СЕТЬ СВЯЗИ И УСТРОЙСТВО СВЯЗИ
COMMUNICATION NETWORK AND COMMUNICATION DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к сети связи, способу и устройству для повышения эффективности радиосвязи и, в частности, к решению с множеством трасс, использующему множество соседних устройств, имеющих возможность связи.
Предшествующий уровень техники
Существует постоянно возрастающая потребность в доступной ширине полосы и радиоресурсах в беспроводной связи. В настоящее время область беспроводной связи является одной из областей наиболее интенсивного развития и развертывания в сфере связи. Однако беспроводная связь имеет ряд недостатков и внутренне присущих проблем, которые ограничивают величину доступной ширины полосы и радиоресурсы, так как они работают в открытой области с конкурирующими радиоресурсами, мешающими объектами и создающими помехи средами и ограничивают объем радиотрафика, который может использоваться в одно и то же время в пределах данной области.
Один способ снизить влияние создающей помехи среды может состоять в том, чтобы использовать разнесение антенн, то есть, по существу, две антенны, принимающие тот же самый сигнал, и в эффективном способе анализа сигналов от этих двух антенн, чтобы получить большое отношение сигнал-шум (SNR). Это требует устройств с двумя (или более) антеннами, что может увеличить стоимость и геометрический размер устройств. Используя две или более антенн в одном устройстве для передачи сигналов, можно использовать различные радиоканалы и поэтому потенциально увеличить доступную ширину полосы для данного устройства; однако это вновь увеличивает стоимость и размер устройства.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление устройства, способа и системы, которые могут увеличить избыточность передачи и приема и/или увеличить ширину полосы для устройства.
Некоторые попытки увеличить использование ширины полосы были сделаны, например, в следующих решениях.
В EP1113592 раскрыт способ связи, который используется, когда мобильная станция принимает сигнал от базовой станции. В этом способе сигналы к мобильной станции передаются с использованием одной или нескольких других мобильных станций. Это решение обеспечивает способ, в котором другие мобильные модули в пределах той же самой ячейки передают данные в нисходящем направлении к мобильной станции способом ретрансляции; то есть ретранслирующие мобильные станции принимают передачу от базовой станции, определяют получателя и повторно передают ее к конечному получателю.
В DE10027115 раскрыт способ радиодоступа OFDM с использованием ретрансляционных станций, чтобы посылать сигналы восходящей линии и нисходящей линии от центральной станции в направлении на пользовательские терминалы с выбором ретрансляции, основанным на передаче измеренных сигнальных данных к центральной станции. В этом документе также описана функция ретрансляции.
WO 0237771 раскрывает способы и системы, использующие средства радиосвязи малой дальности (SLR) с мобильными терминалами. Мобильный терминал, имеющий SLR, соединяется с другими мобильными терминалами, имеющими SLR, по линии SLR, чтобы увеличить пропускную способность, качество обслуживания (QoS), или обе эти характеристики в системе. Мобильные терминалы устанавливают линию SLR между первым мобильным терминалом и вторым мобильным терминалом. Оба мобильных терминала принимают данные, переданные от базовой станции, предназначенные для первого мобильного терминала. Второй мобильный терминал затем повторно передает данные, принятые вторым мобильным терминалом, на первый мобильный терминал через линию SLR.
EP1545076 раскрывает способ и устройство для усовершенствования сети. Сеть использует энергию от батареи или генератора транспортного средства для питания промежуточного устройства передатчика, которое принимает сигнал от переносного беспроводного устройства и повторно передает информацию в сигнале к базовой станции. Промежуточное устройство передатчика также принимает информацию от базовой станции и повторно передает информацию на переносное беспроводное устройство. Описанная система расширяет области, в которых может использоваться беспроводное устройство.
В US2003220074 описана портативная беспроводная система. Портативная беспроводная система содержит контроллер, который действует для селективного конфигурирования портативной беспроводной системы как персональный электронный прибор или беспроводный повторитель третьей стороны, который конфигурируется, чтобы ретранслировать беспроводные сигналы между электронным прибором третьей стороны и беспроводной сетью. Соответственно, портативная беспроводная система (например, мобильный телефон, пейджер или персональный цифровой помощник) может действовать как беспроводный повторитель для беспроводных передач третьей стороны, когда портативная беспроводная система не используется иным образом. Таким образом, портативная беспроводная система увеличивает степень использования существующих беспроводных сетевых инфраструктур (например, сотовой телефонной сети), делая один или более неиспользуемых беспроводных каналов доступными для других устройств. Также описана новая, основанная на стимулах бизнес-модель, которая стимулирует владельцев портативных электронных приборов полностью использовать пропускную способность существующей беспроводной сети.
th
В публикации “Position assisted relaying and handover in hybrid ad hoc WCDMA cellular systems”, Jung Houn Yap et al., “Personal, indoor and mobile radio communications”, 2002, 13 IEEE International Symposium, Sept. 15-18, Piscataway, NJ, USA, IEEE, vol. 5, 15 September 2002, pages 2194-2198, описано решение с ретранслирующими мобильными станциями.
В большинстве этих решений или используется специальная (ad hoc) мобильная сеть для передачи данных связи, и/или требуется анализ с проверкой пакетов, чтобы определить конечного получателя данных.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложен модуль связи для осуществления связи в пределах сети связи, причем модуль содержит секцию приемопередатчика, блок обработки и одно или несколько интерфейсных устройств для связи с одним или несколькими периферийными устройствами, отличающийся тем, что модуль дополнительно содержит устройство для приема и передачи, по меньшей мере, частей сигнала к сети связи, используя одно или несколько из интерфейсных устройств для связи с одним или несколькими периферийными устройствами.
Модуль связи может быть модулем мобильной связи, таким как из списка, состоящего из мобильного телефона, персонального цифрового помощника (PDA), мобильного компьютера и мобильной музыкальной платформы.
Модуль связи может содержать модуль обработки, модуль памяти, модуль интерфейса, по меньшей мере, одну секцию связи, первый интерфейс связи, по меньшей мере, один второй интерфейс связи и устройство идентификации.
Модуль обработки может содержать дополнительный набор команд для управления и обработки сигналов относительно передачи и приема в периферийных устройствах для связи с сетью связи.
Первый интерфейс связи может управлять беспроводным интерфейсом, используемым как основная линия связи. Второй интерфейс связи может использоваться для связи с периферийным оборудованием.
Периферийное устройство может быть, по меньшей мере, одним из персонального цифрового помощника (PDA), мобильного компьютера, принтера, установочной станции (док-станции), устройства подзарядки батареи, запоминающего устройства, устройства музыкальной платформы, телефонов, приставок для цифрового аудио и/или видео, маршрутизаторов или беспроводной передачи данных.
Второй интерфейс связи может содержать, по меньшей мере, одно из беспроводного интерфейса или проводного соединения. Проводное соединение может быть одним или более из Ethernet, USB, FireWire, оптических, последовательных или параллельных соединений.
Первый и второй интерфейсы связи могут использовать различающиеся беспроводные методы.
Модуль связи и периферийные устройства могут быть конфигурированы, чтобы действовать как один модуль, имеющий несколько антенн, в направлении упомянутой сети связи.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложена сеть связи, содержащая:
модуль связи, имеющий устройство связи для связи с телекоммуникационной сетью,
по меньшей мере, одно периферийное устройство, соединяемое с возможностью связи с модулем связи и имеющее средства для связи с телекоммуникационной сетью, отличающейся тем, что, по меньшей мере, один модуль конфигурирован для того, чтобы служить в качестве посредника для сигнала связи между телекоммуникационной сетью и модулем связи в сети связи.
Телекоммуникационная сеть является одной или несколькими из GSM (Глобальная Система для Мобильной связи), GPRS (Пакетная радиосвязь общего назначения), EDGE (Улучшенные скорости передачи данных для глобального развития), UMTS (Универсальная мобильная телекоммуникационная система), CDMA (множественный доступ с кодовым разделением), CDMA2000 или WCDMA (широкополосный CDMA).
По меньшей мере, одно устройство передатчика и/или приемника может управлять посредничеством (промежуточной передачей) для сигнала. Модуль связи может управлять промежуточной передачей сигнала.
Модуль связи и упомянутые периферийные устройства могут принимать сигнал того же самого типа или даже тот же самый радиосигнал. Модуль связи и упомянутые периферийные устройства могут интерпретироваться как один модуль, имеющий множество антенн.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложено устройство, имеющее средства для приема и/или передачи сигналов через беспроводный интерфейс и соединительное устройство для соединения с модулем мобильной связи, отличающееся тем, что устройство содержит соединительную часть для соединения беспроводного интерфейса с соединительным устройством и далее с модулем мобильной связи для подачи сигнала с беспроводного интерфейса на модуль мобильной связи.
Устройство может быть, по меньшей мере, одним из персонального цифрового помощника (PDA), мобильного компьютера, принтера, установочной станции, устройства подзарядки батареи, запоминающего устройства, телефонов, приставок для цифрового аудио и/или видео, маршрутизаторов или беспроводной передачи данных.
Второе устройство связи может содержать, по меньшей мере, одно из радиоинтерфейса или проводного соединения. Проводное соединение является одним или несколькими из Ethernet, USB, оптического соединения, FireWire, последовательного или параллельного соединения.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен способ увеличения одного или нескольких из избыточности, ширины полосы, пропускной способности, обработки ошибок или полезной нагрузки в сети связи, содержащей модуль связи для связи со станцией связи, и ряд устройств, имеющих возможность связи с центром связи, причем способ содержит следующие этапы:
прием данных устройствами по радиоканалу,
предоставление данных на модуль связи через интерфейс связи,
обработка данных, принятых от устройств, и сигнала от станции связи.
Способ может дополнительно содержать следующие этапы:
установление линии связи со станцией связи,
либо модулем связи, либо станцией связи, определение параметра качества связи,
на факультативном параллельном или последующем этапе определение качества установленной линии связи и принятие решения открыть дополнительную линию связи с устройствами, соединенными с модулем связи,
соединение устройств с модулем связи,
установление линии связи между устройствами и станцией связи и
маршрутизацию данных от модуля связи через множество установленных линий связи на станцию связи.
Эти и другие аспекты изобретения поясняются в последующем описании вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение описано не ограничительным образом более детально со ссылками на приведенные для примера варианты осуществления, иллюстрируемые чертежами, на которых:
фиг. 1 иллюстрирует сетевую систему согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 иллюстрирует мобильный модуль согласно настоящему изобретению;
фиг. 3 иллюстрирует блок-схему способа согласно настоящему изобретению; и
фиг. 4 иллюстрирует блок-схему мобильного модуля согласно изобретению.
Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления
В основном, изобретение относится к терминалу с множеством входов и множеством выходов (MIMO), который позволяет использовать схемы передачи с несколькими радиоканалами, без включения нескольких антенн в то же самое устройство, что будет детализировано в последующем описании приведенных для примера вариантов осуществления.
Фиг. 1 иллюстрирует систему 100 сети связи согласно настоящему изобретению, включающую в себя мобильный беспроводный модуль 10, например мобильный телефон, персональный цифровой помощник (PDA), мобильный компьютер или мобильную музыкальную платформу (например, MP3-плеер) и ряд других периферийных устройств, таких как PDA 20, ноутбук 30 и принтер 40. Сетевая система включает в себя центральное устройство 50 связи, соединенное с сетью 120. Устройство 10 связи может быть соединено с базовой станцией 50 или приемопередатчиком сети.
Мобильный модуль 10 конфигурирован для осуществления связи с различными периферийными устройствами 20, 30 и 40 с использованием одного или нескольких из различных доступных интерфейсов связи, например, беспроводной линии (например, Bluetooth) 60 к PDA 20, USB линии 70 к ноутбуку 30 и Ethernet линии 80 к принтеру 40. Мобильный модуль 10 конфигурирован, чтобы главным образом установить линию 90 беспроводной связи с центральным устройством 50 связи (таким как 2G, 2.5G или 3G базовая станция; где "G" обозначает «поколение», то есть 2G обозначает мобильные телефонные системы второго поколения и так далее) для передачи и приема сигналов связи к/от сети 120 с использованием любого типа подходящей линии 110 связи между центральным устройством 50 связи и сетью 120. Все устройства, включая мобильный модуль 10 и периферийные устройства 20, 30, 40, используют тот же самый тип связи к центральному устройству 50 связи (например, базовой станции).
Чтобы использовать решения согласно изобретению, каждое периферийное устройство содержит радиоинтерфейс для радиочастотной (РЧ) связи с сетью. Интерфейс может быть внутренним или внешним сотовым телефоном или подобным средством. В ноутбуке, например, может использоваться плата PC, включающая приемопередатчик. Современные PDA обычно также включают в себя возможности сотового телефона и т.д. Нужно отметить, что все устройства, способные осуществлять беспроводную связь с сетью, должны иметь уникальную идентичность (идентификатор) в локальной сети, образованной мобильным модулем 10 и различными периферийными устройствами 20, 30, 40 обычным способом. Однако относительно базовой станции 50 все устройства должны иметь один и тот же идентификатор, чтобы обеспечить единственный интерфейс к базовой станции 50. Базовая станция тогда полагает, что она осуществляет связь с единственным мобильным модулем 10 с множеством антенн.
Этим способом множество радиолиний 90 и радиоканалов может быть установлено к центральному устройству 50 связи, увеличивая доступную ширину полосы и/или обеспечивая избыточность с использованием периферийных устройств 20, 30 и 40, действующих как конвертеры доступа или ретрансляторы доступа. Эти периферийные устройства 20, 30 и 40 могут быть любым типом оборудования, которое может осуществлять связь с мобильным модулем 10, таким как упомянутые PDA, ноутбук или принтер, но также, например, установочной станцией, устройством подзарядки батареи, другими мобильными модулями, запоминающими устройствами, устройствами музыкальных платформ (например, MP3-плеером), телефонами, приставками к цифровому аудио и/или видео, маршрутизаторами, устройствами беспроводной передачи данных (например, WLAN, WPAN и другими подобными устройствами).
Мобильный модуль 10 может осуществлять связь с различными периферийными устройствами, используя множество линий связи, таких как IR (инфракрасные), Bluetooth, WLAN (Беспроводная локальная сеть), например, из семейства стандартов IEEE 802.11, 802.15, и 802.16, Ethernet, последовательная или параллельная связь, USB (Универсальная последовательная шина), FireWire (IEEE 1394), или решения, соответствующие оптической связи. Однако линии связи между устройствами не ограничены вышеупомянутыми типами, но любое другое подходящее решение для линии связи, существующее в настоящее время, или будущие разработки могут использоваться, как должно быть понятно специалисту в данной области техники.
Линии связи между мобильным модулем 10 и периферийными устройствами 20, 30, 40, с одной стороны, и центральным устройством 50 связи могут, как упомянуто ранее, соответствовать использованию 2G, 2.5G и 3G, а также будущим подобным линиям беспроводной связи. Один важный аспект изобретения заключается в том, что линия между мобильным модулем 10 и центральным устройством 50 связи является линией того же типа, что и между периферийными устройствами 20, 30, 40 и центральным устройством 50 связи.
Под термином "2G" подразумевается GSM, CDMA или подобные линии связи c низкой скоростью передачи данных, под термином "2.5G" подразумевается любой тип линии связи с промежуточной скоростью передачи данных, такой как GPRS и EDGE, и под "3G" подразумеваются линии связи с более высокими скоростями передачи данных, такие как UMTS, CDMA2000, WCDMA.
Фиг. 2 иллюстрирует мобильный модуль 200 согласно настоящему изобретению, который содержит модуль 201 обработки, модуль 202 памяти, модуль 203 интерфейса, по меньшей мере, один модуль 204 связи, первый интерфейс 205 связи и множество периферийных интерфейсов 206, 207 и 208 связи. Мобильный модуль далее включает в себя устройство 209 идентификации для однозначной идентификации его в сети. Устройство идентификации может быть SIM-картой (Модуль идентификации абонента), IMSI (Международный идентификационный номер оборудования подвижного абонента) или любым другим уникальным идентификатором. Модуль 201 обработки содержит наборы команд для различных операций и функций, доступных в мобильном модуле, например, для взаимодействия с пользователем, адресным и телефонным регистром, кодирования и декодирования голоса и/или данных и многих других нормальных операций и функций, обычно доступных в мобильных модулях. Однако, согласно настоящему изобретению, предусмотрены дополнительные наборы команд для управления и обработки сигналов, поступающих от периферийных устройств, принимаемых и ретранслируемых от сети связи. Модуль 202 памяти может быть предусмотрен для постоянного и/или временного хранения данных, например адресного и телефонного регистра, пользовательской информации и так далее. Модуль 203 интерфейса может быть предусмотрен для взаимодействия с пользователем через клавиатуру и LCD экран или подобное средство. Модуль 204 связи может быть предусмотрен для обработки задач, относящихся к связи, таких как выбор того, какой интерфейс связи использовать, в зависимости от типа данных, для выполнения передачи или приема (включая цифровые данные и голосовые данные). Первый интерфейс 205 связи управляет беспроводным интерфейсом, используемым как основная линия связи, например 2.5G или 3G-интерфейс. Периферийные модули 206, 207, 208 интерфейсов используются для связи с периферийным оборудованием, как описано ранее.
Периферийное оборудование может быть построено аналогично, с использованием компонентов, подобных компонентам мобильного модуля; однако понятно, что операции и функции могут несколько отличаться, в зависимости от типа оборудования.
Фиг. 4 иллюстрирует схему приема и передачи сигналов мобильным модулем 410. Таким образом, согласно этому варианту осуществления, предполагается, что система согласно изобретению действует как эмулятор MIMO, в котором периферийные устройства действуют как дополнительные антенны. В этом случае периферийные устройства обозначены как 420, 430 и 440. Каждое периферийное устройство включает в себя антенну 421, 431, 441, соединенную с модулем приемопередатчика (не показан). Мобильная станция включает в себя интерфейсы 406-408 для связи с периферийными устройствами, как упомянуто ранее. Кроме того, антенна 411 мобильного модуля соединена с модулем обработки через интерфейс 405. Устройство 401 обработки принимает вводы от интерфейсов и обрабатывает сигналы. Важно, что сигналы обрабатываются так, что информация, получаемая из сигналов, обеспечивает корректный результат.
Периферийные устройства могут быть настроены на отличающиеся каналы или тот же самый канал, что и модуль связи, в зависимости от применения и того, каким образом компоненты взаимодействуют. В первом простом применении настоящего изобретения оно используется как эффективное решение с разнесением антенн, где множество антенн передают тот же самый сигнал, и, таким образом, обеспечивается, например, разнесение радиосигнала для обработки маломасштабного (микроскопического) замирания. Это полезно для любого типа решения для мобильной связи, включая GSM и предшествующие версии в хронологии версий сотового телефона. Нет необходимости требовать каких-либо изменений на стороне центральной станции связи (например, базовой станции) 50, но изобретение может быть реализовано только на стороне мобильного модуля 10.
Для систем, где основные части системной сети (то есть как на мобильном модуле, так и на стороне базовой станции) конфигурированы согласно настоящему изобретению, возможно, чтобы множество битовых потоков передавались параллельно. Различные битовые потоки затем разделяются кодами синхронизации (встроенными в пакеты данных или пакеты сигнализации), которые уникальны для каждого битового потока, чтобы иметь возможность отделять битовые потоки друг от друга. Разделение подобно тому, как может иметь место для методов прямого расширения спектра последовательностью (DSSS), где ортогональные (или полуортогональные) коды используются для разделения различных потоков данных друг от друга. Этот тип улучшенной потоковой передачи данных особенно полезен для более современных систем сотовых телефонных инфраструктур, например 2.5G и 3G систем.
На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа согласно настоящему изобретению. На первом этапе 301 пользователь устанавливает линию связи с базовой станцией через устройство 50 связи и, возможно, далее канал линии связи (в зависимости от типа линии связи), как должно быть понятно специалисту в данной области техники. На этапе 302 или мобильный модуль 10, или базовая станция (или любое другое устройство на стороне базовой станции линии связи) определяет, достаточна ли доступная скорость передачи, или имеется потребность в увеличении этой скорости. На факультативном параллельном или последующем этапе 303 система может определить качество установленной линии (или линий) и принять решение открыть дополнительные линии или каналы к устройствам, соединенным с мобильным модулем, чтобы обеспечить избыточность, множество потоков или функции обработки ошибок. На этапе 304 периферийные устройства 20, 30, 40 соединяются с мобильным модулем 10, или уже установленные соединения используются, и на последующем этапе 305 мобильный модуль 10 устанавливает линии связи с центральным устройством 50 связи через каждое периферийное устройство, причем каждое использует линию связи с центральным устройством 50 связи способом, подобным используемому мобильным модулем 10. Мобильный модуль 10 направляет данные через множество установленных линий связи (через прямую первую линию 90 и/или через линии 60, 70, 80 на периферийные устройства 20, 30, 40). Трафик направляется к или от мобильного модуля 10, согласно предопределенной функции формирования трафика, чтобы использовать периферийные устройства 20, 30, 40 оптимальным по скорости способом, то есть в зависимости от скорости передачи данных установленных линий или между мобильным модулем 10 и каждым периферийным устройством 20, 30, 40 и/или между каждым периферийным устройством 20, 30, 40 и центральным устройством связи 50. Мобильный модуль может также использовать другие параметры в функции формирования трафика, например, уровни заряда батареи периферийных устройств, качество линии (например, уровни отношения сигнала к шуму и/или скорость передачи данных), тип периферийного устройства, тип данных, принадлежность периферийных устройств и так далее. На последнем этапе 306, когда сеанс связи завершен, не используемые линии связи завершаются.
Подобным способом базовая станция 50 может использовать установленные линии с мобильным модулем 10 непосредственно и/или вместе с периферийными устройствами 20, 30, 40. Также может быть предусмотрена функция формирования трафика на стороне базовой станции линии связи, как описано выше для мобильного модуля, используя подобные типы критериев формирования трафика.
Следует отметить, что слово "содержащий" не исключает наличия элементов или этапов иных, чем перечисленные, и указание элемента в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов. Также следует отметить, что любые ссылочные позиции не ограничивают объем пунктов формулы изобретения, что изобретение может быть, по меньшей мере, частично осуществлено посредством аппаратных средств и посредством программного обеспечения, и что различные "средства" или "модули" могут быть представлены тем же самым элементом аппаратных средств.
Вышеупомянутые и описанные варианты осуществления приведены только как примеры и не должны ограничивать настоящее изобретение. Другие решения, использования, цели и функции в пределах объема изобретения, как заявлено в представленных ниже пунктах формулы изобретения, должны быть очевидны для специалиста в данной области техники.