BRPI0617431B1

BRPI0617431B1 - sistema de inspeção e método para avaliar instalações de antena em um sistema de comunicação

Info

Publication number: BRPI0617431B1
Application number: BRPI0617431A
Authority: BR
Inventors: Lennartson Benny; Sundberg Krister
Original assignee: Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Publ Se
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2019-01-15
Also published as: US8064901B2; EP1949710A4; EP1949710A1; WO2007058606A1; BRPI0617431A2; US20080261587A1; EP1949710B1; CA2627563A1; CA2627563C

Abstract

<b>sistema de inspeção e metodo para avaliar instalações de antena em um sistema de comumcação<d>sistema de inspeção para avaliar instalações de antena de recepção simultânea. elementos de antena lia, 11 b têm as respectivas áreas de cobertura 32a e 32b. devido a uma assimetria de antena, a recepção simultânea é degradada ou mesmo perdida para recepção de estações móveis 13, 33 especialmente longe da antena. através da medição da diferença da intensidade de sinal recebido. rxlev, a diferença das estações móveis nos respectivos ramos da antena de recepção simultânea, a assimetria poderia ser avaliada e corrigida. dividindo as áreas de cobertura em várias zonas com distâncias diferentes para a antena, o resultado é aprimorado.

Description

“SISTEMA DE INSPEÇÃO E MÉTODO PARA AVALIAR INSTALAÇÕES DE ANTENA EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO”

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção diz respeito à avaliação de antena remota em sistemas de telecomunicação móvel. Em particular, a invenção inclui fazer medidas contínuas ou periódicas quanto a propriedades de recepção das antenas para maximizar o desempenho do sistema de telecomunicação. Um sistema de inspeção é proposto que remotamente avalia as instalações de antenas em uma rede de rádio definida. O mencionado sistema será capaz de apresentar uma lista das unidades de pior desempenho, assim como a razão de falha mais provável. O sistema considerará o caminho de enlace ascendente e também os caminhos de enlace descendente.

FUNDAMENTOS [002] Uma consideração importante para operadores de rede de rádio é ter a certeza que suas redes fornecem boa cobertura. Tem sido visto que uma razão comum para a perda de cobertura e para outros problemas em redes está relacionada com problemas de instalação de antena. Por exemplo, podería uma degradação de alimentadores de somente poucos dBs afetar ambas a cobertura de enlace ascendente e a de enlace descendente. Tal degradação pode ser difícil de encontrar e pode ser deixada para sempre sem notificação. Para o operador, cobertura está diretamente relacionada com o rendimento. A situação se toma ainda pior à medida que operadores tendem a reutilizar sítios para tecnologias diferentes e algumas vezes reutilizam o mesmo equipamento de antena.

[003] Hoje, não há ferramentas adequadas ou metodologia para achar esses problemas. Somente os problemas de maior expressão serão detectados através de alarmes.

[004] Numa instalação de recepção simultânea com mais de um braço de antena, onde um dos caminhos recebidos é ruim, ou vem sendo degradado lentamente, aquela recepção simultânea do enlace ascendente será afetada, ou

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2/10 mesmo perdida. Tipicamente, estações base ou pontos de acesso para tráfego de dados têm duas ou mais antenas de recepção, e os ganhos com tal recepção simultânea são da ordem de 3 a 5 dB. Se um dito caminho de antena afetado também transporta um transmissor, então a cobertura no enlace descendente é degradada. Para sistemas com mais de uma antena, a recepção simultânea do enlace descendente será afetada ou a cobertura do enlace ascendente.

[005] Um outro problema podería ser aquele que as antenas não estão alinhadas, e, assim, não cobrindo a mesma área. Também, se os transmissores da célula se encontram separados, um transmissor em cada antena, então enlace descendente podería estar sofrendo desse desalinhamento e levando a cobertura de péssima qualidade em ambos o enlace ascendente e o enlace descendente. Problemas similares ocorrem no caso de assimetria do diagrama de antena no lado do usuário.

[006] Frequentemente, contratados de terceira parte são responsáveis pelos sítios e instalação de antenas e os operadores têm conhecimento mínimo na instalação de sítios e sistemas de antena. Comum a todos esses problemas é que eles são muito difíceis e algumas vezes quase impossíveis de encontrar.

[007] Publicação da Patente U.S. 5.970.394 divulga um método para detectar as antenas defeituosas e outros componentes de sistemas de telefonia móvel. O método baseia-se em medições de intensidade de sinal para detectar desigualdade no equilíbrio do caminho. Ao menos teoricamente, a intensidade do sinal recebido na estação móvel e no sítio da célula, respectivamente, é a mesma e uma análise estatística é feita para a avaliação.

[008] Já na publicação da Patente U.S. 6.266.528, as propriedades de recepção de uma matriz de antenas para fins de recepção simultânea espacial são descritas. Amostras de longo e curto prazo de intensidades do sinal recebido para os respectivos elementos de antena são coletadas e submetidas a uma análise comparativa. No pedido publicado U.S. 2004/0127261, o desempenho daquelas antenas de recepção simultânea de recepção somente, com dois elementos, é

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3/10 verificado comparando-se parâmetros de qualidade. Idealmente, não deve haver diferença e uma diferença real ou efetiva poderia ser empregada para gerar um alarme ou advertência.

SUMÁRIO [009] A presente invenção diz respeito a um sistema de inspeção, que remotamente identifica e apresenta soluções para os problemas de antena com múltiplos elementos de antena dispostos para recepção simultânea. Intensidade de um sinal recebido (RXLEV em GSM, RSCP em WCDMA ou termos e/ou expressões correspondentes em outros padrões) será medida nos elementos de antena de uma estação base. Diversas amostras da diferença entre a intensidade do sinal para pares de elementos de antena são criadas, e as diferenças para os respectivos pares de elementos são expressas como uma função das diferenças em um histograma ou outros gráficos de medições estatísticas descrevendo a distribuição de valores. Para um par perfeito de antenas ideal, o histograma tem um topo estreito para as diferenças sendo zero. Para aqueles pares de antenas defeituosas, o topo é deslocado do valor zero e também ampliado dependendo do atributo da falha. O histograma pode também ser utilizado para avaliar as propriedades da cobertura e levando-se em conta dados de posicionamento do equipamento do usuário.

[0010] Geralmente, uma comparação entre a intensidade do sinal dos dados recebidos nos respectivos elementos de antena é empregada de acordo com um principal aspecto do conceito inventivo. Alternativa para a diferença entre o par de dados é o quociente entre os dois valores. Nos sistemas que têm mais de duas antenas de recepção simultânea, antenas são agrupadas em pares para a avaliação ou tiram-se as médias dos valores. Outros aspectos da invenção são: usar mais análise estatística avançada dos dados coletados para avaliar as instalações de antena.

[0011] Os histogramas são preferencialmente estudados pelo operador num local remoto. Quando um par de antenas defeituosas é enfim encontrado,

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4/10 o operador pode ajustar a antena no local remoto, e, após uma série de novas medidas, ver os resultados do ajuste. Se não for possível realizar tais ajustes à distância, um técnico é enviado para tal sítio da antena para proceder com um reparo.

[0012] O histograma para um par de antenas é primeiramente baseado nos sinais recebidos a partir de um número de estações móveis posicionadas na área de cobertura para o par de antenas. Para melhorar ainda mais a resolução do erro, estatísticas a partir das medições podem ser usadas. Estas estatísticas são filtradas em um ou vários outros parâmetros tais como, perda de caminho, avanço de temporização (de acordo com o padrão GSM) ou técnicas similares refletindo a distância entre a estação móvel e o sítio da antena. Mais geralmente, qualquer tipo de ferramenta de posicionamento pode ser usado para filtrar os dados de antena. Em uma modalidade adicional, o resultado é filtrado para as estatísticas de procedimento de troca de célula. Isto irá refletir a situação onde procedimentos de troca de célula são mais prováveis de ocorrer, a saber, perto da fronteira da célula. Outros parâmetros de filtragem poderíam ser indicadores de qualidade de sinal e de controle de potência no sistema usando controle de potência dependente da distância para o receptor.

[0013] Para medição das intensidades de sinais provenientes de estações móveis diferentes, um método para distinguir rajadas de dados provenientes de usuários diferentes é necessário. Isto podería ser a sequência de treinamento em GSM, código embaralhado em WCDMA ou, por exemplo, sub-tons num sistema OFDM.

[0014] A avaliação das instalações de antenas da invenção é adaptada para ser utilizada para únicas ou grupos de instalações, assim como para uma rede completa.

[0015] A invenção é adicionalmente definida nas reivindicações anexas com respeito a um método e um sistema de inspeção para achar instalações de antena defeituosas.

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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0016] A presente invenção será mais prontamente entendida fazendose referência aos seguintes desenhos, em que:

[0017] Fig. 1 ilustra os princípios da invenção quando avaliando uma instalação de antena apropriada.

[0018] Fig. 2 mostra uma instalação com a perda de caminho em um braço da antena.

[0019] Fig. 3 mostra assimetria de antena e alimentadores trocados.

[0020] Fig. 4 apresenta o equipamento usado ao efetuar a invenção.

[0021] Fig. 5 é um exemplo de uma instalação de antena com diversas antenas que pode ser analisada com a ajuda da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0022] Com referência à Fig. 1 A, é ilustrada duas antenas de recepção simultânea 11a e 11b marcadas como pontos, conforme visto a partir de cima. Os respectivos lóbulos de antena são mostrados como as áreas 12a e 12b. Na Fig. IA as áreas cobrem cada uma a outra (um certo deslocamento é utilizado para fins ilustrativos) e o par de antenas é assim considerado como tendo sua cobertura pretendida. Quando efetuando a análise, de acordo com a invenção, as intensidades do sinal recebido RXLEVa e RXLEVb nas antenas 11a e 11b, respectivamente, sendo transmitidas por um número mais ou menos de estações móveis 13 dispersas uniformemente, são medidas. Os elementos de antena 11a e 11b são conectados através de alimentadores 14a e 14b à estação rádio base, RBS, 15 e um valor de diferença é criado para um número de pares de sinais recebidos na RBS. O histograma da Fig. 1B mostra o número de amostras, S, para valores de diferença como uma função da diferença:

D-RXLEVa-RXLEVb.

[0023] Fig. 1B confirma que a instalação da Fig. IA é aceitável. A curva tem uma ligeira largura devido à imperfeição nas medições e propagação de múltiplos caminhos dos sinais de rádio, mas a principal coisa para uma antena

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6/10 aceitável é que a curva é centrada em uma diferença de zero. Se os quocientes entre os dois valores foram exibidos, o centro seria em tomo de um.

[0024] Fig. 2A mostra uma situação onde as atenuações nos elementos de antena 11a e 11b são causados diferentes, por exemplo, por uma inclinação de uma das antenas na direção de radiação pretendida ou por uma má conexão entre um dos elementos da antena e o seu alimentador. Isso levará a diferente extensão da cobertura de cada braço da antena. Um lóbulo 22b é “mais longo” do que um lóbulo 22a, como visto na figura. A diferença no RXLEV recebido para os respectivos braços da antena é ilustrada pelo deslocamento do topo no histograma da Fig. 2B comparado à situação ideal da Fig. 1B. O topo também é ampliado, pois a diferença de RXLEV varia dependendo da distância variável para as estações móveis. Assume-se que a intensidade do sinal em dB varia de maneira linear com a distância. Se o quociente RXLEVa/RXLEVb=Q, em vez da diferença absoluta ser usada, isto não acontecerá e o quociente é constante, k, ver Fig. 2C.

[0025] Na Fig. 3A, há um ângulo entre as direções dos dois lóbulos da antena 32a e 32b, que pode ser ocasionado por uma inclinação principal de um dos braços fora da direção principal - uma assimetria dos diagramas de antenas ocorreu. Assume-se neste exemplo que a atenuação ou comprimento das áreas de cobertura são os mesmos - como na Fig. IA. Para estações móveis medidas próximas da antena, as amostras de diferença serão bastante aproximadamente centradas em zero, mas o topo é ampliado - o número de estações móveis é o mesmo em ambos lóbulos 32a e 32b na ilustração da Fig. 3A. Fora mais ainda, há mais estações móveis no lóbulo 32a para a direção pretendida da antena do que no lóbulo 32b. Tal fato deslocará o topo. Um resultado médio típico está mostrado na Fig. 3B.

[0026] Se a área de cobertura da antena da Fig. 3A é dividida em duas partes, Zona 1 e Zona 2, um resultado mais distinto pode ser obtido. Na Zona 1 o avanço de temporização das estações móveis está abaixo de um certo limite,

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7/10 e, na Zona 2, eles estão acima. O mesmo resultado principal seria obtido se o limite dividindo a célula nas Zonas 1 e 2 é representado por um certo nível da intensidade de sinal, RXLEVa ou RXLEVb. Conforme é visto na Fig. 3C, as respectivas zonas dão resultados diferentes. Se a maioria dos terminais móveis estão posicionados na área “correta”, a saber, área do lóbulo 32a da Fig. 3A, o histograma da diferença para a Zona 2 será ainda deslocado longe do zero do que o histograma para a Zona 1. Isto é porque, conforme mencionado acima, há mais estações móveis 13 reportando na área 32a do que na outra área 32b. Na Zona 1, há uma quantidade igual de estações móveis reportando nas respectivas áreas 32a e 32b.

[0027] Um outro parâmetro a ser utilizado para aprimorar o resultado é medir em estações móveis que tenham recentemente efetuado o procedimento de troca de célula a partir de uma célula vizinha. Parte de uma célula 36 como esta é mostrada em Unhas pontilhadas acima da célula estudada. Exemplos de estações móveis 33, que efetuaram procedimento de troca de célula e entraram na célula estudada, estão envolvidas por um círculo na Fig. 3A. Se apenas tais terminais móveis estão incluídos em um relatório de medição, uma indicação bem clara de que alguma coisa está errada ficará evidente da Fig. 3D.

[0028] As antenas 1 la e 11b também poderíam ser empregadas para a transmissão. Se fossem tais antenas 11a e 11b, até então discutidas, a primeira 11a seria usada para o Canal de Controle de Radiodifusão (Broadcast Control Channel), BCCH, juntamente com um número de Canais de Tráfico (Traffic Channels), TCH, e a outra antena, 11b, principalmente para TCHs, problemas poderíam ocorrer. A um usuário, que está prestes a entrar na célula estudada, por exemplo, proveniente da célula vizinha 36, pode ser atribuído um TCH ou da antena 1 la ou da antena 1 lb. Se a pessoa pega um TCH de 1 la tudo parece estar OK, mas se pegar um TCH de 1 lb, uma conexão ainda pior, se alguma, será o resultado, ainda que o dito BCCH fosse bastante forte. Avaliando-se tais instalações de antena de acordo com a invenção tais problemas seriam evitados.

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8/10 [0029] Algumas vezes ocorre de os alimentadores serem trocados, isto é, um alimentador para um setor de antena pretendida é por engano conectado a um outro sector. Tal ângulo entre os lóbulos 32a e 32b, como principalmente exibido na Fig. 3A, será então substancialmente igual ao ângulo entre os setores. Mesmo tal engano pode ser deixado sem vigilância, especialmente se as antenas são usadas somente para fins de recepção. Não obstante, tal efeito de recepção simultânea será perdido. Com medições feitas de acordo com a invenção, este tipo de falha pode facilmente ser detectada.

[0030] Fig. 4 mostra o equipamento usado ao efetuar esta invenção. No lado esquerdo a estação rádio base, RBS, geralmente referenciada como 15, está ilustrada. Tal RBS compreende uma unidade de transceptor, TRU, com dois transceptores, TRX, e um misturador/combinador, CDU.O CDU inclui unidades de duplexação, DPX, as quais combinam ou separam, respectivamente, os sinais transmitidos, TX, ou recebidos, RX, do sistema. Os sinais duplexados, TX/RX, são transportados pelos alimentadores 14a/14b para/de antenas verticalmente polarizadas lla/llb. Como uma alternativa, uma antena polarizada cruzada 11c é utilizada. Na TRU, sinais de RX são recebidos. Parâmetros como os valores de RXLEV são registrados e transferidos para uma unidade de computação 46, onde dados são processados de acordo com os princípios da presente invenção. O resultado é exibido como gráficos ou dados em uma tela de monitor 47.

[0031] Ainda outro meio de apresentar os resultados de acordo com a invenção é na forma de uma lista como interface de usuário genérica (GUI). A tabela abaixo mostra um exemplo de uma lista deste tipo:

Nome da célula	N° de TG	N°deTRX	RXLEV_Diff_average	RXLEV_Diff_std	Indicador de Falha
Célula 1	1	1	1	3	0
Célula 1	1	2	0	2	0
Célula 1	1	3	5	3	1
Célula 2	1	4	3	5	2
Célula 2	1	5	-3	5	2
Célula 2	2	1	-1	11	3

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9/10 [0032] As três primeiras colunas indicam o transceptor TRX (pertencente a um certo grupo de transceptor TG em uma certa célula), para o qual a antena está sendo testada. Colunas 4 e 5 mostram a diferença RXLEV média e desvio padrão, respectivamente. Um outro fator significante seria o número de amostras (não na tabela). Um grande número, pelo menos, várias centenas de medições, levarão a uma mais alta previsibilidade ou qualidade da avaliação. Um indicador de falha na última coluna apresenta o resultado. No exemplo da dita tabela, os seguintes indicadores são apresentados.

0. Nenhuma falha ou não conclusiva (c.f. Fig. 1)

1. Perdas no caminho de RF (c.f. Fig. 2)

2. Assimetria de diagrama de antena (c.f. Fig. 3)

3. Alimentadores trocados entre os setores [0033] Em alguns sistemas, antenas de transmissão somente são usadas.

Mesmo com estas antenas, o conceito da presente invenção pode ser utilizado, empregando-se as propriedades de recepção inerentes que a maioria das antenas de transmissão tem. E possível criar um caminho de RX simulado que pode ser comparado com um caminho de RX regular ou dois caminhos de RX simulados que podem ser usados para calcular uma diferença de RX. O mesmo se aplica a um par de antenas suposto a cobrir a mesma área em canais diferentes. Um par de antenas de transmissão como este pode ser avaliado através de escutas de transmissores fora da suposta área de cobertura. As recepções simuladas a partir daqueles transmissores são usadas para a avaliação da instalação da antena. [0034] Fig. 5 ilustra um exemplo de um grupo típico de transceptores, com três antenas de recepção simultânea com polarização cruzada para cobrir a mesma área de célula. O grupo compreende duas antenas de TX de transmissão somente 51a, 51b e uma antena de RX de recepção 51c. As duas antenas de TX são, cada uma, conectadas a dois TRXs, 53a, 53b e 53c, 53d, na estação base via alimentadores 54a, 54b e 54c, 54d, respectivamente. Para fins ilustrativos, os alimentadores duplexados 54a-d são divididos num caminho de TX (tracejado),

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10/10 e um caminho de RX simulado (pontilhado). Os sinais de recepção simultânea recebidos na antena de RX 51c são, via alimentadores 54e e 54f, transferidos para um comutador 52 na estação base. No comutador, o par recebido de sinais é distribuído para cada um dos quatro TRXs através de quatro pares de conexões 55a, 55b. A instalação da antena da Fig. 5 podería ser avaliada de acordo com a invenção com até seis valores de RX recebidos, os quais idealmente são todos iguais. Nos TRXs 53a e 53b, por exemplo, sinais simulados recebidos advindos da antena de TX 51a são comparados, cada qual, com o outro, ou com os sinais provenientes da antena de RX. No dito CU 46 (Fig. 4) até seis pares diferentes poderíam ser apresentados de acordo com os exemplos descritos nas Figs. 1-3. Tratando-se os valores diferentes em pares, tirando-se média ou outros métodos estatísticos, uma avaliação compreensiva do desempenho da instalação de antena se toma possível.

[0035] As curvas das Figs. 1-3 são todas simétricas, mas, na realidade, ocorre que as curvas são desarrumadas até uma certa extensão. Podería também haver mais de um máximo. Tais desvios podem ainda ser incluídos no processo de avaliação da antena, além do deslocamento e da largura mencionados acima. [0036] Enquanto certas modalidades da invenção têm sido mostradas e divulgadas, deve-se entender que inúmeras mudanças e modificações podem ser feitas por aqueles com habilidade na arte, sem fugir do escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de inspeção para avaliar instalações de antena em um sistema de comunicação via rádio móvel com mais de um elemento de antena (11a, 11b) em estações rádio base (15) do referido sistema, em que a intensidade de sinal recebido, (RXLEV), no respectivo elemento de antena, proveniente de um número de unidades de transmissão (13; 33), é medida por meios (TRX) nas estações base, caracterizado pelo fato de que os valores da intensidade do sinal provenientes de cada elemento de antena de uma ou de várias das estações base mencionadas são comparados em uma unidade de cálculo (CU) e que um número de tais resultados de comparação (S) são representados em função do resultado de comparação (D; Q) e um parâmetro relacionado com a posição das estações móveis medidas relacionadas com a estação base (15).
2. Sistema de inspeção de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que a comparação é a diferença (D) de intensidade de sinal em pares de elementos de antena.
3. Sistema de inspeção de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de que a comparação é o quociente (Q) de valores de intensidade de sinal em pares de elementos de antena.
4. Sistema de inspeção de acordo com a reivindicação 1, sendo caracterizado pelo fato de a comparação ser a média de valores de intensidade de sinal em um número de elementos de antena.
5. Sistema de inspeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o parâmetro é o avanço de temporização ou a perda de caminho de transmissão das estações móveis.
6. Sistema de inspeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o parâmetro ser procedimentos de troca de célula feitos recentemente a partir de uma célula vizinha (36) para as estações móveis medidas (33).
7. Sistema de inspeção de acordo com qualquer uma das

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2/2 reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a função da comparação é exibida em um dispositivo (47) na forma de um histograma.
8. Sistema de inspeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o resultado da avaliação é apresentado como uma lista que indica grupos de transceptores testados e um indicador de falha que descreve o resultado da avaliação.
9. Sistema de inspeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a estação rádio base (15) compreende um grupo de transceptores (53a - 53d) com vários elementos de antena (11a - 11c) de recepção simultânea cobrindo a mesma área de célula e em que pelo menos alguns dos elementos de antena são antenas de transmissão somente (11a, 11b) e que a avaliação é baseada em comparação de recepções simuladas recebidas a partir das antenas de transmissão somente com ou sem combinação com recepções nas outras antenas (11c) de recepção simultânea.
10. Método para avaliar instalações de antena em um sistema de comunicação móvel celular, em que uma ou várias estações rádio base (15) do sistema, cada qual tendo mais de um elemento de antena (11a, 11b), mede(m) intensidades de sinais (RXLEV) provenientes de um número de estações móveis (13; 33) na célula, caracterizado pelo fato de que os valores de intensidades de sinais recebidos são comparados cada um com o outro e que número (S) de tais resultados de comparação são avaliados em função do resultado de comparação (D) e um parâmetro relacionado com a posição das estações móveis na célula.