Способ передачи сигналов между мобильным и стационарным радио-приемо-передающим устройством беспроволочной системы связи и устройство для осуществления этого способа

 

Подлежащее охвату стационарным радиоприемопередающим устройством, например базовой станцией бесшнурового телефона, радиопространство высвечивается двумя или больше перекрывающими соответственно частичное радиопространство направленными антеннами (3,4), причем активируют соответственно ту из направленных антенн, в частичном радиопространстве которой находится мобильное радиоприемопередающее устройство, то есть, например, мобильная часть бесшнурового телефона (разнос антенн), что и является достигаемым техническим результатом. Изобретение может с успехом применяться в бесшнуровых телефонах. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Кроме того изобретение относится к устройству для осуществления этого способа.

Досягаемость или дальность действия в системе беспроволочной связи, например, бесшнуровом телефоне, который состоит из стационарного и мобильного радиоприемопередающего устройства, в основном определяется его мощностью излучения и его чувствительностью приемника. При этом мощность излучения, как правило, излучается во всех направлениях однородно, то есть почти шарообразно, чтобы, во-первых, быть универсально применимой в любом окружении и, во-вторых, обеспечивать в любом направлении одинаковую досягаемость. Если же рассматривать один единственный момент времени, то с точки зрения стационарного радиоприемопередающего устройства, то есть, например, базовой станции бесшнурового телефона, всего лишь часть энергии излучения излучается в направлении мобильного радиоприемопередающего устройства, то есть в примере мобильной части бесшнурового телефона. Значительно же большая часть энергии в противоположность этому не используется и может даже создавать помехи для другой аппаратуры.

Желательным было бы стационарное радиоприемопередающее устройство с остро сфокусированной направленной антенной, которая излучает стоящую в распоряжении энергию концентрированно именно в том направлении, в котором в настоящий момент находится мобильное радиоприемопередающее устройство. Для этого, однако, были бы необходимыми немалые затраты на обнаружение местоположения мобильного устройства, то есть в примере мобильной части бесшнурового телефона, и точная ориентация направленной антенны.

Задачей изобретения является возможность улучшения характеристик передачи между мобильным и стационарным радиоприемопередающим устройством системы связи, в частности бесшнурового телефона, требующая значительно меньших затрат.

Эта задача решается в способе согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения с помощью признаков, указанных в отличительной части этого пункта формулы изобретения.

Эту форму разноса антенн, конечно, следует отличать от той, которая используется, чтобы противодействовать эффектам замирания (фединг), и которая известна из немецкого промышленного образца 92 14 455. Если на стороне стационарного радиоприемопередающего устройства системы выполненный согласно изобретения способ разноса антенн производится с направленными антеннами, то использование антифедингового устройства разноса антенн на стороне стационарного радиоприемопередающего устройства, то есть на стороне базовой станции бесшнурового телефона, не возможно, кроме только, если каждая направленная антенна была бы выполнена сдвоенной. Функция известного антифедингового устройства разноса антенн может быть перенесена однако в мобильное радиоприемопередающее устройство системы, то есть в примере в мобильную часть бесшнурового телефона, или соответственно эта функция может быть ограничена на мобильную часть.

Целесообразные формы дальнейшего развития указанного в пункте 1 формулы изобретения способа приведены в пунктах 2 - 4 формулы изобретения.

Устройство для осуществления способа согласно изобретению, а также предпочтительные формы его развития и выполнения представлены в пунктах 5 - 8 формулы изобретения.

Изобретение и его существенные преимущества поясняются ниже с помощью девяти фигур, которые все показывают распределение излучения в одной плоскости сечения, например, горизонтальной плоскости сечения.

На Фиг. 1 представлен известный случай, при котором посредством ненаправленной антенны 1 мощность излучения стационарного радиоприемопередающего устройства, например базовой станции бесшнурового телефона, равномерно отдается в окружающее ее пространство или соответственно происходящие от мобильного радиоприемопередающего устройства, то есть, например, от мобильной части бесшнурового телефона, радиосигналы равномерно принимаются кругом этим стационарным радиоприемопередающим устройством. Антенна 1 имеет таким образом так называемую круговую характеристику направленности излучения 2, с которой в любом направлении обеспечивается одинаковая досягаемость А. При рассмотрении только одного единственного момента времени стационарным радио-приеме-передающим устройством в направлении мобильного радиоприемопередающего устройства излучается только часть энергии излучения, в то время как значительно большая часть энергии излучения не используется.

Фиг. 2 показывает в противоположность этому распределение заштрихованно представленной области с досягаемостью А в двух частичных пространствах. Каждое отдельное из этих обоих частичных пространств высвечивается со стороны стационарного радиоприемопередающего устройства соответственно одной антенной 3 или соответственно 4 с характеристикой направленности 5 или соответственно 6. При этом по типу разноса антенн соответственно активной является та из обеих антенн 3 и 4, в частичном пространстве которой находится мобильное радиоприемопередающее устройство. Так как в представленном на Фиг. 2 случае досягаемость A остается одинаковой, излучаемая мощность и чувствительность приемника стационарного устройства могут быть уменьшены.

Сравнение Фиг. 3, на которой в соответствии с Фиг. 1 представлена круговая характеристика направленности излучения 2 антенны 1 стационарного радиоприемопередающего устройства, то есть, например, базовой станции бесшнурового телефона, с досягаемостью А, с Фиг. 4, на которой соответственно через одну из обеих направленных антенн 7 и 8 соответственно при активном включении излучается такая же энергия (случай передачи) или соответственно имеет место одинаковая чувствительность приемника (случай приема), как в случае на Фиг. 3, показывает, что достигнутая тогда досягаемость A' по сравнение с досягаемостью A согласно Фиг. 3 повышается на коэффициент при распространении в свободном пространстве. Фиг. 3 и 4 показывают таким образом ожидаемый выигрыш в досягаемости при произведенном согласно изобретению разносе антенн и неизменной мощности излучения/чувствительности приемника. В примере согласно Фиг. 4 в представленный момент времени представленная сплошной линией антенная характеристика 9 направленной антенны 7 включена активно, в то время как представленная штриховой линией антенная характеристика 10 направленной антенны 8 в данный момент времени не является активной, так как мобильное радиоприемопередающее устройство находится в частичном радиопространстве, перекрытом направленной антенной 7 с досягаемостью A'.

Таким образом можно установить, что концентрация мощности излучения на полусферу соответствует удвоению мощности, излучаемой на эту полусферу. Удвоение мощности излучения соответствует таким образом повышению досягаемости на коэффициент С помощью фиг. 5 - 9 поясняются существенные преимущества способа согласно изобретения для бесшнурового телефона, состоящего из базовой станции 11 и мобильной части 12. В обычном случае, который представлен на Фиг. 5, базовая станция 11 и мобильная часть 12 имеют соответственно антенну с круговой характеристикой направленности излучения 13 или соответственно 14. Расстояние В между базовой станцией 11 и мобильной частью 12 выбрано таким, что при предусмотренных досягаемостях еще как раз может производиться радиосвязь.

Фиг. 6 показывает теперь случай, как согласно изобретения при неизменной по сравнению с Фиг. 5 мощностью излучения или соответственно чувствительностью приемника путем применения антенны с характеристикой направленности 15 в базовой станции 11 досягаемость системы связи, то есть в представленном случае бесшнурового телефона, повышается на коэффициент при распространении в свободном пространстве. Мобильная часть 12 еще достигается базовой станцией 11 тогда, когда ее расстояние значительно больше, чем расстояние В в случае согласно Фиг. 5, которая показывает фактическое состояние до изобретения. Если способ согласно изобретению не используется для повышения досягаемости, как согласно Фиг. 6, то могут быть снижены требования к чувствительности приемника базовой станции 11 и мобильной части 12, откуда, как правило, следуют возможности для снижения расходов. Этот случай показывает Фиг. 7, на которой область, в которой сигнал передатчика не отклоняется ниже нормального уровня, представлен соответственно сплошной линией, и область, в которой может приниматься сигнал с, по меньшей мере, нормальным уровнем, представлен штриховой линией. Таким образом базовая станция 11 здесь излучает с повышенной за счет выигрыша характеристики направленности 16 мощностью излучения, так что представленная штрихованной линией чувствительность приемника мобильной части 12 может быть уменьшена. Наоборот, при излучении сигналов со стороны мобильной части 12 вследствие применения направленной антенны в базовой станции 11 ее чувствительность приемника может быть также уменьшена, так как уменьшенная характеристика направленности 17 (представленная штриховой линией) является все еще достаточной, чтобы безупречно принимать излученные мобильной частью 10 сигналы.

Если способ согласно изобретению не используется для повышения досягаемости, то альтернативно к снижению чувствительности приемника, что было пояснено с помощью Фиг. 7, может быть снижена мощность излучения в базовой станции 11 и в мобильной части 12. Этот случай представлен на Фиг. 8. Вследствие низкой потребности в мощности это приводит к повышению срока эксплуатации питаемой от аккумулятора мобильной части 12. На Фиг. 8 область, в которой сигнал передачи не отклоняется ниже нормального уровня, представлена сплошной линией, а область, в которой сигнал может приниматься с, по меньшей мере, нормальным уровнем, штрихованной линией. В случае передач со стороны базовой станции 11 вследствие применения характеристики направленности 18 там является достаточной меньшая мощность излучения для достижения по радиомобильной части 12. Если в противоположность этому с базовой станцией 11 должен производиться прием, тогда достаточной является уменьшенная мощность излучения мобильной части 12, так как базовая станция 11 с показанной штрихованной линией характеристикой направленности 19 имеет повышенную чувствительность приема.

В общем случае справедливо, что путем применения способа согласно изобретению получается уменьшение мешающего излучения. Дело в том, что в том частичном пространстве, в котором не находится мобильная часть 12, не излучается никакая мощность, то есть посторонняя аппаратура внутри этого частичного пространства не испытывает помех. Если способ согласно изобретению не используется для повышения досягаемости, то возможным является, как уже пояснялось выше, уменьшать мощность излучения мобильной части 12. За счет этого уменьшается мешающее воздействие на посторонние системы в окружающем мобильную часть пространстве 12.

На примере Фиг. 9 еще следует пояснить, что также существует возможность объединять различные преимущества способа согласно изобретению в мобильной части 12.

Мощность излучения и чувствительность приемника базовой станции 11 остаются неизменными вплоть до точки подключения антенны. За счет дающей выигрыш в частичном радиопространстве характеристики направленности 20 направленной антенны, однако, в этом частичном радиопространстве эффективно возрастают как мощность излучения, так и чувствительность приемника.

"Более большая" эффективная мощность излучения базовой станции 11 позволяет снизить чувствительность приемника мобильной части 12. Так как предусмотрено, что базовая станция 11 поддерживает контакт с многими мобильными частями, то экономия затрат в приемнике мобильной части 12 проявляется многократно.

"Более большая" эффективная чувствительность базовой станции 11 позволяет также снизить мощность излучения мобильной части 12. За счет этого уменьшается, во-первых, потребление мощности мобильной части 12, то есть получается более длинная продолжительность эксплуатации или можно обойтись меньшими и таким образом более экономичными аккумуляторами. Кроме того снижается мешающее воздействие на другие системы вблизи мобильной части 12.

Направленная антенна или направленные антенны стационарного радиоприемопередающего устройства могут целесообразным образом различно переставляться с помощью устройства регулировки или изменения направления.

В качестве переставляемых направленных антенн могут с успехом применяться так называемые Quick-Heading-Beam-антенны, которые могут рассматриваться как форма дальнейшего развития вертикального направленного полуволнового излучателя и состоят соответственно из вертикального полуволнового излучателя с четырьмя паразитными элементами, которые расположены каждый на расстоянии 0,15 λ, где λ длина волны, от полуволнового излучателя и длины которых переключаются таким образом, что они по выбору действуют или как директоры или как рефлекторы. Таким образом достигают того, что направленный излучатель со своим главным излучением путем соответствующего переключения прочерчивает все направления, без необходимости механического вращения антенны. По своему действию Quick-Heading-Beam-антенна соответствует примерно одной трех элементной директорной антенне.

Формула изобретения

1. Способ передачи сигналов в системе связи между мобильным, снабженным антенным устройством радиоприемопередающим устройством, в частности мобильной частью бесшнурового телефона и стационарным, также снабженным антенным устройством радиприемопередающим устройством, в частности базовой станцией бесшнурового телефона, отличающийся тем, что подлежащее охвату стационарным радиоприемопередающим устройством радиопространство высвечивают двумя или больше перекрывающими соответственно частичное радиопространство направленными антеннами (3, 4), которые образуют антенное устройство стационарного радиоприемопередающего устройства и что по типу разноса антенн активируют соответственно ту из направленных антенн, в частичном радиопространстве которой находится мобильное радиоприемопередающее устройство.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сумма перекрытых всеми направленными антеннами (3, 4) стационарного радиоприемопередающего устройства частичных радиопространств образует, по меньшей мере, приблизительно точечно-симметричное радиопространство.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ориентирование направленных антенн (7, 8) производят, например, вручную так, что высвечиваемое ими радиопространство может быть соответственно согласовано с окружающим пространством, например, зданием.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что выбор соответственно подлежащей активированию направленной антенны (3, 4) производят с помощью сравнительных измерений напряженности поля приема в стационарном радиоприемопередающем устройстве.

5. Устройство для осуществления способа передачи сигналов, отличающееся тем, что антенное устройство стационарного радиоприемопередающего устройства снабжено двумя или более направленными антеннами (3, 4), из которых каждая перекрывает частичное радиопространство подлежащего охвату стационарным радиоприемопередающим устройством радиопространства, и что активирована каждый раз та антенна, в частичном радиопространстве которой находится мобильное радиоприемопередающее устройство.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что предусмотрено устройство изменения направления для направленных антенн (7, 8) стационарного радиоприемопередающего устройства.

7. Устройство по любому из пунктов 5 или 6, отличающееся тем, что в радиоприемопередающем устройстве предусмотрено измерительное устройство, посредством которого измеряют напряженности поля приема попадающих через отдельные направленные антенны (3, 4), приходящих от мобильного радиоприемопередающего устройства сигналов и что предусмотрено устройство сравнения и оценки, которое сравнивает напряженности поля приема и определяет наибольшую из них, так что активируются те направленные антенны, на которых имеет место наибольшая напряженность поля приема.

8. Устройство по любому из пп.5 - 7, отличающееся тем, что направленные антенны (7, 8) стационарного радиоприемопередающего устройства образованы так называемыми Quick-Heading-Beam-антеннами, которые соответственно состоят из вертикального полуволнового излучателя с четырьмя паразитными элементами, расположенными каждый на расстоянии 0,15λ, где λ - длина волны, от полуволнового излучателя и длины которых переключаются таким образом, что они по выбору действуют или как директоры или как рефлекторы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6