РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ	(19) RU (11) 2 246 793 (13) C1
	(51) МПК H04B 7/26 (2000.01)

Статус:	не действует (последнее изменение статуса: 16.10.2023)
Пошлина:	учтена за 8 год с 16.10.2010 по 15.10.2011. Патент перешел в общественное достояние.

(21)(22) Заявка: 2003130265/09, 15.10.2003 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 15.10.2003 (45) Опубликовано: 20.02.2005 Бюл. № 5 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: РАТЫНСКИИ М.В., Основы сотовой связи, Москва, Радио и связь, 2000, стр.23-24, 48-54, 65. RU 2126591 C1, 20.02.1999. WO 96/06512 А, 29.02.1996. RU 2119255 С1, 20.09.1998. Адрес для переписки: 119991, Москва, 2-й Спасоналивковский пер., 6, экспедиция Телеком для ЗАО "Национальное РадиоТехническое Бюро"

(72) Автор(ы): Приходько В.В. (RU), Панов В.П. (RU) (73) Патентообладатель(и): Приходько Виктор Владимирович (RU), Панов Владимир Петрович (RU)

(54) СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ

Изобретение относится к области связи, а более конкретно к системе радиосвязи, основанной на принципе повторного использования частот с множественным доступом.

Рост числа операторов и абонентов сотовой связи обостряет проблему рационального использования частотного ресурса, а это требует разработки новых систем, реализующих новые способы повышения эффективности повторного использования частот.

Изобретение позволяет увеличить емкость любой системы связи (СС) при заданном количестве отведенных для работы системы полос частот или обеспечить заданную емкость системы меньшим количеством полос частот, т.е. сэкономить частотный ресурс, повысить качество связи и увеличить в целом технико-экономическую эффективность системы с учетом всех компонентов, влияющих на ее технические показатели и полную стоимость.

Заявляемое изобретение относится к системе сотовой связи, построенной в виде совокупности ячеек, покрывающих обслуживаемую территорию. Упрощенно ячейку представим в виде шестиугольника, в центре которого находится система базовой станции (СБС). СБС состоит из нескольких базовых приемопередающих станций (БППС), которые могут находиться в одном месте (например, на одной мачте), и обслуживающих каждая свой азимутальный сектор в пределах ячейки. БППС могут замыкаться на общий контроллер или иметь свои контроллеры. Каждая БППС обслуживает все абонентские терминалы (AT) в пределах своего сектора. При перемещении AT из одного сектора в другой происходит передача его обслуживания от одной БППС к другой, а при перемещении AT из одной ячейки в другую обслуживание передается от одной СБС в другую. Все СБС, в свою очередь, замыкаются, по крайней мере, на один центр коммутации (ЦК), который управляет всей системой и осуществляет выход в другие системы связи. Общее управление работой ЦК и системой связи в целом производится от центрального контроллера, входящего в состав ЦК и имеющего мощное математическое обеспечение, включающее перепрограммируемую часть.

Реальные контуры (границы) ячеек имеют вид неправильных кривых, зависящих от условий распространения и затухания радиоволн, и не являются четко определенными, положение СБС также лишь приближенно совпадает с центром ячейки. Принцип повторного использования частот - это основной принцип системы сотовой связи, позволяющий существенно повышать емкость системы и заключающийся в использовании в близких друг от друга секторах разных полос частот и в их повторении в секторах других ячеек по схеме, обеспечивающей соканальную электромагнитную совместимость (ЭМС). Это же относится и к ячейкам.

В практике сотовой связи применяют три основных метода множественного доступа - совместного использования ограниченного участка спектра частот многими пользователями: с частотным, временным и кодовым разделениями каналов связи (например, патент РФ, кл. Н 04 В 7/26 №2104615). Также используют скачкообразную перестройку частот (пат. РФ, кл. тот же, №2119255).

Для любого множественного доступа емкость системы с повторным использованием полос частот повышают несколькими основными способами, реализуемыми соответствующими системами связи:

1) Переходят к цифровой обработке информации и более совершенному методу доступа - от частотного к временному и кодовому.

2) Повышают повторяемость частот, уменьшая зоны обслуживания отдельных БС (дробление ячеек) и увеличивая плотность их размещения в районах с интенсивным графиком. Этого достигают сокращением мощности излучения как БС, так и AT, снижением высоты подвеса антенн и увеличением угла наклона их диаграммы направленности (М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. М.: Радио и связь, 2000, стр.81; Технологии и средства связи, 2002, №2, стр.40).

3) Для уменьшения потока передач обслуживания, вызванного дроблением, предполагается использование многоуровневых систем построения сети с обслуживанием в макросотах быстро перемещающихся AT, а в микросотах - малоподвижных AT. При малом графике ячейки не дробят, а укрупняют (М.В.Ратынский. цит., стр.81).

4) Применяют многосекторные СБС (по 3, 6, 9, 12, 16 секторов) с использованием в секторах направленных антенн (пат. РФ, H 04 В 7/26, №2172072; Ю.А.Громаков. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. 1996, стр.59-61, рис.3.5, 3.6).

5) Изредка используют адаптивное назначение каналов при частотном и временном разделении каналов. В этом случае частотный ресурс не отводится заранее определенным образом между ячейками кластера, а весь или частично находится в оперативном распоряжении ЦК, который выделяет их для пользования базовой станцией по мере поступления вызовов, т.е. в соответствии с реальным графиком, но при соблюдении необходимого территориально-частотного разноса (например, М.В.Ратынский, цит., стр.83; пат. РФ, кл. Н 04 В 7/26, №2154901).

6) Расширяют отведенные полосы частот, но это малополезный путь.

Для повышения помехоустойчивости системы базовых станций с одинаковыми полосами частот удаляют друг от друга на расстояние, обеспечивающее заданный уровень соканальных, внутрисистемных помех (М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. М., Радио и связь, 2000, раздел 2.4.2). Известно повышение помехоустойчивости в системе связи, в которой на СБС, создающих взаимные помехи и по отношению друг к другу являющимися мешающими, установлены активные ретрансляторы и AT с автоматической регулировкой мощности передачи сигналов, расположенные вблизи чужой мешающей СБС, принимают и передают сигналы, переизлученные ретрансляторами, диапазон частот которых совпадает с рабочим диапазоном частот AT соответственно от своей и к своей СБС (пат. РФ, кл. тот же, №2161866).

Перечисленные способы и использующие их системы радиосвязи увеличивают емкость и уменьшают внутрисистемные помехи систем связи. Однако быстрота развития сотовой связи и капиталовложения в ее создание и эксплуатацию столь велики, что требуется постоянное дальнейшее развитие, усовершенствование, поиск дополнительных возможностей повышения технико-экономической эффективности систем связи.

Способ радиосвязи по одновременно подаваемой заявке авторов дает большие дополнительные возможности повышения технико-экономической эффективности, по существу, любых известных систем связи (СС). Это достигается тем, что отведенные для каждого сектора СБС частоты преднамеренно подразделяют на несколько групп, не содержащих одинаковых частот, приемопередающие устройства (ППУ) для каждой j-той группы радиопокрывают вложенные одна в другую зоны с квазиподобными непересекающимися контурами, причем j-тая группа частот покрывает только j-тую зону. При этом доступ AT к радиоканалам (РК) осуществляют с приоритетом в первую очередь к РК группы частот, радиопокрывающих самую внутреннюю в секторе зону, и только при их недоступности в случаях нахождения AT вне этой зоны или в ней, но при полностью занятых РК этой группы частот AT последовательно также с приоритетом допускают к РК групп частот с уменьшаемыми на единицу номерами j. Частоты j-той группы повторно используют в секторах других ячеек по схемам, обеспечивающим требуемую соканальную ЭМС, осуществляя посредством выделения радиоканалов доступ абонентских терминалов к радиоканалам заданным порядком.

Известна система связи (СС), содержащая ЦК с интерфейсом подключения к ТОП (телефонам общего пользования), СБС, подключенные к ЦК, и AT, имеющие доступ к СС через СБС, контроллеры связи, включенные между ЦК и СБС с интерфейсом подключения к ТОП (Пат. РФ, кл. Н 04 В 7/26, №2126591). Известна СС, содержащая ЦК с интерфейсом подключения к другим СС и средством принятия решения и управления решениями, СБС, подключенные к ЦК, и AT, имеющие доступ к СС через СБС (Пат. РФ, кл. Н 04 В 7/26, №2143177).

Эти СС не предназначены и не могут реализовать описанный выше способ по заявке авторов.

В качестве прототипа выбрана известная система радиосвязи (М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. М.: Радио и связь, 2000, стр.20-31, 48-54, 65), основанная на принципе повторного использования частот, построенная в виде покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию ячеек с СБС в каждой и имеющих секторную структуру с площадью сектора Sk и обслуживание каждого сектора своей БППС с обеспечением радиосвязью AT, находящихся в пределах БППС, содержащая центр коммутации, общий для всех СБС обслуживаемой территории, включающий функционально соединенные центральный контроллер, коммутатор для переключения потоков информации между соответствующими линиями связи и контроллеры связи для передачи обслуживания от одной БППС к другой при перемещении AT из одного сектора в другой и передачи обслуживания от одной СБС к другой при перемещении AT из одной ячейки в другую и соединения с другими системами связи, причем центральный контроллер содержит функционально соединенные друг с другом и с коммутатором главный процессор для управления работой центра коммутации и средство установления заданного порядка доступа к радиоканалам, а также средство выделения радиоканалов абонентским терминалам через БППС, система базовой станции содержит функционально соединенные по крайней мере один контроллер для управления и контроля БППС и блок ее сопряжения с линией связи, соединенный с контроллерами связи центра коммутации, каждая БППС соединена с контроллером СБС и содержит приемопередающие устройства, обеспечивающие в совокупности радиопокрытие всей площади Sk k-того сектора, а каждый AT содержит функционально соединенные блок управления, приемопередающий блок и антенный блок, выполненный с возможностью функциональной связи с приемопередающими устройствами БППС.

Недостатком прототипа по сравнению с заявленной системой радиосвязи является то, что он не предназначен и не может осуществить способ радиосвязи по заявке авторов, сущность которой изложена выше, и поэтому не предоставляет дополнительных возможностей увеличения емкости и уменьшения внутрисистемных помех систем связи, экономии частотного ресурса и тем самым не позволяет увеличить технико-экономическую эффективность системы сотовой связи.

Предложена система радиосвязи, основанная на принципе повторного использования частот, построенная в виде покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию ячеек с СБС в каждой и имеющих секторную структуру с площадью сектора Sk и обслуживание каждого сектора своей БППС с обеспечением радиосвязью AT, находящихся в пределах БППС, содержащая центр коммутации, общий для всех СБС обслуживаемой территории, включающий функционально соединенные центральный контроллер, коммутатор для переключения потоков информации между соответствующими линиями связи и контроллеры связи для передачи обслуживания от одной БППС к другой при перемещении AT из одного сектора в другой и передачи обслуживания от одной СБС к другой при перемещении AT из одной ячейки в другую и соединения с другими системами связи, причем центральный контроллер содержит функционально соединенные друг с другом и с коммутатором главный процессор для управления работой центра коммутации и средство установления заданного порядка доступа к радиоканалам, а также средство выделения радиоканалов абонентским терминалам через БППС, система базовой станции содержит функционально соединенные по крайней мере один контроллер для управления и контроля БППС и блок ее сопряжения с линией связи, соединенный с контроллерами связи центра коммутации, каждая БППС соединена с контроллером СБС и содержит приемопередающие устройства, обеспечивающие в совокупности радиопокрытие всей площади Sk k-того сектора, а каждый абонентский терминал содержит функционально соединенные блок управления, приемопередающий блок и антенный блок, выполненный с возможностью функциональной связи с приемопередающими устройствами БППС.

Существенными, отличительными от прототипа признаками являются следующие:

в каждом k-том секторе приемопередающие устройства БППС подразделены нa j-тые группы, где j изменяется от 0 до Lk, a Lk может быть неодинаково для разных секторов с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов по радиоканалам из j-тых групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных в секторе для работы системы связи Mk полос частот, причем приемопередающие устройства БППС выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия площади k-того сектора и j-тых зон, вложенных одна в другую с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия k-того сектора, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других секторов и ячеек, прилегающих к k-тому сектору, причем j-тые группы приемопередающих устройств БППС выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия только j-тых зон k-того сектора с площадями Sj,k, удовлетворяющими условию SLk,k<...<Sj,k<...<S2,k<S1,k<Sk, при этом в центральный контроллер центра коммутации введены функционально последовательно соединенные блок регистрации j-тых групп приемопередающих устройств каждой БППС, блок задания радиоканалов из j-тых групп полос частот k-го сектора и блок обеспечения приоритета доступа AT в первую очередь к радиоканалам j-той группы приемопередающих устройств k-го сектора с наибольшим номером j, равным Lk, и при их недоступности в случае нахождения AT в k-ом секторе вне зоны радиопокрытия с наибольшим номером или в случае нахождения в этой зоне, но при полностью занятых радиоканалах группы ППУ с наибольшим номером j, последовательно, с обеспечением приоритета осуществляют доступ к радиоканалам групп ППУ с уменьшаемыми на единицу номерами j вплоть до радиоканалов группы ППУ, выделенных для обеспечения в совокупности радиопокрытия всей площади Sk k-того сектора, причем блок обеспечения приоритета доступа AT k-го сектора включен между средством установления заданного порядка доступа к радиоканалам и средством выделения радиоканалов AT k-го сектора, функционально соединенным с блоком регистрации j-тых групп ППУ каждой БППС.

Также количество выделенных для j-той группы полос частот связи Mj,k выбирают близким к целой части соотношения Mk·(Sj,k-Sj+1,k)/Sk при j от 0 до Lk-1 и Mk·Sj,k/Sk при j=Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

Кроме того, в каждом k-ом секторе j-тые группы ППУ своей БППС выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-той группы полос частот, соответствующей j-той зоне радиопокрытия с площадью Sj,k, равной (Sj-1,k-Sk·Mj-1,k/Mk), где j от 1 до Lk, a Mj,k заданы для j от 0 до Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

Наконец, в каждом k-ом секторе j-тые группы ППУ своей БППС с возможно большими номерами j выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-той группы полос частот, соответствующей j-той зоне радиопокрытия, наиболее прилегающих к полосам частот, занятым находящимися в окрестности k-того сектора радиоэлектронными средствами других систем связи.

Предлагаемая система радиосвязи увеличивает технико-экономическую эффективность системы связи благодаря введенным в нее новым элементам и их связям, позволившим осуществить прием и передачу сигналов радиосвязи ППУ своей БППС по новому алгоритму и осуществлению доступа AT к радиоканалам заданным порядком, но с новым построением приоритета доступа согласно описанному выше способу. Это позволяет увеличить емкость, уменьшить внутрисистемные помехи, обеспечить электромагнитную совместимость с радиоэлектронными средствами других систем связи, сэкономить частотный ресурс и вследствие этого снизить стоимость систем сотовой связи.

Ниже изобретение описано более детально со ссылками на чертежи, схематично иллюстрирующими СС и ее работу.

На фиг.1 показана система связи по прототипу, на фиг.2 - заявляемая система радиосвязи, фиг.3 служит для пояснения работы заявляемой системы радиосвязи.

Система связи по прототипу (фиг.1) в каждой ячейке содержит функционально связанные систему базовой станции 1, обслуживаемые AT 2 и общий для всех СБС центр коммутации 3, являющийся мозговым центром и диспетчерским пунктом всей системы сотовой связи, на который замыкаются потоки информации со всех СБС и через который осуществляется выход на другие сети связи. Центр коммутации (ЦК) содержит функционально соединенные центральный контроллер 4, осуществляющий общее управление работой ЦК и системы в целом и имеющий мощное математическое обеспечение, включающее перепрограммируемую часть, коммутатор 5, осуществляющий переключение потоков информации между соответствующими линиями связи, например направляет поток информации от одной СБС или БППС к другой или от СБС (БППС) к стационарной сети связи (иначе, к ТОП - телефонам общего пользования) или наоборот - от последней к нужной СБС(БППС), контроллеры связи 6 для осуществления промежуточной обработки потоков информации, передачи обслуживания от одной СБС к другой при перемещении AT из одной ячейки в другую или передачи обслуживания от одной БППС к другой при перемещении AT из одного сектора в другой, а также соединения с другими системами связи. Центральный контроллер содержит, в том числе, главный процессор 7, выполняющий основные указанные функции центрального контроллера, средство выделения радиоканалов (РК) 8 для k-ой БППС абонентским терминалам 2 через СБС 1 мест их нахождения - в зоне конкретной БППС (другими словами, выдачи команды ЦК на назначение канала трафика) и средство установления заданного порядка доступа к РК 9, процедура которого приведена, например, в цит. книге М.В.Ратынского, разд.2.3.2 “Инициализация и установление связи”, функционально соединенные друг с другом и с коммутатором 5. В состав ЦК входят также терминалы операторов 10, т.к. работа ЦК предполагает активное участие операторов, средства отображения и регистрации информации 11, а также база данных 12. Каждая СБС 1 содержит приемопередающие устройства БППС 13, в состав которых входят, как обычно, передатчики 14, приемники 15, сумматор мощности 16, делитель мощности 17, приемная антенна с разнесенным приемом 18 и передающая антенна 19, которая может быть раздельной с приемной антенной. Также СБС содержит по крайней мере один контроллер СБС 20, представляющий собой совершенный компьютер и обеспечивающий управление работой СБС, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов, и блок сопряжения с линией связи 21, осуществляющий упаковку информации, передаваемой по линии связи на ЦК, и распаковку принимаемой от него информации. В стандарте GSM БППС замыкаются на общий контроллер СБС, как показано на фиг.1 В стандарте D-AMPS в аналогичном случае могут использоваться независимые БППС, каждая со своим контроллером, расположенные в одном месте и работающие каждая на свою секторную антенну. Если СБС и ЦК не располагаются в одном месте, то в качестве их линии связи обычно используются радиорелейная или волоконно-оптическая линии. ППУ 13 через контроллер СБС 20 и блок сопряжения 21 функционально соединены с контроллерами связи 6 центра коммутации 3. AT 2 содержит функционально соединенные блок управления 22, приемопередающий блок 23 и антенный блок 24, функционально связанный с ППУ БППС 13. Функциональные соединения на фиг.1 и 2 показаны стрелками.

Заявленная система радиосвязи (фиг.2) содержит все перечисленные элементы прототипа 1...24 и их функциональные соединения, а дополнительно в центральный контроллер 4 ЦК 3 между средством выделения РК для k-ой БППС 8 и средством установления заданного порядка доступа к РК 9 введены функционально последовательно соединенные блок регистрации 25 j-тых групп ППУ каждой БППС, где j изменяется от 0 до Lk, a Lk могут быть неодинаковыми для разных секторов, блок задания радиоканалов 26 из j-тых групп полос частот БППС, не содержащих одинаковых полос частот и выделенных из отведенных в секторе для работы системы связи Mk полос частот, и блок обеспечения приоритета доступа 27 абонентских терминалов 2 в первую очередь к радиоканалам выделенной группы полос частот с наибольшим номером j, равным Lk, и только при их недоступности в случае нахождения абонентских терминалов в k-ом секторе вне зоны радиопокрытия с наибольшим номером или в случае нахождения в этой зоне, но при полностью занятых радиоканалах группы ППУ с наибольшим номером, последовательно, с обеспечением приоритета осуществляет доступ к радиоканалам групп ППУ с уменьшаемыми на единицу номерами j вплоть до радиоканалов группы ППУ, выделенных для обеспечения в совокупности радиопокрытия всей площади k-того сектора Sk.

ППУ 13 каждой БППС выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-тых групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных в секторе для работы системы связи Mk полос частот, причем ППУ 13 выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия ими k-того сектора и j-тых зон, вложенных одна в другую с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия k-того сектора, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других секторов и ячеек, прилегающих к k-тому сектору, причем j-тые группы приемопередающих устройств БППС выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия только j-тых зон k-того сектора с площадями Sj,k, удовлетворяющими условию SLk,k<...<Sj,k<...<S2,k<S1,k<Sk.

Количество выделенных для j-той группы полос частот связи Mj,k выбирают близким к целой части соотношения Mk·(Sj,k-Sj+1,k)/Sk при j от 0 до Lk-1 и Mk·Sj,k/Sk при j=Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

Кроме того, в каждом секторе j-тые группы ППУ 13 своей БППС выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-той группы полос частот, соответствующей j-той зоне радиопокрытия с площадью Sj,k, равной (Sj-1,k-Sk·Mj-1,k/Mk), где j от 1 до Lk, a Mj,k заданы для j от 0 до Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

Наконец, в каждом секторе j -тые группы ППУ 13 своей БППС с возможно большими номерами j выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-той группы полос частот, соответствующей j-той зоне радиопокрытия, наиболее прилегающих к полосам частот, занятым находящимися в окрестности k-того сектора радиоэлектронными средствами других систем связи.

Заявляемая система радиосвязи осуществляется в различных стандартах, действующие системы связи достаточно просто модернизируются, а реализованный в данной системе описанный выше способ может быть применен совместно с практически любыми известными способами повышения эффективности использования частотного ресурса, дополняя и развивая их и давая существенный экономический эффект.

Предложенная система радиосвязи работает следующим образом.

Система радиосвязи построена в виде ячеек с СБС 1, расположенными условно в центре каждой из них (фиг.3). БППС обеспечивает радиосвязью все AT, находящиеся в пределах сектора. Все БППС функционально соединены с общим ЦК 3 (см фиг.2), который передает обслуживание от одной БППС к другой при перемещении AT из одного сектора в другой и соединяет с другими системами связи.

ЦПУ 13 k-той БППС и соответственно AT 2, находящихся в пределах k-того сектора, передают и принимают сигналы радиосвязи по Mk радиоканалам из отведенных в секторе для работы системы связи полос частот, в совокупности радиопокрывая всю площадь сектора. Необходимое количество полос частот, используемых в k-том секторе, повторяют в секторах других ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, как это принято в системах связи, основанных на принципе повторного использования частот. Доступ AT 2 к радиоканалам осуществляют средством выделения радиоканалов 8 для k-ой БППС заданным в конкретной системе связи порядком, осуществляемым средством установления заданного порядка доступа 9.

Для достижения технического результата изобретения предпринимают нижеследующие действия.

В каждом секторе ППУ 13 подразделяют на j-тые группы, где j изменяется от 0 до Lk, a Lk могут быть неодинаковыми для разных секторов. Эти подразделения регистрируются в блоке регистрации j-тых групп ППУ БППС. В каждом секторе ППУ передают и принимают сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-тых групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных в секторе для работы системы связи полос частот, в совокупности радиопокрывая ими сектор и j-тые зоны, вложенные и одна в другую с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия сектора, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других секторов и ячеек, прилегающих к k-тому сектору, причем сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-тых групп полос частот в совокупности покрывают только j-тые зоны k-того сектора с площадями Sj,k, удовлетворяющими условию SLk,k<...<Sj,k<...<S2,k<S1,k<Sk. При этом j-тые группы полос частот, выделенные из отведенной в секторе для работы системы связи полос частот, блоком задания радиоканалов 26 распределяются по j-тым группам ППУ БППС и в совокупности покрывают сектор. Внутренняя j-тая зона имеет наибольший номер. При этом определяющим является то, что сигналы радиосвязи по радиоканалам из j-той группы полос частот в совокупности покрывают только j-тую зону k-того сектора. Последнее осуществляют различными средствами, например, управлением мощностью излучения как БППС, так и AT, или изменением высоты подвеса антенн, или заданием нужного угла наклона их диаграммы направленности (М.В.Ратынский. Основы сотовой связи. М.: Радио и связь, 2000, стр.81; Технологии и средства связи, 2002, №2, стр.40).

Необходимое количество полос частот, используемых в k-том секторе, повторяют в секторах других ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, как это принято в системах связи, основанных на принципе повторного использования частот.

Следующими действиями, обеспечивающим совместно с перечисленными достижение технического результата, являются действия по осуществлению доступа AT 2 к радиоканалам. А именно доступ AT к радиоканалам осуществляют в конкретной системе связи известным средством выделения радиоканалов 8 и средством 9 установления заданного порядка доступа, но со следующим приоритетом, осуществляемым с помощью введенного средства 27 обеспечения (упорядочивания) приоритета доступа к РК. Доступ AT осуществляют в первую очередь к радиоканалам выделенной группы полос частот с наибольшим номером j (он равен Lk). Радиоканалы группы полос частот с j=Lk при этом могут оказаться недоступными в двух случаях: 1) AT находится вне зоны радиопокрытия этой группы полос частот и 2) AT находится в зоне радиопокрытия этой выделенной группы полос частот, но радиоканалы выделенной группы полос частот с наибольшим номером полностью заняты. В такой ситуации осуществляют доступ к радиоканалам выделенной группы частот с уменьшенным на единицу номером группы, т.е. для j=Lk-1. Если и для этой группы радиоканалы недоступны, то осуществляют доступ к радиоканалам следующей группы с j=Lk-2. Этот процесс последовательно повторяют вплоть до доступа к радиоканалам из группы полос частот, выделенных для обеспечения в совокупности радиопокрытия всей площади сектора.

Управляющие сигналы действуют на всем секторе по специально выделенным каналам.

Отметим, что повторное использование необходимого количества полос частот из j-той группы, используемых в секторе, повторяют в секторах других ячеек по схеме, обеспечивающей требуемую соканальную электромагнитную совместимость, как это принято в системах связи, основанных на принципе повторного использования частот, как показано на фиг.3, где система радиосвязи представлена в виде фрагмента совокупности ячеек, покрывающих обслуживаемую территорию.

Работа системы радиосвязи демонстрируется на простом примере 3-элементного кластера с 6 секторами в каждой ячейке (фиг.3), для которых выделены 6 групп полос частот M1...М6 для обеспечения в совокупности радиопокрытия всей площади ячейки. Внутри каждого сектора условно показаны контуры зон радиопокрытия каждой из j-той групп ППУ своей БППС, размещенной условно в центре ячейки. Каждая группа ППУ передает и принимает сигналы радиосвязи только из своей j-той группы выделенных полос частот. В каждом секторе приведены для примера две такие зоны, обозначенные арабскими цифрами: для M1-1,2, для М2-3,4 и т.д.

В каждом секторе в общем случае количество ППУ и групп полос частот может быть различным и зоны радиопокрытия могут иметь различные площади. Зоны радиопокрытия j-тыми группами выделенных полос частот не должны пересекаться с зонами радиопокрытия примыкающих (соседних) секторов и ячеек, как показано на фиг.3.

Повторное использование необходимого количества полос частот из одних и тех же внутренних групп, используемых в ячейке, можно производить также в каждой ячейке, как показано на фиг.3.

Осуществление доступа AT к радиоканалам покажем на примере сектора с зонами 1 и 2. Пусть AT находится во внутренней зоне радиопокрытия 2. Тогда ему предоставляют доступ в первую очередь к радиоканалам выделенной группы полос частот с наибольшим номером, т.е. в данном примере к 2. Если радиоканалы этой группы окажутся занятыми, то AT предоставляют доступ второй очереди - к радиоканалам выделенной группы полос частот с номером 1, зона радиопокрытия которой простирается на всю ячейку и ограничена в данном примере контуром ячейки.

Пусть теперь AT находится в 1 зоне. Тогда ему недоступны радиоканалы группы полос частот 2 и предоставляется доступ к группе полос частот 1. Плотность AT (количество AT на единицу площади) можно считать с достаточной точностью одинаковой на всей обслуживаемой своей БППС территории. Тогда количество радиоканалов Mj,k из j-той группы полос частот, соответствующей j-той зоне радиопокрытия, на которых передают и принимают сигналы радиосвязи j-тые группы ППУ своей БППС, определяется из условия постоянства количества AT, приходящихся на один радиоканал. При заданных площадях Sj,k j-тых зон радиопокрытия Mj,k близко к целой части соотношения Mk·(Sj,k-Sj+1,k)/Sk при j от 0 до Lk-1 и Mk·Sj,k/Sk при j=Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk. Практическое значение имеет вариант, при котором задано количество радиоканалов Mj,k каждой j-той группы полос частот, соответствующих j-той зоне радиопокрытия, на которых передают и принимают сигналы радиосвязи j-той группы ППУ своей БППС. Площадь Sj,k j-той зоны радиопокрытия в этом варианте при тех же предположении и условии равна (Sj-1,k-Sk·Mj-1,k/Mk), где j от 1 до Lk, a Mj,k заданы для j от 0 до Lk при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

В окрестности сектора могут находиться радиоэлектронные средства других систем связи, работающие в некоторой полосе частот. В этом случае на этих же полосах частот могут передавать и принимать сигналы радиосвязи j-тые группы ППУ своей БППС по радиоканалам из j-той группы полос частот с возможно большими номерами j, т.е. соответствующие внутренним j-тым зонам радиопокрытия в ячейке.

Использование заявленной системы радиосвязи позволяет увеличить емкость системы связи или число каналов радиосвязи, приходящихся на одну полосу частот.

Высвободившиеся при применении заявленной системы группы частот из отведенных в секторе для работы системы связи можно добавить в наиболее напряженные участки территории с интенсивным графиком. Соответственно сократятся стоимость и затраты на эксплуатацию системы связи. Заявленная система радиосвязи универсальна и может быть применена в комбинации с системами, использующими другие способы связи.

Отметим также следующее достаточно важное обстоятельство. При создании сети сотовой связи из-за высоких капиталовложений операторы на начальных этапах строительства своих систем стремятся обеспечить максимальную зону радиопокрытия при еще небольшом количестве AT. Дальнейшее наращивание абонентской емкости путем увеличения количества базовых станций, их секторизации и умножения числа каналов происходит уже после ввода системы в эксплуатацию. Такой подход требует простого увеличения количества ППУ, но он может повлечь за собой полное изменение структуры их антенно-фидерного оборудования (АФО). Чтобы свести к минимуму затраты на модернизацию АФО, включающее не только собственно стоимость аппаратуры, но и достаточно трудоемкие монтажные работы, необходимо на начальном этапе проектирования сети предусмотреть пути дальнейшего развития системы в целом и возможности изменения структуры отдельных базовых станций. Применение заявленной системы радиосвязи позволяет в значительной степени уменьшить эти трудности, а в ряде случаев устранить их.

Таким образом, отличительные признаки заявляемой системы радиосвязи обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить: аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленной системы сотовой связи условию “новизны”.

Результаты поиска известных решений в области связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной системы радиосвязи, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Формула изобретения

1. Система радиосвязи, основанная на принципе повторного использования частот, построенная в виде покрывающих в совокупности всю обслуживаемую территорию ячеек с системой базовой станции в каждой и имеющих секторную структуру с площадью сектора Sk и обслуживание каждого сектора своей базовой приемопередающей станцией с обеспечением радиосвязью абонентских терминалов, находящихся в пределах базовой приемопередающей станции, содержащая центр коммутации, общий для всех систем базовых станций обслуживаемой территории и включающий функционально соединенные центральный контроллер, коммутатор для переключения потоков информации между соответствующими линиями связи и контроллеры связи для передачи обслуживания от одной базовой приемопередающей станции к другой при перемещении абонентского терминала из одного сектора в другой и передачи обслуживания от одной системы базовой станции к другой при перемещении абонентского терминала из одной ячейки в другую и для соединения с другими системами связи, причем центральный контроллер содержит функционально соединенные друг с другом и с коммутатором главный процессор для управления работой центра коммутации и средство установления заданного порядка доступа к радиоканалам, а также средство выделения радиоканалов абонентским терминалам через базовые приемопередающие станции, система базовой станции содержит функционально соединенные по крайней мере один контроллер для управления и контроля базовыми приемопередающими станциями и блок ее сопряжения с линией связи, соединенный с контроллерами связи центра коммутации, каждая базовая приемопередающая станция соединена с контроллером системы базовой станции и содержит приемопередающие устройства, обеспечивающие в совокупности радиопокрытие всей площади Sk k-го сектора, а каждый абонентский терминал содержит функционально соединенные блок управления, приемопередающий блок и антенный блок, выполненный с возможностью функциональной связи с приемопередающими устройствами базовой приемопередающей станции, отличающаяся тем, что в каждом k-м секторе приемопередающие устройства базовой приемопередающей станции подразделены на j-е группы, где j изменяется от 0 до Lk, a Lk может быть неодинаково для разных секторов, с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов по радиоканалам из j-х групп полос частот, не содержащих одинаковых полос частот, выделенных из отведенных в секторе для работы системы связи Mk полос частот, причем приемопередающие устройства базовой приемопередающей станции выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия площади k-го сектора и j-х зон, вложенных одна в другую с контурами, квазиподобными контуру радиопокрытия k-го сектора, без пересечения друг с другом и с контурами радиопокрытия других секторов и ячеек, прилегающих к k-му сектору, причем j-е группы приемопередающих устройств базовой приемопередающей станции выполнены с возможностью обеспечения в совокупности радиопокрытия только j-х зон k-го сектора с площадями Sj,k, удовлетворяющими условию SLk,k<...<Sj,k<...<S2,k<S1,k<Sk, при этом в центральный контроллер центра коммутации введены функционально последовательно соединенные блок регистрации j-х групп приемопередающих устройств каждой базовой приемопередающей станции, блок задания радиоканалов из j-х групп полос частот k-го сектора и блок обеспечения приоритета доступа абонентских терминалов в первую очередь к радиоканалам j-й группы приемопередающих устройств k-го сектора с наибольшим номером j, равным Lk, и при их недоступности в случае нахождения абонентских терминалов в k-м секторе вне зоны радиопокрытия с наибольшим номером или в случае нахождения в этой зоне, но при полностью занятых радиоканалах группы приемопередающих устройств с наибольшим номером j, последовательно, с обеспечением приоритета осуществляют доступ к радиоканалам групп приемопередающих устройств с уменьшаемыми на единицу номерами j вплоть до радиоканалов группы приемопередающих устройств, выделенных для обеспечения в совокупности радиопокрытия всей площади Sk k-го сектора, причем блок обеспечения приоритета доступа абонентских терминалов k-го сектора включен между средством установления заданного порядка доступа к радиоканалам и средством выделения радиоканалов абонентским терминалам k-го сектора, функционально соединенным с блоком регистрации j-х групп приемопередающих устройств каждой базовой приемопередающей станции.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что количество выделенных для j-й группы полос частот связи Mj,k выбирают близким к целой части соотношения Mk·(Sj,k-Sj+1,k)/Sk при j от 0 до Lk-1 и Mk·Sj,k/Sk при j=Lk при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в каждом k-м секторе j-е группы приемопередающих устройств своей базовой приемопередающей станции выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-й группы полос частот, соответствующей j-й зоне радиопокрытия с площадью Sj,k, равной (Sj-1,k-Sk·Mj-1,k/Mk), где j от 1 до Lk, a Mj,k заданы для j от 0 до Lk, при условии, что M0,k+M1,k+...Mj,k+...+MLk,k=Mk.

4. Система по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что в каждом k-м секторе j-е группы приемопередающих устройств своей базовой приемопередающей станции с возможно большими номерами j выполнены с возможностью обеспечения передачи и приема сигналов радиосвязи по радиоканалам из j-й группы полос частот, соответствующей j-й зоне радиопокрытия, наиболее прилегающих к полосам частот, занятым находящимися в окрестности k-го сектора радиоэлектронными средствами других систем связи.

ИЗВЕЩЕНИЯ

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.10.2011

Дата публикации: 10.08.2012