Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации



Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации
Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации
Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации
Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации
Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации
Способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации

 


Владельцы патента RU 2454043:

Громаков Юрий Алексеевич (RU)
Настасин Кирилл Сергеевич (RU)
Родионов Владимир Вячеславович (RU)

Изобретение относится к области радиосвязи и, более конкретно, к системам сотовой связи. Технический результат состоит в повышении скорости передачи данных. Для этого система содержит подсистему микросотовой связи, с помощью базовой станции подсистемы осуществляют непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции подсистемы микросотовой связи, после чего формируют на свободных частотах и передают на мобильные терминалы подсистемы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи, причем ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот системы сотовой связи, а на мобильном терминале подсистемы микросотовой связи осуществляют сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными, после чего осуществляют связь по дуплексному радиоканалу. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к области радиосвязи и, более конкретно, к системам сотовой связи, а также другим беспроводным системам, в частности когнитивному радио (cognitive radio), предназначенным для передачи речи и данных с высокой скоростью.

Предшествующий уровень техники

Известен способ сотовой связи и системы сотовой связи его реализующие, например GSM, в состав которых входят подсистема базовых станций, подсистема коммутации, подсистема контроля и управления, мобильные терминалы (MS), характеризующиеся способностью работы в одной или нескольких беспроводных сетях (см., например, Asha Mehrotra. GSM System Engineering. Artech House, Inc., 1997, 450 р.;) или (Ю.А.Громаков. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Эко-Трендз, 1997, 239 с.).

В этих системах пространственно распределенные базовые станции сотовой связи формируют зону покрытия как совокупность круговых или секторных сот с повторным использованием номиналов частот, например, в соответствии с семиэлементным кластером применительно к сотам с круговой диаграммой направленности антенн (фиг.1) с коэффициентом повторного использования частот К=7, или, в соответствии с двенадцатиэлементным кластером, применительно к трехсекторным сотам (фиг.2) К=12. Схемы повторного использования частот, кластеры частот, предполагают минимальный набор групп частот (или одной частоты) в сотах и их пространственный разнос, при которых практически исключаются взаимные помехи приемопередатчиков (TRX) базовых станций, работающих на совпадающих частотах. Повторное использование частот, например, только в кластере с круговыми сотами, включающем всего семь частот (N=7), теоретически позволяет обеспечить непрерывное покрытие любых по площади территорий. Для увеличения емкости сот в каждой базовой станции устанавливают дополнительные приемопередатчики TRX, работающие на новых частотах. Например, при двух приемопередатчиках в соте (фиг.1) К=7 количество используемых частот N=14.

Стандартом сотовой связи, например, GSM определены основные рабочие полосы частот для диапазона GSM 900: 890-915/935-960 МГц, для диапазона GSM 1800: 1710-1785/1805-1880 МГц и для диапазона E-GSM: 880-890/925-935 МГц.

Общее количество номиналов рабочих частот, при стандартном частотном разносе радиоканалов ΔF=200 кГц, для диапазона GSM 900 МГц равно Q1=124, для диапазона GSM 1800 МГц равно Q2=374, для диапазона E-GSM равно Q3=50.

Однако в известных системах сотовой связи коэффициент использования рабочих частот в кластере относительно низок. Если для обеспечения непрерывного покрытия в системе сотовой связи GSM 900 используется семиэлементный кластер (К=7) с одним или двумя приемопередатчиками на соту, количество неиспользуемых частот, соответственно, составит Q1-K=124-7=117 и Q1-2K=124-14=110. Аналогично, для системы сотовой связи GSM в диапазоне 1800 МГц при К=7 количество неиспользуемых частот составит Q2-K=374-7=367 и Q2-2К=374-14=360. Таким образом, существенная часть радиочастотного спектра, выделенного для сети сотовой связи, остается в кластере неиспользуемой. Таким образом, известный способ сотовой связи не в полной мере использует выделенный частотный ресурс, а системы для его реализации не содержат сетевых элементов и устройств, способных использовать этот ресурс, например, для высокоскоростной передачи данных с использованием всех частотных каналов.

Скорость передачи данных в известных системах сотовой связи, таких как GSM, относительно низка, что не позволяет обмениваться мультимедийным контентом и передавать видеоизображения с высоким качеством, обеспечивать высокоскоростной доступ в Интернет и т.д. Тенденции развития рынка услуг сотовой связи и систем беспроводного доступа требуют увеличения скорости передачи данных, в особенности, в малой зоне обслуживания (см., например, Громаков Ю.А. Концепция развития мобильной и беспроводной связи общего пользования. «Электросвязь» №12 2008 г., с.51-57).

Известны способы повышения скорости передачи данных (пропускной способности) в системах сотовой связи (см., например, патент US 2005/0153705 А1 от 14.07.2005 или Timo Halonen, Javier Romero, Juan Melero, GSM, GPRS and EDGE Performance. Evolution Towards 3G/UMTS. Wiley, 2003, 656 p), основанные на применении более эффективных, с точки зрения скорости передачи данных, видов модуляции, использовании скачков по частотам и т.д.

Однако результаты применения этих способов не позволяют добиться передачи данных с высокой скоростью. Например, в сети GSM технология GPRS позволяет передавать данные в пакетном режиме одновременно по нескольким временным слотам (TS) временного TDMA-кадра, увеличивая скорость передачи данных до 115 кбит/с на радиоканале. В случае EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) применение восьмипозиционной фазовой манипуляции 8PSK позволяет увеличить скорость передачи данных в радиоканале до 384 кбит/с, что все равно существенно ниже скорости передачи данных в беспроводных широкополосных сетях. Ни одна из вышеуказанных публикаций не затрагивает вопросы использования свободного (не занятого в соте/кластере) радиочастотного ресурса для организации высокоскоростной передачи данных.

По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой системе сотовой связи для передачи данных является «гибридная сотовая сетевая система» («подсистема базовых станций в системе мобильной беспроводной связи»), содержащая по меньшей мере один приемопередатчик базовой станции, который осуществляет связь через интерфейс радиосвязи с множеством мобильных станций, работающих в соответствии с множеством различных стандартов протоколов, включая по меньшей мере одну первую мобильную станцию, работающую в соответствии с первым стандартом протоколов, и по меньшей мере одну вторую мобильную станцию, работающую в соответствии со вторым стандартом протоколов, и администратор поискового вызова/доступа, который для каждого вызова между подсистемой базовых станций и одной из множества мобильных станций маршрутизирует вызов через сеть в соответствии со стандартом протоколов мобильной станции, множество блоков обработки вызовов, которые связывают подсистему базовых станций с множеством сетей в соответствии с различными стандартами соответствующих интерфейсов, при этом администратор поискового вызова/доступа определяет соответствующие стандарты протоколов мобильных станций, размещающих вызовы через подсистему базовых станций, и маршрутизирует вызовы соответствующим образом к блокам обработки вызовов, которые связаны с соответствующими стандартами протоколов (см. патент RU 2263399 C2, кл. Н04В 7/26, от 29.12.2000).

Однако несмотря на то, что при использовании известной системы сотовой связи принимаются меры к повышению эффективности использования полосы частот радиосвязи, по сравнению с негибридными системами сотовой связи, свободные частоты не используются для повышения скорости передачи данных, а решение задачи повышения скорости передачи данных осуществляется на основе ресурсов и оборудования сети сотовой связи.

В известной системе сотовой связи использование различных стандартных протоколов для передачи данных и речи в радиочастотных каналах не изменяет структуру сети сотовой связи и не приводит к повышению коэффициента использования рабочих частот, так как для работы радиочастотных каналов применяют схемы повторного использования частот согласно известным способам сотовой связи.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому способу передачи данных в системе сотовой связи является способ связи с мобильными станциями в системе мобильной беспроводной связи, включающей множество мобильных станций, работающих в соответствии с множеством различных стандартов протоколов, включающий инициирование вызова между подсистемой базовых станций и одной из множества мобильных станций, определение стандарта протоколов мобильной станции и выбор одной из множества сетей в соответствии с этим определением и маршрутизацию вызова между базовой станцией и сетью при осуществлении связи с базовой станцией в соответствии со стандартом протоколов мобильной станции (см. патент RU 2263399 C2, Кл. Н04В 7/26, от 29.12.2000).

Однако и этот способ не обеспечивает использование свободных частот в системе сотовой связи для повышения скорости передачи данных, а задача повышения скорости передачи данных решается на основе использования дополнительных ресурсов и оборудования сети сотовой связи.

В известном способе сотовой связи использование различных стандартов протоколов для передачи данных и речи в радиочастотных каналах не изменяет структуру сети сотовой связи и не приводит к повышению коэффициента использования рабочих частот, так как для работы радиочастотных каналов применяют схемы повторного использования частот, принятые в известных способах сотовой связи.

Техническим результатом изобретений является увеличение скорости передачи данных, в особенности, в малой зоне обслуживания, путем повышения коэффициента использования рабочих частот системы сотовой связи.

Достигается это тем, что в способе передачи данных в системе сотовой связи, содержащей подсистему микросотовой связи, согласно изобретению осуществляют с помощью базовой станции подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции подсистемы микросотовой связи, после чего формируют на свободных частотах и передают на мобильные терминалы подсистемы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи, причем ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот системы сотовой связи, при этом информационные данные содержат сведения, необходимые для установления дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами обмена данными, и содержат данные, запрошенные мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи по этому радиоканалу или по другому радиоканалу передачи данных, например по каналу передачи данных системы сотовой связи, а на мобильном терминале подсистемы микросотовой связи осуществляют сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными, после чего осуществляют связь по вышеуказанному дуплексному радиоканалу с учетом принятых сведений на свободных частотах системы сотовой связи, выбранных базовой станцией подсистемы микросотовой связи, кроме того, осуществляют дополнительно с помощью мобильного терминала подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных об уровне сигналов и номиналах частот в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанного мобильного терминала подсистемы микросотовой связи и передают на базовую станцию микросотовой связи эти сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами обмена данными, а также устанавливают дуплексный радиоканал обмена данными с мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами обмена данными на основе OFDM, причем параметры OFDM-сигнала выбирают таким образом, чтобы количество поднесущих в OFDM-сигнале совпадало с количеством выделенных каналов в системе сотовой связи, а частотный разнос поднесущих OFDM-сигнала был равен частотному разносу каналов сотовой связи; согласно первому варианту изобретения используют дуплексный радиоканал с временным разделением приемопередачи.

Поставленный технический результат для второго варианта изобретения достигается тем, что в способе передачи данных в системе сотовой связи, содержащей подсистему микросотовой связи, осуществляют с помощью базовой станции подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции подсистемы микросотовой связи, после чего формируют на свободных частотах и передают на мобильные терминалы подсистемы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи, причем ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот системы сотовой связи, при этом информационные данные содержат сведения, необходимые для установления симплексного радиоканала передачи данных на мобильный терминал подсистемы микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами передачи данных, и содержат данные, запрошенные мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи по другому радиоканалу передачи данных, например по каналу передачи данных системы сотовой связи, а на мобильном терминале подсистемы микросотовой связи осуществляют сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления симплексного радиоканала приема данных, после чего принимают по вышеуказанному симплексному радиоканалу информационные данные, запрошенные по другому радиоканалу передачи данных с учетом принятых сведений о свободных частотах системы сотовой связи, выбранных базовой станцией подсистемы микросотовой связи, кроме того, осуществляют дополнительно с помощью мобильного терминала подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных об уровне сигналов и номиналах частот в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанного мобильного терминала подсистемы микросотовой связи и передают на базовую станцию подсистемы микросотовой связи эти сведения для установления симплексного радиоканала передачи данных на мобильный терминал подсистемы микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами передачи данных, а также устанавливают симплексный радиоканал передачи данных на мобильный терминал подсистемы микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами передачи данных на основе OFDM, причем параметры OFDM-сигнала выбирают таким образом, чтобы количество поднесущих в OFDM-сигнале совпадало с количеством выделенных каналов в системе сотовой связи, а частотный разнос поднесущих OFDM-сигнала был равен частотному разносу каналов сотовой связи.

Поставленный технический результат для третьего варианта изобретения достигается тем, что система сотовой связи для передачи данных содержит подсистему микросотовой связи, множество мобильных терминалов сотовой связи, множество мобильных терминалов микросотовой связи и опорную сеть, включающую центр управления и мониторинга сети, взаимосвязанный с подсистемой сотовой связи и подсистемой микросотовой связи, причем подсистема сотовой связи содержит Р базовых станций сотовой связи, где Р - целое число, взаимосвязанных через М контроллеров базовых станций сотовой связи, где М - целое число, с центром коммутации сотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы сотовой связи, а подсистема микросотовой связи содержит R базовых станций микросотовой связи, где R - целое число, взаимосвязанных через L контроллеров микросотовой связи, где L - целое число, с центром коммутации микросотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы микросотовой связи, кроме того, каждая базовая станция подсистемы микросотовой связи содержит антенну, к которой через антенный переключатель подключены вход сканирующего приемника и первый вход приемника, выходы которых подключены к соответствующим входам процессора микросотовой связи, первый выход которого через передатчик подключен к антенному переключателю, а второй выход подключен по второму входу приемника, причем каждый мобильный терминал подсистемы микросотовой связи содержит антенну, к которой через антенный переключатель подключен первый вход приемника, выход которого подключен к первому входу процессора микросотовой связи, первый выход которого через передатчик подключен ко входу антенного переключателя, а второй выход - ко второму входу приемника, причем процессор микросотовой связи взаимосвязан с процессором сотовой связи, а также каждый мобильный терминал подсистемы микросотовой связи содержит сканирующий приемник, вход которого подключен к антенному переключателю, а выход - ко второму входу процессора микросотовой связи.

Сущность изобретений заключается в максимальном использовании выделенного частотного ресурса сети сотовой связи подсистемой микросотовой связи для увеличения скорости передачи данных и других сообщений с возможностью адаптивного обнаружения незанятых частотных каналов сотовой связи базовыми станциями и мобильными терминалами микросотовой сети с целью использования их для передачи данных с высокой скоростью через взаимодополняющую микросотовую сеть сотовой связи.

По существу, обеспечение передачи данных в сотовой сети получено путем добавления к известной сети сотовой связи подсистемы микросотовой связи, которая адаптивно и автономно определяет свободные частоты сотовой сети и передает на них одновременно данные со скоростью, равной суммарной скорости передачи данных на всех не занятых системой сотовой связи каналах.

Варианты осуществления изобретений поясняются следующими чертежами:

Фиг.1 - Семиэлементный кластер повторного использования частот в базовых станциях с круговой диаграммой направленности базовых станций сети сотовой связи;

Фиг.2 - Двенадцатиэлементный кластер повторного использования частот в сотовой сети с трехсекторными базовыми станциями;

Фиг.3 - Варианты совмещения сот сотовой и микросотовой связи;

Фиг.4 - Система сотовой связи для передачи данных;

Фиг.5 - Базовая станция микросотовой связи;

Фиг.6 - Мобильный терминал микросотовой связи.

При реализации заявленных изобретений на существующую топологию сети сотовой связи накладывается взаимодополняющая микросотовая сеть сотовой связи, работающая в тех же частотных диапазонах, что и сотовая сеть, но отличающаяся меньшим радиусом сот (фиг.3), в которой, согласно изобретению, осуществляют с помощью базовой станции подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные (незанятые) частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции микросотовой связи. Далее базовая станция микросотовой связи на свободных частотах формирует и передает на мобильные терминалы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи. Для наиболее рационального использования свободных каналов системы сотовой связи ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот каналов системы сотовой связи. Информационные данные, передаваемые в каналах микросотовой связи, содержат сведения, необходимые для установления, например, дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом микросотовой связи в соответствии со стандартами протоколов обмена данными, и содержат данные, запрошенные мобильным терминалом микросотовой связи по этому радиоканалу или по другому радиоканалу передачи данных. В этом случае, возможно организовать передачу данных по линии «вниз» на всех свободных каналах системы сотовой связи, а передачу по линии «вверх» осуществлять при помощи GPRS, UMTS или другой системы передачи данных. Мобильный терминал микросотовой связи осуществляет сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными с базовой станцией микросотовой связи, после чего осуществляют связь на свободных частотах системы сотовой связи, выбранных базовой станцией микросотовой связи.

Кроме того, осуществляют с помощью мобильного терминала микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных об уровне сигналов и номиналах частот в рабочих каналах, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанного мобильного терминала и передают на базовую станцию микросотовой связи эти сведения для установления, например, дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом микросотовой связи в соответствии со стандартными протоколами обмена данными.

При осуществления связи на свободных частотах системы сотовой связи в подсистеме микросотовой связи применяют технологию OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) [Andrea Goldsmith. Wireless Communications. Cambridge University Press, New York, 2005, 672 р.] с исключением ряда поднесущих OFDM, совпадающих с номиналами занятых частот в системе сотовой связи, Для этого определяют номера поднесущих OFDM-сигнала, совпадающие с занятыми частотами сотовой связи, после чего исключают излучение вышеуказанных поднесущих, причем параметры OFDM-сигнала выбирают таким образом, чтобы количество поднесущих в OFDM-сигнале совпадало с количеством выделенных каналов в системе сотовой связи (например, 384 для GSM 1800), а частотный разнос поднесущих OFDM-сигнала был равен частотному разносу каналов сотовой связи (например, в GSM он равен ΔF=200 кГц).

Для второго изобретения вместо дуплексного радиоканала обмена данными используют симплексный радиоканал обмена данными от базовой станции подсистемы микросотовой связи, а передачу данных в обратном направлении осуществляют по другому радиоканалу передачи данных, например по каналу передачи данных системы сотовой связи.

Система сотовой связи для передачи данных содержит множество мобильных терминалов 1-1; …; 1-А сотовой связи, где А - целое число, множество мобильных терминалов 2-1; …; 2-В микросотовой связи, где В - целое число, и опорную сеть 3, включающую центр 4 управления и мониторинга сети сотовой связи, взаимосвязанный с подсистемой 5 сотовой связи и подсистемой 6 микросотовой связи.

Подсистема 5 сотовой связи содержит Р базовых станций 7-1; …; 7-Р сотовой связи, где Р - целое число, взаимосвязанных через М контроллеров базовых станций 8-1; …; 8-М сотовой сети, где М - целое число, с центром 9 коммутации сотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы 5 сотовой связи. Подсистема 6 микросотовой связи содержит R базовых станций 10-1; …; 10-R микросотовой связи, где R - целое число, взаимосвязанных через L контроллеров 11-1; …; 11-L микросотовой связи, где L - целое число, с центром коммутации 12 микросотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы 6 микросотовой связи (фиг.4).

Каждая базовая станция 10-I микросотовой связи содержит антенну 13, к которой через антенный переключатель 14 подключены вход сканирующего приемника 15 и первый вход приемника 16, выходы которых подключены к соответствующим входам процессора 17 микросотовой связи, первый выход которого через передатчик 18 подключен к антенному переключателю 14, а второй выход подключен ко второму входу приемника 16 (фиг.5).

Каждый мобильный терминал 2-I микросотовой связи содержит антенну 19, к которой через антенный переключатель 20 подключен первый вход приемника 22, выход которого подключен к первому входу процессора 23 микросотовой связи, первый выход которого через передатчик 21 подключен ко входу антенного переключателя 20, а второй выход - ко второму входу приемника 22, причем процессор 23 микросотовой связи взаимосвязан с процессором 24 сотовой связи (фиг.6).

Кроме того, каждый мобильный терминал 2-I микросотовой связи может дополнительно содержать сканирующий приемник 25, вход которого подключен к антенному переключателю 20, а выход - ко второму входу процессора 23 микросотовой связи.

Предложенный способ передачи данных в сотовой связи основан на том, что в целях увеличения скорости передачи данных сети сотовой связи (например, GSM), а также повышения эффективности использования выделенного частотного ресурса создается микросотовая сеть сотовой связи (фиг.3), причем в микросотовой сети могут использоваться отдельные изолированные микросоты, группы микросот различной конфигурации или частотные кластеры, обеспечивающие очаговое или непрерывное покрытие зоны связи.

При частотно-территориальном планировании сотовой и микросотовой сетей выполняются условия электромагнитной совместимости за счет исключения совпадающих и создающих взаимные помехи частот и адаптации уровня мощности передатчиков сигналов микросотовой сети.

Не используемые в сотах системы сотовой связи частоты могут быть задействованы как для создания микросотовой сети на основе стандарта системы сотовой связи, так и других стандартов связи.

Предложенный способ передачи данных в сотовой связи относится к классу систем когнитивного радио (cognitive radio), так как он использует для работы занятый диапазон частот, обеспечивает адаптивный поиск на занятых частотах с последующей адаптацией базовых станций и мобильных терминалов микросотовой сети на передачу и прием сигналов в свободных в данный момент времени и в данном месте каналах сотовой связи. Такая радиосистема способна накапливать информацию о своих условиях эксплуатации, способна к динамической и самостоятельной адаптации своих эксплутационных параметров к соответствующей среде и способна запоминать результаты своих действий и используемые модели для той или иной окружающей среды (см. Kwang-Cheng Chen. Ramjee Prasad. Cognitive Radio Networks. John Wiley & Sons Ltd, 2009, 359 p.).

Реализация предложенного способа передачи данных осуществляется с помощью системы сотовой связи (фиг.4).

Мобильный терминал микросотовой сети может выполняться как самостоятельное устройство или в совмещенном варианте в одном корпусе с мобильным терминалом сети сотовой связи. В случае исполнения в отдельном корпусе мобильные терминалы микросотовой и сотовой сети могут подключаться к мобильным и стационарным терминалам с помощью Bluetooth (при этом максимальная скорость, поддерживаемая интерфейсом, составляет 723,2 кбит/с), либо Wi-Fi (максимальная скорость составляет 54 Мбит/с), или посредством проводных интерфейсов (USB, PCMCIA, ExpressCard и других).

Количество незадействованных в сотовой сети частот определяется как:

F=Qi-К·n·m,

где Qi - общее количество частотных каналов в сети сотовой связи;

К - коэффициент повторного использования частот (размер кластера);

n - количество секторов базовой станции;

m - количество TRX в одной соте или секторе.

Скорость передачи данных в соте микросотовой сети определяется как произведение количества незадействованных каналов F и скорости передачи данных на канал. Например, в сети GSM с использованием технологии EDGE максимальная скорость передачи данных может составлять 384 кбит/с на канал. Таким образом, максимальная скорость передачи данных в соте кластера из семи сот с двумя приемопередатчиками TRX в каждой ячейке может составить:

V900=384 кбит/с×(124-7×2)=42 Мбит/с;

V1800=384 кбит/с×(374-7×2)=138 Мбит/с.

Сравнение предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию "новизна", а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Предварительные испытания позволяют утверждать о возможности промышленного использования.

Таким образом, заявленный способ передачи данных в системе сотовой связи и система для его реализации позволяют повысить эффективность работы систем сотовой связи за счет использования максимально возможного количества свободных номиналов частот сотовой связи, не используемых в данном месте и в данное время, в результате чего повышается скорость передачи данных и обеспечивается возможность повышения емкости сети сотовой связи.

1. Способ передачи данных в системе сотовой связи, содержащей подсистему микросотовой связи, характеризующийся тем, что осуществляют с помощью базовой станции подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции подсистемы микросотовой связи, после чего формируют на свободных частотах и передают на мобильные терминалы подсистемы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи, причем ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот системы сотовой связи, при этом информационные данные содержат сведения, необходимые для установления дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом подсистемы микросотовой в соответствии с протоколами обмена данными на основе модуляции OFDM, и содержат данные, запрошенные мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи по этому радиоканалу или по другому радиоканалу передачи данных, например по каналу передачи данных системы сотовой связи, а на мобильном терминале подсистемы микросотовой связи осуществляют сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными, после чего осуществляют связь по вышеуказанному дуплексному радиоканалу с учетом принятых сведений на свободных частотах системы сотовой связи, выбранных базовой станцией подсистемы микросотовой связи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют дополнительно с помощью мобильного терминала подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных об уровне сигналов и номиналах частот в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанного мобильного терминала подсистемы микросотовой связи и передают на базовую станцию подсистемы микросотовой связи эти сведения для установления дуплексного радиоканала обмена данными с мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи в соответствии с протоколами обмена данными на основе модуляции OFDM.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют дуплексный радиоканал с временным разделением приемопередачи.

4. Способ передачи данных в системе сотовой связи, содержащей подсистему микросотовой связи, характеризующийся тем, что осуществляют с помощью базовой станции подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных о номиналах частот и уровне сигналов в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанной базовой станции подсистемы микросотовой связи, после чего формируют на свободных частотах и передают на мобильные терминалы подсистемы микросотовой связи информационные данные с учетом необходимости обеспечения электромагнитной совместимости передаваемых сигналов данных и сигналов сотовой связи, причем ширину полосы частот сигналов передаваемых информационных данных выбирают не превышающей ширину полосы частот системы сотовой связи, при этом информационные данные содержат сведения, необходимые для установления симплексного радиоканала передачи данных на мобильный терминал подсистемы микросотовой связи в соответствии с протоколами передачи данных; на основе модуляции OFDM содержат данные, запрошенные мобильным терминалом подсистемы микросотовой связи по другому радиоканалу передачи данных, например по каналу передачи данных системы сотовой связи, а на мобильном терминале подсистемы микросотовой связи осуществляют сканирование эфира в заданной полосе частот для поиска информационных данных, содержащих сведения для установления симплексного радиоканала приема данных на основе модуляции OFDM, после чего принимают по вышеуказанному симплексному радиоканалу информационные данные, запрошенные по другому радиоканалу передачи данных с учетом принятых сведений о свободных частотах системы сотовой связи, выбранных базовой станцией подсистемы микросотовой связи.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что осуществляют дополнительно с помощью мобильного терминала подсистемы микросотовой связи непрерывное сканирование эфира в заданной полосе частот для определения данных об уровне сигналов и номиналах частот в рабочих каналах системы сотовой связи, определяют свободные частоты в месте расположения вышеуказанного мобильного терминала подсистемы микросотовой связи и передают на базовую станцию подсистемы микросотовой связи эти сведения для установления симплексного радиоканала передачи данных на мобильный терминал подсистемы микросотовой связи в соответствии с протоколами передачи данных на основе модуляции OFDM.

6. Система сотовой связи для передачи данных, содержащая подсистему микросотовой связи, характеризующаяся тем, что она содержит множество мобильных терминалов 1-1; …; 1-А сотовой связи, где А - целое число, множество мобильных терминалов 2-1;…; 2-В микросотовой связи с поддержкой протоколов связи на основе модуляции OFDM, где В - целое число, и опорную сеть 3, включающую центр 4 управления и мониторинга сети, взаимосвязанный с подсистемой 5 сотовой связи и подсистемой 6 микросотовой связи, причем подсистема 5 сотовой связи содержит Р базовых станций 7-1; … 7-Р; сотовой связи, где Р - целое число, взаимосвязанных через М контроллеров 8-1; …; 8-М базовых станций сотовой связи, где М - целое число, с центром 9 коммутации сотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы 5 сотовой связи, а подсистема 6 микросотовой связи содержит R базовых станций 10-1; …; 10-R микросотовой связи с поддержкой протоколов связи на основе модуляции OFDM, где R - целое число, взаимосвязанных через L контроллеров 11-1; …; 11-L микросотовой связи, где L - целое число, с центром 12 коммутации микросотовой связи, вход-выход которого является входом-выходом подсистемы 6 микросотовой связи.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что каждая базовая станция 10-1 подсистемы микросотовой связи содержит антенну 13, к которой через антенный переключатель 14 подключены вход сканирующего приемника 15 и первый вход приемника 16, выходы которых подключены к соответствующим входам процессора 17 микросотовой связи, первый выход которого через передатчик 18 подключен к антенному переключателю 14, а второй выход подключен по второму входу приемника 16.

8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что каждый мобильный терминал 2-1 подсистемы микросотовой связи содержит
антенну 19, к которой через антенный переключатель 20 подключен первый вход приемника 22, выход которого подключен к первому входу процессора 23 микросотовой связи, первый выход которого через
передатчик 21 подключен ко входу антенного переключателя 20, а второй выход - ко второму входу приемника 22, причем процессор 23 микросотовой связи взаимосвязан с процессором 24 сотовой связи.

9. Система по п.6, или 7, или 8, отличающаяся тем, что каждый мобильный терминал 2-1 подсистемы микросотовой связи содержит сканирующий приемник 25, вход которого подключен к антенному переключателю 20, а выход - ко второму входу процессора 23 микросотовой связи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к мобильной связи. .

Изобретение относится к способам управления сигналами беспроводной связи по ресурсу усовершенствованного выделенного канала (E-DCH), функционируя в состоянии CELL-FACH с выделенным временным идентификатором радиосети E-DCH (E-RNTI).
Изобретение относится к способу идентификации пунктов доступа для замкнутой группы (CSG) оконечных устройств мобильной радиосвязи к сотовой сети мобильной радиосвязи, причем использование этих пунктов доступа разрешается только для замкнутой группы устройств мобильной радиосвязи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для управления беспроводной связью в гетерогенной среде беспроводной точки доступа (АР). .

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи данных трафика и информации управления в системе беспроводной связи. .

Изобретение относится к беспроводной связи, а именно к способу аутентификации при одностороннем доступе

Изобретение относится к беспроводной связи, а именно к способу аутентификации при одностороннем доступе

Изобретение относится к средствам определения параметров восходящей линии связи в сети

Изобретение относится к беспроводным сетям, и, в частности, к ячеистым беспроводным сетям, в которых сообщения управления процессом циркулируют между главным компьютером и полевыми устройствами в узлах беспроводной ячеистой сети

Изобретение относится к способу и системе осуществления мультимедийной услуги обратного вызова

Изобретение относится к области доступа к сетям беспроводной связи, а именно к системам и способам автоматизированного беспроводного сбора пошлин, работающим с сигналами, ассоциированными с существующей телефонной сетью мобильной связи, где абоненту выставляется счет на основе мобильной станции, ассоциированной с абонентом

Изобретение относится к области доступа к сетям беспроводной связи, а именно к системам и способам автоматизированного беспроводного сбора пошлин, работающим с сигналами, ассоциированными с существующей телефонной сетью мобильной связи, где абоненту выставляется счет на основе мобильной станции, ассоциированной с абонентом
Наверх