JP7068266B2 - 分離された制御チャネルとトラフィックチャネルを有する空対地通信システム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年７月１３日に出願された米国特許出願第１５／２０８，７３８号の優先権を主張し、その内容全体が参照によりここに援用される。

諸例示的実施形態は、一般に、空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信に関し、より詳細には、ＡＴＧ通信に使用されるアンテナにビームフォーミングを用いることに関する。

高速データ通信及びかかる通信を可能にするデバイスが現代社会において普及している。こういったデバイスによって、多くのユーザがインターネット及びその他の通信ネットワークへのほぼ連続的な接続性を維持出来るようになる。これらの高速データ接続は、電話回線、ケーブルモデム又は物理的な有線接続を有するその他のかかるデバイスを介して利用可能であるが、ワイヤレス接続が、移動性を犠牲にすることなく、接続を維持する我々の能力に革命をもたらした。

しかしながら、地上では、ネットワークに常時接続されたままでいることに対して慣れているにもかかわらず、航空機に搭乗すると簡単且つ／又は安価な接続性は中断しがちであることを、人々は一般に理解している。航空機プラットフォームは、少なくとも機内の乗客にとってはまだ、通信ネットワークに簡単且つ安価に接続されるようになっていない。飛行中に接続を維持しようとすると、通常はコストがかかり、帯域幅の制限や待ち時間の問題が生じる。更に、航空機の通信機能によってもたらされる費用及び諸問題に対処することを厭わない乗客もしばしば、通信モードを、航空機に設けられた柔軟性に欠ける通信アーキテクチャにサポートされた、非常に限定的なものに制限される。

従来の地上ワイヤレス通信システムでは、地上近くに集中したデバイス接続用のカバレッジを提供する為に、垂直アンテナを使用している。しかしながら、航空機は、地上からはるか上方に広がる三次元空間で運航している。従って、４５，０００フィート（１３．７ｋｍ）もの巡航高度まで航空機用の三次元カバレッジを提供することを可能にするには、かなりの変更が必要とされることが分かる。

典型的なワイヤレス技術では、無線インターフェースを介して搬送されるデータ用の論理チャネルが形成される。この論理チャネルは、そのチャネル上でデータメッセージと信号メッセージが両方とも搬送されるように、無線で送信する情報のタイプを規定している。論理チャネルは、制御チャネルとトラフィックチャネルを含み得る。制御チャネルは制御プレーン情報を搬送し、トラフィックチャネルはユーザプレーンデータを搬送する。地上ワイヤレス通信環境では、制御ビームとトラフィックビームは、単一のＲＦチェーン／フィードの文脈で生成される。というのは、サービスを受けるユーザの特定の所在位置は一般に未知である為、両方に同じ幅のビームが一般に必要とされるからである。しかしながら、ＡＴＧの文脈では、サービスを受けるユーザの所在位置を知ることが可能であり得る限りにおいて、全く異なる状況が生じる。従って、ビームフォーミングの為の異なった構造及び手法が可能であり得る。

ワイヤレス技術の絶え間ない進歩は、地上サイトに設置された独自のビームフォーミング機能を有するアンテナを使用して、航空機用のワイヤレスカバレッジを提供する新たな機会をもたらす。

一例示的実施形態では、様々なセルで空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信を提供する為のネットワークが提供される。上記ネットワークは、方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第１のセクタを画成する第１のアンテナアレイを有する第１の基地局と、方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第２のセクタを画成する第２のアンテナアレイを有する第２の基地局とを含む。上記第１の基地局と上記第２の基地局は、第１の方向に沿って互いにオフセットして配設される。上記第１の基地局は上記第１のアンテナアレイ、上記第２の基地局は上記第２のアンテナアレイと通信するように構成されたビームフォーミング制御モジュールをそれぞれ含み、上記各通信は、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行われる。上記第２の幅は上記第１の幅よりも大きい。

他の例示的実施形態では、様々なセルでＡＴＧワイヤレス通信を提供する為のネットワークの内部にある基地局が提供される。上記基地局は、方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の楔形のセクタを画成するアンテナアレイと、ビームフォーミング制御モジュールとを含み得る。上記ビームフォーミング制御モジュールは、上記アンテナアレイとの通信を、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行うように構成され得る。上記第２の幅は第１の幅より大きくし得る。

こうして本発明を一般的な形で説明したが、次に、添付の図面を参照する。これらの図面は必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。

一例示的実施形態による、一定期間にわたって異なる基地局のカバレッジエリアを通過する航空機の図である。 一例示的実施形態による、ビームフォーミングを支援する為にポジション情報を用いる為のシステムのブロック図である。 一例示的実施形態による、遠隔無線ヘッドでのビームフォーミングを支援する為のポジション情報の使用を支援する為に用いられ得る制御回路の図である。 一例示的実施形態の基地局によって生成されたカバレッジエリアの斜視図である。

次に、以下に幾つかの例示的実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。それらの図面には、全てではないが幾つかの例示的実施形態が示される。実際、本明細書で説明し図示する実施例は、本明細書の開示の範囲、適用性又は構成を限定するものと解釈すべきでない。むしろ、これらの例示的実施形態は、本明細書の開示が適用可能な法的要件を満たすように提供される。全体を通して、同じ参照番号は同じ要素を示す。更に、本明細書で使用する限り、用語「又は」は、その被演算子の内の１つ又は複数が真である場合は常に真となる論理演算子として解釈すべきである。本明細書で使用する限り、動作可能な結合については、互いに動作可能に結合された構成要素の機能的な相互接続を可能にする直接的接続又は間接的接続に何れにせよ、関連していると理解すべきである。

幾つかの例示的実施形態では、基地局の複数のアンテナが個々のセクタを（方位角で）形成し得、これらのセクタを組み合わせて、基地局の周囲に半円形（又は円形）のカバレッジエリアを実現し得る。これらのセクタはまた、２つの仰角の間にも画成され、その２つの仰角の間で、基地局から離れる方向に広がる楔形のカバレッジエリア又はセルを画成し得る。各セクタの内部には、複数の指向性ビームが形成され得る。これらの指向性ビームの内の特定の幾つかを選択し、各指向性ビームを順に選択することで、セクタ内部での方位角と仰角の両方におけるビームのステアリングが効果的に可能になり得る。上記指向性ビームはまた、その指向性ビームのサイズを規定する方位角及び仰角の各幅を有する。従って諸ビームが、そのセクタ内部で一定の仰角で方位角方向に掃引され、基地局に頂点を有する円錐の一部分の曲面を画成し得る。尚、この曲面はまた、ステアリング可能なビームの高さを定める仰角同士の間に広がっていることから、技術的には楔の形状を有し得る。複数のセクタを考えると、１つのビームが、円錐の形状（又は、そのビームが掃引されて通過したセクタの数によっては円錐形状の一部分）を画成するように、基地局の周囲を同一の仰角で（対応する諸指向性ビームを選択することによって）効果的に掃引又はステアリングされ得る。この画成された円錐形状は一般に、円錐の高さよりもはるかに長い半径（例えば、ほぼ、円錐形状の側面の長さ）を有する。こういったビームは仰角においても効果的にステアリング可能なので、わずかに異なる同心の円錐形状（又はその一部分）を画成する為に、異なる仰角で同心の曲面を、１つ又は複数のセクタ内部の方位角の範囲にわたって掃引することも出来る。従って、このステアリング機能によって、指向性ビームを移動中の航空機に向かって、その航空機の動きに追従するように効果的に「ステアリング」させることが可能になり得る。これには当然ながら、航空機の所在位置の若干の知識が必要である。この知識は、地上の文脈では一般に必要とされず、用いられない知識である。

更に、幾つかの例示的実施形態は、地上局のアンテナ構造体に、分離されたＲＦチェーン／フィードを用い得る。従って例えば、論理層において、分離された制御ビームとトラフィックビームが、単一のアンテナ構造体を使用して生成され得る。この制御ビーム及びトラフィックビームは、様々なビーム特性（例えば、方位角及び／又は仰角の幅が異なる）を有するように生成され得る。場合によっては例えば、トラフィックビームはより狭くてもよく、制御ビームはより広くてもよい。ターゲット（例えば航空機）の所在位置に関して何らかの知識を得、異なる幅の制御ビームとトラフィックビームを提供する上記能力によって、単一のアンテナ構造体が、機能的に２つのアンテナとして動作することが可能になり得る。かかる機能的アンテナの一方は、もう一方の機能的アンテナよりも広い指向性ビームを有し得る。

従って、本明細書に記載の幾つかの例示的実施形態は、改良された空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信性能の為のアーキテクチャを提供し得る。これに関して幾つかの例示的実施形態は、基地局を提供し得、上記基地局は、分離された制御ビームとトラフィックビームからなる、異なるサイズのかかるビームが提供され得るようなビームフォーミングによって、ワイヤレス通信カバレッジを提供し易くするアンテナ構造体を有する。更に、諸例示的実施形態が、高仰角にある航空機と通信するのに十分な仰角での、垂直及び水平方向の効果的なステアリングを行う為のビーム（サイズが異なる）が、形成され選択されることを可能にし得る。１つ基地局が１つの楔形のカバレッジエリアを提供し得るが、このエリア内で、ＡＴＧワイヤレス通信を行い易くする為に、その基地局から予め定められた距離の範囲内で予め定められた高度のカバレッジを実現するように、ステアリング可能なビームがステアリングされ得る。上記楔形のカバレッジエリアは、水平面内で実質的に半円形（又は円形）にし得、複数のアンテナによって提供され得る。これらのアンテナはそれぞれ、上記半円方位角の一部分を占める楔形のセクタを提供する。上記諸基地局は、第２の方向にオフセットしながら、第１の方向に実質的に整列するように配置され得る。例えば、これらの基地局はまた、第１の方向に、所定の高度に対してカバレッジを実現するように仰角が重なり合うカバレッジを提供する第１の距離のところに配置され、第２の方向に、セクタの実現可能なカバレッジエリアの距離に基づいた第２の距離の範囲内に配置され得る。上記ステアリング可能なビームは、基地局を中心とし、そこから地平線の直ぐ上に向けて延びる仰角限界線同士の間に画成されるセルカバレッジエリアを画成するように、方位角と仰角の両方にステアリング可能であり得る。地平線に向かって延びるようにセルを提供することによって、任意の特定の基地局の上方におけるカバレッジエリアは、その基地局によって提供されなくともよい。その代わり、地上放射源からの干渉の可能性を低減する為に、個々の基地局の上方には、それに隣接する基地局がカバレッジを提供し得る。というのは、航空機は、範囲内にある干渉物の大部分が位置すると予想される直下ではなく、地平線に向かってサービスを求めることが出来るからである。

図１は、一例示的実施形態を示す為に、異なる基地局のカバレッジゾーンを通過する航空機の概念図を示す。図１から分かるように、航空機１００は、第１のワイヤレス通信リンク１２０を介して時刻ｔ_０に第１の基地局（ＢＳ）１１０と通信し得る。従って、航空機１００は、その航空機１００が第１のＢＳ１１０と通信することを可能にするワイヤレス通信機器を機内に含み得、第１のＢＳ１１０もやはり、航空機１００との通信を可能にするワイヤレス通信機器を含み得る。以下に詳細に説明するように、各末端における上記ワイヤレス通信機器は、ワイヤレス信号を処理する為の無線ハードウェア及び／又はソフトウェアを含み得、このワイヤレス信号は、各自の無線機と通信するそれぞれの装置に設けられた、その信号に対応するアンテナアレイで受信される。更に、諸例示的実施形態のワイヤレス通信機器は、アンテナアレイを使用したビームの指向性集束、ステアリング及び／又は形成を利用する為に、ビームフォーミング技術を用いるように構成され得る。従って、この説明の為に、航空機１００と第１のＢＳ１１０の間の第１のワイヤレス通信リンク１２０は、ビームフォーミングを介して確立された少なくとも１つのリンクを使用して形成され得ると仮定すべきである。つまり、第１のＢＳ１１０又は航空機１００の内の一方又は両方が、第１のワイヤレス通信リンク１２０を確立する為にビームフォーミング技術を用いることが出来る無線制御回路を含み得る。

第２のＢＳ１３０（第１のＢＳ１１０のものと同様の性能及び機能的特性を有し得る）が、航空機１００の現在の軌道に対してその航空機１００のハンドオーバの候補となるような地理的位置にあり得る。これは、時刻ｔ_１において、ＡＴＧワイヤレス通信ネットワークの航空機１００と地上基地局の間で途切れない常時通信リンクを維持するようになっている。第２のＢＳ１３０が航空機１００の接近を認識していることは、その第２のＢＳ１３０がビームフォーミング技術を用いて、航空機１００の予想所在位置に向けたビームを方向付け／選択する為に役立ち得る。それに加えて、又はその代わりに、航空機１００が第２のＢＳ１３０の存在及び所在位置を認識していることは、その航空機１００上のワイヤレス通信機器がビームフォーミング技術を用いて、ビームを第２のＢＳ１３０に向かって方向付け得る為に役立ち得る。従って、第２のＢＳ１３０又は航空機１００上のワイヤレス通信機器の内の少なくとも一方は、航空機１００上のワイヤレス通信機器と第２のＢＳ１３０との間で第２のワイヤレス通信リンク１４０を確立し易くする為に、ポジション情報の知識によって支援されるビームフォーミング技術を用い得る。その後、時刻ｔ_２までに、第１の通信リンク１２０は切断され、航空機１００は第２のワイヤレス通信リンク１４０を介して第２のＢＳ１３０からのみサービスを受け得る。場合によっては、第１のＢＳ１１０と第２のＢＳ１３０の間のハンドオーバは、ＡＴＧワイヤレス通信ネットワークの地上側から管理されるハードハンドオフであり得る。

一例示的実施形態によると、ビームフォーミング技術の適用を支援する為に航空機上の受信局又は地上局に関するポジション情報の知識を用いる、ビームフォーミング制御モジュールが提供され得る。尚、幾つかの例示的実施形態によるビームフォーミング技術は、複数の固定ビームの内の１つを選択することを含み得、その場合、選択された固定ビームは所望の位置に向けられる。従って、ビームステアリング又はビームフォーミングは、所望の向き又は投影パターンを有する固定ビームの選択（例えばビーム選択）を含むものと理解すべきである。いかなる場合でも、一例示的実施形態のビームフォーミング制御モジュールの１つ又は複数の事例が、ＡＴＧ通信ネットワーク内の幾つかの異なる位置の内の任意（又は全て）の場所に物理的に位置し得る。図２は、基地局のアンテナアレイに近接した遠隔無線ヘッドにおけるかかるビームフォーミング制御モジュールの一例示的実施形態を用い得る、ＡＴＧ通信ネットワークの機能ブロック図を示す。

図２に示されているように、第１のＢＳ１１０及び第２のＢＳ１３０はそれぞれ、ＡＴＧネットワーク２００の基地局であり得る。ＡＴＧネットワーク２００は更に、他のＢＳ２１０を含み得、それらのＢＳはそれぞれ、ゲートウェイ（ＧＴＷ）デバイス２２０を介してＡＴＧネットワーク２００と通信し得る。ＡＴＧネットワーク２００は更に、例えばインターネット２３０やその他の通信ネットワーク等の広域ネットワークと通信し得る。幾つかの実施形態では、ＡＴＧネットワーク２００は、パケット交換コアネットワークを含み得、又はそのパケット交換コアネットワークにその他の方法で結合され得る。

一例示的実施形態では、ＡＴＧネットワーク２００は、例えばスイッチング機能等を含み得るネットワークコントローラ２４０を含み得る。従って、例えば、ネットワークコントローラ２４０は、航空機１００（又は航空機１００上の通信機器）への／からの呼のルーティングを処理し、且つ／又は航空機１００上の通信機器とＡＴＧネットワーク２００との間におけるその他のデータ又は通信の転送を処理するように構成され得る。幾つかの実施形態では、ネットワークコントローラ２４０は、航空機１００上の通信機器が呼に関与している場合は、陸線トランクへの接続を提供するように機能し得る。更に、ネットワークコントローラ２４０は、航空機１００又は航空機１００上の携帯端末へ／からのメッセージ及び／又はデータのフォワーディングを制御するように構成され得、基地局の為のメッセージのフォワーディングも制御し得る。尚、ネットワークコントローラ２４０が図２のシステムに示されているが、ネットワークコントローラ２４０は単に例示的なネットワークデバイスであり、諸例示的実施形態は、ネットワークコントローラ２４０を用いるネットワークでの使用に限定されない。

ネットワークコントローラ２４０は、例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）、及び／又はワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）（例えばインターネット２３０）等のデータネットワークに結合され得、そのデータネットワークに直接的にも間接的にも結合され得る。そして処理要素等のデバイス（例えばパーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、サーバコンピュータ等）は、インターネット２３０を介して航空機１００上の通信機器に結合され得る。

ＡＴＧネットワーク２００のあらゆる可能な実施形態のあらゆる要素が本明細書に示され、記載されている訳ではないが、当然ながら、航空機１００上の通信機器は、複数の異なるネットワークの内の何れか１つ又は複数に、ＡＴＧネットワーク２００を介して結合され得る。これに関して、こういったネットワークは、幾つかの第１世代（１Ｇ）、第２世代（２Ｇ）、第３世代（３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）及び／又は将来の移動通信プロトコル等の内の、何れか１つ又は複数による通信をサポート出来得る。場合によっては、サポートされる通信は、例えば２．４ＧＨｚや５．８ＧＨｚ等のアンライセンスバンドの周波数で規定された通信リンクを用い得る。ただし、例えばＡＴＧワイヤレス通信専用の周波数帯での通信等、ライセンスバンド通信もサポートされ得る。

上述のように、諸例示的実施形態では、ネットワーク側又は航空機側の内の一方又は両方のワイヤレス通信機器上に、ビームフォーミング制御モジュールが用いられ得る。従って、幾つかの実施形態では、ビームフォーミング制御モジュールは、航空機上の受信局（例えば乗客のデバイスや航空機の通信システムに関連するデバイス等）に実装され得る。幾つかの実施形態では、ビームフォーミング制御モジュールは、１つ又は複数の基地局における、又は他の何らかのネットワーク側のエンティティにおける、ネットワークコントローラ２４０内に実装され得る。更に、幾つかの例示的実施形態では、本明細書に記載のアンテナビームフォーミングを可能にする為に、基地局の遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ）に所在位置／ポジション情報を提供することによって、ビームフォーミングが実現され得る。

図３は、一例示的実施形態による、ビームフォーミング制御モジュール３００を用いる基地局（例えばＢＳ１１０、ＢＳ１３０又はＢＳ２１０）のアーキテクチャを示す。図３に示されているように、基地局は、アンテナアレイ２５０、遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ）２６０及びベースユニット２７０を含み得る。ベースユニット２７０は、電源と、バックホール接続性と、通常基地局に関連する様々な信号処理及び他の処理の機能を含み得る。典型的な状況においては、ベースユニット２７０は、アンテナアレイ２５０と相互作用するように、そのアンテナアレイ２５０に動作可能に結合されており、そのアンテナアレイからインバウンド信号を受信し、飛行中の航空機（例えば航空機１００）との通信リンクを生成する為のビーム形成に関してアンテナアレイ２５０を指示し得る。しかしながら典型的な状況においては、基地局は、比較的高くなり得るタワー又はマストも含み得る。従って、送信機がベースユニット２７０内に位置する限り、ベースユニット２７０とアンテナアレイ２５０との間に、数百フィートも延びるケーブルによって高い伝送容量を実現する必要がある。このケーブル長を最小にする為に、ＲＲＨ２６０が提供され得る。

ＲＲＨ２６０は、ＲＦ回路と、アナログ・デジタル及び／又はデジタル・アナログコンバータを含み得る。ＲＲＨ２６０はまた、アップ／ダウンコンバータを含み、運用／管理機能（以下に詳細に説明する）を有し得る。場合によっては、ＲＲＨ２６０は、高周波送信機を更に含み、アンテナアレイ２５０に近接して設けられる。従って、ＲＲＨ２６０とアンテナアレイ２５０の間の高周波伝送線路の長さは、比較的短くなり得る。これによって、基地局の効率が向上し、高価で長いケーブルに関連するコストが低減される。一方、電源ケーブル及びデータケーブル（及び必要に応じて制御ケーブル）が、ＲＲＨ２６０とベースユニット２７０を動作可能に結合するように設けられ得る。場合によっては、上記電源ケーブル及びデータケーブルは、単一のハイブリッドケーブルに組み合わせられ得る。

一例示的実施形態では、ビームフォーミング制御モジュール３００は、ＲＲＨ２６０の処理回路内に具体化され得る。ただし、他の諸例示的実施形態は、ＲＲＨ２６０を全く用いなくてもよく、かかる場合、ビームフォーミング制御モジュール３００は、ベースユニット２７０に具体化され得る。いかなる場合でも、ビームフォーミング制御モジュール３００は、航空機２５０に向かって方向付けられたビームを形成するようにアンテナアレイ２５０に指示する為に、航空機１００の所在位置を（相対的又は絶対的に）示す所在位置情報（又はポジション情報）を使用し得る。従って、ＲＲＨ２６０が用いられる場合、ビームフォーミング制御モジュール３００は、ＲＲＨ２６０が、航空機１００の位置する場所に関する通知を受け取って、航空機１００に到達する為にどの特定のビームを形成すべきかアンテナアレイ２５０に伝えることが可能になるように、ＲＲＨ２６０を介してアンテナアレイ２５０と相互作用し得る。更に、ビームフォーミング制御モジュール３００は、方位角と仰角の両方で限られた幅を有するビームの形成を指示するように構成され得、このビームは、方位角と仰角の両方でステアリングされ得る。

一例示的実施形態では、ビームフォーミング制御モジュール３００は、形成されるビームがトラフィックビームであるか制御ビームであるかに応じて異なったサイズのビームが形成されるように指示するよう構成され得る。従って、上記基地局は、少なくとも２つのＲＦチェーン及びそれに対応するフィードを含み得る。第１のＲＦチェーン３２５が、トラフィックチャネルビーム３４０の形成を指示する為に、アンテナアレイ２５０に対して設けられ得る。一方、第２のＲＦチェーン３３５が、制御チャネルビーム３５０の形成を指示する為に、アンテナアレイ２５０に対して設けられ得る。図３から分かるように、制御チャネルビーム３５０は一般に、トラフィックチャネルビーム３４０よりも広くなり得る。ターゲット（例えば航空機１００）の所在位置が分かっていると仮定すると、制御チャネルビーム３５０は、地上システム内でそうでない場合よりも、集束され得る。更に、トラフィックチャネルビーム３４０は、それよりも更にいっそう狭くし得る。従って、アンテナアレイ２５０は、２つの異なるアンテナとして機能的に作用するように構成され得、その内の一方はより広い制御チャネルビーム３５０を生成し、もう一方はより狭いトラフィックチャネルビーム３４０を生成する。

諸例示的実施形態が提示し得る１つの課題は、上記制御チャネルが確実に、それに対応するセクタ全体に対して十分なカバレッジを提供することである。より広いビーム（例えばより広い制御チャネルビーム）は通常、より狭いビーム（例えば集束されたトラフィックチャネルビーム）よりも利得が小さい。従って、制御チャネルは通常、その差を補う助けになるよう、より堅牢な変調／符号化レベルを使用する。ただし場合によっては、より堅牢な変調／符号化レベルを使用しても、制御チャネルのカバレッジを、集束されたトラフィックチャネルのカバレッジ範囲に等しくするのには十分でないことがある。

諸例示的実施形態が、トラフィックチャネルのＲＦチェーンから分離された制御チャネルのＲＦチェーンを提供することから、幾つかの例示的実施形態が更に、制御チャネルのＲＦフィードの分割を可能にし得る。それによってこのＲＦフィードが、様々な方位角にそれぞれ向いた、ビーム幅がより狭い複数のアンテナに送られ得るようになる。その結果例えば、諸例示的実施形態が、１つのＲＦチェーンを６０度のビーム幅を有する１つのアンテナに送る代わりに、制御チャネル信号を２つ以上のＲＦフィードに分割することを可能にし、その信号を、ビーム幅３０度の２つのアンテナや、ビーム幅２０度の３つのアンテナ等に送り得る。従って、諸例示的実施形態が、制御チャネル用のＲＦフィード系統を更に分割することによって、制御チャネルに、より大きなアンテナ利得を提供し得る。

通常、制御チャネルを分割しても無意味なことになる。これに関しては、パワーアンプがある決まった出力レベルを出す場合、２つのアンテナに延びるスプリッタが、３ｄＢの損失をもたらす。従って、アンテナのビーム幅をより狭くすると３ｄＢの利得が得られることを考えると、システムの利得と損失の正味はゼロサムになる。しかしながら、周波数の免許付与規則によって特定の１つのアンテナへの送信電力が制限を受ける場合には、この例示的実施形態は一定の正味利得を実現するはずである。かかる場合、分割ＲＦチェーンを有する一例示的実施形態を用いることによって、一定の正味利得が実現され得る。

従って、諸例示的実施形態が、制御ビーム用とトラフィックビーム用の２つの分離されたＲＦチェーンを介してアンテナ組立体と通信出来る、ビームフォーミングに関連するインテリジェンスを提供し得る。従って、ビームフォーミングに関連する振幅及び位相の情報の提供が、１つの物理的構造体で実現され得るが、その情報の提供によって、その１つの物理的構造体が２つの機能的アンテナとして機能することが可能になる。ビームフォーミング制御モジュール３００は処理回路３１０を含み得、この処理回路３１０は、様々な入力情報の処理に基づいて、基地局に配設されたアンテナアレイ２５０で２つの異なるサイズのビームを生成する為の制御出力を提供するように構成される。一例示的実施形態によると、処理回路３１０は、データ処理、制御機能の実行及び／又は他の処理／管理サービスを実行するように構成され得る。幾つかの実施形態では、処理回路３１０は、チップ又はチップセットとして具体化され得る。つまり、処理回路３１０は、構造的組立体（例えばベースボード）上に諸材料、構成要素及び／又はワイヤを含んだ１つ又は複数の物理的パッケージ（例えばチップ）を備え得る。上記構造的組立体は、それに含まれる構成回路の為の物理的強度、サイズの保持、及び／又は電気的相互作用の制限を実現し得る。従って場合によっては、処理回路３１０は、本発明の一実施形態を、単一のチップ上に、又は単一の「チップ上システム」として実装するように構成され得る。従って場合によっては、１つのチップ又はチップセットが、本明細書に記載の機能を提供する為の１つ又は複数のオペレーションを実行する手段を構成し得る。

一例示的実施形態では、処理回路３１０は、デバイスインターフェース３２０と通信し得る、又はそのデバイスインターフェース３２０をその他の方法で制御し得る、プロセッサ３１２及びメモリ３１４からなる１つ又は複数の事例を含み得る。従って、処理回路３１０は、本明細書に記載のオペレーションを実行するように構成された（例えばハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組合せによって）、回路チップ（例えば集積回路チップ）として具体化され得る。ただし、幾つかの実施形態では、処理回路３１０は、オンボードコンピュータの一部分として具体化され得る。幾つかの実施形態では、処理回路３１０は、ＡＴＧネットワーク２００の様々な構成要素、エンティティ及び／又はセンサと通信し得る。

デバイスインターフェース３２０は、他のデバイス（例えば基地局のモジュール、エンティティ、センサ及び／又は他の構成要素）との通信を可能にする為の１つ又は複数のインターフェース機構を含み得る。場合によっては、デバイスインターフェース３２０は、例えば、処理回路３１０と通信している基地局のモジュール、エンティティ、センサ及び／又は他の構成要素とのデータの受信及び／又は送信を行うように構成された、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組合せの何れかで具体化されたデバイス又は回路等の、任意の手段であり得る。

プロセッサ３１２は、幾つかの異なる方法で具体化され得る。例えば、プロセッサ３１２は、様々な処理手段として具体化され得る。これは例えば、マイクロプロセッサ若しくは他の処理要素、コプロセッサ、コントローラ、又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array、フィールドプログラマブルゲートアレイ）等の集積回路を含む様々な他のコンピューティング若しくは処理デバイス、の内の１つ又は複数等である。一例示的実施形態では、プロセッサ３１２は、メモリ３１４に記憶された命令、又はその他の方法でプロセッサ３１２にアクセス可能な命令を、実行するように構成され得る。従って、ハードウェアによって構成されているか、ハードウェアとソフトウェアの組合せによって構成されているかにかかわらず、プロセッサ３１２は、諸例示的実施形態に従って構成されると同時にその例示的実施形態によるオペレーションを実行出来るエンティティになり得る（例えば、処理回路３１０の形で、回路に物理的に具体化される）。従って、例えば、プロセッサ３１２がＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等として具体化される場合、そのプロセッサ３１２は、特に本明細書に記載のオペレーションを実行するように構成されたハードウェアであり得る。或いは、他の実施例として、プロセッサ３１２がソフトウェア命令の実行者として具体化される場合、そのソフトウェア命令は、特に本明細書に記載のオペレーションを実行するようにプロセッサ３１２を構成し得る。

一例示的実施形態では、プロセッサ３１２（又は処理回路３１０）は、その処理回路３１０が上記ネットワークの通信要素の様々な所在位置又は相対位置に関連するポジション情報の受信に応答して受け取る入力に基づいた、ビームフォーミング制御モジュール３００のオペレーションとして具体化され得、又はそのオペレーションを含み得、又はそのオペレーションをその他の方法で制御し得る。従って、幾つかの実施形態では、上記プロセッサ３１２（又は処理回路３１０）が、そのプロセッサ３１２（又は処理回路３１０）をビームフォーミングに応じて構成している命令又はアルゴリズムの実行に応答して、アンテナアレイに行う調整に関する各オペレーション（ビームフォーミング制御モジュール３００に関連して説明したもの）によるそれに対応したビームフォーミング関連の機能の実行を、引き起こすとも言える。例えば、上記命令は、移動受信局（例えば航空機１００上）の３Ｄポジション情報を、固定送信サイトの２Ｄポジション情報と共に処理する為の命令を含み得る。これは、本明細書で説明したように、移動受信局と、固定送信局の内の１つとの間における通信リンクを確立し易くする方向に、対応するサイズをそれぞれ有するトラフィックビーム又は制御ビームを形成するように、アンテナアレイ２５０に命令する為である。

一例示的実施形態では、メモリ３１４は、１つ又は複数の非一過性のメモリデバイスを含み得る。これは例えば、固定式又は取外し式の何れかにし得る揮発性及び／又は不揮発性メモリ等である。メモリ３１４は、処理回路３１０が諸例示的実施形態による様々な機能を実行することを可能にする為の情報、データ、アプリケーション、命令等を記憶するように構成され得る。例えば、メモリ３１４は、プロセッサ３１２によって処理する為の入力データをバッファリングするように構成され得る。それに加えて、又はその代わりに、メモリ３１４は、プロセッサ３１２によって実行する為の命令を記憶するように構成され得る。他の代替形態として、メモリ３１４は、入力センサ及び構成要素に応答して様々なデータセットを記憶し得る、１つ又は複数のデータベースを含み得る。メモリ３１４の内容のうち、プロセッサ３１２による実行の為のアプリケーション及び／又は命令が、各アプリケーション／命令に関連する機能を実行する為に記憶され得る。場合によっては、上記アプリケーションは、ビームフォーミング制御モジュール３００のオペレーションを制御する為に入力を提供する為の命令を含み得る。このオペレーションは、本明細書で説明したように、対応する適切なサイズをそれぞれ有する特定の方向のトラフィックビーム又は制御ビームを形成するように、アンテナ組立体２５０に指示する為のものである。

一例示的実施形態では、メモリ３１４は、ポジション情報を記憶し得る。これは例えば、１つ又は複数の基地局の固定地理的所在位置を示す固定ポジション情報や、航空機１００の３次元位置を示す動的ポジション情報等である。処理回路３１０は、上記固定ポジション情報及び／又は動的ポジション情報に基づいて航空機１００の予想相対位置を決定し、その航空機１００の予想相対位置に基づいた（又は単にポジション情報に基づいた）ビームの形成又は選択を指示する為に、アンテナアレイ２５０に情報を提供するように構成され得る。つまり、処理回路３１０は、航空機への通信リンクを確立する為のビームをどこに向けるべきかを決定する為に、航空機の所在位置を示す情報を利用するように構成され得る。追跡アルゴリズムが、ビームを航空機１００に向け続け易くする為、航空機１００の現在所在位置及び移動速度／方向に基づいて、動的な位置変化を追跡し且つ／又は今後の位置を計算する為に用いられ得る。従って、ビームフォーミング制御モジュール３００は（直接又はＲＲＨ２６０を介して）、航空機１００の予想相対位置の方向にステアリングされた指向性ステアリング可能ビームを形成する為に、アンテナアレイ２５０の特性を調整するよう構成された制御デバイスとして機能し得る。

一例示的実施形態では、上記動的ポジション情報は、３Ｄ空間内の位置を提供する為に、緯度及び経度の座標と、高度を含み得る。場合によっては、上記動的ポジション情報は更に、機首方位及び速度を含み得る。従って、３Ｄ空間内の現在所在位置と、機首方位及び速度（及び恐らくは高度の変化率）に基づいて、今後のある時点における航空機１００の今後の所在位置を決定する為に計算がなされ得る。場合によっては、飛行計画情報も、必要とされる可能性がある将来のビームフォーミング動作用の資産を準備する為の予測を行う目的で、又はネットワーク資産管理目的の計画を提供する為の予測を行う目的で、使用され得る。上記動的ポジション情報は、任意の適当な方法によって、又は任意の適当なデバイスを使用して決定され得る。例えば、上記動的ポジション情報の決定は、航空機１００上の全地球測位システム（ＧＰＳ）情報を使用することや、各基地局からの複数の信号が航空機１００にやって来る方向に基づいた航空機位置の三角測量に基づくこと、航空機高度計情報を使用すること、レーダ情報を使用すること、且つ／又はこれらに類似したものを単独で、又は互いに組み合わせて行われ得る。

場合によっては、トラフィックチャネルビーム３４０は、例えば５度以下の方位角及び仰角の幅を有し得る。更に、場合によっては、トラフィックチャネルビーム３４０は、２度以下の方位角及び仰角の幅を有し得る。ただし、幾つかの実施形態では、それより大きいサイズのトラフィックチャネルビーム３４０も用いられ得る。一方、制御チャネルビーム３５０は、トラフィックチャネルビーム３４０の幅よりも少なくとも２～１０倍大きい幅を有し得る。更に、場合によっては、制御チャネルビーム３５０は、その制御チャネルビーム３５０が対応して形成されるセクタ全体をカバーする幅を有し得る。

図３に示されている構造は、基地局の周囲に画成されたセクタ内で方位角及び／又は仰角にステアリング可能なビームを生成する為に用いられ得る。更に、諸例示的実施形態が、比較的長距離（例えば１００ｋｍ超）を有するように構成された、ほぼ地平線の直ぐ上に向けられ得るビームを形成し得る。これにより、航空機がその近く又はその下にある地上局と通信するような、基地局と航空機の間の通信が、確実に行われなくなる。かかる地上局は、航空機にも到達し得る干渉源に近接して位置している傾向がある。しかしながら、基地局から地平線に向かって航空機に長距離ビームを集束させることによって、そして同様に、その航空機から元の基地局に向かってビームを集束させることによって、干渉を大幅に低減させ得る。従って、結果として基地局の周囲に形成されるカバレッジエリア又は通信セルは、基地局から地平線の直ぐ上に延びる楔形を有し得る。場合によっては、これらのカバレッジエリアは更に、諸セクタによって画成され得る。図４は、一例示的実施形態の基地局によって生成されたカバレッジエリア（例えばセクタ）の斜視図を示す。

図４のＢＳ１１０は、図３のアンテナアレイ２５０を形成する複数のアンテナ素子を用いている。図４の実施例では、それぞれ３０度の６個のセクタが示されており、それらのセクタはＢＳ１１０の周囲で約１８０度をカバーしている。ただし、諸セクタは、様々なサイズを有するように形成され得、様々な数のセクタが用いられ得る。例えば、セクタの幅が６０度の場合、わずか３個のセクタが図４に示されているカバレッジエリアを再現し得る。ただし、３０度のセクタが用いられ、３６０度のカバレッジが求められる場合は、ＢＳ１１０は１２個ものセクタを有することもあり得る。ＢＳ１１０は、ビームフォーミング制御モジュール３００によって開始された制御によって構成された各セクタ内で、スキャンを行うように構成される。

図４に示されている個々のセクタ（例えば第１のセクタ４００、第２のセクタ４０２、第３のセクタ４０４等）は、ワイヤレス通信のトラフィックデータと制御データをＢＳ１１０のアンテナに供給する、１つの物理的な無線機によってサポートされる。この無線機は、場合によってはＬＴＥベースのトラフィックデータと制御データをサポートし得るが、ＡＴＧネットワーク通信をサポートする為に、かかるＬＴＥ通信に対する変更が行われ得る。各セクタは、方位角の境界間及び仰角の境界間に画成され得る。従って、例えば、セクタの内の１つは、第１の方位角４１０と第２の方位角４１２の間、且つ第１の仰角４２０と第２の仰角４２２の間に広がり得る。方位角の境界の幅によって、ＢＳ１１０の周囲に所望の範囲のカバレッジを提供するのに必要とされるセクタの数が決まり得る。

諸セクタは、２つの方位角の間に画成されて、垂直面に三角形又はパイ形のセクタ輪郭を画成し、２つの仰角の間で画成されて、垂直面に楔形の輪郭を画成する。各セクタ内では、そのセクタ内で方位角と仰角の両方にステアリングされ得るステアリング可能なビームの形成を効果的に実現する為に、所望のビーム形成を選択するようにビームの形成が行われ得る。

上述のように、ステアリング可能なビームが、その生成が行われている論理チャネルに応じて、異なるサイズを有し得るように、２つの分離されたＲＦチェーンが提供され得る。これに関してステアリング可能なビームは、それがトラフィックチャネルビーム３４０に関して形成されるときは、第１のサイズの方位角及び仰角の幅を有し得、制御チャネルビーム３５０に関して形成されるときは、第２のサイズを有し得る。第２のサイズは第１のサイズより大きくし得る。従って、例えば、ステアリング可能なビームは、第１のＲＦチェーン３２５を介して形成される場合、そのサイズを定めるのに５度、更にはわずか２度の方位角及び仰角の幅を有し得る。しかしながら、そのステアリング可能なビームが、制御チャネルビーム３５０として第２のＲＦチェーン３３５を介して生成される場合は、より大きなサイズ（例えば２～１０倍）を有し得、この大きさは、対応するセクタ全体と同じ大きさであることを含む。

一例示的実施形態では、ＢＳ１１０は、隣接するＢＳ間における干渉の可能性を低減するよう促すチャネルバンドプランに従って決定された周波数を有するチャネルを使用する。従って例えば、各ＢＳは、送信用に指定された１０ＭＨｚのチャネルと、それとは別個の、航空機からの送信データの受信用に指定された１０ＭＨｚのチャネルとを有し得る。一方で、上記ＢＳ１１０に割り当てられた送信用と受信用の１０ＭＨｚのチャネル対からなる独立したセットは、第２のＢＳ１３０に割り当てられたチャネル対からなる同じサイズのセットとは異なり得る。更に、一例示的実施形態では、ＢＳ１１０に対して同じ方向に沿って隣接する各ＢＳは、互いに異なる１０ＭＨｚのチャネル割り当てを有し得る。従って、例えば、ＡＴＧネットワーク２００は適当な任意のスペクトルで動作し得るが、そのＡＴＧネットワーク２００がアンライセンスバンドで動作する場合、３つの連続するＢＳの為の送信チャネルは、送信チャネルＡについては２．４０７８ＧＨｚ～２．４１７８ＧＨｚ、送信チャネルＢについては２．４１７８ＧＨｚ～２．４２７８ＧＨｚ、送信チャネルＣについては２．４２７８ＧＨｚ～２．４３７８ＧＨｚであり得る。一方、３つの連続するＢＳの為の受信チャネルは、送信チャネルＡについては２．４４５７ＧＨｚ～２．４５５７ＧＨｚ、送信チャネルＢについては２．４５５７ＧＨｚ～２．４６５７ＧＨｚ、送信チャネルＣについては２．４６５７ＧＨｚ～２．４７５７ＧＨｚを含み得る。

ＢＳ１１０が送受信用のチャネルＡで動作する場合、第２のＢＳ１３０はチャネルＢで動作し得、ＢＳ１１０を挟んで第２のＢＳ１３０の反対側にあるＢＳはチャネルＣで動作する。このパターンをあらゆる方向に繰り返すことによって、これらのＢＳは、隣接する動作中のＢＳに対して常に周波数間隔を有することになる。従って、航空機１００が飛行経路を通過する間におけるサイト間干渉の可能性は減少する。一方、航空機１００は、その航空機１００がセルからセルに移行するときに、対応するチャネル間で切り替わることを可能にする為のスイッチング回路を含む。

一実施例として、航空機１００は、ＢＳ１１０から第２のＢＳ１３０に移行し得る。航空機１００は、第２のＢＳ１３０から方位３０度、仰角６度に位置し得る。セクタ幅を有する制御チャネルビーム３５０の内、対応するビームの中にある第２のＢＳ１３０に、航空機１００はアップリンクランダムアクセスチャネル上でアクセス要求を送信し得る。第２のＢＳ１３０が上記要求に対して確認応答し得る一方、航空機１００はその第２のＢＳ１３０にそのポジションデータを通知する。第２のＢＳ１３０は、例えば航空機１００の所在位置、速度及び機首方位等を含む上記ポジションデータを確認した後、そのポジションデータを用いて、航空機１００に対応する方位角及び仰角を計算し、トラフィックチャネルビーム３４０の内の１つを航空機１００にとって最適な指向方向に形成するように指示し得る。テレメトリケーブルが、低ビットレートのデータケーブルとして、ビーム形成情報をアンテナ組立体２５０に提供する為に、２つの分離されたＲＦチェーンとは別に提供され得る。２つの分離されたＲＦチェーンは、それぞれ異なるアンテナ（又はアンテナ素子のセット）に給電し得るが、場合によっては同じアンテナ（又はアンテナ素子のセット）に給電し得、その２つのチェーンによって、アンテナ（又はアンテナ素子）は、物理的に単一の構造体であっても２つのアンテナとして機能することが可能になり得る。

従って、一例示的実施形態による、様々なセルでＡＴＧワイヤレス通信を提供する為のネットワークが、方位角で定められたそれぞれの幅を有するセクタを画成するアンテナアレイと、ビームフォーミング制御モジュールとを、それぞれ含んだ複数の基地局を含み得る。上記ビームフォーミング制御モジュールは、上記アンテナアレイとの通信を、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行うように構成され得る。上記第２の幅は上記第１の幅よりも大きくし得る。

様々な実施例の基地局、ビームフォーミング制御モジュール及び／又はアンテナアレイは、様々な方法で修正、拡張又は変更され得る。例えば場合によっては、上記ビームフォーミング制御モジュールは、上記トラフィックチャネルビームと上記制御チャネルビームを、それぞれ上記第１のＲＦチェーン、上記第２のＲＦチェーンを介して同時に生成するように構成され得る。幾つかの実施例では、上記第２の幅は、各セクタの幅に実質的に等しい。場合によっては、上記第１の幅は、方位角が約２度～約５度である。その代わりに、又はそれに加えて、上記第２の幅は、上記第１の幅よりも約２～１０倍大きくし得る。幾つかの実施例では、各セクタは、方位角が約３０度～約６０度の幅である。一例示的実施形態では、遠隔無線ヘッドが、アンテナアレイに近接して配設され得る。かかる実施例では、上記遠隔無線ヘッドは、その遠隔無線ヘッドが航空機を追跡しながら上記第２のＲＦチェーンを用いて上記航空機に対して上記トラフィックチャネルビームを提供するのを可能にする為に、所在位置情報を受信し得る。場合によっては、上記基地局の全てのセクタが、分離された送信チャネルと受信チャネルを用いる。かかる実施例では、上記基地局の分離された上記送信チャネルと上記受信チャネルは、上記ネットワークの隣接する各基地局の送信チャネル及び受信チャネルとは異なり得る。その代わりに、又はそれに加えて、上記アンテナアレイは、１つの物理的構造体を有するが２つの異なるアンテナとして機能的に作用することを可能にする為に、上記第１及び第２のＲＦチェーンの両方から給電され得る。幾つかの実施形態では、上記第１のＲＦチェーンは、単一の制御チャネルセクタにサービスする２つのアンテナに給電する為に、分割され得る。

従って、本明細書に記載の幾つかの例示的実施形態は、改良されたＡＴＧワイヤレス通信性能の為のアーキテクチャを提供し得る。これに関して幾つかの例示的実施形態は、基地局を提供し得、上記基地局は、高仰角にある航空機と通信するのに十分な仰角で、垂直及び水平方向にワイヤレス通信カバレッジを提供し易くするアンテナ構造体を有する。上記基地局は、トラフィックチャネルがネットワークを通過する航空機を追跡出来るように、異なるサイズの制御チャネルとトラフィックチャネルが提供されることを可能にする、アンテナ技術を用いる。

本明細書に記載されている本発明の数多くの変更形態及び他の実施形態を、前述の説明及びそれに関連する図面に提示されている教示の恩恵を受ける当業者なら思いつくであろう。従って、本発明は開示した特定の実施形態に限定されるべきではなく、変更形態及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されることを理解されたい。更に、前述の説明及びそれに関連する図面は、要素及び／又は機能の特定の例示的な組合せの文脈で例示的実施形態を説明しているが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、代替実施形態によって要素及び／又は機能の様々な組合せを提供し得ることを理解されたい。これに関しては例えば、上記で明示的に説明したものとは異なる要素及び／又は機能の組合せも、添付の特許請求の範囲の内の幾つかに記載され得るように企図される。本明細書に利点、利益又は問題に対する解決策が記載されている場合、かかる利点、利益及び／又は解決策は、幾つかの例示的実施形態に適用可能であり得るが、必ずしも全ての例示的実施形態に適用可能ではないことを理解されたい。従って、本明細書に記載されるいかなる利点、利益及び／又は解決策も、全ての実施形態又は本明細書で主張した実施形態にとって重要、必要又は不可欠であると考えるべきではない。本明細書では特定の用語が用いられているが、それらは一般的且つ説明的な意味でのみ使用されており、限定の目的では使用されていない。
〔付記１〕
様々なセルで空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信を提供する為のネットワークの内部にある基地局であって、
方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の楔形のセクタを画成するアンテナアレイと、
ビームフォーミング制御モジュールとを備え、前記ビームフォーミング制御モジュールは、前記アンテナアレイとの通信を、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行うように構成され、前記第２の幅が前記第１の幅よりも大きい、基地局。
〔付記２〕
前記ビームフォーミング制御モジュールが、前記トラフィックチャネルビームと前記制御チャネルビームを、それぞれ前記第１のＲＦチェーン、前記第２のＲＦチェーンを介して同時に生成するように構成される、付記１に記載の基地局。
〔付記３〕
前記第２の幅が、各セクタの幅に実質的に等しい、付記１に記載の基地局。
〔付記４〕
前記第１の幅が、方位角が約２度～約５度である、付記３に記載の基地局。
〔付記５〕
前記第２の幅が、前記第１の幅よりも約２～１０倍大きい、付記１に記載の基地局。
〔付記６〕
各セクタが、方位角が約３０度～約６０度の幅である、付記１に記載の基地局。
〔付記７〕
前記アンテナアレイに近接して配設された遠隔無線ヘッドを更に備え、前記遠隔無線ヘッドは、その遠隔無線ヘッドが航空機を追跡しながら前記第１のＲＦチェーンを用いて前記航空機に対して前記トラフィックチャネルビームを提供するのを可能にする為に、所在位置情報を受信する、付記１に記載の基地局。
〔付記８〕
前記基地局の全てのセクタが、分離された送信チャネルと受信チャネルを用いる、付記１に記載の基地局。
〔付記９〕
前記基地局の分離された前記送信チャネルと前記受信チャネルが、前記ネットワークの隣接する各基地局の送信チャネル及び受信チャネルとは異なる、付記８に記載の基地局。
〔付記１０〕
前記アンテナアレイが、１つの物理的構造体を有するが２つの異なるアンテナとして機能的に作用することを可能にする為に、前記第１及び第２のＲＦチェーンの両方から給電される、付記１に記載の基地局。
〔付記１１〕
様々なセルで空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信を提供する為のネットワークであって、
方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第１のセクタを画成する第１のアンテナアレイを有する第１の基地局と、
方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第２のセクタを画成する第２のアンテナアレイを有する第２の基地局とを含み、
前記第１の基地局と前記第２の基地局は、第１の方向に沿って互いにオフセットして配設され、
前記第１の基地局は前記第１のアンテナアレイ、前記第２の基地局は前記第２のアンテナアレイと通信するように構成されたビームフォーミング制御モジュールをそれぞれ含み、前記各通信は、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行われ、前記第２の幅が前記第１の幅よりも大きい、ネットワーク。
〔付記１２〕
前記ビームフォーミング制御モジュールが、前記トラフィックチャネルビームと前記制御チャネルビームを、それぞれ前記第１のＲＦチェーン、前記第２のＲＦチェーンを介して同時に生成するように構成される、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１３〕
前記第２の幅は、各セクタの幅に実質的に等しい、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１４〕
前記第１の幅が、方位角が約２度～約５度である、付記１３に記載のネットワーク。
〔付記１５〕
前記第２の幅が、前記第１の幅よりも約２～１０倍大きい、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１６〕
各セクタが、方位角が約３０度～約６０度の幅である、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１７〕
前記第１の基地局及び前記第２の基地局がそれぞれ、前記第１のアンテナアレイ及び前記第２のアンテナアレイに近接して配設された遠隔無線ヘッドを備え、前記遠隔無線ヘッドは、その遠隔無線ヘッドが航空機を追跡しながら前記第２のＲＦチェーンを用いて前記航空機に対して前記トラフィックチャネルビームを提供するのを可能にする為に、所在位置情報を受信する、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１８〕
前記第１及び第２の基地局の全てのセクタが、分離された送信チャネルと受信チャネルを用いる、付記１１に記載のネットワーク。
〔付記１９〕
前記第１の基地局の分離された前記送信チャネルと前記受信チャネルが、前記第２の基地局の送信チャネル及び受信チャネルとは異なる、付記１８に記載のネットワーク。
〔付記２０〕
前記第１及び第２のアンテナアレイがそれぞれ、１つの物理的構造体を有するが２つの異なるアンテナとして機能的に作用することを可能にする為に、前記アンテナアレイが前記第１及び第２のＲＦチェーンの両方から給電される、付記１１に記載のネットワーク。

１００ 航空機
１１０ 第１の基地局
１２０ 第１のワイヤレス通信リンク
１３０ 第２の基地局
１４０ 第２のワイヤレス通信リンク
２００ 空対地ネットワーク
２１０ 基地局
２２０ ゲートウェイデバイス
２３０ インターネット
２４０ ネットワークコントローラ
２５０ アンテナアレイ
２６０ 遠隔無線ヘッド
２７０ ベースユニット
３００ ビームフォーミング制御モジュール
３１０ 処理回路
３１２ プロセッサ
３１４ メモリ
３２０ デバイスインターフェース
３２５ 第１のＲＦチェーン
３３５ 第２のＲＦチェーン
３４０ トラフィックチャネルビーム
３５０ 制御チャネルビーム
４００ 第１のセクタ
４０２ 第２のセクタ
４０４ 第３のセクタ
４１０ 第１の方位角
４１２ 第２の方位角
４２０ 第１の仰角
４２２ 第２の仰角

Claims (18)

1. 様々なセルで空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信を提供する為のネットワークの内部にある基地局であって、
   方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の楔形のセクタを画成するアンテナアレイと、
   ビームフォーミング制御モジュールであり、前記ビームフォーミング制御モジュールは、前記アンテナアレイとの通信を、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行うように構成され、前記第２の幅が前記第１の幅よりも大きい、ビームフォーミング制御モジュールと、
   前記アンテナアレイと前記ビームフォーミング制御モジュールとの間に配設された遠隔無線ヘッドと、を備え、
   前記遠隔無線ヘッドは、その遠隔無線ヘッドが航空機を追跡しながら前記第１のＲＦチェーンを用いて前記航空機に対して前記トラフィックチャネルビームを提供するのを可能にする為に、前記航空機の所在位置情報を受信する、基地局。
2. 前記ビームフォーミング制御モジュールが、前記トラフィックチャネルビームと前記制御チャネルビームを、それぞれ前記第１のＲＦチェーン、前記第２のＲＦチェーンを介して同時に生成するように構成される、請求項１に記載の基地局。
3. 前記第２の幅が、各セクタの幅に等しい、請求項１に記載の基地局。
4. 前記第１の幅が、方位角が２度～５度である、請求項３に記載の基地局。
5. 前記第２の幅が、前記第１の幅よりも２～１０倍大きい、請求項１に記載の基地局。
6. 各セクタが、方位角が３０度～６０度の幅である、請求項１に記載の基地局。
7. 前記基地局の全てのセクタが、分離された送信チャネルと受信チャネルを用いる、請求項１に記載の基地局。
8. 前記基地局の分離された前記送信チャネルと前記受信チャネルが、前記ネットワークの隣接する各基地局の送信チャネル及び受信チャネルとは異なる、請求項７に記載の基地局。
9. 前記アンテナアレイが、１つの物理的構造体を有するが２つの異なるアンテナとして機能的に作用することを可能にする為に、前記第１及び第２のＲＦチェーンの両方から給電される、請求項１に記載の基地局。
10. 様々なセルで空対地（ＡＴＧ）ワイヤレス通信を提供する為のネットワークであって、
    方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第１のセクタを画成する第１のアンテナアレイを有する第１の基地局と、
    方位角で定められたそれぞれの幅を有する複数の第２のセクタを画成する第２のアンテナアレイを有する第２の基地局とを含み、
    前記第１の基地局と前記第２の基地局は、第１の方向に沿って互いにオフセットして配設され、
    前記第１の基地局は前記第１のアンテナアレイ、前記第２の基地局は前記第２のアンテナアレイと通信するように構成されたビームフォーミング制御モジュールをそれぞれ含み、前記各通信は、第１の幅を有するトラフィックチャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第１のＲＦチェーンと、第２の幅を有する制御チャネルビームを画成するビームフォーミングを実行する為の第２のＲＦチェーンとを介して行われ、前記第２の幅が前記第１の幅よりも大きく、
    前記第１の基地局及び前記第２の基地局がそれぞれ、前記第１のアンテナアレイ及び前記第２のアンテナアレイのそれぞれと、前記第１の基地局及び前記第２の基地局の前記ビームフォーミング制御モジュールのそれぞれとの間に配設された遠隔無線ヘッドを含み、
    前記遠隔無線ヘッドは、その遠隔無線ヘッドが航空機を追跡しながら前記第１のＲＦチェーンを用いて前記航空機に対して前記トラフィックチャネルビームを提供するのを可能にする為に、前記航空機の所在位置情報を受信する、ネットワーク。
11. 前記ビームフォーミング制御モジュールが、前記トラフィックチャネルビームと前記制
    御チャネルビームを、それぞれ前記第１のＲＦチェーン、前記第２のＲＦチェーンを介し
    て同時に生成するように構成される、請求項１０に記載のネットワーク。
12. 前記第２の幅は、各セクタの幅に等しい、請求項１０に記載のネットワーク。
13. 前記第１の幅が、方位角が２度～５度である、請求項１２に記載のネットワーク。
14. 前記第２の幅が、前記第１の幅よりも２～１０倍大きい、請求項１０に記載のネットワーク。
15. 各セクタが、方位角が３０度～６０度の幅である、請求項１０に記載のネットワーク。
16. 前記第１及び第２の基地局の全てのセクタが、分離された送信チャネルと受信チャネルを用いる、請求項１０に記載のネットワーク。
17. 前記第１の基地局の分離された前記送信チャネルと前記受信チャネルが、前記第２の基地局の送信チャネル及び受信チャネルとは異なる、請求項１６に記載のネットワーク。
18. 前記第１及び第２のアンテナアレイがそれぞれ、１つの物理的構造体を有するが２つの異なるアンテナとして機能的に作用することを可能にする為に、前記アンテナアレイが前記第１及び第２のＲＦチェーンの両方から給電される、請求項１０に記載のネットワーク。

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