CN109889250B - 在多个小区中提供空到地无线通信的通信网络 - Google Patents

在多个小区中提供空到地无线通信的通信网络 Download PDF

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Abstract

本文描述的各方面涉及用于通过多个小区提供空到地无线通信的网络。该网络包括第一基站阵列，其每个基站包括定义朝向第一方向的定向辐射图的相应第一天线阵列，其中所述第一基站阵列的每个基站与所述第一基站阵列的另一个基站沿所述第一方向间隔第一距离设置。该网络还包括类似的第二基站阵列，其中第二基站阵列基本平行于第一基站阵列延伸，并与第一基站阵列间隔第二距离，以在第一和第二基站阵列的相应基站之间形成连续且至少部分重叠的小区覆盖区。

Description

在多个小区中提供空到地无线通信的通信网络
本申请是2015年11月12日提交的发明名称为“无线通信系统中的楔形小区(已变更为：在多个小区中提供空到地无线通信的网络)”(申请号201480027257.4、申请日2014年2月20日)的发明专利申请的分案申请。
技术领域
示例性实施例一般地涉及无线通信，更具体而言，涉及采用楔形小区在不同距离和高度提供连续的无线通信。
背景技术
在现代社会中，高速数据通信和能够进行这种通信的装置已经普及。这些装置使大量用户能够保持与因特网或其他通信网络的接近连续的连接。尽管这些高速数据连接可以通过电话线、电缆调制解调器或具有物理有线连接的其他这种装置实现，但无线连接已经使我们保持连接而不牺牲移动性的能力发生了革命性进步。
不过，不论人们在地面上多么熟悉保持连续连接到网络，人们通常认为，一旦登上飞机，容易和/或便宜的连接往往会停止。至少对于飞机上的乘客而言，航空平台仍未变得容易且便宜地连接到通信网络。试图在空中保持连接通常成本高昂，并具有带宽限制或延迟高等问题。此外，用户应对飞机通信能力带来的费用和问题的意愿常常限于由飞机上提供的刚性通信体系结构支持的非常特定的通信模式。
常规地基无线通信系统使用垂直天线以提供用于装置连接的覆盖。地表体系中使用的天线通常在宽度为65到90度的方位角或水平平面中提供覆盖。高度或垂直图案通常更窄，以便在水平平面中最大化天线的性能，这能够实现更大的覆盖面积，提高信号强度或覆盖区域中的清晰度等等。不过，由于关注水平平面，这些现有天线可能无法为覆盖区高度上方行进的飞机提供连接。
发明内容
无线技术的持续进展提供了新的机会，以利用安装在特定场所的多个天线为处于不同高度的飞机提供无线覆盖。基站的多个天线均能够发射具有在两个仰角之间定义的辐射图的信号，导致增大垂直波束宽度和较小的方位角以形成楔形扇区。这些楔形扇区然后可能彼此重叠以在高度方向上累进建立，用于在高的高度处提供具有连续覆盖的通信。在一个示例中，在基站处配置多个天线，使得对应的楔形扇区在水平平面中相邻，以在水平平面中实现基本半圆的覆盖区，该覆盖区在距基站预定距离之内至少到达预定高度。此外，多个部署的基站可以在大体上沿第一方向对齐，同时在大体上沿第二方向偏移。此外，在第一方向上所部署基站之间的距离可以小于在第二方向上基站之间的距离，以便于基于楔形扇区提供直到预定高度的连续覆盖。
在第一方向中，所述基站可以被在一定距离处对齐和部署，使得第一基站的楔形扇区可以被沿第一方向在第一基站后方的第二基站的楔形扇区重叠。这允许第二基站的扇区在第一基站的位置处覆盖的高度达到预定的高度，并从第一基站在第一方向上延伸超过预定的距离，直到第一基站的扇区达到预定高度。在第二方向中，基站可以在一定距离处被偏移和部署，从而允许基于扇区的水平平面覆盖区来进行连续覆盖，因为在第一方向上补偿了覆盖区的高度不足，于是可以不需要由第二方向的相邻覆盖区进行补偿。
在一个示例性实施例中，提供了一种用于在多个小区中提供空到地(ATG)无线通信的网络。该网络包括第一基站阵列，其每个基站包括定义朝向第一方向的定向辐射图的相应第一天线阵列，其中所述第一基站阵列的每个基站与所述第一基站阵列的另一个基站沿所述第一方向间隔第一距离设置。该网络还包括第二基站阵列，其每个基站均包括定义朝向所述第一方向中的定向辐射图的相应第二天线阵列，其中所述第二基站阵列的每个基站与所述第二基站阵列的另一个基站沿所述第一方向间隔所述第一距离设置，并且其中所述第二基站阵列基本平行于所述第一基站阵列延伸，并且与所述第一基站阵列间隔第二距离，以在所述第一和第二基站阵列的相应基站之间形成连续且至少部分重叠的小区覆盖区。所述第一基站阵列和所述第二基站阵列的基站设置成沿所述第一方向彼此偏移第三距离，且其中所述第一距离小于所述第二距离。
在另一个示例性实施例中，提供了一种用于在多个小区中提供ATG无线通信的网络。该网络包括具有第一天线阵列的第一基站，所述第一天线阵列提供朝向第一方向的定向辐射图，所述定向辐射图在沿以所述第一方向为中心的方位角的预定范围上延伸，并且在至少预定距离上在第一仰角和第二仰角之间延伸，以定义基本楔形的辐射图。该网络还包括在所述第一方向上与所述第一基站分隔第一距离部署的第二基站，所述第二基站具有第二天线阵列，所述第二天线阵列与所述第一天线阵列具有相同的定向辐射图，使得所述第一和第二天线阵列的覆盖区在沿所述第一方向从所述第二基站移动的不同高度范围处重叠。该网络还包括在所述第一方向上与所述第二基站分隔所述第一距离部署的第三基站，所述第三基站具有第三天线阵列，所述第三天线阵列与所述第一和第二天线阵列具有相同的定向辐射图，使得所述第一、第二和第三天线阵列的覆盖区在沿所述第一方向从所述第三基站移动的不同高度范围处重叠，以实现达到预定高度的连续覆盖。
附图说明
已经这样概括地描述了本发明，现在将参考附图，附图未必是按比例绘制的，其中：
图1示出了提供空到地(ATG)无线通信覆盖区的示例网络部署的顶视图；
图2示出了提供重叠小区覆盖区以实现高达预定高度的覆盖的基站的示例网络部署的一个方面；
图3示出了提供重叠小区覆盖区和/或额外覆盖区的基站的示例网络部署的一个方面；
图4示出了示例性实施例基站的功能方框图；以及
图5示出了用于部署基站以在预定高度提供ATG无线通信的示例方法。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更充分地描述一些示例性实施例，在附图中示出了一些，但并非全部示例性实施例。实际上，不应将本文描述和示出的示例理解为限制本公开的范围、适用性或配置。相反，这些示例性实施例被提供以使本公开满足适用的法律要求。可以在整个说明书中使用相似的附图标记指示相似元件。此外，如这里使用的，术语“或”要理解为逻辑运算符，只要其操作数中的一个或多个为真，其结果就为真。
本文描述的一些示例性实施例提供了用于改进空到地(ATG)无线通信性能的架构。就此而言，一些示例性实施例可以提供具有天线结构的基站，其便于在高度足够高的垂直和水平平面上提供无线通信覆盖，以与高的高度的飞机通信。基站能够在垂直平面中提供楔形小区覆盖区，其在距基站预定距离之内的预定高度处实现覆盖以方便ATG无线通信。小区覆盖区在水平平面中可以基本为半圆，并可以由多个天线提供，每个天线均在半圆方位角的一部分上提供楔形扇区。基站可以被部署为基本沿第一方向对齐，同时在第二方向上偏移。例如，基站还可被部署在第一方向上的第一距离处以提供高度上的覆盖重叠来实现预定高度上的覆盖，并且基于扇区的可实现覆盖区距离在第二方向上的第二距离之内。
图1示出了用于提供ATG无线通信覆盖的被部署基站的网络100的顶视图。网络100包括提供基本半圆小区覆盖区的多个基站。小区覆盖区均被示为两个部分。例如，用于第一基站的小区覆盖区被示为图案类似的部分102和104。部分102和104代表水平平面上的单个连续小区覆盖区；不过，如本文中进一步所述，图1示出了另一小区覆盖区的插入(intervening)部分108，其提供重叠的覆盖以实现高达预定高度的连续覆盖。出于例示的目的，部分102被示为代表从对应基站的位置到任意距离的初始小区覆盖区；应指出这个部分102还包括另一小区覆盖区的部分108的重叠覆盖以在预定高度实现覆盖。此外，部分106和108代表的覆盖区可以延伸超过覆盖区部分104的边界130；在描述中覆盖区被限制以例示边界覆盖区能够在预定高度提供ATG无线通信覆盖的至少一个点。此外，为了便于解释未示出基站，但应指出基站可以被定位从而提供由部分102和104、部分106和108、部分110和112等表示的小区覆盖区。
小区覆盖区102/104和106/108可以由第一基站阵列中的相应基站提供，其中一个或多个基站阵列的基站大体上沿第一方向120对齐(如代表性小区覆盖区所示)。如图所示，小区覆盖区102/104和106/108投射定向辐射图案，该图案朝向第一方向并沿第一方向从前到后对齐。这样的对齐可以通过在基站阵列中大体上对齐基站以提供基本对齐的小区覆盖区、转动天线以实现小区覆盖区在第一方向120上的对齐等等来实现。如上所述，就此而言，提供小区覆盖区102/104的第一基站可以与在第一方向120上在第一基站前方的第二基站的至少小区覆盖区106/108重叠。例如，基站或其天线能够提供由发射信号的天线采用的多个仰角定义的楔形小区覆盖区，以在距基站某一距离处达到预定高度。于是，小区覆盖区在第一方向120上的重叠允许小区覆盖区106/108至少在提供小区覆盖区102/104的基站和沿线130上小区覆盖区102/104达到预定高度的点之间的特定距离上达到预定高度。
此外，在提供小区覆盖区102/104和106/108的第一基站阵列中的基站可以在第二方向122上与第一方向120上对齐的第二基站阵列的基站间隔开，第二基站阵列能够提供额外的小区覆盖区110/112、114/116等。第一和第二基站阵列能够在第一方向120上彼此基本平行地延伸。此外，第二基站阵列的基站可以在第一方向120上与第一基站阵列的基站偏离(如代表性小区覆盖区所示)。在一个示例中，第二方向122可以基本垂直于第一方向120。在本示例中，第一和第二基站阵列可以偏移以提供相应的小区覆盖区的偏移(例如，小区覆盖区102/104和110/112之间所示的偏移)，以及沿第一方向120对齐的基站阵列的任何其他覆盖区。
第一和第二基站阵列在第二方向122上间隔开的距离可以比相应阵列之内的基站在第一方向120上间隔开的距离更大。例如，基站可以根据提供小区覆盖区的基站的可达到覆盖距离在第二方向122上间隔开。因为第一基站阵列中提供小区覆盖区102/104和106/108的基站在第一方向120上对齐，使得小区覆盖区106/108提供与小区覆盖区102/104的重叠覆盖，以达到预定高度，所以可以基于相应小区覆盖区102/104和110/112的可达到距离分开基站阵列自身。就此而言，在相邻基站阵列的基站提供的小区覆盖区102/104和110/112的边界之间不需要任何实质重叠来达到预定高度，因为相应基站附近的高度不足由第一方向120上对齐的基站阵列中的基站的小区覆盖区覆盖。
此外，偏移在第二方向122上使提供多个小区覆盖区的基站能够允许第一方向120和/或第二方向122上的进一步间隔，因为水平平面中的一个小区覆盖区的末端部分能够来自邻接相邻基站阵列中的基站的另一个小区覆盖区的中间部分，以使小区覆盖区之间允许的距离最大化，同时保持连续覆盖，这样能够减小在给定区域上提供覆盖所需的基站数量。在一个示例中，根据小区覆盖区的覆盖距离和小区覆盖区达到预定高度所需的距离，第二方向122上的间距可以超过第一方向120上间距的两倍。
如图所示，给定基站阵列中基站之间的第一距离的间距可以被表示为第一方向120上的距离140。基站阵列之间在第二方向122上的第二距离间距可以表示为距离142。此外，基站阵列之间的偏移可以表示为第三距离144。在一个具体的示例中，距离140可以接近150千米(km)，其中提供小区覆盖区102/104的基站之间的距离142可以是400km或更多。在该示例中，可达到的小区覆盖区可以在形成覆盖区或其相关扇区的被发射信号的方向上距对应基站至少200km。此外，在该示例中，距离144可以大约为75km。
在示例中，提供小区覆盖区102/104、106/108、110/112等的基站均能够包括定义朝向第一方向的定向辐射图案的相应天线阵。各个天线阵可以包括多个提供辐射图扇区部分的天线，实现在垂直平面中为楔形的覆盖区。例如，每个天线提供的小区覆盖区能够具有第一和第二仰角，第一和第二仰角在垂直平面中表现出越来越大的垂直波束宽度，并在水平平面中填充一部分方位角。使用提供更小部分方位角的更集中信号能够实现更院的距离和/或增大的仰角而不增加发射功率。在所示示例中，天线阵定义的小区覆盖区包括六个基本为30度的方位角扇区，它们大体上相邻以形成在以第一方向为中心的方位角上延伸大体上180度的定向辐射图案以定义半圆覆盖区。每个扇区可以由例如处在对应基站的天线提供。此外，在一个示例中，如本文进一步所述，基站的每个天线可以具有无线电设备，更少数量的无线电设备具有一个或多个开关以在天线之间切换，从而节省无线电资源和/或其类似物。应指出可以提供更多或更少数量的扇区。此外，扇区能够具有大于或小于30度的方位角和/或能够形成比图示半圆小区覆盖区更大或更小的总小区覆盖区方位角。
在其他示例中，网络100能够实施两者频率的重复使用，使得相邻基站能够在提供小区覆盖区时使用交替的信道。例如，提供小区覆盖区102/104的基站能够使用第一信道，在同一基站阵列中提供小区覆盖区106/108的基站能够使用第二信道。类似地，在不同基站阵列中提供小区覆盖区110/112的基站能够使用第二信道，等等。应指出，在这种方案中可以利用其他的频率重复使用模式和/或重复使用因子的数量来提供相邻小区覆盖区之间的频率分集。
此外，在网络100的示例部署中，第一方向120和/或第二方向122可以是或接近水平平面上的基本方向(例如，北、南、东或西)、中间方向(例如，东北、西北、东南、西南、北东北、东东北等)和/或类似物。此外，网络100可以部署于国家的边界、跨一个或多个国家的空中走廊边界和/或类似物之内。在一个示例中，小区覆盖区106/108可以由国家或空中走廊边界处的初始基站提供。在该示例中，提供小区覆盖区106/108、110/112和/或边界处额外小区覆盖区的基站可以包括一个或多个贴片天线(patch antenna)，以在距基站到相应小区覆盖区106/108、110/112等中的到达预定高度的点之间的距离处在预定高度处提供覆盖。例如，一个或多个贴片天线可以处在小区覆盖区106/108、110/112等后方和/或在其基站上(例如，作为角度向上倾斜和/或与地平线平行的一个或多个天线)，以提供直到预定高度的小区覆盖。
图2示出了用于提供重叠小区以促成至少在预定高度处的ATG无线通信覆盖的示例网络200。网络200包括发射信号以用于提供ATG无线通信的基站202、204和206。基站202、204和206均能够发射呈现为由第一和第二仰角定义的辐射图的信号以达到预定高度。在本示例中，基站202、204和206提供相应的楔形小区覆盖区212、214和216。可以将基站202、204和206部署为像如上所述的同一基站阵列的一部分那样，在第一方向120上基本对齐，或者通过其他方式允许在第一方向上对齐小区覆盖区212、214和216，使得小区覆盖区212能够与小区覆盖区214(和/或在垂直面中的不同高度范围中216)重叠，小区覆盖区214能够与小区覆盖区216重叠，等等。这样能够允许小区覆盖区212、214和216在由多个对齐基站202、204、206等定义的距离上至少达到预定高度(例如，45000英尺(ft))。
如图所示，在本示例中，基站202能够提供与基站204的小区覆盖区214重叠的小区覆盖区212，以便于在基站204附近一定距离内提供高达45000ft的小区覆盖，直到基站204发射的信号达到45000ft(例如，近点130)的预定高度。在该示例中，可以将基站204部署在对应于从基站202的小区覆盖区212可达到距离减去基站204的小区覆盖区214要达到预定高度所用距离的位置。就此而言，基于仰角、基于仰角实现在预定高度的垂直波束宽度所用的距离、基站之间的距离等，不同基站可以有基本上任意数量的重叠小区覆盖区以达到预定高度。
在一个具体的示例中，如上所述，基站202、204和206可以间隔开第一距离140。第一距离140可以是沿第一方向120的大体上150km，使得基站204距基站202大约150km，基站206距基站202大约300km。此外，在示例中，根据其高度，在基站206和204之间飞行的飞机可以由基站202覆盖，在一个示例中，可以使用高度来判断是否和/或何时将飞机上的装置切换到另一个基站或由该基站提供的小区。
此外，如在一些示例中所述，基站202、204和206可以包括提供朝向第一方向120的定向辐射图的天线阵列，如图1所示，其中定向辐射图在以第一方向120为中心的方位角预定范围上延伸，并在至少预定距离上在各个覆盖区212、214和216的第一仰角和第二仰角之间延伸，以定义大体上楔形的辐射图。就此而言，图2示出了基站202、204和206与关联的覆盖区212、214和216的垂直面侧视图。于是，在一个示例中，基站202能够在水平平面中提供类似于图1中小区覆盖区106/108的小区覆盖区212，基站204能够提供类似于图1中小区覆盖区102/104的小区覆盖区214。此外，如上所述，方向120能够互相关到基准方向、中间方向和/或类似物上。此外，在部署网络200时，可以沿方向120在基站206前方提供额外的基站，直到提供了期望的覆盖区(例如，直到达到空中走廊或边界的边缘)。
图3示出了用于提供重叠小区以促成如图2中那样至少在预定高度处的ATG无线通信覆盖的示例网络300。于是，网络300包括发射信号以用于提供ATG无线通信的基站202、204和206。基站202、204和206均能够发射呈现为由第一和第二仰角定义的辐射图的信号以达到预定高度。这样导致提供了各个楔形小区覆盖区212、214和216。可以将基站202、204和206部署为像如上所述的同一基站阵列的一部分那样，在第一方向120上基本对齐，或者通过其他方式允许在第一方向上对齐小区覆盖区212、214和216，使得小区覆盖区212能够与小区覆盖区214(和/或216)重叠，小区覆盖区214能够与小区覆盖区216重叠，等等。如上所述，这样能够允许小区覆盖区212、214和216在由不同的对齐基站202、204、206等定义的距离上至少达到预定高度(例如，45000ft)。
不过，此外，可以将基站202部署在期望覆盖区的边缘，并可以包括一个或多个贴片天线以提供额外的ATG无线通信覆盖。在示例中，期望覆盖区的边缘可以包括国家的边界、空中走廊的边缘等。例如，与提供小区覆盖区202的天线相比，可以在向上倾斜的角度和/或以额外的高度提供一个或多个贴片天线。在一个示例中，至少一个贴片天线能够提供额外的直到目标高度的覆盖区域302和/或304，以填充例如本文所述网络部署配置中边界或边缘附近的覆盖间隙。
图4示出了示例性实施例中基站400的功能方框图。就此而言，例如，基站400可以包括处理电路402，其可以被配置成根据示例性实施例执行控制功能。处理电路402可以向飞机的一个或多个功能单元提供电子控制输入，用于向其提供ATG无线通信。根据示例性实施例，处理电路402可以被配置成执行数据处理，控制功能的执行和/或其他处理和管理服务。
在一些示例中，处理电路402可以被实现为芯片或芯片组。换言之，处理电路402可以包括一个或多个物理封装(例如，芯片)，包括结构组件(例如，基础板)上的材料、部件和/或导线。结构组件可以提供物理强度、节省尺寸和/或限制其上包括的部件电路的电交互。因此，在一些情况下，处理电路402可以被配置成在单个芯片上实现所公开主题的实施例或实现为单个“片上系统”。这样一来，在一些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或多个操作的模块以用于提供本文所述功能。
在示例性实施例中，处理电路402可以包括可与收发器408通信或以其他方式控制收发器408的处理器404和存储器406的一个或多个实例。处理电路402可以被具现化为电路芯片(例如，集成电路芯片)，其被配置(例如，利用硬件、软件或硬件和软件的组合)成执行本文描述的操作。不过，在一些实施例中，处理电路402可以被具现化为机载计算机(on-board computer)的一部分。收发器408可以包括用于与各种装置实现通信的一种或多种机制。在一些情况下，收发器408可以包括实现于硬件或硬件和软件组合中的装置或电路，其被配置成从/向飞机或其他与处理电路402通信的装置接收和/或发送数据。于是，例如，收发器408可以允许通过不同天线，例如天线1 410、天线2 412、天线N 414等进行通信，其中N是正整数。
在示例性实施例中，处理电路402可以被配置成控制收发器408的一个或多个实例的配置或操作，以便于操作一个或多个天线，例如天线1 410、天线2 412、天线N 414等。在一个示例中，如图所示，可以通过单个无线电设备416操作天线410、412、414等，无线电设备416可以包括开关418，以在通过不同天线410、412、414等发射信号之间交替变化。在另一个示例中，尽管未示出，但天线410、412、414等可以使用独立的无线电设备和/或能够同时发射信号。在任何情况下，如上所述，处理电路402能够使用收发器408，利用天线410、412、414等通过通信提供小区覆盖，以提供楔形小区。此外，如上所述，天线提供的楔形小区可以在一方向上大体相邻，以提供形成半圆覆盖区的多个对齐的扇区。在一些示例中，收发器408能够采用额外的贴片天线(未示出)提供额外的覆盖区以在预定高度提供边界覆盖。
此外，应指出，无线电设备416能够利用批准的频谱(例如，第三代合作伙伴项目(3GPP)长期演进(LTE)、宽带码分多址(WCDMA)等)、未批准的频谱(例如，2.4吉赫(GHz)、5.8GHz和/或类似频谱)中基本上任何空中接口来通信。
可以通过若干不同方式实现处理器404。例如，处理器404可以实现为各种处理器，例如，微处理器或其他处理元件、协处理器、控制器或各种其他计算或处理装置，包括例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等集成电路的一种或多种。在示例性实施例中，处理器402可以被配置成执行存储器406中存储的或以其他方式可以被处理器404访问的指令。这样一来，无论是由硬件还是由硬件和软件组合配置，处理器404都可以代表能够在相应配置时根据本发明的实施例执行操作的实体(例如，物理地实现于电路中，以处理电路402的形式)。于是，例如，在将处理器404实现为ASIC、FPGA等时，处理器404可以是为了执行本文所述操作而特别配置的硬件。或者，作为另一示例，在将处理器404实现为软件指令的执行器时，指令可以专门配置处理器404以执行本文所述操作。
在示例性实施例中，如本文所述，处理器404(或处理电路402)可以实现为，包括或以其他方式控制基站400的操作。这样一来，在一些实施例中，处理器404(或处理电路402)可以被说成通过指示收发器408的部件响应于执行相应配置处理器404(或处理电路402)的指令或算法而采取对应功能，来导致结合基站400描述的操作。
在示例性实施例中，存储器406可以包括一个或多个非暂态存储装置，例如，可以是固定或可移除的易失性和/或非易失性存储器。存储器406可以被配置成存储信息、数据、应用、指令等，使处理电路402能够根据本文描述的示范性实施例执行各种功能。例如，可以将存储器406配置成缓存输入数据，供处理器404处理。此外或备选地，存储器406可以被配置成存储供处理器404执行的指令。作为又一替代，存储器406可以包括一个或多个数据库，其可以存储多种与本文所述功能相关的数据集。在存储器406的内容中，可以存储应用以供处理器404执行，以执行与每个相应应用相关联的功能。在一些情况下，应用可以包括用于识别与部件状态或操作参数相关的不同输入信号的指令，如有必要，用于施加与处理这种信号的接收相关联的定时控制、加密、信道控制和/或类似操作。如上所述，应用还可以包括用于基站400操作控制的指令。
参考图5，示出了可以根据本文所述各方面利用的方法。同时，为了解释简单起见，该方法被图示和描述为一系列动作，应理解和指出，该方法不受动作次序的限制，因为根据一个或多个方面，一些动作能够以本文所示所述不同的次序发生和/或与其他动作同时发生。例如，本领域的技术人员将理解和认识到，可以替代地将一种方法表示为一系列相关的状态或事件，例如在状态图中。此外，实施根据一个或多个方面的方法并不需要所有图示的动作。
图5示出了用于部署多个基站以提供ATG无线通信覆盖区的示例方法500。在502，第一基站被部署以在水平平面中的半圆形覆盖区内在垂直面中提供楔形覆盖区。如上所述，如基站信号发射的多个仰角所实现的那样，随着距离而增大的垂直波束宽度能够导致覆盖区的楔形形状。此外，水平平面中的半圆形可以由一个或多个天线的发射方位角实现。如上所述，在示例中，来自多个天线的发射能够形成基本相邻的扇区，共同形成半圆形小区覆盖区。
在504，可以部署在第一方向上与第一基站对齐的第二基站，以便于提供在第一方向上与第一基站重叠的覆盖以达到预定高度。就此而言，如上所述，第二基站的第二小区覆盖区在垂直和水平平面上的形状可以类似于第一基站的小区覆盖区，使得第二小区覆盖区能够填充第一基站附近小区覆盖区中的覆盖间隙，直到水平平面中半圆覆盖区中的预定高度。在该示例中，可以将第二基站部署在一定距离处，所述距离允许第二基站——至少在预定高度并且至少到第一基站的小区覆盖区达到预定高度的点——覆盖第一基站的小区覆盖区。此外，如上所述，可以在同一基站阵列中部署第一和第二基站。
在506，可以在距第一基站并从第一方向偏移的第二方向上部署第三基站，以便于在第二方向上在预定高度处提供连续覆盖。第二方向可以基本垂直于第一方向，从而基于第一基站和第三基站可达到的小区覆盖区距离来部署第三基站。如上所述，由于在第一方向上补偿了第一基站的小区覆盖区的高度不足(例如，通过在第一方向上对齐的第二基站的重叠小区)，所以在第二方向上不需要这样的补偿，于是，基于每个基站可达到的覆盖区距离可以将基站在第二方向上进一步分开。此外，如上所述，可以在与第一和第二基站关联到的基站阵列相邻的基站阵列中部署第三基站。
受益于以上描述和关联附图中给出的教导，这些发明所属领域的技术人员将会想到本文所述发明的很多修改和其他实施例。因此，要理解的是，本发明不限于公开的具体实施例，修改和其他实施例也意在被包括在所附权利要求的范围之内。此外，尽管以上描述和关联附图在元件和/或功能的特定示范性组合的语境中描述了示范性实施例，但应当认识到，可以通过替代实施例提供元件和/或功能的不同组合而不脱离所附权利要求的范围。就此而言，例如，在所附权利要求的一些中可能会阐述，对与上文明确所述那些不同的元件和/或功能组合的考虑。对于本文所述的优点、益处或问题解决方案，应当指出这样的优点、益处和/或解决方案可以适用于一些示例性实施例，但未必适用于所有示例性实施例。于是，本文所述的任何优点、益处或解决方案不应被认为对所有实施例或本文主张的权利而言是关键性的、需要的或必不可少的。尽管本文中采用了专用术语，但它们仅仅是在一般描述性意义上使用的，并非为了进行限制。

Claims (11)

1.一种用于在多个小区中提供空到地ATG无线通信的通信网络，包括：
第一基站阵列，所述第一基站阵列中的每个基站包括相应的定义朝向第一方向的定向辐射图的第一天线阵列，其中，所述第一基站阵列中的每个基站与所述第一基站阵列中的另一个基站沿所述第一方向间隔设置；以及
第二基站阵列，所述第二基站阵列中的每个基站包括相应的定义朝向所述第一方向的定向辐射图的第二天线阵列，其中，所述第二基站阵列中的每个基站与所述第二基站阵列中的另一个基站沿所述第一方向间隔设置，并且其中，所述第二基站阵列基本平行于所述第一基站阵列延伸，并且与所述第一基站阵列间隔开，以在所述第一基站阵列和所述第二基站阵列的相应基站之间形成连续且至少部分重叠的小区覆盖区，
其中，所述第一基站阵列中的所述基站的所述定向辐射图和所述第二基站阵列中的所述基站的所述定向辐射图均定义基本上楔形的辐射图，
其中，所述第一基站阵列中的相邻基站的定向辐射图彼此重叠，以将所述第一基站阵列的覆盖扩展到预定高度，并且所述第二基站阵列的相邻基站的定向辐射图彼此重叠，以将所述第二基站阵列的覆盖扩展到所述预定高度，
其中，对于所述第一基站阵列和所述第二基站阵列中的每一个的给定基站，由对应的基站阵列中的至少一个其它基站提供刚好在所述给定基站上方的所述预定高度的覆盖。
2.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第一基站阵列中的每个基站与所述第一基站阵列中的另一个基站沿所述第一方向间隔第一距离设置，并且所述第二基站阵列中的每个基站与所述第二基站阵列中的另一个基站沿所述第一方向间隔所述第一距离设置。
3.根据权利要求2所述的通信网络，其中，所述第一基站阵列与所述第二基站阵列间隔第二距离。
4.根据权利要求3所述的通信网络，其中，所述第二距离超过所述第一距离的两倍。
5.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述预定高度约为45000英尺。
6.根据权利要求1所述的通信网络，其中，由所述对应的基站阵列中的所述至少一个其它基站提供全部以下覆盖：刚好在所述给定基站上方的所述覆盖。
7.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均形成半圆形的辐射图。
8.根据权利要求7所述的通信网络，其中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均包括六个扇区，其中每个扇区约为三十度。
9.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第一基站阵列中的所述基站和所述第二基站阵列中的所述基站均在未授权频带频率工作。
10.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第一基站阵列中的所述基站和所述第二基站阵列中的所述基站均在授权频谱中的频带工作。
11.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述第一方向是主方向。
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