система с движущейся базовой станцией для радиосвязи с подвижными объектами

Формула изобретения

1. Система мобильной связи для осуществления связи с мобильными телефонами (20, 25), включающая неподвижные порты радиосвязи (50), подключенные к телефонной сети (60), содержащая интерфейс радиосвязи для передачи сигналов к мобильным телефонам и получения сигналов радиосвязи от мобильных телефонов, отличающаяся тем, что система мобильной связи также содержит подвижную базовую станцию (30), размещенную с возможностью перемещения независимо от мобильных телефонов (20) в ограниченной зоне относительно неподвижного порта радиосвязи (50), при этом подвижная базовая станция (30) содержит первый интерфейс радиосвязи (132), принимающий сигналы радиосвязи, передаваемые мобильными телефонами (20, 25), и передающий сигналы радиосвязи на неподвижный порт радиосвязи (50), и второй интерфейс радиосвязи (132), принимающий сигналы радиосвязи, передаваемые неподвижным портом радиосвязи (50), и передающий сигналы радиосвязи к мобильным телефонам (20).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что мобильные телефоны (2) перемещаются вдоль дорожного полотна (10), а подвижная базовая станция перемещается в направлении, по существу параллельном дорожному полотну (10).

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что подвижная базовая станция (30) размещена с возможностью перемещения по направляющей (35), ориентированной параллельно дорожному полотну (10).

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что неподвижный порт радиосвязи (50) расположен с одной стороны направляющей (35) против дорожного полотна (10).

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что подвижная базовая станция (30) содержит первую антенну (100), соединенную с первым интерфейсом радиосвязи (132) и направленную на мобильные телефоны (20), и вторую антенну (101), соединенную со вторым интерфейсом радиосвязи (132) и направленную на неподвижный порт радиосвязи (50), а также процессор (130), соединенный с первым и вторым интерфейсами радиосвязи.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что сигналы радиосвязи, передаваемые между подвижной базовой станцией (30) и неподвижным портом радиосвязи (50), передаются в соответствии с многостанционным доступом в системах с кодовым разделением каналов, с прямой последовательностью и протоколом передачи сигналов расширенного спектра.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что сигналы, передаваемые от мобильного телефона (20) к подвижной базовой станции (30), передают при первом уровне мощности, а сигналы, передаваемые от подвижной базовой станции (30) к неподвижному порту радиосвязи (50), передают при втором уровне мощности, который выше первого уровня мощности.

8. Система по п.6, отличающаяся тем, что сигналы, передаваемые между неподвижным портом радиосвязи (50) и подвижной базовой станцией (30), передают в процессе осуществления дуплексной связи с временным разделением.

9. Система по п.6, отличающаяся тем, что сигналы, передаваемые между неподвижным портом радиосвязи (50) и подвижной базовой станцией (30), передают в процессе осуществления дуплексной связи с частотным разделением.

10. Система по п.6, отличающаяся тем, что содержит множество неподвижных портов радиосвязи (50) и множество подвижных станций (30), при этом каждая из подвижных базовых станций (50) синхронизована с выбранным неподвижным портом радиосвязи (50) посредством передачи пилот-сигналов к выбранному неподвижному порту радиосвязи.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сигналы передают от неподвижного порта радиосвязи (50) к подвижной базовой станции (30) на первом уровне мощности, а от подвижной базовой станции (30) к мобильному телефону (20) - на втором уровне мощности, который выше первого уровня мощности.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что включает множество подвижных базовых станций (30), каждая из которых имеет связанную с ней зону обслуживания, при этом каждая подвижная базовая станция (30) содержит процессор (130), выполняющий функцию передачи связи абонентов и прием существующих связей абонентов для мобильных телефонов (20) в связанной с ней зоне обслуживания.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что каждая подвижная базовая станция (30) имеет процессор (130), определяющий место нахождения идентифицированного мобильного телефона (20) в связанной с ней зоне обслуживания.

14. Система по п.1, отличающаяся тем, что подвижная базовая станция (30) имеет процессор (130), выполняющий функцию определения места нахождения идентифицированного мобильного телефона (20) и передачи ему сигналов, соответствующих сигналам радиосвязи, принимаемым от телефонной станции (60).

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит множество неподвижных портов радиосвязи (50), а ограниченная зона определяется относительно множества неподвижных портов радиосвязи (50).

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что сигналы, передаваемые первым интерфейсом радиосвязи (132) к неподвижным портам радиосвязи (50), соответствуют сигналам, принимаемым первым интерфейсом (132) от мобильных телефонов (20), а сигналы, передаваемые вторым интерфейсом радиосвязи (132) к мобильным телефонам (20), соответствуют сигналам, принимаемым вторым интерфейсом радиосвязи (132) от неподвижных портов радиосвязи (50).

17. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит мобильные телефоны (20), движущиеся вдоль дорожного полотна (10), множество подвижных базовых станций (30), размещенных с возможностью движения на направляющей (35), проходящей параллельно дорожному полотну (10) и имеющей первый край, смежный дорожному полотну (10), и второй край, противоположный первому, множество отстоящих друг от друга неподвижных портов радиосвязи (50), расположенных на втором краю направляющей (35), при этом каждая подвижная базовая станция (30) содержит процессор (130) и связанную с ним первую радиоантенну (100), направленную на первый край направляющей (35), и вторую радиоантенну (101), направленную на второй край направляющей (35), каждый неподвижный порт радиосвязи (50) содержит процессор (150) и связанную с ним радиоантенну (110), направленную на направляющую (35), причем процессор (130) чувствителен к сигналам радиосвязи, принимаемым первой антенной (100), для передачи сигналов радиосвязи через посредство второй антенны (101) к неподвижным портам радиосвязи (50), а процессор (150) чувствителен к сигналам радиосвязи, принимаемым через посредство связанной с ним радиоантенны (110) для передачи соответствующих сигналов к телефонной станции (60).

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оптоволоконное кольцо (55), по которому соответствующие сигналы передаются на телефонную станцию (60).

19. Система по п.1, отличающаяся тем, что подвижная базовая станция (30) перемещается с заданной скоростью в определенном направлении.

20. Система по п.19, отличающаяся тем, что заданная скорость, с которой перемещается базовая станция (30), является функцией средней скорости множества мобильных телефонов (20).

21. Система по п.1, отличающаяся тем, что подвижная базовая станция (30) перемещается в первом заданном направлении и связанная с мобильными телефонами (20), движущимися в том же направлении, дополнительно содержит вторую подвижную базовую станцию (40), движущуюся во втором направлении, противоположном первому, и связанную с другими мобильными телефонами (25), движущимися во втором направлении.

22. Система по п.21, отличающаяся тем, что в ней мобильные телефоны (20) движутся по одному дорожному полотну (10), а другие мобильные телефоны (25) движутся по другому дорожному полотну (15), подвижная базовая станция (30) движется вдоль направляющей (35), смежной с первым дорожным полотном (10) и расположенной между первым дорожным полотном (10) и вторым дорожным полотном (15), а другая подвижная базовая станция (40) движется вдоль второй направляющей (45), смежной со вторым дорожным полотном (15) и расположенной между первым дорожным полотном (10) и вторым дорожным полотном (15), при этом этот неподвижный порт радиосвязи (50) расположен между первой (35) и второй (45) направляющими.

23. Система по п.1, отличающаяся тем, что неподвижный порт радиосвязи (50) соединен с телефонной станцией (60) посредством оптоволоконного кольца (55).

24. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит множество неподвижных базовых станций (70), соединенных с телефонной станцией (60) посредством оптоволоконного кольца (55), чувствительных к сигналам радиосвязи, передаваемым мобильным телефонам (20), для передачи соответствующих сигналов к телефонной станции (60).

25. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит множество неподвижных портов радиосвязи (50) и множество подвижных базовых станций (30), при этом каждый неподвижный порт радиосвязи (50) чувствителен к сигналам радиосвязи, передаваемым идентифицированной подвижной базовой станцией (30), а каждый неподвижный порт радиосвязи, чувствительный к сигналам радиосвязи от идентифицированной подвижной базовой станции, обеспечивает вычисление символа качества сигналов для данных, представляемых передаваемыми сигналами радиосвязи, и передачу к телефонной станции (60) сигналов данных, соответствующих передаваемым сигналам радиосвязи вместе с соответствующим символом качества сигналов, при этом телефонная станция (60) чувствительна к приему сигналов данных и к символу качества сигналов для передачи к телефонной сети данных, принятых от выбранного одного из неподвижных портов радиосвязи (50), имеющего предпочтительный символ качества сигналов.

26. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит множество неподвижных портов радиосвязи (50) и множество подвижных базовых станций (30), при этом каждый неподвижный порт радиосвязи (50) чувствителен к блоку данных, принимаемому от телефонной станции (60), для передачи соответствующего радиосообщения к выбранной одной из подвижных базовых станций (30), телефонная станция (60) обеспечивает передачу заданного блока данных, предназначенного для выбранной одной из подвижных базовых станций (30), к выбранному одному из неподвижных портов радиосвязи (50), а каждый выбранный один из неподвижных портов радиосвязи (50) чувствителен к приему заданного блока данных для передачи соответствующих сигналов радиосвязи к выбранной одной из подвижных базовых станций (30).

27. Система по п.22, отличающаяся тем, что заданный блок данных передают к каждому выбранному одному из неподвижных портов радиосвязи (50) во временной последовательности, а выбранные одни из неподвижных портов радиосвязи (50) передают соответствующие сигналы в соответствующей временной последовательности.

28. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит множество неподвижных портов радиосвязи (50) и множество подвижных базовых станций (30), при этом каждая подвижная базовая станция (30) имеет связанную с ней зону обслуживания и обеспечивает выполнение функций передачи и приема существующих связей абонентов для мобильных телефонов в связанной с ней зоне обслуживания.

29. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит множество подвижных базовых станций (30), при этом каждая подвижная базовая станция (30) имеет связанную с ней зону обслуживания и выполняет множество функций, включая определение места нахождения идентифицированного мобильного телефона в связанной с ней зоне обслуживания.

30. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит первую и вторую телефонные станции (60,215), соединенные с телефонной сетью, и множество неподвижных портов радиосвязи (50,212) для связи с мобильными телефонами (20,25), при этом каждый из неподвижных портов радиосвязи (50,212,252) соединен с одной из телефонных станций (60,215), первый и второй замкнутые контуры (200,205), каждый из которых имеет противоположные концы и поддерживает с возможностью движения множество подвижных базовых станций (30,210,250), причем телефонные станции (60,215) обеспечивают регистрацию положения каждой из подвижных базовых станций (30,210) на каждом контуре (200,205) и обеспечивают передачу предупредительного сигнала через посредство одного из неподвижных портов радиосвязи (50,212,252) к подвижным базовым станциям (30,210), приближающимся к одному из противоположных концов одного из контуров (200,205), а подвижная базовая станция (30,210,250), принимающая предупредительный сигнал, чувствительна к предупредительному сигналу для передачи существующих соединений с мобильными телефонами к другой подвижной базовой станции (30,210,250).

31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что один из противоположных концов одного из контуров (200,205) перекрывает один из противоположных концов другого контура (200,205).

32. Способ передачи сигналов в системе мобильной связи между коммутационной телефонной станцией (215), к которой подключен неподвижный порт радиосвязи, и мобильным телефоном, движущимся в определенном направлении и передающим сигналы радиосвязи, отличающийся тем, что в нем перемещение подвижной базовой станции (210), связанной с коммутационной телефонной станцией (215), осуществляется в определенном направлении вдоль дорожного полотна (206) в зоне, ограниченной относительно подвижного порта радиосвязи (212), прием подвижной базовой станцией (210) сигналов радиосвязи, передаваемых от мобильного телефона, и передачу сигналов от подвижной базовой станции (210) к неподвижному порту радиосвязи (212), соответствующих сигналам радиосвязи, передаваемым от мобильного телефона.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что в нем предусматривается прием подвижной базовой станцией (210) сигналов радиосвязи, передаваемых от неподвижного порта радиосвязи (212), и передачу от подвижной базовой станции (210) к мобильному телефону сигналов радиосвязи, передаваемых от неподвижного порта радиосвязи (212).

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что в нем движение подвижной базовой станции (210) осуществляется в одном направлении вдоль контура (205), имеющего противоположные концы и проходящего по существу параллельно дорожному полотну (206) на ограниченное расстояние, и движение подвижной базовой станции (210) в обратном направлении, когда подвижная базовая станция достигает одного конца ограниченного расстояния.

35. Способ по п.32, отличающийся тем, что в нем осуществляется движение множества подвижных базовых станций (210) в определенном направлении, определение качества принимаемых сигналов, исходящих из идентифицированного мобильного телефона в каждой из множества подвижных базовых станций (210), и выбор сигнала предпочтительного качества.

36. Способ по п.32, отличающийся тем, что в нем осуществляется передача сигналов радиосвязи между подвижной базовой станцией (210) и неподвижным портом радиосвязи (212) в соответствии с многостанционным доступом в системах с кодовым разделением каналов, с прямой последовательностью и протоколом передачи сигналов расширенного спектра.

37. Способ по п. 33, отличающийся тем, что сигналы радиосвязи от мобильного телефона к подвижной базовой станции (210) передают при первом уровне мощности, а сигналы радиосвязи от неподвижной базовой станции (210) к неподвижному порту радиосвязи (212) передают при втором уровне мощности, который меньше первого уровня мощности.

38. Способ по п.33, отличающийся тем, что сигналы радиосвязи от неподвижного порта радиосвязи (212) к подвижной базовой станции (210) передают при первом уровне мощности, а сигналы радиосвязи от подвижной базовой станции (210) к мобильному телефону передают при втором уровне мощности, который выше первого уровня мощности.

39. Способ по п.33, отличающийся тем, что сигналы радиосвязи между неподвижным портом радиосвязи (212) и подвижной базовой станцией (210) передают в процессе осуществления дуплексной связи с временным разделением.

40. Способ по п.33, отличающийся тем, что в нем осуществляется синхронизация подвижной базовой станции (210) с выбранным мобильным телефоном посредством передачи пилот-сигнала от подвижной базовой станции к выбранному мобильному телефону.

41. Способ по п.33, отличающийся тем, что в нем осуществляются движение множества подвижных базовых станций (30,210) в определенном направлении, установление телефонной связи между телефонной станцией (60,215) и мобильным телефоном (20,25) через посредство выбора одной из подвижных базовых станций (30,210), текущий контроль передачи сигналов от мобильного телефона (20,25) в выбранной одной из подвижных базовых станций (30,210) и управление передачей телефонной связи в выбранной подвижной базовой станции (30,210) от выбранной подвижной базовой станции (30,210) к другой подвижной базовой станции (30,210).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к сотовым системам телефонной связи, в которых мобильный телефон подвижного объекта сообщается посредством радиосвязи с базовой станцией, соединенной с проводной телефонной сетью, а более конкретно - к сотовым системам телефонной связи, приспособленным для использования с мобильными телефонами быстродвижущихся объектов.

Описание предшествующего уровня техники

В типовых сотовых системах телефонной связи область делят на множество зон (сот), причем каждая зона имеет пункт связи, расположенный в центре зоны. Мобильный телефон подвижного объекта, движущегося в такой сети связи с зонной (сотовой) структурой, сообщается посредством радиосвязи с ближайшим пунктом связи зоны. Каждый пункт связи зоны соединен кабелем или посредством прямой микроволновой (СВЧ) связи с интерфейсом телефонной сети. Функции типового интерфейса сети связи описаны в техническом журнале The Bell System Technical Journal, January 1979, Volume 58, No. 1. Одной из функций, выполняемых интерфейсом телефонной сети, является, так называемая функция "передачи". Когда мобильный телефон движется через сеть связи с зонной (сотовой) структурой, он будет двигаться по направлению от пункта связи одной зоны к пункту связи другой зоны. Каждый пункт связи зоны осуществляет текущий контроль качества сигнала, принимаемого от мобильного телефона, пропускает информацию к интерфейсу телефонной сети и определяет, когда должна быть передана продолжающаяся связь абонентов от пункта связи одной зоны к пункту связи другой. Такая процедура известна как "передача". Процесс передачи связи абонентов включает в себя несколько операций, предусматривающих выбор соединительной телефонной линии пункта связи зоны между подвижной коммутационной телефонной станцией и пунктом связи другой зоны, посылку сообщения к передатчику/приемнику мобильного телефона для настройки из используемого в настоящее время канала тональной частоты на канал тональной частоты в пункте связи новой зоны, соответствующем вновь выбранной соединительной телефонной линии, настройку речевого канала в передвижной коммутационной телефонной станции от соединительной телефонной линии пункта связи зоны к соединительной линии связи, используемой в настоящее время для связи абонентов, и ожидание речевого канала в переключающей коммутационной схеме передвижной коммутационной телефонной станции между соединительной телефонной линией старой зоны и соединительной телефонной линией телефонной сети новой зоны.

Проблема существующих систем телефонной связи с мобильными телефонами подвижных объектов заключается в том, что процедура передачи связи абонентов требует много времени. Это перерастает в большую проблему в городских районах, которые сильно перегружены. Основным принципом сотовых систем телефонной связи является концепция повторного использования частоты. Можно утверждать, что пропускная способность сотовой системы увеличивается в N² раза, если размер зоны, то есть ее диаметр, уменьшается в N раз. Это имеет место из-за того, что для использования в каждой независимой зоне, по меньшей мере в принципе, доступны все частоты в спектре мобильного телефона. Таким образом, когда увеличивают число зон, увеличивается общее число осуществляемых одновременно связей абонентов. Однако недостатком уменьшения размера зон является то, что мобильный телефон подвижного объекта склонен пересекать границы зоны более часто, требуя большего числа передач связи, которое приведет к перегрузке передвижной коммутационной телефонной станции до такой степени, что существующие связи абонентов могут прерваться или прекратиться.

Служба персональной связи (PCS) работает по существу также, как мобильная сотовая система. В PCS абонент может быть в здании, идти по улице или ехать в транспортном средстве, пользуясь микротелефонной трубкой, которая сообщается с базовой станцией также, как мобильный телефон сообщается с базовой станцией или пунктом связи зоны в сотовой сети связи. Очевидно, что PCS, благодаря разбивки на очень небольшие зоны, может обеспечить телефонное обслуживание для очень большого числа абонентов, например, в плотно населенном городском районе. Трудность при использовании PCS та же, что и при использовании сотовой системы, в которой передачи связей абонентов стали узким местом.

В современных сотовых системах используют то, что известно как многостанционный доступ в системах с кодовым разделением каналов (CDMA) средств связи расширенного спектра. При прямой последовательности кодирования CDMA (DS-CDMA) энергия абонентского сигнала равномерно распределяется в диапазоне рабочих частот, обеспечивая разделение между пользователями одной частоты в смежных зонах. Требованием DS-CDMA является то, чтобы принимаемые помехи не могли быть значительно сильнее, чем требуемый сигнал, поскольку в противном случае они бы подавляли более слабый сигнал. Такой тип кодирования используют в системах, которые иногда называют иерархическими сотовыми системами. Самой известной иерархической системой является система, в которой макрозона перекрывает ряд микрозон. Например, мобильный телефон быстродвижущегося объекта может быть оcлужен посредством макрозоны, чтобы избежать чрезмерного числа передач связей. Для экономии возможностей макрозон, для обслуживания медленнодвижущихся абонентов предназначены микрозоны. При использовании концепции DS-CДDMA в микрозонах и макрозонах используют одну частоту. Для предотвращения сильных помех в микрозоне от мобильного телефона, имеющего связь с базовой станцией макрозоны, выходную мощность мобильного телефона увеличивают для подавления сигнала, оказывающего вредное воздействие. Очевидно, что для удовлетворения требований будущих мобильных средств связи, необходимо использование иерархической сотовой системы для обеспечения высококачественного речевого сигнала, передачи данных со скоростью до 2 Мбит/сек и видеосвязи с мобильными телефонами подвижных объектов, движущихся со скоростями более 100 миль/час (160 км/час) и имеющих PCS.

В иерархической сотовой системе небольшие зоны, например, диаметром порядка 100 футов (30 м) обслуживают низкие скорости. Низкими скоростями обладают главным образом пешеходы и транспортный поток, движущийся со скоростью менее 30 миль/час (48 км/час). Преимуществом малых зон является малая мощность, простота, дешевизна и небольшая масса оконечных устройств. Требуется создание инфраструктуры, которая позволяла бы использование таких оконечных устройств для всех случаев применения дома или в офисе в качестве радиотелефона на улицах в торговых пассажах, аэропортах и так далее, а также в легковых автомобилях на скоростных магистралях с развязками на разных уровнях, движущихся на больших скоростях. Кроме того, для обеспечения недорогого высококачественного обслуживания, которое требует широкого диапазона рабочих частот для каждого абонента, необходим широкий спектр многократного использования.

Для обеспечения проводной линейной междугородной телефонной связи и высококачественного речевого сигнала требуются кодеры ADPCM (адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции). При появлении использования обработки данных радиосвязи потребуется даже более широкий спектр рабочих частот. В будущем может оказаться возможным использование спектра в диапазоне 60 ГГц, обеспечивающего очень большие диапазоны рабочих частот. Однако радиоволновые характеристики при такой частоте диктуют необходимость очень короткого диапазона и линии локальной передачи сигнала, требующих очень небольших зон. Однако, как указано, небольшие зоны и мобильный телефон быстродвижущегося объекта несовместимы вследствие времени, необходимого для осуществления процедуры передачи связи.

Краткое изложение сущности настоящего изобретения

Эти и другие проблемы, возникшие на предшествующем уровне техники, преодолены в соответствии с настоящим изобретением посредством использования движущейся базовой станции, которая расположена между мобильным телефоном движущегося объекта и неподвижной базовой станцией. В соответствии с настоящим изобретением подвижная базовая станция движется с транспортным потоком при уровне скорости, который совместим со скоростью движения транспортного потока, и имеет связь с мобильным телефоном подвижного объекта посредством стандартной мобильной радиосвязи. Подвижная базовая станция дополнительно сообщается посредством сигналов радиосвязи с множеством неподвижных антенн, разнесенных вдоль пути следования подвижной базовой станции. Несколько неподвижных антенн обычным образом соединены с проводной линейной телефонной сетью через станцию межсетевого сопряжения. В соответствии с настоящим изобретением неподвижные порты радиосвязи синхронизированы, а интерфейс между движущейся базовой станцией и неподвижными портами радиосвязи является интерфейсом с временным уплотнением (TDM), DS-CDMA расширенного спектра.

В одном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения помимо движущихся базовых станций предусмотрены неподвижные базовые станции, позволяющие иметь связь при более медленном движении, например, движении пешеходов или движении автомобилей в часы пик.

В характерном варианте осуществления настоящего изобретения движущиеся базовые станции обеспечены направленными антеннами с высоким усилением, направленными на порты радиосвязи. Связь неподвижных портов радиосвязи с подвижными базовыми станциями осуществляется при относительно низком уровне мощности, а подвижных базовых станций с мобильными телефонами - при относительно высоком уровне мощности. Вследствие характеристик DS-CDMA расширенного спектра сигнал более высокого уровня мощности пересилит сигнал более низкого уровня мощности так, что мобильный телефон не примет передач данных от неподвижных портов радиосвязи, а только от подвижной базовой станции. В обратном направлении, от мобильного телефона к подвижной базовой станции передают сигнал низкого уровня мощности, а из подвижной базовой станции к неподвижному порту радиосвязи передается сигнал высокого уровня мощности, исключая в соответствии с этим какую-либо прямую связь из мобильного телефона с неподвижным портом радиосвязи.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения подвижные базовые станции поддерживают на замкнутых контурах и концы смежных контуров перекрываются для облегчения передачи связи абонентов между смежными контурами.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1 - блок-схема структуры дорожного полотна с неподвижными базовыми станциями, движущимися базовыми станциями и неподвижными портами радиосвязи.

Фиг. 2 - блок-схема неподвижного порта радиосвязи, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 - блок-схема неподвижной базовой станции, показанной на фиг. 1.

Фиг. 4 - блок-схема движущейся базовой станции, показанной на фиг. 1.

Фиг. 5 - блок-схема станции межсетевого сопряжения, показанной на фиг. 1.

Фиг. 6 - принципиальная схема распределения каналов.

Фиг. 7 - принципиальная схема выбранных каналов.

Фиг. 8 - иллюстрация передачи сигналов среди элементов системы.

Фиг. 9 - блок-схема движущихся базовых станций, работающих в отдельных контурах.

Подробное описание настоящего изобретения

На фиг. 1 приведена схема системы связи с мобильными телефонами подвижных объектов, содержащая принципы настоящего изобретения. Например, на фиг. 1 показана разделенная автомагистраль с мобильными телефонами 20 подвижных объектов, движущихся по первому дорожному полотну 10 в одном направлении, и множество мобильных телефонов 25 подвижных объектов, движущихся по второму дорожному полотну 15 в противоположном направлении. Множество движущихся базовых станций 30 расположено вдоль одного края дорожного полотна 10. Базовые станции разнесены друг от друга на выбранное расстояние, эквивалентное диаметру зоны, обслуживаемой движущейся базовой станцией. Движущиеся базовые станции 30 могут двигаться с помощью транспортного средства по направляющей 35 или с помощью другого пригодного транспортного средства, которое может представлять собой механическое транспортное средство, движущееся по дорожному полотну 10 в направлении движения транспортного потока, как показано стрелкой 12. Аналогичным образом множество движущихся базовых станций 40, расположенное смежно дорожному полотну 15, движется в направлении движения транспортного потока, как показано стрелкой 17. Движущиеся базовые станции 40 перемещаются вдоль направляющей 45. Движущиеся базовые станции 30, 40 могут поддерживаться на любом пригодном транспортном средстве, например, на направляющих 35, 45. Такое транспортное средство в зависимости от особенностей местности и доступного для него пространства может двигаться на уровне грунта или выше. Движущиеся базовые станции предпочтительно расположены так, чтобы обеспечивать оптимальную радиосвязь с мобильными телефонами подвижных объектов, движущихся по дорожному полотну.

Множество неподвижных портов радиосвязи 50, которые соединены посредством волоконно-оптического кольца 55 (или аналогичного устройства для передачи сигналов) с телефонной станцией, соединенной с проводной линейной телефонной сетью, и называемой станцией межсетевого сопряжения, расположено между движущимися базовыми станциями, которые движутся вдоль направляющих 35, 45. Станция 60 межсетевого сопряжения образует интерфейс между системой связи с мобильными телефонами и проводной линейной телефонной сетью. Станция межсетевого сопряжения является хорошо известным оборудованием. Она является частью телефонной сети и ответственна за обработку связи абонентов вместе с базовыми станциями. Как будет более подробно описано ниже, станция межсетевого сопряжения будет содержать процессор и программное обеспечение для обнаружения символа наилучшего качества сигнала и для избирательной передачи данных с символом наилучшего качества сигнала в телефонную сеть. Множество неподвижных базовых станций 70 расположено в окрестности дорожного полотна 10 и соединено со станцией 60 межсетевого сопряжения посредством волоконно-оптического кольца 75 или аналогичного устройства для передачи сигналов.

В процессе работы движущиеся базовые станции 30 могут двигаться в направлении движения транспортного потока со скоростью, например, 60 миль/час (96 км/час), которая может быть больше, чем у некоторых транспортных средств, и меньше, чем у других. Движущаяся базовая станция предпочтительно управляет связью с мобильными телефонами подвижных объектов, которые движутся со скоростью не более чем на 30 миль/час (48 км/час) быстрее или медленнее движущейся базовой станции. Например, движущиеся базовые станции 30, 40 могут двигаться со скоростью 60 миль/час (96 км/час) для обслуживания транспортного потока, двигающегося со скоростью в диапазоне 30-90 миль/час (48-144 км/час). В устройстве, показанном на фиг. 1, неподвижные базовые станции 70 будут обеспечивать связь с мобильными телефонами подвижных объектов, движущихся со скоростью менее 30 миль/час (48 км/час), включая пешеходов и неподвижные объекты. Вполне очевидно, что вместо неподвижных и подвижных базовых станций, показанных на фиг. 1, могут быть также использованы медленно движущиеся и быстро движущиеся базовые станции. Конкретная движущаяся базовая станция эффективна, если подвижные объекты движутся в одном направлении с базовой станцией. На фиг. 1 показаны два дорожных полотна для обеспечения движения транспортных потоков в противоположных направлениях, причем движущиеся базовые станции расположены между этими дорожными полотнами и перемещаются в направлении движения транспортного потока. Эти базовые станции могут быть также расположены на противоположных краях одного дорожного полотна, имеющего двустороннее движение транспортного потока, причем движущиеся базовые станции перемещаются в противоположных направлениях на противоположных краях дорожного полотна.

В типовых сотовых системах телефонной связи базовая станция, называемая также пунктом связи зоны, образует интерфейс между мобильным телефоном подвижного объекта и станцией межсетевого сопряжения. Базовые станции могут выполнять ряд функций, например, определение местоположения конкретного мобильного телефона, а также обработку речевых сигналов, и функции установки связи абонентов, контроля связи абонентов и завершения связи абонентов. Кроме того, базовые станции выполняют функцию передачи и приема существующей связи (абонентов) мобильного телефона подвижного объекта, который движется в или вне зоны нормального обслуживания базовой станции. Все они являются хорошо известными функциями базовой станции. В некоторых предложенных системах телефонной связи с мобильными телефонами подвижных объектов базовые станции являются только интерфейсами радиосвязи, и контроллер базовой станции, соединенный с множеством базовых станций, выполняет функции управления связью абонентов для множества базовых станций. Система, соответствующая настоящему изобретению, отличается от систем предшествующего уровня техники главным образом тем, что базовые станции 30, 40 являются станциями, движущимися с транспортным потоком и имеющими связь со станцией 60 межсетевого сопряжения через неподвижные порты 50 радиосвязи. Кроме того, движущейся базовой станцией выполняются различные функции управления связью абонентов, включая процедуру передачи связи. Это является преимуществом, поскольку при движении базовой станции в одном направлении с мобильным телефоном число передач связи значительно уменьшается.

Каждая из движущихся базовых станций 30, 40 обеспечена антеннами 100, 101. Антенны 100, 101, предпочтительно являющиеся направленными антеннами с высоким усилением, применяемыми для связи с мобильными телефонами подвижных объектов, хорошо известны и выпускаются на промышленной основе. Неподвижные базовые станции 70 обеспечены четырьмя отдельными антеннами 110, направленными в разные стороны. Антенны 100 на базовых станциях 30, 40 используются для обеспечения связи с мобильными телефонами 20, 25 в то время, как антенны 101 на движущихся базовых станциях используют для обеспечения связи с неподвижными портами 50 радиосвязи. Предпочтительно каждая из неподвижных базовых станций 70 обеспечена четырьмя антеннами 102-105. Может быть использовано также меньше чем четыре антенны. В этом случае используют по меньшей мере одну всенаправленную антенну. В системе, показанной на фиг. 1, антенны 102 расположены так, чтобы обеспечивать связь с мобильными телефонами 20, а антенны 103-105 - для обеспечения связи с другими мобильными телефонами подвижных объектов медленно движущегося транспортного потока или с неподвижными абонентами. Каждый неподвижный порт 50 радиосвязи в системе, показанной на фиг. 1, обеспечен двумя направленными антеннами 110, 111 того же типа, что и направленные антенны 100-105. Когда движущиеся базовые станции 30, 40 перемещаются относительно неподвижных портов 50 радиосвязи, данные, представляющие речевые сигналы, и информация, относящаяся к связи абонентов, передается между антеннами 101 на движущихся базовых станциях 30, 40 и антеннами 110, 111 на неподвижных портах 50 радиосвязи.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема неподвижных портов 50 радиосвязи. Устройство содержит стандартный микропроцессор 150, интерфейсную схему 154 радиосвязи, обеспечивающую интерфейс между сигналами радиосвязи, принимаемыми антеннами 110, 111, и микропроцессором 150. Эти схемы являются, как правило, схемами типа, применяемого в неподвижных базовых станциях, и хорошо известны в технике. Кроме того, каждый порт 50 радиосвязи содержит процессор 150, соединенный с мультиплексором приема/передачи связи (ADM) 152. ADM 152 сопрягается с волоконно-оптическим кабелем 55 и выполнен с возможностью суммировать данные из процессора 150 в поток данных на волоконно-оптическом кабеле 55. Кроме того, ADM 152 распознает поток данных, сопровождаемый адресом, идентифицирующим процессор 150, и передает эти данные из потока данных волоконно-оптического кабеля 155 к процессору. Как дополнительно будет описано ниже, процессор 150 вычисляет символ качества сигнала для информации (переданной из интерфейсной схемы 154 радиосвязи), основанной главным образом на величине уровня сигнала радиосвязи, полученной хорошо известным способом. Процессор 150 контролирует перенос информации между волоконно-оптическим кабелем 55 и различными движущимися базовыми станциями через посредство антенн 110, 111.

На фиг. 3 приведена блок-схема одной из неподвижных базовых станций 70. Неподвижные базовые станции 70 выполняют функции стандартной неподвижной базовой станции известного уровня техники. Базовые станции 70 соединены с волоконно-оптическим кольцом 75 и содержат мультиплексор приема/передачи связи (ADM) 162, который обеспечивает сопряжение процессора 160 с волоконно-оптическим кольцом 75.

Как было указано выше, волоконно-оптическое кольцо 55 и волоконнооптическое кольцо 75 соединены со станцией 60 межсетевого сопряжения. Основной функцией станции межсетевого сопряжения является обеспечение интерфейса с проводной телефонной сетью. Она распределяет нагрузку канала передачи информации между сетью и движущимися базовыми станциями через неподвижные порты радиосвязи. Волоконно-оптические кольца 55, 75 предпочтительно являются непрерывными кольцами с мультиплексором приема/передачи связи для каждого кольца в станции межсетевого сопряжения. Передача данных по волоконно-оптическим кольцам 55, 75 предпочтительно осуществляется в соответствии с одной из синхронных сетей оптической связи (SONET), которые хорошо известны в технике, или протоколов синхронной цифровой иерархической (SDH) передачи данных.

Направленные антенны 100-105, 110, 111 могут быть секционированными антеннами или фазированными антенными решетками. Такие антенны предпочтительно применяют для уменьшения взаимного влияния между подвижными базовыми станциями и неподвижными портами радиосвязи, позволяющими большее многократное использование спектра. Разнесение антенны может быть обеспечено посредством двух пространственно-разнесенных радиолучей, разделенных по времени с помощью заданного смещения временной задержки для более простого разделения при приеме. В технике хорошо известны различные технологии получения большого разнесения антенны и антенны, в которых для разнесения использованы такие технологии, выпускаются на промышленной основе.

На фиг. 4 приведена блок-схема движущейся базовой станции 30. Станция 30 содержит процессор 130, соединенный через интерфейсные схемы 132, 134 радиосвязи с антеннами 100, 101, соответственно. Процессор 130 может быть стандартным микропроцессором, а интерфейсные схемы 132, 134 - стандартными интерфейсными схемами. Микропроцессор предпочтительно является программируемым для управления функциями обработки данных связи абонентов, выполняемыми в системах предшествующего уровня техники пунктом связи или вместе с контроллером базовой станции. В этом случае движущаяся базовая станция имеет более высокую автономию и требует меньше связи с контроллером базовой станции или аналогичным устройством. Схемы 132 также, как интерфейсные схемы 154 радиосвязи в неподвижном порту 50 радиосвязи и интерфейсные схемы 164 радиосвязи в неподвижной базовой станции 70, являются хорошо известными и выпускаемыми на промышленной основе схемами.

Интерфейс радиосвязи между мобильными телефонами 20, 25 и движущимися базовыми станциями 30, 40 и неподвижной базовой станцией 70 является стандартным интерфейсом радиосвязи, хорошо известным в технике. Интерфейс радиосвязи между движущимися базовыми станциями 30, 40 и неподвижными портами 50 радиосвязи предпочтительно являются TDM/DS-CDMA интерфейсом. Множество каналов между базовой станцией и неподвижными портами радиосвязи являются временно уплотненными как временные интервалы в потоке данных. Поток данных распространяется посредством псевдослучайного кода в соответствующем спектре. Для простоты синхронизации в передаваемый сигнал хорошо известным способом вставляют пилотную последовательность. Интерфейс между подвижной базовой станцией и неподвижным портом радиосвязи предпочтительно является прозрачным для всей системы в используемом спектре.

Частотное разделение (каналов) и временное разделение (каналов) может быть использовано для дуплексной связи. В режиме FDD (частотного разделения для дуплексной связи) данные одновременно передаются в обоих направлениях, каждое в особой полосе частот спектра. В типовой системе, находящейся в режиме FDD, длительность передачи цикла TDM приблизительно составит 500 микросекунд, делая интерфейс по существу прозрачным для всей системы.

Интерфейс между мобильным телефоном и подвижной базовой станцией может быть стандартным интерфейсом IS-95, выбранным на основе стандарта для PCS. Пропускная способность канала для так называемого "расширенного режима" (2,5 МГц) была определена для семи каналов при скорости передачи сигнала 32 кбит/сек. Лицензионный спектр, выделяемый Федеральной комиссией связи, для служб персональной связи (PCS) содержит лицензии 10 МГц и 30 МГц. Каждая лицензия 10 МГц обеспечивает две отдельные 5 МГц полосы частот, а каждая лицензия 30 МГц обеспечивает две отдельные 15 МГц полосы частот для двусторонней связи. Две 5 МГц полосы могут поддерживать 14 каналов дуплексной связи при 32 кбит/сек, а две 15 МГц полосы могут поддерживать 42 канала дуплексной связи при 32 кбит/сек.

Речевые сигналы между мобильным телефоном и станцией межсетевого сопряжения кодируют стандартным способом, используя адаптивную дифференциальную импульсно-кодовую модуляцию (ADPCM), кодирующую речевой сигнал с минимальной скоростью 32 кбит/сек в каждом канале. Интерфейс между движущейся базовой станцией и неподвижным портом радиосвязи приспособлен нести до 19 каналов 32 кбит/сек при 16 битах на временной интервал. Скорость цикла временного уплотнения между подвижной базовой станцией и неподвижным портом радиосвязи составляет 608 кбит/сек. Для достижения выигрыша в 9 децибел в отношении сигнал-шум при обработке сигнала скорость цикла увеличивали в 8 раз, получая 4864 кбит/сек, которая соответствует 5 МГц диапазону. На фиг. 6 показано принципиальное распределение каналов, на котором показано 16 широкополосных каналов плюс 3 канала для передачи сигналов, управления и кода ошибки. На фиг. 7 дано представление каналов 18 и 19, показанных на фиг. 6.

Движущиеся базовые станции адресуют, используя предварительно определенные кодовые последовательности, полненные известным способом путем применения функций Уэлша. В патенте США N 5103349, названном "Система и способ формирования форм сигнальной волны в сотовой системе телефонной связи с CDMA", описано применение функций Уэлша для формирования кода. Патент США N 5103349 включен в эту заявку ссылкой. Как описано в этом патенте, выбор восьмого порядка функции Уэлша обеспечивает 8 ортогональных кодов в настоящем варианте осуществления, использующем CDMA расширенного спектра, использует всю нулевую последовательность Уэлша в качестве пилот-сигнала на несущей частоте с другими семи последовательностями, доступными для связи движущейся базовой станции. Кодовые последовательности могут повторяться как ABCDEFG; ABCDEFG; . .. Хотя может быть использовано меньше кодов, предпочтительно используют не менее трех. Вследствие отличия времени распространения сигналов между конкретной движущейся базовой станцией и двумя или более разными неподвижными портами радиосвязи, не представляется возможным удовлетворить условие регулировки времени, требуемой для обеспечения ортогональности функции Уэлша одновременно для двух или более неподвижных портов радиосвязи. Для этой цели используют два внешних псевдослучайных кода для обеспечения различения сигналов, достигающих движущуюся базовую станцию от разных неподвижных портов радиосвязи. Скорость псевдослучайного кода предпочтительно составляет 4864 кбит/сек. Длина последовательности для передаваемого сигнала несущей составляет приблизительно 32768 элементов сигнала, как описано в патенте США N 5103459. Внешние псевдослучайные коды модулируют сигнал в квадратурной фазовой манипуляции.

Пилот-сигнал будет передан в обоих направлениях от движущейся базовой станции к неподвижным портам радиосвязи и наоборот. Это делают возможным посредством линии замирания, характеризуемой Рицианом.

Пилотная последовательность будет достаточно длинной, чтобы ряд различных последовательностей мог быть сформирован путем сдвига в основной последовательности. Разделение будет достаточно большим, чтобы гарантировать, что между пилот-сигналами нет взаимного влияния. Для обеспечения разделения сигнала каждая из движущихся базовых станций будет иметь другое смещение относительно соседней движущейся базовой станции. Аналогичным образом каждый неподвижный порт радиосвязи будет иметь другое смещение относительно соседнего неподвижного порта радиосвязи.

Федеральная комиссия связи выделила 20 МГц нелицензионного спектра, содержащего 10 МГц полосу частот для передачи речевых сигналов и 10 МГц полосу частот для передачи сигналов данных. Таким образом, доступен один непрерывный 10 МГц канал и предпочтительно используется передача данных с временным уплотнением. Скорость передачи данных в обоих направлениях передачи будет в два раза больше скорости для дуплексной связи в режиме частотного разделения при получении общей задержки 500 мксек и выигрыша 9 децибел в отношении сигнал-шум при обработке сигналов. В режиме временного разделения для дуплексной связи между мобильным телефоном и движущейся базовой станцией и между движущейся базовой станцией и неподвижными портами радиосвязи согласуются время и направление передачи в прямом и обратном направлениях. В течение одной половины временного разделения сигналы цикла дуплексной связи передаются от мобильного телефона к движущейся базовой станции и оттуда к неподвижному порту радиосвязи. В течение другого полуцикла сигналы передаются от неподвижного порта радиосвязи к движущейся базовой станции и затем к мобильному телефону.

Две 15 МГц лицензионные полосы (30 МГц) спектра предпочтительно делят на три 5 МГц канала в каждом направлении, используя ту же методику, которая была описана в этой заявке ранее в отношении 5 МГц лицензионного спектра. В 15 МГц лицензионном спектре каждый из 5 МГц каналов будет поддерживать 14 каналов транспортного потока, в общем - 42 канала транспортного потока в каждой 15 МГц полосе частот. Воздушный интерфейс между движущейся базовой станцией и неподвижным портом радиосвязи, а также структура сигнала, могут быть модифицированы и приспособлены к множеству распределений спектра и стандартов воздушного интерфейса.

В настоящем варианте осуществления, как описано ранее, для обеспечения связи между неподвижными портами 50 радиосвязи и движущимися базовыми станциями 30, 40 доступно 7 ортогональных кодов. Как описано в этой заявке ранее и показано на фиг. 6 и фиг. 7, один 16-битовый канал связи, канал 19, установлен сбоку для управляющих и идентификационных битов. Как показано на фиг. 7, канал 19 может содержать 7 управляющих битов и 9 идентификационных битов. Девять идентификационных битов обеспечивают 512 уникальных идентификационных номеров, так что каждая из 3854 движущихся базовых станций может иметь единственный в своем роде идентификационный номер. При расстоянии между движущимися базовыми станциями, равном 200 футов (60 м), общее расстояние, охватываемое 3854 движущимися базовыми станциями, составляет приблизительно 135 миль (216 км). На фиг. 1 показана часть системы с подвижными базовыми станциями, движущимися в противоположных направлениях вдоль дорожных полотен, направленных в противоположные стороны, и неподвижных портов радиосвязи с антеннами с двойной диаграммой направленности. Транспортный поток, движущийся в противоположных направлениях по одному дорожному полотну, обслуживают предпочтительно с помощью движущихся базовых станций на противоположных краях дорожного полотна. Когда каждое дорожное полотно имеет только одностороннее движение, то эту систему предпочтительно располагают между дорожными полотнами. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемом на фиг. 9, два отдельных контура 200, 205 расположены между двумя разделенными дорожными полотнами 206, 208, по которым направление движения транспортного потока указано стрелками 207, 209. Контуры 200 и 205 содержат движущиеся базовые станции 210 и 250, соответственно. В этом варианте осуществления настоящего изобретения эти базовые станции движутся в направлении, показанном стрелками 201 и 202. Поскольку контуры 200, 205 практически имеют неопределенную длину, для охвата требуемой зоны может потребоваться множество контуров. Чтобы избежать прерывания связи, концы контуров предпочтительно расположены достаточно близко друг к другу или перекрывают друг друга для обеспечения перекрывающейся зоны охвата для мобильных телефонов подвижных объектов, движущихся в зоне концов контуров. Это позволит одной из движущихся станций, двигающейся вблизи конца контура, часть которого она составляет, передать связь абонентов движущейся базовой станции смежного контура.

Каждый контур предпочтительно имеет одну станцию межсетевого сопряжения для соединения с проводной телефонной сетью. Одним преимуществом такого устройства является то, что оно исключает необходимость регистрации движущихся базовых станций, которая требуется, когда движущаяся базовая станция движется между станциями межсетевого сопряжения. На фиг. 9 показаны две станции 215 межсетевого сопряжения, связанные с контуром 200, и две станции 255 межсетевого сопряжения, связанные с контуром 205. Каждая из станций межсетевого сопряжения все время соединена с неподвижными портами радиосвязи контура и в случае отказа в одной из станций межсетевого сопряжения может работать в режиме разделения нагрузки с другой станцией для обеспечения связи с транспортным потоком контура.

Чтобы предотвратить прерывание связи с мобильными телефонами подвижных объектов, движущихся вдоль дорожного полотна в зоне двух концов смежных контуров, существующие связи абонентов передаются от движущейся базовой станции вблизи конца ее контура к движущейся базовой станции следующего контура. Процесс передачи связи по существу аналогичен передаче связи между движущимися базовыми станциями одного контура за исключением того, что переданная связь абонентов будет направлена к проводной сети связи для другой станции межсетевого сопряжения. Эта процедура эквивалентна передаче связи между пунктами связи различных зон в существующей сети сотовой связи способом, который хорошо известен в технике. Для обеспечения гарантии соответствующего перекрытия связи между движущимися базовыми станциями двух контуров и для предотвращения потери связи с мобильными телефонами, передаваемой от одного контура к другому, контуры 200 и 205 могут физически перекрываться.

Тактирование и синхронизация между движущейся базовой станцией и неподвижным портом радиосвязи, с которым имеет связь движущаяся базовая станция, автоматически подстраиваются по фазе с пилот-сигналами, принимаемыми от неподвижного порта радиосвязи, с которым имеет связь движущаяся базовая станция. С целью синхронизации движущаяся базовая станция примет один раз в секунду синхросигнал всемирного координированного времени (UCT) глобальной спутниковой системы местоопределения (GPS).

Хорошо известно, что технология CDMA чувствительна к регулированию мощности. В частности, более мощные сигналы были склонны "забивать" менее мощные сигналы в приемнике. Как правило, чтобы гарантировать то, что все сигналы поступали в приемник при одинаковом уровне, разрабатывали сложные схемы регулирования мощности. Однако в системе, соответствующей настоящему изобретению, обеспечивается чувствительность к уровню мощности CDMA. На фиг. 8 иллюстрируются принципы передачи сигнала, используемые в системе, соответствующей настоящему изобретению. Определяют два уровня мощности радиопередачи, высокий (Н) и низкий (L). Как следует из фиг.1, сигналы высокого уровня мощности передают от движущейся базовой станции 30 к мобильному телефону 20 и от движущейся базовой станции 30 к неподвижному порту 50 радиосвязи. Сигналы низкого уровня мощности передают от неподвижного порта 50 радиосвязи к движущейся базовой станции. Аналогичным образом сигналы малой мощности передают от мобильного телефона 20 к движущейся базовой станции 30. Поскольку движущаяся базовая станция принимает сигнал низкого уровня мощности от неподвижного порта радиосвязи и передает сигнал высокого уровня мощности к оконечным устройствам, высокий уровень мощности, принимаемый мобильным телефоном 20, будет забивать любые сигналы низкой мощности, передаваемые из неподвижного порта радиосвязи к движущейся базовой станции. Любой слабый сигнал, передаваемый от мобильного телефона 20, достигающий неподвижного порта 50 радиосвязи, аналогичным образом будет забиваться сигналом высокого уровня мощности, передаваемым от движущейся базовой станции к неподвижному порту радиосвязи. Как было указано выше, антенны 100-105, 110, 111 предпочтительно являются направленными антеннами с высоким усилением, имеющими очень небольшую обратную связь передаваемого сигнала с принимаемым. Обратная связь вследствие отражений и других посторонних источников может быть легко исключена у движущейся базовой станции, используя хорошо известную технику подавления помех.

Когда мобильный телефон впервые включается или впервые появляется в зоне телефонного обслуживания, мобильный телефон должен зарегистрироваться описанным ранее способом путем передачи своего уникального адреса в новую зону обслуживания. Этот адрес будет принят ближайшей движущейся станцией 30 и передан через неподвижный порт радиосвязи и станцию 60 межсетевого сопряжения в телефонную сеть. Эта процедура регистрации требуется для того, чтобы входящий запрос мобильного телефона на связь мог быть правильно направлен.

Расстояние между подвижными базовыми станциями 20 и неподвижными портами 50 радиосвязи (фиг. 1), а также уровень сигнала, передаваемого между движущимися базовыми станциями и неподвижными портами радиосвязи, определяет число неподвижных портов радиосвязи, с которыми движущаяся базовая станция может иметь связь в любой точке в любое время. Расстояние и уровень сигнала предпочтительно должны быть такими, чтобы каждый неподвижный порт радиосвязи принимал сигналы от трех движущихся базовых станций. Когда неподвижный порт радиосвязи принимает данные, сопровождаемые идентификационным номером движущейся базовой станции, процессор 150 (фиг.2) вычисляет символ качества сигнала на принятый сигнал. Символ качества сигнала является показателем качества, вычисляемым как функция уровня сигнала и отношения сигнал-шум. Его добавляют к принятым данным и вводят в волоконно-оптическое кольцо 55 через ADM 152. Станция 60 межсетевого сопряжения предпочтительно принимает такие же данные от нескольких разных неподвижных портов 50 радиосвязи и хранит эти данные во внутреннем запоминающем устройстве в станции межсетевого сопряжения в связи с идентификационным номером и кодом разброса функции Уэлша. Адрес неподвижного порта радиосвязи, от которого были приняты данные, также хранится в запоминающем устройстве процессора 64. Символы качества сигнала, вычисленные процессорами 150 в каждом из нескольких неподвижных портов радиосвязи, сравниваются с заданной пороговой величиной символа качества сигнала и отбраковываются данные, соответствующие символу качества сигнала ниже пороговой величины. В противном случае данные сохраняются. Код циклической избыточности, передаваемый с данными, используется для выявления каких-либо ошибок цикла ТDМ. Лучшие данные, то есть данные, связанные с символом лучшего качества сигнала, передаются от станции 60 межсетевого сопряжения в телефонную сеть. Данные, принятые станцией 60 межсетевого сопряжения от телефонной сети и предназначенные для зарегистрированного мобильного телефона, хранятся в запоминающем устройстве процессора 150 в регистре, особо связанным с движущейся базовой станцией, обслуживающей в настоящее время этот мобильный телефон. Эти данные будут посланы по волоконно-оптическому кольцу 55 ко всем неподвижным портам радиосвязи, которые идентифицированы в запоминающем устройстве процессора 65 как неподвижные порты радиосвязи с приемлемым символом качества сигнала. Принятые данные будут переданы из каждого неподвижного порта радиосвязи, которые приняли эти данные вместе с кодом идентификации и кодом функции Уэлша движущейся базовой станции, к которой эти данные направляются. Передача данных из разных неподвижных портов радиосвязи будет осуществлена с разнесением боковых полос каналов, с разными задержками с тем, чтобы они могли быть приняты и разделены в движущихся базовых станциях. Задержки могут быть точно отрегулированы посредством синхронного распределения по волоконно-оптическому кольцу 55 в формате SONET или SDH. Принимающая движущаяся станция посредством своего процессора 130 сравнивает множество копий принятых сигналов данных, совмещает их и комбинирует для обеспечения лучшего приема.

Каждая из движущихся базовых станций будет иметь один из N присваиваемых кодов, где N может быть любым числом, но предпочтительно числом по меньшей мере не менее 3. Предпочтительно используют семь кодов функции Уэлша. Коды могут повторяться в последовательности, например, ABCDEFGABCDEFG. Коды присваивают различным движущимся базовым станциям в такой последовательности, чтобы две движущиеся базовые станции, имеющие одинаковый код, находились бы друг от друга на достаточном расстоянии, чтобы не оказывать взаимного влияния на связь между неподвижными портами радиосвязи и движущимися базовыми станциями, имеющими одинаковый идентификационный код. Работа неподвижных базовых станций 70 по существу аналогична работе стандартной базовой станции. В перегруженных областях транспортных потоков мобильные телефоны подвижных объектов, которые останавливаются или движутся медленно, например, со скоростью менее 30 миль/час, предпочтительно будут обслуживаться одной из неподвижных базовых станций 70. Когда скорость движения мобильного телефона 20 подвижного объекта увеличивается, неподвижная базовая станция передаст связь абонентов движущейся базовой станции. Процедуры определения, должен ли мобильный телефон обслуживаться неподвижной базовой станцией или движущейся базовой станцией, аналогичны процедурам, описанным в этой заявке выше, относящимся к процедурам определения, которая движущаяся базовая станция должна быть выбрана для обслуживания мобильного телефона, то есть на основе уровня сигнала и частоты появления ошибок. Таким образом, когда инициируется связь с мобильным телефоном или когда определяется, что должна быть осуществлена передача связи абонентов, связь мобильного телефона может быть передана для обслуживания от движущейся базовой станции к неподвижной базовой станции или наоборот. Каждый мобильный телефон осуществляет текущий контроль пилот-сигналов от неподвижной и движущейся базовых станций и синхронизируется с базовой станцией, обеспечивающей наилучший сигнал. В так называемом "мягком" режиме мобильный телефон может "соединяться" с тремя неподвижными или движущимися базовыми станциями во время поиска четвертой. Когда скорость транспортного средства увеличивается, неподвижные или медленно движущиеся базовые станции будут "отключены". В более нагруженных зонах, где скорость транспортного потока будет изменяться между нулем и 60 миль/час (96 км/час), скорость базовых станций может быть установлена, например, равной 30 миль/час (48 км/час). В этом случае движущаяся базовая станция должна быть способна обслуживать весь транспортный поток в диапазоне 0-60 миль/час (0-96 км/час).

Очевидно, что описанное выше устройство является только иллюстрацией применения принципов настоящего изобретения и что квалифицированный специалист в этой области техники может разработать другие устройства без отклонения от объема настоящего изобретения, ограниченного в прилагаемой формуле изобретения.

Подписи к чертежам

К фиг. 1:

1 - к телефонной сети

2 - неподвижная базовая станция

3 - мобильный телефон подвижного объекта

4 - движущаяся базовая станция

5 - неподвижный порт радиосвязи

К фиг. 2 - 5:

1 - интерфейсная схема радиосвязи

2 - процессор

3 - мультиплексор приема/передачи связи

4 - станция межсетевого сопряжения

К фиг. 6:

1 - 16 широкополосных каналов

К фиг. 7:

1 - канал 19

2 - канал 18

3 - управляющие биты

4 - идентифицирующие биты

К фиг. 8:

1 - мобильный телефон подвижного объекта

2 - движущаяся базовая станция

3 - неподвижный порт радиосвязи

К фиг. 9:

1 - станция межсетевой связи

2 - движущаяся базовая станция.