高速移动下地空宽带通信的切换方法及系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102892163 A (43)申请公布日 2013.01.23 C N 1 0 2 8 9 2 1 6 3 A *CN102892163A* (21)申请号 201110203997.7 (22)申请日 2011.07.20 H04W 36/08(2009.01) H04W 36/24(2009.01) H04W 36/30(2009.01) (71)申请人北京为邦远航无线技术有限公司 地址 100088 北京市海淀区知春路6号锦秋 国际大厦B区701B (72)发明人张劭洁 黎超 焦现军 段世平 (74)专利代理机构北京元本知识产权代理事务 所 11308 代理人。

2、秦力军 (54) 发明名称 高速移动下地空宽带通信的切换方法及系统 (57) 摘要 本发明公开了一种高速移动下地空宽带通信 的切换方法及系统，所述方法包括：当前基站从 所述机载终端设备获得飞机位置信息和飞机姿态 变化信息；机载终端设备测量和上报当前基站信 号质量；机载终端设备根据当前基站的信号质量 或者当前基站发送的切换测量请求，启动对邻居 基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； 当前基站根据飞机姿态变化信息、当前基站信号 质量和邻居基站信号质量，进行从所述当前基站 到邻居基站的越区切换。本发明利用飞机的位置 信息和姿态信息，在终端接收的信号强度变弱时 做出有效的切换判决，避免乒乓效应和。

3、切换决策 过晚引起的性能下降，实现及时、有效、快速、平滑 的切换，最终保证地空宽带业务的服务质量。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 4 页 1/2页 2 1.一种高速移动下地空宽带通信的切换方法，包括以下步骤： A、当前基站从所述机载终端设备获得飞机位置信息和飞机姿态变化信息； B、机载终端设备测量和上报当前基站信号质量； C、机载终端设备根据当前基站的信号质量或者当前基站发送的切换测量请求，启动对 邻居基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； D、当前基站根。

4、据飞机姿态变化信息、飞机位置信息、当前基站信号质量和邻居基站信 号质量，进行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤A包括： A1、机载终端设备通过全球导航卫星系统GNSS获得飞机位置信息和飞机速度信息； A2、机载终端设备把所述飞机位置信息和速度信息上报给当前基站，当前基站通过速 度信息计算得到飞机姿态变化信息；或者机载终端设备把所述飞机位置信息和通过速度信 息计算得到的飞机姿态变化信息上报给所述当前基站。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤A包括： A1、机载终端设备利用定位系统获得飞机位置信息，利用姿态传感器获得飞机姿态变 化信息； A。

5、2、机载终端设备把所述飞机位置信息和姿态变化信息上报给当前基站。 4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其中，所述步骤C包括： C1、机载终端设备将当前基站信号质量与预定门限值进行比较； C2、当比较结果为所述当前基站信号质量低于或等于预定门限值时，自行启动对邻居 基站信号的测量，并上报基于自行启动测量的邻居基站测量报告。 5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述步骤C包括： C3、若在当前基站根据所述飞机位置信息确定飞机从当前基站近点区域进入当前基站 远点区域的时刻，未收到基于自行启动测量的邻居基站信号质量，则向机载终端设备发送 切换测量请求； C4、所述机载终端设备响应所述切换测量请求，启。

6、动对邻居基站信号的测量，并上报基 于请求启动测量的邻居基站信号质量。 6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述步骤D包括： D1、当前基站收到所述邻居基站信号质量后，判断飞机姿态变化信息的变化值是否大 于门限值； D2、若变化值大于门限值，则暂停切换； D3、若变化值小于门限值，则进一步判断邻居基站信号质量是否高于当前基站信号质 量，若邻居基站信号质量高于当前基站信号质量且两者差值大于一定值，则通知机载终端 设备进行切换，反之则暂停切换。 7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述邻居基站信号质量和当前基站信号质量均 包括信号强度或信号干扰噪声比； 所述邻居基站信号质量高于当前基站信号质量包括：。

7、邻居基站的信号强度大于当前基 站的信号强度，或者邻居基站的信号干扰噪声比大于当前基站的信号干扰噪声比。 8.一种高速移动下地空宽带通信的切换系统，包括： 飞机位置和姿态检测装置，用于通过检测飞机的位置和姿态，得到飞机位置信息和飞 权 利 要 求 书CN 102892163 A 2/2页 3 机姿态变化信息； 位于飞机上的机载终端设备，用于上报所述飞机位置信息和飞机姿态变化信息，测量 和上报当前基站信号质量，并根据当前基站的信号质量或者当前基站发送的切换测量请 求，启动对邻居基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； 地面基站设备，用于接收所述机载终端设备上报的飞机位置信息和飞机姿态变化信息 。

8、以及当前基站信号质量和邻居基站信号质量，根据飞机位置信息向机载终端设备发送所述 切换测量请求，并根据飞机姿态变化信息、飞机位置信息、当前基站信号质量和邻居基站信 号质量，进行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述机载终端设备包括： 当前基站信号测量和比较模块，用于测量当前基站的信号质量，并将当前基站的信号 质量与预定门限值进行比较； 邻居基站信号测量模块，用于在当前基站信号质量低于或等于预定门限值时，自行启 动对邻居基站信号的测量，或者根据所述切换测量请求，启动对邻居基站信号的测量，并上 报基于自行启动测量或基于请求启动测量的邻居基站信号质量。 10.根。

9、据权利要求9所述的系统，其中，所述地面基站设备包括： 基站收发模块，用于接收机载终端设备上报的飞机位置信息和飞机姿态变化信息以及 当前基站信号质量和邻居基站信号质量，并发送切换测量请求； 切换测量请求发送模块，根据所述飞机位置信息确定飞机从当前基站近点区域进入当 前基站远点区域的切换准备时刻，并在该切换准备时刻之前未收到基于自行启动测量的邻 居基站信号质量的情况下，向机载终端设备发送切换测量请求。 11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述地面基站设备还包括： 测量启动属性判断模块，用于判断机载终端设备上报的邻居基站信号质量的测量启动 属性； 切换模块，当判断邻居基站信号质量的测量属于自行启。

10、动，则进一步判断飞行姿态信 息变化值是否超过门限值，并在飞行姿态信息变化值超过门限值时暂停切换，反之，则通知 机载终端设备进行切换；以及当判断邻居基站信号质量的测量属于依请求启动，则比较邻 居基站信号质量和当前基站信号质量，并且当邻居基站信号质量高于当前基站信号质量 时，通知机载终端设备进行切换。 权 利 要 求 书CN 102892163 A 1/9页 4 高速移动下地空宽带通信的切换方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及无线宽带地空通信领域和航空信息管理领域，特别涉及实现无线地空 通信切换和高带宽通信的系统及切换方法。 背景技术 0002 随着移动通信技术的发展，人们已经不只满足于地面。

11、通信，通信业务对其他场合 例如空域的覆盖需求日益凸显。如何将移动通信技术应用在航空系统中并在其中实现宽带 地空通信业务已经成为国内外研究的重点。而其中如何解决高速移动的终端在飞行过程中 的切换问题是地空通信系统宽带业务，尤其是实时业务质量保证的关键。而现有的地面蜂 窝系统在解决切换问题上没有考虑航空通信的特殊性，比如在特定工作频段下，降雨等天 气因素会带来较严重的信号衰落，飞机飞行姿态变化引起的飞机机体对天线信号的遮挡会 导致信号质量20-30dB的严重衰落问题。当遇到出现持续的覆盖不足的问题时，地面移动 通信系统通常通过增加基站或直放站的布设来解决。而在地空通信场景下，要增加基站数 目，则会。

12、增加基站数量、以及增加布站的站址，这些方式因为地空通信站址选择困难、成本 高等原因无法实施。在这种情况下，如果仅仅通过判断信号质量作为切换判决的条件，容易 引起误切换和甚至产生频繁往返切换的“乒乓效应”。 0003 另一方面，现有技术中在信号质量下降时开始对邻居基站进行测量，测量时间过 长会导致切换时间点过晚，业务质量下降严重；测量时间过短则很难排除瞬间干扰因素，引 起误切换和乒乓效应。因此，需要改进技术，从而准确判断切换时机，保证在当前链路质量 下降之前及时切换到信号较好的相邻小区，以保证业务质量的平稳性。 0004 再则，当前地面通信系统采用的终端在与当前基站通信过程中需不断测量相邻小 区。

13、信号质量，以便生成一个候选的邻区切换基站列表，使得终端可以及时切换到表中相应 的目标小区，但是这种方法需要终端不断测量邻居基站信道。这种方法测量持续时间长，测 量带来的计算开销大，不太适合具有确定终端(飞机)位置信息与姿态信息的地空通信系 统。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是提供一种实现地空宽带通信的系统及方法，用来实 现高速地空宽带通信下的机载设备的宽带无线通信和网络的快速平稳切换。 0006 根据本发明第一方面，提供了一种高速移动下地空宽带通信的切换方法，包括以 下步骤： 0007 A、当前基站从所述机载终端设备获得飞机位置信息和飞机姿态变化信息； 0008 B、机载终端设。

14、备测量和上报当前基站的信号质量； 0009 C、机载终端设备根据当前基站的信号质量或者当前基站发送的切换测量请求，启 动对邻居基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； 0010 D、当前基站根据飞机姿态变化信息、当前基站信号质量和邻居基站信号质量，进 说 明 书CN 102892163 A 2/9页 5 行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 0011 上述步骤A可以通过以下步骤实现： 0012 A1、机载终端设备通过全球导航卫星系统GNSS获得飞机位置信息和飞机速度信 息； 0013 A2、机载终端设备把所述飞机位置信息和速度信息上报给当前基站，当前基站通 过速度信息计算得到飞机姿态变化。

15、信息；或者机载终端设备把所述飞机位置信息和通过速 度信息计算得到的飞机姿态变化信息上报给所述当前基站。 0014 上述步骤A还可以通过以下步骤实现： 0015 A1、机载终端设备利用定位系统获得飞机位置信息，利用姿态传感器获得飞机姿 态变化信息； 0016 A2、机载终端设备把所述飞机位置信息和姿态变化信息上报给当前基站。其中， 所述姿态传感器可以是陀螺仪。 0017 其中，所述步骤C包括： 0018 C1、机载终端设备将当前基站信号质量与预定门限值进行比较； 0019 C2、当比较结果为所述当前基站信号质量低于或等于预定门限值时，自行启动对 邻居基站信号的测量，并上报基于自行启动测量的邻居基。

16、站测量报告。 0020 其中，所述步骤C包括： 0021 C3、若在当前基站根据所述飞机位置信息确定飞机从当前基站近点区域进入当前 基站远点区域的时刻，未收到基于自行启动测量的邻居基站信号质量，则向机载终端设备 发送切换测量请求； 0022 C4、所述机载终端设备响应所述切换测量请求，启动对邻居基站信号的测量，并上 报基于请求启动测量的邻居基站信号质量。 0023 其中，所述步骤D包括： 0024 D1、当前基站收到所述邻居基站信号质量后，判断飞机姿态变化信息的变化值是 否大于门限值； 0025 D2、若变化值大于门限值，则暂停切换； 0026 D3、若变化值小于门限值，则进一步判断邻居基站信。

17、号质量是否高于当前基站信 号质量，若邻居基站信号质量高于当前基站信号质量且两者差值大于一定值，则通知机载 终端设备进行切换，反之则暂停切换。 0027 上述步骤D具体为： 0028 D1、当前基站收到机载终端设备上报的邻居基站信号质量后，判断机载终端设备 上报的邻居基站信号质量的测量启动属性； 0029 D2、若判断邻居基站信号质量的测量属于自行启动，则判断飞行姿态变化信息的 变化值是否超过门限值，并在所述变化值超过门限值时，则本次测量值不计入平均值，反 之，将本次测量值计入平均，并通过邻居基站信号质量与当前基站信号质量的比较进行切 换； 0030 D3、若判断邻居基站信号质量的测量属于依请求。

18、启动，则判断飞行姿态变化信息 的变化值是否超过门限值，并在所述变化值超过门限值时，则本次测量值不计入平均值，反 之，将本次测量值计入平均，并通过邻居基站信号质量与当前基站信号质量的比较进行切 说 明 书CN 102892163 A 3/9页 6 换。 0031 其中，步骤D2所述的通过邻居基站信号质量与当前基站信号质量的比较进行切 换包括：若邻居基站信号质量高于当前基站信号质量且差值大于第一预定值，则通知机载 终端设备进行切换；反之，则暂停切换。 0032 其中，步骤D3所述的通过邻居基站信号质量与当前基站信号质量的比较进行切 换包括：若邻居基站信号质量高于当前基站信号质量且差值大于第二预定值。

19、，则通知机载 终端设备进行切换；反之，则暂停切换；其中所述第一预定值大于所述第二预定值。 0033 其中，所述邻居基站信号质量和当前基站信号质量均包括信号强度或信号干扰噪 声比；在此情况下，所述邻居基站信号质量高于当前基站信号质量包括：邻居基站的信号 强度大于当前基站的信号强度，或者邻居基站的信号干扰噪声比大于当前基站的信号干扰 噪声比。 0034 根据本发明的第二方面，提供了一种高速移动下地空宽带通信的切换系统，包 括： 0035 飞机位置和姿态检测装置，用于通过检测飞机的位置和姿态，得到飞机位置信息 和飞机姿态变化信息； 0036 位于飞机上的机载终端设备，用于上报所述飞机位置信息和飞机姿。

20、态变化信息， 测量和上报当前基站信号质量，并根据当前基站的信号质量或者当前基站发送的切换测量 请求，启动对邻居基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； 0037 地面基站设备，用于接收所述机载终端设备上报的飞机位置信息和飞机姿态变化 信息以及当前基站信号质量和邻居基站信号质量，根据飞机位置信息向机载终端设备发送 所述切换测量请求，并根据飞机姿态变化信息、当前基站信号质量和邻居基站信号质量，进 行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 0038 其中，所述机载终端设备包括： 0039 当前基站信号测量和比较模块，用于测量当前基站的信号质量，并将当前基站的 信号质量与预定门限值进行比较； 004。

21、0 邻居基站信号测量模块，用于在当前基站信号质量低于或等于预定门限值时，自 行启动对邻居基站信号的测量，或者根据所述切换测量请求，启动对邻居基站信号的测量， 并上报基于自行启动测量或基于请求启动测量的邻居基站信号质量。 0041 其中，所述地面基站设备包括： 0042 基站收发模块，用于接收机载终端设备上报的飞机位置信息和飞机姿态变化信息 以及当前基站信号质量和邻居基站信号质量，并发送切换测量请求； 0043 切换测量请求发送模块，根据所述飞机位置信息确定飞机从当前基站近点区域进 入当前基站远点区域的切换准备时刻，并在该切换准备时刻之前未收到基于自行启动测量 的邻居基站信号质量的情况下，向机载。

22、终端设备发送切换测量请求。 0044 其中，所述地面基站设备还包括： 0045 测量启动属性判断模块，用于判断机载终端设备上报的邻居基站信号质量的测量 启动属性； 0046 切换模块，当判断邻居基站信号质量的测量属于自行启动，则进一步判断飞行姿 态信息变化值是否超过门限值，并在飞行姿态信息变化值超过门限值时暂停切换，反之，则 说 明 书CN 102892163 A 4/9页 7 通知机载终端设备进行切换；当判断邻居基站信号质量的测量属于依请求启动，则比较邻 居基站信号质量和当前基站信号质量，并且当邻居基站信号质量高于当前基站信号质量 时，通知机载终端设备进行切换。 0047 相对于现有技术，本。

23、发明的技术效果是：基站可以根据飞机的位置信息和姿态信 息做出有效的切换判断命令，避免了飞机由于处于转弯，气流颠簸引起的不稳定状态导致 的乒乓效应，并且可以避免因切换决策过晚引起的通信质量下降，保证了及时、有效、快速、 平滑的切换，提高了性能的稳定性，从而有效的保证了地空宽带通信的服务质量。 附图说明 0048 图1是本发明的地空宽带通信系统示意图； 0049 图2a是本发明的切换系统的功能模块示意图； 0050 图2b是图2a中的机载终端设备的功能模块示意图； 0051 图3是本发明的系统功能模块中姿态信息计算模块的处理流程； 0052 图4是本发明的系统功能模块中基站切换模块处理流程图； 0。

24、053 图5是本发明的飞机飞行近点与远点区域示意图； 0054 图6是本发明的飞机在飞行过程中的切换示意图。 具体实施方式 0055 下面结合附图说明本发明的实施方式。 0056 图1是本发明的地空宽带通信系统示意图，所示发明的系统中，GNSS系统1和机 载终端设备2安装于飞机3上，地面基站4和地面基站5以及位置服务器6和7、位置服务 器位于地面，基站4或基站5分别通过无线通信链路8与飞机上机载终端设备2进行通信， 基站4和基站5之间通过地面核心网9进行信息交互，基站和位置服务器通过通信链路10 进行信息交互。 0057 飞机上的机载终端设备2通常仅与一个地面基站进行通信，比如与地面基站4进 。

25、行通信，本发明将当前与机载终端设备2进行通信的地面基站4称之为当前基站，而将未进 行通信的地面基站5称之为邻居基站。 0058 下面结合图1说明本发明的一种高速移动下地空宽带通信的切换方法。 0059 当前基站4从所述机载终端设备2获得飞机位置信息和飞机姿态变化信息； 0060 机载终端设备2实时测量和上报含有当前基站信号质量的测量报告，该信号质量 是机载终端设备2通过对当前基站4发送的无线信号测量得到的，并且通过测量报告发送 给当前基站4； 0061 机载终端设备根据所测量当前基站的信号质量或者当前基站4发送的切换测量 请求，启动对邻居基站发射信号的测量，并通过测量报告上报的邻居基站信号质量。

26、，启动对 邻居基站信号测量就意味着进入越区切换阶段，本发明根据两种情况启动对邻居基站信号 测量：其一是，当前基站信号突然变差，其二是，飞机从当前基站近点区域进入当前基站远 点区域，以便确保机载终端设备通过切换，始终与信号质量最好的基站进行通信； 0062 当前基站4根据飞机姿态变化信息、当前基站信号质量和邻居基站信号质量，进 行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 说 明 书CN 102892163 A 5/9页 8 0063 本发明可机载终端设备可以通过卫星定位系统(如GPS或GNSS)获得飞机位置信 息，通过飞机姿态传感器得到飞机姿态信息(如利用陀螺仪得到三轴姿态信息)，然后通过 与当前飞。

27、机姿态信息进行比较，得到飞机姿态变化信息，然后机载终端设备2将飞机位置 信息和姿态变化信息上报给当前基站4，使当前基站4得到飞机位置信息和姿态变化信息。 0064 另一方面，本发明也可以利用飞机上的GNSS获得飞机位置信息和姿态变化信息， 具体操作步骤如下： 0065 机载终端设备2通过机载卫星导航系统GNSS获得飞机三个方向上的位置信息和 速度信息； 0066 机载终端设备2把所述飞机位置信息和速度信息上报给当前基站4，当前基站4通 过速度信息计算得到飞机姿态变化信息，使当前基站4得到飞机位置信息和飞机姿态变化 信息。 0067 当然，机载终端设备2也可以先用速度信息计算出飞机姿态变化信息，。

28、然后再把 飞机位置信息和飞机姿态变化信息上报给所述当前基站4。 0068 图3显示了利用飞机速度信息计算姿态变化信息的流程。如图3所示，位置服务 器6从当前基站4得到机载终端设备2上报的飞机的速度信息32，这里的速度是指东向、 北向和上向速度观测值之后用卡尔曼滤波对东向、北向和上向数据进行独 立滤波得到东向、北向、向上速度和加速度最优估值33的 33作为伪姿态计算的输入，34的伪姿态根据每次卡尔曼滤波得到的最优速度、加速度估 值计算出伪偏航角、伪俯仰角、伪滚动/滚转角s、s、s，其中： 0069 ，P代表水平参考矢量，由重力加速度矢量和速度矢量叉乘得到，L代表提升加速度矢量。35 的t-T时刻。

29、姿态信息保存为 s_old ， s_old ， s_old ，然后在36进行差值计算得到姿态变化值 s，s，s。具体计算方法参见刘瑞华张鹏张磊基于单天线GPS的伪姿态测量 算法研究【期刊论文】中国民航大学学报2009、蔡青春王惠南单天线GPS接收机载体姿态 测定分析【期刊论文】南京理工大学学报2002。 0070 如上所述，若当前基站信号突然变差，本发明将自行启动对邻居基站5的信号质 量测量，具体操作步骤如下： 0071 机载终端设备2实时将当前基站信号质量与预定门限值进行比较； 0072 当比较结果为当前基站信号质量低于或等于预定门限值时，自行启动对邻居基站 信号的测量，并上报基于自行测量启。

30、动的邻居基站测量报告。 0073 该自行测量启动通常与飞机的位置无关，无论飞机位于当前基站近点区域还是位 于当前基站远点区域，只要机载终端设备接收的当前基站信号变差，机载终端设备都会自 说 明 书CN 102892163 A 6/9页 9 行启动对邻居基站信号的测量。 0074 此外，当前基站也将会根据基站终端设备上报的位置信息确定飞机是否已经从当 前基站近点区域进入当前基站远点区域。如果在当前基站确定飞机从当前基站近点区域进 入当前基站远点区域的时刻，未收到基于自行启动测量的邻居基站信号质量，则当前基站 向机载终端设备2发送切换测量请求。机载终端设备2响应该切换测量请求，启动对邻居 基站信号。

31、的测量，并上报基于请求启动测量的邻居基站信号质量，本发明将这种对邻居基 站信号质量的测量称之为依请求测量。 0075 本发明根据飞机姿态变化信息、位置信息、当前基站信号质量和邻居基站信号质 量进行从当前基站到邻居基站的切换，其操作步骤为：当前基站收到所述邻居基站信号质 量后，判断飞机姿态变化信息的变化值是否大于门限值；若变化值大于门限值，则暂停切 换；若变化值小于门限值，则进一步判断邻居基站信号质量是否高于当前基站信号质量，若 邻居基站信号质量高于当前基站信号质量且两者差值大于一定值，则通知机载终端设备进 行切换，反之则暂停切换。 0076 在一个具体实施例中，可以通过以下步骤实现从当前基站到。

32、邻居基站的切换： 0077 当前基站收到机载终端设备上报的邻居基站信号质量后，判断机载终端设备上报 的邻居基站信号质量的测量启动属性，即判断邻居基站信号质量属于机载终端设备自行启 动测量还是属于基站发送的切换测量请求； 0078 若判断邻居基站信号质量的测量属于自行启动，则判断飞行姿态变化信息的变化 值是否超过门限值，并在所述变化值超过门限值时，暂停切换，反之，则通过邻居基站信号 质量与当前基站信号质量的比较进行切换； 0079 若判断邻居基站信号质量的测量属于依切换测量请求启动，则通过邻居基站信号 质量与当前基站信号质量的比较进行切换。 0080 在邻居基站信号质量的测量属于自行启动的情况下。

33、，上述的通过邻居基站信号质 量与当前基站信号质量的比较进行切换的步骤包括：若邻居基站信号质量高于当前基站信 号质量且差值大于第一预定值，则通知机载终端设备进行切换；反之，则暂停切换。 0081 在邻居基站信号质量的测量属于依切换测量请求启动的情况下，上述的通过邻居 基站信号质量与当前基站信号质量的比较进行切换的步骤包括：若邻居基站信号质量高于 当前基站信号质量且差值大于第二预定值，则通知机载终端设备进行切换；反之，则暂停切 换；其中所述第一预定值大于所述第二预定值。 0082 判断机载终端设备上报的邻居基站信号质量的测量启动属性可以通过以下两种 方式实现： 0083 方式一，在收到机载终端设备。

34、上报的邻居基站信号质量后，当前基站从日志中查 找切换测量请求记录，若查找到记录，则判断该邻居基站信号质量的测量属于依切换测量 请求启动；若未查找到，则判断该邻居基站信号质量的测量属于自行启动； 0084 方式二，在收到机载终端设备上报的邻居基站信号质量后，检测其属性标识，由于 机载终端设备赋予这两种邻居基站信号质量不同的属性标识，因此可以根据检测的属性标 识确定邻居基站信号质量的测量属于依切换测量请求启动还是属于自行启动。 0085 如上所述，邻居基站信号质量和当前基站信号质量均通过相应的测量报告传输到 当前基站，测量报告可以包括：测量启动标识，基站标识(比如，当前基站标识，邻居基站标 说 明。

35、 书CN 102892163 A 7/9页 10 识)，基站信号质量。 0086 基站信号质量包括信号强度或信号干扰噪声比，因此，上述的邻居基站信号质量 高于当前基站信号质量通常存在两种情况，第一、邻居基站的信号强度大于当前基站的信 号强度；第二、邻居基站的信号干扰噪声比大于当前基站的信号干扰噪声比。 0087 图2a显示了本发明的高速移动下地空宽带通信的切换系统的结构。如图2a所示， 本发明的高速移动下地空宽带通信的切换系统包括： 0088 飞机位置和姿态检测装置1，用于通过飞机上的GNSS系统来检测飞机的位置和姿 态，得到飞机位置信息和飞机姿态变化信息； 0089 位于飞机上的机载终端设备。

36、2，用于上报所述飞机位置信息和飞机姿态变化信息， 测量和上报当前基站信号质量，并根据当前基站的信号质量或者当前基站发送的切换测量 请求，启动对邻居基站发射信号的测量，并上报邻居基站信号质量； 0090 地面基站设备，用于接收所述机载终端设备上报的飞机位置信息和飞机姿态变化 信息以及当前基站信号质量和邻居基站信号质量，根据飞机位置信息向机载终端设备发送 所述切换测量请求，并根据飞机姿态变化信息、当前基站信号质量和邻居基站信号质量，进 行从所述当前基站到邻居基站的越区切换。 0091 图2b显示了机载终端设备2的结构，如图2b所示，机载终端设备2包括： 0092 当前基站信号测量模块21，用于测量。

37、和上报当前基站的信号质量； 0093 邻居基站信号测量模块22，用于在当前基站信号质量低于或等于预定门限值时， 自行启动对邻居基站信号的测量，或者根据所述切换测量请求，启动对邻居基站信号的测 量，并上报基于自行启动测量或基于请求启动测量的邻居基站信号质量；以及 0094 机载终端设备收发模块23，用于上报来自当前基站信号测量模块21和邻居基站 信号测量模块22的当前基站和邻居基站的信号质量，将当前基站4发送的切换测量请求转 发给邻居基站信号测量模块22。 0095 如图2a所示，地面基站设备包括： 0096 基站收发模块41，用于接收机载终端设备1上报的飞机位置信息和飞机姿态变化 信息以及当前。

38、基站信号质量和邻居基站信号质量，发送切换测量请求； 0097 切换测量请求发送模块42，根据所述飞机位置信息确定飞机从当前基站近点区域 进入当前基站远点区域的切换准备时刻，并在该切换准备时刻之前未收到邻居基站信号质 量的情况下，向机载终端设备发送切换测量请求，也就是说，只有在基站收发模块41未收 到邻居基站信号质量的情况下，该模块42才能够生成并发送切换测量请求。 0098 地面基站设备还包括：测量启动属性判断模块43、基站切换模块44和位置服务器 6。测量启动属性判断模块43用于判断所述邻居基站信号质量的测量启动属性。基站切换 模块44用于：当判断邻居基站信号质量的测量属于自行启动，进一步判。

39、断飞行姿态信息变 化值是否超过门限值，并在飞行姿态信息变化值超过门限值时暂停切换，反之，则通知机载 终端设备进行切换；当判断邻居基站信号质量的测量属于依请求启动，则比较邻居基站信 号质量和当前基站信号质量，并且当邻居基站信号质量高于当前基站信号质量时，通知机 载终端设备进行切换。位置服务器6通过基站收发模块41得到机载终端设备上报的位置 和速度信息，并通过速度信息算出飞机姿态变化信息。 0099 图4显示了本发明的基站切换模块44的处理流程。基站收到终端上报的邻居基 说 明 书CN 102892163 A 10 8/9页 11 站测量报告41后，从位置服务器6读取姿态变化值s，s，s 42，分。

40、别与门限值 1，1，1进行比较43，若其中任一值超过门限值50，则认为飞机姿态当前处于不稳定 状态，不对测量值进行平均处理。否则对上报的测量结果值进行平均44。如果此时飞机上 报是由基站主动发起45，则表明处于近点区域进入远点区域阶段，则将测量结果平均值与 门限值Diff2进行比较46，大于门限值则进行切换48，低于门限则不进行切换49；否则表 明飞机此时仍处于近点区域，将测量结果平均值与门限值Diff1进行比较47，大于门限值 则进行切换48，低于门限值则不进行切换49。 0100 图5是本发明的飞机飞行近点与远点区域示意图。外面的圆形区域51表明了基 站信号的覆盖范围。里面的灰色区域52为。

41、基站的近点区域。基站覆盖范围内，除了近点区 域以外的区域为远点区域53。邻基站在空中某个位置的功率值等于本基站在此位置处的 功率值(PaPb)，这个基站与邻基站功率值相等的位置到本基站的距离为L。近点区域为 dinL(59)，其中为不大于1的常数。，飞机的飞行轨迹可以分为四种情况：飞机由 远点区域进入近点区域54，飞机由近点区域进入远点区域55，飞机在近点区域内飞行56， 飞机在远点区域内飞行57。 0101 图6是本发明的飞机在飞行过程中的切换示意图。带箭头的实线为飞机飞行的轨 迹和方向61。当飞机在位置62时，与基站a建立连接63。之后飞机先后经历从a基站 远点区域进入a基站近点区域64，。

42、和在a基站近点区域飞行65。当飞机飞到位置67时， 基站a通过接收的位置信息发现飞机离开基站a的近点区域，进入基站a的远点区域68，因 此基站a向终端发送切换测量请求，要求终端对邻基站进行测量。终端测量后将测量报告 发给基站a，当基站a判断基站b的信号较强且比a高diff2时，通知终端切换到基站b，并 将终端的信息通过地面核心网发给基站b。终端与a断开链接，与基站b建立连接69。如 果飞机在飞行过程中信号质量下降并且低于门限值，则终端开始对邻基站进行测量，并且 向当前基站发送测量报告，基站收到后，访问位置服务器得到飞机的飞行姿态信息，如果飞 机姿态变化值超过门限值，则暂时不进行切换；否则，如果。

43、计算出基站b的信号较强且比a 高diff1，则通知终端切换到基站b。 0102 综上所述，本发明提出了一种实现高速地空宽带通信的切换系统，包括沿航线分 布在地面安装N个基站，所述N为大于2的整数常量；基站之间通过地面核心网进行通信； 相互邻近的所述基站的无线信号覆盖区域部分重叠。地面同时安装有位置服务器，和基站 相连接。机载无线通信终端安装于飞机的机舱内，飞机上同时安装有GNSS定位导航系统。 GNSS能实时获得飞机的位置信息，并通过机上的机载无线通信终端发送给地面基站，基站 将其转发给位置信息服务器，位置服务器上的姿态计算模块根据收到的飞机位置信息计算 出飞机的姿态变化信息。 0103 本发。

44、明的实现地空宽带通信切换的基本原理是： 0104 飞机上的机载终端设备2与当前基站4以正常状态保持通信连接并周期测量当前 基站发过来信号的强度，当检测到当前信号质量下降并低于信号质量门限值时，终端开始 对邻居基站5进行测量，并向当前连接基站报告邻居基站测量结果，测量结果包含邻居基 站ID号，信号强度RSSI，信号干扰噪声比CINR等信息。 0105 当前基站4以时间周期T访问位置服务器，获得飞机当前的飞行姿态变化及位置 信息。根据信号强弱将基站的覆盖范围划分为近点区域和远点区域，当基站检测到飞机位 说 明 书CN 102892163 A 11 9/9页 12 置信息显示从近点区域进入远点区域，。

45、但没有收到飞机的切换测量报告，则主动向终端发 送测量请求，要求终端切换到目标小区，终端开始对邻居基站信号进行测量，并向基站发送 切换测量报告。 0106 当前基站4收到邻居基站测量报告后，对各个相邻基站的信号测量结果进行平 均。并从位置服务器中读取飞机当前的姿态变化信息，如果姿态信变化息显示飞机正处于 在转弯或者倾斜等不稳定状态，则不作出切换判决。否则基站从位置服务器中读取飞机当 前的位置信息，计算出与终端的相对距离。如果基站与终端的相对距离小于D1，则认为终 端处于基站的近点区域，此时如果测量结果中显示有小区比当前小区的平均信号干扰噪声 比CINR高Diff1，则基站决定将终端切换到CINR。

46、平均值最强小区；否则如果终端与基站 的相对距离大于D1，则认为终端处于基站的远点区域，此时如果当前基站收到的测量报告 是终端对基站主动测量请求的反馈，且测量结果显示存在邻居基站比当前基站的CINR强 Diff2，则当前基站要求终端切换到CINR平均值最强的基站对应的小区。 0107 其中D1，Diff1，Diff2均为大于零的实数常量。 0108 本发明能让基站根据飞机的位置信息和姿态信息做出有效的切换判断命令，避 免了飞机由于处于转弯，气流颠簸引起的不稳定状态导致的乒乓效应，并且可以避免因切 换决策过晚引起的通信质量下降，保证了及时、有效、快速、平滑的切换，提高了切换的稳定 性，从而有效的保证了地空宽带通信的服务质量。 0109 尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为 落入本发明的保护范围。 说 明 书CN 102892163 A 12 1/4页 13 图1 图2a 说 明 书 附 图CN 102892163 A 13 2/4页 14 图2b 说 明 书 附 图CN 102892163 A 14 3/4页 15 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102892163 A 15 4/4页 16 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102892163 A 16 。