JP6254720B2 - 相互変調測定のための方法及び測定デバイス - Google Patents
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Description
固定式の送受信機(BTS、基地局)と端末(UE、ユーザ機器)との間の接続の品質は、現代のモバイルネットワークにおいて重要な役割を果たす。一方のBTSで生成される高伝送パワーと他方のBTS及びUEの受信機の必要な感度によって、伝送路における不良は、受信機の感度、したがって接続の品質に大いに影響し得る。
既知のPIM測定デバイスの構造が特許文献3に記載されている。そのような測定デバイスは、図2に示され、以下で簡単に説明される。
周波数f1及びf2を有する信号が、2つの信号源101及び102で生成され、信号源101からの信号usweepは周波数f1で開始して、規定の周波数範囲Δfにわたり周期的に掃引される。信号usweepの周波数は、図3に例として示される。信号usweepは、混合器111において、信号源102からの信号との乗算によって修正され、周波数ダブラで倍加され、その結果、生じた信号urefが、信号伝送路又はDUT120で生成されるPIM信号と同じ周波数及び信号形態を有するようになる。経路距離lにわたる信号伝送路でのPIMのランタイムの結果として、urxは、urefと比較してdtの遅延をもって受信され、ここで、以下のとおりであり、
(a)デジタル信号uCodeを第1RF信号uTestに変調するステップと、
(b)周波数f2を有する第2RF信号u2を生成するステップと、
(c)第1RF信号uTestと第2RF信号u2とを所定の導入箇所で信号伝送路に導入するステップと、
(d)少なくとも1つの不良箇所で信号伝送路において第1RF信号と第2RF信号とから生成される相互変調積を、相互変調積信号uRXの形態で受け取るステップと、
(e)相互変調積信号からデジタル信号udemodを再生するステップと、
(f)デジタル信号uCodeと再生されたデジタル信号udemodとの間の時間シフト量txを算定するステップと、
(g)導入箇所と、信号伝送路におけるステップ(d)で受け取られる信号が生成された箇所との間の長さlを、ステップ(f)で算定される時間シフト量txから計算するステップと、
が設けられる。
a)「被検査デバイス」(DUT)を含む信号伝送路のTX及びRX帯域から、第1キャリア周波数f1、第2周波数f2、相互変調積信号の周波数fPIM又は干渉信号の序列oを計算するステップと、
b)変調方法とともに生じる帯域幅が信号伝送路の帯域幅を超えないように、フレームクロック長と拡散コード長とを計算するステップと、
c)フレームクロックを生成するステップと、
d)ステップb)で計算された長さを有する拡散コードを生成するステップと、
e)フレームクロックとコードとの乗算によってチップシーケンスを生成するステップと、
f)チップシーケンスでキャリアを変調し、受け取られるべき信号が不良箇所での信号の拡散後に所望の形態を有するような変調方法を選択するステップと、
g)増幅器、別の好ましくは正弦波信号源、合成器、フィルタ及び/又はDUTを好ましくは含む信号伝送路で信号を伝送するステップと、
h)信号伝送路からの信号を復調するステップと、
i)互い違いの間隔、例えば1/2チップ分遅延して受け取るいくつかの、好ましくは少なくとも3つの受信機で信号を受け取り、それにより、受信機のうち1つの受取時間が、最大の受け取られたパワーがもたらされるように選択されるステップと、
j)少なくとも3つの受信機で受け取られたパワーを測定するステップと、
k)受け取られたパワーの時間シフト曲線の概算の係数を算定するステップと、
l)ステップk)で算定された係数から、受け取られたパワーの最大値の正確な時間を計算するステップと、
m)計算された時点から不良箇所の位置を算定するステップと、
が設けられ得る。
信号伝送路における測定デバイスと相互変調干渉信号との間の距離を測定する実施形態について以下で説明する。
信号生成器201は、フレーム生成器210、コード生成器211、拡散ユニット213及び変調器214で構成される。
受信機は、復調器215、4つの遅延素子221、222 、223及び216、3つの検出器217、218及び219並びに計算ユニット220で構成される。伝送チャネルurxの出力は、復調器215の入力と接続される。復調器215の出力信号udemodは、遅延素子221、222及び223と接続される。遅延素子はそれぞれ検出器217、218及び219と接続される。遅延素子216は入力側で信号ucodeと接続され、出力側の信号ucode″は3つの遅延素子221、222及び223と接続される。3つの遅延素子221、222及び223は検出器217、218及び219と接続される。検出器217、218及び219からの出力信号ud1、ud2及びud3は計算ユニット220と接続される。復調器215及び計算ユニット220は、通信バスBUSを介してコントローラユニット204と接続される。
説明される方法において、図4に示される測定デバイスの変調器214及びLO221は、測定手順前に設定されることになっている。伝送デバイスに関する帯域及び周波数の位置及び識別は図5に示される。以下では、伝送デバイスの送信帯域がTXで、受信帯域がRXで識別される。2つの信号utest及びu2は周波数f1及びf2をそれぞれ有する。別々の序列oの相互変調積は、DUTを含む信号伝送路において非線形性で生成され、それにより、以下のとおりである。
信号utestと比べた信号urxの遅延が図8に示される。信号utestは、測定の基準面を通常表すフィルタの出力までτrefだけ遅延される。図8に例として示されるように、基準面から、検査信号は、DUTと接続されて信号伝送路の一部を形成する長さlの無線周波数ケーブルに沿って通る。信号urxはPIMによって生成されてフィルタで測定される。したがって、基準面とフィルタとの間のランタイムはΔτ=2(τm−τref)である。したがって、干渉信号までの長さlは以下によって算定され得る。
図4による信号生成器の信号ucodeの生成について以下で説明する。フレーム生成器210は周期的なフレーム信号uframeを生成する。フレーム信号uframeは図10に示される。それによりフレーム信号の継続時間はtfである。コード生成器211において、{−1;1}のシーケンスで構成されるデジタルコードが生成される。それによりコードは長さlcを有する。{−1;1}のシーケンスは、シーケンスの自己相関が0に等しくないシフト量に関して最小になるように選択されると好都合である。図10による信号ucodeは、以下ではチップと呼ばれるデジタルパルスのシーケンスを含み、uframeとコードとの循環的乗算によって拡散ユニットで生成される。それによりチップ長tcは以下によって与えられる。
図4に示される変調器214の機能について以下で説明する。信号uCodeは、変調器214で、帯域幅有効変調方法を用いて、周波数f1を有する無線周波数キャリアに変調される。変調方法の選択での主要な検討事項は、要求される帯域幅B並びにコンステレーションダイヤグラムの形態である。信号のポインタがコンステレーションダイヤグラムで一定の長さを有すれば、信号ポインタの長さが可変である方法と比べて、より経済的なPAが用いられ得る。説明される実施形態では、最小シフトキーイング(MSK)が変調方法として用いられる。utestのコンステレーションダイヤグラムが図6aに示される。それによりutestのポインタは一定の長さを有する。utestの周波数スペクトルが図6bに示される。MSKの場合、その中に信号のエネルギーのうち99%が存在する要求される帯域幅Bは以下のようになる。
図4に示される受信機203の機能について以下で説明する。復調器215において、信号uRXは周波数fPIMで受け取られて復調される。復調された信号udemodは3つの遅延素子221、222及び223を介して検出器217、218及び219にそれぞれ通される。3つの遅延時間τ1、τ2及びτ3は以下のように選択されると有益である。
方法のさらなる好都合な変形を含む別の実施形態ついて以下で説明する。図4による測定デバイスの分解能が時間窓方法の使用によって大いに改善され得る。
図4による測定デバイスの目的は、不良箇所と測定デバイスとの間の距離を測定することのみではなく、そのパワーを測定することもある。図1による伝送路の例において、BTSからアンテナまでの信号伝送路において、相互変調が起こり得るいくつかの箇所がある。図1による信号伝送路の個々のモジュールが、図11において、図4による測定デバイスとともに導入される。測定デバイスから開始して、信号伝送路は伝送ケーブルを介して通る。図11によれば、個々の潜在的な不良箇所、すなわちフィルタ11及び12上並びにアンテナ13内のプラグコネクタ17、18、19、20、21、22は別々の遅延時間τを有する。
本発明による方法は、遅延時間τに対するPIMのパワーを、図4による測定デバイスにおいて(8)及び(9)を考慮に入れて値τ1、τ2及びτ3を対称に変化させることによって測定することを可能にする。それにより、0から開始して、τ2は例えば、τ=tfに達するまで1/2tcのステップで増加される。tcは、全信号伝送路を通過するための所要時間より長く選択され得る。このようにして測定された、遅延に対するパワーの展開は、図12に、内在的干渉rPIM(Prで示される)と、プラグコネクタ20及びプラグコネクタ22での不良が起こる場合に関して例として示される。
先行技術による測定デバイスでは、内在的干渉は別個に測定されない。したがって測定デバイスの分解能は内在的干渉によって制約される。開示の実施形態において、パワーのみが遅延時間に関連して表示されて、それにより測定デバイス外のPIMのみが表示されるか、又は、追加されたパワーPsが表示されるかのいずれかである。
図13に例として示される本発明による方法のさらなる実施形態は、導入箇所310で電気的に接続された信号伝送路の、RF伝送特性に影響する不良箇所に関する分析に関する。これらの不良箇所は、RF伝送特性に関する非線形伝送機能を引き起こす。本発明は、そのような非線形伝送機能が、別々の周波数の2つのRF信号が非線形伝送機能を有するそのような箇所に同時に到達する場合に相互変調積の生成をもたらすという事実を利用する。これらの相互変調積はこれらの箇所で生成され、送込信号の反射を表さないが、ここで言及された信号伝送路に以前に存在しない新たなRF信号を、相互変調信号又は相互変調積として表す。
Claims (14)
- 無線周波数信号のための信号伝送路(400)における信号伝送路の無線周波数伝送特性に関して不良のある箇所を位置特定する方法であって、キャリア周波数f1を有する第1RF信号uTestが生成される方法において、
(a)デジタル信号uCodeを第1RF信号uTestに変調するステップと、
(b)周波数f2を有する第2RF信号u2を生成するステップと、
(c)第1RF信号uTestと第2RF信号u2とを所定の導入箇所で信号伝送路(400)に導入するステップと、
(d)少なくとも1つの不良箇所で信号伝送路において第1RF信号と第2RF信号とから生成され、導入箇所に反射されて戻る相互変調積を、相互変調積信号uRXの形態で受け取るステップと、
(e)相互変調積信号から好ましくは復調によってデジタル信号udemodを再生するステップと、
(f)デジタル信号uCodeと再生されたデジタル信号udemodとの間の時間シフト量txを算定するステップと、
(g)導入箇所と、信号伝送路におけるステップ(d)で受け取られる信号が生成された箇所との間の長さlを、ステップ(f)で算定される時間シフト量txから計算するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、ステップ(a)でデジタル信号uCodeを生成するために、好ましくは周期的なフレームクロック信号uframeが拡散コードuCode′と乗算されることを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法において、拡散コードuCode′がチップのシーケンスを有し、フレームクロック信号uframeのフレームクロックの長さ、拡散コードuCode′の長さ及び/又は拡散コードuCode′のチップの個数が、信号伝送路(400)の長さに及び/又は信号伝送路の用いられた送信及び/又は受信帯域幅に適合した第1RF信号uTestの及び/又は相互変調積信号uRXの結果として生じる帯域幅が得られるように計算されることを特徴とする方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(a)で、周波数シフトキーイングFSK、好ましくは連続位相周波数シフトキーイングCPFSK、特に最小シフトキーイングMSKのような帯域幅有効デジタル変調方法が用いられることを特徴とする方法。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(f)で、デジタル信号uCodeと再生されたデジタル信号udemodとの相対位相位置が、デジタル信号が合同になり及び/又は積信号が実質的に最大値になるまで互いに対してシフトされ、時間差txが、合同性又は最大値を達成するために必要な位相シフト量から算定されることを特徴とする方法。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(f)で、再生されたデジタル信号udemodが、3つ以上の受信機に別々の所定の遅延で、例えばいずれの場合にもチップ幅の半分のようなチップ幅の所定の分数の間隔で通され、そこで必要に応じて遅延されたデジタル信号uCodeと乗算され、又は、その逆であることを特徴とする方法。
- 請求項6に記載の方法において、ステップ(f)で、再生されたデジタル信号u demod が、3つ以上の受信機に別々の所定の遅延で、例えばいずれの場合にもチップ幅の半分のようなチップ幅の所定の分数の間隔で通され、そこで必要に応じて遅延されたデジタル信号u Code と乗算され、又は、その逆であり、時間シフト量の関数としての積信号が、多項式関数によって、特に放物線によって概算され、その係数は3つ以上の受信機によって算定される乗算値から計算され、多項式関数の少なくとも1つの最大値がその後好ましくは当該係数から計算されることを特徴とする方法。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(f)で時間シフト量が相互相関によって算定されることを特徴とする方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(d)で、3次相互変調積IM3、特にキャリア周波数2×f1−f2又は2×f2−f1を有する相互変調積が受け取られることを特徴とする方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の方法において、ステップ(d)で受け取られる信号uRXが、信号伝送路のいくつかの不良箇所で生成される相互変調信号成分を含み、さらなる相互変調信号成分に対する又はデジタル信号uCodeに対する時間シフト量、曲線、振幅、パワー又は同等物のような、相互変調信号成分のうち1つの少なくとも1つの値が算定されることを特徴とする方法。
- 請求項11に記載の方法において、信号伝送路の入力部又は測定部のような所定の部分で生成される相互変調成分の全体パワー、信号強度又は同等物のような少なくとも1つの全体値が算定されることを特徴とする方法。
- 請求項11又は12に記載の方法において、相互変調信号成分のそれらの生成箇所に依存するパワーの測定値及び/又はxが所定の閾値遅延tminである場合に遅延時間tx>xを有する相互変調信号成分の追加されたパワーの測定値が算定されることを特徴とする方法。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法を実行する測定デバイス。
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