Способ организации сотовой связи с использованием мобильного ретранслятора Российский патент 2023 года по МПК H04B7/15 

Изобретение относится к радиосвязи, в частности к сотовой связи, и может быть использовано для организации связи с мобильными терминалами, находящимися на расстоянии, превышающем максимальный радиус соты.

Известен способ сотовой связи [1, 2] в котором синхронизация работы происходит во время обмена информацией между базовой станцией и мобильным терминалом. При удалении мобильной станции от базовой необходимо увеличивать мощность сигнала и изменять время упреждения при передаче сигнала. Во время сеанса связи базовая станция производит измерение уровня приходящего сигнала и время запаздывания в приходе сигнала от мобильной станции и дает соответствующие команды на корректировку. Эти команды поступают с базовой станции по специальным выделенным каналам управления. Последнее снижает скорость передачи.

Известен способ организации сотовой связи [3], согласно которому в процессе радиосвязи с помощью приемника спутниковой системы определения местоположения вырабатывают данные об изменении рабочих параметров каналов связи, и, используя формулу расстояния между двумя точками на сфере, определяют время упреждения и уровень сигнала и вырабатывают соответствующие данные об изменении рабочих параметров каналов связи. При этом координаты базовой станции передаются по широковещательному каналу управления передачей в блок вычисления расстояния до базовой станции. Недостатком такого способа является то, что с увеличением расстояния между мобильной и базовой станциями необходимо увеличивать мощность передаваемого сигнала, что возможно только до неких пределов, определяемых характеристиками мобильных станций.

Известен также способ организации сотовой связи с использованием мобильного ретранслятора [4], являющийся наиболее близким к предлагаемому техническому решению, согласно которому мобильные станции объединяют в сеть с помощью ретранслятора, в который встраивают приемник спутниковой системы определения местоположения, блок вычисления расстояния до базовой станции и блок определения зоны местоположения базовой станции, в который заносят географическую карту зон местоположения и информацию о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции, в процессе радиосвязи сигнал со спутниковой системы определения местоположения поступает на вход приемника спутниковой системы определения местоположения, далее на вход блока вычисления расстояния до базовой станции и на вход блока определения зоны местоположения, после чего определяют данные о местоположении ретранслятора и, используя информацию с блока определения зоны местоположения базовой станции в сочетании с данными приемника спутниковой системы определения местоположения, вычисляют с помощью формулы расстояния между двумя точками на сфере расстояние от ретранслятора до базовой станции, и, зная это расстояние, на ретрансляторе определяют время упреждения и уровень сигнала, величину которого передают на базовую станцию при запросе на соединение или хендовер.

Недостатком такого способа является то, что с увеличением расстояния между мобильной и базовой станциями необходимо увеличивать мощность передаваемого сигнала, что возможно только до неких пределов, определяемых характеристиками мобильных станций.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение дальности работы сети сотовой связи с мобильными станциями, например, находящимися на кораблях, совершающих каботажное плавание на небольших расстояниях от берега, когда это расстояние превышает максимально допустимый радиус соты.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе организации сотовой связи с использованием мобильного ретранслятора, согласно которому мобильные станции объединяют в сеть с помощью ретранслятора, в который встраивают приемник спутниковой системы определения местоположения, блок вычисления расстояния до базовой станции и блок определения зоны местоположения базовой станции, в который заносят географическую карту зон местоположения и информацию о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции, в процессе радиосвязи сигнал со спутниковой системы определения местоположения поступает на вход приемника спутниковой системы определения местоположения, далее на вход блока вычисления расстояния до базовой станции и на вход блока определения зоны местоположения, после чего определяют данные о местоположении ретранслятора и, используя информацию с блока определения зоны местоположения базовой станции в сочетании с данными приемника спутниковой системы определения местоположения, вычисляют с помощью формулы расстояния между двумя точками на сфере расстояние от ретранслятора до базовой станции, и, зная это расстояние, на ретрансляторе определяют время упреждения и уровень сигнала, величину которого передают на базовую станцию при запросе на соединение или хендовер, согласно изобретению, информация о координатах рабочей базовой станции поступает на вход блока вычисления расстояния до базовой станции, а информация о частотах поступает на информационный вход приемопередатчика для связи с базовой станцией для запроса на соединение или хендовер.

С увеличением расстояния между мобильными и базовой станциями необходимо увеличивать мощность передаваемого сигнала, что возможно только до неких пределов, определяемых характеристиками мобильных станций. Когда это расстояние превышает максимально допустимый радиус соты, возникает необходимость установки ретрансляторов между базовыми станциями и мобильными станциями. Если ретранслятор стационарный, то параметры его настраиваются один раз при установке. Изменение параметров необходимо только при переключении ретранслятора на работу с другой базовой станцией. Однако, бывают ситуации, когда не только абонентские станции являются мобильными, но и сам ретранслятор. Такой ретранслятор, например нужен для организации связи с мобильными аппаратами, которые находятся на кораблях, совершающих каботажное плавание на небольших расстояниях от берега.

На чертеже представлена схема организации сотовой связи с использованием ретранслятора, реализующая заявленный способ.

Система сотовой связи включает базовую станцию 1, множество мобильных станций 2.1-2.N и спутниковую систему 3 определения местоположения, подключенную к входу ретранслятора 4. Ретранслятор 4 содержит приемник 5 сигналов со спутников, вход которого соединен с входом ретранслятора 4, а первый выход через последовательно соединенные блок 6 вычисления расстояния до базовой станции и блок 7 вычисления параметров синхронизации соединен с первым входом приемопередатчика 8 для связи с базовой станцией, эфирно соединенного с базовой станцией 1 и кабелями с приемопередатчиком (Wi-Fi) 9 для локальной сети, также входящим в состав ретранслятора 4. Приемопередатчик 9 для локальной сети эфирно связан с мобильными станциями 2.1-2.N. Второй выход приемника 5 сигналов со спутников подключен ко входу блока 10 определения зоны местоположения базовой станции, в который заранее заносят информацию о зонах местоположения базовых станций и их параметров. Первый выход блока 10 определения зоны местоположения базовой станции соединен со вторым входом блока 6 вычисления расстояния до базовой станции, а второй выход подключен к информационному входу приемопередатчика 8 для связи с базовой станцией.

Способ организации сотовой связи с использованием ретранслятора реализуется следующим образом.

Спутниковая системы 3 определения местоположения типа GPS, GLONASS, GALILEO или других аналогичных систем включает в себя совокупность спутников (не менее трех). Сигнал с нее поступает на вход приемника 5 сигналов со спутников и далее на вход блока 6 вычисления расстояния до базовой станции и на вход блока 10 определения зоны местоположения, в который заносят географическую карту зон местоположения и информацию о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции 1. Эта информация о координатах рабочей базовой станции поступает на вход блока 6 вычисления расстояния до базовой станции, а информация о частотах поступает на информационный вход приемопередатчика 8 для связи с базовой станцией для запроса на соединение или хендовер. Расстояние в блоке 6 вычисления расстояния до базовой станции определяется по формуле расстояния между двумя точками на сфере. Величина полученного расстояния поступает на вход блока 7 определения параметров синхронизации, вырабатывая таким образом данные об изменении рабочих параметров базовой станции 1 и приемопередатчика 8, времени упреждения и уровне сигнала. После синхронизации сигналы с базовой станции 1 поступают через приемопередатчик 8 ретранслятора на приемопередатчик локальной сети 9 для мобильных станций 2.1-2.N. При этом нет необходимости в перестройке работы базовых станций. Уровень мощности рабочей базовой станции увеличивается только после получения запроса от ретранслятора на организацию канала. Аналогично происходит процесс организации хендовера.

В блоке 6 вычисления расстояния до базовой станции, выполненном на основе ПЭВМ типа PC, сначала согласно [6], определяют угловую разницу Да между точками по формулу гаверсинусов

Где широта и долгота соответственно двух точек на сфере в радианах;

Δ - разница координат по долготе.

Для определения расстояния до базовой станции полученную угловую разницу Да нужно умножить на величину радиуса Земли.

После вычисления расстояния до базовой станции в блоке 7 вычисления параметров синхронизации определяются параметры синхронизации с базовой станцией 1.

Таким образом, благодаря использованию мобильного ретранслятора и информации о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции существует возможность организации связи в самой сети сотовой связи даже в случае, когда мобильные аппараты находятся на расстоянии существенно большем радиуса соты, а сам ретранслятор изменяет свое местоположение в сети сотовой связи.

Источники информации, принятые во внимание

[1] М.С. Лохвицкий, Н.С. Мардер Сотовая связь: от поколения к поколению - М.: Издательство ИКАР, 2014, стр. 112.

[2] М.С. Лохвицкий, А.С. Сорокин, О.А. Шорин Мобильная связь: стандарты, структуры, алгоритмы, планирование - М.: Издательство Горячая линия - Телеком, 2018, стр. 264.

[3] Патент RU 2667390 С1, МПК Н04В 7/26, H04W 40/00, Приоритет 27.09.2017.

[4] М.С. Лохвицкий, В.О. Шорин // Мобильный бизнес: перспективы развития и реализации систем радиосвязи в России и за рубежом: СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ (ТЕЗИСОВ) 48-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, Москва, 26-27 октября 2021 года. - Москва: ЗАО «Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий», 2021. - С. 4-7. - EDN ZNNPJB, https://www/elibrarv/ru/item.asp?pff=1&id=47367208 (Л.1)

[5] http://gis-lab.info/qa/great-circles.html.

Изобретение относится к области радиосвязи. Техническим результатом является увеличение дальности работы сети сотовой связи с мобильными станциями, например, находящимися на кораблях. Для этого мобильные станции объединяют в сеть с помощью ретранслятора, в который встраивают приемник спутниковой системы определения местоположения, блок вычисления расстояния до базовой станции и блок определения зоны местоположения базовой станции, в который заносят географическую карту зон местоположения и информацию о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции. В процессе радиосвязи определяют данные о местоположении ретранслятора и, используя информацию с блока определения зоны местоположения базовой станции в сочетании с данными приемника спутниковой системы определения местоположения, вычисляют с помощью формулы расстояния между двумя точками на сфере расстояние от ретранслятора до базовой станции, и, зная это расстояние, на ретрансляторе определяют время упреждения и уровень сигнала, величину которого передают на базовую станцию при запросе на соединение или хендовер. 1 ил.

Способ организации сотовой связи с использованием мобильного ретранслятора, согласно которому мобильные станции объединяют в сеть с помощью ретранслятора, в который встраивают приемник спутниковой системы определения местоположения, блок вычисления расстояния до базовой станции и блок определения зоны местоположения базовой станции, в который заносят географическую карту зон местоположения и информацию о географических координатах и частотах работы соответствующей базовой станции, в процессе радиосвязи сигнал со спутниковой системы определения местоположения поступает на вход приемника спутниковой системы определения местоположения, далее на вход блока вычисления расстояния до базовой станции и на вход блока определения зоны местоположения, после чего определяют данные о местоположении ретранслятора и, используя информацию с блока определения зоны местоположения базовой станции в сочетании с данными приемника спутниковой системы определения местоположения, вычисляют с помощью формулы расстояния между двумя точками на сфере расстояние от ретранслятора до базовой станции, и, зная это расстояние, на ретрансляторе определяют время упреждения и уровень сигнала, величину которого передают на базовую станцию при запросе на соединение или хендовер, отличающийся тем, что информация о координатах рабочей базовой станции поступает на вход блока вычисления расстояния до базовой станции, а информация о частотах поступает на информационный вход приемопередатчика для связи с базовой станцией для запроса на соединение или хендовер.