CN110199566A - 无人机用户设备指示 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及可以向无线网络传送的无人机用户设备(UE)指示。具体而言，具有飞行能力(即，操作成无人飞行器系统的能力)和报告当前高度水平的可选的进一步能力的UE，可以向无线网络指示这种能力。因此，无线网络可以区分无人机UE和仅在地面上操作的其它UE。此外，可选的当前高度水平可以使无线网络能够区分在不同高度操作的无人机UE和/或在地面操作的其它UE。无线网络可以进一步单独地或结合可选的高度信息来使用指示飞行能力的信息，以配置功率控制参数、管理干扰、提供移动管理功能、生成邻居列表、控制波束成形或者实现无线电资源配置或管理过程。

Description

无人机用户设备指示
相关申请的交叉引用
本专利申请要求享受2017年2月13日提交的、标题为“DRONE USER EQUIPMENTINDICATION”的美国临时申请No.62/458,551和2017年2月13日提交的、标题为“DRONE USEREQUIPMENT WITH HEIGHT CAPABILITY INDICATION”的美国临时申请No.62/458,558的优先权，这两份申请均已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将它们的全部内容明确地并入本文。
技术领域
概括地说，本文所描述的各个方面和实施例涉及无人机用户设备(UE)指示，其中可以将该无人机UE指示传送到无线网络，使得无线网络可以区分相对于在地面上操作的UE，针对在空中操作的无人机UE来处理通信的方式。
背景技术
无线通信系统已发展经历了包括第一代(1G)模拟无线电话服务、第二代(2G)数字无线电话服务(其包括临时2.5G和2.75G网络)、第三代(3G)高速数据具有互联网能力的无线服务、以及第四代(4G)服务(例如，长期演进(LTE)或者WiMax)的各代通信系统。已经提出第五代(5G)服务(例如，新无线电(NR))，其旨在提供比当前4G服务更高的容量，从而允许每个区域单位有更多的移动宽带用户以及每个用户消耗更高或者无限的数据数量。
目前推动无人驾驶飞机系统(UAS)(其还称为无人飞行器(UAV)或者更普遍地称为“无人机”)，以在商用LTE网络和包括5G在内的未来网络上运行。随着法规的发展，其目标是实现未来的UAS操作，例如超视距视线(BVLOS)。超越操作员视觉范围飞行的能力可以实现成功地递送、远程检查和探索。无线技术可以为无人机带来诸多优势，比如无处不在的覆盖、高速移动支持、强大的安全性、高可靠性和服务质量(QoS)。
但是，由于较高海拔的干扰条件与地面的干扰条件不同，因此无人机可能在与地面设备不同的无线电条件下操作。此外，干扰条件可能根据无人机运行的高度而发生变化。通常，无线网络可能难以区分无人机和地面设备和/或难以区分在不同高度上操作的无人机。此外，用于管理无线通信系统中的共信道干扰、无线资源和其它无线传输特性的无线资源管理(RRM)，可能未被优化为考虑无人机和地面设备所操作的不同无线电条件。
发明内容
下面给出了与本文所公开的一个或多个方面和/或实施例有关的简单概括。因此，下面的概括部分不应被认为是与所有预期方面和/或实施例有关的详尽概述，也不应将下面的概括部分视作为标识与所有预期方面和/或实施例有关的关键或重要元素，或者描述与任何特定方面和/或实施例相关联的范围。因此，下面的概括部分的唯一目的是用简单的形式，呈现与本文所公开的机制有关的一个或多个方面和/或实施例相关的某些概念，以此作为后面给出的详细说明的前奏。
根据各个方面，一种用于向无线网络提供无人机UE指示的方法可以是引入新的“无人机UE”类别，其中无人机UE可以在连接到无线网络时，向无线网络传送“无人机UE”指示符。例如，在各个实施例中，无人机UE可以使用无线资源控制(RRC)信令(例如，作为RRC连接请求中包括的信息元素(IE))来传送无人机UE指示符。在其它例子中，可以在非接入层(NAS)附着过程期间使用NAS信令，在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令等等，来传送无人机UE指示符。此外，在各个实施例中，无人机UE指示符可以是动态配置的，其在于：当无人机UE开始飞行时，无人机UE可以通过RRC信令、MAC控制元素等等来传送无人机UE指示符，并且随后在着陆时指示向非无人机UE(或者地面UE)的切换。在各个实施例中，无人机UE类别还可以支持上行链路(UL)繁重业务配置，这是因为无人机UE通常用于在上行链路上流传输视频、图像等等，而地面UE可能具有更高的下行链路(DL)业务需求。
根据各个方面，用于向无线网络提供无人机UE指示的另一种方法可以是引入另外的无人机UE类别，该类别特定于具有向无线网络报告当前高度的能力的无人机UE。例如，当连接到无线网络时，具有适当的高度报告能力的无人机UE可以指示这些能力，并被配置为随后在具有或者不具有其它测量值的情况下报告当前高度水平。根据各个实施例，无人机UE高度报告可以是定期的、基于事件的(例如，当高度跨过高于和/或低于某些值时)、基于事件并且定期的、与其它RRM测量和报告相组合等等。基站可以发现对于以下操作有用的无人机UE高度信息：配置功率控制参数、管理干扰、提供移动管理、生成邻居列表、控制波束成形和/或实施用于配置和/或管理任何适当的无线电资源的过程(例如，接入层信令)。
基于所附的附图和详细描述，与本文所公开的方面和实施例相关联的其它对象和优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
附图说明
当结合附图进行考虑时，由于参照下面的具体实施方式，能更好地完整理解本文所描述的各个方面和实施例，因此将容易获得这些方面和实施例的更完整理解以及其多个附带优点，呈现附图只是用于进行说明而不是限制，其中：
图1根据各个方面，示出了无人机用户设备(UE)可以在其中操作的示例性无线通信系统。
图2示出了可以根据本文所描述的各个方面和实施例来配置的示例性无人机UE。
图3根据各个方面，示出了用于向无线网络提供无人机UE指示的示例性方法。
图4根据各个方面，示出了用于向无线网络提供具有高度报告能力的无人机UE指示的示例性方法。
具体实施方式
在下面的描述和相关附图中，公开了本发明的各个方面和实施例，以示出与示例性方面和实施例有关的特定例子。本领域普通技术人员在阅读本公开内容之后，替代的方面和实施例将变得显而易见，在不脱离本公开内容的保护范围或精神的基础上，可以构建和实施替代的方面和实施例。此外，为了避免造成本文所公开的方面和实施例的相关细节的模糊，没有详细描述或者省略了一些公知的元素。
本文使用的“示例性”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不应被解释为比其它实施例更优选或更具优势。同样，术语“实施例”不是要求所有实施例都包括所讨论的特征、优点或操作模式。
本文使用的术语仅仅用于描述特定的实施例，其不应被解释为对本文所公开的任何实施例进行限制。如本文所使用的，单数形式的“一个(a)”、“某个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文明确地指出。本领域普通技术人员还应当理解，如本文所使用的，术语“包括”、“含有”、“包含”和/或“涵盖”指示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，但其不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合的存在或者增加。
此外，例如，围绕由计算设备的元件执行的动作顺序，来描述各个方面和/或实施例。本领域普通技术人员应当认识到，本文所描述的各种动作可以由特定的电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由一个或多个处理器执行的程序指令或者二者的组合来执行。此外，本文描述的这些顺序的动作可以被认为是完全地体现在任何形式的非临时性计算机可读介质中，所述计算机可读介质具有存储在其中的相应计算机指令集，当这些计算机指令被执行时，将使得相关联的处理器执行本文所描述的功能。因此，本文所描述的各个方面可以以多种不同的形式来体现，所有预期的这些不同形式都落入本发明的保护范围之内。此外，对于本文描述的每一个方面来说，本文可以将相应形式的任何这种方面描述成例如配置为执行所描述的动作的“逻辑电路”和/或其它结构化部件。
如本文所使用的，术语“无人机用户设备”(或者“无人机UE”)及其变型可以指代无人飞行器系统(UAS)或者与“无人机操作员”相关联的无人驾驶飞行器(UAV)。无人机可以是自主(自导航)、远程控制、服务器控制、信标控制、或者使用多种控制方法进行组合控制。无人机可以用于各种目的，例如执行空中监视、监测天气、执行通信中继功能、执行数据收集、部署各种商业和军事系统、递送包裹或者其它目的。无人机可以由“无人机操作员”拥有和操作，该无人机操作员可以包括个人、商业或者民用操作员或者另一个私人、公共或者商业第三方，其可以被配置为通过适当的无线网络(例如，长期演进(LTE)网络、新无线电(NR)网络等等)进行通信。
如本文所使用的，术语“区域”、“覆盖区域”、“地理区域”以及其变型可以互换地指代用于描述或表示区域或空间的各种方式。例如，如本文所使用的区域可以表示诸如街道地址之类的一般区域或者诸如GPS坐标之类的单点位置。与点或者位置相关联的区域还可以包括围绕该点或位置的半径，其包括延伸到该点或位置上方的空间中的垂直半径。此外，区域还可以指代一系列的点，这些点可以使用诸如GPS坐标之类的坐标来表示。这一系列点可以标记线性、圆形或者不规则边界。此外，区域还可以指代陆地上方的空域。因此，区域可以包括位于特定的边界内或者特定位置周围的陆地以及在其正上方并延伸到指定陆地上方的某个高度的空间(例如，其包括建筑物、障碍物、地形特征等等)。
根据各个方面，图1示出了无人机用户设备(UE)可以在其中操作的示例性无线通信系统100。例如，在各个实施例中，可以将无线通信系统100配置成诸如蜂窝网络之类的无线广域网(WWAN)，其中蜂窝网络可以使用移动通信蜂窝网络技术来使无线移动设备(例如，蜂窝电话、平板计算机、个人数字助理(PDA)、UAV和/或其它移动无线设备)使用蜂窝塔或者基站，在较大的地理区域上发送和接收数据。
在各个实施例中，无线通信系统100可以包括至少一个无人机UE 110、无线网络140、基站120(其中在LTE中，其称为“演进节点B”、“eNodeB”或者“eNB”，在NR中，其称为“下一代节点B”、“gNodeB”或者“gNB”)、位置服务器160(其中在LTE中，其可以是增强型服务移动位置中心(E-SMLC)或者安全用户平面位置(SUPL)位置平台(SLP))和互联网150。在图1所示出的示例中，每个基站120包括三个天线阵列，其包括单独的天线阵列122a、122b、122c(统一地称为“天线阵列122”)。每个天线阵列122a、122b、122c可以包括一个或多个发射和接收天线，对应于可以向位于与之相关联的覆盖区域内的无人机UE 110提供蜂窝连接的基站120的“小区”。天线阵列122a、122b、122c可以经由下行链路(DL)和/或上行链路(UL)连接，与无人机UE 110进行交互。通常，DL对应于从天线阵列122a、122b或122c到无人机UE的通信，而UL对应于从无人机UE 110到天线阵列122a、122b或122c的通信。
与每个基站120相关联的无线空中接口、以及因此的与每个基站120相关联的天线阵列122a、122b、122c，可以根据其所部署的网络，根据几种无线接入技术(RAT)中的一种或多种进行操作。例如，这些网络可以包括码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络等等。术语“网络”和“系统”通常可互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接入(UTRA)、CDMA2000等等之类的RAT。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)和低码片速率(LCR)。CDMA2000覆盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)之类的RAT。OFDMA网络可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11、IEEE 802.16、IEEE 802.20、闪速等等之类的RAT。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动通信系统(UMTS)的一部分。LTE是使用E-UTRA的UMTS的发布版。在来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE。在可从名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织公开获得的文档中描述了CDMA 2000。
向特定的无人机UE 110或者其它无线移动设备提供无线服务的天线阵列122a、122b或122c，在本文称为“服务小区”或者“服务天线”。无人机UE 110可以适当地检测到的非服务天线阵列122称为“邻居小区”或者“邻居天线”，其可以是具有服务天线阵列122的基站120的非服务天线阵列122和/或其它附近基站120的天线阵列122。因此，例如，随着无人机UE 110在无线通信系统100中移动，第一基站120的第一天线阵列122可以在一个位置服务无人机UE 110，而在其它位置，可以经由第一基站120的不同天线阵列122、第二基站120的天线阵列122等等来服务无人机UE 110。如本文所使用的，术语“小区”可以指代在天线阵列122a、122b或122c的覆盖区域中提供蜂窝连接的实际天线阵列122a、122b或122c，或者指代天线阵列122a、122b或122c的覆盖区域。
基站120可以链接到某些地理区域，因此可以用于实现和/或辅助无人机UE 110的定位。例如，可以将这种定位使用成其它定位技术(例如，卫星定位系统(SPS))的补充和/或替代。使用基站120的无人机UE 110的定位可以是基于指示无人机UE 110和基站120之间的距离的测量值。例如，基站120的每个天线阵列122a、122b、122c可以被配置为发送射频(RF)信号(例如，特定于小区的参考信号(CRS)和/或定位参考信号(PRS))以使无人机UE 110能够测量“小区”对(例如，天线阵列122a、122b、122c的对)之间的RF信号定时差值。无人机UE110可以基于这些定时差值测量值，计算与其相关联的位置的估计，或者向位置服务器160发送这些测量值(例如，使用观测的到达时间差(OTDOA)定位)以使位置服务器160能够估计无人机UE 110的位置。基站120可以通信地耦合到无线网络140(例如，蜂窝网络)，其中无线网络140可以与互联网150通信地耦合。此外，位置服务器160还可以与互联网150通信地耦合。因此，无人机UE 110可以经由与一个或多个基站120的第一通信链路133和/或经由用于访问互联网150的第二通信链路135(例如，经由本地无线网络)，通过互联网150和/或其它数据通信网络，向位置服务器160传输这些定时差值测量值和/或估计的位置。
本领域普通技术人员应当理解的是，图1仅提供了各种组件的概括性说明，其中的任何一个或全部组件可以进行适当地使用，每个组件可以根据需要进行复制。例如，虽然在图1中只示出了一个无人机UE 110，但在无线通信系统100中可以存在一个以上的无人机UE110。此外，在很多情况下，在无线通信系统100中可以存在一个或多个地面UE以及无人机UE110、连同在图1中没有显式地示出的任何其它无人机UE。类似地，无线通信系统100可以包括比图1所示出的三个基站120更多的基站120。即使如此，在一些实现中，无线通信系统100可以具有更少的基站120。此外，虽然图1中将基站120示出成具有构成三角形的三个天线阵列122(因此三个“小区”)，但本领域普通技术人员应当理解，可以存在更多或更少的天线阵列122和/或以不同的形状来排列天线阵列122。此外，可以根据期望的功能，来重新排列、组合、分离、替换和/或省略组件。本领域普通技术人员应当认识到对所示出组件的多种修改。
本文所描述的各个方面和实施例设想无人机UE 110可以使用各种适当的无人机配置中的任何一种来实现。例如，用于无人机UE 110的飞行动力源可以是一个或多个推进器，其中这些推进器产生除了提升可以附加到无人机UE 110的任何负载之外，还足以提升无人机UE 110的提升力(其包括与其相关联的结构、电机、电子器件和电源)。飞行动力源可以使用诸如电池之类的电源来供电。或者，飞行动力源可以是燃料控制的电机(例如，一个或多个内燃机)。虽然本公开内容针对于示例性电动机控制的无人机，但本文公开的概念可以等同地应用于使用实际上任何动力源来提供动力的无人机。根据无人机UE 110的飞行模式，可以对飞行动力源进行垂直或水平地安装。此外，无人机UE 110可以配置有处理和通信设备，其使无人机UE 110能够导航，比如通过控制飞行电机实现飞行方向性，以及接收位置信息和来自于包括灯塔、服务器，接入点等等的其它系统组件的信息。该位置信息可以与当前无人机位置、路线点、飞行路径、回避路径、高度、目的地位置、充电站位置等等相关联。
通常，适用于本文描述的各个方面和实施例的一种常见配置是“四轴直升机”配置，如图1中所示。在示例性四轴直升机配置中，通常四个水平配置的旋转提升螺旋桨和电机固定到框架上，但可以使用更多或更少的旋转提升螺旋桨和电机。该框架可以包括具有支撑推进电机、动力源(例如电池)、有效负载固定机构等等的着陆橇的框架结构。有效载荷可以附接在无人机UE 110的框架结构平台下方的中心区域中(例如，在由框架结构围绕的区域中，并且在飞行动力源或推进单元下方的滑架)中。四轴直升机式水平旋翼无人机可以在任何无障碍的水平和垂直方向飞行或者悬停在一个地方。在图1所示出的例子中，为了说明目的，使用四轴直升机无人机配置。但是，也可以使用其它设计方案。
根据各个方面，图2描绘了可以根据本文所描述的各个方面和实施例进行配置的示例性无人机UE 200。例如，在图2所示出的特定实施例中，无人机UE 200可以包括多个旋翼202、框架204和着陆橇206。此外，无人机UE 200还可以包括控制单元210，后者可以容纳用于向无人机UE 200的操作进行供电和控制的各种电路和器件，其包括用于向旋翼202提供动力的电机、电池、通信模块等等。框架204可以为与旋翼202相关联的电机、着陆橇206提供结构支撑，框架204可以足够牢固以支持用于无人机UE 200的组件和在一些情况下的有效负载208(在图2中示出成包括照相机240)的组合的最大负载重量。为了便于描述和说明起见，省略了无人机UE 200的一些详细方面，诸如布线、框架结构互连和/或本领域普通技术人员已知的其它特征。例如，虽然将无人机UE 200示出并描述成具有框架204并且具有多个支撑构件或框架结构，但可以使用模制框架来构造无人机UE 200，其中在该情况下，通过模制结构来获得支撑。在所示出的实施例中，无人机UE 200具有四个旋翼202。但是，可以使用多于或少于四个旋翼202。
在各个实施例中，无人机UE 200的着陆橇206可以提供有或者以其它方式联接到着陆传感器256。着陆传感器256可以是光学传感器、无线电传感器、相机传感器或者其它传感器。替代地或另外地，着陆传感器256可以是接触或压力传感器，其可以提供用于指示无人机UE 200何时已经与表面接触的信号。在一些实施例中，着陆传感器256可以适于提供当无人机UE 200例如通过充电连接器(图2中没有明确示出)定位在适当的着陆垫上时对无人机电池进行充电的另外能力。在一些实施例中，着陆传感器256可以提供与着陆垫的另外连接，比如有线通信或者控制连接。
在各个实施例中，无人机UE 200可以进一步装备有效负载固定单元212。有效负载固定单元212可以包括致动器电机，该致动器电机被配置为响应于来自控制单元210的命令，驱动抓握和释放机构以及响应于控制单元210来抓握和释放有效负载208的相关控制。
根据各个方面，在图2所示出的示例性配置中，控制单元210可以包括处理器220、无线电模块230和电源模块250。处理器220可以包括存储器单元221和导航单元225，或者可以耦合到存储器单元221和导航单元225。处理器220可以配置有处理器可执行指令以控制无人机UE 200的飞行和其它操作(其包括各个实施例的操作)。处理器220可以耦合到有效载荷固定单元212和着陆传感器256。处理器220可以由诸如电池之类的电源模块250供电。处理器220可以配置有处理器可执行指令，以便例如通过使用充电控制电路执行充电控制算法来控制电源模块250的充电。替代地或另外地，电源模块250可以被配置为管理其自己的充电。处理器220可以耦合到电机控制单元223，后者被配置为管理驱动旋翼202的电机。虽然在图2中将控制单元210的各个部件示出成单独的部件，但本领域普通技术人员应当理解的是，这些组件中的一些或全部(例如，处理器220、电机控制单元223、无线电模块230和其它单元)可以一起集成在单个设备或者模块(例如，片上系统模块)中。
根据各个方面，通过控制旋翼202的各个电机，随着无人机UE 200朝向目的地前进时，可以控制无人机UE 200进行飞行。处理器220可以从导航单元225接收数据，使用该数据来确定无人机UE 200的当前位置和方位以及朝向目的地的适当路线。在一些实施例中，导航单元225可以包括使得无人机UE 200能够使用GNSS信号进行导航的全球导航卫星系统(GNSS)接收机系统(例如，一个或多个GPS接收机)。例如，如本文所使用的，术语“全球导航卫星系统”、“GNSS”及其变型通常指代各种卫星辅助导航系统中的任何一种，诸如在美国部署的全球定位系统(GPS)、俄罗斯军方使用的GLONASS和在欧盟中用于民用的伽利略、以及增强基于卫星的导航信号或者提供独立导航信息的地面通信系统。替代地或另外地，导航单元225可以装备有用于接收来自无线电节点(例如，导航灯塔、无线局域网(WLAN)接入点、蜂窝网络站点、无线电台等等)的导航信标或其它信号的无线电导航接收机。另外，处理器220和/或导航单元225可以被配置为通过无线连接(例如，蜂窝数据网络)与服务器进行通信，以接收在导航中有用的数据以及提供实时位置报告。耦合到处理器220和/或导航单元225的航空电子模块229可以被配置为提供导航单元225可以用于导航目的(例如，GNSS位置更新之间的航位推算)的与飞行控制相关的信息(例如，高度、姿态、空速、航向和类似的信息)。航空电子模块229可以包括或者从陀螺仪/加速度计单元227接收数据，该数据提供关于可以用于导航计算的无人机UE 200的航向和加速度的数据。
根据各个方面，无线电模块230可以被配置为接收导航信号(例如，来自附近基站的信标信号、来自航空导航设施的信号等等)，将这些信号提供给处理器220和/或导航单元225以辅助无人机导航。在一些实施例中，导航单元225可以使用从地面上的可识别射频(RF)发射器(例如，AM/FM无线电台、WLAN接入点和蜂窝网络基站)接收的信号。可以将这种RF发射器的位置、唯一标识符、单个强度、频率和其它特征信息存储在数据库中，并用于确定在无线电模块230接收到RF信号时的位置(例如，经由三角测量和/或三边测量)。可以将RF发射器的该数据库存储在无人机UE200的存储器单元221中，存储在经由无线通信链路与处理器220进行通信的基于地面的服务器中，或者存储在存储器单元221和基于地面的服务器的组合中。使用关于RF发射器的信息进行导航，可以采用各种常规方法中的任何一种。例如，在经由无线电模块230接收到RF信号时，处理器220可以获得与该信号相关联的唯一标识符(例如，服务扇区标识(SSID)、媒体访问控制(MAC)地址、无线电台呼叫标志、小区ID等等)等，并使用该信息从RF发射器特性的数据库获得检测到的RF发射器的地面坐标和信号强度。如果数据库存储在板载存储器单元221中，则处理器220可以使用RF发射器标识符信息来在数据库中执行表查找。替代地或另外地，处理器220可以使用无线电模块230将检测到的RF发射器标识符发送到位置信息服务(LIS)服务器，该服务器可以随后返回如从RF发射器位置数据库获得的RF发射器的位置。使用RF发射器的坐标和可选的信号强度特性，处理器220(或者导航单元225)可以估计无人机UE 200相对于那些坐标的位置。使用由无线电模块230检测到的三个或更多RF发射器的位置，处理器220可以通过三边测量来确定更精确的位置。基于接收到的基于地面的RF发射器的位置估计可以与来自GNSS接收器的位置信息相结合，以提供比单独使用任一方法可实现的更精确和可靠的位置估计。
根据各个方面，处理器220可以使用无线电模块230来与一个或多个无线通信设备270(例如，与无人机UE 200进行通信的灯塔、服务器、智能电话、平板设备或者其它设备)进行无线通信。可以在无线电模块230的发射/接收天线232和无线通信设备270的发射/接收天线272之间建立双向无线通信链路234。例如，无线通信设备270可以是蜂窝网络基站或者小区塔。无线电模块230可以被配置为支持与具有不同无线接入技术的不同无线通信设备270的多个连接。在一些实施例中，无线通信设备270可以连接到服务器，或者提供到服务器的访问。举例而言，无线通信设备270可以是无人机操作员的服务器、第三方服务(例如，包裹递送，计费等等)等。无线通信设备270可以替代地和/或另外地是与无人机UE 200的操作者相关联的服务器，其可以通过本地接入节点或者通过经由蜂窝连接维持的数据连接，与无人机UE 200进行通信。在各个实施例中，无人机UE 200可以经由诸如一个或多个网络节点或者其它通信设备之类的中间通信链路与服务器进行通信。
根据各个方面，无线电模块230可以被配置为根据无人机UE 200的位置和高度，在蜂窝连接和WLAN连接之间切换。例如，当在指定用于无人机交通的高度飞行时，无线电模块230可以与蜂窝基础设施通信，以便维持与服务器(例如，无线通信设备270)进行通信。无人机UE 200的飞行高度的示例可以是大约四百(400)英尺或者更小，例如其可以由政府机构(例如，FAA)指定以用于无人机飞行交通。在该高度，使用短程无线电通信链路(例如，WLAN链路)建立与一些无线通信设备270的通信可能是困难的。因此，当无人机UE 200处于飞行高度时，可以使用蜂窝电话网络来建立与其它无线通信设备270的通信。在无人机UE 200移动到更靠近无线通信设备270时，无线电模块230和无线通信设备270之间的通信可以转换到短程通信链路(例如，WLAN或蓝牙链路)。
根据各个方面，无人机(例如，图1中所示出的无人机UE 110、图2中所示出的无人机UE 200等)通常在与地面设备工作的无线电条件不同的无线电条件下工作。例如，除了其它差异之外，在较高高度存在的干扰状况可能与地面上的干扰状况显著不同(例如，因为可能有更少的障碍物、更少的附近设备发送和接收无线信号等等)。空气中的干扰状况可以根据无人机可能运行的高度而进一步改变。因此，除了可能难以区分地面UE和无人机(例如，高海拔)UE之外，无线网络可能难以区分在不同高度上操作的无人机UE。此外，用于管理无线通信系统中的同信道干扰、无线电资源和其它无线电传输特性的无线电资源管理(RRM)，可能未被优化为处理无人机和地面设备所操作的不同无线电条件。
因此，根据各个方面，图3示出了用于向无线网络提供无人机UE指示的示例性方法300，其可以帮助无线网络至少区分地面UE和被配置为在更高高度操作的无人机UE。通常，根据各个实施例，在方框310处，无人机UE可以向无线网络发送“无人机UE”指示符。因此，基于无人机UE指示符，无线网络可以区分能在更高高度操作的无人机UE与只在地面上操作的其它UE。例如，在各个实施例中，无人机UE指示符可以支持上行链路(UL)繁重业务配置，这是因为无人机UE通常用于在上行链路上流式传输视频、图像等等，而地面UE可以具有较高下行链路(DL)业务需求。在各个实施例中，当无人机UE连接到无线网络时，可以向无线网络发送无人机UE指示符。例如，在各个实施例中，无人机UE可以使用无线资源控制(RRC)信令(例如，当从空闲模式转换成连接模式时，作为包括在发送给无线网络的RRC连接请求中的信息元素(IE))来传送无人机UE指示符。在另一个例子中，当在连接到无线网络时(例如，在初始加电期间)，在非接入层(NAS)附着过程期间使用NAS信令，在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令，和/或以其它适当的方式，来传送无人机UE指示符。因此，如本领域普通技术人员所显而易见的，可以使用现有的信令过程来适当地向无线网络传送无人机UE指示符，其中UE可以通过该现有信令过程来指示与其相关联的类别。具体而言，上面所提及的信令过程通常用于指示定义组合的上行链路和下行链路能力和/或其它适当能力的UE类别，使得无线网络可以基于适用的类别来正确地与UE进行通信。在当前情况下，无人机UE指示符可以传送UE是具有飞行能力的无人飞行器系统，其可以向无线网络提供区分无人机UE与地面UE，并且根据UE是正在空中还是地面上运行，来适当地配置针对特定UE的通信的能力。
根据各个方面，响应于事件触发，无人机UE可以在方框310处，替代地和/或另外地向无线网络发送无人机UE指示符。例如，在各个实施例中，该事件触发可以是飞行的开始，在该情况下，当无人机UE开始飞行时，可以向无线网络发送无人机UE指示符(例如，通过RRC信令、MAC控制元素等等)。在另一个例子中，该事件触发可以是达到某个高度门限，据此当无人机UE达到高度门限时，可以向无线网络发送无人机UE指示符。此外，根据各个方面，无人机UE指示符可以是动态可配置的，其在于：无人机UE可以类似于地面UE进行操作，直到如果和/或当发生规定的事件触发时(例如，当无人机UE开始飞行，跨过特定的高度门限时等等)。在这些例子中，如可选框320中所描述的，响应于确定发生适当的事件触发，无人机UE可以随后指示切换到非无人机(例如，地面)UE。例如，在各个实施例中，无人机UE可以在着陆时，在跨过低于特定的高度门限时(例如，与触发报告无人机UE指示符所使用的相同或者不同的高度门限)等等，指示切换到地面UE或者其它适当的非无人机UE。
因此，传送无人机UE指示符和/或指示切换到非无人机(例如，地面)UE，可以允许无线网络基于该特定的UE所存在于的无线电状况来适当的配置通信，在地面和在空中时可以不同。例如，由于在空中存在的自由空间传播状况，相对于地面上的信号强度，在空中时的信号强度可以实质上更强。此外，由于相对于在地面上经受多路径、阴影和杂波的信号，自由空间传播的信号的稳定性增加，因此在空中时的切换性能可能显著地优越。在空中时存在的无线电条件与在地面上的无线电条件中的其它潜在差异可以包括但不限于：相对于地面UE，无人机UE可能在网络中导致更多的上行链路干扰，这是因为自由空间传播增加了在邻居小区处接收到的干扰能量，其中可能会随着无线网络中存在的无人机UE数量的增加而受到更多的上行链路干扰。
因此，至少基于前述的考量，传送无人机UE指示符和/或指示切换到非无人机(例如，地面)UE，可以使无线网络能够知道给定的UE在任何给定的时间点是在地面上还是在空中进行操作。因此，无线网络可以根据UE是在地面上还是在空中进行操作，来适当地配置通信。例如，一种可能的优化可以涉及功率控制，其中，当UE在空中操作时发生的上行链路干扰可以利用开环功率控制(OLPC)方法来减少，该OLPC方法用于在服务小区处设置目标信号强度的以及使用下行链路路径损耗估计来限制邻居小区干扰。因此，无线网络可以具有支持具有较高上行链路数据速率的更多无人机UE的能力，而不会对网络造成额外的干扰或者降低地面UE的性能，这可以允许无线网络支持大量的具有高带宽上行链路传输要求的无人机UE(例如，用于支持高分辨率视频流传输用例)。
根据各个方面，使用无人机UE指示符允许无线网络区分在空中操作的UE与在地面操作的UE，还可以支持与生成邻居列表相关的优化。例如，在典型的方法中，无线网络可以从连接的UE接收关于检测到哪些小区的报告，转而使用其来生成邻居列表以支持移动性。但是，由于空气中的无线电条件与地面上的无线电条件不同，因此，可在空气中检测到的小区可能与可在地面上检测到的小区不同。相应地，在各个实施例中，无线网络可以针对在地面上操作的UE，配置一个邻居列表，针对在空中操作的UE来配置第二邻居列表，其中，无人机UE指示符可以允许无线网络根据UE是在空中还是在地面上操作，适当地配置针对特定UE的邻居列表。
根据各个方面，图4示出了用于向无线网络提供无人机UE指示的另一种方法400。具体而言，在图4中所示出的方法400可以用于指示还具有高度报告能力的无人机UE，这可以使无线网络能够进一步区分在不同高度进行操作的无人机UE。根据各个实施例，在方框410处，具有适当的高度报告能力的无人机UE可以向无线网络发送无人机UE具有高度报告能力指示符。在各个实施例中，可以使用特殊的指示符来传达UE是具有高度报告能力的无人机UE。替代地，在各个实施例中，UE可以将状态指示成无人机UE，以及单独地指示高度报告能力(例如，在相同的消息或者不同的消息中)。在各个实施例中，当配备有可以单独地获得高度或者以其它方式与其它飞行控制相关信息(例如，姿态、空速、航向等)组合地提供高度的适当部件时，无人机UE通常可以具有高度报告能力。在各个实施例中，当无人机UE连接到无线网络和/或开始飞行时，可以向无线网络发送无人机UE和高度报告能力指示符。例如，在各个实施例中，可以使用无线资源控制(RRC)信令(例如，作为包括在RRC连接请求中的信息元素(IE))、在非接入层(NAS)附着过程期间使用NAS信令、在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令等等，来传送这些指示符。
根据各个方面，在方框420处，在触发任何适当的高度报告条件时，无人机UE可以向无线网络报告与其相关联的当前高度水平。例如，在各个实施例中，无人机UE可以被配置为以周期性间隔，向无线网络报告与其关联的当前高度水平。在另一个示例中，这些高度报告条件可以是基于事件的，其中无人机UE可以被配置为在跨过高于或低于特定高度水平时，报告与其相关联的当前高度水平。在其它示例中，高度报告条件可以是基于事件的和周期性的、与其它RRM测量和报告相组合、或者以其它方式配置。例如，在各个实施例中，无人机UE可以被配置为结合当前高度来报告位置(例如，GPS坐标)，这可以使无人机UE能够位于三维空域(例如，处于高于映射到所报告位置的地面位置的给定高度)。在另一个示例中，无人机UE可以被配置为报告与一个或多个检测到的基站的距离，其中该距离报告可以是相对于服务基站的，是基于检测到的接收的同步信号的定时差值来估计的。因此，被配置为与无人机UE通信的无线网络中的一个或多个基站可以发现所报告的对于以下操作有用的高度信息、位置信息、距离信息等等：配置功率控制参数、管理干扰、提供移动管理、生成邻居列表、和/或实现配置和/或管理任何适当的无线电资源(例如，接入层信令)的过程。此外，可以单独地或者与任意可选地提供的位置和/或距离信息组合地，使用所报告的高度水平来控制波束成形，其在于：一个或多个定向天线可以至少暂时指向无人机UE，从而向无人机UE提供最佳信号。
根据各个方面，以如上面参照图3所描述的类似方式，具有高度能力指示符的无人机UE可以是动态可配置的，其在于：无人机UE可以类似于地面UE进行操作，直到如果和/或当发生规定的事件触发时(例如，当无人机UE开始飞行，跨过特定的高度门限时等等)。在这些例子中，如可选框430中所描述的，响应于确定发生适当的事件触发(例如，在着陆时，在跨过低于特定的高度门限时等等)，无人机UE可以随后指示切换到非无人机UE。替代地和/或另外地，无人机UE着陆时可以报告零高度水平或者等同于地面位置的高度水平。
本领域普通技术人员应当理解，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任意一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
此外，本领域普通技术人员应当理解，结合本文所公开的方面描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可交换性，上面对各种示例性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本文所描述的各个方面和实施例的保护范围。
用于执行本文所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件部件或者其任意组合，可以用来实现或执行结合本文所公开方面描述的各种示例性的逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合(例如，DSP和微处理器的组合、若干微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合等等)。
结合本文所公开方面描述的方法、序列和/或算法可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合。软件模块可以位于RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的非临时性计算机可读介质中。可以将一种示例性的非临时性计算机可读介质连接至处理器，从而使该处理器能够从该非临时性计算机可读介质读取信息，并且可向该非临时性计算机可读介质写入信息。或者，非临时性计算机可读介质也可以是处理器的组成部分。处理器和非临时性计算机可读介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于IoT设备中。当然，处理器和非临时性计算机可读介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
在一个或多个示例性方面，本文所描述功能可以用硬件、软件、固件或者其任意组合的方式来实现。当在软件中实现时，可以将这些功能作为非临时性计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行存储或传输。计算机可读介质可以包括存储介质和/或通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何非临时性介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，但非做出限制，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。此外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。举例而言，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源传输的，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。在本文，术语磁盘和光盘可以互换地使用，磁盘和光盘包括CD、激光光盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，它们通常使用激光来磁性地和/或光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。
虽然上述公开内容示出了示例性的方面和实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离如所附权利要求书规定的本公开内容的保护范围的基础上，可以对本文做出各种改变和修改。此外，根据本文所描述的各种示例性方面和实施例，本领域普通技术人员应当理解，上面所描述的任何方法和/或所附任何方法权利要求中所陈述的功能、步骤和/或动作，并不需要以任何特定的顺序来执行。此外，虽然用单数形式在上文描述了或者在所附权利要求书中陈述了任何元素，但本领域普通技术人员应当理解，除非明确说明限于单数形式，否则单数形式也可以预期复数形式。

Claims (30)

1.一种用于提供无人机用户设备(UE)指示的方法，包括：
具有飞行能力的UE连接到无线网络；以及
所述UE向所述无线网络发送无人机UE指示符，以指示所述UE是具有所述飞行能力的无人飞行器系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当建立到所述无线网络的所述连接时，将所述无人机UE指示符作为无线资源控制(RRC)连接请求的一部分发送给所述无线网络。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，当建立到所述无线网络的所述连接时，在非接入层(NAS)附着过程期间，向所述无线网络发送所述无人机UE指示符。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当建立到所述无线网络的所述连接时，在随机接入过程(RACH)期间，使用媒体访问控制(MAC)信令向所述无线网络发送所述无人机UE指示符。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于与所述UE开始飞行或者超过高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送所述无人机UE指示符。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于与所述UE着陆或者跨过低于高度门限中的一个或多个相关的事件触发，由所述UE向所述无线网络指示向地面UE模式的切换。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线网络被配置为基于所述无人机UE指示符，向所述UE提供上行链路繁重业务配置。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于检测的从检测的基站接收的同步信号的定时差值，估计与所述检测的基站的距离；以及
向所述无线网络报告与所述检测的基站的所估计的距离，其中，相对于服务基站来报告与所述检测的基站的所估计的距离。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UE除了具有所述飞行能力之外，还具有高度报告能力，并且其中，发送给所述无线网络的所述无人机UE指示符还指示所述UE具有所述高度报告能力。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
确定与所述UE相关联的当前高度水平；以及
向所述无线网络报告所述当前高度水平。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以周期性间隔中的一个或多个、基于所述当前高度水平跨过高于或低于特定值、或者与向所述无线网络报告的其它无线电资源管理测量相结合地，向所述无线网络报告所述当前高度水平。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述无线网络中的一个或多个基站被配置为至少部分地基于所述当前高度水平，使一个或多个定向天线指向所述UE。
13.一种装置，包括：
至少一个处理器，其被配置为连接到无线网络；以及
发射机，其被配置为向所述无线网络发送无人机用户设备(UE)指示符，以指示所述装置是具有飞行能力的无人飞行器系统。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，当连接到所述无线网络时，将所述无人机UE指示符作为无线资源控制(RRC)连接请求的一部分、在非接入层(NAS)附着过程期间、或者在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令，来发送给所述无线网络。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，响应于与所述装置开始飞行或者超过高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送所述无人机UE指示符。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述发射机还被配置为：
响应于与所述装置着陆或者跨过低于高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送指示向地面UE模式的切换的信息。
17.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：基于检测的从检测的基站接收的同步信号的定时差值，估计与所述检测的基站的距离，以及相对于服务基站来向所述无线网络报告与所述检测的基站的所估计的距离。
18.根据权利要求13所述的装置，其中：
发送给所述无线网络的所述无人机UE指示符还指示所述装置具有高度报告能力，以及
所述至少一个处理器还被配置为：确定与所述装置相关联的当前高度水平，以及向所述无线网络报告所述当前高度水平。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，以周期性间隔中的一个或多个、基于所述当前高度水平跨过高于或低于特定值、或者与向所述无线网络报告的其它无线电资源管理测量相结合地，向所述无线网络报告所述当前高度水平。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述无线网络中的一个或多个基站被配置为至少部分地基于所述当前高度水平，使一个或多个定向天线指向所述装置。
21.一种装置，包括：
用于连接到无线网络的单元；以及
用于向所述无线网络发送无人机用户设备(UE)指示符，以指示所述装置是具有飞行能力的无人飞行器系统的单元。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，当连接到所述无线网络时，将所述无人机UE指示符作为无线资源控制(RRC)连接请求的一部分、在非接入层(NAS)附着过程期间、或者在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令，来发送给所述无线网络。
23.根据权利要求21所述的装置，其中，所述无人机UE指示符是动态可配置的，使得响应于与所述装置开始飞行或者超过高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送所述无人机UE指示符，以及响应于与所述装置着陆或者跨过低于高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送信息以指出向地面UE模式的切换。
24.根据权利要求21所述的装置，还包括：
用于基于检测的从检测的基站接收的同步信号的定时差值，估计与所述检测的基站的距离的单元；以及
用于相对于服务基站来向所述无线网络报告与所述检测的基站的所估计的距离的单元。
25.根据权利要求21所述的装置，其中，发送给所述无线网络的所述无人机UE指示符还指示所述装置具有高度报告能力，并且其中，所述装置还包括：
用于确定与所述装置相关联的当前高度水平的单元；以及
用于以周期性间隔中的一个或多个、基于所述当前高度水平跨过高于或低于特定值、或者与向所述无线网络报告的其它无线电资源管理测量相结合地，向所述无线网络报告所述当前高度水平的单元。
26.根据权利要求18所述的装置，其中，所述无线网络中的一个或多个基站被配置为至少部分地基于所述当前高度水平，使一个或多个定向天线指向所述装置。
27.一种存储计算机可执行指令的计算机可读介质，其中所存储的计算机可执行指令被配置为使移动设备执行以下操作：
连接到无线网络；以及
向所述无线网络发送无人机用户设备(UE)指示符，以指示所述移动设备是具有飞行能力的无人飞行器系统。
28.根据权利要求27所述的计算机可读介质，其中，当所述移动设备连接到所述无线网络时，将所述无人机UE指示符作为无线资源控制(RRC)连接请求的一部分、在非接入层(NAS)附着过程期间、或者在随机接入过程(RACH)期间使用媒体访问控制(MAC)信令，来发送给所述无线网络。
29.根据权利要求27所述的计算机可读介质，其中，所述无人机UE指示符是动态可配置的，使得响应于与所述移动设备开始飞行或者超过高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送所述无人机UE指示符，以及响应于与所述移动设备着陆或者跨过低于高度门限中的一个或多个相关的事件触发，向所述无线网络发送信息以指示向地面UE模式的切换。
30.根据权利要求27所述的计算机可读介质，其中：
发送给所述无线网络的所述无人机UE指示符还指示所述移动设备具有高度报告能力，以及
所存储的计算机可执行指令还被配置为使所述移动设备确定与所述移动设备相关联的当前高度水平，以及以周期性间隔中的一个或多个、基于所述当前高度水平跨过高于或低于特定值、或者与向所述无线网络报告的其它无线电资源管理测量相结合地，向所述无线网络报告所述当前高度水平。
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