由此，系统可实现电子调节固定附着到交通工具的相控阵天线并且可支持从HAP发送和接收无线通信。通过提供发送和接收无线通信，无线通信系统的用户可交换数据(例如，语音数据、视频数据、音频数据、文本数据等)。
通过利用固定附着的相控阵，交通工具作为HAP操作可独立于单独的机械系统发送和接收对应于通信链路的信号。不需要机械系统(例如，万向节)从HAP发送和接收信号减少了交通工具的尺寸和重量。通过减少交通工具的尺寸和重量，交通工具的制造和操作可以更便宜。另外，与包括用于旋转相控阵天线的机械系统的交通工具相比，该交通工具可具有增强的耐久性。进一步，随着交通工具的重量的减小，交通工具可在更高海拔操作并且具有增大的服务覆盖区域。
通过作为HAP操作交通工具，无线通信系统(例如，移动电话系统)可提供(或支持)相比经由卫星提供的通信链路使用更少电力的通信链路。另外，交通工具作为HAP操作可提供比地面设备(如基站)更好的直线对传(line of site)，并且可为通信链路提供比地面设备更好的覆盖或服务更大的区域。此外，交通工具作为HAP操作可向偏远区域(例如，没有地基基础设施的区域)、向具有地基基础设施在商业上不可行的地形的区域和/或(如由于天气导致)基础设施遭到破坏的区域提供无线通信服务。
图1说明了包括交通工具102的系统100的一个示例。在系统100的一个特定实施方式中，交通工具102可包括或对应于飞行器、飞船(例如，飞艇)、高空气球、直升机、商用飞行器、专用飞机或其他交通工具，作为说明性的非限制性的示例。交通工具102可以是有人操纵的或无人操纵的(例如，无人机或无人驾驶交通工具(UAV))。在一些实施方式中，交通工具102是包括机身和机翼的飞行器。另外地或替换地，交通工具102可包括多个外表面。交通工具102可被配置以在高空(如在地球大气层的平流层)操作。在一些实施方式中，交通工具102可在平流层的特定部分(如高于海平面17千米(km)与22km之间)操作。在一个特定实施方式中，交通工具102可以是氢动力交通工具。例如，交通工具102可以是氢动力飞行器，其可包括用于为电动马达提供动力的氢燃料电池、用于内燃机的液态氢或两者。交通工具102可被配置以发送和接收对应于无线通信的信号。例如，交通工具102可以是无线通信系统的部分，如参考图3的进一步描述。
在图1中说明的示例中，交通工具102包括收发器104、多个相控阵天线106和通信控制器108。交通工具102还可包括馈线链路天线110、飞行控制器112、多个传感器114和存储器116。收发器104可包括一个或更多个发送器和一个或更多个接收器。在一个特定示例中，收发器可包括多个发送器和接收器，并且每个发送器和接收器可对应于相控阵天线106中的特定相控阵天线。收发器104可作用于实现多输入和多输出(MIMO)通信。收发器104可被配置以经由多个相控阵天线106发送和接收对应于多个通信链路的信号(例如，通信信号)。通信链路可包括或对应于在两个设备(如用户设备、端点设备等)之间发送的信号。通信链路可通过无线通信系统的一个或更多个组件被路由。
在一些实施方式中，多个通信链路可被同时支持。例如，对应于第一通信链路的至少部分信号可被接收，同时对应于第二通信链路的信号被发送。如另一个示例，对应于第一通信链路的至少部分信号可与对应于第二通信链路的信号同时被接收。如另一个示例，对应于第一通信链路的至少部分信号可与对应于第二通信链路的信号同时被发送。
多个相控阵天线106包括第一相控阵天线132和第二相控阵天线134。虽然图1中说明了两个相控阵天线，但在一些实施方式中，多个相控阵天线106包括多于两个的相控阵天线。多个相控阵天线106中的每个相控阵天线包括经配置以发射辐射的多个元件。多个元件可包括或对应于辐射元件，如偶极子、开口波导、开槽波导、微带天线、盘旋(helice)、螺旋(spiral)等，作为说明性的非限制性的示例。多个元件的特定(例如，一个或更多个)元件组可生成波束(例如，辐射图)。例如，辐射元件和对应移相器可生成(例如，形成和引导)波束。波束可使收发器104接收和发送对应于多个通信链路的信号。
多个相控阵天线106可生成多束波束，其包括由第一相控阵天线132生成的多束第一波束和由第二相控阵天线134生成的多束第二波束。在一些实施方式中，多束第一波束的波束子集可具有不同于多束第一波束的另一个波束子集的频率。例如，多束第一波束可包括具有第一频率的第一组波束和具有第二频率的第二组波束。第一相控阵天线132可生成多束第一波束使得第一组波束散置在第二组波束中以使得第一频率的频率复用能够支持多个不同的通信链路，如参考图5的进一步描述。虽然2个频率被描述为复用，但在其他实施方式中可复用多于2个频率，如3个频率、4个频率、7个频率、20个频率等。另外，第二相控阵天线134可生成多束第二波束使得多束第二波束的波束子集具有不同于多束第二波束的另一个波束子集的频率。例如，多束第二波束可包括具有第一频率的第三组波束和具有第二频率的第四组波束。在一些实施方式中，多束第一波束可与第一频率范围(例如，频率带)相关联，其和与多束第二波束相关联的第二频率范围相同，如参考图5的进一步描述。
多个相控阵天线106可包括或对应于平面相控阵天线、共形相控阵天线或其组合。在平面相控阵天线中，多个元件沿着平面的第一轴线和沿着平面的第二轴线(例如，二维阵列)被布置。在一些实施方式中，第一平面相控阵天线可具有与第二平面相控阵天线不同形状的横截面(例如，圆、椭圆、正方形、矩形、三角形等)。在共形相控阵天线中，多个元件分布在(布置在)非平面表面(例如，三维阵列)上。在一些实施方式中，共形相控阵天线可包括或对应于球形或圆柱形阵列，作为说明性的非限制性的示例。例如，多个元件可分布在球体或圆柱体的表面的部分上。
多个元件可被均匀或非均匀分布或布置。例如，在非均匀的分布中，沿着第一轴线的元件之间的第一间隔可不同于沿着第二轴线的元件之间的第二间隔。如另一个示例，在非均匀分布中，沿着特定轴线的间隔可以是非均匀的。
在一些实施方式中，多个相控阵天线106中的一个或更多个可固定附着到交通工具102。例如，第一相控阵天线132和第二相控阵天线134可固定附着到交通工具102的外部。为了说明，当交通工具102是飞行器时，第一相控阵天线132和第二相控阵天线134中的每个可固定附着到飞行器的机身的部分、机翼的部分或者两者，如参考图2的进一步描述。如本文所述，固定附着可指耦合(例如，安装)到交通工具102的外表面的组件、耦合到(耦合到交通工具102的)结构(例如，托架)或设备的组件或凹陷到交通工具102的外表面的组件。在一个特定实施方式中，第一相控阵天线132可固定附着到交通工具102且可具有第一法向量，并且第二相控阵天线134可固定附着到交通工具102且可具有第二法向量。第一法向量可与第二法向量不平行。通过具有非平行的法向量，第一相控阵天线132可相比第二相控阵天线134为服务覆盖区域的不同部分提供服务。
在其他实施方式中，多个相控阵天线106中的一个或更多个可并入交通工具102的外表面的形状。例如，共形相控阵天线可具有对应于飞行器的外表面的部分的第二形状的第一形状(例如，非平面形状)。为了说明，共形相控阵天线的元件可分布在飞行器的外表面上方，分布在飞行器的外表面上或凹陷到飞行器的外表面，如机翼或机身。外表面可以是非平面表面(例如，三维表面)。通过具有共形相控阵天线，交通工具102可创造更多的升力，创造更少阻力，并且可比具有平面相控阵列的交通工具消耗更少的燃料。
多个相控阵天线106中的每个相控阵天线可具有对应最大扫描角度(例如，视野)。在一些实施方式中，多个相控阵天线106中的特定相控阵天线的最大扫描角度可不同于或可相同于多个相控阵天线106中的另一个相控阵天线的最大扫描角度。例如，第一相控阵天线132的第一最大扫描角度可不同于(或相同于)第二相控阵天线134的第二最大扫描角度。以超出最大扫描角度操作相控阵天线可创造大于阈值电平的失真，并且可能会干扰波束对信号的发送和接收。
多个相控阵天线106中的每个相控阵天线可具有对应法向量。例如，每个相控阵天线可具有平面天线面，其具有对应法向量(例如，垂直于天线面的平面的向量)，如参考图2的进一步描述。另外，与多个相控阵天线106中的另一个相控阵天线相比，一个或更多个相控阵天线可具有不同的纵横比(aspect ratio)。例如，第一相控阵天线132可具有第一纵横比，其不同于第二相控阵天线134的第二纵横比。相控阵天线的形状和纵横比与相控阵天线的潜在服务覆盖区域相关。当交通工具102包括多个相控阵天线106时，多个相控阵天线中的每个相控阵天线的形状、纵横比和位置影响服务覆盖区域。通过使相控阵天线具有不同纵横比，交通工具102可支持(或提供)用于较大服务覆盖区域的通信链路，其具有相比具有相同纵横比的相控阵天线的交通工具更少的天线之间的覆盖区域重叠。另外，通过使相控阵天线具有不同纵横比，相控阵天线可附着到交通工具102上更多的地方，并且交通工具102可支持更大数量的相控阵天线。作为说明性的非限制性的示例，相控阵天线可附着到交通工具102的鼻锥。
多个相控阵天线106中的一个或更多个可以是动态的。例如，第一相控阵天线132、第二相控阵天线134或两者可包括经配置以转向多束波束的可变移相器阵列。多个相控阵天线106中的一个或更多个可以是有源的或无源的。对于有源相控阵天线，相控阵天线的每组元件可包括放大器或处理器。对于无源相控阵天线，具有衰减移相器的中央放大器可控制多个元件。可通过通信控制器108控制多个相控阵天线106(和其组件)。
通信控制器108可耦合到收发器104并且耦合到多个相控阵天线106。通信控制器108可包括或对应于硬件、软件或其组合。通信控制器108可被配置以使多个相控阵天线106中的每个相控阵天线生成多束波束。通信控制器108可包括波束形成器142。通信控制器108可被配置以经由波束形成器142生成和调节多束波束的波束形成权重。波束形成器142可包括或对应于时间域波束形成器、频率域波束形成器或两者。另外，波束形成期142可包括或对应于自适应波束形成期。例如，波束形成器142可能能够调整波束形成权重以减少信号噪声(例如，波束之间的信号干扰和信号消除)并且增加通信信号的发送和接收质量。
波束形成器142可被配置以基于传感器数据、飞行路径数据、服务覆盖数据或其组合确定(例如，计算)波束形成权重。波束形成器142可为多束波束中的每束波束确定波束形成权重。例如，波束形成器142可为多个相控阵天线106中的每个相控阵天线的每个元件(或每组元件)确定波束形成权重。为了说明，波束形成器142可为由第一相控阵天线132的第一组元件产生的第一波束确定第一波束形成权重。可基于交通工具102的海拔高度、交通工具102的姿态、交通工具102的速度、交通工具102的位置、服务覆盖区域、交通工具102的飞行路径或其组合确定第一波束形成权重。
波束形成器142可被配置以基于传感器数据、飞行路径数据、服务覆盖数据或其组合更新(或调节)波束形成权重。例如，波束形成器142可基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第一部分、飞行路径或其组合更新(或调节)第一波束的对准、形状、增益或其组合。
为了说明，波束形成器142可基于传感器数据和飞行路径数据计算预期的位置(例如，相对于服务覆盖区域或服务覆盖区域的部分)。波束形成器142可基于预期的位置确定更新的(或调节的)波束形成权重并且可基于更新的波束形成权重为未来预期的位置更新当前的波束形成权重(例如，第一波束形成权重)。如另一个示例，波束形成器142可基于交通工具102的当前的或更新的位置、海拔高度、姿态或其组合更新波束形成权重。替换地，波束形成器142可通过将系数应用到当前的波束形成权重(例如，第一波束形成权重)调节波束形成权重。可基于传感器数据、飞行路径数据、服务覆盖数据或其组合计算系数。
波束形成器142可确定用于调节或更新由每个元件发射的信号的相位、振幅或两者的波束形成权重以引导波束。另外，波束形成器142可确定用于调节波束形状的波束形成权重使得波束的辐射图不影响其他波束并且将泄露限制在服务覆盖区域的周围部分或限制干扰其他波束。波束形成器142可确定波束形成权重使得特定波束基本上瞄准(或对准)服务覆盖区域的特定部分以支持该特定部分的通信链路。当交通工具102根据飞行路径操作时，可能需要将波束从一组元件转移(例如，越区转接(hand off))到另一组元件。在一些实施方式中，越区转接在单个相控阵天线(例如，第一相控阵天线132)的元件组之间。在其他实施方式中，越区转接在不同相控阵天线(例如，第一相控阵天线132和第二相控阵天线134)的元件组之间。通信控制器108可被配置以向收发器104、多个相控阵天线106或两者发送控制信号以启动越区转接操作，如波束越区转接操作。
虽然波束形成器142被说明为包括在图1中的交通工具102的通信控制器108中，但在其他实施方式中，波束形成器142可与交通工具102分离。例如，波束形成器142可包括在地面设备中并且波束形成权重可被发送到交通工具102。在一个特定实施方式中，可经由网关天线发送波束形成权重到交通工具102，如参考图3所述。
通信控制器108可被配置以使从第一组元件到第二组元件的转换(例如，越区转接)在分组边界(或期间)发生。例如，在通信链路的第一分组和通信链路的第二分组之间的时间段期间可能发生转换。为了说明，转换可在第一分组的结束处或靠近第一分组的结束处发生，并且可在第二分组的开始处或靠近第二分组的开始处发生。在一些实施方式中，转换可以是“先接后离(make-before-break)”类型的转换。例如，第二组元件可生成波束并且在第一组元件停止生成初始波束之前为服务覆盖区域的部分建立覆盖。为了说明，在第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路的第一波束之前，第二组元件生成第二波束以为服务覆盖区域的该特定部分提供(或支持)通信链路。另外地或替换地，第一组元件可调节第一波束以为服务覆盖区域的另一部分提供第二通信链路或多个第二通信链路。在其他实施方式中，从第一组元件到第二组元件的转换可以是“先离后接(break-before-make)”或可在基本上相同时间(例如，同时)发生。在其他实施方式中，转换(例如，波束越区转接)可在帧边界、帧期间、分组期间或其组合中发生。
馈线链路天线110可耦合到收发器104并且耦合到通信控制器108。馈线链路天线110可被配置以从无线通信系统的其他设备或组件接收信号(和数据)。馈线链路天线110相对于交通工具102可以是固定的(例如，固定附着)或可以是可移动的(例如，安装在万向节上)。馈线链路天线110可附着或安装在交通工具102的外部上。在一些实施方式中，馈线链路天线110可附着或安装在交通工具102的下表面，如机身上。在其他实施方式中，馈线链路天线110可安装到交通工具102的上表面或交通工具102的鼻锥上，另外，交通工具102可包括多个馈线链路天线。例如，馈线链路天线110可安装在交通工具102的下表面上并且第二馈线链路天线可安装在交通工具102的上表面上。
在一些实施方式中，馈线链路天线110可从地面设备接收飞行路径数据、服务覆盖数据或两者。在一个特定实施方式中，交通工具102可经由网关天线接收飞行路径数据、服务覆盖数据或两者。飞行路径数据可指示交通工具102的飞行路径，并且服务覆盖数据可指示服务覆盖区域和与多个服务覆盖区域小区相关的信息，如参考图4-图6的进一步描述。在一个特定实施方式中，服务覆盖数据可与由飞行路径数据指示的飞行路径相关联。当波束形成器142位于地面设备中时，馈线链路天线110可经由网关天线从地面设备接收波束形成权重。在一些实施方式中，馈线链路天线110可接收飞行控制信号以允许操作者(例如，飞行员)远程操作交通工具102。
飞行控制器112可被配置以基于飞行路径数据操作交通工具102。例如，飞行控制器112可控制交通工具102的机翼(例如，副翼)，作为说明性的非限制性的示例。飞行控制器112可经由馈线链路天线110接收飞行路径数据或可访问存储在存储器116上的飞行路径数据。飞行控制器112可被配置以控制或调节交通工具112中的一个或更多个系统以根据由飞行路径数据指示的飞行路径操作交通工具102。例如，飞行控制器112可被配置以控制或调节推进系统、航空电子系统或两者。在一个特定实施方式中，飞行控制器112可被配置以根据独立于人为控制或输入的飞行路径自动操作交通工具102。另外地或替换地，飞行控制器112可基于接收的飞行控制信号操作交通工具102以允许操作者控制交通工具102。
多个传感器114可被配置以在操作交通工具102期间生成传感器数据。多个传感器114可包括多种类型的传感器。例如，多种类型的传感器可包括海拔高度传感器、飞行速度传感器、姿态传感器(例如，用于确定滚动(roll)、俯仰(pitch)、偏航(yaw)、航向(heading)或其组合的一个或更多个传感器)、位置传感器(例如，全球定位系统(GPS)传感器)或其组合，作为说明性的非限制性的示例。传感器数据可存储在存储器116并且可提供给飞行控制器112。
存储器116可包括或对应于易失性存储器、非易失性存储器或其组合。存储器116可被配置以存储数据。例如，存储器116可存储飞行路径数据和服务覆盖数据。在其他实施方式中，存储器116可存储其他数据，如基于或包括传感器数据的数据。例如，交通工具102的处理器(例如，通信控制器108或飞行控制器112的处理器)可处理传感器数据以生成其他数据。其他数据可包括海拔高度数据、姿态数据、飞行速度数据、航向数据、天气数据或其组合。
交通工具102进一步包括多个外表面，其包括上表面122(或部分)和下表面(或部分)124，如参考图2的进一步描述。另外，交通工具102包括前面部分118和后面部分120，如参考图2的进一步描述。
操作交通工具102期间，交通工具102可经由馈线链路天线110接收飞行路径数据和服务覆盖数据并且可从存储器116访问飞行路径数据。交通工具102的飞行控制器112可根据由飞行路径数据指示的飞行路径操作交通工具102。多个传感器114可在操作交通工具102期间生成传感器数据。
波束形成器可为多个相控阵天线106生成波束形成权重以使多个相控阵天线106生成多束波束。例如，基于波束形成权重，第一相控阵天线132可生成多束第一波束并且第二相控阵天线134可生成多束第二波束。
收发器104可经由多束波束接收和发送多个信号。例如，收发器104可经由多束第一波束的第一波束(例如，从第一用户设备)接收对应于特定通信链路的第一信号。可从第一用户设备或位于服务覆盖区域的第一部分内的第一基站接收第一信号。收发器104可经由多束第二波束的第二波束发出对应于通信链路的第二信号。替换地，第二波束可以是多束第一波束的部分。第二信号可发送到第二用户设备或位于服务覆盖区域的第二部分内的第二基站。在这个示例中，交通工具102支持第一设备和第二设备之间的(包括第一信号和第二信号的)通信链路。通信链路可允许第一设备和第二设备的用户无线交换数据。
波束形成器142可为多束波束中的每束波束调节或更新波束形成权重以使多个相控阵天线106调节每束波束以追踪服务覆盖区域的对应部分。调节(或更新)波束形成权重可包括从多个传感器114中的一个或更多个传感器获得更新的传感器数据。例如，波束形成器142可接收或获得交通工具102的第二海拔高度、交通工具102的第二姿态或其组合。波束形成器142可基于第二海拔高度、第二姿态、服务覆盖区域的第一部分相对于飞行器的位置或其组合确定第二波束形成权重(例如，第二次时的波束形成比重)以向服务覆盖区域的第一部分提供第一波束。第一组元件可基于第二波束形成权重生成调节的第一波束。为了说明，第一组元件可调节或更新发射的信号(例如，波束)的相位、振幅或两者。第一波束可具有第一形状，其不同于调节的第一波束的第二形状。例如，第一波束的第一辐射图可不同于调节的第一波束的第二辐射图。另外地或替换地，第一波束的第一角度可不同于调节的第一波束的第二角度。
由此，特定波束(例如，第一波束)可在一段时间为服务覆盖区域的特定部分提供连续的覆盖和服务。例如，特定波束可为服务覆盖区域的特定部分提供(例如，支持)一个或更多个通信链路的服务。当交通工具102根据飞行路径操作时，交通工具102可移动到第一组元件不能再向特定服务覆盖区域提供服务，或当向特定服务覆盖区域提供覆盖时，第一组元件可生成可影响第一多束波束的其他波束的干扰或失真的位置。例如，当交通工具102的位置将第一相控阵天线132的第一组元件放置在(或靠近)其最大扫描角度时，通信控制器108可启动越区转接程序以向另一组元件传递服务覆盖区域的特定部分。例如，通信控制器108可向收发器104、多个相控阵天线106中的一个或更多个元件或其组合发送控制信号。控制信号可实现执行波束越区转接。
如第一说明，波束越区转接可在相同的相控阵天线的元件组之间。例如，当第一组元件和第二组元件是第一相控阵天线132的部件时，第二组元件可从第一组元素接管为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。为了说明，第二组元件可生成或引导第二波束以为服务覆盖区域提供覆盖。由第二组元件生成的第二波束可使收发器104接收和发送对应于一个或更多个通信链路(包括该通信链路)的信号。第一相控阵天线132的第一组元件可停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。例如，第一组元件可调节第一波束到服务覆盖区域的另一部分，或可停止生成第一波束。在一个特定实施方式中，在第二组元件已经生成第二波束并且为特定服务覆盖区域建立一个或更多个通信链路后，第一组元件停止提供通信链路。
如第二说明，波束越区转接可在不同相控阵天线的元件组之间。例如，第一相控阵天线132的第一组元件可为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路，并且第二相控阵天线134的一组元件可接管为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。第二相控阵天线134的该组元件可生成第三波束以为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。第一相控阵天线132的第一组元件可停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。
在一些实施方式中，交通工具102可在操作期间接收更新的飞行路径数据或服务覆盖数据。飞行控制器112可根据更新的飞行路径数据开始操作交通工具102，并且收发器104、通信控制器108和波束形成器142可基于更新的服务覆盖数据开始操作。
在一些实施方式中，波束形成器142可位于地面设备中。在这种实施方式中，交通工具102可经由馈线链路天线110向地面设备发送传感器数据，并且波束形成器142可基于接收的传感器数据生成波束形成权重。交通工具102可经由馈线链路天线110接收波束形成权重。波束形成权重可被用于调节或更新多束波束中的每束的辐射图、角度或两者。
在一些实施方式中，通信控制器108进一步被配置以响应于确定在第二平面相控阵天线134上没有替代的有源信道可用，使第一平面相控阵天线132的有源信道向与有源信道相关联的用户设备发送指示即将到来的连接丢失的消息。该消息可使用户设备转换到另一个HAP交通工具以保持连接(例如，通信链路)。
通过将多个相控阵天线固定附着到交通工具102，交通工具102可服务增大的服务覆盖区域而不调节最大扫描角度，并且不包括机械定位或旋转系统。由此，与具有机械定位和旋转系统的交通工具相比，交通工具102可具有较小的重量和尺寸并且可具有提升的性能。例如，交通工具102可操作更长时间、在更高的海拔高度操作或两者。
图2是说明了交通工具的顶视图202、侧视图204和前视图206的图200，交通工具包括馈线链路天线208和多个相控阵天线210-218。交通工具可包括或对应于图1的交通工具102。馈线链路天线208可包括或对应于图1的馈线链路天线110。在图200中，多个相控阵天线210-218被固定附着到交通工具并且该多个相控阵天线是平面相控阵天线。在这种实施方式中，多个相控阵天线210-218可不旋转附着(例如，经由万向节附着到交通工具)。多个相控阵天线210-218可包括或对应于图1的多个相控阵天线106。多个相控阵天线210-218中的每个相控阵天线可具有对应法向量。例如，每个相控阵天线可具有平面天线面，其具有对应法向量(例如，垂直于天线面的平面的向量)。另外，多个平面相控阵天线中的一个或更多个可具有相互非平行的法向量。在一个特定示例中，多个平面相控阵天线中的每个可具有相互非平行的法向量。在另一个特定示例中，两个或更多个平面相控阵天线可具有平行或基本上平行的法向量。例如，如果服务服务覆盖区域的部分需要的平面相控阵天线的尺寸将太大并且不可行(例如，干扰交通工具的操作，成本高昂等)，则具有基本上类似的法向量的两个较小的平面相控阵天线可用于服务服务覆盖区域的部分。
图2中说明的图200的顶视图202说明了馈线链路天线208、第一相控阵天线210、第二相控阵天线212、第三相控阵天线214、第四相控阵天线216和第五相控阵天线218的特定布置。馈线链路天线208和多个相控阵天线210-218位于交通工具的底部上并且为了清楚而示出在顶视图202中。在其他实施方式中，馈线链路天线208和多个相控阵天线210-218可具有不同的布置。另外，交通工具可包括更多或更少的馈线链路天线、相控阵天线或两者。第一相控阵天线210可包括或对应于前相控阵天线。第一相控阵天线210可以是平面相控阵天线并且可被固定附着到交通工具的机身230的第一部分(例如，前部分)。
第二相控阵天线212可包括或对应于最低(nadir)(底)相控阵天线并且可能具有圆形方面/纵横向(aspect)。第二相控阵天线212可以是平面相控阵天线并且可被固定附着到交通工具的机身230的第二部分(例如，中间部分)。第三相控阵天线214可包括或对应于尾(后)相控阵天线。第三相控阵天线214可以是平面相控阵天线并且可被固定附着到交通工具的机身230的第三部分(例如，后面部分)。
第四相控阵天线216可包括或对应于右(例如，右舷)相控阵天线216。第四相控阵天线216可以是平面相控阵天线并且可被固定附着到交通工具的右舷翼232。第五相控阵天线218可包括或对应于左(例如，左舷)相控阵天线。第五相控阵天线218可以是平面相控阵天线并且可被固定附着到交通工具的左舷翼234。如图2中的说明，第四相控阵天线216和第五相控阵天线218可被固定附着到机翼232、234的下翼部分250。虽然多个相控阵天线210-218在图2中被说明为平面相控阵天线，但在其他实施方式中，多个相控阵天线210-218中的一个或更多个可包括或对应于共形相控阵天线。在这种实施方式中，共形相控阵天线可包括多个法向量，并且每个共形相控阵天线可包括至少一个法向量，其与其他相控阵天线中的一个的至少一个法向量不平行。
图2中说明的侧视图204描述了馈线链路天线208、第一相控阵天线210、第二相控阵天线212、第三相控阵天线214和第一、第二、第三相控阵天线210-214的对应法向量。为了说明，第一相控阵天线210具有以前方定向的第一法向量220，第二相控阵天线212具有以下方定向的第二法向量222，并且第三相控阵天线214具有以尾部定向的第三法向量224。侧视图204说明了交通工具的前(例如，前面或第一)部分240、中间(或第二)部分242、尾(例如，后面或第三)部分244、上面部分(或表面)246和下面部分(或表面)248。
图2中说明的前视图206描述了第四相控阵天线216、第五相控阵天线218和第四和第五相控阵天线216、218的对应法向量。为了说明，第四相控阵天线216具有以右舷方向252定向的第四法向量226并且第五相控阵天线218具有以左舷方向254定向的第五法向量228。虽然图2说明了飞行器，但在其他实施方式中可以使用能够从HAP操作的其他交通工具。在一个特定实施方式中，交通工具可以是飞船(例如，飞艇)。
前视图206包括耦合到机身230的下面部分248的共形相控阵天线262的说明性示例。虽然共形相控阵天线262被说明为相控阵天线210-214中的一个，但在其他实施方式中，第四相控阵天线216、第五相控阵天线218或两者可以是共形相控阵天线。如图2中的说明，共形相控阵天线262具有多个不同的(例如，非平行)法向量，如第六法向量264和第七法向量266。另外，前视图206还说明了第四相控(或右相控)阵天线216的第一最大扫描角度256和第五相控(或左相控)阵天线218的第二最大扫描角度258。如图2中说明的，最大扫描角度256、258是由从法向量(例如，第四法向量226和第五法向量228)的角度定义的方位角最大扫描角度。最大扫描角度256、258可以不同。例如，第一最大扫描角度256可以大于第二最大扫描角度258以考虑交通工具在操作时的交通工具的倾斜(bank)角度。
交通工具的相控阵天线可具有不同的纵横比。作为一个示例性的非限制性的示例，特定相控阵天线(例如，第一相控阵天线210、第二相控阵天线212、第三相控阵天线214或其组合)的第一纵横比272可不同于其他相控阵天线(例如，第四相控阵天线216、第五相控阵天线218或两者)的第二纵横比274。
通过将多个相控阵天线固定附着使得多个相控阵天线中的至少两个的法向量非平行，多个相控阵天线可以更小的失真服务更大的覆盖区域，而不需要机械系统(例如，万向节)的重量和维护来旋转和倾斜多个相控阵天线。
图3说明了包括作为HAP操作的交通工具302的无线通信系统300的一个示例的图。交通工具302可包括或对应于图1的交通工具102、图2的交通工具或两者。无线通信系统300可包括交通工具302、卫星304、多个基站312-318、多个用户设备322-328和网关天线306。
交通工具302可根据飞行路径342操作。飞行路径342可包括或对应于图。例如，飞行路径342可包括环形、圆形、椭圆形、8字形或其组合。飞行路径342可由从网关天线306接收的或存储在交通工具302的存储器中的飞行路径数据指示。卫星304可被配置以与交通工具302、多个基站312-318、多个用户设备322-328和网关天线306或其组合通信。
多个基站312-318可被配置以与交通工具302、卫星304、多个用户设备322-328、网关天线306或其组合通信。多个基站312-318可形成无线通信系统300的地面蜂窝网络或包括在其中。多个基站312-318可被配置以接收和发送对应于通信链路的信号。多个基站312-318可被配置以从用户设备接收信号并且将信号发送给另一个用户设备。另外，多个基站312-318可被配置以从用户设备、另一个基站、交通工具302或其组合接收信号并且将信号发送给另一个用户设备、另一个基站、交通工具302或其组合。
多个用户设备322-328包括第一用户设备322、第二用户设备324、第三用户设备326和第四用户设备328。多个用户设备322-328可被配置以经由无线通信系统300中的一个或更多个组件与其他用户设备通信。
在图3中说明的特定示例中，第一基站312可与第一用户设备322相关联(例如，支持其的通信链路)。第二基站314可与第二用户设备324相关联。第三基站316可与第三用户设备326相关联。第四基站318可与第四用户设备328相关联。
网关天线306可被配置以与交通工具302的馈线链路天线，如图1的馈线链路天线110或图2的208通信。网关天线306可包括网关设备，如eNodeb设备、核心网络设备、波束形成器(例如，图1的波束形成器142)或其组合。网关设备可耦合到互联网、地面蜂窝网络(例如，多个基站312-318)、卫星(例如，卫星304)或其组合，且可以与其通信。
在无线通信系统300的操作期间，第一用户设备322可经由卫星304建立与第二用户设备324的第一通信链路332。第一用户设备322和第二用户设备324可以能够经由卫星304发送和接收信号以实现第一用户设备322和第二用户设备324之间的无线通信。
网关天线306可建立与交通工具302的第二通信链路334以发送或接收数据。例如，网关天线306可发送飞行路径数据或服务覆盖数据给交通工具302的馈线链路天线306。交通工具302可从网关天线306接收飞行路径数据并且可根据由飞行路径数据指示的飞行路径342开始操作。在一些实施方式中，交通工具302可发送数据(如传感器数据)给网关天线306并且网关天线306可经由第二通信链路334发送波束形成权重给交通工具302。
交通工具302可被配置以支持多个用户设备322-328的每个设备的通信链路。例如，交通工具302可向第三用户设备326和第四用户设备328支持(或提供)第三通信链路336。交通工具302可从第三用户设备326接收第一信号并且可发送第二信号给第四用户设备328。交通工具302可使用多个相控阵天线发送和接收信号。在一个特定示例中，交通工具302可经由多个相控阵天线中的第一相控阵天线接收第一信号并且可经由第一相控阵天线发送第二信号。在另一个特定示例中，交通工具302可经由多个相控阵天线中的第一相控阵天线接收第一信号并且可经由多个相控阵天线中的第二相控阵天线发送第二信号。另外地或替换地，交通工具302可从第四用户设备328接收对应于第三通信链路336的信号并且可发送对应于第三通信链路336的信号给第三用户设备326。
如另一个示例，交通工具302可向第三用户设备326和第四用户设备328支持第四通信链路338。第四用户设备328可发送第三信号给第四基站318。第四基站318可将第三信号中继给交通工具302。例如，第四基站318可基于第三信号生成第四信号并且可发送第四信号给交通工具302。交通工具302可经由多个相控阵天线接收第四信号并且可发送第五信号给第三用户设备326。另外地或替换地，交通工具302可从第三用户设备326接收对应于第四通信链路338的信号并且可经由第四基站318发送对应于第四通信链路338的信号给第四用户设备328。
可以以比第一通信链路332的信号更低的功率或更低的增益发送第三通信链路336的信号和第四通信链路338的信号，因为第一通信链路332的信号必须行进更远并通过地球大气层的多层(例如，臭氧层)。另外，交通工具302相比特定基站可以能够服务更大的服务区域。例如，交通工具302可从多个用户设备322-328的多个用户设备发送和接收信号。
通过作为HAP操作交通工具，无线通信系统可经由卫星提供(或支持)相比提供的通信链路使用更少功率的通信链路。另外，交通工具作为HAP操作可提供相比地面设备(如基站)更好的直线对传，并且相比地面设备可以为通信链路提供更好的覆盖或服务更大的区域。此外，交通工具作为HAP操作可为偏远区域(例如，没有地基基础设施的区域)、具有地基基础设施不具有商业可行性的地形的区域和/或(如由于天气导致)基础设施遭到破坏的地区提供无线通信服务。
图4是说明由多个相控阵天线中的特定配置产生的波束图402的一个示例400的图。波束图402可对应于由包括在作为HAP操作的交通工具中的图1和图2的多个天线产生的波束。在一个特定实施方式中，交通工具是在地面以上17km到22km之间操作的飞行器。例如，交通工具可包括或对应于图1的交通工具102、图2的交通工具、图3的交通工具302或其组合。波束图402可与服务覆盖区域相关联并且可产生地面覆盖图以为服务覆盖区域提供通信链路。
在图4说明的示例中，波束图402包括五个部分并且具有直径为100km的服务覆盖区域。每个部分包括多束波束以服务多个小区并且多束波束对应于特定相控阵天线。例如，多束第一波束412可由最低相控阵天线产生并且多束第二波束414可由右相控阵天线产生。在一些实施方式中，每个小区具有类似的尺寸。例如，在一个特定部分中的每个小区可具有相似的尺寸。为了说明，在对应于右舷相控阵天线的部分(例如，右舷天线部分)中的每个小区可具有3.5km乘7km的尺寸。在其他实施方式中，在一个特定部分中的每个小区或不同部分的若干小区可具有不同的尺寸。例如，在位于靠近最低天线部分的左舷天线部分种的小区可以小于在位于靠近左舷天线部分的外沿的左舷部分中的小区。如另一个示例，最低天线部分的小区可以小于一个或更多个其他部分的小区。为了说明，最低天线部分的小区可以是1.7km乘3.5km并且其他部分的小区可以是3.5km乘7km。
另外地或替换地，多个小区可具有类似的形状。例如，在一个特定部分中的每个小区可具有类似的形状。如另一个示例，多个部分的每个小区可具有类似的形状。形状可包括或对应于六边形、菱形、八角形或其组合，作为说明性的非限制性的示例。
多个相控阵天线中的每个相控阵天线可在方位角(azimuth)和仰角(elevation)坐标上具有操作扫描角度。在图4说明的示例400中，前相控阵天线、最低相控阵天线和尾相控阵天线中的每个具有正负35度的操作方位角扫描角度。最低相控阵天线可具有圆形纵横向/方面(aspect)以提供基本上圆形的地面覆盖图。左相控阵天线和右相控阵天线中的每个具有正负55度的操作仰角扫描角度。在其他实施方式中，相控阵天线可具有不同的操作扫描角度。操作扫描角度可基于多个相控阵天线的最大扫描角度。
多个相控阵天线中的每个相控阵天线在坐标系(相控阵天线以坐标系的第三平面定向)的第一平面和第二平面可具有最大扫描角度。在多个相控阵天线被附着到交通工具后，在第一平面和第二平面上的这些最大扫描角度转换为最大方位角扫描角度和最大仰角扫描角度。在图4说明的示例400中，前相控阵天线、最低相控阵天线和尾相控阵天线中的每个可具有大于或等于正负35度的最大方位角扫描角度。左相控阵天线和右相控阵天线中的每个可具有大于或等于正负55度的最大仰角扫描角度。在其他实施方式中，相控阵天线可具有不同的最大扫描角度。
可布置多个天线使得与第一相控阵天线相关联的第一潜在地面覆盖区域和与第二相控阵天线相关联的第二潜在地面覆盖区域部分重叠。为了说明，最低相控阵天线可(使用多束第一波束412)服务服务覆盖区域的第一部分并且右相控阵天线可(使用多束第二波束414)服务服务覆盖区域的第二部分。右相控阵天线可能能够为服务覆盖区域的第一部分的部分416支持通信链路，该服务覆盖区域由最低相控阵天线的多束第一波束412服务。通过具有重叠覆盖区域(例如，部分416)，可在达到最大扫描角度之前执行波束越区转接操作。
多个小区中的每个小区可具有相关联的频率(或频率范围)。多个小区可复用频率(或频率范围)。例如，与特定部分的特定小区相关联的频率(或频率范围)可不同于该特定部分的其他小区。在一个特定实施方式中，特定小区可具有不同于周围小区的频率(或频率范围)的频率(或频率范围)以实现频率复用，如参考图5的描述。
图5说明了由相控阵天线服务的小区的频率复用的一个示例500。相控阵天线可包括或对应于图1的多个相控阵天线106中的相控阵天线、图2的相控阵天线210-218、图4的相控阵天线或其组合。
当分配给无线通信系统或HAP的频率范围(例如，频带)在图中的服务覆盖区域的小区中再使用时发生频率复用。频带可包括多个信道。信道(例如，频率范围的频率子集)可根据频率复用图(例如3色，4色，7色，20色等)动态地分配给每束波束。
在图5说明的示例500中，图502说明了7小区的7色频率复用图。虽然小区被说明为六边形，但是可使用其他形状，如参考图4的描述。另外，取决于与小区相关联的位置的地形或其他服务特性(如人口密度)，每个小区可具有不同的大小或形状。图504说明了频带被分成7等段或信道。为了说明，对于700兆赫兹(MHz)的频带，第一信道可对应于频带的第一100MHz频率，第二信道可对应于频带的第二100MHz频率等。虽然图5中说明的每个信道具有相同宽度或带宽，但在其他实施方式中，信道可具有变化的宽度或带宽。图506说明了针对多个小区(例如，服务覆盖区域的部分)复制的图502的频率复用图。图506描绘了均具有图502的7色频率复用图的四个簇512-518。在图506中，多个第一小区可由具有第一频率532(或第一频率范围)的第一组波束522服务，并且多个第二小区可由具有第二频率534(或第二频率范围)的第二组波束524服务。第一组波束522和第二组波束524可由相同的相控阵天线或不同的相控阵天线生成。
通过根据频率复用图为波束分配信道，通信链路之间的干扰与不使用频率复用图的系统相比可减少。另外，信道之间的复用距离增加导致生成旁路抑制(减少信号泄漏)，其足以使同信道干扰低于阈值水平(例如，用户可接受或不能察觉的水平)。
图6是说明由交通工具的多个相控阵天线生成的多束波束的波束覆盖和波束形状的一个示例600的图。例如，交通工具可包括或对应于图1的交通工具102、图2的交通工具、图3的交通工具302或其组合。相控阵天线可包括或对应于图1的多个相控阵天线106中的相控阵天线、图2的相控阵天线210-218、图4的相控阵天线或其组合。
在图6说明的示例600中，覆盖图602说明作为HAP操作的交通工具的多个相控阵天线的地面覆盖(例如，服务覆盖区域602)。波束图604说明了用于生成覆盖图602的地面覆盖的对应波束形状。如图6的说明，覆盖图602的小区尺寸可基本上均匀。例如，黑环内的小区尺寸基本上彼此相同并且黑色环外的小区尺寸基本上彼此相同。为了说明，位于靠近波束图604的外面的波束小于位于靠近波束图604的中心的波束使得当波束投射在地面上时，小区尺寸可基本上均匀。
在操作期间，交通工具可根据飞行路径操作使得交通工具可在飞行路径期间总是基本上靠近服务覆盖区域的中心操作。在一些实施方式中，交通工具可根据在一个位置或区域内直径为1至2km的圆形飞行路径操作。飞行路径也可指示交通工具的海拔高度。为了说明，交通工具可沿着圆形飞行路径在海拔高度22km行进，并且飞行路径的中心位于或靠近服务覆盖区域的中心。另外，飞行路径可指示飞行路径的直径、位置、海拔高度或其组合的范围或公差。在其他实施方式中，交通工具可根据椭圆形飞行路径或双纽线的(例如，8字形)飞行路径操作。例如，飞行限制或空中限制可能会限制交通工具在服务覆盖区域的部分上操作。交通工具可以是无线通信系统的部分或可为服务覆盖区域支持通信链路，如参考图3的描述。
作为一个说明性的非限制性的示例，交通工具的第一相控阵天线可能能够为服务覆盖区域的第一部分612(由圆形限定)提供服务，并且第二相控阵天线可能能够为服务覆盖区域的第二部分614(由虚线限定)提供服务。服务覆盖区域的第一部分612可与第二部分614部分重叠以实现为波束越区转接操作提供更多时间。
图7说明了经由交通工具上的多个相控阵天线通信的方法的方法700的一个特定示例。方法700可由图1的系统100、图1的交通工具102、图3的交通工具302或其组合执行。方法700可包括或对应于经由相控阵天线系统通信的方法。
方法700包括在702处经由固定附着到飞行器的第一平面相控阵天线接收对应于通信链路的第一信号。例如，第一平面相控阵天线可包括或对应于图1的132的第一相控阵天线、图1的134的第二相控阵天线或图2的相控阵天线210-218中的相控阵天线。飞行器可包括或对应于图1的交通工具102。为了说明，参考图3，交通工具302可从第三用户设备326接收第一信号，第一信号对应于第三用户设备326与第四用户设备328之间的第三通信链路336。在一些实施方式中，数据包括来自交通工具上多个传感器的传感器数据，如图1的多个传感器114。
方法700包括在704处经由固定附着到飞行器的第二平面相控阵天线发送对应于通信链路的第二信号。第一平面相控阵天线的第一法向量可与第二平面相控阵天线的第二法向量不平行。例如，第二平面相控阵天线可包括或对应于图1的132的第一相控阵天线、图1的134的第二相控阵天线或图2的相控阵天线210-218中的相控阵天线。为了说明，参考图3，交通工具302可发送第二信号给第四用户设备328，第二信号对应于第三通信链路336。
在一些实施方式中，可从第一用户设备或第一地面站接收对应于通信链路的第一信号。可发送对应于通信链路的第二信号给第二用户设备或第二地面站。例如，第一信号和第二信号可包括或对应于图3的第三通信链路336的信号、图3的第四通信链路338的信号或两者的信号。第一地面站和第二地面站中的每个可包括或对应于图3的多个基站312-318中的基站。
方法700可实现作为HAP操作的交通工具以发送和接收对应于无线通信系统的通信链路的信号。相比在臭氧层以上操作的卫星和其他HAP交通工具，方法700可消耗更少的功率并且可在与蜂窝设备兼容的频率上操作。相比建立地基基础设施，方法700可更快速且有效地向预计人口密度大量涌入的区域(例如，音乐会或事件)提供增加的带宽。方法700可向偏远区域(例如，没有地基基础设施的区域)、具有地面基础设施不具有商业可行性的地形的区域和/或(如由于天气导致)基础设施遭到破坏的地区提供无线通信服务。
图8-图10说明了图7的方法700的操作以外可被执行的一个或更多个额外的操作。方法800、900、950、1000和1050的操作可由图1的系统100、图1的交通工具102、图3的交通工具302或其组合执行。参考图8，方法800可包括或对应于当经由相控阵天线系统通信时生成和调节波束的一个示例性方法。
方法800可包括操作802-808中的一个或更多个。如图8的说明，方法800包括在802处基于飞行器的海拔高度、飞行器的姿态、服务覆盖区域的第一部分、飞行路径或其组合由第一平面相控阵天线的第一组元件生成第一波束。经由第一波束可接收第一信号。方法800包括在804处基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第二部分、飞行路径或其组合由第二平面相控阵天线的第二组元件生成第二波束。经由第二波束可发送第二信号。为了说明，基于传感器数据、飞行路径数据和服务覆盖数据，第一相控阵天线132的第一组元件可生成第一波束并且第二相控阵134的一组元件可生成第二波束，如参考图1的描述。
方法800包括在806处基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第一部分、飞行路径或其组合调节第一波束的形状。方法800包括在808处基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第二部分、飞行路径或其组合调节第二波束的形状。例如，波束形成器142可调节第一组元件和第二组元件生成的信号的相位、振幅或两者，以调节第一波束和第二波束的形状，如参考图1的描述。
图9说明了方法900和方法950。方法900可包括或对应于当经由相控阵天线系统通信时调节波束的另一个示例性方法。方法950可包括或对应于当经由相控阵天线系统通信时接收(或更新)飞行路径数据和/或服务覆盖数据的一个示例性方法。
方法900可包括操作902-906中的一个或更多个，并且可对应于如参考图8的操作806描述的调节第一波束的形状的一个特定示例。在图9说明的方法900中，基于第一波束形成权重生成第一波束并且第一波束为服务覆盖区域的第一部分提供通信链路。在一个特定实施方式中，基于飞行器的第一海拔高度、飞行器的第一姿态、服务覆盖区域的第一部分相对于飞行器的位置或其组合确定第一波束形成权重。
方法900包括在902处从飞行器的一个或更多个传感器接收飞行器的第二海拔高度、飞行器的第二姿态或其组合。方法900还包括在904处基于第二海拔高度、第二姿态、服务覆盖区域的第一部分相对于飞行器的位置或其组合确定第二波束形成权重以向服务覆盖区域的第一部分提供第一波束。方法900进一步包括在906处基于第二波束形成权重生成调节的第一波束。第一波束可具有不同于调节的第一波束的第二形状的第一形状。
参考方法950，方法950包括在952处经由通信上行链路接收飞行路径数据。例如，交通工具302可经由馈线链路天线从网关天线306接收飞行路径数据、服务覆盖数据或两者。方法950包括在954处基于飞行路径数据操作飞行器。例如可根据基于飞行路径数据的飞行路径342操作交通工具302。方法950包括在956处经由通信上行链路接收与飞行路径相关联的服务覆盖数据，该通信上行链路如图1的馈线链路天线110或图2的馈线链路天线208。
图10说明了方法1000和方法1050。方法1000可包括或对应于当经由相控阵天线系统通信时执行越区转接(例如，天线间越区转接)的一个示例性方法。方法1050可包括或对应于当经由相控阵天线系统通信时执行越区转接(例如，天线间越区转接)的另一个示例性方法。
方法1000可包括操作1002-1006中的一个或更多个，并且可对应于软越区转接(例如，先接后离越区转接)或硬越区转接(例如，先接后离越区转接)。在图10说明的方法1000中，第一平面相控阵天线的第一组元件为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。在这种实施方式中，方法1000包括执行第一平面相控阵天线的波束越区转接，其包括在1002处由第一组元件停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。方法1000进一步包括在1004处由第一平面相控阵天线的第二组元件为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。提供通信链路可包括接收和发送对应于通信链路的信号。在一些实施方式中，在第一组元件停止为特定部分提供通信链路之前第二组元件可为服务的特定部分提供通信链路。为了说明，在第一相控阵天线132的第一组元件停止生成第一信号或调节第一信号之前，图1的第一平面相控阵天线132的第二组元件可生成第二信号以覆盖服务覆盖区域的另一部分，如参考图1的描述。
在其他实施方式中，执行波束越区转接包括由第一组元件停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。例如，第一组元件可停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路，或可开始为覆盖区域的另一部分提供服务。执行波束越区转接可进一步包括由第二平面相控阵天线的第一组元件为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。在一些实施方式中，在第一组元件停止为特定部分提供通信链路之前第二组元件可为服务的特定部分提供通信链路。为了说明，在图1的第一相控阵天线132的第一组元件停止为特定部分提供通信链路之前，图1的第二相控阵天线134的一组元件可为服务的特定部分提供通信链路，如参考图1的描述。在一些实施方式中，第一相控阵天线的软越区转接、硬越区转接或两者可在分组边界发生。
参考方法1050，方法1050包括在1052处在通信链路的分组边界执行从第一组元件到第二组元件的波束越区转接。例如，图1的通信控制器108可在或靠近第一分组的结束和通信链路的第二分组的开始处执行波束越区转接(例如，天线间越区转接)。在一个特定实施方式中，通信控制器108可向多个相控阵天线中的一个或更多个相控阵发出控制信号以启动波束越区转接。例如，可向第一平面相控阵天线和第二平面相控阵发出控制信号，并且控制信号可指示从第一平面相控阵天线到第二平面相控阵天线的越区转接以基于预期的飞行路径和预期的飞行器的姿态保持特定通信链路
方法1050包括在1054处执行软越区转接1054或在1056处执行硬越区转接。例如，方法1050包括在1054处在第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路的第一波束之前，第二组元件生成第二波束以为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路。替换地，方法1050包括在1056处在第二组元件生成第二波束以为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路之前，第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路的第一波束。在一些实施方式中，通信控制器108可被配置以执行软越区转接和硬越区转接两者。在其他实施方式中，执行越区转接可发生在多个分组中。例如，当执行软越区转接(例如，先接后离越区转接)时，第一平面相控阵天线和第二平面相控阵天线两者可保持通信链路同时多个分组被发送和/或接收。
参考图11和图12，在如图11的流程图说明的交通工具制造和保养方法1100和如图12的框图说明的交通工具系统1200的背景下描述了本公开的示例。通过图11的交通工具制造和保养方法1100生产的交通工具和图12的交通工具1202可包括飞行器、飞船或另一个交通工具，作为说明性的非限制性的示例。交通工具1202可以是有人操纵的或无人操纵的(例如，无人机或无人驾驶交通工具(UAV))。交通工具1202可作为HAP操作。
参考图11，显示和指定了操作用于经由多个相控阵天线通信的系统(例如，通信系统)的方法的说明性示例流程图1100。在预生产期间，示例性方法1100包括在102处交通工具(如图1的交通工具102或参考图12描述的交通工具1202)的规格和设计。在交通工具的规格和设计期间，方法1100可包括指定收发器、多个相控阵天线、通信控制器或其组合。收发器和多个相控阵天线可分别包括或对应于收发器104和多个相控阵天线106。通信控制器可包括或对应于通信控制器108。在1104处，方法1100包括材料采购。例如，方法1100可包括采购用于通信系统的材料(如图1的收发器104、图1的多个相控阵天线106、图1的通信控制器108或其组合)。
在生产期间，方法1100包括在1106处的组件和子部件制造和在808处的交通工具的系统集成。方法800可包括通信系统的组件和子部件制造(例如，生产图1的收发器104、图1的多个相控阵天线106、图1的通信控制器108或其组合)以及用于经由多个相控阵天线通信的系统的系统集成(例如，将通信控制器108耦合到多个相控阵天线106)。方法1100包括在1110处的交通工具的认证和交付以及在1112处将交通工具投入使用。认证和交付可包括认证通信系统。方法1100可包括将通信系统投入使用。在客户使用同时，交通工具可安排进行日常维护和保养(其也可包括修理、重新配置、翻新等)。在1114处，方法1100包括在交通工具上执行维护和保养。方法1100可包括执行通信系统的维护和保养。例如，通信系统的维护和保养可包括替换图1的收发器104、图1的多个相控阵天线106、图1的通信控制器108或其组合中的一个或更多个。
可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或完成方法800的每个过程。为了本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的交通工具制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的卖方、分包商和供应商；并且运行商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
参考图12，显示和指定了包括用于经由多个相控阵天线通信的系统的组件的交通工具的说明性实施方式的框图1200。例如，交通工具1202可包括或对应于图1的交通工具102。为了说明，交通工具1202可包括飞行器，作为一个说明性的非限制性的示例。可能已由图11的方法1100中的至少部分生产交通工具。如图1所示，交通工具1202(例如，飞行器)可包括多个传感器114、机体1218、内部1222、前部1242、尾部1244、上表面1246、下表面1248和包括通信系统1201的多个系统1220。多个系统1220可额外包括推进系统1224、电气系统1226、环境系统1228或液压系统1230中的一个或更多个。通信系统1201可包括参考图1描述的系统100的组件，并且可包括收发器104、多个相控阵天线106、和通信控制器108。在一些实施方式中，交通工具1202的通信控制器108可包括波束形成器142。波束形成器142确定波束形成权重1252，如参考图1的描述。波束形成器142可通过调节第一波束形成权重1252确定第二波束形成权重1254，如参考图1的描述。
另外，可包括任何数量的其他系统，如耦合到收发器104、通信控制器108或两者的存储器(未示出)。存储器可包括或对应于图1的存储器116。收发器104、通信控制器108或两者可被配置以执行存储在存储器中的计算机可执行指令(例如，一个或更多个指令的程序)。当被执行时，指令使收发器104、通信控制器108或两者执行图7的方法700、图8的方法800、图9的方法900和方法950、图10的方法1000或其组合中的一个或更多个操作。
在图11的方法1100的任何一个或更多个阶段期间可采用本文中包括的装置和方法。例如，可以与交通工具1202在1112处投入使用时生产组件或子部件类似的方式制作或制造对应于生产过程1108的组件或子部件，例如但不限于。而且，在生产阶段(例如，方法1100的阶段1102-1110)期间可利用一个或更多个装置实施方式、方法实施方式或其组合，例如，通过大幅加快交通工具1202的组装或降低成本。类似地，交通工具1202在1112处投入使用时可利用一个或更多个装置实施方式、方法实施方式或其组合，例如但不限于，以在1114处维护和保养。
本文中描述的示例的说明意在提供各种实施方式的结构的一般理解。该说明不意在充当利用本文中描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅读本公开内容之后，许多其他实施方式对本领域技术人员可变得明显。根据本公开可利用和得到其他实施方式，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构的和逻辑的替换和改变。例如，可以与图中显示的不同的顺序执行方法操作或可省略一个或更多个方法操作。因此，本公开和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
此外，虽然本文中已描述和说明了具体的示例，但应该理解，设计用于实现相同或类似结果的任何后续布置可替代显示的具体的实施方式。本公开意在涵盖各种实施方式的任何和所有后续适应或变化。在阅读本说明书之后，本文中没有具体描述的上面实施方式的组合和其他实施方式对本领域技术人员将变得明显。
进一步，本公开包括根据以下实施例的示例：
实施例1.一种飞行器，其包括：
机身(230)；
机翼(232、234)，其耦合到机身；
收发器(104)；以及
多个平面相控阵天线(106、132、134、210-218、262)，其耦合到收发器并且固定附着到机身或至少一个机翼，多个平面相控阵天线包括具有第一法向量(220-228、264)第一平面相控阵天线(132、210-218)和具有第二法向量(222-228、264)的第二平面相控阵天线(134、210-218)，其中第一法向量与第二法向量不平行。
实施例2.根据实施例1所述的飞行器，其中多个平面相控阵天线固定附着到机身下部(124、248)和下翼部分(250)中的至少一个，其中多个平面相控阵天线中的两个或更多个具有相互非平行的法向量，并且其中第一平面相控阵天线具有第一纵横比(272)，其不同于第二平面相控阵天线的第二纵横比(274)。
实施例3.根据实施例1所述的飞行器，其中多个平面相控阵天线进一步包括：
第三平面相控阵天线(214)，其固定附着到机身的第一部分(240)；
第四平面相控阵天线(216)，其固定附着到机身的第二部分(242)；以及
第五平面相控阵天线(218)，其固定附着到飞行器的机身的第三部分(244)，其中第一平面相控阵天线固定附着到机翼的右舷翼(232)并且第二平面相控阵天线固定附着到机翼的左舷翼(234)。
实施例4.根据实施例3所述的飞行器，其中机身、机翼、收发器和多个平面相控阵天线构成无人驾驶交通工具，其中第一法向量相对于无人驾驶交通工具以右舷方向(252)定向，并且其中第二法向量相对于无人驾驶交通工具以左舷方向(254)定向。
实施例5.根据实施例1所述的飞行器，其中第一平面相控阵天线具有第一最大扫描角度(256)，其不同于第二平面相控阵天线的第二最大扫描角度(258)，并且其中与第一平面相控阵天线相关联的第一潜在地面覆盖区域(612)和与第二平面相控阵天线相关联的第二潜在地面覆盖区域(614)部分重叠。
实施例6.根据实施例5所述的飞行器，其中第一平面相控阵天线被配置以生成多束第一波束(412)并且第二平面相控阵天线被配置以生成多束第二波束(414)，其中多束第一波束与多束第二波束不重叠。
实施例7.根据实施例1所述的飞行器，进一步包括：
多个传感器(114)，其经配置以生成传感器数据(1214)，其中传感器数据指示海拔高度、姿态、位置或其组合；以及
通信控制器(108)，其耦合到收发器并且其经配置以基于海拔高度、姿态和服务覆盖区域相对于该位置的位置确定和调节波束形成权重(1252)。
实施例8.根据实施例7所述的飞行器，其中通信控制器进一步被配置以使多个平面相控阵天线中的特定平面相控阵天线生成具有第一频率(532)的第一组波束(522)和具有第二频率(534)的第二组波束(524)。
实施例9.根据实施例8所述的飞行器，其中第一组波束的每束波束支持对应于通信链路(332-338)的信号的发送和接收，并且其中第一组波束散置在第二组波束中，以使得能够对第一频率进行频率复用。
实施例10.根据实施例7所述的飞行器，其中通信控制器进一步被配置以为收发器提供控制信号，并且其中控制信号指示从第一平面相控阵天线到第二平面相控阵天线的越区转接。
实施例11.根据实施例10所述的飞行器，其中基于预期的飞行路径生成控制信号，并且其中从第一平面相控阵天线到第二平面相控阵天线的越区转接包括先接后离越区转接。
实施例12.根据实施例10所述的飞行器，其中基于预期的飞行路径生成控制信号，并且其中从第一平面相控阵天线到第二平面相控阵天线的越区转接包括使用分组边界的先离后接越区转接。
实施例13.根据实施例7所述的飞行器，其中通信控制器进一步被配置以响应于确定在第二平面相控阵天线上没有替代的有源信道可用，使第一平面相控阵天线的有源信道向与有源信道相关联的用户设备发送指示即将到来的连接丢失的信息。
实施例14.根据实施例1所述的飞行器，进一步包括：
存储器(116)，其经配置以存储飞行路径数据；
飞行控制器(112)，其经配置以基于由飞行路径数据指示的飞行路径(342)控制机翼，其中飞行路径包括环形、圆形、椭圆形、8字形或其组合；以及
馈线链路天线(110)，其经配置以接收波束形成权重，其中第一平面相控阵天线和第二平面相控阵天线基于接收的波束形成权重生成多束波束。
实施例15.一种经由相控阵天线系统通信的方法(700)，方法包括：
经由固定附着到飞行器(1202)的第一平面相控阵天线(132)接收对应于通信链路(336)的第一信号(702)；以及
经由固定附着到飞行器的第二平面相控阵天线(134)发送对应于通信链路的第二信号，其中第一平面相控阵天线的第一法向量(220)与第二平面相控阵天线的第二法向量(222)不平行。
实施例16.根据实施例15中的方法，其中以下至少一个：
从第一用户设备(322-328)或第一地面站(312-318)接收对应于通信链路的第一信号；以及
向第二用户设备(322-328)或第二地面站(312-318)发送对应于通信链路的第二信号。
实施例17.根据实施例15所述的方法，进一步包括:
通过第一平面相控阵天线(210)的第一组元件基于飞行器的海拔高度、飞行器的姿态、服务覆盖区域的第一部分、飞行路径或其组合生成第一波束(412)，其中经由第一波束接收第一信号(802)；以及
通过第二平面相控阵天线(212)的第二组元件基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第二部分、飞行路径或其组合生成第二波束(414)，其中经由第二波束发送第二信号(804)。
实施例18.根据实施例17所述的方法，进一步包括:
基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第一部分、飞行路径或其组合调节第一波束的形状(806)；以及
基于海拔高度、姿态、服务覆盖区域的第二部分、飞行路径或其组合调节第二波束的形状(808)；
实施例19.根据实施例18所述的方法，
其中基于第一波束形成权重(1252)生成第一波束并且第一波束支持对应于服务覆盖区域的第一部分的通信链路的信号的接收和发送，
其中基于飞行器的第一海拔高度、飞行器的第一姿态、服务覆盖区域的第一部分相对于飞行器的位置或其组合确定第一波束形成权重，以及
其中调节第一波束的形状包括：
从飞行器的一个或更多个传感器(114)接收飞行器的第二海拔高度、飞行器的第二姿态或其组合(902)；
基于第二海拔高度、第二姿态、服务覆盖区域的第一部分相对于飞行器的位置或其组合确定第二波束形成权重(1254)以向服务覆盖区域的第一部分提供调节的第一波束(904)；以及
基于第二波束形成权重生成调节的第一波束，其中第一波束具有不同于调节的第一波束的第二形状的第一形状(906)。
实施例20.根据实施例15所述的方法，进一步包括:
经由通信上行链路(110)接收飞行路径数据(952)；
基于飞行路径数据由飞行控制器(112)操作飞行器(954)；以及
经由通信上行链路接收与飞行路径相关联的服务覆盖数据(956)。
实施例21.根据实施例15所述的方法，其中第一平面相控阵天线的第一组元件为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路，其中提供通信链路包括接收和发送对应于通信链路的信号，并且进一步包括执行用于第一平面相控阵天线的波束越区转接，其包括：
由第一组元件停止为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路(1002)；以及
由第一平面相控阵天线的第二组元件为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路(1004)。
实施例22.根据实施例15所述的方法，进一步包括至少一个以下步骤：
在通信链路的分组边界处执行(1052、1054)从第一组元件到第二组元件的波束越区转接，其中在第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路的第一波束之前，第二组元件生成第二波束以向服务覆盖区域的特定部分提供通信链路；以及
在通信链路的分组边界处执行(1052、1056)从第一组元件到第二组元件的波束越区转接，其中在第二组元件生成第二波束以向服务覆盖区域的特定部分提供通信链路之前，第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供通信链路的第一波束。
实施例23.一种交通工具，其包括：
多个外表面(122、124、230、232、234、1246、1248)；
收发器(104)；以及
多个相控阵天线(106、132、134、210-218、262)，其耦合到收发器并且固定附着到多个外表面中的至少一个，多个相控阵天线包括具有第一法向量(220)的第一相控阵天线(132)和具有第二法向量(222)的第二相控阵天线(134)，其中第一法向量与第二法向量不平行。
实施例24.根据实施例23所述的交通工具，其中交通工具对应于直升机、商用飞行器、私人飞机或飞艇，其中第一相控阵天线包括共形相控阵天线(262)，其中共形相控阵天线具有对应于多个外表面的特定外表面(122、124)的部分的第二形状的第一形状，并且其中共形相控阵天线具有多个法向量(264、266)。
实施例25.根据实施例23所述的交通工具，进一步包括通信控制器(108)，其耦合到收发器并且耦合到多个相控阵天线，通信控制器经配置以：
使多个相控阵天线中的每个相控阵天线生成多束波束；以及
调节多束波束的波束形成权重(1252、1254)以将多束波束中的每束波束与服务覆盖区域(602)的对应部分对准。
提交本公开的摘要的理解是，它不会用于解释或限制要求保护的范围或含义。另外，在前面的详细描述中，为了简化本公开的目的，各种特征可以分组在一起或在单个实施方式中描述。上面描述的示例说明但不限制本公开。也应该理解，根据本公开的原理，大量的修改和变化是可能的。如随附权利要求反映的，被要求保护的主题可针对少于公开的示例中的任何一个的所有特征。因此，本公开的范围由随附权利要求和其等同物限定。

Claims (25)

1.一种飞行器，其包括：
机身(230)；
机翼(232、234)，其耦合到所述机身；
多个平面相控阵天线，其耦合到收发器(104)并且固定附着到所述机身或至少一个所述机翼，所述多个平面相控阵天线包括具有第一法向量的第一平面相控阵天线(132、210-218)和具有第二法向量的第二平面相控阵天线(134、210-218)，其中所述第一法向量与所述第二法向量不平行，其中所述第一平面相控阵天线(132)被配置为接收对应于通信链路的第一信号，所述第二平面相控阵天线(134)被配置为发送对应于所述通信链路的第二信号；以及
所述收发器，其被配置为耦合到馈线链路天线(110)，所述馈线链路天线经配置以通过通信上行链路接收与飞行路径关联的飞行路径数据，其中飞行控制器(112)被配置为基于所述飞行路径数据操作所述飞行器。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其中所述多个平面相控阵天线固定附着到机身下部(124、248)和下翼部分(250)中的至少一个，其中所述多个平面相控阵天线中的两个或更多个具有相互非平行的法向量，并且其中所述第一平面相控阵天线具有第一纵横比(272)，所述第一纵横比(272)不同于所述第二平面相控阵天线的第二纵横比(274)。
3.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中所述多个平面相控阵天线进一步包括：
第三平面相控阵天线，其固定附着到所述机身的第一部分(240)；
第四平面相控阵天线，其固定附着到所述机身的第二部分(242)；以及
第五平面相控阵天线，其固定附着到所述飞行器的所述机身的第三部分(244)，其中所述第一平面相控阵天线固定附着到所述机翼的右舷翼(232)并且所述第二平面相控阵天线固定附着到所述机翼的左舷翼(234)。
4.根据权利要求3所述的飞行器，其中所述机身、所述机翼、所述收发器和所述多个平面相控阵天线构成无人驾驶交通工具，其中所述第一法向量相对于所述无人驾驶交通工具以右舷方向(252)定向，并且其中所述第二法向量相对于所述无人驾驶交通工具以左舷方向(254)定向。
5.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中所述第一平面相控阵天线具有第一最大扫描角度(256)，所述第一最大扫描角度(256)不同于所述第二平面相控阵天线的第二最大扫描角度(258)，并且其中与所述第一平面相控阵天线相关联的第一潜在地面覆盖区域(612)和与所述第二平面相控阵天线相关联的第二潜在地面覆盖区域(614)部分重叠。
6.根据权利要求5所述的飞行器，其中所述第一平面相控阵天线被配置以生成多束第一波束(412)并且所述第二平面相控阵天线被配置以生成多束第二波束(414)，并且其中所述多束第一波束与所述多束第二波束不重叠。
7.根据权利要求1或2所述的飞行器，进一步包括：
多个传感器(114)，其经配置以生成传感器数据(1214)，其中所述传感器数据指示海拔高度、姿态、位置或其组合；以及
通信控制器(108)，其耦合到所述收发器并且其经配置以基于所述海拔高度、所述姿态和服务覆盖区域相对于所述位置的位置确定和调节波束形成权重(1252)。
8.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述通信控制器进一步被配置以使所述多个平面相控阵天线中的特定平面相控阵天线生成具有第一频率(532)的第一组波束(522)和具有第二频率(534)的第二组波束(524)。
9.根据权利要求8所述的飞行器，其中所述第一组波束的每束波束支持对应于通信链路(332-338)的信号的发送和接收，并且其中所述第一组波束散置在所述第二组波束中，以使得能够对所述第一频率进行频率复用。
10.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述通信控制器进一步被配置以为所述收发器提供控制信号，并且其中所述控制信号指示从所述第一平面相控阵天线到所述第二平面相控阵天线的越区转接。
11.根据权利要求10所述的飞行器，其中基于预期的飞行路径生成所述控制信号，并且其中从所述第一平面相控阵天线到所述第二平面相控阵天线的所述越区转接包括先接后离越区转接。
12.根据权利要求10所述的飞行器，其中基于预期的飞行路径生成所述控制信号，并且其中从所述第一平面相控阵天线到所述第二平面相控阵天线的所述越区转接包括使用分组边界的先离后接越区转接。
13.根据权利要求7所述的飞行器，其中所述通信控制器进一步被配置以响应于确定在所述第二平面相控阵天线上没有替代的有源信道可用，使所述第一平面相控阵天线的有源信道向与所述有源信道相关联的用户设备发送指示即将到来的连接丢失的信息。
14.根据权利要求1所述的飞行器，进一步包括：
存储器(116)，其经配置以存储飞行路径数据；
所述飞行控制器(112)，所述飞行控制器经配置以基于由所述飞行路径数据指示的飞行路径(342)控制所述机翼，其中所述飞行路径包括环形、圆形、椭圆形、8字形或其组合；以及
所述馈线链路天线(110)，其经配置以接收波束形成权重，其中所述第一平面相控阵天线和所述第二平面相控阵天线基于接收的波束形成权重生成多束波束。
15.一种经由相控阵天线系统通信的方法(700)，所述方法包括：
经由固定附着到飞行器(1202)的第一平面相控阵天线(132)接收(702)对应于通信链路(336)的第一信号；以及
经由固定附着到所述飞行器的第二平面相控阵天线(134)发送(704)对应于所述通信链路的第二信号，其中所述第一平面相控阵天线的第一法向量(220)与所述第二平面相控阵天线的第二法向量(222)不平行；
经由通信上行链路通过馈线链路天线(110)接收与飞行路径关联的飞行路径数据；
由飞行控制器(112)基于所述飞行路径数据操作所述飞行器；以及
经由所述通信上行链路接收与所述飞行路径关联的服务覆盖数据。
16.根据权利要求15所述的经由相控阵天线系统通信的方法，其中
从第一用户设备(322-328)或第一地面站(312-318)接收对应于所述通信链路的所述第一信号；以及
向第二用户设备(322-328)或第二地面站(312-318)发送对应于所述通信链路的所述第二信号中的至少之一。
17.根据权利要求15所述的经由相控阵天线系统通信的方法，进一步包括：
通过所述第一平面相控阵天线的第一组元件，基于所述飞行器的海拔高度、所述飞行器的姿态、服务覆盖区域的第一部分、所述飞行路径或其组合生成(802)第一波束(412)，其中经由所述第一波束接收所述第一信号；以及
通过所述第二平面相控阵天线的第二组元件，基于所述海拔高度、所述姿态、所述服务覆盖区域的第二部分、所述飞行路径或其组合生成(804)第二波束(414)，其中经由所述第二波束发送所述第二信号。
18.根据权利要求17所述的经由相控阵天线系统通信的方法，进一步包括：
基于所述海拔高度、所述姿态、所述服务覆盖区域的所述第一部分、所述飞行路径或其组合调节(806)所述第一波束的形状；以及
基于所述海拔高度、所述姿态、所述服务覆盖区域的所述第二部分、所述飞行路径或其组合调节(808)所述第二波束的形状。
19.根据权利要求18所述的经由相控阵天线系统通信的方法，其中基于第一波束形成权重(1252)生成所述第一波束并且所述第一波束支持对应于用于所述服务覆盖区域的所述第一部分的所述通信链路的信号的接收和发送，
其中基于所述飞行器的第一海拔高度、所述飞行器的第一姿态、所述服务覆盖区域的所述第一部分相对于所述飞行器的位置或其组合确定所述第一波束形成权重，以及
其中调节所述第一波束的形状包括：
从所述飞行器的一个或更多个传感器(114)接收(902)所述飞行器的第二海拔高度、所述飞行器的第二姿态或其组合；
基于所述第二海拔高度、所述第二姿态、所述服务覆盖区域的所述第一部分相对于所述飞行器的位置或其组合，确定(904)第二波束形成权重(1254)以向所述服务覆盖区域的所述第一部分提供调节的第一波束；以及
基于所述第二波束形成权重生成(906)所述调节的第一波束，其中所述第一波束具有不同于所述调节的第一波束的第二形状的第一形状。
20.根据权利要求15所述的经由相控阵天线系统通信的方法，其中所述第一平面相控阵天线的第一组元件为服务覆盖区域的特定部分提供所述通信链路，其中提供所述通信链路包括接收和发送对应于所述通信链路的信号，并且进一步包括执行用于所述第一平面相控阵天线的波束越区转接，所述执行包括：
由所述第一组元件为所述服务覆盖区域的所述特定部分停止提供(1002)所述通信链路；以及
由所述第一平面相控阵天线的第二组元件为所述服务覆盖区域的所述特定部分提供(1004)所述通信链路。
21.根据权利要求15所述的经由相控阵天线系统通信的方法，进一步包括至少一个以下步骤：
在所述通信链路的分组边界处执行(1052、1054)从第一组元件到第二组元件的波束越区转接，其中在所述第一组元件停止生成为服务覆盖区域的特定部分提供所述通信链路的第一波束之前，所述第二组元件生成第二波束以向所述服务覆盖区域的所述特定部分提供所述通信链路；或
在所述通信链路的分组边界处执行(1052、1056)从所述第一组元件到所述第二组元件的波束越区转接，其中在所述第二组元件生成第二波束以向服务覆盖区域的特定部分提供所述通信链路之前，所述第一组元件停止生成为所述服务覆盖区域的所述特定部分提供所述通信链路的第一波束。
22.一种交通工具，其包括：
多个外表面(122、124、230、232、234、1246、1248)；
多个相控阵天线，其耦合到收发器(104)并且固定附着到所述多个外表面中的至少一个，所述多个相控阵天线包括具有第一法向量(220)的第一相控阵天线(132)和具有第二法向量(222)的第二相控阵天线(134)，其中所述第一法向量与所述第二法向量不平行，其中所述第一相控阵天线(132)被配置为接收对应于通信链路的第一信号，所述第二相控阵天线(134)被配置为发送对应于所述通信链路的第二信号；以及
所述收发器，其被配置为耦合到馈线链路天线(110)，所述馈线链路天线经配置以通过通信上行链路接收与飞行路径关联的服务覆盖数据。
23.根据权利要求22所述的交通工具，其中所述交通工具对应于直升机、商用飞行器、私人飞机或飞艇，其中所述第一相控阵天线包括共形相控阵天线(262)，其中所述共形相控阵天线具有第一形状，所述第一形状对应于所述多个外表面的特定外表面(122、124)的部分的第二形状，并且其中所述共形相控阵天线具有多个法向量(264、266)。
24.根据权利要求22或23所述的交通工具，进一步包括通信控制器(108)，其耦合到所述收发器并且耦合到所述多个相控阵天线，所述通信控制器经配置以：
使所述多个相控阵天线中的每个相控阵天线生成多束波束；以及
调节所述多束波束的波束形成权重(1252、1254)以将所述多束波束中的每束波束与服务覆盖区域(602)的对应部分对准。
25.根据权利要求22所述的交通工具，其中所述馈线链路天线进一步经配置以通过所述通信上行链路接收与所述飞行路径关联的飞行路径数据，其中飞行控制器被配置为基于所述飞行路径数据操作所述飞行器。
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