Способ удлинения радиолинии мобильной связи
METHOD OF EXTENDING A MOBILE COMMUNICATION RADIO LINE

Изобретение принадлежит к антенной технике и может быть использовано для организации мобильной связи в экранированных помещениях, таких как подвалы, подземные гаражи и парковки, бункеры, туннели и т.п., а также в труднодоступных районах, например в гористой местности.
Известны способы организации связи в труднодоступных районах, предполагающие установку пассивных ретрансляторов (см. например кн. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г. Пассивные ретрансляторы для радиорелейных линий.— М. Связь, 1973.— 208 с). Пассивные ретрансляторы предполагают размещение нескольких антенн высокой направленности или просто отражающих поверхностей. Однако пассивные ретрансляторы часто не обеспечивают требуемой энергетики линии связи и практически не могут использоваться для организации мобильной связи в экранированных помещениях, таких как подвалы, подземные гаражи и парковки, бункеры, туннели и т.п.
Активные ретрансляторы предполагают подключение дополнительных усилительных узлов, которые могут обеспечить требуемую энергетику линии связи. В этом плане интересны для использования активные антенны (см. например кн. Должиков В. В., Цыбаев Б. Г. Активные передающие антенны. — М., 1984, или кн. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред. Д. И. Воскресенского. Изд. 4-е, доп. и перераб. — М.: Радиотехника, 2003). Активная антенна — антенна, содержащая в своей структуре активные устройства, в частности усилители мощности (передающая активная антенна) или малошумящие усилители (приемная активная антенна). При этом использование активных устройств в передающей активной антенне позволяет компенсировать потери в трактах. Приемная активная антенна со встроенными малошумящими усилителями имеет существенно большее отношение сигнал/шум на входе приемника по сравнению с аналогичной пассивной антенной. Однако описанные активные антенны предназначены либо для приема сигналов, либо для их излучения. Использование таких активных антенн для удлинения линии мобильной связи невозможно. Организовать удлинение линии мобильной связи можно с использованием отдельных приемных и передающих активных антенн. Однако при этом между ними необходимо организовать соответствующую развязку, что существенно усложняет возможную конструкцию активного ретранслятора.
Наиболее близкими к предполагаемому изобретению относится Патент на изобретение № 2594343, Россия. МПК H01Q 13/10 (2006.01), H01Q 23/00 (2006.01). Активная приемопередающая антенна Широкова, опубл. 10.08.2016, Бюл. №22. Активная приемопередающая антенна содержит полевой транзистор, микрополосковую антенну на диэлектрической подложке, экранирующую пластину, блокировочный конденсатор, разъем ввода/вывода микроволновых сигналов. При этом микрополосковая антенна дополнительно имеет три вывода, соединенные в ее различных модификациях с полевым транзистором и с экранирующей пластиной. Указанная антенна способна принимать микроволновые сигналы, а затем их усиливать регенеративным усилителем, работая при этом в режиме приема. В тоже время антенна способна сначала усиливать микроволновые сигналы тем же самым регенеративным усилителем, а затем их излучать в свободное пространство, работая при этом в режиме передачи. Причем никаких переключений режимов работы антенны не происходит. Более того, антенна способна одновременно и принимать и передавать сигналы.
В основу изобретения поставлена задача удлинения радиолинии мобильной связи который предполагает одновременный прием/усиление, а также усиление/передачу сигналов как мобильных телефонов, находящихся в экранированных помещениях и труднодоступных районах местности, так и сигналов базовых станций мобильной связи, установленных в соответствии с частотно-территориальным планированием региона. При этом дополнительно ставится задача упростить возможную конструкцию активного ретранслятора для мобильной связи в целом, снизить его габариты и вес, понизить энергопотребление. Поставленная задача достигается следующим образом.
Способ удлинения радиолинии мобильной связи, предполагающий прием и последующее усиление микроволновых сигналов активной приемопередающей антенной Широкова, а также предполагающий усиление и последующее излучение микроволновых сигналов активной приемопередающей антенной Широкова,
отличающийся тем, что устанавливают две активные приемопередающие антенны Широкова, которые соединяют между собой через их микроволновые разъемы входа/выхода микроволновым фидером требуемой длины, при этом первую активную приемопередающую антенну Широкова устанавливают на крыше здания или сооружения, или на любой другой господствующей высоте местности и ориентируют ее в направлении антенн ближайшей базовой стации мобильной связи, при этом вторую активную приемопередающую антенну Широкова устанавливают в экранированном помещении, таком как подвал, подземный гараж и парковка, бункер, туннель и т.п., или на другой господствующей высоте местности и ориентируют ее в направлении предполагаемого скопления абонентских телефонов мобильной связи, при этом прием и последующее усиление сигналов мобильной связи, поступающих от базовой станций мобильной связи осуществляют первой активной приемопередающей антенной Широкова, после чего принятый и усиленный сигнал мобильной связи от базовых станций снимают с ее микроволнового разъема входа/выхода и через соединяющий фидер подают на микроволновый разъем входа/выхода второй активной приемопередающей антенны Широкова, после чего сигнал мобильной связи от базовых станций дополнительно усиливают и излучают второй активной приемопередающей антенной Широкова в направлении предполагаемого скопления абонентских телефонов мобильной связи в экранированном помещении, в тоже время прием и последующее усиление сигналов мобильной связи, поступающих от мобильных телефонов, находящихся в экранированном помещении, осуществляют второй активной приемопередающей антенной Широкова, после чего принятый и усиленный сигнал мобильной связи от мобильных телефонов, находящихся в экранированном помещении, снимают с ее микроволнового разъема входа/выхода и через соединяющий фидер подают на микроволновый разъем входа/выхода первой активной приемопередающей антенны Широкова, после чего сигнал мобильной связи от мобильных телефонов, находящихся в экранированном помещении, дополнительно усиливают и излучают первой активной приемопередающей антенной Широкова в направлении антенн базовой станции, при этом прием/усиление и усиление/излучение сигналов мобильной связи активными приемопередающими антеннами Широкова осуществляют одновременно.
Сравнение предполагаемого изобретения с уже известными прототипами показывает, что заявляемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности удлинить радиолинию мобильной связи и организовать мобильную связь в экранированном помещении или на труднодоступной местности. При этом достигается простота возможной конструкции активного ретранслятора, его малогабаритность, малый вес, малое потребления энергии и низкая стоимость, что позволяет повсеместно использовать такой ретранслятор для удлинения радиолиний мобильной связи.
Эти свойства предполагаемого изобретения являются новыми, так как по уже известным способам организации мобильной связи либо не хватает энергетики линии связи или возможная конструкция оказывается громоздкой и дорогой.
Способ удлинения радиолинии мобильной связи можно реализовать с помощью активного ретранслятора, показанного на фиг.1.
Ретранслятор состоит из двух активных приемопередающих антенн Широкова 1 и 2, первую из которых устанавливают на крыше здания или господствующей высоте 3, а вторую устанавливают в экранированном помещении 4 (или на другой господствующей высоте), при этом обе антенны соединяют микроволновым фидером 5, при этом вблизи здания 3 расположена базовая станция мобильной связи 6, а в экранированном помещении 4 расположены мобильные телефоны 7.
Каждая активная приемопередающая антенна Широкова может работать одновременно как на прием, так и на передачу.
Антенны базовой станции мобильной связи 6 излучают микроволновый сигнал, который принимают и усиливают первой активной приемопередающей антенной Широкова 1 и передают через микроволновый фидер 5 на вторую активную приемопередающую антенну Широкова 2, где этот микроволновый сигнал мобильной связи дополнительно усиливают и излучают в направлении мобильных телефонов 7, находящихся в экранированном помещении. В тоже время сигналы мобильной связи, поступающие от мобильных телефонов 7, находящихся в экранированном помещении, принимают и усиливают второй активной приемопередающей антенной Широкова 2 и передают через микроволновый фидер 5 на первую активную приемопередающую антенну Широкова 1, где эти сигналы дополнительно усиливают и излучают в направлении антенн базовой станции мобильной связи 6. Таким образом, с помощью описанного ретранслятора организуют мобильную связь в экранированном помещении или на труднодоступной местности.
Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан с появлением возможности организации связи в экранированных помещениях, таких как подвалы, подземные гаражи и парковки, бункеры, туннели и т.п., а также в труднодоступных районах, например в гористой местности. При этом организация связи предполагает установку активных ретрансляторов, которые являются простыми, надежными, стабильными в работе и потребляющими малое количество энергии.