УСТРОЙСТВО СВЯЗИ С ДВУМЯ АНТЕННАМИ, ПЕРЕДАЮЩИМИ ДВА СИГНАЛА МАЯКА, ДЛЯ СИСТЕМЫ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК H04B7/06 

Настоящее изобретение относится к области систем радиосвязи, а более конкретно - к системам групповой связи, использующим иерархическую полудуплексную технологию TDMA (Time Division Multiple Access, множественный доступ с временным разделением).

Указанная система называется системой групповой связи, поскольку она позволяет осуществлять радиосвязь между множеством телефонных трубок в пределах группы связи. Эта система является иерархической, так как она основана на определении одной из телефонных трубок в качестве базы, с которой устанавливают связь остальные устройства. Функционирование телефонных трубок является ассиметричным: каждая телефонная трубка соединяется с базой и осуществляет связь непосредственно только с базой.

Система является системой TDMA, поскольку временной интервал разделяется на кадры, используемые для связи. Каждый кадр, в свою очередь, разделяется на элементарные отрезки времени, называемые временными интервалами для связи. Такая схема связи также является многочастотной, поскольку система может поддерживать связь с использованием множества частот. Таким образом, канал передачи может рассматриваться как имеющий два измерения - частотное и временное - и определяющий элементарные блоки связи (интервалы), соответствующие паре временного и частотного интервалов, позволяющих выполнять связь.

Система является полудуплексной, так как связь из базы с телефонной трубкой, называемая связью в нисходящем направлении, и связь из телефонной трубки с базой, называемая связью в восходящем направлении, выполняется не одновременно, а распределяется по различным временным интервалам. Обычно кадр разделен на две части: часть, предназначенную для нисходящего трафика, и часть, предназначенную для восходящего трафика.

На фиг.1 показана структура кадра в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. Кадр 1.1 разделен на первую часть 1.2, предназначенную для нисходящего трафика, передаваемого базой в телефонные трубки, и вторую часть 1.3, предназначенную для восходящего трафика, передаваемого из телефонных трубок в базу. Структура кадра показана в пространстве, заданном временной осью 1.4 и частотной осью 1.5. Кадр задает элементарные блоки 1.6 связи, определяемые заданной частотой и продолжительностью, эквивалентной элементарному временному интервалу. В соответствии с примером осуществления настоящего изобретения длительность кадра составляет приблизительно 10 мс, и кадр разделен на две части, состоящие из 12 элементарных временных интервалов. Этот кадр периодически повторяется.

Система связи предназначена для группы мобильных пользователей, которые сами переносят свои связные телефонные трубки. Поскольку тело пользователя может маскировать антенну телефонной трубки в зависимости от позиции этого пользователя и его местоположения относительно пользователя, переносящего базу, в предпочтительном варианте телефонная трубка оснащается двумя антеннами, расположенными в различных частях на теле пользователя. Обычно первая антенна располагается с одной стороны туловища, в то время как вторая антенна размещается на плече с противоположной стороны.

Для того чтобы телефонная трубка могла соединяться с базой, последняя передает сигнал, известный как маяк. Сигнал использует один из элементарных блоков кадра в его части, предназначенной для нисходящего трафика. Таким образом, этот сигнал передается периодически в каждом кадре и содержит информацию сигнализации и синхронизации, необходимую телефонной трубке для соединения и синхронизации с базой, так чтобы имелась возможность осуществлять с ней связь. Сигнал маяка обычно передается в заранее заданную антенну.

Настоящее изобретение направлено на увеличение дальности действия описанной системы путем передачи второго маяка через вторую антенну. Таким образом, телефонные трубки, расположенные таким образом, что их первая антенна маскируется, могут принимать маяк, передаваемый через вторую антенну, и соединяться с базой. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения расход блоков связи базы ограничивается путем использования блоков, применяемых для связи, для переноса такого второго маяка.

Изобретение относится к устройству связи, способному осуществлять связь в системе радиосвязи, использующей иерархическую полудуплексную технологию TDMA, в которой канал передачи определяется частотно-временным кадром, состоящим из элементарных блоков связи, определяемых частотой и длительностью, эквивалентной элементарному временному интервалу, при этом устройство содержит по меньшей мере две антенны, средства передачи первого сигнала маяка в первом элементарном блоке связи в первую антенну и средства передачи второго сигнала маяка во втором элементарном блоке связи во вторую антенну.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления, данные должны передаваться в широковещательном режиме из указанного устройства, и устройство также содержит средства дублирования указанных данных в информационных частях пакетов данных, переносящих сигнал маяка.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления, зарезервированный для связи канал передачи сформирован парой блоков связи, по одному для каждого из направлений связи, при этом указанное устройство также содержит средства перемещения указанного второго сигнала маяка для передачи его в блоке связи зарезервированного канала.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления, устройство содержит средства передачи сигнала по зарезервированному каналу в антенну, которая характеризуется наилучшим качеством приема в течение предшествующего кадра, а также средства для передачи первого сигнала маяка, который не был перемещен в канал передачи, в антенну, не выбранную для передачи указанного зарезервированного канала передачи.

Признаки изобретения, указанные выше, а также иные его признаки станут более ясными из последующего описания примеров осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированного прилагающимися чертежами, на которых:

на фиг.1 показана структура кадра в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 показана структура пакета данных, передаваемого в блоке связи в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения;

на фиг.3 показана структура кадра в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, и

на фиг.4 показана структура кадра в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

В системах известного уровня техники, функционирующих согласно описанному принципу использования двух антенн, реализован механизм переключения антенн в процессе связи. В соответствии с этим механизмом в процессе связи обычно задействуется связанная пара блоков связи, первый из которых передается в первом полукадре нисходящего направления, а второй передается на той же частоте со смещением на 12 временных интервалов в полукадре восходящего направления. Сигнал принимается через две антенны. Для каждого блока связи приемник определяет антенну, принимающую сигнал с наибольшим уровнем. Эта антенна затем выбирается в качестве антенны, передающей ответный сигнал. Предполагается, что в промежутке времени между приемом сигнала и передачей ответного сигнала позиция общающихся между собой пользователей изменяется незначительно, и, в общем случае, антенна, принимающая более качественный сигнал, должна также считаться антенной, передающий сигнал с более высоким уровнем. Фактические измерения показывают, что дальность действия системы, определенная как максимальное расстояние, в пределах которого поддерживается связь, увеличивается, если используется такой механизм переключения антенн.

Передаваемый сигнал передается в виде пакета данных, пересылаемого в блоке связи. Этот пакет данных показан на фиг.2 в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. В других вариантах осуществления формат этого пакета может быть иным. В этом примере пакет данных включает заголовок 2.1, содержащий информацию сигнализации и протокола, и информационную часть 2.2, содержащую соответствующие данные обмена. Обычно информационная часть содержит отсчеты звукового сигнала при передаче речевых сигналов.

Сигнал маяка, передаваемый базой и позволяющий выполнять соединение с телефонными трубками, переносит информацию сигнализации, включаемую в заголовок пакета данных. Таким образом, информация маяка не затрагивает информационную часть пакета. Этот сигнал предназначен для любого количества телефонных трубок и не участвует в процессе обмена данными. Следовательно, при его передаче нельзя воспользоваться описанным выше механизмом антенного переключения с целью определения в каждом сеансе передачи наилучшей антенны для передачи маяка. Таким образом, этот сигнал передается по умолчанию через заранее заданную антенну. В связи с этим возможна ситуация, в которой телефонная трубка может не принять сигнал маяка, поскольку эта антенна заслонена от нее, в то время как сигнал, передаваемый второй антенной, может приниматься.

Настоящее изобретение предлагает снабдить базу средствами для передачи второго сигнала маяка через вторую антенну. В результате каждый кадр содержит два сигнала маяка, передаваемых в двух различных блоках связи через различные антенны. Таким образом, телефонная трубка, ищущая возможность соединения с базой, может с этой целью выбрать сигнал маяка, который принимается наилучшим образом, или - даже лишь один принимаемый сигнал. Благодаря этому достигаются преимущества от использования разнесения антенн в том, что касается приема сигнала маяка и соединения с телефонной трубкой.

В соответствии с известным уровнем техники базой передается только один сигнал маяка, и если телефонная трубка, соединенная с базой, теряет сигнал маяка, то соединение с базой разрывается. Согласно настоящему изобретению телефонная трубка принимает два сигнала маяка, передаваемые базой. Соединение устанавливается с использованием сигнала маяка наибольшей мощности. Если прием сигнала маяка, используемого для соединения, прекращается, то этот маяк пропускается. По этой причине предлагаются средства для автоматического переключения соединения на второй маяк, если прекращается прием на основе маяка, который ранее использовался для соединения.

Описываемая система связи позволяет телефонной трубке осуществлять связь с базой. Она обычно также имеет функцию широковещательного режима, в котором носитель базы выполняет связь со всеми подключенными телефонными трубками.

Вместе с тем, описываемая система также способна выполнять связь в широковещательном режиме из телефонной трубки, таким образом, чтобы все подключенные телефонные трубки имели возможность прослушивать сеансы передачи, выполняемые из одной телефонной трубки. На основе этих признаков имеются несколько различных рабочих режимов, которые описываются ниже.

В первом режиме ни один из пользователей не ведет переговоров, и, таким образом, база передает два своих маяка через две своих антенны. Кадр, соответствующий этому режиму, показан на фиг.3. Первый маяк передается через первую антенну в блоке 3.1 связи, в то время как второй маяк передается через другую антенну в блоке 3.2 связи. В каждом из этих процессов передачи задействована передача пакета данных, при этом только заголовок этого пакета используется для информации сигнализации сигнала маяка. Информационная часть пакета не задается.

Во втором режиме носитель базы выполняет широковещательную передачу звукового сигнала всей группе. В соответствии с известным уровнем техники при широковещательной передаче, выполняемой базой, используется информационная часть пакета, применяемого для передачи маяка, для того чтобы избежать расхода дополнительных блоков связи в кадре. Этот способ также может использоваться в рамках настоящего изобретения. Следовательно, в этом первом варианте осуществления широковещательная передача звукового сигнала выполняется базой в информационной части одного из пакетов маяка, передаваемого в кадре. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения этот звуковой сигнал дублируется в двух маяках. В этом режиме каждый из пакетов данных двух сигналов маяка содержит различный заголовок, соответствующий сигнализации относящегося к нему маяка, и одинаковые дублированные информационные части. Таким образом, в пределах дальности действия системы возрастают возможности приема телефонными трубками широковещательных звуковых данных. Телефонные трубки могут выбрать сигнал с наилучшим качеством приема. Эта процедура применима вне зависимости от характера широковещательного сообщения (речь или данные), поскольку данные также дублируются в информационных частях пакетов двух маяков.

В третьем режиме носитель телефонной трубки начинается разговор. Для этого требуется канал передачи. В данном случае канал передачи определяется как пара элементарных блоков связи, по одному для каждого направления связи. Первый блок расположен в подкадре нисходящего направления, а второй - в подкадре восходящего направления. Обычно эти блоки соответствуют друг другу, то есть они передаются на одной частоте и отделены друг от друга 12 элементарными временными интервалами. В этом режиме звуковой сигнал, передаваемый телефонной трубкой, переносится в зарезервированном канале передачи. В предпочтительном варианте осуществления этот звуковой сигнал в широковещательном режиме ретранслируется базой во все соединенные с ней телефонные трубки. В этом случае сигнал передается, с использованием дублирования, в информационных частях пакетов сигнала маяка.

В предпочтительном варианте осуществления, когда связь установлена и канал передачи зарезервирован, база подавляет один из двух маяков, для того чтобы перенести его в зарезервированный канал. Таким образом можно сэкономить блок связи. Информация сигнализации, необходимая для маяка, затем передается в заголовке пакета данных, пересылаемого в канале передачи, зарезервированном для связи. В этом режиме, показанном на фиг.4, два маяка передаются в блоках 4.1 и 4.2 связи. Телефонная трубка инициирует резервирование канала передачи с целью передачи, этот канал резервируется, и в его состав включаются блоки 4.3 и 4.4 связи. База снабжена средствами для подавления маяка, передаваемого в блоке 4.2 связи, и, таким образом, для перемещения сигнала маяка с целью его передачи в сигнале 4.3 связи зарезервированного канала связи. Подключенные телефонные трубки заранее оповещаются об этом изменении блока связи для передачи маяка.

Выше было показано, что на основе механизма антенного переключения достигается преимущество при передаче, благодаря чему увеличивается дальность действия. В соответствии с этим механизмом сигнал передается через антенну, характеризующуюся наилучшим качеством приема соответствующего сигнала в течение предшествующего кадра. В этом варианте осуществления текущий выбор первой или второй антенны для передачи сигнала в блоке 4.3 связи зависит от качества сигнала, принимаемого в блоке 4.4 в предшествующем кадре. Однако каждый маяк передается через одну антенну. Если для передачи маяка в блоке связи требуется использовать механизм антенного переключения, то в этом случае необходимо синхронным образом переключить антенну, передающую другой маяк, таким образом, чтобы в этом кадре маяки продолжали передаваться через различные антенны. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления база снабжается средствами передачи первого сигнала маяка, не перемещенного в зарезервированный канал передачи, в антенну, не выбранную для передачи указанного зарезервированного канала передачи.

Настоящее изобретение описано для системы, в которой телефонные трубки содержат две антенны, однако оно, очевидно, может расширяться для использования в системах, в которых телефонные трубки содержат три и более антенн. В этом случае может передаваться любое количество сигналов маяка - от двух до количества, равного количеству антенн.

Изобретение относится к области систем радиосвязи, а более конкретно - к системам групповой связи, использующим иерархическую полудуплексную технологию TDMA (множественный доступ с временным разделением). Технический результат состоит в повышении пропускной способности канала передачи. Для этого базовое устройство содержит две антенны и передает второй маяк через вторую антенну. Таким образом, телефонные трубки, расположенные таким образом, что их первая антенна маскируется, могут принимать маяк, передаваемый через вторую антенну, и соединяться с базой. В конкретных вариантах осуществления изобретения расход блоков связи базы ограничивается посредством использования блоков, применяемых для связи, для переноса такого второго маяка.2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство связи, способное передавать пакеты данных в широковещательном режиме другим устройствам связи в системе радиосвязи с иерархическим полудуплексным множественным доступом с временным разделением (TDMA), в которой любой пакет данных передают в элементарных частотно-временных блоках связи кадра, при этом устройство связи содержит:
по меньшей мере две антенны;
средства передачи первого сигнала маяка, содержащегося в заголовке пакета данных, передаваемого в первом выделенном элементарном блоке связи, в первую антенну; и
средства передачи второго сигнала маяка, содержащегося в заголовке пакета данных, передаваемого во втором выделенном элементарном блоке связи, во вторую антенну;
причем каждый пакет данных содержит отдельную от заголовка информационную часть,
отличающееся тем, что оно содержит:
средства передачи пакетов данных в широковещательном режиме, выполненные с возможностью дублирования данных, которые должны передаваться в широковещательном режиме, в информационных частях пакетов данных, передаваемых соответственно в первом и втором элементарных блоках связи, выделенных для передачи первого и второго сигналов маяка, так что упомянутые пакеты данных, передаваемые в широковещательном режиме, имеют заголовки, переносящие первый и второй сигналы маяка, соответственно, и идентичные информационные части, содержащие упомянутые дублированные данные.

2. Устройство связи по п. 1, отличающееся тем, что в упомянутой системе связи канал передачи содержит пару элементарных блоков связи, один для первого направления связи, а второй для второго направления связи, и зарезервирован для связи, а упомянутое устройство также содержит средства перемещения упомянутого второго сигнала маяка для его передачи в блоке связи зарезервированного канала передачи.

3. Устройство связи по п. 2, отличающееся тем, что оно также содержит:
средства передачи сигнала маяка, передаваемого по зарезервированному каналу передачи, в антенну, которая характеризуется наилучшим качеством приема в предшествующем кадре; и
средства для передачи первого сигнала маяка, не перемещенного в упомянутый канал передачи, в антенну, не выбранную для передачи упомянутого зарезервированного канала передачи.