способ передачи на большие расстояния информации на мобильные телефоны и стационарные электронные устройства с функцией bluetooth

Формула изобретения

1. Устройство передачи на большие расстояния информации на мобильные телефоны и стационарные электронные устройства с функцией Bluetooth, содержащее микропроцессорное устройство для формирования пакета данных, хранения их и отправки пакетов данных на передающее устройство, передающее устройство, работающее в диапазоне 2,4-2,483 ГГц по протоколу Bluetooth и осуществляющее связь с индивидуальными электронными устройствами и передающее им сформированные пакеты данных посредством излучающего модуля с рабочей частотой, соответствующей рабочей частоте Bluetooth, отличающееся тем, что в передающем устройстве используют модуль сопряжения и управления, представляющий собой сплиттер, а в качестве излучающего модуля используют активные и/или пассивные усилительные устройства в виде: узконаправленной антенны и/или секторной антенны, и/или антенны круговой поляризации, и/или активной фазированной антенной решетки, при этом микропроцессорное устройство использует набор программного обеспечения, позволяющего определять находящиеся в зоне приема-передачи индивидуальные устройства и передавать им, в соответствии с предусмотренным алгоритмом информацию.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно используют модуль получения информации для индивидуального приема данных от удаленного операторского терминала для хранения данных, соединенный с микропроцессорным устройством.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно используют усиливающий модуль, подключенный к модулю сопряжения и управления, представляющий собой приемопередающий усилитель, соответствующий спецификации Bluetooth.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве модуля получения информации используют встроенный или выносной проводной, кабельный или радио модем.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве модуля получения информации используют встроенный или выносной модуль сотовой связи с или без встроенного GPRS модема, включая, мобильный телефон, смартфон, PDA, причем PDA может использовать SMS, EMS, MMS сообщения, в качестве источника информации.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве модуля получения информации используют встроенный или выносной проводной или беспроводной модуль связи с локальной сетью.

7. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что в качестве сплиттера используют сплиттер-смеситель, который выполняет функции подключения усиливающего модуля, разделение усиленного сигнала на несколько выходов и смешение полученного сигнала для усиления усилителем и дальнейшей передачи на модуль Bluetooth.

8. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что в качестве сплиттера используют сплиттер-смеситель, который осуществляет разделение сигнала на несколько выходов антенн и смешение полученного сигнала для передачи на модуль Bluetooth.

9. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что в качестве сплиттера используют управляемый сплиттер-переключатель, осуществляющий переключение выхода модуля Bluetooth на необходимую в данный момент антенну, в зависимости от управляющего сигнала.

10. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что в качестве сплиттера используют сплиттер-смеситель для АФАР, осуществляющий смешение управляющего сигнала для АФАР и исходящего сигнала модуля Bluetooth, передачу полученного сигнала на Bluetooth.

Описание изобретения к патенту

Область применения

Изобретение относится к области электронного оборудования для передачи информации и представляет из себя способ, позволяющий на основании имеющейся информации и имеющихся инструкций формировать пакеты информации и/или рекламы и передавать эти пакеты в электронном формате на индивидуальные носимые и стационарные электронные устройства, в состав которых входит модуль радиосвязи Bluetooth, в том числе сотовые телефоны с функцией Bluetooth.

Способ позволяет передавать информацию и/или рекламу в электронном формате на расстояние до 1500 метров, что более чем в 10 раз превышает расстояние передачи информации, предусмотренной спецификацией Bluetooth.

Уровень техники

Стандартный мобильный телефон с функцией Bluetooth может принимать/отправлять информацию на такой же аппарат в радиусе ˜10 метров в связи с тем, что в телефонах установлены модули Bluetooth 0 класса мощности, которая очень мала, около миливатта. Бывают также модули Bluetooth класса 1 и 2, но они не устанавливаются на телефоны.

Самый мощный - 100 мВт, модуль позволяет (в соответствии со спецификацией) связываться с таким же на расстоянии до 100 метров.

Из современного уровня техники не известны устройства и системы, способные передавать на сотовые телефоны и стационарные электронные устройства с функцией Bluetooth информацию на расстояниях более 100 метров.

Из уровня техники известны системы приема с сотовых телефонов и стационарных электронных устройств с функцией Bluetooth информации. Эти устройства известны как «Bluetooth ружье». Их функциональное назначение - перехват и кража информации с данных устройств. В состав таких устройств входит микропроцессорное устройство, осуществляющее обработку и сохранение данных, поступающих с пользовательских устройств; передающее устройство, работающее в диапазоне частот Bluetooth 2.4-2.483 ГГц, осуществляющее связь с индивидуальными электронными устройствами и принимающее от них сформированные пакеты данных; активные и/или пассивные усилительные устройства в виде узконаправленных антенн. Дальность действия этих устройств до 1000 метров.

К недостаткам этих устройств относится узкий круг потребителей данных устройств, поскольку функциональное назначение данных устройств не предполагает возможность их использования широким кругом потребителей, т.к. законное использование данных устройств применимо лишь специальными уполномоченными государственными органами. Также к недостаткам данных устройств относится невозможность их использования для передачи информации на большие расстояния (до 1500 метров) на широкий круг потребителей.

Из уровня техники известны система и способ обеспечения метаданных по заявке RU 2005122464, содержащая передатчик и приемник, причем передатчик выполнен с возможностью передачи метаданных, соответствующих данным носителя, а приемник выполнен с возможностью приема переданных метаданных, при этом приемник выполнен с возможностью сохранения метаданных и выдачи метаданных по запросу.

К недостаткам устройства следует отнести отсутствие антенного блока, отсутствие микропроцессорного устройства, управляющего всей системой, отсутствие возможности конфигурирования зоны покрытия.

Из уровня техники известна система по японскому патенту JP 2005148964, представляющая собой торговый автомат, который параллельно своей основной функции продаж товара, осуществляет также показ рекламных роликов всем проходящим мимо пользователям, имеющим на руках сотовые телефоны с функцией Bluetooth. Посылка рекламной информации осуществляется для тех пользователей, которые находятся в пределах зоны покрытия антенны устройства в течение определенного числа времени в секундах.

К недостаткам системы относятся отсутствие возможности конфигурировать зону покрытия, отсутствие возможности сканировать (нет динамической зоны покрытия), отсутствие связи с оператором, отсутствие возможности предоставления разной информации на разные устройства.

Технический результат

Техническим результатом заявляемого изобретения является способ, позволяющий на основании имеющейся информации и имеющихся инструкций формировать пакеты информации и/или рекламы и передавать на большие расстояния до 1500 метров эти пакеты в электронном формате на индивидуальные носимые и стационарные электронные устройства, в состав которых входит модуль радиосвязи Bluetooth, в том числе сотовые телефоны с функцией Bluetooth. При этом способом обеспечивается конфигурация зоны покрытия, возможность сканирования (динамическая зона покрытия), связь с оператором, возможность предоставления различной (заданной) информации на разные устройства.

Достижение технического результата

Данный результат достигается за счет того, что используют следующие узлы, а именно:

- микропроцессорное устройство, осуществляющее хранение данных, формирование пакетов данных, отправку пакетов данных на передающее устройство;

- передающее устройство, работающее в диапазоне частот 2.4-2.483 ГГц (Bluetooth), и осуществляющее связь с индивидуальными электронными устройствами, и передающее им сформированные пакеты данных;

- модуль сопряжения и управления, позволяющий подключать/переключать модуль усиления сигнала и различные типы антенн к модулю Bluetooth, управлять АФАР, в зависимости от необходимости, в частности в соответствии с алгоритмом, осуществляемым программным обеспечением; АФАР - это Активная Фазированная Антенная Решетка - стандартная разновидность ФАР (Фазированная Антенная Решетка), которая отличается от ФАР тем, что может изменять свою диаграмму направленности без изменения положения антенны, за счет сдвига фаз сигнала, подаваемых на излучающие элементы антенны;

- набор необходимых активных и/или пассивных усилительных устройств (антенн) в качестве выходных каналов связи полезной модели;

- набор программного обеспечения, позволяющего определять находящиеся в зоне приема-передачи индивидуальные устройства и передавать им в соответствии с предусмотренным алгоритмом информацию.

Также можно дополнительно использовать два вспомогательных опционных узла:

- модуль получения информации, который обеспечивает индивидуальный для каждой системы прием данных от удаленного оператора с целью передачи данных для хранения в микропроцессорном устройстве;

- модуль усиления сигнала, который обеспечивает двустороннее усиление сигнала с целью дополнительного увеличения дальности связи системы.

В способе передачи на большие расстояния информации на мобильные телефоны и стационарные электронные устройства с функцией Bluetooth, используют микропроцессорное устройство, приемо-передающее устройство, работающее в диапазоне частот 2.4-2.483 ГГц по протоколу Bluetooth, осуществляющее связь с индивидуальными электронными устройствами и принимающее от них сформированные пакеты данных, излучающий модуль с рабочей частотой, соответствующей рабочей частоте Bluetooth, используют модуль сопряжения и управления, представляющий собой сплиттер-смеситель, осуществляющий разделение сигнала на несколько выходов антенн и смешение полученного сигнала для передачи на модуль Bluetooth, а в качестве излучающего модуля используют активные и/или пассивные усилительные устройства в виде антенн с узконаправленной, и/или секторной, и/или круговой диаграммой направленности, и/или активной фазированной антенной решетки. Также используют набор программного обеспечения, позволяющего определять находящиеся в зоне приема-передачи индивидуальные устройства и передавать им в соответствии с предусмотренным алгоритмом информацию.

Дополнительно может использоваться модуль получения информации, представляющий собой встроенный или выносной проводной, кабельный или радиомодем.

Дополнительно может использоваться усиливающий модуль, подключенный к модулю сопряжения и представляющий собой приемо-передающий усилитель, соответствующий спецификации Bluetooth.

Модуль получения информации может представлять собой встроенный или выносной модуль сотовой связи с или без встроенного GPRS модема, включая мобильный телефон, смартфон, PDA, причем PDA может использовать SMS, EMS, MMS сообщения в качестве источника информации.

Модуль получения информации может также представлять собой встроенный, или выносной проводной, или беспроводной модуль связи с локальной сетью.

Сплиттер-смеситель может выполнять функции подключения усиливающего модуля, разделение усиленного сигнала на несколько выходов и смешение полученного сигнала для усиления усилителем и дальнейшей передачи на модуль Bluetooth.

Модуль сопряжения и управления может представлять собой управляемый сплиттер-переключатель, осуществляющий переключение выхода модуля Bluetooth на необходимую в данный момент антенну, в зависимости от управляющего сигнала. Также модуль сопряжения и управления может представлять собой сплиттер-смеситель для АФАР, осуществляющий смешение управляющего сигнала для АФАР и исходящего сигнала модуля Bluetooth, передачу полученного сигнала на Bluetooth.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана блок-схема системы по способу, где 1 - микропроцессорное устройство, 2 - приемо-передающий модуль, 3 - модуль сопряжения и управления, 4 - излучающий модуль, 5 - модуль получения информации, 6 - усиливающий модуль, 7 - оператор, 8 - индивидуальные устройства приема пользователей (индивидуальные носимые и стационарные электронные устройства, в состав которых входит модуль радиосвязи Bluetooth, в том числе сотовые телефоны с функцией Bluetooth).

На Фиг.2-7 показаны алгоритмы работы способа; на Фиг.2 показан алгоритм работы модуля сканирования; на Фиг.3 показан алгоритм модуля распознавания, на Фиг.4 показан алгоритм работы модуля определения модели устройства и оптимальных параметров передаваемого файла; на Фиг.5 показан алгоритм работы модуля определения коммерческого сообщения для отправки; на Фиг.6 показан алгоритм работы модуля определения некоммерческого сообщения для отправки; на Фиг.7 показан алгоритм работы модуля отправки сообщений.

На Фиг.8 показаны варианты геометрических конфигураций зоны приемо-передачи и соответствующих типов модуля сопряжения и используемых антенн, где 9 - круговая диаграмма направленности, 10 - секторная диаграмма направленности, 11 - узконаправленная диаграмма направленности, 12 - граница необходимой зоны приемо-передачи, 13 - полученная в результате использования соответствующей антенны зона приемо-передачи.

На Фиг.9 показана сложная конфигурация необходимой зоны приемо-передачи, которая соответствует диаграммам направленности более чем одной антенны, где 14 - две антенны, 15 - три антенны.

На Фиг.10 показана динамическая конфигурация необходимой зоны приемо-передачи, которая дискретно изменяется в зависимости от времени и других параметров.

На Фиг.11 показан модуль-переключатель с количеством выходов, соответствующим количеству подключаемых антенн, где 16 - Bluetooth модуль, 17 - Разъем 1, 18 - Разъем 2, 19 - Разъем 3, 20 - Разъем 4, 21 - Полупроводниковый переключатель, 22 - Дискретный управляющий сигнал.

На Фиг.12 показана динамическая конфигурация необходимой зоны приемо-передачи, плавно изменяющаяся в зависимости от времени и других параметров, где 23 - Емкостная развязка по постоянному току, 24 - Аналоговый управляющий сигнал пульсирующего тока.

Сущность способа

В заявляемом способе используется 100 мВт модуль и направленная антенна соответствующего 2.4 ГГц диапазона. Параметрами направленных антенн являются коэффициент усиления и диаграммы направленности. Чем больше коэффициент усиления, тем на более дальнем расстоянии может принимать/передавать система. Диаграмма направленности говорит о том, в каком секторе по отношению к антенне будет достигнута эта дальность.

В заявляемом способе используется антенна с усилением от 18dB и более, при этом антенна узконаправленная. Таким образом, имеющаяся мощность передатчика модуля bluetooth как бы фокусируется в узком секторе в соответствии с диаграммой направленности антенны. То же само происходит при передаче от мобильного устройства - антенна в этом случае работает как телескоп, избирательно усиливая сигналы на частоте 2.4-2.483 ГГц в секторе своей направленности.

Микропроцессорное устройство (1) может быть компьютером (включая настольный и мобильный), одноплатным компьютером, PDA компьютером (наладонник), смартфоном, сотовым телефоном.

Приемо-передающий модуль (2) может представлять собой отдельный или встроенный модуль Bluetooth любого класса мощности, в том числе 0, 1 и 2.

Модуль сопряжения и управления (3) может представлять собой управляемый сплиттер-переключатель, осуществляющий переключение выхода модуля Bluetooth на необходимую в данный момент антенну, в зависимости от управляющего сигнала. Модуль сопряжения и управления (3) может представлять собой сплиттер-смеситель, осуществляющий разделение сигнала на несколько выходов (антенн) и смешение полученного сигнала для передачи на модуль Bluetooth. Также сплиттер-смеситель может выполнять функции подключения усиливающего модуля, разделение усиленного сигнала на несколько выходов и смешение полученного сигнала для усиления усилителем и дальнейшей передачи на модуль Bluetooth.

Также модуль сопряжения и управления (3) может представлять собой сплиттер-смеситель для АФАР, осуществляющий смешение управляющего сигнала для АФАР и исходящего сигнала модуля Bluetooth, передачу полученного сигнала на Bluetooth. В качестве излучающего модуля (4) используется антенна с рабочей частотой, соответствующей рабочей частоте Bluetooth, в том числе узконаправленная антенна, секторная антенна, круговая антенна, активная фазированная антенная решетка (АФАР). Модуль получения информации (5) может представлять собой:

- встроенный или выносной проводной, кабельный или радиомодем;

- встроенный или выносной модуль сотовой связи с или без встроенного GPRS модема, включая мобильный телефон, смартфон, PDA, но не ограничиваясь ими; при этом PDA может использовать SMS, EMS, MMS сообщения, в качестве источника информации;

- встроенный или выносной проводной или беспроводной модуль связи с локальной сетью.

Усиливающий модуль (6) представляет собой приемо-передающий усилитель, соответствующий спецификации Bluetooth.

Конфигурация системы по способу на основе отдельного или встроенного модуля Bluetooth любого класса мощности, в том числе 0, 1 и 2, модуля сопряжения и управления в виде сплиттер-смесителя, осуществляющего разделение сигнала на несколько выходов (антенн) и смешение полученного сигнала для передачи на модуль Bluetooth и излучающего модуля в виде узконаправленной антенны с рабочей частотой, соответствующей рабочей частоте Bluetooth, является базовой и позволяет осуществлять передачу и обмен информацией с устройствами на расстояния (до 1500 метров), что значительно превышает расстояния, указанные в спецификации устройств при использовании Bluetooth в узком луче, совпадающим с диаграммой направленности антенны.

При использовании в способе сплиттер-смесителя, выполняющего функции подключения усиливающего модуля, разделение усиленного сигнала на несколько выходов и смешение полученного сигнала для усиления усилителем и дальнейшей передачи на модуль Bluetooth, передача и обмен информацией осуществляется в секторе, совпадающим с диаграммой направленности антенны.

При использовании в способе модуля сопряжения и управления (3), представляющего собой управляемый сплиттер-переключатель, осуществляющий переключение выхода модуля Bluetooth на необходимую в данный момент антенну, в зависимости от управляющего сигнала, передача и обмен информацией осуществляется с равноудаленными от антенны устройствами.

Усиливающий модуль (6) используется для увеличения дальности передачи и обмена информацией используется усилитель сигнала, совместимый со спецификацией Bluetooth. Для получения данных и инструкций для формирования информации использует собственные функции связи, характерные для микропроцессорных устройств способа, совмещающие в себе как микропроцессорное устройство, так и модуль получения информации.

Сущность модуля сопряжения антенного блока и модуля Bluetooth.

Модуль сопряжения является устройством, позволяющим подключать к Bluetooth модулю одну или несколько антенн с необходимыми для каждого частного случая параметрами (диаграмма направленности, усиление и др.).

Подключение разных антенн позволяет реализовывать требуемую для каждого частного случая геометрическую конфигурацию зоны, в которой возможна передача информации. Модуль сопряжения связан с модулем Bluetooth разъемом (1) (см. Фиг.11), обладающим соответствующим модулю Bluetooth волновым сопротивлением на основной частоте (50 Ом на частоте 2.45 ГГц).

В связи с небольшими размерами модуля Bluetooth в качестве входного разъема используется миниатюрный разъем.

Модуль сопряжения устанавливается в непосредственной близи к модулю Bluetooth с целью снижения потерь сигнала.

Модуль сопряжения подключается к антеннам посредством кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом, один конец которых представляет собой миниатюрный разъем (2), непосредственно подключаемый к соответствующему выходному разъему модуля сопряжения, другой конец, снабженный соответствующим разъемом (3), к входному разъему (4) антенны.

Таким образом, модуль сопряжения представляет из себя устройство, обладающее входом и одним или несколькими выходами с волновым сопротивлением 50 Ом на частоте 2.45 ГГц и согласованное с модулем Bluetooth и антеннами для уменьшения потерь в приемо-передающем тракте.

Варианты геометрических конфигураций зоны приемо-передачи и соответствующих типов модуля сопряжения и используемых антенн показаны на Фиг.8.

Простая конфигурация необходимой зоны приемо-передачи соответствует диаграмме направленности одной антенны.

В этих случаях в качестве модуля сопряжения используется простое соединение 50-омным разъемом модуля Bluetooth к требуемому варианту антенны.

Сложная конфигурация необходимой зоны приемо-передачи соответствует диаграммам направленности более чем одной антенны. Эта конфигурация показана на Фиг.9.

Динамическая конфигурация необходимой зоны приемо-передачи дискретно изменяется в зависимости от времени и других параметров. Эта конфигурация показана на Фиг.10. В случае необходимости организации дискретной динамической конфигурация зоны приемо-передачи в качестве модуля сопряжения может использоваться модуль-переключатель с количеством выходов, соответствующим количеству подключаемых антенн (Фиг.11).

Динамическая конфигурация необходимой зоны приемо-передачи может также плавно изменяться в зависимости от времени и других параметров (см. Фиг.12).

Эта конфигурация используется в случае неопределенности оптимальной зоны приема-передачи для динамического определения скопления мобильных устройств в границах досягаемости антенны и передачи им - устройствам, информации. В качестве антенны используется АФАР.

Данная схема позволяет изменять направление диаграммы направленности антенны (луча зоны приема передачи) без физического изменения физического положения антенны.

Принцип работы способа

Микропроцессорное устройство (1) с помощью модуля Bluetooth и набора антенн производит постоянное сканирование окружающего пространства на предмет обнаружения устройств с включенным модулем Bluetooth (см. Фиг.2). При обнаружении такового, вне зависимости от типа устройства (мобильный телефон, коммуникатор, палм-топ и др.), осуществляется проверка, используя свойства протокола Bluetooth, типа устройства, снабженного включенным модулем. После определения (см. Фиг.3) производится проверка расписания отправляемой информации, (т.е. какой пакет данных предпочтителен к отправке на устройство в этот промежуток времени), проверяется какой формат данных предпочтителен для определенного типа устройства, проверяется, отправлялась ли выбранная по предыдущим пунктам информация на это устройство. В способе используется модуль определения мобильного устройства (алгоритм работы показан на Фиг.4), который позволяет передавать наиболее подходящие по формату к каждому из обнаруженных мобильных устройств файлы.

В зависимости от результатов указанных и других проверок (см. Фиг.4, Фиг.5, Фиг.6, Фиг.7) отправляют наиболее соответствующую в данное время, в данном месте, данному устройству информацию, используя Bluetooth, модуль сопряжения и управления и комплект антенн.

В соответствии с необходимостью покрытия оптимальной площади модуль сопряжения и управления обеспечивает подключение необходимого для места применения способа количества антенн и модуля усиления сигнала, что позволяет формировать необходимое для места применения покрытие (диаграмма направленности).

Необходимость покрытия оптимальной площади - задача покрытия потока пользователей с электронными мобильными устройствами, оснащенными функцией Bluetooth (телефоны, смартфоны, коммуникаторы, КПК, и др. устройства оснащенные функцией Bluetooth)."

Поток людей при этом движется по разным траекториям, например, на входе в метро - поток прямолинеен, соответственно, антенна должна иметь сектор приема/передачи длинный и узкий, если это, например, открытое кафе, то должны быть две антенны - одна, с длинным и узким лучом, покрывающим путь подхода к кафе, другая антенна - секторная - висящая на стене и покрывающая пространство кафе, при этом не тратя энергию на стену, на которой она висит.

Эти варианты установки антенн зависят от геометрии направленности потока людей к модулю и физически подключают путем кабельного соединения нужное количество требуемых (круговая, секторная, узконаправленная) антенн.

При использовании АФАР способ позволяет производить формирование динамической зоны покрытия (диаграмма направленности) в соответствии с необходимым алгоритмом. Обновление данных микропроцессорного устройства происходит либо в ручном режиме, оператор подключает операторский терминал непосредственно к микропроцессорному устройству, либо удаленно, с использованием модуля получения информации, получающим данные по одному из каналов связи, включая проводные и беспроводные каналы связи.

Технический результат: способ позволяет, обладая антенной или комплексом пассивных/активных антенн и/или усилителем сигнала и соответствующим программным обеспечением, передавать/обмениваться наиболее соответствующей месту и времени информацией и/или рекламой в наиболее приемлемым для индивидуального носимого или стационарного электронного устройства электронном формате, в заранее заданных границах, включая динамические, на расстояниях до 1500 метров.

Пример 1.

Тестирование работы способа проводилось с оборудованием:

- мобильный телефон Siemens S65 и Sony Ericsson K750i в качестве подвижных терминалов;

- ноутбук, USB модуль Bluetooth мощностью 10 мВт (соответствует дальности 100 м по спецификации) и антенна 18dB.

Установка направления антенны проводилась "на глазок".

Антенна ставилась на балконе 8 этажа (г.Москва, Ленинский проспект, д.13) и была направлена вдоль Ленинского проспекта по направлению к площади Гагарина.

Время испытания - с 21:00 до 22:00 (период с большим количеством помех).

Тестирование проводилось на стороне четных домов с интервалом 100-200 метров.

Результат: связь с передающим устройством пропала на уровне угла улицы Стасовой и Ленинского проспекта, что составляет примерно 1000 метров.

Выводы: при использовании антенны большей мощности (до 24 dB), дальность передачи может составить от 1500 метров и более.