СИСТЕМА И СПОСОБ РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА/ПЕРЕДАЧИ РАДИОСИГНАЛОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК H04B1/40 H04M1/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам и способам разнесенного приема/передачи радиосигналов, и может применяться в мобильных устройствах беспроводной связи, таких как мобильные телефоны с функциональностью приема/передачи различных сигналов - звуковых и других цифровых данных, а также приема радиосигналов различных беспроводных стандартов, таких как FM, аналоговое телевидение и/или цифровое телевизионное вещание в УКВ и СВЧ диапазонах.

Цифровое и аналоговое телевидение, FM радио в последнее время очень популярны, поэтому на рынке существует большое число мобильных телефонов, оснащенных двумя антеннами: встроенной антенной, специально разработанной для передачи цифровых коммуникационных сигналов, и внешней антенной для приема других радиовещательных сигналов.

Известные из уровня техники системы и способы приема и передачи цифровых данных и цифровых сигналов широкополосного телевидения нередко используют две или одну антенну с различными коммутационными системами. Важно, однако, отметить, что не обнаружено никаких технических решений, в которых используют эти антенны как разнесенные или как альтернативные для улучшения характеристик приема и/или передачи коммуникационных данных за счет более высокого коэффициента усиления внешней антенны в противовес встроенной.

В выложенной заявке США №2010/0022197 [1] предложено портативное устройство беспроводной связи, оснащенное антеннами, цепями цифровой обработки сигналов, приемником цифрового телевидения для высоких и низких частот, цепями согласования, цепями коммутации. Это устройство предназначено для решения проблемы эффективного приема и передачи сигналов цифрового телевидения на высоких и низких частотах. Сущность данного устройства состоит в использовании схем переключения и изолирования цепей для различных сигналов, при этом не используют схемы разнесенного приема для улучшения характеристик, а также не подразумевается использование схем перераспределения и переключения сигналов между внешней и внутренней антенной в целях уменьшения уровня паразитных сигналов.

В одной из опубликованных международных заявок (см. публикацию WO 03/105386) [2] описаны способ и устройство, предназначенные для отображения широкополосной информации пользователю, с интерактивным каналом обратной связи через мобильный терминал. Устройство оснащено двумя антеннами, подключенными к приемнику и передатчику соответственно. Способ предусматривает выполнение таких операций, как прием информации в побитовом режиме, генерацию сигнала оповещения о передаче и ответного уведомления, прекращение приема информации на один бит времени передачи информации. Данный способ является частным случаем реализации схемы переключения. Тем не менее в публикации [2] не предлагается ни использование разнесенных схем, ни перераспределение и переключение сигналов между антеннами.

Наиболее близкими к заявленному изобретению являются устройство и способ настройки коэффициента усиления в мобильном терминале (см. опубликованную заявку KR 20030053981) [3], которые позволяют оптимизировать коэффициент усиления (КУ) антенны безотносительно к положению телефона с помощью одной или нескольких антенн, имеющих взаимно ортогональные диаграммы направленности. Первая и вторая антенны имеют диаграммы направленности во взаимно противоположных направлениях. Дуплексор обрабатывает ВЧ сигнал, передаваемый или принимаемый первой или второй антеннами. Блок переключения обеспечивает альтернативное подключение первой или второй антенн к дуплексору, в то время как коммуникационный модем сравнивает уровни принимаемых сигналов и контролирует процесс подключения антенны с более высоким КУ к дуплексору. Данные устройства и способ выбраны в качестве прототипа заявленного изобретения. Сущность устройства и способа прототипа состоит в использовании одинаковых антенн (диапазон, тип, в общем случае диаграммы направленности одинаковые) с различным положением в пространстве (ортогональным), при этом антенны используются только для приема коммуникационных сигналов (возможно для разнесенного приема/передачи) и не рассчитаны на использование для приема радиовещательных сигналов или других целей.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа связанных единым замыслом изобретений, является разработка системы и способа разнесенного приема/передачи радиосигналов с более высоким по сравнению с известными техническими решениями уровнем принимаемого и/или передаваемого сигнала в мобильных телефонах.

Технический результат достигается за счет применения усовершенствованных режимов разнесенной работы антенн и систем коммутации, а именно за счет использования внешней компактной широкополосной телевизионной антенны в качестве альтернативной антенны для приема и/или передачи цифровых коммуникационных сигналов в областях с низким сигналом, где эффективность встроенной антенны мобильного устройства слишком мала.

В первом варианте выполнения заявленных системы и способа внешнюю компактную, например выдвижную, широкополосную антенну используют в качестве альтернативной антенны или в режиме разнесенных антенн в мобильном устройстве. Относительно большие размеры и свободное позиционирование в пространстве внешней антенны повышает уровень принимаемого и передаваемого сигнала, возможность управления антенной (изменения ее направления) дополнительно позволяет улучшить качество сигнала. При этом встроенная антенна может быть использована как основная приемо-передающая антенна в режиме разнесенных антенн, внешняя - как разнесенная принимающая. Этот режим работы управляется автоматически программным сигналом о критически низком уровне принимаемого сигнала.

Во втором варианте выполнения заявленных системы и способа внешнюю компактную, например выдвижную, широкополосную антенну используют в качестве единственной основной антенны (альтернативной встроенной антенне), которая принимает и передает цифровые коммуникационные сигналы (GSM, CDMA, DCS и WCDMA) и одновременно дуплексно принимает радиовещательные сигналы (Т-DMB, DVB-H). Этот режим управляется как автоматически, так и пользователем, при этом реализуется возможность выбрать режим программным сигналом о критически низком уровне принимаемого сигнала или по команде пользователя.

В третьем варианте выполнения заявленных системы и способа внешнюю компактную, например выдвижную, широкополосную антенну используют для минимизации потерь. Поскольку радиовещательные и цифровые коммуникационные сигналы слабые в одних и тех же зонах, в данном варианте используют следующую схему. Дуплексор заменяют переключателем (коммутатором) внешней антенны, который позволяет выбирать ее как приемную антенну для коммуникационного модема и отключать радиовещательные цепи, когда цифровые коммуникационные сигналы принимаются внешней антенной. Этот режим управляется пользователем переключением между телефонной или телевизионной (и другой радиоприемной) функциональностью мобильного устройства.

В первом варианте заявляемая система реализована в виде системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну и встроенную антенну, соединенную с основным приемо-передающим входом/выходом коммуникационного модема, разнесенный вход которого соединен с высокочастотным выходом дуплексора через линию передачи, при этом низкочастотный выход дуплексора соединен с радиовещательным приемником, а к входу дуплексора подключена внешняя выдвижная широкополосная антенна, причем

- внешняя антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;

- встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;

- радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;

- коммуникационный модем выполнен с возможностью поддержки режима разнесенного приема и передачи;

- дуплексор выполнен с возможностью комбинирования/распределения радиовещательных и коммуникационных сигналов от/к радиовещательного приемника и коммуникационного модема соответственно.

Соответствующий данной системе способ разнесенного приема/передачи радиосигналов заключается в том, что в системе, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну и встроенную антенну, соединенную с основным приемо-передающим входом/выходом коммуникационного модема, разнесенный вход которого соединен с высокочастотным выходом дуплексора через линию передачи, низкочастотный выход дуплексора соединен с радиовещательным приемником, а к входу дуплексора подключена внешняя широкополосная антенна, выполняют следующие операции:

- выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;

- принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход дуплексора;

- согласовывают и отфильтровывают радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы посредством дуплексора;

- передают согласованные отфильтрованные радиовещательные сигналы в радиовещательный приемник;

- передают согласованные отфильтрованные коммуникационные сигналы по линии передачи в разнесенный приемный вход коммуникационного модема.

Во втором варианте заявляемая система реализована в виде системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, детектор положения внешней антенны и встроенную антенну, при этом приемо-передающий вход/выход коммуникационного модема соединен с входом/входом переключателя встроенной антенны, а другие входы/выходы коммуникационного модема соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с высокочастотным входом/выходом дуплексора, низкочастотный выход которого соединен с радиовещательным приемником, при этом внешняя выдвижная широкополосная антенна соединена с входом/выходом дуплексора, а детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с коммуникационным модемом, причем

- внешняя выдвижная широкополосная антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;

- встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;

- радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;

- детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны выполнен с возможностью передачи в коммуникационный модем сигнала о положении внешней выдвижной широкополосной антенны (выдвинута внешняя антенна или сложена);

- коммуникационный модем выполнен с возможностью работы в единственном приемо-передающем режиме и с возможностью управления переключателем внутренней антенны по сигналу детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны;

- дуплексор выполнен с возможностью комбинирования/распределения радиовещательных и коммуникационных сигналов от/к радиовещательного приемника и коммуникационного модема соответственно.

Соответствующий данной системе способ разнесенного приема/передачи радиосигналов заключается в том, что в системе, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, детектор положения внешней антенны и встроенную антенну, при этом приемо-передающий вход/выход коммуникационного модема соединен с входом/входом переключателя встроенной антенны, а другие входы/выходы коммуникационного модема соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с высокочастотным входом/выходом дуплексора, низкочастотный выход которого соединен с радиовещательным приемником, при этом внешняя выдвижная широкополосная антенна соединена с входом/выходом дуплексора, а детектор положения внешней антенны соединен с коммуникационным модемом, при этом способ предусматривает выполнение следующих операций:

- выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;

- принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход/выход дуплексора;

- согласовывают и отфильтровывают радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы посредством дуплексора;

- передают согласованные отфильтрованные радиовещательные сигналы в радиовещательный приемник;

- передают сигнал от детектора положения внешней антенны о выдвинутом положении внешней антенны в коммуникационный модем;

- по сигналу от детектора положения внешней антенны «антенна выдвинута» подключают линию передачи на вход/выход коммуникационного модема по управляющему сигналу коммуникационного модема;

- передают согласованные отфильтрованные коммуникационные сигналы по линии передачи через переключатель внутренней антенны в единственный приемо-передающий вход/выход коммуникационного модема.

В третьем варианте поставленная задача тоже решена путем создания системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, датчик положения внешней антенны, переключатель внешней антенны, линию передачи, встроенную антенну и коммуникационный модем, приемо-передающий вход/выход которого соединен с входом/выходом переключателя встроенной антенны, другие входы/выходы которого соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с одним входом/выходом переключателя внешней антенны, второй выход которого соединен с радиовещательным приемником, оставшийся вход/выход переключателя внешней антенны соединен с внешней выдвижной антенной, при этом детектор положения внешней антенны соединен с коммуникационным модемом, причем

- внешняя выдвижная широкополосная антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;

- встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;

- радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;

- детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны выполнен с возможностью передачи в коммуникационный модем сигнала о положении этой антенны (антенна выдвинута или сложена);

- коммуникационный модем выполнен с возможностью работы в единственном приемо-передающем режиме и с возможностью управления переключателем внутренней антенны и переключателем внешней выдвижной широкополосной антенны по сигналу детектора положения этой антенны и программного обеспечения.

Соответствующий данной системе способ разнесенного приема/передачи радиосигналов заключается в том, что в системе разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, датчик положения внешней антенны, переключатель внешней антенны, линию передачи, встроенную антенну и коммуникационный модем, приемо-передающий вход/выход которого соединен с входом/выходом переключателя встроенной антенны, другие входы/выходы которого соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с одним входом/выходом переключателя внешней антенны, второй выход которого соединен с радиовещательным приемником, оставшийся вход/выход переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с внешней выдвижной широкополосной антенной, при этом детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с коммуникационным модемом, выполняют следующие операции:

- выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;

- принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход/выход переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны;

- передают сигнал от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны о выдвинутом положении этой антенны в коммуникационный модем;

- по сигналу от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны «антенна выдвинута» и по команде программного обеспечения «использовать внешнюю выдвижную широкополосную антенну для приема коммуникационных сигналов» подключают линию передачи на вход/выход коммуникационного модема через переключатель встроенной антенны, а также подключают внешнюю выдвижную широкополосную антенну к линии передачи через переключатель внешней выдвижной широкополосной антенны по управляющему сигналу коммуникационного модема;

- передают коммуникационные сигналы через переключатель внешней широкополосной антенны по линии передачи через переключатель встроенной антенны в единственный приемо-передающий вход/выход коммуникационного модема;

- по сигналу от детектора положения внешней широкополосной антенны «антенна выдвинута» и по команде программного обеспечения «использовать внешнюю антенну для приема радиовещательных сигналов» подключают внешнюю широкополосной антенну к приемнику радиовещательных сигналов, а также подключают встроенную антенну через переключатель встроенной антенны к входу/выходу коммуникационного модема.

Следует отметить, что в описанных вариантах была применена внешняя широкополосная антенна в выдвижном варианте, однако за счет замены датчика положения на датчик наличия внешней антенны в системе могут быть использованы любые антенны из группы, включающей в себя откидную антенну, телескопическую антенну и антенну, размещенную в кабеле наушников.

Для функционирования системы важно, чтобы радиовещательные сигналы были выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы низкочастотного диапазона: T-DMB, DVB-H, FM радио.

Для функционирования системы важно, чтобы коммуникационные сигналы были выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы высокочастотного диапазона: GSM, DCS, WCDMA.

Для функционирования системы важно, чтобы коммуникационный модем был выполнен в виде WCDMA модема.

Для функционирования системы важно, чтобы линия передачи была выполнена в виде коаксиального кабеля.

Для функционирования системы важно, чтобы дуплексор содержал заграждающий фильтр для низкочастотного диапазона; заграждающий фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для низкочастотного диапазона; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона; входные цепи согласования для низкочастотного диапазона.

Для функционирования системы важно, чтобы согласовывали и отфильтровывали радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы посредством дуплексора, содержащего заграждающий фильтр для низкочастотного диапазона; заграждающий фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для низкочастотного диапазона; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона; входные цепи согласования для низкочастотного диапазона, при этом выполняли следующие операции:

- отфильтровывали сигналы низкочастотного диапазона (радиовещательные сигналы) посредством заграждающего фильтра для низкочастотного диапазона;

- отфильтровывали сигналы высокочастотного диапазона (цифровые коммуникационные сигналы) посредством заграждающего фильтра для высокочастотного диапазона;

- пропускали отфильтрованные радиовещательные и коммуникационные сигналы через цепи согласования для низкочастотного и высокочастотного диапазонов соответственно;

- пропускали отфильтрованные и согласованные радиовещательные и коммуникационные сигналы через полосовые фильтры для высокочастотного и низкочастотного диапазонов.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.

Фиг.1. Схема первого варианта выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов согласно изобретению, которая представляет режим разнесенной работы встроенной (прием и передача) и внешней выдвижной широкополосной антенн для цифровой связи.

Элементы:

1 - внешняя выдвижная широкополосная антенна (в сложенном положении обозначена пунктиром);

2 - дуплексор;

3 - радиовещательный приемник;

4 - линия передачи;

5 - встроенная антенна;

6 - коммуникационный модем;

7 - разнесенный приемный вход коммуникационного модема;

8 - основной приемо-передающий вход коммуникационного модема;

9 - корпус мобильного устройства.

Фиг.2 (2.1 и 2.2). Схема второго варианта выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов согласно изобретению, которая представляет режим переключения, использование внешней выдвижной широкополосной антенны для приема радиовещательных сигналов (2.1) и одновременный прием радиовещательных и прием/передача цифровых коммуникационных сигналов внешней выдвижной широкополосной антенной (2.2).

Элементы:

1 - внешняя выдвижная широкополосная антенна (в сложенном положении обозначена пунктиром);

2 - дуплексор;

3 - радиовещательный приемник (T-DMB, DVB-H);

4 - линия передачи;

5 - встроенная антенна;

6 - коммуникационный модем;

9 - корпус мобильного устройства;

10 - детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны (выдвинута/задвинута);

11 - приемо-передающий вход коммуникационного модема;

12 - переключатель встроенной антенны.

Фиг.3 (3.1 и 3.2). Схема третьего варианта выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов согласно изобретению, которая представляет режим двойного переключения, использование внешней выдвижной широкополосной антенны для приема радиовещательных сигналов и встроенной антенны для приема/передачи цифровых коммуникационных сигналов (3.1) и использование внешней выдвижной широкополосной антенны, отключенной от всех радиовещательных приемных блоков, для приема/передачи цифровых коммуникационных сигналов (3.2).

Элементы:

1 - внешняя выдвижная широкополосная антенна (в сложенном положении обозначена пунктиром);

3 - радиовещательный приемник (T-DMB, DVB-H);

4 - линия передачи;

5 - встроенная антенна;

6 - коммуникационный модем;

9 - корпус;

10 - детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны (выдвинута/задвинута);

11 - приемо-передающий вход коммуникационного модема;

12 - переключатель встроенной антенны;

13 - переключатель внешней выдвижной широкополосной антенны.

Фиг.4. Схема дуплексора согласно изобретению.

Элементы:

2 - дуплексор;

14 - заграждающий фильтр BSF1 для низкочастотного диапазона (радиовещательные сигналы, T-DMB, DVB-H, FM радио);

15 - входные цепи согласования для высокочастотного диапазона (GSM, DCS, WCDMA);

16 - полосовой фильтр BPF1 для высокочастотного диапазона (GSM, DCS, WCDMA);

17 - заграждающий фильтр BSF2 для высокочастотного диапазона (GSM, DCS, WCDMA);

18 - входные цепи согласования для низкочастотного диапазона (радиовещательные сигналы, T-DMB, DVB-H, FM радио);

19 - полосовой фильтр BPF2 для низкочастотного диапазона (радиовещательные сигналы, T-DMB, DVB-H, FM радио);

20 - вход/выход цепей коммуникационного модема;

21 - вход/выход цепей радиовещательного приемника;

22 - вход/выход внешней выдвижной широкополосной антенны.

Фиг.5 (5.1, 5.2, 5.3). Диаграммы направленности (зависимости коэффициентов усиления от направления) внешней выдвижной (телескопическая, наушники) антенны (сплошная линия) и встроенной антенны (пунктирная линия) для диапазонов частот GSM900, GSM1800 и WCDMA согласно изобретению.

Диаграммы направленности (зависимости коэффициентов усиления от направления) внешней выдвижной широкополосной антенны (сплошная линия) и встроенной антенны (пунктирная линия) представлены на Фиг.4 (4.1, 4.2, 4.3). Результаты получены на основании математического моделирования и полевых испытаний модели сотового телефона, содержащего заявленную систему разнесенного приема/передачи радиосигналов, размеры модели составляют 50 мм×100 мм×18 мм, длина внешней антенны 100 мм. На Фиг.4.1 представлены диаграммы для полосы частот CDMA и GSM900, Фиг.4.2 - для полосы частот GSM1800, Фиг.4.3 - для полосы частот WCDMA. Были исследованы и сравнены эффективности антенн для этих диапазонов частот по максимальному и среднему (по всем направлениям) коэффициентам усиления. Максимальный коэффициент усиления выше для внешней антенны на значения от 2 дБ (для GSM900) до 5 дБ (3 раза) (для GSM1800, WCDMA). При этом и средний коэффициент усиления выше для внешней антенны от 1-2 дБ (для GSM900 и WCDMA) до 5-6 дБ (для GSM1800).

Нужно отметить, что существует возможность настраивать/менять направление внешней выдвижной широкополосной антенны, что позволяет получить максимум преимуществ от использования этой антенны. Поскольку диаграммы направленности внешней выдвижной широкополосной антенны больше изрезаны на высоких частотах, коэффициенты ее усиления в максимумах значительно выше, а внешняя выдвижная широкополосная антенна оснащена шарнирным поворотным механизмом, позволяющим менять положение антенны относительно корпуса телефона, то все эти факторы помогают настраивать антенну в целях максимизации уровня коммуникационных сигналов от/к базовой станции. Наиболее эффективным функционирование заявленных системы и способа будет в местах со слабым и интерферированным сигналом: далеко от базовых станций, в горах, в лесу, в море.

Дуплексор и/или специальная система переключения позволяет координировать прием и/или передачу сигналов в наилучшем режиме для улучшения качества коммуникационного обслуживания.

На Фиг.1 представлен первый вариант выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, в котором внешнюю выдвижную широкополосную антенну и встроенную антенну используют в разнесенном режиме.

Идея этого режима в использовании внешней выдвижной широкополосной антенны в качестве второй разнесенной антенны для приема цифровых коммуникационных сигналов и одновременном приеме радиовещательных сигналов.

Внешняя выдвижная широкополосная антенна 1 может быть сложена (в сложенном положении обозначена пунктиром) или выдвинута из корпуса 9 мобильного устройства. Она должна быть выдвинута, когда осуществляется прием обоих типов сигналов (радиовещательных и цифровых коммуникационных), которые приходят на вход/выход 22 дуплексора 2, где заграждающий фильтр BSF1 14 отфильтровывает сигналы низкочастотного диапазона (радиовещательные сигналы), а заграждающий фильтр BSF2 17 отфильтровывает сигналы высокочастотного диапазона (цифровые коммуникационные сигналы). Отфильтрованные сигналы проходят через цепи 15 и 18 согласования, согласованные сигналы поступают в полосовые фильтры 16 (BPF1) и 19 (BPF2), где BPF1 настроен на фильтрацию частот цифровых коммуникационных сигналов (GSM, DCS, WCDMA), а BPF2 настроен на фильтрацию частот радиовещательных сигналов (T-DMB, DVB-H, FM радио). Такая схема дуплексора позволяет развязать каналы до уровня 40 дБ.

Затем согласованные и отфильтрованные сигналы поступают в радиовещательный приемник 3 (DVB-H, T-DMB) для приема, обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки.

Вместе с тем согласованные и отфильтрованные коммуникационные сигналы (WCDMA, LTE и т.д.) пересылаются по линии 4 передачи (предпочтительно коаксиальный кабель) в разнесенный приемный вход 7 WCDMA коммуникационного модема 6, основной приемо-передающий вход 8 которого соединен с встроенной антенной 5.

Такой подход позволяет повысить уровень принимаемого сигнала за счет лучших приемных характеристик внешней выдвижной широкополосной антенны, используемой в качестве разнесенной, чем у встроенной антенны, используемой для приема и передачи сигналов. Разнесенный режим значительно повышает уровень принимаемых сигналов и соответственно скорость входящего графика, который более чувствителен к скорости из-за значительно большего объема данных.

На Фиг.2 (2.1 и 2.2) представлена схема второго варианта выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, которая работает в режиме переключения использования внешней выдвижной широкополосной и встроенной антенн.

Идея этого режима в использовании внешней выдвижной широкополосной антенны в качестве альтернативной внешней антенны для приема и передачи коммуникационных сигналов и одновременном приеме радиовещательных сигналов.

Внешняя выдвижная широкополосная антенна 1 принимает оба типа сигналов (радиовещательные и коммуникационные), которые поступают в дуплексор 2, конструкция и схема работы которого представлены выше.

Согласованные и отфильтрованные сигналы поступают в радиовещательный приемник 3 (DVB-H, T-DMB) для приема, обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки.

Переключатель (коммутатор) 12 встроенной антенны соединен с единственный приемо-передающим выходом 11 коммуникационного модема 6. Переключатель 12 встроенной антенны используют для выбора приемной и передающей антенны для коммуникационного модема 6. Это может быть встроенная антенна 5 или альтернативная внешняя выдвижная широкополосная антенна 1, подсоединенная через дуплексор 2 и линию 4 передачи. Переключение с встроенной антенны 5 на другую (внешнюю антенну 1) необходимо, когда уровень принимаемого (или передаваемого) сигнала слишком низкий, а более высокие приемо-передающие характеристики внешней выдвижной широкополосной антенны 1 могли бы помочь поддержать требуемое качество связи.

На Фиг.2.1 изображена схема заявленной системы в режиме, когда коммуникационный модем 6 подсоединен к встроенной антенне 5, а внешнюю выдвижную широкополосную антенну 1 используют для приема радиовещательных сигналов. На Фиг.2.2 изображена схема заявленной системы в режиме, когда коммуникационный модем 6 подсоединен с помощью дуплексора 2 к внешней антенне 1, которую одновременно используют для приема радиовещательных сигналов. Переключение между этими двумя позициями осуществляют детектором 10 положения антенны, когда внешняя антенна 1 выдвинута, и программный обеспечением, когда уровень коммуникационного сигнала при использовании встроенной антенны 5 ниже, чем необходимый (или желаемый).

Для того чтобы удовлетворить требованиям по SAR (удельный коэффициент поглощения), появляется необходимость осуществлять отслеживание уровня излучаемой мощности из-за большей эффективности внешней выдвижной широкополосной антенны 1 по сравнению с встроенной антенной 5.

На Фиг.3 (3.1 и 3.2) представлена схема третьего варианта выполнения системы разнесенного приема/передачи радиосигналов, которая работает в режиме двойного переключения использования внешней и встроенной антенн.

Идея этого режима в использовании внешней, например выдвижной, антенны 1 в качестве альтернативной внешней антенны для приема и передачи коммуникационных сигналов и приема радиовещательных сигналов. Отличие от предыдущей схемы состоит в том, что в схему включен дополнительный переключатель 13 внешней выдвижной широкополосной антенны, благодаря которому уменьшается уровень потерь в канале от внешней антенны 1 к приемнику, по сравнению с режимами, показанными на Фиг.2.1 и 2.2 с дуплексором. Также необходимо, чтобы внешняя выдвижная широкополосная антенна 1 была полностью выдвинута, что контролируется детектором 10 положения антенны.

Механизм переключения между двумя позициями переключателя 13 внешней антенны позволяет выбирать без потерь в дуплексоре, какая антенна (внешняя 1 или встроенная 5) будет использоваться для приема и передачи коммуникационных сигналов.

Если положение переключателя 13 внешней антенны такое, как на Фиг.3.1, то внешняя антенна 1 принимает радиовещательные сигналы, которые поступают в радиовещательный приемник 3 (DVB-H, T-DMB) для приема, обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки. Коммуникационные сигналы принимают и передают посредством встроенной антенны 5 через переключатель 13 к/от приемо-передающему входу 11 коммуникационного модема 6.

Когда уровень коммуникационных сигналов слишком низок для обеспечения требуемого качества связи, как правило, уровень радиовещательных сигналов также остается слабым. Таким образом, решают проблему приема коммуникационных сигналов с использованием внешней выдвижной широкополосной антенны 1.

Если положение переключателя 13 внешней антенны такое, как на Фиг.3.2, тогда внешняя антенна 1 принимает и передает коммуникационные сигналы, которые поступают через переключатель 13 внешней антенны и линию 4 передачи последовательно, от/к приемо-передающего выхода 11 коммуникационного модема 6. Радиовещательные сигналы в этом режиме не принимают и не обрабатывают.

Заявленная схема позволяет исключить потери в дуплексоре и значительно повысить уровень принимаемых и передаваемых коммуникационных сигналов.

Для того чтобы удовлетворить требованиям по SAR (удельный коэффициент поглощения), появляется необходимость осуществлять отслеживание уровня излучаемой мощности из-за большей эффективности внешней широкополосной антенны 1 по сравнению с встроенной антенной 5.

Заявленные системы и способы разработаны для антенн и приемо-передающих систем, относящихся к беспроводным коммуникационным устройствам, предназначенным для исполнения множественных операций беспроводной связи, таким как сотовые телефоны, которые могу принимать и передавать коммуникационные сигналы от и к базовой станции, но в то же самое время могут принимать другие радиосигналы в различных частотных диапазонах. Множество мобильных телефонных аппаратов оснащено двумя антеннами: встроенной, специально разработанной для работы по цифровым коммуникационным протоколам, и внешней - для приема других сигналов. Этот факт подтверждает, что все элементы и блоки (внешняя и встроенная антенна, приемники, передатчики, дуплексоры и переключатели) стандартные и уже встроены в существующих коммерческих аппаратах. Заявленное изобретение представляет собой системы и способы взаимодействия и коммутации этих стандартных блоков и модулей для улучшения качества связи.

Следует отметить, что изложенные выше варианты выполнения изобретения предназначены для иллюстрации настоящей группы изобретений, поэтому специалистам должно быть ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие за объем притязаний и смысла настоящей группы изобретений, раскрытого описании и в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам и способам разнесенного приема/передачи радиосигналов, и может применяться в мобильных устройствах беспроводной связи. Технический результат - уменьшение уровня паразитных сигналов. Предложены три варианта систем коммутации и режимов их работы, основанные на применении внешней выдвижной широкополосной телевизионной антенны в качестве альтернативной антенны для приема и/или передачи цифровых коммуникационных сигналов в областях с низким сигналом, где эффективность встроенной антенны мобильного устройства слишком мала. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенная в мобильном устройстве и содержащая радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну и встроенную антенну, соединенную с основным приемопередающим входом/выходом коммуникационного модема, разнесенный вход которого соединен с высокочастотным выходом дуплексора через линию передачи, при этом низкочастотный выход дуплексора соединен с радиовещательным приемником, а к входу дуплексора подключена внешняя выдвижная широкополосная антенна, причем
внешняя выдвижная широкополосная антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;
встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;
радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;
коммуникационный модем выполнен с возможностью поддержки режима разнесенного приема и передачи;
дуплексор выполнен с возможностью комбинирования/распределения радиовещательных и коммуникационных сигналов от/к радиовещательного приемника и коммуникационного модема соответственно.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что радиовещательные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы низкочастотного диапазона: T-DMB, DVB-H, FM радио.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что коммуникационные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы высокочастотного диапазона: GSM, DCS, WCDMA.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что коммуникационный модем выполнен в виде WCDMA модема.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что линия передачи выполнена в виде коаксиального кабеля.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что дуплексор содержит заграждающий фильтр для низкочастотного диапазона; заграждающий фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для низкочастотного диапазона; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона; входные цепи согласования для низкочастотного диапазона.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что заграждающий фильтр низкочастотного диапазона выполнен с возможностью отделения радиовещательных сигналов; заграждающий фильтр высокочастотного диапазона выполнен с возможностью отделения цифровых коммуникационных сигналов; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона и входные цепи согласования для низкочастотного диапазона выполнены с возможностью согласования отфильтрованных радиовещательных и коммуникационных сигналов соответственно; полосовые фильтры высокочастотного и низкочастотного диапазонов выполнены с возможностью обработки отфильтрованных и согласованных радиовещательных и коммуникационных сигналов соответственно.

8. Способ разнесенного приема/передачи радиосигналов, заключающийся в том, что в системе, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну и встроенную антенну, соединенную с основным приемопередающим входом/выходом коммуникационного модема, разнесенный вход которого соединен с высокочастотным выходом дуплексора через линию передачи, низкочастотный выход дуплексора соединен с радиовещательным приемником, а к входу дуплексора подключена внешняя выдвижная широкополосная антенна, выполняют следующие операции:
выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;
принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход дуплексора;
согласовывают и отфильтровывают радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы посредством дуплексора;
передают согласованные отфильтрованные радиовещательные сигналы в радиовещательный приемник;
передают согласованные отфильтрованные коммуникационные сигналы по линии передачи в разнесенный приемный вход коммуникационного модема.

9. Система разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенная в мобильном устройстве и содержащая радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны и встроенную антенну, при этом приемопередающий вход/выход коммуникационного модема соединен с входом/входом переключателя встроенной антенны, а другие входы/выходы коммуникационного модема соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с высокочастотным входом/выходом дуплексора, низкочастотный выход которого соединен с радиовещательным приемником, при этом внешняя выдвижная широкополосная антенна соединена с входом/выходом дуплексора, а детектор положения внешней антенны соединен с коммуникационным модемом, причем
внешняя выдвижная широкополосная антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;
встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;
радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;
детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны выполнен с возможностью передачи в коммуникационный модем сигнала о положении внешней антенны «выдвинута/сложена»;
коммуникационный модем выполнен с возможностью работы в единственном приемопередающем режиме и с возможностью управления переключателем внутренней антенны по сигналу детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны;
дуплексор выполнен с возможностью комбинирования/распределения радиовещательных и коммуникационных сигналов от/к радиовещательного приемника и коммуникационного модема соответственно.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что радиовещательные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы низкочастотного диапазона: T-DMB, DVB-H, FM радио.

11. Система по п.9, отличающаяся тем, что коммуникационные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы высокочастотного диапазона: GSM, DCS, WCDMA.

12. Система по п.9, отличающаяся тем, что коммуникационный модем выполнен в виде WCDMA модема.

13. Система по п.9, отличающаяся тем, что линия передачи выполнена в виде коаксиального кабеля.

14. Система по п.9, отличающаяся тем, что дуплексор содержит заграждающий фильтр для низкочастотного диапазона; заграждающий фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для высокочастотного диапазона; полосовой фильтр для низкочастотного диапазона; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона; входные цепи согласования для низкочастотного диапазона.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что заграждающий фильтр низкочастотного диапазона выполнен с возможностью отделения радиовещательных сигналов; заграждающий фильтр высокочастотного диапазона выполнен с возможностью отделения цифровых коммуникационных сигналов; входные цепи согласования для высокочастотного диапазона и входные цепи согласования для низкочастотного диапазона выполнены с возможностью согласования отфильтрованных радиовещательных и коммуникационных сигналов соответственно; полосовые фильтры высокочастотного и низкочастотного диапазонов выполнены с возможностью обработки отфильтрованных и согласованных радиовещательных и коммуникационных сигналов соответственно.

16. Способ разнесенного приема/передачи радиосигналов, заключающийся в том, что в системе, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, коммуникационный модем, линию передачи, дуплексор, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны и встроенную антенну, при этом приемопередающий вход/выход коммуникационного модема соединен с входом/выходом переключателя внутренней антенны, а другие входы/выходы коммуникационного модема соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с высокочастотным входом/выходом дуплексора, низкочастотный выход которого соединен с радиовещательным приемником, при этом внешняя выдвижная широкополосная антенна соединена с входом/выходом дуплексора, а детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с коммуникационным модемом, выполняют следующие операции:
а. выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;
b. принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход/выход дуплексора;
с. согласовывают и отфильтровывают радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы посредством дуплексора;
d. передают согласованные отфильтрованные радиовещательные сигналы в радиовещательный приемник;
е. передают сигнал от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны о выдвинутом положении внешней антенны в коммуникационный модем;
f. по сигналу от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны «антенна выдвинута» подключают линию передачи на вход/выход коммуникационного модема по управляющему сигналу коммуникационного модема;
g. передают согласованные отфильтрованные коммуникационные сигналы по линии передачи через переключатель внутренней антенны в единственный приемопередающий вход/выход коммуникационного модема.

17. Система разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенная в мобильном устройстве и содержащая радиовещательный приемник, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, датчик положения внешней антенны, переключатель внешней антенны, линию передачи, встроенную антенну и коммуникационный модем, приемопередающий вход/выход которого соединен с входом/выходом переключателя встроенной антенны, другие входы/выходы которого соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с одним входом/выходом переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны, второй выход которого соединен с радиовещательным приемником, оставшийся вход/выход переключателя внешней антенны соединен с внешней выдвижной широкополосной антенной, при этом детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с коммуникационным модемом, причем
h. внешняя выдвижная широкополосная антенна выполнена с возможностью приема радиовещательных и приема/передачи коммуникационных сигналов;
i. встроенная антенна выполнена с возможностью приема/передачи коммуникационных сигналов;
j. радиовещательный приемник выполнен с возможностью обработки, подготовки и пересылки для дальнейшей обработки радиовещательных сигналов;
k. детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны выполнен с возможностью передачи в коммуникационный модем сигнала о положении внешней выдвижной широкополосной антенны «выдвинута/сложена»;
l. коммуникационный модем выполнен с возможностью работы в единственном приемопередающем режиме и с возможностью управления переключателем внутренней антенны и переключателем внешней выдвижной широкополосной антенны по сигналу детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны и программного обеспечения.

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что радиовещательные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы низкочастотного диапазона: T-DMB, DVB-H, FM радио.

19. Система по п.17, отличающаяся тем, что коммуникационные сигналы выбраны из набора сигналов, содержащего сигналы высокочастотного диапазона: GSM, DCS, WCDMA.

20. Система по п.17, отличающаяся тем, что коммуникационный модем выполнен в виде WCDMA модема.

21. Система по п.17, отличающаяся тем, что линия передачи выполнена в виде коаксиального кабеля.

22. Способ разнесенного приема/передачи радиосигналов, заключающийся в том, что в системе разнесенного приема/передачи радиосигналов, размещенной в мобильном устройстве и содержащей радиовещательный приемник, внешнюю выдвижную широкополосную антенну, датчик положения внешней антенны, переключатель внешней антенны, линию передачи, встроенную антенну и коммуникационный модем, приемопередающий вход/выход которого соединен с входом/выходом переключателя встроенной антенны, другие входы/выходы которого соединены с встроенной антенной и линией передачи, которая соединена с одним входом/выходом переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны, второй выход которого соединен с радиовещательным приемником, оставшийся вход/выход переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с внешней выдвижной широкополосной антенной, при этом детектор положения внешней выдвижной широкополосной антенны соединен с коммуникационным модемом, выполняют следующие операции:
а. выдвигают внешнюю выдвижную широкополосную антенну;
b. принимают посредством внешней выдвижной широкополосной антенны радиовещательные сигналы и коммуникационные сигналы и передают их на вход/выход переключателя внешней выдвижной широкополосной антенны;
с. передают сигнал от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны о выдвинутом положении этой антенны в коммуникационный модем;
d. по сигналу от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны «антенна выдвинута» и по команде программного обеспечения «использовать внешнюю антенну для приема коммуникационных сигналов» подключают линию передачи на вход/выход коммуникационного модема через переключатель встроенной антенны, а также подключают внешнюю выдвижную широкополосную антенну к линии передачи через переключатель внешней выдвижной широкополосной антенны по управляющему сигналу коммуникационного модема;
е. передают коммуникационные сигналы через переключатель внешней выдвижной широкополосной антенны по линии передачи через переключатель встроенной антенны в единственный приемопередающий вход/выход коммуникационного модема;
f. по сигналу от детектора положения внешней выдвижной широкополосной антенны «антенна выдвинута» и по команде программного обеспечения «использовать внешнюю антенну для приема радиовещательных сигналов» подключают внешнюю выдвижную широкополосную антенну к приемнику радиовещательных сигналов, а также подключают встроенную антенну через переключатель встроенной антенны к входу/выходу коммуникационного модема.