СОТОВАЯ РАДИОТЕЛЕФОННАЯ СИСТЕМА НАЗЕМНОЙ СВЯЗИ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКОЙ СИСТЕМОЙ Российский патент 1998 года по МПК H04B7/26 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотелефонии, в частности к построению систем радиотелефонной связи и подвижными объектами.

Известны системы наземной радиотелефонной связи с подвижными объектами, имеющие сотовую структуру, и способы управления ими [Personal Communications Based on Digital Cellular, Etiesson Reiview, N 63, 1991, S 80-89, Европатент N 0335742 МКИ⁵ H 04 Q 7/04, патент США N 4833701 МКИ⁵ H 04 Q 7/04 и др.].

Все эти системы построены по централизованному принципу и содержат центральную управляющую станцию и несколько базовых станций, обслуживающих подвижные абонентские станции, находящиеся в зоне их действия (в пределах сотовой ячейки). Управление связью в таких системах осуществляет центральная станция, она же имеет кабельную связь с телефонной сетью общего пользования. Как и во всякой централизованной системе, обеспечение надежности осуществляется многократным резервированием аппаратуры центральной станции.

Наиболее близким к заявляемым являются сотовая радиотелефонная система и способ связи и подвижными объектами, описанные в патенте США N 4829554 МКИ H 04 Q 7/04. Система содержит центральную управляющую станцию, несколько базовых станций и множество автомобильных абонентских телефонных станция для установления телефонных соединений между автоматической телефонной станцией (АТС) и автомобильными телефонными блоками.

Центральная станция содержит управляющее устройство для передачи служебных сообщений и адресных сигналов, средства телефонной связи, которое выборочно подключает базовые станции и соединяет абонентские станции с магистральными цепями АТС. Сотовая станция каждой ячейки содержит несколько разговорных каналов и хотя бы один управляющий канал. Управление связью между абонентами в этой системе осуществляется центральной станцией, поэтому надежность связи обеспечивается многократным резервированием аппаратуры и коммуникаций, а увеличение числа обслуживаемых зон (сот) требует изменения структуры, параметров и алгоритмов центральной станции, что чрезвычайно трудно осуществить в введенной в строй и эксплуатируемой системе.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи создания гибкой и надежной системы связи, обеспечения возможности ее поэтапного развертывания, создания оптимального способа управления связью в такой системе.

Сущность изобретения заключается в децентрализации системы связи, обеспечении возможности непосредственной связи между базовыми станциями по каналам управления и осуществлении речевой связи между абонентскими станциями разных ячеек через АТС общего пользования. Технический результат достигается тем, что в системе связи, состоящей из n ячеек (сот), содержащей n базовых станций, каждая из которых содержит m радиоканалов речевой связи и по крайней мере один служебный радиоканал связи с подвижными абонентскими станциями (абонентами), находящимися в зоне обслуживания каждой базовой станции, исключается центральная станция, а в состав каждой базовой станции вводятся по крайней мере один управляющий радиоканал связи и базовыми станциями, расположенными в смежных ячейках, блок накопления и обработки информации, первый вход которого соединен с выходом служебного радиоканала связи с абонентами, второй вход соединен с выходом управляющего радиоканала связи, а первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами управляющего радиоканала. В состав каждой базовой станции введен также блок сопряжения речевых радиоканалов связи с абонентами ближайшей АТС общего пользования. Входы блока сопряжения соединены с выходами речевых радиоканалов связи с абонентами, а выходом является кабельная линия связи с АТС.

Функционирование заявленной сотовой радиотелефонной системы связи возможно при реализации способа управления, также являющегося предметом изобретения, то есть описанные в настоящей заявке устройство и способ связаны единым изобретательским замыслом.

Изобретение будет понятно из описания и чертежей, представленных в приложении.

На фиг. 1 изображена структурная схема сотовой радиотелефонной системы связи;
на фиг. 2 - схема базовой станции;
на фиг. 3 - схема блока накопления и обработка информации.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - базовая станция;
2 - радиоканал речевой связи с подвижными абонентами;
3 - служебный радиоканал связи с подвижными абонентами;
4 - управляющий радиоканал связи между базовыми станциями;
5 - приемно-передающий модуль (ПрМ-ПрД);
6 - блок накопления и обработки информации;
7 - входной и выходной регистры;
8 - оперативные запоминающие устройства;
9 - устройство задержки;
10 - определить изменений;
11 - вентиль;
12 - логическое устройство;
13 - блок сопряжения с АТС;
14 - кабельная линия связи.

Сотовая радиотелефонная система связи содержит n ячеек (сот), центром каждой из которых является базовая станция 1. Каждая базовая станция содержит m радиоканалов речевой связи 2 с абонентскими станциями, расположенными на подвижных объектах, находящихся в зоне обслуживания базовой станции, и по крайней мере один радиоканал 3 для передачи служебных сигналов опознавания и вызова абонентов. Кроме того, каждая базовая станция имеет по крайней мере один управляющий радиоканал связи 4 с базовыми станциями, расположенными в смежных ячейках связи (сотах).

Каждый радиоканал представляет собой приемно-передающие модули 5, работающие в определенном диапазоне частот для осуществления речевой связи и передачи цифровых данных по служебным каналам, размещенные на базовых и подвижных абонентских станциях. Приемно-передающие модули могут быть выполнены аналогично описанным в прототипе.

В состав каждой базовой станции входит блок накопления и обработки информации, образующий банк данных сотовой ячейки системы и осуществляющий операции со служебными сигналами. Первый вход блока соединен с выходом служебного радиоканала связи и абонентскими станциями, второй вход блока соединен с выходом управляющего радиоканала связи с смежными базовыми станциями, а первый и второй выходы блока соединены с первым и вторым входами управляющего радиоканала.

Один из вариантов выполнения блока накопления и обработки информации представлен на фиг. 3. В его состав входят два входных и два выходных регистра 7, оперативные запоминающие устройства 8 ОЗУ 1 - банк данных по абонентами на i-м такте опроса, ОЗУ 2 - банк данных по абонентам на (i-1)-м такте опроса, устройство ОЗУ 3 - банк данных по изменениям состава абонентов базовых станций системы и ОЗУ 4 - банк квитирования собственных изменений; устройство задержки 9, определитель изменений 10 в банке данных по результатам двух опросов, вентиль 11 и устройство осуществления логической операции 12 выбора вида входного сигнала (сигнала квитирования или сигнала изменения в банке данных).

В состав каждой базовой станции входит также блок сопряжения 13 радиоканалов речевой связи с абонентскими станциями с АТС общего пользования. Выходом блока сопряжения является кабельная линия связи 14.

Блок сопряжения может быть выполнен аналогично описанному в прототипе.

Расположение системы на местности осуществляется таким образом, чтобы базовые станции размещались вблизи АТС общего пользования, обслуживающей определенный район, охватываемый системой с тем, чтобы каждая базовая станция была связана с АТС кабельной линией связи минимальной протяженности.

Функционирование системы будет понятно из описания способа управления связью, заключающегося в следующем.

Базовая станция N1, расположенная в одной из n сотовых ячеек, излучает по служебному радиоканалу 3 сигнал запроса, на который отвечают абонентские станции, находящиеся в данной ячейке, в зоне действия базовой станции N, излучая в ее адрес по служебному радиоканалу кодовый сигнал опознавания абонента. Принятый базовой станцией кодовый сигнал с выхода служебного радиоканала поступает на вход блока накопления и обработки информации 6, где запоминается (заносится в банк данных) и анализируется с точки зрения наличия или отсутствия кода номера абонента в банке данных базовой станции N. Если в банке данных станции N нет абонента, имеющего, например, номер М, в блоке накопления и обработки информации формируется сигнал "N+M", означающий, что в зоне обслуживания станции N появился абонент под номером М. Если же среди опрошенных абонентов нет ранее зарегистрированного в банке данных базовой станции абонента под номером P, в процессоре формируется сигнал "N - P".

Сформированный сигнал, содержащий информацию об изменении состава обслуживаемых абонентов, излучается по управляющему радиоканалу связи 4 с базовыми станциями, расположенными в смежных ячейках (сотах). Опрос зоны обслуживания и формирование информационного сигнала на каждой базовой станции производится периодически.

Базовые станции, расположенные в смежных ячейках, приняв информационный сигнал, заносят его в свои банки данных с признаком станции, излучившей сигнал, затем переизлучает этот сигнал на базовые станции смежных ячеек. В результате такого поэтапного способа передачи сигнала образуется кольцевой фронт передачи информации об изменении в составе абонентов, находящихся в зоне обслуживания базовой станции.

Аналогичные операции производит каждая базовая станция системы, храня в своих банках данных номера абонентов и признак ячейки (базовой станции), в зоне обслуживания которой они находятся в текущий момент времени, определяемый периодом опроса.

Каждая базовая станция, приняв по управляющему радиоканалу информационный сигнал и снеся его в банк данных, формирует в процессоре квитанцию о том, что информация принята и записана и излучают ее в направлении базовой станции, передающей исходную информацию. Сигналы квитирования также распространяются релейным способом, то есть путем поэтапной ретрансляции, достигая исходной базовой станции N. Принятые исходной базовой станцией квитанции фиксируются.

После поступления всех квитанций о том, что исходный сигнал достиг каждой базовой станции системы и зарегистрирован, в базовой станции N формируется сигнал, отменяющий (прекращающий) излучение исходной информации.

Таким образом, в банках данных всех базовых станций сотовой системы связи находится периодически обновляющаяся информация о местонахождении абонентов (принадлежности их той или иной ячейке), находящихся в зоне обслуживания системы.

Располагая такой информацией, можно производить вызов абонента, находящегося в любой точке системы из любой точки системы и соединять их по телефонным цепям телефонной сети общего пользования.

Процедуру вызова и соединения абонента можно пояснить на следующем примере. Например, Абонент А находится в ячейке базовой станции O, которая подключена телефонным кабелем к АТС N 158, а абонент B находится в ячейке станции P, подключенной к АТС N 902. Если производится вызов абонентом A абонента B, сигнал по служебному радиоканалу поступает в базовую станцию O, где осуществляется поиск в банке данных информации о местонахождении абонента B. Результатом поиска должно быть соответствие абонента B ячейке станции P, и следовательно, АТС N 902. После обнаружения этой информации базовая станций Q через АТС N 158 посылает вызов абонента на базовую станцию P через АТС N 902, а та, в свою очередь, осуществляет вызов абонента B по служебному радиоканалу связи. После того как вызов принят, связь между абонентами A и B осуществляется с использованием речевых радиоканалов и телефонных линий АТС.

Таким образом, предложенная сотовая радиотелефонная система связи, функционирование которой обеспечивается вышеописанным способом, позволяет осуществить гибкие и надежные коммуникации без задействования центральной станции. При этом выход из строя одной базовой станции не отражается на работоспособности остальных станций, а введение дополнительной ячейки не требует доработки и переналадки всей системы и может быть проведено на работающей системе без изменения ее алгоритма.

Предлагаемая сотовая радиотелефонная система связи находится в стадии моделирования и разработки конструкторской документации.

Сотовая децентрализованная система радиотелефонной наземной связи с подвижными абонентами содержит n ячеек (сот), в каждой из которых есть базовая станция, обслуживающая m абонентских станций по речевым и служебным радиоканалам и имеющая управляющий канал связи с базовыми станциями, расположенными в смежных ячейках, а также соединенная кабельной линией связи с ближайшей автоматической телефонной станцией общего пользования. Организация связи между абонентами осуществляется путем обмена непосредственно между базовыми станциями информацией о составе абонентов, находящихся в зонах их обслуживания в каждый текущий момент времени, определяемый периодом опроса. Передача служебной информации осуществляется релейным способом. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Сотовая радиотелефонная система наземной связи, содержащая n базовых станций по числу сотовых ячеек системы, причем каждая базовая станция имеет m речевых радиоканалов и по крайней мере один служебный радиоканал связи с подвижными абонентскими станциями, находящимися в зоне обслуживания базовой станции, отличающаяся тем, что в состав каждой базовой станции введены дополнительно по крайней мере один управляющий радиоканал связи с базовыми станциями, расположенными в смежных ячейках системы, блок накопления и обработки информации, первый вход которого соединен с выходом служебного радиоканала, второй вход - с выходом управляющего радиоканала связи, первый и второй выходы - с первым и вторым входами управляющего радиоканала соответственно, а также блок сопряжения, с первого по m-й входы которого подключены к выходам речевых радиоканалов связи с абонентскими станциями, (m + 1)-й вход подключен к второму выходу служебного радиоканала связи, а выходом является кабельная линия связи с ближайшей автоматической телефонной станцией общего пользования. 2. Способ управления сотовой радиотелефонной системой наземной связи, при котором каждая базовая станция периодически получает по служебному радиоканалу связи с абонентскими станциями сигналы опознавания абонентских станций, отличающийся тем, что после этого производят запись сигнала опознавания, сравнивают сигналы опознавания абонентов, записанные в двух последовательных периодах приема, формируют информационный сигнал об изменении состава абонентских станций, находящихся в зоне обслуживания базовой станции, получают этот сигнал по управляющему радиоканалу связи на базовые станции, расположенные в смежных ячейках системы, где записывают этот сигнал и переизлучают его по управляющим радиоканалам далее на базовые станции, расположенные в смежных ячейках системы, образуя кольцевой релейный фронт передачи информации от исходной базовой станции всей системе. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на каждой базовой станции после записи принятого от других станций информационного сигнала формируют квинтирующий сигнал и излучают его по управляющему радиоканалу связи на базовые станции, расположенные в смежных ячейках системы, где осуществляют запись этого сигнала и переизлучают его далее на базовые станции, расположенные в смежных ячейках системы, образуя кольцевой релейный фронт передачи квинтирующего сигнала. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что на базовой станции прекращают излучение информационного сигнала при наличии квинтирующих сигналов для данной базовой станции от всех остальных базовых станций системы.