Многорежимное устройство связи с определением местоположения
Изобретение относится к беспроводной связи и может быть использовано для осуществления связи с системами как спутниковой, так и наземной связи. Достигаемый технический результат - объединение возможности наземной и/или спутниковой связи в подвижном приемопередатчике с возможностью определения местоположения с минимизацией потребляемой мощности. Многорежимный приемопередатчик для беспроводного устройства связи(БУС) содержит первый канал передачи для формирования первого радиочастотного (РЧ) сигнала передачи, совместимого с первой системой связи, первый канал приема для приема первого РЧ-сигнала приема от первой системы связи, второй канал приема для приема второго РЧ-сигнала приема от спутниковой системы позиционирования и используемого для определения местоположения БУС, при этом упомянутые первый и второй каналы приема совместно используют общий тракт приема. 5 н. и 31 з.п. ф-лы, 7 ил.
Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к беспроводной связи, в частности к беспроводному устройству, такому как беспроводный телефон или модем, способному осуществлять связь с системами как спутниковой, так и наземной связи и принимать сигналы от спутниковой системы определения местоположения, из которой может быть определено местоположение беспроводного устройства.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время существует много различных типов радиотелефонов или систем беспроводной связи, включающих в себя различные системы наземной беспроводной связи и различные системы спутниковой беспроводной связи. Различные наземные беспроводные системы могут включать в себя систему персональной связи (СПС) и сотовые системы. Примеры известных сотовых систем включают в себя сотовую аналоговую усовершенствованную подвижную телефонную службу (УПТС, AMPS) и следующие цифровые сотовые системы: системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA); системы многостанционного доступа с временным разделением каналов (МДВР, TDMA) и более новые гибридные цифровые системы связи, использующие методы как МДВР, так и МДКР. Сотовая система МДКР описана в стандарте Ассоциации промышленности средств связи и Ассоциации электронной промышленности (АПСС/АЭП) IS-95. Объединенные системы УПТС и МДКР описаны в стандарте АПСС/АЭП IS-98. Другие системы связи описаны в IMT-2000/UM, или международной системе подвижной связи 2000/универсальной системе подвижной связи, - стандартах, охватывающих те системы, которые упоминаются как широкополосный МДКР (ШМДКР), cdma2000 (такие как стандарты cdma2000 1x или 3х, например) или многостанционный доступ с временным разделением каналов синхронно с кодовым разделением каналов (МДВР-СКР, TD-SCDMA).
Примерная система спутниковой связи типа МДКР содержит орбитальную группировку из 48 низкоорбитальных спутников и множество наземных станций (также упоминаемых, как наземные стационарные станции или станции сопряжения (шлюзы)). Станции сопряжения соединяют одну или несколько известных систем и сетей связи с одним или несколькими спутниковыми абонентскими терминалами через множество низкоорбитальных спутников. Системы наземной связи, связанные со станциями сопряжения, могут включать в себя, например, наземные телефонные линии, связанные с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (ТфОП, PSTN), сотовые системы и системы СПС, выделенные оптические или радиорелейные линии, или Интернет. Спутниковыми абонентскими терминалами могут быть подвижные, портативные или стационарные терминалы, как потребуется.
Каждый спутниковый абонентский терминал, типично, может осуществлять прием и передачу на многочисленные спутники. Это обеспечивает требуемый уровень разнесения по спутникам и в пространстве. Спутниковые абонентские терминалы используют такое разнесение по спутникам, чтобы улучшить зону обслуживания спутниковой связи посредством исключения преград на линии прямой видимости между спутниковым абонентским терминалом и любым данным спутником. В некоторых системах спутники служат только в качестве конверторов и ретрансляторов. Они могут не содержать или не использовать возможности модуляции или демодуляции сигнала. Сигнал, передаваемый от абонентского терминала на спутник, упоминается как сигнал или частота спутниковой линии "вверх". Сигнал, передаваемый от спутника на абонентский терминал, упоминается как сигнал или частота спутниковой линии "вниз". Если рассматривать со стороны спутника, который является одним из нескольких или простым ретранслятором, то те сигналы, которые проходят от станции сопряжения на абонентские терминалы, упоминаются как сигналы (связи) прямой линии связи, и те сигналы, проходящие от абонентского терминала на станцию сопряжения, упоминаются как сигналы обратной линии связи (если рассматривать со стороны абонентского терминала).
Спутник преобразует частоту спутниковой линии "вверх" (обратной линии абонентского терминала) в частоту прямой линии или ретрансляционной линии системы "станция сопряжения-спутник", передаваемую от спутника на станцию сопряжения. Также спутник преобразует частоту спутниковой линии "вниз" в частоту ретрансляционной линии или обратной линии системы спутник-станция сопряжения, передаваемой со спутника на абонентский терминал (прямая линия абонентского терминала). Например, если частота линии "вниз" абонентского терминала составляет 2500 мегагерц (МГц) и его частота линии "вверх" составляет 1600 МГц, то спутник отображает или преобразует сигналы на этих частотах в другие требуемые частоты линии, такие как 5100 МГц и 6900 МГц соответственно. Каждая спутниковая линия "вниз" имеет ряд или группу "лучей" (или секторов), образующих след на поверхности Земли. Типичный спутник может использовать шестнадцать таких лучей. Иногда многочисленные лучи на разных частотах используются для охвата одной и той же данной зоны в одной диаграмме направленности "луча", причем каждый упоминается как "подлуч".
Для систем связи МДКР, использующих псевдошумовые или псевдослучайные коды для модуляции, каждый луч линии "вниз", и, в большинстве случаев, каждый спутник, использует отдельное значение фазового сдвига псевдошумового кода для целей идентификации луча. В пределах каждого луча ортогональные коды, такие как коды Уолша, используются для лучевого или подлучевого каналообразования, создавая ряд индивидуальных кодовых каналов для осуществления связи в отношении каждого абонентского терминала. На практике лучи от одного спутника формируют след, который может охватить большие географические регионы, такие как целые страны, например, Соединенные Штаты. Спутники принимают сигналы связи спутниковой линии "вверх" или обратной линии от абонентских терминалов, также используя ряд или группу лучей (или секторов) в диаграмме направленности, обычно шестнадцать. Диаграммы направленности лучей прямой и обратной линии не должны быть идентичными.
В примерной системе спутниковой беспроводной связи МДКР общая частота, или группа частот, определяющих различные лучи, используется каждой станцией сопряжения, передающей на спутники или через них. Общие радиочастоты позволяют осуществлять одновременную передачу через многочисленные спутники на одну станцию сопряжения или от нее. Индивидуальные абонентские терминалы разделяются посредством использования длинных псевдошумовых кодов или псевдошумовых кодов с высокой скоростью следования элементов сигнала на обратной линии сигнала связи и ортогональных кодов (и подлучей) или кодов (и подлучей) Уолша на прямой линии сигнала связи. Псевдошумовые коды с высокой скоростью и коды Уолша используются для модулирования сигналов, передаваемых от станций сопряжения и приемопередатчиков абонентских терминалов. Передающие терминалы (станция сопряжения и абонентский терминал) могут использовать различные псевдошумовые коды, сдвинутые во времени друг относительно друга (и/или кодов Уолша), тем самым создавая передаваемые сигналы, которые могут приниматься отдельно на принимающем терминале.
Каждая станция сопряжения передает пилот-сигнал, имеющий общий псевдошумовой расширяющий код или кодовую пару, которая сдвинута по фазе кода от пилот-сигнала других станций сопряжения. Уникальные пары псевдошумовых кодов могут быть использованы для идентификации спутников в пределах конкретной орбитальной плоскости. Кроме того, каждая станция сопряжения может иметь однозначный идентифицирующий псевдошумовой код, и каждый луч линии "вниз" (от спутника на абонентский терминал) имеет различный сдвиг псевдошумового кода относительно других лучей линии "вниз" для спутника.
Во время работы системы абонентский терминал имеет модель орбитальной группировки спутников, и абонентский терминал обеспечивается списком псевдошумовых кодов и фазовых сдвигов псевдошумового кода для каждого спутника, входящего в пределы видимости или находящегося в пределах видимости абонентского терминала, или для станций сопряжения. Кроме того, внешняя псевдошумовая кодовая последовательность, как описано в заявке на патент США № 09/169 358, озаглавленной "Multi-Layered PN Code Spreading In A Multi-User Communications System" (Многоуровневое расширение псевдошумовых кодов в многопользовательской системе связи), Harms et al и включенной здесь в качестве ссылки, может быть использована для идентификации определенных источников сигнала, таких как станции сопряжения или спутники. Этот псевдошумовой код может быть использован для выведения временной и разности фаз между спутниками, находящимися в зоне видимости в любой момент времени или имеющие эти же и/или другие орбиты. Абонентский терминал оснащен элементами, полезными для одновременного обнаружения и отслеживания лучей от многочисленных спутников на многочисленных орбитах.
Технология МДКР обеспечивает механизм для передачи обслуживания между спутниковыми лучами посредством изменения псевдошумовых кодов, используемых для демодулирования или сжатия принимаемых сигналов. В общих чертах, это может быть выполнено посредством использования одного или нескольких кодов в наборе кодов и изменения фазы кодов для согласования различных фазовых сдвигов кода, используемых между различными источниками или лучами сигнала. Когда более одного спутника находится в зоне видимости абонентского терминала, то абонентский терминал может осуществлять связь со станцией сопряжения через более чем один спутник. В результате на станции сопряжения для абонентского терминала может быть достигнута передача обслуживания вызова между спутниками. Эта возможность связи с многочисленными спутниками предоставляет разнесение по спутникам системы (также упоминаемое, как разнесение в пространстве). Если деревья, горы или здания образуют преграду для спутниковой линии к абонентскому терминалу, то абонентский терминал может поддерживать линию связи активной посредством передачи обслуживания другому спутнику, находящемуся в зоне видимости.
Примерной системой спутниковой связи является глобальная система связи с возможностью глобального роуминга. Наилучшие результаты связи достигаются тогда, когда между абонентским терминалом и спутником существует линия прямой видимости. Предпочтительно, чтобы абонентский терминал имел беспрепятственную видимость спутника. В городах и городской обстановке может быть трудным достижение такой беспрепятственной видимости. Кроме того, абонент спутникового терминала может посчитать более удобным использование внутри здания радиотелефона или беспроводного устройства связи, включая беспроводные модемы.
В настоящее время абонент системы может достичь некоторого уровня подвижной связи с возможностями глобального роуминга для связи со многими пунктами на Земле, используя в комбинации спутниковый терминал системы связи Международной организации подвижной спутниковой связи (МОПСС) и сотовый телефон. Спутниковый терминал системы связи МОПСС является громоздким и дорогим и не обеспечивает функциональной совместимости с сотовой системой. Поэтому, абоненту приходится носить с собой второе средство связи, т.е. сотовый телефон, который может быть неработоспособным во многих зонах.
Имеются альтернативные системы для достижения глобального роуминга, используя спутниковый телефон. Однако такие телефоны дороги, относительно громоздки и требуют большого количества принадлежностей для обеспечения связи.
Поэтому существует потребность в небольшом недорогом подвижном радиотелефоне или беспроводном устройстве, которое может работать со спутниковой системой и с наземными системами СПС и/или сотовыми системами, такими как сотовая система МДКР, сотовая система МДВР или аналоговая сотовая система.
В дополнение к вышеупомянутым системам спутниковой и наземной связи известны системы предоставления подвижному терминалу информации о местоположении подвижного терминала. Одна такая система основана на глобальной системе позиционирования (ГСП). ГСП может предоставлять точную непрерывную всемирную трехмерную информацию о местоположении относительно ГСП-пиемника на поверхности Земли. ГСП содержит 24 спутника на шести орбитальных плоскостях с углом наклонения 55°. В зоне видимости наземного ГСП-приемника может находиться множество, например по меньшей мере четыре, ГСП-спутников для любой точки на Земле, если только видимость ГСП-спутников не преграждается наземными объектами (например, зданиями, деревьями или горами).
Во время работы ГСП-приемник принимает спутниковый ГСП-сигнал от каждого ГСП-спутника, который находится в зоне видимости ГСП-приемника. ГСП-приемник определяет время прихода (ВП) каждого принимаемого спутникового ГСП-сигнала. Основываясь на ВП, ГСП-приемник определяет время передачи приемник-спутник принимаемого ГСП-сигнала и соответствующее расстояние между приемником и спутником для каждого спутника. ГСП-приемник проводит триангуляцию положения ГСП-приемника на Земле, основываясь на трех расстояниях между приемником и спутником. На практике ГСП-приемник использует четвертую размерность (время) для вычисления его положения на Земле. Например, ГСП-приемнику требуется время ГСП. Время ГСП может быть получено от четвертого ГСП-спутника, от наземной радиотелефонной базовой станции МДКР и/или от низкоорбитальной спутниковой системы МДКР.
Желательно объединить возможности наземной и/или спутниковой связи в подвижном приемопередатчике с возможностью определения местоположения, с тем чтобы дать возможность абоненту устанавливать связь с системами наземной и/или спутниковой связи и определять местоположение абонента (т.е. подвижного приемопередатчика).
Также желательно минимизировать размеры, вес и потребляемую мощность и стоимость в отношении такого подвижного приемопередатчика.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении создан многодиапазонный подвижный радиотелефон (также упоминаемый, как подвижная радиостанция и беспроводное устройство связи (БУС)), способный устанавливать связь как с системой спутниковой связи, так и с системой наземной связи. Системой спутниковой связи может быть низкоорбитальная спутниковая система. Системой наземной связи может быть СПС (PCS) и/или сотовая система, включающая в себя как аналоговую, так и цифровую сотовую систему. Сотовой аналоговой системой может быть УПТС (AMPC). Цифровой сотовой системой может быть система МДКР (CDMA). БУС может одновременно принимать сигналы от системы наземной связи и системы спутниковой связи. Это полезно для приема пейджинговых сигналов от системы спутниковой связи, в то же самое время осуществляя связь с системой наземной связи, и для контроля зоны обслуживания спутников. Также БУС может принимать отдельно один или несколько спутниковых ГСП-сигналов или одновременно как сигналы спутниковой связи, так и ГСП-сигналы.
БУС включает в себя канал передачи спутниковой информации (также упоминаемый, как спутниковый канал передачи) и канал передачи наземной связи (также упоминаемый, как наземный канал передачи). Каждый из этих каналов передачи включает в себя секцию промежуточной частоты (ПЧ), преобразователь с повышением частоты или смеситель и радиочастотную (РЧ) секцию. Секции ПЧ двух каналов передачи совместно используют общий тракт сигнала ПЧ передачи, включающий общие компоненты ПЧ передачи.
БУС включает в себя канал приема спутниковой информации (также упоминаемый, как спутниковый канал приема), канал приема наземной связи (также упоминаемый, как наземный канал приема) и канал приема ГСП. Каждый из этих каналов приема включает в себя секцию РЧ, преобразователь с понижением частоты или смеситель и секцию ПЧ. Секции ПЧ этих трех секций приема совместно используют общий тракт сигнала ПЧ приема, включающий общие компоненты ПЧ приема.
БУС включает в себя первый источник сигнала для создания первого опорного сигнала гетеродина (Г) для каналов передачи как спутниковой, так и наземной связи, канала приема наземной связи и канала приема ГСП. Второй источник сигнала создает второй опорный сигнал Г, независимо от первого опорного сигнала Г, для канала приема спутниковой связи.
Вышеупомянутые общие устройства ПЧ передачи и приема, общий источник сигнала гетеродина для трактов передачи и независимый гетеродин для спутникового канала приема позволяют выгодно выполнять БУС в виде небольшого портативного карманного радиотелефона. Поэтому, абонент БУС может удобно носить один небольшой радиотелефон вместо, например, трех различных устройств: наземного сотового телефона, большого и дорогого спутникового телефона для глобальной телефонной зоны покрытия и ГСП-приемника.
Как упомянуто выше, в настоящем изобретении предлагает небольшой, недорогой подвижный приемопередатчик, который может работать со спутниковой системой и наземной системой СПС/сотовой системой, такой как сотовая система МДКР, МДВР или аналоговая (например УПТС) сотовая система.
Настоящее изобретение обладает признаком объединения возможностей наземной и/или спутниковой связи в подвижном приемопередатчике с возможностью определения местоположения, позволяя абоненту устанавливать связь с системами наземной и/или спутниковой связи и определять местоположение абонента (т.е. подвижного приемопередатчика).
Настоящее изобретение обладает преимуществом минимизирования стоимости и минимизирования размеров, веса и потребляемой мощности посредством совместного использования общих трактов и компонентов сигнала в подвижном приемопередатчике в различных рабочих режимах приемопередатчика.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества изобретения очевидны из последующего, более конкретного описания примерных вариантов выполнения изобретения, как изображено на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 представлено изображение примерного окружения, в котором может работать вариант выполнения беспроводного устройства связи (БУС) настоящего изобретения.
На фиг.2 представлена укрупненная блок-схема БУС, полезная для осуществления БУС по фиг.1.
На фиг.3а представлена подробная блок-схема БУС по фиг.2.
На фиг.3b представлена подробная блок-схема процессора основной полосы частот, полезного для осуществления процессора 310 по фиг.3а и последующим чертежам.
На фиг.4 представлена блок-схема БУС, в котором канал приема ГСП и спутниковый канал приема могут работать одновременно, в соответствии с вариантом выполнения изобретения.
На фиг.5 представлена блок-схема БУС в соответствии с другим вариантом выполнения.
На фиг.6 представлена блок-схема БУС в соответствии с еще одним вариантом выполнения.
На фиг.7 представлена схема последовательности операций примерного способа одновременной работы БУС согласно настоящему изобретению как в режиме спутниковой связи, так и в режиме приема ГСП для быстрого установления местоположения БУС, основанного на ГСП.
Подробное описание вариантов выполнения
I. Обзор
На фиг.1 приведено изображение примерного окружения (среды) 100, в котором может работать беспроводное устройство 102 связи БУС настоящего изобретения. Окружение 100 включает в себя орбитальную группировку ГСП-спутников 104, причем каждый из ГСП-спутников занимает, по существу, геосинхронную орбиту. ГСП-спутники 104 передают РЧ-сигналы 106 ГСП на Землю. Окружение 100 также включает в себя орбитальную группировку спутников 108 связи. Спутники 108 являются частью системы спутниковой связи. Каждый из спутников 108 может занимать низкую околоземную орбиту и передавать РЧ-сигнал 110 связи линии "вниз" по направлению к Земле. Каждый из спутников 108 передает РЧ-сигнал 110 связи линии "вниз" по направлению к Земле. Каждый из спутников может принимать РЧ-сгнал 112 связи линии "вверх" от наземного передатчика, совместимого со спутниками 108. Спутники 108 осуществляют связь с наземной станцией 114 сопряжения. Станция 114 сопряжения связана с различными системами и сетями связи, такими как ТфОП, Интернет, выделенные службы высокоскоростной передачи данных, оптические линии передачи и т.д.
Окружение 100 дополнительно включает в себя системы и сети наземной связи. Например, системы наземной связи могут включать в себя первое множество узлов СПС и/или сотовой связи (например, базовых станций и опорных конструкций антенн), представленных позицией 120, и второе множество базовых станций СПС и/или сотовых базовых станций, представленных позицией 122. Базовые станции 120 могут быть связаны с системой наземной цифровой связи МДКР или МДВР (или гибридом МДКР/МДВР). Поэтому базовые станции 120 могут передавать "наземный" сигнал 123 типа МДКР или МДВР на подвижную станцию или абонентский терминал и могут принимать сигнал 124 МДВР или МДКР от подвижного блока или абонентского терминала. Наземный сигнал может быть отформатирован в соответствии со стандартами IMT-2000/UMT (т.е. стандартами международной системы подвижной связи 2000/универсальной системы подвижной связи). Наземным сигналом может быть сигнал широкополосного МДКР (упоминаемый, как сигнал ШМДКР), или сигнал, соответствующий стандартам cdma2000 (таким как стандарты cdma2000 1x или 3х, например), или сигнал МДВР-СКР.
С другой стороны, базовые станции 122 могут быть связаны с системой аналоговой наземной связи (такой как УПТС, AMPS). Поэтому базовые станции 122 могут передавать сигнал 126 аналоговый связи на подвижное устройство и могут принимать сигнал 128 аналоговый связи от подвижного устройства.
Каждое беспроводное устройство связи имеет или содержит устройства, такие как, но не ограничиваясь ими, беспроводную телефонную трубку или телефон, сотовый телефон, приемопередатчик данных или пейджинговый приемник или приемник определения местоположения, и может быть карманным или портативным, например, установленным на транспортном средстве (включая автомобили, грузовики, лодки, железнодорожные поезда и самолеты), как потребуется. Однако, хотя беспроводные устройства связи, в основном, рассматриваются как подвижные, то также понятно, что идеи изобретения применимы к "стационарным" блокам в некоторых конфигурациях. Кроме того, идеи изобретения применимы к беспроводным устройствам, таким как один или несколько модулей или модемов передачи данных, которые могут быть использованы для передачи трафика данных и/или речевого трафика и могут организовывать связь с другими устройствами, используя кабели или другие известные беспроводные связи или соединения, например, для передачи информации, команд или аудиосигналов. Кроме того, команды могут быть использованы для организации работы модемов или модулей заранее определенным скоординированным или ассоциированным образом для передачи информации по многочисленным каналам связи. Беспроводные устройства связи также иногда упоминаются как абонентские терминалы, подвижные станции, подвижные блоки (устройства), абонентские блоки, подвижные радиостанции или радиотелефоны, беспроводные блоки или просто как "абоненты" и "мобильные абоненты" в некоторых системах связи в зависимости от предпочтения.
II. Четырехрежимное БУС
На фиг.2 представлена укрупненная блок-схема БУС 102 в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. БУС 102 может быть сконфигурировано для работы в любом одном, и, в некоторых случаях, более чем в одном, из следующих режимов:
1) режим спутниковой связи для организации связи с системой спутниковой связи через спутники 108;
2) режим наземной аналоговой связи для организации связи с системой наземной аналоговой связи;
3) режим наземной цифровой связи для организации связи с системой наземной цифровой связи; и
4) режим приема ГСП для приема и обработки спутниковых ГСП-сгналов и для определения местоположения БУС, основанного на ГСП.
Для достижения такой многорежимной работы БУС 102 включает в себя единственный многорежимный приемопередатчик 202, связанный со следующими антеннами многорежимного приемопередатчика:
1) передающая антенна 204 для передачи РЧ-сигнала 112 на спутники 108;
2) приемная антенна 206 для приема РЧ-сигнала 110 со спутников 108;
3) общая передающая/приемная антенна 208, такая как гибкая штыревая или спиральная антенна, для передачи РЧ-сгналов 124/128 на связанные с ними вышеупомянутые системы наземной связи и для приема РЧ-сигналов 123/126 от систем наземной связи; и
4) ГСП-антенна 210, такая как микрополосковая антенна, для приема РЧ-сигнала 106 ГСП-спутников от ГСП-спутников 108.
Многорежимный приемопередатчик 202 включает в себя приемопередатчик 212 спутниковой связи, имеющий канал 214 передачи спутниковой информации (также упоминаемый, как спутниковый канал 214 передачи) и канал 216 приема спутниковой информации (также упоминаемый, как спутниковый канал 216 приема). Спутниковый канал 214 передачи включает в себя секции (также упоминаемые, как тракты) обработки сигнала основной полосы частот, ПЧ и РЧ для получения РЧ-сигнала 218 передачи и для получения РЧ-сигнала передачи на антенну 204. Приемная антенна 206 обеспечивает подачу принимаемого РЧ-сигнала 220 в спутниковый канал 216 приема. Спутниковый канал 216 приема включает в себя компоненты РЧ, ПЧ и основной полосы частот для обработки принимаемого сигнала.
Многорежимный приемопередатчик 202 также включает в себя приемопередатчик 222 наземного режима, имеющий канал 224 передачи информации наземной связи (также упоминаемый, как наземный канал 224 передачи) и канал 226 приема информации наземной связи (также упоминаемый, как наземный канал 226 приема). Наземный канал 224 передачи включает в себя секции обработки сигнала РЧ, ПЧ и основной полосы частот с целью создания РЧ-сигнала 227 передачи и обеспечения передачи РЧ-сгнала на общую антенну 208. Спутниковый канал 214 передачи и наземный канал 224 передачи совместно используют общие тракты сигнала ПЧ и основной полосы частот в приемопередатчике 202, как подробно описано ниже. Общая антенна 208 также обеспечивает подачу принимаемого РЧ-сигнала 228 в наземный канал 226 приема. Наземный канал 226 приема включает в себя секции обработки сигнала РЧ, ПЧ и основной полосы частот с целью обработки принимаемого сигнала 228. В другом варианте выполнения отдельные приемные и передающие антенны могут заменить общую антенну 208.
БУС 102 также в типовом случае включает в себя канал 230 приема ГСП. Канал 230 приема информации системы ГСП принимает принимаемый РЧ-сигнал 232 ГСП от ГСП-антенны 210 и обрабатывает принимаемый сигнал, используя секции обработки сигнала РЧ, ПЧ и основной полосы частот. Канал 230 приема сигналов ГСП, спутниковый канал 216 приема и наземный канал 226 приема совместно используют общие тракты сигнала ПЧ и основной полосы частот в приемопередатчике 202, как подробно описано ниже.
На фиг.3а представлена подробная блок-схема БУС 102 в соответствии с вариантом выполнения.
А. Канал передачи спутниковой связи
БУС 102 включает в себя спутниковый канал 214 передачи (изображенный на фиг.2) для получения РЧ-сигнала 112 передачи. Как показано на фиг.3а, спутниковый канал 214 передачи включает в себя процессор 310 основной полосы частот (ПОПЧ) для создания ПЧ-сигнала 312 передачи, соответствующего спутниковому РЧ-сгналу 112 передачи. ПОПЧ 310, предпочтительно, создает ПЧ-сгнал 312 в виде дифференциального ПЧ-сигнала передачи. Также ПЧ-сигнал 312 имеет примерную частоту ПЧ передачи, равную 228,6 МГц. ПОПЧ 310 создает ПЧ-сигнал 312 передачи для общего тракта ПЧ-сигнала передачи (также упоминаемого как общая секция ПЧ передачи (сигнала ПЧ)), включающего общий усилитель 314 ПЧ с регулируемым коэффициентом усиления. Усилитель 314 с регулируемым коэффициентом усиления усиливает ПЧ-сигнал 312 и подает усиленный ПЧ-сигнал на вход общего механизма 316 маршрутизации ПЧ-сигнала. Усилитель 314 с АРУ и механизм 316 маршрутизации, предпочтительно, но не обязательно, являются дифференциальными. Механизмом 316 маршрутизации может быть коммутатор ПЧ для селективного направления усиленного ПЧ-сигнала на входе переключателя на любой из:
1) спутниковый тракт 318 ПЧ спутникового канала 214 передачи; или
2) наземный тракт 319 ПЧ (описанный подробно ниже) наземного канала 224 передачи, основываясь на сигнале выбора маршрута (режима) (не показан), подаваемом на коммутатор.
Когда требуется осуществление передачи в режиме спутниковой связи, то коммутатор 316 направляет усиленный ПЧ-сигнал на входе коммутатора на спутниковый тракт 318 ПЧ. По спутниковому тракту 318 ПЧ передают сигнал ко входу полосового фильтра (ПФ) 320 ПЧ, которым может быть фильтр на поверхностно-акустических волнах (ПАВ-фильтр). ПФ 320 осуществляет фильтрацию ПЧ-сигнала, направляемого на ПФ посредством механизма 316 маршрутизации. ПФ 320 подает усиленный, отфильтрованный ПЧ-сгнал на смеситель 322. Смеситель 322 преобразует с повышением частоты усиленный, отфильтрованный ПЧ-сигнал в РЧ-сгнал 324 передачи, основываясь на первом опорном сигнале 326 гетеродина (Г), подаваемым на смеситель 322. РЧ-сигнал 324 передачи имеет частоту, соответствующую полосе частот передачи (с БУС на спутник) спутниковой связи.
Смеситель 322 подает РЧ-сигнал 324 на секцию РЧ передачи спутникового канала 214 передачи. Секция РЧ передачи включает в себя следующие последовательно подключенные компоненты обработки РЧ-сигнала: первый ПФ 326 РЧ для фильтрации РЧ-сигнала 324; усилитель 328 РЧ для усиления отфильтрованного РЧ-сигнала, формируемого ПФ 326; второй ПФ 330 РЧ для дополнительной фильтрации усиленного РЧ-сигнала, создаваемого усилителем 328 РЧ; и усилитель 332 мощности РЧ для дополнительного усиления РЧ-сгнала, создаваемого ПФ 330. Секция РЧ передачи может иметь коэффициент усиления РЧ-сигналов примерно 50 дБ, или такой, какой требуется для конкретного применения. Спутниковый усилитель 332 мощности подает усиленный по мощности РЧ-сгнал 218 на спутниковую передающую антенну 204. Спутниковая передающая антенна 204 передает РЧ-сигнал 218 в виде спутникового РЧ-сигнала 112 передачи.
В. Канал передачи наземной связи
Наземный канал 224 передачи совместно использует процессор 310 основной полосы частот, усилитель 314 ПЧ с регулируемым коэффициентом усиления и механизм 316 маршрутизации ПЧ-сигнала со спутниковым каналом 214 передачи, описанным выше. Такая унифицированность по ПЧ выгодно снижает стоимость приемопередатчика и занимаемое пространство и потребляемую мощность. В наземном режиме, в этом случае, ПОПЧ 310 подает ПЧ-сгнал 312 передачи, соответствующий наземным РЧ-сгналам 124/128 передачи, на усилитель 314 с регулируемым коэффициентом усиления. Когда требуется наземная связь в режиме передачи, то коммутатор 316 ПЧ направляет усиленный ПЧ-сигнал, создаваемый усилителем 314, на наземный тракт 319 ПЧ передачи и, таким образом, на смеситель 334. Аналогично смесителю 322, смеситель 334 преобразует с повышением частоты ПЧ-сигнал передачи в РЧ-сигнал 336 передачи, основываясь на опорном сигнале 326 МГ, подаваемом на смеситель. РЧ-сигнал 336 передачи имеет частоту, соответствующую полосе частот передачи (с БСУ на базовую станцию) наземной связи.
Смеситель 334 подает РЧ-сигнал 336 передачи на секцию РЧ передачи наземного канала 224 передачи. Секция РЧ передачи включает в себя следующие последовательно подключенные компоненты РЧ: первый ПФ 338 РЧ, усилитель 340 РЧ, второй ПФ 342 РЧ и усилитель 344 мощности. ПФ 338 и 342 РЧ имеют полосу пропускания, совместимую с наземными сигналами передачи, подлежащими фильтрации ими, такими как сигналы аналоговой или цифровой сотовой системы, системы персональной связи, cdma2000 1x или 2х или ШМДКР. Усилитель 344 мощности подает усиленный по мощности наземный РЧ-сигнал на вход антенного коммутатора 346. Секция РЧ передачи может иметь общий коэффициент усиления по РЧ, аналогичный коэффициенту усиления секции РЧ передачи спутникового канала 214 передачи.
Антенный коммутатор 346 включает в себя секции РЧ-фильтра передачи и приема для разделения наземных РЧ-сигналов передачи и приема друг от друга. Это сделано потому, что наземные РЧ-сгналы 124/128 и 123/126 передачи и приема объединяются на общей наземной антенне 208. Антенный коммутатор 346 подает отфильтрованный усиленный по мощности РЧ-сигнал наземной передачи (например, РЧ-сигнал 226) на общую антенну 208. Антенный коммутатор 346 может быть исключен в альтернативном варианте выполнения, включающем в себя отдельные наземные передающие и приемные антенны РЧ.
В альтернативном варианте выполнения заменяются отдельные спутниковые и наземные секции РЧ передачи одним трактом РЧ передачи, включающим в себя один широкополосный усилитель мощности РЧ для усиления как частот наземного режима, так и спутниковых частот. Однако в этом варианте выполнения спутниковые и наземные фильтры РЧ должны быть включены в один тракт передачи в зависимости от того, выбран ли спутниковый или наземный режим передачи.
С. Канал приема спутниковой связи
В спутниковом канале 216 приема (показанном на нижней левой стороне фиг.3) антенна 206 подает принимаемый РЧ-сигнал 220 малой мощности на секцию РЧ, включающую следующие последовательно подключенные компоненты РЧ: ПФ 352 для фильтрации помех (таких как зеркальные боковые полосы частот, наземные сигналы, включающие сигналы СПС и/или сотовой системы, и сигнал 218 передачи, создаваемый спутниковым каналом 214 передачи) из принимаемого РЧ-сигнала 220, для того чтобы исключить перегрузку секции РЧ; первый малошумящий усилитель (МШУ) 354 (имеющий примерный коэффициент усиления по РЧ 25 дБ) для усиления отфильтрованного РЧ-сигнала, создаваемого ПФ 352; второй ПФ 356 РЧ для фильтрации усиленного РЧ-сигнала, создаваемого первым МШУ 354; и второй МШУ 358 для дополнительного усиления отфильтрованного РЧ-сигнала, создаваемого ПФ 356. Второй МШУ 358 подает приведенный к соответствующему виду РЧ-сигнал на смеситель 360 РЧ.
Смеситель 360 преобразует с понижением частоты приведенный к соответствующему виду РЧ-сигнал в ПЧ-сигнал 362, основываясь на опорном сигнале 364 Г, подаваемым на смеситель 360. Принимаемый ПЧ-сигнал 362 может иметь примерную частоту ПЧ примерно 186,3 МГц. Смеситель 360 подает предпочтительно дифференциальный ПЧ-сигнал на усилитель 366 ПЧ для усиления ПЧ-сгнала. Усилитель 366 подает усиленный ПЧ-сигнал на первый тракт 368 принимаемого ПЧ-сигнала и, таким образом, на первый вход механизма 370 маршрутизации ПЧ-сигнала. Механизм 370 маршрутизации включает в себя второй вход, соединенный со вторым трактом 372 принимаемого ПЧ-сигнала, связанным как с каналом 230 приема ГСП, так и наземным каналом 224 приема, что более подробно описано ниже.
Механизмом 370 маршрутизации может быть коммутатор ПЧ для селективного направления ПЧ-сигнала в тракте 368, или ПЧ-сигнала в тракте 372, на общий выходной тракт 374 ПЧ приема, соединенный с выходом коммутатора. Когда требуется спутниковая связь в режиме приема, то коммутатор 370 направляет ПЧ-сигнал в тракте 368 на общий выходной тракт 374 и, таким образом, на общий ПФ 376 ПЧ. ПФ 376 может быть ПАВ-фильтр. ПФ 376 ПЧ имеет полосу пропускания, совместимую с полосой частот спутникового сигнала, подлежащего фильтрованию им. Также ПФ 376 имеет полосу пропускания, совместимую с полосой частот принимаемого наземного сигнала, подлежащего фильтрованию им.
Например, ПФ 376 имеет примерную полосу пропускания 1,5 МГц для сигнала cdma2000 1x (имеющего примерную полосу частот 1,25 МГц), 5 МГц для сигнала ШМДКР (имеющего примерную полосу частот 4,96 МГц) и 4 МГц для сигнала cdma2000 3x (имеющего примерную полосу частот 3,75 МГц) (альтернативно, фильтр ПЧ с полосой пропускания 5 МГц может быть использован для фильтрации сигналов как ШМДКР, так и cdma2000). ПФ 376 подает отфильтрованный ПЧ-сигнал на усилитель 378 ПЧ с АРУ. Усилитель 378 с АРУ подает усиленный ПЧ-сигнал на объединяющий усилитель 380 с АРУ. Объединяющий усилитель 380 с АРУ подает ПЧ-сигнал 381 на процессор 310 основной полосы частот через общий тракт 382 ПЧ-сигнала. Все из вышеупомянутых компонентов обработки принимаемого ПЧ-сигнала и связанные с ними принимаемые ПЧ-сигналы, предпочтительно, хотя необязательно, являются дифференциальными.
D. Канал приема ГСП
В канале 230 приема ГСП антенна 210 подает принимаемый РЧ-сигнал 232 ГПС на секцию РЧ приема ГСП, включающую в себя ПФ 386 РЧ и МШУ 388. ПФ 386 фильтрует помехи, такие как зеркальные боковые полосы частот, и сигналы наземной СПС и/или сотовой системы из принимаемого РЧ-сигнала 232 ГСП, с тем чтобы избежать перегрузки МШУ 388. В режима приема ГСП спутниковый канал 214 передачи может быть дезактивирован, чтобы дополнительно снизить помехи. ПФ 386 подает отфильтрованный РЧ-сгнал ГСП на МШУ 388 ГСП. МШУ 388 подает усиленный РЧ-сигнал ГСП на смеситель 390.
Смеситель 390 преобразует с понижением частоты РЧ-сигнал ГСП в ПЧ-сигнал 392 ГСП. Смеситель 390 подает ПЧ-сигнал 392 на второй тракт 372 ПЧ-сигнала (описанный выше в связи со спутниковым каналом 216 приема) и, таким образом, на второй вход коммутатора 370 ПЧ. Когда требуется прием ГСП, то коммутатор 370 направляет ПЧ-сигнал 392 на общий ПФ 376, усилитель 378 с АРУ, объединяющий усилитель 380 с АРУ и, таким образом, на ПОПЧ 310.
Е. Наземный канал приема
В наземном канале 226 приема общая антенна 208 подает наземный принимаемый РЧ-сигнал 228 (соответствующий наземным сигналам 124/126) на антенный коммутатор 346. Антенный коммутатор 346 подает наземный принимаемый РЧ-сигнал на секцию РЧ наземного канала приема, включающую следующие, последовательно подключенные компоненты обработки РЧ-сигнала: МШУ 396; ПФ 398 РЧ и селективный механизм 400 маршрутизации РЧ-сигнала. Механизмом 400 маршрутизации может быть коммутатор РЧ для селективного направления РЧ-сигнала на входе коммутатора либо на первый выходной тракт 402 РЧ-сигнала, либо на второй выходной тракт 404 РЧ-сигнала, основываясь на сигнале управления выбором (не показан), подаваемым на коммутатор РЧ.
1. Наземный аналоговый подканал приема
Наземный канал 226 приема включает в себя первый подканал, связанный с первым коммутируемым выходным трактом 402 РЧ. В одном варианте выполнения этот первый подканал может принимать и обрабатывать сотовые аналоговые сигналы, такие как сигналы УПТС. В сотовом аналоговом режиме коммутатор 400 РЧ подает коммутируемый РЧ-сигнал на тракт 402 и, таким образом, на смеситель 406 в первом подканале. Смеситель 406 преобразует с понижением частоты коммутируемый РЧ-сигнал в ПЧ-сигнал 408, основываясь на опорном сигнале 326 МГ, подаваемым на смеситель 406. Смеситель 406 подает ПЧ-сигнал 408 на ПФ 410, которым может быть ПАВ-фильтр. ПФ 410 имеет полосу пропускания, совместимую с полосой частот сотового сигнала ЧМ приема, который необходимо фильтровать. ПФ 410 подает отфильтрованный ПЧ-сигнал на усилитель 412 ПЧ с АРУ, и усилитель 412 подает усиленный ПЧ-сигнал на объединяющий усилитель 380 с АРУ. Объединяющий усилитель 380 с АРУ подает усиленный ПЧ-сигнал (представленный ПЧ-сигналом 381) на процессор 310 основной полосы частот. Когда коммутатор 400 РЧ и коммутатор 370 ПЧ расположены так, как показано на фиг.3, то БУС 102 может одновременно принимать и обрабатывать наземные аналоговые сигналы и спутниковые сигналы.
2. Наземный цифровой подканал приемника
Наземный канал 226 приема также включает в себя второй подканал, связанный со вторым коммутируемым выходным трактом 404 РЧ. В одном варианте выполнения второй подканал принимает и обрабатывает сотовые цифровые сигналы МДКР или МДВР. В цифровом сотовом режиме коммутатор 400 РЧ подает коммутируемый РЧ-сигнал на тракт 404 сигнала и, таким образом, на смеситель 414 во втором подканале. Смеситель 414 преобразует с понижением частоты коммутируемый РЧ-сигнал в принимаемый ПЧ-сигнал 416. Смеситель 414 подает ПЧ-сигнал 416 на тракт 372 ПЧ приема и, таким образом, на второй вход коммутатора 370 ПЧ. В цифровом сотовом режиме коммутатор 370 направляет ПЧ-сигнал 416 на выходной тракт 374 и, таким образом, на ПФ 376, усилитель 378 с АРУ и объединяющий усилитель 380 с АРУ.
Как описано выше, наземный канал 226 приема, спутниковый канал 216 приема и канал 230 приема ГСП совместно используют общие дифференциальные тракты ПЧ-сигнала и компоненты ПЧ. Такое устройство выгодно снижает стоимость и размеры и потребляемую мощность приемника. Это особенно важно в карманных мобильных применениях.
Коммутаторы 400 РЧ и дифференциальные коммутаторы 316 и 370 ПЧ в трактах приема и передачи могут быть выполнены с использованием диодов, транзисторов, полевых транзисторов, механических реле и/или других переключающих приборов. Альтернативные устройства заменяют дифференциальные коммутаторы дифференциальными делителями мощности и дифференциальными объединителями мощности. Кроме того, наземные и спутниковые каналы приема могут быть объединены, используя дифференциальный диплексер в тех случаях, когда промежуточные частоты различны.
F. Гетеродины
БУС 102 включает в себя источник 417 опорного сигнала для создания опорного сигнала 326 Г. В одном варианте выполнения источник 417 сигнала представляет собой двухдиапазонный синтезатор частоты, такой как двухдиапазонная фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ). Источник 417 сигнала подает выходной сигнал Г на один или несколько делителей мощности (не показаны) для получения опорного сигнала 326 на соответствующем входе Г каждого из смесителей 322, 334, 390, 406 и 414. Поэтому источник 417 сигнала подает опорный сигнал Г на спутниковый канал 214 передачи, наземные каналы 224 и 226 передачи и приема и канал 230 приема ГСП.
БУС 102 также включает в себя второй источник 418 опорного сигнала, которым может быть синтезатор частоты/ФАПЧ, для создания опорного сигнала 364 Г. Таким образом, второй источник 418 сигнала подает опорный сигнал 364 Г на спутниковый канал 216 приема. В настоящем изобретении источники 417 и 418 сигналов управляются независимо, так что соответствующие частоты опорных сигналов 326 и 364 Г регулируются независимо соответствующим образом. Это сделано в противоположность некоторым известным приемопередатчикам, имеющим источники сигналов Г для передачи и приема, которые формируют опорные сигналы для передачи и приема, имеющие частоты, которые являются зависимыми одна от другой.
В настоящем варианте выполнения независимое управление источников 417 и 418 сигналов выгодно обеспечивает различные распределения спектра частот для передачи и приема, связанные с различными географическими регионами Земли. Например, первая страна может выделить спектр частот для спутникового приема от 2480 до 2490 МГц и спектр частот для передачи на спутники от 1615 до 1617 МГц. Вторая страна может выделить иным образом. Например, вторая страна может выделить спектр частот для спутникового приема от 2485 до 2491 МГц и спектр частот для передачи на спутники от 1610 до 1613 МГц. В таких случаях настоящее изобретение предоставляет операторам систем связи максимальную гибкость для глобального роуминга, так как различные распределения спектра частот легко обеспечиваются с использованием независимого управления частотой Г в режиме передачи и приема. Кроме того, спутниковый приемник может работать независимо и одновременно с наземными каналами приема и передачи.
Аналогично, независимое управление частотой источников 417 и 418 сигналов Г может допускать глобальную наземную работу БУС. Например, источники 417 и 418 могут формировать соответствующие опорные сигналы 326 и 364 Г, имеющие частоты, например, совместимые с распределениями спектра частот для наземной передачи и приема в Соединенных Штатах, Японии, Корее, Китае и Европе.
G. Распределение (планирование) частот
БУС 102 имеет частоту ПЧ передачи, например, равную 228,6 МГц, которая является общей как для спутниковых, так и для наземных каналов 214 и 216 передачи. БУС 102 имеет, например, частоту ПЧ приема, равную 183,6 МГц, которая на 45 МГц ниже частоты ПЧ передачи. Этот сдвиг частоты на 45 МГц соответствует сдвигу частоты на 45 МГц между сотовыми полосами частот передачи и приема в Соединенных Штатах. Альтернативно, БУС 300 имеет вторую примерную частоту ПЧ передачи, равную 130,38 МГц и соответствующую вторую примерную частоту ПЧ приема, равную 85,38 МГц. Возможны другие пары частот ПЧ передачи и приема.
В объединенном режиме спутниковой связи и приема ГСП БУС 102 организует связь с примерной низкоорбитальной системой спутниковой связи МДКР и может одновременно принимать сигналы от ГСП-спутников. Поэтому, спутниковый канал 216 приема принимает сигналы спутниковой линии "вниз" в диапазоне частот 2480-2500 МГц. Спутниковый канал 214 передачи передает сигналы спутниковой линии "вверх" в диапазоне частот 1610-1622 МГц.
Предположив, например, что частота обратного канала (т.е. передачи/линии "вверх") спутниковой системы составляет 1620,42 МГц (или канал 327 при размере шага между каналами 30 кГц), и частота ПЧ передачи составляет 228,6 МГц, то тогда частота опорного сигнала 326 Г (т.е. частота Г передачи на спутник) может быть определена согласно зависимости:
Г передачи на спутник = 1620,42 - 228,6 МГц = 1391,82 МГц, или, альтернативно,
Г передачи на спутник = 1620,42 - 130,38 МГц = 1490,04 МГц.
Возможны другие частоты опорного сигнала 326 Г.
В режиме приема ГСП, предположив, что канал 230 приема ГСП принимает ГСП-сигналы, имеющие примерную частоту 1575,42 МГц, и принимаемый ПЧ-сигнал имеет частоту 183,6 МГц, то тогда частота опорного сигнала 364 МГ может быть определена согласно зависимости:
частота ГСП - частота Г передачи на спутник = 1575,42 - 1391,82 = 183,6 МГц (ПЧ приемника)
В режиме наземной цифровой или аналоговой связи БУС 102 может передавать и принимать сотовые сигналы. Как упомянуто выше, антенный коммутатор 346 конфигурируется для разделения сотового сигнала 227 передачи от сотового принимаемого сигнала 228. В одном варианте выполнения, соответствующем распределению спектра частот сотовой связи Соединенных Штатов, сотовые частоты передачи (например от 825 до 845 МГц) на 45 МГц ниже соответствующих сотовых частот приема (например от 870 до 890 МГц). Поэтому антенный коммутатор 346 включает в себя секции фильтра передачи и приема, сдвинутые по частоте одна от другой на 45 МГц, так что секции фильтра передачи и приема совпадают соответственно с сотовыми частотами передачи и приема. Кроме того, частоты ПЧ передачи и приема, используемые в БУС 102, сдвинуты друг от друга на 45 МГц, чтобы соответствовать сдвигу частоты 45 МГц между сотовыми частотами передачи и приема.
Могут быть использованы альтернативные варианты выполнения с другими наземными системами, такими как система СПС, глобальная система подвижной связи (ГСПС), усовершенствованная общедоступная система связи (УОСС) и общедоступная система связи (ОСС). Например, примерная полоса частот передачи СПС в Соединенных Штатах может соответствовать вышеупомянутому сотовому диапазону частот или диапазону частот 1850-1910 МГц только передачи СПС. Аналогично, примерная полоса частот приема СПС в Соединенных штатах может соответствовать вышеупомянутому сотовому диапазону частот или диапазону частот 1930-1990 МГц только приема СПС. Альтернативные варианты выполнения могут обеспечивать различные сдвиги частоты передачи/приема в других наземных системах посредством подстройки соответствующим образом вышеупомянутого сдвига частоты ПЧ передачи/приема и посредством использования антенного коммутатора, имеющего подходящий соответствующий сдвиг частоты между секциями фильтра приема и передачи. Например, в альтернативных вариантах выполнения могут быть использованы, в соответствующих случаях, частоты ПЧ приема и передачи отличные от этих вышеупомянутых.
H. Управление мощностью передачи приемопередатчика
Усилитель 214 ПЧ передачи с регулируемым коэффициентом усиления и усилители 378, 380 и 412 ПЧ приема с АРУ могут быть использованы для управления мощностью как с разомкнутым, так и с замкнутым контуром в БУС 102. Управление мощностью с разомкнутым контуром относится к управлению мощностью, осуществляемому исключительно в БУС 102. С другой стороны, управление мощностью с замкнутым контуром относится к управлению мощностью, осуществляемому, используя, помимо прочего, команды, передаваемые на БУС 102, например, станцией сопряжения, или наземной базовой станцией. Пример управления мощностью с разомкнутым контуром наземной связи МДКР описан в патенте США № 5 056 109, выданным Gilhousen et al, который включен здесь в качестве ссылки.
1. Управление мощностью наземного режима
В одном варианте выполнения настоящее изобретение выполняет управление мощностью с замкнутым контуром в режиме наземной связи, используя вышеупомянутые усилители ПЧ передачи и приема с АРУ. Следующий примерный процесс может быть использован для выполнения управления мощностью с замкнутым контуром. Сначала, когда БУС 102 принимает наземные сигналы 123/126, коэффициент усиления каждого усилителя 412, 378 и 380 ПЧ приема с АРУ может регулироваться так, что усилитель 380 с АРУ подает принимаемый ПЧ-сигнал 381 на ПОПЧ 310 с соответствующим уровнем мощности. Когда ПЧ-сигнал 381 имеет соответствующий уровень мощности, БУС 102 может надлежащим образом демодулировать принимаемый сигнал и может оценить принимаемый уровень мощности сигнала.
Затем корректируется коэффициент усиления усилителя 314 ПЧ передачи с АРУ, так что уровень мощности РЧ-сигнала 226 передачи, например, ниже на заранее определенную величину оцененного принимаемого уровня мощности сигнала. Этот уровень мощности передачи может быть дополнительно откорректирован, например, увеличен или уменьшен, основываясь на данных коррекции мощности передачи, передаваемых на БУС 102 наземной базовой станцией. В одном варианте выполнения коэффициент усиления усилителя 314 с регулируемым коэффициентом усиления корректируется так, что уровень мощности передачи РЧ-сигнала 226 на 73 дБ выше принимаемого уровня мощности.
Управление мощностью с замкнутым контуром может быть осуществлено в соответствии со следующим уравнением:
средняя выходная мощность передачи = k - средняя принимаемая мощность + 0,5*NOM_PWR + 0,5*INIT_PWR + сумма всех корректировок мощности проб доступа + сумма всех корректировок управления мощностью с замкнутым контуром.
Где
NOM_PWR и INIT_PWR - системные параметры (номинальная и начальная мощность), каждая изначально установлена в 0 дБ. Корректировки мощности проб доступа и корректировки управления мощностью с замкнутым контуром представляют собой данные, принимаемые от базовой станции, относящиеся к уровням мощности для сигналов от абонентских терминалов или подвижных станций, запрашивающих доступ к системе, и показания уровня мощности принимаемого сигнала замкнутого контура соответственно.
Параметр k - постоянная реверсирования передачи, определяемая следующим уравнением:
k = (Pt)c - 134 + (NF)c + 10·Log(1 + ζ1 +ζ2) - 10·Log(1-X)
Где
(Pt)c - мощность передачи базовой станции;
(NF)c - коэффициент шума приемника базовой станции;
ζ1 и ζ2 -отношения мощности помех от других базовых станций и
Х - коэффициент загрузки соты.
Постоянная k реверсирования передачи нормально составляет -73 дБ.
2. Управление мощностью спутникового режима
Режим спутниковой связи обычно использует механизм управления мощностью, отличный от механизма, используемого в режиме наземной связи. В этом случае, уровень мощности передаваемого сигнала 112 по линии "вверх" может быть независим от уровня мощности принимаемого сигнала 110 по линии "вниз". Уровень мощности передаваемого сигнала, в основном, управляется станцией 114 сопряжения. Станция 114 сопряжения посылает команду на БУС 102 на увеличение или уменьшение уровня мощности сигнала 110 на линии "вверх", так что станция 114 сопряжения принимает сигнал на линии "вверх" (передаваемый посредством БУС) с заранее определенным или требуемым уровнем мощности. Однако БУС 102 также может использовать уровень мощности принимаемых сигналов в качестве основы для корректировки их относительной мощности передачи.
I. Функции обработки основной полосы частот
1. Направление передачи
Абонент БУС 102 может выполнить ввод звукового сигнала в БУС, используя микрофон 420. Микрофон 420 подает аналоговый звуковой сигнал 422 на процессор 424 звукового сигнала. Процессор 424 звукового сигнала оцифровывает и обрабатывает звуковой сигнал для получения цифрового звукового сигнала передачи. Процессор 424 звукового сигнала подает цифровой звуковой сигнал передачи на контроллер и память 428 по двунаправленной цифровой шине 430. Контроллер и память 428 подает цифровой звуковой сигнал передачи на абонентский модем 432 по второй двунаправленной цифровой шине 434. Модем 432 модулирует цифровой звуковой сигнал передачи в соответствии с выбранным режимом передачи (например, в соответствии с режимом спутниковой передачи или режимом наземной передачи) для получения модулированного цифрового сигнала 436 передачи основной полосы частот. Сигнал 436 может включать в себя как I (синфазную), так и Q (квадратурную) составляющие. Процессор 424 звукового сигнала, контроллер и память 428 и модем 432 вместе образуют цифровую секцию основной полосы частот (ЦСОПЧ) в БУС 102.
Модем 432 подает цифровой сигнал 436 передачи основной полосы частот на вход 438 основной полосы частот ПОПЧ 310. Со входа 438 основной полосы частот цифровой сигнал передачи основной полосы частот подается на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 440. ЦАП 440 преобразует цифровой сигнал 436 передачи основной полосы частот в аналоговый сигнал передачи основной полосы частот. ЦАП 440 подает аналоговый сигнал передачи основной полосы частот на смеситель 442. Смеситель 442 преобразует с повышением частоты аналоговый сигнал передачи основной полосы частот в ПЧ-сигнал 312 передачи, на основании опорного сигнала 444а, подаваемого на смеситель 442.
2. Направление приема
В направлении приема объединяющий усилитель 380 с АРУ подает принимаемый ПЧ-сигнал 381 на смеситель 446 в ПОПЧ 310. Смеситель 446 преобразует с понижением частоты принимаемый ПЧ-сигнал 381 для получения аналогового принимаемого сигнала основной полосы частот, на основании опорного сигнала 444b, подаваемого на смеситель. Смеситель 446 подает аналоговый принимаемый сигнал основной полосы частот на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 448. АЦП 448 оцифровывает аналоговый принимаемый сигнал основной полосы частот для получения цифрового принимаемого сигнала 450 основной полосы частот. Сигнал 450 может включать в себя как I (синфазную), так и Q (квадратурную) составляющую. ПОПЧ 310 подает цифровой принимаемый сигнал 450 основной полосы частот на абонентский модем 432. Абонентский модем 432 демодулирует цифровой принимаемый сигнал 450 основной полосы частот для получения демодулированного цифрового сигнала. Модем 432 подает демодулированный цифровой сигнал на контроллер и память 428 по цифровой шине 434. Секция 428 контроллера и памяти подает демодулированный цифровой сигнал на процессор 424 звукового сигнала по цифровой шине 430. Процессор 424 звукового сигнала преобразует демодулированный цифровой сигнал в аналоговый сигнал 452. Процессор 424 звукового сигнала подает аналоговый сигнал 452 на громкоговоритель 454.
3. Процессор основной полосы частот
На фиг.3b показан более подробный вид процессора 310' основной полосы частот, используемого в системах связи типа МДКР и ЧМ или при обработке сигнала и полезного для осуществления вариантов выполнения настоящего изобретения. На фиг.3b абонентский модем 387' принимает сигналы 450а и 450b данных RX I и Q составляющей соответственно и выдает сигналы 436а и 436b данных ТХ I и Q составляющей соответственно.
Для передачи сигналы 436а и 436b подаются на входы элементов 440а и 440b ЦАП соответственно, которые подают аналоговые выходные сигналы на фильтры нижних частот и смесители 442а и 442b соответственно. Смесители 442а и 442b преобразуют с повышением частоты сигналы в соответствующую частоту ПЧ и подают их на входы сумматора 316 для получения суммированного дифференциального выходного ПЧ-сигнала 312 ТХ, который дополнительно обрабатывается так, как показано на чертежах. Фазорасщепитель 458 подсоединен для приема входного сигнала от синтезатора ПЧ ТХ для подачи входного сигнала 444а синтезатора на смеситель 442а и входного сигнала 444с синтезатора со сдвигом на 90° по фазе на другой смеситель 442b из двух смесителей.
Для обработки ЧМ-сигнала коммутирующий элемент 441, подсоединенный последовательно с ЦАП 440b, передает аналоговый сигнал на фильтр и затем на синтезатор ПЧ ТХ для использования в качестве аналоговой основной полосы частот для частотной модуляции.
Для приема сигнала общий ПЧ-сигнал 381 подается на вход разветвителя 384, который обеспечивает входные сигналы для каждого из двух смесителей 446а и 446b для преобразования с понижением частоты и которые, в свою очередь, подают свои соответствующие аналоговые выходные сигналы основной полосы частот на фильтры нижних частот и аналого-цифровые преобразователи или элементы 448а и 448b АЦП соответственно. Фазорасщепитель 456 подсоединен для приема входного сигнала от синтезатора ПЧ RX для подачи входного сигнала 444b синтезатора на смеситель 446а и входного сигнала 444d синтезатора со сдвигом на 90° по фазе на другой смеситель 446b. Оба фазорасщепителя 456 и 458 могут дополнительно включать в себя функцию "деления на" для деления входной частоты на коэффициент 2 или более, как потребуется, для генерирования соответствующей входной частоты смесителя в зависимости от предварительно выбранной выходной частоты соответствующего синтезатора ПЧ.
Элементы 448а и 448b АЦП оцифровывают сигналы соответствующим образом и вырабатывают сигнал 450а данных RX I (синфазной) составляющей и сигнал 450b данных RX Q (квадратурной) составляющей, которые затем обрабатываются абонентским модемом так, как показано на чертежах.
4. Контроллер приемопередатчика и управление режимом
Абонент может обеспечить подачу информации и команд управления режимом на БУС 102 для конфигурирования БУС для работы в различных рабочих режимах (упомянутых выше и дополнительно описанных ниже), или эти режимы могут быть выбраны, основываясь на предварительно установленной информации или критериях, поставляемых производителем или провайдером услуг. Например, такой сигнал выбора режима может быть получен в результате ручного ввода абонента, в котором выбирается конкретный режим, или как часть обработки предварительно выбранных или предварительно запомненных команд или этапов способа, которые вызывают выбор режима, основываясь на определенных значениях или критериях, таких как текущее качество сигнала, доступность услуги или возможности, стоимость, или необходимость информации о местоположении на периодической основе. Абонент, или провайдер, представляет такую информацию об управлении режимом на контроллер и память 428 (также упоминаемые, как контроллер 428) через интерфейс 460 ввода/вывода (В/В). В ответ на информацию об управлении режимом, представленную абонентом, контроллер 428 соответствующим образом конфигурирует абонентский модем 432 и каналы 214, 216, 224, 226 и 230 приемопередатчика.
Контроллер 428 конфигурирует каналы приемопередатчика, используя множество линий/сигналов управления, коллективно представленных посредством шины 462 управления режимом приемопередатчика, подсоединенной между контроллером 428 и каналами приемопередатчика. Шина 462 управления режимом приемопередатчика подает сигнал управления выбором коммутатора на каждый из коммутаторов 316, 400 и 370 маршрутизации сигнала. Поэтому контроллер 428 может управлять этими коммутаторами направления (маршрутизации) в соответствии с выбранным рабочим режимом, тем самым конфигурируя рабочий режим БУС.
Шина 462 управления режимом приемопередатчика также включает в себя линии управления включением питания и выключением питания для активизации и дезактивизации секций различных каналов приемопередатчика в соответствии с командами управления режимом, принимаемыми через интерфейс 460 В/В.
Контроллер 428 также подает команды настройки частоты на источники 417 и 418 сигналов для регулировки соответствующим образом частоты опорных сигналов 326 и 364. Команды настройки частоты могут быть поданы на источники 417 и 418 сигналов, используя шину управления режимом приемопередатчика, или используя отдельную выделенную шину управления настройкой.
Контроллер 428 также управляет установкой (установлением или активизацией) и разъединением (дезактивизацией или завершением) спутникового и наземного вызова в соответствии с командами и информацией абонента, введенными через интерфейс 460 В/В. Следовательно, контроллер 428 может выполнить протоколы обработки спутникового и наземного вызова, необходимые для осуществления установления и разъединения вызова.
Как упомянуто выше в связи с фиг.2, абонент может сконфигурировать БУС 102 для работы по меньшей мере в одном из следующих рабочих режимов:
1) режим спутниковой связи для организации связи с системой спутниковой связи, использующей спутники 108;
2) режим наземной аналоговой связи для организации связи с системой наземной аналоговой связи;
3) режим наземной цифровой связи для организации связи с системой наземной цифровой связи; и
4) режим приема ГСП для приема и обработки сигналов от ГСП-спутников и для определения местоположения БУС посредством ГСП.
Когда выбран режим спутниковой связи (режим 1), то контроллер 468 конфигурирует коммутатор 316 маршрутизации ПЧ передачи для направления выходного сигнала усилителя 314 ПЧ с АРУ на выходной тракт 318 (т.е. коммутатор 316 конфигурируется так, чтобы он был в положении, противоположном положению, показанному на фиг.3а). Также коммутатор 370 ПЧ приема конфигурируется так, чтобы направлять сигналы с входного тракта 368 ПЧ на выходной тракт 374 ПЧ, как показано на фиг.3а.
Когда выбран режим наземной аналоговой связи (режим 2), то контроллер 468 конфигурирует коммутатор 316 маршрутизации ПЧ передачи для направления выходного ПЧ-сигнала усилителя 314 с АРУ на выходной тракт 319 ПЧ, как показано на фиг.3. Коммутатор 400 РЧ наземного приема конфигурируется для направления сигналов на входе коммутатора на выходной тракт 402 РЧ и, таким образом, на аналоговый подканал, как показано на фиг.3а. Также коммутатор 370 маршрутизации ПЧ приема может быть сконфигурирован для направления ПЧ-сигналов от тракта 372 ПЧ приема на выходной тракт 374 ПЧ, но коэффициент усиления может быть равен нулю в этом тракте, так как не нужен цифровой сигнал. Альтернативно, коммутатор 370 конфигурируется так, чтобы он был в положении между трактами 368 и 372, так чтобы не был выбран ни спутниковый, ни цифровой сотовый режим.
Когда выбран режим наземной цифровой связи (режим 3), то контроллер 468 конфигурирует коммутатор 316 маршрутизации ПЧ передачи так, как показано на фиг.3а. С другой стороны, коммутатор 400 РЧ наземного приема конфигурируется для направления сигналов со входа коммутатора на выходной тракт 404 РЧ и, таким образом, на цифровой подканал. Также коммутатор 370 маршрутизации ПЧ приема конфигурируется для направления ПЧ-сгналов от тракта 372 ПЧ приема на выходной тракт 374 ПЧ (т.е. коммутатор 370 конфигурируется так, чтобы он был в положении, противоположном положению, показанному на фиг.3а).
Когда выбран режим приема ГСП (режим 4), то контроллер 468 конфигурирует коммутатор 370 маршрутизации ПЧ приема для направления ПЧ-сигналов с тракта 372 ПЧ приема на выходной тракт 374 ПЧ (т.е. коммутатор 370 конфигурируется так, чтобы он был в положении, противоположном положению, показанному на фиг.3а). Кроме того, контроллер 428 может дезактивировать каналы 214 и 216 передачи для снижения помех, вводимых в ГСП-канал 230 каналами передачи.
III. Вариант выполнения спутникового приема одновременно с приемом ГСП
В описанном выше БУС 102 канал 230 приема ГСП и спутниковый канал 216 приема, в основном, работают взаимно исключающим образом, потому что коммутатор 370 маршрутизации ПЧ приема выбирает из этих двух каналов в зависимости от выбранного режима приема. На фиг.4 представлена блок-схема БУС 470 в соответствии с другим вариантом выполнения, в котором канал 230 приема ГСП и спутниковый канал 216 приема могут работать одновременно.
БУС 470 аналогичен БУС 102 за исключением того, что принимаемый ПЧ-сигнал 392 ГСП подается на ПФ 472 ПЧ приема ГСП вместо коммутатора 370 маршрутизации ПЧ. В БУС 470 ПФ 472 ПЧ приема ГСП подает отфильтрованный ПЧ-сигнал ГСП на коммутатор 474 ПЧ. Коммутатор 474 ПЧ также принимает принимаемый ПЧ-сигнал, выводимый ПФ 410. Поэтому, коммутатор 474 маршрутизации ПЧ выбирает либо принимаемый ГСП-сигнал, либо наземный принимаемый ПЧ-сигнал и подает выбранный сигнал на усилитель 312 с АРУ.
IV. Только спутниковый приемопередатчик и ГСП, первый вариант выполнения
На фиг.5 представлена блок-схема БУС 500 в соответствии с другим вариантом выполнения. БУС 500 включает в себя только спутниковые каналы 214 и 216 передачи и приема и канал 230 приема ГСП. БУС 500 аналогично БУС 102 за исключением того, что исключены наземные каналы 224 и 226 передачи и приема и связанные с ними коммутаторы 316 и 370 маршрутизации передачи и приема. Таким образом, БУС 500 является более простым, более компактным, более легким, менее дорогим и более эффективным по мощности, чем вышеописанные варианты выполнения. Также БУС 500 может одновременно принимать и обрабатывать ГСП и сигналы приема спутниковой связи.
Другие различия между БУС 500 и БУС 102 включают в себя усилитель 504 ПЧ передачи, подсоединенный между усилителем 314 ПЧ передачи с регулируемым коэффициентом усиления и ПФ 320 ПЧ, и источник 506 опорного сигнала. Источником 506 опорного сигнала может быть источник однополосного сигнала, так как исключены каналы наземной связи.
V. Только спутниковый приемопередатчик и ГСП, второй вариант выполнения
На фиг.6 представлена блок-схема БУС 600 в соответствии с еще другим вариантом выполнения. БУС 600 аналогично БУС 500 за исключением того, что объединитель 604 мощности, вместо усилителя 380 ПЧ с АРУ (см. фиг.5), объединяет ПЧ-сигнал 392 приема ГСП, формируемый смесителем 390, с ПЧ-сигналом 606 приема спутниковой связи, формируемым усилителем 326 ПЧ приема. Объединитель 604 мощности подает объединенный сигнал на общий тракт/секцию 608 ПЧ, включающие в себя, последовательно, ПФ 610 ПЧ приема и первый и второй усилители 612 и 614 ПЧ приема с АРУ.
VI. Спутниковый способ ГСП
На фиг.7 приведена схема последовательности операций примерного способа 700 одновременной работы БУС (например, БУС 102, или другие описанные выше варианты выполнения БУС) как в режиме спутниковой связи, так и в режиме приема ГСП для быстрого установления на основании ГСП местоположения БУС. Это упоминается как "спутниковая ГСП". Способ 700 представляет выполнение ряда этапов способа, выполняемых БУС 102.
Абонент БУС 102 может инициировать способ 700 посредством ввода запроса на спутниковый ГСП (т.е. запрос на определение местоположения) в БУС 102, используя, например, интерфейс 460 В/В. На первом этапе 705 БУС 102 принимает запрос абонента на спутниковый ГСП.
Альтернативно, режим спутникового ГСП может выбираться автоматически через периодические интервалы в ответ на команду абонента, в качестве услуги связи или в ответ на команды провайдера услуг как особая возможность, предусмотренная для одного или нескольких абонентов системы связи.
В ответ на запрос на спутниковый ГСП на следующем этапе 710 БУС 102 активизирует спутниковый приемопередатчик 212 для инициирования спутникового вызова по заранее определенному номеру доступа в системе спутниковой связи. БУС 102 передает запрос на установление вызова, также упоминаемый как пробы доступа, на станцию 114 сопряжения спутниковой системы, используя сигнал 112 линии "вверх". Заранее определенный номер доступа соответствует запросу на услуги определения местоположения/позиционирования БУС.
Станция 114 сопряжения принимает запрос на установление вызова от БУС 102 и опознает заранее определенный номер, связанный с запросом на услуги определения местоположения БУС. В ответ станция 114 сопряжения устанавливает вызов с БУС 102. Например, станция 114 сопряжения посылает команду на БУС 102 на использование заранее определенного канала обратной линии, используя, например, спутниковый пейджинговый канал.
Затем на следующем этапе 715 БУС 102 принимает команды, инициированные станцией сопряжения, устанавливающие спутниковый вызов в сигнале 110 линии "вниз".
Если установлен спутниковый вызов, то на следующем этапе 720 БУС 102 передает на станцию 114 сопряжения запрос на функцию спутниковой системы, упоминаемую как беспроводная функция местоположения (БФМ). БФМ спутниковой системы вычисляет примерное географическое расположение БУС 102, основываясь на факторах, таких как известный спутник(и), через которые БУС 102 устанавливает связь со станцией 114 сопряжения (или их местоположение и т.д.). Методы выполнения такого определения местоположения описаны в патентах США №№ 6107959, озаглавленном "Position Determination Using One Low-Earth Orbit Satellite" (Определение местоположения с использованием одного низкоорбитального спутника), который был выдан 22 августа 2000 г., и 6078284, озаглавленном "Passive Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites" (Пассивное определение местоположения с использованием двух низкоорбитальных спутников), который был выдан 20 июня 2000 г., и в заявке на патент США № 08/723725, озаглавленной "Unambiguous Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites" (Однозначное определение местоположения с использованием двух низкоорбитальных спутников), которые включены здесь в качестве ссылки.
В ответ на запрос БФМ станция 114 сопряжения вызывает функцию БФМ. Функция БФМ возвращает на станцию 114 сопряжения примерное местоположение БУС 102. Станция 114 сопряжения передает примерное местоположение на БУС 102 в способствующем определению местоположения (ГСП) сообщении. Способствующее ГСП сообщение также включает в себя список ГСП-спутников, наиболее вероятно находящихся в пределах видимости БУС 102, основываясь на примерном местоположении БУС 102. Список включает в себя информацию, необходимую для приема и обработки ГСП-сигналов от каждого перечисленного ГСП-спутника.
Соответственно, на следующем этапе 725 БУС 102 принимает способствующее ГСП сообщение. В ответ на способствующее ГСП сообщение БУС 102 разрывает спутниковый вызов. Затем БУС 102 активизирует ГСП-приемник 230 и инициирует независимое отслеживание местоположения ГСП для идентификации ГСП-спутников, находящихся в пределах видимости БУС, основываясь на списке ГСП-спутников в способствующем ГСП сообщении. Это также упоминается, как поиск, захват и отслеживание сигнала ГСП-спутников.
Если отслеживание местоположения ГСП завершено, то на следующем этапе 730 БУС 102 работает как отдельный ГСП-приемник для определения местоположения БУС на основе ГСП.
Поиск, захват и отслеживание сигнала ГСП-спутников может занимать в неблагоприятном случае свыше десяти минут без способствующего ГСП сообщения. Однако в настоящем изобретении список ГСП-спутников и связанная с ними информация (например, эфемеридные данные) в способствующем ГСП сообщении позволяет БУС 102 значительно снизить это время до менее чем тридцати секунд.
В альтернативном варианте выполнения на этапе 705 абонент может запросить экстренную услугу определения местоположения, используя спутниковый вызов "Е911". Во время такого вызова БУС 102 попеременно переключается между режимами приема ГСП и спутниковой передачи, с тем чтобы поддерживать спутниковый вызов. Поэтому способ Е911 аналогичен способу 700, описанному выше, за исключением того, что спутниковый вызов сохраняется в течение выполнения способа и в то время, когда БУС 102 определяет местоположение, основываясь на принимаемых сигналах ГСП-спутников. БУС 102 отключает питание канала приема ГСП при передаче на систему спутниковой связи, затем отключает питание спутникового канала передачи при приеме ГСП-сигналов. Однако спутниковый канал приема все это время остается активным. Таким образом БУС 102 может выполнять отслеживание определения местоположения ГСП и поддерживать линию передачи данных/речи с низкоорбитальными спутниками. Во время вызова Е911 БУС непрерывно передает на станцию сопряжения информацию об обновлении местоположения БУС. Затем станция сопряжения может предоставить эту информацию и временную (синхронизирующую) информацию ГСП для БФМ для фиксации определения местоположения дифференциальной ГСП. Этот способ может зафиксировать местоположение абонента, вызывающего услугу экстренной помощи, (т.е. абонента, абонентского терминала или беспроводного устройства) в пределах нескольких метров в течение 90% времени и может поддерживать линию передачи данных/речи с вызывающим абонентом.
Некоторые из многих применений настоящего изобретения:
1. Зависимый от местоположения биллинг (выставление счетов) для провайдеров услуг на низкоорбитальных спутниках.
2. Зависимый от местоположения биллинг (выставление счетов) для сотовых провайдеров услуг.
3. Персональное отслеживание местоположения и позиционирования независимо от зоны обслуживания наземной сети.
4. Глобальное отслеживание местоположения и связь.
5. Услуга руководства и координирования флотом и автопарком на суше и на море.
6. Выявление несанкционированных абонентов телефонных услуг.
7. Глобальная оптимизация сетей для низкоорбитальной спутниковой системы и наземных систем, включая функциональную совместимость систем.
8. Реагирование на нарушение личной безопасности.
9. Крупномасштабные поисково-спасательные мероприятия с региональной и национальной зоной обслуживания во время стихийных бедствий.
10. Координация помощи при стихийных бедствиях после землетрясений, ураганов, тайфунов, пожара и аварий на промышленных предприятиях.
11. Техническая помощь на дороге в континентальном масштабе.
12. Возвращение угнанных автомобилей.
13. Все аварии.
14. Спасательные работы при чрезвычайных обстоятельствах в удаленных местах: горах, пустынях, джунглях и на море.
15. Небольшое ручное устройство глобальной персональной связи.
16. Услуга связи для городской территории и сельской местности в одном ручном устройстве.
17. Устройство глобальной передачи данных.
18. Определение местоположения и отслеживание, когда БУС 102 используется в качестве удаленного терминала сбора данных.
19. Военное командование, управление связью и слежение за войсками в полевых условиях с помощью ручного мобильного устройства.
20. Поддержка операций национальной разведки, предоставляющая оперативным сотрудникам глобальную связь, определение и извлечение местоположения.
21. Связь и сопровождение действующих агентов Федерального бюро расследований.
22. Услуга связи и определения местоположения патрульной полиции.
VII. Заключение
Хотя выше были описаны различные варианты выполнения настоящего изобретения, необходимо понять, что они были представлены в качестве примера, а не ограничения. Специалистам в этой области техники очевидно, что в нем могут быть сделаны различные изменения в форме и подробностях в пределах сущности и объема изобретения.
Настоящее изобретение выше было описано с помощью функциональных стандартных блоков, иллюстрирующих характеристики указанных функций и их взаимосвязи. Границы этих функциональных стандартных блоков были определены здесь произвольно для удобства описания. Альтернативные границы могут быть определены при условии, что соответствующим образом выполняются указанные функции и их взаимосвязи. Любые такие альтернативные границы, таким образом, находятся в пределах объема и сущности заявленного изобретения. Специалисту в данной области техники понятно, что эти функциональные стандартные блоки могут быть выполнены на дискретных компонентах, специализированных интегральных схемах, процессорах, выполняющих соответствующее программное обеспечение, и т.п. или любой их комбинации. Таким образом, охват и объем настоящего изобретения не должны ограничиваться никаким из вышеописанных примерных вариантов выполнения, но должны определяться только согласно нижеприведенной формуле изобретения и ее эквивалентов.
1. Многорежимный приемопередатчик для беспроводного устройства связи (БУС), содержащий первый канал передачи для формирования первого радиочастотного (РЧ) сигнала передачи, совместимого с первой системой связи, первый канал приема для приема первого РЧ-сигнала приема от первой системы связи, при этом первый канал приема содержит первый смеситель для преобразования с понижением частоты первого РЧ-сигнала приема в первый сигнал промежуточной частоты (ПЧ), на основании первого опорного сигнала, и первую секцию ПЧ, следующую за первым смесителем, и второй канал приема для приема второго РЧ-сигнала приема от спутниковой системы позиционирования и используемого для определения местоположения БУС, при этом второй канал приема содержит второй смеситель для преобразования с понижением частоты второго РЧ-сигнала приема во второй ПЧ-сигнал, на основании второго опорного сигнала, и вторую секцию ПЧ, отдельную от первой секции ПЧ, следующую за вторым смесителем, при этом первый и второй каналы приема совместно используют общий тракт приема.
2. Приемопередатчик по п.1, в котором спутниковой системой позиционирования является глобальная система позиционирования (ГСП).
3. Приемопередатчик по п.1, в котором первой системой связи является одна из следующих: система спутниковой связи, наземная система сотовой связи и наземная система персональной связи.
4. Приемопередатчик по п.1, в котором общий тракт приема содержит общий тракт ПЧ приема, причем первый и второй каналы приема дополнительно включают в себя механизм маршрутизации сигнала для направления первого и второго ПЧ-сигналов от соответствующих первой и второй отдельных секций ПЧ на общий тракт ПЧ приема.
5. Приемопередатчик по п.1, дополнительно содержащий первый гетеродин (Г) для формирования первого опорного сигнала с первой частотой и второй гетеродин (Г) для формирования второго опорного сигнала со второй частотой, независимой от первой частоты.
6. Приемопередатчик по п.1, дополнительно содержащий второй канал передачи для формирования второго РЧ-сигнала передачи, совместимого со второй системой связи, в котором первый и второй каналы передачи совместно используют общий тракт передачи.
7. Приемопередатчик по п.6, в котором первый канал передачи содержит первую секцию ПЧ для обработки первого ПЧ-сигнала и второй смеситель, следующий за первой секцией ПЧ, для преобразования с повышением частоты первого ПЧ-сигнала в первый РЧ-сигнал, на основании первого опорного сигнала.
8. Приемопередатчик по п.7, в котором второй канал передачи содержит вторую секцию ПЧ для обработки второго ПЧ-сигнала и второй смеситель, отличный от первого смесителя, следующий за второй секцией ПЧ, для преобразования с повышением частоты второго ПЧ-сигнала во второй РЧ-сигнал, на основании второго опорного сигнала.
9. Приемопередатчик по п.8, в котором общий тракт передачи содержит общий тракт ПЧ передачи, причем первый и второй каналы передачи включают в себя общий механизм маршрутизации сигнала для направления первого и второго ПЧ-сигналов от общего тракта ПЧ передачи на первый и второй отдельные смесители соответственно.
10. Приемопередатчик по п.1, дополнительно содержащий третий канал приема для приема третьего РЧ-сигнала приема от второй системы связи.
11. Приемопередатчик по п.10, в котором третий канал приема включает в себя смеситель для преобразования с понижением частоты третьего РЧ-сигнала приема в ПЧ-сигнал, на основании первого опорного сигнала и секцию ПЧ для приема и обработки ПЧ-сигнала, в котором секция ПЧ совместно использует общий тракт ПЧ приема по меньшей мере с одним из первого и второго каналов приема.
12. Приемопередатчик по п.10, в котором вторая система связи включает в себя одну или более систем наземной связи, способных передавать первый сигнал, модулированный с использованием метода цифровой модуляции, и второй сигнал, модулированный с использованием метода аналоговой модуляции, причем третий канал приема включает в себя первый подканал для приема первого сигнала, модулированного с использованием метода цифровой модуляции, и второй подканал для приема второго сигнала, модулированного с использованием метода аналоговой модуляции.
13. Приемопередатчик по п.12, дополнительно содержащий механизм маршрутизации для селективного направления первого сигнала на первый подканал и второго сигнала на второй подканал.
14. Четырехрежимное беспроводное устройство связи (БУС), содержащее спутниковый приемопередатчик, включающий в себя спутниковый канал передачи и спутниковый канал приема для осуществления связи с системой спутниковой связи, наземный приемопередатчик, включающий в себя наземный канал передачи и наземный канал приема для осуществления связи с одной из: сотовой системой и системой персональной связи (СПС), причем спутниковый и наземный каналы передачи совместно используют общий тракт передачи, и
канал приема для глобальной системы позиционирования (ГСП) для приема ГСП-сигналов от одного или нескольких ГСП-спутников, с помощью которых может быть определено местоположение БУС, причем по меньшей мере один из спутниковых и наземных каналов приема совместно использует общий тракт приема с каналом приема ГСП.
15. БУС по п.14, в котором наземный приемопередатчик предназначен для селективного осуществления связи с одной из: (а) сотовой системы с многостанционным доступом и кодовым разделением каналов (МДКР), и
(b) аналоговой сотовой системой.
16. БУС по п.14, в котором каждый из спутниковых и наземных каналов передачи содержит секцию промежуточной частоты (ПЧ) для формирования ПЧ-сигнала и смеситель, следующий за секцией ПЧ, для преобразования с повышением частоты ПЧ-сигнала в радиочастотный (РЧ) сигнал, на основании опорного сигнала гетеродина (Г), причем секции ПЧ спутниковых и наземных каналов передачи совместно используют общий тракт ПЧ передачи.
17. БУС по п.14, в котором каждый из спутниковых и наземных каналов приема содержит смеситель для преобразования с понижением частоты принимаемого радиочастотного (РЧ) сигнала в ПЧ-сигнал, на основании первого опорного сигнала гетеродина (Г) и секцию промежуточной частоты (ПЧ) для приема и обработки ПЧ-сигнала, при этом секции ПЧ спутниковых и наземных каналов приема совместно используют общий тракт ПЧ приема.
18. БУС по п.17, в котором канал приема ГСП содержит смеситель для преобразования с понижением частоты принимаемого РЧ-сигнала ГСП в ПЧ-сигнал ГСП, на основании второго опорного сигнала Г и секцию ПЧ для приема и обработки ПЧ-сигнала ГСП, причем секции ПЧ канала приема ГСП, спутникового канала приема и сотового канала приема совместно используют общий тракт ПЧ-сигнала.
19. Способ определения местоположения беспроводного устройства связи (БУС), причем БУС включает в себя приемопередатчик, способный осуществлять связь с системой спутниковой связи и принимать сигналы от спутниковой системы позиционирования, указывающие местоположение БУС, содержащий (а) прием начального запроса на определение местоположения; (b) передачу запроса на установление вызова на систему спутниковой связи в ответ на начальный запрос, причем запрос на установление вызова включает в себя заранее определенный номер доступа к услугам определения местоположения; (с) прием информации об установлении вызова от системы спутниковой связи для установления вызова с системой спутниковой связи; (d) прием способствующего определению местоположения сообщения от системы спутниковой связи, причем способствующее определению местоположения сообщение основано на примерном местоположении БУС и включает в себя информацию, относящуюся к спутникам в спутниковой системе позиционирования; (е) прием сигналов от спутников в спутниковой системе позиционирования; и (f) определение местоположения БУС, основываясь на этапе (е) и информации в способствующем определению местоположения сообщении.
20. Способ по п.19, в котором спутниковой системой позиционирования является глобальная система позиционирования, и этап (е) содержит прием ГСП-сигналов от множества ГСП-спутников.
21. Способ по п.19, дополнительно содержащий между этапами (d) и (е) этапы дезактивизации канала приема спутникового приемопередатчика и разъединение вызова с системой спутниковой связи.
22. Способ по п.19, дополнительно содержащий этап поддержания вызова с системой спутниковой связи во время определения местоположения БУС на этапе (f).
23. Многорежимный приемопередатчик для беспроводного устройства связи (БУС), содержащий средство для формирования первого радиочастотного (РЧ) сигнала передачи, совместимого с первой системой связи, средство для передачи первого РЧ-сигнала, средство для приема первого РЧ-сигнала приема от первой системы связи, средство для формирования второго радиочастотного (РЧ) сигнала передачи, совместимого со спутниковой системой позиционирования, средство для передачи второго РЧ-сигнала и средство для приема второго РЧ-сигнала приема от спутниковой системы позиционирования и используемое для определения местоположения БУС, при этом первое и второе средство для приема совместно используют общий тракт приема.
24. Приемопередатчик по п.23, в котором спутниковой системой позиционирования является глобальная система позиционирования (ГСП).
25. Приемопередатчик по п.23, в котором первой системой связи является одна из: система спутниковой связи, наземная система сотовой связи и наземная система персональной связи.
26. Приемопередатчик по п.23, в котором первый канал приема содержит средство для преобразования с понижением частоты первого РЧ-сигнала приема в первый сигнал промежуточной частоты (ПЧ), на основании первого опорного сигнала, и первую секцию ПЧ, следующую за средством для преобразования с понижением частоты первого РЧ-сигнала приема.
27. Приемопередатчик по п.26, в котором второй канал приема содержит второе средство для преобразования с понижением частоты второго РЧ-сигнала приема во второй ПЧ-сигнал, на основании второго опорного сигнала, и вторую секцию ПЧ, отдельную от первой секции ПЧ, следующую за вторым средством для преобразования с понижением частоты.
28. Приемопередатчик по п.27, в котором общим трактом приема является общий тракт ПЧ приема, причем первое и второе средство для преобразования с понижением частоты включают в себя средство для маршрутизации первого и второго ПЧ-сигнала от соответствующих первой и второй отдельной секции ПЧ на общий тракт ПЧ приема.
29. Приемопередатчик по п.27, дополнительно содержащий средство для формирования первого опорного сигнала с первой частотой и средство для формирования второго опорного сигнала со второй частотой, независимой от первой частоты.
30. Приемопередатчик по п.27, дополнительно содержащий средство для создания второго РЧ-сигнала передачи, совместимого со второй системой связи, причем первое и второе средство для создания РЧ-сигналов передачи совместно используют общий тракт передачи.
31. Приемопередатчик по п.23, дополнительно содержащий средство для приема третьего РЧ-сигнала приема от второй системы связи.
32. Приемопередатчик по п.30, в котором вторая система связи включает в себя одну или более систем наземной связи, способных передавать первый сигнал, модулированный с использованием метода цифровой модуляции, и второй сигнал, модулированный с использованием метода аналоговой модуляции, содержащий средство для приема первого сигнала, модулированного с использованием метода цифровой модуляции, по первому подканалу и средство для приема второго сигнала, модулированного с использованием метода аналоговой модуляции, по второму подканалу.
33. Приемопередатчик по п.32, дополнительно содержащий средство для селективной маршрутизации первого сигнала на первый подканал и второго сигнала на второй подканал.
34. Способ определения местоположения по меньшей мере одного беспроводного устройства связи (БУС), которое включает в себя приемопередатчик, способный осуществлять связь с системой спутниковой связи и принимать сигналы от спутниковой системы позиционирования, указывающие местоположение БУС, содержащий этапы приема начального запроса на определение местоположения; установления вызова через систему спутниковой связи в ответ на начальный запрос; приема способствующего определению местоположения сообщения от системы спутниковой связи, причем способствующее определению местоположения сообщение основывается на примерном местоположении БУС и включает в себя информацию, относящуюся к спутникам в спутниковой системе позиционирования; приема сигналов от спутников в спутниковой системе позиционирования; и определения местоположения БУС на основании спутниковой системы позиционирования и информации в способствующем определению местоположения сообщении.
35. Способ по п.34, в котором упомянутый начальный запрос на определение местоположения выполняется в ответ на ручной ввод абонента БУС во время обработки предварительно выбранных или предварительно запомненных команд, на основании определенных значений или критериев, предоставляемых производителем БУС или провайдером услуг.
36. Способ по п.35, в котором абонент БУС запрашивает экстренную услугу определения местоположения, и во время такого запроса упомянутый БУС попеременно переключается между режимами приема сигналов от спутниковой системы позиционирования и передачи на спутник с тем, чтобы поддерживать спутниковый вызов.
