CN1271484A - 射频通信系统中的测试 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种射频通信系统的测试方法,在通信系统中,至少一个射频通信信道落在射频通信频段内的已知载波频率上,按照这个方法,一个诊断信号被引入被测电路,如线性功率放大器。具有射频诊断频率的论断信号落在通信频段内,诊断信号被下变换到一个中间频率用来诊断,从而使DSP简化。诊断频率是根据通信信道的已知载波频率来选择的,从而使通信信道不会与诊断信号一起被下变换为镜像频段。本文还描述了发射机和另一种测试方法。

Description

射频通信系统中的测试

本发明涉及射频通信系统的测试，特别是一种移动通信网络，该网络在一个通信频段内有多个通信信道，一个基站可以与多个移动台(如移动电话)通信。

在下面文章中，本发明讨论在基站发射机中的有关内容，该基站用于传输数据，可以向一个或多个移动台传送，而每个移动台都装有相应接收电路。但很明显，移动台也装有发送电路，基地台装有相应的接收电路，因此，此处讨论的发明既适用于基站也适用于移动台。

另外，本发明在这里讨论的是在宽带码分多址(W-CDMA)通信的有关内容。按照W-CDMA通信，发送的数据以调制信号的形式生成，调制信号调制在发射机的一个选定的载波频率上。载波频率与其调制形成一个中心频率为选定载波频率的预定带宽的传输信道。预定的传输带宽分配给每部发射机，载频和相应的传输信道必须设置在发射机内。发射机中的控制器控制着传输载波频率的选择。每个传输信道的传输频段带宽和调制信号带宽由相应的标准确定。按照标准，传输带宽为60MHz，频段为2.11GHz至2.17GHz，调制信号带宽为5MHz。

当需要测试发射机电路时有多种情况，例如一种是在发送之前需要一个发送电路的设置相位或初始相位来处理通信信道。另一种是在正常使用当中指示出发送电路的工作情况。还可能是诊断发送电路的故障。对于这些和其他类似的测试目的，众所周知要使用一个诊断信号，这个信号被引入发送电路，由发送电路处理，然后按照诊断或测试程序进行进一步的处理。

如果诊断信号所处的频率接近发送电路的正常工作频率明显是有利的。因此，如果诊断信号所处的频率在发信机工作所选的传输频段内是有利的。不过，对于上面列举的射频频率或更宽的范围如400MHz到2.4GHz，很难在一个诊断信号上运行诊断或测试程序，因为，这个频率对于处理设备工作的正常数字信号来说太高了。

本发明的目的就是克服这些难点，让诊断或测试程序运行在一个中间的频率上，这个频率明显低于用于传输的射频频率。

试图达到此目的而出现的问题是位于传输频段内的诊断信号频率不能简单地向下转换成一个较低的中间频率，其原因如图1所示。图1是一个诊断频率图，在水平轴上有一个断点，其表示频率范围从100KHz量级或几MHz量级的低频段到几百MHz至GHz量级的高频段的变化。CB表示通信频段，LO表示用于向下变换通信频段CB的本机振荡器信号。本振信号LO和通信频段CB之间的频率差Δ，是按照下变换后希望的中间频率来选择的。可是现有的下变换电路不仅向下变换通信频段，而且也下变换了所谓的镜像频段IB，IB位于本振信号LO的另一边，与LO的频率差同样是Δ。因此，如图1中箭头所示，不仅有用的通信频段，而且无用的镜像频段同时都下变换，在低的中间频率上形成下变换频段DB。

因此，如果诊断信号置于通信频段内，要下变换诊断信号会遇到在下变换当中下变换的有用传输信道落在镜像频段内的危险。

根据本发明的一个方面就是在射频通信系统中提供一种测试方法，该系统中至少有一个射频通信信道位于射频通信频段内已知的载波频率上。该方法包括：

将诊断信号引入到被测电路，射频诊断频率位于通信频段内；

通过被测电路处理后，将诊断信号下变换成一个用于诊断的中间频率，其中，诊断频率是根据至少一个通信信道的已知载波频率来选择的，因此通信信道不会下变换为一个带有诊断信号的镜像频段。

这种方法在诊断信号被引入传输电路的发射机测试时特别适用。在此处描述的例子中，传输电路包含一个线性功率放大器，在发送前放大器处理至少一个通信信道，本发明特别适用于这种情况，因为线性功率放大器在工作频段周围内的线性被设计的很好，在此情况下，发送之前诊断信号从通信频段中被去掉。

当然，这种测试方法同样适用于诊断环境下的接收机，被测接收电路接收到诊断信号，也接收到至少一个通信信道。

在诊断信号用于线性功率放大器的情况中，适合使用一个单一频率或纯单音。

在诊断信号用于接收电路的情况中，适合使用一个预定带宽的工作信道发送测试数据。

根据本发明的另外一方面，提供一种射频通信系统的发射机，它包括：

发射电路，用于在发射之前处理射频发射频段内的通信信道；

控制器，用于选择至少一个传输信道的载波频率，载波频率位于射频通信频段内，所述控制器也可用于选择射频通信频段内的诊断频率，把诊断频率上的诊断信号引入传输电路用来测试；以及

在由发射电路处理后，为了论断而将诊断信号下变换成一个中间的频率信号的装置，其中诊断频率是根据至少一个通信信道的已知载波频率来选择的，这样通信信道就不随诊断信号向下变换。

更可取的是控制器也选择用于下变换诊断信号的本机振荡器信号。当然，振荡器信号也可以由另外的电路来选择或者复位。不过，最好是震荡器信号随诊断频率变化，这样，下变换的中间频率就不变(为诊断频率和本机振荡器频率之间的差值)。

当诊断信号用于线性功率放大器时，发射机可以包括用来在发射前清除诊断信号的电路。

在移动通信环境中，发射机的工作包括用代表要发射的数据的调制信号对选定的载波频率进行调制。如前所述，本发明特别适用于宽带CDMA环境。

根据本发明的再一方面，它提供了一种射频通信系统的测试方法，在这种系统中一个通信频段内至少有两个射频通信信道，每个信道相应地落在已知的载波频率上，该方法包括：

为了用一个下变换信号进行诊断，把所说的射频通信信道中的一个，下变换到一个中间频率，下变换信号的频率按通信信道的已知载波频率选择，这样其它信道不随已下变换的通信信道变换，只作为一个镜像频率。

为了更好地理解本发明和表示出其实现过程，将通过附图来加以描述：

图1表示了一个高频下变换的过程；

图2表示本发明的内容。

图3是一个电路图，表示发射机线性功率放大器中诊断的一个例子。

图4是用在图3的发射机中的控制器部件的框图。

图5是一个频率选择的例子。

图6a到6d表示不同的几种下变换本机振荡器频率选择的例子。

本发明将在移动通信环境中加以描述，如在图2中以图解法说明的那样。一个基站BTS可以通过射频通信信道CC与多个移动台MS通信，基站与移动台根据预选发射载频的发射信道发送数据，所发射的数据被调制在所发射的载频上。

图3是发射机中有关电路的电路图，该电路既用于基站BTS又用于每个移动台MS，电路包括数据发生器2，它生成预定带宽的调制信号fm，例如5MHz，代表了要传输的数据。混频器4接收调制信号fm和由第一振荡器6产生的载波频率f_c。第一振荡器6由控制器8控制。控制器8也控制第二振荡器10，它产生一个诊断频率信号fp，且第三振荡器12产生一个本机振荡信号LO。线性功率放大器14接收传输信道的fTX，fTX包括载波频率fc和调制信号fm。放大器14的输出经过耦合器16加到一个消除电路18上，最后到天线20用于发射。

如在已有技术知道的，还应该包括合适的滤波器。由第二振荡器10产生的信号fp作为线性功率放大器14的一个导频单音。线性放大器14的输出部分是在耦合器16中被提取出来并加给下变换电路22，该电路22接收本机振荡器信号LO。下变换电路22用本机振荡信号LO在一个低中频上产生一个诊断信号24。诊断信号24提供给一个数据信号处理器26，用来运行诊断程序。消除电路18在天线20发送之前从发射信号fTX中去除导频单音。

控制器从线28上的一个中央系统接收载波频率数据。如图4所示，这个数据通过控制由第二振荡器10产生的振荡信号频率来控制导频单音的频率。控制器8根据对特定基站或移动台预定的设置选择一个适当的载波频率fc用来产生发射信号fTX，为此，控制器保留传输频段带宽和传输频段的上、下端频率的信息，并且保留带内可用传输信道的信息。控制逻辑28分析这个信息，为导频单音确定一个适当的频率，当下变换导频单音时，确定在下变换过程中没有其它正在使用的传输信道落在镜像频段内。由控制逻辑28所作的选择信号提供给一个频率合成器30，该合成器30相应地控制着第二振荡器10。

本机振荡器信号LO的频率也可以由控制器8通过对第三振荡器12的控制来选择，以便把导频信号下变换到一个预定的中频，这样有其优点，可以让中频固定，而滤波器如29和其它电路可以设置工作在一个预定的频率上，简化了数字信号处理器24的操作，只接收一个固定的、预定频率的信号。

在描述的例子中，频率的选择是由控制器8根据下面的方法来做的：

fc落在2110MHz到2170MHz范围内。

每个传输信道的带宽为5MHz(fm＝2.5MHz)。

fp＝fc±(fm+fx)，此处对于一个W-CDMA系统例如fx落在100KHz到2.5MHz范围内。

fLO＝fp±fy，此处fy以DSP26的处理能力来选择，如在W-CDMA系统中fy落在100KHz到1.25MHz范围内。

图5示出了一个频率fc、fp和fLO选择的例子。在图5中，示出了两个发送信道fTX1和fTX2，每个信道的都是5MHz的带宽和一个载频fc。FR表示频率范围，在此范围内，fp和fco按照上述标准选择。下变换的诊断信号设为24，由虚线包围，表示基带滤波器的通带。可以理解下变换诊断信号24是差频fy，用来产生下变换信号fLO，用在下变换电路22中。

因此，在描述的例子中，线性功率放大器14用一个窄带导频单音来效准，发送信道fTX可以是宽频段内(这里例如是60MHz)许多信道中的任何一个，效准单音位于发射频段内，但不能超出发射信道本身。因此，效准单音的位置是不固定的，而是位于一个频率上，这个频率与传输无关，在下变换中的镜像频率上没有传送信道，是使用有关传输频率的可用信息。

下变换振荡器频率fLO的选择可用于另一个目的。就是，传输信道fTX本身能够在线性放大器14之后被下变换做诊断用，因此，考虑到这种情况，需要把带宽5MHz的射频频率(范围在2.11-2.17GHz之间)上的单个传输信道下变换成7.5MHz的中间频率用于诊断。另外，要考虑两个传送信道在传送带宽内的一个分波段中同时出现，分波段的带宽为20MHz，而发射带宽为60MHz。图6a至图6d表示了发射信道的一些可能的组合和用于下变换的振荡器信号LO的频率。

在每种情况中，本机振荡器信号LO是以下变换镜像频率上没有其它传输信道的方式来选择的。如同已经描述过的，镜像频率位于作为转换信道的本机振荡器信号的另一边，在同样的频率间隔上(图1中的Δ)。图6a到6d中，下变换的传输信道用阴影表示，镜像频率以虚线表示，在每种情况中能容易的看出，镜像频率没有覆盖其它传输信道。要注意的是图6a和6b表示给下变换电路22的高注入频率，即本机振荡器信号位于高于将要下变换的频率。图6c和6d表示低注入频率，即本机振荡器信号位于低于将要下变换的频率。在每种情况中，镜像频率相对于将要下变换的频率位于机地振荡器信号的另一边。

因此，按照振荡器信号LO的这种用法，用已知的无线环境知识通过合理安排下变换本机振荡器信号的位置来提供简单和有效的下变换。含在下变换中的信号fLO的频率以下变换中的镜频干扰抑制达到最大而不预先滤波的方法来控制。发射机使用发射频率的信息，这个信息对于确定传输信道来说是必要的，其用来确定什麽地方放置下变换信号fLO最好，以防止转换一个错误的频率分量，而那是另外的传输信道，就如同一个镜像频率。

Claims (13)

1.一种在射频通信系统中的测试方法，至少一个射频通信信道落在射频通信频段中一个已知的载波频率上，该方法包括：

在通信频段内的一个RF诊断频率上向被测电路引入一个诊断信号；

在被测电路处理之后，将诊断信号下变换到一个用于诊断的中间频率，诊断频率是根据至少一个通信信道的已知载波频率来选择的，以使通信信道不会与诊断信号一起被下变换。

2.如权利要求1的测试方法，当用于发射机时，诊断信号被引入传输电路。

3.如权利要求2的测试方法，其中传输电路包括一个线性功率放大器，用来在传输之前处理至少一个通信信道，并且其中在传输之前诊断信号已从通信频段中被去除。

4.如权利要求1的测试方法，在诊断情况中用于接收机时，被测接收电路接收诊断信号，也接收至少一个通信信道。

5.如权利要求1，2，3或4的测试方法，其中诊断信号为一个单音。

6.如权利要求1，3或4的测试方法，其中诊断信号是一个测试信道，其有与通信信道相差不大的带宽。

7.按照前面任何一个权利要求的测试方法，其中诊断信号用下变换信号在一个频率上被下变换，选择该频率，以使中间频率固定，而不用管诊断频率。

8.一种射频通信系统的发射机，包括：

发射电路，用于在发射之前处理射频传输频段内的通信信道；

控制器，用于选择至少一个用于发送的通信信道的载波频率，载波频率位于射频通信频段内，所述控制器也可用于选择射频通信频段内的诊断频率，把诊断频率上的诊断信号引入发射电路用来测试；以及

在由发射电路处理后，用于将诊断信号下变换成一个中间的频率用来做诊断用的装置，其中诊断频率是根据至少一个通信信道的已知载波频率来选择的，这样，通信信道不随诊断信号下变换。

9.如权利要求8的发射机，其中控制器也选择了一个下变换频率，用来下变换诊断信号，以使中间频率固定，而不用管诊断频率。

10.如权利要求8的发射机，其中发射电路包括一个线性功率放大器。

11.如权利要求8，9或10的发射机，其中包括在发射之前消除诊断信号的电路。

12.如权利要求8，9，10或11的发射机，其中包括用表示要发射的数据的调制信号调制所选载频的装置。

13.一种在射频通信系统中的测试方法，在这种系统中一个通信频段内至少有两个射频通信信道，每个信道相应地落在已知的载波频率上，该方法包括：

用一个下变换信号把所说的射频通信信道中的一个下变换到一个中间频率用于诊断，下变换信号的频率按通信信道的已知载波频率选择，这样其他通信信道不随已下变换的通信信道变换，只作为一个镜像频率。

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