(57)【要約】地上セルラーシステムのネットワークノードは、飛行中の飛行機におけるユーザ装置（ＵＥ）に対して電気通信サービスを提供する。該飛行機から送信されたナビゲーション情報は、周期的に取得され、飛行機のアイデンティティ、位置、高度、および、飛行機の位置を決定する時間を含む。リンクは、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、アップリンク信号のビームステアリングされた受信を行うことにより、該ネットワークノードおよび該ＵＥの間で維持される。ビームステアリングは、該ナビゲーション情報に基づいて、該飛行機に向けられる。ドップラーシフト補償は、該ＵＥが該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、ドップラーシフトを補償するように適合される。第１から第２のカバレッジエリアへのハンドオーバーは、第２のカバレッジエリアにおいて、該第１のカバレッジエリアにおいて使用されたものと同じセル識別子および同じ周波数割り当てを用いることを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上のセルラ通信システムと飛行中の飛行機内に位置するユーザ装置との間の接続性に関する。
【背景技術】
【０００２】
世の中はより接続されるようになり、それにより、消費者は、時間および場所に関係なく、オンラインで、また、少なくとも適度なデータレートを経験することができる期待を増している。これらの期待に対する１つの反応として、次世代のモバイル技術、いわゆるＩＭＴ-２０２０（５Ｇ）は、１つの目的として高速の移動性を目標としている。検討されている例示的なシナリオは、高速の列車と高速道路上の車両であるが、近年の傾向に従い、ユーザ装置（ＵＥ）と基地局との間の、直接通信、または、いくつかのＵＥのトラフィックを統合して基地局へのリンクを管理する飛行機内のアクセスポイントを介した通信のいずれかとして、飛行機に対する地上飛行中ブロードバンドサービスがスコープに入ると予想されている。
【０００３】
２０１３年に、連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、飛行中の空対地のブロードバンド接続に対して、１４ＧＨｚ無線周波数（ＲＦ）において５００ＭＨｚの広さのサブバンドを割り当てることにより、より良い接続性を可能にする段階に至った。ＦＣＣの予測は、２０２１年までに、乗組員に対して高速のブロードバンド接続を提供する１５０００の飛行機が要求されることである。比較すると、２０１３年における利用可能性は、世界で３０００飛行機であった。これは、非常に低速と考えられ、消費者には高価すぎる接続を有するものであった。産業界では、今日の飛行機の乗組員は、地上で利用可能なブロードバンドサービスと同じサービスを期待していることを指摘している。
【０００４】
いくつかの試行が行われ、典型的に一般のセルラーネットワークに対して使用される低い周波数バンドでの地上ネットワークカバレッジが提供されている。航空の規制側における最近の進歩は、適切に利用されれば、地上ネットワークに基づく、飛行中ブロードバンドサービスを大いに強化し、単純化することであり得る。
【０００５】
空対地の通信に対して今日使用されている２つの主たるシステムは、
・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。
【０００６】
この２つのうち、ＦＡＮＳはより現代的で、ＡＣＲＡＳにとって代わるものであり、例えば、航空電気通信ネットワーク（Aeronautical Telecommunications Network（ＡＴＮ））に渡って、インターネットプロトコル（ＩＰ）ベースのエアトラフィック制御器のパイロットデータリンク通信（ＣＰＤＬＣ）を提供する。
【０００７】
空対地の通信は、地上局に向かったもの、または、カバレッジが無い場合、すなわち衛星のいずれかである。
【０００８】
従来の技術は、地上無線システムに、飛行機に位置するデバイスのアクセスを提供するために存在する。例えば、米国特許第８９１４０２２号明細書では、飛行機に向けてＲＦビームを向けて、地上の一方向または双方向のブロードバンドデータリンクを、現存のＡＣＡＲＳリンクと並行して提供することが開示されている。更に、アップリンクまたはダウンリンクで大量のデータが転送されているかに依存して、アップリンクおよびダウンリンクの無線スペクトルリソースを、負荷に比例して分割することができる。ＲＦビームによりサービスを提供されるデータリンクが１つ以上（セルにおいてはいくつかであり得る）存在する場合、無線リソースを調整し、時分割多重（ＴＤＭ）を使用して共有することができる。しかしながら、並行なデータリンクの確立を開始することができる双方向のＡＣＡＲＳリンク（ショートメッセージリンク）が既に存在することが必要となる。
【０００９】
米国特許第８９１４０２２号明細書に記載される技術に関連して、欠点は存在する。例えば、地上ネットワークオペレータは、第三者により運用されるＡＣＡＲＳ通信リンクに頼る必要がある。おそらく、地上ネットワークオペレータはまた、同じ第三者により少なくとも最初に提供された測位（ポジショニング）情報に、同じ情報が地上ネットワークオペレータのリンクを介して伝達することできる前に、頼る必要がある。それ以外では、ビームは、飛行機が、ネットワークを識別してランダムアクセスを実行するためにカバレッジに入ることを許容するために、全ての時間で全ての方向においてアクティブである必要があり得る。
【００１０】
別の例を取り上げる。米国特許第９００８６６９号明細書では、カバレッジが飛行機の動きを追従（追跡）するように、地上無線アクセスネットワークにおいてアダプティブビームフォーミングを使用できることが教示されている。更に、それには、ドップラーシフトを推定して補償することを目的として、飛行機の中において、ナビゲーションシステムからのＧＰＳ情報またはポジショニング情報を、追加的にそのような情報を地上局に伝達し得る無線通信デバイスに提供することが教示されている。
【００１１】
米国特許第９００８６６９号明細書に記載される技術に関連して、欠点は存在する。例えば、これには、位置、高度、および速度に関する情報は、無線通信デバイスにより、地上の基地局に提供されることが提案されている。しかしながら、問題は、リンクが確立される前に、そのような情報を伝達することができないことである。地上ネットワークオペレータは、少なくとも飛行機の最初の位置に対して、第三者に頼る必要がある。または、他のビームは、カバレッジに入る飛行機が、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、全ての方向で全ての時間においてアクティブである必要がある。
【００１２】
したがって、従来の技術は、少なくとも以下の問題を抱えている。
・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。
【００１３】
したがって、地上ネットワークオペレータが第三者に依存しない技術が必要とされる。更に、現存の飛行機に対してのみビームを送信する技術が必要とされる。更に、送受信装置が、その速度と飛行中の位置に合わせるために、あらゆる特別な動作をおこなうことなく、広い地理的エリアにおいてシームレスなカバレッジを提供する手法で、飛行中の送受信装置にセルラ通信サービスを提供することが必要とされる。
【発明の概要】
【００１４】
本明細書で使用されている「含む（comprises）」と「含む（comprising）」の用語は、示された特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を示すために用いられる。しかし、これらの用語の使用は、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成要素またはそれらのグループの存在または追加を除外しない。
【００１５】
更に、様々なステップおよび／またはエレメントの識別を容易にするために、参照文字がいくつかの例（例えば特許請求の範囲または発明の概要）において示され得る。しかしながら、参照文字の使用により、そのように参照されたステップおよび／またはエレメントは、あらゆる特定の順序で実行または操作されると見なす、またはそれを提案することは意図されない。
【００１６】
本発明の１つの観点に従うと、前述の目的および他の目的は、セルラー電気通信システムのサービスを、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により、飛行中の第1の飛行機に位置するユーザ装置に提供する技術において達成される。これは、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、第１の飛行機から送信されたナビゲーション情報を周期的に取得することを含み、ここで、取得されたナビゲーション情報は、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の飛行機の高度、および、第１の飛行機の位置が決定されるときを示す時間値、を含む。第１のネットワークノードとユーザ装置との間の第１のリンクは、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、アップリンク信号のビームステアリングされた受信を行うことにより、維持される。ビームステアリングは、周期的に取得されたナビゲーション情報に基づいて、第１の飛行機に向けられる。ドップラーシフトの補償は、第１の飛行機と、第１のネットワークノードと関連する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、ユーザ装置が１つ以上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、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構成される。技術は、第１の飛行機が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し、また、１つ以上の第１のアンテナノードから１つ以上の第２のアンテナノードへのハンドオーバがユーザ装置への通知なしで実行されるように、１つ以上の第２のアンテナノードに、第１のリンクに対して用いたものと同じセル識別子とユーザ装置への同じ周波数割り当てとを用いて、ユーザ装置と第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。
【００１７】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の観点において、カバレッジを提供することは、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、そこから第１の飛行機の位置および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。
【００１８】
いくつかの代替的な実施形態では、カバレッジを提供することは、制御された手法で第１の飛行機の現在の位置および高度の予測をずらす（変える）（perfurb）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い、アップリンクの受信が改善するか劣化するかを検出し、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ようことを含む。
【００１９】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の別の観点において、カバレッジを提供することは、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、ここで、第３のリンクは、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送信のビームステアリングされた受信のビームによりサポートされ、第３のリンクは、第１のリンクに対して使用されたものと異なる識別子を用いる。いくつかであるが必然的に全てではない実施形態は、更に、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であって、該第２の飛行機が、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のビームに向けられるビームに応答して、キャリアアグリゲーション技術を用いることを含み、ここで、
・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。
【００２０】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の別の観点において、カバレッジを提供することは、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、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、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し、最初に取得されるナビゲーション情報から、飛行機が予測された時間においてネットワークノードの制御下にあるカバレッジエリアの外周に入ることを予測することを含む。第１のリンクの維持は、予測された時間においてアクティベートされる。必然的に全てではないいくつかの実施形態において、予測された時間において第１のリンクの維持をアクティベートすることは、第１の飛行機が、ネットワークノードの制御下にあるカバレッジエリアの外周を横切る際にサービスを提供されるかを決定するために、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。
【００２１】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の別の観点において、カバレッジを提供することは、１つ以上の第１のアンテナノードへの第１の飛行機の相対速度から、ユーザ装置から送信された信号を受信する際に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し、ドップラーシフトの補償を、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を含み、ここで、適用されたドップラーシフトの補償は、ユーザ装置により送信された信号を受信する際に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。
【００２２】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の別の観点において、カバレッジを提供することは、ユーザ装置から受信したランダムアクセスプリアンブルにおける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ユーザ装置から受信したランダムアクセスプリアンブルに適用することを含み、ここで、適用されたドップラーシフトの補償は、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ける検出されたドップラーシフトの量に基づく。
【００２３】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の更に別の観点において、カバレッジを提供することは、
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。
【００２４】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の更に別の観点において、カバレッジを提供することは、第２のリンクを介して、飛行中の第２の飛行機において位置する第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、ここで、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の目的および利点は、図面と関連する以下の詳細な説明を読むことにより理解されるだろう。
【図１】図１は、ＡＤＳ−Ｂの配置を示す。
【図２】図２は、ＡＤＳ−Ｂブロードキャストによるカバレッジと４Ｇの最大セルサイズとの違いを示す。
【図３】図３は、「外周」を示す。飛行がネットワークカバレッジエリアに入る（または離れる）と考えられるポイント。
【図４】図４は、発明の実施形態の観点に従う飛行機の位置と高度のノードの取得を示す。
【図５】図５は、発明の実施形態に関連して使用されるナビゲーションの用語を示す。
【図６】図６は、発明の観点を実行するように構成された装置の例示的な実施形態を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従うビーム制御回路により実行される機能性を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従うビーム制御回路により実行される機能性を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、いくつかの例示的な実施形態に従うビーム制御回路により実行される機能性を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、いくつかの例示的な実施形態に従うビーム制御回路により実行される機能性を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、いくつかの例示的な実施形態に従うビーム制御回路により実行される機能性を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、例示的な実施形態に従うＲＲＭ回路の機能性を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、例示的な実施形態に従うＲＲＭ回路の機能性を示す。
【図９】図９は、本発明を構成する必然的に全てではないいくつかの実施形態に従う回路により実行されるステップ／プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の様々な特徴を、図を参照して説明する。ここで、同様の部分は、同じ参照文字で示される。
【００２７】
本発明の様々な観点を、いくつかの例示的な実施形態に関連して、より詳細に説明する。発明の理解を助けるために、発明の多くの観点を、コンピュータシステムのエレメントにより実行される一連のアクション、または、プログラム化された命令を実行することが可能な他のハードウェアに関して説明する。それぞれの実施形態において、様々なアクションは、特定回路（例えば、特定の機能を実行するために相互に連結されたアナログおよび／または離散論理ゲート）、命令の適切なセットでプログラム化された１つ以上のプロセッサ、または、それら両方の組み合わせにより実行することができる。１つ以上の説明するアクションを実行「するように構成された回路」という用語は、ここでは、あらゆるそのような実施形態（すなわち、１つ以上の特定回路だけ、または１つ以上のプログラム化されたプロセッサとの組み合わせ）を参照するために使用される。更に、発明は、ここに説明する技術をプロセッサに実行させるコンピュータ命令の適切なセットを含む、固体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクといった、非一時的なコンピュータ可読キャリアのあらゆる形態内に、全体に具体化されると考えることができる。したがって、発明の様々な観点は、多くの異なる形態において具体化され得る。そして、全てのそのような形態は、発明の範囲内にあると考えられる。発明の様々な観点のそれぞれに対して、上記に説明するような実施形態のあらゆるそのような形態は、説明するアクションを実行「するように構成されたロジック」、または、説明するアクションを実行「するロジック」として参照され得る。
【００２８】
ここで使用される専門用語に関して、いくつかの実施形態では、非限定的な用語としてＵＥが使用される。ここでは、ＵＥは、ネットワークノードまたは別のＵＥと無線信号を介して通信することが可能な、あらゆる種類の無線デバイスであり得る。ＵＥはまた、無線通信デバイス、ターゲットデバイス、デバイス・ツー・デバイスＵＥ、マシーンタイプＵＥまたはマシーン・ツー・マシーン通信が可能なＵＥ，ＵＥが装備されたセンサ、タブレット、移動端末、スマートフォン、ラップトップ埋め込み装置（ＬＥＥ）、ラップトップ搭載装置（ＬＭＥ）、ＵＳＢドングル、顧客構内装置（ＣＰＥ）等であり得る。
【００２９】
また、いくつかの実施形態において、一般的な専門用語である「無線ネットワークノード」または、単に「ネットワークノード（ＮＷノード）」も使用される。これは、基地局、無線基地局、ベーストランシーバー基地局、基地局コントローラー、ネットワークコントローラー、進化型ＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、ＮｏｄｅＢ、無線ネットワークコントローラー（ＲＮＣ）、リレーノード、ポジショニングノード、進化型サービングモバイルロケーションセンター（Ｅ−ＳＭＬＣ）、ロケーションサーバー、リピーター、アクセスポイント（ＡＰ）、無線アクセスポイント、リモート無線ユニット（ＲＲＵ）、リモート無線ヘッド（ＲＲＨ）、リモートアンテナユニット（ＲＡＵ）、マルチスタンダード無線（ＭＳＲ）、離散アンテナシステム（ＤＡＳ）におけるＭＳＲ  ＢＳノード等の無線ノード、ＳＯＮノード、オペレーションおよびメンテナンス（Ｏ＆Ｍ）ノード、ＯＳＳ、ＭＤＴノード、コアネットワークノード、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）等を含み得る、あらゆる種類のネットワークノードであり得る。
【００３０】
更に、いくつかの例において、実施形態の説明では、「飛行機（airplane）」の用語を用いる。しかしながら、これは、あらゆる方法で発明を制限することは意図されず、例えば、（飛行機だけでなく、他の飛行技術も含む）「飛行機」の用語が使用されている場合に、そのような使用は、より広く構成されるべきである。
【００３１】
いくつかの実施形態では、単一周波数ネットワーク（Single Frequency Network（ＳＦＮ））で利用される観点が使用される。ＳＦＮでは、複数のネットワークノードは、同じキャリア周波数上で同じ情報を送信し、単一のノードがカバーできる広さより広いエリアにおいて、同じセルアイデンティティを用いる。マルチブロードキャストに対するロングタームエヴォリューション（ＬＴＥ）の展開において従来使用されるが、第三世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）により行われている最近の５Ｇの研究では、用語は拡張され、協調手法でいくつかのネットワークノードにより管理され得るセルにおける専用通信も含み、ここで、無線通信デバイスは、特定のセルにおいてに存在することのみを認識し、どのネットワークと通信するかを認識しない。ＳＦＮは、いくつかのｅＮｏｄｅＢを含み得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、完全にまたは部分的に重なるカバレッジを有する複数のアンテナノードを用いるネットワークノードを有するセルである、結合セルを使用する観点を含む。最も単純化された形態では、結合セルは、全てのアンテナノードから送信された同じ情報を有するＳＦＮに対応し、より詳細な形態では、時間および周波数リソースは、例えば、空間ダイバーシチ多重化スキームにおいて、再利用され得る。結合セルは、ＳＦＮセルを管理する１つのｅＮｏｄｅＢのみを有するＳＦＮの特定のケースであり得る。
【００３３】
ここで説明する技術のある観点では、「自動依存監視−ブロードキャストアウト（Automatic Dependent Surveillance - Broadcast Out）」（ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ）と呼ばれる新しい規格が、エラトラフィック制御（air traffic control（ＡＴＣ））により使用されるセカンダリ監視レーダー（Secondary Surveillance Radar（ＳＳＲ））を置き換える目的で、世界のいくつかの地域で採用されている、または採用されつつある。現存のシステムであるＳＳＲは、飛行機のアイデンティティ、高度等についての情報を送信することにより応答する飛行機の応答装置（送信器‐応答器）にレーダー局がピングを送ることに基づく。これにより、ＡＴＣが飛行機を追従し、それらを衝突を回避するように案内することが可能となる。
【００３４】
新しいシステムであるＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴは、最初にレーダーパルスによりトリガされずに、飛行機から周期的に情報がブロードキャストされる点で、ＳＳＲと異なる。ブロードキャストにおいて含まれる情報は（非限定的に）、
・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
【００３５】
地上局および近位の飛行機は、ブロードキャストを受信し、それらを、その空域を統括するＡＴＣ機関に中継する。当該システムは、レーダー局が必要ないために、ＳＳＲよりは高価ではなく、２００倍位まで、より精度が高く、位置に関して５．１ｍの誤差を生む。ブロードキャスト信号は、２８０ｋｍまで到達する。当該システムは、飛行機が地上で地上走行している際に使用することもできる。
【００３６】
ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴの使用は、カナダとオーストラリアの空域で既に義務付けられており、２０１５年に開始した大型の飛行機と２０１５年に開始した全ての飛行機に対するヨーロッパの空域においての使用に対して義務付けられており、２０２０年に開始するアメリカの空域における使用に対して義務付けられる。香港、シンガポール、ベトナム、台湾、およびインドネシアにおける気道（airway）のいくらかまたは全てに対しては既に義務付けられており、トライアルが、韓国および中国といったいくつかの国において行われている。アジアパシフィック領域全体においてそれが義務付けられる時期は現在不透明であるが、義務でなくとも、ＡＤＳ−Ｂの使用は一般的に許容されている。主要な飛行機ベンダーは、ＡＤＳ−Ｂ装置の取り付けのための配線と、機内飛行ナビゲーションシステムおよび認定されたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信器との接続が準備された飛行機を、今日出荷している。
【００３７】
図１は、ＡＤＳ−Ｂの配置を示す。各飛行機１０１−１、１０１−２は、アメリカのＮＡＶＳＴＡＲ  ＧＰＳとロシアのＧＬＯＮＡＳＳ等のグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）の一部から受信した信号に基づいて、その位置を決定する。飛行機のアイデンティティ、高度、および座標が決定されるときの時間を示す情報が、周期的にブロードキャストされ、地上局１０５により（および近隣の飛行機によっても）受信される。地上局１０５により一旦受信されると、当該情報は（例えば通信ネットワーク１０７を介して）、空域のその部分を統括するＡＴＣ機関１０９に渡される。
【００３８】
ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴブロードキャストは、安価な装置を用いて、航空の愛好家により受信され得る。ＤＶＢ−Ｔ  ＵＳＢドングルおよびオープンソースソフトウェアは必要なすべてであり、２０ユーロ以下のコストである。プロフェッショナルのグレードであるＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ受信器は、税金を含んで約８００ユーロで取得することができる。幾分安価な装置は、ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ受信器が世界中に広がることを導き、また、サーバーとデータを共有することにより、世界中でリアルタイムな追従が可能となる。最も有名なサービスは、最もスウェーデンにおいて設立されたFlightradar24であり、これは、受信したＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ情報を中央サーバーに国際的に送る、７０００のボランティアに頼るものである。すなわち、飛行情報を受信して復号化することは、簡単になされ、安価な装置のみが必要となる。アイデンティティ、位置および高度は、グローバルな空域の広い部分において近々必要要件となるＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴを備えるあらゆる飛行機に対して決定することができる、
【００３９】
一つの観点では、ここに説明する様々な実施形態は、（非限定的であるが）ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ等のシステムにより利用可能とされた、飛行機のアイデンティティ、位置および高度の情報を受信し、それを使用して、セルラー電気通信システムのサービスを、飛行中の第１の飛行機に位置するユーザ装置に提供する。議論を簡単にするために、様々な実施形態の記載は、ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴを参照して行うが、この特定のシステムに本発明の範囲を制限することは意図されない。飛行中の飛行機からの同等な情報を提供するあらゆる技術が使用され得る。
【００４０】
本発明に合致する実施形態の概要は、以下の特徴を含む。
・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）。
【００４１】
これらの観点および他の観点を、以下に詳細に説明する。
【００４２】
上述したように、実施形態では、飛行機からブロードキャストされたナビゲーション情報を利用する。ここで、ナビゲーション情報は、飛行機のアイデンティティ、飛行機の位置、飛行機の高度、および、飛行機の位置が決定されるときを示す時間値（例えばＧＰＳ時間値）を含む。そのようなブロードキャストは、飛行機から約２８０ｋｍから４００ｋｍまで受信することができ、それにより、４Ｇでサポートされる最大のセル半径の１００ｋｍを超える。よって、基地局（または別のネットワークノード）は、飛行機が基地局（または別のネットワークノード）がネットワークカバレッジを提供することができるエリアに入る前は、飛行機をより良く検知することができる。図２は、ＡＤＳ−Ｂブロードキャスト２０１（ゾーンＩとして示される）と４Ｇ最大セルサイズ２０３（ゾーンＩＩとして示される）によるカバレッジにおける違いを示す。ゾーンＩにおける基地局２０５は、飛行機がゾーン２０３にいる際は、ネットワークカバレッジを飛行機に提供することができる。しかし、基地局２０５は、ネットワークカバレッジを、ゾーンＩではなく他のゾーンＩＩにいる飛行機２０７に提供することはできない。しかし、ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴブロードキャストの範囲により、基地局２０５は、飛行機２０７からのＡＤＳ−Ｂブロードキャストを受信し、それにより、飛行機がゾーンＩに入るかどうかを判定することができる。
【００４３】
図３は、ここで「外周」３０１と称されるものを示す。それは、飛行がネットワークカバレッジエリアに入る（または離れる）と考えられるポイントである。外周３０１の構成は、ネットワークオペレータによるネットワーク展開の選択であり、意図するセルのカバレッジに基づいて決定される。セルの外側から外周を横切ることは、アップリンク受信（ＵＬＲＸ）とダウンリンク送信（ＤＬＴＸ）のビームを飛行機３０３に向け、飛行機３０５からのランダムアクセスシグナリングを待つといった、基地局３０３（または他のネットワークノード）のアクションと関連付けられる。内側から外側へ外周３０１を横切ることは、ビームを止めるといった、基地局（または他のネットワークノード）３０３のアクションに関連付けられる。
【００４４】
内周３０７も存在し、それは、セルの内側から横切る場合に、基地局（または他のネットワークノード）３０３にハンドオーバまたはハンドオフに関するアクションを行わせる。１つ以上の隣接セル（例えば、第２の基地局３０９によりサービスを提供されるセル）が存在する場合、内周と外周の間のゾーン（ここでは、図３に示される遷移ゾーン３１１等の遷移ゾーンと称される）は、ハンドオーバが行われるべきゾーン（領域）である。従って、隣接のターゲットセルは、そのようなゾーンと部分的に重なるべきである。
【００４５】
飛行機の位置と高度をノードが取得することに関する、発明の実施形態の観点を図４に示す。各飛行機は、ＧＮＳＳシステム１０３に一部である衛星から、ＧＰＳ（または同等の）時間情報を受信し、この情報を使用して高度と位置を決定する。この時間、高度、および位置の情報は、各飛行機からのＡＤＳ−Ｂブロードキャストに含まれ、それらのブロードキャストは、基地局または同等のノード（図ではｅＮｏｄｅＢ４０１として示される）により受信される。この受信を可能にするために、ｅＮｏｄｅＢ４０１は、この特定の例では、ＡＤＳ−Ｂ  ＯＵＴ受信器４０３である、飛行機ナビゲーションブロードキャスト受信器を含むように構成される。ｅＮｏｄｅＢ４０１は、追加的に、ＧＰＳ時間、高度および位置を、ＧＮＳＳシステム１０３の衛星から受信するように構成され、従って、飛行機に対する自身の位置を決定することができる。今日のマクロセルは、一般的には、時間を制御する目的でＧＰＳ受信器を既に有するように構成されている。よって、余分な要件は、発明の観点により強いられない。また、ｅＮｏｄｅＢの正確な位置は、設置された時間において決定し得る。また、この位置情報は、ｅＮｏｄｅＢ４０１にローカルに格納される。先に述べた他の例では、異なるソース（すなわち、ＧＰＳ以外のもの）が、マクロセルのタイミングを制御するために、全てのコンポーネントに対するタイミング参照として使用されなければならない。
【００４６】
ＡＤＳ−Ｂブロードキャストを介して飛行機から受信した、位置、高度、およびタイムススタンプを用いて、基地局（または、ｅＮｏｄｅＢ４０１等の別のネットワークノード）は、飛行機への方位角（azimuth）、方位（bearing）、距離（distance）を決定することができる。２つ以上の（すなわち異なる時間に受信された）ＡＤＳ−Ｂブロードキャストを用いて、基地局は、例えば、水平速度、垂直速度および機首方位等の、飛行機の３Ｄコースを決定することができる。図５には、これらの用語と他の用語が、ｅＮｏｄｅＢ５０３に関して、飛行機５０１に対して示される。飛行機５０１により提供された高度および位置のいくつかの固定値と、ｅＮｏｄｅＢ５０３におけるＧＰＳ受信器を介して取得されるような現在（または未来の）時間との間の時間差を知ることにより、ｅＮｏｄｅＢは、次の数秒に対する飛行機５０１の位置を予測することができる。ＡＤＳ−Ｂを介して更新された情報を受信し（基本的なシステムに依存して、１秒に１回か２回、位置がブロードキャストされる）、ｅＮｏｄｅＢ５０３はその予測モデルを調整する。
【００４７】
飛行機の位置と高度についての予測された情報を用いて、基地局は少なくとも１つのビーム（メインローブ）を、飛行機へのダウンリンク送信（ＤＬＴＸ）に向け、少なくとも１つのビームをアップリンク受信に向ける。使用されるビームの数は、例えば、セルにおいてサポートされる送信モードに依存し得る。
【００４８】
別の観点では、基地局はまた、基地局に対する飛行機の速度を知っているので、無線通信デバイスがダウンリンク信号を受信する際に公称キャリア周波数を経験するように、ダウンリンク送信に先立ちドップラーシフトを事前に補償することができる。同様に、基地局は、飛行中の無線通信デバイスから受信された送信において、経験し得るドップラーシフトを事前に計算でき、それにより、受信信号からドップラーシフトを最初に検出する必要なく、受信した信号においてそれを補償することができる。ただし、そのような実施形態は除外されない。したがって、ドップラーシフトの補償は、飛行機内の無線通信装置により必要とされない。ただし、そのような実施形態は除外されない。
【００４９】
いくつかの実施形態の別の観点では、ダウンリンク送信ビームの方向（orientation）を微調整するために、基地局は、場合によっては、アップリンク受信のために、２つの部分的に重なったビームを使用し、飛行機のポジションと位置についての予測は、最適な接続を提供するか、調整は必要であるかを決定する。また、基地局は、場合によっては、予測された位置と高度を、アップリンク受信が改善するか劣化するかを確認するための制御された手法でずらし得る（変え得る）。また、基地局は、それに従って（ここでは、見通しない通信であるため、アップリンクとダウンリンクの間の相互関係上の仮定を用いて）、予測モデルを調整し得る。
【００５０】
ネットワークは、オープンな公衆ネットワークで実現される可能性があり、それにより、ローミングパートナーへの加入者は接続することができる。または、ネットワークは、プライベートである可能性があり、それにより、閉じた加入者のグループ（例えば、飛行機内のアクセスポイントといった認証された無線通信デバイス）は接続することが可能となり、これは、ランダムアクセス手順を開始するデバイスが多くなり過ぎることを防ぐことができる。
【００５１】
いくつかの実施形態の別の観点では、基地局は、サービスを提供することが許容されている、コールサインまたは飛行機のアイデンティティを伴って予め構成され得る。それらのコールサインまたは飛行機のアイデンティティのうちの１つをブロードキャストしない飛行機は、それらがそのエリアを通過する際に無視され得る。別の実施形態では、基地局は、コールサインまたは飛行機のアイデンティティに関わらず、そのカバレッジエリアに現在存在する飛行機のいくつか、または全てに対してビームを向ける。
【００５２】
図６は、本発明の観点を実行するように構成された装置６００の例示的な実施形態をしめす。例示的な装置６００は、基地局（または、他のネットワークノード）の一部としてインストールすることができる。明確にするために、従来的であり、本発明の観点と関連のない、基地局の他の構成要素は示されない。
【００５３】
装置６００は、外周内部の飛行機を追従することを担う飛行追従回路（ＦＴ）６０１、ビームフォーミング重みおよび／またはビーム制御パラメータを計算することを担うビーム制御回路（ＢＣ）６０３、リソース割り当てを担う無線リソース管理（ＲＲＭ）回路６０５、ベースバンド処理（Ｌ１−Ｌ３の全体のスタック）を担い、それぞれのリンクが少なくとも１つのアップリンクと１つのダウンリンクのビームを含むＮ個（本）の通信リンクを処理することが可能なベースバンド処理ユニット（ＢＰ）６０７、それぞれＭ個（本）の送信アンテナエレメント（ＭＴＸアンテナエレメント）を用いて、Ｎセットまでのビームを整形し、Ｍ個のアップリンク受信器アンテナエレメント（ＭＲＸアンテナエレメント）をＮ個の通信リンクと統合することを担う送受信回路（ＴＣ）６０９を有する。装置は更に、ダウンリンク送信に対してＭＴＸアンテナエレメント６１１、アップリンク送信に対してＭＲＸアンテナエレメントを有する。Ｎ個の通信リンクは、空間で分離されるが、お互いに時間および周波数で重なる（マルチユーザー多入力多出力（ＭＵ−ＭＩＭＯ）と同様の空間ダイバーシチ）。その他の場合では受信器側でＮ個の通信リンクを分離することは分割することができないことから、ＭＲＸ≧Ｎ、かつ、ＭＴＸ≧Ｎである。
【００５４】
いくつかの代わりの実施形態では、方位角および／または方位を調整することは、飛行機を追うために傾きおよび／または方向を変えるといった、各アンテナノードの位置を物理的に変えることを含む。更に他の実施形態では、物理的なノードの位置の変更と、異なるアンテナエレメントにより受信または送信された信号の振幅および／または位相の修正との組み合わせであり得る。更に、１つの装置６００による複数のアンテナノードの使用は除外されない。
【００５５】
飛行追跡回路６０１、ビーム制御回路６０３、ＲＲＭ回路６０５、ベースバンド処理回路６０７、送受信回路６０９それら自身は、図６に示す種々の回路の構成要素を含む。
【００５６】
ビーム制御回路６０３は、図７Ａから図７Ｅで示されるような機能性を実行するように構成される。最初に図７Ａを参照すると、ビーム制御回路の方位角／方位／距離計算器７０１は、特定の無線フレーム（例えば特定の時間Ｔ）に対する飛行機の位置を予測し（ステップ７０３）、追従する飛行機に対する、更新された方位角、方位、距離を計算する（ステップ７０５）。ビーム制御回路のドップラー補償計算器７０７は、飛行機とノードのアンテナとの間の相対速度を計算し（ステップ７０９）、飛行機との通信のために使用されるドップラーシフトの補償を決定する（ステップ７１１）。ビーム制御回路のビームステアリング７１３は、送信（ダウンリンク）のために使用されるビームフォーミングの重み（および／またはビームステアリング制御パラメータ値）、並びに、受信（アップリンク）に対する重みを決定する（ステップ７１５）。種々の飛行機に対して計算された重みは比較され（決定ブロック７１７）、２つの飛行機が重なるビームを有すると識別された場合（決定ブロック７１７でＹＥＳ）、当該２つの飛行機に対するドップラーシフトを補償することは適合的か（すなわち、ある所定の「許容できる」差を超えないか）を判定する（決定ブロック７１９）。
【００５７】
もし、ビームが重なっていなければ（決定ブロック７１７でＮＯ）、ドップラー補償値とビームフォーミング重みは、新たに計算されたものに更新される。しかし、その他の場合は、ビームステアリング７１３は、ＲＲＭ回路６０５に対して、異なるドップラーシフトを経験している２つの飛行機に起因するリソースの衝突が存在することを伝え（決定ブロック７１９でＮＯ）、また他に、２つのビームの間のリソース共有が実行されるべきである（決定ブロック７１９でＹＥＳ）（すなわち、他のビームと比較した、一方のビームに対して必要となるドップラー補償との差が許容できるほどに小さい場合である）。
【００５８】
図７Ｂと図７Ｃを参照すると、ビーム制御回路のビームステアリング７１３は更に、ビームに対する必要性に関連して、飛行追従回路からの指標を受けてアクションを起こす。図７Ｂに示す例では、ビームステアリング７１３は、飛行追従回路６０１から、（例えば、新しい飛行機が外周３０１に入ることに起因して）新しいビームが必要となることを示す指標を受信する。それに応じて、ビームステアリング７１３は、新しく追従する対象に対するビームをアクティベートし（ステップ７２９）、新しく追従する対象が存在することを示す指標をＲＲＭ回路６０５へ送信する（ステップ７３１）。
【００５９】
図７Ｃに示す例では、ビームステアリング７１３は、飛行追従回路６０１から、現在追従している対象がカバレッジエリアを離れていることを示す指標を受信する（ステップ７３３）。それに応じて、ビームステアリング７１３は、飛行機が内周を離れていることを示す指標をＲＲＭ回路６０５へ送信する（ステップ７３５）。他の実施形態では、ＲＲＭ回路６０５は、飛行追従回路６０１から、現在（カバレッジエリアに存在している）追従している対象がカバレッジエリアを離れていることを示す指標を受信するように構成される。
【００６０】
別の観点では、ビーム制御回路６０１は、ビームを常に正確に飛行機に向けることを保証する必要がある。これは、図７Ｄに示され、ここで、ビームステアリング７１３は、飛行機の最後の位置の更新がなされてから、どれくらいの時間が経過しているかを計算する（ステップ７３７）。計算された時間量は、所定の許容閾値の量と比較される（決定ブロック７３９）。最も最近の位置が古すぎない場合（決定ブロック７３９でＮＯ）、何らのアクションも起こす必要はない。しかし、最も最近の位置が古すぎる場合（決定ブロック７３９でＹＥＳ）、ビームステアリング７１３は、追従を失ったことを示す指標をＲＲＭ回路６０５に送信する。
【００６１】
別の観点では、ビーム制御回路６０１は、追従している対象がハンドオフされたことを示す指標を受信する（ステップ７４５）。（ＲＲＭは、上述のように、ステップ７３５においてビームステアリング７３５により送信された指標に応答してハンドオーバーを実施する。）それに応じて、ビームステアリング７１３は、追従している対象に関連付けられたビームをデアクティベートする（ステップ７４７）。
【００６２】
ＲＲＭ回路６０５は、飛行中のコールをサポートするために必要となる、無線リソースとベースバンド処理リソースを処理する。ＲＲＭ回路６０５の機能性を、図８Ａと図８Ｂを参照して説明する。１つの観点では、ＲＲＭ回路６０５は、セル間の機能性８０１を実行するように構成される。１つの例では、ＲＲＭ回路６０５は、新しく追従する対象が存在することを示す、上述した指標を、ビーム制御回路６０４から受信する。それに応じて、ＲＲＭ回路６０５は、新しく追従する対象に対してベースバンドリソースを割り当て（ステップ８０５）、当該対象に対するビームをアクティベートし、飛行機内の無線通信デバイスに対してランダムアクセスの手順によりセルへの接続を開始するために必要な情報を提供する、必須の信号を送信することを開始する（ステップ８０７）。
【００６３】
ＲＲＭ回路６０５はそして、受信信号を監視し、ランダムアクセス信号が受信されたかを検出する（決定ブロック８０９）。監視は、ランダムアクセス信号が検出されるまで（決定ブロック８０９でＹＥＳ）継続される（決定ブロック８０９でＮＯ）。それに応じて、適用可能な無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の手順がアクティベートされる（ステップ８１１）。
【００６４】
セル間の手順の別の例では、ＲＲＭ回路６０５は、（ビーム制御回路６０３から）現存の接続のハンドオーバーが必要であることを示す、上述した指標を受信する（ステップ８１３）。それに応じて、ＲＲＭ回路６０５は、飛行機の追従されたコースに基づいて、適切な隣接（ターゲット）セルを決定する（ステップ８１５）。ＲＲＭ回路６０５はそして、ハンドオーバー（ＨＯ）または向け直し（リダイレクト（redirect））のためにＲＡＭ手順に従う（ステップ８１７）。（図において点線で示される）オプションのステップとして、ＲＲＭ回路６０５は、ハンドオーバの完了の検査を行い（決定ブロック８１９）、ハンドオーバ―が続く限り、この状態を維持する（決定ブロック８１９でＮＯ）。一旦ハンドオーバ―が完了すると（決定ブロック８１９でＹＥＳ）、または、ハンドオーバ―の完了の待機が省略される場合、ＲＲＭ回路６０５は、ビームをデアクティベートし、対象に対するベースバンドリソースを開放し、その後、ベースバンド制御回路６０３に対して、追従していた対象がハンドオフされたことを示す。
【００６５】
別の観点では、ＲＲＭ回路６０５は、セル内の機能性８２５を実行するように構成される。１つの例では、ＲＲＭ回路６０５は、ビーム制御回路６０４から、対象の追従を失ったことを示す、上述した指標を受信する（ステップ８２７）。それに応じて、ＲＲＭ回路６０５は、ＲＡＮ報告に基づいて、対象は実際にはまだカバーされているかを判定する（ステップ８２９と決定ブロック８３１）。もし答えが「Ｙｅｓ」である場合（決定ブロック８３１のＹＥＳ）、更なるアクションを行う必要はない。しかし、対象がカバーされていない場合（決定ブロック８３１でＮＯ）、ＲＲＭ回路６０５は、対象のビームをデアクティベートし、対象のベースバンドリソースを開放する（ステップ８３３）。そして、ＲＲＭ回路６０５は、ビーム制御回路６０３に対して、追従していた対象がハンドオフされたことを示す、上述の指標を送信する（ステップ８３５）。
【００６６】
ＲＲＭのセル内の手順の別の観点では、ＲＲＭ回路６０５は、ビーム制御回路６０３から、リソースの衝突が存在する（すなわち、例えば異なる飛行機の位置に起因して、それぞれ異なる接続をサポートする異なるビームが重なる場合）ことを示す、上述の指標を受信する（ステップ８３７）。ＲＲＭ回路６０５は、関係ビームのそれぞれにおけるセルを、より小さい帯域の２つのセルに分割することにより応答する（すなわち、周波数分割多重（ＦＤＭ）のストラテジーおよび／または時分割多重（ＴＤＭ）のストラテジーが使用される）（ステップ８３９）。これにより、ドップラーの補償は、各飛行機に対して固有とすることが可能となる。
【００６７】
図面を煩わすことを回避するために、「リソースの衝突の終了」に対応する手順は示されていない。しかしながら、いくつかの飛行機のビームが互いに衝突しない場合に、それに応答して行われるアクションは、基本的には、リソース衝突の状況を処理することに応じた上述のものとは反対なものとなる。各飛行機は、自身のビームを完全かつ排他的に使用する。
【００６８】
セル内の手順８２５の別の観点では、ＲＲＭ回路６０５は、ビーム制御回路６０３から、２つの追従しているオブジェクトの間でのリソース共有が使用されるべきであることを示す、上述した指標を受信する（ステップ８４１）。それに応じて、ＲＲＭ回路６０５は、両方の飛行機に対して、重なっているビームの両方で同じ情報（例えば同じセル識別子）を送信し、地上装置に対してサービスを提供する際に使用されるものと同様の手法で無線リソースを共有することにより（すなわち、それらの夫々に、重複しない時間および／または周波数における分離した割り当てを与えることにより）、重なっているビームの対応を行う（ステップ８４３）。
【００６９】
セルを２つのセルに分割することは、ある帯域から別の帯域へ無線通信デバイスを遷移させるための特定のステップを必要とする。それは、例えば、システム情報（ＳＩ）を伴う向け直しと同様の手順により達成され得るが、かなりのオーバーヘッドを伴う。代替案としては、例えば、キャリアアグリゲーションを用い、例えば、それぞれが１０ＭＨｚの２つのセルを有することである。衝突が無い場合、飛行機は、両方のセルを利用するようにスケジュールされるが、衝突がある場合、飛行機は、そのプライマリセルにのみにあって、衝突している飛行機による使用のために他のセルを離れるようにスケジュールされる。
【００７０】
デバイス６００の他の観点に目を向けると、ベースバンド処理回路６０７は、ダウンリンク上の送信の前、および、アップリンク上で受信したサンプルを処理する前に、ドップラーシフトに対する事前補償の機能を除いて、従来使用されていた従来の構成要素と同様である。容量（例えば、Ｎの数）は、どれくらい多くの飛行機が同時にサービスを提供されるか、に依存する。基本的に、Ｎ個の通信リンクのそれぞれは、分離したセルとして動作する。
【００７１】
送受信回路６０９は、通信リンクに関連付けられたダウンリンク信号の各セットを、（１つ以上のアンテナノードに含まれる）ＭＴＸ送信アンテナエレメント６１１に分配する。アップリンク受信に対しては、送受信回路６０９は、ＭＲＸ受信アンテナエレメント６１３からの信号を、アップリンク信号のＮセットに組み合わせる。ここで、それぞれのセットは、特定の通信リンクに関連付けられる。
【００７２】
ここで、地上にあるネットワークと空中（飛行中）の無線通信デバイスとの間の通信のハンドオーバに関連する更なる観点に注目する。移動速度のために、無線通信デバイスは、地上で移動するデバイスよりもかなり速く、１つのノード（例えば、アンテナノード、ｅＮｏｄｅＢ等）のカバレッジエリアから別のノードのカバレッジへ通過する。したがって、ハンドオーバーはより頻繁である必要がある。無線通信デバイスは、従来では、ハンドオーバ―プロセスに参加していたことから、空中では頻繁なハンドオーバ―に関連した、かなり多くのオーバーヘッドアクティビティに直面することを自身で気付くだろう。この理由のために、空中の無線通信デバイスがハンドオーバーが行われることに気付くことなく、ネットワークにより全体に処理されるような手法でハンドオーバを行うことが好ましい。
【００７３】
したがって、この事項および／または関連する事項が、本発明を構成する実施形態の観点において対処される。これらの実施形態は、空中の接続のために、例えば、情報を多くの受信側の地上の無線通信デバイスへブロードキャストするために使用される単一周波数ネットワーク（Single Frequency Network（ＳＦＮ））の特性を利用する。ＳＦＮを使用するためのモチベーションは、従来は、多くの地理的に分散した通信デバイスへ同じ情報を分配するために無線リソースを効率的に利用することであったが、発明者らは、ＳＦＮの原理（他のものと共に）は、ハンドオーバに気づくことなく、１つのカバレッジエリアから別のカバレッジエリアへ通過する際に、空中の無線通信デバイスがシームレスな接続を経験できるように適合することができることを認識している。
【００７４】
単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）、すなわち、複数のセルが同時に情報を送信する地上のネットワークは、ＬＴＥ等のシステムにおいて使用される。しかしながら、従来のＳＦＮは、空中の無線デバイスへのリンクをサポートするのには十分ではない。なぜならば、異なる地上サイトからの送信は、独立的に以下の調整する必要があるためである。すなわち、
・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。
【００７５】
いくつかの実施形態では、異なる飛行機が異なるセルアイデンティティを理解するように、ＳＦＮは、飛行機毎に実現される。
【００７６】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の観点において、同じセルのアイデンティティが、全てのビームに対して使用される。これは、シームレスマルチユーザーＭＩＭＯに類似している。すなわち、飛行機は空間的に分離され、それにより、異なるビームによりサービスを受ける。よって、同じ時間−周波数リソースを、全てのビームに対して同時に使用することができる。
【００７７】
先に述べたように、衝突は、いくつかの飛行機のそれぞれに対してサービスを提供するビームが、同じ方向と方位角を向く場合に発生し得る。この衝突を処理するために、各ビームのリソースは、状況に依存して、異なる方法で、異なる飛行機間で分割される。
・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。
【００７８】
別の観点では、いくつかの基地局、ｅＮｏｄｅＢ、または同等のノードがハンドオーバ―に関与する場合（いくつかの実施形態において、ハンドオーバ―は、同じ基地局ｅＮｏｄｅＢまたは同等のノードにより全てが制御された異なるアンテナノードの間で発生し得ると認識されている）、これらのノードは、ＧＰＳ（〜３３ｎｓの精度）を介して同期したそれらのクロックを有し、それにより、共通の参照時間を有する。ソースノードは、ターゲットノードに情報を送信する。当該情報は、サービスを提供されている飛行機の特定の飛行機アイデンティティを示す。また、ソースノードは、無線フレームの開始に関する情報を送信する。ソースノードはまた、アウターループのリンクアダプテーションにおいて決定されるような、予測されたコース、送信電力設定に関するパラメータ（距離に対する補償の上に）、チャネル品質インデックス（ＣＱＩ）のオフセット等を示すパラメータを送信し得る。ターゲットノードはまた、ソースノードから、そのビームによりサービスを提供されている無線デバイスについての情報を受信し得る。
【００７９】
ソースノードから受信した情報に応じて、ターゲットノードは、識別した飛行機への追従を開始し、ソースノードによりシグナリングされた場合に、ターゲットノードは、飛行機へビームを向ける。このビームは、同じドップラーシフト、他のビームのタイミングに近いタイミング、同様の電力を伴う、ソースノードの信号の新しいパスのように見える。その結果として、飛行機内の無線デバイスは、ハンドオーバーとしてこれを認識しない。
【００８０】
必然的に全てではないいくつかの実施形態の更に他の観点において、物理ダウンリンク共有チャネル（Physical Downlink Shared Channel (ＰＤＳＣＨ)）上のデータの送信に関わらず、異なるアプローチが使用され得る。１つの実施形態において、データが両方のノードから同時に送信される、ジョイント送信が使用される。このアプローチの実現可能性は、２つのノードの間のシステム定義のＸ２インタフェースにおける容量および負荷に依存する。
【００８１】
異なる実施形態では、ソースノードは、データの送信を停止し、データストリームをターゲットノードに向け直し、向け直しされたデータストリームの送信を開始する。利点は、Ｘ２インタフェースを介したデータの転送を回避することができることである。
【００８２】
更なる別の実施形態では、データをジョイント送信するか、また、ある時間において１つのノードのみから送信するかのストラテジーは、時折、Ｘ２インタフェース上の現在の負荷に依存して、動的に決定される。
【００８３】
実施形態の更なる観点を図９を参照して説明する。図９は、１つの観点における  本発明を構成する、必然的に全てではないいくつかの実施形態に従った回路により実行されるステップ／プロセスのフローチャートである。別の観点では、図９は、説明した機能を実行するように構成された種々の図示する回路（例えば、有線、および／または、適切にプログラム化されたプロセッサ）を含む例示的な手段９００を示すと考えることができる。
【００８４】
図９に図示した機能性は、地上セルラー電気通信システムの第１のノードにより実行され、また、飛行中の第１の飛行機に位置するユーザ装置に、セルラー電気通信システムのサービスを提供するためのものである。１つの観点において、ネットワークノードは、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、第１の飛行機から送信された、取得ナビゲーション情報を、周期的に取得する。取得されたナビゲーション情報は、
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。
【００８５】
第１のネットワークノードは更に、第１のネットワークノードとユーザ装置との間の第１のリンクを維持する（ステップ９０３）。これは、ビームステアリングされた、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することを含む（ステップ９０５）。更に、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ことを含む（ステップ９０７）。ビームステアリングは、周期的に取得されたナビゲーション情報に基づいて第１の飛行機に対して向けられる。ここで、ドップラーシフトの補償は、第１の飛行機と、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、ユーザ装置が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、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。
【００８６】
別の観点では、第１の飛行機が、第１の飛行機が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知（検出）し（決定ブロック９０９でＹＥＳ）、また、１つ以上の第１のアンテナノードから１つ以上の第２のアンテナノードへのハンドオーバがユーザ装置への通知なしで実行されるように、１つ以上の第２のアンテナノードに、第１のリンクに対して用いたものと同じセル識別子とユーザ装置への同じ周波数割り当てを用いて、ユーザ装置と第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（ステップ９１１）。
【００８７】
種々の実施形態は、従来の技術に対していくつかの利点を提供する。これらは以下のことを含む。
・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。
【００８８】
本実施形態を、特定の実施形態を参照して説明した。しかしながら、上記に説明した実施形態以外の特定の形態において発明を具体化することが可能であることは、当業者には直ちに明らかになるだろう。
【００８９】
例えば、いくつかの実施形態において、ダウンリンク送信に対するビームフォーミングを、アップリンク受信に対して部分的に重なる２つのビームを用いて微調整することができ、そこから、第１の飛行機の位置および高度の予測の精度を改善することができるかを判定（決定）する。この機能性は、現存の技術と似ていて、広帯域符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）のＵＥが、２つ以上のプリコーダーのオプションを、いくつかの事前に定義されたメトリックにより示されるベストなオプションに基づいた選択と共に報告するといったものである。
【００９０】
したがって、説明した実施形態は単に説明的なものであり、あらゆる手法で制限されるように考慮されるべきではない。本発明の範囲は更に、前述の説明だけよりはむしろ、添付のクレームにより示される。また、クレームの範囲内にある全ての変形および等価形は、ここに受け入れられるように意図される。
【図１】
2019503098.tif 000003
【図２】
2019503098.tif 000004
【図３】
2019503098.tif 000005
【図４】
2019503098.tif 000006
【図５】
2019503098.tif 000007
【図６】
2019503098.tif 000008
【図７Ａ】
2019503098.tif 000009
【図７Ｂ】
2019503098.tif 000010
【図７Ｃ】
2019503098.tif 000011
【図７Ｄ】
2019503098.tif 000012
【図７Ｅ】
2019503098.tif 000013
【図８Ａ】
2019503098.tif 000014
【図８Ｂ】
2019503098.tif 000015
【図９】
2019503098.tif 000016
【国際調査報告】
2019503098.tif 000017
2019503098.tif 000018
2019503098.tif 000019