Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО СВЯЗИ С РАСШИРЕННЫМ СПЕКТРОМ

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к системам беспроводной связи, в частности к системам связи с расширенным спектром, разделяющим системы модуляции и радиочастотные системы базовой станции, способным формировать замкнутые сети радиочастотных систем.

Предпосылки к созданию изобретения

Устройства связи с расширенным спектром можно разделить на много типов, такие как IS95 CDMA, cdma2000, WCDMA, TD-SCDMA, и т.д. в соответствии с различными методами модуляции и демодуляции. Неподвижная часть коммуникационной системы с расширенным спектром состоит из двух элементов: контроллер базовой радиостанции (BSC) или центральный узел (RNC) и несколько базовых радиостанций (BTS) или узлов (Узел В). Базовая радиостанция связывается с контроллером базовой радиостанции через интерфейсы Abis или luB. Подобный интерфейс существует между каждой радиостанцией и контроллером радиостанции, таким образом, множество радиостанций подразумевает множество интерфейсов. Через контроллер базовой радиостанции каждая радиостанция связывается с другими.

В традиционных устройствах связи с расширенным спектром одна базовая радиостанция осуществляет контроль за одной или несколькими радиочастотными системами, обеспечивая обслуживание абонентов в одной зоне. Из-за ограничения сферы действия одной базовой станции для увеличения зоны необходимо множество базовых станций, следовательно, требуется соответствующее количество интерфейсов, поддерживаемых контроллерами базовых станций. Базовые станции, связанные через контроллеры, будут иметь соответствующую множественную последовательность передачи и, следовательно, эксплуатационная надежность такого устройства связи с расширенным спектром уменьшается, а цена эксплуатации возрастает. Система модуляции и радиочастотная система работают как одно целое, имеют сложную структуру, и такой узел сложно установить на улице. Из-за требования раздельного размещения каждая базовая станция требует для размещения отдельное помещение, следовательно, для n станций потребуется n помещений, что увеличивает для оператора стоимость.

Чаще всего, радиальная сеть, как правило, в современных условиях адаптирована для формирования сети, связывающей системы модуляции с радиочастотными системами, образуя последовательную сеть. Радиальная сеть требует больше оптических волокон; для узкополосной передачи требуются специальные, главным образом составные пары радиальных оптических волокон. Последовательная сеть требует меньше оптических волокон; тем не менее, их надежность ниже, потому что снижение мощности или повреждение любого узла приведет к проблемам на следующем этапе, что может привести к серьезным осложнениям, что происходит, обычно из-за плохих внешних условий для базовых станций.

Замкнутая сеть может сохранить большое число оптических волокон, уменьшить сложность топологии сети и повысить надежность сети, а радиальную сеть и последовательную сеть можно считать особыми разновидностями замкнутой сети. Однако формирование замкнутой сети достаточно сложно. Сеть оптической синхронной передачи SDH может обеспечивать много типов формирования сетей, включая замкнутую сеть, но с трудом удовлетворяет требованиям обеспечения связи систем модуляции с радиочастотными системами. Основные проблемы в следующем.

В мобильных коммуникационных системах некоторые системы (например, CDMA) требуют точной синхронизации передачи антенны базовой станции с системным временем. Тем самым требуется ограничение действия системных часов через систему точного измерения времени, например: глобальную (спутниковую) систему определения места (GPS) в части систем модуляции, и периодически распространять такие граничные или стартовые сигналы по всей сети. Оптимальным методом для передачи подобных граничных сигналов является синхронная вставка информации о границе часов между прямыми и обратными данными, что приносит удорожание обработки интерфейсов систем модуляции и радиочастотных систем. Кроме того, если система модуляции и радиочастотная система не установлены в одном месте, необходимо вычислять точно и в реальном времени задержку передачи с системы модуляции на радиочастотную систему (задержка изменяется вместе со статусом переключения линии, таких проблем нет в цепочечной или радиальной сети); затем время начала прямой передачи необходимо настроить согласно задержке, с тем, чтобы скорректировать в обратном направлении центр поискового окна. Тем не менее, измерение в реальном времени задержки передачи, связанной с переключением не поддерживается SDH. Кроме того, сигналы, передаваемые системой модуляции на радиочастотную систему, имеют высокую скорость и требуют высокую точность реального времени и небольшую задержку переключения; передача с системы модуляции на радиочастотную систему не поддерживает синхронизацию со стандартом скорости приемника SDH. Таким образом, вышеупомянутые особенности затрудняют для SDH соответствие требованиям передачи с системы модуляции мобильной связи на радиочастотную систему.

Одной из характеристик замкнутой сети систем модуляции и радиочастотных систем является: система модуляции является единственным источником прямой связи и единственным пунктом получения обратного сигнала в отсутствие прямой связи между радиочастотными системами. Таким образом, основываясь на данной характеристике, можно провести определенную оптимизацию замкнутой сети систем модуляции и радиочастотных систем.

Краткое содержание изобретения

Техническим результатом настоящего изобретения является устройство связи с расширенным спектром более высокой эксплуатационной надежности и меньшей стоимости по сравнению с современными устройствами аналогичного назначения и облегчение формирования высокой скорости в реальном времени и эффективности передачи сети при удовлетворении требований передачи от систем модуляции на радиочастотные системы.

Указанный технический результат достигают за счет первого вида устройства связи с расширенным спектром, включающим контроллер базовой станции, централизованную систему групповой передачи и радиочастотные системы, при том, что централизованная система групповой передачи связана с контроллером базовой станции через интерфейс Abis или lub, а централизованная система групповой передачи включает одну или более подсистем групповой передачи и подсистему синхронизации, которая обеспечивает стартовые сигналы для подсистем групповой передачи при том, что подсистема групповой передачи связана с радиочастотными системами через внутренние интерфейсы.

Кроме этого, подсистема синхронизации обеспечивает стартовые сигналы для каждой подсистемы групповой передачи одновременно.

Подсистема синхронизации может быть задана в соответствии один к одному с подсистемой групповой передачи в тех же параметрах, при том, что подсистема синхронизации вырабатывает стартовые сигналы для соответствующей подсистемы групповой передачи соответственно.

Радиочастотная система может быть узлом радиочастотной системы, состоящей из множества радиочастотных систем, связанных последовательно, при том, что радиочастотные системы, замыкающие указанную последовательность, связаны с централизованной системой групповой передачи для создания кольцевой сети.

Устройство может дополнительно включать другую группу радиочастотных систем, связанных последовательно, при том, что радиочастотная система, расположенная на любом конце указанной последовательности, связана с централизованной системой групповой передачи для создания кольцевой сети.

Устройство может дополнительно включать другую группу радиочастотных систем, связанных соответственно с централизованной системой групповой передачи для создания радиальной сети.

Централизованная система групповой передачи и контроллер базовой станции имеют одинаковое местоположение.

Централизованная система групповой передачи передает прямые сигналы на две кольцевые сети одновременно; радиочастотная система получает прямые сигналы от двух кольцевых сетей одновременно, но в один момент времени селектор сети выбирает только одну из двух кольцевых сетей, используя контролируемый статус сети, при том, что соответствующую сеть выбирают путем переключения селектора сети в случае ненормального режима сети.

Радиочастотные системы передают обратные сигналы в двух направлениях кольцевых сетей одновременно; система групповой передачи получает обратные сигналы от двух кольцевых сетей одновременно, но в один момент времени селектор сети выбирает только одну из двух кольцевых сетей, используя контролируемый статус сети, при том, что соответствующую сеть выбирают путем переключения селектора сети в случае ненормального режима сети.

Кроме перечисленных основного и альтернативных решений указанный технический результат достигают за счет второго вида устройства, включающего контроллер базовой станции, централизованную систему групповой передачи и радиочастотные системы, при том, что централизованная система групповой передачи связана с контроллером базовой станции через интерфейс Abis или lub, а централизованная система групповой передачи включает одну подсистему групповой передачи и подсистему синхронизации, вырабатывающую стартовые сигналы для подсистемы групповой передачи; подсистема групповой передачи включает дополнительно главную подсистему групповой передачи и несколько управляемых подсистем групповой передачи, при том, что главная подсистема групповой передачи связана с управляемыми подсистемами групповой передачи с возможностью централизованно управлять ими, а управляемые подсистемы групповой передачи связаны с радиочастотными системами через систему внутренних интерфейсов.

При этом, очевидно, что вышеуказанные альтернативные разновидности первого вида заявляемого устройства имеют сходный характер с возможностями видоизменения второго вида заявляемого устройства.

Настоящее изобретение уменьшает количество базовых станций и сопряжений между базовыми станциями и контроллерами базовых станций путем централизации системы групповой передачи множественных подсистем, достигая того же эффекта действия. Централизованная система групповой передачи и радиочастотные системы полностью независимы, что очень удобно при использовании узловой схемы. Радиочастотные системы могут быть размещены рядом с антенной с соответствующим уменьшением длин кабелей, следовательно, снижаются требования по мощности передачи и мощности входа базовой станции. Поскольку в каждом радиочастотном узле, при этом, присутствует только радиочастотная часть, структура узла упрощается, что делает узел проще для работы на улице и меньше в размерах. Становится возможным использование только одного помещения для покрытия большой зоны, и, если централизованная система групповой передачи имеет переносной характер, то отсутствует необходимость арендовать помещение вообще. Наконец, установка базовых станций и контроллеров базовых станций в одном месте решает проблему ограничения пространства внутри одного помещения, таким образом, экономит оператору средства и улучшает эксплуатационную надежность устройства.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - структурная диаграмма устройства связи с расширенным спектром в обычном исполнении;

Фиг.2 - структурная диаграмма-рисунок первого вида устройства связи с расширенным спектром в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 - структурная диаграмма-рисунок второго вида устройства связи с расширенным спектром в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4 - монтажная диаграмма контроллера базовой станции и централизованной системы групповой передачи, размещенные в одном месте в устройствах связи с расширенным спектром;

Фиг.5 - структурная сеть, формируемая устройствами связи с расширенным спектром в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.6 - устройство обработки сигналов радиочастотных систем в кольцевой сети;

Фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая структуру цепочечной и радиальной сети как разновидностей кольцевой сети;

Фиг.8 - возможное исполнение сети, сформированной устройствами связи с расширенным спектром в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание предпочтительного устройства:

Теперь данное изобретение будет детально описано со ссылками на сопутствующие чертежи и описания устройств предпочтительного исполнения.

Неподвижная часть устройства связи с расширенным спектром состоит из двух элементов: контроллера базовой станции (BSC) (или центрального узла RNC) и нескольких базовых станций (BTS) (или узлов Node В). Базовая станция связана с контроллером базовой станции через интерфейс Abis или lub. Подобное устройство сопряжения существует между каждой базовой станцией и контроллером базовой станции, таким образом, подразумевая наличие множественных сопряжений в случае множества базовых станций. Базовые станции связаны друг с другом через контроллер базовой станции. Обычно базовая станция состоит из двух частей: системы групповой передачи и радиочастотных систем, при том, что система групповой передачи обеспечивает цифровую обработку групповой передачи и интерфейс сопряжения с контроллером базовой станции. Радиочастотная система производит прямое и обратное преобразование сигнала по отношению к спектру несущих радиочастот.

Традиционные системы, как показано на Фиг.1, предполагают, что одна базовая станция обслуживает одну или более радиочастотных систем, обеспечивая сервисное обслуживание на определенной территории. Из-за ограничения сферы действия одной базовой станции, большие территории требуют использования нескольких базовых станций, при том, что контроллер базовой станции должен поддерживать множественные интерфейсы, что до известной степени снижает надежность подобных устройств связи с расширенным спектром.

Базовая станция сложна по своей структуре, тяжела в транспортировке и дорого стоит. Поскольку для каждой станции требуется отдельное помещение, для покрытия большой зоны требуется много помещений. Таким образом, стоимость размещения оборудования возрастает.

Каждая базовая система требует системы точного времени, значит для множества базовых станций требуется множество независимых систем точного времени или синхронизации, что также сказывается на увеличении стоимости и понижении надежности.

Кроме того, значительность территории охвата предполагает рассредоточенный характер размещения базовых станций, что обязательно сказывается на сложности технического обслуживания.

Для решения вышеперечисленных проблем традиционных устройств, данное изобретение предоставляет первый вид устройств связи с расширенным спектром, как показано на Фиг.2, включающее контроллер базовой станции, хотя бы одну централизованную систему групповой передачи и множественные радиочастотные системы; централизованную систему групповой передачи имеет связь с контроллером базовой станции через интерфейс Abis или lub; централизованная система групповой передачи включает одну или более подсистему групповой передачи и одну подсистему синхронизации, которая может быть общей для каждой подсистемы групповой передачи, т.е. сигналы синхронизации одновременно поступают в несколько подсистем групповой передачи; каждая подсистема групповой передачи имеет связь с множественными радиочастотными системами через внутренний интерфейс. Каждая подсистема групповой передачи может быть спроектирована, ориентируясь на одну подсистему синхронизации, вырабатывающую стартовые сигналы синхронизации для каждой соответствующей подсистемы групповой передачи.

Кроме этого, данное изобретение предусматривает второй вид системы связи с расширенным спектром, как показано на Фиг.3, включающей контроллер базовой станции, хотя бы одну централизованную систему групповой передачи и множественные радиочастотные системы; централизованная система групповой передачи имеет связь с контроллером базовой станции через интерфейс Abis или lub; централизованная система групповой передачи, кроме того, включает одну главную подсистему групповой передачи, несколько управляемых подсистем групповой передачи и подсистему синхронизации, вырабатывающей стартовые сигналы синхронизации для главной и каждой из управляемых подсистем групповой передачи; главная подсистема групповой передачи имеет связь с управляемыми подсистемами групповой передачи, обеспечивая централизованный контроль всех управляемых подсистем групповой передачи.

Множественные подсистемы групповой передачи могут использовать одну систему синхронизации таким образом, чтобы каждая подсистема имела конфигурацию, основанную на единую систему синхронизации (независимые точные часы) (например: глобальная система навигации и определения положения GPS), что снижает стоимость и улучшает надежность. Сверх того, могут использоваться общие цепи управления и интерфейса, связанные с контроллером групповой передачи. Совместное использование единых цепей также снижает стоимость, упрощает дизайн и улучшает надежность. Централизованное управление предполагает управление контроллером базовой станции единственной базовой станции, существенно уменьшая, таким образом, общее число базовых станций, управляемых одним контроллером, что выгодно сказывается на централизации и надежности контроллера базовой станции.

Совмещение централизованной системы групповой передачи с удаленными радиочастотными системами позволяет устанавливать систему модуляции базовой станции и контроллер базовой станции в одном месте, усиливая значимость предлагаемого метода конфигурации. Фиг.4 - пример установки контроллера групповой передачи и централизованной системы групповой передачи в одном месте. Показано, что прежний удаленный интерфейс между контроллером базовой станции и самой базовой станцией заменены замкнутым интерфейсом с ограниченной зоной передачи, что позволяет использовать простой интерфейс с пониженными требованиями. Таким образом, требования протокола сжатия, совмещающие большое расстояние и узкую полосу пропускания, могут быть игнорированы, позволяя упростить схему установки базовой станции и ее контроллера.

Фиг.5 - топологическая структура кольцевой сети, образованной централизованной системой групповой передачи и радиочастотными системами в соответствии с настоящим изобретением. Сеть с двойным волокном двойной направленности является основой структуры, из которой могут быть сформированы кольцевые сети из четырех волокон. Одна кольцевая сеть содержит одну централизованную систему групповой передачи и множество радиочастотных систем. Кольцевая сеть обеспечивает радиочастотные системы эксплуатационными данными и рабочими сигналами базовой станции прямого действия, при том, что система модуляции через кольцевую сеть имеет обратную связь от эксплуатационных данных и рабочих сигналов радиочастотных систем.

Кольцевая сеть может быть спроектирована для прямой/обратной мультиплексной передачи, быть полностью дублированной сетью, поддерживающей быструю передачу с возможностью конверсии, используя особенности беспроводной связи, например, радиочастотная система заканчивает передачу специальных прямых данных в реальном времени и одновременно начинает обратную передачу специальных обратных данных в реальном времени, а система модуляции является единственной исходящей точкой для прямой линии и единственным местом назначения для обратной линии.

Это пример простой кольцевой сети, включающей две системы R1 и R2, как показано на Фиг.5, и две радиочастотные станции, делящей сеть на 3 части.

На Фиг.5а показан прямой/обратный мультиплексный способ в процессе нормальной работы; сигналы передачи каждого элемента в нормальных условиях обозначены на фиг.5а. В нормальных условиях работы, начиная с системы модуляции В0 по часовой стрелке, передаваемые данные с оптических волокон в трех элементах таковы.

Часть оптических волокон из системы модуляции В0 на R1, передача внутреннего цикла: прямая линия R1 + прямая линия R2, передача внешнего цикла: обратная линия R1 + обратная линия R2.

Часть оптических волокон от R1 до R2, передача внутреннего цикла: обратная линия R1 + прямая линия R2, передача внешнего цикла: прямая линия R1 + обратная линия R2.

Операции, выполняемые R1: получение прямых данных, принадлежащих R1 и вставка обратных данных R1 в бывший прямой интервал времени. Внутренний и внешний циклы выполняются тем же способом.

На части оптических волокон от R2 до системы модуляции В0, передача внутреннего цикла: обратная линия R1 + обратная линия R2, передача внешнего цикла: прямая линия R1 + прямая линия R2. Операция R2 схожа с операцией R1.

Некоторые специальные интервалы времени заданы для каждой системы радиочастот, и система модуляции посылает те же данные на внутренний цикл и внешний цикл по прямой линии одновременно. Хотя данные передают по двум циклам, только радиочастотная система выбирает один цикл для передачи реальных прямых данных. В обратной линии каждая радиочастотная система передает данные на внутренний и внешний цикл одновременно. Поскольку радиочастотная система заканчивает прямой временной интервал, который ей принадлежит, временной интервал может применяться для передачи обратных данных станции. Таким образом, прямые и обратные данные одной радиочастотной системы могут пользоваться одним временным интервалом, что позволяет эффективно использовать ширину полосы пропускания.

Обратные данные с внутреннего и внешнего циклов попадают на групповую передачу одновременно. Тем не менее, селектор связи выбирает только одну активную линию. Разные радиочастотные системы могут выбирать разные активные линии в один момент. Например, в момент Т0, активная линия R1 может быть внутренним циклом, и активная линия R2 может быть внешним циклом. Селектор связи выбирает подходящую линию в соответствии со статусом линий. В случае неисправности связи, селектор связи переключается соответственно.

На Фиг.5b показан прямой и обратный способ мультиплексирования в случае неисправности.

В случае разделения оптических волокон как показано на Фиг.5b, от системы модуляции В0 по часовой стрелке, передача данных оптоволокном на три части таково.

В части оптоволокон от системы модуляции В0 до R1, передача внутреннего цикла: прямая линия R1 + прямая линия R2, передача внешнего цикла: обратная линия R1 + обратная линия R2.

В части оптоволокон от R1 до R2, передача внутреннего цикла: обратная линия R1 + прямая линия R2, передача внешнего цикла: прямая линия R1 + обратная линия R2. R1 выполняет следующие операции: получение прямых данных, принадлежащих R1 и вставка обратных данных R1 в бывший прямой интервал времени. Внутренний и внешний цикл действуют одним способом.

В части оптоволокон от R2 до системы модуляции В0, передача внутреннего цикла: обратная линия R1 + обратная линия R2, передача внешнего цикла: прямая линия R1 + прямая линия R2. Операции R2 такие же, как и у R1.

В этот момент прямая линия от R1 может быть из внутреннего цикла, но прямые данные от R2 из внешнего цикла, поскольку внутренний цикл был разбит. Сходно, обратные данные от R1 возвращаются с внутреннего цикла, и обратная линия от R2 может возвращаться с внешнего цикла.

На основе вышеприведенного анализа, вне зависимости нормальный статус или неисправности, радиочастотные системы выполняют одинаковую переработку данных, хотя линии переключены. Работа внутреннего и внешнего циклов почти полностью идентичны, что снижает сложность контроля, увеличивается скорость переключения благодаря полностью надежному дублированию.

Фиг.6 - блочная диаграмма радиочастотных системы при формировании кольцевой сети.

Для внутреннего цикла прямые/обратные смешанные данные приходят от радиочастотных систем, расположенных выше, и делятся на два пути после получения и конструирования: один путь входит в память прямого буфера, сначала выбирает свой собственный интервал времени, и затем входит в выбранный цикл вместе с прямыми данными внешнего цикла, чтобы выбрать активированный прямой выход, соответствующий определенным требованиям; другой путь входит в мультиплексный узел разделенной вставки, получающий обратные сигналы, одновременно генерируемые локально, и интервал времени, занятый данными прямой линии, замещается данными обратной линии. Затем данные передаются вниз через элемент передачи внутреннего цикла.

Процедура обработки внешнего цикла сходна с таковой для внутреннего цикла. Обратные сигналы распространяются на внутренний и внешний циклы. Прямые сигналы радиочастотных систем выбирают в зависимости от статуса настоящей линии, их можно также выбрать вручную.

Исполнение устройства кольцевой сети части групповой передачи сходно с радиочастотными системами, но оно передает прямые данные на внутренний и внешний циклы одновременно, и выбирает и активирует путь в обратной линии для каждой радиочастотной системы в соответствии с определенными правилами.

Благодаря эластичности, достигнутой с помощью кольцевой сети, топологическая структура всех типов сетей, включая радиальные и цепочечные сети, может рассматриваться как специальная кольцевая сеть. Следовательно, можно внедрить для сетей разных топологических структур тот же механизм переработки данных, что может упростить дизайн и повысить надежность.

Фиг.7 - диаграмма, представляющая цепочечную и радиальную сети как кольцевую сеть, где на Фиг.7а представлена типичная кольцевая сеть без двойного деления волокон; для цепочечной сети, показанной на Фиг.7b, пересечение пунктирных линий может первично описывать цепочечную сеть как типичную кольцевую сеть, и затем представление двойных волокон пунктирной линии было сломано, таким образом сеть может быть описана как тип кольцевой сети с разорванными двойными волокнами; и для радиальной сети, показанной на Фиг.7с, сходно, сеть может быть описана как сеть с двойными разорванными волокнами в сочетании с множественными независимыми одиночными узлами. Поскольку цепочечная и радиальная сети могут рассматриваться как кольцевая сеть в ненормальных условиях, вышеприведенный анализ способа формирования сети для структур кольцевой сети данного изобретения также пригоден для двух сетей.

Фиг.8 - исполнение линии, формирующей сеть радиочастотных систем и централизованной системы групповой передачи в системе связи с расширенным спектром в соответствии с данным изобретением. Фиг.8 объединяет три способа передачи кольцевой, радиальной и цепочечной сети для радиочастотных систем. Первое, каждую радиочастотную систему связывают с централизованной системой групповой передачи соответственно так, что радиочастотные системы радиально связаны друг с другом; второе, множественные радиочастотные системы соединены последовательно, и радиочастотная система, на одном конце связанная с централизованной системой групповой передачи, после цепи, является составной; третье, множественные радиочастотные системы соединены последовательно, а радиочастотные системы на двух концах связаны с централизованной системой групповой передачи, и эти радиочастотные системы составлены из сетей. Следует отметить, что помимо трех способов формирования интегрированных сетей, показанных на Фиг.8, может существовать любой из вышеописанных способов, один или два, связанный с централизованной системой групповой передачи. Обобщая, механизм прямого и обратного мультиплексирования, в соответствии с данным изобретением, полностью соответствует структуре формирования сетей в любых указанных выше комбинациях.

При этом понятно, что вышеописанные исполнения приводятся только для объяснения, но не ограничения данного изобретения. Несмотря на детальное описание данного изобретения со ссылками на предпочтительные варианты исполнения, должно быть ясно, что различные модификации, изменения и эквиваленты могут быть исполнены любым специалистом в области без того, чтобы выйти за пределы смысла и границы данного изобретения. Все модификации, изменения и эквиваленты описаны в рамках формулы изобретения настоящего изобретения.