DE4334216C2 - Verfahren und Einrichtung zur Überwachung von Funkeinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Überwachung von Funkeinrichtungen, insbesondere ortsfesten Funkeinrichtungen in Funknetzen, die mit Zeitmultiplexver­ fahren und/oder individueller Leistungsanpassung arbeiten.

Zur Überwachung von Sende- und/oder Empfangsanlagen - im folgenden Funkeinrichtungen genannt - sind diverse Verfahren und Einrichtungen bekannt, die in der Regel einzelne Baugruppen bzw. Module überwachen und deren Fehler erkennen können. So werden beispielsweise bei Pilotton- und Testloopverfahren Teilbereiche eines Empfangsweges überwacht. Das Testloopverfahren dient insbesondere der Regelung der 3-TS-Verzögerung, die gemäß der GSM-Spezifi­ kation für Mobilfunknetze zwischen Sende- und Empfangssignal liegen muß. Dabei bedeutet TS time slots = Zeitschlitze.

Zur Überwachung der Sendewege (Sender, HF-Verbindungskabel, Kombinierer, Antennenzuleitung, Sendeantenne usw.) wird das Stehwellen-Meßverfahren angewendet, wobei das reflek­ tierte Signal ausgewertet wird, das umso größer ist, je ungenauer die Anpassung ist. Dazu sind bei den Basis­ stationen des bekannten Mobilfunknetzes Detektoren angebracht, die das reflektierte Signal erfassen. Dieses wird dann mit dem Ausgangssignal ins Verhältnis gesetzt. Eine Über­ schreitung des Sollwertes wird als Fehler gemeldet. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß an vielen Übergän­ gen, wie beispielsweise Steckern, Filtern, Antennenkabel­ biegungen, Reflexionen entstehen, die aufgrund der Nähe dieser Elemente zu den Detektoren wenig gedämpft erfaßt werden. Im Gegensatz dazu sind Reflexionen an der Antenne oder in Antennennähe bis zu deren Empfang am Detektor stark gedämpft. Eine Erkennung von Beschädigungen im Antennenbe­ reich ist daher nur selten möglich. Außerdem kann ein Fehler mit dem Stehwellenverfahren nicht erkannt werden, wenn die Fehler einen Nulldurchgang der Stehwelle am Detektor zur Folge hat.

Sind Antennenfelder über einen Koppelpunkt verbunden, so können Beschädigungen hinter dem Koppelpunkt in der Regel nicht erkannt werden, da die Anpassung bis zum Koppelpunkt nur geringfügig schlechter wird. Außerdem kann im GSM-System nur der Broadcast-Kanal (1 TX) überwacht werden. Bei allen anderen Kanälen ist, bedingt durch Zeitmultiplex und indivi­ duelle Leistungsregelung, eine Detektion äußerst aufwendig und zur Zeit nicht realisierbar.

Aus der WO 91/19 365 A1 ist ein Testloopverfahren für Funkeinrichtungen bekannt geworden, bei dem die Sende- und Empfangseinrichtung über ein Rückkopplungssystem ver­ bunden werden. Damit kann die Funktion des Senders und Empfängers überprüft werden. Nachteil ist, daß bei diesem Testsystem die Hochfrequenzwege und Antennen des Sende- und Empfangszweiges nicht überprüft werden können.

Aus der WO 91/15 904 A1 ist eine Basisstation-Diagnose­ einrichtung bekannt geworden, bei welchem die zu testen­ de Basisstation Testsignale an eine extra eingerichtete Empfangsstation sendet, welche die Signale empfängt und auswertet. Auch bei dieser Anordnung wird lediglich der Signalverlauf im Sender überwacht, nicht aber der HF-Über­ tragungsweg erfaßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und Einrichtungen zur Überwachung von Funkeinrichtungen anzugeben, daß die aufgeführten Nachteile nicht aufweist, also eine Überprüfung des vollständigen Sende- und Empfangs­ weges gestattet. Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruches 1 und bezüglich der Einrichtung durch die Merkmale der Ansprüche 7 oder 8 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise bei Funknetzen angewendet werden, die mit Zeitmultiplex­ verfahren und/oder adaptiver Leistungsanpassungen arbeiten.

Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß bei der Überprüfung die Übertragungscharakteristik des zwischen der Erzeugung des ausgesandten Signals und einer Einrichtung zur Überprüfung liegenden Gesamtvierpols berücksichtigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß das überprüfte, empfangene Signal den vollständigen Sende- bzw. Empfangsweg durchlaufen hat. Damit ist eine bau­ gruppenübergreifende Überwachung sichergestellt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Betreiber eines Funknetzes mit Sicherheit davon ausgehen, daß das ge­ wünschte HF-Signal abgestrahlt wird und die Funkzelle ordnungsgemäß versorgt wird, wenn kein Fehler angezeigt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können der Pegel des empfangenen, ausgesandten Signals und/oder bei einem empfan­ genen, ausgesandten, digitalen Signal die vom digitalen Signal dargestellten Daten überprüft werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, daß das ausgesandte Signal beim normalen Betrieb erzeugt wird. Ein zusätzlicher Sender ist hier nicht erforderlich.

Ein zusätzlicher Sender ist ebenfalls nicht bei einer Weiterbildung des Verfahrens notwendig, die darin besteht, daß das ausgesandte Signal während einer mindestens kurz­ zeitig vorhandenen Pause des Nutzsignals ausgesendet wird und daß das dann ausgesandte Signal ein Testsignal mit vorgegebener Ausgangsleistung und vorgegebenem Informations­ inhalt ist.

Durch die in den Ansprüchen 7-9 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Einrichtungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Signalauskopplung des empfangenen, zuvor ausgesandten Signals im Empfangsweg,

Fig. 2 Blockschaltbilder der Radio-Komponenten einer Basisstation eines Mobilfunknetzes.

Eine bekannte Sendeeinrichtung (Fig. 2) einer Basisstation enthält für jede der verschiedenen, dieser Basisstation zugeteilten Frequenzen einen Sender 1, 2, . . . n. Diesen Sendern werden in nicht dargestellter Weise die entsprechenden Modulationssignale zugeführt, die Nachrichten- und Dienstkanäle enthalten. Die Ausgangssignale der Sender 1 bis n werden in einem Kombinierer 11 zusammengefaßt und einer Sendeantenne 12 zugeführt, von der sie abgestrahlt werden und von Mobilstationen empfangen werden können.

Eine Empfangsantenne 13 an der gleichen Basisstation empfängt üblicherweise die von den Mobilstationen ausgesandten Signale, die normalerweise eine andere Frequenzlage als die von der Basisstation ausgesandten Signale besitzen. Zusätzlich empfängt diese Antenne auch die von der eigenen Basisstation ausgesandten Signale.

Alle von der Empfangsantenne aufgenommenen Signale werden in einem rauscharmen Vorverstärker 14 verstärkt und einem Multikoppler 15 zugeführt. Von diesem gelangen die empfangenen Signale verschiedener Frequenzen zu Empfängern 21, 22, . . . 2n. Hier werden die von den Mobilstationen ausgesandten Signale entsprechend ihrer Frequenz selektiert und demoduliert. Die dadurch wiedergewonnenen Modulationssignale werden in nicht dargestellter Weise weiterverarbeitet.

Zur Überprüfung des empfangenen, zuvor von der gleichen Basisstation ausgesandten Signals werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sollen folgende Randbedingungen berücksichtigt werden: Die herkömmliche Installation soll beibehalten werden, soweit wie möglich sollen alle Hochfrequenz-Wege in die Überwachung einbezogen werden. Die Eingriffe in die vorhandene Technik sollen möglichst geringfügig sein.

Diese Bedingungen sind im ersten Ausführungsbeispiel erfüllt. Die Basisstation sendet im normalen Betrieb. Die Ausgangsleistung und die Nutzmodulation sind bekannt. Das empfangene Signal wird im Empfangsweg der Basisstation hinter dem Multikoppler 15 abgegriffen, was in Fig. 1a schematisch dargestellt ist. Dabei ist mit 16 die ohnehin vorhandene Weiterverarbeitung der von den Mobilstationen herrührenden Signale angedeutet, beispielsweise durch die Empfänger 21 bis 2n gemäß Fig. 2b, während der Block 17 die Überprüfung des empfangenen Signals darstellt.

Dieses Signal durchläuft zunächst eine individuelle Pegelanpassung, um die Dämpfungsverhältnisse den örtlichen Gegebenheiten - insbesondere die Funkfelddämpfung, die Antennenkabeldämpfung, die Einfügedämpfung, die RX-Anpaßdämpfung und eventuelle Verstärkungen - anzupassen. Diese Einstellung kann bei der Inbetriebnahme oder bei Änderungen manuell oder automatisch vorgenommen werden, damit ein fester Bezugspegel vorhanden ist. Anschließend wird das somit beeinflußte Signal gefiltert und einem Pegelvergleich mit dem ausgesandten Signal zugeführt. Ferner können auch die empfangenen Daten mit den ausgesandten Daten verglichen werden. Bei Abweichungen wird eine Fehlermeldung in geeigneter Form erzeugt.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 1b) werden die bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel genannten Randbedingungen ebenfalls erfüllt. Zusätzlich wird jedoch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auf vorhandene Baugruppen zurückgegriffen. Außerdem wird beim zweiten Ausführungsbeispiel vorausgesetzt, daß der Vollastzustand nur kurzzeitig gegeben ist, so daß in den Pausen Überwachungsprozeduren durchgeführt werden können.

In diesen Pausen wird die Basisstation in einen Testmodus geschaltet, wobei ein spezielles Testsignal ausgesandt wird, dessen Ausgangsleistung und dessen Informationsinhalt (Daten) bekannt sind. Das empfangene Signal wird in der Basisstation vor dem Multikoppler 15 abgegriffen und durchläuft eine individuelle Pegelanpassung 31 an die bereits oben erläuterten Dämpfungsverhältnisse. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Einstellung dieser Anpassung bei einer Inbetriebnahme der Basisstation oder bei Änderungen manuell oder automatisch vorgenommen werden, damit ein fester Bezugspegel vorhanden ist. Anschließend wird das empfangene Signal bei 32 (Fig. 1b) gefiltert und mittels einer Verzögerungsleitung 33 derart verzögert, daß sich eine Gesamtlaufzeit von 3 TS gemäß GSM-Spezifikation ergibt.

Das verzögerte Signal wird bei 34 mit einer bei 35 erzeugten Frequenz auf die dem Sender entsprechende Empfangsfrequenz gemischt. Dieses Signal wird dann wieder vor dem Multikoppler 15 in den Empfangsweg eingekoppelt, so daß es dem für die Empfangsfrequenz vorgesehenen Empfänger 2n zugeführt wird. Hier durchläuft das Signal den üblichen Demodulator- und Decoderprozeß, wo unter anderem auch der Empfangspegel gemessen wird. Der Pegel und die von dem Signal dargestellten Daten werden dann je einem Vergleich mit einem Sollwert unterzogen. Bei Abweichungen wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgelöst.

Claims (9)

1. Verfahren zur Überwachung von Sende-Empfangseinrichtungen, insbesondere ortsfesten Funkeinrichtungen in Funknetzen, bei dem der Sender ein bekanntes Signal erzeugt, welches nach Durchlaufen einer Überwachungsstrecke erfaßt und in einer Überwachungseinrichtung mit einem Leistungs-Sollwert verglichen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß in einem ersten Verfahrensschritt das vom Sender erzeugte, bekannte Signal ohne Beeinträchtigung des normalen Betriebes der Sende-/Empfangseinrichtung abgestrahlt und in einem zweiten Verfahrens schritt von der Empfangseinrichtung über eine Empfangsantenne empfangen und mit dem Leistungs- Sollwert verglichen wird und daß bei der Überprüfung der Überwachungsstrecke die Übertragungscharakteristik des zwischen der Erzeugung des ausgesandten Signals und der Überwachungseinrichtung liegenden Gesamtvierpols berück­ sichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verfahren für Funknetze angewen­ det wird, die mit Zeitmultiplexverfahren und/oder adaptiver Leistungsanpassung arbeiten.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pegel des empfangenen Signals überprüft wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem empfangenen digitalen Signal die vom digitalen Signal dargestellten Daten überprüft werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesandte Signal das Nutzsignal während des normalen Betriebs der Sende-/Empfangseinrichtung ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgesandte Signal während einer mindestens kurzzeitig vorhandenen Funkpause ausgesendet wird und daß das ausge­ sandte Signal ein Testsignal mit vorgegebener Ausgangs­ leistung und vorgegebenem Informationsinhalt ist.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung aus einer vorhandenen Sende- und Empfangsinstallation sowie einer zusätzlichen Überwachungseinrichtung (17) besteht, wobei als Empfangs­ antenne für das ausgesandte Signal die Empfangsantenne (13) für betriebsmäßig von der Funkeinrichtung zu empfangene Signale dient.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung aus der vorhandenen Sende- und Empfangsinstallation und zusätzlich einer Überwachungseinrich­ tung (17) besteht, wobei die Empfangsantenne (13) eine separate Empfangsantenne ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Frequenzumsetzung (31-35) vorhanden ist, die das empfangene Signal in einen vorhandenen Empfangskanal umsetzt.