КОНЦЕНТРИРОВАННАЯ АБОНЕНТСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МЕСТНОЙ СЕТИ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2000 года по МПК H04Q7/20 H04B7/26 

Настоящее изобретение относится к радиотелефонным системам. Более конкретно настоящее изобретение относится к сотовым телефонным системам, которые обеспечивают снижение стоимости телефонного обслуживания.

Предшествующий уровень техники
Традиционный способ обеспечения стационарного телефонного обслуживания основан на использовании проводных или кабельных телефонных систем. Проводные телефонные системы обеспечивают высококачественные телефонные соединения при низких эксплуатационных расходах и могут без труда удовлетворять возрастающие потребности в телефонном обслуживании путем введения новых телефонных проводных линий в существующую сеть. Недостатки проводных телефонных систем связаны со значительной инфраструктурой и капитальными затратами для ее реализации. Эти требования обуславливают неэкономичность проводных телефонных систем при необходимости обеспечения телефонного обслуживания в удаленных или малонаселенных районах или в менее развитых областях при недостатке необходимого капитала. В результате этого, такие малонаселенные и слаборазвитые районы часто испытывают недостаток в соответствующем телефонном обслуживании. Кроме того, время, необходимое для создания требуемой инфраструктуры на месте, приводит к тому, что проводные телефонные системы рассматриваются как нежелательные в областях, где необходимо быстро обеспечить новое телефонное обслуживание.

Системы сотовой радиотелефонной связи требуют значительно меньших капиталовложений и меньшей инфраструктуры, чем проводные телефонные системы, и поэтому предоставляют возможную альтернативу для обеспечения основного телефонного обслуживания в областях, недоступных для проводной телефонной системы. Однако возможности сотовых телефонных систем по обеспечению основного телефонного обслуживания ограничены их более высокими эксплуатационными расходами по сравнению с проводными телефонными системами, что обуславливает более высокую абонентскую плату для абонентов сотовой телефонной системы. Это более высокая абонентская плата ограничивает количество абонентов, которые могут позволить себе использовать сотовую телефонную систему в качестве поставщика основного телефонного обслуживания в пределах данной области, и поэтому снижает число рынков сбыта, где использование сотовых телефонных систем является экономичным.

Сотовая телефонная система новой конфигурации, в которой основным фактором является снижение эксплуатационных расходов, а не мобильность, могла бы увеличить число районов рентабельного и экономичного использования сотовых телефонных систем в качестве поставщика основного телефонного обслуживания. Обеспечиваемый в результате увеличенный доступ к телефонному обслуживанию может улучшить условия жизни населения в районах, испытывающих прежде недостаток в соответствующем телефонном обслуживании, за счет создания возможности фабрикам и другим предприятиям, обеспечивающим рабочие места, располагаться в разнообразных регионах в пределах данной страны или региона. Если характеристики низких капитальных затрат и возможности быстрого внедрения сохраняются в такой сотовой телефонной системе, она также будет полезна в районах, где в течение продолжительного периода времени не будет обеспечен доступ к проводной телефонной системе. Это дополнительно увеличивает возможности широкого общественного доступа к телефонному обслуживанию.

Было бы желательным создать такую сотовую телефонную систему, по возможности совместимой с существующими протоколами сотовых телефонных систем, поскольку это снижает стоимость развертывания системы. Совместимость такой сотовой телефонной системы с существующими сотовыми телефонными системами обеспечила бы возможность осуществления сотового телефонного обслуживания как пониженной мобильности с более низкой стоимостью, так и повышенной мобильности с более высокой стоимостью, в пределах сотовой телефонной сети, используя одновременно по меньшей мере некоторую часть одной и той же инфраструктуры, существующей в данной области. Поскольку сотовые телефонные системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК) обеспечивают высокоэффективный и высококачественный режим работы, то предпочтительным является создание такой сотовой телефонной системы, совместимой по меньшей мере с одним сотовым телефонным стандартом МДКРК.

Сущность изобретения
В свете вышеизложенного заявлена сотовая телефонная концентрированная абонентская система (КАС). КАС включает в себя группу абонентских аппаратов, каждый из которых имеет уникальных электронный серийный номер, который связан с контроллером КАС, обеспечивающим сопряжение со стандартной базовой станцией сотовой телефонной системы. Контроллер КАС включает в себя группу систем модуляторов-демодуляторов (модемов) и систему радиочастотного (РЧ) приемопередатчика и антенны, которая специально скомпонована для передачи достаточного количества информации для осуществления многочисленных телефонных вызовов на длинных и коротких расстояниях. Контроллер КАС также включает в себя управляющую схему для подсоединения группы абонентских аппаратов к группе модемов через мультиплексорную систему, используя запомненную информацию. Количество модемов значительно меньше количества абонентских аппаратов, которые выполнены таким образом, что снижается стоимость сотового телефонного обслуживания, приходящаяся на каждого абонента.

Краткое описание чертежей
Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из нижеследующего подробного описания, иллюстрируемого чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы на всех чертежах и на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - схема сотовой телефонной системы, совместимой с использованием режима МДКРК.

Фиг. 2 - схема сотовой телефонной системы, выполненной в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 3 - блок-схема контроллера концентрированной абонентской системы, выполненного в соответствии с описанным вариантом осуществления изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Заявлены способ и устройство, обеспечивающие сопряжение множества абонентских аппаратов, имеющих уникальные электронные серийные номера, через контроллер концентрированной абонентской системы. В последующем описании подробно описаны различные процедуры, устройства и системы. Оно включает описание сотовой телефонной системы, функционирующей в соответствии с конкретными характеристиками и протоколом сотовой телефонной системы МДКРК. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение может использоваться в различных системах сотовой связи или радиосвязи, хотя предпочтительным является описываемый вариант осуществления. Кроме того, также описано использование электронного серийного номера для идентификации и поискового вызова абонентского аппарата. Также понятно, что электронный серийный номер можно заменить другим уникальным опознавательным кодом, включая мобильный опознавательный номер или вообще опознавательный номер абонентского аппарата. Различные известные структуры и системы представлены в форме блоков. Это сделано в целях наглядности раскрытия сущности настоящего изобретения.

Фиг. 1 иллюстрирует сотовую телефонную систему, выполненную таким образом, что она совместима с использованием методов модуляции радиоволн и многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК). Возможный вариант осуществления такой сотовой телефонной системы МДКРК описан в патентах США N 4.901.307 ('307) на "Систему связи с расширенным спектром с многостанционным доступом, использующую спутниковый или наземный ретранслятор" и N 5.103.459 ('459) на "Систему и способ формирования сигналов в сотовой телефонной системе МДКРК", принадлежащих правопреемнику настоящего изобретения, а также в документе IS-95 Ассоциации отраслей телекоммуникации (2001 Пенсильвания авеню, Сьюит 800, Вашингтон, Округ Колумбия 20006) "Стандарт совместимости мобильной станции - базовой станции для двухрежимной широкополосной сотовой системы с расширенным спектром. В этой сотовой телефонной системе РЧ сигналы, генерируемые в ответ на входящие и исходящие телефонные вызовы, в соответствии с упомянутыми выше патентами '459 и '307 и стандартом IS-95 передаются между абонентскими аппаратами 10 и 12 и приемопередатчиками 14, 16 и 18 базовой станции. Приемопередатчики базовой станции 14, 16 и 18 осуществляют связь разными способами, включая проводные линии, волоконно-оптический кабель или сверхвысокочастотную линию связи, с контроллером базовой станции (КБС) 20, который направляет вызовы через центр коммутации мобильных абонентов (ЦКМА) 21 в коммутируемую телефонную сеть общего пользования (КТС ОП) 22 и которые взаимодействуют подобным образом с базовыми станциями других ячеек 24. Каждый абонентский аппарат 10 и 12 использует модем для преобразования информации между цифровым и аналоговым форматами и систему приемопередатчика для генерирования и приема РЧ сигналов и не могут осуществлять непосредственную связь друг с другом. Указанное преобразование включает в себя пакетирование, вокодирование и кодирование данных с расширением спектра, как описывалось выше со ссылкой на патенты '459 и '307, а также стандарт IS-95.

Как описано в патентах '459 и '307 и стандарте IS-95, связь по "прямой линии связи", которая осуществляется от приемопередатчиков базовых станций 14, 16 и 18 к абонентским аппаратам 10 и 12, выполняется через различные прямые каналы МДКРК, каждый из которых занимает полосу 1,23 МГц из радиочастотной полосы. Каждый из этих прямых каналов МДКРК делится на различные дополнительные каналы, которые разделяются и различаются благодаря использованию уникальных псевдослучайных кодов расширения спектра, которые применяют к передаваемым данным. Для каналов, по которым передаются сигналы, подлежащие приему обоими абонентскими аппаратами 10 и 12, используется предварительно определенный код расширения спектра, который известен каждому аппарату связи, включая оба абонентских аппарата 10 и 12. Для каналов, по которым передаются данные, предназначенные только для одного абонентского аппарата 10 или 12, используется код расширения спектра, известный только этому конкретному аппарату связи, в общем определяемый как функция уникального 32-разрядного электронного серийного номера (ЭСН), хранящегося в каждом абонентском аппарате. Дополнительно к ЭСН каждый абонентский аппарат может быть также связан с идентификационным номером мобильного абонента (ИНМА), который в предпочтительном варианте осуществления изобретения также представляет 32 двоичных разряда, а также другие уникальные идентификационные коды, которые в общем называются идентификационными кодами абонентских аппаратов.

Различные каналы в составе данного прямого канала МДКРК включают ряд каналов передачи данных, канал синхронизации, канал пилот-сигнала и ряд каналов передачи сигналов поискового вызова (пейджинговых каналов), которые передаются от приемопередатчиков базовой станции 14, 16 и 18 на абонентские аппараты 10 и 12. Пилот-сигнал имеет регулярно повторяемую форму, имеет сдвиг фазы для каждой базовой станции ячейки в локальной области и принимается обоими абонентскими аппаратами 10 и 12. Пилот-сигнал позволяет абонентским аппаратам 10 и 12 осуществлять идентификацию и синхронизацию с приемопередатчиками разных базовых станций, которые находятся в пределах дальности осуществления связи. Канал синхронизации обеспечивает дополнительную информацию синхронизации для использования обоими абонентскими аппаратами 10 и 12. Ряд каналов передачи данных обеспечивает передачу данных, связанных с различными сеансами связи (обычно телефонными вызовами) и направляемых в определенный абонентский аппарат. Пейджинговые каналы используются приемопередатчиками базовой станции для уведомления конкретного абонентского аппарата, что принят запрос связи. Пейджинговый канал направляется подгруппе абонентских аппаратов, расположенных в пределах конкретного участка ячейки.

Как описано в патенте '459 и стандарте IS-95, а также в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент США с регистрационным номером 07/847.149 ('149) на "Устройство и способ снижения потребления энергии в мобильном связном приемнике", переуступленной правопреемнику настоящего изобретения, протокол для передачи пейджинговых сигналов определен так, чтобы обеспечивать равномерное распределение фонового шума и снижение потребления энергии. Это осуществляют посредством деления каждого канала передачи сигналов поискового вызова на ряд "временных интервалов" (слотов) или временных окон передачи пейджинговых сигналов, в течение которых могут формироваться сигналы поискового вызова, направляемые в каждый абонентский аппарат 10 и 12, и посредством назначения конкретных каналов МДКРК, пейджинговых каналов и временных интервалов передачи пейджинговых сигналов для каждого абонентского аппарата равномерно распределенным образом. Это назначение выполняется посредством использования функции хеширования, применяемой к ЭСН каждого абонентского аппарата. Функция хеширования дает значение, которое соответствует конкретному набору параметров передачи пейджинговых сигналов, включая канал МДКРК, канал и временной интервал передачи пейджинговых сигналов. Затем в абонентских аппаратах обеспечивается "прослушивание" сообщения поискового вызова (пейджингового сообщения) в канале МДКРК и в пейджинговом канале в течение соответствующего временного интервала передачи пейджинговых сигналов. Поскольку прослушивание пейджинговых сигналов требует некоторого количества энергии, ограничение времени, в течение которого абонентский аппарат выполняет функцию прослушивания, конкретным временным интервалом передачи сигналов поискового вызова снижает общее потребление энергии этим абонентским аппаратом и таким образом продлевает срок службы аккумуляторной батареи или другой системы электропитания, используемой этим абонентским аппаратом. Само пейджинговое сообщение поискового вызова содержит информацию идентификации абонентского аппарата, соответствующую в установленном протоколе ЭСН абонентского аппарата, вызываемого в кодированной форме, так что аппарат может осуществить идентификацию при приеме поискового вызова.

Протокол сотовой телефонной системы МДКРК, описанный в вышеупомянутых патентах '459 и '307 и стандарте IS-95, также включает функцию управления энергией, которая облегчает возможность базовой станции 14, 16 и 18 различать и декодировать информацию, передаваемую от каждого из абонентских аппаратов в пределах ячейки зоны обслуживания. Функция управления энергией предусматривает использование цепи обратной связи, в которой, например, базовая станция 14 указывает абонентскому аппарату 10 посредством РЧ сигналов, передаваемых между ними, следует ли увеличить или уменьшить мощность его РЧ выходного сигнала. Выполнение схемы управления энергией детально раскрыто в патенте США N 5.056.109 на "Способ и устройство для управления мощностью передачи в мобильной сотовой телефонной системе МДКРК". Благодаря обеспечению такой возможности управления энергией мощность сигналов, передаваемых от каждого абонентского аппарата в пределах зоны обслуживания базовой станции 14, будет аналогичной при приеме их базовой станцией 14. Это облегчает декодирование и различение разных каналов благодаря уменьшению до минимума взаимных помех внутри ячейки. В каждом абонентском аппарате 10 и 12 модем выполняет функцию контроля сигналов поискового вызова, а также функцию различения разных каналов друг от друга для выявления информации, направляемой в систему, в которой находится абонент.

На фиг 2 представлена блок-схема сотовой телефонной системы, выполненной в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Приемопередатчик базовой станции 102 передает радиоволны, модулированные в соответствии с методом МДКРК в вышеупомянутых патентах '459 и '307 и стандарте IS-95, в абонентские аппараты 100 и 112 и соответственно принимает такие сигналы. Кроме того, приемопередатчик базовой станции 102 осуществляет сопряжение с контроллером базовой станции (КБС) 104 соответствующим способом, включая СВЧ линию связи, проводные каналы типа T1 или E1 или их комбинацию. КБС 104 осуществляет сопряжение с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТС ОП) 106 через центр коммутации мобильных абонентов (ЦКМО) 105, обеспечивая возможность реализации различных сеансов связи или телефонных вызовов между приемопередатчиком базовой станции 102, приемопередатчиком базовой станции 110 и базовыми станциями других ячеек 108. Каждому из удаленных абонентских аппаратов 100 и 112 присваивается уникальный тридцатидвухразрядный ЭСН, как было описано выше.

Приемопередатчик базовой станции 110 осуществляет сопряжение с КБС 104 аналогично приемопередатчику базовой станции 102 и осуществляет связь с удаленным абонентским аппаратом 112 и концентрированной абонентской системой (КАС) 113 с помощью радиоволн, модулированных в соответствии с упомянутыми выше патентами '459 и '307 и стандартом IS-95. В КАС 113 абонентские аппараты 116(1) - 116(50) подсоединены к контроллеру 114 КАС, который выполняет функцию сопряжения с приемопередатчиком базовой станции 110. В абонентских аппаратах 116(1) - 116(50) в общем случае отсутствуют схемы, необходимые для передачи и приема радиоволн и для модулирования и демодулирования данных из цифрового в аналоговый формат, и главным образом они состоят из динамика и микрофона, подобных микротелефонной трубке, встречающейся в большинстве проводных телефонных аппаратов. В одном варианте осуществления изобретения абонентские аппараты 116 могут быть стандартными телефонными аппаратами, используемыми для обеспечения обычного, проводного телефонного обслуживания с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), и иметь соединения типа "скрученной пары" или соединения типа РВХ (частной телефонной станции с выходом в общую сеть). Каждому абонентскому аппарату 116, кроме того, назначается уникальный ЭСН, и его можно использовать способом, подобным стандартному телефонному аппарату, для подачи и приема телефонных вызовов. Хотя контроллер 114 КАС показан подсоединенным непосредственно к абонентским аппаратам 116, предполагаются альтернативные способы для обмена информацией, включающие упрощенную форму связи. Кроме того, к контроллеру 114 КАС можно подсоединять другие количества абонентских аппаратов 116, отличные от показанных пятидесяти аппаратов.

Во время работы приемопередатчик базовой станции 110 принимает запросы для связи с абонентским аппаратом 100 и 112 и абонентскими аппаратами 116, а также другими абонентскими аппаратами, не показанными на чертеже. В ответ на запрос связи с абонентским аппаратом 112 приемопередатчик базовой станции 110 вырабатывает пейджинговое сообщение в канале МДКРК, пейджинговом канале и временном интервале передачи пейджингового сигнала, определяемых посредством функции хеширования применительно к ЭСН удаленного абонентского аппарата 112. Функция хеширования предназначена для равномерного распределения пейджинговых сигналов, генерируемых по всем имеющимся пейджинговым каналам и временным интервалам передачи пейджинговых сигналов, и описана в упомянутых выше патенте '459, заявке на патент '159 и стандарте IS-95. Следует иметь в виду, что с использованием настоящего изобретения совместимы альтернативные способы передачи пейджинговых сигналов абонентским аппаратам 112 и 100.

Когда приемопередатчиком базовой станции 110 принимается запрос для связи с одним из абонентских аппаратов 116(1) - 116 (50), вырабатывается пейджинговое сообщение в конкретном канале МДКРК, канале передачи пейджингового сигнала и временном интервале передачи пейджингового сигнала, определяемое способом, альтернативным способу, используемому для абонентских аппаратов 100 и 112, которые вызывают использование того же самого канала МДКРК, канала передачи пейджингового сигнала и временного интервала передачи пейджингового сигнала для каждого абонентского аппарата 116. Формирование такого пейджингового сообщения описано более подробно в совместно заявленной и находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент США с регистрационным номером 08/382.472 на "Способ и устройство для передачи пейджинговых сигналов концентрированной абонентской системы, предназначенной для местной сети радиосвязи", переуступленной правоприемнику настоящего изобретения. Этот пейджинговый сигнал будет приниматься контроллером 114 КАС, который уведомляет соответствующий модифицированный удаленный аппарат связи 116 и после этого передает все дополнительные данные для соответствующего сеанса связи или телефонного вызова, в этот абонентский аппарат 116.

На фиг. 3 представлена блок-схема показанного на фиг. 2 контроллера 114 КАС, выполненного в соответствии с описанным вариантом осуществления изобретения. Система сопряжения антенны 270 принимает радиоволны от приемопередатчика базовой станции 110 через антенну 250 и передает эти сигналы по кабелю 251 и через систему сопряжения модема 252 в блок модемов 260, который состоит из модемов 262(1) - 262(16). В предпочтительном варианте осуществления изобретения модемы 262 по конструкции и функционально подобны модемам, используемым в абонентской системе 10 или 12 по фиг. 1, для снижения стоимости разработки контроллера КАС, хотя со многими аспектами изобретения согласуется использование альтернативных модемов. В концентрированной абонентской системе образована подсистема приемопередатчика из антенны 250, системы сопряжения антенны 270 и системы сопряжения модема 252. В технике известно множество подсистем приемопередатчиков, и одна из них раскрыта в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент США с регистрационным номером 08/398.619 на "Систему радиочастотного приемопередатчика для цифровой связи", переуступленной правоприемнику настоящего изобретения. Мультиплексорная система 266 подсоединяет линии абонентских аппаратов 256(1) - 256(50) к модемам 262(1) - 262(16) блока модемов 260 и в предпочтительном варианте осуществления выполнена для обеспечения взаимодействия с абонентскими аппаратами 116 в виде стандартных проводных телефонных аппаратов с ИКМ, хотя могут использоваться и другие проводные телефонные аппараты. Как показано на фиг. 2, линии 256 абонентских аппаратов подсоединены к абонентским аппаратам 116. Управляющая система 254 принимает и обеспечивает информацию для блока модемов 260 и управляет мультиплексорной системой 266, используя информацию, хранящуюся в запоминающей подсистеме 253. Кроме того, управляющая система 254 подсоединена к системе сопряжения модема 252. Хотя показаны шестнадцать модемов и пятьдесят линий сотовой связи, однако возможно использование других количеств этих элементов. Кроме того, между блоком модемов 260 и линиями абонентских аппаратов 256 можно поместить дополнительные схемы для манипулирования сигналами от абонентских аппаратов 116, хорошо известные в технике и включающие в себя системы преобразования аналогового сигнала в сигнал ИКМ.

Управляющая система 254 назначает один из модемов 262 для отслеживания пейджинговых сообщений, передаваемых посредством РЧ сигналов, принимаемых антенной 250, и обеспечивает этот модем 262 информацией контроля пейджинговых сигналов, необходимой для выполнения функции контроля поискового вызова в соответствии с различными упрощенными методами формирования пейджинговых сообщений, описанными в упомянутой выше заявке N 08/382472. В предпочтительном варианте осуществления эта информация контроля поискового вызова включает ЭСН поискового вызова (пейджинговый ЭСН), который представляет собой 32-разрядный номер, подобный ЭСН абонентского аппарата, значение которого определяется в соответствии с множеством альтернативных вариантов осуществления изобретения. В одном варианте осуществления изобретения пейджинговый ЭСН является специальным заранее определенным значением, которое является одним и тем же для всех систем КАС. В другом варианте осуществления изобретения пейджинговый ЭСН является специальным заранее определенным номером, который уникален для каждой системы КАС. В третьем варианте осуществления изобретения пейджинговый ЭСН также является заранее определенным номером, который уникален для каждой КАС, однако, выбираемый номер должен иметь набор из 20 старших разрядов, идентичный 20 старшим разрядам ЭСН каждого абонентского аппарата, который представляет собой часть этой конкретной КАС. В других разновидностях этого третьего варианта осуществления изобретения число двоичных разрядов, которые идентичны для пейджингового ЭСН каждого абонентского аппарата, может отличаться от двадцати и может занимать иные разряды в пределах 32 разрядов, отличные от старших разрядов. Однако 20 является предпочтительным числом, поскольку оно обеспечивает 12 двоичных разрядов уникальности между ЭСН каждого абонентского аппарата, что допускает наличие свыше десяти тысяч однозначных кодов КАС, которые соответствуют десятичному разложению по четырехзначному основанию, являющемуся обычным в промышленности средств связи.

После выдачи пейджингового ЭСН управляющей системой 254 назначенный модем 262 переходит к прослушиванию пейджинговых сообщений в канале МДКРК, пейджинговом канале и временном интервале передачи пейджингового сигнала, которые рассчитываются посредством применения стандартной функции хеширования к пейджинговому ЭСН. Канал МДКРК, пейджинговый канал и временной интервал передачи пейджингового сигнала в предпочтительном варианте осуществления содержат параметры поисковых вызовов, поскольку используется сотовая телефонная технология МДКРК, согласованная со стандартом IS-95. Другие варианты осуществления изобретения могут включать отличающиеся параметры поискового вызова в соответствии с использованием каких-либо альтернативных протоколов или стандартов сотовой телефонной связи. Кроме того, эти другие протоколы и стандарты сотовой телефонной связи могут применять отличающийся способ вычисления соответствующих параметров пейджингового сигнала, а также другую информацию контроля пейджинговых сигналов. Когда пейджинговое сообщение принимает назначенный модем 262, содержащийся в нем ЭСН вызываемого абонентского аппарата поступает в управляющую систему 254 и квитирующее сообщение передается по альтернативному каналу данных, определяемому в соответствии с нормальной работой сотовой телефонной системы МДКРК стандарта IS-95. В ответ на пейджинговую информацию управляющая система 254 определяет, соответствует ли содержащийся в пейджинговом сообщении ЭСН абонентскому аппарату, являющемуся частью КАС. Это определение производится с использованием данных, хранящихся в запоминающей подсистеме 253.

Если содержащийся в пейджинговом сообщении ЭСН соответствует абонентскому аппарату, содержащемуся в КАС, управляющая система 254 далее определяет, имеется ли модем 262 для обработки информации, связанной с запрашиваемым телефонным вызовом. Если модем имеется, управляющая система 254 назначает этот модем 262 для обработки телефонного вызова и обеспечивает этот модем информацией кодирования, необходимой для осуществления телефонного вызова, связанного с пейджинговым сообщением. Затем модем использует эту информацию для помещения данных из абонентского аппарата 116 в режим для передачи с помощью РЧ сигналов и для помещения данных из устройства сопряжения модема в режим, подлежащий использованию мельтиплексорной системой 266, а также абонентским аппаратом 116. В предпочтительном варианте осуществления это преобразование заключает вокодирование, пакетирование и модулирование информации, а также соответствующее обратное преобразование, а информация кодирования включает в себя ЭСН, принимаемый в пейджинговом сообщении, который связан с абонентским аппаратом 116, как описано выше со ссылкой на патенты '459 и '307 и стандарт IS-95. Другие варианты осуществления изобретения могут использовать иную информацию кодирования и включать другие процессы кодирования согласно соответствующим протоколам. Кроме того, управляющая система 254 выдает команду мультиплексорной системе 266 подсоединить одну из линий сотовой системы связи 256(1) - 256(50) к назначенному модему 262. Соответствующая линия 256 будет линией, подсоединенной к абонентскому аппарату, связанному с ЭСН, содержащимся в пейджинговом сообщении. Затем телефонный вызов осуществляется с использованием назначенного модема 262 до завершения, во время которого модем 262 уведомляет управляющую систему 254, что он свободен для дальнейшей обработки вызовов.

Если в то время, когда принимается сообщение, передаваемое по системе вызова, управляющая система 254 определяет, что больше нет в наличии модемов для проведения телефонных вызовов, модем, назначенный прежде для контроля пейджинговых сообщений, переназначается для обработки телефонного вызова, связанного с поступившим пейджинговым сообщением и снабжается информацией кодирования, включающей ЭСН связанного с ним абонентского аппарата. На какие-либо дополнительные пейджинговые сообщения ответа не будет, что показывает занятость КАС. Как только телефонный вызов завершится и модем снова станет свободным для обработки телефонных вызовов, этот модем будет назначен управляющей системой 254 для контроля пейджинговых сообщений и ему будет выдан пейджинговый ЭСН.

Обычно поисковые вызовы, направляемые на используемые абонентские аппараты, приниматься не будут, поскольку управляющее устройство базовой станции определяет, что абонентский аппарат, с которым запрашивается связь, используется и поэтому возвращает сигнал занятости без формирования ответного пейджингового сообщения. Однако, если абонентский аппарат концентрированной абонентской системы оставлен разъединенным, то есть "трубка не на рычаге", но не используется, управляющее устройство базовой станции не будет уведомлено об этой недоступности и будет формировать пейджинговое сообщение. В этом случае управляющая система 254 определяет, что абонентский аппарат в состоянии "трубка не на рычаге" формирует ответное сообщение, показывающее, что абонентский аппарат недоступен, передаваемое различными путями, включая подачу сигнала занятости управляющим устройством базовой станции.

В случае исходящих телефонных вызовов управляющая система 254 определяет, когда абонентский аппарат 116 (фиг. 2) приводится в действие через мультиплексорную систему 266. Приведение в действие абонентского аппарата обычно соответствует снятию микротелефонной трубки с рычага, как у стандартного телефонного аппарата. Как только обнаруживается такое приведение в действие, управляющая система 254 определяет, имеется ли модем 262 для обработки телефонного вызова. Если модем имеется, управляющая система 254 формирует сигнал, подобный тональному сигналу готовности, подаваемый на приведенный в действие абонентский аппарат 116. Кроме того, модем 262 назначается для обработки телефонного вызова и снабжается информацией кодирования, связанной с этим абонентским аппаратом, включающей ЭСН приведенного в действие абонентского аппарата. После обеспечения информации кодирования приведенный в действие абонентский аппарат 116 подсоединяется к назначенному модему 262 через мультиплексорную систему 266. Затем вызов обрабатывается обычным образом, причем данные модифицируются с использованием расширяющего кода, который является функцией ЭСН. Эти модифицированные данные подаются в систему сопряжения модема 252, которая объединяет данные с данными от других исходящих телефонных вызовов в усиленный выходной сигнал, который передается по кабелю 251 в систему сопряжения антенны 276 и затем преобразуется в РЧ сигнал, который передается через антенну 250 на приемопередатчик базовой станции 110 по фиг. 2.

Управляющая система 254 обеспечивает функцию снижения потребления энергии, которая улучшает ее возможности работы с различными типами систем приемопередатчиков, включая систему, описанную в упомянутой выше находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке на патент на "Радиочастотную систему приемопередатчика для цифровой системы связи". Если подсистема приемопередатчика, состоящая из антенны 250, системы сопряжения антенны 276 и системы сопряжения модема 252, подает предупредительный сигнал, показывающий, что система приемопередатчика перегружена, и этот предупредительный сигнал обнаруживается управляющей системой 254, управляющая система 254 предпринимает различные действия для снижения потребления энергии концентрированной абонентской системой. Для надлежащего взаимодействия с управляющей системой 254 предупредительный сигнал должен подаваться и сохраняться так долго, пока потребности выходной энергии концентрированной абонентской системы превышают заранее установленный уровень, соответствующий возможностям системы сопряжения антенны 276. В ответ на предупредительный сигнал управляющая система 254 сначала подает команду модемам 262 игнорировать запросы, повышающие выходную мощность, принимаемые с базовой станции 110, а затем начинает контролировать предупредительный сигнал с повышенной регулярностью с целью определения, является ли он "быстрозамирающим" или "медленнозамирающим" предупредительным сигналом. Если предупредительный сигнал изменяется и остается таковым в течение определенного периода времени, то сигнализация о мощности определяется как соответствующая быстрозамирающему сигналу, и в ответ будут снова передаваться запросы повышенной выходной мощности. Если сигнализация о мощности остается, подтверждается или повторно подтверждается в пределах заранее установленного периода времени, то сигнализаця о мощности определяется как медленнозамирающая, и нужно предпринимать дополнительные действия. Надлежащий заранее определенный период времени устанавливается посредством эксперимента с использованием известной в технике теории быстрозамирающих, медленнозамирающих процессов.

В ответ на медленнозамирающую сигнализацию мощности управляющая система 254 сначала блокирует исходящие вызовы и входящие пейджинговые ответы и выдает команду модемам 262 снизить скорость прохождения на 12,5% или на одну восьмую часть, тем самым понижая энергетические потребности каждого модема, что, однако, вызывает небольшое ухудшение качества речи. Если предупредительный сигнал о мощности продолжает подтверждаться, хотя фактически снижена скорость прохождения, управляющая система 254 в этом случае вызывает прерывание телефонных вызовов произвольным образом до тех пор, пока предупредительный сигнал в мощности не изменится. В другом варианте осуществления изобретения некоторым вызовам может быть предоставлен приоритет в процессе прерывания вызовов с гарантированным приоритетом с учетом вызываемого номера, например 911, который во многих областях является аварийным номером, или на основании ЭСН абонентского аппарата, посылающего телефонные вызовы от некоторых абонентов с более высоким приоритетом по сравнению с другими телефонными вызовами.

Описанная выше концентрированная абонентская система обеспечивает стационарное сотовое радиотелефонное обслуживание при пониженной стоимости по сравнению с традиционными сотовыми телефонными системами, в то же время сохраняя пониженные потребности в капиталовложении и инфраструктуре, отличающие такие телефонные системы. Схема распределения модемов позволяет использовать подсистему модемов большим количеством абонентов телефонного обслуживания. Это распределяет стоимость модемов на большее количество абонентов, тем самым снижая стоимость телефонного обслуживания каждого абонента. Кроме того, способность описанной выше концентрированной абонентской системы управлять своими потребностями в выходной мощности в ответ на сигналы с приемопередающей системы обеспечивает возможность использовать модемы МДКРК с одной РЧ приемопередающей системой. Это дополнительно снижает эксплуатационные расходы сотового телефонного обслуживания, поскольку сотовые телефонные системы МДКРК используют имеющуюся полосу РЧ диапазона более эффективно, чем другие сотовые телефонные системы, и стоимость одной РЧ приемопередающей системы также можно разделить на множество абонентов. Снижение эксплуатационных расходов радиотелефонного и сотового телефонного обслуживания увеличивает количество областей, в которых использование сотовых и радиотелефонных систем является как экономичным, так и прибыльным, и благодаря этому увеличивается общий глобальный доступ к телефонному обслуживанию, улучшая экономическое, физическое и политическое благосостояние тех, кто в настоящее время не имеет доступа к такому телефонному обслуживанию. Поскольку фактическая линия связи с телефонной сетью обеспечивается путем использования РЧ сигналов, необходимость в дорогостоящих проводных схемах соединения обычных телефонных систем исключается, обеспечивая возможность тем самым описанной выше концентрированной абонентской системе сохранять характеристики пониженных потребностей в капиталовложении и инфраструктуре. Это позволяет вводить телефонное обслуживание, используя вышеописанную концентрированную абонентскую систему, более быстро в областях, где проводная телефонная система не будет доступной в течение существенного периода времени.

Таким образом, описана концентрированная абонентская система для местной сети радиосвязи, которая позволяет сотовой телефонной системе обеспечить более дешевое телефонное обслуживание, в то же время сохраняя пониженные потребности в капиталовложении и инфраструктуре сотовых телефонных систем. Специалистам в данной области техники очевидны различные альтернативные варианты осуществления изобретения. Примерный вариант осуществления, представленный выше, показан только в целях иллюстрации и не должен приниматься в качестве ограничивающего объем изобретения.

Предлагается тeлeфoннaя сотовая концентрированная абонентская система. Концентрированная абонентская система включает в себя группу абонентских аппаратов, каждый из которых имеет уникальный электронный серийный номер, которые подсоединены к контроллеру концентрированной абонентской системы, обеспечивающему радиочастотное сопряжение со стандартным приемопередатчиком базовой станции сотовой телефонной системы. Контроллер концентрированной абонентской системы включает в себя группу систем модулятора-демодуляторов (модемов), радиочастотную приемопередающую систему и антенну, обеспечивающие передачу достаточной информации для осуществления множества телефонных вызовов на длинные и короткие расстояния. Кроме того, контроллер концентрированной абонентской системы содержит управляющую схему, предназначенную для подсоединения группы абонентских аппаратов к группе модемов через мультиплексор, используя хранящуюся информацию. В предпочтительном варианте осуществления изобретения количество модемов значительно меньше количества абонентских аппаратов, которые выполнены упрощенным способом так, что снижается стоимость обслуживания абонента сотовой телефонной системы, что является техническим результатом. 4 с. и 18 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Концентрированная абонентская система для обеспечения телекоммуникационного обслуживания группы абонентских блоков, содержащая радиочастотную приемопередающую систему для передачи и приема радиочастотных сигналов, группу модемов для сопряжения упомянутой группы абонентских аппаратов с упомянутой радиочастотной приемопередающей системой, причем упомянутая группа модемов имеет меньшее количество модемов, чем количество абонентских аппаратов в упомянутой группе абонентских аппаратов, управляющую систему для приема пейджинговой информации, включая информацию предполагаемого абонентского аппарата, от одного из группы модемов, определения, является ли предполагаемый абонентский аппарат частью упомянутой концентрированной абонентской системы, выдачи информации кодирования, связанной с упомянутым предполагаемым абонентским аппаратом, на модем из упомянутой группы модемов, подсоединения упомянутого модема к упомянутому абонентскому аппарату посредством мультиплексора и обеспечения модема из упомянутой группы модемов информацией контроля сигналов поискового вызова, причем упомянутый модем контролирует пейджинговое сообщение, сформированное в соответствии с упомянутой информацией контроля сигналов поискового вызова. 2. Концентрированная абонентская система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый модем уведомляет управляющую систему о приеме сигнала поискового вызова и снабжает управляющую систему упомянутой пейджинговой информацией, содержащейся в упомянутом пейджинговом сообщении. 3. Концентрированная абонентская система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутая информация кодирования содержит электронный серийный номер (ЭСН). 4. Концентрированная абонентская система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутая информация контроля поискового вызова содержит пейджинговый ЭСН. 5. Концентрированная абонентская система по п.2, отличающаяся тем, что упомянутые модемы обеспечивают преобразование входных данных в пакетированные, кодированные и уплотненные цифровые выходные данные с использованием упомянутой информации кодирования и преобразование входных пакетированных, кодированных и уплотненных цифровых данных в выходные данные с использованием упомянутой информации кодирования. 6. Концентрированная абонентская система, содержащая радиочастотную приемопередающую систему для передачи и приема радиочастотных сигналов, группу модемов для сопряжения упомянутой группы абонентских аппаратов с упомянутой радиочастотной приемопередающей системой, причем упомянутая группа модемов имеет меньшее количество модемов, чем количество абонентских аппаратов в упомянутой группе абонентских аппаратов, систему мультиплексора для подсоединения упомянутой группы абонентских аппаратов к упомянутой группе модемов и управляющую систему для приема пейджинговой информации, включая информацию предполагаемого абонентского аппарата, от одного из группы модемов, определения, является ли предполагаемый абонентский аппарат частью упомянутой концентрированной абонентской системы, выдачи информации кодирования, связанной с упомянутым предполагаемым абонентским аппаратом, на модем из упомянутой группы модемов и подсоединения упомянутого модема к упомянутому абонентскому аппарату посредством упомянутого мультиплексора, при этом управляющая система обеспечивает прием предупредительного сигнала об энергетических потребностях, выдачу команды упомянутым модемам сохранять энергетические потребности на заранее установленных уровнях или ниже, снижение скорости прохождения сигналов каждого из упомянутых модемов, если сигнализация об энергетических потребностях продолжает подтверждаться, и прерывание телефонного вызова, если упомянутая сигнализация об энергетических потребностях продолжает подтверждаться. 7. Способ работы концентрированной абонентской системы для местной сети радиосвязи, имеющей группу абонентских аппаратов, включающий этапы а) контроля пейджингового сообщения, сформированного в соответствии с пейджинговыми параметрами, с использованием первого модема, b) определения, что упомянутое пейджинговое сообщение направлено в абонентский аппарат из упомянутой группы абонентских аппаратов и с) проведения сеанса связи с упомянутым абонентским аппаратом с использованием второго модема. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что этап (а) содержит этапы: а.1) назначения упомянутого первого модема для контроля пейджингового сообщения, а. 2) обеспечения упомянутого модема информацией контроля поискового вызова, а. 3) вычисления упомянутых пейджинговых параметров с использованием упомянутой информации контроля поискового вызова и а.4) контроля пейджингового сообщения, формируемого в соответствии с упомянутыми параметрами поискового вызова. 9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что этап (b) содержит этапы b.1) приема упомянутого пейджингового сообщения, имеющего информацию предполагаемого абонентского аппарата, и b.2) сравнения упомянутого предполагаемого абонентского аппарата с группой абонентских аппаратов. 10. Способ по п.7, отличающийся тем, что этап (с) содержит этапы: с.1) передачи упомянутой информации кодирования во второй модем и с.2) проведения сеанса связи с упомянутым абонентским аппаратом с использованием упомянутого второго модема. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что этап (с.2) содержит этапы вычисления кода расширения в функции упомянутой информации кодирования и подсоединения упомянутого второго модема к упомянутому абонентскому аппарату. 12. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап передачи сообщения занятости, когда абонентский аппарат отсоединен, но не используется. 13. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап обеспечения модема информацией кодирования третьего абонентского аппарата из упомянутой группы абонентских аппаратов, когда принимается сигнал активизации. 14. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит этапы приема предупредительного сигнала об энергетических потребностях, блокировки исходящих и входящих телефонных вызовов, подачи команды упомянутым модемам сохранять энергетические потребности на заранее установленных уровнях или меньше, снижение скорости передачи сигналов упомянутого первого и второго модемов, если упомянутый предупредительный сигнал об энергетических потребностях продолжает подтверждаться, и прерывания телефонного вызова, если упомянутый предупредительный сигнал об энергетических потребностях продолжает подтверждаться. 15. Концентрированная абонентская система для местной сети радиосвязи, имеющей абонентский аппарат, содержащая первый модем для контроля пейджинговых сообщений и для проведения сеанса связи с абонентским аппаратом и управляющую систему для определения, что упомянутое пейджинговое сообщение направляется в абонентский аппарат из упомянутой группы абонентских аппаратов. 16. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система назначает упомянутый первый модем для контроля за пейджинговым сообщением и снабжает упомянутый модем информацией контроля поискового вызова, а упомянутый первый модем вычисляет упомянутые пейджинговые параметры с использованием упомянутой информации контроля поискового вызова и контролирует пейджинговое сообщение, сформированное в соответствии с упомянутыми пейджинговыми параметрами. 17. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система принимает упомянутое пейджинговое сообщение, имеющее информацию о предполагаемом абонентском аппарате, и сравнивает упомянутую информацию о предполагаемом абонентском аппарате с упомянутой группой абонентских аппаратов. 18. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система передает информацию кодирования во второй модем в ответ на пейджинговое сообщение, а упомянутый второй модем проводит сеанс связи с упомянутым абонентским аппаратом с использованием упомянутой информации кодирования. 19. Концентрированная абонентская система по п.18, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок мультиплексора для подключения упомянутого второго модема к упомянутому абонентскому аппарату. 20. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система передает сообщение занятости, когда вызываемый абонентский аппарат отсоединен, но не используется. 21. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система снабжает третий модем информацией кодирования, связанной с третьим абонентским аппаратом из упомянутой группы абонентских аппаратов, когда принимается сигнал активизации. 22. Концентрированная абонентская система по п.15, отличающаяся тем, что управляющая система обеспечивает прием предупредительного сигнала об энергетических потребностях, выдачу команды упомянутым модемам сохранять энергетические потребности на заранее установленных уровнях или ниже, снижение скорости передачи сигналов упомянутого первого и второго модема, если упомянутый предупредительный сигнал об энергетических потребностях продолжает подтверждаться, и прерывание телефонного вызова, если упомянутый предупредительный сигнал об энергетических потребностях продолжает подтверждаться.