JP2019503098A - 飛行機内に位置する移動通信装置の飛行中のセルラ通信システムのカバレッジ - Google Patents
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Abstract
Description
・飛行機通信のアドレッシングおよびレポーティングシステム(Aircraft Communications Addressing and Reporting System(ACARS))、および、
・将来のエアナビゲーションシステム(Future Air Navigation System(FANS))である。
・第三者に関与することは、地上オペレータに対するビジネスモデルを複雑化し、確立したリンクまたは受信した位置情報毎の支払い等の不必要の費用を招き得る。第三者はまた、地上ネットワークオペレータにより要求されるサービスを提供することを拒否し得る。
・カバレッジに入る飛行機が、地上ネットワークを識別してランダムアクセスを実行することができるように、全ての方向におけるカバレッジを常に提供することは、エネルギー的に非効率的である。
・ダウンリンク送信と、第1の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットに関連付けられ、
・ダウンリンク送信と、第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットと異なるスペクトルリソースの第2のセットに関連付けられ、
・スペクトルリソースの第1のセットは、プライマリセルリソースとして第1の飛行機内のユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして第2の飛行機内のユーザ装置に割り当てられ、
・スペクトルリソースの第2のセットは、プライマリセルリソースとして、第2の飛行機内のユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして、第1の飛行機内のユーザ装置に割り当てられる。
第1のネットワークノードが、第1の飛行機は前記第1のネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの外周から離れたことを検出したこと、
第1のネットワークノードが、飛行機からのナビゲーション情報をもはや受信していないこと、の1つ以上に応答して、第1のリンクの維持を中止することを含む。
・ダウンリンク送信と、全てが第2の飛行機に向けられたアップリンク装置のビームステアリングされた受信のビームは、ダウンリンク送信と、全てが第1の飛行機に向けられたアップリンク装置のビームステアリングされた受信のビームと重ならず、
・前記第1のリンクに対して使用されたセル識別子は、前記第2のリンクに対して使用されたセル識別子と同じである。
・飛行機のアイデンティティおよびコールサイン
・GPSベースの位置(緯度、経度)
・高度
・位置および高度が決定されたときのGPSベースの時間
・地上ネットワーク基地局は、ADS−B OUT情報を受信し、それにより、サービスを提供されている飛行機がカバレッジエリアに近づくときを検知する。
・飛行機が、地上ネットワークカバレッジに対する範囲内にいる場合、基地局は、当該飛行機へビームを向け、必須の信号の送信を開始する。これにより、飛行機内の無線通信デバイス(例えばアクセスポイント(AP)またはUE)が地上リンクが確立されるランダムアクセス手順を実施することができる。
・基地局は継続して飛行機を追従し、この情報を用いてそのビームをステアリングし、更に、1)ダウンリンク上の送信の前に適用するドップラーシフト、および、2)アップリンク上で受信された信号に適用するドップラーの補償、を決定する。
・飛行機がカバレッジを離れようとしている際、地上基地局は、バックホールのサポートに依存して、隣接セルへのハンドオーバ―を開始する(以下に説明するように、ハンドオーバーは、飛行機内の無線通信デバイスに「不可視」であり得る)か、システム情報を伴って隣接セルに向き直す(リダイレクト(redirect))か、システム情報を伴わずに隣接セルに向き直すか、接続を開放する。
・飛行機の動きにより、1つ以上のアンテナの1つのグループから別のグループへサービスをハンドオーバーする必要があるため、このハンドオーバーは、例えば、両方のグループのアンテナにおいて同じ無線周波数割り当てと同じセルIDを用いることにより、飛行機内の無線通信デバイスには不可視でなされる。
・改良された測位情報により、より正確なビームフォーミングが可能となり、次に、容量を増加することができる(すなわち、より多くのビームおよびより正確なビームが、同じスペクトルにおいて使用することができ、よって、より多くの飛行機に対して同じ地上局がサービスを提供することができる)。
・ドップラーの事前補償
・送信タイミング
・送信電力
・ビーム方向
・ビーム方位角、である。
これらすべては、それぞれの基地局またはサイトに対する、飛行機の相対位置および相対速度に基づく。同様な適合が受信のために必要となる。上述したように、例示的な実施形態の観点は、飛行機内の無線デバイスが、1つのサイトから別のサイトへのハンドオーバに気づかないことである。代わりに、それは、全ての時間で同じセルにあるデバイスに現れ、それは単に、新しいビームが点灯された場合に現れるサイクリックプリフィックス(4.7μs)内のタイミングを有する新しいパスである。これにより、ハンドオーバ関連のシグナリングオーバーヘッドが削減される。
・同様のドップラー補償が分離したビームにおいて使用される場合、本技術は、同じスペクトルリソース(例えば、帯域および周波数)を、両方の飛行機におけるユーザに割り当てることにより、リソースを共有する。
・別々のビームが異なるドップラーの補償量を用いる場合、本技術は、全体の帯域を、例えば、プライマリセル(PCell)とセカンダリセル(SCell)に分割し、キャリアアグリゲーションのストラテジーを用い、ビームにおいて2つの飛行機が存在する時間に、SCellにおいて無線通信デバイスがアクティブとなるようにスケジューリングすることを停止する。更に、1つの飛行機内の無線通信デバイスに対するSCellは、その後、別の飛行機内の無線通信デバイスに対するPCellとなる。逆も同様である。飛行機内の無線通信デバイスは、ある時間においてPCellとSCellの順番を変更するために、媒体アクセス制御(MAC)シグナリングを得ることが必要となる。
第1の飛行機のアイデンティティ、
第1の飛行機の位置、
第1の飛行機のアイデンティティ、
第1の飛行機の位置が決定されたときを示す時間値、を含む。
・地上ネットワークオペレータが、第三者から独立するようになる。地上ネットワークオペレータとエアラインのオペレータの二者のみが存在する。
・地上ノードがいつ、および、どこで、ビームがアクティブとなるかを監視していることから、エネルギーがセーブされる。カバレッジエリアに飛行機が存在しなければ、セルが完全に休止と(サイレントに)なる。
・ドップラーの補償または他のシステム(例えばナビゲーションシステム)への接続が必要ないため、無線通信デバイス(例えば飛行機内のAPおよび/または1つ以上のUE)の複雑性が低く維持される。したがって、そのような無線通信デバイスを有する飛行機を装備することがより安価なものとなる。
・より正確な(精度が高い)測位(ポジショニング)により、より狭いビームが許容される。それにより、近隣の飛行機に別々のビームでサービスを提供することを許容し、また、同じスペクトルを許容するために、より多くのビームを許容することにより、容量が増加し得る。
Claims (23)
- 飛行中の第1の飛行機(501)に位置するユーザ装置に対してセルラ電気通信システムのサービスを提供する方法(900)であって、前記方法は、地上セルラ電気通信システムの第1のネットワークノード(503)により実行され、前記方法は、
飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を介して、前記第1の飛行機から送信された、取得されるナビゲーション情報を周期的に取得すること(901)であって、前記取得されたナビゲーション情報は、
前記第1の飛行機のアイデンティティ、
前記第1の飛行機の位置、
前記第1の飛行機の高度、
前記第1の飛行機の前記位置が決定されたときを示す時間値、を含む、ことと、
ビームステアリングされドップラーシフトが補償されたダウンリンク信号を送信し(905)、アップリンク信号のビームステアリングされた受信を実行する(907)ことにより、前記第1のネットワークノードと前記ユーザ装置との間の第1のリンクを維持すること(903)であって、ビームステアリングは、前記周期的に取得されたナビゲーション情報に基づいて前記第1の飛行機に対して向けられ、ドップラーシフトの補償は、前記第1の飛行機と前記第1のネットワークノードに関連付けられた1つ以上の第1のアンテナノードとの間の相対速度の1つ以上の決定に基づき、前記ユーザ装置が前記1つ以上の第1のアンテナノードからの送信を受信する際に公称キャリア周波数を経験するように、前記ユーザ装置により経験されたドップラーシフトを補償するように適合化される、ことと、
前記第1の飛行機が、前記1つ以上の第1のアンテナノードによりサービスが提供される第1のカバレッジエリアを離れ、1つ以上の第2のアンテナノードによりサービスが提供される第2のカバレッジエリアに入ることを検知し(909)、前記1つ以上の第1のアンテナノードから前記1つ以上の第2のアンテナノードへのハンドオーバを前記ユーザ装置に通知せずに実行されるように、前記第1のリンクに対して使用されたものと同じセル識別子と前記ユーザ装置への同じ周波数割り当てを用いて、前記1つ以上の第2のアンテナノードに、前記ユーザ装置と前記1つ以上の第2のアンテナノードとの間の第2のリンクを提供させることにより、応答すること(911)、を含む方法。 - アップリンク受信のために2つの部分的に重なるビームを用いることにより、ダウンリンク送信に対して微調整のビームフォーミングを行い、そのことから前記第1の飛行機の位置と高度の予測の精度を改善することができるかを判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 制御された手法で前記第1の飛行機の位置と高度の現在の予測をずらし、アップリンク受信が改善するか劣化するかを検出し、前記検出に基づいてビームフォーミングの予測モデルを調整することにより、ダウンリンクの送信に対して微調整のビームフォーミングを行うことを含む、請求項1に記載の方法。
- 第3のリンクを介して、飛行中の第2の飛行機に位置する第2のユーザ装置に対してサービスを提供することを含み、前記第3のリンクは、ダウンリンク送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームによりサポートされ、
前記第3のリンクは、前記第1のリンクに対して使用されているセル識別子と異なるセル識別子を使用する、請求項1に記載の方法。 - ダウンリンク送信と、ダウンリンク送信のビームと同じ方向に向けられた前記第2の飛行機に向けられているアップリンク送信のビームステアリングされた受信と、前記第1の飛行機に対して向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームに応じて、キャリアアグリゲーション技術を用い、前記キャリアアグリゲーション技術では、
ダウンリンク送信と、前記第1の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットに関連付けられ、
ダウンリンク送信と、前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットと異なるスペクトルリソースの第2のセットに関連付けられ、
前記スペクトルリソースの第1のセットは、プライマリセルリソースとして前記第1の飛行機内の前記ユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして前記第2の飛行機内の前記ユーザ装置に割り当てられ、
前記スペクトルリソースの第2のセットは、プライマリセルリソースとして、前記第2の飛行機内のユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして、前記第1の飛行機内のユーザ装置に割り当てられる、請求項4に記載の方法。 - ビームステアリングされ、ドップラーシフトが補償されたダウンリンク信号の送信をアクティベートする前に、前記飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を介して、前記第1の飛行機から送信された、最初に取得されるナビゲーション情報を周期的に取得することと、
前記最初に取得されたナビゲーション情報から、前記飛行機が、予測される時間において、前記ネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの外周に入ることを予測することと、
前記予測された時間において前記第1のリンクの前記維持をアクティベートすることを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記予測された時間において前記第1のリンクの前記維持をアクティベートすることは、
前記ネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの前記外周を横切る場合に、前記第1の飛行機がサービスを提供されるかを決定するために、前記第1の飛行機のアイデンティティを使用することを含む、請求項6に記載の方法。 - 前記1つ以上の第1のアンテナノードへの前記第1の飛行機の前記相対速度から、前記ユーザ装置により送信された信号を受信する際に前記1つ以上の第1のアンテナノードにより経験されると予測されるドップラーシフトを決定することと、
ドップラーシフトの補償を、前記ユーザ装置から受信されたランダムアクセスプリアンブルに適用することであって、前記適用されたドップラーシフトの補償は、前記ユーザ装置により送信された信号を受信する際に前記1つ以上の第1のアンテナノードにより経験されると予測された前記ドップラーシフトに基づくことを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ユーザ装置から受信されたランダムアクセスプリアンブルにおいてドップラーシフトの量を検出することと、
ドップラーシフトの補償を前記ユーザ装置から受信された前記ランダムアクセスプリアンブルに適用することであって、前記適用されたドップラーシフトの補償は、前記ユーザ装置から受信された前記ランダムアクセスプリアンブルにおける前記検出されたドップラーシフトの量に基づく、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のネットワークノードが、前記第1の飛行機は前記第1のネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの前記外周から離れたことを検出したこと、および、
前記第1のネットワークノードが、前記飛行機からのナビゲーション情報をもはや受信していないこと、
の1つ以上に応答して、前記第1のリンクの維持を中止することを含む、請求項1に記載の方法。 - 第2のリンクを介して、飛行中の第2の飛行機に位置する第2のユーザ装置に対してサービスを提供することを含み、前記第2のリンクは、ダウンリンクの送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンクの送信のビームステアリングされた受信とのビームによりサポートされ、
ここで、
ダウンリンク送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、ダウンリンク送信と、前記第1の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームと重ならず、
前記第1のリンクに対して使用されたセル識別子は、前記第2のリンクに対して使用されたセル識別子と同じである、請求項1に記載の方法。 - 地上セルラー電気通信システムの第1のネットワークノード(502)によるセルラー電気通信システムサービスを、飛行中の第1の飛行機(501)に位置するユーザ装置へ提供するための装置(900)であって、
飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を介して、前記第1の飛行機から送信される、取得されるナビゲーション情報を周期的に取得するように構成された回路(901)であって、前記取得されたナビゲーション情報は、
前記第1の飛行機のアイデンティティ、
前記第1の飛行機の位置、
前記第1の飛行機の高度、
前記第1の飛行機の前記位置が決定されたときを示す時間値、を含む、回路と、
前記第1のネットワークノードと前記ユーザ装置との間の第1のリンクを、ビームステアリングされドップラーシフト補償されたダウンリンク信号を送信し(905)、アップリンク信号のビームステアリングされた受信を実行する(907)ことにより維持するように構成された回路(903)であって、ビームステアリングは、前記周期的に取得されたナビゲーション情報に基づいて前記第1の飛行機に対して向けられ、ドップラーシフトの補償は、前記第1の飛行機と前記第1のネットワークノードに関連付けられた1つ以上の第1のアンテナノードとの間の相対速度の1つ以上の決定に基づき、前記ユーザ装置が前記1つ以上の第1のアンテナノードからの送信を受信する際に公称キャリア周波数を経験するように、前記ユーザ装置により経験されたドップラーシフトを補償するように適合化される、回路と、
前記第1の飛行機が前記1つ以上の第1のアンテナノードによりサービスを提供される第1のカバレッジエリアを離れ、1つ以上の第2のアンテナノードによりサービスを提供される第2のカバレッジエリアに入ることを検出するように構成され、また、前記1つ以上の第1のアンテナノードから前記1つ以上の第2のアンテナノードへのハンドオーバが前記ユーザ装置への通知なしで実行されるように、前記1つ以上の第2のアンテナノードに、前記第1のリンクに対して用いたものと同じセル識別子と前記ユーザ装置への周波数割り当てを用いて、前記ユーザ装置と前記第2のアンテナノードとの間の第2のリンクを提供させることによって応答するように構成された回路(909)を含む、装置。 - アップリンク受信のために2つの部分的に重なるビームを用いることにより、ダウンリンク送信に対して微調整のビームフォーミングを行い、そのことから前記第1の飛行機の位置と高度の予測の精度を改善することができるかを判定するように構成された回路を含む、請求項12に記載の装置。
- 制御された手法で前記第1の飛行機の位置と高度の現在の予測をずらし、アップリンク受信が改善するか劣化するかを検出し、前記検出に基づいてビームフォーミングの予測モデルを調整することにより、ダウンリンクの送信に対して微調整のビームフォーミングを行うように構成された回路を含む、請求項12に記載の装置。
- 第3のリンクを介して、飛行中の第2の飛行機に位置する第2のユーザ装置に対してサービスを提供するように構成された回路であって、前記第3のリンクは、ダウンリンク送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームによりサポートされる、回路を含み、
前記第3のリンクは、前記第1のリンクに対して使用されているセル識別子と異なるセル識別子を使用する、請求項12に記載の装置。 - キャリアアグリゲーション技術を用いることにより、ダウンリンク送信と、ダウンリンク送信のビームと同じ方向に向けられている前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信と、前記第1の飛行機に対して向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームに応答するように構成された回路であって、前記キャリアアグリゲーション技術では、
ダウンリンク送信と、前記第1の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットに関連付けられ、
ダウンリンク送信と、前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、スペクトルリソースの第1のセットと異なるスペクトルリソースの第2のセットに関連付けられ、
前記スペクトルリソースの第1のセットは、プライマリセルリソースとして前記第1の飛行機内の前記ユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして前記第2の飛行機内の前記ユーザ装置に割り当てられ、
前記スペクトルリソースの第2のセットは、プライマリセルリソースとして、前記第2の飛行機内のユーザ装置に割り当てられ、セカンダリセルリソースとして、前記第1の飛行機内のユーザ装置に割り当てられる、請求項15に記載の装置。 - ビームステアリングされ、ドップラーシフトが補償されたダウンリンク信号の送信をアクティベートする前に、前記飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を介して、前記第1の飛行機から送信された、最初に取得されるナビゲーション情報を周期的に取得するように構成された回路と、
前記最初に取得されたナビゲーション情報から、前記飛行機が、予測された時間において、前記ネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの外周に入ることと予測するように構成された回路と、
前記予測された時間において、前記第1のリンクの前記維持をアクティベートするように構成された回路とを有する、請求項12に記載の装置。 - 前記第1の飛行機が、前記ネットワークノードの制御下にある前記カバレッジエリアの前記外周を横切る場合に、前記第1の飛行機がサービスを提供されるかを決定するために、前記第1の飛行機の前記アイデンティティを使用することにより、前記予測された時間において、前記第1のリンクの前記維持をアクティベートするように構成された回路を含む、請求項17に記載の装置。
- 前記1つ以上の第1のアンテナノードへの前記第1の飛行機の前記相対速度から、前記ユーザ装置により送信された信号を受信する際に前記1つ以上の第1のアンテナノードにより経験されると予測されるドップラーシフトを決定するように構成された回路と、
ドップラーシフトの補償を、前記ユーザ装置から受信されたランダムアクセスプリアンブルに適用するように構成された回路であって、前記適用されたドップラーシフトの補償は、前記ユーザ装置から送信された信号を受信する際に前記1つ以上の第1のアンテナノードにより経験されると予測されるドップラーシフトに基づく、回路を含む、請求項12に記載の装置。 - 前記ユーザ装置から受信されたランダムアクセスプリアンブルにおいてドップラーシフトの量を検出するように構成された回路と、
ドップラーシフトの補償を前記ユーザ装置から受信された前記ランダムアクセスプリアンブルに適用するように構成された回路であって、前記適用されたドップラーシフトの補償は、前記ユーザ装置から受信された前記ランダムアクセスプリアンブルにおける前記検出されたドップラーシフトの量に基づく、回路を含む、請求項12に記載の装置。 - 前記第1のネットワークノードが、前記第1の飛行機は前記第1のネットワークノードの制御下の前記カバレッジエリアの前記外周から離れたことを検出すること、および
前記第1のネットワークノードが、前記飛行機からのナビゲーション情報をもはや受信していないこと、
の1つ以上に応答して、前記第1のリンクの維持を中止するように構成された回路を含む、請求項12に記載の装置。 - 第2のリンクを介して、飛行中の第2の飛行機に位置する第2のユーザ装置に対してサービスを提供するように構成された回路を含み、ここで、前記第2のリンクは、ダウンリンク送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームによりサポートされ、
ここで、
ダウンリンク送信と、全てが前記第2の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームは、ダウンリンク送信と、前記第1の飛行機に向けられたアップリンク送信のビームステアリングされた受信とのビームと重ならず、
前記第1のリンクに対して使用されたセル識別子は、前記第2のリンクに対して使用されたセル識別子と同じである、請求項12に記載の装置。 - プログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、当該プログラム命令は、1つ以上のプロセッサにより実行された場合に、当該1つ以上のプロセッサに、飛行中の第1の飛行機(501)に位置するユーザ装置に対してセルラ電気通信システムのサービスを提供する方法を実行させ、前記方法は、地上セルラ電気通信システムの第1のネットワークノード(503)により実行され、前記方法は、
飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を介して、前記第1の飛行機から送信された、取得されるナビゲーション情報を周期的に取得すること(901)であって、前記取得されたナビゲーション情報は、
前記第1の飛行機のアイデンティティ、
前記第1の飛行機の位置、
前記第1の飛行機の高度、
前記第1の飛行機の前記位置が決定されたときを示す時間値、を含む、ことと、
ビームステアリングされドップラーシフトが補償されたダウンリンク信号を送信し(905)、アップリンク信号のビームステアリングされた受信を実行する(907)ことにより、前記第1のネットワークノードと前記ユーザ装置との間の第1のリンクを維持すること(903)であって、ビームステアリングは、前記周期的に取得されたナビゲーション情報に基づいて前記第1の飛行機に対して向けられ、ドップラーシフトの補償は、前記第1の飛行機と前記第1のネットワークノードに関連付けられた1つ以上の第1のアンテナノードとの間の相対的速度の1つ以上の決定に基づき、前記ユーザ装置が前記1つ以上の第1のアンテナノードからの送信を受信する際に公称キャリア周波数を経験するように、前記ユーザ装置により経験されたドップラーシフトを補償するように適合化される、ことと、
前記第1の飛行機が、前記1つ以上の第1のアンテナノードによりサービスが提供される第1のカバレッジエリアを離れ、1つ以上の第2のアンテナノードによりサービスが提供される第2のカバレッジエリアに入ることを検知し(909)、前記1つ以上の第1のアンテナノードから前記1つ以上の第2のアンテナノードへのハンドオーバを前記ユーザ装置に通知せずに実行されるように、前記第1のリンクに対して使用されたものと同じセル識別子と前記ユーザ装置への同じ周波数割り当てを用いて、前記1つ以上の第2のアンテナノードに、前記ユーザ装置と前記1つ以上の第2のアンテナノードとの間の第2のリンクを提供させることにより、応答すること(911)、を含む、記憶媒体。
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