[摘要]利用LTE技术实现基材数据实时传输的方法，通过利用民用LTE技术及设备搭建了LTE地空宽带通信系统方案，进行地空通信技术中关键技术的分析，对该系统的应用前景进行了展望。
[关键词]LTE；地空通信；OFDM；多普勒频移
试飞使用的地空通信包括语音通信和数据通信两部分，语音通信主要使用甚高频（VHF）话音通信和视距范围外的高频（HF）地空话音通信；数据通信则主要使用遥测技术，利用一部遥测天线跟踪一架飞机，进行数据传输，即采用点对点数据传输方式。当前通信方式存在许多不足，地空语音通信方面，HF电台传播信号是利用电离层反射，容易受到干扰，话音质量较差。VHF电台也存在许多局限和不足，如话音传信速度慢，占用信道时间较长，存在口音不一致可能导致听不懂、听错等，此外由于空中传输信号为语音信号，无任何保密措施。地空数据通信方面，飞机试飞过程中需要对参试飞机本身的飞行参数以及机载设备的测试数据等进行分析、判断和处理，如飞机的位置、飞行高度、油量、发动机测试参数、飞控系统监测参数、航电系统监测参数、以及其他机载设备测试参数等。目前日益繁重的试飞任务，使得点对点跟踪方式的遥测数据传输，已不能满足对飞机飞行安全数据的监控以及飞行监测数据实时处理的要求。因此，需要研究新的数据通信手段，实现参试飞机的安全监控数据和试飞测试监控数据的实时传输。LTE技术作为民用移动通信的新技术，具有覆盖广、容量大等优点，因此，本文研究利用LTE技术进行飞机与地面的地空宽带通信，意在解决地空数据实时传输问题。
1基于LTE技术的地空宽带技术
基于LTE技术的地空宽带通信技术采用宏蜂窝网络结构，在特定飞行空域架设地面基站，向不同高度飞行的飞机提供无线数据传输通道。该地空宽带通信技术主要包括机载CPE设备、无线接入网设备（地面基站）、核心网设备等三大部分。各地面基站通过专用IP网络连接，组成一个独立的无线通信网络，并在地面建立多个网关，供地空宽带通信系统与其他地面通信系统互联。机载设备（CPE）：主要提供数据处理、数据传输控制以及数据收发三部分功能，提供机上数据的收发。数据处理是提供将需要实时传输的机载数据经过数据采集、打包、加密等数据处理过将机载数据封装成IP数据包，供后续数据编码调制和发射。并对从地面接收到的数据进行数据处理，并进行数据分发和显示；数据传输控制主要提供数据传输、信道复用等控制功能；数据收发，即机载数据发射和接收设备，功能类似于机载电台，负责数据发射数据前的编码、复用、调制、映射等，以及数据接收时的时统、解码、解调等并将解调的数据送入下一级数据处理模块。CPE终端是将无线信号转换为有线信号或wifi信号的设备，需要配置USIM卡签约数据，下发IP地址、DNS、宽带速率信息实现网络配置，接入地空通信网，CPE终端要求检测得参考信号接收功率（RSRP）≥-100dBm，信号与干扰加噪声比（SINR）≥10dB。核心网设备：是对各基站收发数据进行控制，接收基站传输的数据并分发到各数据处理终端进行数据处理、分析，此外还具有用户移动性管理、鉴权、用户签约等功能。核心网设备包括移动性管理实体（MME，提供移动性管理功能）、服务网关（S-GW，提供承载控制、地址分配等功能）、策略控制服务器（PCRF，提供数据业务QoS保障和资源管控）。
2应用前景展望
飞机飞行状态实时监控：飞机在飞行过程中，可通过地空宽带通信技术把飞机上传感器的数据实时传输到地面，也可通过飞行管理计算机FMC或飞行记录仪的数据接口，把飞机的飞行状态实时传输到地面，试验基地数据中心将实时飞行状态数据传给监控人员和保障人员，当飞行发成安全隐患或出现异常情况时，地面各专业专家可通过实时反馈数据采取应急措施，辅助飞行员排除异常，完成科研试飞任务并保证飞机安全着陆。地面技术人员与飞行员实时双向视频语音通话：地空宽带通信技术可用于指挥引导与飞行员实时双向视频语音通话，可用于指挥引导人员与飞行员进行双向语音视频通话，辅助引导人员完成引导科研试飞任务；同时当飞行过程中发生故障或异常时，实验基地的专家可通过实时双向视频语音通话，帮助飞行员诊断和排除故障。飞机辅助监控系统：地空宽带通信技术支持北斗和GPS双模全球定位系统，可以实时采集飞机的位置、速度、航线以及姿态信息，通过地空宽带通信技术可实时将这些数据传输至地面，可供地面监控人员和指挥引导人员实时查看飞机位置和姿态信息。机载测试数据实时下传：科研试飞过程中需要大量遥测数据的实时传输，随着科研任务的加剧，我院当前的遥测雷达已无法满足需求。因此可利用低空宽带通信技术实现机载测试数据的实时下传，及时进行数据处理，提高科研效率。航空气象资料下传：若飞机上安装了气象传感器以及自动数据收集和处理系统，可利用地空宽带通信技术，把飞机飞行过程中采集到的气象数据信息实时传递到地面，有助于地面对飞行空域做出较为精准的气象预报。
3结语
基于LTE的地空宽带通信技术正处于研究验证阶段，未能真正投入使用，其技术能力和方案成熟度仍需实践检验，通过文中对LTE技术用于地空宽带通信中关键技术的分析，以及现阶段国内各通信公司致力于将LTE技术应用于民航飞机无线上网技术和产品的研究，可以知道相关的技术研究不断发展。
【参考文献】
[1]纪海军.民航地空宽带系统[M].广汉：中国民用航空飞行学院,2012.
作者:袁春娟 韩永乐 单位:中国飞行试验研究院场务部
