Сотовая система связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты

 

Изобретение относится к системам радиосвязи. Сотовая система связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты содержит мобильное устройство и несколько базовых станций. Мобильное устройство определяет то, какие базовые станции находятся в географической области, заданной местоположением мобильного устройства. Это определяют посредством передачи одного или более сообщений запроса и приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями. Затем мобильное устройство производит выбор из набора базовых станций одной базовой станции для ее использования мобильным устройством. Каждая из базовых станций осуществляет прием по меньшей мере одного из сообщений запроса и в ответ по меньшей мере на одно принятое сообщение запроса передает ответную информацию в мобильное устройство. Мобильное устройство определяет информацию о синхронизации из ответной информации и использует ее для установления связи с выбранной базовой станцией. Технический результат заключается в создании сотовой системы связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты (СПЧ) мобильного устройства, используемого в ней и способов функционирования мобильного устройства и системы. 4 с. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к системам радиосвязи со скачкообразной перестройкой частоты (СПЧ). Более конкретно, оно относится к системам радиосвязи с СПЧ, используемым для многоячеечной или сотовой связи, содержащим стационарные базовые станции и мобильные портативные устройства, которые при перемещении осуществляют связь то с одной базовой станцией, то с другой. Изобретение позволяет осуществлять переключение между базовыми станциями СПЧ даже в том случае, если базовые станции не являются согласованными с помощью каких-либо средств.

Ввиду широкого распространения мобильной телефонной связи, системы сотовой связи хорошо известны и достигли высокого уровня развития. Системы сотовой связи обычно содержат мобильную сеть с несколькими базовыми станциями со стратегически важными местоположениями, причем каждая базовая станция перекрывает ограниченную область, именуемую ячейкой. Поскольку соседние ячейки частично перекрываются, то мобильное устройство может перемещаться от одной ячейки к другой без потери контакта с мобильной сетью. При перемещении мобильного устройства в процессе телефонного вызова соединение переключается с одной базовой станции на другую в зависимости от относительного местоположения мобильного устройства по отношению к базовым станциям.

Для обеспечения функции доступа к сети и переключения каналов связи базовая станция обычно осуществляет передачу предварительно определенного (известного) радиосигнала так называемого канала управления или радиомаяка. Канал управления выявляет наличие базовой станции для мобильного устройства. Решение о том, с какой базовой станцией мобильному устройству следует установить соединение до или во время телефонного вызова, может быть принято исходя из мощности сигнала канала управления, принятого в мобильном устройстве.

Каналы управления представляют собой постоянные каналы, которые могут легко быть обнаружены мобильными устройствами. Для этого используют либо выделенные частоту и/или временной интервал в системах, основанных на множественном доступе с частотным разделением (МДЧР)/ множественном доступе с временным разделением (МДВР), либо установленный код расширения спектра в системах, основанных на множественном доступе с кодовым разделением (МДКР) с прямой модуляцией последовательностью. Во всех случаях несущая частота канала управления является фиксированной, хотя она может и быть различной для каждой базовой станции. Мобильное устройство должно всего лишь настроиться на надлежащую несущую частоту и сканировать сигналы до тех пор, пока не будет обнаружен декодируемый сигнал.

В системах, основанных на МДКР со скачкообразной перестройкой частоты, ситуация совершенно иная. В этих системах несущая частота изменяется периодически в соответствии с псевдослучайной последовательностью скачкообразной перестройки частоты. Поэтому трудно создать систему сотовой связи с системой СПЧ, поскольку мобильному устройству трудно обнаружить каналы управления СПЧ, в особенности в том случае, когда мобильному устройству неизвестны синхронизация скачкообразной перестройки частоты и последовательность скачкообразной перестройки частоты. Ранее, в цифровых системах сотовой связи, таких как GSM (глобальная система мобильной связи), СПЧ использовали для увеличения пропускной способности за счет обеспечения разнесения относительно помех; однако в этих системах скачкообразную перестройку частоты осуществляют только для каналов трафика, и никогда не осуществляют для каналов управления.

Процедура поиска в системе сотовой связи СПЧ может быть существенно сокращена для мобильного устройства, если скачкообразная перестройка частоты между базовыми станциями является согласованной. В этом случае, когда мобильное устройство уже осуществило синхронизацию с одной из базовых станций, для синхронизации с другими близлежащими базовыми станциями необходим лишь незначительный объем действий, при том условии, что передаваемые ими сигналы СПЧ являются согласованными с сигналами используемой в настоящий момент базовой станцией. Таким образом, процедура поиска в системах с согласованием выполняется, только когда мобильное устройство в первый раз входит в мобильную сеть, например, в момент подачи питания при включении мобильного устройства.

Однако при использовании в интерфейсе радиосвязи определенных диапазонов частот нормы и правила, установленные регулирующими органами, такими как Федеральная комиссия по средствам связи (FCC) в США или Европейский институт стандартизации в области связи (ETSI) в Европе, налагают запрет на согласованность базовых станций. Примером является не требующий лицензии на использование диапазон на частоте 2,4 ГГц для промышленных/медицинских/научных применений (ISM-диапазон). Для использования этого диапазона система радиосвязи должна осуществлять расширение спектра - либо за счет прямой модуляции последовательностью (ПМП), или посредством скачкообразной перестройки частоты. Как было описано выше, системы сотовой связи, использующие расширение спектра за счет ПМП, предпочтительны для использования, поскольку для обеспечения каналов управления могут быть использованы фиксированные частоты несущей. Однако расширение спектра за счет СПЧ является более помехоустойчивым в условиях неизвестных источников помех и приводит к более дешевым вариантам осуществления приемопередатчика. К сожалению, свод правил, регулирующий использование ISM-диапазона, не разрешает осуществлять согласование базовых станций с СПЧ. Это препятствует развертыванию в этом диапазоне систем многоячеечной и сотовой связи с СПЧ, которые поддерживают процедуру переключения каналов связи.

Для решений, предусматривающих низкую стоимость, согласование является нежелательным даже при использовании диапазона радиоволн, в котором правила позволяют осуществлять согласование базовых станций. Базовые станции, используемые в качестве пунктов доступа для беспроводного доступа к существующей проводной сети, такой как КТСОП (коммутируемая телефонная сеть общего пользования), сеть Ethernet или любая другая обычная локальная сеть, не могут рассчитывать на наличие сигналов согласования и синхронизации в проводной линии связи. В этом случае для осуществлении функций мобильности, требуемой для пунктов доступа, необходимо наличие специализированной сети. Это решение не является привлекательным. В предпочтительном варианте пункт доступа может быть подключен к обычной магистральной линии проводной связи, не требуя наличия сигналов синхронизации и согласования.

Поэтому желательно создать систему и способ с использованием скачкообразной перестройки частоты в системе связи, осуществляющей процедуру переключения каналов связи между несогласованными базовыми станциями.

Сущность изобретения Задачей изобретения является создание сотовой системы связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты, мобильного устройства для использования в сотовой системе связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты и способов функционирования мобильного устройства и системы.

Согласно одному из аспектов изобретения, мобильное устройство определяет то, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства. Определение осуществляют посредством передачи из мобильного устройства одного или более сообщений запроса и приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями. Затем мобильное устройство определяет набор базовых станций, которые находятся в географической области. Затем из набора базовых станций может быть осуществлен выбор одной из базовых станций для ее использования мобильным устройством.

Согласно другому аспекту изобретения, базовые станции в системе с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты осуществляют прием по меньшей мере одного из сообщений запроса и в ответ по меньшей мере на одно принятое сообщение запроса осуществляют передачу ответной информации в мобильное устройство.

Согласно еще одному из аспектов изобретения, мобильное устройство из ответной информации определяет информацию о синхронизации и использует информацию о синхронизации для установления связи с выбранной базовой станцией.

Кроме того, согласно изобретению, операции определения того, какие базовые станции находятся в географической области, заданной местоположением мобильного устройства, определения набора базовых станций, находящихся в географической области; и выбора из набора базовых станций одной из базовых станций для использования ее мобильным устройством, осуществляют как часть процедуры переключения каналов связи.

При этом устройство мобильной связи определяет информацию о синхронизации из ответной информации, принятой по меньшей мере от одной из базовых станций, и использует информацию о синхронизации для отслеживания радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, передаваемого упомянутой по меньшей мере одной из базовых станций.

Кроме того, передачу радиомаяка скачкообразной перестройки частоты осуществляет по меньшей мере одна из базовых станций в системе с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты.

Краткое описание чертежей Задачи и преимущества изобретения поясняются в последующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых показано следующее: фиг. 1 - процедура поискового вызова между двумя устройствами в системе связи со скачкообразной перестройкой частоты; фиг.2 - процедура запроса согласно одному из аспектов настоящего изобретения; фиг. 3 - обычная система с одиночной ячейкой, в которой стационарная ячейка определяется дальностью действия канала управления базовой станции; фиг. 4 - обычная система со многими ячейками, в которой стационарные ячейки определяются дальностью действия канала управления каждой базовой станции; фиг. 5 - система с одиночной ячейкой согласно варианту осуществления изобретения, в которой подвижная ячейка определяется дальностью действия сигнала запроса мобильного устройства; фиг. 6 - система со многими ячейками согласно варианту осуществления изобретения, в которой подвижная ячейка определяется дальностью действия сигнала запроса мобильного устройства; фиг. 7 - пример таблицы результатов запросов мобильного устройства в условиях наличия многих ячеек согласно одному из аспектов настоящего изобретения; и
фиг.8 - диаграмма, иллюстрирующая пример синхронизации и направления сигналов по интерфейсу беспроводной связи при переключении каналов связи в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения
Ниже приведено описание различных признаков изобретения со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

В описанном предпочтительном варианте осуществления системы используется интерфейс беспроводной радиосвязи СПЧ, описанный в заявке на патент США 08/685069, на "Систему и способ использования радиосвязи ближнего действия" от 23 июля 1996 г., и способ доступа к каналу, описанный в заявке на патент США 08/771692, на "Способ доступа в системе связи с псевдослучайным переключением каналов" от 23 декабря 1996 г. Тем самым заявки на патент США 08/685069 и 08/771692 включены в настоящее описание посредством ссылки. Рассматриваемый интерфейс беспроводной связи описывает так называемый дуплексный физический интерфейс с временным разделением, в котором для обеспечения дуплексной связи приемопередатчик попеременно осуществляет передачу и прием. Кроме того, передачу каждого временного интервала осуществляют с различной скачкообразно перестраиваемой частотой согласно псевдослучайной последовательности скачкообразной перестройки. Последовательность скачкообразной перестройки определяется идентификатором одного из устройств, участвующих в сеансе связи. Фаза последовательности скачкообразной перестройки определяется собственным системным тактовым генератором этого же устройства. При установлении соединения осуществляют передачу идентификатора и информации о синхронизации из одного устройства в другое устройство таким образом, чтобы оба из них могли использовать одинаковую последовательность скачкообразной перестройки частоты и фазу, и таким образом оставаться в синхронизированном состоянии.

В дежурном режиме устройство активизируется через постоянные промежутки времени для обнаружения сообщений поискового вызова. Скачкообразно перестраиваемая частота, на которой происходит активизация устройства, различна для каждого нового интервала активизации, но постоянна в течение длительности интервала активизации. Устройство, которое желает установить соединение с устройством, находящимся в дежурном режиме, последовательно осуществляет передачу сообщения поискового вызова на большом количестве различных скачкообразно перестраиваемых частот. Сначала оно осуществляет попытку на частотах, близких к предполагаемой им частоте активизации устройства, находящегося в дежурном режиме. Если ответное сообщение не получено, то оно зондирует частоты, удаленные от предполагаемой частоты. Значение предполагаемой частоты получают из предыдущего соединения или из предыдущего процесса запроса. Когда связь между этими двумя устройствами установлена, то тогда им точно известна системная тактовая частота друг друга. Перед разъединением сдвиги тактового сигнала запоминают, чтобы их можно было использовать для более поздней попытки поискового вызова. В частности, значение тактового сигнала другого устройства может быть получено путем добавления сдвига к собственнму системному тактовому сигналу. В этом случае эти два устройства могут быстро осуществить соединение при наличии идентификатора, определяющего последовательность скачкообразной перестройки частоты. После разъединения точность оценки тактового сигнала зависит от дрейфа тактового генератора. Чем больше дрейф тактового генератора, тем больше погрешность и тем большее время потребуется устройству для соединения с другим устройством.

Согласно примеру сигнализации, изображенному на фиг.1, при поступлении сигнала поискового вызова к получателю (этап 101) получатель в ответ передает сообщение о подтверждении приема (этап 103). После получения этого сообщения о подтверждении приема устройство, осуществляющее поисковый вызов, посылает сообщение, содержащее идентификатор и системную тактовую частоту (этап 105) устройства, осуществляющего поисковый вызов. После приема этой информации получатель использует значения идентификатора и тактового сигнала для синхронизации с устройством, осуществляющим поисковый вызов, и продолжения сеанса связи. Более подробное описание процедуры доступа описано в вышеупомянутой заявке на патент США 08/771692.

Со ссылками на фиг. 2 ниже описана процедура осуществления запроса на основании процедуры доступа, описанной в вышеупомянутой заявке на патент США 08/771692. Процедура запроса в некотором отношении подобна процедуре поискового вызова, хотя имеются и существенные различия. Запрашивающее устройство X1 последовательно осуществляет передачу сообщения запроса на всех скачкообразно перестраиваемых частотах (этап 201). Если сообщение достигло получателя (например, каждое из сообщений 203, 205 достигает соответствующего устройства Y1 или Y2), то получатель (Y1, Y2) запускает процедуру ответа посредством сообщения, содержащего идентификатор получателя и тактовый сигнал.

Эта операция является обратной той, которая имеет место в процедуре поискового вызова, в которой именно получатель принимает сообщение, содержащее идентификатор устройства поискового вызова и тактовый сигнал. В течение процедуры запроса запрашивающее устройство X1 принимает много ответов, в принципе, от всех устройств в пределах дальности действия. В предпочтительных вариантах осуществления дополнительно используется процедура предотвращения одновременной передачи двумя получателями, приводящей к их конфликту в приемнике запрашивающего устройства X1.

После приема первого сообщения запроса (например, этапы 203, 205), получатель ждет в течение случайного периода времени прежде, чем он будет вновь осуществлять прослушивание сообщений запроса. Когда получатель (например, Y1 и/или Y2) снова осуществляет прослушивание после случайного периода ожидания и принимает сообщение запроса во второй раз (на этот раз на следующей частоте из соответствующей последовательности скачкообразно перестраиваемых частот) (этапы 206, 208), он непосредственно отвечает запрашивающему устройству X1 посредством сообщения, содержащего значения его идентификатора и тактового сигнала (этапы 207 и/или 209). Поскольку время ожидания выбрано случайным образом, то ответные сообщения поступают случайным образом, что уменьшает вероятность конфликта ответных сообщений от различных получателей.

Описанная выше и приведенная в вышеупомянутых документах концепция поискового вызова и запроса использована для построения системы беспроводной связи с одиночной ячейкой и со многими ячейками. Обычная система беспроводной связи с одиночной ячейкой показана на фиг.3. Она состоит из стационарно расположенной базовой станции БС1. Эта базовая станция соединена с сетью проводной связи, например с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП) или с цифровой сетью с комплексными услугами (ЦСКУ) (не показаны). Для обнаружения мобильными устройствами присутствия базовой станции, она осуществляет передачу радиомаяка или канала управления. Оконечное устройство (например, любая из мобильных станций МС1 или МС2), перемещающееся в пределах зоны действия базовой станции БС1 периодически осуществляет поиск радиомаяка. При нахождении в пределах дальности действия базовой станции оно осуществляет синхронизацию с радиомаяком и "размещается" в ячейке.

На фиг. 4 изображена ситуация в условиях наличия многих ячеек. По существу, используют те же самые процедуры. Множество базовых станций (БС1, БС2, БС3, БС4, БС5) перекрывают некоторую область, причем, каждая базовая станция определяет границы своей собственной ячейки, что изображено на фиг.4 пунктирными линями. Оконечное устройство, перемещающееся в пределах зоны перекрытия, осуществляет поиск радиомаяка или каналов управления, переданных базовыми станциями, и обычно "размещается" в той ячейке, в которой принятый сигнал базовой станции является наиболее сильным. Например, мобильная станция МС2 может размещаться в ячейке БС1. Другая мобильная станция МС1 находится в зоне обслуживания двух базовых станций, а именно БС1 и БС2, и поэтому может выбирать свое размещение: либо в ячейке БС1, либо в ячейке БС2. Предполагая, что принятый сигнал от БС1 является более сильным, чем сигнал от БС2, мобильная станция МС1 осуществляет выбор своего размещения в ячейке БС1. Если оконечное устройство поддерживает связь с одной базовой станцией, но перемещается в ячейку соседней базовой станции (например, оконечное устройство МС1 может перемещаться из зоны действия БС1 в зону действия БС2), используемая в настоящий момент базовая станция БС1 может осуществлять процедуру переключения каналов связи на новую базовую станцию (БС2). Для инициализации установления связи с новой базовой станцией обычно необходимо взаимодействие с оконечным устройством. Перед этим оно уже синхронизировалось с каналом управления новой базовой станции. Поэтому при переключении каналов связи в течение короткого времени оконечное устройство синхронизовано с обеими базовыми станциями.

Как описано выше, при скачкообразной перестройке канала управления или радиомаяка в частотной области возникают проблемы. В этом случае оконечному устройству для обнаружения радиомаяка требуется выполнить некоторый объем действий. Эта проблема может быть решена посредством использования описанных выше способов осуществления поискового вызова и запроса. В альтернативных вариантах осуществления изобретения базовая станция либо не передает ничего, либо в противном случае передает радиомаяк с очень малой продолжительностью включения (этот радиомаяк может быть использован для синхронизации или для "установки в исходное состояние" устройств малой мощности (см. также предварительную заявку на патент США 60/071262 от 13 января 1998 г., на "Центральное управление множественным доступом для сети радиосвязи с СПЧ", включенную в настоящее описание путем ссылки). В любом случае оконечное устройство обнаруживает базовую станцию путем передачи запроса. После приема от базовой станции ответного сообщения на запрос оконечному устройству полностью известны идентификатор базовой станции и привязка по времени (например, значение тактовой частоты), и оно может быстро осуществить доступ к базовой станции посредством поискового вызова из оконечного устройства в базовую станцию. При установлении связи базовая станция может информировать оконечное устройство о канале радиомаяка СПЧ с малой продолжительностью включения, обеспечиваемого базовой станцией, при наличии такового. Если не требуется устанавливать соединение, то оконечное устройство может быть разъединено и может вернуться в дежурный режим. Если базовая станция обеспечивает канал радиомаяка, то оконечное устройство теперь имеет всю информацию, необходимую для синхронизации с этим радиомаяком при нахождении в дежурном режиме.

Пример системы с одиночной ячейкой согласно изобретению показан на фиг. 5. Дальность передачи сообщений запроса от оконечных устройств МС1 и МС2 определяет границы "подвижных" ячеек, расположенных вокруг оконечных устройств. Таким образом, в этом случае ячейку определяет не базовая станция, а оконечное устройство. Поскольку в этом примере имеются две такие подвижные ячейки, то предпочтительнее говорить об однобазовой системе, а не о системе с одиночной ячейкой. Если базовая станция находится внутри ячейки оконечного устройства (например, БС1, которая находится в каждой из подвижных ячеек, соответственно определяемых оконечными устройствами МС1 и МС2), то она отвечает на сообщение запроса. Затем оконечное устройство (МС1, МС2) получает идентификатор и тактовый сигнал базовой станции (БС1). Посредством этой информации оконечное устройство (МС1, МС2) может быстро осуществить доступ к базовой станции (БС1). Если базовая станция БС1 осуществляет передачу радиомаяка в режиме с малой продолжительностью включения, то оконечное устройство (MC1, MC2) может также отслеживать этот радиомаяк и, таким образом, "синхронизироваться" с этой базовой станцией, как и в обычных системах. Согласно этой концепции перемещающееся оконечное устройство периодически передает сообщение запроса.

Согласно другому аспекту изобретения, при получении ответа от соответствующей базовой станции оконечное устройство может запоминать идентификатор базовой станции и сдвиг тактового сигнала для последующего использования и осуществлять синхронизацию с радиомаяком, если базовая станция осуществляет передачу радиомаяка в режиме с малой продолжительностью включения. Если радиомаяк отсутствует, то оконечное устройство должно периодически выполнять повторную передачу сообщений запроса для того, чтобы выяснить, находится ли базовая станция все еще в пределах дальности действия.

В условиях наличия многих базовых станций, например, как в системе, показанной на фиг.6, в пределах дальности действия оконечного устройства находится более одной базовой станции. Например, в пределах зоны перекрытия "подвижной" ячейки оконечного устройства МС1 находятся три базовые станции (БС1, БС2, БС3). Следовательно, после передачи сообщения запроса ответ дадут несколько базовых станций (фактически все базовые станции, находящиеся в подвижной ячейке оконечного устройства). Оконечное устройство запоминает все идентификаторы и все смещения тактового сигнала отвечающих базовых станций. Следует отметить, что не требуется согласования или синхронизации базовых станций по отношению друг к другу: поскольку базовые станции и оконечные устройства номинально имеют один и тот же тактовый сигнал, то информация о смещениях и одном собственном тактовом сигнале (например, тактовом сигнале оконечного устройства), поступившая в оконечное устройство, достаточна для того, чтобы оно могло осуществить доступ ко всем базовым станциям в пределах дальности действия.

На фиг. 7 показан пример таблицы информации о базовых станциях, хранящейся в оконечном устройстве МС1, вариант которого показан на фиг.6. В пределах дальности действия находятся базовые станции БС1, БС2 и БС3 и указаны их идентификаторы, сдвиги тактового сигнала показания уровня принятого сигнала (ПУПС). Базовые станции БС4 и БС5 находятся за пределами дальности действия, но в этом примере оконечному устройству МС1 известно об их существовании, поскольку они выдали ответ при предыдущей процедуре запроса, и оно запомнило, соответственно, их идентификаторы и значения смещений их тактовых сигналов. Для этих базовых станций БС4 и БС5 имеющиеся в данный момент значения показаний уровня принятого сигнала (ПУПС) слишком малы и не важны: базовые станции БС4 и БС5 находятся за пределами дальности действия оконечного устройства.

Для выяснения того, вошли ли базовые станции в ячейку оконечного устройства или же вышли из нее вследствие перемещения оконечного устройства, оконечное устройство должно периодически повторять процедуру запроса. В вариантах осуществления, в которых базовые станции не передают сигнал радиомаяка, оконечное устройство перед установлением телефонного соединения должно выдать запрос для определения ближайшей базовой станции на основании показаний уровня принятого сигнала (ПУПС). Однако, если базовые станции осуществляют передачу радиомаяка СПЧ в режиме с малой продолжительностью включения, в предпочтительном варианте несогласованным образом, как, например, требуется в ISM-диапазоне на частоте 2,4 ГГц, то оконечное устройство может отслеживать каждую базовую станцию путем кратковременной настройки на нее при передаче радиомаяка. В этом случае оконечное устройство может осуществить подстройку сдвига (для корректировки дрейфа тактового сигнала) и контролировать ПУПС. Тогда при установлении телефонного соединения оконечное устройство может осуществить выбор базовой станции, имеющей наибольшее ПУПС.

Те же самые процедуры могут быть выполнены и в процессе текущего сеанса связи при необходимости переключения каналов связи от одной базовой станции к другой базовой станции. При ухудшении качества текущего соединения, оконечное устройство выдает запрос на поиск новых лучших базовых станций в своей ячейке. При наличии радиомаяков отслеживание радиомаяков может продолжаться во время телефонного соединения и позволяет определить, следует ли в настоящий момент осуществлять соединение с другой базовой станцией. Тем не менее, передача сообщений запроса важна для обнаружения новых базовых станций.

При использовании интерфейса беспроводной связи, основанного на СПЧ и выделенных временных интервалах, оконечное устройство может сохранять соединение с текущей базовой станцией во время запроса и соединения с другой базовой станцией. Это показано на фиг.8. В этом случае соединение с дуплексной связью для передачи трафика представляет собой обмен пакетами в прямом и обратном направлении через каждые 6 временных интервалов. Пакеты трафика обозначены заштрихованными прямоугольниками. Во временных интервалах, которые не используют для трафика, оконечное устройство МС1, которое в этом примере в текущий момент времени соединено с БС1 (например, см. трафик, передаваемый на этапах 801, 803, 805 и 807), может осуществлять запрос или отслеживание других базовых станций. В этом случае МС1 контролирует БС2; сразу после приема радиомаяка от БС2 (этап 809) МС1 передает запрос доступа к БС2 (этап 811) (управляющие пакеты обозначены черными прямоугольниками). При готовности МС1, осуществляется переключение канала трафика с БС1 на БС2. В этом случае БС2 ждет до тех пор, пока МС1 не будет готова осуществить переключение каналов связи (например, этап 813). В этом случае после переключения каналов связи обмен пакетами трафика осуществляется между МС1 и БС2 (например, этапы 815, 817, 819, 821).

Таким образом, описанная система использует базовые станции, которые либо вообще не осуществляют передачу радиомаяка или канала управления, либо в альтернативном варианте передают радиомаяк СПЧ в режиме с очень малой продолжительностью включения. Мобильное устройство, перемещающееся в зоне действия базовых станций (или в альтернативном варианте рассматриваемых в качестве базовых станций, входящих в пределы дальности действия собственной "подвижной" ячейки мобильного устройства) периодически запрашивает о состоянии внешней среды для определения того, какие базовые станции находятся в пределах его дальности действия и каково их состояние. В процессе запроса мобильное устройство получает информацию о последовательности скачкообразной перестройки частоты и о фазе последовательности скачкообразной перестройки частоты для каждой базовой станции, находящейся в пределах его дальности действия. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения последовательность скачкообразной перестройки частоты получают исходя из идентификатора базовой станции, а фазу последовательности скачкообразной перестройки частоты получают исходя из несинхронизированного собственного тактового сигнала базовой станции. Если мобильное устройство получает тактовый сигнал базовой станции и запоминает его в виде сдвига относительно его собственного тактового сигнала, то оно остается в состоянии синхронизации с этой базовой станцией до тех пор, пока поддерживается синхронизация тактовых импульсов мобильного устройства и базовой станции. Для корректировки дрейфа тактового сигнала необходимо периодически осуществлять корректировку сдвига тактового сигнала. Посредством процедуры запроса мобильное устройство может получить все адреса и смещения тактовых сигналов базовых станций в пределах его дальности действия. Сами базовые станции не обязательно должны быть согласованными, единственное требование состоит в том, что все устройства (мобильные устройства и базовые станции) должны использовать один и тот же номинальный тактовый сигнал.

Если базовые станции осуществляют передачу радиомаяка СПЧ, то мобильное устройство может контролировать базовые станции, используя информацию о синхронизации, полученную в процедуре запроса. В таком случае оно может осуществлять постоянную подстройку сдвига тактового сигнала для корректировки дрейфа тактового сигнала и может отслеживать уровень сигнала, принимаемого от этой базовой станции. Если базовая станция вообще не передает сигнал радиомаяка, то процесс запроса необходимо выполнять более часто.

Описанная концепция в некотором отношении может рассматриваться как действие, обратное тому, которое осуществляют в обычных сотовых системах связи. В сотовых системах связи ячейки создает сама сеть; границы ячеек определяет прохождение сигнала от базовых станций. В системе согласно данному изобретению границы ячеек обусловлены мобильным устройством, которое выясняет, какие базовые станции находятся в пределах его дальности действия и расположены в его собственной "подвижной" ячейке. Поэтому мобильное устройство регулярно передает сигнал для обнаружения новых базовых станций в его ячейке. Посредством процедуры запроса мобильное устройство получает информацию о том, сколько базовых станций находится в его "подвижной" ячейке, и на каком расстоянии расположены эти базовые станции. Если базовая станция осуществляет передачу радиомаяка (СПЧ), то мобильное устройство может также контролировать базовые станции в промежутке между процедурами запроса.

Для осуществления своевременного переключения каналов связи, перед тем как текущая базовая станция выйдет из ячейки мобильного устройства, во время соединения процедуры запроса и контроля необходимо выполнять более часто.

Данная концепция имеет следующие преимущества: 1) базовые станции не обязательно должны быть согласованными, и 2) теряется лишь небольшой объем ресурсов и исключаются излишние помехи, поскольку базовые станции, не поддерживающие связь с мобильным устройством, или не осуществляют передачу, или же осуществляют передачу в режиме с очень малой продолжительностью включения.

Описание изобретения было приведено со ссылкой на конкретный вариант осуществления. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что изобретение может быть осуществлено в конкретных формах, отличающихся от описанного выше предпочтительного варианта осуществления. Это может быть сделано без отступления от сущности изобретения. Предпочтительный вариант осуществления является просто иллюстративным и его никоим образом не следует рассматривать как ограничивающий. Объем изобретения определяется приложенной формулой изобретения, а не приведенным выше описанием, причем подразумевается, что объем формулы изобретения охватывает все варианты и эквиваленты.

Формула изобретения

1. Мобильное устройство для использования в сотовой системе связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты, содержащее беспроводное средство для определения того, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства, посредством периодической передачи одного или более сообщений запроса с помощью средства для передачи сообщений запроса и приема ответной информации с помощью средства для приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями, средство для определения набора базовых станций, которые в данный момент находятся в географической области, определяемой дальностью действия мобильного устройства, и средство для выбора из набора базовых станций той базовой станции, которая имеет наиболее сильный сигнал, для использования ее мобильным устройством.

2. Мобильное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для определения информации о синхронизации из ответной информации и средство для использования информации о синхронизации для установления связи с выбранной базовой станцией.

3. Мобильное устройство по п.2, отличающееся тем, что средство для определения информации о синхронизации определяет величину смещения тактового сигнала.

4. Мобильное устройство по п.3, отличающееся тем, что средство для определения информации о синхронизации дополнительно определяет идентификатор выбранной базовой станции.

5. Мобильное устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для определения информации о синхронизации из ответной информации, принятой по меньшей мере от одной из базовых станций, и средство для использования информации о синхронизации для отслеживания радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, передачу которого осуществляет упомянутая по меньшей мере одна из базовых станций.

6. Сотовая система связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты, содержащая мобильное устройство, содержащее беспроводное средство для определения того, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства посредством периодической передачи одного или более сообщений запроса с помощью средства для передачи сообщений запроса, и приема ответной информации с помощью средства для приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями, средство для определения набора базовых станций, которые в данный момент находятся в географической области, определяемой дальностью действия мобильного устройства, и средство для выбора из набора базовых станций той базовой станции, которая имеет наиболее сильный сигнал, для использования ее мобильным устройством, и одну или более базовых станций, каждая из которых содержит средство для приема по меньшей мере одного из сообщений запроса и средство, реагирующее на принятое по меньшей мере одно сообщение запроса, для передачи ответной информации в мобильное устройство.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что мобильное устройство дополнительно содержит средство для определения информации о синхронизации из ответной информации и средство для использования информации о синхронизации для установления связи с выбранной базовой станцией.

8. Система по п.6, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из базовых станций дополнительно содержит средство для передачи радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, а мобильное устройство дополнительно содержит средство для определения информации о синхронизации из ответной информации, принятой от упомянутой по меньшей мере одной из базовых станций, и средство для использования информации о синхронизации для отслеживания радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, передаваемого упомянутой одной из базовых станций.

9. Способ управления мобильным устройством для использования в сотовой системе связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты, включающий этапы, при которых определяют, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства, посредством периодической передачи из мобильного устройства одного или более сообщений запроса и приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями, определяют набор базовых станций, в данный момент находящихся в географической области, определяемой дальностью действия мобильного устройства, и осуществляют выбор той базовой станции из набора базовых станций, которая имеет наиболее сильный сигнал, для использования мобильным устройством.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых из ответной информации определяют информацию о синхронизации и используют информацию о синхронизации для установления связи с выбранной базовой станцией.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что этапы определения того, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства, определения набора базовых станций, находящихся в географической области, и осуществления выбора из набора базовых станций одной базовой станции для использования мобильным устройством выполняют в качестве части процедуры переключения каналов связи.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно включает этапы, при которых из ответной информации, принятой по меньшей мере от одной из базовых станций, определяют информацию о синхронизации и информацию о синхронизации используют для отслеживания радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, передаваемого упомянутой по меньшей мере одной из базовых станций.

13. Способ управления сотовой системой связи с несогласованной скачкообразной перестройкой частоты, включающий этапы, при которых в устройстве мобильной связи определяют, какие базовые станции находятся в географической области, определяемой местоположением мобильного устройства, посредством периодической передачи одного или более сообщений запроса и приема ответной информации, переданной отвечающими базовыми станциями, определяют набор базовых станций, в данный момент находящихся в географической области, определяемой дальностью действия мобильного устройства, и из набора базовых станций осуществляют выбор той базовой станции, которая имеет наиболее сильный сигнал, для использования мобильным устройством, а в каждой из одной или более базовых станций осуществляют прием по меньшей мере одного из сообщений запроса и передают ответную информацию в мобильное устройство в ответ на по меньшей мере одно принятое сообщение запроса.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в мобильном устройстве дополнительно выполняют этапы, при которых из ответной информации определяют информацию о синхронизации и используют информацию о синхронизации для установления связи с выбранной базовой станцией.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что по меньшей мере в одной из базовых станций дополнительно осуществляют передачу радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, а в устройстве мобильной связи дополнительно выполняют этапы, при которых из ответной информации, принятой от упомянутой по меньшей мере одной из базовых станций, определяют информацию о синхронизации и используют информацию о синхронизации для отслеживания радиомаяка скачкообразной перестройки частоты, передаваемого упомянутой одной из базовых станций.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8