Динамическое распределение каналов для секторизированных радиоустройств доступа системы радиосвязи с подвижными объектами

 

Радиоустройство доступа для установления соединения линии радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи. Радиоустройство доступа содержит радиомодули доступа и антенный блок, оперативно подключенные для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в отделенных друг от друга по направлениям секторах передачи. Радиомодули доступа выполняют с возможностью адаптивного выбора свободного канала связи из множества общих радиоканалов в данном секторе передачи, т.е. динамического распределения каналов (ДРК). Выбранный канал является индивидуальным для соединения линии радиосвязи в этом секторе передачи. Радиоустройство доступа можно использовать в тех случаях, где применяют метод Радио в Местном Шлейфе (РМШ), и в многосотовых налагаемых сетях связи с подвижными объектами, что и является достигаемым техническим результатом. 3 c. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Область применения Данное изобретение в общем относится к системам дальней связи, содержащим соединение линии радиосвязи между двумя или более устройствами для дальней связи, и более конкретно к системам дальней связи, имеющим множество географически распределенных стационарных и/или подвижных радиоустройств для дальней связи.

Предпосылки изобретения В обычных Коммутационных Телефонных Сетях Общего Пользования (КТСОП) и Интегральных Сетях Цифровой Связи (ИСЦС), например, до сих пор подавляющее большинство бытовых и служебных абонентов имеют проводное соединение от абонента к местной станции общего пользования. Эти абонентские соединения, которые могут проходить через промежуточный концентратор, называются двусторонним каналом.

Установка этих проводных линий связи вплоть до местонахождения абонента занимает много времени и также влечет существенные сетевые затраты, не говоря уже о неудобствах из-за работ, ведущихся на проезжей части улиц и тротуарах. Поэтому имеется растущая заинтересованность в замене проводных двусторонних каналов (местный шлейф) на так называемые беспроводные двусторонние каналы (местные шлейфы), т.е. в использовании радиотехники как варианта или замены медным проводам, проложенным к абоненту. Здесь имеет место не только заинтересованность действующих телефонных компаний в расширении или обновлении существующих сетей дальней связи общего пользования, но также, в частности, новых компаний, которые желали бы предоставлять услуги системе дальней связи общего пользования на основе конкуренции, такие как услуги телефонных сетей общего пользования. Концепцию абонентских радиосоединений общего пользования называют Радио в Местном Шлейфе (РМШ).

В рамках концепции РМШ различают две основные системы: Стационарное РМШ (ФРМШ) и Подвижное РМШ (ПРМШ). В системе ФРМШ абоненту обеспечивают обычное телефонное гнездо, но подключаемое к радиоприемопередотчику, который также называют Стационарным Устройством Доступа (СУД) или Беспроводным Стационарным Радиоустройством Доступа (БСРУД). Посредством этих СУД/БСРУД устанавливают линию радиосвязи с так называемым радиоустройством доступа, которое обеспечивает доступ к КТСОП/ИСЦС. В концепции ПРМШ абоненту обеспечивают портативный радио- или подвижный телефонный аппарат, с помощью которого можно через радиоустройство доступа устанавливать прямой доступ к КТСОП/ИСЦС.

Возможны также и смешанные концепции, т.е. СРУД, обеспечивающее подвижность в местоположении абонента, которое также называют Беспроводным Устройством на Дому (БУД); и бытовую или окрестную подвижность, которую также называют Беспроводным Устройством в Окрестности (БУО). В некоторых странах постановления властей запрещают действующим телефонным компаниям предлагать местную подвижность в существующих КТСОП/ИСЦС. В этих случаях большим преимуществом для второй или третьей (по подчиненности) компании является предлагать как стационарный, так и подвижный или беспроводной доступ к КТСОП/ИСЦС.

Другими типами систем связи с проводными соединениями с КТСОП/ИСЦС являются хорошо известные системы сотовой телефонной связи с подвижными объектами и системы передачи данных. Типичная система (сотовой связи с подвижными объектами содержит подвижные абонентские радиоустройства, множество базовых радиостанций, каждая из которых обслуживает данный географический район или один из сотов, и радиокоммутаторы или подвижные коммутационные телефонные станции (ПКТС), к которым подключают некоторое число базовых станций. ПКТС в свою очередь связывают с КТСОП/ИСЦС для завершения передач, таких как телефонные вызовы, между подвижными радиоабонентами и абонентами наземных линий.

Сотовые системы обеспечивают зону обслуживания по относительно обширным площадям, т.е. относительно крупным сотам. Аналоговые сотовые системы, такие как AMPS, ETACS, NMT-450 и NMT-900 работают во многих странах по всему миру. Цифровые сотовые системы имеют обозначение IS-54B в Северной Америке и GSM в качестве всеевропейской системы. Эти системы и другие описывают, например, в книге "Сотовые Радиосистемы" Балстона и др., издательство "Артек Хаус", Норвуд, Масс., 1993.

Сотовые сети с подвижными объектами первого Поколения обеспечивают обслуживание для "макросотов" с диапазоном от 1 до 5 км от базовой станции до границы сота, и крупным сотам (от 5 до 35 км), с некоторыми спутниковыми сотами (свыше 500 км). Важная проблема в беспроводной сотовой связи заключается в экономичном обеспечении сплошной зоны обслуживания. Для расширения этой проблемы в местах плотной нагрузки соты подвергали дальнейшему подразделению на микросоты (от 10 до 400 м для пешеходов и от 300 м до 2 км для автомобилей) и минисоты (от 500 м до 3 км), на которые налагают структуру макросотов. Наложение макросотов обслуживает зоны с низкой нагрузкой и адресует перекрытия сотов, создаваемые подвижными абонентами.

Будущие сотовые сети связи с подвижными объектами будут также иметь пикосоты (несколько метров) и наносоты (до 10 м) - часто в группах уличных микросотов, причем на каждую группу налагают единицу макросотов. В типичной конфигурации наложения сотов каждая единица микросотов имеет свою базовую станцию, обслуживающую соответствующую единицу сотов, поскольку несколько базовых станций соединяют проводами с концентратором или устройством доступа, которое в свою очередь связывают с ПКТС. В частности, в условиях пикосотов и наносотов эти проводные линии связи, или шлейфы, предполагают существенные сетевые затраты, при этом не принимая участия в решении задачи обеспечения экономичного обслуживания для сотовой связи с подвижными объектами.

Соответственно, в этих сотовых налагаемых сетях связи с подвижными объектами будет целесообразно заменить проводные линии связи между несколькими базовыми станциями микро-, нано- и пикосотов и соответствующим устройством доступа на беспроводные линии связи, которые далее здесь называются беспроводными многосотовыми линиями (БПСМЛ).

Преимущества соединений беспроводного местного шлейфа в КТСОП/ИСЦС и беспроводных многосотовых линиях связи в сотовой сети связи с подвижными объектами являются многочисленными, начиная с недолгого установления, повышенной гибкости, улучшения работы и техобслуживания сети и кончая возможностью предоставления подвижности местного абонента для КТСОП/ИСЦС.

Международная Патентная Заявка WO 94/19877 раскрывает систему РМШ на основе существующей коммерческой беспроводной техники у которая обозначена как СТ2, СТ3 и Цифровая Европейская Беспроводная Электросвязь (ЦЕБЭ), которую теперь называют Цифровой Усовершенствованной Беспроводной Электросвязью (ЦУБЭ).

Эти потребляющие очень небольшое количество энергии, высокопроизводительные системы состоят из множества географически распределенных радиоустройств доступа или базовых станций. Каждое радиоустройство доступа содержит радиомодуль доступа, имеющий блок радиоприемопередатчика и антенный блок для обеспечения множества каналов радиосвязи с удаленными устройствами дальней связи в данной единице сотов. Разные радиоустройства доступа подключают к радиокоммутатору, который, в свою очередь, связывают с учрежденческой сетью дальней связи или сетью общего пользования. Каждый радиомодуль доступа также обеспечивают блоком управления, выполненным с возможностью совместного действия с удаленными устройствами дальней связи для адаптивного выбора свободного канала связи, который, если он занят, является индивидуальным для данной линии радиосвязи между радиоустройством доступа и конкретным удаленным устройством дальней связи. Этот тип методики доступа известен под названием Динамического Распределения Канала (ДРК).

Эти беспроводные системы связи разработаны для использования в случаях применения пико-, нано- и микросотов. Для охвата значительных по площади жилых и городских районов нужно установить и содержать очень большое число устройств доступа или базовых станций. Устроение инфраструктуры для установки и межсоединения такого большого числа устройств доступа может оказаться довольно дорогостоящим.

Статья, опубликованная И. Броуди под названием "Рабочие Характеристики Методов Динамического Распределения Каналов в Условиях Сотовой Связи", 1992, Международная Конференция IEEE (ИИЭТРЭ) по Избранной Тематике Радиосвязи", 25-26 июня, 1992, Ванкувер, Б.К., Канада, раскрывает радиоустройство доступа или базовую станцию для установления линии радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи в данной единице сотов системы сотовой радиосвязи с подвижными объектами. Радиоустройство доступа содержит приемопередатчик, блок управления и антенный блок для установления линий радиосвязи в соответствии с указанной методикой доступа согласно ДРК. Приемопередатчик и блок управления и антенный блок выполняют с возможностью передачи в сектора передачи в отделенные по направлениям географические секторы передачи и устанавливаются таким образом, что получают всестороннюю (360 град) зону обслуживания.

Это известное устройство доступа выполняют таковым, что множество общих каналов радиосвязи есть для каждого из этих секторов. Однако, как указывает Броуди, один канал радиосвязи нельзя использовать дважды на одном радиоустройстве доступа даже в разных секторах. Соответственно, максимальное число каналов радиосвязи, доступных для радиосвязи в данной единице сотов, ограничено множеством общих каналов радиосвязи, имеющихся для данного радиоустройства доступа или базовой станции данной единицы сотов.

Понятно, что для эксплуатации системы РМШ или БПМСЛ в пико-, нано-, или микросотовой налагаемой связи с подвижными объектами с помощью раскрытого Броуди устройства доступа требуется большое количество аппаратуры управления и обработки, особенно если обслуживание данному сектору создает не одно устройство доступа. Далее, не все потенциальные каналы связи в системе можно сделать доступными на каждом устройстве доступа и в каждом секторе передачи, и в результате общая производительность по обеспечению нагрузки будет недостаточной, чтобы обеспечивать жизнеспособную систему РМШ или БПМСЛ в сотовой системе связи с подвижными объектами для использования в жилых или городских районах.

Существенное требование к системам РМШ или БПМСЛ систем сотовой связи с подвижными объектами заключается в обеспечении оборудования, которое должно быть экономичным как с точки зрения производительности, так и потребления энергии. То есть, чтобы создать конкурентоспособные беспроводные соединения, разные узлы системы должны быть сконструированы так, чтобы был создан оптимум между географическим охватом обслуживанием, дальностью, производительностью по осуществлению связи и издержками монтажа.

Суть изобретения Ввиду вышеизложенного и относительно оптимизации производительности и энергопотребления структура радиодоступа и, в частности, радиоустройства доступа являются самыми важными элементами обеспечения жизнеспособной системы РМШ или БПМСЛ пико-, нано- и микросотовой налагаемой сети связи с подвижными объектами.

Соответственно, задача изобретения состоит в обеспечении радиоустройства доступа для установления соединений связи линий радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи, в частности, с удаленными устройствами электросвязи системы РМШ или многосотовой налагаемой системы радиосвязи с подвижными объектами.

Другой задачей данного изобретения является обеспечение системы РМШ, использующей радиоустройство доступа данного изобретения.

Еще одной задачей данного изобретения является обеспечение сотовой системы дальней связи с подвижными объектами с помощью радиоустройства доступа данного изобретения.

В первом осуществлении данное изобретение обеспечивает радиоустройство доступа для установления соединений линий радиосвязи с множеством географически распределенных устройств дальней связи, причем это радиоустройство доступа содержит оперативно соединенные приемопередатчик, блок управления и антенный блок для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в отделенных по направлениям секторах передачи; причем радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью совместного действия с удаленными устройствами дальней связи в данном секторе передачи для адаптивного вы бора свободного канала радиосвязи из числа множества общих каналов радиосвязи; в данном осуществлении радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью выбирать в каждом секторе передачи свободный канал радиосвязи из числа множества общих каналов радиосвязи, причем выбранный канал радиосвязи можно использовать повторно в том же радиоустройстве доступа, но который является индивидуальным для соединения линии радиосвязи в данном секторе передачи.

Данное изобретение основывается на предположении о том, что оптимизацию по производительности и энергопотреблению можно осуществить посредством комбинированных мер секторизирования и динамического доступа к каналам (ДДК).

Посредством секторизирования можно увеличить эффективную дальность соединения линии радиосвязи. То есть, путем излучения энергии радиочастоты передатчика в ограниченный по направлению географический район, эффективная дальность радиопередатчика может быть увеличена по сравнению со всесторонним обслуживанием. Взаимным образом, то же относится и к чувствительности приемника. Далее, с помощью ДРК, в качестве метода доступа к каналу для каждого удаленного устройства дальней связи и радиомодуля доступа в данном секторе, все общие каналы радиосвязи системы можно использовать повторно от сектора к сектору, прежде всего не нуждаясь при этом в планировании канала или частоты. Благодаря алгоритму ДРК тем самым автоматически исключается захват уже занятых каналов связи сектора или единицы сотов.

Соответственно, с помощью устройства доступа данного изобретения систему РМШ можно создать установкой относительно небольшого числа устройств доступа - по сравнению с системой, предлагаемой WO 94/19877 - при помощи повышения производительности связи сравнительно с устройством доступа, раскрытым Броуди.

Используя устройство доступа согласно данному изобретению в сотовой сети связи с подвижными объектами для обеспечения беспроводных соединений между несколькими базовыми станциями небольших сотов и концентратором, или ПКТС, можно получить очень гибкую, экономичную систему, которая сможет обрабатывать значительную нагрузку.

В практическом осуществлении данного изобретения радиоустройство доступа содержит некоторое число радиомодудулей доступа, каждый из которых имеет радиоприемопередатчик и блок управления, выполненные с возможностью обеспечения множества общих каналов радиосвязи. Модули доступа оперативно подключают к антенному блоку для обеспечения общих каналов радиосвязи с отдельными секторами передачи. Разные радиомодули доступа могут работать независимо друг от друга, не нуждаясь в оборудовании управления, или в аналогичной аппаратуре.

Соответственно, радиоустройство доступа согласно данному изобретению можно преимущественно компоновать из независимо действующих устройств доступа или базовых станций, сконструированных для работы в соответствии с имеющейся сегодня коммерческой беспроводной техникой, такой как СТ2 или ЦУБЭ, которые в качестве метода доступа к каналу используют ДРК. Понятно, что устройство доступа не ограничено использованием этого типа радиомодулей доступа. Можно также применять прочую технику, обеспечивающую каналы связи под управлением алгоритма ДРК.

Соответствующим размещением разных радиомодулей доступа можно осуществлять всестороннее обслуживание данного района или (налагаемой) единицы сотов, так, что каждая (налагаемая) единица сотов и все прилегающие к ней соты, все общие каналы радиосвязи системы являются потенциально доступными для установления соединения линии радиосвязи.

Важно отметить, что с точки зрения системы всестороннее радиоустройство доступа согласно данному изобретению, скомпонованное из радиомодулей доступа, действующих в соответствии с одним из видов имеющейся сегодня коммерческой беспроводной техники с использованием ДРК как метода доступа к каналу, действует подобно всестороннему радиоустройству доступа или одной базовой станции этой коммерческой беспроводной техники, но при этом обеспечивает расширенное обслуживание и повышенную производительность по осуществлению связи.

Как указано выше, алгоритм ДРК занимает только свободные каналы в данном географическом районе. Необходимый объем резервирования, как для ремонта, так и техобслуживания, и для повышения производительности по осуществлению связи для данного сектора можно легко достичь в другом осуществлении данного изобретения путем обеспечения общих каналов радиосвязи в данном секторе с помощью по меньшей мере двух радиомодулей доступа данного устройства, причем эти радиомодули доступа могут работать одновременно во время нормальной работы.

Несмотря на то, что одному и тому же сектору могут быть назначены два или более модуля доступа, еще в одном осуществлении данного изобретения антенный блок сконструирован для наложения на секторизированную зону обслуживания.

В предпочтительном осуществлении антенный блок содержит устройство из отдельно размещенных антенн, оперативно подключенных к радиоприемопередатчику отдельного радиомодуля доступа.

Для максимального устранения интерференции между несколькими радиомодулями доступа радиоустройства доступа антенны предпочтительно являются антеннами так называемого изолированного типа, имеющими минимальные характеристики бокового и обратного излучения.

Для этого многоэлементные антенны типа, имеющего множество излучающих элементов, каждый из которых имеет излучатель электропроводных накладок над электропроводной подложкой, образующих микрополосковую антенну с излучающей передней стороной и неизлучающей или экранированной, задней стороной, оказались весьма подходящими.

В предпочтительном осуществлении данного изобретения антенный блок содержит размещенные шестиугольником, излучающие по существу под углом 120^o, микрополосковые антенны.

Для обеспечения так называемого разнесения переключения для выбора наиболее соответствующей траектории распространения в случае интерференции: еще в одном осуществлении данного изобретения приемопередатчик каждого радиомодуля доступа содержит средство переключения для оперативного подключения приемопередатчика к первому или второму антенному устройству.

Для исключения интерференции, когда устанавливают и ведут связь между устройством доступа и удаленным устройством дальней связи, устройство доступа по данному изобретению действует предпочтительно с помощью методики ДРК, которая называется Постоянным Динамическим Выбором Канала (ПДВК). Главное свойство ПДВК заключается в том, что выбирают такой канал радиосвязи, которому оказывается наименьший объем помех во время его выбора.

Соответственно, в еще одном осуществлении данного изобретения блок управления радиомодулями доступа выполняют с возможностью совместного действия с удаленными устройствами дальней связи в соответствующем секторе передачи для постоянного адаптивного выбора свободного канала связи из числа множества общих каналов связи в данной системе. Радиомодули доступа и удаленные устройства дальней связи предпочтительно содержат приемопередатчик, выполненный с возможностью обеспечения множества каналов связи на основе методики многостанционного доступа, такой как Многостанционный Доступ с Временным Разделением Каналов (МДВРК), Многостанционный Доступ с Частотным Разделением (МДЧР), Многостанционный Доступ с Кодовым Разделением Каналов (МДКРК), например.

В предпочтительном осуществлении данного изобретения радиомодули доступа и удаленные устройства дальней связи работают в соответствии с нормативом Цифровой Усовершенствованной Беспроводной Дистанционной связи (ЦУБД).

Более подробное описание ДРК и ПДВК можно найти в патентах США NN 4 628 152; 4 731 812 и в статье Д.Экерберга "Новые Принципы Радиодоступа, которые Можно Использовать для Третьего Поколения Систем Радиосвязи с Подвижными Объектами", в материалах Третьего Международного Симпозиума IEEE (ИИЭТРЭ) по теме "Персональная, С Подвижными Объектами и в Помещениях, Радиосвязь", Бостон, Масс., 19-21 октября 1992 -эти материалы включены в данную заявку в качестве ссылки.

В конструкционном осуществлении: радиоустройство доступа данного изобретения содержит корпус, имеющий параллельные, разделенные продольными интервалами, первую и вторую монтажные пластины и средства для монтажа подложек антенны на, и между монтажными пластинами. Эти средства монтажа могут содержать средства защелкивающегося фиксатора, в которых подложки антенны или пластины на их противоположных краях имеют выступы, а монтажные пластины имеют соответствующие отверстия, в результате чего в установленном состоянии выступы входят в эти отверстия.

При монтаже радиоустройства доступа на относительно высоких зданиях, вышках и т.п. для обеспечения направленности антенны обеспечивают средства управления углом наклона пластин антенны. Несмотря на то, что эти средства могут содержать (дистанционно управляемые) такие средства привода, как двигатели, зубчатые колеса и т.п., все же в еще одном осуществлении данного изобретения монтажные пластины обеспечивают некоторым числом расположенных с радиальными интервалами отверстий, в результате чего подложки антенн можно монтировать с наклоном относительно монтажных пластин.

Данное изобретение также относится к "радио в местной системе шлейфа" и сотовой сети связи с подвижными объектами, содержащей множество географически распределенных радиоустройств доступа в соответствии с данным изобретением, как изложено выше.

Указанные выше и другие признаки и преимущества данного изобретения поясняются в следующем ниже описании со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 - схематичное изображение имеющегося уровня техники системы РМШ с ФРМШ и ПРМШ.

Фиг. 2 - схематичное изображение типичной сотовой системы дальней связи с подвижными объектами имеющегося уровня техники.

Фиг. 3 - схематичное изображение части сотовой системы в соответствии с фиг. 2, в которой более крупные соты налагают на несколько менее мелких сотов.

Фиг. 4 - схематичное изображение в разрезе части осуществления радиоустройства доступа в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 5 - схематичное изображение по линии V-V устройства доступа фиг. 4.

Фиг. 6 - схематичное изображение секторов передачи, образованных радиоустройством доступа в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 7 - схематичное изображение платы многополосковой антенны имеющегося уровня техники, используемой в радиоустройстве доступа фиг. 5.

Фиг. 8 - блок-схема радиомодуля имеющегося уровня техники, применяемого в радиоустройстве доступа фиг. 5.

Фиг. 9 - схематичное изображение применения радиоустройства доступа в соответствии с данным изобретением в налагаемой многосотовой сети связи с подвижными объектами.

Подробное описание осуществлений Исключая какое бы то ни было ограничение, данное изобретение далее излагается и поясняется с обращением к приводимому в качестве примера осуществлению.

Фиг. 1 изображает пример системы электросвязи РМШ, которая обеспечивает стационарный (ФРМШ) и подвижный (ПРМШ) доступ, подобный описанному в Международной Заявке, WO 94/19877. Система в общем обозначена цифровым обозначением 1 и содержит множество радиоустройств доступа или базовых станций 2, каждая из которых содержит блок радиоприемопредатчика, причем выход приемопередатчика подключают к приемопередающей антенне 3. Базовые станции 2 также связывают с коммутатором 5 для подключения телефонной сети общего пользования или сети данных (КТСОП/ИСЦС). Соединения с коммутатором 5 изображены в виде кабеля 6, т.е. медного провода или оптического волокна, но это мажет также быть и, например, линией СВЧ-связи.

Система также содержит некоторое число удаленных стационарных беспроводных устройств доступа (W) FAU 7, содержащих радиоприемопередатчик, подключенный к приемопередающей антенне 8 для установления линии радиосвязи 15 с базовым устройством 3. Удаленные устройства 7 содержат либо одну, либо две оконечные телефонные станции 9 для подключения обычного проводного телефона 11 и еще одной приемопередающей антенны 10. Удаленные устройства 7 стационарно устанавливают в (или на) здании 12 или на аналогичном сооружении. Антенна 8 может быть внутренней в здании или наружной, предпочтительно дальнодействующей антенной; Другая антенна 10 обычно является всесторонней, установленной внутри здания, антенной.

Кроме стационарно установленных удаленных устройств 7, система также содержит несколько подвижных удаленных устройств 13 в виде, например, портативных телефонных аппаратов. Эти подвижные удаленные устройства 13 содержат приемопередатчик, один конец которого подключен к приемопередающей антенне 14, другой - к микрофону/громкоговорителю для речевой связи, например. Эти подвижные удаленные устройства 13 можно использовать внутри здания 12 для установления линии радиосвязи 16 со стационарными удаленными устройствами 7 через установленную внутри здания антенну 10 и подвижную антенну 14, или для установления прямой линии радиосвязи 17 с базовым устройством 2 через их соответствующие антенны 3 и 14.

В случае базовых станций 2, работающих в соответствии с существующими сегодня беспроводными потребляющими мало энергии технологиями, которые обозначают как СТ2, СТ и ЦУБД, каждая из этих базовых станций обслуживает ограниченный район размером в величину пико-, нано-, или микросота. Соответственно, для обслуживания крупных жилых или городских районов, например, нужно устанавливать и подключать к коммутатору 5 большое число этих базовых станций 2.

Фиг. 2 изображает типичную сотовую систему дальней связи с подвижными объектами, которая в общем обозначена цифровым обозначением 20. Эта система содержит одну или несколько подвижных радиостанций или устройств 21, изображенных в виде автомобиля, одну или несколько базовых радиостанций 23, изображенных в виде вышки, и радиокоммутатор или подвижную телефонную станцию (ПКТС) 25.

Каждое подвижное радиоустройство 21 содержит приемопередатчик, один конец которого подключают к приемопередающей антенне 22, а другой конец подключают к микрофону/громкоговорителю для речевой связи, например. Каждая базовая станция 23 содержит радиоприемопередатчик, причем выход приемопередатчика подключают к приемопередающей антенне 24; и оно обслуживает единицу сотов 26. Базовые радиостанции 23 подключают по проводу или кабелю 27 к ПКТС 25, которую в свою очередь подключают к КТСОП/ИСЦС 28, обеспечивающим обслуживание для подключенных наземной линией абонентов, представленных проводным телефоном 29. По сотовой сети 20 можно установить дуплексную линию радиосвязи 30 между двумя подвижными станциями 21, или между подвижной станцией 21 и подключенным по наземной линии абонентом 29.

Несмотря на то, что в фиг. 2 изображены только три единицы сотов 26, типичная сотовая сеть может содержать сотни базовых станций 23, тысячи подвижных станций 21 и ПКТС 25 числом более одной. Соты 26 имеют размер макросотов или крупных сотов.

Для увеличения возможностей обработки нагрузки сотовой сети связи с подвижными объектами внутри данного района необходимо уменьшить размер единицы сотов. Фиг. 3 изображает типичное осуществление сотовой связи с подвижными объектами, в которой некоторое число относительно небольших сотов 32, таких как пикосоты, наносоты и микросоты, содержится внутри относительно крупной единицы сотов или перекрываются ею, например, единицей макросотов 31. Для простоты различные соты изображают в виде круга, а одна единица макросотов изображена включающей в себя несколько более мелких сотов.

Каждая мелкая единица сотов 32 содержит радиоустройство доступа 33, обеспечивающее обслуживание подвижным устройствам 21 в конкретной единице сотов (см. фиг. 2). Различные устройства доступа 33 связывают кабелем 34, таким как коаксиальный кабель или медные провода, с концентратором 35, который в свою очередь связывают с ПКТС 36 налагаемой единицы макросотов 31. В частности, в плотнонаселенных жилых или городских районах может потребоваться большее число мелких сотов 32, что влечет относительно высокие сетевые затраты по причине необходимости создания проводных соединений 34.

Несмотря на то, что проводные многосотовые линии 34 можно заменить беспроводными линиями связи 15, как изображено в фиг. 1, это еще не решает проблемы необходимости установки большого числа базовых станций 2, установления линии радиосвязи с различными географически распределенными радиоустройствами доступа 33 сотов 32.

Далее следует описание предлагаемого устройства доступа в соответствии с данным изобретением, которое можно использовать в РМШ- или БПМСЛ-сетях сотовой радиосвязи с подвижными объектами и которое обеспечивает расширенную зону обслуживания и повышенную производительность ведения связи.

Обратимся сначала к фиг. 4. Изображена часть сечения радиоустройства доступа 40 в соответствии с данным изобретением. Устройство доступа 40 содержит продольный корпус, имеющий верхнюю и нижнюю металлические монтажные пластины 42 и 43, соответственно, которые имеют ребра жесткости поперек пластин 42, 43, причем ребра 41 приварены или прикреплены иным образом к срединному металлическому стержню или стойке 44. Стойка 44 концентрично взаимосвязана с монтажными пластинами 42, 43. Между монтажными пластинами 42, 43 по их окружности размещено некоторое число радиомодулей доступа 45 и соответствующие антенные пластины 46. Эти модули доступа 45 и антенные пластины 46 устанавливают на противоположных сторонах промежуточного продольного металлического монтажного элемента 47.

Монтажные элементы на их коротких сторонах обеспечивают пружинные выступы или штифты 48. В собранном состоянии эти штифты входят в соответствующие отверстия 49 монтажных пластин 42, 43, благодаря своему пружинному действию. Монтажные элементы 47 легко снимаются с корпуса отжатием пружинных штифтов.

Корпус и собранные радиомодули 45 доступа и антенные платины 46 накрываются пластмассовым обтекателем 50, состоящим, как изображено, из верхней части 51 и нижней части 52. В верхней части 51 обтекателя обеспечивают запорный элемент 53, который имеет соединение над отверстием в центре обтекателя для пропускания стойки 44 для предотвращения попадания влаги в обтекатель 50 через стойку 44.

Стойка 44 обычно имеет форму полого вала с отверстиями 54 в его ограничивающей стенке для пропускания соединительных кабелей (не изображены) радиомодулей 45 доступа. С помощью монтажных фланцев 55, прикрепленных к верхней и нижней монтажным пластинам 42, 43, корпус и обтекатель 50 можно прикрепить к мачте 56 винтами или другим крепежом.

Фиг. 5 изображает вид по линии V-V устройства доступа 40 (фиг. 4) с частично снятыми: верхней частью 51 обтекателя 50 и верхней монтажной пластиной 42. Монтажные элементы 47 имеют по существу U-образную в сечении переднюю сторону 57 для размещения антенной пластины 46. На их боковой стороне 58 обеспечивают монтажные элементы 47 с парой выступов 58 для размещения стержнеобразного монтажного средства 59, проходящего в продольном направлении корпусных элементов 47 для крепления радиомодулей доступа 45. В изображенном осуществлении радиомодули доступа 45 просто крепят к монтажным средствам 59 винтами 60. Антенные пластины 46 можно прижать к монтажным элементам 47 или прикрепить иным образом клеющим средством или винтами, например (не изображены).

В фиг. 5 видно, что фланцы 55 выполнены с возможностью подгонки к мачте 56, наружный диаметр которой меньше внутреннего диаметра стойки 44. Образуемый при этом интервал 61 можно использовать для пропускания соединительных кабелей радиомодулей доступа 45, т.е. для обеспечения сообщения и питания (не изображены).

Пригонкой штифтов 48 в соответствующие отверстия 49, которые расположены ближе к центру любой из монтажных пластин 42, 43, антенные пластины 46 можно располагать в наклонном положении относительно стойки 44. Это делается в случае необходимости установки угла возвышения для освещения определенного места.

В предпочтительном осуществлении устройства доступа в соответствии с данным изобретением радиомодули доступа 45 и их соответствующие антенные пластины 46 имеют шестигранное размещение с одной антенной пластиной 46 из расчета на один модуль 45 доступа, тем самым обеспечивая шесть секторов передачи 66, 67, 68, 69, 70, 71 в соответствии со схематичным изображением в фиг. 6.

Каждая из антенн имеет по существу 120-градусную диаграмму направленности 65. Соответственно, формируют 120-градусные секторы передачи, в результате чего можно обеспечивать всестороннее (360 град) обслуживание тремя несмежными антеннами 46, например, секторы 66, 68, 70. Добавлением еще одного "слоя" 120-градусных антенн, т.е. секторов 67, 69 и 71, обеспечивают создание налагаемого обслуживания смежных секторов передачи, тем самым обеспечивая резервирование.

Для простоты изображены диаграммы направленности только трех секторов. Специалисту в данной области будет понятно, что можно формировать даже большее или меньшее число секторов, - в зависимости от района обслуживания и нагрузки связи в этом районе.

Многополосковые антенны с решеткой излучающих элементов очень подходят для данного изобретения. Фиг. 7 изображает многополосковую антенну имеющегося уровня техники 75, которая содержит множество электропроводных антенных элементов 76 на электропроводной поверхности 77. Антенные элементы 76 изолируют от поверхности 77 непроводящим промежуточным слоем 78. Антенные элементы 76 соединены последовательно полосками 79 и образуют излучающие диполи антенны. Наверху антенны 75 формируют антенный вывод 80 для соединения антенных элементов с радиочастотным выводом приемопередатчика радиомодуля доступа. Электропроводную поверхность 77 соединяют выводом заземления приемопередатчика, и она образует неизлучающую, или изолированную, или экранированную заднюю сторону.

Многополосковая антенна 75 имеет очень низкое излучение по своим боковым сторонам и краям, и поэтому эти антенны можно размещать, например, в виде шестиугольника, и при этом связывания радиочастотной энергии между смежными антеннами не будет, или фактически не будет. Утечка радиочастотной энергии к смежным антеннам составляет величину менее 60 дБ - даже без дополнительных мер, таких как дополнительное применение антирадиочастотного материала между смежными антеннами. Соответственно, эффекты перекрестного модулирования между смежными радиомодулями доступа при использовании этих микрополосковых антенн 75 несущественно малые. Указываем в качестве ссылки Международную Заявку WO 094/11958.

Как указано выше во вступлении в данному описанию, радиоустройство в соответствии с данным изобретением можно компоновать из радиомодулей доступа, действующих в соответствии с одним из имеющихся сегодня видов коммерческой беспроводной технологии, которые обозначают как СТ2, СТ и ЦУБЭ, которые все используют ДРК для доступа в один из множества общих радиоканалов.

Фиг. 8 изображает блок-схему радиомодуля доступа 45, который действует в соответствии с нормативом ЦУБД. ЦУБД является цифровым методом радиодоступа С Многими Несущими/ Многостанционным Доступом с Временным Разделением Каналов/ Дуплексом с Временным Разделением Каналов, который предоставляет десять радионесущих, каждая из которых подразделяется на 24 временных интервала, обслуживающих 12 дуплексных каналов связи, и называется циклом (временного объединения цифрового сигнала).

Базовая станция 45 имеет проводное соединение 81 с местной телефонной станцией. Оно является соединением магистральной линии или многих линий для одновременных телефонных вызовов числом до 12. Эти вызовы с помощью интерфейса 82 перекодируют в формат Адаптивной Дифференциальной Импульсно-Кодовой Модуляции речевым кодером-декодером 83. Специализированная логическая схема 84 центрального управления детектирует поступающие сигналы и управляет исходящими сигналами, выбирает соответствующие комбинации несущей и временных интервалов в соответствии с алгоритмами ДРК/ПДВК и объединяет через мультиплексор 85 разные соединения и временные интервалы. Модуль 45 имеет блок 86 синхронизации циклов и временных интервалов, который управляет хронированием приема/передачи временных интервалов. Логическая схема 86 центрального управления также управляет переключателем 87 приема/передачи и переключателем 88 антенного разнесения, если таковое антенное разнесение требуется. В случае антенного разнесения, если радиосоединение не обеспечивает хорошей связи, то логическая схема управления сначала проверяет другие антенны и затем меняет радиосвязи.

Радиоинтерфейс модуля 45 состоит из приемника/демодулятора 89 и передатчика/модулятора 90. Синхронизацию и информацию управления снимают с принятых данных блоком 91, затем таковую информацию прибавляют к данным, передаваемым блоком 92, подключенным в соответствии с изображением.

В случае подвижного устройства 13 в фиг. 1, например, соединение 81 линии замыкается на микрофон/громкоговоритель.

В соответствии с данным изобретением каждый из 120 радиоканалов устройства 45 обеспечивают каждому из секторов 66-71 в соответствии с изображением фиг. 6. Удаленные устройства дальней связи, такие как (W)FAU 7 и подвижные устройства 13, изображенные в фиг. 1, или радиоустройства 33 доступа сотовой налагаемой сети связи с подвижными объектами фиг. 3 в любом из секторов передачи 66-71 теперь могут в соответствии с методом ДРК/ПДВК выбирать любой из этих каналов 120 для связи - при том условии, что этот канал не использует другое соединение линии радиосвязи в этом секторе, независимо от того, обрабатывается ли он тем же радиомодулем доступа 45 или нет. После выбора этот канал является индивидуальным каналом для установленного соединения линии радиосвязи.

Каждое из проводных соединений 81 радиомодулей 45 радиоустройства доступа в соответствии с данным изобретением можно подключать отдельно к сети КТСОП/ИСЦС. Но предпочтительно подключать радиомодули к так называемому Узловому Блоку Управления (УБУ), который действует в качестве концентратора нагрузки для сети КТСОП/ИСЦС. Этот УБУ можно установить в самом устройстве доступа, например, смонтировать на корпусе устройства доступа 40, изображенного в фиг. 4, или в отдельном корпусе.

В общем, изображенные в фиг. 4 радиомодули доступа не нужно обязательно устанавливать на/или вблизи антенных пластин 46. Аналогично упомянутому выше УБУ эти модули можно также устанавливать в отдельном корпусе на конце мачты 56, например. Поэтому устройство доступа 40 только вмещает различные антенные пластины 46. Специалистам в данной области понятно, что для данного изобретения можно использовать различные антенны.

С помощью устройства доступа согласно данному изобретению систему РМШ можно обеспечить простой заменой некоторых из базовых станций 2 на радиоустройства доступа 40 в соответствии с данным изобретением - разумеется, с учетом расширенной зоны обслуживания и производительности этих радиоустройств доступа. Разнесение можно осуществлять установкой вблизи друг друга нескольких радиоустройств доступа по данному изобретению, в результате чего они смогут по существу охватить тот же район. Вместо (отдельных) полных устройств 40 доступа, изображенных в фиг. 4, возможно также составлять группы радиоустройств доступа 40, имеющих модули доступа 45 фиг. 8; причем устройства доступа будут (в этом случае) просто содержать антенные пластины 46, как указано выше. Для достижения разнесения полярности, например, антенные пластины могут излучать с разной поляризацией. В этом случае радиоустройства доступа можно монтировать на той же мачте друг над другом в сдвоенной конфигурации, например.

Фиг. 9 изображает применение радиоустройства доступа по данному изобретению в многосотовой налагаемой сети связи с подвижными объектами. Например, путем установки радиоустройства доступа 40 в точке пересечения макросотов 31, и соединением его с ПКТС 36 макросотов 31 БПМСЛ 37 с удаленными устройствами доступа 33 каждой мелкой единицы сотов 32 можно установить посредством устройства доступа 40. Понятно, что это является очень эффективным методом - при котором не нужно планировать каналы и частоты - соединения разных мелких сотов, поскольку создаваемая при этом нагрузка очень низкая и временная, не оправдывающая использование проводной линии связи 34, изображенной в фиг. 3.

Радиоустройство доступа по данному изобретению предоставляет хорошее средство для связывания беспроводных систем сотовой GSM и ЦУБД.

Хотя данное изобретение описано со ссылкой на конкретное осуществление и систему ЦУБД, понятно, что новую концепцию данного изобретения можно использовать с несколькими видами допуска, такими как МСДЧР и МСДКРК, и многими различными осуществлениями радиоустройства доступа.

Формула изобретения

1. Радиоустройство доступа для установления соединений линии радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи, причем указанное радиоустройство доступа содержит радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок, оперативно подключенные для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторах передачи, причем указанный радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью совместного действия с указанными удаленными устройствами дальней связи в секторе передачи для адаптивного выбора свободного радиоканала связи указанного множества общих радиоканалов связи, отличающееся тем, что указанный радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью выбора в каждом из указанных секторов передачи свободного радиоканала связи указанного множества общих каналов радиосвязи, который после его выбора можно повторно использовать в том же радиоустройстве доступа, но который является индивидуальным для данного соединения линии радиосвязи в данном секторе передачи.

2. Радиоустройство доступа по п.1, отличающееся тем, что содержит некоторое число радиомодулей доступа, каждый из которых содержит радиоприемопередатчик и блок управления, выполненные с возможностью обеспечения множества общих каналов радиосвязи, указанные радиомодули доступа выполнены с возможностью оперативного подключения к указанным антенным блокам и обеспечения указанного множества общих каналов радиосвязи в соответствующем секторе передачи.

3. Радиоустройство доступа по п.2, отличающееся тем, что указанные радиомодули доступа выполнены с возможностью обеспечения указанного множества общих каналов радиосвязи в данном секторе передачи, по меньшей мере, двумя радиомодулями доступа.

4. Радиоустройство доступа по п.3, отличающееся тем, что указанный антенный блок выполнен с возможностью обеспечения налагаемого секторизированного обслуживания.

5. Радиоустройство доступа по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что указанный антенный блок содержит устройство индивидуальных антенн, оперативно подключенных к радиоприемопередатчику отдельного радиомодуля доступа.

6. Радиоустройство доступа по п.5, отличающееся тем, что указанные антенны являются антеннами так называемого изолированного типа, имеющими по возможности минимальные характеристики бокового и обратного излучений.

7. Радиоустройство доступа по п.4 или 5, отличающееся тем, что указанные индивидуальные антенны содержат многоэлементные антенны на электропроводной подложке и множество излучающих элементов, установленных на ней в заданном порядке расположения.

8. Радиоустройство доступа по п.6, отличающееся тем, что каждый излучающий элемент содержит электропроводный элементный излучатель на электропроводной подложке, образующий микрополосковую антенну, имеющую излучающую переднюю сторону и неизлучающую или изолированную заднюю сторону.

9. Радиоустройство доступа по п.7, отличающееся тем, что указанные радиомодули доступа содержат корпус и установлены на изолированной задней стороне соответствующей микрополосковой антенны.

10. Радиоустройство доступа по п.7 или 8, отличающееся тем, что антенный блок содержит размещенные шестиугольником, излучающие под углом 120^o микрополосковые антенны.

11. Радиоустройство доступа по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что указанный антенный блок содержит физически отдельные первое и второе антенные устройства, в котором радиоприемопередатчик каждого радиомодуля доступа содержит переключатель для оперативного подключения радиоприемопередатчика к указанному первому или второму антенному устройству.

12. Радиоустройство доступа по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что блок управления радиомодулей доступа выполнен с возможностью совместного действия с удаленными устройствами электросвязи в соответствующем секторе передачи для постоянного адаптивного выбора свободного канала радиосвязи из числа множества общих каналов радиосвязи.

13. Радиоустройство доступа по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанные радиомодули доступа и удаленные устройства электросвязи содержат приемопередатчик, выполненный с возможностью обеспечения множества каналов связи в соответствии с методом многостанционного доступа радиосвязи.

14. Радиоустройство доступа по п.13, отличающееся тем, что указанные радиомодули доступа и указанные удаленные устройства электросвязи действуют в соответствии с нормативом цифровой усовершенствованной беспроводной дистанционной связи (ЦУБД).

15. Радиоустройство доступа по любому из пп.7 - 14, отличающееся тем, что содержит корпус, имеющий параллельные, разделенные продольным интервалом первую и вторую монтажные пластины и средство для установки указанных антенных подложек на/и между указанными монтажными пластинами (42, 43).

16. Радиоустройство доступа по п.15, отличающееся тем, что указанное монтажное средство содержит средство защелкивающегося фиксатора, в соответствии с которым монтажные элементы антенны на своих противоположных краях обеспечиваются выступами, а указанные монтажные пластины обеспечиваются соответствующими отверстиями, в результате чего в смонтированном состоянии указанные выступы входят в указанные отверстия.

17. Радиоустройство доступа по п.15 или 16, отличающееся тем, что также содержит средство для управления углом наклона антенных пластин.

18. Радиоустройство доступа по пп.16 - 17, отличающееся тем, что указанные монтажные пластины обеспечивают некоторым числом расположенных с радиальными интервалами отверстий, в результате чего указанные антенные подложки могут монтировать наклонно относительно монтажных пластин.

19. Система Радио в Местном Шлейфе, содержащая множество географически распределенных радиоустройств доступа, выполненная с возможностью установления прямой линии радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи, причем каждое из указанных радиоустройств доступа подключается через промежуточный радиокоммутатор сети дальней связи общего пользования.

20. Сотовая сеть связи с подвижными объектами, содержащая множество географически распределенных радиоустройств доступа, выполненных с возможностью установления прямой линии радиосвязи с множеством географически распределенных удаленных устройств дальней связи, обеспечивающих обслуживание данной единицы сотов указанной сети, причем указанные радиоустройства доступа подключаются через промежуточный радиокоммутатор к сети дальней связи общего пользования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9