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CN101341770A - 用于移动通信的空中机载基站收发台 - Google Patents

用于移动通信的空中机载基站收发台 Download PDF

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CN101341770A
CN101341770A CNA2005800523592A CN200580052359A CN101341770A CN 101341770 A CN101341770 A CN 101341770A CN A2005800523592 A CNA2005800523592 A CN A2005800523592A CN 200580052359 A CN200580052359 A CN 200580052359A CN 101341770 A CN101341770 A CN 101341770A
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signal
bts
airborne
base station
shielding device
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Abstract

本发明涉及基站BTS(BTS)，和用于BTS的方法，所述BTS用于包括在处于预定高度的飞行器(1)上的用户设备UE(UE)和地面网络的蜂窝通信系统。本发明的特征在于基站(BTS)被安排成为处于预定高度的、包括屏蔽设备(2)的空中机载BTS(BTS)，该屏蔽设备产生被匹配成屏蔽来自地面网络的第二信号(S2)的第一信号(S1)。机载BTS(BTS)还包括产生第三信号(S3)的信号发生器(3)，第三信号强于第一信号(S1)和/或第二信号(S2)这二者，机载BTS(BTS)被安排成通过第三信号(S3)与UE(UE)建立通信链路。

Description

用于移动通信的空中机载基站收发台
缩略语
1G        第一代无线移动通信网络
2，5G     GPRS和EDGE
2G        第二代无线移动通信网络
3G        第三代无线移动通信网络
4G        第四代无线移动通信网络
AMPS      高级移动电话服务(1G)
AMPS/D    数字高级移动电话服务(2G)
BCCH      广播控制信道，三个BCH之一
BCH       GSM广播信道，也就是FCCH、SCH和BCCH
BSC       基站控制器
BTS       基站收发台(Base Transceiver Station)
CCCH      公共控制信道
CDMA      码分多址
CDMA2000  也称为IMT-CDMA多载波或1xRTT(3G)
DCCH      专用控制信道
EDGE      增强型数据速率GSM演进(2，5G)
FACCH     快速相关控制信道
FCCH      频率校正信道
GPRS      通用/GSM分组无线业务(2，5G)
GSM       全球移动通信系统(2G)
IS-95     临时标准(Interim Standard)95(IS-95)，是第一个基于CDMA的数字蜂窝标准
NMT       北欧移动电话(1G)
RBS       无线电基站，与由网络服务的UE进行无线电通信的网络接入点
SACCH     慢速相关控制信道
SCH    同步信道
SDCCH  独立专用控制信道
TCH    业务控制信道
TDMA   时分多址
UE     用户设备，例如蜂窝电话
UMTS   通用移动通信系统(3G)
技术领域
本发明涉及基站BTS，和用于BTS的方法，所述BTS用于包括在处于预定高度的飞行器(aircraft)上的用户设备UE和地面网络(terrestrial network)的蜂窝通信系统的方法。
背景技术
在移动通信系统领域中，已知使用移动电话(蜂窝电话)和使用用于无线通信的装置的其他设备，以下将用户设备缩写为UE。UE具有以球形模式(spherical pattern)发送信号至地面网络的全向天线。地面网络由多个基站管理的多个小区构成，所述多个基站与覆盖每个小区的地面天线连接。地面天线通常不是全向的，而是受限于提供水平扇区的方位角和提供垂直扇区的高度角(altitude angle)。
UE与暂时具有最佳通信参数的基站进行通信。当通信参数变差时，比如当UE远离基站或移动到另一个小区时，UE从较弱的基站移动到具有更佳通信参数的邻近基站。
蜂窝网络通过无线电覆盖的相邻小区的模式来支持。第一代(1G)系统(比如NMT、AMPS等)和第二代(2G)系统(比如GSM)利用不同的频率来分隔邻近小区，而UMTS应用逻辑编码来实现小区分隔。分别使用不同的频率和编码的原因是最小化邻近小区中UE的干扰问题。
尽管如此，由于频率的数量有限，为了多次使用相同的频率，不得不在更大的区域内重复蜂窝模式。
当在飞行器上使用UE时，问题就出现了，当飞机距离地面一定高度，由于自高处的视线非常宽阔，以致来自UE的信号与使用相同频率的多个小区产生交织(engage)/干扰。比如说，如果在超过3000m(米)高度的飞行器上的人打开他的蜂窝电话，则全向天线将至少在视线方向上进行发送，因此最终将会与使用相同频率或代码的多个不同小区产生交织/干扰。这导致了上述对地面网络中多个UE造成干扰的问题，因此在大面积网络内和远离标准GSM小区半径之外可能超过使用的频率/时隙组合。此外，为了执行相同的任务而在多个不同的小区内使用或阻止(block)相同的频率是浪费资源。然而如果参与的小区分属不同的网络管理器，将出现另外的问题。如果乘客忘记关闭蜂窝电话则会出现类似的问题。接着蜂窝电话与多个小区通信以报告其位置并且在新的网络运营商中漫游。
如今没有方法阻止移动电话发起接入到先前准予其接入的任何网络(在国家/运营商级)。如果本国运营商(home operator)与另一个国家中的运营商签有漫游协定，那么可能随后在该运营商网络的无线电覆盖范围内的任何地方都能够互连。
即使没有此方法，所有GSM UE都应被允许在覆盖范围内的任何网络中进行紧急呼叫，这就是如果不进行测量就会产生干扰的原因。
也有这样的情况，当政府、网络运营商或其他方想要阻止UE与除一个或多个专用(dedicated)接入点之外的其他网络交互时。
因此，希望有更好的通信系统，该系统能够控制去往和来自飞行器中的UE的通信/业务，而在地面网络中不产生干扰问题或使干扰问题最小化。
发明内容
本发明涉及蜂窝通信系统的基站(随后称作BTS)，该蜂窝通信系统包括在处于预定高度的飞行器上的用户设备(随后称作UE)和地面网络。本发明的特征在于BTS被安排成为处于预定高度的、包括屏蔽设备(screening device)的空中机载(airborne onboard)BTS，该屏蔽设备产生第一信号，所述第一信号被匹配成屏蔽来自地面网络的第二信号。机载BTS还包括产生第三信号的信号发生器，第三信号强于第一信号和/或第二信号。机载BTS被安排成通过第三信号与UE建立通信链路。
在第一实施例中，“匹配”指的是在第一频带中的具有第一效果(effect)的第一信号被匹配成屏蔽第二频带中的具有第二效果的第二信号。第一频带等于或大于第二频带。
在本发明的一个实施例中，第三信号具有第三效果和第三频带，第三频带至少部分或完全处于第一信号的第一频带内。
由于第三信号的第三效果大于第一效果和/或由于第三效果大于第二效果，所以建立通信链路。
本发明还涉及一种用于通信系统的方法。
本发明的一个效果是第一信号屏蔽第二信号，以使得UE无法与地面网络直接建立通信链路。因此UE无法导向(home in)第二信号的频带内的某一频率。这是个优势，因为通过保留(engage)基于相同的频率或编码的多个小区而使用飞行器上的UE将不会干扰地面网络。然而，如果UE能够追踪可接受的小区，那么UE将适应于小区中所使用的频率。因此，初始匹配并不是干扰出现的必要条件。
因此，在没有本发明的通信系统的情况下，所有业务都将经过地面网络，其中结果为对所有的地面UE造成严重无线电干扰。因此，根据本发明的机载BTS提供了精密仪器，用于在与可能受到影响的地面区域内的所有网络都没有交互工作的情况下在本地控制业务传输信道。
另一个优势是地面网络和机载UE这二者都不必为了避免上述问题而被改变。因此，UE中产生的第四信号为常规信号。
根据第一实施例，本发明可用在现有的所有地面网络中，比如AMPS/D-AMPS、GSM、cdma/CDMA 2000和UMTS，也就是所有现有的1G、2G、3G、3.5，并且也可能在将来的4G系统中使用。这些频带处的所有频道都被屏蔽，以迫使UE移动到专用频带，所述专用频带具有机载BTS支持的被允许的接入信道。专用频带可以是被屏蔽频带或不同频带内的窄带。
机载BTS可以包括检测来自地面网络的第二信号的信号检测设备。当检测第一信号的频率和信号强度时，通过机载设备来利用该信息。然而，机载BTS可能缺少检测设备，但是取而代之可以针对某些事件进行编程，即，第一信号具有针对不同事件而设置的信号强度和频率。然后可以控制机载BTS根据即将发生的不同事件使用不同的模(mode)。机载BTS可以被手动和自动控制。
当第三信号离开机载BTS时，第三信号在预定频带内具有预定效果，这样为了建立通信链路，第三信号和第二信号之间或第三信号和第一信号之间的比率至少符合UE可接受的对信噪比(s/n)的最低要求。
在本发明的一个实施例中，第一信号覆盖了地面网络所使用的整个频谱。这可以由以脉冲信号的形式发出第一信号的机载BTS来执行，所述脉冲信号具有的重复间隔短到足以在一个时隙内对于所有的频道产生多个脉冲。在一个时隙内积累的脉冲具有的能量足以屏蔽第二信号，这样信噪比变得非常小以便于建立通信链路。然而，屏蔽设备可以发出覆盖地面系统所使用的所有频道的连续信号。
本发明旨在使用于以下情形中。当飞行器在地面上并且准备起飞时，所有乘客均被告知关掉其通信设备，即UE，比如移动电话和包括通信装置的计算机。当飞行器处于空中某一高度时，开启屏蔽设备并且允许飞行器上的乘客将他们的UE开启。当UE被开启，屏蔽设备产生屏蔽来自地面网络的所有信号(第二信号)的第一信号，因此干扰了UE对地面第二信号的接收，该地面第二信号对于UE建立/发起与地面网络的直接联系是必需的。信号发生器产生第三信号，所述第三信号强于第一信号(和/或第二信号)并且位于某一或某些频率上。UE搜索具有可接受的信噪比的信号并且导向第三信号。因此机载BTS产生其中可以使用UE的机载小区。该系统优选地被安排成使得机组人员能够在机载BTS信号发生器不工作的情况下启动屏蔽设备。这使得有可能阻止所有设备进行通信。随后当业务被允许或禁止时，信号发生器可以相应地被独立接通和切断。
机载BTS优选地与漏泄电缆形式的机载天线连接，其在飞行器的纵向上以及使用UE的乘客附近延伸。UE和天线之间的该短距离使得将第一和第三信号的功率保持为最小成为可能。
机载BTS与用于处理飞行器与地面网络中的专用基站之间的业务的卫星链路相连接。因此机载BTS经由卫星链路协调(mediate)地面网络和UE之间的通信。卫星链路包括机载卫星天线，其发送信号至定位在比飞行器更高的位置卫星。卫星与专用基站进行通信。卫星链路可包括机载BTS与卫星之间的调制解调器。机载BTS与调制解调器之间的通信可以基于A-bis(GSM中BSC和BTS之间的接口)或IP(网际协议)。卫星链路可以被交换为指向地面的机载天线与一个或多个专用基站进行通信的其间的链路。
下面是本发明应用在基于GSM的地面网络的两个例子。这些例子不应被认为是对本发明的限制，而仅仅是对本发明的进一步解释。
第一个例子
GSM频率均匀分布在GSM 900、GSM 1800和GSM 1900频带。小区通常使用2到12个不同频率。
当飞行器处在3000m高度时，第二信号已经因空中传输而损耗了大约107dB(分贝)，因信号穿透飞行器壁而损耗了10dB。额外损耗可能因地面BTS垂直天线增益而引起。飞行器从地面网络接收的第二信号的信号强度在经过上述损耗后为-95dBm(毫瓦分贝)。第一信号的信号强度被设置为比接收到的地面第二信号强度高+15dB，并且第三信号被定义为外加+15dB信号强度，即超过第二信号大约30dB。
当进入天线系统时，屏蔽设备产生包括所有必要频率并具有每2000KHz(千赫)3dB效果的第一信号。当进入与机载BTS耦合的天线系统时，第三信号可能具有35W(瓦特)/45dBm的初始效果。当进入天线系统时，在高于第一信号15dB的情况下18dB初始效果足够了。
为了建立与机载BTS的通信链路，UE具有至少7dB的信噪比(s/n)。在第一信号具有大约3dBm的效果并且与第一信号相比具有所选的15dB的额外强度的情况下，第三信号具有至少18dBm的效果。这种效果依赖于频率和带宽。
然而，如果第二信号强度的电平已被准确知道，并且因为为了使UE接受信号s/n必须是7dB，则第一信号可能具有小于第二信号的信号强度的信号强度，即降至7dB，但不低于第二信号强度，例如在第二信号以下6.5dB。第三信号然后必须向飞行器中的第二信号增加至少7dB。
因此，当进入天线时，根据飞行器结构类型，由于飞行器越大天线越长损耗越大这个事实，第一信号的适当电平被示为介于0到12dBm之间。
UE不能发射低于0dBm的信号，这是因为该电平是地面网络从UE接收信号的起始点。
第二个例子
该例子对机载BTS和使用GSM 1800和各向同性天线的地面系统的干扰电平的最坏情况估计进行了讨论。
地面BTS通常在水平面内以30dBm(1W)至60dBm进行发射。这造成了3km(千米)距离处测量的能级为-85dBm。飞行器底盘(chassis)增加另外10dB的屏蔽，结果导致在机舱内来自地面BTS的信号电平为-95dBm.
屏蔽设备将被配置成超过该电平约15dB，即机载UE应该觉察到-80dBm的第一信号电平。对于每频道而言馈入漏泄天线电缆的来自机载BTS第一信号所必需的效果，可以通过补偿天线耦合损耗(一个天线73dB)和造成-3dBm的天线电缆交替(alternation)(4 dB)来计算。作为最坏情况，由于底盘的屏蔽和穿越至地面的自由空间损耗(107dB)，该效果被减少10dB，而结果是来自屏蔽设备的对地面网络的-120dBm的影响。
机载BTS将在UE以高于第一信号另外15dB接收的电平发射第三信号，即-65dBm。与上述屏蔽设备地面影响计算类似，第三信号对地面的影响为-105dBm。
为阻止UE发起具有UE最大信号电平的呼叫，即+30dBm，机载BTS将被配置成限制UE至其最小信号电平，即0dBm。该配置可以在地面系统的BSC中完成，并且在第三信号中被馈入UE。BSC经由专用路由与机载BTS进行通信，例如，卫星通信链路。BSC可以被置于任何适合管理一个或者多个空中机载BTS的位置。地面接收将会为约0dBm(UE输出)-10dB(飞行器底盘)-107dB(3000m以上空中传输损耗)＝-117dBm。地面BTS的负天线增益应该从其中扣除。第三信号的影响通常很弱以至于淹没在地面电平的背景噪声中。
这种计算的结论是只要屏蔽设备阻止了机载UE获得对地面网络的直接接入，那么地面与机载网络间的相互影响就能被忽略。
屏蔽设备和信号发生器所需要的全部效果都可以从上面得出。首先组件附近的天线损耗(6dB)必须被考虑。所得到的屏蔽设备(第一信号)和信号发生器(第三信号)输出功率是每频道3个相应18dBm(3respective 18dBm perfrequency channel)。屏蔽设备将在全部GSM900和GSM 1800频带(124+375)499个增加了(10xLog499)27.0dB的频道上进行发射，这产生了第一信号中30dBm总屏蔽设备输出功率。在一个例子中，机载BTS上的信号发生器将仅在三个或者更少的频道(4.8dB)上进行发射，这导致第三信号22.8dBm机载BTS输出功率。然而，信号发生器可以产生包括多于三个频道的第三信号并且BTS输出功率于是相应得以增强。
上述参数因不同飞行器、不同地面系统、不同高度等不同，这是本发明的机载BTS必须与之相适应的原因。
在本发明的一个实施例中，第一信号没有覆盖对应于第二个信号的整个频带，而是该频带的一部分。
在本发明的第二个实施例中，屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的(pulsed)第一信号，该信号被匹配成屏蔽蜂窝网络中的第二信号中的控制信道。
这里“屏蔽”指的是在与第二信号在相同区域中发射第一信号，以使得第一信号至少叠加在第二信号中包括控制信道的那部分上，从而扰乱(disturb)了控制信道中的信息。如果该信息被扰乱，那么UE不能读取该信息并且因而不能建立连接。
这里“匹配”指的是屏蔽设备被馈以第二信号中的控制信道的位置、持续时间、效果、重复间隔的形式的关于第二信号的信息，并且根据该信息计算出并产生具有适当的脉冲间隔和重复间隔以及效果的脉冲调制的第一信号，以便该脉冲调制的第一信号可以在控制信道在网络中被传送期间扰乱第二信号。
本实施例的一个好处在于：为了防止UE建立与网络的连接，仅需要阻止第二信号的一部分。因此屏蔽设备不必连续使用。相反屏蔽设备在预定的重复间隔产生具有预定脉冲间隔的单脉冲形式的第一信号。预定脉冲间隔和预定重复间隔应该被如此设置以使得控制信道被阻止。屏蔽设备因而仅使用第二信号的持续时间的一小部分。本实施例的好处在于：对于相同功率使用而言屏蔽设备功率消耗较低，因此通过产生多个不同脉冲来屏蔽来自网络的额外信号可以被比连续屏蔽设备更高程度地使用。
在基于GSM的通信系统中，脉冲调制的第一信号在UE和网络所使用的第一频带中具有第一效果。第一信号中的第一效果被匹配成屏蔽第二信号的控制信道。
在GSM中，使用FDMA方案，将频带划分为从25-30kHz带宽的顶点(apex)测得的具有25-30kHz带宽间隔的200kHz频带的多个载波频率。每个载波频率通过使用TDMA方案而在时间上进行划分。该方案将无线电信道分成8个时隙。时隙是TDMA系统的时间单位，并且持续近0.5777ms(毫秒)。TDMA帧由8个时隙组成且因此持续4.616ms。形成TDMA帧的8个时隙中的每一个都被分配给单个用户。然而，在GPRS中，用户可以获取多个时隙以便获得增加的数据速率。每个TDMA将1个时隙指定给BCH形式的控制信道，并将剩余时隙指定给业务信道TCH和CCCH和/或DCCH形式的控制信道。为了阻止业务，仅需要扰乱BCH。BCH突发长度(burst length)也被称作BCH批(batch)。三种不同类型的BCH能够被区分开。
BCH被BTS(这里为收发器)用来向UE提供其与网络同步所需的足够信息。BCH突发长度扩展至5.125个TDMA帧，因此长为23.657ms。BCH突发长度还被称作BCH批。三种不同类型的BCH能够被区分开：
●广播控制信道(BCCH)，其向UE提供用于识别和接入网络所需的参数。
●同步信道(SCH)，其向UE提供用于调制基站传送的信息所需的训练序列。
●频率校正信道(FCCH)，其向UE提供系统的基准频率以便使其与网络同步。
为了阻止GSM业务，仅需要屏蔽发射任何BCH的频道。
此外，理论上为了阻止接收UE因低质量接收信号而发起网络连接，仅需要屏蔽发射BCH批的频道。理论上通过屏蔽设备能够实现该方法，该设备与网络时间同步，并且其中第一信号具有1个时隙的脉冲间隔和与BCH突发长度相同的重复间隔。
然而，因为屏蔽设备没有必要与网络时间同步，所以第一信号需要理论最小4.616ms(8个时隙)的脉冲间隔，以便确保屏蔽1个全部BCH时隙或者两个BCH时隙的部分。在BCH突发长度等于23.657ms的情况下，屏蔽设备必须以不超过23.5ms的周期进行发射以确保不让BCH批完整无缺地通过。
然而，当第一信号中的脉冲间隔至少为7ms且重复间隔最大为23.5ms时，测试显示最优的屏蔽效果。
屏蔽设备能够使用占空因数的静默时间(silent time)来屏蔽额外频道，并因此与连续屏蔽相比将屏蔽设备的屏蔽能力增加到大约3倍。另外的优势在于，与连续屏蔽相比该屏蔽设备能够使用70％的额外效果，或者达到与连续信号的相同效果仅使用少70％的功率并因而当使用电池时有70％的额外使用寿命。一个额外的优势是70％功率节省使得在相同使用寿命情况下增加三倍于连续运行的屏蔽设备的输出信号成为可能。
该实施例的另一个优势是屏蔽设备源由于间歇性的发信号而更加难以追踪和定位。
总之，根据第一实施例通过发送第一信号作为干扰第二信号全部的连续信号，或者根据第二个实施例使用脉冲调制的第一信号，具有上述所有优势。
本发明的效果之一是：第一信号屏蔽第二信号以使得UE无法建立通信链路，并因此不能导向第二信号的频带内的某一频率。
目前，2G GSM频率被均匀得分布于GSM-1800和GSM-1900频带上。一个小区通常使用2到12个不同的频率。
本发明不限于基于GSM的系统，而是可以应用在不同系统上，这些系统使用了具有BCH批(BCH突发长度)、具有不同持续时间的不同数量时隙和不同数量的控制信道的第二信号。通过相应改变第一信号中的脉冲间隔和脉冲重复间隔本发明才能适用。
例如，屏蔽设备可以被应用于其中使用编码识别连接的CDMA(码分多址)系统中。屏蔽设备此处必须被匹配以产生具有与相应控制信道相匹配的脉冲长度和重复间隔的第一信号。
在基于CDMA的通信系统中，第一信号被匹配成扰乱导频信号并且可以包括代码。基于CDMA的系统中的导频信号对应于基于TDMA的GSM系统中的BCH批。然而，在基于CDMA的系统中，BCH批可以采用不同于上面提到的形式，并且这种信号中的控制信道可以用脉冲调制信号来扰乱。
在本发明的一个实施例中，屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的第一信号，所述第一信号具有相同长度或者至少与控制信道的脉冲长度相同的长度，并具有小于所讨论的通信系统的BCH批的重复间隔。
在本发明的另一个实施例中，屏蔽设备被安排成产生脉冲调制的第一信号，所述第一信号具有相同长度或者至少与控制信道的脉冲长度相同的长度，并具有与广播信道突发长度内至少一个控制信道的重复间隔相同的重复间隔。
在后面两个实施例中，都保持了上面所提到的优势。
在本发明的又一个实施例中，屏蔽设备可能被包含于发射第二信号的BTS中，即地面网络中。该解决方案的优势是可以在不对第二信号做任何改变的情况下通过屏蔽设备对UE与BTS之间的通信进行控制。
在本发明的另一个实施例中，屏蔽设备包括可以检测和分析第二信号的检测设备。机载BTS使用该信息以便将第一信号匹配成屏蔽第二信号，并将第三信号配置成使得用户能够从第一和第二信号中区分出第三信号。
第三信号可以包括旨在用于控制UE的信息。这种信息的例子是限制UE的输出效果的最大转移单元(transfer unit)和向UE提供关于小区逻辑大小的信息的最大定时提前(timing advance TA)。
附图说明
以下将结合多个附图对本发明进行进一步描述，其中：
图1示意性地示出根据本发明的在飞行器上的机载BTS，所述飞行器在一定高度俯视(overlook)地面网络的一部分。
图2示意性地示出包括根据图1的机载BTS和UE的网络中的业务方案。
图3示意性地示出两个小区之间的信噪比方案。
图4示意性地示出根据本发明第一实施例的频率与功率图。
图5示意性地示出基于GSM的系统中的BCH批传输模式，并且其中：
图6示意性地示出本发明的第二实施例，其中来自本发明的屏蔽设备的第一信号被叠加在根据图5的GSM传输的第二信号上。
本发明的实施例
图1示出根据本发明的在飞行器1上的基站BTS(下文中被称为BTS)，所述飞行器在一定高度以重新出现(reoccurring)的模式俯视包括小区C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7的地面网络。小区频率计划使得相邻小区不使用相同频率以便最小化来自其他使用相同频率的小区的干扰。机载BTS包括屏蔽设备2和信号发生器3。机载BTS与卫星链路连接，该卫星链路包括卫星天线4、卫星5和地面网络中的专用基站6。在飞行器1上是包括全向天线的UE。在图1中UE的视线被显示为锥形7。该UE可能与锥形7内的小区C1至C7的所有小区进行通信。
图2示意性地示出包括根据图1的机载BTS和UE的网络中的业务方案。
机载BTS包括产生第一信号S1的屏蔽设备2和产生第三信号S3的信号发生器3。地面网络发射可能会被UE接收到的第二信号。UE还以全向模式发射第四信号S4。然而，第四信号的强度不足以干扰地面网络，但通过第三信号S3和第四信号S4可以在机载BTS和UE间建立通信。机载BTS还发射第五信号S5，旨在与地面网络连接。机载BTS还接收来自地面网络的第六信号S6。第五和第六信号形成机载BTS与专用地面BTS之间的通信链路，并最终形成UE和地面通信系统之间的通信链路。
BTS通过使用发射单元(未示出)来发射信号并通过使用接收单元(未示出)来接收信号。
图3示意性地示出两个在地面上绑定的(bound)BTS所管理的两个小区之间的信噪比(下文中被称为s/n)方案。
地面网络被设计成处理某一s/n。如果两个相邻GSM小区使用相同频率，则将会有“静区”区域，此处的两个小区的s/n都太低以致不能工作。
此外，图3示出由于s/n随距离而降低，空中信号强度也降低。由于UE必须接收具有超过预定阈值的s/n的信号，所以本发明用此来建立连接。机载BTS中的屏蔽设备产生第一信号，该第一信号增加噪声以使得s/n低于阈值。因为来自地面网络的第二信号在到达飞行器的途中已经被减弱，所以屏蔽设备仅需要相应地产生弱的第一信号以便降低s/n至阈值以下。该弱的第一信号S1没有扰乱地面网络，这是因为从飞行器1至地面的途中其强度已经被降低，这样当其达到地面网络中的基站时，第一信号S1不会向接近地面的信号增加很多噪声或者不增加噪声。
图4示意性地示出根据本发明的飞行器中的信号的频率与功率图。图4示出第二信号S2，来自地面网络，包括三个频带S2F1-S2F3。机载BTS中的屏蔽设备2产生包括对应于第二信号中的频带S2F1-S2F3的三个频带S1F1-S1F3的第一信号S1，从而屏蔽了第二信号S2。
图4还示出信号发生器3产生包括位于三频带S1F1-S1F之一内的三个频率S3F1-S3F3的第三信号S3。第三信号S3强于第一信号S1和第二信号S2，因此产生高于阈值的s/n。第二信号S2在从地面到飞行器的途中已经衰减。第三信号S3只需强到足以提供高于飞行器中的阈值的s/n，并不必与地面上的第二信号S2的强度相同。因此，第三信号S3不会干扰地面网络，这是因为从飞行器1至地面的途中其强度降低，这样当其达到地面网络中的基站时，第三信号不会向接近地面的信号增加很多噪声或者不增加噪声。
因此信号业务指向飞行器中的专用接入点，从而阻止其与任何其他网络的交互。
图5示意性地示出基于GSM系统中的BCH批8传输模式。传输模式应该从左向右，从上到下行逐行(row by row)读取。在图5中，BCH批8还被显示为传输模式下的时隙序列。
GSM是具有多个频道的TDMA技术。每个频道被划分成包括8个时隙的TDMA帧，这些时隙被分配给控制信道或者业务信道(半速率或者全速率TCH)。控制信道包括BCH、CCCH和DCCH，但仅有BCH需要被扰乱。每个时隙为0.577ms长，且BCH突发长度为5.125个TDMA帧和因此长为23.657ms。
每个TDMA小区将一个时隙指定给BCH形式的控制信道，并将7个时隙指定为业务信道TCH。BTS使用BCH信道来向UE提供其与网络同步所需的足够信息。BCH突发长度扩展至5.125个TDMA帧，因此长为23.657ms。BCH突发长度还被称作BCH批。三种不同类型BCH能被区分开。BCCH用字母B来描绘；SCH用字母S来描绘，FCCH用字母F来描绘。
为了阻止GSM业务，仅需要屏蔽发射任何BCH的频道。
图6示意性地示出来自本发明的屏蔽设备第一信号S1被叠加在根据图5的GSM传输的第二信号S2上。在图6中，同步信道S可以通过脉冲调制的第一信号S1来屏蔽。在BCH批8突发长度等于23.657ms的情况下，屏蔽设备2周期性发射脉冲间隔至少为7ms且重复间隔不超过23.5ms的脉冲。第一信号S1还具有匹配第二信号效果的效果，以使得对于UE而言信噪比低至足以忽视控制信道中的信息。脉冲调制的第一信号S1的特征阻碍任何BCH批8完整无缺地通过。
在该实施例中，根据结合图4所描述的实施例产生第三信号S3。第三信号强于第一信号S1和第二信号S2，因此成为用户在尝试建立通信链路时的一个选择。

Claims (16)

1.基站BTS(BTS)，用于包括在处于预定高度的飞行器(1)上的用户设备UE(UE)和地面网络的蜂窝通信系统，其特征在于基站(BTS)被安排成为处于预定高度的、包括屏蔽设备(2)的空中机载BTS(BTS)，所述屏蔽设备(2)被安排成产生被匹配成屏蔽来自地面网络的第二信号(S2)的第一信号(S1)，机载BTS(BTS)还包括被安排成产生第三信号(S3)的信号发生器(3)，第三信号强于第一信号(S1)和/或第二信号(S2)这二者，机载BTS(BTS)被安排成通过第三信号(S3)与UE(UE)建立通信链路。
2.根据权利要求1所述的基站(BTS)，其特征在于：第三信号(S3)具有至少部分或完全处于第一信号(S1)的第一频带(S1F2)内的第三频带。
3.根据权利要求2所述的基站(BTS)，其特征在于：第一频带(S1F1)等于或大于第二信号(S2)的第二频带(S2F2)。
4.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于：第一信号(S1)具有被匹配成屏蔽具有第二效果的第二信号(S2)的第一效果，并且其中第三信号(S3)具有大于第一效果和/或第二效果的第三效果。
5.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于：屏蔽设备(2)被安排成产生采用脉冲调制的第一信号(S3)形式的第一信号(S3)，第一信号(S3)被匹配成屏蔽第二信号(S2)中的控制信道(F；S；B)。
6.根据权利要求5所述的基站(BTS)，其特征在于：屏蔽设备(2)被安排成产生脉冲调制的第一信号(S1)，所述脉冲调制的第一信号(S1)具有相同长度或至少与控制信道(F；S；B)的脉冲长度相同的长度并且具有小于广播信道突发长度(8)的重复间隔。
7.根据权利要求5或6中任何一项所述的基站(BTS)，对于GSM蜂窝通信系统，其特征在于：屏蔽设备(2)被安排成产生脉冲调制的第一信号(S1)，所述脉冲调制的第一信号(S1)具有的脉冲长度至少为7ms并且重复间隔小于或等于23.5ms。
8.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于：机载BTS(BTS)与机载天线相连接。
9.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于：机载天线以漏泄电缆的形式在飞行器的纵向上及使用UE的乘客附近延伸。
10.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于机载BTS(BTS)被连接至用于处理机载BTS(BTS)与地面网络中的专用基站(6)之间的业务的卫星链路(4，5，6)。
11.根据以上任一项权利要求所述的基站(BTS)，其特征在于卫星链路(4，5，6)包括机载卫星天线(4)，所述机载卫星天线(4)被安排成发送信号至定位在比飞行器(6)更高位置的卫星(5)。
12.一种用于基站BTS(BTS)的方法，所述基站(BTS)用于包括在处于预定高度的飞行器(1)上的用户设备UE(UE)和地面网络的蜂窝通信系统，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-基站(BTS)被安排成为处于预定高度的、包括屏蔽设备(2)的空中机载BTS(BTS)，所述屏蔽设备产生被匹配成屏蔽来自地面网络的第二信号(S2)的第一信号(S1)。
-机载BTS(BTS)还包括产生第三信号(S3)的信号发生器(3)，第三信号强于第一信号(S1)和第二信号(S2)这二者，
-机载BTS(BTS)通过第三信号(S3)与UE(UE)建立通信链路。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：第三信号(S3)具有至少部分或完全处于第一信号(S1)的第一频带(S1F2)内的第三频带。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于：第一频带(S1F1)等于或大于第二信号(S2)的第二频带(S2F2)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于：第一信号(S1)具有被匹配成屏蔽具有第二效果的第二信号(S2)的第一效果，并且其中第三信号(S3)具有大于第一效果和/或第二效果的第三效果。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于屏蔽设备(2)产生采用脉冲调制的第一信号(S3)形式的第一信号(S3)，第一信号(S3)被匹配成屏蔽第二信号(S2)中的控制信道(F；S；B)。
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