FI86017B - Basstation foer ett radiosystem. - Google Patents

Description

1 86017

Tukiasema radiojärjestelmää varten

Keksinnön kohteena on tukiasema radiojärjestelmää varten, joka tukiasema käsittää tukiaseman ja liikkuvien 5 asemien välisen radioyhteyden laadun valvomista varten generaattorivälineen halutun kantataajuuden omaavan val-vontasignaalin kehittämiseksi, mittausvälineet kantataajuisen valvontasignaalin tason tarkkailemiseksi, lähetin-välineen lähetystaajuisen kantoaallon taajuusmoduloimisek-10 si mainitulla kantataajuisella valvontasignaalilla ja lähettämiseksi liikkuvalle radioasemalle, vastaanotinväli-neen liikkuvalta radioasemalta takaisin lähetetyn vastaan-ottotaajuudelle moduloidun valvontasignaalin ilmaisemiseksi, ja signaalinkäsittelyvälineet käytetyn radioyhteyden 15 laadun määrittämiseksi.

NMT (Nordic Mobile Telephone)-matkapuhelinjärjestelmässä tukiaseman ja matkapuhelimen välisen radioyhteyden laatua valvotaan erityisillä valvontasignaaleilla. Tukiasema kehittää valvontasignaalin esimerkiksi alipääs-20 tösuodattamalla kellosignaalista, jolla on haluttu valvon-tasignaalitaajuus. NMT-järjestelmässä on käytössä neljä valvontasignaalitaajuutta 30 Hz:n välein. Tukiasema lähettää valvontasignaalin matkapuhelimelle, joka palauttaa ^ valvontasignaalin välittömästi takaisin tukiasemalle ja 25 tukiasema määrittää vastaanotetun valvontasignaalin avulla käytetyn radioyhteyden laadun, erityisesti signaalikohina-suhteen.

Mikäli tukiasemalla generoidun kantataajuisen val-vontasignaalin taso jostain syystä muuttuu ennen lähetys-30 tä, tämä tason muutos näkyy tukiasemalta matkapuhelimelle lähettämän, valvontasignaalilla taajuusmoduloidun radio-;·.! taajuisen signaalin deviaation vaihteluna vaikuttaen myös radioyhteyden S/N-suhteen mittaustarkkuuteen. Jotta varmistettaisiin, että mitattu S/N-suhde kuvaa riittävän tar-35 kasti radioyhteyden laatua, on NMT-spesifikaatioissa mää- * · • · · 2 86017 rätty, että valvontasignaalin aiheuttama deviaatio ei saa poiketa asetetusta enempää kuin 10%. Nykyisin valvontasignaalin tasoa tarkkaillaan mittauspiirillä, joka käsittää tasasuuntaajan sekä komparaattorit, joille asetetaan kali-5 broinnin yhteydessä säätövastuksilla sopivat kynnysjännitteet, jotka vastaavat valvontasignaalin pienintä ja suurinta sallittua tasoa. Tällainen mittauspiiri on kuitenkin hidas ja hankala kalibroida, koska siinä tarvitaan vähintään kaksi säädintä ja neljä säätötoimenpidettä.

10 Esillä olevan keksinnön päämääränä on tukiasema, jossa on aikaisempaa tarkempi, luotettavampi ja helpommin kalibroitava valvontasignaalin tason valvonta.

Tämä saavutetaan keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti tukiasemalla, jolle on tunnusomaista, että 15 mittausvälineet käsittävät A/D-muuntimen digitaalisten näytearvojen ottamiseksi kantataajuisesta valvontasignaa-lista sekä ohjausvälineen, joka ainakin yhden muistiin kalibroinnin yhteydessä tallennetun vertailuarvon avulla valvoo, että mainitut näytearvot poikkeavat lähetinväli-20 neen ulostulosignaaliin halutun deviaation aiheuttavaa valvontasignaalin tasoa vastaavasta digitaalisesta näyte-arvosta enintään ennalta määrätyn eroarvon verran.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa ohjausvälineenä toimiva mikroprosessori laskee hälytysraja-arvot 25 valvontasignaalin kalibroinnin yhteydessä muistiin tallennetusta vertailuarvosta, joka on halutun deviaation aiheuttavasta valvontasignaalitasosta A/D-muuntimella otettu digitaalinen näytearvo. Valvontasignaalin tason kalibroinnin yhteydessä mikroprosessorille annetaan vain tieto 30 siitä, milloin mitattu valvontasignaalin aiheuttama deviaatio on oikea, jolloin mikroprosessori tallentaa A/D-: muuntimen ottaman näytearvon muistiinsa mainittuna vertai luarvona. Keksinnössä ei siten tarvita minkäänlaisia manuaalisia säätöjä. Tällainen digitaalinen vertailu on lisäk-35 si luonnostaan tarkempi, ajan suhteen stabiili ja epäher- 3 86017 kempi lämpötilan vaihteluille.

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa mikroprosessori vertaa digitaalisia näytteitä valvontasignaalin kalibroinnin yhteydessä muistiin tallennettuihin vertailuarvoihin, 5 jotka ovat pienimmän ja suurimman sallitun deviaation aiheuttavista valvontasignaalitasoista A/D-muuntimella otettuja digitaalisia näytearvoja. Tässä versiossa joudutaan valvontasignaalia kalibroitaessa erikseen etsimään suurinta ja pienintä sallittua deviaatiota vastaavat valvonta-10 signaalitasot, joita vastaavat näytearvot mikroprosessori tallentaa hälytysrajoiksi muistiinsa. Tämä suoritusmuoto vaatii enemmän kalibrointivaiheita kuin edellinen, mutta sillä kuitenkin vältetään hankalat manuaaliset säädöt.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa deviaatiota mit-15 taava mittalaite antaa suoraan ohjauslaitteelle tiedon siitä, milloin deviaatio on oikea. Vielä eräässä suoritusmuodossa ohjauslaite ohjaa mittalaitteelta saamansa devi-aatiotiedon perusteella valvontasignaaligeneraattoria siten, että haluttu deviaatio saavutetaan. Näin koko kali-20 brointi tapahtuu automaattisesti ja se voidaan haluttaessa käynnistää kauko-ohjauksella tukiaseman ulkopuolelta.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suori tusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirrokseen, jossa ^ 25 kuvio 1 esittää lohkokaavion tukiaseman valvonta- signaalien käsittelyyn tarvittavasta osasta, ja kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen mittauspiiristön valvontasignaalitason tarkkailemiseksi sekä kalibroinnissa tarvittavat laitteet.

. : 30 NMT-matkapuhelinjärjestelmä (Nordic Mobile System) on ns. solukkopuhelinjärjestelmä, jossa järjestelmän kat-tama maantieteellinen alue on jaettu pienempiin, toisiinsa liittyviin maantieteellisiin alueisiin eli soluihin, joissa kussakin on yksi tai useampi kiinteä tukiasema, joka on * 35 yhteydessä solun sisällä oleviin liikkuviin matkapuheli- • « 4 86017 miin. Tässä yhteydessä ei tarkemmin käsitellä NMT-järjes-telmän 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. Tukiasema käsittää kel- 15 losignaalin synnyttävän lähteen, esimerkiksi kideoskil- laattorin 16, joka syöttää kellosignaalin fc säädettävälle jakajapiirille 20. Jakajapiiri 20 jakaa kellosignaalin fc taajuudenasetussignaalin FSET määräämällä jakajatermillä muodostaen pääkellosignaalin CLK. Pääkellosignaali CLK 20 jaetaan kiinteällä jakajapiirillä 2, joka muodostaa val-vontasignaalitaajuisen suorakaideaaltosignaalin CK sekä yhden tai useamman suodatuskellosignaalin mCK, jonka taajuus edullisesti on signaalin CK taajuuden monikerta. Suo-rakaideaaltosignaali CK alipäästösuodatetaan alipäästösuo-25 datinlohkolla 1, joka sisältää Switched capacitor -ali-päästösuodattimen ja tasonsäädön. SC-suodatinta ohjataan kellosignaalilla mCK, jolloin sen rajataajuus adaptoituu automaattisesti suorakaideaaltosignaalien taajuuden mukaan. Suodatinlohkon 1 ulostulosignaali on sinimuotoinen 30 valvontasignaali CST, joka normaalissa toiminnassa johdetaan kytkinyksikön 14 kautta aikajatkuvalle alipäästösuo-dattimelle 12, joka suodattaa valvontasignaalista kello-signaalin mCK. Suodattimen 12 ulostulosignaali johdetaan tukiaseman lähetinyksikölle 15 lähetettäväksi lähetinan-35 tennin 18 kautta liikkuvalle radioasemalle.

• · · 5 86017

Valvontasignaali CST syötetään lisäksi tasonilmaisi-melle 13, joka tarkkailee valvontasignaalin tasoa varmistaen, että se on tiettyjen raja-arvojen välisessä ikkunassa. Mikäli valvontasignaalin taso joutuu tämän ikkunan ul-5 kopuolelle ilmaisin 13 synnyttää hälytyssignaalin X3

Liikkuvan aseman palauttama ja tukiaseman vastaanotinantennilla 19 ja vastaanotinosalla 17 vastaanotettu valvontasignaali johdetaan suodattimien 11 ja 3 sekä kyt-kinyksikön 14 kautta valvontasignaalin taajuuden ilmaise-10 valle ja S/N-suhteen mittaavalle signaalinkäsittelypiiris-tölle, jonka muodostavat sekoitin 4, suodattimet 5,6 ja 10, signaalinkäsittelylohkot 8 ja 9 sekä tasonilmaisimen 7.

Edellä esityn tyyppisen laitteiston rakenne ja 15 toiminta on selostettu yksityiskohtaisemmin suomalaisessa patenttihakemuksessa 900620.

Esillä oleva keksintö kohdistuu ensisijaisesti ta-sonvalvontapiiristön 13 toteutukseen ja valvontasignaalin tason kalibrointiin. Kuviossa 2 on esitetty yleisesti loh-20 kokaviomuodossa tähän tarvittava tukiaseman laitteisto. Generaattorilohko 21 kuvaa yleisesti valvontasignaalin generointia ja voi sisältää esimerkiksi kuvion 1 yhteydessä esitetyt komponentit 1, 2, 16 ja 20. Generaattorilohkon 21 ulostulo on kytketty taajuusmodulaattorin 27 modulointi-• 25 sisääntuloon ja modulaattorin 27 lähetystaajuinen taajuus- ··· moduloitu ulostulosignaali johdetaan suurtaajuusvahvisti- men 28 kautta lähetysantenniin 31. Generaattorilohkon 21 ulostulo on lisäksi kytketty tasasuuntaajan 22 kautta ana-logia-digitaalimuuntimen 23 analogiasisääntuloon. A/D-30 muuntimen 23 toimintaa ohjaa mikroprosessori 25, joka säännöllisin välein lukee A/D-muuntimen 23 valvontasignaalin jännitetasosta ottaman digitaalisen näytearvon ja ver-'· taa sitä elektroniseen muistiin 24 tallennettuun vertailu- arvoon, joka on modulaattorin ulostulosignaaliin halutun 35 deviaation aiheuttavasta valvontasignaalin jännitetasosta 6 86017 D/A-muuntimella otettu digitaalinen näytearvo. Mikroprosessori 25 synnyttää hälytyssignaalin X3, jos valvontasig-naalista otettu näytearvo radioyhteyden laadunvalvonnan toimiessa poikkeaa mainitusta vertailuarvosta enemmän kuin 5 ennalta määrätyn eroarvon verran. Tämä eroarvo on edullisesti +10% vertailuarvosta. Mikroprosessori 25 laskee automaattisesti hälytysrajat tallennetun vertailuarvon perusteella. Hälytysrajat voidaan laskea joka kerta vertailua suoritettaessa tai vaihtoehtoisesti tallentaa ensim-10 mäisen laskentakerran jälkeen muistiin 24, jolloin näyte-arvoja voidaan jatkossa verrata suoraan näihin tallennettuihin hälytysrajoihin.

Lähetettävän valvontasignaalin jännitetason kali-broimiseksi kytketään modulaattorin 27 tai suurtaaj uusvah-15 vistimen 28 ulostuloon modulaatioanalysaattori, kuten Hewlett-Packardin HP 8903, jolla mitataan taajuusdeviaa-tio, jonka moduloivan kantataajuisen valvontasignaalin jännitetaso aiheuttaa lähetettävään radiotaajuiseen signaaliin. Yksinkertaisimmassa kalibrointijärjestelyssä sää-20 detään manuaalisesti generaattorin 21 synnyttämän valvontasignaalin jännitetasoa, kunnes modulaatioanalysaattori 29 osoittaa valvontasignaalin aiheuttaman deviaation halutuksi. Tämän jälkeen kalibroinnin suorittaja antaa käyttölaitteelta 30, joka on esimerkiksi huoltomonitori, mikro-25 prosessorille ohjaussignaalin, joka kertoo, että deviaatio ja valvontasignaalin jännitetaso on kalibroitu. Ohjaussignaalin saadessaan mikroprosessori 25 lukee A/D-muuntimelta 23 sen hetkistä valvontasignaalin jännitetasoa vastaavan digitaalisen näytearvon ja tallentaa tämän näytearvon 30 muistiin 24 käytettäväksi edellä mainittuna vertailuarvona.

Kuviossa käyttölaite 30 on kytketty mikroprosesso-riin 25 toisen mikroprosessorin 26 kautta, joka ohjaa keskitetysti tukiaseman kaikkien puhe- ja ohjauskanavayksi-35 köiden toimintaa. Kussakin kanavayksikössä on oma valvon- 7 86017 tasignaalin generointi-, signaalinkäsittely- ja tasonval-vontapiiristönsä.

Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti voi mo-dulaatioanalysaattori 29 olla kytketty mikroprosessorin 26 5 kautta mikroprosessorille 25, kuten on havainnollistettu katkoviivalla 32. Tällöin voi analysaattori 29 suoraan antaa mikroprosessorille tiedon siitä, että deviaatio ja valvontasignaalitaso on kalibroitu halutuksi ja näin aloittaa edellä kuvatun tallennusproseduurin. Edelleen voi 10 mikroprosessori 25 analysaattorilta 29 saamansa deviaa-tiotiedon perusteella ohjata generaattoria 21 automaattisesti muuttamaan valvontasignaalin jännitetasoa siten, että saadaan haluttu deviaatio. Tällöin on mahdollista suorittaa kalibrointi kauko-ohjauksella tukiaseman ulko-15 puolelta.

Mikroprosessori 25 voi vaihtoehtoisesti tarkkailla valvontasignaalin tasoa vertaamalla A/D-muuntimelta 23 lukemiaan digitaalisia näytteitä suoraan muistiin 24 tallennettuihin hälytysraja-arvoihin, jotka ovat pienimmän ja 20 suurimman sallitun deviaation aiheuttavista valvontasig naalin jännitetasoista otettuja digitaalisia näytearvoja. Kalibrointi voidaan jälleen suorittaa millä tahansa edellä kuvatuista kalibrointijärjestelyistä, paitsi että nyt valvontasignaalin taso on ennen varsinaista nimellisarvoon 25 kalibrointia säädettävä ensin pienimmän ja suurimman sal litun deviaation aiheuttavin arvoihin digitaalisten näyte-arvojen ottamiseksi näistä jännitetasoista ja tallentami-seksi mainittuina hälytysrajoina muistiin 24. Tämä vaihtoehtoinen ratkaisu vaatii siten enemmän säätökertoja kuin • |* 30 edellä kuvattu ensisijainen suoritusmuoto.

Tasasuuntaaja 22 ei ole mittauspiirissä välttämätön, vaan se voidaan jättää pois jos käytetään riittävän nopeaa A/D-muunninta.

• · · • * ·

Claims (8)

1. Tukiasema radiojärjestelmää varten, joka tukiasema käsittää tukiaseman ja yhden tai useamman liikkuvan 5 radioaseman välisen radioyhteyden laadun valvomista varten generaattorivälineen (21) halutun kantataajuuden omaavan valvontasignaalin kehittämiseksi, mittausvälineet (22,23,24,25) kantataajuisen valvontasignaalin tason tarkkailemiseksi, 10 lähetinvälineen (27,28) lähetystaajuisen kantoaal lon taajuusmoduloimiseksi mainitulla kantataajuisella val-vontasignaalilla ja lähettämiseksi liikkuvalle radioasemalle, vastaanotinvälineen (17) liikkuvalta radioasemalta 15 takaisin lähetetyn vastaanottotaajuudelle moduloidun valvontasignaalin ilmaisemiseksi, ja signaalinkäsittelyvälineet (4-10) käytetyn radioyhteyden laadun määrittämiseksi, tunnettu siitä, että mittausvälineet käsittävät A/D-muuntimen (23) digitaa-20 listen näytearvojen ottamiseksi kantataajuisesta valvon-tasignaalista sekä ohjausvälineen (24,25), joka ainakin yhden muistiin (24) kalibroinnin yhteydessä tallennetun vertailuarvon avulla valvoo, että mainitut näytearvot poikkeavat lähetinvälineen (27,28) ulostulosignaaliin ha-t : 25 lutun deviaation aiheuttavaa valvontasignaalin tasoa vas taavasta digitaalisesta näytearvosta enintään ennalta määrätyn eroarvon verran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että ohjausväline (25) laskee mainitut 30 raja-arvot valvontasignaalin kalibroinnin yhteydessä muistiin (24) tallennetusta vertailuarvosta, joka on halutun deviaation aiheuttavasta valvontasignaalitasosta A/D-muun-timella (23) otettu digitaalinen näytearvo.

’ 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tukiasema, t u n- 35. e t t u siitä, että ohjausväline (25) vertaa digitaa- 9 86017 lisiä näytteitä valvontasignaalin kalibroinnin yhteydessä muistiin (24) tallennettuihin vertailuarvoihin, jotka ovat pienimmän ja suurimman sallitun deviaation aiheuttavista valvontasignaalitasoista A/D-muuntimellä otettuja digitaa-5 lisiä näytearvoja.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että ohjausväline (24,25) on kalibroinnin aikana vasteellinen siihen suoraan tai välillisesti kytketyltä käyttölaitteelta saadulle ohjaussignaa- 10 lille digitaalisen näytearvon ottamiseksi valvontasignaa lin sen hetkisestä tasosta ja kyseisen näytearvon tallentamiseksi muistiin mainittuna halutun deviaation aiheuttavaa valvontasignaalitasoa vastaavana vertailuarvona tai vaihtoehtoisesti pienimmän tai suurimman sallitun deviaa- 15 tion aiheuttavaa valvontasignaalitasoa vastaavana vertai luarvona .

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että lähetinvälineen (27, 28. ulostuloon on kalibroinnin ajaksi kytkettävissä modu- 20 laatioanalysaattori (29) valvontasignaalin aiheuttaman de viaation mittaamiseksi, ja että ohjausväline on vasteellinen modulaatioanalysaattorille A/D-muuntimen (23) muodostaman digitaalisen näytearvon tallentamiseksi muistiin haluttua deviaatiota vastaavana vertailuarvona, kun modu-: : 25 laatloanalysaattorin (29) mittaama deviaatio on mainittu haluttu deviaatio, tai vaihtoehtoisesti pienintä tai suurinta sallittua deviaatiota vastaavana vertailuarvona, kun modulaatioanalysaattorin mittaama deviaatio on vastaavasti .···. mainittu pienin tai suurin sallittu deviaatio.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tukiasema, tun nettu siitä, että ohjausväline (24,25) on vasteellinen modulaatloanalysaattorilta (29) saadulle deviaatiosta *· "·" kertovalle signaalille generaattori välineen (21) ohjaami seksi muuttamaan valvontasignaalin tasoa siten, että ha- 35 luttu deviaatio saavutetaan. • · • 1 « · * · • · · 10 8601 7

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että haluttu deviaatio, pienin sallittu deviaatio ja suurin sallittu deviaatio ovat vastaavasti + 300 Hz, + 270 Hz ja + 330 Hz.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tukiasema, tunnettu siitä, että kalibrointi on käynnistettävissä tukiaseman ulkopuolelta kauko-ohjatusti. 11 86017