Сотовый телефон Российский патент 2023 года по МПК H04M1/725 H04B11/00 H04W88/06 

Изобретение относится к мобильным устройствам беспроводной связи, в частности, к сотовым телефонным аппаратам с расширенными техническими возможностями, которые способны функционировать в режиме приема, излучения, ретрансляции по одному или двум физическим каналам, и может найти применение для обеспечения надежной стабильной связи в зоне неустойчивого информационного обмена, в том числе, вызванного избыточной загруженностью сети, а также для снижения суммарной интенсивности создаваемого работающими мобильными телефонами электромагнитного поля и уменьшения его воздействия на организм пользователя и окружающих.

Проблемы надежной мобильной связи являются актуальными не только для, удаленных районов, они возникают в городских полуподвальных офисах и торговых центрах, в тоннелях, в зданиях со сложной структурой перекрытий. Помимо этого, постоянное увеличение объемов пропускаемой через сети мобильной связи информации, особенно в больших городах с развитой инфраструктурой, требует непрерывного поиска оптимальных методов обеспечения электромагнитной совместимости. Одним из вариантов решения проблемы является организация дополнительных каналов связи с использованием ортогональных физических сигналов.

При этом необходимо учитывать, что каждому типу сигналов присущи свои особенности. Известно, что для использования оптического лазерного сигнала нужна прямая видимость между мобильными устройствами абонентов, что не позволяет организовать оптический канал в заполненном людьми пространстве, например, в салоне общественного транспорта. Акустические сигналы обладают большей проникающей способностью, но имеют небольшую дальность действия.

Радиосигналы отличаются от упомянутых выше физических сигналов значительно большим вредным воздействием на биологические объекты, в том числе, на организм человека. Однако проблема ограничения пользователей в применении сотовых телефонов в общественном транспорте, которая относится к числу одной из важнейших на сегодняшний день, пока требует своего решения

Известен мобильный телефон, выполненный с возможностью переключения с общедоступной сети сотовой связи на частную (CN108055682, опубл. 2018.05.18), при этом для него общедоступная и частная сеть могут быть объединены со скоростным 4G-Интернетом для совместного использования. Когда производительность одной сети снижается, телефон автоматически переключается на другую, при этом пользователь не ощущает переключения сети и обслуживание в процессе переключения не прерывается. Применение этого метода различными операторами уже существующих сетей на практике позволяет максимально снизить расходы на создание новой сети сотовой связи. Однако возможность переключения известного телефона во время связи на более продуктивно работающего оператора не решает полностью проблему повышения надежности связи в зоне неустойчивого информационного обмена или в случае нехватки связного, например, частотного, ресурса, из-за большого количества одновременно работающих абонентских сотовых устройств. Кроме того, в силу своих конструктивных особенностей известный телефон не может обеспечить должную защиту пользователя от электромагнитного излучения, интенсивность которого увеличивается в ходе поддержания связи с базовой станцией в районах неуверенного приема, а также в случае высокой концентрации активных абонентов на единицу площади, например, в общественном транспорте. Помимо этого, известный телефон не обладает возможностью одновременно вести информационный обмен по двум физическим каналам с ортогональными сигналами.

Известен (WO 2019207388, опубл. 2019.10.31) способ установления акустической связи между близко расположенными электронными устройствами, согласно которому упомянутые устройства размещают так, чтобы их экраны были обращены друг к другу, а верхняя часть одного электронного устройства располагалась напротив нижней части другого электронного устройства. Первое и второе устройства обмениваются сигналами синхронизации, при этом передаваемый акустический сигнал регулируют таким образом, чтобы акустическая связь происходила в заданном диапазоне частот при определенной дальности и скорости передачи, обеспечивая ширину полосы частот на один канал, равную 600 Гц, что позволяет иметь в местах большого скопления активных абонентов десятки не мешающих друг другу информационных каналов. Этого достаточно для использования в салоне самолета, автобуса, в поезде. Однако согласно известному способу, используют последовательно: сначала акустический, а затем радиоканал, одновременное функционирование (сопряжение) каналов отсутствует, что не позволяет организовать перекрестный обмен по возможным дополнительным траекториям: радио - акустика, акустика - радио, акустика - акустика. Мониторинг физических каналов предоставляет возможность оценки их качества, однако возможность их сравнения отсутствует, что не позволяет выбрать эффективный по заданным критериям канал. Узкая специализация каждого физического канала не позволяет гармонизировать трафик.

В качестве наиболее близкого к предлагаемому выбран сотовый телефон с функциями ретранслятора, способный обеспечивать связь между абонентом, находящимся в области неустойчивого информационного обмена, и ближайшей базовой станцией путем транзитной связи через сотовый телефон, находящийся в зоне уверенного приема (RU 2754639, опубл. 2021.09.06), который содержит размещенные в корпусе приемник, передатчик, блок контроля и управления с блоками постоянной и оперативной памяти, клавиатуру, дисплей, блок питания, блок голосовой связи, детектор голосовой активности, блок шифрования-дешифрования, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, кодер и декодер речи, кодер и декодер канала, а также эквалайзер, при этом все его узлы и составные части связаны между собой системной шиной, содержащей шину данных, адресную шину и шину управления; кроме того, известный телефон включает не менее двух модулей идентификации абонента, объединенных в блок, через системную шину связанный с контроллером, соединенным с блоком контроля и управления, и дополнительно содержит второй блок контроля и управления, второй контроллер, а также блок обеспечения ретрансляции, объединяющий в своем составе электронные модули идентификации абонентов, обладателей сотовых телефонов с функцией ретрансляции, приемник ретрансляции с приемной антенной и передатчик ретрансляции с передающей антенной.

Известный телефон не способен одновременно вести информационный обмен по двум физическим каналам с ортогональными сигналами, что в случае недостаточного количества ресурсов связи, а также при перегруженной сети затрудняет указанный обмен и делает его ненадежным. Кроме того, при высокой плотности активных абонентов на единицу площади и повышенном уровне излучения сотовых телефонов и, соответственно, увеличенной интенсивности их электромагнитного поля повышается опасность вредного воздействия на организмы пользователей и окружающих.

Задачей изобретения является разработка конструкции сотового телефона, обеспечивающего надежный и безопасный информационный обмен для абонентов, находящихся в зоне недостаточного количества ресурсов связи, а также при перегруженной сети и в случае высокой плотности активных абонентов на единицу площади.

Технический результат предлагаемого сотового телефона заключается в обеспечении устойчивого информационного обмена в зоне недостаточного количества ресурсов связи при одновременном снижении суммарной интенсивности создаваемого работающими мобильными телефонами электромагнитного поля, воздействующего на пользователей и окружающих, в случае высокой плотности активных абонентов на единицу площади за счет использования двух физических каналов с ортогональными сигналами и передачи части радио-трафика по акустическому каналу.

Указанный технический результат достигают сотовым телефоном, содержащим помещенные в корпус приемник, передатчик, блок контроля и управления с постоянной и оперативной памятью, клавиатуру, дисплей, не менее двух электронных модулей идентификации абонента, связанных посредством контроллера с системной шиной, блок питания, блок голосовой связи, детектор голосовой активности, блок шифрования-дешифрования аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, кодер и декодер речи, кодер и декодер канала, а также эквалайзер, связанные между собой посредством системной шины, не менее двух электронных модулей, идентификации абонента, связанных через контроллер с системной шиной, состав которого, в отличие от известного, дополнительно содержит не менее двух электронных модулей идентификации абонентов, участвующих в реализации акустических каналов связи и связанных со вторым контроллером, в свою очередь, посредством системной шины соединенным со вторым блоком контроля и управления, снабженным постоянной и оперативной памятью, а также включает акустический приемник с приемной антенной и акустический передатчик с передающей антенной, подключенные к системной шине.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого сотового телефона, в состав которого входят следующие структурные элементы: корпус 1, приемник 2, передатчик 3, блок контроля и управления 4, снабженный постоянной и оперативной памятью, клавиатура 5, дисплей 6, блок питания 7, блок голосовой связи 8, детектор голосовой активности 9, блок шифрования-дешифрования 10, аналого-цифровой (АЦП) 11 и цифроаналоговый (ЦАП) 12 преобразователи, кодер 13 и декодер 14 речи, кодер 15 и декодер 16 канала, а также эквалайзер 17, связанные между собой посредством системной шины 18. Предлагаемый телефон также содержит не менее двух электронных модулей 19 идентификации абонента, связанных через контроллер 20 с системной шиной 18. Помимо этого, сотовый телефон содержит не менее двух электронных модулей идентификации абонентов 21, участвующих в обеспечении реализации акустических каналов связи. Упомянутые модули 21 связаны со вторым контроллером 22, который, в свою очередь, посредством системной шины 18 соединен со вторым блоком контроля и управления 23, снабженным постоянной и оперативной памятью. К системной шине 18 также подключены акустический приемник 24 с приемной антенной и акустический передатчик 25 с передающей антенной.

Блок контроля и управления 4 представляет собой цифровой сигнальный процессор (ЦСП) с постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), в который заложена программа, координирующая работу процессора, и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), предназначенным для временного хранения данных и результатов логических или математических операций, которые производятся вышеупомянутым процессором. Координацию работы акустической части устройства выполняет второй блок контроля и управления 23, подчиняющийся блоку контроля и управления 4 и согласующий с ним свою работу. Контроллер 20 обеспечивает взаимодействие блока контроля и управления 4 с каждым из модулей идентификации абонента 19, в то время как второй контроллер 22 аналогичным образом обеспечивает взаимодействие соответствующего блока контроля и управления 23 с электронными модулями 21 идентификации абонента (дистанционно настраиваемыми и перенастраиваемыми по команде базовых станций с помощью e-SIM-карт). Применение электронных SIM-карт позволяет в конкретной ситуации загрузить с базовой станции ближайшего сотового оператора данные, необходимые для реализации акустического режима информационного взаимодействия.

Второй контроллер 22, связывающий электронные модули 21 идентификации абонента ретранслирующего сотового телефона, соединен со вторым блоком контроля и управления.

В режиме ретрансляции сигнал от акустического приемника 24 через системную 18 шину поступает во второй блок контроля и управления 23, в котором определяется адрес получателя сообщения. И если он соответствует адресу абонента, находящегося в базе данных (БД) акустических каналов, то второй блок контроля и управления 23, опять же через системную шину 18, передает сообщение на акустический передатчик 25, снабженный антенной, для излучения. Если адрес получателя сообщения в БД отсутствует, входной сигнал передается на блок контроля и управления 4. Если этот адрес соответствует данному устройству или же адрес получателя сообщения наличествует в БД радиоканалов, тогда определяются параметры радиоканала и направляются в передатчик 3 для их излучения.

Возможны другие варианты взаимодействия элементов устройства для реализации различных режимов коммутации по траекториям: радио - акустика, акустика - радио, акустика - акустика и радио - радио. Используя одновременно каналы с ортогональными радио- и акустическими сигналами, пользователь с помощью предлагаемого сотового телефона может осуществлять информационный обмен с абонентами, располагающими аналогичными устройствами, причем как в режиме «точка-точка» ретрансляции, так и через базовую станцию, выполненную с возможностью работы с акустическими сигналами и с соответствующим протоколом. За счет формирования транзитных каналов связи с базовыми станциями других операторов обеспечивается устойчивое информационное взаимодействие с абонентом или абонентами, находящимися вне зоны покрытия базовой станции. Создается надежная связь в условиях, не обеспечивающих в достаточной мере ее работоспособность, а именно, при высоком уровне помех как для радио, так и для акустических сигналов и/или в случае их сильного ослабления. Радио- и акустические сигналы ортогональны и не создают помех друг другу, при этом наличие двух физических каналов с ортогональными сигналами дает возможность распараллеливать информационные потоки. Упомянутое распараллеливание позволяет повысить пропускную способность сотового телефона, а дублирование информации и отправление ее по двум физическим каналам обеспечивает повышение достоверности передаваемой информации; распределение же части сообщения по физическим каналам с различными параметрами сигналов повышает необходимую в ряде случаев скрытность информационного обмена. При большой плотности активных абонентов, например, в общественном транспорте, замена части радиотрафика на акустический, снижает суммарную интенсивность электромагнитного поля. При этом уменьшается опасность для здоровья пользователя и окружающих, улучшается надежность связи, повышается защищенность от помех, поскольку одновременное ухудшение помеховой ситуации для различных физических каналов является маловероятным событием. Использование предлагаемого телефона с расширенными техническими возможностями уже в количестве около 5% от общей массы сотовых телефонов позволит сотовому оператору снять напряженность в случае перегрузки трафика, при этом качественно и количественно повысить эффективность работы по обслуживанию большого количества абонентов.

Изобретение относится к области мобильных устройств беспроводной связи, а именно, к сотовым телефонным аппаратам с расширенными техническими возможностями, которые способны функционировать в режиме приема, излучения, ретрансляции по одному или двум физическим каналам. Техническим результатом является обеспечение стабильной связи в зоне неустойчивого информационного обмена, снижения суммарной интенсивности создаваемого работающими мобильными телефонами электромагнитного поля и уменьшения его воздействия на организм пользователя и окружающих. Для этого сотовый телефон содержит помещенные в корпус приемник, передатчик, блок контроля и управления с постоянной и оперативной памятью, клавиатуру, дисплей, блок питания, блок голосовой связи, детектор голосовой активности, блок шифрования-дешифрования, аналого-цифровой (АЦП) и цифроаналоговый (ЦАП) преобразователи, кодер и декодер речи, кодер и декодер канала, а также эквалайзер, соединенные между собой посредством системной шины; кроме того, телефон содержит не менее двух модулей идентификации абонента, соединенных через контроллер с системной шиной, и дополнительно содержит не менее двух электронных модулей идентификации абонента, обеспечивающих реализацию акустических каналов связи, которые соединены со вторым контроллером, посредством системной шины связанным со вторым блоком контроля и управления, снабженным постоянной и оперативной памятью, при этом к системной шине также подключены акустический приемник с приемной антенной и акустический передатчик с передающей антенной. 1 ил.

Сотовый телефон, содержащий помещенные в корпус приемник, передатчик, блок контроля и управления с постоянной и оперативной памятью, клавиатуру, дисплей, блок питания, блок голосовой связи, детектор голосовой активности, блок шифрования-дешифрования, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, кодер и декодер речи, кодер и декодер канала, а также эквалайзер, соединенные между собой посредством системной шины, в состав которой входят шина данных, адресная шина и шина управления, при этом содержащий не менее двух модулей идентификации абонента, соединенных через контроллер с системной шиной, отличающийся тем, что дополнительно содержит не менее двух электронных модулей идентификации абонента, обеспечивающих реализацию акустических каналов связи и связанных со вторым контроллером, который посредством системной шины соединен со вторым блоком контроля и управления, снабженным постоянной и оперативной памятью, а также включает акустический приемник с приемной антенной и акустический передатчик с передающей антенной, подключенные к системной шине.