Система двухсторонней связи и приема эфирного телевидения на подвижных объектах Российский патент 2025 года по МПК H04B7/02 H04N7/12 H04H60/82 

Изобретение относится к области систем радиосвязи и может быть использовано для организации двухсторонней связи и приема телевидения на стационарных и подвижных объектах, например на поездах, на водном транспорте и др., также оно может использоваться на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) для работы в качестве ретранслятора.

В настоящее время широко применяются антенные системы беспроводной связи для обеспечения работы интернет и приема телевизионных сигналов на подвижных объектах от телевещательных или ретрансляционных станций. Причем настройка системы осуществляется механической установкой антенны в направлении на передатчик по максимуму уровня принимаемого сигнала, путем вращения антенны или переключения на антенну, направленную в сторону ретранслятора. При переходе на прием от другого ретранслятора интернет или телевещательного сигнала, возникает необходимость автоматического определения антенны с лучшими параметрами принимаемого сигнала. Также при смене географического местоположения подвижного объекта необходимо учитывать изменения частотного плана эфирного телевещания, например, для региональных мультиплексов DVB Т2 (Digital Video Broadcasting Т2-эфирное цифровое телевидение второго поколения).

Сети беспроводной связи, имеющие множество базовых станций, а также ретрансляторы эфирного телевидения размещаются стационарно в определенных географических местах для создания требуемой области охвата. Для получения требуемого сервиса на борту транспортного средства в движении обычно используют антенны с круговой диаграммой направленности. Такие антенны имеют низкий коэффициент усиления и при удалении от базовой станции или ретранслятора быстро теряют сигнал. Для стабильной работы сервисов при удалении от передатчиков необходимо использовать антенны направленного действия с большим коэффициентом усиления. Такие антенны обеспечивают уверенную работу только при нахождении ретранслятора в секторе своей диаграммы направленности. Таким образом, возникает задача сохранения качественного канала связи при движении транспортного средства

Известно [1 - патент RU 2138908 С1 "Способ и устройство для приема радио- и телевизионного сигнала", опубл. 27.09.1999 г.], устройство содержит антенный блок, содержащий антенны метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов с переключаемыми антенными элементами и элементами коммутаций, электронный модуль, включающий приемоанализирующий блок, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорный блок, в который входят программозадающее устройство, запоминающее устройство, автомат поиска и слежения, усилитель-преобразователь.В электронном модуле также находится антенный усилитель-преобразователь. Блок управления, содержащий индикаторное табло, пульт выбора программ, схему формирования команд. В него также входит блок передачи информации и команд, при этом ответный блок передачи информации и команд входит в состав антенного блока. Устройство содержит также фидерный тракт, блок питания, цепи питания. Устройство позволяет выбирать теле- и радиопрограммы, и удерживает уверенный прием при его размещении на транспортном средстве.

Недостатком устройство [1] является то, что при перемещении транспортного средства в другую частотную зону приема эфирного телевидения требуется новая настройка. Устройство сложно в изготовлении и не обеспечивает двухстороннюю связь интернет.

Известно [2 - патент RU 2126588 С1 "Антенное устройство для приема -передачи радио- и телевизионной информации", опубл. 20.02.1999 г.], состоящее из размещенного в радиопрозрачном пеноматериале антенного блока, содержащего антенные элементы нижнего и верхнего поддиапазонов с элементами коммутации. В центре антенного блока размещен в экранированном корпусе электронный модуль, включающий приемоанализирующий блок, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорное устройство - блок, в который входят программозадающее устройство, запоминающее устройство и автомат поиска и слежения.

Недостатком устройство [2] является то, что при переходе транспортного средства в другую частотную зону приема эфирного телевидения требуется новая настойка. Устройство сложно в изготовлении и не обеспечивает двухстороннюю связь интернет.

Известно [3 - патент RU 2116698 С1 "Антенное устройство для разнесенного приема по меньшей мере с двумя антеннами для мобильного приема метровых и дециметровых волн", опубл. 27.07.1998 г.], содержащее антенный распределитель, имеющий по меньшей мере две группы выходов, каждая группа выходов соединена с соответствующим антенным переключателем, выход которого подключен к тюнеру. При этом тюнер одной из цепей выполнен с возможностью приема телевизионного сигнала изображения, а тюнер другой из цепей выполнен с возможностью приема сигнала звукового сопровождения, соответствующего принятому телевизионному сигналу изображения. Каждый тюнер подключен к соответствующему процессору разнесения, осуществляющему оценку сигнала тюнера. На основе этой оценки сигнала производится управление соответствующим антенным переключателем таким образом, что он переключает на свой выход более благоприятный входной сигнал. Устройство для разнесенного приема на транспортном средстве позволяет с помощью небольшого числа антенн осуществить прием как телевизионных, так и радиосигналов.

Недостатком устройство [3] является то, что при переходе транспортного средства в другую частотную зону приема эфирного телевидения требуется новая настройка, также устройство не обеспечивает интернет-связь.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату -прототипом изобретения является устройство [3].

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Эта цель достигается тем, что в состав устройства введен ГЛОНАСС приемник, для фиксации географического местонахождения подвижного объекта и, соответственно, определения частотного плана телевещания, введена возможность обеспечения двухсторонней связи интернет и компьютер со специальным алгоритмом работы.

Заявляемая совокупность элементов, форм исполнения и связей позволяет достичь поставленной цели за счет оригинального сочетания используемых в телекоммуникационных сетях приборов и устройств как в их прямом, так и в нестандартном применении.

Изобретение иллюстрируется графически.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства.

На фиг.2 изображены примеры расположения антенн.

На фиг.3 изображена блок-схема алгоритма работы.

В состав антенной системы входит n телевизионных 1 и m интернет-антенн 2, n делителей 3, m делителей 4, два коммутатора первый 5 и второй 6 телевизионного сигнала, два коммутатора третий 7 и четвертый 8 интернет-сигнала, телевизионный ресивер 9, интернет-роутер 10, блок анализа уровня сигнала 11, содержащий первый SDR (Software-defined radio - Программно определяемая радиосистема - ПОР) ресивер телевизионного сигнала 12, второй ПОР ресивер интернет-сигнала13 и компьютер 14, приемник ГЛОНАСС 15, телевизор 16 и потребители 17.

Телевизионные антенны высокочастотного (ВЧ) диапазона, например, типа Уда-Яги или логопериодические, крепятся на горизонтальной платформе по кругу, и образуют антенную сборку (фиг.2). Аналогично крепятся интернет-антенны, например, для работы с сервисами 3G, 4G, LTE типа MIMO или логопериодические заданного диапазона. Их располагают выше или ниже телевизионных. Делители 3 и коммутаторы 5 и 6 размещают внутри телевизионной антенной сборки, а делители 4 и коммутаторы 7 и 8 размещают внутри интернет-антенной сборки. Причем коммутаторы могут быть, например, модели SP8T НМС253, ПОР ресиверы, например, модели RTL2832U, приемник ГЛОНАСС, например, модели VK172 GPS VK-172 GMOUSE USB.

Телевизионные антенны 1 выходами соединены с соответствующими входами делителей 3, первые выходы которых связаны с соответствующими первыми n входами коммутатора 5, а вторые выходы делителей 3 соединены с соответствующими первыми n входами коммутатора 6, интернет-антенны 2 входами/выходами соединены с соответствующими первыми входами/выходами делителей 4 вторые входы/выходы которых связаны с соответствующими первыми m входами/выходами коммутатора 7, а выходы делителей 4 соединены с соответствующими первыми m входами коммутатора 8, причем выход коммутатора 5 подключен к входу телевизионного ресивера 9, выход которого является выходом системы для подключения телевизора 16, выход коммутатора 6 связан с первым ПОР ресивером 12 телевизионного сигнала, вход/выход коммутатора 7 связан с антенным входом/выходом интернет-роутера 10, входы/выходы которого являются входами/выходами системы для подключения интернет-потребителей 17, выход коммутатора 8 связан со входом второго ПОР ресивера интернет-сигнала 13, причем вход/выход ресивера 12 и вход/выход ресивера 13 связаны с первым и вторим входами/выходами компьютера 14, соответственно, при этом первый, второй, третий и четвертый выходы компьютера 14 соединены с входами управления коммутаторов 5,6,7 и 8, соответственно, а вход компьютера 14 соединен с выходом приемника ГЛОНАСС 15.

Антенная система работает следующим образом.

Для описания предположим, что количество n телевизионных и m интернет-антенн одинаковое и равно 8, а их диаграммы направленности имеет угол раскрыва по горизонтали 45 градусов, т.е. n=m=8, тогда количество делителей 3 и 4 тоже будет равно 8.

Работа антенной системы для приема эфирного телевидения.

Телевизионные антенны работают на прием (фиг.1), например, ВЧ диапазона вещания DVB Т2 от ближайшего ретранслятора. Далее сигналы поступают на делители 3 с первых выходов которых они подаются на соответствующие входы коммутатора 5, а со вторых выходов на соответствующие входы коммутатора 6. Коммутатор 6 работает в циклическом режиме по командам от компьютера 14, и с его выхода сигнал подается на вход первого ПОР ресивера 12, от которого сигналы поступают на первый вход компьютера 14, где по специальному алгоритму происходит выбор одной из восьми антенн имеющей наилучший по уровню и качеству прием. Сравнение качества и выбор рабочей антенны производится по величине соотношения сигнал/шум принимаемого модулированного сигнала на частоте эфирного транспондера. Допустим, что лучшим сигналом является сигнал от четвертой антенны, и так как компьютер 14 содержит программу на основе алгоритма работы системы (Фиг.3.), то он подает код выбора этой четвертой антенны на вход управления коммутатора 5, с выхода которого сигнал выбранной антенны поступает на вход телевизионного ресивера 9, выход которого подается на вход телевизора 16 для просмотра.

Частотные планы транспондеров эфирного телевидения в разных регионах отличаются, поэтому с помощью приемника ГЛОНАСС определяется географическое местоположение антенной системы и компьютер 14, в соответствии с загруженными в его память таблицами, выбирает частоты для анализа сигнала с ПОР ресивера подходящие для данного региона.

Таким образом, при перемещении подвижного объекта с антенной системой в зону действия другого ретранслятора происходит перенастройка частотного плана и выбор наилучшей рабочей антенны.

Работа антенной системы двухсторонней связи

Антенная система для двухсторонней связи на подвижном объекте обеспечивает устойчивым интернетом потребителей и работает аналогично системе для приема эфирного телевидения.

Антенны связи принимают Rx и передают Тх высокочастотные сигналы от базовой станции сотового оператора или от соответствующего ретранслятора (фиг.1). Rx/Tx сигналы поступают соответственно на m делителей 4, с входов/выходов которых они далее подаются на соответствующие входы/выходы коммутаторов 7 и 8. Коммутатор 8 работает в циклическом режиме по командам от компьютера 14, и с его выхода сигнал подается на вход второго ПОР ресивера интернет-сигнала 13, вход/выход которого связан с входом/выходом компьютера 14, где по специальному алгоритму происходит выбор одного из восьми сигналов наилучшего по качеству приема. Сравнение качества и выбор рабочей антенны производится по величине соотношения сигнал/шум принимаемого интернет-сигнала. При этом ПОР ресивер интернет-сигнала 13 одновременно анализирует размах сигналов на разных частотах рабочего диапазона 3G, 4G, LTE.

Допустим, что подходящим сигналом является сигнал со второй антенны, тогда компьютер подаст код выбора второй антенны на управляющий вход коммутатора 7, и, соответственно, с выхода коммутатора 7 сигнал выбранной антенны поступит интернет-роутер 10 который будет обеспечивать работу интернет-потребителей 17. При этом роутер 10 в соответствии со своими настройками определяет, с какими оператором данной услуги будут работать потребители 17.

В дальнейшем, при перемещениях подвижного объекта в другую географическую зонуаналогично выше описанному происходит выбор антенны, ретранслятора и оператора.

Таким образом, антенная система, будучи установленной на подвижных объектах позволяет в движении уверенно принимать эфирный телевизионный сигнал, переключать частотные планы при смене географических регионов, а также обеспечивать устойчивую интернет-связь для предоставления потребителям таких услуг как IPTV, IP телефония, передача и прием данных, использование соцсетей и др.

Работа системы обеспечивается специальной программой компьютера, алгоритм работы которой приведен на фиг.3.

Изобретение соответствует критерию "изобретательский шаг", так как включает совокупность существенных признаков с соответствующими связями, а именно антенны для приема эфирного телевидения и интернет-сигнала, коммутаторы для приема и выбора качественного телевизионного и интернет-сигнала, компьютер со специальным алгоритмом, приемник ГЛОНАСС.

Техническое решение является "новым", так как указанная совокупность существенных признаков позволяет изготовить антенную систему и устанавливать ее на подвижные объекты для устойчивого приема телевизионного и интернет-сигналов.

Заявляемая антенная система связи и приема эфирного телевидения может быть реализована с использованием существующей аппаратуры и оборудования, средств электротехники и связи, телекоммуникационных средств, вычислительной техники и является "промышленно применимым".

Литература:

1. Патент RU 2138908 С1 "Способ и устройство для приема радио- и телевизионного сигнала", опубл. 27.09.1999 г.

2. Патент №2 126 588 С1 "Антенное устройство для приема -передачи радио- и телевизионной информации", опубл. 20.02.1999 г.

3. RU 2116698 С1 "Антенное устройство для разнесенного приема по меньшей мере с двумя антеннами для мобильного приема метровых и дециметровых волн", опубл. 27.07.1998 г. (прототип).

Изобретение относится к области систем радиосвязи и может быть использовано для организации двухсторонней связи и приема телевидения на подвижных объектах. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Предложена антенная система для обеспечения двухсторонней связи и приема эфирного телевидения, содержащая телевизионные и интернет-антенны, делители высокочастотного сигнала, коммутаторы высокочастотного сигнала, телевизионный ресивер, SDR (Software-defined radio - Программно определяемая радиосистема - ПОР) ресиверы телевизионного и интернет-сигналов, интернет-роутер, приемник ГЛОНАСС, компьютер с программным обеспечением. Причем выход телевизионного ресивера является первым выходом системы для подключения телевизора, а выходы роутера являются вторыми выходами системы для подключения интернет-потребителей. Система автоматически выбирает антенну, которая имеет лучший уровень и качество сигнала в данный момент времени, что обеспечивает устойчивый прием эфирного телевидения и интернет-связь. 3 ил.

Система двухсторонней связи и приема эфирного телевидения на подвижных объектах, содержащая n телевизионных антенн, n делителей высокочастотного сигнала, первый и второй коммутаторы телевизионных сигналов, телевизионный ресивер и телевизор, причем телевизионные антенны соединены с входами делителей, первые выходы которых соединены с входами первого коммутатора, а вторые выходы делителей соединены с входами второго коммутатора, при этом выход первого коммутатора связан с входом телевизионного ресивера, выход которого соединен с телевизором и является первым выходом антенной системы, отличающаяся тем, что введены m интернет-антенн, m делителей высокочастотного сигнала, третий и четвертый коммутаторы интернет-сигнала, интернет-роутер, блок анализа качества высокочастотного сигнала, содержащий первый программно определяемый радиосистемой (ПОР) ресивер телевизионного сигнала, второй ПОР ресивер интернет-сигнала и компьютер с программным обеспечением, приемник ГЛОНАСС и потребителей интернет-сигнала, причем выход второго коммутатора соединен с входом первого ПОР ресивера телевизионного сигнала, выход которого связан с первым входом компьютера, при этом выходы компьютера соединены с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов соответственно, второй вход компьютера связан с выходом ПОР ресивера интернет-сигнала, а третий вход - с выходом приемника ГЛОНАСС, m выходов интернет-антенн соединены с соответствующими m входами/выходами делителей, выходы/входы которых связаны с соответствующими первыми m входами/выходами третьего коммутатора, а вторые выходы делителей соединены с соответствующими вторыми m входами четвертого коммутатора, при этом выход четвертого коммутатора соединен с входом второго ПОР ресивера интернет-сигнала, а вход/выход третьего коммутатора соединен с входом/выходом роутера, выходы которого являются вторым выходом системы для подключения потребителей интернет.