FI84540C - Foerfarande och anordning foer identifiering av en oevervakningssignal pao basstationen i ett radiotelefonsystem. - Google Patents

Description

1 84540

Menetelmä ja laite valvontasignaalin tunnistamiseksi radiopuhelin j ärjestelmän tukiasema11a

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite valvonta-5 signaalin tunnistamiseksi tukiasemalla radiopuhelinjärjes-telmässä, jossa tukiaseman ja liikkuvien asemien välisten radioyhteyksien laadun tarkkailuun käytetään useita eri-taajuisia valvontasignaaleja.

NMT (Nordic Mobile Telephone) -matkapuhelinjärjes-10 telmässä tukiaseman ja matkapuhelimen välisen radioyhteyden laatua valvotaan erityisillä valvontasignaaleilla. Tukiasema kehittää valvontasignaalin, jolla on haluttu valvontasignaalitaajuus. NMT-järjestelmässä on käytössä neljä valvontasignaalitaajuutta 30 Hz:n välein. Tukiasema 15 lähettää valvontasignaalin matkapuhelimelle, joka palauttaa valvontasignaalin välittömästi takaisin tukiasemalle ja tukiasema määrittää vastaanotetun valvontasignaalin avulla käytetyn radioyhteyden laadun, erityisesti signaa-likohinasuhteen.

20 Tukiasema mittaa myös vastaanotetun valvontasignaa lin taajuutta varmistaakseen mittaavansa oikeaa liikkuvaa asemaa. Tunnistettaessa riittää tieto siitä, onko taajuus oikea vai jokin muu neljästä mahdollisesta. Tukiaseman on tunnistettava vastaanottamansa valvontasignaalin taajuus 25 yhden signalointikehyksen aikana, käytännössä kuitenkin noin 100 ms:n aikana.

Tunnetussa ratkaisussa tukiaseman vastaanottimelta tuleva valvontasignaali viedään kaistanpäästö- ja ylipääs-tösuodattimien sekä ohjauskytkimien kautta sekoittajalle, 30 joka sekoittaa vastaanotetun valvontasignaalin tukiaseman generoiman injektiosignaalin kanssa, jonka taajuus on 60 Hz:n päässä valvontasignaalista, joka halutaan vastaanottaa. Sekoittimen ulostulosignaali viedään 60 Hz:n kaistan-päästösuodattimelle ja edelleen tasasuuntauksen kautta 35 vertailijapiirille, jossa saatua tasajännitettä verrataan 2 84540 asetettuun vertailujännitteeseen. Mikäli vastaanotettu valvontasignaali on oikea, signaaliin verrannollinen tasa-jännite ylittää vertailuarvon ja vertailijapiirin ulostulo vaihtaa tilaansa. Mikäli vastaanotettu valvontasignaali ei 5 ole oikea, tasasuunnattu jännite ei ylitä vertailujännit-teen arvoa ja vertailijapiirin ulostulon tila säilyy muuttumattomana .

Tämän tunnetun menetelmän heikkoutena on käytettävillä pienillä signaalitasoilla sekoituksessa tapahtuva 10 signaalin S/N-suhteen heikentyminen kohinan lisääntyessä. Diskreeteillä komponenteilla toteutettu kapea 60 Hz: n kaistanpäästösuodatin on herkkä komponenttiarvojen vaihtelulle ja vaikeuttaa näin vertailujännitetason säätöä. Lisäksi tällainen tunnettu järjestely on erittäin kriittinen 15 kentänvoimakkuuden suhteen, sillä mitä enemmän kohinaa vastaanotettu valvontasignaali sisältää, sitä kapeampi kaistanleveys (ja pidempi nousuaika) vaaditaan kaistan-päästösuodattimelta, kuitenkin muistaen, että mittausajan on pysyttävä 100 ms:n puitteissa.

20 Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada valvontasignaalin tunnistamista varten menetelmä ja laite, joilla vältetään edellä mainitut ongelmat ja epäkohdat.

Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, 25 että menetelmä käsittää tukiaseman vastaanottaman valvontasignaalin suodattamisen kaistanleveydeltään säädettävällä kaistanpäästösuodattimellä, joka on adaptoitu halutulle valvontasignaalitaajuudelle, säätäen suodattimen kaistanleveyttä suodatusjakson aikana kapeammaksi, sekä valvonta-30 signaalin tunnistamisen suodatetun signaalin tason perusteella. Keksinnön mukaisessa menetelmässä vastaanotettu valvontasignaali viedään suoraan, ilman sekoitusta, kapeakaistaiselle, kaistanleveydeltään säädettävälle kaistan-päästösuodattimelle, joka on edullisesti ns. monipolkusuo-35 datin. Tämän suodattimen keskitaajuus on valmiiksi asetet- 3 84540 tu sille valvontasignaalitaajuudelle, joka halutaan vastaanottaa. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa adap-tiivisuus on aikaansaatu sillä, että suodatinta ohjaavan kellosignaalin taajuus on valvontasignaalitaajuudesta 5 riippuvainen. Kaistanpäästösuodattimen nousuaikaa on lyhennetty kaventamalla portaittain suodattimen kaistanleveyttä suodatuksen aikana, jolloin mittaukseen käytettävissä oleva n. 100 ms:n mittainen aika voidaan käyttää optimaalisesti hyväksi. Tällöin signaalin suodatus aloite-10 taan suodattimen leveimmällä kaistanleveydellä ja kaistanleveyttä kavennetaan, kun edellä mainittua leveintä kaistanleveyttä vastaavasta nousuajasta on kulunut x prosenttia. Vastaavasti kun mainittua toiseksi leveintä kaistanleveyttä vastaavasta nousuajasta on kulunut y prosenttia, 15 kaistanleveys kavennetaan lopulliseen arvoonsa.

Lisäksi sekoituksen poisjäämisen seurauksena saavutetaan parempi vastaanotetun signaalin S/N-suhde signaalin tasoa ilmaistaessa, 60 Hz:n kaistanpäästösuodattimen poistaminen sekä komponenttien vaihtelusta johtuvien ongelmien 20 poistuminen. Lisäksi monipolkusuodattimen käyttö mahdollistaa integrointiasteen kasvattamisen.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 5 mukainen laite.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo-25 ritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuvio 1 esittää lohkokaavion tukiaseman valvonta-signaalien käsittelyyn tarvittavasta osasta, ja kuvio 2 esittää kytkentäkaavion kuvion 1 laitteis-30 tossa käytetyn monipolkusuodattimen 5 kytkentäkaavion.

NMT-matkapuhelinjärjestelmä on ns. solukkopuhelin-järjestelmä, jossa järjestelmän kattama maantieteellinen alue on jaettu pienempiin, toisiinsa liittyviin maantieteellisiin alueisiin eli soluihin, joissa kussakin on yksi 35 tai useampi kiinteä tukiasema, joka on yhteydessä solun 4 84540 sisällä oleviin liikkuviin matkapuhelimiin. Tässä yhteydessä ei tarkemmin käsitellä NMT-järjestelmän rakennetta vaan tältä osin viitataan seuraaviin julkaisuihin: [1] NMT Doc.4.1981 Technical specification for the 5 base station equipment [2] NMT Doc.900-4 Technical specification for the base station equipment [3] Addendum to NMT Doc.900-4 Revised 1988-04-01.

[4] NMT DOC. 900-1.

10 Myös tukiaseman ja matkapuhelimen välisen signa loinnin ja varsinkin valvontasignaalien osalta viitataan edellä mainittuihin spesifikaatioihin.

Kuvioon 1 viitaten käsitellään aluksi valvontasignaalien generointia tukiasemalla. Kellosignaalilähde, esi-15 merkiksi kideoskillaattori 16, syöttää kellosignaalin fc säädettävälle jakajapiirille 20, joka jakaa kellosignaalin fc taajuudenasetussignaalin FSET määräämällä jakajatermillä muodostaen pääkellosignaalin CLK. Pääkellosignaali CLK jaetaan kiinteällä jakajapiirillä, joka muodostaa valvon-20 tasignaalitaajuisen suorakaideaaltosignaalin CK sekä yhden tai useamman suodatuskellosignaalin mCK, jonka taajuus edullisesti on signaalin CK taajuuden monikerta. Suorakaideaaltosignaali CK alipäästösuodatetaan alipäästö-suodatinlohko11a 1, joka on edullisesti Switched capacitor 25 -alipäästösuodatin ja sisältää myös tason säädön. Suoda-tinlohkon 1 ulostulosignaali on sinimuotoinen valvontasig-naali CST, joka normaalissa toiminnassa johdetaan kytkinyk-sikön 14 kautta alipäästösuodattimelle 12, josta valvonta-signaali johdetaan tukiaseman lähetinyksikölle 15 lähetet-30 täväksi lähetinantennin 18 kautta liikkuvalle asemalle. Lähetetyn valvontasignaalin tasoa tarkkaillaan tasonil-maisimella 13.

Liikkuvan aseman palauttama ja tukiaseman vastaanotinantennilla 19 ja vastaanotinosalla 17 vastaanotettu 35 valvontasignaali suodatetaan alipäästösuodattimella 11, 5 84540 joka rajoittaa valvontasignaalin taajuuskaistan yläpäätä laskostumisen estämiseksi myöhemmissä asteissa. Suodattimen 11 ulostulosignaali suodatetaan kaistanpäästösuodat-timella 3, joka on edullisesti Switched capacitor -suoda-5 tin, valvontasignaalin saamiseksi paremmin esille kohinasta. Suodattimelta 3 vastaanotettu valvontasignaali CSR johdetaan kytkinyksikön 14 kautta sekoittimelle 4 ja kais-tanpäästösuodattimelle 5.

Sekoittajassa 4 vastaanotettu valvontasignaali CSR 10 sekoitetaan lähetetyn valvontasignaalin CST tai muun val-vontasignaalitaajuisen injektiosignaalin kanssa, jolloin erotaajuus on nolla ja sekoittajan ulostulossa esiintyy vain kohinasignaali ja sekoitettujen signaalien summataa-juus, joka tässä tapauksessa on kaksi kertaa valvonta-15 signaalitaajuus. Summataajuus ja dc-komponentti suodatetaan pois kohinasignaalista dc-erotuksella sekä alipääs-tösuodattimellä 10, joka on edullisesti Switched capacitor -suodatin, jolloin tulokseksi saadaan valvontasignaalin taajuuden ympärillä olevaan kohinaan verrannollinen sig-20 naali Y1.

Edellä esitetty ei suoranaisesti liity esillä olevaan keksintöön ja voidaan siten toteuttaa hyvin monella tavoin poikkeamatta silti esillä olevan keksinnön ajatuksesta ja suojapiiristä.

25 Keksinnön mukaista valvontasignaalin tunnistamista varten kaistanpäästösuodatin 3 syöttää vastaanotetun valvontasignaalin CSR myös kaistanleveydeltään säädettävälle, monipolkutyyppiselle kaistanpäästösuodattimelle 5, jonka kaistanleveys on edullisesti alle 1 Hz. Suodattimen nousu-30 ajan lyhentämiseksi suodatus kuitenkin aloitetaan suhteel lisesti leveämmällä kaistanleveydellä, josta kaistanleveyttä kavennetaan portaittain sopivaksi 100 ms:n aikana. Kaistanpäästösuodatinta 5 ohjataan edellä mainitulla kellosignaalilla mCK, joka määrää sen keskitaajuuden. Siten 35 suodatin on valvontasignaalia vastaanotettaessa valmiiksi 6 84540 adaptoitunut oikean valvontasignaalin taajuudelle, koska kellosignaali mCK on riippuvainen valvontasignaalin taajuudesta.

Valvontasignaalin suodatus aloitetaan kaistanpääs-5 tösuodattimen 5 leveimmällä kaistalla, minkä jälkeen kaistanleveyttä kavennetaan ensimmäisen kerran, kun tätä le-veintä kaistanleveyttä vastaavasta suodattimen nousuajasta on kulunut x prosenttia. Vastaavasti, kun tätä toiseksi leveintä kaistanleveyttä vastaavasta suodattimen nousu-10 ajasta on kulunut y prosenttia, muutetaan kaistanleveys lopulliseen, kapeimpaan arvoonsa. Kaistanpäästösuodatin 5 suodattaa vastaanotetusta valvontasignaalista CSR kohinan, jolloin tulokseksi saadaan puhdas valvontasignaali Y2. Signaali Y2 kaistanpäästösuodatetaan vielä kais-15 tanpäästösuodattimella 6, joka on edullisesti Switched capacitor -suodatin, jolla on leveämpi päästökaista kuin suodattimena 5, suodattimessa 5 syntyneiden harmonisten taajuuksien suodattamiseksi pois signaalista Y2. Myös suodatinta 6 ohjataan edellä mainitulla kellosignaalilla mCK. 20 Suodattimen 6 ulostulosignaali Y3 syötetään ilmai- sinlohkolle 7, joka sisältää huippuarvon ilmaisimen ja tasasuuntaajan sekä vertailijapiirin. Ilmaisinlohkon 7 tasasuuntaajalla tasasuunnataan suodatettu valvontasignaali Y3 ja sitä seuraavalla vertailijapiirillä verrataan 25 näin saatua tasajännitettä ennälta-asetettuun vertailujän-nitearvoon. Signaali tunnistetaan oikeaksi, jos tasajännite ylittää tämän vertailujännitearvon.

Käytetyn radioyhteyden laaduntarkkailua varten suodattimen 6 ulostulosignaali Y3 ja kohinasignaali Y, johde-30 taan kumpikin kahdelle signaalinkäsittelylohkolle 8 ja 9, joissa tapahtuu signaalin vahvistaminen, tasasuuntaus, alipäästösuodatus, desimointi, integrointi ja lopuksi signaaleihin verrannollisten tasajännitteiden vertailu. Myös lohkoissa 8 ja 9 on kaikki suodatintoiminnot edullisesti 35 toteutettu Switched capacitor -suodattimilla, joita ohja- 7 84540 taan edellä mainitulla kellotaajuudella mCK. Myöskään tämä signaalinkäsittelyosa ei suoraan liity esillä olevaan keksintöön, ja voidaan siten toteuttaa hyvin monella tavalla keksinnön piiristä poikkeamatta.

5 Kuvion 1 kaistanpäästösuodattimessa 5 käytetyn mo- nipolkusuodatintekniikan teorian osalta viitataan seuraa-viin julkaisuihin: [5] "Analog MOS Integrated Circuits for Signal Processing", R. Gregorian & G.C. Temes, Wiley, 1986 (ss. 363- 10 387) [6] "Multirate Digital Signal Processing", R.E. Crochiere & L.R. Rabiner, Prentice-Hall, 1983 (ss. 79-83).

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa käytetyn kaistanpäästösuodattimen 5 kyt-15 kentäkaavio.

Suodattimen kellotaajuuden, ja sitä kautta suodattimen keskitaajuuden määräävälle kellosignaalille mCK, joka syötetään liittimeen 22, suoritetaan tason siirto transistoriasteessa Tl, jonka jälkeen se viedään jakaja-20 piirille IC1, josta saadaan multiplekseriä C2 ohjaavat jaetut kellotaajuudet. Liittimeen 28 syötetty vastaanotettu valvontasignaali vahvistetaan vahvistinasteella IC5 ja syötetään vastusten R12-R15 kautta kytkinyksikölle IC4 ja edelleen multiplekserin IC2 ja ulostulovahvistimen IC6 25 kautta ulostuloliittimeen 24. Ohjauspiirin IC3 tehtävänä on ohjata kytkinyksikköä IC4 halutun vastuksention kyt kemiseksi ohjaussignaalien AO ja AI mukaisesti. Esitetyn kytkennän muodostaman monipolkusuodattimen yksi polku eli RC-silmukka muodostuu vastuskombinaatiosta R12-R15 ja yh-30 destä kondensaattorista C1-C4. Näin muodostetun RC-kais-tanpäästösuodattimen kaistanleveyttä muuttaa muuttamalla ohjaussignaalien AO ja AI kombinaatiota, jolloin ohjauspiiri IC3 ohjaa kytkinpakettia IC4 siten, että rinnakkain kytketyt vastukset R12-R15 kytkeytyvät joko sig-35 naalitielle tai pois siltä muuttaen näin kytketyn koko- 8 84540 naisvastuksen arvoa ja sitä kautta RC-silmukan kulmataa-juutta ja monipolkusuodattimen kaistanleveyttä.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityis-5 kohdiltaan esillä olevan keksinnön mukainen laite ja menetelmä voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

10

Claims (7)

9 84540

1. Menetelmä valvontasignaalin tunnistamiseksi tukiasemalla radiopuhelinjärjestelmässä, jossa tukiaseman ja 5 liikkuvien asemien välisten radioyhteyksien laadun tarkkailuun käytetään useita eritaajuisia valvontasignaaleja, t u nn e t t u siitä, että menetelmä käsittää tukiaseman vastaanottaman valvontasignaalin suodattamisen kaistanleveydeltään säädettävällä kaistanpäästösuodattimella, 10 joka on adaptoitu halutulle valvontasignaalitaajuudelle, säätäen suodattimen kaistanleveyttä suodatusjakson aikana kapeammaksi, sekä valvontasignaalin tunnistamisen suodatetun signaalin tason perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-15 n e t t u siitä, että kaistanleveyttä säädetään portaittain.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatus aloitetaan suodattimen leveimmällä kaistanleveydellä, kaistanleveyttä muutetaan 20 kapeammaksi kun tätä kaistanleveyttä vastaavasta nousu-ajasta on kulunut x % ja kaistanleveys muutetaan lopulliseen arvoonsa kun mainitusta nousuajasta on kulunut y %.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaistaan suodatetun 25 signaalin huippuarvo ja verrataan huippuarvoa ennalta määrättyyn kynnysarvoon.

5. Laite valvontasignaalin tunnistamiseksi tukiasemalla radiopuhelinjärjestelmässä, jossa tukiaseman ja liikkuvien asemien välisten radioyhteyksien laadun tark- 30 kailuun käytetään useita eritaajuisia valvontasignaaleja, t u n n e tt u siitä, että laite käsittää kaistan leveydeltään säädettävän, monipolkutyyppisen kais-tanpäästösuodattimen (5) , valvontasignaalin suodattamiseksi, joka suodatin on adaptoitavissa halutulle valvontasig-35 naalitaajuudelle ja jonka kaistanleveys on säädettävissä 10 84540 portaittain kapeammaksi suodatinjakson aikana, sekä il-maisinvälineen (7) valvontasignaalin tunnistamiseksi kais-tanpäästösuodatetun (Y3) signaalin tason perusteella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, t u n -5 n e t t u siitä, että ilmaisinväline (7) käsittää välineen suodatetun signaalin tasasuuntaamiseksi ja vertailu-välineen näin muodostetun tasajännitteen vertaamiseksi ennalta määrättyyn kynnysarvoon.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että suodatusjakso on enintään 150 ms. 11 84540