Система радиосвязи

 

Изобретение относится к системам связи, содержащим канал связи между двумя и более устройствами связи. Техническим результатом является возможность модернизации для достижения максимальной пропускной способности, обеспечение возможности перехода к перспективным потребностям, включая различные диапазоны частот, а также минимизация потребности в монтаже кабельных линий. Это достигается тем, что система радиоcвязи (30) содержит множество территориально разнесенных блоков доступа к радиосвязи (40) для установления соединения (5) по каналу радиосвязи с множеством пространственно разнесенных удаленных устройств радиосвязи (4,8). Блоки доступа к радиосвязи (40) имеют доступ к сети связи (34) общего пользования через центральный блок сопряжения (31,32). Центральный блок сопряжения (31,32) размещен вблизи или рядом с коммутационной станцией (33) сети общего пользования или учрежденческой сети, чтобы поддерживать соединение (35) между центральным блоком сопряжения (31,32) и коммутационной станцией (34) сети с привязкой к каналу связи. Система радиосвязи (30) может быть использована для систем радиосвязи в локальной сети, например в соответствии с технологией доступа к радиосвязи стандарта Цифровой Европейской беспроводной связи. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к системам связи, содержащим канал связи между двумя или более устройствами связи, более конкретно, к системе связи, содержащей множество территориально разнесенных стационарных и/или мобильных устройств радиосвязи.

Предшествующий уровень техники Системы беспроводной связи, например хорошо известные сотовые системы мобильной телефонной связи и беспроводные телефонные системы и системы передачи данных, в типовом случае содержат мобильные или портативные абонентские устройства радиосвязи, множество базовых станций радиосвязи, каждая из которых обеспечивает ряд каналов радиосвязи для территориального района или ячейки сотовой системы, определяемых рабочими диапазонами базовой станции и мобильного устройства радиосвязи, и центральный блок сопряжения (CIU) или центральный блок, называемый также блоком коммутации каналов радиосвязи (RE) или центром коммутации мобильных телефонов (MTSO), с которым соединены базовые станции. Центральный блок сопряжения в свою очередь соединен с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN) или с цифровой сетью связи с комплексными услугами (ISDN), в некоторых случаях через промежуточную частную (автоматическую) телефонную станцию с выходом в общую сеть (P(A)BX), для обеспечения передач, например телефонных вызовов, между мобильными абонентами радиосвязи и абонентами наземной телефонной связи.

Центральный блок сопряжения в действительности обеспечивает функцию преобразования или согласования между средствами доступа, используемыми в станциях радиосвязи, т.е. в базовых станциях и в абонентских устройствах системы радиосвязи, и вышеупомянутыми системами PSTN/ISDN или P(A)BX. Центральный блок сопряжения и частная (автоматическая) телефонная станция с выходом в общую сеть могут также быть интегрированы в единый блок, определяемый как беспроводная частная автоматическая телефонная станция с выходом в общую сеть.

Сотовые системы связи обеспечивают зону обслуживания на относительно больших площадях, т.е. относительно большие ячейки. Сотовые мобильные сети первого поколения обеспечивают обслуживание в макроячейках с дальностью действия от базовой станции до границ ячейки в пределах от 1 до 5 км и в больших ячейках (от 5 до 35 км). Аналоговые сотовые системы, такие как AMPS, ETACS, NMT-450 и NMT-900 развернуты в глобальном масштабе. Примерами цифровых сотовых систем могут служить IS-54B в Северной Америке и Общеевропейская мобильная цифровая сеть связи GSM. Эти и другие системы описаны, например, в книге: Balston et al., "Cellular Radio Systems", Artech House, Norwood, MA., 1993.

Беспроводные системы связи включают в себя разнообразные системы, начиная от простых резидентных беспроводных телефонов до учрежденческих беспроводных систем, обслуживающих до сотен и даже тысяч беспроводных устройств связи в крупных организациях, производственных цехах и т.п. Такие беспроводные системы связи разработаны для использования в сотовых пикоячейках (на дальности в несколько метров), наноячейках (до десяти метров) и микроячейках (от 10 до 400 м). Аналоговые беспроводные телефонные системы имеют обозначение CT0, CT1 и CT+. Цифровые беспроводные системы связи имеют обозначение CT2, CT2-CAI, CT3 и DECT (Цифровые Европейские системы связи). Соответствующая информация содержится в работе: C. Buckingham et al., "A Business RECT Technology", IEEE Communications Magazine, 29(1991) January, p. 105-110.

Еще один тип общедоступных систем радиосвязи определяется как "радиосвязь в локальной цепи" (RLL). Система RRL обеспечивает предоставление канала радиосвязи для осуществления завершающего соединения, например, между резидентными абонентами и локальной АТС системы PSNT/ISDN.

В рамках концепции системы RLL различаются две базовые системы: стационарная система радиосвязи в локальной цепи (FRRL) и мобильная система радиосвязи в локальной цепи (MRRL). В телефонной системе RLL, например, абоненту предоставляется обычный телефонный разъем или множество телефонных линий для учрежденческих абонентов, соединенных с приемопередатчиком радиосвязи, что образует стационарный блок доступа (FAU) или беспроводный стационарный блок доступа (WFAU). Посредством такой аппаратуры FAU/WFAU устанавливается канал радиосвязи с так называемым блоком доступа к радиосвязи, который, в свою очередь, соединен с центральным блоком сопряжения (CIU), обеспечивающим доступ к системе PSTN/ISDN. В рамках концепции мобильной системы RLL абоненту предоставляется портативный беспроводный или мобильный радиотелефон, посредством которого, через блок доступа к радиосвязи, может быть обеспечен доступ к системе PTSN/ISDN.

Возможны также смешанные концепции, например стационарная система радиосвязи в локальной цепи с обеспечением мобильности в помещениях абонента, так называемая "беспроводная система связи в домашних условиях" (CITH), или мобильности в месте пребывания абонента и его окрестности, так называемая "беспроводная система связи в окрестности" (CITN).

В брошюре компании Ericsson Business Mobile Networks B.V. "Digital cordless telephony and Personal Communications revolution", March 1994, раскрыта система радиосвязи в локальной цепи, основанная на существующих технологиях учрежденческой беспроводной связи, в частности, работающая в соответствии со стандартом DECT. Эта система с очень низким уровнем мощности и с высокой пропускной способностью радиосвязи включает в себя множество пространственно разнесенных базовых станций радиосвязи. Каждая базовая станция радиосвязи обеспечивает обслуживание удаленных устройств связи в соответствующей зоне обслуживания, т.е. сотовых пикоячейках или микроячейках. Эти базовые станции радиосвязи соединены посредством канала передачи с центральным блоком сопряжения (CIU), который, в свою очередь, связан с системой PSTN/ISDN.

Пропускная способность как базовой станции, так и центрального блока сопряжения, разумеется, ограничена. Это означает, что лишь ограниченное количество каналов радиосвязи могут быть предоставлены одновременно одной базовой станцией и что ограниченное число абонентов могут обрабатываться одним центром коммутации каналов радиосвязи (RE). Для того, чтобы перекрыть обслуживанием обширные территории мест проживания или муниципальные территории, необходимо устанавливать и обслуживать большое количество территориально разнесенных базовых станций и центров коммутации каналов радиосвязи.

Однако создание инфраструктуры, т.е. монтаж и техническое обслуживание большого числа территориально разнесенных базовых станций и центров коммутации каналов радиосвязи, связано с довольно высокими затратами. Примерами этого могут служить системы, в которых соединение между центральным блоком сопряжения (CIU) и системой PSTN/ISDN для каждого из абонентов обеспечивается посредством отдельного аналогового двухпроводного интерфейса или общего интерфейса цифровых данных, когда каждому абоненту предоставляется специализированный канал передачи данных со скоростью 64 кб/с (так называемый B-канал), в соответствии с так называемым методом сигнализации с привязкой к каналу. В обоих случаях сигнализация, т.е. передача сигналов управления, обеспечивается посредством аналогового канала или B-канала.

В реализованной на практике системе стандарта DECT, например такой, как система Ericsson Freeset^R с одним центром коммутации каналов радиосвязи могут быть соединены до 600 абонентов, т.е. 600 аналоговых двухпроводных линий или цифровых каналов передачи данных сигнализации с привязкой к каналу со скоростью 40 Мб/с могут иметься между каждым центральным блоком сопряжения (CIU) и коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PTSN). В случае доступа к Цифровой сети связи с комплексными услугами (ISDN), т.е. при наличии двух B-каналов и одного канала сигнализации со скоростью 16 кб/с (также называемого D-каналом), цифровой канал передачи данных должен иметь пропускную способность 90 Мб/с.

В такой известной из предшествующего уровня техники системе радиосвязи в локальной цепи, в которой расстояния между центром коммутации каналов радиосвязи и АТС телефонной сети общего пользования могут составлять, например, до нескольких километров, расходы на пересылку будут являться одной из основных составляющих затрат. Кроме того, высокие требуемые скорости передачи данных накладывают серьезные ограничения на существующую среду передачи. Поэтому становится проблематичной возможность экономичного поддержания такой высокой скорости передачи данных в канале радиосвязи, например в СВЧ-радиоканале.

Сущность изобретения С учетом вышеизложенного задачей изобретения является создание беспроводной системы связи общего пользования, направленной на решение задач - минимизации потребности в монтаже кабельных линий, - минимизации затрат на передачу, - обеспечения гибкости в отношении типа передающей среды, - обеспечения экономичности и эффективности централизованной эксплуатации и технического обслуживания, - возможности модернизации для достижения максимальной пропускной способности, - обеспечения быстродействия и простоты установки, - обеспечения высокой надежности системы,
- обеспечения возможности перехода к перспективным потребностям (включая различные диапазоны частот).

В частности, задачей изобретения является создание системы радиосвязи в локальной цепи.

Указанные результаты достигаются, согласно настоящему изобретению, в системе радиосвязи, содержащей множество территориально разнесенных блоков доступа к радиосвязи для установления соединений по каналу радиосвязи с множеством территориально разнесенных удаленных устройств радиосвязи. Блоки доступа к радиосвязи имеют доступ к сети связи общего пользования через центральный блок сопряжения, который расположен рядом или вблизи коммутационной станции сети общего пользования, для обеспечения соединения между центральным блоком сопряжения и станцией коммутации сети на базе привязки к каналам связи.

Изобретение обеспечивает эффективный способ использования функции концентрации, внутренне присущей центральному блоку сопряжения. Это можно пояснить следующим образом. На практике системы связи проектируются с учетом предположения, что абоненты не будут осуществлять связь в один и тот же момент времени. Соответственно число каналов радиосвязи, которые должны поддерживаться центральным блоком сопряжения, значительно меньше, чем число абонентов. Это означает, что пропускная способность передач, требуемая между блоками доступа к радиосвязи и соответствующим центральным блоком сопряжения, меньше, чем пропускная способность передачи, требуемая между центральным блоком сопряжения и системой PSTN/ISDN.

Это лучше всего проиллюстрировать на примере вышеупомянутой системы Ericsson Freeset^R стандарта DECT. Стандарт DECT основан на формате дуплексной связи с временным уплотнением при обеспечении множественного доступа с временным разделением каналов и с использованием множества несущих при осуществлении радиосвязи между удаленными устройствами связи и блоками доступа к радиосвязи или базовыми станциями. Согласно стандарту DECT, используются десять несущих частот радиосигнала. Каждая несущая во временной области разделена на 24 выделенных временных интервала ("временных слота"). Два таких временных интервала используются для создания дуплексного речевого канала, что приводит к получению двенадцати речевых каналов на любой из 10 несущих радиосигнала. Соответственно, максимальное число каналов связи, приходящихся на приемопередатчик, ограничено двумя. Таким образом, при использовании блока доступа к радиосвязи или базовой станции, имеющих один приемопередатчик, максимальная пропускная способность передачи, поддерживаемой в канале связи между таким блоком доступа к радиосвязи и соответствующим центральным блоком сопряжения, соответствует двенадцати каналам связи со скоростью 64 кб/с, т.е. 800 кб/с, что намного меньше, чем пропускная способность цифрового канала связи между центром коммутации каналов радиосвязи и системой PSTN/ISDN, как отмечалось выше.

Системы передачи для поддержания скоростей передачи данных порядка 1-2 Мб/с имеются для всех типов передающей среды, например для скрученных пар проводов, коаксиального кабеля, волоконно-оптического кабеля и радиоканалов, на расстояния в несколько километров. На практике такая пропускная способность передачи может быть обеспечена существующими сетями связи общего пользования, такими как PSTN или сети передачи данных, частные сети связи, такие как телевизионные сети, использующие общую антенну, и, разумеется, специализированными каналами передачи или сетями, такими как система Ericsson MiniLink^R, представляющая собой систему СВЧ радиосвязи с пропускной способностью передачи до 8 Мб/с.

Соответственно, в системе радиосвязи, соответствующей настоящему изобретению, за счет расположения центрального блока сопряжения территориально в месте расположения центра коммутации сети общего пользования или вблизи от него, максимальная пропускная способность передачи по проходящим линиям передачи определяется ограниченной пропускной способностью передачи между центральным блоком сопряжения и соответствующим блоком доступа к радиосвязи, причем упомянутая пропускная способность передачи может быть обеспечена рядом различных и в большинстве случаев уже существующих систем передачи. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает значительную гибкость и эффективность при низких затратах в аспекте использования типа передающей среды для соединения с блоками доступа к радиосвязи.

В настоящее время большинство коммутаторов сетей PSTN/ISDN поддерживают аналоговые мультиабонентские соединения каналов или интерфейсы сигнализации с привязкой к цифровым каналам передачи данных. За счет расположения центрального блока сопряжения вблизи с коммутационной станцией сети, система радиосвязи, соответствующая настоящему изобретению, может быть использована со всеми существующими сетевыми центрами коммутации, не требуя разработки новых интерфейсов передачи данных или т.п. средств. Это является важным фактором в смысле быстроты и простоты установки системы и способствует повышению надежности системы, ввиду возможности использования существующих технологий
Однако соединение между центральным блоком сопряжения и системой PSTN/ISDN не ограничено передачей сигналов управления с привязкой к цифровым каналам и аналоговым многоканальным пользовательским интерфейсам. Вышеуказанные преимущества в смысле пропускной способности передачи сохраняют силу и в случае интерфейсов с высокими скоростями передачи цифровых данных между коммутационной станцией сети и центральным блоком сопряжения, основанных на так называемом методе с использованием общего канала сигнализации (передачи сигналов управления). Технология общего канала сигнализации обеспечивает поддержку множества общих каналов передач и отдельного канала сигнализации.

В случае системы радиосвязи в локальной сети, соответствующей настоящему изобретению, для обеспечения доступа по радиоканалу к существующей коммутируемой телефонной сети общего пользования, которая в общем случае включает в себя иерархическую структуру международной, национальной, региональных и локальных коммутационных станций или АТС, центральный блок сопряжения в общем случае должен располагаться вблизи места расположения локальной коммутационной станции. В одном из вариантов осуществления изобретения центральный блок сопряжения может быть интегрирован в коммутационную станцию сети общего пользования, например в локальную или региональную коммутационную станцию.

Хотя центральный блок сопряжения может быть спроектирован как единый блок, однако с точки зрения обеспечения модернизации для достижения максимальной пропускной способности, в предпочтительном варианте осуществления изобретения центральный блок сопряжения состоит из множества модулей центрального блока сопряжения. Еще одним преимуществом использования модульной конфигурации центрального блока сопряжения является возможность обеспечения избыточности. В случае отказов исправные модули могут обеспечивать по меньшей мере частичную или даже полную пропускную способность передачи, требуемую для конкретного блока доступа к радиосвязи или некоторого числа таких блоков.

Число каналов передачи к блокам доступа к радиосвязи может быть сокращено за счет сокращения числа радиостанций. В одном из вариантов осуществления изобретения это достигается за счет расширения области обслуживания или ячейки блоков доступа к радиосвязи, таким образом, чтобы приемопередатчик и антенна оперативно подключались для обеспечения множества каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторам передачи.

За счет ограничения радиочастотной мощности приемопередатчика в ограниченном по направлению территориальном районе, эффективная дальность действия радиопередатчика может быть увеличена по сравнению с дальностью действия при всенаправленном перекрытии. По принципу взаимности, это справедливо и для чувствительности приема соответствующих приемников.

На практике вышеуказанный вариант осуществления обеспечивает концентрацию множества территориально распределенных блоков доступа к радиосвязи или модулей доступа к радиосвязи в ограниченном числе сконцентрированных блоков доступа. Уменьшение числа блоков доступа к радиосвязи в системе снижает число отдельных каналов передачи, в большинстве случаев кабельных, что способствует снижению общих затрат на передачу и на установку и улучшает характеристики ремонтопригодности системы.

Дополнительное снижение затрат на кабельную проводку может быть обеспечено за счет подсоединения нескольких модулей доступа к радиосвязи к промежуточному блоку концентратора, размещенному вблизи от концентрированного блока доступа, причем упомянутый блок концентратора обеспечивает, в свою очередь, соединение с центральным блоком сопряжения (например, центром коммутации каналов радиосвязи или центром коммутации мобильных телефонов).

Более детальное описание блока доступа к радиосвязи, обеспечивающего расширенное перекрытие и пропускную способность при использовании в системе, соответствующей настоящему изобретению, содержится в ранее неопубликованной заявке на Европейский патент 94203334.8, упоминаемой здесь в качестве ссылки.

Дополнительное сокращение затрат на передачу может быть достигнуто, согласно другому варианту осуществления изобретения, за счет включения средства кодирования-декодирования данных в центральный блок сопряжения и в блок доступа к радиосвязи, чтобы снизить скорости передачи данных в канале передачи данных для осуществления связи.

Потоки аудио или звуковых данных в цифровых телефонных системах связи в общем случае содержат множество оцифрованных выборок звукового сигнала. Цифровые данные обычно получают путем аппроксимирования величины выборки аналогового звукового сигнала к ближайшему опорному уровню. Данный способ определяется как квантование. В способе импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) цифровое кодовое слово, содержащее ряд битов данных, представляющих опорный уровень, генерируется в качестве цифрового представления выборки аналогового звукового сигнала. Для систем телефонной связи данные ИКМ передаются со скоростью 64 кб/с.

Для целей передачи это цифровое представление может дополнительно обрабатываться с использованием некоторого алгоритма кодирования, например адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ). В данном способе кодирования разность между двумя последовательными входными значениями ИКМ-сигнала квантуется и кодируется в виде слов АДИКМ-данных. Способ квантования динамически адаптируется к мгновенному среднему уровню сигнала.

В случае системы телефонной радиосвязи, соответствующей изобретению, работающей, например, согласно стандарту DECT или CT2, ИКМ-данные речевого сигнала, подлежащие передаче по каналу радиосвязи, обрабатываются с использованием алгоритма АДИКМ, что позволяет получить скорость Передачи данных 32 кб/с. Этот алгоритм АДИКМ описан в рекомендации МККТТ G.726 (прежняя G.721).

При использовании средства кодирования-декодирования на основе АДИКМ для обеспечения соединения для передачи данных между центральным блоком сопряжения и блоками доступа к радиосвязи может быть достигнуто значительное снижение пропускной способности передачи.

Дополнительное снижение пропускной способности передачи, требуемой между центральным блоком сопряжения и блоками доступа к радиосвязи может быть достигнуто в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения за счет снабжения блоков доступа к радиосвязи средствами обработки в соответствии с функциями обработки при осуществлении связи внутренними для упомянутой системы радиосвязи. Так все или часть функций, связанных с радиосвязью, например инициализация системы, передача связи и т.п. поддерживаются блоками доступа к радиосвязи, чтобы центральный блок сопряжения главным образом обеспечивал бы функцию концентратора для данных связи, например, в направлении к блокам доступа к радиосвязи и системам PSTN/ISDN и в обратном направлении от этих блоков и систем.

При такой конфигурации может быть обеспечен "прозрачный" канал передачи данных связи между сетью общего пользования и системой радиосвязи, который не препятствует развитию в направлении удовлетворения функциональных требований обслуживания в будущем и/или требований, зависящих от частоты.

Позиционирование центральных блоков сопряжения совместно или в непосредственной близости от коммутационных станций сети общего пользования позволяет также обеспечить канал связи с каждым центральным блоком сопряжения для централизованной системы эксплуатации, управления, технического обслуживания и обеспечения.

В частности, изобретение относится к средствам радиосвязи в системе локальной цепи, содержащим множество территориально распределенных блоков доступа к радиосвязи для установления соединения по радиоканалу с множеством территориально распределенных удаленных устройств радиосвязи, причем блоки доступа к радиосвязи соединены с сетью связи общего пользования посредством множества центральных блоков сопряжения, расположенных совместно или в непосредственной близости с коммутационными станциями сети общего доступа, в частности с локальным коммутатором сети.

Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества настоящего изобретения проиллюстрированы в последующем описании со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично представлена система телефонной связи в локальной сети с использованием средств радиосвязи (RLL).

На фиг. 2 схематично представлен возможный вариант осуществления центрального блока сопряжения (CIU) в системе RLL по фиг. 1.

На фиг. 3 схематично представлен вариант осуществления системы радиосвязи, соответствующей изобретению, соединенной с коммутационной станцией сети связи общего пользования.

Детальное описание вариантов осуществления изобретения
Изобретение будет описано ниже, без каких-либо ограничений, на примере телефонной системы локальной цепи с использованием средств радиосвязи, работающей в соответствии со стандартом DECT (Цифровые Европейские Беспроводные Системы Связи). Стандарт DECT является обязательным Европейским стандартом для всех цифровых систем беспроводной связи, например используемых в учреждениях и местах проживания абонентов, таких как система радиосвязи в локальной цепи (RLL). Необходимая информация относительно таких систем содержится в вышеупомянутой работе C.Buckingham et al.

На фиг. 1 представлена схема известной системы радиосвязи в локальной сети 1 стандарта DECT, например такая, как описано в вышеупомянутой брошюре компании Ericsson Business Mobile Networks B.V., основанная на аппаратуре Ericsson Freeset^R. Система содержит четыре основных элемента: центральный блок сопряжения (CIU), также называемый блоком коммутации каналов радиосвязи (RE) 2; множество компактных базовых станций радиосвязи или блоков доступа к радиосвязи 3, которые распределены по требуемой территории обслуживания и соединены посредством каналов передачи данных 10 непосредственно с центральным блоком сопряжения 2; беспроводные портативные телефоны 4; и так называемые (беспроводные) стационарные блоки доступа ((W)FAU) 8, установленные в доме, в учреждении и т.п. Блоки - доступа ((W)FAU 8 соединены с антенной 7 и нагружены на стационарный телефонный терминал или гнездо 9 для обеспечения соединения с обычным проводным телефоном 6. Портативный телефон 4 и блоки доступа к радиосвязи 8 соединены посредством канала радиосвязи 5 с базовой станцией 3.

В общем случае каждая базовая станция 3, портативный телефон 4 и блок доступа к радиосвязи 8 содержат воздушный интерфейс в форме приемопередающего блока, содержащего передатчик-модулятор и приемник- демодулятор, соединенные по меньшей мере с одной приемопередающей антенной. Кроме того, предусмотрены блоки управления передачей и синхронизации для обеспечения корректных передач по радиоканалу. Принимаемая и передаваемая речевая информация обрабатывается при управлении от блока обработки речевого сигнала, с которым соединены один или более кодеков. В портативном телефоне 4 эти кодеки соединены с микрофоном и громкоговорителем в составе интерфейса пользователя в портативном телефоне. Каждая базовая станция 3, портативный телефон 4 и блок доступа 8 к радиосвязи содержат центральный процессор для управления всей работой базовой станции или портативного телефона.

Центральный блок сопряжения 2 соединен, посредством каналов 12, с проводной коммутационной станцией 11, с которой может быть соединено множество проводных телефонов 13. В системе учрежденческой связи такая коммутационная станция 11 в общем случае представляет собой так называемую частную телефонную станцию с выходом в общую сеть, в то время как в системах, предназначенных для применения вне помещения, например в системах радиосвязи в локальной цепи, блок 11 представляет собой локальную автоматическую телефонную станцию (АТС), которая, подобно учрежденческой телефонной станции с выходом в общую сеть, соединена с коммутируемой телефонной сетью общего доступа 14, т.е. с обычной кабельной телефонной сетью общего пользования.

Показанная на чертеже система радиосвязи в локальной цепи представляет собой систему смешанного типа, обеспечивая стационарную систему радиосвязи в локальной цепи через блоки доступа к радиосвязи 8 и мобильную систему радиосвязи в локальной цепи посредством прямого доступа к радиоканалу между портативными телефонами 4 и базовыми станциями 3, т.е. согласно технологии "беспроводной связи в окрестности". На практике могут быть предусмотрены либо стационарная, либо мобильная, либо и та и другая системы радиосвязи в локальной цепи, в то время как блок доступа к радиосвязи 8 может также содержать внутреннюю антенну 15, чтобы обеспечивать связь в соответствии с технологией "беспроводной связи внутри помещения". Соответствующую информацию можно найти в международной патентной заявке WO 94/19877.

С использованием процедуры передачи связи от одной ячейки к другой пользователи портативных телефонов могут перемещаться в пределах зоны обслуживания системы при поддержании связи без ухудшения ее качества. Встроенные средства шифрования гарантируют скрытость и защиту связи. Все функции, которые предоставляются обычному проводному телефону 13, соединенному с частной или с местной АТС 11, предоставляются также и портативным телефонам 4 или телефону 6.

Стандарт DECT основан на формате дуплексной связи с временным уплотнением при обеспечении множественного доступа с временным разделением каналов и с использованием множества несущих при осуществлении радиосвязи между удаленными устройствами связи, такими как беспроводные телефоны 4, и блоками доступа к радиосвязи 8 или базовыми станциями 3. Согласно стандарту DECT, используются десять несущих частот радиосигнала. Каждая несущая во временной области разделена на 24 выделенных временных интервала ("временных слота"). Два таких временных интервала используются для создания дуплексного речевого канала, что приводит к получению двенадцати каналов радиосвязи на любой из 10 несущих радиосигнала. 24 временных интервала передаются в так называемых кадрах множественного доступа с временным разделением (МДВР) каналов. Кадры МДВР имеют кадровое время цикла T_F, равное 10 мс. Работа в соответствии со стандартом DECT осуществляется в диапазоне частот 1880-1900 МГц.

В представленной системе каждая базовая станция 3 содержит один приемопередатчик, который может переключаться на каждую из выделенных несущих. Соответственно, максимальное число каналов радиосвязи базовой станции 3 ограничено числом 12. Выбор радиоканала основывается на так называемом методе динамического выделения каналов, при котором выбирается свободный канал радиосвязи из множества каналов радиосвязи, общих для всех базовых станций 3 или ячеек системы. Стандарт DECT не требует какого-либо планирования каналов или частот и т. п. мероприятий и оптимизирует распределение имеющихся ресурсов связи системы.

Одной из основных особенностей системы является децентрализованный непрерывный динамический выбор каналов, согласно которому портативный телефон 4 или блок доступа к радиосвязи 8 выбирает наилучший свободный канал радиосвязи. При методе непрерывного динамического выбора каналов выбор канала не ограничивается так называемым установлением связи, но продолжается непрерывно в процессе осуществления связи. Метод непрерывного динамического выбора каналов оптимизирует качество канала радиосвязи между портативным телефоном 4 и базовой станцией 3 и распределение имеющихся ресурсов каналов радиосвязи на ячейку. Соответствующая информация может быть найдена в патентах США N 4628152 и 4731812 и в статье D.Akerberg, "Novel Radio Access Principles Useful for the Third Generation Mobile Radio Systems", The Third IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communication, Boston Massachusetts, October 19- 21,1992.

Между центральным блоком сопряжения 2 и учрежденческой или местной АТС 11 данные, содержащие ИКМ, обрабатываются при скорости передачи данных 64 кб/с. ИКМ-данные перекодируются с использованием АДИКМ, так что данные связи передаются через воздушный интерфейс 5 со скоростью передачи 32 кб/с. Стандарт DECT использует алгоритм АДИКМ, описанный в Рекомендации МККТТ G.726 (бывшей G.721).

На фиг. 2 представлена функциональная блок-схема варианта осуществления центрального блока сопряжения 2, показанного на фиг. 1. Центральный блок сопряжения содержит размещенные в корпусе 20 центральный процессорный блок 21, блоки обработки речи 22, блоки шин ячеек 23 и блоки линейной нагрузки 24 и/или блоки цифровой магистральной шины 25. Различные блоки соединены с цифровой системной шиной 29 и запитываются от блока подачи питания 26. Необходимую информацию можно найти в публикации Ericsson Technical Product Manual DCT 1800, EN/LZBNB 103 104 R3/1 компании Ericsson Business Mobile Networks B.V.

Центральный процессорный блок 21 обеспечивает общее управление системой и выполняет задачи инициализации системы обработки вызовов и внутрисистемной обработки, связанной с мобильностью. Тестирование системы, обнаружение отказов, а также информация о статистике системы также обеспечиваются центральным процессорным блоком 21, причем упомянутая информация выдается посредством внешнего интерфейса 19.

Блоки обработки речи 22 образуют интерфейс для данных связи между блоками линейной нагрузки 24 и блоками цифровой магистральной шины 25 с одной стороны и с блоками шины ячейки 23 с другой стороны. Каждый блок обработки речи 22 содержит ряд схем обработки речи, которые осуществляют обработку речи для одного вызова. Когда вызов инициирован портативным телефоном 4 или блоком доступа к радиосвязи 8 или когда приходящий вызов принимается посредством блока линейной нагрузки 24 или блока цифровой магистральной шины 25, соответствующая схема обработки речи выделяется для данного вызова. Основными функциями блока обработки речи являются: перекодирование ИКМ в АДИКМ и наоборот, генерирование тонального сигнала набора номера и его обнаружение, а также контроль эхо-сигналов.

Блоки шин ячеек 23 обеспечивают интерфейс связи между блоками обработки речи 22 и соответствующей базовой станцией 3. Каждый блок шины ячейки 23 содержит ряд схем шины, каждая из которых осуществляет обмен данными с одной базовой станцией 3. Основными функциями блока шины ячейки являются: передача по каналам связи числом до 12 одновременно от центрального блока сопряжения 2 к базовой станции 3 по шине данных 10, обеспечение синхронизации и энергопитания для базовой станции 3. Управление базовой станцией, генерирование МДВР- кадра и функции технического обслуживания канала радиосвязи реализованы в базовой станции, как описано выше. Как указано позицией 18, базовые станции могут получать питание также локально, посредством преобразователя переменного тока в постоянный ток.

Блоки линейной нагрузки 24 обеспечивают аналоговый интерфейс между учрежденческой или местной АТС 11 и центральным процессорным блоком 2. Каждый блок линейной нагрузки 24 содержит ряд схем линейной нагрузки, каждая из которых сопряжена с локальной АТС посредством двухпроводной аналоговой абонентской линии 27. Каждая аналоговая линия 27 выделена для конкретного портативного телефона 4 или блока доступа к радиосвязи 8 (фиг. 1), т.е. для конкретного телефонного номера. Основные задачи блока линейной нагрузки состоят в следующем: установление физического соединения между локальной АТС и центральным блоком сопряжения, обнаружение свободного или занятого состояния линии, обработка с преобразованием аналогового речевого сигнала в цифровой (ИКМ) и наоборот.

Блок цифровой магистральной шины 25 обеспечивает цифровой интерфейс между учрежденческой или местной АТС и центральным блоком сопряжения 2. Каждый блок цифровой магистральной шины 25 содержит ряд схем цифровой магистральной шины. Каждая схема цифровой магистральной шины поддерживает интерфейс сигнализации с привязкой к каналу. В показанном варианте осуществления каждый интерфейс сигнализации с привязкой к каналу обеспечивает тридцать фиксированных цифровых канала связи со скоростью передачи данных 64 кб/с, которые выделены тридцати абонентам, т.е. шина данных 28 со скоростью передачи данных 2 Мб/с. В зависимости от типа учрежденческой или местной АТС 11, некоторые функции блока линейной нагрузки могут также выполняться блоком цифровой магистральной шины.

В варианте реализации центрального блока сопряжения 2, описанном выше, с одним таким центральным блоком сопряжения может быть связано до 600 абонентов. Это означает, что соединение 12 (фиг. 12) или 27/28 (фиг. 2) между центральным блоком сопряжения 2 и учрежденческой или местной АТС 11 должно поддерживать до 600 аналоговых двухпроводных линий в случае блоков линейной нагрузки 24 или цифровую шину данных со скоростью передачи данных 40 Мб/с в случае блоков цифровой магистральной шины 25. Как описано выше, эти высокоскоростные потоки данных накладывали серьезные ограничения на каналы передачи данных в системе радиосвязи в локальной цепи, известной из предшествующего уровня техники, имеющей распределенные центральные блоки сопряжения.

На фиг.3 представлен вариант осуществления системы радиосвязи 30, соответствующей настоящему изобретению. Система основана на вышеописанной аппаратуре стандарта DECT и содержит центральный блок сопряжения 31, который в данном варианте осуществления состоит из ряда центральных модулей сопряжения 32. Центральный модуль сопряжения 32 территориально расположен в составе или рядом с АТС сети общего пользования 33. В данном варианте центральный блок сопряжения 31 соединен с местной АТС 34 или телефонной сетью общего пользования. Вышеуказанный термин "в составе или рядом" должен пониматься так, что соединение 35 между местной АТС 34 и центральным блоком сопряжения 31 может быть обеспечено с использованием блока цифровой магистральной шины 25 и/или блока линейной нагрузки 24, как показано на фиг.2, не требуя дополнительной концентрации цифровых данных или аналоговых линий.

Как следует из фиг. 2 и 3, в случае системы радиосвязи 30, содержащей базовые станции 3, центральный модуль сопряжения 32 может быть эквивалентен центральному блоку сопряжения 2. Шины данных между центральным модулем сопряжения 32 или, в более общем случае, центральным блоком сопряжения 31 должны поддерживать максимальную скорость передачи данных порядка 800 кб/с, т. е. максимум двенадцать каналов связи со скоростью передачи данных 64 кб/с каждый.

В системе радиосвязи, показанной на фиг.3, вместо базовых станций 3 установлены блоки доступа к радиосвязи 40. Подобно базовым станциям 3, эти блоки доступа к радиосвязи 40 содержат приемопередающее средство, имеющее блок передатчика/модулятора и приемника/демодулятора, средство управления и синхронизации и приемопередающую антенну. Эти средства оперативно соединены для обеспечения обычных каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторах передачи.

В практическом варианте осуществления блоки доступа к радиосвязи 40 включают в себя ряд модулей доступа к радиосвязи, эквивалентных базовой станции 3. Каждый модуль доступа к радиосвязи обеспечивает обслуживание по меньшей мере одного сектора передачи. В сравнении с одиночной базовой станцией 3, блоки доступа к радиосвязи 40 перекрывают ячейки, имеющие радиус до 2 км и даже более. Группирование базовых станций 3 в блоки доступа к радиосвязи 40 уменьшает потребности в кабельной проводке и иных аналогичных средствах, по сравнению с системой, показанной на фиг. 1.

В отношении соединений 5 по каналу радиосвязи между портативными телефонами 4 или (беспроводными) стационарными блоками доступа 8 и блоками доступа к радиосвязи 40, система радиосвязи 30 работает аналогично известной системе, описанной выше и представленной на фиг. 1.

Как упоминалось выше, скорость обмена данными по каналам радиосвязи 5 составляет 32 кб/с. За счет введения функции перекодировки ИКМ/АДИКМ в центральный блок сопряжения 31, как это обеспечивается блоками обработки речи 22 (фиг.2), скорость передачи данных, приходящаяся на канал связи между центральным блоком сопряжения 31 и блоками доступа 40 снижается с 64 кб/с до 32 кб/с, обеспечивая прозрачный канал передачи данных между центральными блоком сопряжения 31 и портативными телефонами 4 и (беспроводными) стационарными блоками доступа 8. Однако и другие алгоритмы и средства кодирования/декодирования могут быть использованы в целях снижения скорости передачи данных, так чтобы перекодирования ИКМ/АДИКМ можно было также ввести в блоки доступа к радиосвязи 40, т.е. в базовые станции 3.

В случае блоков доступа к радиосвязи 40, содержащих, например, шесть базовых станций 3, каждая из которых обеспечивает обслуживание в секторе передачи до 120^o, т.е. двух трехсекторных всенаправленных станций с наложением, как описано в заявке на Европейский патент N 94303335.8, максимальная скорость передачи данных, которая должна поддерживаться в канале передачи между центральным блоком сопряжения 31 и блоком доступа к радиосвязи 40 в случае скорости передачи данных 32 кб/с, составляет около 2,3 Мб/с. На практике, поскольку не все каналы радиосвязи будут использоваться одновременно, достаточной является пропускная способность, определяемая скоростью передачи данных 2 Мб/с. Такая пропускная способность на практике может быть обеспечена некоторыми из сред передачи, такими как скрученные пары или коаксиальный кабель 41, радиоканал (СВЧ) 42 и оптическое волокно 43. Они могут образовывать составную часть существующих сетей, таких как PSTN/ISDN, системы кабельного телевидения и т.п.

В центральном блоке сопряжения 31 или в центральном модуле сопряжения 32 в случае таких магистральных линий 38 со скоростью передачи 2 Мб/с блоки шины ячеек 23, показанные на фиг.2, поддерживающие каналы связи на скрученной паре проводов, заменяются интерфейсами со скоростью 2 Мб/с, такими как обеспечиваемые блоком цифровой магистральной шины 25. В одном из практических вариантов осуществления интерфейсы согласно стандарту MKKTT G. 703/704 обеспечиваются между центральным блоком сопряжения 31 и блоками доступа к радиосвязи 40 и местной АТС 34. Как показано на фиг.3, предусмотрены блоки линейных возбудителей 36, 37. Как показано в верхней части фиг. 3, эти блоки линейных возбудителей 36, 37 могут также выполнять функции мультиплексора или концентратора, например как в случае концентрированных блоком доступа к радиосвязи 40, содержащих множество модулей доступа к радиосвязи для густонаселенных районов. Однако в целях избыточности, как число магистральных шин 38, так и модулей доступа к радиосвязи в блоке доступа к радиосвязи 40 может дополнительно наращиваться.

Размещение центрального блока сопряжения 31 и местной АТС 34 в одном месте или вблизи друг от друга облегчает централизованную эксплуатацию, управление, техническое обслуживание и обеспечение полной системы, как это показано блоком 39 для выполнения перечисленных функций.

Еще в одном варианте осуществления изобретения ряд функций, связанных с радиосистемой, например как в современных системах DECT, такие как инициализация системы, внутрисистемное управление мобильностью, например передача связи внутри ячейки, обеспечиваемые центральным процессорным блоком 21 (фиг. 2) могут быть приданы блокам доступа к радиосвязи 40, например функции блоков линейного возбудителя/мультиплексора 37, так что функции центрального блока сопряжения 31 сводятся к функциям концентратора/блока линейной нагрузки. В таком случае передача между блоками доступа к радиосвязи и местной АТС может быть стандартизована еще в большей степени, например с использованием стандартных цифровых интерфейсов, таких как V5.1 или V5.2.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на существующую систему DECT, поддерживающую каналы управления с привязкой к каналу связи или соединения посредством аналоговых абонентских линий с учрежденческими или местным АТС, получаемые при этом преимущества также достигаются и в случае соединений, поддерживаемых посредством общего канала управления, между центральным блоком управления и частной или местной АТС или иными сетевыми коммутационными станциями. Изобретение, разумеется, не ограничено системой стандарта DECT, а может быть использовано с другими системами радиосвязи, например с системами множественного доступа с частотным разделением каналов, например CT2, или с системами множественного доступа с кодовым разделением каналов.

В вышеприведенном описании и в пунктах формулы изобретения термин "сеть общего пользования" должен пониматься как сеть связи, содержащая множество территориально разнесенных коммутационных станций и пользователей или абонентов. Примерами таких сетей могут служить системы PSTN/ISDN, а также крупные частные или общедоступные сети связи.

Формула изобретения

1. Система радиосвязи (30), содержащая множество территориально разнесенных блоков доступа к радиосвязи (40), включающих в себя приемопередатчик, антенну и средство управления, оперативно подсоединенное для обеспечения множества каналов радиосвязи в разделенных по направлению секторах передачи, для установления соединений (5) по каналам радиосвязи с множеством территориально разнесенных удаленных устройств радиосвязи (4, 8), причем блок доступа к радиосвязи (40) обеспечивает доступ к сети связи общего пользования (14) посредством центрального блока сопряжения (31), отличающаяся тем, что центральный блок сопряжения (31) содержит по меньшей мере один центральный модуль сопряжения (32), имеющий блоки линейной нагрузки (24) и/или блоки цифровой магистральной шины (25) для соединения (35) центрального модуля сопряжения (32) с сетью связи (14) общего пользования, при этом центральный блок сопряжения (31) размещен на коммутационной станции (33) сети связи общего пользования или вблизи от нее, так что соединение (35) центрального модуля сопряжения (32) с сетью связи (14) общего пользования может быть обеспечено с использованием блоков линейной нагрузки (24) и/или блоков цифровой магистральной шины (25) каждого центрального модуля сопряжения (32) на основе привязки к соответствующему каналу связи и не требует дополнительной концентрации цифровых или аналоговых соединительных шин (35).

2. Система радиосвязи (30) по п.1, отличающаяся тем, что соединение (35) между центральным блоком сопряжения (31) и коммутационной станцией (33) сети включает в себя цифровое соединение (28) для передачи управляющих сигналов с привязкой к каналу связи.

3. Система радиосвязи (30) по п.1, отличающаяся тем, что соединение (35) между центральным блоком сопряжения (31) и коммутационной станцией (33) сети включает в себя соединение (27) множества абонентских линий.

4. Система радиосвязи (30) по п.1, отличающаяся тем, что соединение (35) между центральным блоком сопряжения (31) и коммутационной станцией (33) сети включает в себя цифровое соединение общего канала сигнализации.

5. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что коммутационная станция (33) сети выполнена в виде местной АТС коммутируемой телефонной сети общего пользования.

6. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что коммутационная станция (33) сети и центральный блок сопряжения (31) объединены.

7. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что центральный блок сопряжения (31) состоит из множества центральных модулей сопряжения (32) для обеспечения обслуживания множества блоков доступа к радиосвязи (40).

8. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блоки доступа к радиосвязи (40) содержат ряд модулей доступа к радиосвязи (3), каждый из которых имеет приемопередатчик и средство управления, выполненные с возможностью обеспечения множества каналов радиосвязи, при этом модули доступа к радиосвязи (3) оперативно связаны с антенной для обеспечения каналов связи в отдельных секторах передачи.

9. Система радиосвязи (30) по п.8, отличающаяся тем, что модули доступа к радиосвязи (3) подсоединены к центральному блоку сопряжения (31) через блок концентратора (37).

10. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что центральный блок сопряжения (31) и блоки доступа к радиосвязи (40) содержат кодер-декодер (36, 37) для уменьшения количества данных, передаваемых между центральным блоком сопряжения (31) и блоками доступа к радиосвязи (40).

11. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блоки доступа к радиосвязи (40) содержат средство (37) для выполнения функций обработки связи внутренним образом для упомянутой системы радиосвязи (30), при этом центральный блок сопряжения (31) содержит интерфейс (36) для обеспечения связи с центральным блоком сопряжения (31), причем центральный блок сопряжения (31) выполнен с возможностью обеспечения функции концентратора.

12. Система радиосвязи (30) по п.11, отличающаяся тем, что интерфейсы (37) блока доступа к радиосвязи (40) и центрального блока сопряжения (31) выполнены с возможностью обеспечения прозрачного канала передачи данных связи между коммутационной станцией (33) сети общего пользования и блоками доступа к радиосвязи (40).

13. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что блоки доступа к радиосвязи (40) и удаленные устройства радиосвязи (4, 8) содержат приемопередатчик, выполненный с возможностью обеспечения множества каналов радиосвязи в соответствии с используемым методом множественного доступа к радиосвязи.

14. Система радиосвязи (30) по п.13, отличающийся тем, что приемопередатчик выполнен с возможностью работы в соответствии со Стандартом Цифровой Усовершенствованной Беспроводной Связи (ДЕСТ).

15. Система радиосвязи (30) по п.13 или 14, зависящему от п.10, отличающаяся тем, что средство кодирования предназначено для работы в соответствии с методом адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции.

16. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему эксплуатации, управления, технического обслуживания и обеспечения (39), имеющую канал связи с каждым центральным модулем сопряжения (32).

17. Система радиосвязи (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что соединение (38) между блоками доступа к радиосвязи (40) и центральным блоком сопряжения (31) выбрано из группы средств передачи, состоящей из скрученных пар проводов, коаксиального кабеля (41), волоконно-оптического кабеля (43) и каналов радиосвязи (42).

18. Система радиосвязи (30) по п.17, отличающаяся тем, что упомянутые средства передачи образуют часть группы сетей передачи, включающей в себя сети связи общего пользования, частные сети связи и специализированные сети передачи.

19. Система радиосвязи (30) по любому из пп.1 - 18, отличающаяся тем, что система радиосвязи (30) предназначена для использования в системе радиосвязи в локальной цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3