FI85083C - Anordning foer bildning av en radiotestslinga i en saendarmottagare. - Google Patents

Description

1 85083

Laite radiotestisilmukan muodostamiseksi lähetinvastaanot-timessa

Keksinnön kohteena on laite lähetinvastaanottimen 5 lähetinosan lähettämän radiotaajuisen kvadratuurimoduloidun testisignaalin silmukoimiseksi vastaanotinosalle lähetinvastaanottimen testausta varten.

Eurooppalaisen matkapuhelinjärjestelmän GSM (Groupe Special Mobile) spesifikaatioissa on määritelty tes-10 titoiminto, jossa tukiasema testaa lähetinvastaanottimensa radio-osien toimintaa kehittämällä testisignaalin, jonka lähetinosa lähettää ja joka silmukoidaan takaisin vastaanotinosalle .

Keksinnön päämääränä on aikaansaada tämän tyyppisen 15 testisilmukan muodostava laite.

Tämä saavutetaan keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista,että se käsittää kvadratuuri-demodulaattorivälineen lähetystaajuisen kvadratuurimoduloidun testisignaalin demoduloimiseksi, niin että muodostuu 20 kaksi kantatajuista kvadratuurivaiheista signaalia, kvadra- tuurimodulaattorivälineen mainittujen kantataajuisten signaalien moduloimiseksi vastaanottotaajuisen testisignaalin muodostamiseksi, sekä viivevälineen, joka on kytketty demo-dulaattori- ja modulaattorivälineiden väliin kummankin -25 kantataajuisen signaalin viivästämiseksi erikseen lähetin vastaanottimen lähetyksen ja vastaanoton välillä vaadittavan aikaeron verran.

Lähettimen tuottaman testisignaalin silmukoimiseksi asianmukaisella tavalla vastaanottimelle, testisignaalia 30 tulisi siirtää duplexvälin verran lähetystaajuudelta vastaanottotaaj uudelle sekä viivästää lähetinvastaanottimen yhden kanavan lähetyksen ja vastaanoton välille määritellyn aikaeron verran, joka GSM-spesifikaatiossa on kolme aikaväliä. Lisäksi lähetinvastaanotin saattaa toimia ns. taajuus-35 hyppelytoimintatilassa , jolloin käytetyt taajuudet muut- 2 85083 tuvat jokaisessa aikavälissä.

Näiden ominaisuuksien yhdistäminen on vaikeaa erityisesti tarvittavan viiveen osalta. Viiveen toteuttaminen käytetyillä taajuuksilla (800-1000 MHz) koak-5 siaaliviivelinjalla tai vastaavalla johtaisi sellaisiin viivelinjan fyysisiin pituuksiin, joita olisi käytännössä mahdoton toteuttaa.

Keksinnössä testisignaali demoduloidaan kan-tataajuudelle ja toteutetaan viive viivästämällä kumpaakin 10 kantataajuisia signaaleja I ja Q ennen niiden kvadratuuri-modulointia vastaanottotaajuudelle. Kantataajuisen signaalin viive on toteutettavissa elektronisella viivelinjalla.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa kan-15 tataajuisen signaalin viive on toteutettu analogiseen varauksen siirtoon perustuvalla viivelinjalla. Tämä on yksinkertaisin ja edullisin tapa toeteuttaa tarvittava viive.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa viivelinja on toteutettu digitaalisesti, mutta siinä on analogiseen rat-20 kaisuun verrattuna ainakin seuraavia epäkohtia: - testisignaalin A/D- ja D/A-muunnokset huonontavat signaalikohinasuhdetta ellei käytetä suurta resoluutiota, - nopeat ja suuriresoluutioiset A/D- ja D/A-muun-timet lisäävät kustannuksia, .25 - digitaaliset piirit kuluttavat enemmän piirilevy- tilaa, - signaalitiellä oleville analogisille ja digitaalisille piireille tarvitaan eri käyttöjännitelähteet, jolloin eri käyttöjännitteiden yhdistäminen aiheuttaisi analo- 30 giselle testisignaalille häiriöitä.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkinomaisten suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää lohkokaaviomuodossa lähetinvastaan-35 otinta, joka sisältää keksinnön mukaisen laitteen, ja 3 85083 kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen laitteen periaatteellisen kytkentä- ja lohkokaavion.

Keksinnön mukaisen radiotestiyksikön tarkoituksena on mahdollistaa full duplex -tyyppisen lähetinvastaanotti-5 men lähetinosan synnyttämän radiotaajuisen testisignaalin ohjaaminen oikealla tavalla takaisin saman lähetinvastaan-ottimen vastaanotinosalle vastaanottoa ja analysointia varten. Tällä tavoin muodostuu testisilmukka joka sisältää ainakin lähetinvastaanottimen radio-osat, mahdollisesti 10 myös kanavointilaitteet jne. Testin onnistumista ja tes-tisilmukan kautta kulkeneen vastaanotetun testisignaalin sopivia ominaisuuksia mittaamalla voidaan automaattisesti tarkkailla lähetinvastaanottimen kuntoa ja toimintaa. Seu-raavassa keksintöä kuvataan solukkoradiopuhelinjärjestelmän 15 tukiasemalla käytettävän lähetinvastaanottimen yhteydessä, mutta keksintöä ei ole mitenkään rajoitettu tähän sovellutukseen.

Kuviossa 1 lähetinvastaanotin käsittää vähintään kaksi, edullisesti neljä, lähetinvastaanotinparia IA,10A 20 sekä vastaavasti ΙΒ,ΙΟΒ, jolloin kukin pari muodostaa yhden full duplex- yhteyden. Lähetinyksikköiden IA ja IB ulostulot on kytketty summainelimen 2 avulla yhteiseen anten-nilinjaan 3 ja yhteiseen lähetinantenniin 4. Vastaanottoan-tenni 6 on kytketty antenni 1 inj an 7 kautta haaroitinelimel-25 le 9, joka jakaa vastaanotetun signaalin vastaanotinyk-siköille 10A ja 10B. Lähetin-ja vastaanotiyksiköillä tarkoitetaan tässä yhteydessä ensisijaisesti lähetinvastaanottimen radio-osia. Jokaisella lähetin- ja vastaanotinyk-siköllä on oma lähetys- tai vastaanottotaajuutensa, jolloin 30 full duplex- parin muodostavien yksiköiden, esim. IA ja 10A, lähetys- ja vastaanottotaajuudet ovat duplex-välin, esim. 45 MHz, etäisyydellä toisistaan. Lisäksi kukin taajuuskanava on TDMA-aikajakokanavoitu käsittämään useita digitaalisia liikenne- ja/tai ohjauskanavia. GSM-spesifi-35 kaatiossa on tukiasemalle määritelty kahdeksan kantoaal- 4 85083 totaajuutta, joista kukin on jaettu kahdeksaan aikaväliin.

Keksinnön ensijäisessä suoritusmuodossa radiotes-tiyksikkö 11 on kytketty antennilinjojen 5 ja 7 väliin. Tätä varten antennilinjassa 5 on haaroitinelin 3, joka 5 haaroittaa osan lähetetystä signaalista radiotestiyksikön 11 sisääntuloon 12. Radiotestiyksikön 11 ulostulo 13 on kytketty antennilinjaan 7 suuntakytkimellä 8, joka syöttää radiotestiyksikön ulostulosignaalin antennilinjaan 7 vas-taanotinyksiköiden suuntaan. Vaihtoehtoisesti radiotestiyk-10 sikkö voidaan esimerkiksi liittää suoraan yksittäisiin lähetin- ja vastaanotinyksikköihin.

Kuviossa 2 on havainnollistettu lohkokaaviomuodossa radiotestiyksikön 11 ensisijaista suoritusmuotoa. Sisääntulosta 12 radiotaajuinen testisignaali, esim. 800-1000 MHz, 15 syötetään kiinteän vaimentimen 21 kautta haaroitinelimelle 22, joka jakaa signaalin kvadratuuridemodulaattorin 23 sisääntuloihin A ja B, jolloin sisääntuloissa olevat signaalit sekoitetaan sekoittimissa 23A ja 23B kvadratuurivai-heisilla (90 asteen vaihe-ero) paikallisoskillaattorisig-20 naaleilla kantataajuudelle, niin että muodostuu kaksi kvad-ratuurivaiheista signaalia I ja Q, joiden taajuusalue on 0-100 kHz. Sekoittimen 23A ulostulosignaali I johdetaan ali-päästösuodattimen 24A, vahvistimen 25A, viivelinjan 26A ja alipäästösuodattimen 27A kautta kvadratuurimodulaattorin .25 28 sekoittimelle 28A. Vastaavasti sekoittimen 26 B ulos tulosignaali johdetaan alipäästösuodattimen 24B, vahvistimen 25B, viivelinjan 26B ja alipäästösuodattimen 27B kautta kvadratuurimodulaattorin 28 sekoittimelle 28B. Kvad-ratuurimodulaattorissa 28 signaalit I ja Q moduloidaan 30 kvadratuurivaiheisilla paikallisoskillaattorisignaaleilla vastaanottotaajuudelle. Sekoittimien 28A ja 28B ulostulosignaalit yhdistetään summainelimellä 29 muodostaen lopullinen testisignaali, joka syötetään vahvistimen 30 kautta kytkentäyksikölle 31, joka ohjausyksikön 38 oh-35 jaamana kytkee testisignaalin lävitseen ainoastaan ennalta s 85083 määrättyjen testiaikavälien aikana. Kytkentäyksiköltä 31 testisignaali johdetaan haaroitinelimelle 32, joka jakaa signaalin signaalitason valvontahaaraan sekä kaistanpäästö-suodattimen 33 kautta radiotestiyksikön ulostuloon 13.

5 Viivelinjojen 26A ja 26B tarkoituksena on viivästää testisignaalia ennen vastaanottimelle syöttämistä aika, joka kyseisessä lähetinvastaanottimessa tulee olla yhden kanavan lähetyksen ja vastaanoton välillä. GSM-spesifikaa-tioissa tämä aika on kolme kanava-aikaväliä. Viivelinjat 10 26A ja 26B ovat keskenään identtiset ja ne on keksinnön en sisijaisessa suoritusmuodossa toteutettu analogiseen näyt-teitykseen ja varauksen siirtoon perustuvalla piirillä, jossa varauksia siirretään oskillaattorin 39 synnyttämän kellosignaalin tahdissa. Sopiva piiri on esimerkiksi 15 RD5108A, jota valmistaa Reticon Inc ja jossa varauksental- lettajia on kytketty peräkkäin 2048. Signaaleista I ja Q otetaan näytteitä joka toisella kellojaksolla ja näytteet siirtyvät varauksen tallettajasta toiseen jokaisen kellojakson aikana. Viiveen suuruus määrätään oskillaattorin 20 39 taajuudella, joka esimerkkitapauksessa on 1.216 MHz, jolloin saavutetaan mainittu GSM-järjestelmän kolmen aikavälin viive. Viivelinjojen 26A ja 26B ulostuloissa olevat viivästetyt signaalit I ja Q ovat näytteistettyjä analogisia signaaleja, joiden spektreissä on mukana näytteenotto-25 taajuus. Tämä näytteenottotaajuus suodatetaan pois viive-linjojen perään kytketyillä alipäästösuodattimilla 27A ja 27B. Vaihtoehtoisesti viivelinjat 26A ja 26B voidaan toteuttaa myös digitaalisesti, jolloin ne käsittävät kumpaakin kantataajuista signaalia varten analogia-digitaali-30 muuntimen, digitaalisen slirtorekisterin ja digitaali-ana-logiamuuntimen.

Kytkinyksiköllä 31 on keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa kaksi päätarkoitusta: 1) erottaa modulaattorin 28 ulostulossa oleva testisignaali riittävän tehok-35 kaasti vastaanottimelta testiaikavälin ulkopuolella, ja 2) 6 85083 asettaa testisignaalin lähtötaso halutuksi. Tätä varten kytkinyksikön sisääntulon muodostaa haaroitinelin 311, joka jakaa vahvistimen 30 ulostulosignaalin kahteen haaraan. Ensimmäinen haara käsittää sarjaankytkettyinä kolme kyt-5 kinelintä 312, 313 ja 314 sekä vakiovahvistuksisen vahvistimen 315, niin että haaran vahvistus on 15 dB. Toinen haara käsittää sarjaankytkettyinä kaksi kytkinelintä 316 ja 317 sekä kiinteän vaimentimen 318, niin että haaran vaimennus on 15 dB. Haarojen läpikulkeneiden signaalien sig-10 naalien tehotasojen ero on siten keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa 30 dB. Vaimentimen 318 ja vahvistimen 315 ulostulosignaalit syötetään summainelimelle 319, jonka ulostulo muodostaa kytkinyksikön 31 ulostulon, joka on kytketty haaroitinelimelle 32. Testiaikavälin aikana oh-15 jausyksikkö 38 ohjaa joko ohjaussignaalilla RF HIGH kytkin-elimet 312-314 kiinni tai vaihtoehtoisesti ohjaussignaalilla RF LOW kytkinelimet kiinni 316-317 siten, että vas-taanottotaajuinen testisignaali syötetään vastaanottimelle. Testiaikavälin ulkopuolella molempien haarojen kytkinelimet 20 ovat auki, jolloin ne erottavat testisignaalin vastaanottimen sisääntulosta. Haaran ja testisignaalin tehotason valinta riippuu siitä halutaanko testata vastaanottimen dynamiikka-alueen ylä- vai alapäätä. Avointen kytkinten vaimennuksen radiotaajuuksilla tulee olla sellainen, että .. 25 avoimen haaran kautta vuotavan signaalin taso on vähintään 25 dB pienempi kuin signaalitaso valitun haaran ulostulossa. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa kytkinelimet on toteutettu PIN-diodeilla. Testisignaalin vaihtoehtoiset tehotasot voidaan muodostaa myös muunlaisilla kytkinten, 30 vahvistimien ja vaimentimien yhdistelmillä, kunhan vain saadaan vähintään kaksi vaihtoehtoista signaalireittiä, joilla on keskenään erilainen kiinteä vaimennus tai vahvistus.

Radiotestiyksikön 11 ulostuloon vuotavan testisig-35 naalin tasoa valvotaan johtamalla haaroitinelimellä 31 osa 7 85083 kytkinyksikön 31 ulostulosignaalista tehotasonvalvon-tahaaraan, jossa signaalin tehotaso mitataan. Mikäli ulostulosignaalin tehotaso testiaikavälien ulkopuolella ylittää ennalta määrätyn kynnystason, ohjausyksikkö 38 olettaa 5 kytkimien rikkoutuneen tai toimivan virheellisesti ja estää testisignaalin muodostamisen katkaisemalla käyttöj ännitteen esimerkiksi oskillaattorilta 45. Tehotasonvalvontahaara tarkkailee myös lähtevän testisignaalin tasoa testiaikavä-lin aikana. Mikäli testisignaalin tehotaso testin aikanaie 10 ylitä ennalta määrättyä kynnysarvoa, ohjausyksikkö 38 tulkitsee kytkinyksikön 31 toimineen virheellisesti ja hylkää kyseisen aikavälin aikana suoritetun silmukkatestin. Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa valvontahaara käsittää seuraavassa järjestyksessä sarjaankytkettyinä: kaistan-15 päästösuodattimen 34; suljetussa tilassaan 10 dB;n vaimen-timena toimivan kytkinelimen 35 myöhempien komponenttien suojaamiseksi; diodin Dl muodostaman tasasuuntaajan; sekä ohjausyksikössä 38 sijaitsevan tasonmittauspiirin, kuten komparaattorin. Ohjausyksikkö 38 ohjaa signaalilla SDETC 20 kytkinelimen 35 auki testiaikavälin ajaksi ja kiinni tes-tiaikavälin ulkopuolella.

Demodulaattorin 23 paikallisoskillaattorisignaalit synnytetään taajuussyntetisaattorin 44 ulostulosignaalista syöttämällä se 0-asteen vaihesiirrossa sekoittimelle 23A ja 25 90-asteen vaihesiirrossa sekoittimelle 23A. Vastaavasti modulaattorin 28 paikallisoskillaattorisignaalit muodostetaan syöttämällä taajuussyntetisaattorin 45 ulostulosignaali 0-asteen vaihesiirrossa modulaattorin 28 sekoittimelle 28A ja 90-asteen vaihesiirrossa sekoittimelle 28B.

30 Testitoiminnan aikana radiotestiyksikkö vastaanot taa testisignaalin lähetinyksiköltä 1 ja lähettää sen edelleen vastaanotinosalle 2 joko jokaisen testiaikavälin aikana samalla kiinteällä taajuuskanavalla tai lähetinvas-taanottimen ollessa taajuushyppelytoimintatilassa vaihtaen 35 fyysistä taajuuskanavaa jokaisella testiaikavälillä. Taa- β 85083 juussyntetisaattoreiden toimintaa ohjataan ja valvotaan ohjausyksikkönä 38. Testitoiminnan aikana ohjausyksikkö 38 saa muualta lähetinvastaanottimesta, esim. taajuushyppely-yksiköltä, absoluutisen kanavanumeron kutakin tes-5 tiaikaväliä varten ennen testiaikavälin alkamista. Tämän jälkeen ohjausyksikkö 38 generoi tästä absoluuttisesta kanavanumerosta syntetisaattoreille 44 ja 45 käskydatan, jonka perusteella syntetisaattorien ulostulosignaalit lukittuvat kyseistä kanavaa vastaavalle taajuudelle. Käskyda-10 ta syötetään keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa, jossa kullakin taajuuskanavalla on kahdeksan kanava-aikaväliä, syntetisaattoreille n. 4ms eli 7 aikaväliä ennen tes-tiaikaväliä. Näin syntetisaattoreille 44 ja 45 on taattu vähintään 3 ms asettumisaika ennen testiaikavällä. Noin 0,5 15 ms ennen testiaikavälin alkamista ohjausyksikkö 38 tarkastaa syntetisaattoreiden hälytyssignaalien RXALM ja TXALM tilat, jotka ilmaisevat ovatko syntetisaattorit 44 ja 45 lukittuneet. Mikäli molemmat syntetisaattorit ovat lukittuneet ennen testiaikavälin alkamista, ohjausyksikkö 38 20 ohjaa kytkinyksikön 31 kytkemään testisignaalin ulostuloon 13 testiaikavälin ajaksi. Mikäli toinen tai kumpikaan syntetisaattoreista 44 ja 45 ei ole lukkiutunut ennen testiaikavälin alkamista, ohjausyksikkö 38 ei sulje kytkinyksikön 31 kytkimiä ja päästä testisignaalia ulostuloon 13, 25 jotta estetään vastaanottimen häirintä.

Ohjausyksikkö 38 sisältää useita virhelaskureita radiotestiyksikön toiminnan tarkkailemiseksi. Päivitettäviä virhelaskureita ovat taajuushyppelykäskylaskuri, syn- tetisaattorilaskurit, kytkinyksikkölaskuri sekä tes- 30 titoiminnan aikana testiyksikössä ilmenneen vian vuoksi menetettyjen testiaikavälien laskuri.

Taajuushyppelykäskylaskurin avulla valvotaan vastaanotettujen kanavanumerokäskyjen oikeellisuutta. Ohjausyksikkö 38 vastaanottaa kanavanumerot lähetinvastaa-35 nottimelta kahdennetussa muodossa ja tarkistaa että molem- 9 85083 mat kanavanumerot ovat samanlaiset ja niiden pariteetti on oikea. Mikäli näin ei ole, ohjausyksikkö päivittää taajuus-hyppelylaskuria eikä generoi syntetisaattoreille 44 ja 45 käskydataa. Näin kyseinen testiaikaväli hylätään radiotes-5 tiyksikössä ja menetetettyjen aikavälien laskuria kasvatetaan.

Kumpaakin syntettisaattoria varten on oma syn-tetisaattorilaskuri, jota kasvatetaan, jos syntetisaattori ei lukitu ennen testiaikaväliä ja testiaikaväli hylätään. 10 Mikäli syntetisaattorilaskurien lukema ylittää ennalta määrätyn raja-arvon, radiotestiyksikkö lopettaa toimintansa kokonaan.

Kytkinyksikkölaskuria kasvatetaan mikäli todetaan, että kytkinyksikön 31 kytkimet eivät ole sulkeutuneet tai 15 avautuneet oikea-aikaisesti testitoiminnan aikana.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen laite voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

10 85083

1. Laite lähetinvastaanottimen lähetinosan (IA, IB) lähettämän radiotaajuisen kvadratuurimoduloidun testisig- 5 naalin silmukoimiseksi vastaanotinosalle (2A, 2B) lähetinvastaanottimen testausta varten, tunnettu siitä, että laite (11) käsittää kvadratuuridemodulaattorivälineen (23) lähetystaajuisen kvadratuurimoduloidun testisignaalin demoduloimiseksi, niin että muodostuu kaksi kantataajuista 10 kvadratuurivaiheista signaalia (I, Q), kvadratuurimodu- laattorivälineen (28) mainittujen kantataajuisten signaalien moduloimiseksi vastaanottotaajuisen kvadratuurimoduloidun testisignaalin muodostamiseksi, sekä viiveväli-neen (26A, 26B), joka on kytketty demodulaattori- ja mo-15 dulaattorivälineen (23, 28) väliin kummankin kan tataajuisen signaalin (I, Q) viivästämiseksi erikseen lähetinvastaanottimen lähetyksen ja vastaanoton välillä vaadittavan aikaeron verran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n - 20. e t t u siitä, että viiveväline (26A, 26B) käsittää kumpaakin kantataajuista signaalia (1, Q) varten analogiseen varauksensiirtoon perustuvan viivelinjan, ja että molempia viivelinjoja ohjataan samalla kellosignaalilla, jonka taajuus määrää viiveen suuruuden.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kummankin viivelinjan (26A, 26B) ulosotulosignaali suodatetaan (27) viivelinjoja ohjaavan kellosignaalin taajuuden poistamiseksi viivästetystä signaalista ennen modulointia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että viiveväline (26A, 26B) käsittää kumpaakin kantataajuista signaalia varten digitaalisen viivelinjan, joka käsittää analogia-digitaalimuuntimen, digitaalisen siirtorekisterin ja digitaali-analogiamuun-35 timen. 11 85083

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että demodulaattorivälineen (23) ja mo-dulaattorivälineen (28) paikallisoskilaalttorisignaalitaa-juudet on muutettavissa toisistaan riippumattomasti.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että laite (11) on kytketty lähetinvastaanottimen lähetysantennilinjan (5) ja vas-taanottoantennilinjan (7) väliin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, t u n -10 n e t t u siitä, että modulaattorivälineen (28) ulostulon ja vastaanottoantennilinjan (7) välissä on kytkinvälineet (31), jotka kytkevät modulaattorivälineen (28) vastaanot-toantennilinjaan ainoastaan ennalta määrättyjen testijaksojen aikana.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jota käytetään TDMA-järjestelmässä, tunnet-t u siitä, että mainittu viive 3 aikaväliä. 12 85083